DE2747793A1

DE2747793A1 - Electron beam welder with vacuum chamber - has elastically-mounted jig holding workpiece and gun to prevent relative position changes due to chamber wall deformation

Info

Publication number: DE2747793A1
Application number: DE19772747793
Authority: DE
Inventors: K H Dipl Phys Dr Steigerwald
Original assignee: Steigerwald Strahltecknik GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1977-10-25
Filing date: 1977-10-25
Publication date: 1979-04-26

Abstract

The electron-beam welder is designed so that the relative positions of the electron gun and workpiece are not affected by deformations to the walls of the vacuum chamber. This is accomplished by making the gun/workpiece jig independent of the cover (14) or bell jar that contains the vacuum. The jig is fixed to a base (16) which rests via a vibration-absorbing three-point mount on the base plate of the vacuum chamber. The jig is therefore not rigidly linked to any part of the chamber.

Description

Technisches Ladungsträgerstrahlgerät Technical charge carrier beam device

Die vorliegende Erfindung betrifft ein technisches Ladungstrãgerstrahlgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The present invention relates to a technical charged carrier jet device according to the preamble of claim 1.

Aus der DT-AS 1 941 058 ist eiæ Elektronenstrahl-Schweißmaschine mit einer Unterdruckkammer bekannt, die durch eine Bodenplatte und bezüglich dieser abdichtbare und von ihr abschwenkbare Haube begrenzt ist. Die Bodenplatte ist durch Rippen verstärkt und bildet einen Teil eines massiven Stützgerüstes, so daß sie durch die Kräfte, die durch den Druckunterschied zwischen der Atmosphäre und dem Inneren der Vakuumkammer entstehen, nicht verformt wird. From DT-AS 1 941 058 is an electron beam welding machine known with a vacuum chamber, which is through a bottom plate and with respect to this sealable and swivelable hood is limited. The base plate is through Reinforced ribs and forms part of a massive support structure so that they by the forces created by the pressure difference between the atmosphere and the Inside the vacuum chamber, it is not deformed.

Auf der Bodenplatte sind im Inneren der Vakuumkammer ein Tisch, auf dem ein zu bearbeitendes Werkstück angeordnet wird, und unabhängig von diesem ein Verfahrbares Portalgerüst angeordnet, das eine Quertraverse aufweist, an der ein Elektronenstrahlerzeugungssystem verschiebbar und schwenkbar gelagert ist.There is a table on the bottom plate inside the vacuum chamber to which a workpiece to be machined is arranged, and independently of this one Arranged movable portal frame, which has a cross member on which a Electron gun is slidably and pivotably mounted.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit einem Ladungsträgerstrahl, wie einem Elektronenstrahl, ist eine exakte Positionierung des Strahlerzeugungssystems bezüglich des zu bearbeitenden Werkstückes für die Genauigkeit des Bearbeitungsvorganges von ausschlaggebender Bedeutung. Bei der oben erwähnten bekannten Elektronenstrahl-Schweißmaschine sind sowohl das Werkstück als auch das Elektronenstrahlerzeugungssystem auf der Bodenplatte angeordnet, die eine Wandung der Unterdruckkammer bildet, so daß die durch den Druckunterschied zwischen der Atmosphäre und dem Inneren der Unterdruckkammer entstehenden Kräfte nur dann keinen Einfluß auf die Relativlage zwischen Strahlerzeugungssystem und Werkstück haben können, wenn das die Bodenplatte enthaltende Stützgerüst wirklich starr ist und durch die Druckkräfte nicht verformt wird. Dies ist insbesondere bei großflächigen Bodenplatten, wie sie bei Anlagen für die Bearbeitung größerer Werkstücke erforderlich sind, wenn überhaupt nur mit sehr massiven und aufwendigen Konstruktionen zu erreichen. When machining workpieces with a charge carrier beam, like an electron beam, is an exact positioning of the beam generating system with regard to the workpiece to be machined for the accuracy of the machining process of vital importance. In the above-mentioned known electron beam welding machine both the workpiece and the electron gun are on the Arranged bottom plate which forms a wall of the vacuum chamber, so that the by the pressure difference between the atmosphere and the interior of the vacuum chamber resulting forces only then have no influence on the relative position between the beam generation system and workpiece can have, if the support frame containing the base plate really is rigid and is not deformed by the compressive forces. This is particularly the case large-area base plates, as used in systems for processing larger workpieces are required, if at all, only with very massive and complex constructions to reach.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion für ein technisches Ladungsträgerstrahlgerät anzugeben, bei der die Relativlage zwischen Strahlerzeugungssystem und Werkstück durch Verformungen der Wände (Boden, Haube) der Vakuumkammer praktisch nicht beeinflußt werden, so daß bezüglich der Starrheit der Wände, insbesondere des Bodens der Vakuumkammer keine besonders hohen Anforderungen gestellt zu werden brauchen. The present invention is based on the object of a construction for a technical charge carrier beam device for which the relative position between the beam generation system and the workpiece due to deformation of the walls (floor, Hood) of the vacuum chamber are practically not influenced, so that with respect to the Rigidity of the walls, especially the bottom of the vacuum chamber, not particularly high Requirements need to be made.

