DE102013103875B3

DE102013103875B3 - Hubeinrichtung

Info

Publication number: DE102013103875B3
Application number: DE102013103875.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dutkowiak
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2033-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hubeinrichtung für eine Vakuumkammer (100), aufweisend: einen antriebsnahen ersten Hubstangenabschnitt (1) und einen antriebsfernen zweiten Hubstangenabschnitt (2), die miteinander gekuppelt und in Längsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind; und eine Schalteranordnung, wobei Schalterkontakte (4, 5) der Schalteranordnung aufgrund des Eigengewichts des antriebsfernen zweiten Hubstangenabschnitts (2) einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bilden, der durch relatives Verschieben der zwei Hubstangenabschnitte gegeneinander unterbrochen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubeinrichtung für eine Vakuumkammer.
Im Allgemeinen werden Hubeinrichtungen zum Auf- und Abwärtsbewegen von Gegenständen/Objekten verwendet. Hubeinrichtungen können beispielsweise zum Transportieren von zu bearbeitenden Objekten von einer Objektübergabeposition zu einer Objektbearbeitungsposition in einer Prozesseinrichtung eingesetzt werden. Die Hubeinrichtungen sind in der Regel derart eingerichtet, dass wenn die Hubeinrichtung ihre Endlage (Bearbeitungsposition) erreicht hat, ein weiteres Bewegen der Hubeinrichtung unterbunden wird. Zu diesem Zweck werden herkömmlich sogenannte Endlagenschalter eingesetzt, die beispielsweise erkennen, wenn ein bewegter Gegenstand eine bestimmte Position erreicht hat, so dass ein Beschädigen der Einrichtungen oder des bewegten Gegenstandes vermieden werden kann. Das von den Endlagenschaltern erzeugte Signal kann elektrisch, pneumatisch oder mechanisch weitergeleitet werden.
Verschiedene Verarbeitungsprozesse, wie beispielsweise das Strukturieren oder Beschichten von Substraten, können heutzutage unter Vakuum in sogenannten Vakuumkammern durchgeführt werden. Das bedeutet, dass bei der Verwendung einer Hubeinrichtung in einer Vakuumkammer die Hubeinrichtung mit einem Endlagenschalter oder dergleichen ausgestattet sein sollte, der vakuumtauglich ist. Das bedeutet, dass die sogenannten Endlagenschalter keine Materialien aufweisen sollten, die unter Vakuum beispielsweise ausgasen, wodurch das Vakuum und/oder das unter Vakuum zu bearbeitende Gut nicht beeinträchtigt werden könnten.
Aus dem Dokument DE 100 42 661 A1 ist eine Vorrichtung für die Montage von Halbleiterchips auf einem Substrat bekannt, die einen Bondkopf mit einem Greifer zum Ergreifen eines Chips aufweist, wobei der Greifer einen Sensor aufweist, der ein aus zwei Kontakten gebildeter Schalter ist.
Aus dem Dokument KR 10 2006 0 058 824 A ist eine Hubeinrichtung für Wafer bei der Halbleiterherstellung bekannt, bei der ein hubstangenartiger Stift zum Anheben des Wafers einen Mikroschalter aufweist, der bei positionsungenauem Ergreifen in eine Ausnehmung eines Trägers für den Wafer betätigt wird.
Aus den Dokumenten KR 10 2000 0 028 134 A und JP H03-19 354 A sind jeweils Sicherheitsschalter bekannt, die bei der Halbleiterherstellung zum Schutz von zu behandelnden Wafern eine Abschaltung eines Antriebes bewirken.
Aus dem Dokument DE 10 2009 045 054 A1 ist eine Hubeinrichtung bekannt, bei der eine Hubstange eine Kopplungseinrichtung zum Verkoppeln mit einer Halteplatte aufweist. Die Kopplungseinrichtung weist ein Führungselement mit einem beweglich gehaltenen Stellglied auf, dessen Stellung von einer Sensorvorrichtung erfassbar ist.
Aus dem Dokument DE 10 2006 056 125 A1 ist ein Handschuhfach-Lampenhalter bekannt, der einen Dämpfer mit einem Kolben und einem Zylinder aufweist. Der Kolben weist eine Kontaktbrücke auf, die bei ausgefahrenem Kolben zwei im Zylinder angeordnete Festkontakte miteinander verbindet und dadurch einen Stromkreis schließt.
Mit der Erfindung wird eine Hubereinrichtung bereitgestellt, die zuverlässig arbeitet und zur Verwendung in einer Vakuumkammer geeignet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist eine Hubeinrichtung für eine Vakuumkammer einen antriebsnahen ersten Hubstangenabschnitt und einen antriebsfernen zweiten Hubstangenabschnitt auf, die miteinander gekuppelt und in Längsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind. Ferner weist die Hubeinrichtung eine Schalteranordnung auf, wobei Schalterkontakte der Schalteranordnung aufgrund des Eigengewichts des antriebsfernen zweiten Hubstangenabschnitts einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bilden, der durch relatives Verschieben der zwei Hubstangenabschnitte gegeneinander unterbrochen wird.
Mit anderen Worten kann die Hubeinrichtung zumindest den ersten Hubstangenabschnitt und den zweiten Hubstangenabschnitt aufweisen, die entlang einer Längsachse der Hubeinrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei der erste Hubstangenabschnitt einem Antrieb zum Betreiben der Hubeinrichtung näher angeordnet ist als der zweite Hubstangenabschnitt. Dabei können der erste und der zweite Hubstangenabschnitt derart miteinander gekuppelt sein, dass eine relative Verschiebebewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Hubstangenabschnitt bereitgestellt wird, wobei der zweite Hubstangenabschnitt im Wesentlichen aufgrund seines Eigengewichts an dem ersten Hubstangenabschnitt hängend abgestützt sein kann. Die Schalteranordnung der Hubeinrichtung weist Schalterkontakte auf, mittels welchen ein Stromkreis geschlossen bzw. geöffnet werden kann. Die Schalterkontakte sind derart ausgebildet, dass der Stromkreis geschlossen ist, wenn der zweite Hubstangenabschnitt aufgrund seines Eigengewichts an dem ersten Hubstangenabschnitts hängend abgestützt ist, und dass der Stromkreis geöffnet bzw. unterbrochen wird, sobald der zweite Hubstangenabschnitt entgegen seinem Eigengewicht zu dem ersten Hubstangenabschnitt hin verschoben bzw. bewegt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der erste und der zweite Hubstangenabschnitt mittels eines Verbindungsabschnitts miteinander gekuppelt sein, wobei ein erster Endabschnitt des Verbindungsabschnitts mit dem ersten oder mit dem zweiten Hubstangenabschnitt fest verbunden ist und der zweite Endabschnitt in einen in Längsrichtung des anderen Hubstangenabschnitts ausgebildeten Aufnahmeraum verschiebbar eingesetzt ist.
