DE2127636C3

DE2127636C3 - Electron beam welding device

Info

Publication number: DE2127636C3
Application number: DE19712127636
Authority: DE
Inventors: Yasuhide; Kawase Yutaka; Takada Makoto; Fujioka Akira; Kobayashi Hideki; Tokio Ogawa
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1970-06-05
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1976-03-18

Description

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Die Erfindung betrifft ein Eiektronenstrahl-Schweißgerät mit einem absatzweise drehbaren Tisch, der wenigstens zwei über Öffnungen zur Tischfläche hin offene Schweißkammern für die Aufnahme von Werkstükken aufweist, und mit einer stationären, vakuumdicht über der Tischfläche angeordneten Abdeckung, die mit Absaugrohren sowie mit einer Eiektronenstrahlquellc versehen ist, weiche jeweils zur Tischfläche hingerichtete Öffnungen aufweisen, wobei die Elektronenstrahlquelle bei entsprechender Drehung in Deckung mit einer Schweißkammer bringbar ist.The invention relates to an electron beam welding device with a step-by-step rotatable table with at least two openings open to the table surface Has welding chambers for receiving work pieces, and with a stationary, vacuum-tight over the table surface arranged cover, which with Suction tubes as well as with an electron beam sourcec is provided, which each have openings directed towards the table surface, the electron beam source with a corresponding rotation can be brought into congruence with a welding chamber.

Zweck derartiger Elektronenstrahl-Schweißgeräte ist es, in einem praktisch kontinuierlichen betrieb Werkstücke in einem Elektronenstrahl-Schweulgerät einzusetzen, mittels eines Elektronenstrahls zu schweißen und danach wieder zu entnehmen, ^hne daß das Gerät beim Einsetzen oder Herausnehmen eines Werkstückes geöffnet werden muß. so daß keine Betriebsunterbrechung des Gerätes notwendig ist.The purpose of such electron beam welding machines is to operate in a practically continuous manner To use workpieces in an electron beam welding device, to weld them by means of an electron beam and then to take it out again, remember that that Device must be opened when inserting or removing a workpiece. so that no business interruption of the device is necessary.

Aus dem DT-Gbm 19 97 ! 12 isi eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines l.adungsträgerstrahles bekann;, die einen ähnlichen Aufbau zeigt wie das Elektronenstrahl-Schweißgerät der eingangs genannten Art. Bei der bekannten Vorrichtung t>c weist sowohl die Tischfläche als auch die Abdeckung jeweils eine Gleitfläche auf. Durch den direkten Kontakt der beiden Gleitilächen soll die Vakuum-Dichtigkeit zwischen der Tischfläche und der Abdeckung erreicht werden Die Dichtigkeit ist jedoch mangelhaft. da Gleitflächen im Hinblick auf die Dichtigkeit sehr an fällig gegenüber Schmutz sind, der auf Grund der Luftabsaugung mit Hilfe der Absaugrohre zwischen dieFrom the DT-Gbm 19 97! 12 is a device for processing workpieces by means of a charge carrier beam, which has a similar structure as the electron beam welding device of the type mentioned. In the known device t> c, both the table surface and the cover each have a sliding surface . The vacuum tightness between the table surface and the cover should be achieved through the direct contact of the two sliding surfaces. However, the tightness is insufficient. because sliding surfaces are very sensitive to dirt in terms of tightness, which is due to the air suction with the help of the suction pipes between the

Gleitflächen hineingezogen wird.Sliding surfaces is drawn in.

