本發(fā)明涉及用于真空閥的閉合元件以及具有閥盤和緊固至閥盤的橫梁的這種閥,以及涉及用于生產(chǎn)閥盤和橫梁之間的連接的方法,以及涉及借助所述方法生產(chǎn)的產(chǎn)品。
背景技術(shù):
一般來講,用于流動路徑的基本氣密性閉合的真空閥的不同實施例公知于現(xiàn)有技術(shù),該流動路徑運行穿過形成在閥殼體中的開口。
尤其在發(fā)生于受保護(hù)的可能不存在污染微粒的環(huán)境的IC以及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中使用真空柵閥。例如,在用于半導(dǎo)體晶片或者液晶基板的生產(chǎn)線中,高度敏感的半導(dǎo)體元件或者液晶元件順序運行穿過若干處理室,在若干處理室的每個中,置于處理室內(nèi)部的半導(dǎo)體元件借助處理設(shè)備被處理。在處理期間處理室內(nèi)部的處理以及在從處理室傳輸至處理室期間,高度敏感的半導(dǎo)體元件必須始終置于受保護(hù)的環(huán)境中,尤其真空中。
例如,處理室借助連接通路連接在一起,能夠借助真空柵閥打開處理室以將部件從一個處理室傳遞至下一個處理室,隨后以氣密性方式關(guān)閉所述處理室,以便實施相應(yīng)的生產(chǎn)步驟。由于本申請描述的領(lǐng)域,這種閥還稱為真空傳遞閥,因為它們的矩形開口截面,這種閥還稱為矩形柵閥。
除了別的之外,當(dāng)使用傳遞閥生產(chǎn)高度敏感的半導(dǎo)體元件時,會生成粒子,這尤其是閥致動的結(jié)果以及閥閉合構(gòu)件上的機(jī)械負(fù)荷的結(jié)果引起的,并且閥室中的自由粒子的數(shù)量必須盡可能保持較低。粒子生成主要是摩擦的結(jié)果,例如通過金屬與金屬接觸而產(chǎn)生,以及作為磨耗的結(jié)果。
取決于相應(yīng)的驅(qū)動技術(shù),尤其柵閥之間具有差別,還稱為閥滑塊或者矩形滑塊以及擺閥,現(xiàn)有技術(shù)中在大多數(shù)情形下關(guān)閉以及打開通過兩步驟實現(xiàn)。在第一步驟,閥閉合構(gòu)件(尤其閉合盤)在柵閥的情形下諸如公開于US6,416,037(Geiser)或者US6,056,266(Blecha),尤其具有L類型,以線性方式滑動過大致平行于閥座的開口,或者在擺閥的情形下諸如公開于US6,089,537(Olmsted),其繞樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)越過開口,在該連接中,閉合盤和閥殼體的閥座之間沒有發(fā)生任何接觸。在第二步驟,閉合盤通過其閉合側(cè)被按壓至閥殼體的閥座上,使得開口以氣密性方式被關(guān)閉。密封能夠借助密封件或者借助閥座上的密封圈實現(xiàn),例如,該密封件布置在閉合盤的閉合側(cè)以及被按壓至在開口周圍運行的閥座上,閉合盤的閉合側(cè)被按壓得靠著閥座。密封件(尤其密封圈)能夠保持在凹槽中和/或能夠被粘結(jié)。
不同的密封設(shè)備公開于現(xiàn)有技術(shù)中,例如公開于US6,629,682B2(Duelli)。例如,在真空閥的情形下用于密封圈以及密封件的合適材料是氟化橡膠,也稱為FKM,尤其含氟彈性體,其公知為商標(biāo)名以及全氟橡膠,簡稱FFKM。
描述的兩級移動的優(yōu)勢是,閉合構(gòu)件初始橫向滑動越過開口,而密封件和閥座之間沒有任何接觸,隨后閉合構(gòu)件大致垂直地被按壓至閥座上,伴隨著以精確的方式控制流動的可能性,該優(yōu)勢最重要的是,密封件幾乎僅垂直地被按壓,而在密封件上沒有任何橫向或者縱向負(fù)荷。為了該目的,能夠使用一個單個驅(qū)動器或者多個驅(qū)動器(例如兩個線性驅(qū)動器,或者一個線性驅(qū)動器以及一個膨脹驅(qū)動器),單個驅(qū)動器能夠使閉合構(gòu)件L形移動。
此外,柵閥是公知的,其中,關(guān)閉以及密封操作特定地借助一個單個線性移動實現(xiàn),但是密封幾何形狀使得密封件上的剪切負(fù)荷完全被避免。這種閥例如是由瑞士哈格的VAT Vakuumventile AG生產(chǎn)的傳遞閥,其公知為產(chǎn)品名稱“MONOVAT系列02和03”開發(fā)為矩形插入閥。例如,在US4,809,950(Geiser)和US4,881,717(Geiser)中描述了這種閥的設(shè)計和操作方法。