Der Verbindungsabschnitt kann beispielsweise ein längliches Bauelement mit einer Längsachse in Form einer Stange, einer Welle, eines Stabes oder dergleichen aufweisen, das an seinem einen axialen Längsende einen ersten Endabschnitt und an seinem anderen axialen Längsende einen zweiten Endabschnitt aufweist.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der erste Endabschnitt des Verbindungsabschnitts mit dem zweiten Hubstangenabschnitt fest verbunden, und ist der zweite Endabschnitt des Verbindungsabschnitts in den ersten Hubstangenabschnitt verschiebbar eingesetzt. Zu diesem Zweck weist der erste Hubstangenabschnitt von seiner dem ersten Hubstangenabschnitt zugewandten Stirnseite her einen sich in seiner Längsrichtung erstreckenden Aufnahmeraum auf. Dabei sind der zweite Endabschnitt des Verbindungsabschnitts und der Aufnahmeraum in dem ersten Hubstangenabschnitt derart passend zueinander ausgebildet, dass einerseits der zweite Endabschnitt des Verbindungsabschnitts entlang eines Hubweges relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt verschoben werden kann, und dass andererseits der zweite Endabschnitt des Verbindungsabschnitts jedoch gegen Heraustreten/Herausfallen aus dem ersten Hubstangenabschnitt an dem ersten Hubstangenabschnitt so gehalten wird, dass der zweite Hubstangenabschnitt an dem ersten Hubstangenabschnitt hängend abgestützt ist, wenn auf den zweiten Hubstangenabschnitt nur sein Eigengewicht einwirkt.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist der erste Endabschnitt des Verbindungsabschnitts mit dem ersten Hubstangenabschnitt fest verbunden, und ist der zweite Endabschnitt des Verbindungsabschnitts in den zweiten Hubstangenabschnitt verschiebbar eingesetzt. Zu diesem Zweck kann der zweite Hubstangenabschnitt von seiner dem ersten Hubstangenabschnitt zugewandten Stirnseite her einen sich in seiner Längsrichtung erstreckenden Aufnahmeraum aufweisen. Dabei sind der zweite Endabschnitt des Verbindungsabschnitts und der Aufnahmeraum in dem zweiten Hubstangenabschnitt derart passend zueinander ausgebildet, dass einerseits der zweite Hubstangenabschnitt entlang eines Hubweges relativ zu dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts und dem ersten Hubstangenabschnitt verschoben werden kann, und dass andererseits der zweite Hubstangenabschnitt vermittels des zweiten Endabschnitts des Verbindungsabschnitts gegen Herunterfallen/Abfallen von dem ersten Hubstangenabschnitt hängend gehalten wird, wenn auf den zweiten Hubstangenabschnitt nur sein Eigengewicht einwirkt. Der Verbindungsabschnitt kann je nach Ausführungsform aus elektrisch leitfähigem oder elektrisch nicht-leitfähigem Material hergestellt sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein erster Schalterkontakt der Schalteranordnung an dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts angeordnet bzw. ausgebildet sein und kann ein zweiter Schalterkontakt der Schalteranordnung in dem ersten bzw. zweiten Hubstangenabschnitt lagefest positioniert sein, derart, dass der erste Schalterkontakt und der zweite Schalterkontakt bei geschlossenem Stromkreis einander kontaktieren und der erste Schalterkontakt und der zweite Schalterkontakt bei geöffnetem Stromreis einen Abstand voneinander aufweisen.
Demgemäß kann der an dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts vorzugsweise lagefest angeordnete erste Schalterkontakt gemeinsam mit dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts relativ zu dem zweiten Schalterkontakt verschoben werden, welcher seinerseits lagefest in dem ersten bzw. zweiten Hubstangenabschnitt positioniert ist. Findet eine Verschiebung des zweiten Hubstangenabschnitts gegen sein Eigengewicht relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt statt, wird folglich auch der zweite Schalterkontakt relativ zu dem ersten Schalterkontakt verschoben und der Stromkreis unterbrochen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zum Halten des zweiten Hubstangenabschnitts an dem ersten Hubstangenabschnitt der erste Schalterkontakt auf dem zweiten Schalterkontakt abgestützt sein oder kann der zweite Schalterkontakt auf dem ersten Schalterkontakt abgestützt sein. Mit anderen Worten können die Schalterkontakte innerhalb der Hubeinrichtung derart ausgebildet und positioniert sein, dass von den Schalterkontakten Stützabschnitte bereitgestellt werden, vermittels welcher der zweite Hubstangenabschnitt an dem ersten Hubstangenabschnitt hängend abgestützt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Schalterkontakt mit einem ersten Anschluss einer Stromquelle gekuppelt sein und kann der zweite Schalterkontakt mit dem zweiten Anschluss derselben Stromquelle gekuppelt sein. Auf diese Weise können der erste und der zweite Schalterkontakt einen geschlossenen Stromkreis bilden, wenn sie einander kontaktieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Schalterkontakt zwei Kontaktstifte aufweisen, die sich in einem der Hubstangenabschnitte, vorzugsweise einander gegenüberliegend, von der Außenseite her jeweils bis in den Aufnahmeraum hinein erstrecken und jeweils mit einem Anschluss einer Stromquelle gekuppelt sein können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Schalterkontakt von einer die Kontaktstifte kontaktierenden, elektrisch leitfähigen Kontaktbrücke gebildet sein, die an dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts angeordnet ist. Mit anderen Worten kann der erste Schalterkontakt beispielsweise ein separater leitfähiger Ringkörper sein, der an dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts befestigt ist. Dies kann dann zweckmäßig sein, wenn der Verbindungsabschnitt selbst aus elektrisch nicht-leitfähigem Material gebildet ist. Bei Ausführungsformen, bei denen der Verbindungsabschnitt selbst aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist, können zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem beispielsweise leitfähigen Ringkörper Isolationsmittel vorgesehen sein, so dass vermittels des ersten Schalterkontakts, wie z. B. des Ringkörpers, keine elektrische Spannung auf den Verbindungsabschnitt übertagen wird. Bei den genannten Ausführungsformen kann beispielsweise die dem zweiten Schalterkontakt zugewandte ringförmige Stirnfläche des Ringkörpers die Stützfläche bereitstellen, an der bzw. auf der der zweite Schalterkontakt zum Halten des zweiten Hubstangenabschnitts an dem ersten Hubstangenabschnitt abgestützt ist, oder kann die dem zweiten Schalterkontakt zugewandte ringförmige Stirnfläche des Ringkörpers die Stützfläche bereitstellen, mit der der zweite Schalterkontakt zum Halten des zweiten Hubstangenabschnitts an dem ersten Hubstangenabschnitt abgestützt ist.
Für die Ausführungsformen, bei denen der zweite Schalterkontakt zwei Kontaktstifte aufweist, die einander nicht kontaktieren und jeweils einen Anschluss eines Stromkreises bilden bzw. jeweils mit einem Anschluss einer Stromquelle elektrisch gekuppelt sind, kann der erste Schalterkontakt derart ausgebildet sein, dass er die zwei Kontaktstifte elektrisch leitend überbrückt und somit zum Schließen des Stromkreises eingerichtet ist. Das bedeutet, dass der erste Schalterkontakt selbst nicht an eine Stromquelle angeschlossen sein muss. Die mit den Kontaktstiften verbundenen Leitungen können beispielsweise gewebeummantelt sein und von den Kontaktstiftanschlüssen her im Spiralgang um den ersten bzw. um den zweiten und den ersten Hubstangenabschnitt herum und aus der Vakuumkammer herausgeführt sein.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Kontaktbrücke mit dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts einstückig ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass der Verbindungsabschnitt selbst elektrisch leitfähiges Material aufweist. Beispielsweise kann ein solcher Verbindungsabschnitt zwei Flansche aufweisen, die so angeordnet sind, dass jeweils einer der Flansche einen der Kontaktstifte kontaktieren kann. Wenn die beiden Kontaktstifte beispielsweise vorzugsweise einander gegenüberliegend angeordnet sind, dann sind die beispielsweise zwei Flansche beispielsweise diametral an dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts ausgebildet und können die Kontaktstifte kontaktieren. Bei diesen Ausführungsformen kann es zweckmäßig sein, dass zwischen dem ersten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts und dem zweiten Hubstangenabschnitt, mit welchem der erste Endabschnitt des Verbindungsabschnitts gekuppelt ist, elektrisch isolierende Mittel vorgesehen sind, so dass der erste Endabschnitt des Verbindungsabschnitts und der zweite Hubstangenabschnitt elektrisch voneinander isoliert sind.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann die Kontaktbrücke zumindest Abschnitte eines Ringbundes aufweisen bzw. als vollständiger Ringbund einstückig mit dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsabschnitts ausgebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Hubstangenabschnitt mit seinem dem zweiten Hubstangenabschnitt abgewandten Endabschnitt mit einem Hubantrieb gekuppelt sein, vermittels welchem die Hubeinrichtung beispielsweise innerhalb einer Vakuumkammer aufwärts und abwärts bewegbar ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Hubstangenabschnitt an seinem dem ersten Hubstangenabschnitt abgewandten Endabschnitt zum Halten eines Hubobjekts bzw. eines zu bearbeitenden Gutes ausgebildet sein. Ein Hubobjekt kann beispielsweise ein Substrat oder ein Wafer oder dergleichen sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hubantrieb mit der Schalteranordnung elektrisch derart gekuppelt sein, dass der Hubantrieb stoppt, wenn die Schalteranordnung öffnet. Mit anderen Worten kann die Hubeinrichtung umgehend angehalten werden, wenn die Schalteranordnung öffnet, der Stromkreis unterbrochen wird und ein dadurch generiertes Signal an den Hubantrieb übertragen wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist der zweite Hubstangenabschnitt relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt verschiebbar, wenn der zweite Hubstangenabschnitt und/oder das Hubobjekt an seiner von dem Hubantrieb vorgegebenen Abwärtsbewegung gehindert werden.
