DE202006004791U1

DE202006004791U1 - Stromversorgungseinrichtung

Info

Publication number: DE202006004791U1
Application number: DE202006004791U
Authority: DE
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2016-03-24
Also published as: US20070235328A1

Abstract

Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung für eine Vakuumbeschichtungsanlage mit wenigstens einem in einer Beschichtungskammer angeordneten Magnetron, umfassend ein Netzteil zur DC-Stromversorgung zur Umwandlung einer Netzspannung in eine Gleichspannung mit einem Netzanschluss (2) zur Einspeisung einer Netzspannung und einen von der Gleichspannung gespeisten Mittelfrequenzgenerator zur Bereitstellung einer Mittelfrequenzspannung mit mindestens einem Lastanschluss (3) zur Versorgung des Magnetrons mit der Mittelfrequenzspannung, wobei das Netzteil zur DC-Stromversorgung und der Mittelfrequenzgenerator in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des Gehäuses (1) an die Abmessungen der Beschichtungskammer angepasst und die Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung mechanisch und elektrisch unmittelbar und lösbar mit dem Magnetron verbindbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für eine mit wenigstens einem Magnetron versehene Vakuumbeschichtungsanlage, insbesondere für Inline-Vakuumbeschichtungsanlagen, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für die Beschichtung verschiedener, auch größerer Bauteile werden Vakuumbeschichtungsanlagen verwendet, in denen eine oder mehrere durch Vakuumventile voneinander getrennte Vakuumkammern linear angeordnet sind. Wenigstens eine der Vakuumkammern ist dabei als Beschichtungskammer ausgebildet und zu diesem Zweck mit mindestens einem Magnetron ausgestattet. Für den Betrieb des Magnetrons ist eine Hochleistungs-Stromversorgung in Verbindung mit einem Hochleistungs-Mittelfrequenzgenerator (10 bis 100 kHz) im Leistungsbereich zwischen 10 und 200 kW erforderlich.
Der Hochleistungs-Mittelfrequenzgenerator ist mit einem Netzteil zur DC-Stromversorgung verbunden, welches die erforderliche stell- oder regelbare Gleichspannung liefert und enthält einen von dieser Gleichspannung gespeisten Oszillatorteil. Dieses Oszillatorteil liefert die für den Betrieb des Magnetrons benötigte Mittelfrequenzspannung.
Das Oszillatorteil befindet sich üblicherweise gemeinsam mit dem Netzteil zur DC-Stromversorgung in einem Schaltschrank, oder zumindest in einem separat angeordneten Gehäuse. Die elektrische Verbindung des Oszillators mit dem Netzteil zur DC-Stromversorgung einerseits und mit dem Magnetron innerhalb der Vakuumbeschichtungsanlage andererseits erfolgt durch Kabelverbindungen. Diese Kabelverbindungen sind meist über fest verklemmte Kabelkontaktstellen mit den entsprechenden Baugruppen verbunden. Die Länge der Kabelverbindungen ist wegen des Einflusses auf die Impedanz, die Verlustleistung, die Störabstrahlung usw. begrenzt und liegt in der Regel zwischen 10...25 m.
Von besonderem Nachteil sind hierbei die Kabelverbindungen zwischen dem Oszillatorteil und dem Magnetron, die insbesondere bei hohen Leistungen einen großen Querschnitt erfordern und daher mechanisch äußerst unflexibel sind. Darüber hinaus ist das bei Routinewartungsarbeiten erforderliche Ab- und Anklemmen der Kabel mit einem erheblichen Aufwand verbunden.
Außerdem erschwert die Unflexibilität der Kabel die universelle Verwendung der Oszillatoren für unterschiedliche Positionen des Magnetrons innerhalb der Vakuumkammer. Das ist insbesondere in großen Inline-Beschichtungsanlagen von Nachteil, da hier die Kabelverbindungen häufig zu mehrere Meter voneinander entfernte Beschichtungspositionen verlegt werden müssen.
Die begrenzte Kabellänge zwischen dem Oszillatorteil und dem Magnetron beschränkt ebenfalls den universellen Einsatz der Oszillatoren für alle Beschichtungspositionen in einer großen Inline-Beschichtungsanlage, da hier durchaus 50 oder mehr Meter zwischen der ersten und der letzten Beschichtungsposition liegen können.
In DE 298 19 336 U1 wird eine Oszillatoranordnung für Hochleistungs-Mittelfrequenzgeneratoren vorgeschlagen, bei der diese Nachteile vermieden werden.
Dazu sind die Gehäuseabmessungen des Oszillators an die äußere Geometrie der Beschichtungskammer angepasst und der Oszillator mechanisch und elektrisch unmittelbar und lösbar mit einem Magnetron verbunden. Das Netzteil zur DC-Stromversorgung, welches die erforderliche stell- oder regelbare Gleichspannung liefert, verbleibt bei dieser Lösung in einem vom Oszillator räumlich getrennt angeordneten Schaltschrank.
