CN111201383A - 设备和真空腔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在真空中无摩擦和无润滑剂移动的设备，其中该设备包括位置固定轨道和通过磁力相对于位置固定轨道可移动的轨道。本发明还涉及真空腔，该真空腔例如用于具有根据本发明的设备的涂覆装置。

Description

设备和真空腔
技术领域
本发明涉及在真空中无滑动摩擦和无润滑剂移动的设备，其中，该设备包括固定位置轨道和通过磁力相对于固定位置轨道可移动的轨道。本发明还涉及具有根据本发明的设备的真空腔，例如用于涂覆装置的真空腔。
背景技术
许多超高真空设备和真空设备需要用于在真空中移动的机构，如此是用于固定部件的移动，诸如，例如锁定推进器，或用于例如在涂覆装置中传送工件。这些机构必须既能够在真空中移动，又能从真空外部向内传递移动，反之亦然。
在这方面，至少对于超高真空设备，由于腔室中所需的残余压力<10-7Pa，而不能在腔室中使用具有可测量的蒸汽压的润滑剂或其他材料。为了避免在这样的超高真空设备中发生滑动摩擦，已经提出了使用通过边缘-凹槽-相互作用来线性地引导的滚动缸的机构。
然而，已经发现，这些滚筒和相关联的引导齿和导轨的制造必须以非常低的制造公差来进行，以实现平稳的运行和长的操作次数(使用寿命)。
以此为出发点，本发明的目的是提出一种机构，该机构可以以更简单的方式来制造，并且该机构还使得在超高真空中也能够使设备更平稳地运行并提高操作次数，以这种方式使得该机构可以以可重复的方式在更长的时间内使用。
发明内容
通过具有权利要求1的特征的主题满足了本发明目的。
用于在真空中无滑动摩擦和无润滑剂移动的这样的设备包括：
固定位置轨道，
通过磁力可移动的轨道，
至少两个、至多四个球形主体和/滚珠，其构造为使可移动的轨道能够相对于固定位置轨道移动，优选地线性移动，其中，球形主体布置在固定位置轨道与可移动的轨道之间，以及
单元，其构造为通过磁耦合相对于固定位置轨道移动可移动的轨道并在可移动的轨道的成功移动之后保持可移动的轨道。
由于没有使用边缘-槽-相互作用并且没有使用圆筒的事实，可非常简单地和成本有效地制造该设备。例如，可以以不必提供具有凹口的复杂的圆筒形状的这样的方式使用作为用于滚珠轴承的滚珠而被出售的普通滚珠。此外，可以以明显更简单的方式制造可移动的轨道和固定位置轨道的构造，因为可移动的轨道和固定位置轨道的构造不再需要具有与圆筒配合的齿。
此外，已经发现的是，利用通过球形主体可实现制造的点接触还可实现更长的运行时间。这与规定使用圆筒面的现有技术形成对比，因为圆筒面被认为比滚珠的点接触具有明显更大的可承载性和耐磨性。然而，在使用本发明时，已经发现相反的事实，即与已知的圆柱形状相比，通过滚珠和/或球形主体的点接触可实现更长的运行时间。
可以这样说，球形主体构造为用于以如下这样的方式引导可移动的轨道的目的：在至少两个点之间规定可移动的轨道的线性移动。通过使用点接触，可分别大大减少磨损，从而延长了工具使用寿命。
通过磁力可移动的轨道使得能够对此进行驱动，且可从外部传递该驱动，并且该驱动例如在真空腔的腔壁中不需要接口，因为该驱动可通过磁耦合来建立。
该设备使可移动的零件(可移动的轨道)能够沿直线轨道或在平面中弯曲的轨道(固定位置轨道)移动。
因此，本发明描述了一种机构，该机构用于在没有润滑剂的情况下，特别是在超高真空(UHV)中，部件无线性滑动摩擦或类似线性移动。该移动通过滚动滚珠实现，其中，移动主体的倒数第二自由度通过使用时从空气侧穿过壳体(在真空中从空气侧穿过壳体)的磁耦合来确定。该耦合同时用于传递力和移动。
以仅产生滚动摩擦并避免滑动摩擦这样的方式确定力的大小。通过借助于静摩擦引导滚珠，该设备没有滑动摩擦，并且由于缺少滑动摩擦，因此不需要润滑，从而该设备也可在没有润滑剂的情况下进行运行。
例如，该设备可用于3×107个以上的循环，而不必进行润滑(在UHV中)。因此，该机构实现的可靠性特性超出了现有技术水平的100倍以上。与非移动设备相比，以7.5Hz驱动该设备时，压力的增加为≤5×10-13mbar(5×10-11Pa)，以这样的方式使得所获得的纯度特性同样超出了现有技术水平100倍以上。
以力也可沿轨道进行传递这样的方式进行磁耦合。这用于可移动的轨道的移位。