Aus der US-PS 32 22 496 ist ein Eiektronenstrahl-Bearbeitup.gsgerät bekannt, das zwei sich gegenüberlie- "snde Scheiben aufweist. An der Innenfläche der einer, der beiden Scheiben kann ein Werkstück und an der Innenfläche der anderen Scheibe eine Elektronenstrahlquelle sowie Absaugvorrichtungen angebracht werden. Die Elektronenstrahlquelle kann durch entsprechende Verdrehung der das Werkstück haltenden Scheibe in Deckung mit dem Werkstück gebrach: werden. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind nicht nur die beiden Scheiben durch ringförmige Vakuum-Dichtelemente vakuumdicht abgeschirmt; sowohl die E!ektronensirahlquelle als auch die Absaugvorrichtungen weisen jeweils lokale ringförmige Vakuum-Dichtelemente auf, die noch einer separaten Abdichtung dienen. Diese zusätzlichen Vakuum-Dichtelememe sind deshalb nachteilig, weJJ sie bei einer Verdrehung der .Scheiben, wegen ihrer nicht in Drehrichtung liegenden Teile, einen verstärkten Reibungswiderstand bewirken und weil die Gefahr besteht, daß sie, wenn der Widerstand zu groß wird, zwischen die beiden Scheiben hincir.gezogen werden. Neben dieser steten Storunesgeidhr ist auch der durch die zusätzlichen Vakuum-Dichtciemente anfallende Abrieb äußerst unerwünscht, da er zu einer Verschmutzung und Blockierung de; g-samten Anlage führen kann.From US-PS 32 22 496 a Eiektronenstrahl-Bearbeitup.gsgerät On the inner surface is known, comprising two gegenüberlie- "snde slices. Of one of the two discs, a workpiece and on the inner surface of the other disk, an electron source and extraction devices The electron beam source can be brought into congruence with the workpiece by appropriately rotating the disk holding the workpiece. In this known device, not only are the two disks shielded in a vacuum-tight manner by annular vacuum sealing elements; both the electron beam source and the suction devices each have local ring-shaped vacuum sealing elements, which also serve a separate seal. These additional vacuum sealing elements are disadvantageous because they cause increased frictional resistance when the disks are rotated because of their parts that are not in the direction of rotation and because the danger exists because If the resistance becomes too great, they are pulled between the two discs. In addition to this constant Storunesgeidhr, the abrasion caused by the additional vacuum sealing elements is extremely undesirable, since it can lead to contamination and blockage. g-whole system can lead.

Demgegenüber liegt der Erfindung die AufLvix· zugrunde, ein Elektronenstrahl-Schweißgera; oer ein-LMHgs genannten Art zu schaffen, bei dem auf wirtschaftliche Weise eine hohe Vakuurn-Dichügkeit erreicht werden kann.In contrast, the invention is based on the AufLvix, an electron beam welding machine; oer a-LMHgs to create the type mentioned, in which on economic Way a high vacuum-tightness is achieved can be.

Erfindung¹·gemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst. daß zwischen der Tischfläche und der Abdeckung in an sich bekannter Weise ringförmige Vak'.u :·■ !)!-.:-;,:iomente angeordnet sind, die auf Grund lures unterschiedlichen Durchmessers und ihrer konzentrischen Anordnung einen in radialer Richtung dichten Rmg. spalt zwischen ■-'oh und dem Tisch und der Abdeckung begrenzen, in den die jeweiligen öffnungen der Schweißkammern sowie der Absaugrohie und der Elektronenstrahlquelle münden, und daß. in Dreh:iehtung gesehen, die Absaugrohre vor iinri nach tier Llektronens'rahlquelle angeordnet sind. ¹ · invention this object is achieved in accordance with. that between the table surface and the cover in a manner known per se, ring-shaped vacuum elements are arranged which, due to their different diameters and their concentric arrangement, form a tight ring in the radial direction . limit the gap between the table and the cover, into which the respective openings of the welding chambers and the suction tubes and the electron beam source open, and that. Seen in rotation, the suction pipes are arranged in front of the electron beam source.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Ringspalt bildet einen Raum, über den die von der Elektroncnstrahlquellc fernzuhaltende Luft abgesaugt werden kann. ohne daß die Relativdrehung zwischen der Ti.schii.K-he und oer Abdeckung unmäßig behindert wird. Das 1 iltansaugen in radialer Richtung wird durch die Vakuum Dichtringe voPkommen verhindert. Durch die ringförmige und konze'Ui ische Anordnung dieser Y'akuum-Dichtringc wird ,uich der Abrieb dieser Ringe äußerst gering gehalten. Die erfindungsgemäß vorgesehenen \ akuum-Dichtringe bilden einen gegenüber -thniut/ relativ unempfindlichen Spalt und verhindern in übe! Tischend guter Weise den Luftaustausch in radialer K.chtung. Da das erfindungsgemäße Elektronenstrahl-.Schweißgerät trotzdem in dem wichtigsten Bereich, nämlich in dem Bereich der Liek;ronenMrahlquelle. eine hohe Vakuumdichtigkeit aufweist, ist das erfindungsgciniiße Elektronenstrahl-Sch weißgerät äußerst wirtschaftlich und betriebssicher. Außerdem is; es möglich, ohne Verschlechterung des Vakuums im Bei eich der Elektroncnstrahlkanone den Tisch in behe! igei Richtung relativ zu der Abdeckung zu drehen.The annular gap provided according to the invention forms a space through which the air to be kept away from the electron beam source can be sucked off. without the relative rotation between the Ti.schii.K-he and oer cover is unduly hindered. Oil suction in the radial direction is completely prevented by the vacuum sealing rings. The ring-shaped and concise arrangement of these vacuum sealing rings keeps the abrasion of these rings extremely low. The \ akuum sealing rings provided according to the invention form a gap that is relatively insensitive to -thniut / and prevent over! The air exchange in radial direction is good at the table. Since the electron beam welding device according to the invention is nevertheless in the most important area, namely in the area of the electron beam source. has a high vacuum tightness, the inventive electron beam welding device is extremely economical and reliable. In addition, is; it is possible to close the table without worsening the vacuum in the calibration of the electron beam gun! igei direction to rotate relative to the cover.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind den Tisch und die Abdeckung verbindende. Rollen aufweisendeIn an advantageous development, the table and connecting the cover. Having roles

