DE4235677A1 - Kammer, mindestens für den Transport von Werkstücken, Kammerkombination, Vakuumbehandlungsanlage sowie Transportverfahren - Google Patents
Kammer, mindestens für den Transport von Werkstücken, Kammerkombination, Vakuumbehandlungsanlage sowie TransportverfahrenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kammer nach
dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Kammerkombina
tion nach demjenigen von Anspruch 2, eine Vakuumbe
handlungsanlage nach demjenigen von Anspruch 12, so
wie ein Transportverfahren nach demjenigen von An
spruch 13.
Für den Transport von Werkstücken, insbesondere von
Speicherplatten, wie von CD′s, von Magnet- oder ma
gneto-optischen Speicherplatten, in einer Kammer ei
ner Vakuumbehandlungsanlage, wie für die Behandlung
der Werkstücke durch reaktive oder nicht reaktive Va
kuumprozesse, z. B. durch Ätzverfahren, physikalische
oder chemische Beschichtungsverfahren mit oder ohne
Glimmentladungsunterstützung, ist es seit langem be
kannt, eine Mehrzahl gemeinsam um eine Achse herum in
Ausrichtung zu vorgesehenen Außenöffnungen der Kam
mer drehbare Werkstückaufnahmen vorzusehen, wozu bei
spielsweise auf die US-PS 3 856 654 oder auf die DE-
PS 24 54 544 verwiesen werden kann.
Gemäß der US-PS 3 856 654 ist es bekannt, rahmenar
tige Werkstückaufnahmen in der Kammer karussellartig
um eine Achse herum zu drehen. Ist ein Rahmen mit dem
Werkstück in Ausrichtposition mit der Außenöffnung
der Kammer, woran eine Arbeitsstation angebracht ist,
angelangt, so wird, mit einem drehachsparallel wir
kenden Huborgan, das Werkstück in Bearbeitungsposi
tion geschoben. Es ergab sich ein dreidimensionaler
Verschiebungsweg für die Werkstücke, nämlich in zwei
Dimensionen gemäß der Karusselldrehebene und in ei
ner dritten, parallel zur Karusselldrehachse aus der
Kammer hinaus.
Die DE-PS 24 54 544 schlägt eine Konfiguration vor,
bei welcher der Verschiebungsweg in der dritten Di
mension maßgeblich verringert ist, um eine kompakte
re Anlagenbauweise zu erzielen. Hierzu werden die
Werkstücke in Bearbeitungsposition nur geringfügig
achsparallel verschoben, im Rahmen der Federung, mit
welcher Werkstückaufnahmerahmen am Drehkarussell in
Achsrichtung verschieblich gelagert sind. Hierzu
greift ein Stößel, welcher auf die jeweilige Außen
öffnung mit Bearbeitungsstation ausgerichtet montiert
ist, auf den Werkstückhalterungsrahmen, der Bearbei
tungskammer gegenüberliegend, ein. Damit wird die
Wandung der an die Außenöffnung der Kammer montier
ten Behandlungsstation durch einen mit dem Karussell
drehenden Teil vervollständigt.
Dieses Prinzip wird auch bei Anlagen gemäß der DE-OS
39 12 295, 40 09 603, 37 16 498 und der EP-A 0 389
820 weiter verfolgt, in teilweise konstruktiven Vari
anten.
Bei den Fertigungsverfahren, insbesondere der genann
ten kreisscheibenförmigen Werkstücke, tritt aber im
mer mehr die Notwendigkeit auf, eine Vielzahl einzel
ner Bearbeitungsschritte an einer entsprechenden An
zahl von Bearbeitungsstationen vorzunehmen. Das Vor
gehen, bei welchem die Werkstücke in Bearbeitungspo
sition nur minimal auf der Transportebene des Werk
stückhalterungskarussells angehoben wurden, kann in
diesem Falle nur bedingt weiter helfen, weil der zur
Verfügung stehende Platz an der Kammer mit dem Karus
sell beschränkt ist.
Die vorliegende Erfindung setzt sich unter ihrem er
sten Aspekt zum Ziel, ausgehend von einer Kammer mit
Karussellförderer der im Oberbegriff von Anspruch 1
genannten Art dieses Problem zu lösen.
Zu diesem Zweck zeichnet sie sich durch den kenn
zeichnenden Teil von Anspruch 1 aus.
Zusätzlich zu der Mehrzahl gemeinsam um eine Achse
drehbar gelagerter Werkstückaufnahmen - das Karus
sell - wird ein mindestens in einer Bewegungskompo
nente radial zur erwähnten Achse gesteuert ausfahrba
res bzw. rückholbares Transportorgan vorgesehen, wel
ches in der Kammer bezüglich des Karussells unabhän
gig gelagert ist. Dadurch wird ermöglicht, an vorge
gebenen Drehpositionen, nämlich wenn eine Aufnahme am
Karussell auf eine der zu bedienenden Außenöffnungen
der Kammer ausgerichtet ist, das Werkstück insbeson
dere radial hin oder her zu fördern, mit den Gegeben
heiten entsprechend wählbarem Hub, so daß ab dem Ka
russell die Werkstücke durch die Außenöffnungen ge
fördert werden können, und trotzdem, bei nur radialer
Bewegung, die Förderweg-Zweidimensionalität voll er
halten bleibt, bei einer Transportorganbewegung nur
teilweise radial, nach Wunsch das Ausmaß der Trans
portbewegung in dritter Dimension frei gewählt werden
kann. Da der Karusselldurchmesser durch Größe und
vor allem Anzahl seiner Werkstückaufnahmen gegeben
ist, und die Axialausdehnung der Kammer diese mögli
che Anzahl nicht beeinflußt, wird erfindungsgemäß
auch der Linearhub des Transportorgans in eine Ebene
der Kammer gelegt, welche, anzahlbedingt, groß ist.
Damit steht ohne Vergrößerung der Kammer Platz für
einen langen Transporthub zur Verfügung.
Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung wurde er
kannt, daß ein weiterer Nachteil der vorbekannten
Karusselltransporttechniken ist, daß zusätzliche Or
gane an der Kammer vorgesehen werden, um, wenn auch
teilweise geringfügig, die Werkstücke aus Karussell
transportebene gegen die jeweiligen Bearbeitungssta
tionen hin zu fördern. Das Vorsehen solcher zusätzli
cher Organe steht insbesondere einer flexiblen, be
dürfnisspezifischen Konzeption von Anlagen in unter
schiedlicher Konfiguration dadurch entgegen, daß die
Wechselwirkung von Karussell und den zusätzlichen Or
ganen auf die jeweilige Kammerkonfiguration mit ihren
spezifisch vorgesehenen Außenöffnungen abgestellt
ist.
Wird beispielsweise in einer solchen Anlagenkonfigu
ration die eine der vorgesehenen Außenöffnungen
nicht mit einer Bearbeitungsstation bestückt, sondern
mit einem Deckel verschlossen, so ist trotzdem, die
ser Öffnung zugeordnet, das zusätzliche Transportor
gan vorzusehen, um in einer anderen Anlagenkonfigura
tion dieselbe Kammer einsetzen zu können.
Von diesen erwähnten vorbekannten Kammern ausgehend,
besteht die Aufgabe, eine Kammer zu schaffen, bei
welcher die gegenseitige räumliche Anordnung der Außenöffnungen
bezüglich einer Drehachse, um welche,
hier, mindestens eine Werkstückaufnahme dreht, in
weiten Grenzen frei wählen zu können, und/oder womit
die Möglichkeit gegeben ist, Gesamtanlagen höchst
kompakt aufbauen zu können, bei hoher Wirtschaftlich
keit.
Diese Aufgabe ist in der deutschen Anmeldung P 41 17
969.2 mit parallelen Anmeldungen Europa No. 92 108
771.4, US No. 07/888 111, JP No. 4-140 357 gelöst.
Es wird dort eine Kammer beschrieben, bei der die
Werkstückaufnahmen an einem Transportorgan angeordnet
sind, welches sowohl als Ganzes um die Achse getrie
ben drehbeweglich gelagert ist, und das zudem bezüg
lich dieser Achse linear ausfahrbar bzw. rückholbar
ist. Damit kann die Kompaktheit derartiger Behand
lungsanlagen stark erhöht werden, wenn nun, unter dem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß An
spruch 2 vorgegangen wird, wobei auch der konstrukti
ve Freiheitsgrad wesentlich erhöht wird.
In einer bevorzugten Kammerkombination nach Anspruch
3 wird als weitere Kammer eine Kammer gemäß Anspruch
1 vorgesehen, d. h. eine Kammer mit Werkstückaufnah
menkarussell und davon unabhängig gelagertem, radial
betätigbarem Transportorgan.
