電子ビーム処理装置用のチャンバー設備
【課題】電子ビーム発生器を移動させるためのコンパクトな構成を有するチャンバー設備を提供する。
【解決手段】チャンバー設備は、チャンバー内空間１４を画定するとともに第１開口部４６を有するチャンバーハウジング１２と、第１開口部４６の範囲内を移動可能な台車５２と、電子ビーム軸４５に沿って電子ビームを発生させる電子ビーム発生器４２と、ディスク７０とを備える。電子ビーム発生器４２が台車５２に設けられており、台車５２が第１開口部４６の範囲内を移動したときに、電子ビームが第１開口部４６を通過する。ディスク７０は、チャンバーハウジング１２と台車５２の間に設けられており、第１開口部４６に対して垂直な回転軸７２回りに、少なくとも第１位置（Ａ）と第２位置（Ｂ）の間を回転可能である。ディスク７０は回転軸７２から離れているとともに半径方向に沿って伸びている第２開口部７４を備えている。
【解決手段】チャンバー設備は、チャンバー内空間１４を画定するとともに第１開口部４６を有するチャンバーハウジング１２と、第１開口部４６の範囲内を移動可能な台車５２と、電子ビーム軸４５に沿って電子ビームを発生させる電子ビーム発生器４２と、ディスク７０とを備える。電子ビーム発生器４２が台車５２に設けられており、台車５２が第１開口部４６の範囲内を移動したときに、電子ビームが第１開口部４６を通過する。ディスク７０は、チャンバーハウジング１２と台車５２の間に設けられており、第１開口部４６に対して垂直な回転軸７２回りに、少なくとも第１位置（Ａ）と第２位置（Ｂ）の間を回転可能である。ディスク７０は回転軸７２から離れているとともに半径方向に沿って伸びている第２開口部７４を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム処理装置用のチャンバー設備に関する。より詳細には、本発明は、台車システムを有するとともに、真空下でワークピースを電子ビーム溶接するためのチャンバー設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークピースに対する電子ビーム溶接のような電子ビーム処理は、典型的には、ワークピース用の保持具が設けられているチャンバー内で処理される。保持具は、チャンバーの開閉可能な開口部を介して、ワークピースの取り付け、及び取り外しを行う。常圧の雰囲気下では、電子ビームは短い距離でもエネルギー密度を失う。このため、処理は、真空下で実施される。
【０００３】
溶接の際に必要とされる電子ビームとワークピースの間の相対移動は、外部においてビームを偏光等させることによって行われる。例えば、相対移動は、ワークピースに対して電子ビーム発生器を移動させることによって行われる。この場合、電子ビーム発生器は、例えば、モーターによって動かされる一軸又はＸ−Ｙ軸台車システムに搭載される。
【０００４】
図４及び図５に、従来の台車システムを有するチャンバー設備１０を示す。
【０００５】
チャンバー設備１０は、チャンバーハウジング１２を備えている。チャンバーハウジング１２は、チャンバーハウジング１２の長手軸１５に対して垂直な断面において円形であるチャンバー内空間１４を画定する（図５参照）。チャンバー内空間１４では、例えば、真空下でワークピースの電子ビーム溶接のような電子ビーム処理が行われる。チャンバーハウジング１２は、相互に対向する側壁１６，１８（図５）と、図４において水平方向に伸びている平面状の上側２１を有する上壁２０と、湾曲状の下側２３を有する下壁２２と、平面状の後壁２４と、後壁２４とは反対側に設けられている取り付け／取り外し開口部２６を備えている。側壁１６，１８は、上壁２０と下壁２２が相互に対向するとともに、後壁２４が上壁２０及び下壁２２に対して垂直となるように、後壁２４と上壁２０と下壁２２に対して流体密封状態によって接続されている。取り付け／取り外し開口部２６は、ドア２８によって密閉状態で閉じることが可能である。取り付け／取り外し開口部２６は、その縁を一巡して設けられている図示されないシールを備えている。そのシールは、閉じた状態において、取り付け／取り外し開口部２６の縁とドア２８の間に位置する。
【０００６】
チャンバーハウジング１２の上側２１は、中央部にスロット型開口部３０を備えている。本明細書でいうスロット型とは、スロット型開口部３０の長さがその幅よりも長いことであり、これにより、平面視したときに、細長い穴のように形成されている。スロット型開口部３０は、チャンバーハウジング１２の長手軸１５に対して平行に伸びており、そのため、後壁２４及び取り付け／取り外し開口部２６に対して垂直な方向に伸びる方向に対して平行に伸びている。図４に示されるように、スロット型開口部３０から取り付け／取り外し開口部２６までの距離はスロット型開口部３０の長さの略２５％であり、スロット型開口部３０から後壁２４までの距離はスロット型開口部３０の長さの２５％以下である。この結果、スロット型開口部３０から取り付け／取り外し開口部２６までの距離、及びスロット型開口部３０から後壁２４までの距離のいずれもが、スロット型開口部３０の長さよりも短くなる。シール３１は、上側２１に設けられている。これにより、シール３１は、スロット型開口部３０の縁に沿って一巡している。
【０００７】
チャンバー設備１０はさらに、台車システム３２を備えている。台車システム３２は、２つの支持部３４と、台車３６と、２つの直線ガイド３８を備えている。支持部３４は、矩形の箱型であり、スロット型開口部３０の長さの３倍相当の長さを有する。この結果、搭載された状態では、支持部３４は、長手軸１５に沿って、後壁２４が存在する領域の上壁２０及び／又は上側２１、同様に、取り付け／取り外し開口部２６が存在する領域の上壁２０及び／又は上側２１よりも明らかに外側に突出する。支持部３４はチャンバー１２の上側２１に設けられており、それらは互いに空間を置くとともに平行関係を持って対向している。さらに、支持部３４は、スロット型開口部３０に対しても平行である。支持部３４の対向側面の各々からスロット型開口部３０までの距離は、スロット型開口部３０の幅の約２倍である。直線ガイド３８は、レールとして形成されているとともに、支持部３４と同じ長さを有する。直線ガイド３８は、支持部３４の対向側面に設けられている。
【０００８】
台車３６は直線ガイド３８の間に設けられている。台車３６は、直線ガイド３８間の空間に実質的に対応する幅を有するとともに、スロット型開口部３０の長さの２倍よりも長い長さを有する。台車３６は、スロット型開口部３０の幅よりも短い直径を有する円形開口部４０を中央に備えている。台車３６は支持部３４の間に設けられており、これにより、直線ガイド３８間を直線ガイド３８によって案内されて直線状に移動可能であり、さらに、チャンバー内空間１４に対向する面を利用してシール３１に接触する。開口部４０とスロット型開口部３０は、この構成によってオーバーラップする。
【０００９】
電子ビーム発生器４２は、電子ビーム発生器４２の下側に固定して設けられているビームノズル４４を備えている。電子ビーム発生器４２は、チャンバー内空間１４に対向する台車３６の面に設けられている。これにより、ビームノズル４４は、開口部４０を通過してスロット型開口部３０内に向けて突出しており、電子ビーム発生器４２は流体密封状態で開口部４０を取囲む。電子ビーム発生器４２は、電子ビームを発生するように適合されている。その電子ビームは、ビームノズル４４を通って電子ビーム軸４５に沿ってチャンバー内空間１４内に伝播する。
【００１０】
