-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken
unter Vakuum, insbesondere für das Schweißen oder
die Oberflächenbearbeitung durch Elektronenstrahlen.
-
Für
solche Aufgaben sind verschiedenartige Maschinen mit Vakuumkammern
bekannt, die unter anderem abhängig von der Größe
des Werkstücks und der Bearbeitungsaufgabe in unterschiedlicher Bauform
und Größe herstellt werden. Insbesondere sind
für kleine Bauteile, vor allem für die Produktion von
großen Serien, auch taktgesteuerte Schleusenmaschinen bekannt,
bei denen Werkstücke innerhalb der Arbeitsstation taktgesteuert
weitertransportiert werden, beispielsweise indem sie auf einen rotorartigen
Werkstückträger aufgesetzt sind, und an anderen
Stationen in das evakuierte System ein- und ausgebracht werden.
Die Taktsteuerung ist bei solchen Schleusenmaschinen derart, dass
neben der Transportbewegung für das Werkstück
auch das Öffnen und Schließen von Ventilen taktgesteuert
ist, mit denen unterschiedliche Zonen des Systems getaktet evakuiert
oder geflutet werden.
-
Beispielsweise
ist aus der
US 4,162,391 ein System
bekannt, bei dem das Werkstück in als Taschen bezeichnete
Vertiefungen eines Trägers eingesetzt wird, der getaktet
zur Drehung angetrieben wird. Die Taschen mit dem Werkstück
werden unter einen Deckel durch die Rotation des Trägers
transportiert, wobei der Deckel einen Teil des Trägers überdeckt,
der Evakuierungs- bzw. Bearbeitungspositionen entspricht. In diesen
Drehpositionen befindet sich eine Tasche jeweils in einem Bereich
unter dem Deckel, der derart gedichtet ist, dass zwischen dem Deckel
und dem Träger Dichtungen vorgesehen sind, die diese Arbeitspositionen
umgreifen. Eine zweite Dichteinrichtung ist ebenfalls die Arbeitspositionen umgreifend
zwischen dem Deckel und dem Träger vorgesehen, so dass
ein gedichteter innerer und ein gedichteter äußerer
Raum definiert werden. Mit diesen gedichteten Räumen sind
Vakuumpumpen verbunden, die getaktet arbeiten, insbesondere Vakuum erzeugen,
sobald die jeweilige Tasche die Bearbeitungsposition im gedichteten
Raum erreicht hat, wobei eine der Vakuumeinrichtung mit dem inneren Raum
und die andere mit dem äußeren Raum verbunden
ist. In dem Vakuumzustand und weiter innerhalb des inneren gedichteten
Raums wird die Tasche mit dem Träger weiter gedreht und
an die eigentliche Bearbeitungsposition bewegt, wo beispielsweise
der Schweißvorgang durchgeführt wird. Anschließend verlässt
durch erneute Rotation des Trägers die jeweilige Tasche
den gedichteten inneren und den gedichteten äußeren
Raum. Bei dieser Vor richtung arbeiten die Vakuumquellen getaktet,
d. h. ventilgesteuert, und arbeiten, sobald eine der Taschen den gedichteten
(äußeren) Raum erreicht.
-
Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Bearbeitung
von Werkstücken unter Vakuum vorzusehen, die taktgesteuert
arbeitet und einfach aufgebaut ist.
-
Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in
den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die taktgesteuerte und ventilbetätigte
Evakuierung des jeweiligen Arbeitsraums durch eine Anordnung zu
ersetzen, bei der bei ständigem Betrieb der Vakuumierungseinrichtung
der zu evakuierende Arbeitsraum bei seiner Transportbewegung innerhalb
der Vorrichtung automatisch in einen Evakuierungsbereich gelangt.
Dazu ist eine Dichtungsanordnung wesentlich.
