CN1226449C - 中空体涂层机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对许多中空体(1)的内表面同时进行涂层的机器。为了提高所述机器的性能，该中空体载板(2)具有许多彼此相邻设置成矩阵状的固定点(22)，管支承板(3)具有与所述固定点(22)对应的、竖直设置的供气管。在机架(16)上固定有一同样也是竖直设置的分隔壁(15)，该分隔壁具有布置成相应匹配的、彼此相邻设置成矩阵状的带有石英窗的许多孔。载板(2)和管支承板(3)具有一驱动机构(23)，用于使其水平移入机器和对所述机器进行装料和卸料。分隔壁(15)、中空体载板(2)、管支承板(3)及它们的功能附件(10，11，23-25)形成一第一模块。在机架(16)上固定有一与第一模块成镜象关系的第二模块结构。设置成矩阵状的微波单元(12)设置在所述模块之间。

Description

中空体涂层机

本发明涉及一种对许多中空体的内表面同时进行涂层的机器，这些中空体以这样一种方式保持在一基本平坦的中空体载板上，固定于一基本平坦的管支承板的一相应的加工气体供气管可以导入该中空体，包括载板和平行于它的管支承板的单元可以移入和移出相应的可抽空处理室，其中各中空体的处理室配有一带谐振器的微波单元。

大家知道，为了使诸如PET瓶子之类的塑料中空体相对于例如氧气之类的低分子气体具有抗透性，可对PET瓶子的内部涂一涂层，例如Si0_x层，因为这种层对低分子气体具有良好的阻隔性。为了进行这种内部涂层作业，通过一供气管将一加工气体混合物吹入事先已抽空的PET瓶子的内部，并通过微波能可以对该等离子体进行烧制和对瓶子的内表面进行涂层。

在实验室中，而且也准备付诸大规模使用，已经采用微波能来对PET瓶子进行涂层。并且，大家也已知道，可使用一类似于说明书开头部分中所述类型的机器来同时对许多中空体的内部进行涂层。在使用这种已知机器的场合，将塑料瓶开口朝下地装配到一平坦的中空体载板上，使各瓶颈由该载板保持。载板本身象一块托盘一样水平设置，并且，一排瓶子底部朝上地竖直延伸，使得一直立的供气管可以从一平坦的管支承板自下而上通过瓶颈，该管支承板也是水平设置。象待涂层的这排瓶子一样，供气管也是在该水平的管支承板上直立设置成一排。为了完成操作过程，必须使载板从一第一水平位置移动到一第二水平位置，在该第二水平位置，管支承板竖直移动到与载板结合，并且在它们结合于一起后，由这两块板构成的单元进一步沿竖直方向移入一可抽空的处理室，然后在处理之后移出该处理室。而后，载板也再次水平地缩回，并且需要专门的装置来将经涂层的瓶子从载板上松开和将它们从载板上脱卸下来。由于载板和管支承板是水平设置的，这种涂层机所需要的空间量较大。并且卸料操作也较为复杂和昂贵。

因此，本发明的目的在于提高说明书开头部分所述的这种机器的产量，同时仍使该机器具有较紧凑的总体结构，从而相应地需要较小的空间。在这点上，本发明具体说是试图使每个机器单元在一个操作周期中可对更多的中空体进行涂层。

按照本发明，上述目的是这样实现的：

1.中空体载板和管支承板是竖直取向，中空体载板的各固定点布置成彼此并排的矩阵状关系，管支承板的各供气管布置成与所述各固定点相应的关系，

2.机架固定有一同样是竖直取向的分隔壁，该分隔壁具有布置成相应匹配的、彼此并排的矩阵状关系的许多孔，这些孔具有石英窗，

3.载板和管支承板具有一使它们水平移入和移出机器以进行装料和卸料的驱动装置，

4.分隔壁、中空体载板和管支承板及它们的功能附件形成一第一模块，

5.机架以与第一模块成镜象关系地固定有一相应结构的第二模块，

6.布置成矩阵状结构的微波单元设置在两个模块之间。

为了节省空间，机器通常是向上建造。例如，在本发明的涂层机的场合，将所有的泵垂直装配到机架的顶部。如果利用使中空体载板和管支承板竖直取向而减少所需要的水平空间量，则可以缩短从各个泵通到各个单元的导管。由于机器的水平结构区域减小，机架顶部的可利用的空间便足以安装所有的真空组件。然而，待供给的各个空间和腔室更为靠近，因而所需的供给管路较短。

