DE1921226B2

DE1921226B2 - Vakuumkammer zum Unterbringen eines mittels Ladungsträgerstrahlen zu bearbeitenden Werkstücks

Info

Publication number: DE1921226B2
Application number: DE1921226A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Walter West Byfleet Surrey O'riley (Grossbritannien)
Original assignee: Vickers Ltd
Current assignee: Vickers Ltd
Priority date: 1968-04-26
Filing date: 1969-04-25
Publication date: 1978-03-23
Also published as: US3588442A; FR2007528A1; GB1256495A; NL6906238A; DE1921226A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumkammer zum Unterbringen eines mittels Ladungsträgerstrahlen zu bearbeitenden Werkstücks, wobei die Ladungsträgerstrahlen von einer an der Vakuumkammer angebrachten Elektronenkanone erzeugt werden, mit einer ersten Öffnung in der oberen Kammerwand und einer diese Öffnung abdeckenden, relativ zur Kammerwand bewegbaren Deckplatte, einer zweiten Öffnung in der Deckplatte zum Einführen der Ladungsträgerstrahlen in die Kammer und einer rund um die erste Öffnung sich erstreckenden Dichtung zum Aufrechterhalten eines im wesentlichen vakuumdichten Zustandes der Kammer während einer Bewegung der Deckplatte.

Vakuumkammern der vorbeschriebenen Art sind bekannt.

Bei einer dieser Vakuumkammern (US-PS 34 24 891) ist die obere Abdeckung der kreisförmigen Kammer ein Drehteller mit einem radialen Schlitz. Dieser Schlitz ist vakuumdicht durch einen streifenförmigen Schieber verschlossen, der eine Elektronenkanone trägt. Die Längsverschiebung des Schiebers bewirkt ein auf dem Drehteller montierter Motor, während mittels eines zweiten, an der vertikalen Kammerwand montierten Motors der Drehteller gedreht werden kann. Diese Kammerkonstruktion ist ungünstig, da der Schieber über den Drehteller hinausragt, wenn der Ladungsträgerstrahl der Elektronenkanone von der Mitte des Drehtellers aus in eine oder die andere Längsrichtung fortbewegt wird. Die Kammer erfordert nicht nur in der Längsrichtung des Schiebers viel Platz, sondern auch um die Kammer herum wird viel Platz beansprucht, wenn sich der Drehteller ϊτϊίί dem auf ihm angeordneten Schieber dreht. Nachteilig ist ferner der durch die beiden Antriebsmotoren bedingte große Aufwand.

Bei einer bekannten Vakuumkammer (US-PS 3136 883) hat die Öffnung für den Eintritt des Ladungsträgerstrahles in die Kammer die Form eines Schlitzes, der senkrecht zu zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Kammer verläuft und durch eine streifenförmige Deckplatte abgedeckt ist. Diese Deckplatte kann über den Schlitz in dessen Längserstreckung (T-Richtung) gleiten; die Elektronenkanone ist über einer feststehenden Öffnung in der Deckplatte angeordnet. Wenn die Länge des Schlitzes größer ist als die halbe Entfernung zwischen den genannten zwei gegenüberliegenden Seiten der Kammer und wenn die Elektronenkanone sich an dem einen oder dem anderen

Ende des Schlitzes befindet, wird auch bei dieser Anordnung die gleitbare Deckplatte über eine benachbarte der gegenüberliegenden Seiten hinausragen. Das ist unzweckmäßig und in einigen Fällen sogar unzulässig. Außerdem ist auch hier ein A.-striebsmechanismus erforderlich, um das Werkstück relativ zum Ladungsträgerstrahl in der X-Richtung bewegen zu können.