-
Insbesondere
wird die Vorrichtung dadurch gebildet, dass eine drehbare Rotoreinrichtung
in einem Gehäuse gelagert ist, wobei in der Rotoreinrichtung
Kammern zum Aufnehmen der zu bearbeitenden Werkstücke gebildet
sind. Durch getaktetes Drehen der Rotoreinrichtung können
die Werkstücke zwischen den verschiedenen Bearbeitungspositionen
weiter bewegt werden. Dadurch, dass Dichtungen in erfindungsgemäßer
Weise vorgesehen sind, insbesondere dass jeweils eine Dichtung die Öffnung der
in der Rotoreinrichtung gebildeten Kammern gegenüber dem
Gehäuse oder dem Gehäusedeckel dichtet, indem
sie die jeweilige Öffnung umgreift und mit der Rotoreinrichtung
und damit der Öffnung mitbewegt wird, und zusätzlich
ein Dichtungspaar vorgesehen ist, das zwischen der Gesamtheit der Öffnungen
in der Rotoreinrichtung und dem Gehäuse bzw. Gehäusedeckel
einen gedichteten Raum vorsieht, können die in der Rotoreinrichtung
gebildeten Kammern unter Vakuum zwischen einer Bearbeitungsstation,
die zur Evakuierung der Kammer in der Rotoreinrichtung dient, und
der eigentlichen Werkstückbearbeitungsstation transportiert
werden. Außerdem können die jeweiligen zur Evakuierung
anstehenden Kammern mit einer Vakuumpumpe in Verbindung gebracht
werden, die nicht getaktet, sondern vielmehr beispielsweise permanent,
arbeitet. Dadurch ist es nicht nötig, spezielle Ventile
für die Vakuumpumpe bzw. Vakuumeinrichtung vorzusehen,
die abgestimmt zur Taktung der Transportbewegung arbeiten. Vielmehr
geschieht die Abstimmung automatisch, da die Evakuierung nur von
der Drehposition der Kammer in der Rotoreinrichtung abhängig
ist.
-
Somit
enthält die Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken
unter Vakuum insbesondere ein Gehäuse mit einem im Wesentlichen
kreiszylindrischen Innenraum, und einen Gehäusedeckel,
der den kreiszylindrischen Innenraum an einer der Stirnseiten im
Wesentlichen schließt. Ferner ist ein bezüglich
des Gehäuses drehbarer Gehäuseboden vorgesehen,
der zum Gehäuse gedichtet ist, so dass der durch den Gehäuseboden,
den Gehäusedeckel und das Gehäuse umschlossene
bzw. umgriffene Raum einen Innenraum definiert. Mit dem Gehäuseboden ist
eine Rotoreinrichtung verbunden, die ebenfalls im Wesentlichen kreiszylindrische
Form aufweist und in den Innenraum eingebracht ist. In der Rotoreinrichtung
sind mehrere Kammern zur Aufnahme von Werkstücken gebildet,
die beispielsweise der Anzahl der Bearbeitungsstationen in ihrer
Zahl entsprechen und gleichmäßig beabstandet in
Umfangsrichtung in der Rotoreinrichtung angeordnet sind.
-
Im
Gehäuse und/oder im Gehäusedeckel sind Arbeitsöffnungen
gebildet, wobei die Kammern der Rotoreinrichtung jeweils mindestens
eine Rotoröffnung aufweisen, die mit den Arbeitsöffnungen durch
getaktetes Drehen der Rotoreinrichtung in Übereinstimmung
zu bringen sind.
-
Um
jede der Rotoröffnungen ist eine der Rotoröffnungen
zugeordnete Rotoröffnungsdichteinrichtung vorgesehen, die
eine Dichtung zwischen der Rotoreinrichtung und dem Gehäuse
bzw. zwischen der Rotoreinrichtung und dem Gehäusedeckel
vorsieht.
-
Ferner
sind Rotordichteinrichtungen zwischen der Rotoreinrichtung und dem
Gehäusedeckel und/oder zwischen der Rotoreinrichtung und
dem Gehäuse vorgesehen, welche jeweils derart angeordnet
sind, vorzugsweise paarweise, dass sie jeweils alle im Gehäusedeckel
bzw. im Gehäuse geformten Arbeitsöffnungen gemeinsam
umgreifen und einen die im Gehäusedeckel geformten Arbeitsöffnungen
enthaltenden Raum zwischen der Rotoreinrichtung und dem Gehäusedeckel
bzw. einen die im Gehäuse geformten Arbeitsöffnungen
enthaltenden Raum zwischen Rotoreinrichtung und Gehäuse
definieren und dichten.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens drei
Arbeitsöffnungen vorgesehen, die mindestens drei Bearbeitungsstationen
zugeordnet sind, nämlich eine Werkstückwechsel öffnung,
die der Werkstückwechselstation zugeordnet ist, eine Bearbeitungsgerätsöffnung,
die einer Bearbeitungsstation zugeordnet ist, und eine Evakuierungsöffnung,
die einer Evakuierungsstation zugeordnet ist. Weitere Bearbeitungsstationen
und gegebenenfalls Öffnungen können vorgesehen
sein. Alternativ können auch zusätzliche Bearbeitungsstationen
ohne zugeordnete Öffnung vorgesehen sein, die beispielsweise
eine Ruheposition für die Werkstücke definieren.