Bei letzterwähnter Kammer - der "Karussellkammer" -
sei sie für sich betrachtet oder in der eben erwähn
ten Kombination, wird, dem Wortlaut von Anspruch 4
folgend, vorzugsweise vorgeschlagen, daß das bezüg
lich der Mehrzahl drehbarer Werkstückaufnahmen unab
hängig gelagerte Transportorgan drehfest in der Kam
mer gelagert ist. Es ist aber durchaus möglich, auch
dieses Transportorgan bezüglich der Achse des Karus
sells, aber von letzterem unabhängig, drehbar anzu
ordnen, womit mit beispielsweise einem solchen Trans
portorgan mehrere Außenöffnungen bedient werden kön
nen, wogegen in der bevorzugten Ausführungsform nach
Anspruch 4 jeder damit zu bedienenden Außenöffnung
ein drehfest gelagertes Transportorgan zuzuordnen
ist.
Bei der Kammer mit Karussell oder bei einer Kammer
kombination mit dieser Kammer an letzterer, bzw. an
einer Kammerkombination mit einer Kammer, bei der das
Transportorgan drehbeweglich und linear verschieblich
ausgebildet ist, wird durch Vorgehen nach Anspruch 5
erreicht, daß ein Werkstück, welches hin gegen eine
Bearbeitung durch diese Kammer durchläuft, dann von
der Bearbeitung durch diese Kammer wieder zurück
läuft, beim Hinweg wesentlich länger in der Kammer
verweilt als beim Rückweg. Dadurch wird in dieser
Kammer eine Konditionierung der Werkstücke vor ihrer
Bearbeitung möglich, wie ein Entgasen, wozu bei
spielsweise die erwähnte Kammer durchaus beheizt wer
den kann oder ein anderes Vorbehandlungsverfahren
eingesetzt werden kann.
In bevorzugter Art und Weise eignet sich hierfür vor
allem die Kammer mit dem Karussell, weil hier am Ka
russell eine wesentlich höhere Anzahl Werkstückauf
nahmen vorgesehen werden kann als an der Kammer, bei
der das Transportorgan sowohl drehbeweglich wie auch
linearbeweglich gelagert ist und zwar mit weit gerin
gerem Aufwand, bedenkt man, daß die Vergrößerung
des Karussells lediglich eine Frage der Kammerausdeh
nung ist, während das Vervielfachen der dreh- und li
nearbeweglichen Transportorgane eine starke Erhöhung
der Kammerkomplexität ergibt.
Sowohl an der Kammer mit Karussell, wie auch an der
jenigen mit dreh- und linear bewegtem Transportorgan
und mithin auch an der Kammerkombination wird, dem
Wortlaut von Anspruch 6 folgend, vorgezogen, das min
destens eine Transportorgan zur zugehörigen Drehachse
rechtwinklig ausfahrbar bzw. rückholbar zu gestalten.
Damit wird Zweidimensionalität des Transportweges
konsequent beibehalten, sei dies zusätzlich zum zwei
dimensionalen Transportweg mit dem Karussell oder sei
dies zusätzlich zur Drehbewegung und damit zweidimen
sionalen Bewegung des Transportorgans.
Obwohl es im weiteren möglich ist, an allen bisher
beschriebenen Kammern bzw. Kammerkombinationen schei
benförmige Werkstücke mit ihren Scheibenflächen in
den jeweiligen Drehebenen anzuordnen, und somit, ent
sprechend, die Werkstückaufnahmen anzuordnen, wird
dem Wortlaut von Anspruch 7 folgend bevorzugt, für
derartige scheibenförmige Werkstücke die Werk
stückaufnahme so anzuordnen, daß ihre Aufnahmefläche
bei Drehung, sei dies des Karussells oder des Trans
portorgans, eine Zylinderfläche überstreichen.
Die Kammer mit Karussell oder eine Kammerkombination
mit dieser Karussellkammer ist weiter bevorzugterwei
se nach dem Wortlaut von Anspruch 8 ausgebildet.
Dadurch wird konstruktiv einfach erreicht, daß der
Karussellantrieb und der Antrieb des zusätzlichen
Transportorgans, sei dies ein Dreh- und Radialantrieb
oder nur ein Radialantrieb, platzsparend in der Kam
mer getrennt werden können.
Die erwähnte Kammer mit Karussell, auch in der er
wähnten Kammerkombination, ist weiter bevorzugterwei
se nach dem Wortlaut von Anspruch 9 ausgebildet.
Dadurch, daß nämlich die Aufnahmen radial federnd
gelagert sind, können sie, wenn auf eine zu bedienen
de Außenöffnung ausgerichtet, durch das Transportor
gan an die Öffnungsberandung angelegt werden, bis
hin zu einem vakuumdichten Verschluß, womit aus dem
Innern der Kammer betrachtet, die Werkstückaufnahme
an besagter Öffnung außerhalb der Kammer liegt, bei
dichtem Öffnungsverschluß und mithin besagte Werk
stückaufnahme vom Kammeräußern bedient werden kann,
durch Einlegen oder Entfernen eines Werkstückes, ohne
die Atmosphäre in der betrachteten Kammer in uner
wünschtem Masse zu beeinträchtigen.
Im weitern sind insbesondere an den Werkstückaufnah
men der Kammer mit Karussell dem Wortlaut von An
spruch 10 folgend, gesteuerte Halteorgane vorgesehen,
wobei aber ausdrücklich erwähnt sei, daß solche Hal
teorgane auch an der Werkstückaufnahme am Transport
organ, das sowohl dreh-, wie auch linearbeweglich
ist, vorgesehen werden können.
In einer weiter bevorzugten Variante nach Anspruch 11
wird an der Kammer mit Karussell oder an der Kammer
mit linear und radial beweglichem Transportorgan der
Kombination vorgesehen, daß mindestens ein Teil der
Außenöffnungen durch Wirkung des mindestens einen
Transportorgans dicht, vorzugsweise vakuumdicht,
schließbar ist.
Bei der Kammer mit Karussell wird dies durch das min
destens eine radial ausfahrbare und rückholbare
Transportorgan realisiert, bei der Kammerkombination
durch das drehbeweglich und linear verschiebliche
Transportorgan.
Wird bei der erwähnten Kombination eine Kammer mit
Karussell und eine mit linear und drehbeweglichem
Transportorgan kombiniert, so wird eine betrachtete,
gemeinsame Außenöffnung der Kammern, bevorzugterwei
se sowohl durch das Transportorgan der einen Kammer,
wie auch durch dasjenige der anderen dicht verschlos
sen, vorzugsweise vakuumdicht.
Je nach Anspruch an die atmosphärische Entkopplung
der beiden Kammern kann eine Dichtung durch eine
Spaltdichtung im Sinne einer Druckstufe genügen, oder
es werden die beiden Kammern vakuumdicht getrennt.
Eine erfindungsgemäße Vakuumbehandlungsanlage mit
einer Kammer mit Karussell oder mit der erwähnten
Kammerkombination zeichnet sich nach dem Wortlaut von
Anspruch 12 aus.
Das erfindungsgemäße Transportverfahren zeichnet
sich nach dem Wortlaut von Anspruch 13 aus, mit be
vorzugten Ausführungsvarianten nach Anspruch 14.
Die Erfindung wird anschließend beispielsweise an
hand von Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine
bevorzugte Anlagenkonfiguration, woran die
Erfindung unter ihren beiden Aspekten rea
lisiert ist,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Aufsicht auf
eine Anlage gemäß Fig. 1,
Fig. 2a eine bevorzugte Ausführungsvariante einer
an einer Kammer an der Anlage gemäß den
Fig. 1 und 2 vorgesehenen Werkstückaufnah
me,
Fig. 3a-3f schematisch das Prinzip der Maskierung in
bevorzugter Realisation,
Fig. 4 den Übergabebereich für Werkstücke mit
Maskierungsorganen an einer Anlage gemäß
den Fig. 1 bzw. 2 in einer weiteren Ausfüh
rungsform,
Fig. 5 schematisch das Grundprinzip der Maskie
rung,
Fig. 6 schematisch und teilweise geschnitten eine
erfindungsgemäße Kammer, wie sie an der
Anlage gemäß den Fig. 1 und 2 verwendet
wird, zur Erläuterung des Grundprinzips der
Erfindung unter einem ihrer Aspekte,
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Kammer analog zu der
in Fig. 6 dargestellten als weitere Varian
te,
Fig. 8 teilweise geschnitten, eine weitere Reali
sationsform der erfindungsgemäßen Kammer
kombination, wie sie auch an der Anlage ge
mäß den Fig. 1 und 2 in abgewandelter Form
realisiert ist,
Fig. 9 prinzipiell die Kammerkombination gemäß
Fig. 8 in einer weiteren Realisationsform,
Fig. 10 in Aufsicht und teilweise geschnitten, eine
erfindungsgemäße Kombination gemäß Fig.
9,
Fig. 11 schematisch das Grundprinzip der Kombina
tion gemäß den Fig. 8 bis 10 bzw. gemäß
den Fig. 1 und 2,
Fig. 12 ausgehend von einer Kombination nach Fig.
