DE3516598A1 - Vorrichtung zum bewegen einer zuendelektrode in einer plasmabeschichtungskammer - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Bewegen einer Zündelektrode in einer
• Plasmabeschichtungskammer Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des 1. Anspruches. Kammern, in denen zum Beispiel Werkzeuge mit einer verschleißhemmenden Schicht aus einem Hartstoff, beispielsweise Titannitrid versehen werden können, sind bekannt, z. B. aus der DE-C-21 36 532.
• Zum Zünden eines Lichtbogens zwischen einer verzehrbaren Kathode aus zumindest einem Bestandteil des Beschichtungsstoffes (z. B. Titan), der gegebenenfalls mit einem die Kammer unter sehr geringem Druck füllenden Gas (z. B.
• Stickstoff) reagiert und eine Anode ist eine sogenannte Zündelektrode erforderlich, an die eine Spannung angelegt wird und die nach kurzer Berührung mit der Kathode von dieser wieder entfernt wird. Eine besondere Vorrichtung, mittels derer die Zündelektrode zwischen einer Ruhelage (in der sie die Kathode nicht berührt) und der Zündposition nach Bedarf hin und her bewegt werden kann ist aus der US-A-4 448 799 bekannt. Die Zündelektrode selbst ist an einem pneumatisch bewegbaren Kolben befestigt, der an seinen Gleitflächen mit elastomeren Vakuumdichtungen versehen in einem dicht mit der Umwandung der Beschichtungskammer verbundenen Zylinder bewegt wird. Zwar sind besondere Schutzeinrichtungen vorgesehen, die verhindern sollen, daß ein Niederschlag aus dem Plasma auch auf den Dichtungen erfolgt und diese unbrauchbar macht; völlig läßt sich ein solcher Niederschlag jedoch nicht vermeiden. Hierdurch wird das vor dem Beschichten jeder Charge erforderliche Evakuieren der Kammer erschwert - ein Gesichtspunkt, der um so schwerer wiegt, wenn die Kammer wie üblich mit mehreren, unabhängig voneinander über die Innenoberfläche derselben verteilten Kathoden versehen ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine aus nur wenigen Teilen und daher billig herzustellende Vorrichtung zum Bewegen der Zündelektrode, die auch nach längerem Gebrauch eine vollständige Dichtigkeit der Durchführung sicherstellt, da sie nicht in nennenswertem Maße durch die Niederschläge aus der Reaktionsatmosphäre in Mitleidenschaft gezogen wird. Die Vorrichtung soll dabei so gestaltet sein, daß sie gegen die bislang üblichen, in der oben genannten amerikanischen Patentschrift beschriebenen ausgewechselt werden kann, ohne die Kammer, dazu einem Umbau unterziehen zu müssen.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des 1. Anspruchs angegebenen Mittel. Die Überbrückung des Zwischenraumes zwischen der Wandung der Beschichtungskammer und der Zündelektrode mittels eines Faltenbalgkompensators liefert eine auf Dauer dichte Verbindung, deren Funktionsfähigkeit auch nicht durch die unvermeidlicherweise eintretende Verschmutzung der Außenseite des Kompensators beeinträchtigt wird. Die Ausgestaltung als Kipphebel führt zu abwechselnd einseitiger Stauchung des Kompensators, wofür eine geringere Kraft aufzuwenden ist, als dies zur Verformung des Kompensators in rein axialer Richtung um das erforderliche Maß erforderlich wäre. Zugleich wird so die Zündelektrode gegen Verdrehen um ihre Achse gesichert.
• Die im zweiten Anspruch vorgeschlagene besondere Ausgestaltung der Erfindung gestattet die Weiterverwendung der wie oben bereits beschrieben meist schon vorhandenen Hydraulik- bzw. Pneumatikleitungen und der dazugehörigen Steuerorgane. Zudem handelt es sich um Elemente, die in ihrer marktgängigen Form ohne weiteres übernommen werden können.
