JPS58957B2 - 真空スライディング・シ−ル手段の改良 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子ビーム溶接装置に関するもので、更に詳
しくは、外部に電子銃を取付け、内部に被溶接物をセッ
トしており、該電子銃からの電子ビームが通過するよう
にした手段を有する真空溶接チャンバに対しスライドで
きるようにした真空シール方法及びシステムの改良に関
するものである。

この発明は１９７３年６月２６日に出された米国特許第
３７４２３５６号を改良したものである。

連続方式により部品を高速度で生産する多量生産工業に
おいて電子ビーム溶接機を使用するに際しては、従来の
真空シール・システムを適用することには多くの困難が
あった。

これは主に円形テーブルの縁に向って一つの円に沿って
互に等間隔に配置された多数の密封可能なポケットと、
シール・プレートを含む機械に関するものであって、異
なったポケット群を、該シール・プレートの下側に間欠
的に運ぶテーブルがスライドするシール・プレートであ
る。

電子ビーム溶接される部品は、作業者によりポケット中
の適当な固定具に取付けられ、テーブルは自動割出し回
転装置により回転して装填位置から一次真空メチージョ
ンへ、続いてポケット内が溶接に適する真空度にまで減
圧されている二次真空区域へ、さらにその部品を接合す
る電子ビームを発生する電子銃の下方の位置へ向って回
転する。

溶接作業中、小さな金属粒子が溶接区域から飛び散り、
溶接作業を終って、テーブルが割出し回転したとき、各
ポケットへの、又はポケットからの急激な空気流により
、小さな金属粒子が舞立って、ツーリングの隅部や割れ
目及び真空ポンプに入り込み、ポンプの部品を過度に摩
耗させ、かつ清掃や保守のため、過度と思えるほどひん
ばんにその装置を分解せざるを得なくしている。

本発明の目的は、溶接によって生じる金属粒子が真空チ
ャンバの面に強く吹き付けられないように、また真空ポ
ンプ中にも吹き込まないようにする、電子ビーム溶接シ
ステムにおける真空ポンプ系及びスライディング・シー
ル用手段を提供することである。

別の目的は、割出し回転・テーブルの表面に傷や引っか
き溝の発生を最低限にするシステムを提供することであ
る。

更に別の目的は、真空用シールの寿命を最大限に伸ばす
システムを提供することである。

更に別の目的は、このシステムを溶接のために必要な真
空度に減圧する時間を減少させることである。

本発明は添付図面を参照することにより、より良く理解
することができるであろう。

第１図は連続方式で高速度で部品を生産する多量生産工
業において使用する電子ビーム溶接機を示すものである
。

この機械は、円形のテーブルの縁に向って一つの円に沿
って互いに等間隔に配置された多数の密封可能なポケッ
ト１０〜１５と、シール・プレート２を有しており、異
ったポケット群を、そのシール・プレート２の下側に間
欠的に運ぶ円形テーブル１にスライドするようになって
いる。

電子ビーム溶接される部品は、回転テーブル１上の“Ａ
”側にあるポケット中の適当な取付具上に置かれ、かつ
テーブルは割出し回転機構３により自動的に回転され、
テーブルは部品装填位置から、その回転テーブルとシー
ル・プレートの間の小容積の密封空間を横切って、一次
真空ステーションに割出し回転され、次いで第二の排気
区域を通って電子銃４の直下に間欠的に割出し回転され
る。

そこではポケット間は溶接に適する真空度にまで排気さ
れ、かつその点における割出し回転機構の停止時間中に
、溶接が行われる。

次に、その部分は、大気圧と溶接真空度の中間の真空度
下にある一次真空の取出区域に送られ、かつ次の割出し
回転時に、小容積の密封空間を経てその部分を機械から
おろす取出ステーション“Ｂ”に送られる。

従来の方式では、真空シール材は、第３図及び第４図に
太い破線で示す８及び９のような形で、シール・プレー
ト２上に配置されて、回転テーブル−とシール・プレー
ト２の間で二つの分離した容積すなわち内側シール材８
で囲まれた内側容積及び内側シール材８と外側シール材
９０間の第二の容積を形成している。

