DE2028862A1

DE2028862A1 - Druckschleusensystem fur eine Kammer, in der ein vom Umgebungsdruck abweichender Druck herrscht

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Publication number: DE2028862A1
Application number: DE19702028862
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung M B65g47 91 Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-06-11
Filing date: 1970-06-11
Publication date: 1971-12-16
Also published as: GB1338304A; US3756435A

Description

Pate/itamy^He
Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Haudc
Dipl. Phys. W. Schmilz SHiinchen15,Mo€artrtr.23

Tel. 5 3805-86"

Dipl.-Phys.

Karl-Heinz Steigerwald

8 München - 55 ,"11. Juni 1970

Haderunstr. la . . Anwaltsakte M-1092

Druckschleusensystem für eine Kammer, in der ein vom Umgebungsdruck abweichender Druck herrscht

Die Erfindung betrifft ein Druckschleusensystem für eine Kammer, in der ein vom Umgebungsdruck abweichender Druck herrscht, insbesondere ein Druckschleusensystem zum Ein- und Ausschleusen von Werkstücken in eine unter Hochvakuum gehaltene Arbeitskammer einer mit Ladangsträjrerstrahlen arbeitenden Bearbeitungsmaschine.

Bei zahlreichen möglichen Anwendungsfällen vakuumtechnischer Methoden sind irgendwelche zu behandelnden Medien oder Körper zeitweilig in Arbeitskammern einzudringen, in denen mittels Vakuumpumpen sehr geringe Drücke erzeugt werden, beispielsweise in Größenordnungen

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von 10 oder 10 Torr. Solche Arbeitsgänge bereiten an und für sich keine besonderen Schwierigkeiten, solange es sich um einzelne ■Proben handelt und außerdem genügend Zeit für die Evakuierung der Arbeitskammer in jedem einzelnen Bearbeitung-sfall zur Verfügung steht.

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Vielfach liegt jedoch die Aufgabe vor, Gegenstände oder Werkstücke serienmäßig nacheinander in Kammern zu behandeln oder zu bearbeiten, in denen ein vom Umgebungsdruck abweichender Druck herrscht, insbesondere in Hcchvakuum-Arbeitskammern. Bei derartigen serienmäßigen Vorgängen ist es normalerweise höchst erwünscht, daß der zeitliche Aostand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bearbeitungsoder Behandlungsvorgängen so klein wie möglich ist. Dies gilt ganz besonders dann, wenn die eigentliche Bearbeitungs- oder Behandlungsvorrichtung kostspielig oder aufwendig ist und möglichst ohne Aroeitspausen ausgenutzt werden soll. Dabei sollen überdies die Objekte nacheinander in die Kammer eingeführt und wieder aus der Kammer entnommen werden, ohne daß sich der in der Kammer herrschende Arbeitsdruck in störendem Ausmaß verändert. Ein derartiger Fall liegt beispielsweise vor bei der,Bearbeitung oder Behandlung von Werkstücken in einer Hochvakuum-Arbeitskammer einer mit Ladungsträgerstrahlen arbeitenden Behandlungs-oder Bearbeitungsmaschine, beispielsweise" einer Elektronenstrahl-Werkzeugmaschine.

Es sind bereits Druckschleusensysteme zum Ein- und Ausschleusen von Werkstücken in eine Vakuumkammer bekannt. Derartige Systeme arbeiten beispielsweise mit drehbaren oder hin- und herschiebbaren Tischen, in denen mehrere Werkstückhalterungen vorgesehen sind, die bei der Bewegung des Tisches nacheinander in eine Beladeposition, eine in der Kammer liegende Arbeitsposition und eine Entladeposition gebracht werden, wooei zumindest in der Beladestation oder zwischen der Beladestation und der Kammer Pumpeinrichtun^en vorgesehen sind, um den Druck in der Umgebung des Werkstücks an den in der Kammer herrschenden Druck anzugleichen.

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Eine in.diesem Sinne wirkende, zum Ein- und Ausschleusen einer Anzahl von Gegenständen dienende bekannte Vorrichtung zum Beschicken einer Vakuumkammer besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen, stabförmigen Gebilde, das über einen Teil seiner Länge eine Anzahl von Aussparungen, z.B. in Form von Querrillen aufweist. Diese Aussparungen sind in gegenseitigen, vorzugsweise regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet und zur Aufnahme von Gegenständen geeignet, die in der Vakuumkammer behandelt oder bearbeitet werden sollen. Der Stab kann alsganzes durch die Wände der Vakuumkammer geschoben werden, wobei an den entsprechenden Wandöffnungen Dichtungen vorgesehen sind, z.B. in Form von elastischen Ringdichtun- " gen, die mit dem Stab eine Gleitdichtung bilden. Weiter kann dieser Stab durch eine der Vakuumkammer vorgeschaltete Vorkammer verlaufen, die gleichfalls bis zu einem gewissen Grad evakuierbar ist. und an ihrer dem Außenraum zugewandten Wandöffnung wiederum eine: Dichtung aufweist. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird zur Einführung der Gegenstände in die Vakuumkammer das stabförmige Gebilde zunächst soweit nach einer Seite aus der Vakuumkammer herausgezogen, daß sich die Aussparungen außerhalb der Kammer und auch außerhalb der Vorkammer befinden, so daß die Gegenstände in g die Aussparungen eingesetzt werden können. Anschließend können die Gegenstände durci^entsprechendes Verschieben des Stabes in die Vorkammer und danach in die Vakuumkammer eingeschleust werden, ohne daß das in der Vakuumkammer erzeugte Vakuum in störendem Ausmaß verändert wird. . ■■-,..

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In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die beschriebenen bekannten Einrichtungen nur in sehr begrenztem Umfang verwendbar und brauchbar sind, da die Anzahl der nacheinander einschleusbaren Gegenstände begrenzt ist und überdies bei Gegenständen mitrelativ großen Abmessungen erhebliche Schwierigkeiten auftreten. Weiterhin ist es bei den bekannten Einrichtungen sehr nachteilig, daß sie ein starres System darstellen, das sich für kontinuierliche, etwa im Kreislauf ablaufende und insbesondere automatisierte Arbeitsprozesse nicht ohne weiteres eignet. Schließlich treten auch bezüglich der Vakuumabdichtungen an den Einschuböffnungen erhebliche Schwierigkeiten auf.

Es ist ferner ein Druckschleusensystem zum serienweisen Ein- und Ausschleusen von plattenförmigen Werkstücken gleicher und einfacher Formen bekannt geworden. Bei dieser Anlage sind je ein Eingangs- und Ausgangs-Schleusenkanal vorgesehen. In jedem der Schleusenkanäle ist eine Transporteinrichtung vorgesehen, und zwar besteht diese Transporteinrichtung aus umlaufenden endlosen gezahnten Transportbändern, deren Umkehrstellen im Außenraum bzw. in der Vakuumkammer liegen, so daß die zu bearbeitenden Werkstücke im Außenraum in die Zahnungen der Transportbänder eingesetzt und in der Vakuumkammer wieder aus diesen Zahnungen entnommen werden können. An die Schleusenkanäle sind mit gegenseitigen Abständen und mit Abstand von der Vakuumkammer Pumpeinrichtungen angeschlossen, se daß sich ein Druckstufensystem ergibt. Die Abdichtung zwi-. sehen den einzelnen Stufen des Druckstufensystems wird dabei durch die in den Schleusenkanälen weitertransportierten Werkstücke selbst bewirkt, die auf einem Teil ihres Urnfanges mit der Innenwand des betreffenden Schleusenkanals eine Art Gleitdichtung _,

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bilden, sowie im übrigen durch die Dichtwirkung der gleitend aufeinaderliegenden Teile der Transportketten, der Werkstücke und der übrigen Wandabschnitte des betreffenden Schleusenkanals. Die Werkstücke selbst dienen also zumindest teilweise als Abclichtelemente des Schleusensystems.