DE 10 2007 012 370 A1示出了一种装置，在该装置中，圆筒棍构造为用于执行可移动的轨道相对于固定位置轨道的移动。因此，通过至少三个接触点或分别为三个接触线来描述主体的稳定存储。然而，本发明的重要方面是：根据本发明的设备仅需要两个接触点，以仍然实现可动轨道的稳定存储。根据本发明，这通过滚珠的精确布置来进行，以这样的方式使得通过球形中心以及围绕与磁耦合有关的x轴旋转来相对于可移动的轨道的移动轴进行在y-z平面中的y方向和z方向上的定位。如DE 10 2007 012 370A1中所描述的那样，通过圆筒不能理解出这样的移动，因此，由于本领域技术人员将必须假设不能通过滚珠确保所需的移动，因此，用滚珠代替圆筒绝对不是显而易见的。
此外，还应该注意的是，普通的滚珠轴承在滚珠和两个环之间具有一定的间隙。如果有污染，例如矿物粉尘种子，现在到达滚珠与两个环中的一个环之间，只要粉尘种子小于间隙，就没有问题。但是，如果粉尘种子大于间隙，作用在种子上的力以及作用在该种子在滚珠和环上的接触表面的作用力将根据种子的大小迅速并非常强烈地增加，由于滚珠和环由硬化钢制成，因此，必须使用大的力使滚珠和环变形。这会导致快速磨损，尤其是在真空中会损坏滚珠轴承。污染物产生的凹口或研磨材料会在真空中粘附到滚珠上，并在保持架处产生摩擦，以此方式导致在短时间内大量材料被磨损，从而滚珠轴承因保持架弯曲、然后挡住滚珠而无法在正常情况下运行。
关于本教导中公开的轴承，由于表面压力是磁性的并且与钢相比，该力仅随着间隔变化而显著变弱，所以不存在这种效果。在越过干扰粒子时，作用在滚珠上的力在经过粒子时会受到法面压力的限制，通常该法面压力不会导致矿物粉尘种子损坏滚珠或轨道。因此，除了通过避免滑动摩擦来减少磨损之外，由于异物到达内部机构所引起的磨损也被最小化。
最后，由于连续作用的磁力，所公开的轴承没有间隙。与普通的滚珠轴承相比，滚珠和座圈始终以恒定的力无间隙地彼此挤压。因此，支撑件在该方向上没有间隙并且可以以更精确的方式进行设置。
优选地，可移动的轨道具有用于每个球形主体的单独表面，诸如例如滚珠的球形主体可位于该单独表面处。只要可移动的轨道通过该单元移动，球形主体就会沿固定位置轨道滚动，从而使可移动的轨道能够相对于固定位置轨道线性移动。
优选地，每个单独的表面具有两个基台，优选地，每个球形主体构造为在两个基台之间来回线性移动。通过与轨道平面垂直地布置的表面(优选地，在可移动的零件处以及可能在固定位置轨道处设置的弯曲表面)进行对该移动的引导，且由球形主体传递该引导，球形主体为例如滚珠，且滚珠在可移动的轨道与固定位置导轨之间滚动。
优选地，能够线性地移位的可移动的轨道可行进的路径长度由至少两个基台之间的间隔减去球形主体的直径而形成的。滚珠的移动范围受基台限制。以此方式，整个移动也被限制在轨道的有限部分。
在这一点上，应该注意的是，基台可设置在可移动的轨道处或固定位置轨道处。优选地，它们被设置在可移动的轨道处。
滚珠通过相应的高磁力保持在基台之间，在可移动的轨道与固定位置轨道之间，该高磁力的强度使得不会发生滑动摩擦。在周期性移动时，这些滚珠以此方式定位在端部基台之间，以使整个移动不发生滑动摩擦。以此方式，磨损被最小化。
根据优选的实施例，可移动的轨道包括至少两个凹部，每个凹部构造成容纳球形主体。凹部形成可移动的轨道可行进的预限定移动范围。
两个凹部可布置在可移动的轨道的一侧或者可替代地，布置在可移动的轨道的相对侧。
优选地，每个凹部具有单独表面和两个基台，其中，两个基台优选地布置为至少基本上是垂直的或垂直于单独表面，并且单独表面布置为至少基本上平行于固定位置轨道。以此方式，凹部以简单的方式限定可移动的轨道的移动范围。
根据特别优选的实施例，可移动的轨道包括联接腹板，联接腹板构造为用于与单元进行磁耦合。由此，可移动的轨道相对于固定位置轨道的移动由联接腹板的移动所诱导。
优选地，联接腹板设置为邻接至少一个凹部。以此方式，可在可移动的轨道的限定可移动的轨道的移动范围的部分旁边诱导对可移动的轨道的驱动。因此，特别优选地，联接腹板设置在两个凹部之间。
优选地，至少一个引导槽设置在可移动的轨道处，优选设置在单独表面处，在至少一个引导槽中引导球形主体以预限定可移动的轨道的线性移动。此外，具体地，至少一个引导槽设置在固定位置轨道处，在至少一个引导槽中引导球形主体。这样的引导槽用于相对于引导轨道精确地线性引导可移动的轨道。
