特許 6414901 電子ビーム加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6414901

(24)【登録日】2018年10月12日

(45)【発行日】2018年10月31日

(54)【発明の名称】電子ビーム加工装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/30 20060101AFI20181022BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20181022BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/30 A

   H01J37/305 A

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-49614(P2016-49614)

(22)【出願日】2016年3月14日

(65)【公開番号】特開2017-168206(P2017-168206A)

(43)【公開日】2017年9月21日

【審査請求日】2017年7月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】為ヶ谷 和也

(72)【発明者】

【氏名】中島 透

(72)【発明者】

【氏名】峯元 高広

(72)【発明者】

【氏名】関 兼人

【審査官】 杉田 翠

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−０２４５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４０９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−３１５９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１５７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１３５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９６５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２１０６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７２１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０３１０９６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０８−２４１６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７３５２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ１５／００−１５／１０

２６／００−２６／７０

Ｈ０１Ｊ３７／００−３７／０２

３７／０５

３７／０９−３７／２１

３７／２４−３７／２４４

３７／２５２−３７／３６

Ｈ０１Ｌ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物が載置されるステージと、
前記ステージを駆動するステージ駆動部と、
前記被加工物に電子ビームを照射する電子銃と、
前記電子銃から照射される電子ビームを制御する電子ビーム制御部と、
前記ステージ駆動部および前記電子ビーム制御部を制御する主制御部と、を備え、
前記主制御部は、前記ステージ駆動部および前記電子ビーム制御部の各々にパルス制御信号を供給することで、前記ステージ駆動部および前記電子ビーム制御部を同期的に制御可能に構成されており、
前記電子ビーム制御部はパルスカウンタを備え、
前記主制御部は前記電子ビームを制御するための前記パルス制御信号を前記電子ビーム制御部に供給し、
前記電子ビーム制御部は、前記パルスカウンタを用いて前記パルス制御信号のパルスカウンタ値を取得し、当該取得したパルスカウンタ値に応じて前記電子ビームの制御パラメータを設定し、
前記電子ビーム制御部は、前記被加工物に照射された電子ビームのビーム電流値の実測値と前記パルスカウンタ値に応じたビーム電流設定値とを用いて前記電子銃のバイアス電圧をフィードバック制御する、電子ビーム加工装置。

【請求項2】

被加工物が載置されるステージと、
前記ステージを駆動するステージ駆動部と、
前記被加工物に電子ビームを照射する電子銃と、
前記電子銃から照射される電子ビームを制御する電子ビーム制御部と、
前記ステージ駆動部および前記電子ビーム制御部を制御する主制御部と、
前記電子銃から照射された電子ビームのフォーカスを調整するフォーカスコイルと、を備え、
前記主制御部は、前記ステージ駆動部および前記電子ビーム制御部の各々にパルス制御信号を供給することで、前記ステージ駆動部および前記電子ビーム制御部を同期的に制御可能に構成されており、
前記電子ビーム制御部は、パルスカウンタを用いて前記パルス制御信号のパルスカウンタ値を取得し、当該取得したパルスカウンタ値に応じて前記フォーカスコイルを制御する、電子ビーム加工装置。

【請求項3】

前記電子銃から照射された電子ビームの軌道を調整する偏向コイルを更に備え、
前記電子ビーム制御部は、パルスカウンタを用いて前記パルス制御信号のパルスカウンタ値を取得し、当該取得したパルスカウンタ値に応じて前記偏向コイルを制御する、
請求項１又は２に記載の電子ビーム加工装置。

【請求項4】

前記ステージ駆動部は、前記ステージを駆動するモータと、当該モータに駆動信号を供給するモータドライバと、を備え、
前記モータドライバは、前記主制御部から供給されたパルス制御信号に応じて前記モータを駆動する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子ビーム加工装置。

【請求項5】

前記主制御部は、前記被加工物を溶接加工する際、前記被加工物を直線状に溶接する場合よりも前記被加工物を曲線状に溶接する場合のほうが前記電子ビームの出力が小さくなるように制御する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子ビーム加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電子ビーム加工装置に関し、特に被加工物を電子ビームを用いて加工する電子ビーム加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子ビーム加工装置は、電子銃で生成した電子ビームを被加工物に照射し、電子の衝突エネルギーを利用して、被加工物に対して溶接、焼き入れ、表面改質、溶断等の加工を行う装置である。