Bei dem zuletzt beschriebenen bekannten System ist es jedoch schwierig, eine ausreichende Abdichtwirkung zwischen den einzelnen Schleusenkammern und der Vakuum-Arbeitskammer sicherzustellen, da es schwierig ist, die Berührungsstellen zwischen den Werkstücken und den Transportbändern sowie auch die Gleitflächen und Beriihrungssteilen zwischen den Transportbändern und den Schleusenkanälen auch bei längerem Betrieb zuverlässig abzudichten. .Besonders gilt dies für die Übergangsbereiche zwischen denjenigen Teilen der Werkstuekumfänge, die direkt mit der Innenwand des Schleusenkanals abdichtend in Beziehung stehen, und den daran anschließenden Werkstück-Umfangsbereichen, die mit den Zahnungen oder Ausnehmungen der Transportbänder in Eingriff stehen. Hinzu, kommt als weiterer Nachteil· der bekannten Einrichtung, daß sie nur für Werkstücke geeignet ist, deren Abmessungen sowohl der Umfangsform dej3 Schleusenkanals als auch der Form der Ausnehmungen oder Zahnlücken der Transportbänder mit verhältnismäßig großer Genauigkeit entsprechen.

"Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Druckschleusensystem zu schaffen, das für beliebig große Serien von ·. Gegenständen oder Werkstücken geeignet ist und in bezug auf seine

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Dichtmaßnahmen auch im Dauerbetrieb und unter rauhen Betriebsbedingungen zuverlässig arbeitet, und zwar auch bei extremen Arbeitsdrücken, wie sie beispielsweise in der Vakuum-Arbeitskammer einer rr.it Ladungsträgerstrahlen arbeitenden Werkzeugmaschine erforderlich sind. Darüber hinaus soll das System nach der vorliegenden Erfindung auch bei Werkstücken verschiedener Abmessungen und Umfangsfarmen anwendoar sein.

Nach der Erfindung dlent zur Lösung der gestellten Aufgabe ein Druckschleusensystem der eingangs angegebenen Art, mit wenigstens je einem Eingangs- und Ausgangs-Schleusenkanal, durch den Abdichtelemente mit gegenseitigem Abstand hintereinander ein- bzw. ausschleusbar sind, wobei die Abdichtelemente an ihrem Umfang in abdichtende Beziehung mit der Innenwand des Schleusenkanals treten und zwischen sich zumindest teilweise abgedichtete Zwischenräume oilden, wenigstens einer Transporteinrichtung zum Weiterbewegen der Abdichtelemente durch die Schleusenkanäle, und wenigstens einer Schleusenkanal-Pumpeinrichtung, die zumindest an den Eingangs-Schleusenkanal mit Abstand von der Kammer angeschlossen ist; dieses System ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtelemente eine dem lichten Profil des Schleusenkanals entsprechende Umfangsform haben und über ihren ganzen Umfang mit der Innenfläche des Schleusenkanals in abdichtende Beziehung treten.

Bei dem erfindungsgemäßer), Druckschleusensystem ist die Abdichtung zwischen den Abdichtelementen und den Schleusenkanälen außerordentlich einfach und zuverlässig, da sie kontinuierlich über den ganzen

Umfang der Abdiehtelemente verläuft und nicht durch andere Systembestandteile, beispielsweise Transportbänder, unterbrochen wird, die ihrerseits wieder besondere Abdichtungsmaßnahmen erfordern wurden.

Bei dem erfindungsgemäßen System sind vorzugsweise die Abdiehtelemente durch Zwischenelemente zu einer Kette verbunden.und auf ' gegenseitigen Auständen gehalten. Somit ist es nicht erforderlich, die gegenseitigen Austände der Abdichtelemente mit Hilfe einer durch den ganzen Schleusenkanal verlaufenden Transporteinrichtung |

es "

sicherzustellen, sondernΛ-enügt beispielsweise, die Transporteinrichtung außerhalb des Schleusenkanals anzuordnen. Dadurch entfallen sämtliche Probleme, die mit der Abdichtung einer Transporteinrichtung gegenüber dem Schleusenkanal zusammenhängen.Auch können die Zwischenelemente ohne weiteres so ausgebildet werden, daß sie auch unter dem Einfluß großer Druckdifferenzkräfte ihre Abmessungen beibehalten}im Gegensatz dazu sind bei der weiter ooen beschriebenen bekannten Vorrichtung, bei der endlose Transportbänder durch den gesamten Schleusenkanal verlaufen, gerade in bezug auf diese Forderung der Dimensionsstabilität beträchtliche Schwierigkeiten zu erwarten, weil die Transportbänder notwendigerweise eine gewisse Flexibilität aufweisen müssen.

Das erfindungsgemäße Druckschleusensystem ist weiter vorzugsweise derart ausgebildet, daß die Abdiehtelemente and/oder ihre Zwiechenelemente wenigstens zum Teil als Trägerelemente für zu bearbeitende Werkstücke ausgebildet sind. Ein derartiges Trägerelemen'o kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Werkstück-Haltevorrich-

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'tung aufweisen, die insbesondere mit verstellbaren Spannelementen versehen ist. Auch rcann das Trä/^erelement in weiterer Ausgestaltung der Erfindung" eine Schale zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks und/uder zur Aufnahme von während der Bearbeitung anfallenden Aofallmaterials aufweisen. Da somit nicht das Werkstück seiest, scndern lediglich das vom Werkstück getrennte Abdichtelerr.ent eine der Querschnitts form des Schleusenkanals entsprechende Umfangsfcrm haben ,-nuß, ist das erfindungsgemäße Druckschleusensystem für Werkstücke verschiedenster Formen geeignet, und die stets wieder verwendeten Abdichtelemente können ausschließlich im Hinolick auf die von ihnen auszuübende Dichtungsfunktion ausgebildet werden. Sc können beispielsweise in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Andichtelemente im wesentlichen kolbenartig ausgebildet sein. Dies ist gerade im Hinblick auf die Forderung nach guter Abdichtung optimal; bei den hauptsächlich interessierenden Vakuum-Druckschleusensystemen wird dabei vielfach schon die sehr starke Drosselwirkung eines.engen Spalts zwischen dem kolbenartigen Abdichtelement und der Innenfläche des Schleusenkanals eine ausreichende Abdichtung sicherstellen. Es können aber in weiterer Ausgestaltung der Erfindurg die kolbenartigen Abdichtelemente auch zusätzliche Ringdichtungen aufweisen, die mit der Innenfläche des Schleusenkanals abdichtend zusammenwirken. Derartige Ringdichtun^en können beispielsweise als Lippenringdichtungen ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich und in vielen Fällen vorteilhaft, Πingdichtungen aus formstabilem Werkstoff, insbesondere Metall, zu verwenden. Derartige Ringdichtungen sind oei Kolben-Brennkratmaschinen seit langem üblich. Zur Zentrierung der Abdijhtelemente beim Einlauf in den Elngangs-Schleusenkanal

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können erfindungsgemäS derartige Ringdichtungen aus formstabilem Werkstoff mit Anlaufschrägungen versehen sein.

