DE2629217A1

DE2629217A1 - Einrichtung zum bearbeiten von werkstuecken unter vakuum

Info

Publication number: DE2629217A1
Application number: DE19762629217
Authority: DE
Inventors: Paul Dumonte
Original assignee: Sciaky SAS
Current assignee: Sciaky SAS
Priority date: 1975-07-02
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1977-02-03
Also published as: US4072844A; FR2316035A1; FR2316035B1; JPS551155B2; GB1509839A; DE2629217C2; JPS528596A

Description

DlFL-INS. DR. i U R. DIPL.-INS.

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 Osnabrück, 28. Juni 1976

MOSERSTRASSE 2O/24 L/Rl

SCIAKY S.A.

119 quai Jules Guesde

Vitry sur Seine (VaI de Marne) Prankreich

Einrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken unter Vakuum

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sum Bearbeiten von Werkstücken unter Vakuum, bestend aus einer ersten Kammer großer Länge, die mit einem Längsschlitz versehen ist und eine abgedichtete Zone um den Bearbeitungsbereieh der Werkstücke begrenzt, einem biegsamen Band zum Verschließen des Spalts, einer zweiten, abgedichteten, ein Bearbeitungswerk- -· zeug enthaltenden Kammer, die mit einer rechtwinklig zum Spalt angeordneten Öffnung versehen ist, einer um die öffnung zwischen den beiden Kammern angeordneten Dichtung, einer Einrichtung zum Verschieben der zweiten Kammer auf der ersten Kammer entlang dem Spalt und einer Einrichtung zum Entfernen des Verschlußbandes aus dem Spalt rechtwinklig zur Öffnung,

Bei einer derartigen Einrichtung besitzt die erste Kammer große Abmessungen, während die zweite Kammer kleinere Abmessungen hat und eine Translationsbewegung in bezug auf die erste Kammer

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ausführen kann, wobei sie mit letzterer in Verbindung steht. Die Einrichtung ist abgedichtet und ermöglicht es, mittels eines einzigen, eine Vakuumpumpe enthaltenden Vakuumsystems, das an eine der beiden Kammern angeschlossen ist, den Innenraum beider Kammern gleichzeitig unter ein bestimmtes Vakuum zu setzen, unabhängig von der gegenseitigen Stellung der beiden Kammern innerhalb deren auslegungsgemäßer Grenzen und der Relativbewegung der Kammern. Die Verbindungsöffnung ermöglicht den Durchgang eines Elektronenstrahls zur Bearbeitung eines ortsfesten Werkstücks großer Abmessungen unter Vakuum, das in oder an der ersten Kammer anliegend angeordnet ist. Der bewegliche Elektronenstrahler zur Erzeugung des Elektronenstrahls ist hierbei mit der zweiten Kammer verbunden, wobei der Elektronenstrahl für eine Bearbeitung, eine Behandlung oder eine Schweißung unter Vakuum beliebiger Werkstücke Verwendung finden kann.

Es ist bereits eine Einrichtung bekannt, bei der die Verbindung zwischen den beiden Kammern entlang einer Ebene bzw» Fläche erfolgt, wobei die erste Kammer eine exakt bearbeitete Planfläche mit einer langgestreckten öffnung aufweist, die von einer oder mehreren torischen bzw. ringförmigen Dichtungen umgeben ist, während die zweite, in bezug auf die erste Kammer bewegliche Kammer ihrerseits eine exakt bearbeitete Fläche aufweist, die sich an der ersten Kammer abstützt und ihrerseits eine öffnung aufweist. Im Betrieb muß hierbei die öffnung der beweglichen Kammer der langgestreckten öffnung der anderen Kammer gegenüber bleiben und darf sich nicht aus dem von der

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ringförmigen Dichtung umgebenen Bereich heraus bewegen. Diese Anordnung ist nicht für große Arbeitslängen geeignet bzw» auf eine Arbeitslänge von 1 bis 2 m begrenzt.

