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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Einbringung von Arbeitsstücken von einem luftgefüllten Raum in einen luftleeren oder in einen mit einem anderen Gas, z. B. Inertgas, gefüllten Raum bzw. zum Ausbringen der Arbeitsstücke aus einem solchen Raum an die Luft mittels einer Beschickungsvorrichtung und/oder zur Trennung der in gleichmässigen Abständen und Zeitintervallen eingebrachten Arbeitsstücke.
Es ist bekannt, dass zahlreiche Arbeitsvorgänge auf den verschiedensten Gebieten der Technik im Vakuum, in einer Inertgasatmosphäre oder in einer sonstigen Gas- bzw. Dampfatmosphäre erfolgen müssen. Beispiele für solche Arbeitsgänge sind z. B. die Bearbeitung von Schichtwiderständen, die Bearbeitung von Materialien durch Elektronenstrahlen, die Metallbearbeitung durch Aufdampfen von Substanzen usw.
Zur Durchführung dieser Arbeitsgänge ist es bekannt, die Arbeitsstücke in einem Behälter unterzubringen, welcher dann evakuiert und gegebenenfalls mit dem gewünschten Gas bzw. Dampf gefüllt wird. Erst nach Durchführung dieser Vorbereitungen kann der eigentliche Arbeitsgang beginnen. Diese Vorgangsweise hat zwei grosse Nachteile. Einerseits ist ein solcher Betrieb diskontinuierlich und benötigt zu seiner Durchführung die ständige Anwesenheit zumindest einer Arbeitskraft. Anderseits ist eine solche Vorgangsweise auch verhältnismässig langwierig, da die Evakuierung des Behälters, wenn dieser nicht sehr klein ist, zumeist längere Zeit in Anspruch nimmt.
Es ist zur Vermeidung des letztgenannten Nachteiles bereits bekanntgeworden, zwei oder mehrere Behälter zu verwenden. Während in dem einen dieser Behälter der eigentliche Arbeitsgang durchgeführt wird, kann der andere Behälter evakuiert bzw. mit dem Schutzgas od. dgl. gefüllt werden. Der Bearbeitungszyklus an sich kann aber auch mit dieser Lösung nicht wesentlich abgekürzt werden, weil die Behälter in den meisten Fällen schon von vorneherein einen so grossen Inhalt haben, dass die Evakuierung verhältnismässig lange Zeit dauert. Ausserdem ist auch ein solches Verfahren kaum automatisch durchführbar.
Es sind auch Luftschleusen verschiedenster Art für Laboratoriumsgeräte usw. bekanntgeworden, welche sich jedoch zumeist für die industrielle Anwendung nicht eignen und verhältnismässig kompliziert sind.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten zu vermeiden und die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass für die Förderung der Arbeitsstücke unter Einfluss ihres Eigengewichtes aus der Beschickungsvorrichtung in den Arbeitsraum, sowie von dort weiter Hohlkörper mit elastischer Wand, zweckmässig Gummirohre vorgesehen sind, deren jeder in an sich bekannter Weise mit mindestens zwei den Hohlkörper bis zum vakuumdichten Verschluss deformierenden Backen versehen ist, wobei für die aufeinanderfolgende Betätigung der Backen ein an sich bekannter Steuerungsmechanismus vorgesehen ist.
Dadurch gelingt es, den sogenannten "Totraum" der zu evakuierenden Räume auf ein Minimum zu begrenzen und die Vorrichtung so zu gestalten, dass ihre Betätigung automatisch möglich ist, ohne dass es einer ständig anwesenden Arbeitskraft bedarf. Im Sinne der Erfindung werden die Arbeitsstücke unter Einfluss ihres Eigengewichtes in die Hohlkörper fallen gelassen, in welchen sie durch entsprechende Verformung der elastischen Wand des jeweiligen Hohlkörpers aufgefangen werden. Diese elastische Verformung der Hohlkörperwand braucht nur soweit zu erfolgen, dass der weitere Fall des Arbeitsstückes verhindert wird, hingegen die Gasströmung nicht behindert wird. Es kann jedoch auch gewünschtenfalls die Verformung der Wand so stark erfolgen, dass ein vakuumdichter Abschluss des jeweiligen Hohlkörpers erzielt wird.