Zur Zentrierung der Abdichtelemente können erfindungsgemäß auch weitere Maßnahmen getroffen werden. So können insbesondere die Abdichtelemente mit Stützrollen versehen sein, die zwecks Zentrierung der Abdichtelemente im Schleusenkanal verstellbar sind.-Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei darin bestehen, daß die Stützrollen einstellbar in Stützrichtung' federnd vorgespannt sind. Das erfindungsgemäße Druckschleusensystem kann aber auch ganz , allgemein so ausgebildet sein, daß im Eintrittsbereich des Eingangs-Schleusenkanals Einrichtungen zur Vorzentrierung der in den Eingangs-Schleusenkanal einzuführenden Abdichtelemente vorgesehen sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Druckschleusensystems ist gekennzeichnet durch Einrichtungen, um die Abdichtelemente einzeln oder gruppenweise getrennt vom Ausgang zum Eingang des Schleusensystems zurückzubeordern. Es ergibt sich so ein für viele Anwendungen besonders gut geeignetes Umlaufsystem. f

Die Transporteinrichtung des erfindungsgemäßen Druckschleusensystems läßt sich in verschiedener Weise ausgestalten und kann

. je nach Zweckmäßigkeit beispielsweise für kontinuierliches oder schrittweises Weiterbewegen der Werkstücke eingerichtet sein. Wie schon gesagt, besteht ein grundsätzlicher Vorteil des er-

- ·findungsgemäßen Druckschleusensystem darin, daß die Transportöin-. richtung und ähnliche vorrichtungen außerhalb der Schleusenele-

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mente angeordnet werden können. Beispielswelse ist eine vorteilhafte Ausführunfsform dadurch gekennzeichnet, daß sie an wenigstens einem 3nde eine stelleinrichtung, vorzugsweise mit mindestens einem Hydraulikzylinder, aufweist, um eine aus Äbdichtelementen und Verbindungselementen gebildete Kette weiterzubewegen und/oder die auf die Kette einwirkenden Dr<ckdifferenzkräfte aufzunehmen. Auch am anderen Ende des Druckschleusensystems kann eine entsprechende Stelleinrichtung vorgesehen sein. Dabei ist insbesondere die Verwendung von Hydraulikzylindern sehr zweckmäßig, weil mit ihnen große Kräfte in exakt steuerbarer Weise ausgeübt werden können.

Die genannten Trägerelemente zur Aufnahme von zu behandelnden oder zu bearbeitenden Werkstücken können je nach den vorliegenden Werkstückformen und Anforderungen in der verschiedensten Weise gestaltet sein; so kann erfindungsgemäß ein besonders einfaches Trägerelement lediglich ein Abdichtelement und ein damit starr verbundenes Zwischenelement aufweisen.

Besonders vielfältige steuerung- und Bearbeitungsmöglichkeir-en ergeben sich erfindungsgemäß dann, wenn die Trägerelemente durch lösbare Verbindungen zu einer Kette verbunden sind. Dies kann in einfacher weise erfindungsgemäß derart bewirke werden, daß Zwischenelemente vorgesehen sind, die mit wenigstens einem der ihnen benachbarten Abdichtelemente über eine lösbare Verbindung verbunden sind. Eine andere Ausführungsform, bei der sich eine besonders sichere Führung des Trägere leinen ts 3m Schleusenkanal ergibt, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement ein Paar aufeinanderfolgender Abdichtelemente aufweist, die durch ein Zwischenelement

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starr miteinander verbunden sind, und daS zwischenden Paaren Zwischenelemente vorgesehen sind, die an wenigstens einem Ende über eine lösbare Verbindung mit dem benachbarten Abdichtelement verbunden sind. Alle Möglichkeiten einer Fern- oder Autornatiksteuerung ergeben sich erfindungsgemäß dadurch, daß die lösbare Verbindung eine durch Kupplungs-Steuereinrichtungen schaltbare Kupplung aufweist. Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, daß die Kupplungs-Steuereinrichtung d.urch Vorbeigang eines Trägerelements betätigbar ist. Die Kupplungs-Steuereinrichtung ist vorzugsweise erfindun£sgemäß. derart beschaffen und/oder angeordnet, daß ein in die Kammer eingelaufenes Trägerelement aus der Kette der Trägerelemente herausgelost wird, so daß es während der Bearbeitung in der Kammer in beliebiger Weise bewegt werden kann, beispielsweise durch zu diesem Zweck vorgesehene Bewegungseinrichtungen.

Eine weiterevorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Druekschleusensystems ist dadurch gekennzeichnet, da3 wenigstens ein Teil der in der Kette aus Abdichtelementen und Zwischenelementen vorhan3enen Verbindungen gelenkig ausgeführt ist. Dies ermöglicht nicht nur eine bessere Anpassung an etwaige Unregelmäßigkelten im Verlauf der Schleusenkanäle, sondern auch das Durchlaufen gekrümmter Schleusenkanäle.

In der folgenden Beschreibung werden in Verbindung mit den Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben, wobei alle sich vom Stand der Technik unterscheidenden Einzelheiten von erfiridungswesentlicher Bedeutung sein können. Ss zeigen:

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Pig. la einen vereinfachten schematischen Längschnitt durch ein Druckschleusensystem,

Fig. Ib einen schema tischen Längsschnitt durch eine besonders einfache Ausfuhrungsform eines einzelnen Trägerelements,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines innerhalb eines Schleusenkanals befindlichen Trägerelements mit einem Werkstück, das in einer Hochvakuum-Kammer durch Elektronenstrahlschweißung zu bearbeiten ist,

Fig. J einen schematischen Querschnitt durch das in Fig. 2 dargestellte Trägerelement,

Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch die Arbeitskammer einer Elektronenstrahl-Schweißmaschine, die mit einem Druckschleusensystem versehen ist,

Fig. 5 eine schematische Erläuterung eines Kupplungsmechanismus für zwei aufeinanderfolgende Trägerelemente,

Fig. 6 einen Teil-Längsschnitt durch, eine Ausfuhrun^sform eines erfindangsgemäßen Trägerelements,

Fig. 7 einen Teil-Querschnitt durch den in Fig. 6 "rechts

liegenden Teil des dort dargestellten Trägerelements,,

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Fig. δ eine schematische Seitenansicht eines Druckschleusensystems, und

Fig. 9 eine schematische Draufsicht auf das in Fig. 8 dargestellte Druckschieusehsystem> das für eine Elektronenstrahl-Schweißanlage mit vollautomatischem, kontinuierlichem Betrieb bestimmt ist«

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Das in 'Fig. la schematisch dargestellte Druckschleusensystem gehört zu einer Vakuum-Arbeitskammer 1, das eine den jeweils vorliegenden Forderungen entsprechende Form aufweist, beispielsweise zylindrisch sein kann» Mittels eines an die Vakuum-Arbeitskammer angeschlossenen Pumpstandes 10 laßt sich ein gewünschtes Vakuum,

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z.B. von 10 Torr, innerhalb der Kammer 1 herstellen.

Die Kammer 1 setäst sich an ihren beiden Stirnseiten in eine Eingangs-Schleusenkanal l¹ bzw. einen Äusgangs-Sehleusenkanäi l" fort, die beispielsweise als zylindrische Rohr'stücke ausgeführt sein können und bei dem dargestillten Äusführunggbeispiel gemeinsam mit der Kammer 1 einen Durchgangsweg für zu bearbeitende Werkstücke bilden.