载板上的中空体和管支承板上的供气管可设置成行与行并排的矩阵状结构。这样，在一个较小的空间中可以得到大量的加工位置。

另外，如果每个模块具有一个也是为了节省空间而竖直布置的固定分隔壁，在这种情况下，在单位表面积上也可以提供大量的带有石英窗的孔。石英窗可以将一个例如可抽空的空间与另一个例如在大气压下的空间分隔开。但同时，石英窗可传送微波能。这样，管路和天线可气密地从一个供给空间送入一个可抽空处理空间。该分隔壁可以是一实心的整块结构，可承受相对较大的力，这些力是因外侧的大气压和处理室内部的真空而产生的。

载板和管支承板的驱动装置可以采用轴、滑轨、辊子装置和滚珠轴承组件。为了装载和卸载中空体载板，必须将载板从机器中抽出，以便于接近带有中空体的装配单元。较佳的是，可以提供附加的驱动装置，或者可使用同一驱动装置来使载板和管支承板作为一个单元相对于固定分隔壁移动，并形成一气密封闭的处理室。可以理解，这种封闭室不用来装配中空体。为此，必须先将其打开，在这种情况下，用于沿水平方向抽出板的驱动装置也必须接通。

如果按照本发明将结构设计成这样，即分隔壁、中空体载板和管支承板以及它们的附件形成一第一模块，则按照本发明的技术，可以在机架上以与第一模块成镜象关系地固定一相应结构的第二模块，这两个模块可以由尽可能多的供给装置供给，而这些供给装置必须单独提供。在这点上，按照本发明，布置成矩阵结构的微波单元最好设置在两个模块之间。

构成各模块的功能附件包括固定元件、供给管路、活动和固定机器元件等。为了构成本发明的涂层机，这些附件对于各个模块可以具有相同的结构，并以相同的方式安装在各模块上的合适位置。这可以大大降低制造和维修成本。

利用本发明的技术，涂层机可以构制成非常紧凑的形式和占据非常小的空间。与现有机器相比，其整台机器仅要求较小的空间，在现有机器中，中空体载板是水平布置的，它水平地进入其工作位置，并在加工过程完成后再退出。许多加工工位可以矩阵状地设置和布置在一块板上的一相对较小的竖直空间内，从而提供一高产量的涂层机。

资金投入在泵的布置和结构方面也具有较大的效果。在比机器覆盖较大表面积的场合更容易接近的一种结构中，真空组件可以装配到机架上，如上所述，由于一个真空单元足以用于两个模块，因而泵的工作量实际上可以加倍。在这点上，还可以将相对较多的模块设置在一具有合适设计结构的机架上，例如围绕微波源布置成星形的四个或六个模块。

微波单元是一组彼此隔开的壳体，这些壳体带有邻接的耦合输出(coupling-out)元件和波导，它们可以以矩阵状的形式安装在一竖直板上，单位表面积内有较大数量。重要的方面在于，对于两个模块的一适当紧密的组件，来自一发生器的微波能可被选择性地送入一个模块(例如朝左)，而后再送入另一个模块(例如朝右)。然后，对于两个相应的工位(基本布置成镜象关系)，仅需要一单个的微波源单元。

中空体以其纵向中心线基本水平延伸的方式布置在中空体载板上，中空体载板和管支承板的竖直取向使得在涂层操作以及随后中空体载板移入装料和卸料位置之后，可很容易地进行卸料操作。只需要插入推出器便可将经涂层的中空体从载板上卸下，然后自动落入设置在下面的收集容器。