Dadurch kann der Oszillator als separate Baugruppe direkt an der Beschichtungskammer untergebracht werden, so dass die bisher benötigten Kabel zur Übertragung der Mittelfrequenzspannung vom Oszillator zum Magnetron entfallen und keinerlei Störabstrahlungen auftreten, die bisher durch Mittelfrequenz führende Kabel verursacht worden sind.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dieses Konzept aus schaltungstechnischen Gründen bei Leistungen über 100 kW nicht anwendbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Stromversorgungseinrichtung für mit wenigstens einem Magnetron versehene Vakuumbeschichtungsanlagen anzugeben, die auch für Leistungsbedarfe über 100 kW verwendbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Stromversorgungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung für eine Vakuumbeschichtungsanlage mit wenigstens einem in einer Beschichtungskammer angeordneten Magnetron umfasst ein Netzteil zur DC-Stromversorgung zur Umwandlung einer Netzspannung in eine Gleichspannung mit einem Netzanschluss zur Einspeisung einer Netzspannung und einen von der Gleichspannung gespeisten Mittelfrequenzgenerator zur Bereitstellung einer Mittelfrequenzspannung mit mindestens einem Lastanschluss zur Versorgung des Magnetrons mit der Mittelfrequenzspannung, wobei das Netzteil zur DC-Stromversorgung und der Mittelfrequenzgenerator in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des Gehäuses an die Abmessungen der Beschichtungskammer angepasst und die Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung mechanisch und elektrisch unmittelbar und lösbar mit dem Magnetron verbindbar sind.
Die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung ermöglicht es, das Netzteil zur DC-Stromversorgung und den Mittelfrequenzgenerator in enger räumlicher Nähe zueinander und zum Magnetron der Vakuumbeschichtungsanlage anzuordnen, so dass die Anordnung auch für einen Leistungsbedarf von mehr als 100 kW verwendbar ist.
Vorteilhaft ist die Breite des Gehäuses kleiner oder gleich der Länge der Beschichtungskammer.
Hierdurch wird erreicht, dass auch bei mehreren direkt hintereinander angeordneten Beschichtungskammern die jeweiligen Stromversorgungseinrichtungen in der Nähe der Magnetrons angeordnet werden können, ohne dass es zu Platzproblemen kommt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen der Netzanschluss und jeder Lastanschluss je einen Steckverbinder zur lösbaren Verbindung mit einem Stromnetz bzw. einem Magnetron auf.
Durch die Verwendbarkeit steckbarer Anschlüsse wird der Austausch der Stromversorgungseinrichtung zu Reinigungs- oder Wartungszwecken an der Vakuumbeschichtungsanlage wesentlich erleichtert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist jeder Lastanschluss Mittel zum selbsttätigen Kontaktieren eines dafür vorgesehenen Gegenstücks auf.
Zu diesem Zweck können beispielsweise an den Steckverbindern Führungsnuten oder -schrägen vorgesehen sein, so dass der Lastanschluss und sein Gegenstück auch bei einem geringen seitlichen Versatz zueinander schnell und sicher Kontakt zueinander finden.
Weiter vorteilhaft ist ein Lastanschluss an der Unterseite des Gehäuses angeordnet.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Stromversorgungseinrichtung direkt auf ein Magnetron von der Oberseite der Beschichtungskammer herabhängendes Magnetron zu stellen, so dass der Lastanschluss mit einem entsprechenden Gegenstück am Magnetron kontaktiert wird.
Weiter vorteilhaft ist ein Lastanschluss an der Rückseite des Gehäuses angeordnet.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Stromversorgungseinrichtung neben die Beschichtungskammer zu stellen und mit einem Magnetron zu kontaktieren, das an der Seitenwand der Beschichtungskammer befestigt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse mechanische Führungselemente zur Positionierung an oder auf der Beschichtungskammer auf, die mit entsprechenden Führungselementen der Beschichtungskammer korrespondieren.
Hierdurch wird die Positionierung der Stromversorgungseinrichtung bezüglich der Beschichtungskammer wesentlich erleichtert.
Vorteilhaft sind die Führungselemente am Gehäuse als Führungsbolzen und die Führungselemente an der Beschichtungskammer als Bohrungen entsprechender Größe ausgebildet.
Die Ausbildung der Führungselemente als Führungsbolzen und korrespondierende Bohrungen ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Selbstverständlich können auch am Gehäuse der Stromversorgungseinrichtung Bohrungen und an der Beschichtungskammer Führungsbolzen vorgesehen sein, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
Besonders vorteilhaft weisen die Führungsbolzen an ihren Enden Zentrierkegel auf.