Durch die von den Schleusenkanälen l', l" und.der Vaküum-Arbeitskammer 1 definierte Bahn wird eine Reihe von Abdichteletnent.en 3, 4,5,6,7 mit vorgegeoenen gegenseitigen Abständen transportiert* Diese Abdichtelemente haben eine dem lichten Profil der Schleusenkanäle entsprechende Umfangsform und treten über ihren ganzen Umfang mit der Innenwand der Schleusenkanäle 1* 1* abdichtend in Eingriff. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die Abdichtelemente 3-7 an ihren Umfangen mit Kolbenringen 3a-7a versehen. An den Eingangs-Schleusenkanal 1* sind Pumpeinrichtungen 8, 9 über Anschlüsse 8a, 9a angeschlossen» Weitere Pumpen 10, 11 sind an die Vakuum-Arbeitskammer 1 bzw. den Äusgöngs-Schleusen-kanal 1" angeschlossen. Man erkennt,» daß öle Zwischenräume 2a und 2b zwischen den im Eingangs-Sehleusenkanal 1* befindlichen Abdichtelementen 3,4,5 zusammen mit den Pumpen 8*9« äie einen ent-

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- 15 - ■ - ■■ sprechenden Abstand voneinanderUnd von der Vakuum-Arbeitskammer haben, ein Druckstufensystem bilden, in welchem zwei Schleusenelemente hintereinander geschaltet sind. Im Ausgangs-Schleusenkanal 1" ist nur eine Pumpe 11 dargestellt; hier ist also nur ein einziges Schleusenelement vorhanden, das bei dem dargestellten Betriebszustand von dem Zwischenraum 2c gebildet wird, wobei es sich versteht/ da3 der Ausgangs-Schleusenkanal 1" sich im Sinne der Fig. 1 nach rechts mindestens so weit erstreckt, daß der Abstand zwischen seinem Austrittsende und dem Anschluß der Pumpe etwas größer.ist als der Abstand zwischen zwei Abdichtelementeri.

Man erkennt ohne weiteres, daß es grundsätzlich ausreichen würde, am Eingangs-Schleusenkanal 1' nur eine einzige Pumpe und am Aus- ^angs-Schleusenkanal überhaupt keine Pumpe zu verwenden; dies würde aber eine entsprechend gute Abdichtung zwischen den Abdichtelementen und der Innenwand der Schleusenkanäle I¹ und 1" erforderlich machen. Im allgemeinen wird man daher am Tingangs-Schleusenkanal I¹ mehrere Pumpen verwenden, also die Eingangs-Druckschleuse in der beschriebenen Weise als Druckstufenstrecke ausbilden, und am Ausgangs-Schleusenkanal 1" wenigstens eine Pumpe, um den Zustrom von Luft in die Vakuum-Arbeitskammer 1 möglichst gering zu halten.

Die Abdichtung zwischen den Abdichtelementen 3,4,^6,7 und der Innenwand der Schleasenkanäle I¹, l" ist je nach der gewählten Ausführungsform mehr oder weniger gut. In vielen Fällen., insbesondere bei Anwendung einer Druckstufenstrecke nach Art der beschriebenen Druckstufe mit den Pumpen ö und 9, wird es genügen,

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■wenn die Abdichtelemente genügend genau an den inneren Querschnitt, der Schleusenkanäle angepaßt und an ihremtymfang genügend breit sind, so daß der Strömungswiderstand des zwischen dem Umfang des Abdichtelementes und der Innenwand des Schleusenkanals gebildeten Spalts genügend groß ist, um den Leckstrom so klein zu halten, daß er von den Pumpen der Druckstufenstrecke abgepumpt werden kann. In diesöm Sinne sind die in Pig. I dargestellten Abdichtelemente 'an ihrem Umfang mit Kolbenringen j5a, 4a, 5a, 6a, 7a versehen, also kolbenartig ausgebildet. Überdies können natürlich am Umfang der Abdichtelemente noch zusätzliche Abdichtmaßnahmen getroffen sein, beispielsweise können die-Kolbenringe j5a, 4a, 5a, 6a, 7a auch mit zusätzlichen elastischen Ringdichtungen versehen sein.Die Breite eine jeden Kolbenringes Ja-7a, d.h. also seine Abmessung in Achsrichtung, ist so bemessen, daß sie größer ist als der größte Durchmesser eines der zu den Vakuum-Pumpen 8,9*11 führenden Anschlüsse. Dadurch wird vermieden, daß beim Vorbeigang, eines Abdiohtelements an einem Pumpenanschluß eine unerwünschte Verbindung der beiden vor und hinter dem betreffenden Abdichtelement befindlichen Zwischenräume entsteht.

Die Abdichtelemente 5-7 sind untereinander durch Zwischenelemente 12a, 12b, 12c, 12d, 12e ,zu einer Kette verbunden. Bei der in Fig. la dargestellten Ausführungsform ist jedes Zwischenelement an seinem in Fig. 1 linken Ende starr mit einem zugehörigen Abdicht-. element verbunden, während das rechte Ende über eine Kupplung 4b vorzugsweise lösbar und/oder gelenkig mit dem zugehörigen Abdichtelement verbunden ist.

In Fig. Ib ist ein einzelnes derartiges Zwischenelement 12a mit

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■dem an ihm starr befestigten Abdichtelement 3 gesondert dargestellt.

Die Zwischenelemente und/oder die Abdichtelemente können mit Haltevorrichtungen für Werkstücke versehen sein, die in der Vakuum-Arbeitskammer 1 bearbeitet werden sollen. Zum Beispiel kann jedes Zwischenelement einfach eine horizontale Lagerfläche für ein zu

den bearbeitendes Werkstück aufweisen. Bei der in/Pign. la und Ib dargestellten Ausführungsform bildet somit jedes Paar aus einem Abdichtelement und dem mit ihm starr verbundenen Zwischenelement ein Trägerelement für zu bearbeitende Werkstücke. ·

Die Abdichtelemente und die deren gegenseitigen Abstand bestimmen-· den Zwischenelemente sind zweckmäßigerweise in Axial- oder Transportrichtung so bemessen, daß der Abstand zwischen den dichtenden Umfangen zweier aufeinanderfolgender Abdichtelemente (z.B. der Abstand zwischen den Kolbenringen 3a und 4a bei der in Pig. laschematisch erläuterten Ausführungsform) geringer ist als der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pumpanschlüssen (z.B. zwischen den Pumpanschlüssen 8a und 9a)· Dadurch wird erreicht, daß während der Weiterbewegung der Kette aus Abdicht- und Zwischenelementen ' zu keiner Zeit eine direkte Verbindung zwischen zwei Pumpenan- ■· Schlüssen entsteht.

; Im Betrieb wird in der Vakuum-Arbeitskammer 1 mittels der zugehörigen Pumpeinrichtung IG ein für den gewünschten Zweck geeignetes ,Vakuum hergestellt. Beispielsweise kann in der Vakuum-Arbeits-. !kammer eine fiiektronenstrahl-Schweißvorrichtung angeordnet sein,' .

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mit der an einer Serie von Werkstücken, die Jeweils auf einem Trägerelement, bestehend aus einem Abdichtelement und dem damit fest verbundenen Zwischenelement, mitgeführt werden, Schweißvorgänge ausgeführt werden. Dabei ist in der Vakuum-Arbeitskammer 1 ein Druck in der Größenordnung vonAöchstens 1O~ Torr erwünscht. Ein derartiges oder auch noch besseres Hochvakuum kann dank dem beschriebenen Druckschleusensystem während des Ein- und Ausfahrens der Werkstücke dauernd aufrechterhalten werden; da es somit nicht erforderlich ist, vor jedem Bearbeitungsvorgang noch eine Pumpzeit abzuwarten, ist die Arbeitsgeschwindigkeit entsprechend hoch.

Als Beispiel sei angegeben, daß bei einer Anlage nach Fig. 1 a, also mit zwei Druckstufen im Eingangs-Schleusenkanal 1', im ersten Schleusenelement 2a.der Druck mittels der Pumpeinrichtung 8 von Atmosphärendruck auf etwa 10 Torr herabgesetzt und daran anschließend im zweiten Schleusenelement mittels der Pumpeinrichtung 9 der Druck weiter auf etwa;0,l Torr erniedrigt werden kann.

Die Pumpleistung der an die Arbeitskammer 1 angeschlossenen Pumpeinrichtung 10 kann dann ohne weiteres so bemessen werden, daß sich in der Arbeitskammer ständig ein gewünschter niedriger Druck z.B. in der Größenordnung 0,01 Torr, aufrechterhalten läßt.