优选地，两个球形主体，优选地正好两个球形主体布置在与可移动的轨道的线性移动方向平行的平面中。
在使用四个球形主体时，每个平面优选地分别设置两个球形主体，并且两个平面布置为至少基本上彼此平行或彼此垂直。
在这一点上，应注意的是，在一方面，滚珠的尺寸被设计为尽可能大，以实现尽可能大的滚珠表面的半径，并以此方式使磨损最小化。另一方面，滚珠的尺寸被设计为尽可能小，从而在加速移动期间惯性力不会导致滚珠滑动。
为了快速移动，通常有利的是，使可移动的轨道的质量保持为尽可能小。因此，可移动的轨道可例如在中央区域中具有切口，诸如槽、凹口或孔，以减小可移动的轨道的质量。
特别优选地，固定位置轨道布置在单元与可移动的轨道之间，且单元构造为相对于固定位置轨道移动可移动的轨道。以此方式，可确保紧凑的设置。
优选地，可移动的轨道和/或联接腹板包括磁性材料，优选地，非铁磁材料。这意味着在真空中设置永磁体，以此方式，设备还可在UHV范围内运行。在这一点上，应注意的是，优选以滚珠和可能的保持元件构造为将可移动的轨道保持在合适位置(例如，在真空腔中)这样的方式一体化构造可移动的轨道。设备可包括尽可能少的零件。以此方式，可向真空中引入最小的表面面积，且腔中的纯度受到尽可能小的影响。
优选地，单元包括磁体，磁体构造为移动可移动的轨道，特别地线性地移动可移动的轨道并且保持可移动的轨道静止。
优选地，单元包括磁性材料和至少一对被相反地极化的磁体，磁体向可移动的轨道提供磁耦合。通过这样的布置，生成环形场线，该环形场线使得除了单元与可移动的轨道之间的磁耦合之外还有特别小磁散射场。
特别优选地，单元包括两个辊，单元通过两个辊可相对于固定位置轨道移位。辊使得单元相对于固定位置轨道的摩擦移动能够相对小。
可选地，第二单元可布置在该单元的相反侧(顶部侧)，且第二单元具有较弱的磁体，该磁体相对于第一单元沿移动方向固定地机械耦合。这在位于可移动的轨道的顶部侧的两个另外的挺杆处发生磁性相互作用，并增加了可被传递的力。最初，相对于围绕移动方向的轴线的旋转力稳定了可移动的轨道。另外，降低了滚珠上的接触压力，从而导致进一步降低了磨损。
可选地，该单元可由“在两个层中”两个部分形成，相对于在真空中的布置，该两个部分类似为镜像。在这一点上，靠近壳体的层以速度的一半进行移动，这意味着其移动像真空中的滚珠一样。位于距壳体更远的层像可移动的轨道一样移动。用于可移动的轨道的耦合磁体安装在布置在更远的平面上。如果使用(磁性)钢滚珠，则耦合磁体可在真空中滚珠的位置处布置在更靠近单元的平面处，且磁体直接作用于滚珠。这导致沿着移动方向对滚珠进行更强的引导，并且以此方式在通过滑动摩擦增加磨损之前进一步减小了滑动摩擦和/或更高的可能的加速度。
可选地，单元布置在引导件中，引导件规定单元的移动范围。通过引导件，可从外部确保可移动的轨道在规定移动范围中移动。
优选地，可移动的轨道构造为推杆，以线性地推动布置在推杆处的对象，特别地线性地推动对象。例如，可移动的轨道可在真空腔中在多个点之间使孔、目标、工件等移位，以这样的方式，使得在使用时可引入并且移除孔、目标、工件等。
有利的是，固定位置轨道由真空腔的至少一个腔壁形成。以此方式，通过包括腔壁的固定轨道与可移动的轨道之间的两个滚动球形主体和磁力启动真空中的移动的传递。
例如，在真空侧使用钢零件时，真空腔可被非常高地加热，例如加热到高达400℃。同时相对应地选择空气侧的材料时，此处的运行温度还可能＞300℃。设备的运行温度仅受材料(例如，设备所使用的钢合金)的高温性能的限制。
根据另一方面，本发明涉及一种真空腔，例如，该真空腔用于涂覆装置，并具有如本文所述的设备以及推杆，推杆被布置在可移动的轨道处并且可例如使空间中的两个点之间的孔移位，且设备构造为在真空腔中移动推杆或孔，优选地线性地移动推杆或孔。
结合根据本发明的设备所论述的优点均是事实，以类似的方式该优点适用于根据本发明的真空腔。
附图说明
以下将仅通过示例的方式参照附图来详细地描述本发明。示出如下：
图1是根据本发明的设备的以具有穿过壳体的纵向截面的侧视图的示意性图示；
图2是图1的设备的等距视图；
图3是沿着沿穿过图2的图的截面线A-A进行观察的方向的横向于纵轴的截面；
图4是具有磁性台车引导件和安全夹的图1的设备的另一等距视图；
图5是根据本发明的另一设备的示意性图示；
图6是根据本发明的另一设备的示意性图示；
