DE4115175A1 - Vakuum-beschichtungsanlage fuer optische substrate - Google Patents
Vakuum-beschichtungsanlage fuer optische substrateInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuum-Beschich
tungsanlage zum Aufdampfen von Vergütungsschichten auf ei
ne Seite von optischen Substraten, wie Kunststoff-Brillen
gläser, welche auf Trägermittel aufspannbar sind, die in
einem evakuierbaren Rezipienten oberhalb von Verdampfungs
quellen umlaufen.
Durch die DE-OS 23 37 204 des gleichen Anmelders ist be
reits ein Verfahren zum Aufdampfen mindestens einer Ober
flächenschicht auf einer Seite von optischen Trägern, ins
besondere Gläser, im Vakuum bekannt geworden, bei welchem
eine vorgegebene Anzahl solcher Substrate nach ihrer Be
schichtung innerhalb des gleichen Vakuum-Zyklus aus der
Ebene, in welcher die Träger an der Verdampfungsquelle vor
beigeführt werden, heraus und nachfolgend mindestens noch
einmal eine gleiche Anzahl weiterer Substrate in diese Ebe
ne hineinbewegt werden, um diese ebenfalls nacheinander an
der Verdampfungsquelle vorbeizuführen und innerhalb des
gleichen Vakuum-Zyklus auf ihrer einen Seite zu beschichten.
Zur Durchführung dieses Verfahrens, das immer mehr an Bedeu
tung gewinnt, ist eine Einrichtung gebräuchlich mit einem
unter Vakuum setzbaren Drehtisch, an dessen Umfang eine
Mehrzahl Stationen zur lösbaren Befestigung von Substraten
angeordnet sind, sowie mit mindestens einer relativ zu den
Stationen bewegbaren Verdampfungsquelle. Hierbei ist jede
Station mit einer Wendevorrichtung bestückt, an der sich
Haltemittel für die lösbare Befestigung von jeweils zwei
Substraten befinden, zwischen welchen sich eine Abschirmung
erstreckt.
Eine Einrichtung mit solchen Wendeträgern ist nicht nur
kompliziert und aufwendig, sondern auch von ungenügender
Kapazität.
Andrerseits ist aber auch eine Einrichtung bekannt gewor
den, welche als Trägermittel sogenannte Kalotten verwendet,
welche sich jeweils kuppelförmig und drehbar im oberen Teil
des Rezipienten erstrecken und welche eine Mehrzahl, bei
spielsweise 36 gleichmäßig über die Kalottenfläche ver
teilte Einspannöffnungen zur Aufnahme der Substrate auf
weisen. Eine solche Anordnung ist im US-patent 4 817 559
des gleichen Anmelders beschrieben und ist dafür bestimmt,
Substrate ohne Zwischenbelüftung der Vakuumanlage beidsei
tig zu beschichten. Abgesehen davon, dass auch bei dieser
Anordnung die Halte- und Wendemittel für die Gläser kompli
ziert und aufwendig sind, ist eine solche Einrichtung zur
Durchführung des hier infrage stehenden Verfahrens nicht
geeignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vakuum-Be
schichtungsanlage zu schaffen, welche gestattet, eine große
Anzahl Substrate mit der einen zu beschichtenden Fläche
innerhalb eines Vakuum-Zyklus nacheinander an mindestens
einer Verdampfungsquelle vorbeizuführen, um dann die Sub
strate nach ihrer Beschichtung innerhalb des gleichen Va
kuum-Zyklus aus der Ebene, in welcher die Substrate an der
Verdampfungsquelle vorbeigeführt werden, heraus und nach
folgend mindestens noch einmal eine gleiche Anzahl weite
rer Substrate in diese Ebene hineinbewegt werden, um diese
ebenfalls nacheinander an der Verdampfungsquelle vorbeizu
führen und innerhalb des gleichen Vakuum-Zyklus auf einer
Seite zu beschichten, wobei diese Einrichtung von einfach
ster Bauart und sehr leicht zu handhaben sein soll.