11 schematisch eine weitere Weiterentwick
lungsvariante,
Fig. 13 ausgehend von der Variante der Kammerkombi
nation nach Fig. 12 eine Weiterentwicklung,
Fig. 14 teilweise geschnitten eine weitere Realisa
tionsform einer Kammer für eine erfindungs
gemäße Kombination,
Fig. 15 die Definition von graphischen Symbolen für
verschiedene Kammertypen,
Fig. 16 beispielsweise Anlagekonfigurationen bzw.
Kammerkombinationen mit jeweils mindestens
einer der Kammern, dem Prinzip der Kammern
gemäß Fig. 1 und 2 folgend, modular aufge
baut.
Anhand der Fig. 1, 2, 2a soll vorerst eine heute be
vorzugte Anlagenkonstellation beschrieben werden,
welche das erfindungsgemäße Vorgehen umfaßt. Fig. 1
ist weitergehend schematisiert als Fig. 2, aus Über
sichtsgründen. Es sind in den Fig. 1 bis 2a die glei
chen Bezugszeichen verwendet.
Die Anlage umfaßt eine erste Kammer 1 und eine zwei
te Kammer 2, welche über eine Verbindungsöffnung 4
miteinander kommunizieren. Die erste Kammer 1, als
Pufferkammer ausgebildet, weist (Fig. 2) eine Zuspei
se- bzw. Entnahmeöffnung 6 - eine Schleusenöffnung -
auf, die mit einem getrieben betätigten Zuführ- und
Verschlußteller 8 dichtend verschließbar ist. Zen
tral am Gehäuse der ersten Kammer 1 gelagert, ist ein
Drehantrieb 10 vorgesehen, welcher über eine An
triebsachse 12 ein Karussell 14 antreibt. Letzteres
umfaßt eine Übertragerplatte 16, woran, über Blatt
federn 18 (siehe auch Fig. 2a) Aufnahmen 20 für
kreisscheibenförmige Werkstücke 22 angeordnet sind.
Aufgrund der Blattfedernaufhängung sind die Aufnahmen
20, wie in Fig. 1 bei s1 dargestellt, radial federnd
ausbiegbar.
Die am Karussell 14 vorgesehenen acht Aufnahmen 20
sind im wesentlichen als Rahmen ausgebildet, wie ins
besondere in Fig. 2a ersichtlich. Sie weisen, senk
recht zur Ausdehnungsfläche der Werkstücke 22 be
trachtet, eine Durchgriffsöffnung 24 auf sowie, aus
Übersichtsgründen nur in Fig. 2a eingetragen, einen
zangenähnlich wirkenden Festhaltemechanismus 26 für
die Werkstücke 22 über der Durchgriffsöffnung 24.
Aufgrund der randseitigen Anordnung (Fig. 2a) der
Blattfedern 18 bleibt die Durchgriffsöffnung 24 frei.
Die Werkstücke, hier Speicherplatten, weisen eine
Zentrumsöffnung 28 auf. Durch schrittweises Drehen
des Karussells 14 werden Aufnahmen 20 sequentiell
über die Öffnungen 4 und 6 der Kammer 1 gedreht.
Wie insbesondere auch in Fig. 2 ersichtlich, ist be
züglich der Achse A14 des Karussells 14 in Kammer 1,
dem Übertrager 16 gegenüberliegend, ein Lagersockel
29 am Gehäuse der Kammer 1 starr montiert, woran,
ausgerichtet auf die hier beispielsweise vorgesehenen
zwei Öffnungen 4 und 6, entsprechend, zwei unabhän
gig voneinander radial aus- und einschiebbare Teller
30a und 30b angeordnet sind. Die Antriebsorgane für
die Teller 30a und 30b sind vakuumtechnisch über Bäl
ge 32a, b abgedichtet bzw. abgekapselt. Pneumatische
Steuerleitungen 34a bzw. b sind, wie in Fig. 1 sche
matisch dargestellt, in den Block 29 geführt. Wie mit
36 weiter schematisch in Fig. 1 dargestellt, weist
die Kammer 1 einen Pumpanschluß 36 zu deren Kondi
tionierung auf, gegebenenfalls auch Gasanschlüsse.
Durch das an der Kammer 1 realisierte Prinzip des Ka
russells mit einer Vielzahl von Aufnahmen 20 für
Werkstücke und den radial wirkenden Tellern 30, wird,
wie ersichtlich, erreicht, daß eine höhere Anzahl
Werkstücke in dieser Kammer enthalten ist, als momen
tan durch die vorgesehenen Öffnungen gehandhabt
wird, was den großen Vorteil mit sich bringt, daß
die momentan bezüglich der erwähnten Öffnungen nicht
gehandhabten Werkstücke in dieser Kammer konditio
niert, insbesondere ausgegast werden können. Dies
kann durch Beheizen unterstützt werden oder andere
bekannte Vorbehandlungen.
Im weiteren ist ein Vorteil darin zu erblicken, daß
die Handhabung der Werkstücke bezüglich der erwähnten
Öffnungen in derselben Ebene erfolgt, in welcher
mittels des Karussells die Werkstücke in Kammer 1 ge
dreht werden. Mithin eröffnet sich damit die Möglich
keit, eine Gesamtanlage mit der Kammer 1 und an ihren
Öffnungen angeordneten weiteren Kammern, seien dies
weitere Transport- bzw. Verteilkammern oder Bearbei
tungskammern oder Schleusenkammern, modular, kompakt
auch radial, damit erwünschtenfalls flach aufzubauen.
Selbstverständlich können an der Kammer 1, jetzt für
sich betrachtet, mehr als zwei Öffnungen vorgesehen
und durch entsprechend angeordnete Teller 30 radial
bedient werden. Dabei bleibt die Aufbaueinfachheit
erhalten, indem das Karussell sehr einfach antreibbar
ist und die radialen Handhabungsbewegungen von einem
stationären Zentrum aus angesteuert werden können,
womit auch diese Ansteuerung wesentlich einfacher ist
als wenn Drehbewegung und Axialbewegung gekoppelt
werden. Grundsätzlich ist es aber, unter Beibehalt
dieser einfachen Bauweise, durchaus möglich, den Soc
kel 29 mit den Tellern 30 um Achse A14 getrieben,
aber unabhängig vom Karussell 14 zu drehen. Damit
können mit weniger Tellern 30 mehr Öffnungen bedient
werden. Dies insbesondere dann, wenn die Öffnungen
nicht dicht verschlossen werden müssen, wie z. B.,
wenn die Dichtung mittels Diffusionsspaltdichtungen
für eine betrachtete Anwendung ausreicht.
Bei der hier dargestellten Ausführung wirkt der Öff
nungsbereich an der Öffnung 6 als eigentliche Ein-
und Auslaßschleuse für Werkstücke, während die Kam
mer 1 an sich der Konditionierung aus der Atmosphäre
eingebrachter Werkstücke dient, bevor sie durch Öffnung
4 in noch zu beschreibender Art und Weise hin
gegen eine Bearbeitungsstation gefördert werden.
Es sei nun an der spezifisch dargestellten Konfigura
tion der Kammer 1 die Funktion der Werkstückzu- bzw.
Wegführung durch die als eigentliche Schleuse ausge
bildete Öffnung 6 betrachtet.
Durch Drehung des Karussells 14 in der mit s2 in Fig.
2 eingetragenen Richtung wird bei rückgeholtem Teller
30a und selbstverständlich, über Dichtungen 38, dich
tend verschlossenem Zuführ/Verschließteller 8, eine
Aufnahme 20, z. B. mit fertig bearbeitetem Werkstück,
in den Öffnungsbereich gedreht. Danach wird mit dem
Teller 30a, gegen die Wirkung der Federn 18, die be
trachtete Aufnahme 20 mit Dichtungen 40 dichtend an
die Wandung der Kammer 1 gelegt, wobei nicht darge
stellte Dichtungen zwischen Aufnahme 20 und Teller
30a die vakuumdichte Abschottung der Öffnung 6 zur
Kammer 1 sicherstellen.
Beispielsweise magnetisch, pneumatisch oder mecha
nisch wird das Werkstück 22, nach Lösen des Festhal
temechanismus 26 durch Wirkung eines Betätigungsstößels,
wie er in Fig. 2a bei s3 dargestellt ist, vom
Zuführ/Verschließteller 8 aus der Aufnahme 20 über
nommen. Unter Beibehaltung des dichten Verschlusses
von Teller 30a über Aufnahme 20 an der Wandung der
Kammer 1 kann nun der Zuführ/Verschließteller 8 ab
gehoben werden, das bearbeitete Werkstück wird von
ihm entfernt und ein neu zu bearbeitendes eingelegt.
Der Teller 8 wird mit dem neu zu bearbeitenden Werk
stück wiederum dichtend verschlossen, es übernimmt
der Festhaltemechanismus 26 an der nun freien Aufnah
me 20 das neu zu bearbeitende Werkstück, worauf der
Teller 30a in die in Fig. 2 gestrichelt dargestellte
Rückholposition gefahren wird. Damit ist das Karus
sell frei, einen Takt in Richtung s2 weiter zu dre
hen.