電子ビーム処理をしている間は、図示しない駆動装置によって台車３６が電子ビーム発生器４２とともに移動可能である。これにより、電子ビームは、チャンバー内空間１４内の異なる位置に到達することが可能である。台車３６と支持部３４の幾何学的な構成は、台車３６がどの位置においてもシール３１に接触することを可能にしており、この結果、チャンバー設備１０の外部環境に対するチャンバー内空間１４の密閉が保証される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、ビーム発生器を移動させるためのコンパクトな構成を有するチャンバー設備を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書に開示される技術は、電子ビーム処理装置用のチャンバー設備を提供することができる。チャンバー設備は、チャンバー内空間を画定するとともに第１開口部を有するチャンバーハウジングと、第１開口部の範囲内で移動可能な台車と、電子ビーム軸に沿って電子ビームを発生させるための電子ビーム発生器と、ディスクとを備えている。電子ビーム発生器は台車に設けられており、これにより、台車が第１開口部の範囲内を移動するときに電子ビームは第１開口部を通過する。ディスクは、チャンバーハウジングと台車の間に設けられており、第１開口部に対して垂直な回転軸回りに、少なくとも第１位置と第２位置の間を回転可能である。さらに、ディスクは、少なくともディスクの一部分に設けられた第２開口部を備えており、その第２開口部は回転軸から離れているとともに半径方向に沿って伸びている。ディスクの回転軸は、ディスクが第１位置と第２位置の間を回転したときに、少なくとも電子ビーム軸の存在する領域において第１開口部と第２開口部がオーバーラップするように設けられている。したがって、台車がチャンバーハウジングの寸法によって画定される領域内を移動することが可能となる。このことは、台車用のガイドの寸法がチャンバーハウジングのサイズ及び／又は寸法を超えないことを意味する。
【００１３】
好ましくは、第１開口部が円形である。これにより、Ｘ−Ｙ台車と組み合わされる電子ビーム発生器は、第１開口部の面内のあらゆる位置に電子ビームを偏光させることなく移動させることが可能である。
【００１４】
好ましくは、第１開口部がスロット型である。これにより、特に電子ビーム発生器を移動させるためのコンパクトな構成が可能である。
【００１５】
好ましくは、第２開口部がスロット型である。これにより、ディスクが電子ビーム発生器のノズルによって回転可能である。
【００１６】
好ましくは、フランジが電子ビーム発生器に設けられており、１つのシールがフランジとディクスの間に設けられて第２開口部を取囲むのが望ましく、さらに、もう１つのシールがディスクとチャンバーハウジングの間に設けられて第１開口部を取囲むのが望ましい。これにより、チャンバー内空間は、チャンバー設備の外部環境から密閉及び／又は閉ざされて、台車と無関係に密閉が実現され得る。
【００１７】
好ましくは、フランジは台車と一体的に形成されている。
【００１８】
好ましくは、フランジと台車は２つの分離した部品である。
【００１９】
好ましくは、チャンバー設備は、台車としてＸ−Ｙ台車を備えている。
【００２０】
好ましくは、電子ビーム発生器はビームノズルを備えており、ディスクはそのビームノズルによって回転可能である。
【００２１】
好ましくは、ディスクはビームノズルによって回転させられる。これにより、電子ビームの正確な位置合わせが実現される。
【００２２】
好ましくは、ディスクは回転用の駆動部によって駆動可能である。これにより、台車がビームノズルによって移動可能である。
【００２３】
好ましくは、第２開口部は、第１開口部の長さの半分と電子ビーム発生器のビームノズルの直径を加えた長さよりも長くない長さを備えている。これにより、回転軸と第１開口部をより大きく離間させることが可能となり、ディスクを回転させるためのトルクが増加する。
【００２４】
好ましくは、ディスクの回転軸は、第２開口部内を伸びていない。これにより、シールしなければならない第２開口部の面積が小さくなる。
【００２５】
好ましくは、チャンバー設備は相互に空間を置いて平行な突出部を有する支持部を備えており、台車がその突出部の２つの対向側面で案内される。これにより、極めて良好な案内が可能である。
【００２６】
好ましくは、ディスクは、支持部とディスクの外周面の間に設けられたベアリングによって回転可能に支えられている。これにより、ディスクは、ガイド内にしっかりと保持されるとともに回転可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例に係るチャンバー設備の縦断面図を示す。
【図２】本発明の実施例に係るチャンバー設備の横断面図を示す。
【図３】本発明の実施例に係るチャンバー設備のディスクの拡大平面図を示す。
【図４】従来のチャンバー設備の縦断面図を示す。
【図５】従来のチャンバー設備の横断面図を示す。
【実施例】
【００２８】
図１〜３に、本発明の実施例に係るチャンバー設備１０を示す。図４及び図５に関連した序論で開示された従来のチャンバー設備の構成要素に対応する構成要素は、同一の符号を用いて示されることに留意されたい。以下では、図４及び図５で開示された従来のチャンバー設備と相違する点のみを説明する。その他の点に関しては、図４及び図５に関する記載はまた、本実施例にも適用される。
【００２９】
チャンバーハウジング１２の上側２１は平面状であり、その中央部に第１開口部４６を備えている。第１開口部４６はスロット型で形成されている。第１スロット型開口部４６は、長手軸１５に対して平行に伸びている。図１に示されるように、第１スロット型開口部４６から取り付け／取り外し開口部２６までの距離は、第１スロット型開口部４６の長さの約２５％であり、第１スロット型開口部４６から後壁２４までの距離も同様に、第１スロット型開口部４６の長さの約２５％である。
【００３０】
チャンバー設備１０はさらに、台車システム４８を備えている。台車システム４８は支持部５０と、台車５２と、２つの直線ガイド５４を備えている。支持部５０は、長手軸１５の方向（以下、長手方向ともいう）における上側２１の寸法に一致する長さと、長手軸１５に直交する横断方向における平面状の上側２１の寸法に一致する幅を備えている。長手方向と横断方向に直交する高さ方向では、支持部５０は下側部分５６と上側部分５８を備えており、それらは一体的に形成されている。下側部分５６は円形の開口部６０を備えている。開口部６０の直径は、第１スロット型開口部４６の長さよりも長い。上側部分５８は、２つの矩形状の箱型の突出部６２，６４として形成されている。突出部６２，６４は、それらが平行に空間を置いた位置関係で相互に対向するとともに、支持部５０の全長さを伸びるように形成されている。突出部６２，６４の対向側面間の距離は、開口部６０の直径に一致する。突出部６２，６４の対向側面間の中央線は、支持部５０の下側部分５８の開口部６０の中央点を通過する。
【００３１】
支持部５０は、チャンバーハウジング１２の上側に設けられている。突出部６２，６４は、第１スロット型開口部４６に対して平行である。支持部５０の突出部６２，６４の間の中央線は、高さ方向から見たときに、第１スロット型開口部４６の中央線と一致しない。したがって、開口部６０の中央点は、支持部５０の横断方向に距離ａだけ支持部５０の中央線に対してオフセットされている。その距離ａは、第１スロット型開口部４６の幅の約１．５倍に一致する。直線ガイド５４は、レールとして形成されており、突出部６２，６４と同一の長さを有する。ボールベアリングとして形成されているとともに開口部６０の直径に適合した直径を有するベアリング６６が開口部６０内に設けられている。ベアリング６６は開口部６０の縁に取り付けられている。ベアリング６６は、高さ方向に沿って及び/又は高さ方向に反して働く力を吸収するように適合されている。
【００３２】
電子ビーム発生器４２は、電子ビーム発生器４２の下側面に固定して設けられているビームノズルを備えている。
【００３３】
ベアリング６６の直径に適合した直径を有する円形状のディスク７０が開口部６０内に設けられており、ディスク７０はその外周面に設けられたベアリング６６を介して回転軸７２回りに回転可能である。ディスク７０の面のうちのチャンバー内空間１４に対向する面が、半径方向の外側領域にあるシール６８に接触している。回転軸７２は、高さ方向に伸びている。回転軸７２は、開口部６０の中央点と、突出部６２，６４の対向側面の間の中央線を通過している。これにより、ディスク７０の回転軸７２は、第１スロット型開口部４６の長手方向の中央線に対して横断方向に距離ａだけオフセットされている。この理由は、チャンバー設備１０の動作に関連して後に説明する。ディスク７０は、第２開口部７４を備えている。第２開口部７４は、スロット型で形成されており、回転軸７２から離れているとともに半径方向に沿って伸びている。回転軸７２は第２スロット型開口部７４内を伸びていない。第２スロット型開口部７４は、第１スロット型開口部４６の半分の長さに、ビームノズル４４の直径を加えた長さよりも長くない長さを備えている。より好ましくは、第２スロット型開口部７４は、第１スロット型開口部４６の半分の長さに、ビームノズル４４の直径を加えるとともに、距離ａを引いた長さを備えている。その結果、ディスク７０の半径方向で見たときに、第２スロット型開口部７４の外側部分と第１スロット型開口部４６の２つの端部が、ディスク７０の回転位置には関係なく、オーバーラップすることができる。シール７６が、チャンバー内空間１４とは反対の方向を向いているディスク７０の面に設けられており、第２スロット型開口部７４の縁に沿ってこれを取囲んでいる。
