EP0270807B1 - Vorrichtung zur Uebertragung elektrischer Ströme auf rotierende Maschinenteile - Google Patents

Vorrichtung zur Uebertragung elektrischer Ströme auf rotierende Maschinenteile Download PDF

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EP0270807B1
EP0270807B1 EP87115814A EP87115814A EP0270807B1 EP 0270807 B1 EP0270807 B1 EP 0270807B1 EP 87115814 A EP87115814 A EP 87115814A EP 87115814 A EP87115814 A EP 87115814A EP 0270807 B1 EP0270807 B1 EP 0270807B1
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EP
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shaft
bearing pin
recess
conical
bearing
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EP87115814A
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EP0270807A1 (de
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Anton Kunz
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OC Oerlikon Balzers AG
Original Assignee
Balzers AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/64—Devices for uninterrupted current collection

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting electrical currents to rotating parts of machines arranged in vacuum chambers, in particular to rotating substrate carriers in process chambers, and to the use of such devices.
  • the invention is accordingly based on the object of reducing the diameter of the contacting path in a contacting arrangement or a current-carrying bearing for rotating shafts, without thereby reducing the current-carrying properties, in particular the current density, in the arrangement.
  • the arrangement should have properties which enable it to be used in a vacuum and at elevated temperatures.
  • the arrangement according to the invention has the advantage over the devices disclosed in the prior art that the contact surfaces of the bolt and shaft are reduced. Since this reduces the peripheral speed of the rubbing surfaces, the wear of the latter is also reduced and, as a result, the service life of the contacting device is increased.
  • the measures listed within the scope of the dependent claims also allow advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim.
  • the device acts as a contacting arrangement and as a bearing thanks to the vertical arrangement appears to be particularly advantageous, the weight of the rotor making the electrical contact.
  • An electrically insulated version of this contact bearing offers the additional advantage that the connecting lines from the contacting device to the rotor winding can be easily and easily guided within a bore in the shaft, as a result of which they are protected against external influences and damage.
  • this shaft can rest loosely and freely rotatably on the bearing pin and make electrical contact with its own weight.
  • the vertically arranged shaft can touch the bearing pin from below, wherein the pressure required to establish the electrical contact between the two surfaces can be generated, for example, by a spring force.
  • the cone angle of the hollow-conical recess must be selected somewhat larger than that of the conical tip of the counterpart.
  • An advantageous combination is, for example, a cone angle of the tip of at most 100 ° and a cone angle of the recess of the counterpart of at least 118 °.
  • the tip of the conical section can advantageously be designed as a spherical segment, the surface of which comprises approximately one fifth of the length of the adjoining conical jacket of the tip. This measure can prevent damage to the contact bearing in the first few hours of operation, particularly when there are major differences in the hardness of the bearing pin and shaft materials.
  • the contact bearings according to the invention are used in process or vacuum chambers, it will usually not be necessary to insulate them electrically. If they serve, for example, to supply power to rotor windings, the carrier, bearing pin and rotor shaft are insulated and provided with the appropriate electrical cable connections. The connecting line from the contact surface to the rotor winding can easily be routed in an axial bore in the shaft, where it is protected against external influences and damage.
  • a cylindrical recess in the rotating part into which a likewise cylindrical shaped piece made of a suitable material is inserted by means of a snap ring, which in turn has a hollow conical recess in its lower section.
  • bearings according to the invention allow 300 revolutions of the shaft per minute in continuous operation without difficulty, their preferred field of application is less than 100 revolutions per minute, with only a few revolutions per minute often being achieved when used for substrate carriers in process chambers.
  • a particular application of the contact bearing according to the invention is in the range of higher temperatures when the Bearings must also be driven lubricant-free. With the specified materials, use of the contact bearings is guaranteed at temperatures up to 480 ° C in the process chamber in continuous operation.
  • a bearing pin (2) is attached to a support (1) of any shape, which has a conical tip.
  • the hollow conical recess of a shaft (3) lies loosely on this conical section of the bearing pin.
  • the axis of this shaft corresponds to that of the bearing pin (2) and the shaft (3) is freely rotatable about this axis.
