DE102014008170A1 - Lock or lock device for a vacuum chamber - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschluss- oder Schleußenvorrichtung für eine Vakuumkammer (12) mit – einer an einer Vakuumkammer (12) anordenbaren und eine Öffnung (14) der Vakuumkammer (12) umschließenden Gegenplatte (16), – einem beweglich gegenüber der Gegenplatte (16) gelagerten Verschlussdeckel (18), welcher in einer Schließstellung (28) an der Gegenplatte (16) die Öffnung (14) verschließt, – zumindest einer mit der Gegenplatte (16) und dem Verschlussdeckel (18) in Eingriff stehenden regelbaren Magneteinrichtung (30) zum Erzeugen einer zwischen Gegenplatte (16) und Verschlussdeckel (18) wirkenden Schließkraft (S) und – zumindest einer Abstandsmesseinrichtung (40) zur Messung eines Abstandes (41) zwischen Verschlussdeckel (18) und Gegenplatte (16), – wobei die Magneteinrichtung (30) in Abhängigkeit des von der Abstandsmesseinrichtung (40) gemessenen Abstandes (41) zwischen Gegenplatte (16) und Verschlussdeckel (18) regelbar ist.The present invention relates to a closure or Schleußenvorrichtung for a vacuum chamber (12) with - one on a vacuum chamber (12) can be arranged and an opening (14) of the vacuum chamber (12) enclosing counter-plate (16), - a movable relative to the counter-plate (16 ) mounted closure cover (18) which in a closed position (28) on the counter-plate (16) closes the opening (14), - at least one with the counter-plate (16) and the closure lid (18) engaged controllable magnetic means (30) for producing a closing force (S) acting between counter-plate (16) and closure lid (18) and - at least one distance measuring device (40) for measuring a distance (41) between closure lid (18) and counter-plate (16), - wherein the magnetic device (30 ) as a function of the distance (41) measured by the distance measuring device (40) between the counterplate (16) and the closure cap (18).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschluss- oder Schleusenvorrichtung für eine Vakuumkammer mit einer an einer Vakuumkammer anordenbaren und eine Öffnung der Vakuumkammer umschließenden Gegenplatte und einem beweglich gegenüber der Gegenplatte gelagerten Verschlussdeckel, welcher in einer Verschlussstellung an der Gegenplatte die Öffnung der Vakuumkammer verschließt. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschließen einer Öffnung einer Vakuumkammer mittels einer derartigen Verschluss- oder Schleusenvorrichtung.The present invention relates to a closure or lock device for a vacuum chamber with a can be arranged on a vacuum chamber and an opening of the vacuum chamber surrounding the counter plate and a movable relative to the counter plate mounted closure lid which closes the opening of the vacuum chamber in a closed position on the counter-plate. In addition, the invention relates to a method for closing an opening of a vacuum chamber by means of such a closure or lock device.
Hintergrundbackground
Schleusen- und Verschlussvorrichtungen für Vakuumkammern sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. So beschreibt beispielsweise die
Zur Einhaltung einer geforderten Dichtigkeit, insbesondere zur Einhaltung von Hochvakuumbedingungen innerhalb der Vakuumkammer, ist es erstrebenswert, dass das Absperrorgan möglichst gleichmäßig auf in Umfangsrichtung um die Öffnung herum verteilt liegende Bereiche der Dichtung drückt. Das Aufbringen einer über die gesamte Dichtung gleichmäßigen und homogenen Anpresskraft auf die Dichtung ist bei Dichtungen mit einem Dichtungsdurchmesser von einigen wenigen Millimetern bei einer Dimension eines Absperrorgans oder eines Verschlussdeckels im Bereich einiger Dezimeter oder Meter in konstruktiver und fertigungstechnischer Hinsicht besonders schwierig.To maintain a required tightness, in particular to maintain high vacuum conditions within the vacuum chamber, it is desirable that the obturator as evenly as possible in the circumferential direction around the opening distributed areas of the seal presses. The application of a uniform and homogeneous contact pressure on the seal over the entire seal is particularly difficult in the case of seals with a seal diameter of a few millimeters for a dimension of a shut-off device or a closure cover in the range of a few decimeters or meters in terms of design and production engineering.
Die Realisierung eines den Dichtungsring komprimierenden Hubs von etwa 0,5 mm bis 2 mm über eine Fläche des Verschlussdeckels im Bereich von beispielsweise 0,5 bis 5 m2 oder darüber hinaus, erweist sich konstruktiv und herstellungstechnisch als äußerst aufwendig. Zudem ist eine direkte Berührung von Gegenplatte und Verschlussdeckel, welche typischerweise aus Metall gefertigt sind aus Gründen geforderter Reinraumbedingungen und aus Gründen einer hiermit einhergehenden geforderten Partikelfreiheit in der Umgebung der Vakuumkammer unbedingt zu vermeiden.The realization of the sealing ring compressing stroke of about 0.5 mm to 2 mm over an area of the closure lid in the range of, for example, 0.5 to 5 m 2 or more, proves constructive and manufacturing technically extremely complicated. In addition, a direct contact of counter-plate and cap, which are typically made of metal for reasons of required clean room conditions and for reasons associated with this required particle freedom in the environment of the vacuum chamber necessarily to avoid.
Auch sind etwaige beim Verschließen der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung möglicherweise entstehende Scherbewegungen zwischen der Dichtung und einer hieran zur Anlage gelangenden Metallkomponente, typischerweise zwischen der Dichtung und dem Verschlussdeckel ebenfalls aus Gründen der Einhaltung geforderter Reinraumbedingung und einer Partikelfreiheit unbedingt zu vermeiden bzw. auf ein Minimum zu reduzieren.Also, any possible shearing movements between the seal and a metal component coming to rest thereon during closing of the closure or lock device, also typically between the seal and the closure cover, are also to be avoided or kept to a minimum, for reasons of compliance with the required clean room conditions and freedom from particles to reduce.
Hinzu kommt, dass die typischerweise aus einem Elastomerwerkstoff, beispielsweise aus Gummi gefertigte Dichtung einem Alterungsprozess unterliegen kann, und das sich ihre elastischen Eigenschaften mit fortwährender Nutzung der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung ändern können. Ferner ist denkbar, dass die Vakuumkammer mit unterschiedlichen Vakuum- oder Druckniveaus betrieben wird. Sofern die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung das Innere der Vakuumkammer gegen den Atmosphären oder einen anderweitigen Umgebungsdruck, bspw. gegen einen abweichenden Druck einer benachbarten Vakuumkammer abdichtet, kann der Anpressdruck auf die Dichtung in Abhängigkeit des in der Vakuumkammer jeweils vorherrschenden Drucks variieren und es kann zur Relativbewegungen zwischen der Dichtung und Metallteilen der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung kommen.In addition, the gasket typically made of an elastomeric material, such as rubber, may undergo an aging process and may change its elastic properties with continued use of the closure or lock device. Furthermore, it is conceivable that the vacuum chamber is operated with different vacuum or pressure levels. If the closure or lock device seals the interior of the vacuum chamber against the atmosphere or another ambient pressure, for example. Against a different pressure of an adjacent vacuum chamber, the contact pressure on the seal depending on the pressure prevailing in the vacuum chamber in each case vary and it can relative movements come between the seal and metal parts of the lock or lock device.
Insoweit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verschluss- oder Schleusenvorrichtung für eine Vakuumkammer sowie ein zugehöriges Verfahren zum Verschließen einer Vakuumkammer bereitzustellen, mittels derer eine wohldefinierte und besonders gleichmäßige Anpresskraft auf die Dichtung ausübbar und mittels derer ein vorgegebener Abstand oder ein gefordertes Spaltmaß zwischen einer gehäuseseitigen Gegenplatte und einem Verschlussdeckel präzise einstellbar ist. Mit der Vorrichtung soll ferner ein besonders hohes Maß an Partikelfreiheit im Bereich der Vakuumkammer erzielbar sein. Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung soll sich ferner durch ein vergleichsweise geringes Gewicht und durch eine einfache und gute Handhabbarkeit ihrer einzelnen Komponenten hinsichtlich Fertigung und Betrieb auszeichnen.In that regard, the present invention seeks to provide an improved closure or lock device for a vacuum chamber and an associated method for closing a vacuum chamber, by means of which a well-defined and particularly uniform contact force exercisable on the seal and by means of which a predetermined distance or a required gap is precisely adjustable between a housing-side counter plate and a closure lid. The device should also be able to achieve a particularly high degree of particle freedom in the region of the vacuum chamber. The closure or lock device should also be characterized by a comparatively low weight and by a simple and good handling of their individual components in terms of production and operation.