Wie leicht ersichtlich ist, lassen sich an sich bekannte Steuerungsmechanismen zur Erzielung der Deformationen der Hohlkörperwände verwenden, z. B. jene, die aus einer weiteren bekannten Vorrichtung hervorgehen, bei welcher gleichfalls Hohlkörper mit elastischer Wand Verwendung finden, welche von aussen durch eine Steuerung bis zum dichten Abschluss des Hohlkörpers deformiert wird. Gemäss dieser bekannten Konstruktion dient der Hohlkörper aber zur Abmessung eines Flüssigkeitsvolumens und nicht zur Hindurchleitung eines Arbeitsstückes.
Es ist im Rahmen der Erfindung zweckmässig, wenn jeder Hohlkörper aus mehreren Stücken, zweckmässig aus miteinander verbundenen Rohrstücken besteht und mindestens eines von diesen Stücken einen Raum einschliesst, dessen Druck und/oder Gaszusammensetzung von dem Druck und/oder der Gaszusammensetzung der anderen Räume abweicht, z. B. mit Vakuum verbunden ist. Es kann also z. B. ein Rohrstück mit einer Vakuumquelle verbunden sein, während das andere Rohrstück mit einer Schutzgasquelle verbunden ist usw.
Eine weitere günstige Ausführungsform ergibt sich im Rahmen der Erfindung dann, wenn die Hohlkörper mit der einen Seite eines Vakuumdrehschiebers verbunden sind, wobei Stutzen der anderen Seite des Schiebers an einen Raum angeschlossen sind, in dem ein von dem Druck und der Gaszusammensetzung des auf der erstgenannten Seite befindlichen Raumes abweichender Druck und abweichende Gaszusammensetzung herrscht, zweckmässig an einen luftleeren oder einen mit Inertgas gefüllten Raum, und wobei der Vakuumdrehschieber unter diesem Stutzen angeordnet ist und aus einer auf einer Welle drehbaren, mit Bohrungen versehenen Scheibe, einem Paar koaxialer, unter dieser Scheibe befindlichen, ebenfalls auf der Welle drehbaren Scheiben, zwischen denen die elastischen Rohre angeordnet sind, und einer auf der Welle befestigten,
unter der geschliffenen unteren der letztgenannten Scheiben angeordneten, geschliffenen Scheibe besteht.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. l zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemässen Vorrichtung, während Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil einer andern Ausführungsform zeigt. Fig. 3 ist eine Draufsicht zu Fig. 2.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist an eine von einem Vibrationsdosierer gebildete Beschickungsvorrichtung Rohr --2-- angeschlossen, in welchem die Arbeitsstücke, welche im Verlauf ihres Durchlaufes durch die gesamte Anlage mit-33, 34,35, 36,37, 38-bezeichnet sind, leicht
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dieser Hohlkörper --3-- hat eine so grosse Innenabmessung, dass die Arbeitsstücke --34, 35, 36--in ihm unter Einfluss ihres Eigengewichtes hinunterfallen können, wenn dies nicht durch ein Zusammendrücken der elastischen Wände des Hohlkörpers --3-- behindert wird. An diesen Hohlkörper--3--schliesst ein T-förmiges Rohrstück-4--an, an das der Hohlkörper --3-- mit seiner elastischen Wand so eng aufgezogen ist, dass die Verbindung vakuumdicht ist.
Das Schenkelrohr-40-des T-förmigen Rohrstückes-4-ist an eine Vakuumpumpe--11--angeschlossen. Auf das Rohrstück--4--folgt wieder ein Hohlkörper--5-- mit elastischer Wand, dessen Verbindung mit dem Rohrstück --4-- ebenfalls vakuumdicht ausgebildet ist. An diesen Hohlkörper --5-- dicht angeschlossen folgt ein Arbeitsraum--6--, in welchem die Bearbeitung der Arbeitsstücke erfolgt. Es ist dies jener Vakuumraum bzw. mit einer Gasatmosphäre gefüllter Raum, in welcher
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elastischer Wand angeschlossen ist. Dieser Hohlkörper--9--führt die Werkstücke, welche unterhalb des Arbeitsraumes mit-37, 38, 39-bezeichnet sind, zu einem Auswerferrohr-10--.
Letzteres steht mit der Atmosphäre in Verbindung und bildet somit den Raum, in welchen die Arbietsstücke --33 bis 39-aus dem Vakuumraum--6--bzw. dem gasgefüllten Arbeitsraum --6-- gebracht werden müssen.