  • the shaft (3) runs through a corresponding bore in a second support (4), the shape of which can be of any desired design.
  • the substrate carrier (5) in the narrower sense is permanently placed on this shaft (3).
  • two contact bearings according to the invention are shown in a larger context.
  • the two supports (1) and (4) are permanently connected by four spacers. These each consist of a pin (8) provided with corresponding bores, which is fastened to the carrier (1) by a screw connection (9).
  • This carrier (1) contains a plurality, for example 8 or 12 bearing bolts (2) of the type shown, on which the shafts (3) are each loosely placed.
  • the substrate carriers in the narrower sense (5) contain a further axial bore (7) and are set in rotation in this embodiment in that the projections (6) attached to the periphery of the substrate carriers are rotated past a fixed obstacle and at regular intervals queue.
  • the entire device shown in FIG. 2 is live and is used in the course of a coating process using the cathode sputtering method.
  • Figure 3 shows a further embodiment of the invention, in which the rotating part (3) is designed in the form of a hollow cylinder.
  • the bottom of this hollow cylinder in turn has a cylindrical recess with a circular groove, into which a molded piece (10) made of another material is inserted by means of a snap ring (11).
  • This shaped part (10) in turn contains the conical recess, which is loosely placed on the bearing pin (2).
  • This embodiment of the invention allows the material of the shaped piece (10) to be selected without regard to the material of the rotor (3) and, moreover, enables this mechanically most stressed part (10) to be replaced without the entire rotor (3 ) would have to be replaced.
  • Figure 4 shows an enlarged detail from Figure 3 containing the bearing pin (2) and the fitting (10) inserted in the bottom of the hollow cylinder.
  • the structure of the bearing pin (2) from two cylindrical sections (31, 32) and a conical tip (30), which is rounded at the end to form a spherical cap, can be seen from this illustration.
  • the shaped piece (10) in turn has a hollow-conical (33) and a hollow-cylindrical section (34), which correspond to the corresponding sections of the bearing pin.
  • the circular groove (36) serves to fasten the shaped piece (10) in the bottom of the hollow cylindrical rotor and the turned-off edge section (35) facilitates the assembly of the shaped piece in the cylindrical recess of this bottom.
  • the tapered section (30) of the bearing pin (2) has a slightly smaller opening angle than the hollow tapered section (33) of the recess in the shaped piece (10), these angles advantageously being in the range between 100 ° and 120 ° and a difference of about 10 °.
  • FIG. 5 shows a combination of a plurality of contact bearings according to the invention in the context of a rotating substrate carrier for process chambers.
  • the hollow-cone-shaped recess is anchored in the shaped piece (10) by means of a snap ring (12) in an inner tube (13).
  • This tube (13) is in turn fastened by means of an annular bushing (14) in the outer tube (15), which is closed off by the cover (16).
  • the two supports (1) and (4) are permanently anchored to this outer tube (15), which in turn have an annular plan.
  • a plurality of contact bearings (2) according to the invention are fastened on the carrier (1), onto which the shafts (3) of the substrate carrier are placed in a freely rotatable manner in the narrower sense. According to this embodiment of the invention, the entire arrangement is attached in a current-carrying manner inside a process chamber.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through an electrically insulated device according to the invention, as can be used, for example, to supply power to rotor windings in electric motors.
  • the current-carrying bearing pin (2) is anchored on a cylindrical support (1).
  • This carrier is provided with an annular flange (17) which, shielded by an insulating ring (24) with corresponding seals (18), rests on the base plate (19).
  • the section (20) of this cylindrical carrier is passed through a bore in the base plate (19) which is shielded with an insulating sleeve (25) and a further insulating ring (26).
  • This section (20) has a thread at its end and is screwed onto the other side of the base plate (19) by means of an underlying screw nut (27, 28). It has an axial bore (21) with a contact lamella (22) for receiving a plug and is closed with a cover (29) of a known type.

Landscapes

  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Uebertragung elektrischer Ströme auf in Vakuumkammern angeordnete rotierende Teile von Maschinen, insbesondere auf rotierende Substratträger in Prozesskammern sowie auf die Verwendung derartiger Vorrichtungen.