Wie gestrichelt bei 42 (Fig. 2) dargestellt, kann die
Öffnung 6 über einen Pumpanschluß mit einer Pumpe
42 verbunden sein, wenn höchste Reinheitsanforderun
gen an die Atmosphäre in der Kammer 1 gestellt wer
den. Angesichts des extrem kleinen Volumens des als
Schleuse wirkenden Öffnungsbereiches 6 vermag aber
das Verdünnungsverhältnis, gegeben durch das Volumen
im Öffnungsbereich 6 zu Volumen der Kammer 1 auszu
reichen, um meistens eine genügende Reinheit der At
mosphäre in der Kammer 1 zu gewährleisten.
Wie bereits erwähnt wurde, kann der Teller 8 als
Transportteller ausgebildet werden und Teil eines
Transportmechanismus in einer weiteren an Öffnung 6
angeflanschten Kammer sein oder es kann ein anders
gearteter Transportmechanismus Werkstücke durch Öffnung
6 dem Karussell 14 zuspeisen bzw. daraus entneh
men. Im weiteren ist es ohne weiteres möglich, bei
spielsweise in der Radialposition B, eine Entnahme
schleuse vorzusehen, beispielsweise gleich aufgebaut,
wie die im Zusammenhang mit der Öffnung 6 beschrie
bene und an zwei getrennten Bereichen die Werkstücke
der Kammer 1 zuzuführen und ihr wieder zu entnehmen.
Wie bereits erwähnt wurde, können mehr als zwei Tel
ler 30 vorgesehen sein, um eine entsprechende Anzahl
in der Kammer 1 vorgesehener Öffnungen zu bedienen,
im Extremfall so viele, wie Aufnahmen 20 vorgesehen
sind.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Transportweg für
die Werkstücke von ihrer Eingabe in die Kammer 1 zu
ihrer Ausgabe aus der Kammer 1 hin gegen eine Bear
beitungsstation wesentlich länger als der Transport
weg von einer Bearbeitungsstation zurück in die Kam
mer 1 und von dort zur Ausgabe des Werkstückes aus
der Kammer 1. Grundsätzlich wird dann, wenn Kammer 1,
wie auch immer ausgebildet, als Konditionierungskam
mer für Werkstücke vor ihrer Bearbeitung ausgenützt
wird, der Transportweg für Werkstücke von einer Auf
nahmeöffnung zu einer Ausgabeöffnung für zu bearbei
tende Werkstücke länger gewählt als der Transportweg
für bearbeitete Werkstücke von einer diesbezüglichen
Aufnahmeöffnung zu einer diesbezüglichen Ausgabeöff
nung, seien nun Eingabe/Ausgabeöffnungen auch wie in
Fig. 2 dargestellt, kombiniert, in Form beispielswei
se von Ein/Auslaßschleusen. Dadurch wird die Ver
weilzeit der Werkstücke in Kammer 1 als Vorkammer
verlängert, während welcher die Werkstücke Wasser
dampf und Gas abgeben können. Die Werkstücke werden
somit für nachmalige Bearbeitungsschritte vorbereitet
(konditioniert). Dies ist besonders bei Materialien
wichtig, die eine große Gas- bzw. Wasserabsorption
aufweisen, wie beispielsweise üblicherweise für Spei
cherplatten eingesetzte Kunststoffe. Eine zu starke
Ausgasung der Werkstücke an den Prozeßstationen ist
deshalb nicht tolerierbar, weil dadurch die Beschich
tung der Werkstücke unbrauchbar werden kann.
Es sei nun weiter die Kammer 2 und ihre Wechselwir
kung mit Kammer 1 betrachtet.
In der Kammer 2 ist ein Transportstern 44 mit bei
spielsweise sechs Transportarmen 46 vorgesehen, wel
cher durch einen Antrieb 48, über Achse 50 drehend
angetrieben wird. Endständig sind an den Armen 46 mit
vakuumdicht gekapselten Antriebsorganen radial vor-
und rücktreibbare Teller 52 angeordnet. Die Teller 52
sind über die Öffnung 4 zu Kammer 1 einerseits, so
wie zu einer oder mehreren zusätzlichen Öffnung(en)
54 schwenkbar, an welchen, wie am dargestellten Bei
spiel, eine oder mehrere Bearbeitungsstation(en) an
geordnet sein können und/oder weitere Transportkam
mern bzw. Schleusenkammern. Am dargestellten Beispiel
ist eine Bearbeitungskammer 56 vorgesehen.
Es sei nun die Übergabe von Kammer 1 nach Kammer 2
von Werkstücken betrachtet. Die Werkstücke müssen für
ihre Oberflächenbearbeitung in einer Bearbeitungspo
sition stromab der Öffnung 4, d. h. in Bewegungsrich
tung der Werkstücke hinter der Öffnung 4, an er
wünschten Oberflächenbereichen abgedeckt werden. Im
hier betrachteten Fall von Speicherplatten muß für
die Bearbeitung sowohl ihr Zentrumsbereich um die
Öffnung 28 sowie ihr Peripheriebereich an mindestens
einer der Bearbeitungsstationen abgedeckt werden.
In noch zu beschreibender Art und Weise wird die Zen
tralmaskierung durch ein lose zugeführtes Maskie
rungselement je zu bearbeitendes Werkstück sicherge
stellt, welches, wie beschrieben werden wird, vor Be
arbeitung den Werkstücken appliziert und nach Bear
beitung davon wieder entfernt wird. Die Maskierungs
organe 58 welche, nach deren Bearbeitung an den auf
den Tellern 52 rückgeführten Werkstücken appliziert
sind, werden im Bereich der Öffnung 4 von diesen be
reits bearbeiteten Werkstücken weggenommen und einem
neu auf einem der Teller 52 in der Kammer 2 aufge
brachten Werkstück appliziert, das danach, durch
Drehen des Transportsternes 44, in Bearbeitungsposi
tion gebracht wird. Hierzu ist am drehfesten Teller
30b von Kammer 1 ein Elektromagnet zentral angeord
net.
In der beispielsweise in Fig. 2 dargestellten Dreh
richtung s4 werde ein scheibenförmiges Werkstück 22
der angesprochenen Art in die in Fig. 1 dargestellte
Position gegenüber der Öffnung 4 transportiert. Der
entsprechende Teller 52 wird mit Dichtungen 62 dicht
an die Umrandung der Öffnung 4 angelegt. Das auf ihm
reitende Werkstück 22, gehaltert durch ein Magnet 64,
vorzugsweise ein Permanentmagnet, wird damit in die
Öffnung 4 eingeschoben. Während der Drehbewegung des
Tellers 52 um Achse 50 bzw. A 44 bleibt eine Aufnahme
20 ohne Werkstück, also eine leere Aufnahme 20, über
Öffnung 4 positioniert. Der Teller 30b preßt dabei
diese leere Aufnahme 20 über Dichtungen 66 und Dich
tungen 68 dicht auf die Kammer-1-seitige Umrandung
von Öffnung 4, so daß während der Drehbewegung des
Transportsternes 44 die beiden Kammern 1 und 2 dich
tend, gegebenenfalls vakuumdicht, getrennt sind.
Wenn nun seinerseits der Teller 52 in Position ge
bracht, mit den Dichtungen 62 diese Trennung seitens
Kammer 2 gewährleistet, wird der Elektromagnet 60 am
Teller 30b aktiviert, das Maskierungsorgan 58, aus
magnetischem Material, ergriffen und durch Rückzug
des Tellers 30b außer Eingriff mit dem Werkstück 22
und dem Teller 52 gebracht. Durch Betätigung eines
Stößels, wie schematisch in Fig. 1 bei 70 darge
stellt, ergreift der Festhaltemechanismus 26 gemäß
Fig. 2a in der Aufnahme 20 das bearbeitete Werkstück
22. Nachdem der Teller 30b mit dem Maskierungsorgan
58 magnetisch daran gehaltert, rückgezogen ist, wird
das Karussell 14 um einen Takt in Richtung s2 weiter
gedreht, wodurch eine nun mit einem nicht bearbeite
ten Werkstück geladende Aufnahme 20 über die Öffnung
4 gedreht wird. Das vormals behandelte, vom Maskie
rungsorgan befreite Werkstück liegt nun mit seiner
zugeordneten Aufnahme 20 gemäß Fig. 2 in der Winkel
position B. Durch Vorschieben des Tellers 30b, wei
terhin mit dem vormals aufgenommenen Maskierungsorgan
58, wird letzteres dem neu zugeführten Werkstück 22
appliziert. Mittels der Dichtungen 66 und 68 an der
nun neu eingeschobenen Aufnahme 20 wird wiederum die
Kammertrennung sichergestellt.
Der Elektromagnet 58 wird nun desaktiviert, womit der
Magnet 64 das Maskierungsorgan 58 mit dem Werkstück
an den Teller 52 zieht und hält. Durch den dicht,
vorzugsweise vakuumdicht (Balg), gebauten Stößel 70
wird hierzu der Festhaltemechanismus 26 gelöst.