Parallel zu diesem Rohrsystem ist eine Welle --12-- angeordnet, auf welche Steuerscheiben-13 bis 22-- aufgekeilt sind, mit denen Backen--23 bis 32--derart verbunden sind, dass bei Verdrehung der
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--3, 5,7, 9--zugeordnet sind, die elastischen Wände dieser Hohlkörper zusammendrücken oder freigeben, je nachdem, welcher Abschnitt am Umfang der Steuerscheiben-13 bis 22-gerade wirksam ist.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt :
Die an sich bekannte Beschickungsvorrichtung --1-- ordnet die darin ungeordnet gespeicherten Arbeitsstücke-33-so, dass sie geordnet in das Rohr --2-- eintreten, wo sie infolge ihres Eigengewichtes und infolge der Vibrationen der Beschickungsvorrichtung --1-- sich so lange stossweise fortbewegen, bis ihre Bewegung durch zumindest eine der Backen--23 bzw. 24 bzw. 25--verhindert wird. Es sei angenommen, dass die Backe --25-- die elastische Wand des Hohlkörpers zusammengedrückt hält, aber die Backen
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dann drücken die Backen--23, 24--die Wand des Holkörpers --3-- so stark ein, dass die Arbeitsstücke auch dann nicht weiterfallen können, wenn die Backe --25-- die Hohlkörperwand freigibt.
Dieses aus den drei Backen--23, 24, 25--bestehende Verschlusssystem kann nun zur Trennung der Arbeitsstücke voneinander
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Arbeitsstücken getrennt wird. Hat dieses abgetrennte Arbeitsstück seine neue Lage eingenommen, dann wird durch weitere Verdrehung der Welle--12--mit Hilfe der Backe--25--die elastische Wand des
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Das Arbeitsstück --36-- wird nunmehr durch öffnen der Backe --26-- weiter bis zur Backe--27-- fallen gelassen. Die Backe --27-- sperrt den Arbeitsraum --6-- gegenüber dem Vakuumraum des Rohrstückes-4-vakuumdicht ab, wodurch verhindert wird, dass Luft, die bei der öffnung der Backe - vorübergehend vom Inneren des Hohlraumes --3-- in das Formstück --4-- eintritt, in den Arbeitsraum --6-- gelangen kann.
Der zwischen den Backen-25, 27-liegende Rohrabschnitt kann durch die Vakuumpumpe da er verhältnismässig klein ist, schnell evakuiert werden. Ist das gewünschte Vakuum erreicht, dann wird die Backe --27-- durch entsprechende Verdrehung der Welle--12--bzw. der Steuerscheibe --17-- in ihre öffnungsstellung gebracht, wodurch das Arbeitsstück in den Arbeitsraum-6-fällt.
Das Ausbringen des Arbeitsstückes aus dem Arbeitsraum --6-- erfolgt in analoger Weise wie das Einbringen des Arbeitsstückes. Wie ersichtlich, ist die Geschwindigkeit, mit welcher die Arbeitsstücke die gesamte Vorrichtung durchwandern können, lediglich abhängig von der Zeit, die zur Evakuierung der zwischen den Backen--25, 27 und 30, 31--liegenden Rohrabschnitte nötig ist.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Variante, bei welcher die die Arbeitsstücke enthaltenden Rohrabschnitte, welche evakuiert werden sollen, diesem Arbeitsgang in mehreren Positionen unter Zuhilfenahme eines Drehtellers unterworfen werden. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Variante kann hiebei die Rohrstücke --4 und/oder
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8--bzw. an diese Rohrstücke angeschlossenen Bauteile der in Fig. l dargestellten Vorrichtung bzw. an Stelle dieser Rohrstücke--4 und/oder 8--eingebaut werden.
Während die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum einzelnen aufeinanderfolgenden Einspeisen bzw. Entfernen der Arbeitsstücke in bzw. von dem Vakuumraum dient und daher, wie bereits erwähnt, die Arbeitsgeschwindigkeit abhängig ist von der Zeit, in der die Rohrabschnitte--4, 8--evakuiert werden können, kann mit der Variante nach den Fig. 2 und 3 die räumliche Trennung der Arbeitsstücke voneinander bzw. das Ausbringen derselben durch Absaugen mehrerer parallel zueinander angeordneter Rohrstränge in wesentlich kürzerer Zeit erfolgen, als dies bei der Ausführungsform nach Fig. l möglich ist. Hiezu ist auf eine Welle --41-- eine Scheibe --42-- frei drehbar aufgesetzt. Zur Verdrehung dieser Scheibe --42-- dient ein nicht dargestellter Antrieb.