  • Aus US-A-4,468,069 sind Vorrichtungen bekannt, um elektrischen Strom über eine stationäre Welle auf einen auf dieser drehbar gelagerten Walzenmantel zu übertragen. Diese Vorrichtungen sind mechanisch nicht belastbar und würden sich daher als Lager nicht eignen.
  • Aus DE-C-408 576 ist eine Spinnspindel mit Spurzapfenlager bekannt. Die Spindel läuft vollständig im Oelbad und ist im Betrieb wegen der elektrischen Antriebsanordnung vollständig entlastet. Diese Vorrichtung eignet sich somit weder als belastbares Lager (Drucklager), noch als Vorrichtung zur Uebertragung elektrischer Ströme auf rotierende Teile.
  • Bei den üblichen Kontaktierungsanordnungen für rotierende Wellen ist eine Schleifringanordnung auf der Rotorwelle aufgesetzt. Dadurch sind verhältnismässig grosse Durchmesser der Kontaktierungsbahnen mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit und damit mit einer hohen Abnützung der Kohlebürsten gegeben. Verwendet werden in derartigen Vorrichtungen entweder Trommelschleifringe, die auf der Rotorwelle nebeneinander sind, oder Planschleifringe, die am Ende der Rotorwelle oder nebeneinander auf einer isolierenden Trägerscheibe angeordnet sind. Ein Nachteil dieser Planschleifringe besteht dabei darin, dass infolge des unterschiedlichen Schleifbahndurchmessers die Kohlebürsten auch einem unterschiedlichen Verschleiss unterworfen sind. Diese Nachteile werden noch verstärkt, wenn die Kontaktierungsvorrichtungen schmiermittelfrei gefahren werden müssen, wie das namentlich bei Vorrichtungen in Vakuumprozesskammern oder beim Arbeiten bei erhöhten Temperaturen der Fall ist (vgl. DE-OS 29 26 294 und DE-OS 30 19 118).
  • Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, in einer Kontaktierungsanordnung bzw. einem stromführenden Lager für rotierende Wellen den Durchmesser der Kontaktierungsbahn zu vermindern, ohne dadurch die stromführenden Eigenschaften, wie namentlich die Stromdichte, in der Anordnung zu reduzieren. Zusätzlich sollte die Anordnung Eigenschaften aufweisen, welche ihren Einsatz im Vakuum und bei erhöhten Temperaturen ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung entsprechend dem Gattungsbegriff gelöst, welche die Merkmalskombination gemäss Anspruch 1 aufweist.
  • Die erfindungsgemässe Anordnung hat gegenüber dem im Stand der Technik offenbarten Vorrichtungen den Vorteil, die Kontaktierungsflächen von Bolzen und Welle zu verkleinern. Da dadurch die Umfangsgeschwindigkeit der reibenden Flächen vermindert wird, wird der Verschleiss der letzteren ebenfalls vermindert und im Ergebnis die Lebensdauer der Kontaktierungsvorrichtung gesteigert. Durch die im Rahmen der abhängigen Ansprüche aufgeführten Massnahmen sind darüberhinaus vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Besonders vorteilhaft erscheint dabei der Umstand, dass die Vorrichtung dank vertikaler Anordnung gleichzeitig als Kontaktierungsanordnung und als Lager wirkt, wobei das Eigengewicht des Rotors den elektrischen Kontakt herstellt. Eine elektrisch isolierte Ausführung dieses Kontaktlagers bietet den zusätzlichen Vorteil, dass sich die Verbindungsleitungen von der Kontaktierungseinrichtung zur Rotorwicklung einfach und problemlos innerhalb einer Bohrung der Welle führen lassen, wodurch diese gegen äussere Einflüsse und Beschädigungen geschützt sind.