Es ist ferner eine Einrichtung bekannt, bei der eine langgestreckte öffnung in der ersten Kammer mittels zweier Streifen oder Bänder aus Metall od. dgl. verschlossen ist, die an diesem Spalt anliegen und sich entsprechend der Verschiebung einer mit der ersten Kammer in Verbindung stehenden zweiten Kammer auf- und abwickeln, wobei ferner zur Aufrechterhaltung der gewünschten Abdichtung Lippendichtungen vorgesehen sind. Bei einer Abwandlung dieser Einrichtung ist ein einziges Band vorgesehen, das aus seiner Verschlüßsteilung in Verbindung mit der Stellung der zweiten Kammer entfernt wird»

Diese bekannten Einrichtungen weisen eine Anzahl von Nachteilen auf. Denn die Lippendichtungen gleiten nicht auf einer ebenen Fläche und das Band hat eine überdicke in bezug auf die Wand der ersten Kammer, so daß eine Leckstelle in dem vom Rand des Bande3, denLippendichtungen und der genannten Wand gebildeten Winkel entsteht. Um diesen Mangel zu verringern, wird ein sehr dünnes, und daher leicht zerstörbares Band verwendet, was eine Anwendung auf große Arbeitslängen problematisch macht.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe und erreicht dies ausgehend von einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch, daß da3 Verschlußband vollständig im Inneren des Spaltes angeordnet

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ist und seine Oberfläche mit der Oberfläche der ersten Kammer bündig verläuft. Bei dieser Ausgestaltung sind Einrichtungen zum Bearbeiten unter Vakuum von beträchtlicher Arbeitslänge, z.B. von 15 m, erreichbar, wobei vorteilhaft Einrichtungen möglich sind, bei denen die ortsfeste Kammer aus mehreren Elementen für eine Bearbeitung von sehr großen Werkstücken in einem einsigen Arbeitsgang aufgebaut ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Spalt der ersten Kammer im Querschnitt zwei Bereiche auf, von denen der in bezug auf die Kammer äußere Bereich eine größere Breite als der innere Bereich besitzt, wobei das Verschlußband bzw, die Dichtung eine Querschnittsform und Abmessungen aufweist, die denen des äußeren Bereichs des Spaltes entsprechen.

Das Verschlußband kann hierbei vorteilhaft eine trapezförmige Querschnittsgestalt besitzen.

Ferner kann das Verschlußband mit Vorteil eine Seele aus undehnbar&n Material besitzen.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der. nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine scheraatische Seitenansicht einer Bearbeitungseinrichtung nach der Erfindung;

Pig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Pig, 1;

Fig. 3 einen Querschnitt der in ihrem Spalt angeordneten Dichtung in vergrößertem !Maßstab;

Fig, 4 eine schematische, perspektivische Darstellung

der Abzieh- und Verschiebeorgane der Dichtung in bezug auf deren Spalt;

Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung als Schweißeinrichtung;

Fig. 6 einen Schnitt der Fig. 5 auf der Höhe der Dichtung sowie im Bereich der bewegbaren Kammer; und

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 6,

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung umfaßt eine ortsfeste Kammer 1, die an eine Vakuumquelle 2 angeschlossen ist und eine eoene oder zylindrisch nach innen gekrümmte Oberfläche 3 aufweist, in dar ein Spalt 4 eingearbeitet ist, der innen eine Dichtung 5 aufnimmt. Auf der Oberfläche 3 sind zwei Schienen 6 für Lauf- und Führungsrollen 7 der beweglichen Kammer 8 vorgesehen. Die bewegbare Kammer 8 umfaßt den Elektronenstrahler für die Bearbeitung, während die Kammer 1 die zu bearbeitenden Teile

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bzw. Werkstücke enthält oder zumindest den Bearbeitungsbereich der zu bearbeitenden Werkstücke umgibt.