Vorgeschlagen ist auch eine aus sechs Wänden gebildete Vakuumkammer, deren obere Wand zwei Schlitze aufweist, die im gleichen Abstand voneinander und paraiie! zur Vorderwand verlaufen (DE-OS 19 13 699). Über der oberen Wand ist eine Elektronenkanone an einer Tragvorrichtung bewegbar befestigt. Durch eine kreisrunde, über den Schlitzen angeordnete is Deckplatte, die auf der oberen Wand aufliegt, wird eine gleitende Vakuumdichtung hergestellt. Die Drehplatte kann um einen in ihrer Mitte vorgesehenen Drehbolzen rotieren, der in Richtungen parallel zur oberen Wand verschiebbar ist. Der Drehbolzen trägt unterhalb der Deckplatte eine Nockenrolle, die nur auf einer innen befindlichen Nockenfläche eines auf der oberen Wand befestigten Nockens abrollen kann. Dadurch wird es ermöglicht, daß die Deckplatte nicht nur Rotationsbewegungen um den Drehbolzen ausführen kann, sondern auch eine translatorische Freiheit hat, weil die Mittelachse des Drehbolzens quer zu den Schlitzen bewegbar ist. Die Rotationsachse der Deckplatte kann damit in der X-Richtung zwischen den beiden Schlitzen innerhalb der durch die Nockenfläche bestimmten Grenzen bewegt werden. So wird ein Vorstehen der Deckplatte über die eine oder die andere der gegenüberliegenden Kanten der oberen Kammerwand hinaus verhindert.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine konstruktiv verbesserte Vakuumkammer zu schaffen, ohne die geschilderten Nachteile der bekannten Vakuumkammern in Kauf nehmen zu müssen.

Gelöst wird die Aufgabe bei einer Vakuumkammer der eingangs beschriebenen Art erfiridungsgemäß so, wie dies im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs angegeben ist.

Die dort gekennzeichnete Vakuumkammer zeichnet sich durch mehrere Vorteile aus. Abgesehen davon, daß bei ihrer Benutzung niemals der Fall eintreten kann, daß « ein Schieber oder eine Deckplatte über die Kanten der oberen Kammerwand hinausragt, hat der Ladungsträgerstrahl dank der einfachen Drehsteuerung der beiden Deckplatten eine große Bewegungsfreiheit. In oder an der Kammer braucht kein Antriebsmechanimus für die X- oder K-Richtung vorgesehen zu werden, da eine Bewegung in beiden Richtungen durch eine Kombination der Drehungen der Deckplatten möglich ist. Außerdem trägt die Drehbewegung der kreisrunden Deckplatten dazu bei, deren vakuumdichten Abschluß durch Dichtungen von einfacher Form zu erleichtern.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Grundriß einer Vakuumkammer nach der Erfindung,

Fig.2 eine Schnittansicht eines oberen Teiles der Vakuumkammer, wobei die Schnittebene der Linie H-Il der Fig. 1 entspricht. h5

In einem aus sechs rechteckigen Metallwänden bestehenden Aufbau 1 bilden diese Wände eine Vakuumkammer 2 (Fig.2) zur Unterbringung des Werkstücks, während ec mittels eines Ladungsträgerstrahl geschweißt wird. Die Vorderwand ist mit einer Beladungstür (nicht gezeigt) versehen, um zur Kammer einen Zugang zu schaffen, bevor in ihr ein Vakuum hergestellt wird. Ein mit einer der Wände verbundenes Rohr 22 dient zum Evakuieren der Kammer in an sich bekannter Weise. Die obere Wand 3 weist eine große kreisförmige erste öffnung 4 auf, deren Mittelachse 5 senkrecht durch die Mitte der Kammer ί verläuft.

Zum Abdichten der ersten öffnung 4 dient eine kreisförmige Deckplatte 6, deren Gewicht von einem kreisförmigen Druckkugellager 7 (Fig.2) aufgenommen wird, das sich rund um den Rand der ersten Öffnung 4 zwischen der oberen Stirnseite der Wand 3 und der unteren Stirnseite eines Flansches 8 der Deckplatte 6 erstreckt. Der Flansch 8 verläuft radial nach außen, über den Rand der ersten öffnung 4 hinaus, am oberen Ende eines Zentrierteils der Deckplatte 6. Der Zentrierteil erstreckt sich nach unten in die erste Öffnung 4, um die Lage der Deckplatte 6 in dieser öffnung festzulegen. Der Zentrierteil greift mit etwas Luft in die öffnung hinein und ist mit einem elastischen Dichtungsring 9 versehen, der gleitbar gegen die seitliche Begrenzungsfläche der ersten Öffnung 4 anliegt zur Bildung einer vakuumdichten Verbindung zwischen der Deckplatte 6 und der Wand 3.