【００３４】
第１スロット型開口部４６の長さよりも長く、ディスク７０の直径よりも短い直径を有する円形状のシール６８が、チャンバーハウジング１２の上側２１に設けられて第１スロット型開口部４６を取囲んでいる。これにより、高さ方向で見たときに、シール６８の中央点は、開口部６０の中央点にオーバーラップする。ベアリング６６は、チャンバー内空間１４と外部環境の間の圧力差に基づいてディスク７０に働く力を吸収する。その結果、シール６８は、この力のごく一部のみを吸収する。
【００３５】
電子ビーム発生器４２は、チャンバー内空間１４に対向する下側端にフランジ５２を備えている。フランジ５２は、圧力密閉状態でビームノズル４４を密閉する。本実施例では、フランジは同時に台車５２を構成する。台車／フランジ（以下では、台車とのみいう）５２は、横断方向に幅を備えており、その幅は直線ガイド５４間の空間に適合している。台車５２はさらに、長手方向において、第２スロット型開口部７４の長さの２倍からビームノズル４４の直径を引いた長さよりも長い長さを備えている。台車５２は、第２スロット型開口部７４の幅よりも小さな直径の円形状の開口部７８を中央部に備えている。台車５２は、支持部６０の上側部分５６の突出部６２，６４の間に設けられている。これにより、台車５２は、突出部６２，６４の間で案内されて直線状に移動可能であり、さらに、フランジとしてシール７６に接触する。以上のように、台車／フランジ５２は、圧力差によって生成される力がシール７６によって吸収されず、ベアリング（図示せず）によって吸収されるように支えられていてもよい。
【００３６】
電子ビーム発生器４２は、台車５２の面のうちのチャンバー内空間１４から離れる向きに向いている面に設けられており、電子ビーム発生器４２は台車５２に接続されているとともに流体密閉状態で開口部７８を取囲んでいる。ビームノズル４４は、開口部７８の直径よりも小さく、かつ、２つのスロット型開口部４６，４７の幅よりも短い直径を備えている。さらに、ビームノズル４４は、台車５２、ディスク７０及び第１スロット型開口部４６の高さの合計よりも長い高さによって、電子ビーム発生器４２の下側面から突出する。これにより、ビームノズル４４は、開口部７８を通過し、第２スロット型開口部７４を通過し、第１スロット型開口部４６内に向けて突出する。電子ビーム発生器４２は、ビームノズル４４を通してチャンバー内空間１４に電子ビーム軸４５に沿って伝播する電子ビームを生成するように適合されている。台車５２の移動は、図示されない駆動部によって行われる。チャンバー内空間１４は、シール６８，７０とディスク７０と台車５２によって、周囲及び／又は環境に対して密閉される。本実施例では、ビームノズルが、隙間無しでディスク７０の第２スロット型開口部７４内に挿入されており、ディスク７０がビームノズル４４の移動によって回転軸７２回りに回転される。
【００３７】
電子ビーム処理装置の他の構成要素は、よく知られた既存のものであり、これらの構成要素の記載は省略する。これらの他の構成要素には、例えば、チャンバー内を真空引きするため及びチャンバー内に流体を導入するための吸入／吸引口、ポンプステーション、偏光コイル、電子ビーム発生器用の接続部、台車を移動させるための駆動部などが挙げられる。これらの他の構成要素は、チャンバーハウジング及び／又は支持部に設けられ得る。
【００３８】
チャンバー設備１０は、代替の技術的構成を備えていてもよい。以下、いくつかの変形例を記載する。
【００３９】
電子ビーム発生器に取り付けられてディスク内の第２開口部にオーバーラップするフランジを、台車とは別個に形成してもよい。
【００４０】
ディスク７０の外周面（又は、突出部から）の配置に追加して、又はこれの代替として、ベアリング６６がディスク７０とチャンバーハウジング１２の間に設けられていてもよい。
【００４１】
第１スロット型開口部４６の端部から後壁２４まで、及び、取り付け／取り外し開口部２６までの距離はそれぞれ、第１スロット型開口部４６の長さの０〜１００％の範囲内であり、好ましくは５〜５０％の範囲内であり、より好ましくは５〜２５％の範囲内である。
【００４２】
距離ａは、０からディスクの半径の半分の範囲であるのが望ましい。
【００４３】
第１開口部は、チャンバーハウジングの上側に形成される必要はなく、チャンバーハウジングのどの壁に形成されてもよい。
【００４４】
第１開口部は、スロット型である必要はなく、平面視したときに、ディスク７０のシール６８内においてあらゆる輪郭（例えば、円形、四辺形、矩形等）を有することができる。また、１つ以上の第１開口部が設けられていてもよい。
【００４５】
第２開口部もまた、スロット型である必要はないが、スロット型であるのが望ましい。
【００４６】
ディスクは、自身の駆動部によって駆動されてもよい。このために、ディスクがベアリングと台車の間の外周面にギアリングを備えていてもよい。この場合、駆動部のギアホイールがギアリングに噛み合う。ギアリングは、ベアリングとチャンバーハウジングの上側との間に設けられてもよい。ディスクが回転したときに、第２スロット型開口部の端部が電子ビーム発生器のビームノズルを押圧し、台車がビームノズルとともに移動する。
【００４７】
上述したように、代替として、フランジが台車と一体とならないように形成される。
【００４８】
このことは、いわゆるＸ−Ｙ台車（すなわち、互いに直交する方向に移動可能な２つの台車部分を有する台車）を可能にする。Ｘ−Ｙ台車は、ビームノズルがフランジ内の開口部を通過して、第２（スロット型）開口部を通過するとともに第１開口部内に向けて突出するように、電子ビーム発生器を運搬する。これにより、電子ビームは、ビームノズルを通ってチャンバー内空間を伝播することができる。
【００４９】
ビームノズルがディスクの回転軸と同心の位置に移動可能となるような第２開口部の構造は、Ｘ−Ｙ台車と組み合わされた電子ビーム発生器によって、ビームノズルを第１開口部の面内のあらゆる位置に移動させることを可能にする。この際、従来のチャンバー設備のような状態でチャンバーハウジングに突出する台車システムを用いる必要がない。
【００５０】
上述した台車とフランジの分離は、チャンバーハウジングとディスクの間及びディスクとフランジの間のシールによって、台車とは関係なく、周囲及び／又は環境からチャンバー内空間を密閉することが可能になる。
【００５１】
ビームノズルがディスクの回転軸に向けて移動すると、上述実施例におけるビームノズルによるディスクを回転させるためのトルクが低下する。このため、追加して、又は上記構成の代替として、サーボ駆動部のような駆動部がディスクを回転するために設けられていてもよい。これは、第２開口部がディスクの回転軸を内包するような第２開口部のサイズのときに特に有用である。
【００５２】
取り付け／取り外し開口部は、チャンバーハウジングのどの面に設けられてもよい。チャンバーハウジングの任意の位置に配置された複数の取り付け／取り外し開口部が設けられていてもよい。チャンバーハウジングは、任意の形態を有することができる。例えば、チャンバーハウジングは、立方体型、箱型又は球型で形成されてもよい。チャンバーハウジングは、台車システムが搭載される面の一部において、支持部がチャンバーハウジングに搭載可能となるように、構成されていれば十分である。例えば、球型の環状突出部によって、これは実現され得る。取り付け／取り外し開口部の端部周囲のシールに代えて、ドアがシールを備えていてもよい。
【００５３】
図１〜３を参照して、以下にチャンバー設備１０の動作方法を記載する。
【００５４】