-
Die
Werkstückwechselstation dient dazu, Werkstücke
in die Kammern in der Rotoreinrichtung einzubringen und daraus zu
entnehmen, und kann somit zur Umgebung geöffnet sein. Nach
Bedarf kann auch eine separate Verschlusskappe für die Werkstückwechselöffnung
vorgesehen sein. Die Evakuierungsstation dient dazu, eine an der
Evakuierungsstation befindliche Kammer der Rotoreinrichtung mit
einer Vakuumeinrichtung, z. B. einer Vakuumpumpe, zu verbinden,
um die Kammer zu evakuieren. Die Bearbeitungsstation dient schließlich
zur eigentlichen Bearbeitung des Werkstücks, und ist mit einem
Bearbeitungsgerät, beispielsweise einem Elektronenstrahlgenerator,
verbunden, so dass beispielsweise das Werkstück durch Elektronenstrahlen oberflächenbearbeitet
werden kann. Dazu wird es unter Vakuum weiter von der Evakuierungsstation
an die Bearbeitungsstation transportiert.
-
Die
Werkstückwechselöffnung ist vorzugsweise mit einer
Verschlusskappe verschließbar, und die an der Werkstückwechselstation
befindliche Kammer der Rotationseinrichtung mit einer, gegebenenfalls
zusätzlichen, Vakuumpumpeneinrichtung verbindbar, wenn
die Verschlusskappe geschlossen ist. Wenn der Werkstückwechsel
in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden kann und durch
hohe Anforderungen an die Qualität des Vakuums für
die Bearbeitung lange Evakuierungszeiten, insbesondere im Vergleich
zur an einer Werkstückbearbeitungsstation benötigten
Bearbeitungszeit, erforderlich sind, bietet es einen Vorteil, wenn
die Werkstückwechselstation mit der Verschlusskappe versehen
ist, dass Bauteile, die an der Werkstückwechselstation
in die Kammer der Rotoreinrichtung eingebracht sind, bereits an
dieser Station vorevakuiert werden können. Die mit der Werkstückwechselstation
verbundene Vakuumpumpeneinrichtung ist dann ventilgesteuert und
getaktet.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform enthält die
Vorrichtung weiter eine Vakuumpumpe als Evakuierungseinrichtung,
die mit der Evakuierungsöffnung verbunden ist und vorzugsweise
permanent, d. h. ständig und nicht ventilgesteuert und
getaktet, arbeitet. Dadurch, dass die getaktete Transportbewegung,
d. h. Drehbewegung, in durch speziell angeordnete Dichtungen definierte
Räume den Eintritt der jeweiligen Kammer der Rotoreinrichtung
in Vakuumräume bzw. Nichtvakuumräume definiert,
kann die Vakuumpumpe permanent arbeiten und Vakuum erzeugen. Sobald
die zugeordnete Transportposition der Kammer erreicht ist, wird
die Kammer mit der Vakuumquelle automatisch verbunden. Dadurch ist
die Anzahl von Bauteilen, die für die Vorrichtung benötigt werden,
verhältnismäßig gering.
-
Vorzugsweise
enthält die Vorrichtung weiter einen Elektronenstrahlgenerator
als Bearbeitungsgerät, der in die Bearbeitungsöffnung
eingesetzt ist. Der Elektronenstrahlgenerator kann fest oder fahrbar
angeordnet sein, beispielsweise auf dem Deckel oder einer Seitenwand,
so dass vertikale und/oder horizontale Strahlführung möglich
sind.
-
Vorzugsweise
ist im Gehäusedeckel und/oder im Gehäuse, nämlich
dort wo die Evakuierungsöffnung geformt ist, ein Vorevakuierungskanal als
z. B. Nut im Gehäusedeckel bzw. Gehäuse gebildet,
der sich von der Evakuierungsöffnung entgegengesetzt zu
einer Rotationsrichtung des Gehäusebodens und der Rotoreinrichtung
erstreckt. Dadurch kann bei einer Drehbewegung der Rotationseinrichtung
die zur Evakuierung anstehende Kammer der Rotoreinrichtung, bereits
bevor sie die eigentliche Evakuierungsstation erreicht, mit der
Vakuumeinrichtung in Verbindung gebracht werden, so dass eine längere
Zeit für die Erzeugung des Vakuums bei gleichen Taktzeiten
zur Verfügung steht, was die Qualität des Vakuums
verbessert. Der Vorevakuierungskanal erstreckt sich dabei in einer
Länge, die in Umfangsrichtung kürzer ist als 360°/n,
wobei n die Anzahl der Bearbeitungsstationen oder der Kammern in
der Rotoreinrichtung ist, so dass er nur jeweils mit einer der Kammern
in der Rotoreinrichtung in Verbindung ist.