  • Die kontaktgebenden Flächen der Vorrichtung sind dabei kegel- bzw. hohlkegelförmig auszubilden. Die Rotationsachsen dieser Abschnitte stimmen dabei mit derjenigen der rotierenden Welle überein. Nach einer besonderen Ausführungsform kann das erfindungsgemässe Lager etwa derart ausgeführt werden, dass
    • (a) der Lagerbolzen (2) eine axial angeordnete kegelförmige Spitze
    • (b) und die Welle (3) eine axial angeordnete hohlkegelförmige Ausnehmung aufweist.
    • (c) in welche die Kegelspitze des Lagerbolzens eingreift.
  • Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen Lagers weist demgegenüber folgende Einzelmerkmale auf:
    • (a) Der Lagerbolzen (2) weist eine axial angeordnete Ausnehmung
    • (b) und die Welle (3) eine axial angeordnete kegelförmige Spitze auf,
    • (c) welche in die Ausnehmung des Lagerbolzens (2) eingreift.
  • Dank der vertikalen Anordnung der Welle kann dabei diese Welle lose und frei rotierbar auf dem Lagerbolzen aufliegen und mit ihrem Eigengewicht den elektrischen Kontakt herbeiführen. In einer anderen Ausführungsform kann die vertikal angeordnete Welle den Lagerbolzen von unten her berühren, wobei der zur Herstellung des elektrischen Kontakts zwischen den beiden Flächen erforderliche Druck beispielsweise durch eine Federkraft erzeugt werden kann.
  • Um die freie Rotierbarkeit der Welle zu gewährleisten und namentlich um ein Kaltverschweissen der Kontaktflächen bei stehender Vorrichtung zu verhindern, muss der Kegelwinkel der hohlkegelförmigen Ausnehmung etwas grösser ausgewählt werden als derjenige der kegelförmigen Spitze des Gegenstücks. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Differenz der beiden Kegelwinkel nicht kleiner als 16° zu wählen. Eine vorteilhafte Kombination bildet beispielsweise ein Kegelwinkel der Spitze von höchstens 100° und ein Kegelwinkel der Ausnehmung des Gegenstücks von mindestens 118°. Die Spitze des kegelförmigen Abschnitts kann dabei vorteilhafterweise als Kugelsegment ausgebildet werden, dessen Oberfläche etwa einen Fünftel der Länge des anschliessenden Kegelmantels der Spitze umfasst. Durch diese Massnahme kann namentlich bei grösseren Härteunterschieden der Werkstoffe von Lagerbolzen und Welle eine Beschädigung des Kontaktlagers in den ersten Betriebsstunden verhindert werden.
  • Da die erfindungsgemässen Kontaktlager in Prozess- oder Vakuumkammern eingesetzt werden, so wird es meist nicht erforderlich sein, diese elektrisch zu isolieren. Dienen sie dabei beispielsweise zur Stromversorgung von Rotorwicklungen, so werden Träger, Lagerbolzen und Rotorwelle isoliert und mit den entsprechenden elektrischen Leitungsverbindungen versehen. Die Verbindungsleitung von der Kontaktierungsfläche zur Rotorwicklung lässt sich dabei problemlos in einer axialen Bohrung der Welle führen, wo sie gegen äussere Einflüsse und Beschädigungen geschützt ist.
  • Was die Auswahl der Werkstoffe der kontaktgebenden Oberflächen von Lagerbolzen und Welle betrifft, so ist zu beachten, dass die ausgewählten Werkstoffe nicht zum Kaltverschweissen neigen dürfen. Aus Gründen der mechanischen Stabilität erscheint es darüberhinaus als vorteilhaft, zumindest die kontaktgebende Oberfläche des bei vertikaler Anordnung unten liegenden Teiles (Lagerbolzen oder Welle) aus einem härteren Werkstoff zu fertigen als diejenige des aufliegenden Teils. Als Werkstoff für diese Oberfläche haben sich namentlich Sonderbronzen mit einer Konzentration von mindestens zwei Gewichtsprozenten Beryllium und höchsten 0.5 Gewichtsprozenten Zinn bewährt, welche aushärtbar sind und in ausgehärtetem Zustand Zugfestigkeitswerte bis zu 1400 N/mm² und Brinellhärten (HB 30) über 300 erreichen können. Da derartige Sonderbronzen noch ausreichende elektrische Leitfähigkeiten aufweisen, sind sie auch unter diesem Gesichtspunkt für den Einsatz in den erfindungsgemässen Lagern geeignet. (DIN 1782, 17666, 17672). Die kontaktgebende Oberfläche des bei vertikaler Anordnung aufliegenden Teils kann demgegenüber aus einem weicheren Werkstoff gefertigt werden, wobei sich in dieser Funktion beispielsweise Grauguss bewährt hat.
