DE29813290U1 - Vakuumplattenventil und Vakuumkammeranordnung mit einem solchen - Google Patents

Vakuumplattenventil und Vakuumkammeranordnung mit einem solchen

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Description

- 1 -Vakuumplattenventil und Vakuumkammeranordnung mit einem solchen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vakuumplattenventil sowie eine damit ausgerüstete Vakuumkammeranordnung, die eine oder mehrere Vakuumprozesskammern umfassen kann.
Vakuumplattenventile sind Ventile, bei denen eine Ventilplatte in der Ebene einer oder mehrerer jeweils zu schliessenden Öffnungen quer in bzw. über letztere geschoben wird und dann die vorgeschobene Platte an der Öffnungsperipherie oder um alle Öffnungen abgedichtet wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges Vakuumplattenventil zu schaffen, welches kein eigenes Ventilgehäuse erfordert, das ohne weiteres für die Bedienung mehrerer Vakuumkammer-Öffnungen unabhängig voneinander, d.h. gleichzeitig oder zeitgestaffelt, konzipierbar ist und woran weiter, insbesondere im Fall mehrerer zu bedienender Öffnungen, die Anzahl je einzelner Schliessbewegungen minimalisiert wird. Im weiteren soll das Ventil in beiden Richtungen mit zu dichtender Druckdifferenz beaufschlagbar sein sowie auch beidseitig vakuumprozesstauglich sein.
Zu diesem Zweck wird eine Vakuumventilplatte vorgeschlagen, welche die Basis für die Lösung der erwähnten Aufgabe bildet. Sie zeichnet sich erfindungsgemäss aus durch eine Trägerplatte mit sich gegenüberliegenden Plattenflächen, an der einen der Plattenflächen eine senkrecht zu dieser Fläche beweglich gelagerten Dichtplatte, zwischen Trägerplatte und Dichtplatte mindestens einem dichten, expandierbaren Betätigungs-Zylinderraum und ein durch die Trägerplatte geführtes, in den Zylinderraum einmündendes Druckmedium, vorzugsweise für ein gasförmiges Medium, vorzugsweise für Luft.
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Durch diese Aufteilung in eine Trägerplatte und eine senkrecht dazu Mediumsdruck-betätigbare Dichtplatte wird ermöglicht, eine solche Ventilplatte lediglich entlang der Wand einer Vakuumkammeranordnung, insbesondere linear, so zu verschieben, dass die Dichtplatte jeweils gegenüber einer oder der zu dichtenden Öffnung in der Wand zu liegen kommt. Der notwendige Dichthub wird nach unten lediglich durch den Freigabehub begrenzt, der nötig ist, um die Ventilplatte frei an der Wand zu verschieben, er kann äusserst kurz bemessen werden. In bevorzugter Ausführungsform ist der Zylinderraum gekapselt, vorzugsweise balggekapselt, oder durch eine gummielastische Wandung begrenzt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines metallischen Balges, eines Balgs aus metallischen und aus elastischen - z.B. Kunststoff Partien oder mittels gummielastischer Wandungspartie der Kapselung.
Die Dichtplatte umfasst, auf der der erwähnten Trägerplattenfläche abgekehrten Seite, vorzugsweise ein sich elastisch bei Dichtdruck verformendes Dichtelement, welches durch mindestens ein gummielastisches Dichtelement gebildet sein kann und/oder durch mindestens ein entsprechend dimensioniertes, metallisches Dichtelement.
Im weiteren wird die Dichtplatte bevorzugterweise mittels Führungsbolzen, vorzugsweise mit Spiel, an der Trägerplatte gelagert und wird weiter mittels einer Rückholanordnung, z.B. mittels Federorganen, gegen die Trägerplatte vorgespannt. Eine Führung mit Spiel unterstützt ein toleranzunabhängiges dichtes Anlegen der Dichtplatte an eine zu schliessende Öffnung. Vorzugsweise sind weiter alle Betätigungs-, Führungs-, Vorspannorgane etc. für die Dichtplatte im Zylinderraum mitgekapselt.
Dies sichert eine beidseitige Vakuumprozesstauglichkeit des
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Ventils unter Berücksichtigung zu vermeidender Partikelkontamination solcher Prozessräume.