図１に示されるように、台車５２がチャンバーハウジング１２の右側（すなわち、取り付け／取り外し開口部２６側）に配置されている。この結果、電子ビームノズル４４を有する電子ビーム発生器４２は、第１スロット型開口部４６の右側に存在する。この位置は、台車５２（同様に、ディスク７０）の第１位置Ａに対応する。例えば、真空下及び／又は減圧下（本発明の実施例に係るチャンバー設備では、１０−１ｍｂａｒ〜１０−６ｍｂａｒであり得る）の電子ビーム溶接のような処理動作中では、台車５２が図示されない駆動部によって後壁２４に向けて移動する。これは、台車５２が電子ビーム発生器とともに図１の左側に向けて移動することを意味する。ディスク７０の回転軸７２が第１スロット型開口部４６から離れているので、第１スロット型開口部４６と第２スロット型開口部７４は完全にはオーバーラップしないものの、少なくとも電子ビーム軸４５及び／又はビームノズル４４の領域においてオーバーラップする。台車５２が移動すると、ビームノズル４４がディスク７０の第２スロット型開口部７４の端部を押圧する。この結果、トルクがディスク７０の回転軸７２回りに作用し、ディスク７０が周方向に沿って回転軸７２回りを左に向けてベアリング６６によって回転するとともに、台車５２が左側に向けて移動する。図３で明らかなように、ビームノズル４４はまず第２スロット型開口部７４内を半径方向内側に向けて移動し、次に、半径方向外側に向けて移動する。このことは、図３の台車５２の移動に応じてビームノズル４４が異なる位置に移動する様子に示されている。実際、台車５２は、直線状に左に向けて移動し、ビームノズル４４を用いてディスク７０を回転させる。それにより、第２スロット型開口部７４がビームノズル４４に対して移動する。したがって、台車５２が移動すると、ディスク７０がビームノズル４４によって台車５２とともに移動及び／又は台車５２とともに回転する。駆動部を利用して台車５２を直接的に移動させると、台車は正確に位置決めされ、電子ビームの高い位置決めが可能となる。
【００５５】
台車５２が完全に左に移動すると、ディスク７０は位置Ｂに位置する。この位置Ｂでは、ビームノズル４４が第２スロット型開口部７４の左側に位置する。また、台車５２が逆に移動すること（すなわち、図１の左から右に）が可能であることも理解されるだろう。図３の２方向矢印Ｐで示されるように、往復移動もまた可能である。
【００５６】
図３は、最小長さを有する第２スロット型開口部７４を示す。最小長さを有する第２スロット型開口部７４は、ディスク７０の半径方向において、外側端部を有する。その外側端部は、第１スロット型開口部４６の端部に一致する（すなわち、位置Ａ，Ｂ）。位置Ａ，Ｂにおける第１スロット型開口部４６と第２スロット型開口部７４のオーバーラップ領域は、ビームノズル４４が通過する大きさを有する。さらに、最小長さを有する第２スロット型開口部７４は、ディスク７０の半径方向において、内側端部を有する。その内側端部は、第１スロット型開口部４６の中央部に一致する（すなわち、位置Ｃ）。位置Ｃにおける第１スロット型開口部４６と第２スロット型開口部７４のオーバーラップ領域は、ビームノズル４４が通過する大きさを有する。第２スロット型開口部７４が最小長さを有していると、第２スロット型開口部７４を密閉する台車５２は、最小のサイズにすることができる。上述したように、台車５２が第２スロット型開口部７４を密閉する限り、第２スロット型開口部７４の長さを最小長さよりも長くすることができる。しかしながら、第２スロット型開口部７４の長さは、第１スロットスロット型開口部４６の半分の長さに、ビームノズル４４の直径を加えた長さよりも長くないのが望ましい。これにより、台車５２は、コンパクトな設備構成とすることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０：チャンバー設備
１２：チャンバーハウジング
１４：チャンバー内空間
１５：長手軸
１６，１８：側壁
２０：上壁
２１：上側
２２：下壁
２３：下側
２４：後壁
２６：取り付け／取り外し開口部
２８：ドア
３０：スロット型開口部
３１：シール
３２：台車システム
３４：支持部
３６：台車
３８：直線ガイド
４０：開口部
４２：電子ビーム発生器
４４：ビームノズル
４５：電子ビーム軸
４６：第１開口部
４８：台車システム
５０：支持部
５４：直線ガイド
５６：下側部分
５８：上側部分
６０：開口部
６２，６４：突出部
６６：ベアリング
６８：シール
７０：ディスク
７２：回転軸
７４：第２開口部
７６：シール
７８：開口部
Ａ：第１位置
Ｂ：第２位置
Ｐ：２方向矢印
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム処理装置用のチャンバー設備に関する。より詳細には、本発明は、台車システムを有するとともに、真空下でワークピースを電子ビーム溶接するためのチャンバー設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークピースに対する電子ビーム溶接のような電子ビーム処理は、典型的には、ワークピース用の保持具が設けられているチャンバー内で処理される。保持具は、チャンバーの開閉可能な開口部を介して、ワークピースの取り付け、及び取り外しを行う。常圧の雰囲気下では、電子ビームは短い距離でもエネルギー密度を失う。このため、処理は、真空下で実施される。
【０００３】
溶接の際に必要とされる電子ビームとワークピースの間の相対移動は、外部においてビームを偏光等させることによって行われる。例えば、相対移動は、ワークピースに対して電子ビーム発生器を移動させることによって行われる。この場合、電子ビーム発生器は、例えば、モーターによって動かされる一軸又はＸ−Ｙ軸台車システムに搭載される。
【０００４】
図４及び図５に、従来の台車システムを有するチャンバー設備１０を示す。
【０００５】
チャンバー設備１０は、チャンバーハウジング１２を備えている。チャンバーハウジング１２は、チャンバーハウジング１２の長手軸１５に対して垂直な断面において円形であるチャンバー内空間１４を画定する（図５参照）。チャンバー内空間１４では、例えば、真空下でワークピースの電子ビーム溶接のような電子ビーム処理が行われる。チャンバーハウジング１２は、相互に対向する側壁１６，１８（図５）と、図４において水平方向に伸びている平面状の上側２１を有する上壁２０と、湾曲状の下側２３を有する下壁２２と、平面状の後壁２４と、後壁２４とは反対側に設けられている取り付け／取り外し開口部２６を備えている。側壁１６，１８は、上壁２０と下壁２２が相互に対向するとともに、後壁２４が上壁２０及び下壁２２に対して垂直となるように、後壁２４と上壁２０と下壁２２に対して流体密封状態によって接続されている。取り付け／取り外し開口部２６は、ドア２８によって密閉状態で閉じることが可能である。取り付け／取り外し開口部２６は、その縁を一巡して設けられている図示されないシールを備えている。そのシールは、閉じた状態において、取り付け／取り外し開口部２６の縁とドア２８の間に位置する。
【０００６】
チャンバーハウジング１２の上側２１は、中央部にスロット型開口部３０を備えている。本明細書でいうスロット型とは、スロット型開口部３０の長さがその幅よりも長いことであり、これにより、平面視したときに、細長い穴のように形成されている。スロット型開口部３０は、チャンバーハウジング１２の長手軸１５に対して平行に伸びており、そのため、後壁２４及び取り付け／取り外し開口部２６に対して垂直な方向に伸びる方向に対して平行に伸びている。図４に示されるように、スロット型開口部３０から取り付け／取り外し開口部２６までの距離はスロット型開口部３０の長さの略２５％であり、スロット型開口部３０から後壁２４までの距離はスロット型開口部３０の長さの２５％以下である。この結果、スロット型開口部３０から取り付け／取り外し開口部２６までの距離、及びスロット型開口部３０から後壁２４までの距離のいずれもが、スロット型開口部３０の長さよりも短くなる。シール３１は、上側２１に設けられている。これにより、シール３１は、スロット型開口部３０の縁に沿って一巡している。
【０００７】