图7是根据本发明的另一设备的示意性图示；
图8是根据本发明的另一设备的示意性图示；以及
图9是根据本发明的另一设备的示意性图示。
具体实施方式
图1通过百叶窗机构50’的示例以具有穿过壳体1的纵向截面的侧视图示出了根据本发明的设备50的示意性图示。在本示例性设计中，壳体1由超高真空凸缘1(不锈铁尺寸DNCF40)形成，具有焊接到其的非磁性不锈钢管2(尺寸18×1)和焊接到其的覆盖板3。
构造为推杆4的可移动的轨道4’以及两个钢孔5布置在壳体1中。推杆4包括磁性材料、非磁性材料，在特定情况下为不锈钢1.4112。可以以此方式实现的粘附力足以实现推杆4的正确的功能并进一步避免使用诸如NdFeB或CoSm的材料，因为永磁体具有明显更强的磁场，但不容易与超高真空兼容。
推杆4仅位于钢滚珠5上的两个点处。钢滚珠5沿不锈钢管2的下部内表面6滚动，并且以此方式使得推杆4能够线性移动。不锈钢管2形成固定位置轨道2’，可移动的轨道4’相对于固定位置轨道2’是可移动的。
设备50、50’包括推杆4、固定位置轨道2’、具有磁性台车7’的单元7和布置在固定位置轨道2’与可移动的轨道4’之间的两个滚珠5。可移动的轨道4’通过单元7同时相对于固定位置轨道2’移动，并且通过磁耦合相对于单元7保持可移动的轨道4’。为此，单元7具有配备有两个圆形磁体8的磁性台车7’。
在本实施例中，轨道磁体8具有10mm的直径，5mm的高度。通常来说，圆形磁体可具有在5mm至20mm的范围内选择的直径并且可具有2mm至10mm的高度。圆形磁体8可由NdFeB制造。
圆形磁体8与挺杆9磁性耦合，挺杆9设置在可移动的轨道4’处。挺杆9布置在可移动的轨道4’的联接腹板10处，因为挺杆9从联接腹板10的下侧沿着内表面6的方向突出。可移动的轨道4’相对于固定位置轨道2’的移动由单元7’的移动所诱导，并且以此方式通过联接腹板10来诱导。
为了减小可移动的轨道4’的重量，联接腹板10还包括四个孔11。在本示例中，联接腹板10的侧壁还形成基台14。凹部12布置在可移动的轨道4的一侧，即布置在可移动的轨道4’的与挺杆9相同的一侧。
联接腹板10布置在两个凹部12之间。每个凹部12具有单独表面13和两个基台14，相应的滚珠5位于单独表面13处，两个基台14布置为与单独表面13垂直。相应的滚珠4可在凹部12的两个基台14之间来回线性地引导。两个基台14之间的间隔限定了能够线性的移位的可移动的轨道4’可行进的路径长度。单独表面13布置为与固定位置轨道2’平行。基台14与单独表面之间的过渡部被构造为弯曲表面，以防止在该位置处的疲劳破坏并且还可形成为矩形等。过渡部的曲率半径小于相应的滚珠5的半径，以确保滚珠5不抵接这些过渡部，而是首先抵接在基台14处。
磁性台车7的中心主体26(参见图2)同样地由磁性材料制成，特别地由不锈钢1.4112制成。圆形磁体8以相反的极性放置在磁性台车7’上，圆形磁体8由于其磁性而自身粘附到磁性台车7’，不需要另外的支持物。
通过进行相反的极化(顶部为北极的磁体8，底部位北极的磁体8)，磁场线靠近如下环，除了在空气侧和真空侧的小间隙之外，该环还延伸穿过高度可渗透的材料，并以此方式创建最小散射场。因此，有利的是，使用与相反地定向的耦合磁体8成对地布置的偶数个耦合磁体。
通过磁场线，两个挺杆9以及以此方式的可移动的轨道4’相对于磁体8保持静止。当单元7相对于管2移动时，由于磁耦合，挺杆9由于该单元的移动而以沿着与单元7相同的方向(即，沿着纵向方向L的方向)引导可移动的轨道4’这样的方式行进。
磁体8的磁场强度被选择为强的，以沿着单元7的方向并且以此方式沿着滚珠5的方向拉动可移动的轨道4’，使得滚珠5可以说是被夹持在可移动的轨道4’与固定位置轨道2’之间。然而，该夹持的强度不允许使得滚珠5不再在两个轨道4’、轨道2’上弹性滚动，而是被压紧为强到以使滚珠和轨道互相使彼此塑性变形，从而通过造成材料磨损(“微振磨损”)来互相破坏彼此。该夹紧压力的设定是非常优化的任务，一方面用于实现以高频移动，或者另一方面用于实现最小磨损。
磁体8的对称性的轴线的间隔优选被不同地选择，优选地被选择为略小于挺杆9的中间平面的间隔。这导致沿着移动方向更难耦合，这意味着作用于可移动的轨道4’和单元7’关于彼此的相对偏斜的恢复力更快增加。挺杆9在移动方向的宽度偏差、磁体8的直径的偏差以及挺杆9和磁体8的总体偏离的形状可具有相同的效果，并且可用于进行进一步的优化。