Damit liegt nun das Werkstück maskiert auf dem Teller
52. Die Aufnahme 20 ist leer und bereit zur Aufnahme
eines bearbeiteten Werkstückes im nächsten Zyklus.
Der frisch geladende Teller 52 wird rückgeholt, die
Kammertrennung ist durch Teller 30b und leere Aufnah
me 20 sichergestellt. Durch Drehen des Transportster
nes 44 wird einerseits das eben geladene Werkstück
gegen seine Bearbeitungsposition weiter gedreht, an
derseits ein bereits bearbeitetes in Position gegen
über der leeren Aufnahme 20 gedreht. Die Dichtung 68
ist z. B. an der Aufnahme 20 angeordnet und hat bei
der hier dargestellten Anlage an der Öffnung 6
schleusendichtende Aufgabe. Wie die Dichtung 68 kön
nen auch die Dichtungen 66 und/oder 62 als Diffu
sionsspaltdichtungen ausgebildet sein, wenn bei weni
ger heiklen Bearbeitungsprozessen eine vakuumdichte
Trennung zwischen den Kammern 1 und 2 nicht erforder
lich ist oder beispielsweise der Kammer 2 nachge
schaltete Bearbeitungs- und/oder Transportkammern für
sich Abtrennorgane und Konditionierungsmittel aufwei
sen.
Wenn jeweils ein Arm 46 des Transportsternes 44 ge
genüber einer Bearbeitungsstation bzw. der dazu füh
renden Öffnung, wie 54, positioniert ist, wird sein
Teller 52 vorgetrieben und legt sich beispielsweise
und falls erforderlich, mit den Dichtungen 62 an die
Umrandung der Öffnung 54. Es erfolgt die Oberflä
chenbearbeitung des maskierten Werkstückes 23, sei
dies z. B. durch einen Ätzprozeß oder einen Be
schichtungsprozeß. Am dargestellten Beispiel für
Speicherplatten wird die periphere Maskierung durch
einen Maskierungsring 72 ortsfest an der Bearbei
tungsstation 56 montiert, realisiert, welcher federnd
ausgebildet sein kann. Es ist jedoch ohne weiteres
möglich, falls erforderlich, auch periphere oder an
dere Maskierungsorgane prinzipiell gleich wie das
Zentral-Maskierungsorgan 58 zu handhaben, was noch
anhand von Fig. 4 erläutert werden wird.
Wie bereits erwähnt, können auch an der Kammer 2 meh
rere Bearbeitungsstationen vorgesehen sein und/oder
gewisse der vorgesehenen Öffnungen in weitere Trans
port- bzw. Verteilkammern ausmünden oder auch weitere
Schleusenkammern. Wie schematisch bei 74 dargestellt,
wird bei der dargestellten Anlage auch Kammer 2 für
sich evakuiert bzw. konditioniert.
Die Steuerleitungen für den Antrieb der Teller 52
werden (nicht dargestellt) durch die Achse 50 des
Sterns 44 geführt.
Wie in den Fig. 1 bis 2a nicht dargestellt, werden
Maskierungsorgane 58 dann, wenn sie durch die Bear
beitung verbraucht sind, z. B. wenn nach mehreren
Durchläufen deren Beschichtung zu dick geworden ist,
nicht mehr in die Kammer 2 rückgeführt, sondern wer
den, z. B. mit dem Teller 30b, nicht mehr abgehoben
und am bearbeiteten Werkstück verbleibend ausge
schleust. Da dies vorausgeplant ist, wird ein nicht
bearbeitetes, mit der Aufnahme 20, wie oben beschrie
ben wurde, neu zugeführtes Werkstück, bereits mit ei
nem Maskierungsorgan 58 in die Kammer 1 eingegeben,
womit das ausgediente Maskierungsorgan 58 ersetzt
wird.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines bevor
zugten speziellen Ausführungsbeispiels gemäß den
Fig. 1 bis 2a dargestellt.
In Fig. 3 ist in prinzipieller Art dargestellt, wie
grundsätzlich der Maskenwechsel zwischen zwei Trans
portorganen erfolgt, wenn dem diesbezüglichen Konzept
gemäß den Fig. 1, 2, 2a gefolgt wird.
Gemäß Fig. 3a werden zwei Kammern 80 und 78 durch
die Trennwand 76 mit Öffnung 82 getrennt. In jeder
Kammer ist eine Transportvorrichtung angeordnet, hier
schematisch als Bandförderer 84 bzw. 86 dargestellt.
An jedem der Förderer sind steuerbare Festhalteorgane
für die Werkstücke 88 vorgesehen, wie schematisch bei
90 dargestellt. Die Transportrichtung der Werkstücke
88 gegen die Bearbeitungsposition erfolgt von Kammer
78 in Kammer 80, wie durch s5 dargestellt. Es werde
nun die Anlage in Betrieb gesetzt.
Gemäß Fig. 3a ist dabei die Transportvorrichtung 84
leer, während mit der Transportvorrichtung 86 Werk
stücke 88 gemeinsam mit den als separate Teile ausge
bildeten Maskierungsorganen 92 in der mit s6 angedeu
teten Richtung zugeliefert werden. Das erste angelie
ferte Werkstück No. 1 wird über Öffnung 82 gefördert
und, wie in Fig. 3b dargestellt, mit dem Quertrans
portorgan 94, z. B. in Form eines Stößels, vom Förde
rer 86 durch Öffnung 82 in Förderer 84 geschoben.
Der Förderer 84 wird nun gemäß Fig. 3b in der bei
spielsweise eingetragenen Richtung s7 weitergetaktet.
Dieser Vorgang läuft so lange, bis der zyklisch um
laufende Förderer 84 vollständig mit Werkstücken ge
laden ist, wovon ein Teil bereits bearbeitet ist. Da
bei war bis anhin Förderer 86 in Förderrichtung
stromab der Öffnung 82 immer geleert.
Am Förderer 84 seien n Werkstücke applizierbar. Nun
erscheint nach seiner Bearbeitung, in Förderrichtung,
stromab der Öffnung 82, das Werkstück No. 1, wieder
vor der Öffnung 82 gemäß Fig. 3c. Das Werkstück No.
(n+1) am Förderer 86 wird nun, ohne Maskierung 92,
zugeliefert. Wie durch den Übergang auf Fig. 3d er
sichtlich, wird mit dem Quertransportorgan 94 einer
seits das bearbeitete Werkstück No. 1 vom Förderer 84
in den Förderer 86 übergeführt und, andererseits, das
Maskierungsorgan 92 vom Werkstück No. 1 abgehoben.
Daraufhin wird der Förderer 86 einen Schritt in Rich
tung s6 weiter bewegt. Damit entsteht die in Fig. 3e
dargestellte Situation: Das bearbeitete Werkstück No.
1 wird zu einer Ausgabe aus Kammer 78 gefördert, wäh
rend nun das Werkstück No. (n+1) über der Öffnung 82
liegt. Mit dem Quertransportorgan 94 wird das Maskie
rungsorgan 92, welches bereits einen Umlauf von Öffnung
82 zu Öffnung 82 durch Kammer 76 durchlaufen
hat, auf das unbearbeitete Werkstück No. (n+1) appli
ziert und dieses Werkstück, wie aus Fig. 3f hervor
geht, vom Förderer 86 durch Öffnung 82 in Förderer
84 übergeführt.
Damit ist am Förderer 86 die Werkstückaufnahme frei,
womit sich nun die Zyklen gemäß Fig. 3(c) bis (f)
wiederholen können.
In Fig. 4 ist anhand eines schematisch dargestellten
Ausschnittes mit der Öffnung 4 an der Anlage gemäß
Fig. 1 eine weitere Ausbildung der Anlage darge
stellt, bei der auch Peripher-Maskierungsorgane 58p,
so wie das vorbeschriebene Maskierungsorgan 58, ge
wechselt werden. Der Teller 52 mit Dichtungen 62
trägt in der dargestellten Ausführungsform, was nicht
zwingend mit dem erwähnten Maskierungskonzept zu kop
peln ist, eine Fahrzeugplatte 52a, welche magnetisch,
vorzugsweise mittels Permanentmagneten 64a, am Teller
52, gehaltert ist.
Die Fahrzeugplatte 52a ihrerseits trägt teller-
52-seitig Periphermagnete 64 p sowie das zentrale Ma
gnet 64. Eine Aufnahme 20 mit ihren Dichtungen wird,
wie beschrieben wurde, durch Teller 30 b mit Dichtun
gen 66 gegen die Berandung der Öffnung 4 getrieben.
Am Teller 30 b sind Elektromagnete 60 p für das peri
phere Maskierungsorgan 58p bzw. 60 für das zentrale
58 vorgesehen. Mit den Magneten 60 p wird die Weiter
gabe des peripheren Maskierungsorgans 58p bewerkstel
ligt, in Analogie zu der vorbeschriebenen bezüglich
des Maskierungsorgans 58.