  • Für Sonderzwecke kann es vorteilhaft sein, im rotierenden Teil eine zylindrische Ausnehmung vorzusehen, in welche mittels eines Sprengringes ein ebenfalls zylindrisches Formstück aus einem geeigneten Werkstoff eingesetzt wird, das seinerseits eine in ihrem tieferen Abschnitt hohlkegelförmige Ausnehmung aufweist.
  • Die Verwendung des erfindungsgemässen stromführenden Lagers in elektrischen Apparaturen hat gezeigt, dass bei einer Fertigung der kontaktgebenden Formteile aus den erwähnten Werkstoffen Stromdichten beim Uebergang zwischen Bolzen und Welle von bis zu 200 A/cm² (= 2 x 10⁶ A/m²) erreicht werden können. Dies bedeutet, eine enorme Steigerung der Stromdichte der erfindungsgemässen Lager, liegt doch die zulässige Strombelastung herkömmlicher Bürsten von Schleifringen elektrischer Maschinen zwischen 4 A/cm² bei harten Kohlen und 25 bis 30 A/cm² bei Bronzekohlen (vgl. beispielsweise H.J.SCHRADER, in: Lexikon der Physik, Bd. 1, 3.A. Stuttgart 1969, S. 202.
  • Obschon die erfindungsgemässen Lager ohne Schwierigkeiten 300 Umdrehungen der Welle pro Minute im Dauerbetrieb zulassen, liegt ihr bevorzugter Anwendungsbereich unter 100 Umdrehungen pro Minute, wobei beim Einsatz für Substratträger in Prozesskammern häufig nur wenige Umdrehungen pro Minute erreicht werden. Ein besonderes Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Kontaktlager liegt im Bereich höherer Temperaturen, wenn die Lager zusätzlich noch schmiermittelfrei gefahren werden müssen. Mit den angegebenen Werkstoffen ist eine Verwendung der Kontaktlager bei Temperaturen bis zu 480° C in der Prozesskammer im Dauerbetrieb gewährleistet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen
    • Figur 1
    einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch einen stromführenden Drehteller für eine Prozesskammer;
    Figur 2
    einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines stromführenden Drehtellers aus einer Prozesskammer;
    Figur 3
    einen Ausschnitt aus dem Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines stromführenden Drehtellers aus einer Prozesskammer;
    Figur 4
    eine vergrösserte Einzelheit aus Figur 3;
    Figur 5
    einen Ausschnitt eines Längsschnittes durch ein stromführendes Drehgestell in einer Prozesskammer;
    Figur 6
    einen Längsschnitt durch eine elektrisch isolierte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kontaklagers.
  • In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist auf einem Träger (1) von an sich beliebiger Form ein Lagerbolzen (2) befestigt, der eine kegelförmige Spitze aufweist. Auf diesem kegelförmigen Abschnitt des Lagerbolzens liegt die in ihrem tieferen Abschnitt hohlkegelförmige Ausnehmung einer Welle (3) lose auf. Die Achse dieser Welle entspricht dabei derjenigen des Lagerbolzens (2) und die Welle (3) ist um diese Achse frei rotierbar. In ihrem oberen Teil verläuft die Welle (3) durch eine entsprechende Bohrung eines zweiten Trägers (4), dessen Form an sich beliebig ausgestaltet sein kann. Der Substratträger (5) im engeren Sinn ist auf diese Welle (3) dauerhaft aufgesetzt.
  • In dem in Figur 2 dargestellten Schnitt durch den Substratträger einer Prozesskammer sind zwei erfindungsgemässe Kontaktlager in einem grösseren Sachzusammenhang dargestellt. Die beiden Träger (1) und (4) mit jeweils kreisringförmigem Grundriss sind in dieser Ausführungsform durch vier Distanzhalter dauerhaft verbunden. Diese bestehen jeweils aus einem mit entsprechenden Bohrungen versehenen Stift (8), welcher durch eine Schraubverbindung (9) an dem Träger (1) befestigt ist. Dieser Träger (1) enthält eine Mehrzahl, beispielsweise 8 oder 12 Lagerbolzen (2) der dargestellten Art, auf welche die Wellen (3) jeweils lose aufgesetzt sind. Die Substratträger im engeren Sinn (5) enthalten eine weitere axiale Bohrung (7) und werden in dieser Ausführungsform dadurch in Rotation versetzt, dass die an der Peripherie der Substratträger angebrachten Vorsprünge (6) in regelmässigen Intervallen an einem fixen Hindernis vorbeigedreht werden und an diesem anstehen. Die gesamte in Figur 2 dargestellte Vorrichtung ist stromführend und wird im Rahmen eines Beschichtungsvorganges nach dem Verfahren der Kathodenzerstäubung eingesetzt.
  • Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der rotierende Teil (3) in der Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist. Der Boden dieses Hohlzylinders weist seinerseits eine zylindrische Ausnehmung mit einer Kreisnut auf, in die mittels eines Sprengringes (11) ein Formstück (10) aus einem anderen Werkstoff eingesetzt wird. Dieses Formstück (10) enthält seinerseits die kegelförmige Ausnehmung, welche auf den Lagerbolzen (2) lose aufgesetzt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung gestattet es, den Werkstoff des Formstückes (10) ohne Rücksicht auf den Werkstoff des Rotors (3) auszuwählen und ermöglicht darüberhinaus ein Auswechseln dieses mechanisch am stärksten beanspruchten Teiles (10), ohne dass dabei jedesmal auch der gesamte Rotor (3) ausgewechselt werden müsste.
  • Figur 4 zeigt eine vergrösserte Einzelheit aus Figur 3 enthaltend den Lagerbolzen (2) und das in dem Boden des Hohlzylinders eingesetzte Formstück (10). Der Aufbau des Lagerbolzens (2) aus zwei zylindrischen Abschnitten (31, 32) und einer kegelförmigen Spitze (30), welche an ihrem Ende zur Kugelkalotte gerundet ist, wird aus dieser Darstellung ersichtlich. Das Formstück (10) weist seinerseits einen hohlkegelförmigen (33) und einen hohlzylinderförmigen Abschnitt (34) auf, welche den entsprechenden Abschnitten des Lagerbolzens entsprechen. Die Kreisnut (36) dient zum Befestigen des Formstückes (10) im Boden des hohlzylinderförmigen Rotors und der abgedrehte Randabschnitt (35) erleichtert die Montage des Formstücks in der zylindrischen Ausnehmung dieses Bodens. In dieser Ausführungsform weist der kegelförmige Abschnitt (30) des Lagerbolzens (2) einen etwas geringeren Oeffnungswinkel auf als der hohlkegelförmige Abschnitt (33) der Ausnehmung des Formstückes (10) wobei diese Winkel zweckmässigerweise im Bereich zwischen 100° und 120° liegen und eine Differenz von etwa 10° aufweisen.
  • Figur 5 zeigt eine Kombination mehrerer erfindungsgemässer Kontaktlager im Rahmen eines rotierenden Substratträgers für Prozesskammern. Beim zentralen Kontaktlager ist die hohlkegelförmige Ausnehmung in dem Formstück (10) mittels eine Sprengringes (12) in einem inneren Rohr (13) verankert. Dieses Rohr (13) ist seinerseits mittels einer Ringbuchse (14) in dem äusseren Rohr (15) befestigt, welches durch den Deckel (16) abgeschlossen wird. An diesem äusseren Rohr (15) sind die beiden Träger (1) und (4) dauerhaft verankert, welche wiederum kreisringförmigen Grundriss aufweisen. Auf dem Träger (1) ist eine Mehrzahl erfindungsgemässer Kontaktlager (2) befestigt, auf die die Wellen (3) der Substratträger im engeren Sinn frei rotierbar aufgesetzt werden. Die gesamte Anordnung ist nach dieser Ausführungsform der Erfindung stromführend im Innern einer Prozesskammer angebracht.
  • Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektrisch isolierte erfindungsgemässe Vorrichtung, wie sie beispielsweise zur Stromversorgung von Rotorwicklungen in Elektromotoren verwendet werden kann. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der stromführende Lagerbolzen (2) auf einem zylindrischen Träger (1) verankert. Dieser Träger ist mit einem kreisringförmigen Flansch (17) versehen, der durch einen Isolierring (24) mit entsprechenden Dichtungen (18) abgeschirmt auf der Grundplatte (19) aufliegt. Der Abschnitt (20) dieses zylindrischen Trägers wird durch eine Bohrung der Grundplatte (19) geführt, welche mit einer Isolierhülse (25) und einem weiteren Isolierring (26) abgeschirmt ist. Dieser Abschnitt (20) weist an seinem Ende ein Gewinde auf und wird auf der anderen Seite der Grundplatte (19) mittels einer unterlegten Schraubenmutter (27, 28) festgeschraubt. Er weist im übringen eine axiale Bohrung (21) mit Kontaktlamelle (22) zur Aufnahme eines Steckers auf und wird mit einem Deckel (29) bekannter Bauart abgeschlossen.

Claims (17)

  1. Vorrichtung zur Uebertragung elektrischer Ströme auf in Vakuumkammern angeordnete rotierende Teile (5) von Maschinen, insbesondere auf rotierende Substratträger (5) in Prozesskammern, welche Uebertragungsvorrichtung als Lager in Form von ineinandergreifenden Kegel- und Hohlkegelflächen (2') bzw. (3') von zwei Lagerelementen, nämlich eines vertikal angeordneten Lagerbolzens (2) bzw. einer vertikal angeordneten, mit dem rotierenden Teil (5) drehverbundenen Welle (3) ausgebildet ist, um durch das Gewicht der Welle (3) einen elektrischen Kontakt zwischen Lagerbolzen (2) und Welle (3) herzustellen, wobei deren Hauptachsen (A) mit derjenigen des rotierenden Teils (5) übereinstimmen und die hohlkegelförmige Ausnehmung (3') des einen Lagerelementes einen grösseren Kegelwinkel aufweist, als die kegelförmige Spitze (2') des anderen Lagerelementes.
  2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    (a) der Lagerbolzen (2) eine axial angeordnete kegelförmige Spitze (2')
    (b) und die Welle (3) eine axial angeordnete hohlkegelförmige Ausnehmung (3') aufweist,
    (c) in welche die Kegelspitze (2') des Lagerbolzens (2) eingreift.
  3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    (a) der Lagerbolzen (2) eine axial angeordnete Ausnehmung
    (b) und die Welle (3) eine axial angeordnete kegelförmige Spitze aufweist,
    (c) welche in die Ausnehmung des Lagerbolzens (2) eingreift.
  4. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Welle (3)
    lose und frei rotierbar auf dem Lagerbolzen (2) aufliegt.
  5. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Welle (3)
    den Lagerbolzen (2) von unten her berührt.
  6. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Differenz zwischen dem Kegelwinkel der Ausnehmung und demjenigen der Kegelspitze mindestens 16° beträgt.
  7. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kegelwinkel der Ausnehmung mindestens 118°, derjenige der Kegelspitze höchstens 100° beträgt.
  8. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die kontaktgebende kegelförmige Spitze als Kugelsegment ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Träger (1), Lagerbolzen (2) und Welle (3) elektrisch isoliert ausgeführt sind.
  10. Vorrichtung nach Patentanspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die kontaktgebende Oberfläche des Lagerbolzens (2) aus einem härteren Werkstoff ist als diejenige der Welle (3).
  11. Vorrichtung nach Patentanspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die kontkatgebende Oberfläche der Welle (3) aus einem härteren Werkstoff gefertigt ist als diejenige des Lagerbolzens.