Erfindung und vorteilhafte AusgestaltungenInvention and advantageous embodiments
Diese Aufgabe wird mit einer Verschluss- oder Schleusenvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie mit einem Verfahren zum Verschließen einer Öffnung einer Vakuumkammer gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche.This object is achieved with a closure or lock device according to independent claim 1 and with a method for closing an opening of a vacuum chamber according to
Insoweit ist eine Verschluss- oder Schleusenvorrichtung für eine Vakuumkammer vorgesehen. Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung weist eine an einer Vakuumkammer anordenbare oder hieran angeordnete, ggf. in die Vakuumkammer integrierte oder mit einer Kammerwand verbundene Gegenplatte auf, die eine Öffnung der Vakuumkammer umschließt. Die Gegenplatte ist typischerweise flanschartig ausgebildet. Sie kann von der Wandung der Vakuumkammer nach außen hervorstehen und eine sich in etwa senkrecht zur Einführrichtung durch die Öffnung der Vakuumkammer erstreckende Anlagefläche bilden oder aufweisen.In that regard, a closure or lock device is provided for a vacuum chamber. The closure or lock device has a counter plate which can be arranged on or arranged on a vacuum chamber and is optionally integrated into the vacuum chamber or connected to a chamber wall, which encloses an opening of the vacuum chamber. The counter-plate is typically formed flange. It can protrude outwardly from the wall of the vacuum chamber and form or have a contact surface extending approximately perpendicular to the direction of insertion through the opening of the vacuum chamber.
Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung weist ferner einen beweglich gegenüber der Gegenplatte gelagerten Verschlussdeckel auf. Dieser verschließt in einer Schließstellung an der Gegenplatte die Öffnung der Vakuumkammer. Der Verschlussdeckel ist insbesondere zwischen einer von der Gegenplatte beabstandeten Ruhe- oder Ausgangsstellung in eine Kontaktstellung mit der Gegenplatte und letztlich in eine Schließstellung überführbar, in welcher der Verschlussdeckel an der Gegenplatte abdichtend zur Anlage gelangt und insoweit die Öffnung der Vakuumkammer gasdicht verschließt.The closure or lock device further has a closure lid movably mounted with respect to the counter-plate. This closes in a closed position on the counter plate, the opening of the vacuum chamber. The closure cap can be moved, in particular, between a rest or initial position spaced from the counterplate into a contact position with the counterplate and finally into a closed position, in which the closure lid abuts against the counterplate in a sealing manner and closes the opening of the vacuum chamber in a gastight manner.
Des Weiteren weist die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung zumindest eine mit der Gegenplatte und dem Verschlussdeckel in Wirkverbindung stehende regelbare und/oder steuerbare Magneteinrichtung auf. Diese ist zum Erzeugen einer zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel wirkenden Schließkraft (S) ausgebildet. Mittels der regelbaren Magneteinrichtung ist der Betrag und die Richtung der zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel wirkenden Schließkraft variierbar. Je nach konkreter Ausgestaltung der Magneteinrichtung kann sowohl eine attraktive als auch repulsive Kraft auf den Verschlussdeckel ausgeübt werden, um in Abhängigkeit des in der Vakuumkammer und der Vakuumkammerumgebung vorherrschenden Druckniveaus die Öffnung der Vakuumkammer mittels des Verschlussdeckels wahlweise zu verschließen oder zu öffnen.Furthermore, the closure or lock device has at least one controllable and / or controllable magnetic device which is operatively connected to the counterplate and the closure lid. This is designed to produce a closing force (S) acting between the counterplate and the closure lid. By means of the controllable magnetic device, the amount and the direction of the closing force acting between the counter-plate and the closure lid can be varied. Depending on the specific configuration of the magnetic device, both an attractive and repulsive force can be exerted on the closure lid in order to selectively close or open the opening of the vacuum chamber by means of the closure lid, depending on the pressure level prevailing in the vacuum chamber and the vacuum chamber environment.
Des Weiteren weist die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung zumindest eine Abstandsmesseinrichtung zur Messung eines Abstandes zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte auf. Mittels der Abstandsmesseinrichtung kann zumindest punktuell ein Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte in Richtung der von der Magneteinrichtung ausgehenden Schließkraft gemessen werden. Der Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte ist ein Maß für die aktuell vorherrschende Kompression oder elastische Verformung einer zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel vorgesehenen Dichtung, vorausgesetzt dass der Verschlussdeckel über die Dichtung an der Gegenplatte anliegt. Mithin ist mittels der Abstandsmesseinrichtung der Grad einer elastischen Verformung der Dichtung messbar.Furthermore, the closure or lock device has at least one distance measuring device for measuring a distance between the closure cover and the counterplate. By means of the distance measuring device, a distance between closure cap and counterplate in the direction of the closing force emanating from the magnet device can be measured at least at certain points. The distance between the closure cap and the counterplate is a measure of the currently prevailing compression or elastic deformation of a seal provided between the counterplate and the closure cap, provided that the closure cap bears against the counterplate via the gasket. Consequently, the degree of elastic deformation of the seal can be measured by means of the distance measuring device.
Für die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung ist ferner vorgesehen, dass die Magneteinrichtung in Abhängigkeit des von der Abstandsmesseinrichtung gemessenen Abstandes zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel regelbar ist. Durch die insoweit vorgesehene abstandsabhängige Regelung der Magneteinrichtung können abstandsabhängig unterschiedliche Schließkräfte generiert werden, sodass beispielsweise die zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel vorgesehene Dichtung auf ein gefordertes Maß komprimierbar ist. Mittels der Abstandsmesseinrichtung und der insoweit vorgesehenen Rückkopplung an die zumindest eine Magneteinrichtung, sind unterschiedlichste Zustände der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung detektierbar.It is further provided for the closure or lock device that the magnetic device can be regulated as a function of the distance between the counterplate and the closure cover measured by the distance measuring device. As a result of the distance-dependent regulation of the magnet device provided so far, different closing forces can be generated depending on the distance, so that, for example, the seal provided between the counterplate and closure cap can be compressed to a required extent. By means of the distance measuring device and the extent provided for feedback to the at least one magnetic device, a wide variety of states of the closure or lock device can be detected.
Beispielsweise kann mittels der Abstandsmesseinrichtung gemessen werden, ob und inwieweit Gegenplatte und Verschlussdeckel abdichtend aneinander anliegen. Sollte der Abstand etwa oberhalb eines für eine ausreichende Dichtung vorgesehenen Maximalwertes liegen, kann mittels der regelbaren Magneteinrichtung die Schließkraft beispielsweise schrittweise so lange erhöht werden, bis der maximal zulässige Maximalabstand unterschritten wird.For example, it can be measured by means of the distance measuring device whether and to what extent the counterplate and sealing cover abut one another in a sealing manner. If the distance is approximately above a maximum value intended for a sufficient seal, the closing force can, for example, be gradually increased by means of the controllable magnetic device until the maximum permissible maximum distance is undershot.
Im umgekehrten Fall ist ferner denkbar, dass bei Detektion oder Messung eines zu geringen Abstandes zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel ein direkter Kontakt der typischerweise aus Metall gefertigten Gegenplatte und des Verschlussdeckels zu befürchten ist. Dies ist insbesondere aus Gründen einer geforderten Partikelfreiheit in der Umgebung der Vakuumkammer unbedingt zu vermeiden. In einem derartigen Fall kann die Schließkraft beispielsweise schrittweise betragsmäßig verringert werden, bis ein minimal zulässiger Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte überschritten wird.In the opposite case, it is also conceivable that upon detection or measurement of too small a distance between the counterplate and the closure lid, a direct contact of the counterplate and the closure lid, which is typically made of metal, is to be feared. This is to be avoided in particular for reasons of a required particle freedom in the environment of the vacuum chamber necessarily. In such a case, the closing force, for example, gradually reduced in amount until a minimum allowable distance between the closure cap and counter-plate is exceeded.