-
Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Gehäusedeckel
und/oder im Gehäuse, nämlich dort, wo die Werkstückwechselöffnung geformt
ist, ein Vorflutungskanal in Form von z. B. einer Nut im Gehäusedeckel
oder Gehäuse gebildet, der sich von der Werkstückwechselöffnung
entgegengesetzt zu einer Rotationsrichtung des Gehäusebodens
und der Rotoreinrichtung erstreckt. Ähnlich wie bei dem
Vorevakuierungskanal kann dadurch eine Kammer, die zur Flutung ansteht,
bereits vor dem eigentlichen Erreichen der Werkstückwechselstation
mit Umgebungsdruck und Luft in Verbindung gebracht werden, so dass
einerseits die zur Flutung benötigte Zeit kürzer
ist und andererseits die Flutung weniger abrupt erfolgt, was zu
weniger umherfliegenden Verunreinigungen, Schmutz und Ähnlichem führt.
Insbesondere durch ent sprechende Gestaltung des Vorflutungskanals,
z. B. langsame Aufweitung zur Werkstückwechselöffnung
hin, kann somit die Flutung gesteuert und gleichmäßiger
vorgenommen werden.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform sind die Arbeitsöffnungen
im Gehäusedeckel angeordnet, wobei in diesem Fall vorzugsweise
die Kammern der Rotoreinrichtung zum Gehäusedeckel hin offene,
beispielsweise im Wesentlichen kreiszylindrische Kammern, sind.
Das Einbringen der Arbeitsöffnungen im Gehäusedeckel
sieht einen besonders einfachen Aufbau der Vorrichtung vor.
-
Alternativ
dazu ist es jedoch grundsätzlich möglich, die Öffnungen
im Gehäuse vorzusehen und die entsprechenden Öffnungen
der Rotoreinrichtung als in den Zylinderseitenwänden der
Kammern vorgesehene Öffnungen zu gestalten. Schließlich
ist es auch möglich, einen Teil der Arbeitsöffnungen
im Deckel und einen anderen Teil im Gehäuse vorzusehen. In
diesem Fall ist jedoch der Dichtaufwand, insbesondere was die Rotordichteinrichtungen
betrifft, erhöht, da sowohl die Gesamtheit der Öffnungen
im Gehäuse jeweils eine Abdichtung gegenüber der
Rotoreinrichtung erfordert als auch die Gesamtheit der Öffnungen
im Gehäusedeckel.
-
Vorzugsweise
sind die Arbeitsöffnungen unter gleichen Winkelabständen
im Gehäusedeckel angeordnet, insbesondere 360°/n,
wobei n die Anzahl von Bearbeitungsstationen der Vorrichtung ist.
Dies erleichtert die taktgesteuerte Weiterbewegung.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform enthält die
Vorrichtung weiter einen Antriebsmotor, mit dem der Gehäuseboden
getaktet angetrieben werden kann und zur Rotation zusammen mit der
Rotationseinrichtung gebracht werden kann. Die Taktung ist dabei
derart, dass in einem Takt die Rotoreinrichtung soweit gedreht wird,
dass jede der Kammern in der Rotoreinrichtung von einer Bearbeitungsstation
zur nächsten weitertransportiert wird, d. h. insbesondere
einen Winkelbereich von 360°/n.
-
Vorzugsweise
sind in den Kammern der Rotoreinrichtung zusätzliche Halte-
und/oder Drehvorrichtungen oder Manipulatoren für Werkstücke
vorgesehen. Dadurch erhöhen sich die Bearbeitungsmöglichkeiten
und -genauigkeit für die Werkstücke.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform ist eine gemeinsame Antriebseinrichtung
für die Halte- und/oder Drehvorrichtungen und/oder Manipulatoren im
Gehäuseboden vorgesehen.
