DE10359458A1

DE10359458A1 - Vorrichtung zur verketteten Wärmebehandlung von Werkstücken unter Unterdruck

Info

Publication number: DE10359458A1
Application number: DE10359458A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Grosse; Tony Wu
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2023-12-18
Also published as: DE10359458B4

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur verketteten Wärmebehandlung von Werkstücken (15, 15') unter Unterdruck, umfassend mehrere Behandlungskammern (3, 4, 5, 6) und eine Transportkammer (2), erstrecken sich die Behandlungskammern etwa sternförmig von der Peripherie der Transportkammer aus radial nach außen zu, wobei jede Behandlungskammer über eine Innenschleuse (9, 10, 11, 12) mit der Transportkammer korrespondiert, wobei die Transportkammer eine Einrichtung (8) für den Werkstücktransport enthält, die an einem oder mehreren um eine senkrechte Achse (19) rotierbaren und/oder auf dieser heb- und absenkbaren Aufnahmearmen (20, 21) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur verketteten Wärmebehandlung von Werkstücken unter Unterdruck, umfassend mehrere Behandlungskammern und eine Transportkammer und mit einer in der Transportkammer angeordneten Einrichtung für den Transport der Werkstücke oder Werkstückchargen.

Bekannt ist eine Vorrichtung dieser Art, die mehrere Behandlungszellen aufweist, die in einer horizontalen Ebene mit einer gemeinsamen dichten Kammer verbunden sind, welche wiederum mit Fördermitteln zum Transport einer Charge von einer Zelle in die andere ausgerüstet ist, wobei die gemeinsame Kammer aus einem Zylinder mit horizontaler Achse besteht, von dem mindestens ein Ende zur Aufnahme eines Moduls in Form einer zylindrischen Verlängerung gebildet ist, an die zusätzliche Zellen angeschlossen sind. Mindestens ein Zylinder ist mit einem abnehmbaren Deckel ausgestattet, an dessen Stelle ein Modul angeschlossen werden kann. Die Fördermittel bestehen dazu aus einem Wagen, der sich parallel zur Achse des Zylinders bewegt und die Zellen mittels eines teleskopischen Elements versorgt ( EP0922778 A1 ).

Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß für die Vakuumwärmebehandlung die Bauteile vergleichsweise lange Wege zurückzulegen haben und die Drucküberwachung und Druckaufrechterhaltung der einzelnen Zellen und der gemeinsamen Kammer schwierig ist.

Die Wärmebehandlung im Vakuum geschieht typischerweise in einer Vielzahl von einzelnen Schritten: Einschleusen und Evakuieren, Erwärmen, Vakuumaufkohlen, Diffundieren, Abschrecken und Ausschleusen. Diese Vorgänge finden in mehreren Kammern statt, wobei in jeder Kammer mehrere Arbeitsschritte erfolgen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, in der alle Behandlungsschritte durchführbar sind, die vergleichsweise preiswert herstellbar ist, die ein möglichst einfaches und betriebssicheres Transportsystem aufweist, die eine möglichst kleine Verbindungskammer aufweist und deren einzelne Behandlungskammern den Bedürfnissen bezüglich der Transportwege und der Anzahl der Behandlungsschritte anpaßbar ist, damit insbesondere auch die Investitionskosten für die Aufrechterhaltung des Vakuums und auch der Temperaturverhältnisse günstig sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens ein sich horizontal erstreckender, an einer vertikalen Schwenkachse in der Transportkammer gelagerter Aufnahmearm vorgesehen ist, wobei sich die Behandlungskammern etwa sternförmig von der Peripherie der Transportkammer aus nach außen zu erstrecken und wobei jede der Behandlungskammern über eine Innenschleuse mit der Transportkammer korrespondiert und wobei mindestens eine der Behandlungskammern zusätzlich mit einer Außenschleuse versehen ist und wobei die Transportkammer und/oder die Behandlungskammern und Einschleuskammern mit einer Vakuum- und/oder Gasquelle verbunden sind.

Vorzugsweise ist die Transportkammer als stehender gerader Hohlzylinder oder gerades Hohlprisma ausgeformt, wobei die Behandlungskammern liegende gerade Hohlzylinder oder liegende prismatische Hohlkörper sind, deren Höhenachsen lotrecht zur vertikalen Höhenachse der Transportkammer verlaufen, wobei die Transportkammer mit den Behandlungskammern über Innenschleusen korrespondieren.