Mittels der abstandsabhängigen Regelung und Ansteuerung der Magneteinrichtung kann somit auch auf unterschiedliche bzw. zeitlich variierende Druckniveaus innerhalb der Vakuumkammer reagiert werden. Durch einen Druckunterschied zwischen dem Inneren der Vakuumkammer und der Umgebung bzw. durch einen Druckunterschied diesseits und jenseits des Verschlussdeckels, kann per se bereits eine Schließkraft oder Öffnungskraft am Verschlussdeckel anliegen. Mittels der abstandsabhängig regelbaren Magneteinrichtung können variierende Druckunterschiede an den gegenüberliegenden Seiten des Verschlussdeckels kompensiert werden.By means of the distance-dependent control and control of the magnetic device can thus be reacted to different or time-varying pressure levels within the vacuum chamber. By a pressure difference between the interior of the vacuum chamber and the environment or by a pressure difference on both sides of the cover, a closing force or opening force can already abut the closure cap per se. By means of the distance-dependent controllable magnetic device can be compensated for varying pressure differences on the opposite sides of the closure cap.
Nach einer Ausführungsform weist die Magneteinrichtung zumindest einen, an einem von Verschlussdeckel und Gegenplatte angeordneten elektromagnetische Aktor und zumindest ein am anderen von Verschlussdeckel und Gegenplatte angeordnetes Gegenstück auf, welches mit dem elektromagnetische Aktor magnetisch wechselwirkt. Der elektromagnetische Aktor kann beispielsweise an der Gegenplatte angeordnet oder in die Gegenplatte eingelassen sein, während das Gegenstück an dem Verschlussdeckel angeordnet sein kann. Es ist dabei ferner denkbar, dass das Gegenstück in den Verschlussdeckel integriert ist, oder dass der gesamte Verschlussdeckel als Gegenstück fungiert.According to one embodiment, the magnetic device has at least one electromagnetic actuator arranged on one of the closure lid and the counterplate and at least one on the other of the closure lid and the counterplate arranged counterpart, which interacts magnetically with the electromagnetic actuator. The electromagnetic actuator can be arranged, for example, on the counter-plate or let into the counter-plate, while the counterpart can be arranged on the closure lid. It is also conceivable that the counterpart is integrated in the cap, or that the entire cap acts as a counterpart.
Das Gegenstück bzw. der Verschlussdeckel ist entweder ferromagnetisch oder permanentmagnetisch ausgestaltet, um mit dem mit einem entsprechenden Steuerstrom beaufschlagten elektromagnetischen Aktor in magnetische Wirkverbindung zu treten. In Schließstellung des Verschlussdeckels an der Gegenplatte, in welcher der Verschlussdeckel den Öffnungsquerschnitt der Vakuumkammer vollständig überdeckt, gelangen der elektromagnetische Aktor und ein ihm zugeordnetes Gegenstück zumindest bereichsweise zur Überdeckung, sodass eine ausreichende Schließkraft oder Öffnungskraft erzeugbar ist.The counterpart or the closure cap is designed either ferromagnetically or permanently magnetically, in order to come into magnetic operative connection with the acted upon by a corresponding control current electromagnetic actuator. In the closed position of the closure lid on the counter plate, in which the closure cover completely covers the opening cross section of the vacuum chamber, the electromagnetic actuator and its associated counterpart reach at least partially overlapping, so that a sufficient closing force or opening force can be generated.
Es ist generell denkbar, dass der elektromagnetische Aktor der Magneteinrichtung am Verschlussdeckel angeordnet ist, während das mit dem elektromagnetische Aktor magnetisch wechselwirkende Gegenstück an der Gegenplatte angeordnet oder daran ausgebildet ist.It is generally conceivable for the electromagnetic actuator of the magnet device to be arranged on the closure lid, while the counterpart interacting magnetically with the electromagnetic actuator is arranged on the counterplate or formed thereon.
Unabhängig davon ob der elektromagnetische Aktor am Verschlussdeckel oder an der Gegenplatte angeordnet ist kann ferner an jener Komponente, an welcher der elektromagnetische Aktor angeordnet ist auch noch zumindest ein weiterer Permanentmagnet angeordnet sein, der die vom elektromagnetischen Aktor ausgehende Kraft noch weiter unterstützen kann. Hiermit kann beispielsweise ein stromloses Zuhalten des Verschlussdeckels erreicht werden, sodass die Spule des Aktors mit einer weitaus geringeren Stromstärke beaufschlagbar ist. Wärmeverluste der Spule und hiermit einhergehende Probleme hinsichtlich Kühlung oder thermischer Ausdehnung können hierdurch verringert oder sogar beseitigt werden.Regardless of whether the electromagnetic actuator is arranged on the closure lid or on the counterplate, at least one further permanent magnet, which can further support the force emanating from the electromagnetic actuator, can also be arranged on that component on which the electromagnetic actuator is arranged. Hereby, for example, an electroless locking of the closure lid can be achieved, so that the coil of the actuator can be acted upon with a much lower current intensity. Heat losses of the coil and associated problems with cooling or thermal expansion can thereby be reduced or even eliminated.
Nach einer Weiterbildung ist ferner zumindest ein elektronischer Regelkreis vorgesehen, welcher mit der Abstandsmesseinrichtung und mit der zumindest einen Magneteinrichtung gekoppelt und zur Einhaltung und/oder zum Einstellen eines vorgegebenen Abstands zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel ausgestaltet ist. Der Regelkreis weist typischerweise einen Sollwertgeber auf, mittels welchem die vom Abstandssensor erzeugbaren Abstandssignale mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen werden. Aus dem Vergleich von Sollwert und Istwert kann ein dem Sollwertgeber nachgeschalteter Regler ein Steuersignal zur Ansteuerung der Magneteinrichtung, insbesondere zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors erzeugt werden.According to a further development, at least one electronic control circuit is also provided, which is coupled to the distance measuring device and to the at least one magnetic device and designed to maintain and / or set a predetermined distance between the counterplate and the closure cover. The control loop typically has a reference value transmitter, by means of which the distance signals which can be generated by the distance sensor are compared with a predetermined desired value. From the comparison of setpoint and actual value, a controller connected downstream of the setpoint generator can be used to generate a control signal for actuating the magnetic device, in particular for controlling the electromagnetic actuator.
Das vom Regler erzeugbare Steuersignal wird dabei typischerweise über einen Verstärker dem elektromagnetische Aktor der Magneteinrichtung zugeführt. Mittels des elektronischen Regelkreises ist eine aktive und selbsttätige Regulierung der Schließkraft realisierbar. Auf etwaige plötzliche oder kontinuierliche Änderungen der Betriebs- oder Umgebungsbedingungen, so etwa auf eine Veränderung des Druckunterschieds zwischen dem Inneren der Vakuumkammer und der Umgebung kann auf diese Art und Weise dynamisch und situationsabhängig flexibel reagiert werden. Mittels des die Abstandsmesseinrichtung und die Magneteinrichtung miteinander koppelnden Regelkreises, kann ein geforderter Abstand zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel und somit auch eine geforderte Anpresskraft des Verschlussdeckels sowie eine hiermit einhergehende Komprimierung einer zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel vorgesehenen Dichtung herbeigeführt und kontrolliert eingehalten werden.The control signal which can be generated by the controller is typically supplied via an amplifier to the electromagnetic actuator of the magnetic device. By means of the electronic control circuit an active and automatic regulation of the closing force can be realized. Any sudden or continuous changes in the operating or ambient conditions, such as a change in the pressure difference between the interior of the vacuum chamber and the environment can be reacted flexibly in this way, dynamically and depending on the situation. By means of the distance measuring device and the magnetic device coupled together control loop, a required distance between counter-plate and cap and thus a required contact pressure of the cap and a concomitant compression of provided between counter-plate and cap seal can be brought about and controlled adhered.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist in einem Zwischenraum zwischen dem in einer Schließstellung des Verschlussdeckels einander zugewandten Seiten von Verschlussdeckel und Gegenplatte am Verschlussdeckel oder an der Gegenplatte eine die Öffnung umschließende elastisch komprimierbare Dichtung angeordnet. Die Dichtung kann beispielsweise an der Gegenplatte angeordnet sein. Die Gegenplatte kann hierzu beispielsweise eine die Öffnung der Vakuumkammer umschließende Nut aufweisen, in welcher die umlaufende Dichtung angeordnet ist. Im unkomprimierten Ausgangszustand ist die Dicke bzw. der Durchmesser eines Dichtungsabschnitts größer als die Tiefe der die Dichtung aufnehmenden Nut, sodass ein Teil der Dichtung von der dem Verschlussdeckel zugewandten Seite der Gegenplatte, mithin mit der von der Gegenplatte gebildeten Anlagefläche zumindest geringfügig hervorsteht. Durch jene Ausgestaltung kann der Verschlussdeckel mit der Dichtung abdichtend zur Anlage gelangen, ohne dass die Metallkomponenten von Gegenplatte und Verschlussdeckel einander berühren.According to a further embodiment, an elastically compressible seal surrounding the opening is arranged in an intermediate space between the sides of the closure lid and the counterplate facing each other in a closed position of the closure lid on the closure lid or on the counterplate. The seal can be arranged for example on the counter-plate. For this purpose, the counterplate may, for example, have a groove enclosing the opening of the vacuum chamber, in which the peripheral seal is arranged. In the uncompressed initial state, the thickness or the diameter of a sealing portion is greater than the depth of the groove receiving the seal, so that a part of the seal at least slightly protrudes from the closure lid facing side of the counter-plate, thus with the contact surface formed by the counter-plate. By that configuration, the closure lid with the seal sealingly come to rest, without the metal components of counter-plate and closure cover touching each other.