Die Kammer 8 bietet eine Unterfläche 9 dar, die mit einer dem Spalt der Kammer 1 gegenüberliegend angeordneten öffnung 10 versehen ist, wobei die Fläche 9 der Kammer 8 fernerhin mit einer Dichtung 11 versehen ist, die die öffnung IO umgibt und zwischen den beiden Kammern 1 und 8 angeordnet ist, derart, daß die Vakuumquelle 2 das Vakuum in den beiden Kammern 1 und 8 aufrechterhalten kann, ungeachtet des Umstands, daß die Kammer 8 in bezug auf die Kammer 1 bewegbar ist.

Pur ein Einwirken des aus dem Elektronenstrahler der Kammer 8 austretenden Elektronenstrahls auf die in der Kammer 1 angeordneten Werkstücke genügt es daher, die Dichtung 5 in ihrem Bereich 5^ innerhalb der Dichtung 11 örtlich abzuziehen und zu versetzen, um den Spalt 4 senkrecht zum Elektronenstrahler freizulegen.

Dies wird innerhalb der von der öffnung 10 gesteckten Grenzen mittels einer Anordnung von Rollen bewerkstelligt, die um ihre Achse frei umlaufen und an der Kammer 8 angeordnet sind. Die Rollen bewirken, daß die Dichtung 5 einen Buckel bzw. eine Schleife 5_± bildet, die vom Spalt 4 versetzt ist.

Hierbei wird gemäß der Darstellung in Fig. 4, wobei angenommen ist daß sich die Kammer 8 in Richtung des Pfeils F verlagert, zuerst

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mittels der Rollen 12 eine erste Krümmung 13 in einer zur Oberfläche 3 der Kammer 1 senkrechten Ebene in die Dichtung 5 eingedrückt, sodann bildet die Dichtung 5 aufgrund der entsprechend angeordneten Rollen 15 eine Krümmung 14 in einer zur Oberfläche parallelen Ebene, wobei sich diese Krümmungen teilweise überlappen, damit die Gesamtlänge des Buckels 5- verhältnismäßig klein ist und somit eine öffnung 10 und eine Kammer 8 ermöglicht, die selbst geringe Abmessungen haben.

Die Wiedereinführung der Dichtung 5 an ihren Platz im Spalt 4 erfolgt durch eine symmetrische Anordnung von Rollen 15. und 12^, derart, daß die Verschiebung der Kammer 8 in beiden Richtungen durchgeführt werden kann.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Dichtung 5 im Inneren des Spaltes 4 in der Weise angeordnet, daß ihre Oberfläche 5p ^mit der Oberfläche 3 der Kammer 1 bündig ist, so daß die Dichtung 11 die Abdichtung der beiden Kammern gegenüber der Umgebung bei einer Verschiebung der Kammer 8 aufrechterhalten kann.

Der die Dichtung aufnehmende Spalt 4 ist von zwei Bereichen 4. , und 4p (Fig. 3) gebildet, von denen der an der Außenseite der Kammer 1 ausmündende Bereich 4» im Querschnitt entsprechend der Form der Dichtung 5 ausgebildet ist. Beide Bereiche 4. und 4₂ sind im übrigen über eine Schulter 4, miteinander verbunden, die eine Abstützung für die Basis der Dichtung 5 bildet.

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Die Dichtung 5 besitzt die Querschnittsfarm eines gleichschenkligen Trapezes und ist vollständig im Inneren des Bereichs 4_ aufgenommen. Diese besondere Form gewährleistet eine gute Abdichtung, da sich die Seitenwände der Dichtung dicht gegen die Seitenwände des Bereichs 4„ des Spaltes anlegen, wobei die Einziehung der Dichtung unter der Wirkung des inneren Unterdrucks durch die Schultern '4~ begrenzt ist.