這兩個專利中描述的閥在其殼體中具有密封面,當(dāng)沿閥通口的軸線的方向查看時,密封面具有這樣的部分,所述部分一個位于另一個后面并且借助連續(xù)延伸曲率并入扁平密封面部分,扁平密封面部分向外延伸至側(cè)面,但是,所述單個部分密封面的假想母線包括若干部分,所述若干部分定位成平行于閥通口的軸線。
JP6241344(Buriiida Fuuberuto)示出了用于這種借助線性移動來閉合的傳遞閥的合適驅(qū)動器。該專利中描述的驅(qū)動器具有離心安裝的桿,用于推動桿的線性位移,閉合構(gòu)件安裝在推動桿上。
在具有上文名稱的閥類型的流行實施例中,閉合構(gòu)件和閥驅(qū)動器借助至少一個調(diào)節(jié)臂,尤其推動桿或者閥桿連接。在該連接中,剛性調(diào)節(jié)臂借助其一個端部剛性連接至閉合構(gòu)件,以及借助其另一端部剛性連接至閥驅(qū)動器。在大多數(shù)閥的情形下,閉合盤借助螺栓連接而連接到至少一個推動桿。
CH699258B1描述了具有閉合盤和至少一個推動桿的真空閥,至少一個桿接收機(jī)構(gòu)形成在閉合盤中,閉合盤借助推動桿的接合在桿接收機(jī)構(gòu)中的連接部可移除地安裝在至少一個推動桿上。桿接收機(jī)構(gòu)實現(xiàn)為盲孔,推動桿通過其連接部插入盲孔。閉合盤包括夾緊元件,夾緊元件可調(diào)節(jié)地突出至盲孔以及實現(xiàn)為使得閉合盤和連接部之間存在夾緊連接,作為調(diào)節(jié)夾緊元件的結(jié)果,該夾緊連接是可釋放的。用于粒子密封的密封圈布置于盲孔和推動桿之間,使得防止因夾緊連接生成的粒子逃離盲孔,其結(jié)果是,由材料摩擦引起的不想要的粒子的數(shù)量在閥室中保持較低,并且能夠具有在至少一個推動桿上以快速、方便的方式組裝和拆除閉合盤的能力。
DE102008061315B4描述了閥盤借助橫梁懸掛在閥桿上。橫梁相對于閥桿橫向延伸。橫梁尤其借助螺栓在中央連接點連接至閥桿,并且尤其借助螺栓連接在位于中央連接點的兩側(cè)的至少兩個側(cè)向連接點連接至閥盤。中央部包括中央連接點以及橫梁的連接在所述中央連接點兩側(cè)的部分,在中央部,橫梁位于距閥盤一定距離處。借助所述簡單實現(xiàn)的懸掛,作為扭轉(zhuǎn)橫梁的結(jié)果,閥盤能夠相對于閥桿繞與閥桿呈直角的樞轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行特定樞轉(zhuǎn),例如在1°范圍內(nèi)。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)非常簡單的實現(xiàn)。橫梁能夠優(yōu)選實質(zhì)上實現(xiàn)為一件式,尤其完全由金屬實現(xiàn)。
US6471181B2描述了一種類似懸架。與閥桿連接的橫梁包括第一板,第一板包括用于接收閥桿的端部的錐形開口,閥桿螺連至第一板。第二板安裝在與第一板對置的彈性軸承塊的兩側(cè),螺接至閥盤,彈性軸承塊在中央連接點的兩側(cè)安裝至閥桿。借助所述彈性軸承塊,能夠繞與閥桿呈直角的軸線傾斜,使得能夠?qū)崿F(xiàn)抵靠閥座更均勻的按壓閥盤的密封件。
US2008/0066811A1描述了一種真空閥,其中閥盤連接至第一和第二橫梁。橫梁借助連接構(gòu)件連接至閥盤。所述連接構(gòu)件包括連接臂,連接臂在橫梁的縱向方向上在兩側(cè)從連接點延伸至橫梁,并且在端部連接至共用連接部,共用連接部在橫梁的縱向方向上延伸并且在橫梁的縱向方向上在若干點處間隔螺接在閥盤上。因此將在橫梁的縱向方向上實現(xiàn)更均勻的力傳遞。
對所述實施例來說共同之處是,相應(yīng)的閥盤借助若干螺栓連接而連接至對應(yīng)的橫梁,若干螺栓連接還尤其存在于真空區(qū)域的內(nèi)部。