【0003】

特許文献１には、高速、高精度の加工を行うことができる電子ビーム加工装置に関する技術が開示されている。

【0004】

特許文献２には、加工制御データに基づいて、ＹＡＧレーザ装置から繰り返し出射されるパルスレーザ光を透明絶縁性基板上の透明導電膜に照射しながら、透明導電膜とパルスレーザ光の照射ポイントとを相対移動させることにより透明導電膜を加工するビーム加工方法に関する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭６３−０２４５３５号公報

【特許文献2】特開２００３−０１０９８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

電子ビーム加工装置は、電子ビームを発生させる電子銃と、被加工物を任意の位置に移動させるステージと、を備える。電子銃から照射される電子ビームは、電子ビームの設定パラメータをアナログ制御することで調整することができる。一方、ステージの制御には多軸制御装置が使用されており、例えば、ステージの各々の軸を変位させる各々のモータをパルス制御することで、ステージを任意の位置に移動することができる。

【0007】

しかしながら、電子銃の制御とステージの制御とでは制御方式が異なるため、電子銃とステージとを一元的に制御することができなかった。このため、電子銃とステージとをそれぞれ別々に制御する必要があり、複雑な加工（例えば、ステージを移動させながら電子ビームの照射条件を変化させて行う加工など）を行う場合は、熟練者による高度な技術が必要とされていた。

【0008】

上記課題に鑑み本発明の目的は、複雑な加工を容易に実施することが可能な電子ビーム加工装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明にかかる電子ビーム加工装置は、被加工物が載置されるステージと、前記ステージを駆動するステージ駆動部と、前記被加工物に電子ビームを照射する電子銃と、前記電子銃から照射される電子ビームを制御する電子ビーム制御部と、前記ステージ駆動部および前記電子ビーム制御部を制御する主制御部と、を備える。そして、前記主制御部は、前記ステージ駆動部および前記電子ビーム制御部を同期的に制御可能に構成されている。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、複雑な加工を容易に実施することが可能な電子ビーム加工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態にかかる電子ビーム加工装置の概要を説明するためのブロック図である。

【図2】実施の形態にかかる電子ビーム加工装置の詳細を説明するためのブロック図である。

【図3】ビーム電流制御部の一例を説明するためのブロック図である。

【図4】実施の形態にかかる電子ビーム加工装置を用いて加工する被加工物を説明するための上面図である。

【図5】図４に示した被加工物を加工する際の加工プログラムの一例を説明するための表である。

【図6】図４に示した被加工物を加工する際のＸ軸位置、Ｙ軸位置、及びビーム電流出力を説明するためのグラフである。

【図7】図４に示した被加工物を加工する際の照射電流量と溶接ビード形状とのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図8】実施の形態にかかる電子ビーム加工装置を用いた他の加工例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態にかかる電子ビーム加工装置の概要を説明するためのブロック図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１は、ステージ１１、ステージ駆動部１２、電子銃１３、電子ビーム制御部１４、及び主制御部１５を備える。本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１は、電子銃１３で生成した電子ビーム１７を被加工物１８に照射し、電子の衝突エネルギーを利用して、被加工物１８に対して溶接、焼き入れ、表面改質、溶断等の加工を行う装置である。

【0013】

ステージ１１には被加工物１８が載置される。ステージ駆動部１２は、ステージ１１を各々の軸方向（例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸等）に変位させる。電子銃１３は電子ビームを生成し、生成した電子ビーム１７を被加工物１８に照射する。電子ビーム制御部１４は、電子銃１３から照射される電子ビーム１７を制御する。主制御部１５は、ステージ駆動部１２および電子ビーム制御部１４を制御する。ここで主制御部１５は、ステージ駆動部１２および電子ビーム制御部１４を同期的に制御可能に構成されている。

【0014】

つまり、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１では、電子銃１３から照射される電子ビーム１７を制御する電子ビーム制御部１４と、ステージ１１を各々の軸方向に変位させるステージ駆動部１２と、を一元的に制御するための主制御部１５を設けている。よって、電子銃１３とステージ１１とをそれぞれ同期的に制御することができるため、例えば、ステージを移動させながら電子ビームの照射条件を変化させる加工など複雑な加工を容易に実施することが可能になる。