チャンバー設備１０はさらに、台車システム３２を備えている。台車システム３２は、２つの支持部３４と、台車３６と、２つの直線ガイド３８を備えている。支持部３４は、矩形の箱型であり、スロット型開口部３０の長さの３倍相当の長さを有する。この結果、搭載された状態では、支持部３４は、長手軸１５に沿って、後壁２４が存在する領域の上壁２０及び／又は上側２１、同様に、取り付け／取り外し開口部２６が存在する領域の上壁２０及び／又は上側２１よりも明らかに外側に突出する。支持部３４はチャンバー１２の上側２１に設けられており、それらは互いに空間を置くとともに平行関係を持って対向している。さらに、支持部３４は、スロット型開口部３０に対しても平行である。支持部３４の対向側面の各々からスロット型開口部３０までの距離は、スロット型開口部３０の幅の約２倍である。直線ガイド３８は、レールとして形成されているとともに、支持部３４と同じ長さを有する。直線ガイド３８は、支持部３４の対向側面に設けられている。
【０００８】
台車３６は直線ガイド３８の間に設けられている。台車３６は、直線ガイド３８間の空間に実質的に対応する幅を有するとともに、スロット型開口部３０の長さの２倍よりも長い長さを有する。台車３６は、スロット型開口部３０の幅よりも短い直径を有する円形開口部４０を中央に備えている。台車３６は支持部３４の間に設けられており、これにより、直線ガイド３８間を直線ガイド３８によって案内されて直線状に移動可能であり、さらに、チャンバー内空間１４に対向する面を利用してシール３１に接触する。開口部４０とスロット型開口部３０は、この構成によってオーバーラップする。
【０００９】
電子ビーム発生器４２は、電子ビーム発生器４２の下側に固定して設けられているビームノズル４４を備えている。電子ビーム発生器４２は、チャンバー内空間１４に対向する台車３６の面に設けられている。これにより、ビームノズル４４は、開口部４０を通過してスロット型開口部３０内に向けて突出しており、電子ビーム発生器４２は流体密封状態で開口部４０を取囲む。電子ビーム発生器４２は、電子ビームを発生するように適合されている。その電子ビームは、ビームノズル４４を通って電子ビーム軸４５に沿ってチャンバー内空間１４内に伝播する。
【００１０】
電子ビーム処理をしている間は、図示しない駆動装置によって台車３６が電子ビーム発生器４２とともに移動可能である。これにより、電子ビームは、チャンバー内空間１４内の異なる位置に到達することが可能である。台車３６と支持部３４の幾何学的な構成は、台車３６がどの位置においてもシール３１に接触することを可能にしており、この結果、チャンバー設備１０の外部環境に対するチャンバー内空間１４の密閉が保証される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、ビーム発生器を移動させるためのコンパクトな構成を有するチャンバー設備を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書に開示される技術は、電子ビーム処理装置用のチャンバー設備を提供することができる。チャンバー設備は、チャンバー内空間を画定するとともに第１開口部を有するチャンバーハウジングと、第１開口部の範囲内で移動可能な台車と、電子ビーム軸に沿って電子ビームを発生させるための電子ビーム発生器と、ディスクとを備えている。電子ビーム発生器は台車に設けられており、これにより、台車が第１開口部の範囲内を移動するときに電子ビームは第１開口部を通過する。ディスクは、チャンバーハウジングと台車の間に設けられており、第１開口部に対して垂直な回転軸回りに、少なくとも第１位置と第２位置の間を回転可能である。さらに、ディスクは、少なくともディスクの一部分に設けられた第２開口部を備えており、その第２開口部は回転軸から離れているとともに半径方向に沿って伸びている。ディスクの回転軸は、ディスクが第１位置と第２位置の間を回転したときに、少なくとも電子ビーム軸の存在する領域において第１開口部と第２開口部がオーバーラップするように設けられている。したがって、台車がチャンバーハウジングの寸法によって画定される領域内を移動することが可能となる。このことは、台車用のガイドの寸法がチャンバーハウジングのサイズ及び／又は寸法を超えないことを意味する。
【００１３】
好ましくは、第１開口部が円形である。これにより、Ｘ−Ｙ台車と組み合わされる電子ビーム発生器は、第１開口部の面内のあらゆる位置に電子ビームを偏光させることなく移動させることが可能である。
【００１４】
好ましくは、第１開口部がスロット型である。これにより、特に電子ビーム発生器を移動させるためのコンパクトな構成が可能である。
【００１５】
好ましくは、第２開口部がスロット型である。これにより、ディスクが電子ビーム発生器のノズルによって回転可能である。
【００１６】
好ましくは、フランジが電子ビーム発生器に設けられており、１つのシールがフランジとディクスの間に設けられて第２開口部を取囲むのが望ましく、さらに、もう１つのシールがディスクとチャンバーハウジングの間に設けられて第１開口部を取囲むのが望ましい。これにより、チャンバー内空間は、チャンバー設備の外部環境から密閉及び／又は閉ざされて、台車と無関係に密閉が実現され得る。
【００１７】
好ましくは、フランジは台車と一体的に形成されている。
【００１８】
好ましくは、フランジと台車は２つの分離した部品である。
【００１９】
好ましくは、チャンバー設備は、台車としてＸ−Ｙ台車を備えている。
【００２０】
好ましくは、電子ビーム発生器はビームノズルを備えており、ディスクはそのビームノズルによって回転可能である。
【００２１】
好ましくは、ディスクはビームノズルによって回転させられる。これにより、電子ビームの正確な位置合わせが実現される。
【００２２】
好ましくは、ディスクは回転用の駆動部によって駆動可能である。これにより、台車がビームノズルによって移動可能である。
【００２３】
好ましくは、第２開口部は、第１開口部の長さの半分と電子ビーム発生器のビームノズルの直径を加えた長さよりも長くない長さを備えている。これにより、回転軸と第１開口部をより大きく離間させることが可能となり、ディスクを回転させるためのトルクが増加する。
【００２４】
好ましくは、ディスクの回転軸は、第２開口部内を伸びていない。これにより、シールしなければならない第２開口部の面積が小さくなる。
【００２５】
好ましくは、チャンバー設備は相互に空間を置いて平行な突出部を有する支持部を備えており、台車がその突出部の２つの対向側面で案内される。これにより、極めて良好な案内が可能である。
【００２６】
好ましくは、ディスクは、支持部とディスクの外周面の間に設けられたベアリングによって回転可能に支えられている。これにより、ディスクは、ガイド内にしっかりと保持されるとともに回転可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例に係るチャンバー設備の縦断面図を示す。
【図２】本発明の実施例に係るチャンバー設備の横断面図を示す。
【図３】本発明の実施例に係るチャンバー設備のディスクの拡大平面図を示す。
【図４】従来のチャンバー設備の縦断面図を示す。
【図５】従来のチャンバー設備の横断面図を示す。
【実施例】
【００２８】
図１〜３に、本発明の実施例に係るチャンバー設備１０を示す。図４及び図５に関連した序論で開示された従来のチャンバー設備の構成要素に対応する構成要素は、同一の符号を用いて示されることに留意されたい。以下では、図４及び図５で開示された従来のチャンバー設備と相違する点のみを説明する。その他の点に関しては、図４及び図５に関する記載はまた、本実施例にも適用される。
【００２９】
チャンバーハウジング１２の上側２１は平面状であり、その中央部に第１開口部４６を備えている。第１開口部４６はスロット型で形成されている。第１スロット型開口部４６は、長手軸１５に対して平行に伸びている。図１に示されるように、第１スロット型開口部４６から取り付け／取り外し開口部２６までの距離は、第１スロット型開口部４６の長さの約２５％であり、第１スロット型開口部４６から後壁２４までの距離も同様に、第１スロット型開口部４６の長さの約２５％である。
【００３０】
チャンバー設備１０はさらに、台車システム４８を備えている。台車システム４８は支持部５０と、台車５２と、２つの直線ガイド５４を備えている。支持部５０は、長手軸１５の方向（以下、長手方向ともいう）における上側２１の寸法に一致する長さと、長手軸１５に直交する横断方向における平面状の上側２１の寸法に一致する幅を備えている。長手方向と横断方向に直交する高さ方向では、支持部５０は下側部分５６と上側部分５８を備えており、それらは一体的に形成されている。下側部分５６は円形の開口部６０を備えている。開口部６０の直径は、第１スロット型開口部４６の長さよりも長い。上側部分５８は、２つの矩形状の箱型の突出部６２，６４として形成されている。突出部６２，６４は、それらが平行に空間を置いた位置関係で相互に対向するとともに、支持部５０の全長さを伸びるように形成されている。突出部６２，６４の対向側面間の距離は、開口部６０の直径に一致する。突出部６２，６４の対向側面間の中央線は、支持部５０の下側部分５８の開口部６０の中央点を通過する。