Die Deckplatte 6 selbst weist eine kreisförmige zweite öffnung 10 auf, deren Mittelachse 11 parallel zur Mittelachse5 in einem Abstand dverläuft.

Die zweite Öffnung 10 ist durch eine kreisförmige zweite Deckplatte 12 abgedichtet. Das Gewicht der letzteren nimmt ein Druckkugellager 13 auf, das sich rund um den Rand der zweiten Öffnung 10 erstreckt und zwischen der Deckplatte 6 und einem Flansch 14 der zweiten Deckplatte 12 angeordnet ist.

Der Flansch verläuft radial nach außen über den Rand der zweiten öffnung 10 hinaus am oberen Ende eines Zentrierteils der zweiten Platte 12. Der Zentrierteil erstreckt sich nach unten in die zweite öffnung 10, um die Lage der Deckplatte 12 in der Öffnung festzulegen. Der Zentrierteil ist ferner mit einem elastischen Dichtungsring 15 versehen, der leicht gegen die seitliche Begrenzungsfläche der zweiten öffnung 10 zur Bildung einer vakuumdichten Verbindung zwischen der Deckplatte 12 und der Deckplatte 6 anliegt.

Die zweite Deckplatte 12 weist eine kleine kreisförmige dritte Öffnung 16 auf, deren Mittelachse 17 von der Mittelachse 11 zwar getrennt, aber zu ihr parallel verläuft.

Die Deckplatte 12 ist um die dritte öffnung 16 herum mit einem kreisförmigen, tragenden und vakuumdichlen Anschlußteil 18 versehen, der elastische Dichtungsringe 19 und 20 zur vakuumdichten Aufnahme des Austrittsendes einer Elektronenkanone 21 (nur Fig. 2) aufweist. Der Anschlußteil gestattet jenem Ende eine gewisse Rotationsfreiheit (um die Mittelachse 17) gegenüber der Deckplatte 12. Die Elektronenkanone kann in bekannter Weise durch oberhalb der Wand 3 angebrachte Pendelstülpen gehalten und beweglich sein (nicht gezeigt). Dadurch kann die Elektronenkanone ausgerichtet werden, um einen Ladungsträgerstrahl in die Kammer 2 längs der Mittelachse 17 der dritten öffnung 16 zu werfen.

Eb ist ersichtlich, daß, wenn der Abstand d' zwischen den Mittelachsen 11 und 17 gleich dem Abstand d zwischen den Mittelachsen 5 und 11 ist, der Abstand der Mittelachse 17 von der Mittelachse 5 durch Drehen der Deckplatte 12 relativ zur Deckplatte 6 von Null bis zu

einem Höchstwert 2d (entsprechend den in der Zeichnung gezeigten Deckplattenanordnungen) geändert werden kann. Bei einer gegebenen Lage der Deckplatte 12 relativ zur Deckplatte 6 wird der Ladungsträgerstrahl (der längs der Mittelachse 17 wandert) bei einer Drehung der Deckplatte 6 gegenüber der Wand 3 in einem Kreis die Kammer überstreichen. Auf diese Weise kann durch eine Drehung der beiden Deckplatten 12 und 6 der Elektronenstrahl in irgendeine Lage innerhalb eines Abstandes 2d von der Mittelachse 5 der Kammer gerichtet werden. Die Elektronenkanone kann mittels ihrer Halterungsmittel bewegt und die Deckplatten 6 und 12 können gedreht werden, um der aufgezwungenen Bewegung zu folgen, während di Kammer 2 vakuumdicht bleibt, oder es kann di Bewegung der Elektronenkanone durch direkte Antrie be an den drehbaren Deckplatten 6 und 12 gesteuer

werden. ,

Die gleitbaren Dichtungsringe 9 und 15 lassei

natürlich eine vollständige Drehung der Deckplatten ( und 12 um ihre jeweiligen Mittelachsen zu. Vorzugswei se sind die erste Mittelachse 5 und die dritte Mittelachsi