Dies wird erfindungsgemäß zunächst dadurch erreicht, daß
die Trägermittel in ansich bekannter Weise eine Mehrzahl
wenigstens angenähert kreissegmentförmige Wendeträger um
fassen, die zueinander kalottenförmig sowie je um 180°
wendbar an einer gemeinsamen Drehachse abgestützt sind, wo
bei jeder Wendeträger beidseitig Trägerflächen aufweist
mit Mitteln zum klemmenden Festhalten einer Mehrzahl von
einseitig zu beschichtenden, mit der betreffenden Träger
fläche aufliegenden Substraten.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Anlage ist es dabei von Vorteil, wenn die Mittel zum klem
menden Festhalten der Substrate auf den Trägerflächen des
Wendeträgers durch jeweils einen, das Substrat umfassenden
und randnahe überlappenden Spannring gebildet sind, der an
der betreffenden Trägerfläche aufliegt und dort zweigeteilt
um ein Scharnier gegen die Wirkung einer Schließfeder auf
klappbar ist.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Trägerflächen der Wende
träger je beidseitig aus einer mittleren Flächenpartie her
aus zum Rand hin steigend ausgebildet sind.
Ferner kann eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Anlage darin gesehen werden, wenn jeder Wendeträger
wenigstens teilweise auf einem, mit der Drehachse umlau
fenden Ring abgestützt ist und Wendesteuerkurvenmittel
trägt, die mit einem, in den Umlaufbereich der Wendeträ
ger temporär hineinbewegbaren Stellstift zusammenwirken.
Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 im Längsschnitt in schematischer, vereinfachter
Darstellung eine Vakuum-Beschichtungsanlage zum
einseitigen Bedampfen mehrerer optischer Substrate;
Fig. 2 in schematischer, schaubildartiger Darstellung und
in größerem Maßstab einen erfindungsgemäßen
Wendeträger der Anordnung gemäß Fig. 1 in frei
kippbarer Ausführung;
Fig. 3 ausschnittweise im Querschnitt und in größerem
Maßstab eine erfindungsgemäße Substrat-Halterung
beidseitig des Wendeträgers der Anordnung gemäß
Fig. 1; und
Fig. 4 im Grundriß die Anordnung gemäß Fig. 3 in anderem
Maßstab.
Die in Fig. 1 beispielsweise veranschaulichte Vakuum-Be
schichtungsanlage zum Aufdampfen von Vergütungsschichten
auf optische Substrate, beispielsweise hier Kunststoff-
Brillengläser 10, umfaßt einen, über eine Vakuum-Pumpe 2
evakuierbaren Rezipienten 1. Im oberen Kammerbereich dieses
Rezipienten 1 befinden sich Trägermittel 3 mit einer Mehr
zahl, hier zwei erkennbare kreissegmentförmige Wendeträ
ger 33, die zueinander kalottenförmig sowie je um 180°
wendbar an einer gemeinsamen Drehachse 32 abgestützt sind,
wobei jeder Wendeträger 33 beidseitig Trägerflächen auf
weist mit Mitteln zum klemmenden Festhalten einer Mehr
zahl von einseitig zu beschichtenden, auf der betreffen
den Trägerfläche aufliegenden Substraten 10, wie das nach
folgend noch näher beschrieben ist.
Im unteren Bereich des Rezipienten 1 ist eine (oder mehrere)
Verdampfungsquelle 100 vorgesehen, die hier eine sogenannte
Elektronenstrahlkanone mit einem Heizfaden 15 umfaßt, des
sen austretende Elektronen nach seiner Erhitzung in einer
Fokusierungseinrichtung 16 strahlenförmig gebündelt werden.
Beispielsweise kann der Elektronenstrahl von einer an ne
gativer Hochspannung liegenden Wolframkathode erzeugt und
mit einem geformten Wehnel-Zylinder vorfokusiert werden.