• Die im 3. Anspruch vorgeschlagene Ausgestaltung der Erfindung gestattet z. B. eine Anpassung an Kathoden verschiedenen Durchmessers und erlaubt bei Bedarf ein Nachstellen desjenigen Teils der Zündelektrode, der durch das Zünden des Lichtbündels zwangsläufig einem gewissen Verschleiß ausgesetzt ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar im Längsaxialschnitt und in der Zündstellung, während die Lage der beweglichen Teile in der Ruhestellung durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist. In der Wandung 1 einer Vakuumbeschichtungskammer ist mit einem Flanschring 17 dicht, aber auswechselbar eine auf einer Trägerplatte 18 angeordnete Kathode 2 aus dem zur Beschichtung hier nicht gezeigter Gegenstände bestimmten Material eingebaut; dieses reagiert gegebenenfalls mit einem den Innenraum 3 der Beschichtungskammer füllenden Gas. Zum Zünden eines Lichtbogens zwischen der Kathode 2 und einer hier nicht dargestellten Anode wird eine Zündelektrode verwendet, die aus einem hebelartigen, um einen Festpunkt 4 drehbaren Teil und einem etwa im rechten Winkel dazu angeordneten Arm 6 besteht, dessen Länge durch Verschieben in einer zu diesem Zweck im Hebel 5 angebrachten Bohrung der Entfernung zur Kathode 2 angepaßt werden kann, wobei er in seiner gefundenen Lage mittels einer Schraube 7 fixiert wird. Mit statischen Dichtungen 19 bzw. 20 sind der Flanschring 17 bzw. die Trägerplatte 18 abgedichtet und zugleich elektrisch voneinander isoliert. Der Festpunkt 4 ist Teil eines Einsatzes 8, der mittels hier nicht gezeigter Schrauben und unter Zwischenschaltung von statischen Dichtungen 9 lösbar, aber vakuumdicht mit der Wand 1 verbunden ist.
• Einerseits am Hebel 5 und andererseits am Einsatz 8 vakuumdicht befestigt ist ein Faltenbalgkompensator 11, der durch das Schwenken des Hebels 5 von der einen in die andere Endlage jeweils einseitig abwechselnd um ein geringes Maß gestaucht wird. Das an sich auch auf andere Art und Weise zu bewerkstelligende Schwenken des Hebels 5 geschieht im dargestellten Beispiel durch das Ausfahren eines in einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 12 (auf die Darstellungen der Zuleitungen wurde hier verzichtet) gleitenden Kolbens 13, der über ein Gelenk 14 mit dem Hebel 5 verbunden ist. Um der so hervorgerufenen Schwenkbewegung des Hebels 5 folgen zu können, ist der Zylinder 12 selbst mittels eines weiteren Gelenkes 15 schwenkbar am Einsatz 8 befestigt. tfber eine nur angedeutete Leitung 16 kann an die Zündelektrode 5, 6 eine Spannung angelegt werden, die beim Abziehen des Armes 6 von der Kathode 2 zur Zündung eines Lichtbogens führt.
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Claims (3)

1. Vorrichtung zum Bewegen einer Zündelektrode in einer Plasmabeschichtungskammer Patentansprüche g Vorrichtung zum Bewegen einer Zündelektrode 5, 6 in einer Plasmabeschichtungskammer 1 zwischen einer Ruhestellung und einer Stellung, in erz ein Kontakt zur Kathode 2 hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode die Gestalt eines um eine zur Kathodenoberfläche parallele Achse drehbar 4 gelagerten Hebels 5 hat, der am einen Ende mit einem dazu annähernd im rechten Winkel angeordneten und in Kontakt mit der Kathode 2 schwenkbaren Arm 6 versehen ist, wobei der Hebel dicht mit einem Ende eines Faltenbalgkompensators 12 verbunden ist, der an seinem anderen Ende dicht mit der Wand 1, 8 der Beschichtungskammer verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel 5 am anderen Ende an den Kolben 13 eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders 12 angelenkt ist, der schwenkbar 14 an der Außenwand 1, 8 der Beschichtungskammer befestigt ist
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Armes 6 einstellbar ist.