-
Ferner
kann nach einer bevorzugten Ausführungsform in der Bearbeitungsstation
eine zusätzliche Molekularpumpe mit der Kammer der Rotationseinrichtung
verbunden sein, mit der während des Bearbeitungsprozesses
das Vakuum aufrechterhalten wird und somit einer Ausgasung des Bauteils
bei der Bearbeitung entgegengewirkt wird.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten
Figuren beschrieben, in denen:
-
1 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-B in 2 durch
eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken unter
Vakuum gemäß der Erfindung ist; und
-
2 eine
Horizontalschnittansicht durch die Vorrichtung zur Bearbeitung von
Werkstücken gemäß 1 ist, wobei
verschiedene Schnittebenen in 2 integriert
sind.
-
Wie
in 1 und 2 dargestellt ist, enthält
die Vorrichtung 100 zur Bearbeitung von Werkstücken
unter Vakuum ein Gehäuse 1, das im Wesentlichen
als kreiszylindrisches Bauteil gestaltet ist. Auf das Gehäuse 1 ist
ein Deckel 2 aufgesetzt, der eine Stirnseite des Gehäuses 1 schließt.
An der dem Deckel 2 gegenüberliegenden Stirnseite
des Gehäuses 1 ist ein Gehäuseboden 6 angebracht,
der mit dem Gehäuse 1 relativ drehbar dazu verbunden
ist. Der Gehäuseboden 6 wird durch einen Motor 7 schrittweise
zur Drehung angetrieben. In der dargestellten Ausführungsform
wird der Motor 7 insbesondere derart angetrieben, dass
der Gehäuseboden bei jedem Drehschritt um 120° verfahren
wird, da die Vorrichtung 100 in der in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform drei Bearbeitungsstationen 5, 17, 19,
die jeweils um 120° zueinander versetzt sind, enthält.
-
In
einen Innenraum, der durch das Gehäuse 1, den
Gehäusedeckel 2 und den Gehäuseboden 6 definiert
ist, ist eine Rotoreinrichtung 8 eingesetzt, die ebenfalls
im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet ist und in ihrer Größe
dem Innenraum im Wesentlichen entspricht. Die Rotoreinrichtung 8 ist
derart mit dem Gehäuseboden 6 verbunden, dass
sie zusammen mit diesem drehbar ist. In der Rotoreinrichtung 8 sind
ferner, wie es am besten 2 entnehmbar ist, drei Kammern
gebildet, die jeweils kreiszylindrisch sind. Die Kammern sind über
Rotoröffnungen 21 zum Gehäusedeckel 2 hin
offen. Die Kammern sind ferner jeweils um 120° zueinander
versetzt in Umfangsrichtung angeordnet, wiederum entsprechend der
Anzahl der Bearbeitungsstationen 5, 17, 19 der
Vorrichtung 100. Wird der Gehäuseboden 6 durch
den Antriebsmotor 7 gedreht, und damit die Rotoreinrichtung 8 mitbewegt,
so werden somit die in der Rotoreinrichtung 8 gebildeten
Kammern von einer Bearbeitungsstation 5, 17, 19 an
die nächste Bearbeitungsstation weitertransportiert. Nach
Bedarf können auch mehr als drei Kammern und Bearbeitungsstationen
bei einer entsprechenden Vorrichtung vorgesehen sein. Ferner ist
es nicht unbedingt erforderlich, dass die Anzahl der Bearbeitungsstationen
und der in der Rotoreinrichtung 8 gebildeten Kammern gleich
ist. Wenn mehr Kammern als Bearbeitungsstationen vorgesehen sind,
so ist beispielsweise eine der Kammern in einer Ruheposition bei
einem bestimmten Winkeldrehgrad des Gehäusebodens 6 bzw.
der Rotoreinrichtung 8.
-
In
den Kammern der Rotoreinrichtung 8 sind ferner Aufnahmevorrichtungen 9 für
die Werkstücke und Drehvorrichtungen 10 oder andere
Manipulatoren für die Werkstückbewegung samt Antriebssystem montiert.
In der dargestellten Ausführungsform (siehe 1)
ist eine gemeinsame Antriebseinrichtung 23 im Gehäuseboden 6 zum
Drehen der Werkstückhaltevorrichtungen 9 vorgesehen,
die mit den Werkstückdrehvorrichtungen 10 verbunden
ist, dass diese an bestimmten Bearbeitungspositionen und -zeiten dem
gewünschten Bearbeitungsvorgang und der zugeordneten Werkstückposition
entsprechend gedreht oder bewegt werden können. Alternativ
kann aber auch eine einzelne Antriebsvorrichtung für jede
der Halte- bzw. Drehvorrichtungen 9, 10 in den
jeweiligen Kammern der Rotoreinrichtung 8 vorgesehen sein. Bei
der dargestellten Ausführungsform ist wesentlich, dass
die Rotoreinrichtung 8 auf der dem Gehäuseboden 6 zugewandten
Seite dicht ist, d. h. jeweils in Richtung des Gehäusebodens 6 dicht
abgeschlossene Kammern gebildet sind. Dies bedeutet, dass z. B. wie
in der dargestellten Ausführungsform eine Dichtung zwischen
den Werkstückdrehvorrichtungen 10 und der Rotoreinrichtung 8 jeweils
vorgesehen ist.