: Die Anzahl und die benötigte Pumpleistung'der im Ausgangs-Schleu- : senkanal I¹¹ vorzusehenden Pumpeinrichtung hängt, wie weiter oben

ι schon angedeutet wurde, im wesentlichen von der Güte der Abdichtung z';ii 3i.-hen den Abdichtelementen und der Innenwand des Ausgangs·-.

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Schleusenkanals ab, oder, anders ausgedrückt, vom zulässigen Leckstrom durch den Ausgängs-Schleusenkanal i* zur Vakuum-Arbeits* kammer 1. Da Pig. la vornehmlich zur Erläuterung des grundsätzliehen Aufbaues und der Arbeitsweise einer Ausführungsform dient> wurden alle für diesen Zweck nicht erforderlichen Bestandteile der Anlage nicht dargestellt, beispielsweise die Transporteinrichtung für den Weitertransport der Kette aus Abdicht- und Zwischenelementen, eingangs- und ausgangsseitige Werkstück-Belade- und -Entladestationen, die beispielsweise mit hydraulisch betätigten und vorzugsweise automatisch steuerbaren Stellmotoren versehen sein können, und vor dem Eingang und Ausgang des Druckschleusen- I systems liegende zusätzliche Drosselstufen, die in Sonderfällen zur weiteren Herabsetzung des Lecklufteintritts zweckmäßig sein können.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Pign. 2 und J> schematisch erläutert. Bei dieser Ausführungsform besteht jedes Trägerelement für zu bearbeitende Werkstücke aus zwei aufeinanderfolgenden Abdichtelementen 18, 19, die durch ein halbzylindrisches Zwischenelement 16 starr miteinander verbunden sind und eine ■ g Umfangsform haben, die dem lichten Profil eines Schleusenkanals 22 entspricht. In Fig. 2 und jj ist ein Abschnitt eines Schleusen- : käriais mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt, und die Umfange der.Abdichtelemente l8, 19 sind wieder als Kolbenringe 25, 27

ausgebildet, um eine bessere Abdichtung gegenüber der Innenwand ; des Söhieusenkanais 22 zu erzielen. Die Kolbenringe können entwe- ■\ der allein durch ihre gleitende Passung im Sehleusenkanal abdich- ; ten oder mit zusätzlichen Dichtungshilfsmitteln versehen sein,

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.beispielsweise elastischen Ringdichtungen ähnlich den bei Kölben-Brennkraftmaschinen üblichen Kolbenringen,

In den Pign. 2 und 3 ist das aus den Abdichtelementen 18 und sowie dem Zwischenelement l6 bestehende Trägerelement an einer , Stelle im Schleusenkanal 22 dargestellt, wo ein Pumanschluß für eine Vakuumpumpe vorgesehen ist. Der Pui|anschluß 24 steht über eine den Schleusenkanal 22 umgebende Eingkammer und Öffnungen l4, 13 ttit dem Inneren des Schleusenkanals 22 in Verbindung. Demgemäß kann in der dargestellten Lage des Trägerelements l6, l8, 19 der Zwischenraum zwischen den Abdichtelementen l8 und I9 über den Putnpanschluß 2^ evakuiert werden.

Der dargestellte Abschnitt des Schleusenkanals 22 bildet somit ein Schlcusenelement, mit dem sich die im Zusammenhang mit Fig.la beschriebene V.'ir'.iunvjsweise erzielen läßt.. Beispielsweise kann sich an das in Pie· 2 rechte linde des dargestellten Schleusenkanal-AbschnittG ein direkt zu einer (nicht dargestellten) Vakuum-Arbeitskammer führender Abschnitt entsprechender Länge anschließen,und das in Fig. 2 linke Ende des dargestellten Schleusenkanal-Abschnitts kann sich in einen (nicht dargestellten) Abschnitt fortsetzen, der ebenfalls mit einem Pumpanschluß versehen ist und ein v;eiteres Schleusenelement bildet.

Zweckmäßigerweise ist der Schleusenkanal aus mehreren Teilen zusammengebaut; in Fig. 2 ist links eine Verbindungsstelle 28 zwischen zwei solchen Teilen angedeutet. Vielfach wird es zx-jeckß sein, den Schleusenkanal aus unter sich gleichen Teilen

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zusammenzusetzen, von denen beispielsweise jeder einen Pumpanschluß aufweist und genügend lang ist, um ein Schleusenelement zu bilden.

Bei der in den Pign. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform stellen die halbzylindrischen Zwischenelemente l6_f die Paare von aufeinanderfolgenden Abdichtelementen 18, 19 starr miteinander verbinden, Schalen zur Aufnahme von zu bearbeitenden Werkstücken dar« Außer·* dem werden in diesen Schalen etwaige Abfallprodukte, beispielsweise zerstäubtes oder abgetropftes Werkstückmaterial, aufgefangen. Das schalenförmige Zwischenelernent 16 besitzt einen ^ waagerechten Zwischenboden 21, auf dem eine Werkstück-Haltevorrichtung mit Halterungsteilen 29a und 29b (Pig.2) bzw. 30 und 31 (Fig.3) vorgesehen ist. An diesen Halterungsteilen befinden sich über Langlöcher verschiebbare Spannelemente 20 zur Befestigung eines Werkstücks Jb, beispielsweise in Form zweier Behälterteile, die in der (in Pign. 2 und 3 nicht dargestellten) Vakuum-Arbeitskammer zu einem Behälter zusammengeschweißt werden sollen, wobei ein insbesondere mit Blektronenstrahlen arbeitendes Schweiuverfahren benutzt werden soll. Zur Bildung einer Kette.von |

TrägeißLementen sind bei der in den Fign. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform die starr miteinander verbundenen Paare von Abdichtelementen 18,- 19 untereinander durch weitere Zwischen- oder Verbindungselemente 23 miteinander verbunden, und zwar Vorzugsweise unter Verwendung einer elektromagnetisch betätigbaren Kupplung, von der ein Ausführungsbeispiel weiter unten näher besehrieben werden wird,

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In manchen Anwendungsfällen"kann die Notwendigkeit besteiien, das- , jenige Trägere lemerit, das sich gerade innerhalb der Arbeitskammer tefindet, aus der Kette der aufeinanderfolgenden Trägerelemente zweitweilig zu separieren, ::.3. in jenen Fällen,, in denen das Trägereleroent aus Gründen der Bearbeitung in der Arbeitskammer in verschiedenen Richtungen frei bewegt werden soll.

Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dig&n die beiden Enden des in eier Kammer befindlichen Trägerelements anschließenden Teilketten von Trägerelementen von ersterem au trennen und vorzugsweise jeweils um eine ^ewisöe ötrecke in axialer Richtung zu entfernen, d.n. also, die von der Eingangsseifee her kommenden Trägereieraente entgegen der Förcierrichtun^ zurückzuziehen und die auf der Ausgansseite liegenden, durch die Kammer bereits hindurchgeschleusten Trägerelenente um einen entsprechenden Betrag in der Förderrichtung weitersubewegen, Viie dies weiter unten an Hand der Fig. 4 noch erörtert v/erden soll. Da jedoch sowohl von der Eingangs- als auch von der Ausgangsöffnung des Schleusensystems her Atmosphärendruck auf den eingangs- und ausgangsseitigen Trägerelementen lastet, sind zur Durchführung dieser Maßnahmen besondere Vorkehrungen er- forderlich. Solche Vorkehrungen können beispielsweise darin bestehen, daß sowohl an der Eingangsseite als auch an der Ausgangsseite des erfinduH; ri£er:iäßen Druckschleusensystems zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden, welche die erforderlichen Zugkräfte auf die Tel Ketten der Trägere lernente in entsprechend entaxialen Richtungen auszuüben vermögen.