Mit Vorteil weist die zentrale Transportkammer eine sich lotrecht erstreckende Schwenkachse auf, auf der ein oder mehrere Aufnahmearme sowohl rotierbar, als auch achsial (d.h. vertikal) verschiebbar gelagert sind, wobei die Aufnahmearme zum Halten von Werkstücken oder Werkstückchargen teleskopartig in der Horizontalebene aus- und einfahrbar ausgebildet sind.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsformen zu; drei davon sind in den anhängenden Zeichnungen rein schematisch näher dargestellt und zwar zeigen
1 das Schema einer Vorrichtung mit 4 Behandlungskammern, wobei eine dieser Kammern mit einer Außenschleuse versehen ist,
2 und 3 Anlagen, ähnlich derjenigen nach 1, jedoch mit einer anderen Einrichtung für den Transport der Werkstücke bzw. einer zusätzlichen Außenschleuse.
Die Vorrichtung zur verketteten Wärmebehandlung unter Vakuum gemäß 1 besteht im wesentlichen aus einer zentralen Transportkammer 2, drei an deren Peripherie angeordneten Behandlungskammern 3, 4, 5, einer Abschreckkammer 6 mit einer Schleuse 7 zum Ein- und Ausbringen der zu behandelnden Charge 15, einer in der Transportkammer 2 angeordneten Transporteinrichtung 8 und die Kammern 3, 4, 5, 6 jeweils von der Transportkammer 2 abzutrennenden Innenschleusen 9, 10, 11, 12.
Die Transportkammer 2 ist als ein lotrecht stehender Hohlzylinder ausgebildet, wobei die einzelnen Behandlungskammern 3, 4, 5, 6 als sich von dieser aus sternförmig nach außen zu erstreckende Hohlzylinder mit sich jeweils horizontal erstreckenden Höhen vorgesehen sind. Die in der Transportkammer 2 angeordnete Transporteinrichtung 8 ist geeignet, die über die Abschreckkammer 6 mit Außenschleuse 7 und Innenschleuse 12 eingebrachte Charge 15 sowohl auf und ab, als auch von der Transportkammer 2 aus radial nach außen zu in die Behandlungskammern 3, 4, 5, 6 zu bewegen. Die Transportkammer 2 ist im übrigen mit einem nicht näher dargestellten Vakuumpumpstand verbunden, so daß auch in den Behandlungskammern 3, 4, 5, 6 ein entsprechender Unterdruck aufrecht erhalten werden kann, während die Abschreckkammer 6 bei geschlossener Außenschleuse 7 und geöffneter Innenschleuse 12 über die Transportkammer 2 vom Pumpstand evakuiert wird. Die Abschreckkammer 6 ist an einer oder mehrere Gasquellen 13, 14 angeschlossen, so daß eine Abschreckung der Charge 15, beispielsweise mittels Helium oder einem anderen inerten Gas erfolgen kann. Nach dem Abschreckvorgang können die fertig behandelten Werkstücke über die Außenschleuse ausgebracht werden. Die zentrale hohlzylindrische Transportkammer 2 hat den Vorteil vergleichsweise kurzer Transportwege für die Chargen 15, 15' ...
Bei der Vorrichtung gemäß 2 befindet sich auf der Transporteinrichtung 16 Raum für eine neu eingeschleuste Charge 17 und eine behandelte Charge 18 auf dem Weg zum Abschrecken. Der Transportvorgang gliedert sich typischerweise in folgende Transportschritte:
Abholen einer neuen Charge 17 vom Einschleusen aus der Abschreckkammer 6,
Abholen einer behandelten Charge 18 aus einer Behandlungskammer 5,
Transport der behandelten Charge 18 in die Abschreckkammer 6,
Transport der neuen Charge 17 in die Behandlungskammer 3 oder 4 usw.
In der Transportkammer 2 ist die Transporteinrichtung 16 angeordnet, deren beide Aufnahmearme 20, 21 um die Höhenachse 19 der Transportkammer 2 (die sich vertikal erstreckt) rotierbar sind, wobei jeder der beiden Aufnahmearme 20, 21 nach Art eines Teleskops seitlich, d. h. in horizontaler Richtung ausfahrbar bzw. verlängerbar ausgebildet ist. Jeder der beiden Arme 20, 21 kann also eine vom Arm gehaltene Charge in eine der Kammern 3, 4, 5, 6 fördern bzw. eine in einer Kammer befindlichen Charge aufnehmen und in die Transportkammer zurück befördern. Die Aufnahmearme 20, 21 können dazu in vertikaler Richtung auf ihrer Rotationsachse 19 um ein bestimmtes Maß angehoben bzw. abgesenkt werden, so daß jede Charge nach dem Einbringen in eine Kammer 3, 4, 5, 6 auf einer Halterung innerhalb der Kammer abgesetzt werden bzw. von der Halterung abgehoben werden kann.
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach 3 ist eine besondere Einschleuskammer 22 an der Transportkammer 2 angebracht, die sich von den Behandlungskammern 4, 5 dadurch unterscheidet, daß an ihrem der Transportkammer 2 abgekehrten Ende eine Außenschleuse 23 angeordnet ist mit der Möglichkeit, eine Charge 24 über diese Kammer 22 in die Transportkammer 2 zu befördern, von der aus die Charge 24 dann zur Weiterverarbeitung in die Kammern 4 und 5 und schließlich zum Ausschleusen über die Abschreckkammer 6 und die Außenschleuse 7 ausgebracht werden kann.
Es sei noch erwähnt, daß bei einer Ausführungsform mit einfacher zentraler Transporteinrichtung und zusätzlichem Speicherplatz (für eine Charge) z. B. oberhalb der Transporteinrichtung und mit einer zusätzlichen Hubeinrichtung für die Aufnahmearme 20, 21 (siehe 1) sich der Transportvorgang typischerweise in folgende Schritte gliedert:
Abholen der Charge vom Einschleusen aus der Abschreckkammer 6,
Heben der neuen Charge in die (erhöhte) Speicherposition,
Abholen einer behandelten Charge aus einer Behandlungskammer 3, 4, 5,
Transport der behandelten Charge in die Abschreckkammer 6,
Absenken der neuen Charge aus der Speicherposition und
Transport der neuen Charge in eine der Behandlungskammern 3, 4, 5.