【0015】

以下、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置について詳細に説明する。
図２は、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置の詳細を説明するためのブロック図である。図２に示すように、電子銃１３は、フィラメント５１、グリッド５２、及びアノード５３を備える。電子銃１３を制御するパラメータとしては主として、フィラメント電流、バイアス電圧、及び加速電圧がある。フィラメント電流はフィラメント５１に流れる電流である。バイアス電圧は、フィラメント５１とグリッド５２との間に印加される電圧である。加速電圧は、アノード５３に印加される電圧である。フィラメント電流、バイアス電圧、及び加速電圧は、高圧電源３１から供給される。

【0016】

また、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１は、フォーカスコイル３５、Ｘ偏向コイル３６、及びＹ偏向コイル３７を備える。フォーカスコイル３５は、電子銃１３から照射された電子ビームのフォーカスを調整する。つまり、フォーカスコイル３５は、電子銃１３から照射された電子ビームのｚ軸方向における焦点位置を調整する。電子ビーム１７はフォーカスコイル３５の中央部を通過するので、フォーカスコイル３５に流れる電流を制御してフォーカスコイル３５の中央部における磁界を変化させることで、電子ビーム１７の焦点位置を調整することができる。フォーカスコイル３５には、コイル電源３２から電源が供給される。

【0017】

Ｘ偏向コイル３６は、電子銃１３から照射された電子ビーム１７のｘ軸方向における軌道を調整する。電子ビーム１７はＸ偏向コイル３６の中央部を通過するように構成されており、Ｘ偏向コイル３６に流れる電流を制御してＸ偏向コイル３６の中央部における磁界を変化させることで、電子ビーム１７のｘ軸方向における軌道を調整することができる。Ｘ偏向コイル３６には、コイル電源３３から電源が供給される。

【0018】

Ｙ偏向コイル３７は、電子銃１３から照射された電子ビーム１７のｙ軸方向における軌道を調整する。電子ビーム１７はＹ偏向コイル３７の中央部を通過するように構成されており、Ｙ偏向コイル３７に流れる電流を制御してＹ偏向コイル３７の中央部における磁界を変化させることで、電子ビーム１７のｙ軸方向における軌道を調整することができる。Ｙ偏向コイル３７には、コイル電源３４から電源が供給される。

【0019】

次に、電子ビーム制御部１４について詳細に説明する。電子ビーム制御部１４は、主制御部１５からの制御信号に応じて、電子銃１３、フォーカスコイル３５、Ｘ偏向コイル３６、及びＹ偏向コイル３７を制御する。電子ビーム制御部１４は、パルスカウンタ２１_１〜２１_４、ビーム電流制御部２２、デジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）２３_１〜２３_４、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）２４、フォーカス制御部２５、Ｘ偏向制御部２６、及びＹ偏向制御部２７を備える。

【0020】

主制御部１５は、電子銃１３（つまり、電子ビーム１７）を制御するためのパルス制御信号をパルスカウンタ２１_１に出力する。パルスカウンタ２１_１は、主制御部１５から供給されたパルス制御信号のパルスカウンタ値を取得し、パルスカウンタ値をビーム電流制御部２２に出力する。ビーム電流制御部２２は、パルスカウンタ２１_１から供給されたパルスカウンタ値に応じて電子ビーム１７の制御パラメータ（具体的にはバイアス電圧設定値）を設定する。ＤＡＣ２３_１は、ビーム電流制御部２２から供給されたバイアス電圧設定値をＤＡ変換し、ＤＡ変換後のバイアス電圧設定値を高圧電源３１に出力する。高圧電源３１は、ＤＡＣ２３_１から供給されたバイアス電圧設定値に応じたバイアス電圧を電子銃１３に供給する。

【0021】

例えば、ビーム電流制御部２２は、高圧電源３１から取得したビーム電流値を用いて電子銃１３をフィードバック制御してもよい。ここで、ビーム電流値は、被加工物１８に照射された電子ビームと同量の電流値である。例えば、高圧電源３１はビーム電流値をＡＤＣ２４に出力する。ＡＤＣ２４は、高電圧源３１から供給されたビーム電流値をＡＤ変換してビーム電流制御部２２に供給する。

【0022】

図３は、ビーム電流制御部２２の一例を説明するためのブロック図である。図３に示すように、ビーム電流制御部２２は、ビーム電流変換部６１、フィルタ６２、フィードバック制御部６３、及びバイアス電圧変換部６４を備える。ビーム電流変換部６１は、パルスカウンタ２１_１から供給されたパルスカウンタ値をビーム電流設定値に変換する。フィルタ６２は、ＡＤＣ２４から供給されたビーム電流値（実測値）からノイズを除去し、ノイズ除去後のビーム電流値（実測値）をフィードバック制御部６３に供給する。

【0023】

フィードバック制御部６３は、フィルタ６２から供給されたビーム電流値（実測値）がビーム電流変換部６１から供給されたビーム電流設定値となるような制御信号を生成する。フィードバック制御部６３は、例えばＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御を用いて制御信号を生成してもよい。バイアス電圧変換部６４は、フィードバック制御部６３で生成された制御信号をバイアス電圧設定値に変換する。例えば、バイアス電圧変換部６４は、バイアス電圧基準値から制御信号を減算してバイアス電圧設定値を決定してもよい。例えば、バイアス電圧基準値として、ビーム電流が出力され始めるバイアス電圧の境界値を用いてもよい。このようにして生成されたバイアス電圧設定値は、ＤＡＣ２３_１でＤＡ変換された後、高圧電源３１に供給される。高圧電源３１は、供給されたバイアス電圧設定値に応じたバイアス電圧を電子銃１３に供給する。

【0024】

このように、ビーム電流制御部２２は、被加工物１８に照射された電子ビームのビーム電流値（実測値）とパルスカウンタ値に応じたビーム電流設定値とを用いて電子銃１３のバイアス電圧を決定することができる。

【0025】

ここで、バイアス電圧は電子ビーム１７の量を制御する電圧であり、バイアス電圧が低くなるほどビーム電流が大きくなる。本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１では、このバイアス電圧を制御することで電子ビーム１７の出力（ビーム電流）を制御している。

【0026】

また、主制御部１５は、フォーカスコイル３５を制御するためのパルス制御信号をパルスカウンタ２１_２に出力する。パルスカウンタ２１_２は、主制御部１５から供給されたパルス制御信号のパルスカウンタ値を取得し、パルスカウンタ値をフォーカス制御部２５に出力する。フォーカス制御部２５は、パルスカウンタ２１_２から供給されたパルスカウンタ値に応じてフォーカスコイル３５の設定値（電流値）を決定する。ＤＡＣ２３_２は、フォーカス制御部２５から供給された設定値をＤＡ変換し、ＤＡ変換後の設定値をコイル電源３２に出力する。コイル電源３２は、ＤＡＣ２３_２から供給された設定値に応じた電流をフォーカスコイル３５に供給する。このような制御により、フォーカスコイル３５を用いて電子ビーム１７の焦点位置を制御することができる。

【0027】

また、主制御部１５は、Ｘ偏向コイル３６を制御するためのパルス制御信号をパルスカウンタ２１_３に出力する。パルスカウンタ２１_３は、主制御部１５から供給されたパルス制御信号のパルスカウンタ値を取得し、パルスカウンタ値をＸ偏向制御部２６に出力する。Ｘ偏向制御部２６は、パルスカウンタ２１_３から供給されたパルスカウンタ値に応じてＸ偏向コイル３６の設定値（電流値）を決定する。ＤＡＣ２３_３は、Ｘ偏向制御部２６から供給された設定値をＤＡ変換し、ＤＡ変換後の設定値をコイル電源３３に出力する。コイル電源３３は、ＤＡＣ２３_３から供給された設定値に応じた電流をＸ偏向コイル３６に供給する。このような制御により、Ｘ偏向コイル３６を用いて電子ビーム１７のｘ軸方向における軌道を制御することができる。

【0028】

また、主制御部１５は、Ｙ偏向コイル３７を制御するためのパルス制御信号をパルスカウンタ２１_４に出力する。パルスカウンタ２１_４は、主制御部１５から供給されたパルス制御信号のパルスカウンタ値を取得し、パルスカウンタ値をＹ偏向制御部２７に出力する。Ｙ偏向制御部２７は、パルスカウンタ２１_４から供給されたパルスカウンタ値に応じてＹ偏向コイル３７の設定値（電流値）を決定する。ＤＡＣ２３_４は、Ｙ偏向制御部２７から供給された設定値をＤＡ変換し、ＤＡ変換後の設定値をコイル電源３４に出力する。コイル電源３４は、ＤＡＣ２３_４から供給された設定値に応じた電流をＹ偏向コイル３７に供給する。このような制御により、Ｙ偏向コイル３７を用いて電子ビーム１７のｙ軸方向における軌道を制御することができる。

【0029】

なお、上記で説明したフォーカス制御部２５、Ｘ偏向制御部２６、及びＹ偏向制御部２７はそれぞれ、フィードバック制御可能に構成されていてもよい。この場合は、ビーム電流制御部２２の場合と同様に、フィードバック信号をＡＤ変換するアナログデジタル変換部（ＡＤＣ）をそれぞれ設ける。

【0030】

また、ステージ駆動部１２は、モータドライバ４１_１〜４１_ｎとモータ４２_１〜４２_ｎとを備える（ｎは２以上の整数）。モータ４２_１〜４２_ｎは、ステージ１１を各々の軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸等）に沿って変位させる。モータ４２_１〜４２_ｎは、ステージ１２の駆動軸の数だけ設けられている。モータドライバ４１_１〜４１_ｎは、モータ４２_１〜４２_ｎに駆動信号を供給する。モータドライバ４１_１〜４１_ｎは、主制御部１５から供給されたパルス制御信号に応じてモータ４２_１〜４２_ｎを駆動する。つまり、主制御部１５は、ステージ駆動部１２にパルス制御信号を供給することでステージ１１を所定の方向に変位させることができる。

【0031】

以上で説明したように、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１では、主制御部１５は、パルス制御信号を用いてステージ駆動部１２および電子ビーム制御部１４を同期的に制御可能に構成されている。つまり、被加工物１８が載置されているステージ１１と、電子ビーム１７のフォーカス、ｘ軸方向における軌道、ｙ軸方向における軌道、及び電子ビームの量（バイアス電圧）と、を主制御部１５を用いて一元的に制御することができる。よって、例えば、ステージ１１を移動させながら電子ビーム１７の照射条件を変化させる加工など複雑な加工を容易に実施することができる。

【0032】

つまり、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１では、電子ビーム１７の制御とステージ１１（被加工物１８の位置）の制御とを主制御部１５（多軸制御装置）で一元的に管理している。よって、例えば、加工プログラムを用いて全てのパラメータを制御することができるので、品質の再現性を向上させることができ、また装置の操作性が向上する。また、専用のハードウェアやソフトウェアが不要となる。

【0033】

また、主制御部１５は、パルス制御信号を用いてステージ駆動部１２および電子ビーム制御部１４を同期的に制御することができる。これにより、複雑で精密な加工を実現することができる。つまり、ステージ１１の駆動軸である機械軸と、電子ビーム１７のフォーカスや偏向方向である電気軸とを同期的に制御することができるので、複雑で精密な加工を実現することができる。よって、複雑な形状の溶接、予熱、後熱、偏向溶接、焼き入れ、表面改質、溶断等を行うことができる。

【0034】

また、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１では、主制御部１５から供給されるパルス制御信号を用いて電子ビーム１７を制御するようにしている。このように、電子ビーム１７をデジタルで制御可能にしたので、電子ビームを制御するための制御ユニットの調整など煩雑な作業が不要となり、装置のセットアップを熟練者が不在でも容易に行えるようになる。

【0035】

次に、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１を用いた加工例について説明する。
図４は、電子ビーム加工装置１を用いて加工する被加工物１８を説明するための上面図である。以下で説明する加工例では、ワークＡ（７１）とワークＢ（７２）とを接合部７３で溶接する場合について説明する。なお、ワークＡ（７１）およびワークＢ（７２）の高さにはギャップはなく平坦であるものとする。

【0036】

また、以下で説明する加工例では、ワークＡ（７１）とワークＢ（７２）との接合部７３における溶接ビードの幅が全ての溶接部位において同じになるようにすることを目的とする。つまり、溶接する際、コーナー部７４には熱エネルギーが溜まりやすく、ビードの幅が広くなる傾向にある。本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１では、ビーム電流を溶接部位に応じて変化させることで、溶接ビードの幅を同じにすることができる。

【0037】

図５は、図４に示した被加工物１８を加工する際の加工プログラムの一例を説明するための表である。図５に示すプログラムは、主制御部１５（多軸制御装置（ＮＣ：Numerical Control））において実行される。加工プログラムは７つのブロックを有し、ブロック１〜２はｘ軸方向における加工、ブロック３〜５はコーナー部７４における加工、ブロック６〜７はｙ軸方向における加工を示している。

【0038】

図６は、図４に示した被加工物１８を加工する際のＸ軸位置、Ｙ軸位置、及びビーム電流出力を説明するためのグラフである。ここで、ビーム電流出力は電子ビーム１７の量に対応しており、電子ビーム制御部１４が電子銃１３のバイアス電圧を調整することで制御することができる。また、Ｘ軸位置およびＹ軸位置は、被加工物１８におけるｘ座標およびｙ座標に対応しており、図４に示す座標位置（０、１５）は溶接開始点を示し、座標位置（１５、０）は溶接終了点を示している。

【0039】

図６に示すように、ブロック１では、Ｙ軸位置を固定し、Ｘ軸位置を変位させる。このとき、ビーム電流は一定とする。ブロック２では、Ｙ軸位置を固定し、Ｘ軸位置を変位させる。このとき、ビーム電流を徐々に減少させる。

【0040】

ブロック３〜５では、コーナー部７４と対応するようにＸ軸位置およびＹ軸位置を変位させる（Ｘ−Ｙ軸円弧補間）。ブロック３では、ビーム電流を徐々に減少させ、ブロック４ではビーム電流を一定とし、ブロック５ではビーム電流を徐々に増加させる。

【0041】

ブロック６では、Ｘ軸位置を固定し、Ｙ軸位置を変位させる。このとき、ビーム電流を徐々に増加させる。ブロック７では、Ｙ軸位置を固定し、Ｘ軸位置を変位させる。このとき、ビーム電流は一定とする。

【0042】

図７は、図４に示した被加工物１８を加工する際のビーム電流量と溶接ビード形状とのシミュレーション結果を示すグラフである。なお、図７においてビーム電流量を示す円はビーム電流量の大きさを示しており、電子ビームが照射された位置を示すものではない。

【0043】

図７に示すように、本実施の形態では、被加工物１８を加工する際、コーナー部７４においてビーム電流を低減させている。よって、コーナー部７４に熱エネルギーが溜まることを抑制することができるので、直線部とコーナー部とで溶接ビードの幅を同じにすることができる。

【0044】

以上で説明したように、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１では、被加工物１８を加工する際に、主制御部１５はステージ駆動部１２と電子ビーム制御部１４とを同期させながら制御している。よって、ステージ１１を移動させながら、電子ビーム１７のビーム電流を増減させることができ、被加工物１８に対して複雑な加工を行うことができる。

【0045】

次に、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１を用いた他の加工例について説明する。図８は、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置を用いた他の加工例を説明するための図である。図８において、Ｘ−Ｙ座標は被加工物１８のｘｙ座標位置に対応しており、高さ方向はビーム電流に対応している。図８に示す加工例は、例えば自動車のギアの溶接で用いられるスキップ溶接の例を示している。本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１を用いた場合は、図８に示すように、ステージ１１を円弧補間して移動する制御と、ビーム電流の制御とを同期させながら実施することができる。つまり、被加工物の円周上の任意の箇所において電子ビームの電流量を低減させることができる。よって、被加工物１８に対して複雑な加工を行うことができる。

【0046】

また、例えば、本実施の形態にかかる電子ビーム加工装置１では、ステージ１１を動かしながら被加工物１８を加工する際に、電子ビーム１７のフォーカスを動的に調整しながら加工を行ってもよい。これにより、被加工物１８の表面に凹凸がある場合であっても、被加工物１８の表面の凹凸に電子ビーム１７の焦点を合わせることができ、被加工物１８を精度よく加工することができる。このとき、ステージ駆動部１２はステージ１１をｚ軸方向に動かす必要がなくなるため、例えばｚ軸方向に対応したモータを省略することができる。

【0047】

以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

【符号の説明】

【0048】

１ 電子ビーム加工装置
１１ ステージ
１２ ステージ駆動部
１３ 電子銃
１４ 電子ビーム制御部
１５ 主制御部
１７ 電子ビーム
１８ 被加工物
２１_１〜２１_４ パルスカウンタ
２２ ビーム電流制御部
２３_１〜２３_４ デジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）
２４ アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）
２５ フォーカス制御部
２６ Ｘ偏向制御部
２７ Ｙ偏向制御部
３１ 高圧電源
３２、３３、３４ コイル電源
３５ フォーカスコイル
３６ Ｘ偏向コイル
３７ Ｙ偏向コイル
４１_１〜４１_ｎ モータドライバ
４２_１〜４２_ｎ モータ
５１ フィラメント
５２ グリッド
５３ アノード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】