Bei der Fahrzeugplatte 52a kann es sich um eine Werk
stückadapterplatte handeln, welche jeweils entspre
chend zu bearbeitenden Werkstücken 22 ausgewechselt
wird. Sie durchläuft gemeinsam mit dem jeweiligen
Werkstück 22 mindestens einen Teil der Werkstück
transportbahn. Wie schematisch dargestellt, greift
der Festhaltemechanismus 26 bei Vorsehen der Fahr
zeugplatte 52a an letzterer an.
In Fig. 5 ist zum Aufzeigen der Allgemeinheit des be
schriebenen Maskierungsverfahrens bzw. der Anlage
hierfür dessen bzw. deren Grundprinzip dargestellt.
Auf einem Förderer 100 werden, wie schematisch darge
stellt, Werkstücke 102a, ohne Maskierung, einer ent
lang des Förderers 100 und damit der Bewegungsbahn B
der Werkstücke 102 wirkenden Applikationsstation 104
zugeführt, die von einem Magazin 106 mit losen Mas
kierungselementen 108 gespiesen wird. Ausgangsseitig
der Applikationsstation 104, d. h. der Station, an der
Maskierungselemente 108 den Werkstücken 102a aufge
bracht werden, werden die nun mit dem Maskierungsele
ment 108 versehenen Werkstücke 102b einer oder mehre
ren Bearbeitungsstationen zugeführt, generell darge
stellt in Fig. 5 mit der Vakuumoberflächenbearbei
tungsanordnung 110, worin die erwähnten Werkstücke
102b ein- oder zweiseitig oder rundum oberflächenbe
arbeitet werden. Ausgangsseitig der Anordnung 110
werden die nun bearbeiteten weiterhin maskierten
Werkstücke 102b einer entlang der Bewegungsbahn B der
Werkstücke wirkenden Entnahmestation 112 zugeführt
und verlassen die Entnahmestation 112 als nun bear
beitete Werkstücke 102c, ohne Maskierungselement 108.
Die an der Station 112 entfernten Maskierungselemente
108 werden entweder an die Applikationsstation 104
rückgespiesen, oder, wenn sie nach mehreren Rückfüh
rungszyklen durch Wirkung der Bearbeitungsanordnung
110 verbraucht sind, wie bei 114 dargestellt, aus dem
Umlauf gezogen. Dies über eine schematisch darge
stellte gesteuerte Selektionseinheit 116.
Anhand der Fig. 6 und 7 soll das allgemein gültige
Prinzip der Transporttechnik, wie sie an der bevor
zugten Anlage gemäß den Fig. 1 bis 2a in der Kammer
1 realisiert ist, dargestellt werden.
Gemäß Fig. 6 ist in der Transportkammer 120, welche
für sich und/oder durch mindestens eine der minde
stens zwei vorgesehenen Kammeröffnungen 122 vakuum
technisch konditionierbar ist, ein Karussell 124 vor
gesehen, welches, wie bei ω1 dargestellt, gesteuert
drehgetrieben wird. Am Karussell sind, wie auch immer
geartete, gegebenenfalls gesteuerte Festhalteorgane
125 für Werkstücke 126 vorgesehen.
Gemäß der Ausbildung nach Fig. 6 werden am Karussell
120 z. B. scheibenförmige Werkstücke 126 so gehaltert
und transportiert, daß ihre Scheibenflächen bei Dre
hung um die Drehachse des Karussells 124 eine zylin
drische Fläche aufspannen. Bezüglich der Drehachse
A124 des Karussells 124 in einer bevorzugten Variante
drehfest radial gesteuert ausfahr- bzw. rückholbar,
sind Schuborgane 128 vorgesehen. Sind sie drehfest,
so ist ihre Anzahl gleich der Anzahl damit zu bedie
nender Öffnungen 122 in der Kammer 120, welche An
zahl aber nicht zwingend gleich der Anzahl an der
Kammer 120 überhaupt vorgesehener, von den Werkstüc
ken durchlaufener Öffnungen zu sein braucht.
Das Karussell 124 wird bevorzugterweise in Schritten
drehgetrieben, so daß jeweils eine Aufnahme 125 auf
eine zu bedienende Kammeröffnung 122 ausgerichtet
wird, worauf mit dem besagter Kammeröffnung 122 fest
zugeordneten Schuborgan 128 das positionierte Werk
stück 126 in Richtung aus der Kammer 120 ausgegeben
wird, oder, umgekehrt, durch besagte Öffnung 122 ein
Werkstück von außerhalb der Kammer 120 rück- oder
eingeholt wird.
Wie ersichtlich, können an einer solchen Transport
kammer 120 in gezielt konditionierter Atmosphäre mehr
Werkstücke 126 zwischengelagert werden als Schuborga
ne 128 vorgesehen sind. Es wird die Drehbewegung um
die Achse 124 und die Radialbewegung, wie mit den
Schuborganen 128 durchgeführt, getrennt, womit die
Realisation der entsprechenden Antriebe und Steuer
leitungen wesentlich vereinfacht wird.
Es ergibt sich eine optimale flache Kammer 120 auf
grund der Tatsache, daß sowohl die notwendige Dreh
bewegung des Karussells, wie auch die Radialbewegung
der Schuborgane in einer Ebene erfolgen.
Letzteres ist allerdings nicht zwingend, sondern be
vorzugt. Es ist durchaus möglich, die Schuborgane 128
zur Achse A124 schiefwinklig anzuordnen, wie strich
punktiert in Fig. 6 angedeutet und, entsprechend, die
Halterungen am Karussell sowie die Öffnungen in der
Kammer 120 vorzusehen. Im weiteren ist es auch mög
lich, an dem in Fig. 6 dargestellten Karussell, wie
gestrichelt dargestellt, in Axialrichtung A124 be
trachtet, zwei oder mehr Lagen von Werkstücken vorzu
sehen und mittels in dieser Achsrichtung gestaffelter
Schuborgane 128, Kammeröffnungen 122 zu bedienen oder
gar, wie mit v dargestellt, die vorgesehenen Schubor
gane 128 wohl weiterhin drehfest vorzusehen, aber in
Axialrichtung gesteuert verschieblich. Wie in Fig. 6
mit ω2a dargestellt, ist es ohne weiteres möglich,
auch die Schuborgane 128 um die Achse A124 zu drehen,
mit einem separaten Drehantrieb, wie gestrichelt bei
128m dargestellt. Wie dem Fachmann ersichtlich, er
gibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten, das an der
Kammer 120 bzw. 1 gemäß Fig. 1-2a realisierte
Transportprinzip den jeweiligen Bedürfnissen entspre
chend zu modifizieren.
Aus dieser Vielzahl sich nun eröffnender Möglichkei
ten ist in Fig. 7 eine weitere dargestellt, die er
möglicht, die Transportkammer 120 in ihrer Bauhöhe
wesentlich zu reduzieren. Das Karussell 124 ist hier
so ausgebildet, daß die kleinste Werkstückdimension,
bei deren Ausbildung als scheibenförmige Werkstücke
126 deren Dickenausdehnung, parallel zur Karussell
achse 124 liegt. Analog, wie in Fig. 6, sind die
Schuborgane 128 ausgebildet, und die vorgesehenen
Öffnungen 122a werden zu Schlitzen.
Es sei nun die Ausbildung der Kammer 2 in ihrer All
gemeinheit betrachtet, sowie das Konzept des Anlagen
aufbaus, unter Verwendung jeweils mindestens einer
Kammer nach dem Konzept von Kammer 1 bzw. von Kammer
2.
In Fig. 8 ist eine Querschnittsdarstellung einer wei
teren Ausführungsvariante einer Kammer 2 gemäß den
Fig. 1, 2 dargestellt. Sie umfaßt einen Antriebsmo
tor 130, auf dessen Achse als Raumachse A und physi
sche Antriebsachse 133, mindestens ein Transportarm
135 mit einer Achse A135 gewinkelt, beispielsweise um
45° zur Raumachse A gewinkelt, befestigt ist. Wird
mittels des Motors die Antriebsachse 133, wie bei ω2
dargestellt, in Drehung versetzt, so überstreicht der
oder die Transportarm(e) 135 eine Kegelfläche mit
hier z. B. 45° Kegelöffnungswinkel ϕ. In Fig. 7 weist
die Kammer K zwei zu bedienende Öffnungen auf. Eine
erste Öffnung 137 ist beispielsweise und wie darge
stellt, direkt als Schleusenöffnung ausgebildet. Dann
braucht eine, z. B. nach dem Prinzip der Kammer nach
den Fig. 5, 6 aufgebaute weitere Kammer 180 gege
benenfalls keine Schleuse aufzuweisen. Sie umfaßt
einen Rahmen 139, daran angeflanscht einen auf- und
abbeweglichen Rahmen 141. Innerhalb des getrieben
auf- und abbeweglichen Rahmens 141 liegt ein Dich
trahmen 142, der das Schleusenvolumen 143 festlegt,
mit einer Normalen A143. Die Schleusenöffnung 137 um
faßt weiter einen Deckel 145, welcher z. B. linear in
Richtung x verschieblich ist. Er kann selbstverständ
lich auch um eine in Fig. 7 vertikale Achse zum Öffnen
und Schließen schwenkbar sein. Er wird in seiner
geschlossenen, dargestellten Position durch Absenken
des Zwischenrahmens 141 in Richtung y, dichtend auf
den Dichtrahmen 142 gelegt.