内側シール材８は、部品が電子銃４の下の溶接位置にあ
る時、その部品を収容するポケットの回りの部分を密封
するものである。

外側シール材９は、内側シール材８０回りの容積を密封
するものである。

シール・プレート２は、シール・プレートの排気孔１６
及び排気管路１７を介して第一の排気手段に連絡され、
それによってポケット１１は、一次真空ステーションに
ある時に、一部排気される。

シール・プレートの第二の排気孔１８及び排気管路１９
を介して連絡する第二の排気手段が、内側シール材８に
より囲まれた空間の排気を行う。

電子銃のハウジングは、シールプレートの第三の電子銃
ガイド孔２０中に取付けられ、電子ビームはその孔を通
過し、かつそれによって支持され、電子銃の直下の被溶
接部品を支持するポケットが約５０ミクロンの真空度に
容易に保持できるよう密封されている。

第２図は、回転テーブル１の一部の溶接ステーションの
断面図であって、密封可能なポケット１０〜１５の一つ
、及び被溶接部品２２及び２３を保持するのに用いられ
ているツーリング２１を示している。

図示の場合においては、溶接は部品２２及び２３０間の
接合部を規定する円形溶接線２４に沿って行われる。

電子ビーム２５は、電子銃と協動する適当な公知の電子
ビーム偏向手段の作用により、円形溶接線を走行する。

電子銃ハウジング２６は電子銃ガイド孔２０を介してシ
ール・プレート２に取付けられ、かつＯリング２７によ
りシール・プレートとシールされ、電子銃の下側の空間
を所望の真空度に保持するようにしている 第３図は、テーブル１が割出し回転した後、静止してい
る時の、そのテーブルとシール・プレート２の相対位置
を示している。

ポケット１２は電子銃ガイド孔２０の中心下方の溶接位
置にある。

他のポケットＮｏ１１が一次排気されている間、ポケッ
ト１２は約５０ミクロンの真空度のもとにある。

次の割出し回転を行う時、テーブル１は時計方向に回転
して、大気圧下にあるポケット１０がシール材９を越え
る。

ポケット１０がシール材９の入側の縁を越える時、シー
ル材８とシール材９の間の区域は、大気圧に開通するか
ら、空気は非常な速度でこの区域に流入し、ポンプが大
気に開通したこの区域を排気しようとする時、排気管路
１７を通って流出する。

この現象は、ポケット１２がシール材９の出側の縁を越
える時にも起る。

圧縮空気の噴流のように、流入した空気は一次真空区域
にゆるく付着しているもの全てを吹き上げ、かつこの区
域にゆるく堆積している金属粒子は全て表面に強く衝突
し、かつツーリングの割れ目や一次ポンプ中に突入する
。

この状況を改善するため、テフロン・パッド５が、外側
シール材９の直前及び直後の区域に、回転テーブルとシ
ール・プレートとの間の空隙を満たすよう配置された。

しかし、これらのパッドは一次真空区域内への空気の乱
入を阻止しないで、むしろ、排気区域から放出されるゆ
るく付着した金属粒子がそのテフロン・パッド中に埋込
まれ、そこでテーブルの表面に円周状の引っかき溝を形
成してしまうというもつと有害なことになった。

これらの引っかき溝により、密封された区域と大気との
間に漏えいが生じ、そのため二つ別々にシールされた空
間を適当な真空状態に保つことが困難となり、かつその
システムの排気に要する時間が増大し、そのため生産能
力は大きく下降することになった。

第５図及び第６図は、以上の欠点をなくする方法を示し
たものである。

シール材８及び９は従来のものと同様に用いられている
。

二つの追加シール材２８及び２９が、大気からシールし
、また最初の二つのシールされた空間、すなわち一つは
内側、外側シール材８，９の入側の端縁及び出側の端縁
とで取囲むように取付けられる。