图2示出了图1的设备的等距视图。在该图中，两个塑料辊15以磁性台车7’可在不锈钢管2的外侧上滚动这样的方式设置在磁性台车7’处。
在这一点上，也可使用滚珠轴承，然而其已被示出为聚甲醛(POM)的辊具有非常良好的耐磨性(润滑通常超过30万次循环)并且运行时明显更安静。
磁性台车7’还具有位于相对侧的两个滑移板16，其中一个在所示的附图中不可见。滑移板16同样由POM制造。滑移板16以使磁性台车7’沿着平行于管的纵轴L的直线移动这样的方式将磁性台车7’支撑在磁性台车引导件17(参见图4)处。
图3示出了沿着沿穿过图2的图的截面线A-A向后进行观察的方向的横向于纵轴的截面。滚动在推杆14的滚珠5上的表面13为弯曲地制造为引导槽18。引导槽18的半径大于滚珠5的半径大约4％。在大多数滚珠轴承中使用该半径比，并且该半径比也被证明为在该情况下是成功的。半径的差异太小，因此无法在图像中被看到。
因此，推杆4的侧向引导通过磁体的外部定位来进行，除了可移动的轨道4’对滚珠的接触力以及滚珠对固定位置轨道2’和移动过渡部的接触力之外，该外部定位还可通过位于滚珠5上的可移动的轨道4’的内曲率和滚珠5在其中滚动的管2的内曲率来施加侧向恢复力。管2的弯曲以此方式承担下导轨的功能，该下导轨在现有技术水平中仍通过另外的单独部件来实现，并以此方式形成设置在固定位置的轨道2’处的引导槽。
固定位置轨道2’布置在单元7与可移动的轨道4’之间，且可移动的轨道4’相对于固定位置轨道2’可移动。
图4示出了具有磁性台车引导件17图1的设备的另一等距测视图。磁性台车引导件17通常由阳极化铝制成。当应加热连接有百叶窗机构50’的真空腔1时，可通过两个滚花螺钉(未示出)连同磁性台车7’一起将磁性台车引导件17移除，而无需使用工具。
磁性台车引导件17包括引导框架21和垂直于该引导框架布置的保持环20。引导框架21包括开口24，在该开口24中引导具有磁性台车7’的单元7。开口24仅比磁性台车7’略微宽(大约宽0.2mm)，这意味着滑移板16的外表面16’之间的间隔以不可能有明显的侧向位移、从而可能导致偏离线性移动这样的方式设置。开口24的长度限定了磁性台车7’可行进的路径长度。开口的长度以此方式还对应于可移动的轨道4’可在管2中行进的路径长度。由于磁耦合不是刚性的，因此在滚珠5接触基台14之前，开口24的长度被有利地选择为略小于可移动的轨道4’的路径长度。以此方式，在滚珠5不接触基台14的情况下，可移动的轨道4’在达到最终位置时可能会被过度激励。
用于保持环20与引导框架21之间的连接螺钉(未示出)的弯曲槽22允许无级设定磁性台车7’的方位角位置。弯曲槽22以其在凸缘1’的紧固孔23的部分圆上包括一个以上的角孔间隔(在该情况下为60°)这样的方式进行构造，以这样的方式，可将壳体以任意定向实际地螺纹地连接到真空腔上。然而，百叶窗机构10随后可始终以所示出的推杆4垂直于滚珠的竖直布置进行操作。这是有利的，以确保机械零件的均匀磨损并且以此方式最大化使用寿命。
已示出的是，当在较长的运行时间之后，磁性台车的方位角位置移动几度，随之固定轨道2’上的磨损轨道移位成先前未使用的表面，使用寿命可进一步增加。
图4进一步示出了安全夹19，该安全夹19防止可移动的轨道4’的掉落和用于解耦磁性台车7’的滚珠5从管2掉落，特别是当设备50垂直于真空腔(未示出)联接时。安全夹19在管2的内表面6处紧固在槽中。因此，安全夹19通常可插入有为此目的而设置的板层，并且该板层随后可被再次移除。
以此方式，不在需要另外的工具用于组装和拆卸设备50。特别地，不需要螺纹连接、焊接连接或铆钉连接，这避免了超高真空因坐落在间隙中的污染物或虚泄漏而被意外污染。为了避免该问题，除了壳体1之外，接触真空的所有零件一体化制成。
壳体1或形成真空腔的腔壁的管2用作固定位置轨道2’，以此方式，设备50在其制造上是简单的、稳健的和成本有效的。
图5示出了根据本发明的另一设备50的示意性图示。在该设备50中，滚珠5布置在可移动的轨道4’的相对侧上。由于磁性台车7’仅必须以如下的方式在一侧相对于滚珠5保持间隔，因此该变型可被形成得更短一些：不必强烈吸引滚珠5以使得其将不再进行移动。关于该变型，相比于图1至图4中所示出的变型，联接腹板1设置为邻接仅一个凹部12。在该情况下，中央基台14形成用于两个凹部12的基台。