Ferner ermöglicht es diese besondere Dichtungsform, die Dichtung leicht aus dem Bereich ^₂ des Spaltes mit Hilfe der Rollen 12 zu entfernen und der Dichtung die erforderlichen Krümmungen auf einer verhältnismäßig kurzen Länge zu geben, damit die Abmessung gen der bewegbaren Kammer 8 herabgesetzt werden können.

Außerdem ermöglicht es diese Dichtungsform, die Dichtung ohne Schwierigkeiten in den beiden Richtungen bei 13 und 14 mittels der Rollen 12 einerseits und der Rollen 15 andererseits zu krümmen, ohne daß es erforderlich ist, der Dichtung eine Torsionsbewegung aufzuzwingen, wie es erforderlich wäre, wenn die Dichtung von einem dünnen Band gebildet wäre.

Die Dichtung 5 mit trapezförmigem Querschnitt besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff mit einer Härte von etwa 80° Shore, sie besitzt jedoch eine längsverlaufende unelastische Seele 5,, die beispielsweise von einem Metallseil gebildet ist und die Ab sieh- und Wiedereinführbewegungen der Dichtung in bezug auf den Spalt 4 mit Hilfe der Rollen 12,15,Ii₁ und 12₁ erleichtert,

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In dem Ausführungsbeispiel nach den Pig. 5»6 und 7 bildet die Bearbeitungseinrichtung eine Maschine zum Schweißen unter Vakuum, wobei die Vakuumkammer einen Elektronenstrahler 16 enthält, der von Hochspannungskabeln 16. gespeist und auf einer Stützplatte befestigt ist, die in einer horizontalen Ebene um die Achse 17-, schwenkbar ist. Die horizontale Schwenkbewegung ermöglicht eine seitliche Verschiebung des zum Schweißen verwendeten Elektronenstrahls l6p_S der durch die öffnung 17₂ der Platte 17 hindurchtritt. Zu diesem Zweck wird die Platte 17 von einem Antriebsorgan 18 über eine Zahnstange oder eine Spindel 18^ betätigt, die mit einer Klaue 17, der Platte 17 zusammenwirkt.

Die Platte 17 stützt ferner einen zum Schweißen erforderlichen Drahtvorrat 20 ab, wobei der Schweißdraht mittels einer Drahtführung 21 in die Schweißzone geführt wird.

Die Stützplatte 17 ist horizontal schwenkbar auf einer Unterplatte 22 angebracht, die ihrerseits um eine horizontale Achse 23 schwenkbar ist, um ein Kippen des Elektronenstrahlers 16 und den Zugang zur Dichtung 5 zu ermöglichen.

Die Unterplatte 22 ist an Beschlagteilen 24 abgestützt, die einen Teil des Wagenaufbaus bilden, der mit zwei seitlichen Gleitstücken 25 versehen ist, die auf Führungsschienen bildenden Gleitschienen 26 verschiebbar sind. Die Gleitschienen 26 bilden Teil eines Gestells aus zwei Teilen 27 und 28, die durch Bügel 29 miteinander verbunden sind. Wie insbesondere aus Fig, 5

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ersichtlich ist, hat dieses Gestell eine sehr große Länge und ist daher in zwei Stücken gefertigt, die durch ein mittleres Verbindungsstück 30 vereinigt sind. Gemäß der Darstellung in Fig. 5 ist die Einrichtung auf den beiden zu verschweißenden Werkstücken 31 und 32 angebracht, wobei ferner ein Steuerpult 33 und ein Hochspannungsgenerator 34 vorgesehen sind.

Der bewegliche Wagen bzw. Schlittten, der die Kulissen 25 und die den Elektronenstrahler Io, die Stützplatte 17 und die Unterplatte 22 abstützenden Beschlagteile 24 aufweist, ist somit im Inneren des Gestells 27,28,29,30 beweglich und ist ferner mit einer Pumpenanlage 35 und einem Anschlußkasten ausgerüstet.