この二つの空間は別に排気はされない。

これらの二つのシールされたデッド・スペースは、回転
テーブルが一つの位置から次の位置にインデックスされ
る時、以下のようにこの密封系の作用に影響を及ぼすも
のである。

すなわち、第５図は溶接を行う際のテーブルの“静止”
位置を示したものである。

溶接が済むと、回転テーブルは時計方向に運動し、溶接
位置にあったポケット１２は時計方向に動き、かつそれ
がシール材９を越えると、一次真空空間を離れシールさ
れたデッド・スペースに入る。

その結果このシールサしたテッド・スペースをシール材
８．９間の一次真空空間に接続する。

このデッド・スペースの容積は、ポケットの容積に比し
て小さいから、このデッド・スペースから一次真空空間
の排気を行うポンプへの空気の流入は極めて少く、その
ためこの空間内にある粒子の舞い上りが起らない。

ポケット１０は溶接区域に向って移動し、入側のデッド
・スペースに入り、さらにシール材９の入側の端縁をく
ぐり、シール材の入側の縁を横切って一次真空空間とデ
ッド・スペースとを連絡する。

しかしこのデッド・スペースの容積は極めて小さいので
、大気がこの一次真空空間に大量に突入することは無く
、かってのデッド・スペースの空気圧力は一次空間の真
空度に減圧される。

なお真空ポンプへの空気の乱入という負担がなく、かつ
圧力は増大せず、まだポケット１０中の空気は排気管路
１７に連結された回転ポンプにより迅速に排気される。

各ポケットがシール材の入側端縁を横切ると、このデッ
ド・スペースの空気は大気圧にまで昇圧されるか又はそ
れに保持される。

ポケットがその動作を続ける際、そのポケットはこのデ
ッド・スペースにより完全に囲まれる。

次にポケットは排気すべき容積を、単にそのポケットの
容積プラス、シール２８及びシール９の入側端縁で囲ま
れる少量の追加容積としだ状態で、一次真空区域に入っ
て行く。

ポケットが溶接区域を離れると、シール９の出側端縁を
横断し、シール２９により囲まれる小容積を一次真空区
域に接続する。

しかしながら、この大気圧にある小容積の空気は、排気
管路１７に連結された空間中に乱流を発生させることは
ない。

小さな金属粒子が全ての表面に対して強く吹き付けるこ
とがなく、またポンプ中に吹き込むこともない。

テフロン製のパッドも必要でないため、小さな金属粒子
がそれに埋め込まれることがなく、それが切削工具のよ
うに作用してテーブルに引っかき傷をつけるようなこと
も起り得なくなる。

ポケットの移動中、大気からの空気は一次真空空間中に
自由にかつ連続して入る入口を持たないので、各々のポ
ケットに対する排気時間は大巾に減少し、機械は高い生
産性のもとに運転することができる。

第７図は回転テーブルとシール・プレート装置の一部分
の断面図であり、回転テーブルは、多数の受はローラに
より、シール・プレートから一定の距離に保たれている
。

エンドレスなシール材８及び９は、全てのシール８，９
，２８及び２９をその全長にわたって支持しているブラ
ケット３０により所定の位置に保持されている。

シール・プレートの外周縁部の回りには、ワイパー用シ
ール材３１がねじ止めされている。

ローラ支持体３３は、シール・プレートに対するローラ
位置調整用ねじ手段を備えそれによってシール材を回転
テーブルに押圧する力を調整することができるようにな
っている。

この発明を説明するため、特定のものを例示しだが、こ
の発明はこれに限定するものではなく、以下に掲げるよ
うな実施態様もあり、又これらに当業者にとって自明な
変更を加えたものに限定するものでもない。

記 １、前記シール・プレートの同一面に支持され、各１組
のシールが次の最大のシールの中ニスッポリ入るように
配置された少くとも２組のエンドレスな弾力性のあるフ
レキシブルなシール手段及び前記シール・プレート及び
前記回転テーブル及び隣接する一対のシールと前記シー
ル・プレート及び前記回転テーブルとの間において前記
シールのうち最外側のシールの入側、出側各端に配置さ
れた追加のフレキシブルなシール手段及び前記回転テー
ブルの前記ポケットが各密封区域と完全に、かつテーブ
ル回転により順次流通するように配置されたシール手段
とから成る特許請求の範囲に記の電子ビーム溶接機。