Die einander zugewandten Seiten von Verschlussdeckel und Gegenplatte sind typischerweise zumindest bereichsweise als ebene Anlageflächen ausgestaltet, die sich in Schließstellung im Wesentlichen senkrecht zu der durch die Geometrie der Öffnung der Vakuumkammer vorgegebenen Richtung (z), bzw. senkrecht zu einer Schließrichtung, in welcher die von der Magneteinrichtung ausgehende Schließkraft wirkt, erstrecken.The mutually facing sides of the closure lid and the counterplate are typically designed at least in regions as planar contact surfaces, which are in the closed position substantially perpendicular to the predetermined by the geometry of the opening of the vacuum chamber direction (z), or perpendicular to a closing direction in which the the magnetic device outgoing closing force acts, extend.
Die Dichtung ist typischerweise aus einem Elastomer gefertigt und weist eine für den jeweils vorgesehenen Einsatzzweck geeignete Elastizität bzw. Kompressibilität auf. Mittels der abstandsabhängigen Regulierung der Schließkraft der Magneteinrichtung ist ferner denkbar, auch hinsichtlich ihrer elastischen oder mechanischen Eigenschaften unterschiedliche Dichtungen, jeweils für unterschiedliche Einsatzzwecke der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung zu verwenden. Mittels der abstandsabhängigen Regelung der Schließkraft kann die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung adaptiv an unterschiedliche oder variierende elastische Eigenschaften einer jeweils vorgesehenen Dichtung angepasst werden.The seal is typically made of an elastomer and has a suitable for the intended use elasticity or Compressibility on. By means of the distance-dependent regulation of the closing force of the magnetic device is also conceivable, also with regard to their elastic or mechanical properties different seals, each to be used for different purposes of the closure or lock device. By means of the distance-dependent regulation of the closing force, the closure or lock device can be adapted adaptively to different or varying elastic properties of a respective intended seal.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist an einer der in Schließstellung des Verschlussdeckels einander zugewandten Seiten von Verschlussdeckel und Gegenplatte zumindest ein Abstandshalter aus Kunststoff angeordnet, welcher eine direkte Kontaktstellung von Gegenplatte und Verschlussdeckel verhindert. Der Abstandshalter weist eine geringere Elastizität oder Kompressibilität als die zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte anzuordnende Dichtung auf. Der Abstandshalter kann benachbart zur Dichtung der Gegenplatte oder an dem Verschlussdeckel angeordnet sein. Der Abstandshalter weist, bezogen auf die Flächennormale der Anlagenflächen von Gegenplatte und/oder Verschlussdeckel eine geringere Bauhöhe auf als diejenige Höhe, um welche die Dichtung im unkomprimierten Ausgangszustand von der ihr zugehörigen Anlagefläche von Verschlussdeckel oder Gegenplatte hervorsteht.According to a further embodiment, at least one spacer made of plastic is arranged on one of the closing position of the closure lid facing each other sides of the closure lid and the counter plate, which prevents a direct contact position of counter-plate and closure lid. The spacer has a lower elasticity or compressibility than the seal to be arranged between the closure cap and the counterplate. The spacer may be disposed adjacent to the seal of the backing plate or on the closure lid. The spacer has, based on the surface normal of the plant surfaces of the counter-plate and / or closure lid on a lower height than the height by which the seal protrudes in the uncompressed initial state of its associated abutment surface of the closure lid or counter-plate.
Der Abstandshalter ist als eine Art Endanschlag ausgeführt, um einen direkten Metallkontakt von Gegenplatte und Verschlussdeckel zu vermeiden. Im Regelbetrieb soll ferner ein gleichzeitiger Kontakt des Abstandshalters mit dem Verschlussdeckel und mit der Gegenplatte vermieden werden. Der Abstandshalter dient insbesondere aber auch einer Kalibrierung der Abstandsmesseinrichtung. So kann in einem ersten Schritt die Magneteinrichtung derart angesteuert werden, dass der Verschlussdeckel die Dichtung kompressionslos berührt. Diese Position stellt den maximalen einstellbaren oder regelbaren Abstands dar. In einem zweiten Schritt wird die Magneteinrichtung derart angesteuert, dass der Abstandshalter sowohl mit dem Verschlussdeckel als auch mit der Gegenplatte zur Anlage gelangt. Diese Stellung entspricht dem minimalen einzustellenden Abstand.The spacer is designed as a kind of end stop to avoid direct metal contact of counter plate and cap. In normal operation, a simultaneous contact of the spacer with the closure lid and with the counter plate should also be avoided. The spacer is used in particular but also a calibration of the distance measuring device. Thus, in a first step, the magnetic device can be controlled such that the closure lid touches the seal without compression. This position represents the maximum adjustable or controllable distance. In a second step, the magnetic device is driven in such a way that the spacer comes into contact with both the closure lid and with the counter plate. This position corresponds to the minimum distance to be set.
Aus den minimalen und maximalen Abständen sind dann die Abstandssensoren der Abstandsmesseinrichtungen kalibrierbar. Aus diesen beiden Abständen kann ein relativer Regel- oder Verfahrbereich abgeleitet werden. Etwaige Einbautoleranzen der Abstandssensoren bspw. an der Gegenplatte können hierdurch kompensiert bzw. ausgeblendet werden. Eine derartige Kalibrierung ist insbesondere für mehrere, an zumindest einem von Verschlussdeckel und Gegenplatte angeordneter Abstandssensoren von Vorteil, da.From the minimum and maximum distances then the distance sensors of the distance measuring devices can be calibrated. From these two distances, a relative control or travel range can be derived. Any installation tolerances of the distance sensors, for example. On the back plate can be compensated or hidden. Such a calibration is advantageous in particular for a plurality of distance sensors arranged on at least one of the closure cover and the counterplate.
Typischerweise ist der Abstandshalter zusammen mit der Dichtung an der Gegenplatte angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass Abstandshalter und Dichtung an der der Gegenplatte zugewandten Seite des Verschlussdeckels angeordnet sind. Auch sind unterschiedliche Anordnungen von Dichtung und Abstandshalter an Gegenplatte und Verschlussdeckel denkbar. Beispielsweise kann die Dichtung an der Gegenplatte angeordnet sein, während der Abstandshalter an dem Verschlussdeckel angeordnet ist. Eine umgekehrte Konstellation mit verschlussdeckelseitiger Dichtung und gegenplattenseitigem Abstandshalter ist gleichermaßen denkbar.Typically, the spacer is disposed on the backplate together with the gasket. But it is also conceivable that spacers and seal are arranged on the side facing the counter-plate of the closure lid. Also, different arrangements of seal and spacers on counter-plate and closure lid are conceivable. For example, the seal can be arranged on the counterplate, while the spacer is arranged on the closure lid. A reverse constellation with closure cap side seal and Gegenplattenseitigem spacers is equally conceivable.