  12. Vorrichtung nach Patentansprüchen 10 und 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der härtere Werkstoff des unten liegenden Formstücks aus einer Sonderbronze mit einer Konzentration von mindestens 2 Gewichtsprozenten Beryllium und höchstens 0.5 Gewichtsprozenten Zinn besteht.
  13. Vorrichtung nach Patentansprüchen 10 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der weichere Werkstoff des aufliegenden Formteils aus Grauguss besteht.
  14. Vorrichtung nach Patentansprüchen 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Welle (3) eine zylindrische Ausnehmung aufweist, in die mittels eines Sprengringes (11) ein zylindrisches Formstück (10) eingesetzt ist, welches seinerseits eine in ihrem tieferen Teil hohlkegelförmige Ausnehmung aufweist.
  15. Verwendung einer Vorrichtung nach Patentansprüchen 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Stromdichte beim Stromübergang zwischen Lagerbolzen (2) und Welle (3) weniger als 200 A/cm² beträgt.
  16. Verwendung einer Vorrichtung nach Patentanspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Welle (3) mit weniger als 300 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise mit einer bis 100 Umdrehungen pro Minute rotiert.
  17. Verwendung einer Vorrichtung nach Patentansprüchen 15, 16
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Temperatur in der Prozesskammer 480° C nicht überschreitet.
EP87115814A 1986-11-21 1987-10-28 Vorrichtung zur Uebertragung elektrischer Ströme auf rotierende Maschinenteile Expired - Lifetime EP0270807B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH467486 1986-11-21
CH4674/86 1986-11-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0270807A1 EP0270807A1 (de) 1988-06-15
EP0270807B1 true EP0270807B1 (de) 1993-04-28

Family

ID=4280498

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8910413U1 (de) * 1989-08-31 1989-11-02 Metzka GmbH, 8501 Schwanstetten Haltevorrichtung für zu galvanisierende Gegenstände
CA2176717A1 (en) * 1993-12-16 1995-06-22 Terry E. Nish Stabilizing of cam in automated beverage filling machinery
US6685357B1 (en) * 2002-08-22 2004-02-03 Newcera Technology Co., Ltd. Transmission shaft set
US7001184B2 (en) * 2002-12-20 2006-02-21 Unit Industries Slip ring with connector pins
US7344760B1 (en) * 2003-09-12 2008-03-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Wear-resistant electrically conductive body
CN116231405B (zh) * 2023-04-18 2026-02-27 江西日盛精密五金有限公司 一种转动导电装置及电源插座

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE408576C (de) * 1923-10-28 1925-01-20 Friedrich Muenz Spinnspindel
US1832488A (en) * 1928-01-12 1931-11-17 George E Larrabee Lining for bearings
US2545939A (en) * 1947-04-01 1951-03-20 Francis N Bard Electrically conductive revolving joint
US2997979A (en) * 1958-09-15 1961-08-29 Tassara Luigi Apparatus for applying metallic film to electrical components and the like
DE1970579U (de) * 1964-12-04 1967-10-19 Philips Nv Hochfrequenzenergie-uebertragungsverbindung.
US3408982A (en) * 1966-08-25 1968-11-05 Emil R. Capita Vapor plating apparatus including rotatable substrate support
NL6805443A (de) * 1968-04-18 1969-10-21
US4336974A (en) * 1978-11-13 1982-06-29 Microwave Development Labs. Inc. Coaxial rotary joint
DE2926294A1 (de) * 1979-06-29 1981-01-08 Bosch Gmbh Robert Schleifringanordnung
DE3019118A1 (de) * 1980-05-20 1981-11-26 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Rotorsystem fuer eine elektrische maschine
US4356073A (en) * 1981-02-12 1982-10-26 Shatterproof Glass Corporation Magnetron cathode sputtering apparatus
US4525264A (en) * 1981-12-07 1985-06-25 Ford Motor Company Cylindrical post magnetron sputtering system
US4468069A (en) * 1982-05-26 1984-08-28 At&T Technologies, Inc. Contactor for impressing electrical potential from a shaft to a roller mounted thereon

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