DE2629217C2 - Einrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken unter Vakuum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine 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, eine Elektronenstrahlkanone od. dgl. enthaltende 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 Ver-

schlußbandes 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 lusführen 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 Elektronen- Strahls 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 είπε 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 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 (FR-PS 20 61 966), 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 Verschlußstellung 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 Bandes, von den Lippendichtungen 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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei

der Leckstellen im Bereich der Abdichtung sicher vermieden sind und das Verschlußband eine hohe Lebensdauer und Verläßlichkeit besitzt, mit dem Ziel der Ermöglichung einer großen Arbeitslänge zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Vakuum.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Verschlußband vollständig im Inneren des Spaltes angeordnet 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 oi tsfeste Kammer aus mehreren Elementen für eine Bearbeitung von sehr großen Werkstücken in einem einzigen 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 eins 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, sine trapezförmige Querschnittsgestalt besitzen.

Ferner kann das Verschlußband mit Vorteil eine Seele aus undehnbarem Material besitzen.

In der nachstehenden Beschreibung ist in Verbindung mit der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung veranschaulicht In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Bearbeitungseinrichtung nach der Erfindung;

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der F i g. 1;

F i g- 3 einen Querschnitt der in ihrem Spalt angeordneten Dichtung in vergrößertem Maßstab;

Fig.4 eine schematische, perspektivische Darstellung der Abzäeh- und Verschiebeorgane der Dichtung in bezug auf deren Spalt;

F i g. 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

F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie B-B der F i g. 6.

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung umfaßt eine ortsfeste Kammer 1, die an eine Vakuumquelle 2 angeschlossen ist und eine ebene oder zylindrisch nach innen gekrümmte Oberfläche 3 aufweist, in der 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 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 10 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.

Für 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 5i 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 5i bildet,

ίο die vom Spalt 4 versetzt ist

Hierbei wird gemäß der Darstellung in F i g. 4, wobei angenommen ist, daß sich die Kammer 8 in Richtung des Pfeils F verlagert zuerst 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 3 parallelen Ebene, wobei sich diese Krümmungen teilweise überlappen, damit die Gesamtlänge des Buckels 5i verhältnismäßig klein ist und somit eine Öffnung 10 und eine Kammer 8 enr,".glicht die selbst geringe Abmessungen haben.

Die Wiedereinführung der Dichtung 5 an ihren Platz im Spalt 4 erfolgt durch eine symmetrische Anordnung von Rollen 15i und 12i, 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 5₂ 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 4i und 42 (F i g. 3) gebildet, von denen der an der Außenseite der Kammer 1 ausmündende Bereich 4₃ im Querschnitt entsprechend der Form der Dichtung 5 ausgebildet ist Beide Bereiche 4i und A^ sind im übrigen über eine Schulter 4₃ miteinander verbunden, die eine Abstützung für die Basis der Dichtung 5 bildet

Die Dichtung 5 besitzt die Querschnittsform eines gleichschenkligen Trapezes und ist vollständig im Inneren des Bereichs 42 aufgenommen. Diese besondere Form gewährleistet eine gute Abdichtung, da sich die Seitenwände der Dichtung dicht gegen die Seiten wände des Bereichs 42 des Spaltes anlegen, wobei die Einziehung der Dichtung unter der Wirkung des inneren Unterdrucks durch die Schultern 4₃ begrenzt ist.

so Ferner ermöglicht es diese besondere Dichtungsform, die Dichtung leicht aus dem Bereich 42 des Spaltes mit Hilfe der Rollen 12 zu entfernen und der Dichtung die erforderlichen Krümmungen auf einer verhältnismäßig kstrzeT Länge zu geben, damit die Abmessungen der bewegbaren Kammer 8 herabgesetzt werden können.

Außerdem ermöglicht es diese Dichtungform, 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 53, die beispielsweise von einem Metallseil gebildet ist und die Abzieh- und Wiedereinführbewegungen der Dichtung in bezug auf den

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Spalt 4 mit Hilfe der Rollen 12,15,15i und 12| erleich- raum dieser Kammer eingeführt werden, te«.

In dem Ausfüilirungsbeispiel nach den F i g. 5,6 und 7 bildet die Bearbüitungseinrichtung eine Maschine zum Schweißen unteii Vakuum, wobei die Vakuumkammer einen Elektronerlstrahler 16 enthält, der von Hochspannungskabeln 16| gespeist und auf einer Stützplatte 17 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 I62, 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 ISi betätigt, die mit einer Klaue 173 der Platte 17 zusammenwirkt.

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

Die Stützplatu: 17 ist horizontal schwenkbar auf einer Unterplatte 22 angebracht, die ihrerseits um eine horizontale Achse 231 schwenkbar ist, um ein Kippen des Elektronenstrahlers 16 und den Zugang zur Dichtung 5 zu ermöglichen.

Die Unterplaue 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 F i g. 5 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 F i g. 5 iüt 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. Schlitten, der die Kulissen 25 und die dem, Elektronenstrahl 16, die Stützplatte 17 und die Unteiplatte 22 abstützenden Beschlagteile 24 aufweist, ist somiit im Inneren des Gestells 27,28,29,30 beweglich und is;l ferner mit einer Pumpenanlage 35 und einem Anschluß kasten 36 ausgerüstet

Unter der Unterplatte 22 des Schlittens ist die ringförmige Dichtung 11 befestigt, die an der Oberfläche 3 der ortsfesten Klammer anliegt, die in diesem Fall von einer Platte 37 und den Dichtungen 38 gebildet ist, die am Gestell 27, 281, 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 5 einwirkenden, in den Fig.5 bis 7 nicht dargestellten Rollen im Inneren der an der Oberfläche 3 anliegenden Dichtung 11 den versetzten Buckel 5i bilden, der den Durchgang des Elektronenstrahls I62 vom Elektronenstrahler 16 bis zu den Werkstücken 31, 32 durch die öffnung 17₂ der Stützplatte 17, dlie öffnung 22i der Unterplatte 22 und den Spalt 4 ermöglicht

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 Schweißwerkstükke, die kleinere Abmessungen aufweisen, in den Innen-

et

Claims (7)

Patentansprüche:

1. 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, eine Elektronenstrahlkanone oder dgL 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 der 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 Oberfeehe (52) mit der Oberfläche (3) der ersten Kammer (1) bündig verlaufL

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (4) der ersten Kammer (1) im Querschnitt zwei Bereiche (4i, 42) aufweist, von denen der in bezug auf die Kammer äußere Bereich (42) eine größere Breite als der innere Bereich (4i) 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 ^Jas Verschlußband (5) eine trapezförmige Querschnittsgestalt besitz*

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daÖ da? Verschlußband (5) eine Seele (53) aus undehnbarem Material besitzt.

5. Einrichtung nach einem der .Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (4) zwischen seinem äußeren Bereich (42) und seinem inneren Bereich (4i) eine Schulter (43) für eine Abstützung des Verschlußbandes (5) aufweist.

6. Einrichtung nach einem 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 Umfangsdichtung (38) versehen ist und an den Schweißwerkstücken (31,32) zur Begrenzung einer abgedichteten Zone um den Schweißbereich der Werkstücke anlegbar ist

7. Einrichtung nach einem 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.