然而，已示出的是，该变型中，平衡的侧向(垂直于图5中的图像平面)位置是不稳定的。这可通过在后方滚珠5下方的区域中位于底侧上的第二磁性台车(未示出)纠正。然而，相对于推杆4的形状的尺寸公差、相对于滚珠5的尺寸的尺寸公差和相对于管2的内部直径的尺寸公差被相加，以这样的方式，使得不需要对该变型进行不必要的精确制造。这也对可靠性有影响。然而，具有被相反地设置的滚珠5的变型也可在布置为彼此垂直的两个平面中延伸(参见图7)，这对于大行程具有明显的优点。
关于图5中示出的变型，孔25设置在推杆4处。例如，这样的孔25可用在涂覆装置(诸如例如分子束沉积设备)中。
可移动的轨道4’被构造为推杆4，以在对象被布置在推杆4处的情况下使对象(诸如孔25)来回地线性移动。
图6示出了根据本发明的另一设备的示意性图示。关于图1至图5中示出的实施例，在平行于可移动的轨道4’的线性移动方向的平面中分别精确地布置了两个滚珠5。
关于图6中示出的变型，与图7中的变型类似，在矩形管2中分别设置两对滚珠5。在图6的示例中，矩形固定位置轨道2’设置为管2。可移动的轨道4’相对于固定位置轨道2’转动45°。四个滚珠5布置在可移动的轨道4’的平坦侧与固定位置轨道2的边缘之间的空间中。以此方式，四个滚珠设置在两个平面中，且两个平面布置为彼此垂直并且平行于移动方向。
图7示出了根据本发明的另一设备的示意性图示。关于本实施例，图5中示出的具有被相反地设置的滚珠5的变型被扩展为如下变型：在该变型中，可移动的轨道4’由布置为彼此垂直的两个可移动的轨道4’(诸如图5中所示出的可移动的轨道)类似地形成。
以此方式，在交叉布置的可移动的轨道4’处在可移动的轨道4’的相对侧设置四个凹部12，且两个凹部12相对于彼此成直角地布置在可移动的轨道4’的前方区域中，使得它们的单独表面13存在为面对方形管2的内表面。两个凹部12同样地相对于彼此成直角布置在可移动的轨道4’的后方区域中，以这样的方式使得它们的单独表面13存在为面对方形管2的内表面。以此方式，居中布置的十字形腹板(未示出)形成用于所有四个凹部12的基台14。
四个滚珠5分别居中地布置在固定位置轨道2’的平坦侧，并且以此方式支撑可移动的轨道4’。关于该变型，每个平面设置彼此垂直的两个单独的滚珠，两个平面布置为彼此垂直。
为此，类似于图5中示出的可移动的轨道4’，可移动的轨道4’被构造在每个平面中，这意味着成对的滚珠中的两个滚珠5布置在可移动的轨道4’的前方区域中，并且相应的成对滚珠的另两个滚珠5布置在可移动的轨道4’的后方区域中。
图8示出了根据本发明的另一设备50”的示意性图示。关于该变型，所生成的移动不是线性发生的，而是沿圆弧发生的。这样的布置即可具有凸曲率也可具有凹曲率，即使不在圆形轨道上发生的移动也是可能的，只要在使用的区域中在耦合磁体8与推杆4之间保持足够小的间隔以确保功能性能力即可。
图9示出了根据本发明的类似于图6的另一设备50’的示意性图示。相比于图6中的设备，滚珠5放置在圆柱形管2中而不是作为固定位置轨道2’的矩形管2中。在可移动的轨道4’的相对设置的两侧分别布置两对滚珠5。四个滚珠5同样地设置在两个平面中，且两个平面布置为彼此垂直并且布置为平行于移动方向。通过圆柱形管2中的布置，滚珠5均可仅通过一个接触点在固定位置轨道2’处进行接触。在图6中，滚珠分别位于在固定位置轨道2’处的两个接触点处。通过图9中的布置，类似于图7中的实施例的滚动移动，无需围绕接触点进行另外旋转的滚珠移动导致了摩擦和磨损的减小。
此外，可移动的轨道4可围绕布置为与绘图的平面垂直的轴线旋转至任意旋转位置，以使稳定所需的力相对应地共旋转。
根据该变型，固定位置轨道2’可具有与可移动的轨道4’的移动轴垂直的圆形、方形或矩形截面。
可与如在前述内容中描述的设备50、设备50’、设备50”一起使用的未示出的用于涂覆装置的真空腔可包括：至少一个真空泵，通过该真空泵，可在腔中产生≤0.1Pa的真空度，优选≤5×10-3Pa、≤5×10-7Pa的真空度；以及凸缘，设备50、设备50’、设备50”的壳体1可连接到该凸缘，以移动推杆4的可移动的轨道4’，以移动例如真空腔中的孔25。
在这点上，应注意的是，滚珠5可具有0.5mm直至1m的滚珠直径，然而优选使用具有在3mm直至15mm的范围内的滚珠直径的滚珠5。关于本文示出的滚珠5，使用8mm的直径。