【００３１】
支持部５０は、チャンバーハウジング１２の上側に設けられている。突出部６２，６４は、第１スロット型開口部４６に対して平行である。支持部５０の突出部６２，６４の間の中央線は、高さ方向から見たときに、第１スロット型開口部４６の中央線と一致しない。したがって、開口部６０の中央点は、支持部５０の横断方向に距離ａだけ支持部５０の中央線に対してオフセットされている。その距離ａは、第１スロット型開口部４６の幅の約１．５倍に一致する。直線ガイド５４は、レールとして形成されており、突出部６２，６４と同一の長さを有する。ボールベアリングとして形成されているとともに開口部６０の直径に適合した直径を有するベアリング６６が開口部６０内に設けられている。ベアリング６６は開口部６０の縁に取り付けられている。ベアリング６６は、高さ方向に沿って及び/又は高さ方向に反して働く力を吸収するように適合されている。
【００３２】
電子ビーム発生器４２は、電子ビーム発生器４２の下側面に固定して設けられているビームノズルを備えている。
【００３３】
ベアリング６６の直径に適合した直径を有する円形状のディスク７０が開口部６０内に設けられており、ディスク７０はその外周面に設けられたベアリング６６を介して回転軸７２回りに回転可能である。ディスク７０の面のうちのチャンバー内空間１４に対向する面が、半径方向の外側領域にあるシール６８に接触している。回転軸７２は、高さ方向に伸びている。回転軸７２は、開口部６０の中央点と、突出部６２，６４の対向側面の間の中央線を通過している。これにより、ディスク７０の回転軸７２は、第１スロット型開口部４６の長手方向の中央線に対して横断方向に距離ａだけオフセットされている。この理由は、チャンバー設備１０の動作に関連して後に説明する。ディスク７０は、第２開口部７４を備えている。第２開口部７４は、スロット型で形成されており、回転軸７２から離れているとともに半径方向に沿って伸びている。回転軸７２は第２スロット型開口部７４内を伸びていない。第２スロット型開口部７４は、第１スロット型開口部４６の半分の長さに、ビームノズル４４の直径を加えた長さよりも長くない長さを備えている。より好ましくは、第２スロット型開口部７４は、第１スロット型開口部４６の半分の長さに、ビームノズル４４の直径を加えるとともに、距離ａを引いた長さを備えている。その結果、ディスク７０の半径方向で見たときに、第２スロット型開口部７４の外側部分と第１スロット型開口部４６の２つの端部が、ディスク７０の回転位置には関係なく、オーバーラップすることができる。シール７６が、チャンバー内空間１４とは反対の方向を向いているディスク７０の面に設けられており、第２スロット型開口部７４の縁に沿ってこれを取囲んでいる。
【００３４】
第１スロット型開口部４６の長さよりも長く、ディスク７０の直径よりも短い直径を有する円形状のシール６８が、チャンバーハウジング１２の上側２１に設けられて第１スロット型開口部４６を取囲んでいる。これにより、高さ方向で見たときに、シール６８の中央点は、開口部６０の中央点にオーバーラップする。ベアリング６６は、チャンバー内空間１４と外部環境の間の圧力差に基づいてディスク７０に働く力を吸収する。その結果、シール６８は、この力のごく一部のみを吸収する。
【００３５】
電子ビーム発生器４２は、チャンバー内空間１４に対向する下側端にフランジ５２を備えている。フランジ５２は、圧力密閉状態でビームノズル４４を密閉する。本実施例では、フランジは同時に台車５２を構成する。台車／フランジ（以下では、台車とのみいう）５２は、横断方向に幅を備えており、その幅は直線ガイド５４間の空間に適合している。台車５２はさらに、長手方向において、第２スロット型開口部７４の長さの２倍からビームノズル４４の直径を引いた長さよりも長い長さを備えている。台車５２は、第２スロット型開口部７４の幅よりも小さな直径の円形状の開口部７８を中央部に備えている。台車５２は、支持部６０の上側部分５６の突出部６２，６４の間に設けられている。これにより、台車５２は、突出部６２，６４の間で案内されて直線状に移動可能であり、さらに、フランジとしてシール７６に接触する。以上のように、台車／フランジ５２は、圧力差によって生成される力がシール７６によって吸収されず、ベアリング（図示せず）によって吸収されるように支えられていてもよい。
【００３６】
電子ビーム発生器４２は、台車５２の面のうちのチャンバー内空間１４から離れる向きに向いている面に設けられており、電子ビーム発生器４２は台車５２に接続されているとともに流体密閉状態で開口部７８を取囲んでいる。ビームノズル４４は、開口部７８の直径よりも小さく、かつ、２つのスロット型開口部４６，４７の幅よりも短い直径を備えている。さらに、ビームノズル４４は、台車５２、ディスク７０及び第１スロット型開口部４６の高さの合計よりも長い高さによって、電子ビーム発生器４２の下側面から突出する。これにより、ビームノズル４４は、開口部７８を通過し、第２スロット型開口部７４を通過し、第１スロット型開口部４６内に向けて突出する。電子ビーム発生器４２は、ビームノズル４４を通してチャンバー内空間１４に電子ビーム軸４５に沿って伝播する電子ビームを生成するように適合されている。台車５２の移動は、図示されない駆動部によって行われる。チャンバー内空間１４は、シール６８，７０とディスク７０と台車５２によって、周囲及び／又は環境に対して密閉される。本実施例では、ビームノズルが、隙間無しでディスク７０の第２スロット型開口部７４内に挿入されており、ディスク７０がビームノズル４４の移動によって回転軸７２回りに回転される。
【００３７】
電子ビーム処理装置の他の構成要素は、よく知られた既存のものであり、これらの構成要素の記載は省略する。これらの他の構成要素には、例えば、チャンバー内を真空引きするため及びチャンバー内に流体を導入するための吸入／吸引口、ポンプステーション、偏光コイル、電子ビーム発生器用の接続部、台車を移動させるための駆動部などが挙げられる。これらの他の構成要素は、チャンバーハウジング及び／又は支持部に設けられ得る。
【００３８】
チャンバー設備１０は、代替の技術的構成を備えていてもよい。以下、いくつかの変形例を記載する。
【００３９】
電子ビーム発生器に取り付けられてディスク内の第２開口部にオーバーラップするフランジを、台車とは別個に形成してもよい。
【００４０】
ディスク７０の外周面（又は、突出部から）の配置に追加して、又はこれの代替として、ベアリング６６がディスク７０とチャンバーハウジング１２の間に設けられていてもよい。
【００４１】
第１スロット型開口部４６の端部から後壁２４まで、及び、取り付け／取り外し開口部２６までの距離はそれぞれ、第１スロット型開口部４６の長さの０〜１００％の範囲内であり、好ましくは５〜５０％の範囲内であり、より好ましくは５〜２５％の範囲内である。
【００４２】
距離ａは、０からディスクの半径の半分の範囲であるのが望ましい。
【００４３】
第１開口部は、チャンバーハウジングの上側に形成される必要はなく、チャンバーハウジングのどの壁に形成されてもよい。
【００４４】
第１開口部は、スロット型である必要はなく、平面視したときに、ディスク７０のシール６８内においてあらゆる輪郭（例えば、円形、四辺形、矩形等）を有することができる。また、１つ以上の第１開口部が設けられていてもよい。
【００４５】
第２開口部もまた、スロット型である必要はないが、スロット型であるのが望ましい。
【００４６】
ディスクは、自身の駆動部によって駆動されてもよい。このために、ディスクがベアリングと台車の間の外周面にギアリングを備えていてもよい。この場合、駆動部のギアホイールがギアリングに噛み合う。ギアリングは、ベアリングとチャンバーハウジングの上側との間に設けられてもよい。ディスクが回転したときに、第２スロット型開口部の端部が電子ビーム発生器のビームノズルを押圧し、台車がビームノズルとともに移動する。
【００４７】
上述したように、代替として、フランジが台車と一体とならないように形成される。
【００４８】
このことは、いわゆるＸ−Ｙ台車（すなわち、互いに直交する方向に移動可能な２つの台車部分を有する台車）を可能にする。Ｘ−Ｙ台車は、ビームノズルがフランジ内の開口部を通過して、第２（スロット型）開口部を通過するとともに第１開口部内に向けて突出するように、電子ビーム発生器を運搬する。これにより、電子ビームは、ビームノズルを通ってチャンバー内空間を伝播することができる。
【００４９】
ビームノズルがディスクの回転軸と同心の位置に移動可能となるような第２開口部の構造は、Ｘ−Ｙ台車と組み合わされた電子ビーム発生器によって、ビームノズルを第１開口部の面内のあらゆる位置に移動させることを可能にする。この際、従来のチャンバー設備のような状態でチャンバーハウジングに突出する台車システムを用いる必要がない。
【００５０】
上述した台車とフランジの分離は、チャンバーハウジングとディスクの間及びディスクとフランジの間のシールによって、台車とは関係なく、周囲及び／又は環境からチャンバー内空間を密閉することが可能になる。
【００５１】
ビームノズルがディスクの回転軸に向けて移動すると、上述実施例におけるビームノズルによるディスクを回転させるためのトルクが低下する。このため、追加して、又は上記構成の代替として、サーボ駆動部のような駆動部がディスクを回転するために設けられていてもよい。これは、第２開口部がディスクの回転軸を内包するような第２開口部のサイズのときに特に有用である。
【００５２】
取り付け／取り外し開口部は、チャンバーハウジングのどの面に設けられてもよい。チャンバーハウジングの任意の位置に配置された複数の取り付け／取り外し開口部が設けられていてもよい。チャンバーハウジングは、任意の形態を有することができる。例えば、チャンバーハウジングは、立方体型、箱型又は球型で形成されてもよい。チャンバーハウジングは、台車システムが搭載される面の一部において、支持部がチャンバーハウジングに搭載可能となるように、構成されていれば十分である。例えば、球型の環状突出部によって、これは実現され得る。取り付け／取り外し開口部の端部周囲のシールに代えて、ドアがシールを備えていてもよい。
【００５３】
図１〜３を参照して、以下にチャンバー設備１０の動作方法を記載する。
【００５４】
図１に示されるように、台車５２がチャンバーハウジング１２の右側（すなわち、取り付け／取り外し開口部２６側）に配置されている。この結果、電子ビームノズル４４を有する電子ビーム発生器４２は、第１スロット型開口部４６の右側に存在する。この位置は、台車５２（同様に、ディスク７０）の第１位置Ａに対応する。例えば、真空下及び／又は減圧下（本発明の実施例に係るチャンバー設備では、１０−１ｍｂａｒ〜１０−６ｍｂａｒであり得る）の電子ビーム溶接のような処理動作中では、台車５２が図示されない駆動部によって後壁２４に向けて移動する。これは、台車５２が電子ビーム発生器とともに図１の左側に向けて移動することを意味する。ディスク７０の回転軸７２が第１スロット型開口部４６から離れているので、第１スロット型開口部４６と第２スロット型開口部７４は完全にはオーバーラップしないものの、少なくとも電子ビーム軸４５及び／又はビームノズル４４の領域においてオーバーラップする。台車５２が移動すると、ビームノズル４４がディスク７０の第２スロット型開口部７４の端部を押圧する。この結果、トルクがディスク７０の回転軸７２回りに作用し、ディスク７０が周方向に沿って回転軸７２回りを左に向けてベアリング６６によって回転するとともに、台車５２が左側に向けて移動する。図３で明らかなように、ビームノズル４４はまず第２スロット型開口部７４内を半径方向内側に向けて移動し、次に、半径方向外側に向けて移動する。このことは、図３の台車５２の移動に応じてビームノズル４４が異なる位置に移動する様子に示されている。実際、台車５２は、直線状に左に向けて移動し、ビームノズル４４を用いてディスク７０を回転させる。それにより、第２スロット型開口部７４がビームノズル４４に対して移動する。したがって、台車５２が移動すると、ディスク７０がビームノズル４４によって台車５２とともに移動及び／又は台車５２とともに回転する。駆動部を利用して台車５２を直接的に移動させると、台車は正確に位置決めされ、電子ビームの高い位置決めが可能となる。
【００５５】
台車５２が完全に左に移動すると、ディスク７０は位置Ｂに位置する。この位置Ｂでは、ビームノズル４４が第２スロット型開口部７４の左側に位置する。また、台車５２が逆に移動すること（すなわち、図１の左から右に）が可能であることも理解されるだろう。図３の２方向矢印Ｐで示されるように、往復移動もまた可能である。
【００５６】
図３は、最小長さを有する第２スロット型開口部７４を示す。最小長さを有する第２スロット型開口部７４は、ディスク７０の半径方向において、外側端部を有する。その外側端部は、第１スロット型開口部４６の端部に一致する（すなわち、位置Ａ，Ｂ）。位置Ａ，Ｂにおける第１スロット型開口部４６と第２スロット型開口部７４のオーバーラップ領域は、ビームノズル４４が通過する大きさを有する。さらに、最小長さを有する第２スロット型開口部７４は、ディスク７０の半径方向において、内側端部を有する。その内側端部は、第１スロット型開口部４６の中央部に一致する（すなわち、位置Ｃ）。位置Ｃにおける第１スロット型開口部４６と第２スロット型開口部７４のオーバーラップ領域は、ビームノズル４４が通過する大きさを有する。第２スロット型開口部７４が最小長さを有していると、第２スロット型開口部７４を密閉する台車５２は、最小のサイズにすることができる。上述したように、台車５２が第２スロット型開口部７４を密閉する限り、第２スロット型開口部７４の長さを最小長さよりも長くすることができる。しかしながら、第２スロット型開口部７４の長さは、第１スロットスロット型開口部４６の半分の長さに、ビームノズル４４の直径を加えた長さよりも長くないのが望ましい。これにより、台車５２は、コンパクトな設備構成とすることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０：チャンバー設備
１２：チャンバーハウジング
１４：チャンバー内空間
１５：長手軸
１６，１８：側壁
２０：上壁
２１：上側
２２：下壁
２３：下側
２４：後壁
２６：取り付け／取り外し開口部
２８：ドア
３０：スロット型開口部
３１：シール
３２：台車システム
３４：支持部
３６：台車
３８：直線ガイド
４０：開口部
４２：電子ビーム発生器
４４：ビームノズル
４５：電子ビーム軸
４６：第１開口部
４８：台車システム
５０：支持部
５４：直線ガイド
５６：下側部分
５８：上側部分
６０：開口部
６２，６４：突出部
６６：ベアリング
６８：シール
７０：ディスク
７２：回転軸
７４：第２開口部
７６：シール
７８：開口部
Ａ：第１位置
Ｂ：第２位置
Ｐ：２方向矢印
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム処理装置用のチャンバー設備であって、
チャンバー内空間（１４）を画定するとともに、第１開口部（４６）を有するチャンバーハウジング（１２）と、
第１開口部（４６）の範囲内を移動可能な台車（５２）と、
電子ビーム軸（４５）に沿って電子ビームを発生させるための電子ビーム発生器（４２）と、
チャンバーハウジング（１２）と台車（５２）の間に設けられており、第１開口部（４６）に対して垂直な回転軸（７２）回りに、少なくとも第１位置（Ａ）と第２位置（Ｂ）の間において回転可能であるディスク（７０）と、を備えており、
電子ビーム発生器（４２）が台車（５２）に設けられており、これにより、台車（５２）が第１開口部（４６）の範囲内を移動したときに、電子ビームが第１開口部（４６）を通過し、
ディスク（７０）は、ディスク（７０）の少なくとも一部にディスク（７０）の回転軸（７２）から離れているとともに半径方向に沿って伸びている第２開口部（７４）を有しており、
ディスク（７０）の回転軸（７２）は、ディスク（７０）が第１位置（Ａ）と第２位置（Ｂ）の間を回転したときに、少なくとも電子ビーム軸（４５）の領域において第１開口部（４６）と第２開口部（７４）がオーバーラップするように設けられているチャンバー設備。
【請求項２】
第１開口部（４６）が円形である請求項１に記載のチャンバー設備。
【請求項３】
第１開口部（４６）がスロット型である請求項１に記載のチャンバー設備。
【請求項４】
第２開口部（７４）がスロット型である請求項１〜３のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項５】
フランジ（５２）が電子ビーム発生器（４２）に設けられており、１つのシール（７６）がフランジ（５２）とディスク（７０）の間に設けられて第２開口部（７４）を取囲んでおり、もう１つのシール（６８）がディスク（７０）とチャンバーハウジング（１２）の間に設けられて第１開口部（４６）を取囲んでいる請求項１〜４のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項６】
フランジ（５２）が台車（５２）と一体に形成されている請求項５に記載のチャンバー設備。
【請求項７】
フランジ（５２）と台車（５２）は別体である請求項５に記載のチャンバー設備。
【請求項８】
台車としてＸ−Ｙ台車を含む請求項７に記載のチャンバー設備。
【請求項９】
電子ビーム発生器（４２）がビームノズル（４４）を含む請求項１〜８のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１０】
ディスク（７０）がビームノズル（４４）によって回転される請求項９に記載のチャンバー設備。
【請求項１１】
ディスク（７０）が回転駆動部によって駆動可能である請求項１〜１０のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１２】
第２開口部（７４）は、第１開口部（４６）の半分の長さに、電子ビーム発生器（４２）のビームノズル（４４）の直径を加えた長さよりも長くない長さを備えている請求項９〜１１のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１３】
ディスク（７０）の回転軸（７２）が第２開口部（７４）を通過しない請求項１〜１２のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１４】
平行であるとともに空間を置いて離れている突出部（６２，６４）を有する支持部（５０）を備えており、
台車（５２）が、突出部（６２，６４）の２つの対向側面によって案内される請求項１〜１３のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１５】
ディスク（７０）が、支持部（５０）とディスク（７０）の外周面の間に設けられているベアリング（６６）によって回転可能に支えられている請求項１４に記載のチャンバー設備。
【請求項１】
電子ビーム処理装置用のチャンバー設備であって、
チャンバー内空間（１４）を画定するとともに、第１開口部（４６）を有するチャンバーハウジング（１２）と、
第１開口部（４６）の範囲内を移動可能な台車（５２）と、
電子ビーム軸（４５）に沿って電子ビームを発生させるための電子ビーム発生器（４２）と、
チャンバーハウジング（１２）と台車（５２）の間に設けられており、第１開口部（４６）に対して垂直な回転軸（７２）回りに、少なくとも第１位置（Ａ）と第２位置（Ｂ）の間において回転可能であるディスク（７０）と、を備えており、
電子ビーム発生器（４２）が台車（５２）に設けられており、これにより、台車（５２）が第１開口部（４６）の範囲内を移動したときに、電子ビームが第１開口部（４６）を通過し、
ディスク（７０）は、ディスク（７０）の少なくとも一部にディスク（７０）の回転軸（７２）から離れているとともに半径方向に沿って伸びている第２開口部（７４）を有しており、
ディスク（７０）の回転軸（７２）は、ディスク（７０）が第１位置（Ａ）と第２位置（Ｂ）の間を回転したときに、少なくとも電子ビーム軸（４５）の領域において第１開口部（４６）と第２開口部（７４）がオーバーラップするように設けられているチャンバー設備。
【請求項２】
第１開口部（４６）が円形である請求項１に記載のチャンバー設備。
【請求項３】
第１開口部（４６）がスロット型である請求項１に記載のチャンバー設備。
【請求項４】
第２開口部（７４）がスロット型である請求項１〜３のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項５】
フランジ（５２）が電子ビーム発生器（４２）に設けられており、１つのシール（７６）がフランジ（５２）とディスク（７０）の間に設けられて第２開口部（７４）を取囲んでおり、もう１つのシール（６８）がディスク（７０）とチャンバーハウジング（１２）の間に設けられて第１開口部（４６）を取囲んでいる請求項１〜４のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項６】
フランジ（５２）が台車（５２）と一体に形成されている請求項５に記載のチャンバー設備。
【請求項７】
フランジ（５２）と台車（５２）は別体である請求項５に記載のチャンバー設備。
【請求項８】
台車としてＸ−Ｙ台車を含む請求項７に記載のチャンバー設備。
【請求項９】
電子ビーム発生器（４２）がビームノズル（４４）を含む請求項１〜８のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１０】
ディスク（７０）がビームノズル（４４）によって回転される請求項９に記載のチャンバー設備。
【請求項１１】
ディスク（７０）が回転駆動部によって駆動可能である請求項１〜１０のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１２】
第２開口部（７４）は、第１開口部（４６）の半分の長さに、電子ビーム発生器（４２）のビームノズル（４４）の直径を加えた長さよりも長くない長さを備えている請求項９〜１１のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１３】
ディスク（７０）の回転軸（７２）が第２開口部（７４）を通過しない請求項１〜１２のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１４】
平行であるとともに空間を置いて離れている突出部（６２，６４）を有する支持部（５０）を備えており、
台車（５２）が、突出部（６２，６４）の２つの対向側面によって案内される請求項１〜１３のいずれか一項に記載のチャンバー設備。
【請求項１５】
ディスク（７０）が、支持部（５０）とディスク（７０）の外周面の間に設けられているベアリング（６６）によって回転可能に支えられている請求項１４に記載のチャンバー設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−４２４４７（Ｐ２０１０−４２４４７Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−１６８２６７（Ｐ２００９−１６８２６７）
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（５０７１９８７３８）オール ウェルディング テクノロジーズ アーゲー (3)
【氏名又は名称原語表記】Ａｌｌ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｅｍｍｙ−Ｎｏｅｔｈｅｒ−Ｓｔｒａｓｅ ２， ＤＥ−８２２１６ Ｍａｉｓａｃｈ Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６８２６７（Ｐ２００９−１６８２６７）
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（５０７１９８７３８）オール ウェルディング テクノロジーズ アーゲー (3)
【氏名又は名称原語表記】Ａｌｌ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｅｍｍｙ−Ｎｏｅｔｈｅｒ−Ｓｔｒａｓｅ ２， ＤＥ−８２２１６ Ｍａｉｓａｃｈ Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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