2: zentrale Transportkammer
3: Behandlungskammer
4: Behandlungskammer
5: Behandlungskammer
6: Abschreckkammer
7: Außenschleuse
8: Transporteinrichtung
9: Innenschleuse
10: Innenschleuse
11: Innenschleuse
12: Innenschleuse
13: Innenschleuse
14: Innenschleuse
15, 15',...: Charge, Werkstücke
16: Transporteinrichtung
17: Charge
18: Charge
19: Höhenachse, Schwenkachse
20: Aufnahmearm
21: Aufnahmearm
22: Einschleuskammer
23: Außenschleuse

Claims

Vorrichtung zur verketteten Wärmebehandlung von Werkstücken unter Unterdruck, umfassend mehrere Behandlungskammern (3, 4, 5, 6, 22) und eine Transportkammer (2), mit einer in der Transportkammer (2) angeordneten Einrichtung (16, 28, 29) für den Transport der Werkstücke oder Werkstückchargen (15, 15', ..., 17, 18), mit mindestens einem sich horizontal erstreckenden, an einer vertikalen Schwenkachse (19) gelagerten Aufnahmearm (20, 21), wobei sich die Behandlungskammern etwa sternförmig von der Peripherie der Transportkammer aus nach außen zu erstrecken und wobei jede der Behandlungskammern über eine Innenschleuse (9, 10, 11, 12) mit der Transportkammer korrespondiert und wobei mindestens eine der Behandlungskammern zusätzlich mit einer Außenschleuse (7, 23) versehen ist und wobei die Transportkammer und/oder die Behandlungs- und Einschleuskammern mit einer Vakuum- und/oder Gasquelle verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportkammer (2) als stehender gerader Hohlzylinder oder gerades Hohlprisma ausgeformt ist und die Behandlungskammern (3, 4, 5, 6, 22) liegende gerade Hohlzylinder oder liegende prismatische Hohlkörper sind, deren Höhenachsen lotrecht zur vertikalen Höhenachse der Transportkammer verlaufen, wobei die Transportkammer mit den Behandlungskammern über Innenschleusen (9, 10, 11, 12) korrespondiert.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Transportkammer (2) eine sich lotrecht erstreckende Schwenkachse (19) aufweist, auf der ein oder mehrere Aufnahmearme (20, 21) sowohl rotierbar als auch achsial (d. h. vertikal) verschiebbar gelagert sind, wobei die Aufnahmearme zum Halten von Werkstücken oder Werkstückchargen (15, 15',..., 17, 18, 24) teleskopartig in der Horizontalebene aus- und einfahrbar ausgebildet sind.