Um weiter die bei Plattenventilen übliche vollständige Freigabe der zu bedienenden Öffnung in einer Vakuumkammerwand sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass in der Trägerplatte, von der Dichtplatte abgesetzt, eine Öffnung vorgesehen ist, deren Ausdehnung und Form im wesentlichen einer zu dichtenden Öffnung entspricht.
Damit ist ersichtlich, dass, dem erfindungsgemässen Konzept folgend, lediglich die Trägerplatte, vorzugsweise linear, entlang einer Wand mit der mindestens einen zu bedienenden Öffnung verschoben werden kann in eine erste Position, bei der die erwähnte Öffnung durch Betätigung der Dichtplatte dichtend verschlossen wird und in eine zweite, bei der die erwähnte Öffnung in der Kammerwand durch die vorerwähnte Öffnung in der Trägerplatte vollständig freigegeben wird.
Für die Bedienung mehrerer Öffnungen in einer Vakuumkammeranordnungs-Wand wird weiter vorgeschlagen, dass an der erfindungsgemässen Ventilplatte abwechselnd einerseits mindestens zwei der erwähnten Dichtplatten, je mit Zylinderräumen und Druckluftleitungen, vorgesehen sind und anderseits in der Trägerplatte die erwähnten Öffnungen, wobei vorzugsweise die Zylinderräume gemeinsam durch eine zentrale Druckluftleitung an der Trägerplatte bedienbar sind.
Im weiteren werden vorzugsweise an der Trägerplatte lineare Bewegungsführungen vorgesehen, wie Rollen, zum Eingriff in kammerwandungsseitige Führungen, Nuten für Eingriff in kammerwandseitige Rollen. Diese Führungen nehmen den Dichtdruck der einen oder der mehreren gleichzeitig zu schliessenden Öffnungen auf.
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Dabei können die widerzulagernden Dichtungskräfte - gerade bei mehreren zu dichtenden Öffnungen - sehr hoch sein. Weiter sichern die Führungen die Ventilfunktion unabhängig davon, in welcher Richtung eine Druckdifferenz - z.B. entsprechend Atmosphärendruck - auf die Ventilplatte wirkt.
Eine erfindungsgemässe Vakuumkammeranordnung mit mindestens einer Vakuumkammer, insbesondere Vakuumprozesskammer, weist in ihrer Wand mindestens eine Öffnung auf, und es ist an der erwähnten Wand eine Ventilplatte gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6 getrieben verschieblich, vorzugsweise linear verschieblich, vorgesehen.
Dabei ist vorzugsweise die Dichtfläche von Dichtplatte an Öffnungsumrandung kleiner als die durch den Zylinderraum druckbeaufschlagte Dichtplattenfläche, vorzugsweise höchstens halb so gross. Dadurch kann mit relativ geringem Dichtungsdruck des Mediums gearbeitet werden, das Ventil kann auch unter Überwindung namhafter Gegendrücke geschlossen werden. Im weiteren ermöglicht dies auch einen betreffs Druckmedium höchst wirtschaftlichen Betrieb sowie sanftes, gesteuertes Erstellen bzw. Lösen der Dichtung. Letzteres wiederum erhöht die Standzeit solcher Ventile wesentlich, im Sinne wartungsfrei durchlebter Dicht-Zyklen.
Auch unter dem Aspekt zu vermeidender Partikelbildung ist der "sanfte" Betrieb höchst vorteilhaft.
Im weiteren sind vorzugsweise an der Wand der Vakuumkammeranordnung Führungsorgane für die Ventilplatte vorgesehen, vorzugsweise Nutführungen für an der Ventilplatte vorgesehene Führungsrollen oder Führungsrollen für an der Ventilplatte vorgesehene Führungsnuten.
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Im weiteren ist eine vorzugsweise gekapselte, vorzugsweise
balggekapselte, Antriebsanordnung für die Relativverschiebung der Ventilplatte bezüglich der Wand vorgesehen, durch welche
hindurch, weiter bevorzugterweise, die Druckmediumleitung zur Ventilplatte geführt ist.
Wand- und/oder Dichtplatten-seitig können weitere Dichtungsorgane, wie beispielsweise eine O-Ringdichtung, um die Öffnung
bzw. je um die Öffnungen umlaufend vorgesehen sein.