Damit wird die Schleusenöffnung 137 gegen die Umge
bung U abgedichtet.
Der Transportarm 135 trägt, endständig, als Träger
partie einen Teller 149, worauf ein zu behandelndes
Werkstück, im dargestellten Beispiel eine Speicher
scheibe 151, ruht. Wie gestrichelt dargestellt, kann
am Transportarm 135 der Teller 149 von seinem Sitz
(eingezeichnet) am Dichtrahmen 142 gegen die Raumach
se A rückgeholt werden und damit die Schleuse trans
porteinrichtungsseitig geöffnet werden. Der Teller
149 braucht nicht dicht am Rahmen 142 anzuliegen,
wenn in Kammer K nicht eine höchsten Reinheitsanfor
derungen genügende Atmosphäre aufrechterhalten werden
muß. Das Werkstück 151 wird mit dem Transportarm
durch Drehen der Welle 133 mittels des Motors 130 an
die zweite dargestellte Öffnung 157 gefördert. Der
Radial-Antriebsmechanismus am Transportarm 135, des
sen Ausbildung an sich die vorliegende Erfindung
nicht tangiert und für welchen sich dem Fachmann man
che Realisationsmöglichkeiten eröffnen, ist, was we
sentlich ist, direkt an dem drehbaren Transportarm
vorgesehen und mit einem Balg 153 vakuumdicht gegen
die Umgebung in der Kammer K abgedichtet. Durch Dre
hen des Transportarmes 135 wird das Werkstück 151,
nämlich die Scheibe, in den Bereich der zweiten Öffnung
157 gefördert. Die Öffnung 157 legt die Öff
nungsflächennormale A157 fest. Aus der gestrichelt
dargestellten Annäherungsposition Q heraus wird der
Transportteller 149 mit dem Werkstück 151 in die aus
gezogen dargestellte Position mittels des erwähnten
beispielsweise pneumatischen Hubmechanismus am Arm
135 wieder angehoben, so daß sich der Teller 149 nun
dichtend an den Rand der Öffnung 157 anlegt.
Gegenüber der Umgebung U ist die Kammer K vorzugswei
se vakuumdicht aufgebaut. Es werden je nach Einsatz
zweck (nicht dargestellt), an den den Öffnungen der
Kammer K angekoppelten Stationen und/oder Transport
kammern und/oder an der Kammer K selbst und/oder an
der Schleusenöffnung 137, Einrichtungen vorgesehen,
um gezielt jeweilige Atmosphären einzustellen, d. h.
es werden daran Evakuierungsanschlüsse und/oder Gas
einlässe vorgesehen. Ein Pumpanschluß 160 für Kammer
K und gegebenenfalls die Schleusenöffnung 137, sind
in Fig. 8 dargestellt.
Ist die Kammer so ausgebildet, daß alle Kammeröff
nungen durch je einen der vorgesehenen Arme 135 dich
tend verschlossen werden, so ergibt sich damit die
Möglichkeit, die jeweiligen Atmosphären in den den
Öffnungen zugeordneten Bearbeitungsstationen und/oder
Transportkammern und/oder Schleusenstationen,
unabhängig von derjenigen in der Kammer K vorzugeben.
In gewissen Fällen kann es aber durchaus genügen, ei
ne gemeinsame Atmosphäre für mindestens eine weitere
Kammer bzw. Station und die Kammer K vorzusehen, wo
mit dann beispielsweise nur die Kammer K zu konditio
nieren bzw. zu evakuieren ist, wie in Fig. 8 z. B.
dargestellt, gemeinsam z. B. die Schleusenöffnung 135
und die Kammer K.
In Fig. 9 ist eine teilweise geschnittene Kammer, dem
Prinzip von Kammer 2 in Fig. 1-2a folgend, darge
stellt, bei der die Arme 135 von der Achse 133 des
Motors 130 senkrecht ausragen, womit ϕ = 90° wird.
In Fig. 10 ist die Kammer, Teil einer Anlage in der
Konfiguration gemäß Fig. 9, in Aufsicht dargestellt.
Es bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Bau
elemente. Es sind um die Achse A z. B. sechs
Transportarme 135a bis 135f angeordnet, analog wie in
Fig. 9 ersichtlich und sie bedienen abwechselnd z. B.
eine Schleusenstation 158a für die Ein- und Ausgabe
von Scheiben 151 und eine Transportkammer 158b mit
Stationen 158b , weitere fünf Kammern bzw. Bearbei
tungsstationen durch Öffnungen 157a bis 157e.
Die Öffnung 157b ist z. B. einer Transportkammer 158b
mit Karussell und Schuborganen, analog zur Kammer 1
bzw. den mit den Fig. 6 und 7 erläuterten, zugeord
net. Diese Kammer 158b ist mit weiteren Bearbeitungs
stationen und/oder weiteren Transportstationen ver
bunden. Die Öffnung 157c ihrerseits ist beispiels
weise mit einer weiteren Kammer 158c des Typus gemäß
Kammer 2 von Fig. 1 und wie sie weiter im Zusammen
hang mit Fig. 8 erläutert wurde, verbunden, letztere
wiederum mit weiteren Bearbeitungs- und/oder Trans
port- und/oder Schleusenkammern. Die dargestellte
Konstellation der Gesamtanlage soll nur ein Beispiel
dafür liefern, wie flexibel, modular, sowohl mit Kam
mern des Typs gemäß Kammer 1 von Fig. 1-2a und/oder
des Typs gemäß Kammer 2 von Fig. 1-2a Anlagen
zusammengestellt werden können. Es soll auf diese
Flexibilität noch weiter eingegangen werden, wobei
bereits in Fig. 10 die nochmals noch zu definierenden
Kammertypsymbole verwendet sind.
In Fig. 11 ist die anhand der Fig. 1, 2, 8 bis 10 er
läuterte Kammer K weiter in ihrem Grundprinzip sche
matisch dargestellt. Mit den z. B. drei hier darge
stellten Transportarmen 135a bis 135c, um die Raum
achse A drehend, werden, beispielsweise, die einge
tragenen drei Öffnungen 157 bedient. Mit der Begren
zung 159, schematisch eingetragen, ist die Kammer K
umrandet. Die Transporteinrichtung überstreicht bei
ihrer Drehung ω2 eine Kegelfläche mit Öffnungswinkel
ϕ und bedient die Öffnungen 157, welche die Flächen
normalen 157 festlegen. Letztere sind in Richtung von
Mantellinien des überstrichenen Kegels gerichtet. Es
liegen die Öffnungen 157 auf einem Großkreis der
überstrichenen Kegelfläche, d. h. sie sind alle von
der Spitze S des durch die Arme 135 überstrichenen
Kegels, gleich weit entfernt.
In Fig. 12 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt.
Hier liegen auf dem dargestellten, von den Armen 135
überstrichenen Kegel 161 Öffnungen auf dem einen
Großkreis 163 und weitere, wovon nur eine eingetra
gen ist, auf dem Großkreis 165. Die Öffnungsflä
chennormalen A157 weisen wiederum in Richtung der Ke
gelmantellinien m. Um die Öffnungen 157, welche auf
unterschiedlichen Großkreisen 163, 165 liegen, zu
bedienen, sind die Arme 135, wie bei 167 schematisch
dargestellt, getrieben verlängerbar bzw. verkürzbar,
wie über einen pneumatischen Teleskopantrieb, z. B.
abgedeckt mit hier nicht dargestelltem Balg, analog
zum Balg 153 von Fig. 8. Damit wird es möglich, Öffnungen
157 nicht nur auf einem Großkreis, wie bei
der Kammer gemäß den Fig. 8 bis 10 anzuordnen, son
dern, vorzugsweise azimutal, ϕ, versetzt, auf mehre
ren Kegelgroßkreisen.
Bei einer Weiterbildung der Kammer K nach Fig. 13
sind die Arme 135, wie wiederum bei 167 dargestellt,
auch ausfahrbar bzw. rückholbar und tragen eine
Transportplatte 149a. Zusätzlich ist der Kegelwinkel
ϕ getrieben einstellbar, so daß Kegel mit unter
schiedlichen Öffnungswinkeln ϕ überstrichen werden
können. Mithin können in weiten Grenzen beliebig an
geordnete Öffnungen 157 bedient werden. Es ist zudem
die Trägerplatte 149a gewinkelt in einem Winkel β
90° am jeweiligen Arm 135 gelagert und, wie bei p
dargestellt, um die Armachse A135 drehbar. Sowohl die
Kegelwinkeleinstellung ϕ, wie auch das Einfahren und
Ausfahren des Armes, wie auch die Drehung bei p wer
den gesteuert getrieben vorgenommen, womit es mit ei
ner solchen Anordnung möglich ist, räumlich praktisch
beliebig angeordnete Öffnungen 157 zu bedienen. Ge
strichelt ist wiederum die Begrenzung der Kammer K
dargestellt.