尤为需要的是，每个模块不仅仅使用一块中空体载板，而是总共使用两块中空体载板。当其中一块设置在真空室中，另一块可以在外面进行装料和卸料。在移入(或移出)真空室的过程中，诸板分别绕它们的竖直轴转动，以使中空体移入涂层操作的正确位置。

而且，尤为有利的是，按照本发明，两个模块设置一共用的冷却源。为了对微波单元、尤其是其带电流源的壳体进行温度控制，需要将它们设置在一冷却室内。如果此时各单元的壳体以矩阵状结构、行与行并排地布置成彼此隔开，并且设置足够数量和尺寸的通风间隙和槽，则整组微波单元便可装配在两个模块之间的一空调或气候调节室内，该空调室可令人叫绝地提供一共用冷却源。如果需要，在这种空调室内的任何位置，可以对温度进行准确地测量和控制。

同样有利的是，利用本发明的模块化结构为两个模块(可能是所使用的相应更多的模块)提供一共用的气源。该气源是指加工气体的气源。为了产生等离子体，加工气体以本来就公知的方式压出供气导管而进入供气管，然后加工气体从供气管送入待涂层的中空体。显然，对于本文所述这种类型的涂层机的制造和操作，本发明所提供的为所有模块设一共用气源的可能性，无论从经济观点(资金投入)还是技术观点看都是有益的。

如果两个模块(或更多模块)设有一共用的电源，这也是有利的。该电源可以分别设置在每两个模块间的中央，其优点是可缩短线路长度，改善切换选择。大家知道，微波源所需要的高压切换是较为复杂而昂贵的。如果它们在从几伏到上千伏的电压范围内交替变换，则会产生闪络，这种现象必须在正在进行的操作中得以控制。这种必须得设置的电气装置越少，涂层机就越好。按照本发明，这样的布置是较为合适的，即例如在两个单元的场合，微波单元彼此靠得最近。在本发明所提出的、两个单元布置成镜象关系的情况下，这是通过将微波单元布置在中央来实现的。这对电源也有相应的有利效果。

按照本发明，还发现，如果用于每个中空体的微波谐振器是固定于分隔壁的一中空圆筒的形式，则这尤为合适。在将一侧的载板和管支承板与另一侧的分隔壁合于一起而形成一气密处理室之后，并在其抽空之后，板可以更好地由中空圆筒支承，这些圆筒是一整块结构，可用作谐振器。如果这些中空圆筒具有合适的强度和稳定性，则可以使用更大的载板和管支承板以及分隔壁，而不会发生挠曲现象。这就可以构制出不同尺寸的处理室。所述的真空室可具有相对较轻的结构。在这点上，应该注意的是，对于1巴的气压，例如带有一百个加工位置的相对较大的分隔壁要受到相当于18吨重的载荷。微波谐振器无论如何是需要的。因此，如果它们用一块厚度例如为2-8毫米的金属壁形成为诸紧固、结实的真空圆筒，则这种结构可对外界的板提供有利的支承。

按照本发明，该中空体载板也可安装在一板转动器的一侧，该板转动器可绕一竖直转动轴枢转，而另一块中空体载板可安装于该板转动器的另一侧。通过这些措施，可进一步提高机器的产量。更具体地说，当一块中空体载板已经处于真空室中时，另一块中空体载板在机器外面很容易接近。可以很舒服、很方便地对它进行装料和卸料。这样，装料程序(装料和/或卸料)可以始终在同一侧进行，由于它们可安装于上述板转动器，因而诸载板可以绕一竖直轴转动。这样，它们例如可枢转过180°。通过这种方式，中空体便移入涂层操作的正确位置。