Hierdurch wird die Positionierung der Stromversorgungseinrichtung bezüglich der Beschichtungskammer weiter erleichtert.
In einer Weiterbildung sind die Führungsbolzen gleichzeitig als Stellfüße ausgebildet.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Stromversorgungseinrichtung problemlos auf einer glatten Unterlage abgestellt werden kann, ohne abgestützt werden zu müssen, wenn die Stromversorgungseinrichtung zu Wartungszwecken von der Beschichtungskammer entfernt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse begehbar ausgeführt.
Dadurch sind Wartungsarbeiten an der Stromversorgungseinrichtung selbst wesentlich erleichtert, ohne dass die Stromversorgungseinrichtung von der Beschichtungskammer entfernt werden muss.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse Anschlagmittel für den Krantransport auf.
Hierdurch wird der Transport der Stromversorgungseinrichtung wesentlich erleichtert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel.
Das Ausführungsbeispiel in 1 ist zur horizontalen Positionierung z.B. neben einer Beschichtungskammer vorgesehen, auf der ein Magnetron horizontal angeordnet ist.
Die Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung umfasst ein nicht dargestelltes Netzteil zur DC-Stromversorgung zur Umwandlung einer Netzspannung in eine Gleichspannung mit einem Netzanschluss 2 zur Einspeisung einer Netzspannung und einen von der Gleichspannung gespeisten, nicht dargestellten Mittelfrequenzgenerator zur Bereitstellung einer Mittelfrequenzspannung mit mindestens einem Lastanschluss 3 zur Versorgung des Magnetrons mit der Mittelfrequenzspannung.
Das Netzteil zur DC-Stromversorgung und der Mittelfrequenzgenerator sind in einem gemeinsamen Gehäuse 1 angeordnet. Die Abmessungen des Gehäuses 1 sind an die Abmessungen der Beschichtungskammer einer Vakuumbeschichtungsanlage angepasst und die Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung ist mechanisch und elektrisch unmittelbar und lösbar mit dem Magnetron verbindbar.
Die Breite des Gehäuses 1 ist so gewählt, dass sie kleiner oder gleich der Länge der Beschichtungskammer ist.
Der Netzanschluss 2 und der Lastanschluss 3 weisen jeweils einen Steckverbinder zur lösbaren Verbindung mit einem Stromnetz bzw. einem Magnetron auf. Der Steckverbinder des Netzanschlusses 2 ist in der Figur nicht dargestellt.
Der Lastanschluss 3 weist Mittel zum selbsttätigen Kontaktieren eines dafür vorgesehenen Gegenstücks, nämlich nicht dargestellte Führungsschrägen, auf.
Der Lastanschluss 3 ist mittels flexibler Verbindungsleitungen 7 am Gehäuse 1 angeordnet, so dass das an der Seitenwand der Beschichtungskammer angeordnete Magnetron kontaktiert werden kann.
Das Gehäuse 1 weist mechanische Führungselemente 4 zur Positionierung an oder auf der Beschichtungskammer auf, die mit entsprechenden Führungselementen der Beschichtungskammer korrespondieren und die im Ausführungsbeispiel als Führungsbolzen ausgebildet sind, die in Bohrungen entsprechender Größe an der Beschichtungskammer eingreifen können. Die Führungsbolzen 4 weisen an ihren Enden Zentrierkegel 5 auf. Die Führungsbolzen 4 sind gleichzeitig als Stellfüße ausgebildet.
Das Gehäuse 1 ist begehbar ausgeführt und weist Anschlagmittel 6 für den Krantransport auf, die im Ausführungsbeispiel als Ringschrauben nach DIN 580 ausgeführt sind.
Das Ausführungsbeispiel in 2 ist zur horizontalen Montage auf einer Beschichtungskammer vorgesehen, in der ein Magnetron angeordnet ist, das mit dem Deckel der Beschichtungskammer verbunden ist.
Abweichend von dem Ausführungsbeispiel in 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Lastanschluss 3 an der Unterseite des Gehäuses 1 angeordnet, so dass das Magnetron beim Aufsetzen der Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung auf die Beschichtungskammer direkt kontaktiert wird.
Das Ausführungsbeispiel in 3 ist zur vertikalen Montage auf einer Beschichtungskammer vorgesehen, in der ein Magnetron angeordnet ist, das mit dem Deckel der Beschichtungskammer verbunden ist.
Abweichend von den Ausführungsbeispielen in 1 und 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Lastanschluss 3 an der Unterseite des Gehäuses 1 angeordnet, wobei die Unterseite des Gehäuses 1 eine Schmalseite ist, so dass das Gehäuse 1 vertikal auf oder an die Beschichtungskammer gesetzt wird. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere zur Verwendung mit Beschichtungskammern geeignet, die vertikal angeordnete Magnetrons aufweisen.
Das Anschlagmittel 6 für den Krantransport ist wiederum als Ringschraube ausgeführt, wobei es diesmal so angeordnet ist, dass das Gehäuse in vertikaler Position, d.h. aufrecht stehend, transportiert werden kann.