-
Im
Gehäusedeckel 2 ist ferner eine Bearbeitungsgerätsöffnung 4 vorgesehen,
auf der ein Elektronenstrahlgenerator 11 vertikal aufgebaut
ist, dessen Strahlrohr 3 zur in einer Werkstückbearbeitungsstation 5 positionierten
Kammer der Rotoreinrichtung 8 gerichtet und in die zugehörige Öffnung 4 im
Gehäusedeckel 2 geführt ist.
-
Eine
weitere Öffnung im Gehäusedeckel 2, die
zu der Bearbeitungsgerätsöffnung 4, durch
die der Elektronstrahlgenerator eingesetzt ist, um 120° in Umfangsrichtung
des Gehäusedeckels 2 versetzt ist, ist eine Werkstückwechselöffnung 12.
Die Werkstückwechselöffnung 12 ist zur
Umgebung offen, so dass durch sie in Richtung des Pfeils W Werkstücke in
eine in der Werkstückwechselstation 17 positionierte
Kammer der Rotoreinrichtung 8 eingebracht und daraus entnommen
werden können.
-
Eine
dritte Arbeitsöffnung, die im Gehäusedeckel 2 ebenfalls
um 120° versetzt zu der Werkstückwechselöffnung 12 bzw.
der Bearbeitungsgerätsöffnung 4 vorgesehen
ist, ist eine Evakuierungsöffnung 13. Die Evakuierungsöffnung 13 ist
mit einem Anschluss zu einer Vakuumpumpeneinrichtung V gedichtet
verbunden.
-
Zwischen
dem Gehäusedeckel 2 und der Rotoreinrichtung 8 ist
ein Gleitschlitz 16 ausgebildet, damit die Rotoreinrichtung 8 sich
im durch den Gehäusedeckel 2, das Gehäuse 1 und
den Gehäuseboden 6 definierten Innenraum zusammen
mit dem Gehäuseboden 6 drehen kann.
-
Um
jede der Rotoröffnungen 21 zum Gehäusedeckel 2 ist
eine Rotoröffnungsdichteinrichtung 14 angebracht,
die jede der Rotoröffnungen gegenüber dem Gehäusedeckel
dichtet. Dadurch kann, unabhängig von der Werkstückwechselöffnung 12 in
den Kammern der Rotoreinrichtung 8, die sich an der Evakuierungsstation 19 bzw.
der Werkstückbearbeitungsstation 5 befinden, in
den Kammern Vakuum erzeugt bzw. beibehalten werden. Somit wird ein
Zurückströmen von Luft durch den Gleitschlitz 16 für
die Dichtungen aus dem Bereich für den Werkstückwechsel
zur Arbeitskammer, d. h. der Kammer der Rotoreinrichtung 8,
die sich an der Werkstückbearbeitungsstation 5 befindet,
unterbunden.
-
Weiter
sind, wie am besten 2 entnehmbar ist, eine außenseitig
alle Rotoröffnungen 21 gemeinsam umgreifende Rotordichteinrichtung 15 sowie
eine dazu konzentrische, die Rotoröffnungen 21 innenseitig
umgreifende Rotordichteinrichtung 15 vorgesehen. Durch
diese Rotordichteinrichtungen 15 wird zwischen der Rotoreinrichtung 8 und
dem Gehäusedeckel 2 zusammen mit den Rotoröffnungsdichteinrichtungen 14,
die vorzugsweise radial innen- und radial außenseitig des
Gehäusedeckels 2 mit den Rotordichteinrichtungen 15 in
Anlage sind, ein abgeschlossener Raum zwischen der Rotoreinrichtung 8 und
dem Gehäusedeckel 2 geschaffen, der nur im Bereich
der Werkstückwechselstation 17 zur Umgebung offen
ist, wobei jedoch die Öffnung zur Umgebung durch die um
die Werkstückwechselöffnung 12 umlaufende
Rotoröffnungsdichteinrichtung 14 gegenüber
diesem Raum luftdicht ist. Damit ist nur diejenige Kammer der Rotoreinrichtung 8,
die an der Werkstückwechselstation 17 ist, mit
der Umgebung in Verbindung.