真空區(qū)域內(nèi)部的螺栓連接具有所謂的虛擬內(nèi)真空滲漏的風(fēng)險,因為當(dāng)閥內(nèi)部被排空時,螺栓連接的螺紋的特定部分以或多或少氣密性方式關(guān)閉而隔絕剩余環(huán)境,因此在抽空之后剩余在螺紋的該部分中的氣體會緩慢逃離并且污染閥內(nèi)部?;谠撛?,通向螺紋部分的連接通道和連接狹槽創(chuàng)建于現(xiàn)有技術(shù)中,其結(jié)果是,螺紋被通風(fēng)。結(jié)果,在抽空期間沒有氣體能夠保留在螺紋中。
換句話說,以能察覺的方式在真空閥的情形下進(jìn)行測量以避免內(nèi)部氣體區(qū)域,內(nèi)部氣體區(qū)域可能置于真空閥的真空區(qū)域的內(nèi)部并且被真空區(qū)域所圍繞,所述內(nèi)部氣體區(qū)域尤其借助通風(fēng)鏜孔被通風(fēng),隨后連接至真空區(qū)域。在螺栓連接的情形下,這是通過所描述的連接通道或者連接狹槽或者還有螺栓中的鏜孔所實現(xiàn)的。
所述可察覺螺紋通風(fēng)公知于真空區(qū)域內(nèi)部的用于螺栓連接的真空閥的情形,并且已經(jīng)被使用在市場上的閥模型的情形下。
但是,已經(jīng)顯示的是,所述螺紋通風(fēng)是有意識地創(chuàng)建,從而在借助螺栓連接所連接的部分之間想要或者不想要的最小相對移動的情形下首要避免虛擬內(nèi)真空滲漏,所述螺紋通風(fēng)會是劣勢的,因為小摩擦粒子以微粒形式生成在螺紋內(nèi)部,該微粒會穿過通風(fēng)通道或者通風(fēng)狹槽逃離并且污染閥內(nèi)部。這種粒子不僅會生成在螺紋中而且會生成在螺栓的其他接觸點。在金屬螺紋的情形下這尤其如此。結(jié)果是,生產(chǎn)處理以消極方式被影響。但是,在真空區(qū)域中常規(guī)螺栓連接的情形下,螺紋部分的相對移動具有這種小尺寸,使得現(xiàn)在粒子生成已經(jīng)被視為可忽略的。
但是,在特定連接類型的情形下,螺紋中的相對移動是不可避免的。會發(fā)生螺紋中的這種相對移動以及導(dǎo)致粒子生成,尤其是,在公開于DE102008061315B4的上述類型閥的情形下,正如在所述閥的情形下,橫梁自動地彈性變形以能夠繞假想樞轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行樞轉(zhuǎn)移動。
一般來講,真空閥的真空區(qū)域內(nèi)部的螺栓連接具有不希望發(fā)生的風(fēng)險,通過螺紋之間相對移動,創(chuàng)建呈微粒形式的破壞處理的摩擦粒子。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明的目的是提供一種用于真空閥的閉合元件,或者具有機(jī)械聯(lián)接的第二部件(尤其橫梁)的真空閥,在真空區(qū)域內(nèi)部生成的摩擦粒子的數(shù)量能夠被避免或者保持較低。
本發(fā)明基于的構(gòu)思是提供一種用于將橫梁緊固在用于真空閥的閥盤上的焊接連接,用于取代螺栓連接,所述焊接連接是呈攪拌摩擦焊連接(FSW=攪拌摩擦焊)形式的特殊焊接。所述方法是有利的,尤其是由于以下事實:在該連接中絲毫不需要另外的焊接材料,這是由于材料能夠在低于相應(yīng)的熔點時被轉(zhuǎn)化,因此,對待生產(chǎn)的部件的結(jié)構(gòu)要求能夠保持在很大程度上不受影響,以及由于較小量或者沒有材料磨耗發(fā)生。此外,能夠以這種方式生產(chǎn)的連接非常穩(wěn)固以及有彈性。尤其,作為避免粒子殘留在連接區(qū)域中的結(jié)果,能夠以這種方式實現(xiàn)對真空區(qū)域內(nèi)部的致污物的可能來源的清潔改善。
本發(fā)明涉及一種用于真空閥的閉合元件,其具有閥盤,閥盤用于借助與設(shè)置成用于處理體積的所述真空閥的真空閥開口的相互作用來實現(xiàn)氣密性閉合所述處理體積。閥盤具有閉合側(cè)(尤其面向處理體積)以及大致平行于閉合側(cè)相對安置的后側(cè);以及第一密封面,其被配屬至閉合側(cè)并且尤其在形式和尺寸方面對應(yīng)于真空閥開口的第二密封面,該第一密封面尤其具有固化(cured on)的密封材料,其中,第二密封面環(huán)繞真空閥開口延伸。閉合元件額外地具有橫梁,橫梁具有用于橫向于橫梁的延伸方向的驅(qū)動部件(例如閥桿)的接收機(jī)構(gòu),其中,橫梁在至少一個連接點處在閥盤后側(cè)連接至閥盤。