Die erfindungsgemässe Ventilplatte kann rein zu haltende Vakuumatmosphären trennen, insbesondere, wenn ihr Antrieb gekapselt ist. Insbesondere wenn mit einer erfindungsgemässen Ventilplatte mehrere Wandöffnungen bedient werden, ergibt sich gemeinsam nur eine Grosshub-Öffnungs- bzw. Schliessbewegung, indem die
Ventilplatte als Ganzes entlang den bzw. über die Öffnungen
verschoben wird. Durch Vorsehen dieser Ventilplatte erübrigen sich auch Vorsehen jeweils den Öffnungen zugeordneter, spezifischer Ventilgehäuse.
Bei Ausbildung der Ventilplatte für die Bedienung mehrerer Öffnungen können Dichtplatten mit zugeordneten Betätigungsorganen einzeln demontiert und ersetzt werden, was zu kürzeren Wartungszeiten
führt. Dadurch, dass bevorzugterweise die zylinderraumbeaufschlagten Druckflächen wesentlich grosser gewählt werden als die jeweils an den Kammerwandöffnungen zu dichtenden
Dichtflächen, kann u.a. mit geringen Mediumdrücken und entsprechend geringem Mediumverbrauch gearbeitet werden.
Durch Vorsehen einer zentralen Zuführung der Mediumleitung an die Ventilplatte, insbesondere ausgelegt für die Bedienung mehrerer Öffnungen, ergibt sich lediglich eine Durchführung durch eine Vakuumkammerwand, die vorzugsweise gleichzeitig für den
Vorschubantrieb der Ventilplatte ausgenützt wird. Die vorge-
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schlagen expandierbaren Zylinderräume, vorzugsweise mit kleinen Dichthuben, sichern minimale Partikelerzeugung bei Erstellen der jeweiligen Dichtungen.
Weil weiter insbesondere bei Auslegung für die Bedienung mehrerer Öffnungen keine durchgehende, grossflächige Dichtfläche für alle Öffnungen vorgesehen wird, sondern jede der Öffnungen durch eine zugeordnete Dichtplatte gedichtet wird, entfallen Bearbeitungs- und Toleranzprobleme an grossflächigen Dichtflächen; die einzelnen Dichtplatten dichten weitestgehend bearbeitungs- und toleranzunabhängig. Vorgesehene lösbare Dichtungen können ohne Ausbau der Ventilplatte durch die jeweiligen Kammeröffnungen hindurch überprüft und ggf. ausgewechselt werden. Es ergibt sich, insbesondere beim Einsatz für mehrere Öffnungen, eine äusserst platzsparende, kompakte und wartungsfreundliehe Ventilkonzeption.
Die erfindungsgemässe Ventilplatte eignet sich insbesondere für den Einsatz an Batch-Anlagen, dabei insbesondere an Anlagen der in der CH-A-687 986 beschriebenen Art, wo mehrere Prozesskammern einer Vakuumkammeranordnung, als Stapel, über untereinander gestapelte Schlitzöffnungen bedienbar sind und parallel, d.h. Batch-betrieben werden.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand zweier Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: vereinfacht und im Längsschnitt, eine erfindungsgemässe Ventilplatte in bevorzugter Ausführungsform an einer erfindungsgemässen Vakuumkammeranordnung,
Fig. 2: schematisch das Prinzip einer erfindungsgemässen Mehrfach-Ventilplatte .
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Die erfindungsgemässe Vakuumventilplatte nach Fig. 1 umfasst eine Trägerplatte 1, welche vorzugsweise seitlich, entlang der Wand 3 einer Vakuumkammeranordnung verschieblich, vorzugsweise linear verschieblich, gelagert ist, bevorzugterweise in lateralen Rollenführungen 5. Die Trägerplatte 1 trägt auf ihrer einen Seite, je nach Ausbildung, eine oder mehrere Dichtplatten 7, welche senkrecht zur Ausdehnung der Trägerplatte 1 mittels Führungsstiften 9, die in entsprechenden Büchsen 10 an der Trägerplatte 1 gleiten - vorzugsweise mit Spiel -, beweglich geführt ist. Zwischen Trägerplatte 1 und der bzw. den Dichtplatten 7 ist jeweils ein dichter, expandierbarer Zylinderraum 11 vorgesehen, wie dargestellt in Form eines Balgraumes oder gebildet durch eine gummielastische Blase. Der Zylinderraum 11 wird über ein Druckmedium-Leitungssystem 13 in der Trägerplatte 1 betrieben. Rückholorgane, z.B. Zugfedern 15 holen die Dichtplatte 7, bei nicht-aktiviertem Zylinderraum 11, in ihre abgehobene Position zurück. Der Zylinderraum 1 umfasst alle reibenden Teile, insbesondere die Führungen und Rückholorgane.