Sobald der zweite Hubstangenabschnitt oder das von der Hubeinrichtung zu bewegende Hubobjekt an seiner von dem Hubantrieb vorgegebenen Abwärtsbewegung gehindert wird, kann der zweite Hubstangenabschnitt relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt verschoben werden. Eine solche Verschiebung des zweiten Hubstangenabschnitts relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitts hat zur Folge, dass die aufgrund des Eigengewichts des zweiten Hubstangenabschnitts aufeinander abgestützten Schalterkontakte der Schalteranordnung voneinander wegbewegt werden, dadurch die Schalteranordnung öffnet, der Stromkreis unterbrochen wird und die Hubeinrichtung folglich nahezu sofort angehalten wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Hindern an der weiteren Bewegung beispielsweise dann auftreten, wenn das freie Ende des zweiten Hubstangenabschnitts bzw. das daran angeordnete Hubobjekt seine Endlage erreicht hat, in der beispielsweise das Hubobjekt abgelegt oder aufgenommen werden kann, da von der Endlagenposition auf den zweiten Hubstangenabschnitt ein gegen die Hubbewegungsrichtung gerichteter Druck einwirkt, so dass die Schalteranordnung als Endlagenschalter dient. Da die Schalteranordnung im Wesentlichen sofort, das heißt ohne Verzögerung öffnet, wenn die Hubeinrichtung ihre Endposition erreicht hat, kann ein Zerstören eines beispielsweise sehr zerbrechlichen Hubobjekts vermieden werden.
Ferner kann die Schalteranordnung einen Kollisionsschalter bereitstellen. Wenn der zweite Hubstangenabschnitt bzw. das daran angeordnete Hubobjekt beispielsweise mit einem im Hubbereich befindlichen Gegenstand/Objekt kollidiert, während die Hubeinrichtung bewegt wird und der zweite Hubstangenabschnitt aufgrund der Kollision relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt verschoben wird, wird die Schalteranordnung geöffnet und in Folge dessen die Hubeinrichtung sofort gestoppt. Auf diese Weise kann ein Beschädigen oder Zerstören des Hubobjekts vermieden werden.
Für den Fall, dass die Hubeinrichtung ein Hubobjekt von einer Übergabevorrichtung übernimmt, kann mittels der Schalteranordnung in der Hubeinrichtung dafür Sogen getragen werden, dass die Hubeinrichtung erst dann das Hubobjekt übernehmen kann, wenn die Übergabevorrichtung das Hubobjekt freigegeben hat.
Andererseits kann die Hubeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen derart eingerichtet sein, dass die Hubstangenabschnitte vermittels des Hubantriebes nach oben bewegt werden können, wenn vermittels der Schalteranordnung der Stromkreis unterbrochen und ein Signal zum Stoppen des Hubantriebs in seiner Abwärtsbewegung generiert wird; eine Hubrichtungsumkehr kann folglich dennoch stattfinden.
Mit anderen Worten wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Hubeinrichtung für eine Vakuumkammer bereitgestellt, deren Schalteranordnung hochpräzise auf ein Berührungsmoment und zwar ohne Messungenauigkeiten (da keine Messung stattfindet) reagiert, so dass ein Umschalten zwischen Hubbetrieb und Anhalten der Hubeinrichtung nahezu verzögerungslos erfolgen kann. Darüber hinaus ist die Schalteranordnung platzsparend in die Hubeinrichtung integriert. Die Hubeinrichtung ist insbesondere für eine Vakuumkammer geeignet, da die Schalteranordnung beispielsweise nur solche Bauelemente aufweisen kann, von denen das Vakuum und damit das unter Vakuum zu bearbeitende Objekt/Gut nicht negativ beeinflusst werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Vakuumkammer mit einer Hubeinrichtung gemäß den vorgenannten Ausführungsbeispielen bereitgestellt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Vakuumkammer zur optischen Präzisionsbeschichtung eingerichtet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Vakuumkammer ist der Hubantrieb außerhalb der Vakuumkammer angeordnet.
Der mit dem Hubantrieb gekuppelte erste Hubstangenabschnitt kann beispielsweise durch eine Vakuumdurchführung hindurch aus der Vakuumkammer herausgeführt sein, wobei die Vakuumdurchführung eine Ferrofluiddichtung aufweisen kann. Das Zuführen von zu behandelnden Hubobjekten in die Vakuumkammer hinein bzw. das Herausführen von bearbeiteten Hubobjekten aus der Vakuumkammer heraus kann beispielsweise über eine Schleusenkammer erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielgebenden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1a eine schematische Ansicht einer Hubeinrichtung für eine Vakuumkammer gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und in 1b eine Detaildarstellung aus 1a;
2a bis 2d jeweils eine schematische Detailansicht einer Schalteranordnung der Hubeinrichtung aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3 eine schematische Detailansicht einer Schalteranordnung der Hubeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
4 eine schematische Detailansicht einer Schalteranordnung der Hubeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
5 eine schematische Schnittansicht einer Vakuumkammer mit einer Hubeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Aus 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Hubeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ersichtlich.
Im Wesentlichen weist die Hubeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen einen antriebsnahen ersten Hubstangenabschnitt 1 und einen antriebsfernen zweiten Hubstangenabschnitt 2 auf, die mittels eines Verbindungsabschnitts 3 miteinander gekuppelt und in Längsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind.
Der Verbindungsabschnitt 3, der gemäß der dargestellten Ausführungsform beispielsweise eine im Querschnitt runde Welle aufweist, hat einen ersten Endabschnitt 32 und einen zweiten Endabschnitt 31. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der erste Endabschnitt 32 des Verbindungsabschnitts 3 beispielsweise mittels einer Wellenkupplung 21 fest mit dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 verbunden. Wie aus 1a ersichtlich, ist der zweite Hubstangenabschnitt 2 in Form einer Hohlwelle bereitgestellt. Der zweite Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 ist axial verschiebbar in den ersten Hubstangenabschnitt 1 eingesetzt. Zu diesem Zweck weist der erste Hubstangenabschnitt 1 von seiner dem ersten Hubstangenabschnitt 2 zugewandten Seite her einen Aufnahmeraum 146 (2b) auf, wie noch näher erläutert wird. Der Verbindungsabschnitt 3 kann je nach Ausführungsform aus einem elektrisch leitfähigen oder einem elektrisch nicht-leitfähigen Material hergestellt sein, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Der erste Hubstangenabschnitt 1, der im Wesentlichen zwischen einem Hubantrieb (nicht dargestellt) und dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 angeordnet ist, weist bei der dargestellten Ausführungsform einen von dem Hubantrieb wegführenden oberen Stangenabschnitt 13 auf, der an seinem dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 zugewandten Endabschnitt mittels einer zwischengeordneten Wellenkupplung 11 mit einer Schalterbuchse 12 fest verbunden ist. Die Schalterbuchse 12 (vergl. 2c) kann an ihrem dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 zugewandten Stirnende eine Bodenplatte 123 aufweisen, in der eine Durchgangsöffnung 1231 vorgesehen ist, durch die hindurch der zweite Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 axial verschiebbar hindurchragt.