Klammereiemente zur Erzeugung eines axialen Anpreßdruckes auf die Dichtringe vorgesehen. Dadurch wird der unterschiedliche Anpreßdruok im Bereich des Vaküurns und im Bereich der Ein'ührungs- und Entnahimeöffnungen auf Grund des äußeren Luftdrucks ausgeglichen und eine gleichmäßige Abdichtung erzielt.Clamp elements for generating an axial contact pressure provided on the sealing rings. As a result, the different Anpreßdruok in the area of the Vacuum and in the area of the inlet and outlet openings balanced due to the external air pressure and an even seal achieved.

Gegenstand des Patentes ist i. ur die Gesamtheit der Merkmale des Anspruci.a 1 allein oder in Kombination niit der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 2.The subject of the patent is i. only the entirety of the characteristics of the claim 1 alone or in combination with the entirety of the characteristics of the Claim 2.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Beispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in perspektivischer Darstellung ein teilweise geschnittenes, erfindungsgemäßes Elektro- «lensirahl-Sch weißgerät.The invention is illustrated below by means of an example explained in more detail with reference to the drawing. The drawing shows a perspective view partially cut, inventive electric lensirahl welding device.

Die Vorrichtung besitzt eine Elekt.onenstrahlquelle I, in welcher der Elektronenstrahl erzeug;, beschleunigt, fokussiert, abgelenkt und in anderer Weise behandelt wild. Ein drehbarer Fisch 4 sitzt über Lager 3 auf tiiier Hauptwelle 2. Der Tisch tragt verteilt über den Cmlang zwei oder mehr Schweißkanimern 5-1 ... 5-n luv Aufnahme von Werkstücken IC. hin nicht gezeigter F'ortschaliungsmechanismus mit genauen Winkeiein- $tellungen sorgt für eine intermittierende Drehung de;. 2-Tisches. Auf seiner oberen Flache trägt der drehbare Tisch 4 zwei endlose Vakuum-Dichtelemente bu und 6b linierNchiedüi hen Durchmessers. Es kann sich oabei um ©Hinge handeln, die so angeordnet sind, da;' sie /\<·- teilen sie!"] die Schweißkammern .5 aulnehmen. Λιι! dvü jepicMeieme-nien liegt eine Abdeckung 7, die von BeIetiigimgseieiiientcn 8 gehalten wird, so dall der Tisch ■? »i:lir ■!'; ,einer Drehung enilang der Dichteiernente 6.; lind ·-■ relativ /ur Abdeckung 7 gleiten kann. Die au!' <l:e Dichtclemente ausgeübte Kraft wird von Rillen 16 ;< Hiilweiseiiden klammerelcmenien 4 eingesicllt. Die fi.ichc der Abdeckung 7 trag; eine Einf'ihrungsöfliitiüg |4 iind eine Fntnahmeöffni;;ig !5 !.ir die WerksUieke 10, Absaugrohre Ma, MZ?. i2a r-nd ä2r -owie die Ek-k-Ironens'.rahiquclle 1 mit einem Absang: ohr SX i'iese tlemente sind so angeordnet, dall sie mit den .Schwe:h· fcaniiVi'.-ΠΊ 5 des drehbaren Fisches 4 auf einen; gemeiiitiimen K; eis liegen.The device has an electron beam source I in which the electron beam is generated; accelerated, focused, deflected and otherwise treated wildly. A rotatable fish 4 sits above bearings 3 on tiiier main shaft 2. The table carries two or more welding canisters 5-1 ... 5-n luv reception of workpieces IC distributed over the length of the cm. An extension mechanism (not shown) with precise angle settings ensures intermittent rotation. 2- tables. On its upper surface, the rotatable table 4 carries two endless vacuum sealing elements bu and 6b with a linear diameter. It can also be about © hinge, which are arranged in such a way that; ' they / \ <· - they share! "] take out the welding chambers .5. Λιι! dvü jepicMeieme-nien lies a cover 7, which is held by BeIetiigimgseieiiientcn 8, so that the table ■?» i: lir ■! ';, one rotation enilong the duck duck 6 .; lind · - ■ relative / ur cover 7 can slide. The au! ' The force exerted by the sealing elements is enclosed by grooves 16, and by means of the clamp elements 4. The cover 7 has an insertion opening 4 and an opening for the factory 10, suction pipes Ma , MZ ?. i2a r-nd ä2r -as well as the Ek-k-Ironens'.rahiquclle 1 with a sang: ohr SX i'ese elements are arranged in such a way that they can be compared with the .Schwe: h · fcaniiVi '.- ΠΊ 5 of the rotatable fish 4 on a; gemeiiitiimen K; ice lie.