Unter der Unterplatte 22 des Schlittens ist die ringförmige Dichtung 11 befestigt, die an der Oberfläche 3 der ortsfesten Kammer anliegt, die in diesem Fall von einer Platte 37 und den Dichtungen 38 gebildet ist, die am Gestell 27,28,29,30 befestigt sind. Die Platte 37 ist mit dem Spalt 4 versehen, in dem sich die Dichtung 5 befindet, wobei die auf die Dichtung einwirkenden, in den Fig.. 5 bis 7 nicht dargestellten Rollen im Inneren der an der Oberfläche 3 anliegenden Dichtung 11 den versetzten Buckel 5. bilden, der den Durchgang des Elektronenstrahls 16₂ vom Elektronenstrahler l6 bis zu den Werkstücken 31,32 durch die öffnung 17₂ der Stützplatte 17, die öffnung 22_X der Unterplatte 22 und den Spalt 4 ermöglicht.

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Um eine Abdichtung auf der gegenüberliegenden Fläche der beiden Schweißwerkstücke zu erreichen, kann eine zusätzliche Dichtungsvorrichtung 39 vorgesehen sein.

Anstelle der Ausbildung einer ortsfesten Kammer, die mit einer ihrer Flächen an den Schweißwerkstücken anliegt, ist es möglich, eine geschlossene ortsfeste Kammer vorzusehen, wobei in diesem Fall die Schweißwerkstücke, die kleinere Abmessungen aufweisen, in den Innenraum dieser Kammer eingeführt werden.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das im vorstehenden beschriebene und dargestellte ₄ Ausführungsbeispiel beschränkt ist, von dem ausgehend weitere Ausführungsformen geschaffen werden können, ohne den Rahmen der Erfrndung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche:

l.y Einrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken unter Vakuum, bestehend aus einer ersten Kammer großer Länge, die mit einem Längsschlitz versehen ist und eine abgedichtete Zone um den Bearbeitungsbereich der Werkstücke begrenzt, einem biegsamen Band zum Verschließen des Spalts, einer zweiten, abgedichteten, ein Bearbeitungswerkzeug enthaltenden Kammer, die mit einer rechtwinklig zum Spalt angeordneten öffnung versehen ist, einer um die öffnung zwischen den beiden Kammern angeordneten Dichtung, einer Einrichtung zum Verschieben der zweiten Kammer auf der ersten Kammer entlang dem Spalt und einer Einrichtung zum Entfernen des Verschlußbandes aus dem Spalt rechtwinklig zur öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußband (5) vollständig im Inneren des Spaltes (4) angeordnet ist und seine Oberfläche (5p) ^mit der Oberfläche (3) der ersten Kammer (1) bündig verläuft.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (4) der ersten Kammer (1) im Querschnitt zwei Bereiche (4..,4p) aufweist, von denen der in bezug auf die Kammer äußere Bereich (4p) eine größere Breite als der innere Bereich (4.) besitzt, und daß das Verschlußband (5) eine Querschnittsform und Abmessungen aufweist, die denen des äußeren Bereichs des Spaltes entsprechen.
3« Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußband (5) eine trapezförmige Querschnittsgestalt

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besitzt.
4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußband (5) eine Seele (5,) aus undehnbarem Material besiezt.
5% Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (4) zwischen seinem äußeren Bereich (4p) und seinem inneren Bereich (4 ) eine Schulter (4^.) für eine Abstützung des Verschlußbandes (5) aufweist.
ο. Einrichtung nach einem oder mehreren der'Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (1) großer Länge an einer ihrer Flächen offen ausgebildet ist und daß die offene Fläche mit einer Unifangsdichtung (38) versehen ist und an den Schweißwerk3tücken (31,32) zur Begrenzung einer abgedichteten Zone um den Schweißbereich der Werkstücke anlegbar ist.
7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, mit dem Spalt (4) versehene Kammer (1) großer Länge für eine Aufnahme von Schweißwerkstücken in ihrem Inneren geschlossen ausgebildet ist.

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