Die in den Führungen, insbesondere Rollenführungen 5, laufende Trägerplatte 1 wird durch einen vorzugsweise Balg-17-gekapselten Stösselantrieb in Antriebsrichtung F angetrieben, durch welchen hindurch bevorzugterweise auch die Pressluftleitung 13 zentral der Platte 1 zugeführt wird. Die vom Zylinderraum 11 auf die Dichtplatte 7 wirkende Druckfläche (J)1 wird dabei vorzugsweise wesentlich grosser gewählt, als die zwischen Dichtplatte 7 und Öffnungsumrandung wirkende Dichtfläche &phgr;&Bgr;, vorzugsweise ist die Fläche (J)1 mindestens um den Faktor 2 grosser als die Dichtfläche &phgr;0.
In der Platte 1 ist, in Richtung F von der Dichtplattenanordnung abgesetzt, eine Freigabeöffnung 23 vorgesehen, bzw. es sind bei Vorsehen mehrerer Dichtplattenanordnungen, jeweils da-
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zwischen, Öffnungen 23 vorgesehen. Durch Entlasten des Zylinderraumes 11 und geringfügiges Abheben der Dichtplatte 7 und anschliessendes Linearverschieben in Richtung F wird die jeweils vormals dichtend verschlossene Öffnung 19 in der Kammeranordnungswand, durch Ausrichten der Öffnung 23 auf die erwähnte Öffnung 19, völlig freigegeben.
Bevorzugterweise wird die erfindungsgemässe Ventilplatte vertikal eingebaut. Ist die Vakuumatmosphäre auf einer Seite der Öffnung 19 kontaminationsempfindlicher als auf der anderen, so wird die Ventilplatte auf der weniger kontaminationsempfindlichen Seite eingebaut. Der resultierende Dichtungsdruck auf die Trägerplatte 1 wird dabei durch die Führungen, insbesondere Rollenführungen 5, aufgenommen.
Die vorgestellte Ventilplatte eignet sich insbesondere zum Bedienen von in y-Richtung gemäss Figur 1 längsausgedehnten Öffnungschlitzen 19, wodurch schmale, sich flexibel an die Öffnungsumrandungen anpassende Dichtscheiben 7 eingesetzt werden können.
In Fig. 2 ist schematisch eine erfindungsgemässe Anordnung für Mehröffnungsbedienung dargestellt. Es sind für gleiche Organe dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 eingesetzt. Nach den Erläuterungen zu Fig. 1 sind weitere zu Fig. 2 überflüssig.
• Das erfindungsgemässe Vakuumplattenventil eignet sich für den Einsatz an Vakuumbehandlungs-Anlagen, bei denen jeweils ein ausgedehntes plattenförmiges Werkstück durch eine insbesondere schlitzförmige Öffnung durchgeführt wird und diese Öffnung darnach dicht, sei dies im Sinne des Erstellens einer Diffusions-Dichtung mit Dichtspalt oder vakuumdicht, verschlossen werden soll.
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• Es eignet sich weiter ganz ausgesprochen für Stapel-Verarbeitungsanlagen, wie in der CH-A-687 986 dargestellt, wo gestapelt mehrere Öffnungen, insbesondere Öffnungsschlitze, bedient, gleichzeitig oder in gesteuerter Abfolge mit dem erfindungsgemässen Ventil geschlossen bzw. geöffnet werden.
• Dabei eignet sich das erfindungsgemässe Ventil für den Einsatz grundsätzlich an Cluster-Anlagen, wo Bedienungsöffnungen, insbesondere frei programmierbar, in vorgegebener zeitlicher Abfolge bedient werden sollen. Dies aufgrund der Möglichkeit, die Dichtplatten am erfindungsgemässen Ventil unabhängig voneinander anzusteuern. Dabei kann eine Cluster-Anlage hierfür durchaus als Stapel-Cluster für Stapel-Batches ausgelegt sein, wie die in der CH-A-687 986 dargestellte.
Bezüglich einer Batch-Anlage sowie einer Anlage, wo die Batches in Stapeln verarbeitet werden und die, insbesondere, wenn frei programmierbar, als Cluster-Anlage eingesetzt werden kann, wird wie erwähnt die CH-A-687 986 als integrierter Beschreibungsteil der vorliegenden Anmeldung erklärt.
Eingesetzt z.B. an einer Cluster-Anlage, insbesondere einer als Cluster-Anlage ausgebildeten Anlage, wie z.B. in der CH-A-687 beschrieben, ergibt sich ein höchst kompakter, einfacher Aufbau der Gesamtanordnung, wenn man insbesondere berücksichtigt, dass es bis heute an diesen Anlagen üblich war, alle Prozesskammerstapel-Öffnungen mit einer Platte gemeinsam, d.h. rund um alle Öffnungen herum zu dichten. Dabei war ein extrem langer Hub der Platte für die völlige Freigabe aller Öffnungen notwendig.
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Claims (14)

- 10 -Sprüche:
1. Vakuumventilplatte, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
• eine Trägerplatte (1) mit sich gegenüberliegenden Plattenflächen;
• an der einen der Plattenflächen eine senkrecht zur Fläche beweglich gelagerte Dichtplatte (7);
• Zwischen Trägerplatte (1) und Dichtplatte (7) einen dichtend expandierbaren Betätigungszylinderraum;
· eine durch die oder an der Trägerplatte (1) geführte, in den Zylinderraum (11) einmündende Druckmediumleitung (13).
2. Ventilplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum (11) gekapselt, vorzugsweise balggekapselt ist, vorzugsweise mittels eines metallischen und/oder elastisehen Balges oder einer gummielastischen Wandung oder durch eine gummielastische Wandung umrandet ist.
3. Ventilplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtplatte (7) mindestens ein elastisch bei Dichtdruck deformierbares Dichtelement umfasst.
4. Ventilplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtplatte (7), vorzugsweise im Zylinderraum, mittels Führungsbolzen (9), vorzugsweise mit Spiel, an der Trägerplatte (1) gelagert ist und gegen die Trägerplatte (1) hin vorgespannt ist.
5. Ventilplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trägerplatte (1), von der Dichtplatte (7) abgesetzt, eine Öffnung (23) vorgesehen ist, deren Ausdeh-
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- 11 -
nung und Form im wesentlichen einer durch die Dichtplatte (7) zu dichtenden Öffnung (19) entspricht.
6. Ventilplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd mindestens zwei der Dichtplatten (7), je mit Zylinderräumen (11) und Druckmediumeitungen (13) vorgesehen sind sowie mindestens zwei der Öffnungen (23) in der Trägerplatte (1).
7. Vakuumkammeranordnung mit mindestens einer Öffnung (19) in einer Anordnungswand (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6 entlang einer der Seiten der Wand und über die Öffnung (19) getrieben verschieblich, vorzugsweise linear verschieblich, vorgesehen ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtplatte (7) die Öffnung (19) in der Wand allseits überkragt, und dass die Wirkungsfläche des Zylinderraumes (11) auf die Dichtplatte (7) grosser ist als die ringförmig die Wandöffnung (19) umschlingende Überkragungsflache (<j)D) , vorzugsweise mindestens doppelt so gross ist, wobei vorzugsweise im Überkragungsbereich wandseitig und/oder dichtplattenseitig mindestens ein weiteres Dichtorgan, vorzugsweise mindestens eine 0-Ringdichtung, vorgesehen ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsorgane für eine Bewegung der Trägerplatte (1) entlang der Wand (3) vorgesehen sind, die als Dichtungskraft-Widerlager ausgebildet sind, vorzugsweise RoI-len/Nutführungen.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Bewegungsrichtung der Ventilplatte gestaffelt mehrere Öffnungen (19) in der Wand vorgesehen sind, vorzugsweise mehrere schlitzförmige Öffnungen.
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11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Öffnungen je eine Bedienungsöffnung zu einer Vakuumprozesskammer bilden, die vorzugsweise für eine Batch-Bearbeitung von Werkstücken gleich ausgebildet sind, wobei die schlitzförmigen Öffnungen vorzugsweise untereinander angeordnet sind und die Prozesskammern einen Stapel bilden.
12. Vakuumkammeranordnung mit einer Ventilplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet dass die Anordnung als Cluster Konfiguration ausgebildet ist.
13. Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet dass die Anlage Batch-Konfigurationen enthält, insbesondere Stapel-Batch-Konfigurationen enthält.
14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet dass diese eine Cluster-Batch-Anlage ist und insbesondere als eine frei programmierbare Stapel-Batch-Cluster-Anlage ausgebildet ist.
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