Dieser Elektronenstrahl läßt sich nun durch Umlenkmagnet
mittel 13 in einen Tiegel 17 umlenken, in dem sich das Auf
dampfmaterial befindet. Dabei kann dem Strahl 11 eine
pendelnde und/oder rotierende Bewegung durch weitere mag
netfelderzeugende Mittel 14 erteilt werden, um mit dem
Elektronenstrahl 11 die ganze Tiegeloberfläche zu bestrei
chen.
Zum Betreiben bzw. Bedienen der im evakuierten Rezipienten
1 zu bewegenden Apparateteile wie Blenden u. dgl. sind Ein
richtungen mit Betätigungsbauteilen notwendig, die von
außen in den Vakuumraum hineinreichen, wie etwa der Dreh
mechanismus 30 mit dem Motor 31 und die Drehachse 32 für
die Trägermittel 3. Alle diese Mittel sind in der Regel
von einem Steuerteil 20 ansteuerbar.
Im übrigen ist der Aufbau solcher Vakuumaufdampfanlagen
soweit bekannt, daß sich eine nähere Konstruktionsbe
schreibung erübrigt.
Erfindungswesentlich ist hier zunächst, dass die Träger
mittel 3 Wendeträger 33 umfassen, mit etwa kreissegment
förmigen Flächenbegrenzungen.
Diese Wendeträger 33 sind, wie Fig. 1 erkennen läßt, zu
einander kalottenförmig sowie je um 180° wendbar mit der
Drehachse 32 umlaufend montiert. Hierbei stützen sich die
Wendeträger 33 über Drehzapfen 24 bzw. 24′ einerseits am
freien, eine Radnabe bildenden, inneren Ende der Drehachse
32 und andrerseits auf einem, mit der Drehachse 32 umlaufen
den Ring 22 ab. Dieser Ring 22 ist ähnlich einem Speichen
rad durch Radialstege 23 mit der die Nabe bildenden Dreh
achse 32 drehfest verbunden, wobei sich die Wendeträger 33
jeweils zwischen zwei benachbarten Radialstegen 23 befinden.
Für das Wenden der Wendeträger 33 sind am betreffenden Dreh
zapfen 24′ Wendesteuerkurvenmittel 19 in Form einer Um
steuergabel angeordnet, welche mit einem Stellstift 18 im
Wandungsbereich des Rezipienten 1 zusammenwirken, indem sich
der Stellstift 18 temporär in den Umlaufbereich der Wende
träger 33 bzw. deren Wendesteuerkurvenmittel 19 hineinbe
wegen läßt. Der Stellstift 18 kann etwa elektromagnetisch
oder hydraulisch oder pneumatisch betätigbar und vom Steuer
teil 20 ansteuerbar sein.
Eine solche Wendeanordnung ist durch ihre einfache Kon
zeption besonders funktionssicher und wartungsfreundlich,
läßt sich aber durchaus auch durch andere Steuermittel er
setzen.
Zweckmäßig sind die Wendeträger 33 mit deren Zapfen 24
bzw. 24′ an der Drehachse 32 resp. dem Ring 22 lediglich
in offene Lagerschalen eingelegt, um die Wendeträger für
eine Bestückung leicht herausnehmen bzw. wieder einsetzen
zu können.
Fig. 2 zeigt im Einzelnen einen solchen vorbeschriebenen
Wendeträger 33 mit seinen Lagerzapfen 24 und 24′, welcher
erkennen läßt, daß hier pro Trägerfläche 33′, 33′′ sieben
Substrate aufgelegt werden können, was natürlich nicht bin
dend ist. Erkennbar ist hier zudem, daß die Trägerflächen
33′ resp. 33′′ beidseitig aus einer mittleren Flächenpartie
heraus zum Rand hin steigend sind, was gewährleistet, daß
alle zu bedampfenden Substratflächen eine optimale Winkel
stellung bezüglich der Verdampfungsquelle einnehmen, womit
auf allen Substraten ein gleichmäßiger Niederschlag er
reicht wird.