本文示出的耦合磁体具有0.5T的磁场强度。根据管2的材料以及管2的壁厚，可使用在0.2T至1T的范围内的磁场强度。
优选地，在设备50、设备50’、设备50”中使用不锈钢的滚珠5，但是，可使用硅或硅合金的滚珠5或例如二氧化锆的陶瓷滚珠作为滚珠5。
附图标记列表
1、1’ 壳体、凸缘
2、2’ 不锈钢管、固定位置轨道
3 覆盖板
4、4’ 推杆、可移动的轨道
5 滚珠
6 2的内表面
7、7’ 单元、磁性台车
8 圆形磁体
9 挺杆
10 联接腹板
11 孔
12 凹部
13 单独表面
14 基台
15 辊
16、16’ 滑移板、外表面
17 磁性台车引导件
18 引导槽
19 安全夹
20 保持环
21 引导框架
22 槽
23 紧固孔
24 开口
25 孔
26 中央主体
50、50’、50” 设备、百叶窗机构、设备
L 纵轴

Claims (30)

1.一种用于在真空中无滑动摩擦和无润滑剂移动的设备(50、50’、50”)，包括：
固定位置轨道(2’)，
通过磁力可移动的轨道(4’)，
至少两个、至多四个球形主体(5)，其构造为使所述可移动的轨道(4’)能够相对于所述固定位置轨道(2’)移动，其中，所述球形主体(5)布置在所述固定位置轨道(2’)与所述可移动的轨道(4’)之间，以及
单元(7)，其构造为通过磁耦合相对于所述固定位置轨道(2’)移动所述可移动的轨道(4’)并在成功移动之后保持所述可移动的轨道(4’)。
2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述球形主体(5)构造为使得所述可移动的轨道(4’)相对于所述固定位置轨道(2’)线性移动。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，
其特征在于，
所述可移动的轨道(4’)具有用于每个球形主体(5)的单独表面(13)，在所述单独表面(13)处，单独表面接触所述球形主体(5)。
4.根据权利要求3所述的设备，
其特征在于，
每个单独表面(13)具有两个基台(14)。
5.根据权利要求4所述的设备，
其特征在于，
每个球形主体(5)构造为在所述两个基台(14)之间被来回地线性引导。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的设备，
其特征在于，
可线性地移位的可移动的轨道(4’)能行进的路径长度由至少所述两个基台(14)之间的间隔形成。
7.根据权利要求4至权利要求6中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述基台(14)设置在所述可移动的轨道(4’)处或者所述固定位置轨道(2’)处。
8.根据权利要求4至权利要求7中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述可移动的轨道(2’)具有至少两个凹部(12)，并且其中每个凹部(12)构造为容纳一个球形主体(5)，其中，优选地，两个凹部(12)布置在所述可移动的轨道(4’)的一侧。
9.根据权利要求8所述的设备，
其特征在于，
每个凹部(12)具有单独表面(13)和所述两个基台(14)。
10.根据权利要求9所述的设备，
其特征在于，
所述两个基台(14)布置为至少基本上垂直于所述单独表面(13)，以及所述单独表面(13)布置为至少基本上平行于所述固定位置轨道(2’)。
11.根据前述权利要求中的至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述可移动的轨道(4’)包括联接腹板(10)，所述联接腹板(10)构造为用于与所述单元(7)进行磁耦合，并且其中，所述可移动的轨道(4’)相对于所述固定位置轨道(2’)的移动由所述联接腹板(10)的移动所诱导。
12.根据权利要求8至权利要求10中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述可移动的轨道(4’)具有连接腹板(10)，所述连接腹板(10)构造为用于与所述单元(7)进行磁耦合，并且其中，所述可移动的轨道(4’)相对于所述固定位置轨道(2’)的移动由所述联接腹板(10)的移动所诱导；并且