Der Abstandshalter ist im Vergleich zur Geometrie der Dichtung und der die Dichtung aufnehmenden Nut derart bemessen, dass der zum Beispiel an der Gegenplatte oder am Verschlussdeckel angeordnete Abstandshalter erst dann mit beiden Komponenten Gegenplatte und Verschlussdeckel in Anlagestellung gelangt, wenn die Dichtung nahezu maximal komprimiert oder elastisch deformiert ist. Mittels des zumindest einen Abstandshalters, bevorzugt mittels mehrerer umlaufend um die Öffnung verteilt angeordneter Abstandshalter kann ein direkter metallischer Kontakt von Gegenplatte und Verschlussdeckel vermeidbar.The spacer is dimensioned in comparison to the geometry of the seal and the groove receiving the seal such that the arranged for example on the counter plate or the closure lid spacers only with two components counter plate and closure lid comes into contact position when the seal almost compressed maximum or elastic is deformed. By means of the at least one spacer, preferably by means of a plurality of circumferentially distributed around the opening arranged spacers, a direct metallic contact of counter-plate and closure lid can be avoided.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind über den Umfang der Öffnung bzw. über den Umfang der beispielsweise flanschartig ausgestalteten Gegenplatte mehrere, jeweils mit einer eigenen Abstandsmesseinrichtung versehene Magneteinrichtungen verteilt angeordnet. Durch Bereitstellen mehrerer über den Öffnungsumfang verteilt angeordneter Magneteinrichtungen kann eine besonders gleichmäßige Anpress- und Schließkraft zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel eingestellt werden. Es wird hierdurch ferner ermöglicht, etwaige Verformungen oder Fertigungsungenauigkeiten von Gegenplatte und/oder Verschlussdeckel regelungstechnisch zu kompensieren.According to a further embodiment, a plurality of magnetic devices each provided with its own distance measuring device are arranged distributed over the circumference of the opening or over the circumference of the counter plate designed, for example, in the manner of a flange. By providing a plurality of magnet devices distributed over the opening circumference, a particularly uniform contact pressure and closing force can be set between the counterplate and the closure lid. It is thereby further possible to compensate for any deformations or manufacturing inaccuracies of counter-plate and / or cover lid control technology.
Jede der mit jeweils einer Magneteinrichtung gekoppelten Abstandsmesseinrichtung kann sozusagen autark einen vorgegebenen Abstand zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel just am Ort der entsprechenden Abstandsmesseinrichtung bzw. Magneteinrichtung einstellen und einhalten. Druckabhängige und unweigerliche minimalste Verformungen des Verschlussdeckels, die ansonsten zu einer ungleichmäßigen Anpress- oder Schließkraft der Dichtung führen würden, können somit wirkungsvoll kompensiert und einem ungleichmäßigen Spaltmaß respektive einem über den Öffnungsumfang variierenden Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte kann entgegengewirkt werden.Each of the distance measuring device coupled with one magnet device can, as it were, autonomously set and maintain a predetermined distance between the counterplate and the closure lid at the location of the corresponding distance measuring device or magnet device. Pressure-dependent and inevitably minimal deformations of the closure lid, which would otherwise lead to an uneven pressing or closing force of the seal, can thus be effectively compensated and an uneven gap dimension respectively over the opening circumference varying distance between the closure lid and counter-plate can be counteracted.
Etwaige belastungsabhängige oder fertigungsbedingte Verformungen oder Bauteiltoleranzen können regelungstechnisch kompensiert werden. Mittels mehrere, jeweils mit einer eigenen Abstandsmesseinrichtung versehener Magneteinrichtungen können über den Umfang der Öffnung bzw. über den Umfang der Gegenplatte lokal unterschiedliche Schließkräfte und Anpressdrücke erzeugt werden, sodass im Ergebnis eine möglichst homogene Komprimierung der Dichtung gezielt und kontrolliert einstellbar ist, die letztlich zu einer geforderten Dichtheit der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung führt. In der praktischen Anwendung ist jener Ausgestaltung von besonderem Vorteil, nämlich insbesondere dann wenn zumindest einer von Verschlussdeckel und Gegenplatte nicht absolut starr ausgebildet sind und/oder belastungsabhängig lokalen Verformungen unterliegen. Any load-dependent or manufacturing-related deformations or component tolerances can be compensated by control technology. By means of several, each provided with its own distance measuring device magnetic devices locally different closing forces and contact pressures can be generated over the circumference of the opening or over the circumference of the counter plate, so that as homogeneous as possible compression of the seal is targeted and controlled adjustable, which ultimately to a required tightness of the closure or lock device leads. In practical application, that configuration is of particular advantage, namely in particular if at least one of the closure lid and the counterplate are not absolutely rigid and / or subject to local deformations depending on the load.
Mittels mehreren, jeweils mit einer Abstandsmesseinrichtung versehenen Magneteinrichtungen können derartige Effekt behoben und regelungstechnisch kompensiert werden. Man kann für die Bauform von Verschlussdeckel und/oder Gegenplatte sogar vergleichsweise große Bauteiltoleranzen oder mechanische Verformungen in Kauf nehmen, sodass man selbst für vergleichsweise großflächige Ausgestaltungen von Verschlussdeckel und Gegenplatte eine vergleichsweise filigrane und damit leichtgewichtige Bauform vorsehen kann.By means of a plurality of magnetic devices each provided with a distance measuring device, such effects can be eliminated and compensated for by regulation. It is even possible to tolerate comparatively large component tolerances or mechanical deformations for the design of the closure cap and / or the counterplate, so that a comparatively filigree and therefore lightweight design can be provided even for comparatively large-area configurations of the closure lid and the counterplate.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung ist vorgesehen, dass die über den Umfang der Öffnung der Vakuumkammer bzw. über den Umfang der Gegenplatte oder über den Umfang des Verschlussdeckels verteilt angeordneten Magneteinrichtungen mit je einem eigenen Regelkreis gekoppelt sind. Dadurch, dass zumindest einige, bevorzugt jede der über den Umfang der Öffnung bzw. über einen Außenrand der Gegenplatte in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Magneteinrichtungen mit je einem eigenen Regelkreis versehen sind, kann jede der Magneteinrichtungen unabhängig voneinander den jeweils an ihrer Position vorherrschenden Abstand bzw. ein Spaltmaß zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte einstellen und regeln.According to a further embodiment of the closure or lock device is provided that the distributed over the circumference of the opening of the vacuum chamber or over the circumference of the counter-plate or over the circumference of the closure lid arranged magnetic devices are each coupled with its own control loop. Because at least some, preferably each of the circumferentially distributed over the circumference of the opening or over an outer edge of the counter plate arranged magnetic devices are each provided with its own control loop, each of the magnetic devices independently of each other prevailing at their respective position or a distance Adjust the gap between the cover and the counterplate and adjust.
Infolge dessen kann eine Verarbeitung der von den jeweiligen Abstandsmesseinrichtungen erhältlichen Abstandssignale lokal im Bereich der Magneteinrichtungen und Regelkreise erfolgen. Etwaige Daten- und Signalleitungen können hierdurch auf ein Minimum reduziert werden, was sich für Anwendungen im Vakuumbereich als besonders vorteilhaft erweisen kann.As a result, processing of the distance signals available from the respective distance measuring devices can be performed locally in the area of the magnetic devices and control circuits. Any data and signal lines can thereby be reduced to a minimum, which may prove to be particularly advantageous for applications in the vacuum sector.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind die über den Umfang der Öffnung verteilt angeordneten Magneteinrichtungen und/oder die den Magneteinrichtungen zugeordneten Abstandsmesseinrichtungen mit einer zentralen Steuerung gekoppelt. Die zentrale Steuerung kann anstelle eines lokalen Regelkreises oder aber auch ergänzend zum zur jeweiligen Magneteinrichtung und zum zugehörigen Abstandssensor zugeordneten Regelkreis vorgesehen sein. Mittels einer zentralen Steuerung, die beispielsweise mit sämtlichen Regelkreisen sämtlicher Magneteinrichtungen datentechnisch gekoppelt ist, kann in besonders einfacher Art und Weise eine synchrone Ansteuerung der Regelkreise erfolgen.According to a further embodiment, the magnetic devices distributed over the circumference of the opening and / or the distance measuring devices associated with the magnetic devices are coupled to a central controller. The central control can be provided instead of a local control loop or in addition to the control circuit associated with the respective magnetic device and the associated distance sensor. By means of a central control, which is for example coupled with all control circuits of all magnetic devices in terms of data technology, a synchronous control of the control circuits can take place in a particularly simple manner.
Beispielsweise kann die zentrale Steuerung jeweils mit dem Sollwertgeber der einzelnen Regelkreise gekoppelt sein, sodass mittels der zentralen Steuerung ein einzuhaltender Abstand zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel an sämtliche Regelkreise gleichzeitig transferierbar ist. Mittels der zentralen Steuerung erhält der Anwender der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung ein besonders einfach zu bedienendes Bedienelement, mit welchem für sämtliche Regelkreise und Magneteinrichtungen ein einzuhaltender Abstand oder ein entsprechendes Spaltmaß zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte synchron bzw. zeitgleich einstellbar ist.For example, the central control can each be coupled to the setpoint generator of the individual control loops, so that by means of the central control a distance to be maintained between the counterplate and the closure lid can be simultaneously transferred to all control loops. By means of the central control, the user of the closure or lock device receives a control element which is particularly easy to operate, with which a distance or a corresponding gap dimension between closure cover and counter plate can be set synchronously or at the same time for all control circuits and magnetic devices.