Während des Betriebes wird ein Werkstück 10 1 in eine Schweißkammer 5-1 eingesetzt, während sich !·.::'-tere unterhalb der Einführungsöffnung 14 befindet. Anschließend gelangt die Schweißkammer beim Fortschaiten des drehbaren Tisches 4 aufeinanderfolgend unterhalb die Absaugrohre 11a und 12.7, um evakuiert zu werden, und wird dann unter die Elektronenstrahlquelle 1 geführt. Während des Fortschaltens sind die Leckverluste sehr gering, da ein Druckausgleich lediglich in Drehrichtung entlang des ringförmigen Weges /wischen den Dichtelementen 6a und 6b in dem Raum /wischen dem drehbaren Tisch und der Abdeckung 7 erfolgen kann, in radialer Richtung über die Dichtelemente ist ein derartiger Druckausgleich nicht mögiien. Dementsprechend IaBi sich ohne weiteres das erwünschte Vakuumniveau innerhalb der unter die i'..;.-tronenstrahlquelle ί gebrachten .Schweißkammer er.·.. len, so daß ein Schweißen des in der Schweißkanimi.-r befindlichen Werkstücks mög'ieii ist. Die auf diese V- . se geschweißten Werkstücke werden unterhalb der .: saügrohre Wb und Mb hindurchuefühn und ^ arm d. ■ '■.-. die F.ntnahmeöftnimg IS herausgenommen.During operation, a workpiece 10 1 is inserted into a welding chamber 5-1, while it is located below the insertion opening 14. Then, as the rotatable table 4 progresses, the welding chamber successively passes below the suction pipes 11a and 12.7 in order to be evacuated, and is then guided under the electron beam source 1. The leakage losses are very small during the stepping up, since pressure equalization can only take place in the direction of rotation along the annular path / between the sealing elements 6a and 6b in the space / between the rotatable table and the cover 7, in the radial direction via the sealing elements Pressure equalization is not possible. Accordingly, the desired vacuum level is easily achieved within the welding chamber placed under the electron beam source, so that welding of the workpiece located in the welding channel is possible. The on this V-. These welded workpieces are guided underneath the.: suction pipes Wb and Mb through and ^ arm d. ■ '■ .-. the F.ntnahmöftnimg IS removed.