VeIt^rhIr. muffen die Träre-Memente untereinartder in kraft-

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schlüssiger Verbindung stehen,-um die Zugkräfte jeweils auf sämtliche in einer^Teilkette angeordneten Trägerelemente tbertragen zu können. ' ·

Fig. 4 zeigt eine' ««""nematische Schnittansicht einer Vakuum- Arbeit εκ animer 40I einer 51ektronenstrahl-ochweißmaschine, wobei an der Oberseite der Arbel.toka.rner 4ci ein evakuierbares, über eine öffnung mit der Kararr.er 4el in. Verbindung stehendes Gehäuse 4C2 angeoi'dnet ist, das ein im wesentlichen aus Kathode, Wehnelt-Elektrode und Anode bestehendes Elektronenstrahl-Erzeugungssystem 4C> enthält. Unterhalb des Elektronenstrahl-Erzeugungssystems 4oj ' sind Justierspulen 4Tp* und ^C-G vorgesehen, denen eine Blende 419 und darunter dne nagnetische Fokussierungslinse 4o4 zur Bildung eines scharf geb'biielten Elektronenstrahls 4?0 folgen. Die weiteren Einzelheiten einer derartigen, für Schweißmaschinen dienenden Elektronenstrahlkanone, deren prinzipieller Aufbau und deren Wirkungsweise in übrigen als dem Fachmann bekannt vorausgesetzt werden dürfen, sind der Übersichtlichkeit halber in der Fig. 4 nicht dargestellt.

Es sei nun angenommen, daß die mittels eines nicht dargestellten Tumpsatzes ständig bis iu einem Druck von G,Cl Torr evakuierbare Arbeit-skammer -Vc 1 :nifc eineni erfindungsgemäß ausgebildeten Druckschi euaensyster.s i:\ Verbindung steht, dessen Schleusenkanäle etwa entsprechend Fig. 1 a ersichtlichen Anordnung ausgebildet sein können. De-n entsprechen die in Fi^· 4 angedeuteten Rohransätze an der Kammer 4Ci. Ferner sei angenommen, da3 die Träg'erelemente entsj'i ecr.onU der in Fi^. Ii" dar£est«llten Au-sfi^runfsf :>rm

ausgebildet sind.

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In Pig. 4 ist ein Betriebszustand dargestellt, bei dem sich ein solches Trägerelement 4O7 gerade im Inneren der Arbeitskammer 401 befindet. Ss hat an seiner einen Stirnseite ein kolbenförmiges Abdichtelement 408 mit Kolbenring,416 und ist mit einem Werkstück 409 beladen, auf aas der Elektronenstrahl 420 bearbeitend zur Einwirkung gebracht wird. Das Trägerelement 507 ist in der dargestellten Lage durch Lösen der Teile 41C a, 4l0b bzw. 4l8 a, 4l8 b, die zu stirnseitig zugeordneten Elektromagnet-Kupplungen gehören, von den anschließenden Trägerelementen getrennt und von einer in der Arbeitskammer 401 -vorgesehenen Bewegungsvorrichtung aufgenommen, die sum'Weitertransport im Innenraum der Arbeitskammer 4C1 während des Bearveitungsvorganges dient. Einzelheiten einer Bewegungsvorrichtung werden weiter unten noch beschrieben. Im Ausgangs-Schleusenkanäl (in Fig. 4 rechts) ist ein vom Trägerelement 4O7 abgekoppeltes Trägerelement 4l4 dargestellt, dessen Abdichtelement 415 ebenfalls einen Kolbenring 417 aufweist»

Wenn nun weiterhin von der Voraussetzung ausgegangen wird, daß an der Eingangs- un-J an 'ler Ausgangsseite des der Arbeitskammer 4Gl zugeordneten Ir-ickschleusensystems je eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die mit dem jeweils in der äußersten Schleusenstufe enthaltenen Trägerelement in V7irkverbindung gebracht werden kann, so können mit Hilfe dieser Stelleinrichtungen die jeweils erforderlichen Zugkräfte auf die von dem in der Kammer 401 be- · findlichen Trägerelement 407 abgetrennten Trägerelementen-Teilketten ausgeübt werden, um eine vollständige Freigabe des Trägerelements 4C7 für die Lauer der Bearbeitung sicherzustellen.

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2Ö288S2 - J*. -

Die Stelleinrichtungen enthalten vorzugsweise als wirksamen Bestandteil je mindestens einen Hydraulikzylinder". Derartige Hydraulik-Zylinder kenn an auch ;;un 'Weitertransport der Träger element ehkette verwendet ;■;«■;!?:;. Sie sind vorzugsweise ebenfalls über Elektromagnet-Kupplungen an jeweils ein Trägerelement stirnseitig; ankoppelbar.

Die bereits erwähnte Bewegungsvorrichtung in'der Arbeitskammer k'Ol erlaubt die gleichseitige Bewegung des von ihr aufgenommenen Trägerelenents 4u) in der x- und der y-Richtung, sowie eine gleich- ' ^ zeitige Rotation um eine vertikale Achse während der Bearbeitung mit "dem"Elektronenstrahl" 420. Dieser Bewegungsmechanismus besteht im wesentlichen aus einem Wagen 411 zum Transport des Trägerelementes '¹K) 7 in der χ-Richtung, einem Wagen 412 zum Transport des Trägerelementes in der y-Richtung sowie-aus einer Drehvorrichtung 41j5 zur Rotation der gesamten Bewegungs vorrichtung um die z-Achse. Erforderlichenfalls kann ein derartiger Bewegungsmechanismus in bekannter VJeise noch mit Vorrichtungen zur Bewegung, in der z-Richtung und zur Rotation um eine horizontale Drehachse kombiniert sein. .

Einige Einzelheiten des je zwei einander benachbarten Enden zweier . Trägerelemente zugeordneten Kupplungsmechanismus lassen sich aus ■der Fig. 3 entnehmen. Die beweglichen Teile 502 a, 502 b dieses Kupplungsmechanismus sind jeweils an der Außenseite eines Abdichtelementes j>01 eines Trägerelementes angebracht. Im vorliegenden ,: Beispiel handelt es sich um eine Art Klauenkupplung, bei der die • beweglichen Teile 'ji-2 a,': "J02 b mit einem kegelförmig ausgebildeten

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2Ü2ÜB2

Kupplungsteil 5θ4 zusammenwirken, der an der Stirnseite des jeweils in der Ahsrichtuhg benachbarten Zwischehelemerits 505 angeordnet ist. Fig. 5 zeigt, wie die in einer Halterung 3Ö6 schwenkbaren Teile 502 a, 50? b der Klauenkupplung auf der Rückseite des kegelförmigen Teils 504 einrasten. In der gestrichelt gezeichneten Stellung sind die Kupplungsteil 502 a, 502 b durch Zurückschwenken um ihre jeweilige Schwenkachse 5o5a, 505 *> von dem Kupplungsteil 504 gelost. Die Betätigung der Kupplungsteile 502 a, 502 b kann auf elektromagnetischem Wege erfolgen, wobei auch irgendwelche in Pig. 5 nicht dargestellte Zugfedern oder dgl. verwendet werden können. Man erkennt, daß die dargestellte Kupplung eine wenigstens in begrenztem Ausmaß gelenkige Verbindung herstellt.