Gemäß Fig. 14 sind die Arme 135 so L-förmig ausge
bildet und gelagert, daß sie parallel zur Drehachse
A liegen. Liegt die Raum- bzw. Drehachse A vertikal,
so hat dies den wesentlichen Vorteil, daß mithin
Werkstücke auf den Tellern 149 nicht gehaltert zu
werden brauchen. Die Antriebe für die Bewegung v der
Teller 149 liegen innerhalb der Bälge 153.
Es seien nun folgende Kammertypen definiert und, zur
graphischen Vereinfachung, in Fig. 15 mit den hier
definierten Abkürzungen, zeichnerische Symbole:
Eine Schleusenkammer, womit Werkstücke in beiden
Richtungen durchgeschleust werden.
Eine Schleusenkammer, an der Werkstücke nur in
Richtung gegen ihre Vakuumoberflächenbehandlung
eingeschleust werden.
Eine Schleusenkammer, mittels welcher Werkstücke
nur in Richtung von der Vakuumoberflächenbehand
lung durchtransportiert werden.
Eine Kammer, worin Werkstücke oberflächenbearbei
tet werden, wie abgetragen, beschichtet, gerei
nigt, erhitzt, gekühlt etc.
Eine Transportkammer des Typs, wie sie anhand
bzw. durch Kammer 1 in den Fig. 1 und 2 sowie in
den Fig. 6, 7 dargestellt und erläutert wurde.
Eine Kammer des Typs der Kammer 2 von Fig. 1 und,
wie sie weiter im Zusammenhang mit den Fig. 8 bis
14 dargestellt und erläutert wurde.
Eine Kammer, worin Werkstücke zwischen mindestens
zwei Öffnungen verschoben werden, womit die Kam
mern EASK, ESK, ASK, RAKAK und RADK davon umfaßt
sind, aber insbesondere auch Kammern mit anderen
Transportmechanismen als die mit Bezug auf die
Kammern RAKAK und RADK gezeigten und beschriebe
nen.
In Fig. 16 sind einige Konfigurationen von Anlagen
dargestellt, worin mindestens eine der Kammern eine
RAKAK- oder RADK-Kammer ist. Daraus ist ersichtlich,
daß sich mit den beiden Kammertypen sowie weiteren
bekannten Kammern in höchster Flexibilität, modular
beliebige Anlagenkonfigurationen zusammenstellen las
sen mit oder ohne Mitintegration des Maskierungskon
zeptes gemäß Fig. 5. Das erfindungsgemäße Vorgehen
eignet sich insbesondere für die Bearbeitung von ma
gneto-optischen Speicherplatten.
Claims (14)
1. Kammer (1), mindestens für den Transport von Werk
stücken, insbesondere von kreisscheibenförmigen Werk
stücken, wie von Speicherplatten, mindestens zeitwei
se in Vakuumatmosphäre, während deren Fertigung, mit
mindestens zwei Außenöffnungen (4, 6) zur Durchfüh
rung eines Werkstückes (22) und einer Mehrzahl ge
meinsam um eine Achse herum in Ausrichtung zu den
Öffnungen drehbarer Werkstückaufnahmen (20), dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein auf eine Öffnung
(4) ausgerichtetes, in der Kammer (1) bezüglich der
drehbaren Werkstückaufnahmen (20) unabhängig gelager
tes, mindestens in einer Komponente radial gesteuert
ausfahrbares bzw. rückholbares Transportorgan (30b)
vorgesehen ist, welches auf ein Werkstück im Öff
nungsbereich eingreift.
2. Kammerkombination mit einer Kammer (2) nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1, wobei nur mindestens eine
Werkstückaufnahme (52) vorgesehen ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (52) an ei
nem Transportorgan (46) angeordnet ist, das als Gan
zes sowohl um die Achse (A44) getrieben drehbeweglich
gelagert ist und das zudem linear ausfahrbar bzw.
rückholbar ist, daß weiter an mindestens einer der
Außenöffnungen (4) eine weitere Kammer (1) ange
schlossen ist mit mindestens einer weiteren Außen
öffnung (6) und einer Transportanordnung (30b, 20).
3. Kammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die weitere Kammer nach Anspruch 1 ausgebildet
ist.
4. Kammer bzw. Kombination nach einem der Ansprüche 1
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bezüglich
der Mehrzahl drehbarer Werkstückaufnahmen (20) unab
hängig gelagerte Transportorgan (30b) drehfest in der
Kammer gelagert ist.
5. Kammer (1) bzw. Kombination (1, 2) nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kammer (1) von deren Innerem her betrachtet, eine er
ste Aufnahmeöffnung für Werkstücke (6), die zu bear
beiten sind, sowie eine erste Ausgabeöffnung (4) für
Werkstücke, die bearbeitet sind, aufweist, weiter ei
ne zweite Ausgabeöffnung (6) für zu bearbeitende
Werkstücke und eine zweite Aufnahmeöffnung (4) für
bearbeitete Werkstücke oder daß die ersten Öffnun
gen (6) und/oder die zweiten (4) in je einer Öffnung
(4, 6) kombiniert sind, und daß in der Kammer (1)
der Transportweg (52) von der ersten Aufnahmeöffnung
(6) zur zweiten Ausgabeöffnung (4) je für zu bearbei
tende Werkstücke (22) länger ist als der Transportweg
von der zweiten Aufnahmeöffnung (4) zur ersten Ausga
beöffnung (6), je für bearbeitete Werkstücke.
6. Kammer (1) bzw. Kombination (1, 2) nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
oder die Transportorgane (52, 30b) zu der jeweilig
vorgesehenen Drehachse (A44, A14) rechtwinklig aus
fahrbar bzw. rückholbar ist bzw. sind.
7. Kammer (1) bzw. Kombination (1, 2) nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
mindestens eine Werkstückaufnahme (20, an 52) für ein
scheibenförmiges Werkstück (22) bei ihrer Drehung um
die Achse (A14, A44) mit ihrer weiten Aufnahmefläche
eine Zylinderfläche überstreicht.
8. Kammer (1) bzw. Kombination (1, 2) nach einem der
Ansprüche 1, 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die mehreren Werkstückaufnahmen (20) einen in ihrer
Drehachse (A14) wirkenden Antrieb (10) aufweisen,
oder der Antrieb diesbezüglich peripher auf die Werk
stückaufnahmen wirkt.
9. Kammer (1) bzw. Kombination (1, 2) nach einem der
Ansprüche 1, 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die mehreren Werkstückaufnahmen (20) radial federnd
(18) gelagert sind und mittels des mindestens einen
von der drehbaren Werkstückaufnahme unabhängig gela
gerten Transportorgans (30b) an die Öffnungsberan
dung legbar sind, wobei vorzugsweise Dichtungsorgane
(66, 68) vorgesehen sind zum dann dichten, vorzugs
weise vakuumdichten Verschließen dieser Öffnung.
10. Kammer (1) bzw. Kombination (1, 2) nach einem der
Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in
der mindestens einen Werkstückaufnahme (20 an 52)
vorzugsweise gesteuerte Halteorgane (26, 64) für ein
Werkstück (22) vorgesehen sind und diese an vorgege
benen Drehpositionen, vorzugsweise wenn die Werk
stückaufnahme (20) in einem Öffnungsbereich positio
niert ist, durch mechanischen Eingriff (70, S₃) betä
tigbar sind.
11. Kammer (1) bzw. Kombination (1, 2) nach einem der
Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß min
destens ein Teil (4, 6, 54) der Außenöffnungen durch
Wirkung des mindestens einen Transportorgans (30b,
52) dicht, vorzugsweise vakuumdicht, schließbar ist.
12. Vakuumbehandlungsanlage mit einer Kammer (1) oder
einer Kammerkombination (1, 2), nach einem der An
sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß minde
stens eine weitere Kammer des Typus Schleusenkammer
(6), Bearbeitungskammer (56), Transportkammer (158)
an einer Außenöffnung der Kammer oder Kammerkombina
tion vorgesehen ist.
13. Transportverfahren für Werkstücke in einer evaku
ierbaren Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß minde
stens zwei Werkstücke um ein Zentrum in einer Dreh
ebene gedreht werden und mindestens in einer Bewe
gungskomponente individuell radial bezüglich des
Drehzentrums verschoben werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Werkstücke mittels eines um das Zentrum
drehgetriebenen Organs gedreht und mit diesem Organ
auch verschoben werden oder mittels eines ersten Or
gans um das Zentrum gedreht werden und mittels eines
zweiten verschoben werden, wobei das zweite um das
Zentrum unabhängig drehbar ist oder drehfest ist.
Priority Applications (1)
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DE19924235677 DE4235677C2 (de) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | Vakuumkammer, Vakuumbehandlungsanlage mit einer solchen Kammer sowie Transportverfahren |
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ID=6471098
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