Diese Aufgabe wird durch ein technisches Ladungsträgerstrahlgerät, insbeonsdere Elektronenstrahlgerät, mit einer zur Aufnahme eines durch einen Ladungsträgerstrahl zu bearbeitenden Werkstückes dienenden Vakulmkcunmer, welche durch eine Bodenplatte und eine bezüglich dieser abdichtbare und von ihr atxieunbare Haube begrenzt ist, ferner mit einem im Inneren der Vakuumkammer angeordneten Strahlerzeugungssystem und einem im Inneren der Vakuumkammer angeordneten Support zur Lagerung des zu bearbeitenden Werkstückes, welcher über ein Stützgerüst auf der Bodenplatte gelagert ist, gelöst, die gemaß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Strahlerzeugungssystem an dem im Inneren der Vakuumkammer angeordneten, zur Lagerung des zu bearbeitenden Werkstückes dienenden Support angebracht ist. This task is carried out by a technical charge carrier beam device, in particular electron beam device, with one for receiving a through a charge carrier beam to machined workpiece serving Vakulmkcunmer, which by a base plate and a cover which can be sealed off with respect to this and atxieunbaren from it is limited, further with a arranged in the interior of the vacuum chamber beam generation system and a support arranged in the interior of the vacuum chamber for storing the material to be processed Workpiece, which is supported by a support frame on the base plate, loosened, which is characterized according to the invention in that the beam generating system on the inside of the vacuum chamber, for storing the to be processed Workpiece serving support is attached.

Vorsugsweise ist das Stützgerüst, mit dem der Support auf der Bodenplatte gelagert ist, so ausgebildet, daß bei Verformungen des Bodens der Vakuumkammer keine Kräfte auf den Support übertragen werden, welche die Relativlage zwischen Strahlerzeugungssystem und Werkstück beeinflussen können. As a precaution is the support frame with which the support on the base plate is stored, designed so that no deformations of the bottom of the vacuum chamber Forces are transferred to the support, which is the relative position between the beam generation system and the workpiece.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die einen vereinfachten Vertikalschnitt einer Elektronenstrahlschweißmaschine darstellt. In the following, an embodiment of the invention is referred to Explained in more detail on the drawing, which shows a simplified vertical section of a Represents electron beam welding machine.

Die als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Elektronenstrahlschweißmaschine enthält eine Vakuumkammer 10, welche durch einen Boden 12 und eine Haube 14 begrenzt ist, welche bezüglich des Bodens abdichtbar und von diesem abnehmbar ist. Im Inneren der Vakuumkammer 10 befindet sich eine Tragkonstruktion 16, die im folgenden als Support bezeichnet werden soll und z.B. im wesentlichen die Form einer Platte haben kann. Der Support ist über eine Abstützanordnung 18 auf dem Boden 12 der Vakuumkanrmer gelagert. Die Abstützanordnung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß bei etwaigen Verformungen des Bodens 12 durch Kräfte, die durch den im Betrieb herrschenden Druckunterschied zwischen dem Inneren der Vakuumkammer 10 und der äußeren Atmosphäre entstehen, keine Verformungen oder wesatlihe Verlagerunyen des Supports 16 verursacht werden können. Die Abstützanordnung kann z.B., wie dargestellt, aus drei Pendelstutzen 20 bestehen, die abgerundete Enden haben, welche in muldenförmigen Lagern 22, 24 .Lm Boden 12 der Vakuumkammer bzw. am Support 16 gelagert und mit ihren oberen Enden etwas nach innen geneigt sind, so daß die im Dreieck angeordneten Pendelstützen den Support 16 stabil haltern. Auf dem Support 16 ist eine Halterung 26 für ein zu bearbeitendes Werkstück 28 angeordnet, welche z.B. aus einem in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbaren Tisch bestehen kann. Ferner ist am Support 16 ein Stützgerdst 30 zur ilalterung eines Elektronenstrahlerzeugungsgeräts 32 angeordnet, das einen Elektronenstrahl 34 zum Bearbeitgen (Schweißen, Boreh, Fräsen usw.) des Werkstücks 28 erzeugt. The electron beam welding machine shown as an embodiment of the invention contains a vacuum chamber 10 which is delimited by a base 12 and a hood 14 which is sealable with respect to the floor and removable from this. Internally the vacuum chamber 10 is a support structure 16, hereinafter referred to as Support should be designated and e.g. essentially have the shape of a plate can. The support is via a support arrangement 18 on the floor 12 of the vacuum nozzle stored. The support arrangement is preferably designed in such a way that that in the event of any deformation of the bottom 12 by forces caused by the operation prevailing pressure difference between the interior of the vacuum chamber 10 and the outer Atmosphere arise, no deformations or essential misalignments of the support 16 can be caused. The support arrangement can, for example, as shown, from There are three pendulum nozzles 20, which have rounded ends, which are trough-shaped Storage 22, 24 .Lm bottom 12 of the vacuum chamber or on the support 16 and stored with their upper ends are inclined slightly inward, so that those arranged in a triangle Pendulum supports keep the support 16 stable. A holder is on the support 16 26 arranged for a workpiece 28 to be machined, which for example consists of one in two mutually perpendicular directions displaceable table can exist. Furthermore is on the support 16 a support framework 30 for aging an electron beam generating device 32 arranged, which emits an electron beam 34 for machining (welding, Boreh, Milling, etc.) of the workpiece 28 is generated.