Die Stromversorgung des elektromagnetischen Systems der Klauenkupplung erfolgt beispielsweise über elektrische Schleifkontakte, die jeweils am Trägerelement, z.B. in der Nähe oder der Umfangsflache eines Abdichtelements angebracht sein können. Hierbei können mit diesen Schleifkontakten zusammenwirkende ortsfeste Kontakte innerhalb der Arbeitskammer 4ol gem» Pig. 4 vorgesehen sein. Mit derartigen oder ähnlichen Maßnahmen läßt sich ein automatisches Abtrennen des jeweils in die Arbeitskammer 401 eingeschleusten Trägerelements 4θ7 aus der Trägerelementenkette realisieren, wobei die ortsfesten Kontaktanordnungen vorzugsweise an im Bereich der Eingangsseite der Kammer 4oi befindlichen Stellen liegen können. Durch die praktisch gleichzeitige Betätigung der weiter oben erwähnten, eingangs- und ausgangsseitigen Hydraulikzylinder erfolgt dann die vollständige Freigabe des Trägerelements 407 im Inneren der Arbeitskammer 401<, Nach Beendigung eines B.earbel-

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tungsvorgänges bringt man die eingangs- und ausgangsseitigen Trägerelementen-Teilketten durch entsprechende Betätigung der. zugehörigen Hydraulik-Zylinder wieder in beiderseitige Verbindung mit dem Trägerelernent 407* wobei die Kupplungsmechanismen beispielsweise lediglich durch Ineinanderschieben der Teile 4l3a, 4l8 b bzw. 4lG a, 4-10 b zur gegenseitigen Arretierung veranlaßt werden -können. Anschließend erfolgt der weitere Vorschub¹ der Trägerelementenkette durch das erfindungsgemäße Druckschleusensystem hindurch, bis das nächste Trägerelement in der Arbeits- · kammer 401 angelangt ist. *

Die Fign. 6 un.d 7.zeilen jeweils im Detail vorteilhafte Ausbildungen eines der Wand eines Schleusenelementes unmittelbar benachbarten Kolbenringes eines Abdichtelementes. Aufgabe eines derartigen Kolbenringes ist es unter anderem, einerseits eine optimale Abdichtung des Abdichtelementes gegenüber der Innenwand des Schleusenkanals und andererseits eine möglichst leichte Verschiebbarkeit des Abdichtelementes innerhalb des Schleusenkanals sicherzustellen. In Fig. 6 ist im Axialschnitt ein einer Wand 32 eines Schleusenkanals unmittelbar benachbarter Teil eines f Abdichtelementes 18 mit Kolbenring 25 dargestellt. Ein entsprechender Querschnitt ist aus der Fig. 7 ersichtlich.

Der mittlere Teil des Kolbenrings 25 trägt eine die Viand 32 berührende Kolbenringdichtung 37 aus formstabilem, federndem Werkstoff, z.B. Stahl, die mittels eines Befestigungselementes 43 gegen Ausfedern im unverspannten Zustand gesichert ist. Diese

Dichtung 37 weist eine mit der Wand 32 einen spitzen Winkel '· - 28 -

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- BAD

bildende Anlaufschräge auf und ist weiterhin so ausgeführt, daß sie auf der Innenfläche der Wand. 32 bei Betrieb des erfindungsgemäßen Druckschleusensystems entlanggleiten kann. Stützrollen 33 und V4, die mit ihren Lagern 38 im Kolbenring 25 angeordnet sind, sorgen für eine ausreichende Beweglichkeit des Kolbenrings. 2b gegenüber der Wan^ri ⁷P bei Vorschub des Trägerelementes. Die Stützrollen 33 und _'h befinden sich im übrigen beidseits der Dichtung ;7 in symmetrischer Anordnung an den Kolbenringenden. Sie sind ferner in dor Weise konstruiert, daß sie zwecks Zentrierung des Abdichtelementes in dem zylindrischen Schleusenkanal einstellbar sind. Zu diesem Zweck ist auf der Innenseite eines Kolbenrings 2^r> jeweils ein Halterungsbügel 39 vorgesehen, (Fig.7), in dem entsprechende Halterungselemente der Stützrollen 33 ^und ^ verschraubt und mittels Muttern 40, 'W und 4-2 gesichert sind. Unmittelbar unterhalb -jines Halterungsbügels 39 befindliche Tellerfedern 33 erlauben eine einstellbare Vorspannung der Stützrollen 33 und 3^·

Ein Beispiel für eine kontinuierliche Beschickung der Arbeitskammer einer Elektronenstrahl-Schweißmaschine und für die gleichzeitige kontinuierliche Entnahme fertig bearteiteter Werkstücke aus dieser Kammer ur.ter Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Druckschleusonsystems wird im folgenden an Hand der Fig. 8 und 9 näher beschrieben.

Die gesamte, schematisch dargestellte Anlage ist im wesentlichen aus einzelnen mit ihren Stirnseiten vakuumdicht aneinandergefügten

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Rohrstücken aufgebaut. Auf ihrer Eingangsseite, noch außerhalb des Druckschleusensystems, befindet sich ein Hydraulik-Zylinder 6j, der einem Ladetisch 6~j vorgeschaltet ist und mit dessen Hilfe ein auf den Ladetisch 6^cj absetzbares, mit einem Werkstück beladenes Trägerelement 44 in das erste Rohrstück 47 der Anlage eingefahren -vier den kann. Letzteres bildet zusammen mit dem sich hieran anschlie3enden Rohrstüok 48 einen Anlagenteil, der einerseits die Vorzentrierun.;; der nacheinander einzufahrenden Trägerelemente vornimmt, andererseits aber auch im Zusammenwirken mit zusätzlich vorgesehener; Antriebsmitteln einer Transporteinrichtung " für eine kontinuierliche oder schrittweise Weiterbeförderung der eingeschobenen Trägerelemente in den Eingangs-Schleusenkanal des Druckschleusensystems hinein sorgt. Die erwähnten im Bereich der Rohrstueke 47 und 48 angeordneten Antriebsmittel bestehen aus einem zwangssynchronisierten Doppelbandantrieb, dessen Baugruppen 45 und 46 mit den entsprechenden Antriebselementen an gegenüberliegenden Gelten der Rohrumfänge der Rohrstücke 47 und 48 angebracht sind. Als spezielle Antriebselemente dienen hierbei endlose, über je zwei Umlenkrollen laufende Antriebsbänder 69 und 70, welche | je 4 Transpox^klauer: 68 besitzen, die durch die in der jeweiligen Mantelfläche der Kohl -stücke 47 und 48 beiderseitig ausgesparte Schlitze hinduruhgreifen und die kolbenförmigen Abdichteliraente der Trägerelementc mitnehmen. .

Die in Förder richtung folgenden Rohrstücke 4⁽„' und jo stellen . den Eingangs-Schleusenkanal dar, der hier zweistufig arbeitet. : Durch diesen Eingangs-Gchleusenkanal werden die Trägerelemente ■ schrittweise oder vorzugsweise kontinuierlich in anschließend

angeordnete, gleichfalls rohrförmig ausgebildete Arbeitskammern 51 und 52 der Elektronenstrahl-Schweißmaschine geschleust. Diese Arbeitskammern in denen z.B. je ein Arbeitsdruck von 10 Torr herstellbar ist, sind ihrerseits mit zwei Elektronenstrahl-Kanonen 63a, 6^b und 64a, 64b verbunden, mitcteren Hilfe nacheinander je zwei parallel verlaufende Nahtschweißungen an einem auf einem Trägerelement liegenden Werkstück während dessen vorzugsweise kontinuierlicher Wiiteroeförderung vorgenommen werden können.

Hierbei ist es lediglich erforderlich, daß das Trägerelement zwischen den Arbei^skammern 5I und 52 automatisch um 90° gedreht wird, ohne daß der kontinuierliche Betrieb unterbrochen wird.

Die fertig bearbeiteten und in df η Halterungen bzw. Spannelementen der Trägerelernente ruhenden Wer kr ¹^ ;ke laufen anschließend durch den an die Arbeitskammer 52 anschln sßenden Ausgangs-Schleusen-* kanal, der hier ebenfalls zweistufig arbeitet und aus den Schleusenelementen 5.5 und 54 oesteht, deren Evakuierbarkeit etwa umgekehrt wie im Eingangs-Schleusenkanal des Druckschleusensystems ist. Schließlich gelangen die Trägerelemente zu einem Ausgangs-Endladetisch 66, auf dem das jweils aus dem Schleusenelement 54 kommende Trägerelement und zur Entnahme des Werkstücks abgesetzt wird.