ίο 17, die senkrecht durch die dritte öffnung 16 geht, voi der Mittelachse 11 der zweiten Deckplatte 12 gleicl weit entfernt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vakuumkammer zum Unterbringen eines mittels Ladungsträgerstrahlen zu bearbeitenden Werkstücks, wobei die Ladungsträgerstrahlen von einer an der Vakuumkammer angebrachten Elektronenkanone erzeugt werden, mit einer ersten Öffnung in der oberen Kammerwand und einer diese Öffnung abdeckenden, relativ zur Kammerwand bewegbaren Deckplatte, einer zweiten Öffnung in der Deckplatte zum Einführen der Ladungsträgerstrahlen in die Kammer und einer rund um die erste Öffnung sich erstreckenden Dichtung zum Aufrechterhalten eines im wesentlichen vakuumdichten ZustandfcS der Kammer während einer Bewegung der Deckplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (6) um eine gedachte senkrechte, durch die erste Öffnung (4) gehende Mittelachse (5) relativ zur Kammerwand (3) drehbar ist, und die zwaite Öffnung (10) zur ersten Öffnung (4) M exzentrisch liegt und durch eine zweite Deckplatte (12) abgedeckt ist, die um eine gedachte, zur ersten Mittelachse parallele zweite Mittelachse (11) drehbar ist, wobei der Außenumfang der zweiten Deckplatte (12) sich nahe dem Innenumfang der ersten Deckplatte (6) erstreckt und eine rund um die zweite Öffnung (10) vorhandene gleitbare Dichtung (15) zwischen erster und zweiter Deckplatte (6, 12) den vakuumdichten Verschluß der zweiten Öffnung (10) vervollständigt, und daß die zweite Deckplatte fl2) eine zu ihrer Mittelachse (11) exzentrische dritte Öffnung (16) aufweist, die durch ein vakuumdichtes Anschlußteil (18) mit dem Austrittsende der Elektronenkanone verbunden ist.

2. Vakuumkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Öffnung (4) und die ihr zugeordnete Deckplatte (6) kreisförmig sind und die Deckplatte mit ihrem Rand frei in die erste Öffnung eingesetzt ist.

3. Vakuumkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (6) einen Zentrierteil hat, der seitlich durch den kreisförmigen Rand der Deckplatte begrenzt ist und in einen Flansch (8) ausläuft, der radial nach außen über den inneren Rand der ersten Öffnung (4) hinausragt.

4. Vakuumkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flansch (8) und der oberen Kammerwand (3) ein die erste Öffnung (4) umgebendes Druckkugellager (7) angeordnet ist.

5. Vakuumkammer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem kreisförmigen Rand der Deckplatte (6) und dem Rand der ersten Öffnung (4) eine Dichtung (9) vorgeseher, ist.

6. Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Öffnung (10) und die Deckplatte (12) kreisförmig sind und die zweite Deckplatte mit ihrem Rand frei in die zweite Öffnung eingesetzt ist.

7. Vakuumkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Deckplatte (12) einen Zentrierteil hat, der seitlich durch den kreisförmigen Rand der zweiten Deckplatte (12) begrenzt ist und in einen Flansch (14) ausläuft, der radial nach außen über den inneren Rand der zweiten Öffnung (10) hinausragt. b5

8. Vakuumkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Öffnung (10) von einem zwischen der Deckplatte (6) und dem Flansch

(14) der zweiten Deckplatte (12) angeordneten Druckkugellager (13) umgeben ist.

9. Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Anschluß zwischen der dritten Öffnung (16) und der Elektronenkanone herstellende Anschlußteil (J8) eine gleitende Dichtung (19) enthält, die ein Drehen der Elektronenkanone gegenüber der zweiten Deckplatte (12) um eine gedachte Mittelachse (17) ermöglicht, die senkrecht durch die dritte Öffnung (16) geht.

10. Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Mittelachse (5) und eine dritte Mittelachse (17), die senkrecht durch die dritte Öffnung (16) geht, von der Mittelachse (11) der zweiten Deckplatte (12) gleich weit entfernt sind.