通过下面参照附图对优选实施例的描述，可以清楚本发明的其它优点、特点和可能的用途，附图中：

图1示意性地示出了具有两个模块的一涂层机的一优选实施例，这两个模块彼此布置成镜象关系，并且该涂层机处于对处理室进行装料之前的第一操作状态，

图2是图1示意性表示的机器的上部的局部视图，其供气管已被导入中空体，

图3是类似于图2的局部视图，但该涂层机处于另一操作状态，其中由载板和管支承板构成的单元移入处理室，

图4是带有两个模块的涂层机的一优选实施例的总体立体图，其中空体载板、驱动装置和微波单元布置在中央，

图5是图4设备的后视立体图，

图6机架的立体图，它部分地示出模块的镜象布置，

图7是从图6中的左前方朝右后方观察的机器的正视图，其中，在机架的右端和在其相对的左端分别表示出一用于封闭处理室的液压单元，

图8是两个模块的立体图，它省略掉了机架的连接部分，

图9也是图8所示的右侧模块的立体图，微波单元设置在其前部，

图10a)到10e)各示意性地表示带有一板转动器的实施例处于不同装料位置的俯视图。

图1中示意性表示的机器可用于同时对许多中空体1的内表面进行涂层，这些中空体在这里表示为瓶子的形式。机器1以俯视方式表示，为此，观察到的是一平坦的、竖直取向的中空体载板2的上部较窄的纵向边缘，该载板在正视观察时可沿水平方向左右移动，以便进行装料和卸料。在一平坦的、也是竖直取向的管支承板3上有一排三个水平突出的供气管4，这些供气管设置成平行的关系。它们可以由一连杆机构沿移动方向6(水平双头箭头)移入和移出相应布置的中空体1，该连杆机构总的由标号5表示，并在图9的立体图中表示得最为清楚。

由载板2和与其布置成平行关系的管支承板3构成、并且在移到一起时成为图2所示状态的单元7也可沿箭头6所示的移动方向移入和移出总的由标号8表示的处理室。这里所示的机器结构设计成双重的形式，实际上是设计成相对于一假想为竖直延伸的中心平面9(图1中的虚线)对称，因而以镜象关系还有一套与上述相同的机器元件。因此，在图1的下半部分中，相应地表示出标号1-8所示的各个元件，只是增加了一个小撇。也就是说，标号1’表示中空体，标号4’表示供气管，依此类推。为了简化起见，以下的描述仅限于机器1的一半。

处理室8、8’分别可以通过总的由标号10表示的导管和总的由标号11表示的真空组件来抽空。通过阀和类似部件对各个真空的设定、监测和控制，是本技术领域的技术人员所熟悉的，在此就不作更详细的描述。

对于每个中空体1，处理室8都配有一微波单元12，该微波单元具有一谐振器13。一电源14(图1)负责为整组微波单元12供电。

机架16固定有一分隔壁15，该分隔壁也是竖直取向。例如在图8的右侧可清楚地看到该固定分隔壁15。分隔壁15具有许多布置成彼此并排的矩阵状关系的孔17，这些孔带有石英窗18。分隔壁15用于限定处理室8(用于抽空)，并且通过由石英窗18封闭的孔17，允许微波单元12的微波能进入带有相应中空体1的处理室8。