Be- dem oDei: ix -.-,'hneDener: Eiek'ronensir..: Schweißgerät erfolg! eic .VinvciL'.vurgaii;: eine. W^. suicks. während gleichzeitig an;.ere Werkstücke er ;· setz! und entnommen «erde- ,.:üü während das ι kuieren und der Druci.ausgljit h stattfinoen. Ιί>!^Ν^:_: dere wird eir; radialer Druckausgleich voMs'ar.;:;g ι.:-- ierb;mde;i. und zwar tlurci, dii. Dichteiemente um.-rschicdliciien Dtiri'l'Mies^.erh. die in einer geineinsai .^!i Fne-v angeo'-d'ie; sin; Dies führ! zu eine: ·».■. ese:,:-ieher, X'eniundenmg de- Belastung des Abs:--:gv.sienv.. De!'>enisprec;:end kann die vchaltfolge cäes : ""!sei¹.!:: SNSiemb im v.e^cr iieheii lediglich \oti eU-^:" Scnv, eux-e·- besumtnt werden Di·. Wirtscha'iiiciikei; des Betriebe ■ steig', um da-v Fi;:;)- bis Seeie-faehe gegenüber e ■ br.ii'chüehen Sch\\cil:gerä;cti .:■;". be- de; . ^;~ eine ci;,/^! ge Sehweü.lkamire; einer güti/Oi: Reihe '.on Heha;;diuiigsvorganficn unterworieri werden mn!.¹, rianv;--!'. dem Einführen cies WerKStucl.s. dem 1. \akuie;e;i. i:e:·, Sei.Genien, de:ii Druck.:,i'-g!ciCi". und der Einnahme ties Werkstücks. Du. Erf'ndü'i:; -.ehafit '"■'' eir. Schw ί·!^!;.ί· .■-im¹., dessen ί-'υτι¹-.. t i< >nⁱ. -■ . i-e -.-pe: Massenproditki:'.-;.· gewachsen is:.Be dem oDei: ix -.-, 'hneDener: Eiek'ronensir ..: welding machine success! eic .VinvciL'.vurgaii ;: a. W ^. suicks. while at the same time on; .ere workpieces he; · set! and taken from “earth-,.: üü while the ι kuieren and the Druci.ausgljit h take place. ! Ιί> ^ Ν _^: wider is eir; radial pressure equalization voMs'ar.;:; g ι.: - ierb; mde; i. namely tlurci, dii. Dichteiemente um.-rschicdliciien Dtiri'l'Mies ^ .erh. those in a geineinsai. ^! i Fne-v angeo'-d'ie;sin; This leads! to one: · ». ■. ese:,: - ieher, X'eniundenmg de- loading of the paragraph: -: gv.sienv .. De! '>enisprec;: end the switching sequence can be cäes: ""! be ^1. ! :: SNSiemb im ve ^ cr iieheii only \ oti eU- ^: "Scnv, eux-e · - to be summed up Di ·. Economic'iiiciikei; of the company ■ rise 'to da-v Fi;:;) - until Seeie-faehe opposite e ■ br. ii'chüehen Sch \\ cil: gerä; cti.: ■; ". loading; . ^; ~ a ci;, / ^! ge Sehweü.lkamire; a güti / Oi: series' .on Heha ;; diuiigsvorganficn are subject to mn !. ¹ , rianv; -! '. the introduction of this WerkStucl.s. the 1st \ akuie; e; i. i: e: ·, Sei.Genien, de: ii Druck.:,i'-g!ciCi ". and taking the workpiece. Du. Erf'ndü'i :; -.ehafit '"■''eir. Black ·! ^!; .ί ·. ■ -im ^1. , whose ί-'υτι ¹ - .. t i <> n ⁱ . - ■. ie -.- pe: mass production: '.- ;. · grown is :.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

Ί. Deep electron sirahi welding device with a step-by-step rotatable table, which has at least two welding chambers open via openings to the table surface for receiving workpieces, and with a stationary, vacuum-tight cover over the table surface, which is provided with suction pipes and an electron beam source, each of which have openings directed towards the table surface, the electron beam source being able to be brought into congruence with a welding chamber when rotated accordingly. characterized in that annular vacuum sealing elements (6a, 66) are arranged between the table surface and the cover (7) in a manner known per se which, due to their different diameters and concentric arrangement, create a radially sealed annular gap between them and the table (4) and the cover (7) into which the respective openings of the welding chambers (5) and the suction pipes (! Ta. Wb, Mu, Mb) and the electron beam source (1) open, and that, seen in the direction of rotation, the Suction pipes arranged in front of and after the electron beam source (1) bind.

2. Elcktrunensirahl welding device according to claim I, characterized in that the table (4) and the cover (7) press against one another, one Relative rotation of the two parts non-hindering clip elements (9) are provided.