Am Umfang der Scheibe --42-- befinden sich Bohrungen--54 bis 61--in einer gewünschten Anzahl (im vorliegenden Fall acht), in welchen Bohrungen je ein Arbeitsstück leicht Platz hat. über einer dieser Bohrungen ist ein Stutzen --46-- angebracht, über welchen die Arbeitsstücke-47--zugeführt werden. Unter der Scheibe--42--sind auf derselben Welle--41--koaxial zur Scheibe--42--drei weitere Scheiben-43, 44, 45-angeordnet, von welchen die Scheiben-43, 44-auf die Welle-41frei drehbar aufgesetzt sind. Die Scheibe --45-- hingegen ist auf die Welle--41--aufgekeilt und bildet mit der Scheibe--44--zusammen einen Vakuumdrehschieber.
Hiezu sind die Scheiben-44, 45-an ihren einander zugewendeten Oberflächen sorgfältig geschliffen und werden auf eine nicht dargestellte Weise aneinandergedrückt. Die Scheiben--43, 44, 45--haben gleichfalls Bohrungen, welche den Bohrungen--54 bis 61-- der Scheibe --42-- entsprechen und durch welche die Arbeitsstücke leicht hindurchfallen können.
Die übereinander befindlichen Bohrungen der Scheiben--43, 44--, welche synchron verdreht werden, sind durch je ein Rohr--49--mit elastischer Wand verbunden, dessen Innenabmessungen ebenfalls so gross sind, dass die Arbeitsstücke leicht durch die Rohre --49-- durchfallen können. Am Anfang und am Ende jedes Rohres ist je eine Backe--52, 53--vorgesehen, die zweckmässig von einer umlaufenden, in ihrem Profil entsprechend dem gewünschten Steuerprogramm ausgebildeten Steuerfläche-51--her betätigt werden.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt : Die Scheiben-42, 43, 44-werden gemeinsam miteinander um die Welle--41--schrittweise durch einen nicht dargestellten Antrieb verdreht. Wenn eine der Bohrungen der Scheibe --42-- unter den Stutzen --46-- gelangt, fällt das Arbeitsstück-47-in die Bohrung hinein, bis es an einem Anschlag --48-- zur Anlage gelangt. Während des nachfolgenden Verdrehungsschrittes nimmt die
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das Arbeitsstück durch die in ihrer Geschlossenstellung stehende Backe--53--gehalten wird.
Während der folgenden Verdrehung der Scheiben--42, 43, 44-- sperrt die Backe--52--das Rohr--49-- vakuumdicht ab, so dass durch die Bohrungen des von den Scheiben--44, 45-- gebildeten Vakuumdrehschiebers die Absaugung der im Rohr--49--befindlichen Luft beginnen kann. Dieser Evakuiervorgang kann in verschiedenen Stellungen der Scheiben erfolgen. Die Anzahl dieser Stellungen ist lediglich davon abhängig, wieviel Bohrungen in den Scheiben des Vakuumdrehschiebers--44, 45--vorgesehen sind.
Nach Absaugen der das Arbeitsstück umgebenden Luft wird in einer gewünschten Stellung der Scheiben das Arbeitsstück durch öffnen der Backe--53--durch die Bohrungen der Scheiben--44, 45-- des Vakuumdrehschiebers in einen nicht dargestellten Arbeitsraum fallen gelassen, welcher über einen Stutzen an die Scheibe --45-- angeschlossen ist.
Mit Hilfe eines im entgegengesetzten Sinn arbeitenden Vakuumdrehschiebers bzw. einer mit der beschriebenen Vereinzelungsvorrichtung synchron gedrehten Vorrichtung kann das Arbeitsstück natürlich aus dem unter Vakuum stehenden Arbeitsraum wieder an die Atmosphäre gebracht werden, ohne dass das Vakuum im Arbeitsraum wesentlich gestört wird. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher Durchlauf der Arbeitsstücke durch den Arbeitsraum von der Atmosphäre bis wieder an die Atmosphäre zurück erzielt werden.
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