２°前記入側、出側の各追加シールの端部が前記最外側
のシールに締付けられるようになっている弾力性フレキ
シブルな追加シール材を有する特許請求の範囲に記載の
電子ビーム溶接機。

３、最初に述べた別々の密封空間の各々が、別々の真空
ポンプに連通していることを特徴とする特許請求の範囲
に記載の電子ビーム溶接機。

４、前記最初に述べた別々の密封空間の各々が、最外部
の空間を最高圧力とし、順次少しずつ低い圧力に保持さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲に記載の電子
ビーム溶接機。

５．２つの前記エンドレスのフレキシブルなシール手段
を含む特許請求の範囲に記載の電子ビーム溶接機。

６、最内部空間の真空度が約５０ミクロンに保たれ、か
つ前記二つのシール材の間の第２の空間の気圧が、５０
ミクロンと大気圧の中間の圧力に保たれていることを特
徴とする特許請求の範囲に記載の電子ビーム溶接機。

【図面の簡単な説明】

第１図は、量産用のダイヤル−フィード形ワーク搬送装
置を用いた新規なスライディング・シール手段と協動す
る電子ビーム溶接機の斜視図である。 第２図は、溶接機の回転テーブルのオリフィスの一つの
下にある工作ポケットを図示するものである。 第３図及び第４図は、従来の回転テーブルとスライディ
ング・シール装置を、二つの異った相対位置で示した平
面図である。 第５図及び第６図は、回転テーブルの二つの異なった位
置における、この新発明の回転テーブルと固定スライデ
ィング・シールを示すものである。 第１図は、回転テーブル及びスライディング・シールの
一部の追込み断面及びその支持体である。 符号の説明 １：円形テーブル、２：たル、プレート、
３：割出し回転機構、４：電子銃、５；デフロン・バッ
ト、６：受はローラ、γ：（欠番、８：内側シール材、
９：外側シール材、１０〜１５：ポケット、１６．１８
：排気孔、１７゜１９：排気管路、２０：電子銃ガイド
孔、２１：ツーリング、２２．２３：被溶接部品、２４
：円形溶接線、２５：電子ビーム、２６：電子銃ハウジ
ング、２７：０−リング、２８，２９：追加シール材、
３０ニブラケツト、３１：ワイパ用シール材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円形テーブル、該円形テーブル上に配置されたシー
   ル・プレート、前記テーブルの外縁に近接して〃いに等
   間隔に配置された密封可能なポケット、電子ビームによ
   って溶接すべき工作物を支持するだめに前記ポケット中
   に設けられたツーリング、前記シール・プレートに取付
   けられたＮ個のシール材で一次真空空間、二次真空空間
   ・・・・・・Ｎ次真空空間を作るように、一つのシール
   が次のシールを囲んでいるような配置によって段階的な
   真空空間を形成し、最も内側のＮ次真空空間を溶接真空
   度に保ち、続くＮ−１次の真空空間から順次大気圧まで
   中間の真空度を保つようにし、前記ポケットの一つを最
   も内側の溶接真空空間と連通するように割出し回転して
   、電子ビーム手段の直下に位置決めされ、前記ポケット
   を前記シール材とスライドさせて各真空度を保ちながら
   、前取って設定された時間で順次割出し回転させながら
   、部品を順次連続的に溶接するだめのスライディング・
   シール式電子ビーム溶接機において、一番外側の一次真
   空空間の入側手前及び出側後部に、テーブルとシール・
   プレート間に、弾力性のある連続したシール材で囲まれ
   たそれぞれ側管真空排気系統と開通してない小容積のデ
   ッド・スペースを設けたことを特徴とする電子ビーム溶
   接機。