Wie aus den 2a bis 2d ersichtlich ist, weist die Schalterbuchse 12 einen im Querschnitt beispielsweise kreisrunden Innenraum 121 auf, der zumindest in Richtung zu dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 hin offen ist. Durch die Außenumfangswandung erstrecken sich bei der dargestellten Ausführungsform zwei radiale Bohrungen 125 bzw. Schlitze bis in den Innenraum 121 hinein, die vorzugweise diametral angeordnet sind. Die Schalterbuchse 12 kann an ihrer dem Hubantrieb zugewandten Oberseite mittels Schraubverbindungen 111 (nur schematisch angedeutet) über die Wellenkupplung 11 mit dem ersten Stangenabschnitt 13 gekuppelt werden.
In den Innenraum 121 der Schalterbuchse 12 ist eine Isolationsbuchse 14 aus elektrisch nicht-leitfähigem Material unverrückbar eingesetzt (2c). Zu diesem Zweck kann die Isolationsbuchse 14 zumindest im Bereich ihrer Außenumfangswandung 141, die passend zu der den Innenraum 121 begrenzenden Innenumfangswand 122 der Schalterbuchse 12 ausgebildet ist, in die Schalterbuchse 12 eingeklebt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Innenumfangswand 122 der Schalterbuchse 12 mit einem Innengewindeabschnitt und die Außenumfangswand 141 der Isolationsbuchse 14 mit einem Außengewindeabschnitt versehen sind, so dass die Isolationsbuchse 14 in den Innenraum 121 der Schalterbuchse 12 eingeschraubt und in dieser fest gehalten werden kann. Das nicht-leitfähige Material, aus dem die Isolationsbuchse 14 hergestellt ist, kann dabei beispielsweise Teflon (PTFE), Polyetheretherketon (PEEK) oder verschiedene Keramiken aufweisen.
Die Isolationsbuchse 14 der dargestellten Ausführungsform weist eine zweistufige koaxiale Durchgangsöffnung 146 auf, wobei der Innendurchmesser des dem Hubantrieb zugewandten ersten Abschnitts 143 größer ist als der Innendurchmesser des sich daran anschließenden zweiten Abschnitts 143 der Durchgangsöffnung 146. Aufgrund der verschieden großen Innendurchmesser ist zwischen dem ersten Abschnitt 143 und dem zweiten Abschnitt 144 der Durchgangsöffnung 146 eine horizontale, nach oben gewandte ringförmige Stützfläche 145 ausgebildet. Von den die Durchgangsöffnung 146 begrenzenden Innenumfangswänden der Abschnitte 144 und 143 und der ringförmigen Stützfläche 145 der Isolationsbuchse 14 wird in Richtung Längsachse des Hubantriebes betrachtet ein im Querschnitt im Wesentlichen T-förmiger Aufnahmeraum 146 zum verschiebbaren Aufnehmen des zweiten Endabschnitts 31 des Verbindungsabschnitts 3 bereitgestellt.
Der obere ringförmige Stirnrand 148 der Isolationsbuchse 14 kann an einer oberen, den Innenraum 121 der Schalterbuchse 12 nach oben hin begrenzenden horizontalen Wand 124 abgestützt sein.
Die Isolationsbuchse 14 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen und wie in 2d und 4 dargestellt ferner zwei vorzugsweise diametral angeordnete Durchgangsöffnungen in Form von zum Beispiel Schlitzen oder Bohrungen 147 aufweisen, die sich jeweils von der Außenseite her im Bereich der Stoßstelle zwischen der vertikalen Innenumfangswandung des Abschnitts 143 und der horizontalen Stützfläche 145 derart erstrecken, dass der dem Aufnahmeraum 146 zugewandte Endabschnitt der Bohrungen 147 oder Schlitze, der teilweise in den Stützflächenabschnitt 145 eingeformt ist, jeweils zu dem oberen Abschnitt 143 des Aufnahmeraums 146 hin offen ist.
Bei der in 2c ersichtlichen Darstellung ist die Isolationsbuchse 14 in den Innenraum 121 der Schalterbuchse 12 eingesetzt. Wie aus 2c ersichtlich, kann die Schalterbbuchse 12 nunmehr mit der Bodenplatte 123 versehen sein, die den Innenraum 121 der Schalterbuchse 12 nach unten hin begrenzt. Die Bodenplatte 123 kann beispielsweise mit dem unteren ringförmigen Stirnrand 149 der Isolationsbuchse 14 durch Kleben fest verbunden sein. Alternativ kann die Bodenplatte 123 beispielsweise auch mittels einer Schraubverbindung an dem unteren ringförmigen Stirnrand 149 der Isolationsbuchse 14 festgelegt werden, indem sich beispielsweise zwei Schrauben durch die Bodenplatte 123 hindurch in die ringförmige Stirnwand 149 der Isolationsbuchse 14 hinein erstrecken. Die Durchgangsöffnung 1231 in der Bodenplatte 123 und die angrenzende Durchgangsöffnung des Abschnitts 144 der Isolationsbuchse 14 sind koaxial aufeinander ausgerichtet im Wesentlichen gleich groß. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Durchgangsöffnung 1231 der Bodenplatte 123 einen größeren Durchmesser aufweisen, als die angrenzende Durchgangsöffnung des Abschnitts 144 der Isolationsbuchse 14. Dadurch kann ein möglicher ungewünschter Kontakt zwischen dem eingesetzten Verbindungsabschnitt 3 und der Bodenplatte 123 (vergl. 4) sicher vermieden werden.
Ferner kann die Isolationsbuchse 14 derart in den Innenraum 121 der Schalterbuchse 12 eingesetzt sein, dass die Bohrungen 147 der Isolationsbuchse 14 und die Bohrungen 125 der Schalterbuchse 12 im Wesentlichen aufeinander ausgerichtet sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Bohrungen 125 der Schalterbuchse 12 jedoch auch größer ausgebildet sein, als die Bohrungen 147 der Isolationsbuchse 14.
In die Bohrungen 147 der Isolationsbuchse 14 ist jeweils ein Kontaktstift 4, 4' aus elektrisch leitfähigem Material eingesetzt, wobei die zwei Kontaktstifte 4, 4' den zweiten Schalterkontakt 4 der Hubeinrichtung bereitstellen. Die Kontaktstifte 4, 4' weisen jeweils einen Leitungsabschnitt 41 auf, der durch die entsprechende Bohrung 125 hindurch aus der Schalterbuchse 12 herausgeführt wird und jeweils einen Anschluss eines Stromkreises bildet. Wie ferner aus 2c ersichtlich ist, befindet sich ein vorderer Endabschnitt 42 des Kontaktstiftes 4, 4' in dem vorderen Abschnitt der Bohrung 147, der sich in der Stützfläche 145 erstreckt und nach oben hin offen ist, so dass die Oberseite des vorderen Endabschnitts 42 des Kontaktstiftes 4, 4' im Wesentlichen in der Ebene der Stützfläche 145 freiliegt. In der gezeigten Darstellung steht der entsprechende Abschnitt des Kontaktstifts 4, 4' etwas über die Ebene der Stützfläche 145 vor. Der freiliegende Oberseitenabschnitt des vorderen Endabschnitts 42 des Kontaktstiftes 4, 4' muss jedoch nicht über die Ebene der Stützfläche 145 vorstehen, sollte aber zumindest mit der Stützflächenebene 145 fluchten.
Bei dem in 2d dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zweite Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 in dem Aufnahmeraum 146 aufgenommen. Der zweite Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3, der bei der dargestellten Ausführungsform beispielsweise aus elektrisch nicht-leitfähigem Material gebildet ist bzw. der mit elektrisch nicht-leitfähigem Material vorzugsweise vollständig ummantelt ist, weist bei der dargestellten Ausführungsform an seinem freien Stirnende einen Rundflansch 312 auf, so dass der zweite Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 im Längsquerschnitt im Wesentlichen T-förmig ausgebildet ist. Um den zweiten Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 herum ist der erste Schalterkontakt 5 angeordnet, der bei der dargestellten Ausführungsform ein elektrisch leitfähiger Ringkörper ist, welcher mit seiner entsprechenden Stirnringfläche an der Unterseite des Flansches 321 anliegen kann und beispielsweise mittels Schrauben an den Flansch 312 angeschraubt ist. Wie aus 2d ferner ersichtlich, ist der Schalterkontakt 5 in Form des elektrisch leitfähigen Rings mit seiner dem Flansch 312 abgewandten Stirnringfläche auf den zwei Kontaktstiften 4, 4' abgestützt, wenn der zweite Hubstangenabschnitt 2 aufgrund seines Eigengewichts an dem ersten Hubstangenabschnitt 1 hängt. Bei dieser Ausführungsform wirkt der Schalterkontakt 5 in Form des elektrisch leitfähigen Rings als elektrische Kontaktbrücke zwischen den beiden Kontaktstiften 4, 4', so dass ein geschlossener Stromkreis vorliegt, wenn der zweite Hubstangenabschnitt aufgrund seines Eigengewichts vermittels des Verbindungsabschnitts 3 an dem ersten Hubstangenabschnitt hängt. Auch wenn nicht im Einzelnen gezeigt, kann der elektrisch leitfähige Ring mit Ausnahme der die Kontaktstifte kontaktierenden Stirnringfläche mit elektrisch isolierendem Material überzogen/bedeckt sein. Der Abstand a, um den der zweite Endabschnitt 31 und damit der zweite Hubstangenabschnitt 2 relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt 1 verschoben werden kann, kann beispielsweise 3 mm sein.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Hubeinrichtung dargestellt. Gemäß des in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiels ist in die Schalterbuchse 12 eine zumindest zweigeteilte Isolationsbuchse eingesetzt, die die Isolationsbuchse 14 selbst und eine Isolationsbuchsenabdeckung 14a aufweist. Die Isolationsbuchse 14 kann eine zweistufige koaxiale Durchgangsöffnung aufweisen (vgl. 2b), wobei zwischen dem dem Hubantrieb zugewandten Abschnitt mit größerem Innendurchmesser und dem sich daran anschließenden Abschnitt mit kleinerem Innendurchmesser eine horizontale, nach oben gewandte ringförmige Stützfläche 145 ausgebildet ist. Die Isolationsbuchsenabdeckung 14a, die im Wesentlichen platten- oder scheibenförmig sein kann, ist zwischen dem oberen ringförmigen Stirnrand 148 der Isolationsbuchse 14 und der die Schalterbuchse 12 nach oben hin begrenzenden horizontalen Wand 124 angeordnet (vgl. 2a, 2b in Verbindung mit 3) und kann zwischen der Isolationsbuchse 14 und der Wand 124 der Schalterbuchse 12 beispielsweise klemmend gehalten werden. Die Isolationsbuchsenabdeckung 14a kann jedoch auch beispielsweise mittels einer Schraubverbindung an der Isolationsbuchse 14 befestigt werden.
Die Isolationsbuchse 14 gemäß der in 3 dargestellten Ausführungsform weist vorzugsweise zwei diametral ausgebildete Durchgangsöffnungen auf, die sich von der Außenumfangsseite bis in den Aufnahmeraum hinein erstrecken und in welchen jeweils ein von zwei Kontaktstiften 4, 4' derart positioniert ist, dass zumindest Abschnitte deren dem ersten Hubstangenabschnitt 1 zugewandten Oberseite zu dem oberen Raumabschnitt 143 (2b) hinein freiliegen. Dabei kann die jeweilige Oberseite der Kontaktstifte 4, 4' mit der Stützfläche 145 fluchten oder kann die jeweilige Oberseite der Kontaktstifte 4, 4' über die Ebene der Stützfläche 145 vorstehen.
Der Verbindungabschnitt 3 bei der in 3 dargestellten Ausführungsform kann aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt sein. Wie ferner ersichtlich, kann an dem zweiten Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 ein Rundflansch 312 einstückig angeformt sein, der selbst als Kontaktbrücke für die Kontaktstifte 4, 4', das heißt als erster Schalterkontakt 5, dienen kann, indem der Ringflansch 312 mit seiner dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 zugewandten Unterseite auf den Kontaktstiften 4, 4' bzw. auf den Kontaktstiften 4, 4' und der Stützfläche 145 aufliegen kann, wenn der zweite Hubstangenabschnitt 2 aufgrund seines Eigengewichts hängend abgestützt ist. Mit anderen Worten dient der Ringflansch 312 bzw. der Verbindungsabschnitt 3 als erster Schalterkontakt 5. Alternativ dazu können anstelle des Ringflansches auch nur Flanschabschnitte an dem freien Stirnende des zweiten Endabschnitts 31 einstückig angeformt sein, solange die Flanschabschnitte beispielsweise diametral an dem zweiten Endabschnitt 31 ausgebildet und den Kontaktstiften 4, 4' gegenüberliegend angeordnet sind, so dass der Verbindungsabschnitt 3 mit seinen Flanschabschnitten als Kontaktbrücke zwischen den beiden Kontaktstiften 4, 4' dienen kann.
Wie ferner aus 3 ersichtlich, kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Isolationskörperabschnitt 14b vorgesehen sein, der beispielsweise um den Schaft 30 des Verbindungsabschnitts 3 herum zumindest in den Bereichen angeordnet ist, in welchen der Schaft 30 mit der Bodenplatte 123 der Schalterbuchse 12 oder den einander zugewandten Stirnseiten der Kontaktstifte 4, 4' in Kontakt gelangen könnte. Dabei kann der Isolationskörperabschnitt 14b aus elektrisch nicht-leitfähigem Material entweder als Hülse ausgeführt sein, die beispielsweise auf dem Schaft 30 befestigt ist oder kann der Isolationskörperabschnitt 14b in der Schalterbuchse 12 festgelegt sein. Es ist auch möglich, dass der Isolationskörperabschnitt 14b einstückig mit der Insolationsbuchse 14 hergestellt ist.
Darüber hinaus können bei den Ausführungsformen, bei denen der Verbindungsabschnitt 3 aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt ist, im Verbindungsbereich zwischen dem ersten Endabschnitt 32 des Verbindungsabschnitts 3 und dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 bzw. der Wellenkupplung 21 Isolationsmittel 140 derart vorgesehen sein, dass zwischen dem Verbindungsabschnitt 3 und dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 bzw. der Wellenkupplung 21 jeder elektrische Stromfluss unterbunden wird.
Gemäß anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kann der Verbindungabschnitt 3 einen Schaft 30 aus elektrisch nicht-leitfähigem Material aufweisen, an dessen zweiten Endabschnitt 31 beispielsweise ein Kopfabschnitt in Form einer Platte oder Scheibe aus elektrisch leitfähigem Material befestigt ist, dessen Außenumfang größer ist als der Schaftumfang und welcher als Kontaktbrücke für die zwei Kontaktstifte 4, 4' und damit als erster Schalterkontakt 5 dienen kann. Der Kopfabschnitt kann beispielsweise mittels einer sich axial in den Schaft erstreckenden Schraube an der freien Stirnseite des Schaftes befestigt werden, so dass Schaft und Kopfabschnitt im Längsquerschnitt im Wesentlichen eine T-Form aufweisen.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Hubeinrichtung dargestellt. Gemäß des in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels ist in die Schalterbuchse 12 eine zweigeteilte Isolationsbuchse eingesetzt, die die Isolationsbuchse 14 selbst und eine im Wesentlichen ringförmige Isolationsbuchsenabdeckung 14c aufweist. Die Isolationsbuchse 14 kann eine zweistufige koaxiale Durchgangsöffnung aufweisen (vgl. 2b), wobei zwischen dem dem Hubantrieb zugewandten Abschnitt mit größerem Innendurchmesser und dem sich daran anschließenden Abschnitt mit kleinerem Innendurchmesser eine horizontale, nach oben gewandte ringförmige Stützfläche 145 ausgebildet ist. Die Isolationsbuchsenabdeckung 14c ist zwischen dem oberen ringförmigen Stirnrand 148 der Isolationsbuchse 14 und der die Schalterbuchse 12 nach oben hin begrenzenden horizontalen ringförmigen Wand 124 angeordnet (vgl. 2a, 2b in Verbindung mit 4) und kann zwischen der Isolationsbuchse 14 und der Wand 124 der Schalterbuchse 12 beispielsweise klemmend gehalten werden. Ebenso kann die Isolationsbuchsenabdeckung 14c auch mit Hilfe von an sich bekannten Befestigungsmitteln an der Isolationsbuchse 14 befestigt werden.
Die Isolationsbuchse 14 gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform weist eine Durchgangsöffnung 147' auf, die sich von der Außenumfangsseite bis in den Aufnahmeraum hinein erstreckt und mit einer Schalterbuchsen-Bohrung 125 fluchtet. Durch diese Durchgangsöffnung 147' hindurch ist ein erster Schalterkontakt 4a in die Isolationsbuchse 14 eingesetzt, welcher zumindest mit seinem in den Aufnahmeraum ragenden Abschnitt auf der Stützfläche 145 der Isolationsbuchse 14 abgestützt sein kann und zumindest eine in Richtung zu dem ersten Hubstangenabschnitt 2 freiliegende, für einen elektrischen Kontakt geeignete Kontaktfläche aufweist. Der Schalterkontakt 4a, der in Form eines Kontaktstiftes ausgebildet sein kann, kann in der Durchgangsöffnung 147' klemmbefestigt sein. Durch die radiale Bohrung 125 bzw. den Schlitz 125 in der Schalterbuchse hindurch kann von dem Schalterkontakt 4a ein Leitungsabschnitt aus der Schalterbuchse 12 herausgeführt sein, der mit einem Anschluss einer Stromquelle verbunden ist. Auf der in der 4 dem Schalterkontakt 4a gegenüberliegenden Seite ist ein Stützelement 4a' dargestellt, das auf der Stützfläche 145 abgestützt sein kann und dessen freiliegende Oberseite vorzugsweise mit der freiliegenden Oberseite des ersten Schalterkontakts 4a fluchtet. Das Stützelement 4a' kann beispielsweise die Form eines Ringsegments aufweisen, in dessen Ausschnitt der Schalterkontakt 4a positioniert ist. Das Stützelement 4a' kann aus elektrisch leitfähigem oder elektrisch nicht-leitfähigem Material hergestellt sein und kann mit dem ersten Schalterkontakt 4a einen Berührungskontakt aufweisen. Das Stützelement 4a' kann auch einstückig mit der Isolationsbuchse 14 hergestellt sein und auf der Stützfläche 145 einen zumindest teilweise umlaufenden Bund oder Flansch bereitstellen.
Der Verbindungabschnitt 3 gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kann aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt sein. Wie ferner ersichtlich, kann an dem zweiten Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 ein Rundflansch 312 einstückig angeformt sein. Bei dieser Ausführungsform kann der zweite Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 den ersten Schalterkontakt 5 bilden. Zu diesem Zweck kann der Verbindungsabschnitt 3, dessen Ringflansch an sich als erster Schalterkontakt 5 wirkt, vermittels eines Leitungsabschnitts 51, der von dem Verbindungsabschnitt 3 nach oben hin aus der Schalterbuchse 12 und die Wellenkupplung 11 herausgeführt ist, mit dem anderen Anschluss derselben Stromquelle gekuppelt sein, mit der der erste Schalterkontakt 4a gekuppelt ist.
Gemäß verschiedenen nicht im Einzelnen dargestellten Ausführungsformen kann der zweite Schalterkontakt 4a auch von einem elektrisch leitfähigem Ringkörper gebildet sein, der auf der Stützfläche 145 der Isolationsbuchse 14 positioniert und an dieser befestigt sein kann. Der Innendurchmesser der Mittelöffnung des Ringkörpers bzw. zweiten Schalterkontakts 4a ist größer als der Durchmesser des Schaftes 30 des Verbindungsabschnitts 3, so dass ein Berührungskontakt zwischen dem Verbindungsabschnitt 3 und der die Mittelöffnung des Ringkörpers begrenzenden Umfangswand vermieden werden kann. Der Ringkörper bzw. der zweite Schalterkontakt 4a kann mit einem Leitungsabschnitt gekuppelt sein, der durch die Öffnung 147' in der Isolationsbuchse 14 und die Bohrung 125 hindurch aus der Schalterbuchse 12 herausgeführt und mit einen Anschluss einer Stromquelle gekuppelt sein kann. Ferner kann der Verbindungsabschnitt 3 als elektrisch leitfähigem Material, dessen Ringflansch an sich als erster Schalterkontakt 5 wirkt, vermittels eines Leitungsabschnitts 51, der von dem Verbindungsabschnitt 3 nach oben hin aus der Schalterbuchse 12 und die Wellenkupplung 11 herausgeführt ist, mit dem anderen Anschluss derselben Stromquelle gekuppelt sein, mit der der erste Schalterkontakt 4a gekuppelt ist.
In dem Verbindungsbereich zwischen dem ersten Endabschnitt 32 des Verbindungsabschnitts 3 und dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 bzw. der Wellenkupplung 21 können Isolationsmittel 140 derart angeordnet sein, dass zwischen dem Verbindungsabschnitt 3 und dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 bzw. der Wellenkupplung 21 jeder elektrische Stromfluss unterbunden wird. Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Öffnung in der Bodenplatte 123 eine größere Öffnungsweite als der Abschnitt 144 der Durchgangsöffnung 146 der Isolationsbuchse (vergl. 2b), so dass ein Berührungskontakt zwischen dem Verbindungsabschnitt 3 und der Bodenplatte 123 vermieden werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Hubeinrichtung sind der Außendurchmesser des Schaftes 30 des Verbindungsabschnitts 3 und die Öffnungsweite des Abschnitts 144 der Durchgangsöffnung 146 der Isolationsbuchse sowie der zweite Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 und die Öffnungsweite des oberen Abschnitts 143 der Durchgangsöffnung 146 der Isolationsbuchse 14 derart aufeinander abgestimmt gestaltet und dimensioniert, dass bei einer Krafteinwirkung auf den zweiten Hubstangenabschnitt 2 entgegen seinem Eigengewicht der Verbindungsabschnitt 3 leichtgängig in Richtung zu dem ersten Hubstangenabschnitt 1 in die Isolationsbuchse 14 hinein verschoben werden kann, ohne jedoch ein zu großes Spiel zwischen dem Verbindungsabschnitt 3 und der Isolationsbuchse 14 bereitzustellen, so dass mit der Hubeinrichtung ein präzises Positionieren eines Hubobjektes gewährleistet werden kann.
Unter Betrachtung der in den 1a, 2a bis 2d, 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen der Hubeinrichtung kann der Stromkreis der Schalteranordnung 4, 5 der Hubeinrichtung geschlossen sein und kann folglich der Hubantrieb die Hubeinrichtung in Auf- bzw. Abwärtsrichtung bewegen, wenn der zweite Hubstangenabschnitt 2 aufgrund seines Eigengewichts an dem ersten Hubstangenabschnitt 1 hängend abgestützt ist und dabei der erste Schalterkontakt 5 auf dem zweiten Schalterkontakt, wie beispielsweise in Form von Kontaktstiften 4, 4' bzw. 4a, abgestützt ist. Sobald jedoch der zweite Hubstangenabschnitt 2 entgegen seinem Eigengewicht relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt 1 hin verschoben wird und damit der zweite Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3 in Pfeilrichtung 33 (2d, 3, 4) relativ zu der fest mit dem ersten Hubstangenabschnitt 1 gekuppelten Schalterbuchse 12 verschoben wird, wird der Berührungskontakt und damit der elektrische Kontakt zwischen dem ersten Schalterkontakt 5 und dem zweiten Schalterkontakt 4 aufgehoben und damit der Stromkreis unterbrochen. Von der Stromkreisunterbrechung wird ein entsprechendes Signal erzeugt, aufgrund dessen der Hubantrieb ohne Verzögerung gestoppt und damit die Hubeinrichtung umgehend angehalten wird.
Auch wenn Ausführungsformen der Hubeinrichtung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, ist verständlich, dass, wenn man beispielsweise die Ausführungsform in 2d um 180° dreht, die Schalterbuchse 12 mittels einer Wellenkupplung 11 mit dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 fest verbunden sein kann und der erste Hubstangenabschnitt 1 mittels der Wellenkupplung 21 fest mit dem ersten Endabschnitt 32 des Verbindungsabschnitts 3 gekuppelt sein kann. Bei einer solchen Ausführungsform ist zum Halten des zweiten Hubstangenabschnitts 2 an dem ersten Hubstangenabschnitt 1 der zweite Schalterkontakt 4 auf dem ersten Schalterkontakt 5 abgestützt. Durch axiales Verschieben des zweiten Hubstangenabschnitts 2 und damit der Schalterbuchse 12 relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt 1 und damit zu dem zweiten Endabschnitt 31 des Verbindungsabschnitts 3, wird der zweite Schalterkontakt 4 von dem ersten Schalterkontakt 5 wegbewegt und dadurch der den Hubantrieb steuernde Stromkreis unterbrochen.
In 5 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Vakuumkammer 100 mit einer Hubeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt, die beispielsweise zur optischen Präzisionsbeschichtung eingerichtet sein kann.
Die in 5 dargestellte Vakuumkammer 100 ist gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ein im Wesentlichen abdichtbarer Raum, aus dem Luft oder Gasgemische mittels einer Vakuumpumpenanordnung entfernt werden können. Zu diesem Zweck weist die Vakuumkammer eine Pumpenöffnung (nicht dargestellt) auf, durch die hindurch Luft bzw. Gasgemisch aus der Vakuumkammer 100 abgepumpt werden kann.
Für die Behandlung eines Substrats in der Vakuumkammer 100 weist die Vakuumkammer 100 im Bereich ihres unteren Endabschnitts beispielsweise einen Bearbeitungstisch 105 auf, auf welchem das Substrat bzw. das zu bearbeitende Gut genau positioniert abgelegt werden kann.
Zum präzisen Zuführen eines Substrats zu dem Bearbeitungstisch 105 weist die Vakuumkammer 100 eine Hubeinrichtung auf, die nur beispielgebend anhand der 1a, 1b, 2a bis 2d, 3 und 4 beschrieben ist. Die Hubeinrichtung weist einen außerhalb der Vakuumkammer 100 angeordneten Hubantrieb innerhalb eines Hubwerkes 104, den sich vom Hubantrieb erstreckenden ersten Hubstangenabschnitt 1, den sich daran anschließenden zweiten Hubstangenabschnitt 2, wobei der erste Hubstangenabschnitt 1 und der zweite Hubstangenabschnitt 2 in Längsrichtung relativ zueinander verschiebbar miteinander gekuppelt sind, und eine Schalterkontakte aufweisende Schalteranordnung zwischen dem ersten Hubstangenabschnitt 1 und dem zweiten Hubstangenabschnitt 2 auf, wobei die Schalterkontakte aufgrund des Eigengewichts des zweiten Hubstangenabschnitts 2 einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bilden, der durch relatives Verschieben der zwei Hubstangenabschnitte 1, 2 gegeneinander unterbrochen wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der mittels des Hubantriebs auf- und abwärts bewegbare Abschnitt 13 des erste Hubstangenabschnitts 1 beispielsweise durch eine Vakuumdurchführung hindurch aus der Vakuumkammer 100 herausgeführt sein, wobei die Vakuumdurchführung beispielsweise eine Ferrofluiddichtung 103 (nur schematisch angedeutet) aufweisen kann.
Wie aus 5 ferner ersichtlich, weist gemäß verschiedenen Ausführungsformen der zweite Hubstangenabschnitt 2 an seinem dem ersten Hubstangenabschnitt 1 abgewandten Endabschnitt eine Objekthalterung 22 auf, von der das zu bewegende und zu bearbeitende Objekt, das beispielsweise ein Substrat oder Wafer mit einer Größe von beispielsweise 250 mm bis 300 mm sein kann, gehalten und in Längsrichtung der Hubeinrichtung aufwärts und abwärts bewegt bzw. transportiert werden kann. Die Objekthalterung 22 kann zum Halten eines Substrats 220 an seiner Unterseite 221 beispielsweise eine an sich bekannte Permanentelektromagneteinrichtung aufweisen, von welcher das Substrat 220 an der Objekthalterung 22 permanent gehalten werden kann, wobei zum Ablösen bzw. Freigeben des Substrats 220 von der Objekthalterung 22 das Magnetfeld des Permanentelektromagneten elektromagnetisch neutralisiert wird.
Mittels der Hubeinrichtung wird das an der Objekthalterung 22 der Hubeinrichtung gehaltene Substrat 220 nach unten bewegt, bis das Substrat 220 beispielsweise den Bearbeitungstisch 105 (im Falle beispielsweise eines Kontaktbelichtungsverfahrens) oder eine oberhalb des Bearbeitungstisches 105 angeordnete Substratablagevorrichtung (nicht dargestellt) kontaktiert.
Nach Beendigung des Bearbeitungsvorgangs wird die Hubeinrichtung mittels des Hubantriebs in Bewegung versetzt und die Objekthalterung 22 samt dem daran gehaltenen Substrat 220 wieder nach oben in die in 5 dargestellte Position bewegt.
Zum Austauschen des bearbeiteten Substrats 220 gegen ein unbearbeitetes Substrat 220 kann die Vakuumkammer 100, die wie beschrieben als Behandlungskammer eingerichtet sein kann, an beispielsweise der Seitenwand 106 mit einer Vakuumschleuse bzw. Vakuum-Schleusenkammer gekuppelt sein, die zueinander gasdicht verschließbar sind und über welche die Ein- und Ausgabe der Substrate erfolgt. Zum Transport eines Substrates 220 aus der Schleusenkammer in die Vakuumkammer 100 und zurück kann in der Schleusenkammer beispielsweise eine Teleskoparmvorrichtung 107 mit einem an einem vorderen Armabschnitt angeordneten Substrathalter zum Halten des Substrats angeordnet sein, mittels welchem ein Substrat bidirektional translatorisch in die Vakuumkammer 100 hinein bzw. aus dieser heraus geführt werden kann.