-
Schließlich
sind im Gehäusedeckel 2, wie in 2 angedeutet
ist, ein Vorflutungskanal 20 und ein Evakuierungskanal 18 ausgebildet.
Der Evakuierungskanal 18 erstreckt sich von der Evakuierungsöffnung 13 im
Gehäusedeckel 2 über einen Bereich von
etwa 360°/2n in der Richtung entgegen der Drehrichtung
der Rotoreinrichtung 8. Der Vorflutungskanal 20 erstreckt
sich entsprechend über einen ähnlichen Bereich
in Umfangsrichtung von der Werkstückwechselöffnung 12 in
einer Richtung entgegen der Drehrichtung der Rotoreinrichtung 8 im
Gehäusedeckel 2. Die Drehrichtung der Rotoreinrichtung
ist in 2 mit dem Pfeil R schematisch angegeben und entspricht der
Richtung im Uhrzeigersinn. Der Evakuierungskanal 18 und
der Vorflutungskanal 20 sind derart im Gehäusedeckel 2 als
beispielsweise nutförmige Ausnehmungen gebildet, dass sie
durch die Rotoröffnungsdichteinrichtungen 14 beim Überstreichen nicht
vollständig geschlossen werden können, d. h. dass
beim Erreichen des Beginns des Evakuierungskanals 18 bzw.
des Vorflutungskanals 20 durch eine der Kammern der Rotoreinrichtung 8 die
entsprechende Kammer beginnt, mit der Evakuierungseinrichtung V
durch die Evakuierungsöffnung 13 bzw. der Umgebung
durch die Werkstückwechselöffnung 12 in
Verbindung zu stehen. Vorzugsweise ist die Gestaltung des Evakuierungskanals 18 und
des Vorflutungskanals 20 derart, dass bei der Positionierung der
Rotoreinrichtung, dass die Arbeitsöffnungen 4, 12, 13 den Öffnungen 23 der
Kammern gegenüber liegen, die Rotoröffnungsdichteinrichtungen 14 wieder
gegenüber dem Gehäusedeckel 2 vollständig dichten,
d. h. dass in diesem Bereich weniger tiefe Nuten vorgesehen sind,
um eine gute Abdichtung der Kammern in den Bearbeitungspositionen
vorzusehen. Alternativ kann die gleiche Wirkung auch durch gute
Dichtung und Anlage zwischen den Rotoröffnungsdichteinrichtungen 14 und
den Rotordichteinrichtungen 15 in jeder Drehposition der
Rotoreinrichtung 8 erreicht werden.
-
Ein
Arbeitszyklus in der Vorrichtung 100, die in 1 und 2 dargestellt
ist und drei Kammern und Bearbeitungsstationen 5, 17 und 19 zur
Be- und Entladung, zur Evakuierung und zur Bearbeitung aufweist,
stellt sich wie folgt dar:
Nachdem der Bearbeitungsvorgang
an der Bearbeitungsstation 5 in der dort positionierten
Kammer der Rotoreinrichtung 8 abgeschlossen ist und nachdem der
Werkstückwechsel in der Werkstückwechselstation 17 in
der dort positionierten Kammer der Rotoreinrichtung 8 durchgeführt
ist, beginnt der Antriebsmotor 7 die Rotoreinrichtung 8 um
120° zu drehen. Dabei beginnt automatisch die Evakuierung
der soeben neu bestückten Kammer, noch ehe sie an der Evakuierungsstation 19 ankommt,
sobald sie den Bereich der Öffnung 12 für
den Werkstückwechsel verlassen hat und den Evakuierungskanal 18 zur
Evakuierungsöffnung 13 erreicht hat. Eine Evakuierung
des Raums zwischen der Rotoreinrichtung 8 und dem Gehäusedeckel 2 findet
nur im gewünschten Bereich statt, da durch die Rotoröffnungsdichteinrichtung 14 der
ankommenden Kammer, die Rotoröffnungsdichteinrichtung 14 der
davon weiterbewegten Kammer und die in Drehrichtung dazwischen liegenden
Teilstücke der Rotordichteinrichtung 15 ein abgeschlossener
Raum, zur Vakuumöffnung hin offen, definiert wird.
-
Gleichzeitig
wird die evakuierte Kammer aus der zweiten Station unter den Elektronenstrahlgenerator 11 in
der Werkstückbearbeitungsstation 5 gedreht, in
der das Vakuum je nach Ausgasung des Bauteils durch den Bearbeitungsprozess
nach Bedarf durch eine zusätzliche (nicht dargestellte)
Pumpe, wie beispielsweise eine Molekularpumpe, aufrechterhalten
werden kann.
-
Die
Kammer mit dem fertig bearbeiteten Werkstück wird schließlich
gleichzeitig zur Werkzeugwechselstation 17 gebracht, wobei
diese ebenfalls bereits vor dem Ende der Drehbewegung über den
Vorflutungskanal 20 geflutet wird. Nur im Bereich des Vorflutungskanals 20 und
des Evakuierungskanals 18 ist der Gleitschlitz 16 nicht
vollständig durch eine Rotoröffnungsdichteinrichtung 14 gedichtet. Weiter
dichten, ähnlich wie bei dem Evakuierungskanal 18 die
jeweiligen Rotoröffnungsdichteinrichtungen 14 und
Rotordichteinrichtungen 15 einen Raum zwischen Rotoreinrichtung 8 und
Gehäusedeckel 2 ab, so dass außer in
diesem Bereich keine Umgebungsluft von der Werkstückwechselöffnung 12 in den
Gleitspalt 16 gelangt.
-
Sobald
die Drehbewegung der Rotoreinrichtung 8 abgeschlossen ist,
beginnt in der Werkstückbearbeitungsstation 5 ein
neuer Bearbeitungsvorgang, wie beispielsweise ein Schweißvorgang
oder eine Oberflächenbearbeitung durch Elektronstrahlen, und
in der Evakuierungsstation 19 wird die dort befindliche
Kammer der Rotoreinrichtung 8 auf das erforderliche Vakuum
gepumpt.
-
Das
Prinzip eignet sich sowohl für fixe oder fahrbar angeordnete
Generatoren auf dem Deckel oder der Seitenwand der Takteinrichtung
mit vertikaler oder horizontaler Strahlführung.
-
Je
nach Bedarf können die einzelnen Kammern zusätzlich
mit fixen oder drehbaren Haltevorrichtungen und zusätzlichen
Manipulatoren für die Aufnahme und Bewegung der Bauteile
während des Arbeitsprozesses ausgestattet sein.
-
Wenn
der Werkstückwechsel in sehr kurzer Zeit durchgeführt
werden kann und hohe Anforderungen an die Qualität des
Vakuums bestehen, so dass lange Evakuierungszeiten erforderlich
sind, kann die Station für den Bauteilewechsel (Werkstückwechselstation 17)
mit einer (nicht dargestellten) Verschlusskappe versehen werden,
so dass Teile der Taktzeit, die die entsprechende Kammer der Rotoreinrichtung 8 an
der Werkstückwechselstation 17 verweilt, bereits
in dieser Station für die Evakuierung zu nutzen sind.
-
Somit
kann durch die Erfindung eine Evakuierung und anschließende
Bearbeitung eines Werkstücks unter Vakuum vorgenommen werden,
ohne dass insbesondere die Evakuierung separat taktgesteuert, abgestimmt
auf die Taktung der Transportbewegung der Rotoreinrichtung 8,
vorgenommen werden muss.
-
- 1
- Gehäuse
- 2
- Gehäusedeckel
- 4
- Arbeitsöffnung
(Bearbeitungsgerätsöffnung)
- 5
- Bearbeitungsstation
(Werkstückbearbeitungsstation)
- 6
- Gehäuseboden
- 7
- Antriebsmotor
- 8
- Rotoreinrichtung
- 9
- Drehvorrichtung
- 10
- Drehvorrichtung
- 11
- Elektronenstrahlgenerator
- 12
- Arbeitsöffnung
(Werkstückwechselöffnung)
- 13
- Arbeitsöffnung
(Evakuierungsöffnung)
- 14
- Rotoröffnungsdichteinrichtung
- 15
- Rotordichteinrichtung
- 16
- Gleitschlitz
- 17
- Bearbeitungsstation
(Werkstückwechselstation)
- 18
- Evakuierungskanal
- 19
- Bearbeitungsstation
(Evakuierungsstation)
- 20
- Vorflutungskanal
- 21
- Rotoröffnung
- 23
- Antriebseinrichtung
- 100
- Vorrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-