正如已經(jīng)描述的,例如,橫梁用于連接驅(qū)動桿和/或用于穩(wěn)固(預(yù)壓)閥盤。
根據(jù)本發(fā)明,橫梁和閥盤之間的連接在至少一個連接點處包括攪拌摩擦焊連接。
為了該目的,因此攪拌摩擦焊連接是以大致(單純)垂直方式(大致正交于閥盤或者橫梁的表面)引導(dǎo)焊接工具的結(jié)果,使得該工具使得橫梁和閥盤的材料可變形(塑化)。
根據(jù)一個實施例,閉合元件具有多于一個連接點,也即是說在若干點處在橫梁和閥盤之間實現(xiàn)連接。然后橫梁優(yōu)選借助兩個連接點連接至閥盤的后側(cè),在每個情況下兩個連接點借助攪拌摩擦焊連接實現(xiàn)。
根據(jù)另一實施例,橫梁包括用于驅(qū)動部件的接收機(jī)構(gòu),其居中地位于橫梁上,例如,兩個連接點相對于接收機(jī)構(gòu)水平地布置在兩側(cè)。
攪拌摩擦焊連接能夠尤其從閥盤的閉合表面的側(cè)面形成,或者從橫梁的頂表面起形成。凹進(jìn)保留在相應(yīng)側(cè)的工件上,對應(yīng)攪拌摩擦焊接工具從對應(yīng)側(cè)定位以用于生產(chǎn)連接。
攪拌摩擦焊接工具(例如從肩部突出的銷)尤其正交于閥盤或者橫梁的延伸方向(正交于閉合側(cè)或者后側(cè)的表面)移動。在該情況下,沖頭(工具)被按壓,同時旋轉(zhuǎn)至閥盤或者橫梁的材料上或者旋轉(zhuǎn)進(jìn)閥盤或者橫梁的材料中,其結(jié)果是,其材料被塑化(可變形)。進(jìn)一步沿所述方向移動(推動)工具的結(jié)果是,還達(dá)到第二部件并且其材料被塑化。連續(xù)旋轉(zhuǎn)工具的結(jié)果是,兩個部件的材料在塑化狀態(tài)下被攪拌進(jìn)彼此,其結(jié)果是,創(chuàng)建了材料鎖合。然后工具從閉合元件沿相反方向被移除。材料鎖合(即焊接連接)被保留。
取決于期望尺寸或者想要的連接穩(wěn)定性,例如,整個工具能夠以圓形或者螺旋形移動被引導(dǎo),同時待連接的材料已經(jīng)呈現(xiàn)塑化狀態(tài)。因此,能夠生成相應(yīng)較大區(qū)域,在該區(qū)域中存在由這兩種材料產(chǎn)生的材料鎖合。
根據(jù)具體實施例,在至少一個連接點處,閉合元件包括大致平行于軸線延伸的凹進(jìn),所述軸線正交于由后側(cè)或者閉合側(cè)的形式或者表面限定的平面。
凹進(jìn)的開口尤其存在于橫梁的側(cè)面。在所述實現(xiàn)中,攪拌摩擦焊連接已經(jīng)生成在橫梁的側(cè)面。在該連接中,閥盤的閉合側(cè)的表面不包括任何結(jié)構(gòu)修改。
根據(jù)另一實施例,閉合元件在閉合側(cè)能夠包括凹進(jìn),凹進(jìn)配屬至至少一個連接部,凹進(jìn)大致平行于軸線延伸。換句話說,凹進(jìn)朝向閉合側(cè)是敞口的。
根據(jù)本發(fā)明的實施例,凹進(jìn)沿所述軸線的方向延伸一限定深度,該深度大于在連接點處橫梁或者閥盤的材料厚度。如果凹進(jìn)朝向閥盤敞口,那么凹進(jìn)的深度在所述點大于閥盤的厚度,如果凹進(jìn)朝向橫梁敞口,那么凹進(jìn)的深度在所述點大于橫梁的厚度。
尤其是,凹進(jìn)形成在橫梁的側(cè)面上,使得凹進(jìn)正好延伸穿過橫梁并且突出至閥盤。
作為其替換,凹進(jìn)形成在閥盤的側(cè)面上,使得凹進(jìn)延伸穿過閥盤并且突出至橫梁。
兩個上述變型的結(jié)果是,橫梁和閥盤的材料的攪拌以期望方式生成,即,使得這兩個部件的部分已經(jīng)被塑化并且被連接。
根據(jù)本發(fā)明的實施例,通過間歇(intermittent)塑化橫梁和閥盤的材料所創(chuàng)建的材料鎖合在連接點處存在于過渡區(qū)域,其中,通過沿著軸線延伸經(jīng)過橫梁與閥盤的接觸點的部分,將過渡區(qū)域限定在連接點。
攪拌摩擦焊連接能夠額外地提供閥盤和橫梁之間的均質(zhì)材料過渡,即沿著一個方向,在該方向上連接工具(例如旋轉(zhuǎn)銷)被移動或者按壓進(jìn)待連接的部件的材料以用于產(chǎn)生連接。尤其,在該情況下,無間隙連接生成并且設(shè)置在兩個部件之間。