Da das Werkstück 28 und das Elektronenstrahlerzeugungssystem 32 beide an einem Bauteil, nämlich dem Support 16, angebracht sind, das den Kräften nicht ausgesetzt ist, welche durch den Druckunterschied zwischen dem Inneren der Vakuumkammer und 1er äußeren Atmosphäre entstehen, ist eine einwandfreie und unveränderliche Positionierung des Strahlerzeugungssystems 32 bezüglich des Werkstückes 28 auch dann gewährleistet, wenn kein besonderer Aufwand hinsichtlich der Versteifung des Bodens 12 getrieben wird. Since workpiece 28 and electron gun 32 are both are attached to a component, namely the support 16, which is not subject to the forces which is exposed by the pressure difference between the interior of the vacuum chamber and 1er outer atmosphere is a flawless and unchangeable one Positioning of the beam generating system 32 with respect to the workpiece 28 as well then guaranteed if no special effort in terms of stiffening the Bottom 12 is driven.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich insbesondere hinsichtlich der Abstützanordnung abwandeln, über die der Support 16 am Boden 12 gelagert ist. Z.B. kann der Support 16 an Stützen, die auf dem Boden 12 ruhem, über Ketten, Gelenkstäbe oder dgl. aufgehängt sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Support 16 auf drei Stützen ruht, von dcnen die eine eine in waagerechter Richtung unverschiebliche, (gegebenenfalls jedoch drehbare) Befestigung des Supports am Boden gewährleistet, während die beiden anderen eine gewisse Verschiebung zwischen Boden und Support zulassen. Bei einer Dreipunktlagerunq der erwähnten oder dargestellten Art können auch zwei der drei Stützen durch einen Regelmechanismus in der Höhe verstellbar sein, der gewährleistet, daß der Support 16 eine vorgegebene, insbesondere horizontale Lage auch dann beibehält, wenn sich die Höhe der AbstUtzpunkte am Boden 12 infolge von Verformungen des Bodens ändert. The embodiment described can be particularly with regard to modify the support arrangement via which the support 16 is mounted on the floor 12. E.g. the support 16 on supports resting on the floor 12, Be suspended via chains, hinged rods or the like. There is another possibility in that the support 16 rests on three supports, one of which is horizontal Direction of non-displaceable (possibly rotatable) fastening of the support at the bottom, while the other two ensure some displacement between Allow floor and support. With a three-point mounting of the ones mentioned or shown Two of the three supports can also be height-adjusted using a regulating mechanism be, which ensures that the support 16 has a predetermined, in particular horizontal Position is maintained even if the height of the support points on the ground 12 as a result from deformations of the soil changes.

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Claims

Claims Technical charge carrier jet device with a for Recording of a workpiece to be processed by a charge carrier beam Vacuum chamber, which by a bottom and a sealable with respect to this and is limited by this detachable hood, furthermore with one inside the vacuum chamber arranged beam generating system and with one arranged inside the vacuum chamber Support for the storage of the workpiece to be machined, which is supported by a support arrangement is stored at the bottom of the vacuum chamber, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that the beam generating system (32) is arranged on the inside of the vacuum chamber (10), for the storage of the workpiece to be machined (28) serving support (16) supported and that the support arrangement (18) is designed so that it is deformed of the bottom (12) transfers practically no forces from the bottom (12) to the support (16), which influence the relative position between the beam generation system (32) and the workpiece (2d).

2. Charge carrier jet device according to claim 1, d ad u r c h g e k e It is not noted that the support arrangement contains a three-point bearing.

3. Charge carrier beam device according to claim 1 or 2, d a d u r c h It is noted that the support assembly includes an articulated structure.

4. Charge carrier beam device according to claim 1 or 2, d a d u r c h it is noted that the support arrangement contains pendulum supports (20).

5. Charge carrier beam device according to claim 1 or 2, d a d u r c h it is not noted that the support is attached to a floor (12) Construction is suspended.