其中，所述联接腹板(10)设置为邻接至少一个凹部(12)。
13.根据权利要求12所述的设备，
其特征在于，
所述联接腹板(10)设置在所述两个凹部(12)之间。
14.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
至少一个引导槽(18)设置在所述可移动的轨道(4’)处，优选地设置在单独表面(13)处，在所述至少一个引导槽(18)中引导所述球形主体(5)以预限定所述可移动的轨道(4’)的线性移动。
15.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
至少一个引导槽设置在所述固定位置轨道(21)处，在所述至少一个引导槽中引导所述球形主体(5)。
16.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
两个球形主体(5)，优选地正好两个球形主体(5)布置在与所述可移动的轨道(4’)的线性移动方向平行的平面中。
17.根据权利要求16所述的设备，
其特征在于，
在使用四个球形主体(5)时，每个平面设置两个球形主体，并且两个平面布置为至少基本上彼此平行或彼此垂直。
18.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述单元(7)包括磁性材料和至少一对被相反地极化的磁体(8)，所述磁体(8)相对于所述可移动的轨道(2’)提供磁耦合。
19.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述单元(7)还包括两个辊，所述单元(7)通过所述两个辊能够相对于所述固定位置轨道(2’)移位。
20.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述单元(7)布置在引导件(17)中，所述引导件(17)预限定所述单元(7)的移动范围。
21.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述固定位置轨道(2’)布置在所述单元(7)与所述可移动的轨道(4’)之间，其中所述单元(7)构造为相对于所述固定位置轨道(2’)移动所述可移动的轨道(4’)。
22.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述可移动的轨道(4’)和/或联接腹板(10)包括磁性材料。
23.根据权利要求22所述的设备，
其特征在于，
所述磁性材料包括非铁磁材料。
24.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述单元(7)包括磁体(8)，所述磁体(8)构造为移动所述可移动的轨道(4’)并保持所述可移动的轨道静止。
25.根据权利要求24所述的设备，
其特征在于，
所述磁体(8)构造为线性地移动所述可移动的轨道(4’)并保持所述可移动的轨道静止。
26.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述可移动的轨道(4’)构造为推杆(4)，以推动布置在所述推杆(4)处的对象。
27.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述可移动的轨道(4’)构造为推杆(4)，以线性地移动布置在所述推杆(4)处的对象。
28.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述固定位置轨道(2’)由真空腔(1)的至少一个腔壁(2)形成。
29.根据前述权利要求中至少任一项所述的设备，
其特征在于，
所述固定位置轨道(2’)具有与所述可移动的轨道(4’)的移动轴垂直的圆形、方形或矩形截面。
30.一种用于涂覆装置的真空腔(1)，所述涂覆装置具有根据前述权利要求中任一项所述的设备(50、50’、50”)以及推杆(4)，所述推杆(4)例如用于布置在所述可移动的轨道(4’)处的孔(25)，其中所述设备(50、50’、50”)构造为在所述真空腔(1)中移动所述推杆(4)，优选地线性移动所述推杆(4)。
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