最后，图1中的标号19表示一气源，该气源通过供气连接管20为管支承板3以及固定于它的一定数量的供气管4输送加工气体。该加工气体通过另一条连接管21排空。

根据图1到3所描述的，机器的操作是这样的，中空体载板2例如先沿垂直于移动方向6的水平方向朝左或朝右移动，并在许多固定点22装料中空体1。然后，图4中所示的驱动装置23使中空体载板2沿平行于载板2平面的方向移动，使其呈图1和2所示的位置。中空体1以矩阵状结构、直立地固定于载板2上的固定点22，使行与行并排。之后，其它的驱动装置使带有供气管4的管支承板3沿双头箭头6的方向移动，使载板2和管支承板3彼此移近，如图2所示。这样，供气管4便突伸入中空体1，如图2中的虚线所示。而后，由载板2和管支承板3构成的单元7移入固定处理室8，从而到达图3所示的状态。此时，通过连接管20对中空体1提供加工气体，同时，其中原来存在的空气以及之后的加工气体通过连接管21抽出。与此同时，处理室8由真空组件11通过管路10抽空，以在中空体的外部产生所需的低压。电源14接通，带有谐振器13的微波单元12接通，中空体(带有加工气体)中的气体混合物进入等离子态。涂层过程是通过等离子体形成以本来就公知的方式进行。之后，单元7再次沿箭头6的方向朝上移动，水平移出处理室8，从而再次到达图2所示状态。而后，释放带有供气管4的管支承板3，成为图1所示状态。然后，中空体载板2可垂直于移动方向6朝左或朝右水平移出，一个摇动装置(未图示)将各中空体1从载板2上卸下。中空体1向下落入一容纳经涂层的中空体的容器，该容器将它们送去进行灌装等操作。

图4到9中更全面地表示出了涂层机的细节。图4和5示出了总的由标号11表示的真空组件，其主泵组24设置在中央，两个加工泵组25设置在其侧部。受泵24、25的真空作用的处理室8被完整地示出，它不带壳体，成开放状态，以清楚地示出各机器元件。

图4的总体立体图从前部表示中空体载板2，这些载板由驱动装置23从机架16水平抽出，每块载板带有10×10个水平取向的中空体1。该立体图还示出了已经移入机器的两块中空体载板2^*中的一块。设置在机架16内的中央的是一组微波单元12，其数量和布置对应于排成所示矩阵的10×10中空体。每个微波单元12表示为正方形截面的长方体形状。这需要壳体，这些壳体可确保磁控管(未图示)的电源供给，并在操作中产生热量，由于这一原因，各微波电源12布置成彼此有一间隔，如图中可清楚看到的。

整个机器大体可分成三部分，其中两个端部各形成一所谓的模块26。这意味着在这两个端部中各设置一分隔壁15、一中空体载板2和一管支承板3，并且彼此成镜象关系。可以理解，由它们构成的模块26还包括前面描述和提到的基本元件的所有功能附件，这些元件必须固定于机架16。其零件必须能够移动，并且所有的元件都需要一动力源以便执行它们的功能。还包括连杆机构5，该连杆机构可以打开和封闭处理室8。中央第三部分中设置有微波单元12，这些微波单元布置成一矩阵结构，因而它们设置在一共用的、带有冷却源(未图示)的空调或气候调节室中。可以想象，在图9中，冷却室从立方形机架16的左侧开始，并使冷却流体围绕整组微波单元12流动。

图6和7在带有三个部分的整个设备的镜象结构方面省略了许多细节，为了简化起见，图中实际上仅示出了带用于中空体1的两个中空体载板2的机架16。镜象结构是一目了然的。另外，在两个载板2处，均可看到用于中空体1的相应装料单元27。中空体1正被装料入相应的载板2。图7以实际尺寸比例表示图6所示结构的正视图。在左侧和右侧可以看到连杆机构5的两个液压活塞28。它们用来打开和封闭两个处理室8。

图8的左侧表示第一模块26，右侧表示第二模块，该第二模块也由标号26表示。图中仅示出机架16(立方形的)的一部分，以使视图更为清楚。各处理室8表示为打开状态。因此，用于泵出和产生真空的导管10也以拆开的形式表示。甚至可以看到两个弯头29，它们好比是悬在半空中。但是，很容易想象，在操作中，当处理室8封闭后，这些导管10也彼此朝着对方移动并闭合。图8的右侧清楚地示出了固定分隔壁15，它带有布置成矩阵结构的10×10个圆孔17。这些孔中设置有石英窗18，该石英窗机械地使微波耦合输入效应(coupling-in effect)与实际的可抽空处理室8分隔开。

如果移开图8中右侧的模块，中空体载板2移入操作状态，并且微波单元12的组在前部装配到固定分隔壁15上，这样就形成了图9中所示的右侧模块26的立体图。图9更清楚地示出了用于打开和封闭处理室8的连杆机构5。这里省去了用于实现移动驱动的液压活塞28。