Zum Zweck der Übergabe eines Substrats wird der Objekthalter 22 vermittels des Hubantriebes beispielsweise in die in 5 dargestellte Position bewegt. Anschließend wird der vordere Armabschnitt durch die Schleuse in der Wand 106 hindurch so weit in die Vakuumkammer 100 eingefahren, bis sich der Substrathalter unterhalb des Objekthalters 22 befindet. Anschließend kann der Objekthalter 22 vermittels des Hubantriebes nach unten auf den Substrathalter zu bewegt werden, bis sich dieser oberhalb des Substrathalters in der Position befindet, in der der Objekthalter 22 das Substrat von dem/an den Substrathalter übernehmen/übergeben kann.
Für den Fall, dass beispielsweise der Objekthalter 22 während seiner Abwärtsbewegung unbeabsichtigt auf den vorderen Armabschnitt bzw. den Substrathalter auftreffen würde, würde der zweite Hubstangenabschnitt 2 relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt 1 verschoben werden, wodurch der erste Schalterkontakt 5 von dem zweiten Schalterkontakt 4 (2d) wegbewegt würde, der Stromkreis der Schalteranordnung unterbrochen würde und von einem dadurch generierten elektrischen Signal der Hubantrieb gestoppt würde, so dass sowohl eine Beschädigung der Bearbeitungsmittel selbst als auch eine Beschädigung des Substrats vermieden werden würde.
Auf die gleiche Art und Weise würde die Schalteranordnung öffnen, der Hubantrieb gestoppt und somit die Abwärtsbewegung der Hubeinrichtung beendet werden, wenn der den Substrathalter aufweisende vordere Armabschnitt der Teleskoparmvorrichtung nach der Übergabe eines Substrats an den Objekthalter 22 die Vakuumkammer 100 noch nicht oder noch nicht vollständig verlassen hat und von dem Hubantrieb die Hubeinrichtung und damit den Objekthalter 22 bereits nach unten bewegt würden, so dass der Objekthalter mit dem sich noch in der Vakuumkammer 100 befindenden vorderen Armabschnitt der Teleskoparmvorrichtung kollidiert.
Ein Stoppen einer weiteren Bewegung der Hubeinrichtung durch das Öffnen der Schalteranordnung kann beispielsweise auch dann auftreten, wenn die Objekthalterung 22 ihre Endlage, beispielsweise auf dem Bearbeitungstisch 105 oder der Substratablagevorrichtung, erreicht hat. Da die Schalteranordnung sofort, das heißt ohne nennbare Verzögerung öffnet, wenn die Objekthalterung 22 ihre Endposition erreicht hat, kann ein Beschädigen/Zerstören des beispielsweise sehr zerbrechlichen Substrats 220 sowie der Bearbeitungsmittel selbst vermieden werden.

Claims

Hubeinrichtung für eine Vakuumkammer (100) aufweisend: einen antriebsnahen ersten Hubstangenabschnitt (1) und einen antriebsfernen zweiten Hubstangenabschnitt (2), die miteinander gekuppelt und in Längsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind; und eine Schalteranordnung, wobei Schalterkontakte (4, 5) der Schalteranordnung aufgrund des Eigengewichts des antriebsfernen zweiten Hubstangenabschnitts (2) einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bilden, der durch relatives Verschieben der zwei Hubstangenabschnitte (1, 2) gegeneinander unterbrochen wird.
Hubeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Hubstangenabschnitt (1, 2) mittels eines Verbindungsabschnitts (3) miteinander gekuppelt sind, dessen erster Endabschnitt (32) mit dem ersten oder mit dem zweiten Hubstangenabschnitt fest verbunden ist und dessen zweiter Endabschnitt (31) in einen in Längsrichtung des anderen Hubstangenabschnitts ausgebildeten Aufnahmeraum (146) verschiebbar eingesetzt ist.
Hubeinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei ein erster Schalterkontakt (5) der Schalteranordnung an dem zweiten Endabschnitt (31) des Verbindungsabschnitts (3) ausgebildet ist und ein zweiter Schalterkontakt (4) der Schalteranordnung in einem der Hubstangenabschnitte (1, 2) lagefest positioniert ist, derart, dass der erste Schalterkontakt (5) und der zweite Schalterkontakt (4) bei geschlossenem Stromkreis einander kontaktieren und der erste Schalterkontakt (5) und der zweite Schalterkontakt (4) bei geöffnetem Stromreis einen Abstand voneinander aufweisen.
Hubeinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei zum Halten des zweiten Hubstangenabschnitts (2) an dem ersten Hubstangenabschnitt (1) der erste Schalterkontakt (5) auf dem zweiten Schalterkontakt (4) abgestützt ist oder der zweite Schalterkontakt (4) auf dem ersten Schalterkontakt (5) abgestützt ist.
Hubeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der erste Schalterkontakt (5) mit einem ersten Anschluss einer Stromquelle gekuppelt ist und der zweite Schalterkontakt (4a) mit dem zweiten Anschluss derselben Stromquelle gekuppelt ist.
Hubeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der zweite Schalterkontakt zwei Kontaktstifte (4, 4') aufweist, die sich in einem der Hubstangenabschnitte (1, 2), vorzugsweise einander gegenüberliegend, von der Außenseite her jeweils bis in den Aufnahmeraum (146) erstrecken und jeweils mit einem Anschluss einer Stromquelle gekuppelt sind.
Hubeinrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der erste Schalterkontakt von einer die zwei Kontaktstifte (4, 4') kontaktierenden, elektrisch leitfähigen Kontaktbrücke gebildet ist, die an dem zweiten Endabschnitt (31) des Verbindungsabschnitts (1) angeordnet ist.
Hubeinrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Kontaktbrücke (311) mit dem zweiten Endabschnitt (31) des Verbindungsabschnitts (3) einstückig ausgebildet ist.
Hubeinrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Kontaktbrücke zumindest Abschnitte eines Rundflansches (312) aufweist.
Hubeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Hubstangenabschnitt (1) mit seinem dem zweiten Hubstangenabschnitt (2) abgewandten Endabschnitt mit einem Hubantrieb gekuppelt ist, vermittels welchem die Hubeinrichtung aufwärts und abwärts bewegbar ist.
Hubeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der zweite Hubstangenabschnitt (2) an seinem dem ersten Hubstangenabschnitt (1) abgewandten Endabschnitt zum Halten eines Hubobjekts (220) ausgebildet ist.
Hubeinrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Hubantrieb mit der Schalteranordnung (4, 5) elektrisch derart gekuppelt ist, dass der Hubantrieb stoppt, wenn die Schalteranordnung (4, 5) öffnet.
Hubeinrichtung gemäß Anspruch 11 oder Anspruch 12 in seinem Rückbezug auf Anspruch 11, wobei der zweite Hubstangenabschnitt (2) relativ zu dem ersten Hubstangenabschnitt (1) verschiebbar ist, wenn der zweite Hubstangenabschnitt (2) und/oder das Hubobjekt (220) an seiner von dem Hubantrieb vorgegebenen Abwärtsbewegung gehindert werden.
Vakuumkammer (100) mit einer Hubeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
Vakuumkammer gemäß Anspruch 14, die zur optischen Präzisionsbeschichtung eines zu bearbeitenden Gutes (220) eingerichtet ist.
Vakuumkammer gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei der Hubantrieb außerhalb der Vakuumkammer (100) angeordnet ist.