Ferner weisen die Wendeträger 33, wie erwähnt, auf beiden
Trägerflächen 33′ und 33′′ Mittel 8 zum klemmenden Festhal
ten der aufgelegten, einseitig zu beschichtenden Substrate
10 auf, die hier durch einen, das Substrat 10 umfassenden
und gering überlappenden Spannring 4 gebildet sind. Diese
Spannringe 4 liegen an der betreffenden Trägerfläche 33′
resp. 33′′ auf und sind dort zweigeteilt um ein Scharnier 5
gegen die Wirkung einer Schließfeder 6 zu öffnen. Diese
sehr einfache Konstruktion gewährleistet nicht nur eine
leichte Handhabung, sondern auch ein sicheres Fixieren der
Substrate auf den Trägerflächen. Die leichte Überlappung
des Substratrandes verhindert zudem wirksam ein Eindringen
von Verdampfungsmedium zwischen Trägerfläche und Substrat.
Aus dem Vorbeschriebenen ergibt sich somit eine Vakuum-Be
schichtungsanlage zum einseitigen Aufdampfen von Vergü
tungsschichten auf optische Substrate, die allen heutigen
Anforderungen an solche Einrichtungen zu genügen vermag,
insbesondere bezüglich Einfachheit, Bedienungsfreundlich
keit und Fassungsvermögen.
Natürlich sind an der vorbeschriebenen Anlage eine ganze
Reihe Modifikationen möglich, ohne dabei den Erfindungs
gedanken zu verlassen. Dies bezieht sich sowohl auf die
Ausgestaltung der Wendemittel als auch auf die Wendeträger
resp. deren Mittel zum klemmenden Festhalten der Substrate
auf den Trägerflächen.
Claims (4)
1. Vakuum-Beschichtungsanlage zum Aufdampfen von Vergü
tungsschichten auf eine Seite von optischen Substra
ten, wie Kunststoff-Brillengläser, welche auf Träger
mittel aufspannbar sind, die in einem evakuierbaren
Rezipienten oberhalb von Verdampfungsquellen umlaufen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermittel (3) in
ansich bekannter Weise eine Mehrzahl wenigstens ange
nähert kreissegmentförmige Wendeträger (33) umfassen,
die zueinander kalottenförmig sowie je um 180° wend
bar an einer gemeinsamen Drehachse (32) abgestützt
sind, wobei jeder Wendeträger (33) beidseitig Träger
flächen (33′, 33′′) aufweist mit Mitteln (8) zum klem
menden Festhalten einer Mehrzahl von einseitig zu be
schichtenden, auf der betreffenden Trägerfläche (33′
resp. 33′′) aufliegenden Substraten (10).
2. Vakuum-Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel (8) zum klemmenden
Festhalten der Substrate (10) auf den Trägerflächen
(33′, 33′′) des Wendeträgers (33) durch jeweils einen,
das Substrat (10) umfassenden und randnahe überlap
penden Spannring (4) gebildet sind, der an der be
treffenden Trägerfläche aufliegt und dort zweigeteilt
um ein Scharnier (5) gegen die Wirkung einer Schließ
feder (6) aufklappbar ist.
3. Vakuum-Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Trägerflächen (33′ resp. 33′′)
der Wendeträger (33) je beidseitig aus einer mittle
ren Flächenpartie heraus zum Rand hin steigend ausge
bildet sind.
4. Vakuum-Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Wendeträger (33) wenigstens
teilweise auf einem, mit der Drehachse (32) umlaufen
den Ring (22) abgestützt ist und Wendesteuerkurvenmit
tel (19) trägt, die mit einem, in den Umlaufbereich
der Wendeträger (33) temporär hineinbewegbaren Stell
stift (18) zusammenwirken.
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