Für jede der unterschiedlichen Ausgestaltungen der Verschluss- oder Schleusenvorrichtungen können diverse Abstandsmesseinrichtungen vorgesehen sein. Die Abstandsmesseinrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Abstandssensoren aufweisen, die auf einem optischen, magnetischen oder kapazitiven Messprinzip beruhen. Es kommen insbesondere Sensoren zum Einsatz, die auf einem induktiven Messprinzip oder auf der Basis von Wirbelströmen beruhen. Der Abstandssensor ist insbesondere in unmittelbarer Nähe zur Magneteinrichtung, insbesondere in unmittelbarer Nähe zum elektromagnetischen Aktor oder zum Gegenstück der Magneteinrichtung angeordnet, damit ein möglichst hoher Grad an Kolokation erreicht werden kann. Die unmittelbar benachbarte oder sogar überdeckende Anordnung von Abstandsmesseinrichtung und Magneteinrichtung trägt zur Verbesserung der Mess- und Regelgenauigkeit bei. Der Abstandssensor kann insbesondere an der Gegenplatte angeordnet sein und somit einen Abstand, insbesondere ein Spaltmaß zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel messen. Ein an der Gegenplatte angeordneter Abstandssensor ist insbesondere dazu ausgebildet, den Abstand zu einer definierten Referenzfläche oder einem Referenzpunkt des Verschlussdeckels präzise, typischerweise mit einer Genauigkeit im Submillimeter- bzw. im Mikrometerbereich zu messen.For each of the different configurations of the closure or lock devices, various distance measuring devices can be provided. The distance measuring device may for example have one or more distance sensors, which are based on an optical, magnetic or capacitive measuring principle. In particular, sensors are used which are based on an inductive measuring principle or on the basis of eddy currents. The distance sensor is arranged in particular in the immediate vicinity of the magnetic device, in particular in the immediate vicinity of the electromagnetic actuator or to the counterpart of the magnetic device, so that the highest possible degree of coking can be achieved. The immediately adjacent or even overlapping arrangement of distance measuring device and magnetic device contributes to the improvement of the measurement and control accuracy. In particular, the distance sensor can be arranged on the counterplate and thus measure a distance, in particular a gap dimension, between the counterplate and the closure cover. A distance sensor arranged on the counterplate is designed in particular to measure the distance to a defined reference surface or a reference point of the closure lid precisely, typically with an accuracy in the submillimeter or in the micrometer range.
Das Vorsehen mehrerer über den Umfang des Verschlussdeckels bzw. über den Umfang der Öffnung und der Gegenplatte verteilt angeordneter Magneteinrichtungen bewirkt ferner eine Redundanz. Sollten, aus welchen Gründen auch immer, einzelne Magneteinrichtungen nicht ordnungsgemäß funktionieren oder ausfallen, so können die übrigen verbleibenden Magneteinrichtungen deren Aufgabe übernehmen, sodass eine unkontrollierte Öffnungs- oder Schließbewegung des Verschlussdeckels vermeidbar ist.The provision of a plurality of magnet devices distributed over the circumference of the closure lid or over the circumference of the opening and the counterplate also causes a redundancy. Should, for whatever reason, individual Magnetic devices do not work properly or fail, so the remaining remaining magnetic devices take over their task, so that an uncontrolled opening or closing movement of the closure lid is avoidable.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Verschlussdeckel verschiebbar an einer parallel zur Ebene der Öffnung verlaufenden Führung gelagert. Der Verschlussdeckel ist insbesondere parallel zur Anlagefläche der Gegenplatte verschiebbar gelagert. Die Führung fungiert hierbei als Schiebeführung und kann ortsfest, beispielsweise an einem Grundgerüst oder einer Basis der Vakuumkammer angeordnet sein. Es ist ferner denkbar, dass die Führung anderweitig mit der Vakuumkammer verbunden oder an dieser angeordnet ist.According to a further embodiment of the closure lid is slidably mounted on a parallel to the plane of the opening extending guide. The closure lid is displaceably mounted in particular parallel to the contact surface of the counter-plate. The guide acts as a sliding guide and can be stationary, for example, be arranged on a basic framework or a base of the vacuum chamber. It is also conceivable that the guide is otherwise connected to the vacuum chamber or disposed thereon.
Der Verschlussdeckel erstreckt sich typischerweise in einer Ebene, die senkrecht zur Einführrichtung der Öffnung ausgerichtet ist. Die Gegenplatte mit ihrer Anlagefläche erstreckt sich typischerweise parallel zur Führung für den Verschlussdeckel sowie parallel zur Ausrichtung des Verschlussdeckels. Für die Schiebeführung ist insbesondere vorgesehen, dass der Verschlussdeckel in einer Ruhestellung befindlich, das heißt in einem vorgegebenen Abstand, bezogen auf die Einführrichtung der Öffnung, von der Gegenplatte beabstandet ist. Auf diese Art und Weise kann ein kollisionsfreies Verschieben des Verschlussdeckels entlang der Führung erreicht werden.The closure lid typically extends in a plane that is oriented perpendicular to the direction of insertion of the opening. The counter-plate with its contact surface typically extends parallel to the guide for the closure lid and parallel to the orientation of the closure lid. For the sliding guide is provided in particular that the closure lid is located in a rest position, that is, at a predetermined distance, relative to the insertion direction of the opening, is spaced from the counter-plate. In this way, a collision-free displacement of the closure lid along the guide can be achieved.
Die Führung kann beispielsweise eine Führungsschiene aufweisen, die sich oberhalb oder unterhalb, ggf. auch seitlich der Öffnung der Vakuumkammer erstreckt. Mittels der Schiebeführung ist der Verschlussdeckel aus einer mit der Öffnung der Vakuumkammer im Wesentlichen überdeckenden, aber beabstandeten Ruhestellung in eine Freigabestellung überführbar, in welcher der Verschlussdeckel überdeckungsfrei zur Öffnung der Vakuumkammer angeordnet und somit die Öffnung zum Beschicken oder zur Entnahme etwa von in der Vakuumkammer zu behandelnden Substraten zugänglich ist.The guide may for example have a guide rail which extends above or below, possibly also laterally of the opening of the vacuum chamber. By means of the sliding guide, the closure lid can be transferred from a rest position, which is substantially overlapping with the opening of the vacuum chamber, into a release position, in which the closure lid is arranged without covering the opening of the vacuum chamber and thus the opening for loading or removal approximately in the vacuum chamber accessible to treated substrates.
Eine Schiebeführung eignet sich insbesondere für eine platzsparende Ausgestaltung und Anordnung der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung im Bereich einer substratbehandelnden Prozessstation. Anders als bei schwenkbar gelagerten Verschlussdeckeln kann der Bereich, welcher außerhalb der Öffnung der Vakuumkammer und sozusagen in Verlängerung jener Öffnung liegt, zur Anordnung weiterer Komponenten einer Prozessstation verwendet werden und muss nicht, wie bei einer schwenkbaren Lagerung des Verschlussdeckels üblich, frei bleiben.A sliding guide is particularly suitable for a space-saving design and arrangement of the closure or lock device in the region of a substrate-processing process station. Unlike swivel-mounted closure lids, the region which lies outside the opening of the vacuum chamber and, so to speak, in the extension of that opening can be used to arrange further components of a process station and does not have to remain free, as is customary with a pivotable mounting of the closure lid.
Nach einer weiteren Ausgestaltung hiervon ist der Verschlussdeckel mittels eines oder mehrerer Magnetlager berührungsfrei an der Führung gelagert. Mittels eines oder mehrerer Magnetlager, die insbesondere als aktiv geregelte Magnetlager, aber auch als passive Magnetlager ausgestaltet sein können, ist ein berührungsfreies, somit ein verschleiß- und wartungsarmes Verschieben des Verschlussdeckels gegenüber und relativ zur Gegenplatte möglich. Anders als bei einer rollengelagerten Führung des Verschlussdeckels entsteht bei einer magnetlagerbasierten Lagerung des Verschlussdeckels keinerlei Abrieb. Geforderte Reinraumbedingungen und eine geforderte Partikelfreiheit im Bereich der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung können hiermit mühelos erreicht werden.According to a further embodiment thereof, the closure lid is mounted without contact on the guide by means of one or more magnetic bearings. By means of one or more magnetic bearings, which can be configured in particular as actively controlled magnetic bearings, but also as a passive magnetic bearing, a non-contact, thus wear and low maintenance displacement of the closure lid and relative to the counter plate is possible. Unlike a roller bearing guide the cap results in a magnetic bearing-based storage of the cap no abrasion. Required clean room conditions and a required particle freedom in the area of the closure or lock device can hereby be easily achieved.