Die den einzelnen Schleusenelementen bzw. den Arbeitskammern der Anlage angeordneten Vakuum-Pumpsätse sind in Pig. $>·. mit 55 bis 60 bezeichnet.

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Zum kontinuierlichen Rücktransport der auf dem Entladetisch 66 Jeweils- abgesetzten und entleerten Trägerelemente zum Ladetisch 6-j zurück ist eine; ^Lncfcrariopjrtbahn 6l vorgesehen, die z.B.. im wesentlichen au? einer Deokenschiene mit einer entspreehenden Anzahl ve η Anhän ^-/"rricr-tun^en für Tranerelemente bestehen kann. !",in vjn der Rin^trar.s_;ortbahn rerade befördertes Trägerelement ist in der P¹Ic· ^ä rr.it 6ί· bezeiciinet.

Andere Ausführu:i;T.f ;rr.en sind möglicli, ohne den Rahmen der Srfindun·: ::u verlassen.

10985 1/0802 B^^0?ftGl

Claims

Patentanwälte Dr. \r.n. H Ncgsndank Dip!. Ing. H. Hsuck Dipl. Phys. W. Schmitz 3 München 15, Moeartstr.23 IeI. 5380*86 Dipl.-Phys. Karl-Heinz Steigerwald ö München - 55 11. Juni Γ970 Haderunetr. la Anwaltsakte M-IO92 Patentansorüche

1. Druckschleusensystem für eine Kammer, in der ein vom Umgebungsdruck abweichender Druck herrscht, insbesondere ein Druckschleu sensystem zum Ein- und Ausschleusen von Werkstücken in eine unter Hochvakuum gehaltene Arbeitskammer einer mit Ladungsträgerstrahlen aroei^enden Bearbeitungsmaschine,mit wenigstens je einem Eingänge- und Ausgangs-Schleusenkanal, durch den Abdichtelement,e nit gegenseitigem Abstand hintereinander ein- bzw. ausschleusbar sind, wobei die Abdichtelemente an ihrem Umfang in abdichtende Beziehung mit der Innenwand des Schleusenkanals treten und zwischen sich zumindest teilweise abgedichtete Zwischenräume bilden, wenigstens einer Transporteinrichtung zum Weiterbewegen der Aödichtelemente durch die Schleusenkanäle, und wenigstens einer Schleusenkanal-Pumpeinrichtang, die zumindest an den Eingangs-Schleusenkanal mit Abstand von der Kammer angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdich';e],emente (2-7;l8,19) eine dem lichten Profil des Schleusenkanals (I¹, l"; 22) entsprechende

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^: BAD ORiGJWAL,

Umfangsform haben und über ihren ganzen Umfang mit der Innenfläche des Schleusenkanals in abdichtende Beziehung treten.

2. Druckschleusensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtelemente durch Zwischenelemente (12a-12e; l6j 23) zu einer Kette verbunden und auf gegenseitigen Abständen gehalten sind.

3· Druckschleusensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da'Bdie Abdi htelemente und/oder ihre Zwischenelemente wenigstens zum Teil als Trägerelemente für zu bearbeitende Werk- " stücke (36; 409) ausgebildet sind (Fign, 2 und 4).

4. Druckschleusensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement eine Werkstüclc-Haltevorrichtung (29a, 29b; 30a, 3Od) aufweist (Pig. 2).

5. Druckschleusensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück-Haltevorrichtung verstellbare Spannelemente

(20) aufweist. . |

6. Druckschleusensystem nach einem der Ansprüche bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (16,18,19) eine Schale (16) zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks (36) und/ ! oder zur Aufnahme von während der Bearbeitung anfallenderri. Abfallmaterial aufweist (Fign. 2, 3).

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7. Druckschleusensystem nach einem der Ansprüche > bis 6, dadurch gekennzeichnet, da 3 das Trägere lernen:; ein Abdichtelement (3) und ein damit ntarr verbundenes Zwischenelement (12a) aufweist (Fig. Ib).

o. Druckschle.isennyfitern nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da.3 die Trägerelemente durch lösbare Veroindungen (502a, 502b, 504) miteinander zu der Kette verbunden sind (Fi»_:;. 5).

&. Druckschleusensystem nach einem der Anspfiche 3 bis 8, gekennzeichnet durch Zwi.iehenelemente (503)* ^ie mit wenigstens einem der ihnen benachbarten Abdichtelemente (501) über eine lösbare Veroindang (502a,, 502b, 504) verbunden sind (Pig. 4)„

10. Druckschleusensystem na^h den Ansprüchen 7 und ö, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement ein Paar aufeinanderfolgender Abdich-elemente (Ic,19) aufweist„ die durch ein Zwischenelement (16) starr miteinander verbunden sind, und daß zwischen den. Paaren Zwischenelemente (23) vorgesehen sind» die an wenigstens einem Ende über eine lösbare Verbindung mit dem benachbarten Abdichtelement verbunden sind (Fig. 2).

11. Druckschleusensystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, da.3 die lösbare Verbindung eine durch Kupplungs-Steuereinrichtungen schaltbare Kupplung aufweist.

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BAD ORiQiHAL

12. Druckschleusensysten: nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupolungs-Gteuereinrichtun durch Vorbeigang eines Trägerelements betätigbar ist.

13. DruckGohleunencyrteir, nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, da.: die Kupplungs-Steuereinrichtung derart beschaffen und/oder angeordnet ist, da3 ein in die Kammer (401) eingelaufenes Träf:ereler:ienc (407) aus der Kette herausgelöst wird.

14. DruckKchle.Jcensyatem nach einem der Ansprüche 2 bis I3, dadurch gekennzei hnet, da? wenigstens ein Teil der in der Kette ■ vorhandener. Verbindungen --elenkig ausgeführt ist.

lt>. Druckschle isensystem nach einem der Ansi rüche 2 ois 14, dadurch gekennzeichnet, da3 es an wenigstens einem Ende eine zum Vorschub der vc-n den Abdichtelementen und ihren VerbJndungselementen gebildeten Kette und/oder zur Aufnahme der auf die Kette einwirkenden Druckdifferenzkräfte dio-.ende Stelleinrichtunpr, vorziigsweise mit mindestens einem Hydraulikzylinder (67V aufweist (P:"-. 8). |

16. Druckschleusensystem nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß an seinem anderen Ende eine weitere Stelleinrichtung vorgesehen ist (Fig. 3).

17. Druckschleusensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtelemente im wesentlichen kolbenartig ausgebildet sind.

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18. Druckschleusensystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtelemente Ringdichtungen (37) aufweisen, die mit der Innenfläche des Gchleusenkanals abdichtend zusammenwirken (Fig. 6).

19. Druckschleusencystem nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, da3 die Rin.-rdichtungen (37) aus formstabilem Werkstoff, insbesondere Metall, bestehen und Anlaufschrägungen aufweisen (Fig. 6).

™ vorhergehenden

20. Druckschleusensystem nach einem der/Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdi.htelemente (l8) mit Stützrollen (33,34) versehen sind, die zwecks Zentrierung der Abdichtelemente irr, Schleusenkanal verstellbar sind (Fign. 6,7).

21. Drjckschleusensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, da.3 die Stützrollen (33,34) einstellbar in Stützrichtung federnd vorgespannt sind.

™

22. Druckschleusenrystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da3 im Eintrittsbereich des Eingangsochleusenkanals Einrichtungen zur Vorzentrierung der in den Eingangs-Schleusenkanal einzuführenden Abdichtelemente vorgesehen sind.

23· Druckschleusensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (6l), ..im die Abdichtelemente ■ einzeln oder gruppenweise getrennt vom Ausgang zum Eingang des Schleusensysteras zurückzubeordern (Fig. 9) ·

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