1: Gehäuse
2: Netzanschluss
3: Lastanschluss
4: Führungsbolzen
5: Zentrierkegel
6: Anschlagmittel
7: Verbindungsleitung

Claims

Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung für eine Vakuumbeschichtungsanlage mit wenigstens einem in einer Beschichtungskammer angeordneten Magnetron, umfassend ein Netzteil zur DC-Stromversorgung zur Umwandlung einer Netzspannung in eine Gleichspannung mit einem Netzanschluss (2) zur Einspeisung einer Netzspannung und einen von der Gleichspannung gespeisten Mittelfrequenzgenerator zur Bereitstellung einer Mittelfrequenzspannung mit mindestens einem Lastanschluss (3) zur Versorgung des Magnetrons mit der Mittelfrequenzspannung, wobei das Netzteil zur DC-Stromversorgung und der Mittelfrequenzgenerator in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des Gehäuses (1) an die Abmessungen der Beschichtungskammer angepasst und die Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung mechanisch und elektrisch unmittelbar und lösbar mit dem Magnetron verbindbar sind.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Gehäuses (1) kleiner oder gleich der Länge der Beschichtungskammer ist.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzanschluss (2) und jeder Lastanschluss (3) je einen Steckverbinder zur lösbaren Verbindung mit einem Stromnetz bzw. einem Magnetron aufweisen.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lastanschluss (3) Mittel zum selbsttätigen Kontaktieren eines dafür vorgesehenen Gegenstücks aufweist.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lastanschluss (3) an der Unterseite des Gehäuses (1) angeordnet ist.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lastanschluss (3) an der Rückseite des Gehäuses (1) angeordnet ist.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mechanische Führungselemente (4) zur Positionierung an oder auf der Beschichtungskammer aufweist, die mit entsprechenden Führungselementen der Beschichtungskammer korrespondieren.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (4) am Gehäuse als Führungsbolzen und die Führungselemente an der Beschichtungskammer als Bohrungen entsprechender Größe ausgebildet sind.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbolzen (4) an ihren Enden Zentrierkegel (5) aufweisen.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbolzen (4) gleichzeitig als Stellfüße ausgebildet sind.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) begehbar ausgeführt ist.
Hochleistungs-Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) Anschlagmittel (6) für den Krantransport aufweist.