Die für die Führung vorgesehenen Magnetlager können, ähnlich wie auch die für die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung vorgesehene Magneteinrichtung jeweils einen elektromagnetische Aktor und ein hiermit magnetisch wechselwirkendes Gegenstück sowie eine Abstandsmesseinrichtung und einen Regelkreis aufweisen, sodass der Verschlussdeckel mittels des einen oder der mehreren Magnetlager quasi frei schwebend in einem vorgegebenen Abstand zur Führung gelagert sowie entlang der Führung bewegbar ist.The magnetic bearing provided for the guide can, similar to those provided for the closure or lock device magnetic device each having an electromagnetic actuator and a magnetically interacting counterpart and a distance measuring device and a control circuit, so that the closure lid by means of one or more magnetic bearings quasi free suspended in a predetermined distance from the guide and is movable along the guide.
Es sind hierfür vielfältigste Ausgestaltungen und wechselseitige Anordnungen von Gegenstücken und magnetischen Aktoren denkbar. Es kann vorgesehen sein, dass die permanentmagnetischen oder ferromagnetischen Gegenstücke stationär an der Führung
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Führung ist der Verschlussdeckel mittels zumindest einer Halterung zwischen einer von der Gegenplatte beabstandeten Ruhestellung und einer die Öffnung abdichtenden Schließstellung beweglich an der Führung gelagert. Die Halterung ermöglicht insbesondere eine Bewegung des Verschlussdeckels senkrecht zur von der Führung vorgegebenen Verschieberichtung. Mittels der Halterung kann der Verschlussdeckel aus der gegenüber der Gegenplatte beabstandeten Ruhestellung in Einführrichtung (z) bzw. in Schließrichtung d. h. in Richtung zur Gegenplatte bewegt werden, um mit dieser abdichtend in Schließstellung zu gelangen.According to a further embodiment of the guide, the closure lid is movably mounted on the guide by means of at least one holder between a rest position spaced from the counterplate and a closed position sealing the opening. The holder allows in particular a movement of the closure lid perpendicular to the predetermined direction of the displacement direction. By means of the holder, the closure lid can be separated from the rest position spaced apart from the counterplate in the insertion direction (z) or in the closing direction d. H. be moved in the direction of the counter-plate in order to achieve sealing with this in the closed position.
Die Bewegung des Verschlussdeckels zwischen der beabstandeten Ruhestellung und der an der Gegenplatte abdichtenden Schließstellung kann durch die zumindest eine, bevorzugt durch mehrere Magneteinrichtungen der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung erfolgen. Insoweit ist für die Bewegung des Verschlussdeckels zwischen Ruhestellung und Schließstellung kein gesonderter Antrieb erforderlich. Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass die Halterung eine Parallelverschiebung des Verschlussdeckels in Richtung der Flächennormale des in Ruhestellung befindlichen Verschlussdeckels bewirkt und dementsprechend unterstützt.The movement of the closure lid between the spaced rest position and the sealing position sealing on the counterplate can be controlled by the at least one, preferably by a plurality of magnetic devices of the closure or Lock device done. In that regard, no separate drive is required for the movement of the closure lid between the rest position and the closed position. In this case, provision is made in particular for the holder to bring about a parallel displacement of the closure lid in the direction of the surface normal of the closure lid which is in the rest position and to support it accordingly.
Zur Vermeidung etwaiger Scherbewegungen zwischen Verschlussdeckel und Dichtung erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, wenn über den Umfang des Verschlussdeckels und über den Außenrand der Gegenplatte eine möglichst homogene senkrecht zur Anlagefläche von Verschlussdeckel und Gegenplatte wirkende Schließkraft erzeugt wird.In order to avoid any shearing movements between closure cap and seal, it proves to be particularly advantageous if over the circumference of the closure cap and over the outer edge of the counter plate as homogeneous as possible perpendicular to the contact surface of the closure cap and counter plate acting closing force is generated.
Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt ist schließlich ein Verfahren zum Verschließen einer Öffnung einer Vakuumkammer mittels einer zuvor beschriebenen Verschluss- oder Schleusenvorrichtung vorgesehen. Das Verfahren umfasst hierbei die Schritte des Messens eines Abstandes oder eines Spaltmaßes zwischen dem Verschlussdeckel und der Gegenplatte mit zumindest einer Abstandsmesseinrichtung. Sodann erfolgt ein Ansteuern der zumindest einen regelbaren Magneteinrichtung zum Erzeugen einer zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel wirkenden Schließkraft in Abhängigkeit des gemessenen Abstands. Es ist hierbei vorgesehen, dass zumindest ein Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte gemessen wird und in Abhängigkeit des gemessenen Abstands zumindest eine regelbare Magneteinrichtung zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstands bzw. Spaltmaßes zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel angesteuert wird.Finally, according to a further independent aspect, a method is provided for closing an opening of a vacuum chamber by means of a previously described closure or lock device. In this case, the method comprises the steps of measuring a distance or a gap dimension between the closure lid and the counterplate with at least one distance measuring device. Then, the at least one controllable magnet device is actuated to generate a closing force acting between the counterplate and the closure lid as a function of the measured distance. It is provided here that at least one distance between the closure lid and the counterplate is measured and, depending on the measured distance, at least one controllable magnetic device is actuated to maintain a predetermined distance or gap dimension between the counterplate and the closure lid.
Gleichermaßen ist für das Verfahren das simultane oder zeitversetzte Messen einer Vielzahl von Abständen zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte, insbesondere an verschiedenen Abschnitten von Verschlussdeckel und Gegenplatte vorgesehen. Eine Vielzahl von Abstandsmessungen erfolgt vorzugsweise mit einer entsprechenden Anzahl an Abstandsmesseinrichtungen, die typischerweise über den Umfang des Verschlussdeckels bzw. über den Umfang der Gegenplatte verteilt angeordnet sind. Jeder dieser Abstandsmesseinrichtungen ist typischerweise eine eigene Magneteinrichtung zugeordnet, die jeweils mittels eines eigens hierfür vorgesehenen Regelkreises, welcher die Abstandsmesseinrichtung mit der jeweiligen Magneteinrichtung koppelt, ansteuerbar sind.Similarly, for the method, the simultaneous or time-staggered measuring a plurality of distances between the closure cap and counter-plate, in particular provided at different portions of the closure cap and counter-plate. A plurality of distance measurements is preferably carried out with a corresponding number of distance measuring devices, which are typically distributed over the circumference of the closure lid or over the circumference of the counter plate. Each of these distance measuring devices is typically associated with its own magnetic device, each of which can be controlled by means of a control circuit provided for this purpose, which couples the distance measuring device to the respective magnetic device.
Auf diese Art und Weise kann an unterschiedlichen Abschnitten und Positionen des Verschlussdeckels eine den jeweils geforderten Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte bewirkende Haltekraft lokal erzeugt und dynamisch betragsmäßig zur Einhaltung des geforderten Abstandes angepasst werden.In this way, at different sections and positions of the closure cover a the respective required distance between the closure cap and counter-plate causing holding force generated locally and dynamically adjusted amount to comply with the required distance.
Es ist generell anzumerken, dass das hier beschriebene Verfahren insbesondere mit der zuvor beschriebenen Verschluss- oder Schleusenvorrichtung implementierbar ist. Insoweit gelten sämtliche zur Verschluss- oder Schleusenvorrichtung genannten Merkmale und Vorteile in gleicher Art und Weise für das Verfahren; und umgekehrt.It is generally to be noted that the method described here can be implemented in particular with the closure or lock device described above. In that regard, all mentioned features of the lock or lock device and advantages apply in the same manner for the process; and vice versa.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Kalibrierung der regelbaren Magneteinrichtung und/oder der zugehörigen Abstandsmesseinrichtung zunächst der Verschlussdeckel mittels einer ersten Ansteuerung der Magneteinrichtung zunächst in Kontaktstellung mit der an der Gegenplatte angeordneten Dichtung gebracht wird und in einem nachfolgenden Schritt anschließend der Verschlussdeckel mittels einer zweiten Ansteuerung der Magneteinrichtung unter einem Komprimieren oder Verformen der Dichtung in Kontaktstellung mit dem Abstandshalter gebracht wird, der typischerweise an der Gegenplatte angeordnet ist.According to a further embodiment of the method, it is provided that, for calibrating the controllable magnetic device and / or the associated distance measuring device, the closure cover is initially brought into contact with the seal arranged on the counterplate by means of a first actuation of the magnet device and subsequently the closure cover in a subsequent step is brought into contact with the spacer by means of a second control of the magnetic device under compression or deformation of the seal, which is typically arranged on the counter-plate.