本發(fā)明還涉及一種用于氣密性閉合處理體積的真空閥,所述真空閥具有:閥殼體,其包括真空閥開口和閥座,閥座繞真空閥開口延伸并且包括第二密封面;并且具有閥盤,其用于借助第一密封面基本氣密性關(guān)閉真空閥開口,第一密封面對應(yīng)于第二密封面。真空閥額外地包括橫梁,其具有接收機(jī)構(gòu),接收機(jī)構(gòu)用于橫向于橫梁的延伸方向的驅(qū)動部件(例如閥桿),其中,橫梁在閥盤的后側(cè)在至少一個連接點連接至閥盤。此外,真空閥具有驅(qū)動單元,驅(qū)動單元借助接收機(jī)構(gòu)聯(lián)接橫梁,并且實現(xiàn)為使得閥盤尤其至少大致沿著幾何學(xué)縱向軸線在縱向關(guān)閉方向上從打開位置至關(guān)閉位置是能夠來回調(diào)節(jié)的,在打開位置,閥盤釋放真空閥開口,在關(guān)閉位置,閥盤的第一密封面被按壓至第二密封面上,并且真空閥開口以大致氣密性方式被關(guān)閉。尤其,作為閥盤大致沿著與縱向軸線呈直角延伸的幾何學(xué)橫向軸線來回移動的能力的結(jié)果,其沿橫向關(guān)閉方向能夠調(diào)節(jié)至中間位置,在中間位置,閥盤覆蓋真空閥開口,并且閥盤的閉合側(cè)置于與閥座相對一間隔的位置。
根據(jù)本發(fā)明,橫梁和閥盤之間在至少一個連接點處的連接包括攪拌摩擦焊連接,尤其其中,根據(jù)任何一個上述方法實現(xiàn)包括閥盤和橫梁的閉合元件。
本發(fā)明額外地涉及一種用于生產(chǎn)閉合元件的方法,閉合元件具有用于真空閥的橫梁,具有物理第一部件以及等同結(jié)構(gòu)的第二部件,其中,第一部件和第二部件分別實施為閥盤或者橫梁。因此第一部件實施為閉合元件的閥盤,第二部件實施為閉合元件的橫梁,或者反之亦然。
接合工具裝備有第一和第二部件。裝備的接合工具被引入接合機(jī)器,尤其被引入焊接機(jī)器,尤其被引入機(jī)器工具(處理中心)或者打磨機(jī)器,尤其攪拌摩擦焊接機(jī)器。作為接合機(jī)器與第一和第二部件之間的相互作用的結(jié)果,攪拌摩擦焊連接產(chǎn)生在橫梁和閥盤之間。
例如,攪拌摩擦焊接工具(例如以銷形式)被制成為借助機(jī)器旋轉(zhuǎn)。所述銷隨后在期望連接點被按壓到閉合元件的側(cè)面上。該工具繼續(xù)沿待連接的部件的材料厚度的方向移動,直到材料的塑化已經(jīng)產(chǎn)生或者存在于兩個部件的所述點處,并且材料被攪拌進(jìn)彼此。一旦該工具已經(jīng)被移除并且接頭被冷卻,永久的材料鎖合因此出現(xiàn)。
換句話說,兩個部件的結(jié)合尤其通過如下實現(xiàn):接合機(jī)器包括連接工具,尤其是從肩部突出的銷,連接工具被制成借助接合機(jī)器繞線性移動軸線旋轉(zhuǎn),所述線性移動軸線尤其關(guān)于所述連接工具的縱向軸線同軸,而且,旋轉(zhuǎn)的連接工具沿著移動軸線被深壓進(jìn)第一部件,使得連接工具沿移動軸線的方向穿過第一部件的厚度,并且連接工具貫穿第二部件的主體。
根據(jù)一個實施例,當(dāng)?shù)谝徊考牟牧虾偷诙考牟牧咸幱谒苄宰冃螤顟B(tài)時,連接工具正交于移動軸線沿著限定軌跡被引導(dǎo),尤其在正交于移動軸線的平面中以圓形或者螺旋形方式。通過這種正交相對移動(或者正交于實施為連接工具的銷的縱向軸線),能夠可靠地產(chǎn)生兩個部件(閥盤和橫梁)之間的無間隙連接。無間隙的這種方式特別有利于真空技術(shù)中的部件以及應(yīng)用(關(guān)于避免粒子)。
此外,本發(fā)明涉及一種閉合元件,尤其其中,根據(jù)本發(fā)明的閉合元件是實施上述方法獲得的結(jié)果。
附圖說明
下文以純示例方式借助具體的實施例更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備,具體的實施例示意地示出于附圖中,還討論了本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)勢。詳細(xì)附圖如下:
圖1a至圖1b示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的真空閥和閉合元件的實施例;
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的閉合元件的一部分;
圖3示出了經(jīng)由連接至橫梁的閥盤的連接點的截面圖;
圖4a至圖4b示出了在每個情況下根據(jù)本發(fā)明的閉合元件的截面圖,處于分離狀態(tài)以及處于攪拌摩擦焊連接之后的連接狀態(tài);
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的閉合元件的部件的另一實施例;
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的帶有橫梁的閉合元件的另一實施例,橫梁安裝在閥盤上;
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明用于將閥盤連接至橫梁的結(jié)合方法;以及
圖8a至圖8b示出了根據(jù)本發(fā)明用于引導(dǎo)連接工具的軌跡,以生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的攪拌摩擦焊連接。
具體實施方式
圖1a和圖1b示出了現(xiàn)有技術(shù)實施例形式的閉合構(gòu)件2(閥盤)以及具有橫梁20的調(diào)節(jié)臂7。相對于調(diào)節(jié)軸線8橫向延伸的橫梁20在連接點21處連接至調(diào)節(jié)臂7。所述連接點21包括螺栓9,螺栓9被引導(dǎo)穿過橫梁20中的柱形沉孔22以及通孔并且與在調(diào)節(jié)臂7上形成在盲孔6中的螺紋接合。
橫梁20在閉合構(gòu)件2的后側(cè)3在位于中央連接點21兩側(cè)的兩個側(cè)向連接點23處連接至閉合構(gòu)件2,該后側(cè)定位成與閉合面4相反。所述側(cè)向連接點23均包括螺栓9,螺栓9在每個情況下被引導(dǎo)穿過形成在橫梁20中的通孔連同柱形沉孔,并且接合在盲孔中的螺紋(形成在閉合構(gòu)件2的后側(cè)3)中。結(jié)果,橫梁20以抽象方式形成第一部件,閉合構(gòu)件2以抽象方式形成閉合元件10的第二部件。
在中央部24中,橫梁20距后側(cè)3一限定間距處,中央部24包括中央連接點21以及在兩側(cè)連接至中央連接點21的部分,并且在側(cè)向連接點23之間延伸。換句話說,橫梁20在中央部24中距后側(cè)3一定間距布置,并且不接觸所述區(qū)域中的閉合構(gòu)件2。換句話說,橫梁20橫跨閉合構(gòu)件2的后側(cè)3并且僅在側(cè)向連接點23的區(qū)域中擱置在閉合構(gòu)件2的后側(cè)3上。
由金屬實現(xiàn)為一個部件的橫梁20以彈性方式實現(xiàn),使得作為橫梁20相對于調(diào)節(jié)臂7扭轉(zhuǎn)的結(jié)果,閉合構(gòu)件2能夠繞樞轉(zhuǎn)軸線18樞轉(zhuǎn),樞轉(zhuǎn)軸線18與調(diào)節(jié)軸線8呈直角并且平行于閥開口和閥座延伸。
真空閥1額外地包括壁13中的兩個閥緊固孔12,借助閥緊固孔12,聯(lián)接驅(qū)動單元14的殼體的壁13能夠安裝在一個部件上,尤其能夠安裝在真空室上。所述緊固還能夠借助螺栓連接實現(xiàn)。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的閉合元件30的一部分。閉合元件30包括閥盤31和連接至閥盤31的后側(cè)33的橫梁40。借助攪拌摩擦焊連接來提供閥盤31和橫梁40之間的連接。例如,此處示出了閉合元件30的總共兩個連接點中的一個連接點32。
攪拌摩擦焊連接已經(jīng)從閥盤31的閉合側(cè)34的側(cè)面生成,使得橫梁40無論如何在連接點處不包括任何凹進(jìn)或者類似引人注目的表面特征。結(jié)合圖3能夠發(fā)現(xiàn)詳細(xì)描述。
圖3示出了經(jīng)過連接至橫梁40的閥盤31的連接點的截面圖。虛線37圖示了在連接操作之前就存在于已與閥盤31分離的橫梁40之間的結(jié)構(gòu)邊界。
當(dāng)借助攪拌摩擦焊接合方法將兩個部件(橫梁40和閥盤31)連接時,旋轉(zhuǎn)銷或者沖頭沿示出的箭頭39的方向以大量壓力被按壓到閉合側(cè)34上。因此,起初僅閥盤31的材料(此處優(yōu)選是金屬或者金屬合金)在熱量積聚下被塑化,即從固態(tài)變?yōu)榭勺冃蔚幕蛘呖闪鲃拥臓顟B(tài)。旋轉(zhuǎn)沖頭進(jìn)一步沿箭頭39的方向移動或者被按壓,直到作為結(jié)果,橫梁40的材料在連接點的區(qū)域中隨后也被塑化。因此,橫梁40的材料以及閥盤31的材料以可塑性變形的方式存在。
作為攪拌摩擦工具(銷、沖頭等)的旋轉(zhuǎn)移動的結(jié)果,以所述塑性狀態(tài)存在的兩個部件的材料被攪拌進(jìn)彼此。因此,材料之間的連接創(chuàng)建在兩個區(qū)域83中。所述操作典型地在低于兩種材料熔點的溫度實現(xiàn)。這是額外地有利的,在該連接中,在該情況下,產(chǎn)生高的靜態(tài)和動態(tài)連接,并且不創(chuàng)建材料飛濺或者煙塵。也不需要額外焊接材料,諸如焊絲。
一旦攪拌摩擦工具已經(jīng)移除,一凹進(jìn)如所示出地保持在后面,該凹進(jìn)從閉合側(cè)34在連接點延伸了閥盤31的整個厚度并且突出至橫梁40。因此,橫梁40緊固至閥盤31的后側(cè)33。
凹進(jìn)已經(jīng)能夠在閉合側(cè)設(shè)置在閥盤31中的連接點處,使得待被塑化的材料的質(zhì)量不延伸過閥盤31的整個厚度,不過足以在部件之間產(chǎn)生穩(wěn)固的連接。
閉合元件額外地包括密封材料36,密封材料36已經(jīng)被固化(cured on)在密封面35上。密封面35和密封材料36在閉合側(cè)34的側(cè)面圍繞閥盤31延伸。
圖4a和圖4b分別示出了根據(jù)本發(fā)明的閉合元件50的截面圖,首先處于分離狀態(tài)(圖4a),然后處于連接狀態(tài)(圖4b),連接狀態(tài)存在于攪拌摩擦焊連接之后。
在圖4a中能夠看到在連接所述兩個部件之前橫梁52如何相對于閥盤51定位。橫梁的對應(yīng)配對件以合適方式接合在凹進(jìn)中,在閥盤51后側(cè)的側(cè)面上該凹進(jìn)設(shè)置在所需的連接點53處。換句話說,橫梁52的連接件和閥盤51的凹進(jìn)以這種方式設(shè)計,使得它們可以大致精確匹配的方式連接。
正如示出的,在閥盤51和橫梁52之間的松動連接的所述狀態(tài),旋轉(zhuǎn)式攪拌摩擦焊接工具56(例如銷)沿箭頭的方向移動至閥盤51的閉合側(cè)的側(cè)面的凹進(jìn)中。工具56被按壓至該凹進(jìn)的表面,閥盤51的材料利用熱量積聚被塑化。通過進(jìn)一步沿箭頭方向移動工具56,橫梁52的材料于是也變成可變形的。工具56的旋轉(zhuǎn)在該情況下永久地導(dǎo)致橫梁52和閥盤的材料徹底混合或者攪拌。當(dāng)已經(jīng)實現(xiàn)期望程度的塑化以及攪拌時,停止工具56的旋轉(zhuǎn)移動,并且所述工具沿箭頭的相反方向從閉合元件50移除。
作為所述連接操作的結(jié)果,如圖4b所示,利用將橫梁52連接至閥盤51的攪拌摩擦焊連接55生產(chǎn)閉合元件50。與公開于現(xiàn)有技術(shù)的橫梁52和閥盤51之間的連接相反,例如作為磨耗的結(jié)果,連接點沒有任何污染生成在該連接中,并且不需要進(jìn)一步材料(諸如,焊絲或者螺栓)用于產(chǎn)生連接。因此,這種連接很適合于應(yīng)用在真空或者高真空范圍。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的閉合元件60的部件的另一實施例。在該情況下,存在于橫梁62和閥盤61之間的攪拌摩擦焊連接生成在橫梁62的側(cè)面上。能夠看到橫梁62中的剩余凹進(jìn)65,其產(chǎn)生自攪拌摩擦焊接工具和橫梁的頂表面之間的相互作用。
在該情況下,閥盤61的閉合側(cè)保持未被表面上的結(jié)構(gòu)改變所影響。
顯而易見的是,本發(fā)明不限于特殊類型的真空閥或者其閉合元件,而是包括用于生產(chǎn)真空密封件目的的所有這種物體,尤其,不依賴于閥盤或者驅(qū)動機(jī)構(gòu)的形式。因而,例如,在細(xì)長閥盤上具有橫梁的閉合元件同樣包括圓形閥盤上的這種橫梁。
正如已經(jīng)提到的,借助螺栓能夠?qū)崿F(xiàn)可以將驅(qū)動桿緊固在橫梁上,但是作為其替換,其還能夠作為另一永久或可釋放結(jié)合方法的生產(chǎn)結(jié)果。對于驅(qū)動桿以及橫梁來說,還能夠以整體方式實現(xiàn)。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明具有安裝在閥盤71上的橫梁72的閉合元件70的另一實施例。
在該情況下,橫梁72以這種方式一體地實現(xiàn),使得借助橫梁72能夠?qū)崿F(xiàn)與驅(qū)動單元的直接連接,以移動閥盤71(在真空閥中)。因此,橫梁72已經(jīng)包括驅(qū)動部件,驅(qū)動部件作為伸長元件(例如作為閥桿)能夠連接至驅(qū)動單元。結(jié)果,能夠省略例如借助額外螺栓連接將閥桿額外安裝至橫梁72上。因此能夠降低或者完全避免閥系統(tǒng)中的這種潛在污染源。
例如,圖4b示出及描述的,橫梁72和閥盤71之間的連接73通過攪拌摩擦焊連接實現(xiàn)。結(jié)果,正如示出的,甚至對于圓形閥盤71,連接73的區(qū)域中的污染粒子源也能夠盡可能廣泛地避免。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明用于將閥盤81連接至橫梁82的結(jié)合方法,類似于圖6示出的方法。
移動閥盤81的連接點,以便匹配橫梁82的對應(yīng)連接點的位置。結(jié)果,在兩個連接點處首先在兩個部件之間存在松散接觸。兩個部件借助合適的接合工具(未示出)保持在一起,并且防止在后續(xù)焊接操作期間材料可能的流動。
實施為用以生產(chǎn)攪拌摩擦焊連接的連接工具的銷86被制造成繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)并且沿連接點的方向移動。在該連接中,銷86不包括用于固定兩個部件和/或用于保持塑化材料的任何肩部,在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的這種焊接方法的情形下通常會包括肩部。
銷86首先在連接點被按壓進(jìn)閥盤81或者閥盤81的材料。在該情況下,由于產(chǎn)生的熱量積聚,所述點的材料被塑化,同時銷86被進(jìn)一步按壓進(jìn)主體。
在塑化以及侵入閥盤81的材料之后,由于其結(jié)果,銷86能夠進(jìn)一步被按壓進(jìn)橫梁82的材料,其結(jié)果是,所述材料也被塑化。作為銷86的旋轉(zhuǎn)移動的結(jié)果,當(dāng)兩個部件的材料以漿糊狀存在或者處于塑化(即塑性可變形的)狀態(tài)時,材料徹底混合,結(jié)果產(chǎn)生材料鎖合。
為了該目的,銷86能夠沿著在橫向于(例如正交地)銷86的縱向軸線的平面中的特定軌跡被引導(dǎo)。結(jié)果,能夠?qū)崿F(xiàn)改善待結(jié)合的材料和/或放大的結(jié)合區(qū)域的混合。以有利方式能夠?qū)崿F(xiàn)改善兩個部件之間的貫穿焊接以及結(jié)果改善兩個部件之間的均質(zhì)材料過渡。尤其,因此能夠以可靠方式生產(chǎn)部件之間的無間隙連接。
圖8a和圖8b的例子示出了這種軌跡87、87’。圖8a示出了呈螺旋形式的閉合軌跡87。銷86的中心放置在開始/結(jié)束點88處,同時旋轉(zhuǎn)銷86被按壓進(jìn)材料。銷86然后在水平平面中沿著示出的路徑87移動,其結(jié)果是,材料被攪拌,使得部件之間產(chǎn)生無間隙的材料過渡。
圖8b示出了也閉合的可替換路徑87’,并且當(dāng)所述路徑被銷86運行通過時,能夠產(chǎn)生無間隙的部件連接。
顯而易見的,示出的附圖僅示出了可能的實施例的示意圖。根據(jù)本發(fā)明,不同的方法能夠彼此結(jié)合,以及能夠與在現(xiàn)有技術(shù)的真空條件下用于密封處理體積的方法和設(shè)備結(jié)合。