图10a)表示中空体载板2移入处理室8而对中空体1进行涂层的操作位置。在处理室8的外侧设置有一板转动器30(在图10a)中位于下面)，它可绕一竖直转动轴31枢转，并将另一块中空体载板2^*保持于正在装载中空体的状态。

图10b)表示内部被涂层的中空体1是如何通过载板2开始向前移出处理室8的，如向下的箭头所示。而后，载板2抵靠于板转动器30的右侧，并锁固在那里。

图10c)表示板转动器30沿曲线箭头绕其转动轴31枢转的操作状态，使得未经涂层的中空体移入图10d)所示的位置。在板转动器30的俯视图中，中空体载板2^*位于右侧，因而它可从板转动器30上卸下，并且，在图10e)所示的操作状态中，它可沿向上箭头的方向移入处理室8。同时，板转动器30留在外面，经涂层的中空体1可移出并由未经涂层的中空体代替。在对载板2^*上的中空体进行涂层操作之后，又恢复图10a)所示的位置。然后，重复该操作过程。

标号明细表

1              中空体

2，2’，2^*    中空体载板

3              管支承板

4              供气管

5              连杆机构

6              移动方向

7              由2和3构成的单元

8              处理室

9              假想竖直平面

10             导管

11             真空组件

12             微波单元

13             微波谐振器

14             电源

15             固定分隔壁

16             机架

17             分隔壁15中的孔

18             石英窗

19             气源

20             供气连接管

21             排气连接管

22             中空体的固定点

23             驱动装置

24             主泵组

25             加工泵组

26             模块

27             装料单元

28             液压活塞

29             管弯头

30             板转动器

31             转动轴

Claims (6)

1.一种对许多中空体(1)的内表面同时进行涂层的机器，这些中空体以这样一种方式保持在一平坦的中空体载板(2)上，固定于一平坦的管支承板(3)的一相应的加工气体供气管(4)可以导入中空体(1)，包括载板(2)和平行于它的管支承板(3)的单元(7)可以移入和移出相应的可抽空处理室(8)，其中各中空体(1)的处理室(8)配有一带谐振器(13)的微波单元(12)，其特征在于

1)中空体载板(2)和管支承板(3)是竖直取向，中空体载板的各固定点(22)布置成彼此并排的矩阵状关系，管支承板的各供气管(4)布置成与所述各固定点(22)相应的关系，

2)机架(16)固定有一同样是竖直取向的分隔壁(15)，该分隔壁具有布置成相应匹配的、彼此并排的矩阵状关系的许多孔(17)，这些孔具有石英窗(18)，

3)载板(2)和管支承板(3)具有一使它们水平移入和移出机器以进行装料和卸料的驱动装置(23)，

4)分隔壁(15)、中空体载板(2)和管支承板(3)及它们的功能附件(5，10，11，23-25)形成一第一模块(26)，

5)机架(16)以与第一模块(26)成镜象关系地固定有一相应结构的第二模块(26)，以及

6)布置成矩阵状结构的微波单元(12)设置在两个模块(26)之间。

2.如权利要求1所述的机器，其特征在于，设有一共用的冷却装置用于两个模块(26)。

3.如权利要求1或2所述的机器，其特征在于，设有一共用的气源(19)用于两个模块(26)。

4.如权利要求1或2所述的机器，其特征在于，设有一共用的电源(14)用于两个模块(26)。

5.如权利要求1或2所述的机器，其特征在于，用于每个中空体(1)的微波谐振器(13)是一固定于分隔壁(15)的中空圆筒的形式。

6.如权利要求1或2所述的机器，其特征在于，中空体载板(2)可安装于一板转动器(30)的一侧，该板转动器可绕一竖直转动轴(31)枢转，并且另一块中空体载板(2^*)可安装于板转动器(30)的另一侧。

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