Mit anderen Worten wird der Verschlussdeckel mittels der ersten Ansteuerung, das heißt mittels einer ersten Beaufschlagung des betreffenden elektromagnetische Aktors mit einem Steuersignal, insbesondere mit einem Steuerstrom oder mittels einer synchronen Beaufschlagung einer Vielzahl von elektromagnetischen Aktoren verteilt über den Umfang angeordneter Magneteinrichtungen in die Kontaktstellung mit der Gegenplatte gebracht, in welcher Stellung der Verschlussdeckel quasi Anpressdrucklos an der Gegenplatte bzw. an der zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel angeordneten Dichtung anliegt.In other words, the closure lid by means of the first control, that is, by means of a first application of the respective electromagnetic actuator with a control signal, in particular with a control current or by means of a synchronous loading of a plurality of electromagnetic actuators distributed over the circumference magnetic devices in the contact position with the Placed counter-plate, in which position the closure lid quasi contact pressure on the counter-plate or against the arranged between the counter-plate and the closure lid seal.
Das mit der ersten Ansteuerung einhergehende Abstandssignal der Abstandsmesseinrichtung dient der Kalibrierung des Abstandssensors. Jenes Abstandssignal ist quasi mit einem Nullzustand oder einem unkomprimierten Zustand der Dichtung gleichzusetzen. Es stellt für den Regelkreis einen Maximalabstand dar.The distance signal of the distance measuring device which accompanies the first activation serves to calibrate the distance sensor. This distance signal is virtually equivalent to a zero state or an uncompressed state of the seal. It represents a maximum distance for the control loop.
Mittels der zweiten Ansteuerung wird hingegen ein maximal zulässiges Steuersignal für die Magneteinrichtung ermittelt, bei welchem die Dichtung maximal komprimiert und dementsprechend der Verschlussdeckel in Anlage- oder Kontaktstellung mit dem Abstandshalter gelangt.By contrast, a maximum permissible control signal for the magnetic device is determined by means of the second control, in which the seal is compressed to the maximum extent and, accordingly, the closure cover comes into contact or contact position with the spacer.
Das Steuersignal, welches zur Herbeiführung jener Anlagestellung bereitzustellen ist, stellt einen Maximalwert dar, mit welchem die Magneteinrichtung zur maximalen Komprimierung der Dichtung zu beaufschlagen ist. Das Anliegen oder Anschlagen am Abstandshalter als auch das Erreichen der Kontaktstellung ist aus einer Kennlinie zwischen dem gemessen Abstand und der Ansteuerung der Magneteinrichtung ablesbar. Mit Erreichen der Kontaktstellung können ein maximaler Abstand und mit Erreichen der Anlagestellung am Abstandshalter kann ein minimaler Abstand gemessen werden. Mittels minimalem und maximalem Abstand ist der betreffende Abstandssensor kalibrierbar.The control signal which is to be provided for bringing about this abutment position, represents a maximum value, which is applied to the magnetic device for maximum compression of the seal. The concern or striking on the Spacers as well as reaching the contact position can be read from a characteristic between the measured distance and the control of the magnetic device. Upon reaching the contact position, a maximum distance and with reaching the contact position on the spacer, a minimum distance can be measured. By means of minimum and maximum distance, the distance sensor in question can be calibrated.
Mit der ersten Ansteuerung ist ein erster, für die Abstandsregelung maximaler Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte messbar. Mit der zweiten Ansteuerung hingegen ein zweiter, minimaler Abstand messbar. Auf Basis der insoweit ermittelten minimalen und maximalen Abstände kann die Abstandsmesseinrichtung für die Regelung und Steuerung der Magneteinrichtung kalibriert werden. Die Kenntnis der Positionen der Abstandssensoren selbst zu einem von Gegenplatte und Verschlussdeckel ist insoweit entbehrlich.With the first control, a first, for the distance control maximum distance between the closure cap and counter plate is measurable. With the second control, however, a second, minimum distance measurable. On the basis of the minimum and maximum distances determined so far, the distance measuring device for the regulation and control of the magnetic device can be calibrated. The knowledge of the positions of the distance sensors themselves to one of counter-plate and closure lid is unnecessary in this respect.
Je nach geforderter Dichtheit und in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen dem Kammerinnenraum und der Kammerumgebung, können beliebige Zwischenwerte zwischen entsprechenden minimalen und maximalen Steuersignalen eingestellt werden.Depending on the required tightness and depending on the pressure difference between the chamber interior and the chamber environment, any intermediate values between corresponding minimum and maximum control signals can be set.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen:Other objects, features and advantageous embodiments of the invention will be explained in the following description of embodiments with reference to the drawings. Hereby show:
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die in
Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung weist ferner einen beweglich gegenüber der Gegenplatte
Die Gegenplatte
Mittels der Magneteinrichtung
Die betreffenden Anlageflächen der miteinander korrespondierenden Seiten
Die Magneteinrichtung
Durch Bestromung bzw. durch Beaufschlagen einer Spule
Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung
Für die abstandsabhängige Regelung ist insbesondere ein Regelkreis
Ein hieraus resultierendes Vergleichssignal wird dann einem Regler
Sämtliche elektronische Bauteile des Regelkreises, das heißt der Verstärker
Der elektromagnetische Aktor
Es sind grundsätzlich unterschiedlichste Ausgestaltungen der abstandsabhängig regelbaren Magneteinrichtung
In einer anderen, in den
Die zur Aufnahme des elektromagnetischen Aktors
Jede der über den Umfang der Öffnung
In den Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung
Wie ferner in
Der Abstandshalter
Jene Kontaktstellung
Dieser wird dann erreicht, wenn der Verschlussdeckel
In
Hiernach wird im Schritt
In den
Wie in
Vorliegend sind entlang der Führung
In
Aus einem Vergleich der
Die Halterung
In
Auch die Führung
Die berührungslose Lagerung des Verschlussdeckels
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Verschluss- oder SchleußenvorrichtungClosure or lock device
- 1111
- Wandungwall
- 1212
- Vakuumkammervacuum chamber
- 1414
- Öffnungopening
- 1616
- Gegenplattecounterplate
- 1717
- Seitepage
- 1818
- Verschlussdeckelcap
- 1919
- Seitepage
- 2020
- Nutgroove
- 2121
- Abdeckungcover
- 2222
- Dichtungpoetry
- 2424
- Abstandshalterspacer
- 2525
- Zwischenraumgap
- 2626
- Ruhestellungrest position
- 2727
- Kontaktstellungcontact position
- 2828
- Schließstellungclosed position
- 3030
- Magneteinrichtungmagnetic device
- 3131
- Nutgroove
- 3232
- elektromagnetischer Aktorelectromagnetic actuator
- 3333
- SpuleKitchen sink
- 34 34
- Gegenstückcounterpart
- 4040
- AbstandsmesseinrichtungDistance measuring device
- 4141
- Abstanddistance
- 4242
- Abstandssensordistance sensor
- 4444
- SollwertgeberSetpoint generator
- 4545
- Regelkreisloop
- 4646
- Reglerregulator
- 4848
- Verstärkeramplifier
- 5050
- Steuerungcontrol
- 6060
- Magnetlagermagnetic bearings
- 6161
- elektromagnetischer Aktorelectromagnetic actuator
- 6262
- Führungguide
- 6363
- Gegenstückcounterpart
- 6464
- Halterungbracket
- 6666
- Trägercarrier
- 6868
- Linearmotorlinear motor
- 7070
- Führungguide
- 100100
- Verschluss- oder SchleußenvorrichtungClosure or lock device
- 200200
- Verschluss- oder SchleußenvorrichtungClosure or lock device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: APPLIED MATERIALS, INC. (N.D.GES.D. STAATES DE, US Free format text: FORMER OWNER: MECATRONIX GMBH, 64291 DARMSTADT, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: ZIMMERMANN & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE Representative=s name: QUERMANN STURM WEILNAU PATENTANWAELTE PARTNERS, DE |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: APPLIED MATERIALS, INC. (N.D.GES.D. STAATES DE, US Free format text: FORMER OWNER: MECATRONIX AG, 64291 DARMSTADT, DE |
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| R082 | Change of representative |
Representative=s name: ZIMMERMANN & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE |
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| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |