<Desc/Clms Page number 1>
Beobachtungsvorrichtung für Ladungsträgerstrahlgeräte
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Beobachtung der heissen, stark strahlenden Bearbeitungsstelle und deren dunkler Umgebung in Geräten zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl.
Bei derMaterialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl wird die Strahlenergie auf einen sehr kleinen Querschnitt konzentriert, so dass also die Auftreffstelle des Strahles, welche mit derBearbeitungsstelle zusammenfällt, erhitzt wird. Die Auftreffstelle glüht auf, während schon ihre unmittelbare Umgebung dunkel bleibt. Es treten hier bei der Beobachtung der Bearbeitungsstelle und ihrer Umgebung Kontrastunterschiede bis etwa 1 : 10000 auf.
Um dem Bedienenden die Möglichkeit zu geben, den Bearbeitungsvorgang in gewünschter Weise zu
EMI1.1
stelle selbst als auch deren Umgebung sichtbar gemacht werden. Vor allem tritt diese Aufgabe beim Schweissen mittels eines Ladungsträgerstrahles auf, da hier die Schweissnaht in genau vorherbestimmter Weise angelegt werden muss.
Soll bei besonders grossen und schwer zugänglichen Geräten die Beobachtung mittels einer Fernsehanlage oder eines Bildwandlers erfolgen, so ist der beim Beobachtungsvorgang auftretende Kontrastunterschied zu gross, da die elektronischen Bildempfänger normalerweise nur solche Unterschiede in einem Verhältnis von etwa 1 : 30 aufzulösen vermögen.
Selbst wenn man die Umgebung der Auftreffstelle des Ladungsträgerstrahles intensiv mit Glühlampenlicht beleuchtet ; so entsteht doch ein so grosser Helligkeitsunterschied, dass er von dem elektronischen Bildempfänger nicht wiedergegeben werden kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die Photokathode dieses Empfängers durch die sehr hohe Leuchtdichte des Bildes der glühenden Bearbeitungsstelle beschädigt wird.
Die geschilderten Schwierigkeiten bei der gleichzeitigen Beobachtung der heissen, stark strahlenden Bearbeitungsstelle und deren dunkler Umgebung in Geräten zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl werden mit Hilfe der neuen Vorrichtung beseitigt. Die neue Vorrichtung enthält gemäss der Erfindung eine, kurzwelliges Licht emittierende Fremdlichtquelle, eine im Strahlengang angeordnete, zur Fokussierung des Lichtes auf die Bearbeitungsstelle und ihre Umgebung dienende Linse, sowie ein im Beobachtungsstrahlengang angeordnetes, nur für kurzwelliges Licht durchlässige Filter.
Bei der Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl treten an der Auftreffstelle des Strahles üblicherweise Temperaturen bis 35000C auf. Die Hauptemission des glühenden Materials an der Bearbeitungsstelle liegt demzufolge im roten und infraroten Teil des Spektrums, während im blauen und violetten Teil des Spektrums die Emission gering ist. Gerade in diesem Bereich liegt jedoch die Emission der zur Beleuchtung dienenden Fremdlichtquelle. Das im Beobachtungsstrahlengang angeordnete Filter lässt
EMI1.2
kurzwelliges Licht durch, d. h.lung zurück, während die von der Fremdlichtquelle kommende Strahlung vergleichsweise wenig absorbiert wird. Dadurch werden die Kontrastunterschiede zwischen der Bearbeitungsstelle und deren dunkler Umgebung um etwa drei Zehnerpotenzen herabgesetzt, so dass beide Bereiche zusammen beobachtet werden können.
Es sind schon SchweissschirmezurBeobachtung des Schweissvorganges bekannt, welche aus einer dunk-
<Desc/Clms Page number 2>
lenGlasscheibe bestehen, deren Absorptionsfähigkeit an verschiedenen Stellen verschieden gross ist. Wei- terhin sind Schweissschirme bekannt, bei welchen auf der dem Werkstück zugeordneten Seite eine Be- leuchtungseinrichtung, vorzugsweise eine Glühlampe angeordnet ist. Diese Beleuchtungseinrichtung er- möglicht es dem Schweisser, beim Lichtbogenschweissen die Elektrode an der richtigen Stelle auf das
Werkstück aufzusetzen und dabei durch das dunkle Glas des Schirmes hindurch zu beobachten.
Die Beob- achtung der Umgebung der Schweissstelle beim eigentlichen Schweissvorgang wird jedoch durch diese Licht- quelle nicht ermöglicht, da der Kontrastunterschied zur stark erhitzten Schweissstelle zu gross ist.
Alle diese bekannten Vorrichtungen geben keinen Hinweis auf die Lösung der der Erfindung zugrun- deliegenden Aufgabe. Die zur Lösung dieser Aufgabe dienenden Mittel sind zwar an sich teilweise ein- zeln bekannt, doch werden sie bei der Vorrichtung nach der Erfindung in einer ganz speziellen Kombina- tion verwendet, welche erstmals ermöglicht, die glühende Materialstelle und deren nichtstrahlende Um- gebung gleichzeitig zu beobachten.
Soll bei der Vorrichtung nach der Erfindung das von einer hocherhitzten Bearbeitungsstelle ausgehen- deLicht stark geschwächt werden, so wird vorteilhafterweise zur Beleuchtung eine Lichtquelle verwendet, welche eine intensitätsreiche Linie emittiert, und es wird das im Beobachtungsstrahlehgang angeordnete
Filter so ausgebildet, dass es praktisch nur für Licht dieser Linie durchlässig ist.
Besonders zweckmässig ist es, eine eine im kurzwelligen Teil des Spektrums liegende intensitätsrei- che Linie emittierendeFremdlichtquelle zu verwenden. Beispielsweise kann zur Beleuchtung eine Queck- silberdampflampe verwendet werden, während im Beobachtungsstrahlengang ein Blaufilter angeordnet ist. Zur Steigerung der Wirksamkeit kann an Stelle des Blaufilters auch ein Linien- oder Interferenz- schichtfilter verwendet werden, dessen Durchlassbereich sehr eng ist. Der Durchlassbereich dieses Filters ist dabei einer intensitätsreichen Linie der Quecksilberdampflampe beispielsweise der Linie 365 mp oder der Linie 436 mg angepasst.
Die neue Vorrichtung findet besonders zweckmässig Verwendung zur Beobachtung der Schweissstelle und deren Umgebung in Geräten zum Schweissen mittels eines Ladungsträgerstrahles.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figur näher er- läutert. Diese Figur zeigt ein Gerät zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl, welches mit der Beobachtungsvorrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist..
In der Figur ist mit 1 die Kathode, mit 2 die Steuerelektrode und mit 3 die Anode eines Elektronenstrahlerzeugungssystemes bezeichnet. Der von diesem System erzeugte Elektronenstrahl 4 tritt durch eine Blende 5 und wird mittels einer elektromagnetischen Linse 6 auf das Werkstück 8,9 fokussiert. Dieses Werkstück ist in einem Bearbeitungsraum 7 auf dem rein schematisch dargestellten Kreuztisch 10,11 angeordnet. Dieser Kreuztisch erlaubt eine Verschiebung des Werkstückes 8,9 in zwei zueinander senkrechten Richtungen. In dem hier dargestellten Fall sollen die beiden Teile 8 und 9 miteinander verschweisst werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, den Kreuztisch 10,11 so zu bewegen, dass die Auftreff- stelle des Elektronenstrahles 4 stets auf der Nahtstelle zwischen den Teilen 8 und 9 liegt.
Der Bearbeitungsraum 7 und der Strahlenerzeugungsraum 13 sind über einen Pumpanschluss 12 an eine Vakuumpumpe angeschlossen und stehen unter Hochvakuum. Der Bearbeitungsraum'1 enthält weiterhin zwei Öffnungen, welche mittels der Glasplatten 14 und 15 vakuumdicht abgeschlossen sind.
Zur Beleuchtung des Werkstückes 8,9 dient eine Quecksilberdampflampe 16, deren Licht mittels der Linse 17 auf die Umgebung der Auftreffstelle des Elektronenstrahles 4 fokussiert wird. Das von der zu beobachtenden Materialstelle ausgehende Licht wird übe) Spiegel 18 und 19 und Linsen 20 und 21 auf die Photokathode der Fernsehkamera 22 abgebildet. Die Linse 20 ist dabei in einem Rohr 23 angeordnet, welches zum Zwecke der Scharfeinstellung über ein von aussen zu betätigendes Zahnrad 24 in der Höheverschoben werden kann.
Zwischen den beiden Linsen 20 und 21 besteht Parallelstrahlengang.
Im Parallelstrahlengang zwischen den Linsen 20 und 21 ist das Blaufilter 25 angeordnet. Dieses Filter lässt den blauen Anteil des von der Quecksilberdampflampe 16 gelieferten Lichtes nahezu ungestört durchtreten. Infolgedessen wird die Beleuchtung der Umgebung der Auftreffstelle des Elektronenstrahles 4 nur unwesentlich geschwächt. Dagegen wird der grösste Teil des von dem glühenden Material ausgehenden Lichtes vom Blaufilter 25 zurückgehalten. Auf diese Weise wird der Kontrast zwischen der Bearbeitungsstelle und deren kalter Umgebung auf ein für die Fernsehbeobachtung unkritisches Mass reduziert.
An Stelle des Blaufilters 25 kann auch ein Linien- oder Interferenz-Schicht-Filter verwendet werden, dessen Durchlassbereich sehr eng ist.
Es ist ohne weiteres verständlich, dass an Stelle der Fernsehkamera 22 auch ein Bildwandler oderir- gendein bekannter elektronischer Bildempfânger verwendet werden kann.