RU2067338C1

RU2067338C1 - Plasma-jet plate treatment plant

Info

Publication number: RU2067338C1
Authority: RU
Inventors: О.В. Синягин; И.М. Токмулин; Н.А. Лаврентьев; С.Ю. Мацак; А.М. Антропов; В.А. Архангельский
Original assignee: Акционерное общество Научно-производственная фирма "АЗ"
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1996-09-27

Abstract

FIELD: electrical and electronic engineering. SUBSTANCE: plant has enclosed chamber with gas-transfer system, at least one plate holder installed within chamber and joined with angular-displacement vertical shaft, plasma jet generator, and at least one plate centering device. The latter is placed above holder. Each holder is provided with drive rotating them about their axes. Axis of each holder, generator axis, and axis crossing center of gravity of plate centering device are equally spaced from vertical shaft axis. Plasma jet generator is inclined to plate centering device through angle Φ measured between two radii one of which runs between plasma jet generator axis and other, between axis crossing center of gravity of plate centering device and axis of same shaft. This angle meets condition: v is greater then n/360/N/+2 arc sin/(D+d)/4R/ or v is smaller than (n+1)/360/n/-2 arc sin/(D+d)/4R/, where n=0.1,... (N-1); D is maximum size of plate centering device along line crossing center of gravity; d is cross size of plasma jet; R is distance from vertical shaft axis to plasma jet generator and plate holder axes and to axis crossing center of gravity of plate centering device. EFFECT: enlarged functional capabilities. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение может быть применено в электротехнической и электронной промышленности, на операциях плазменной обработки плоских изделий типа полупроводниковых пластин, подложек для печатных плат и плоских дисплеев, жестких магнитных и компакт-дисков. The invention can be applied in the electrical and electronic industries, for plasma processing of flat products such as semiconductor wafers, substrates for printed circuit boards and flat displays, hard magnetic and compact discs.

Известно устройство для плазмо-струйной обработки пластин при атмосферном давлении, содержащее замкнутую камеру с системой газообмена, генератор плазменной струи, источник электропитания генератора плазменной струи, систему подачи газа, привод перемещения генератора плазменной струи, систему управления, привод поворота держателей пластин. Держатели пластин закреплены на кронштейнах, жестко связанных с вертикальным валом привода поворота. Генератор плазменной струи смонтирован с возможностью перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях, а его плазменная струя обращена вниз. Держатель пластины выполнен в виде горизонтальной площадки с вакуумными присосками для удержания пластины и ориентирован вверх (1). A device for plasma-jet processing of plates at atmospheric pressure, comprising a closed chamber with a gas exchange system, a plasma jet generator, a power source for a plasma jet generator, a gas supply system, a drive for moving a plasma jet generator, a control system, a rotation drive for plate holders. The plate holders are mounted on brackets rigidly connected to the vertical shaft of the rotation drive. The plasma jet generator is mounted to move in the vertical and horizontal directions, and its plasma jet is facing down. The plate holder is made in the form of a horizontal platform with vacuum suction cups to hold the plate and is oriented upwards (1).

Данное устройство наиболее близко по технической сущности к заявляемому и принято за прототип. This device is the closest in technical essence to the claimed and taken as a prototype.

Недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность использования энергии. The disadvantage of the prototype device is the low energy efficiency.

Это обусловлено тем, что при обработке пластин с размерами, большими, чем поперечный размер плазменной струи, чтобы обработать всю поверхность пластины, плазменной струей проходят вдоль пластин несколько раз, сдвигая генератор плазменной струи поперек пластины после каждого прохода на величину, не превышающую размера струи, для обеспечения равномерности обработки. Кроме того, после каждого прохода плазменной струей пластина должна остыть, чтобы тепло в ней не накапливалось и каждое последующее воздействие протекало в одинаковых воспроизводимых тепловых условиях. Каждая такая пауза длится от нескольких секунд до нескольких десятков секунд, в это время энергия плазмы расходуется напрасно. Таким образом, в прототипе чем больше размер пластины, тем меньше эффективность использования энергии. К неэффективности использования энергии следует также отнести то, что при каждом единичном воздействии плазмы сначала часть энергии тратится на предварительный нагрев поверхности пластины до температуры, при которой начинаются требуемые физико-химические процессы на поверхности, а затем уже происходит непосредственно обработка. Во время остывания пластины энергия, затраченная на предварительный нагрев, теряется. Суммарные потери энергии на предварительный подогрев увеличиваются пропорционально возрастанию многократности плазменных воздействий. К увеличению многократности воздействий, а значит, и ухудшению использования энергии приводит также неравномерность нагрева пластины. При обработке хрупких пластин зачастую длительность единичного воздействия плазмы ограничивается не столько нагревом поверхности до предельно допустимой температуры, сколько возникновением градиентов температуры и связанных с ними термоупругих напряжений в пластине, которые могут привести к деформации и разрушению пластины. This is due to the fact that when processing plates with sizes larger than the transverse dimension of the plasma jet, to process the entire surface of the plate, a plasma jet passes along the plates several times, shifting the plasma jet generator across the plate after each pass by an amount not exceeding the jet size, to ensure uniform processing. In addition, after each pass by the plasma jet, the plate must cool down so that heat does not accumulate in it and each subsequent action proceeds under identical reproducible thermal conditions. Each such pause lasts from several seconds to several tens of seconds, at which time the plasma energy is wasted. Thus, in the prototype, the larger the plate, the lower the energy efficiency. The ineffectiveness of energy use should also include the fact that with each single exposure to the plasma, part of the energy is first spent on preheating the surface of the plate to a temperature at which the required physicochemical processes on the surface begin, and then processing takes place directly. During cooling of the plate, the energy spent on preheating is lost. The total energy losses due to preheating increase in proportion to the increase in the multiplicity of plasma effects. The non-uniformity of heating of the plate also leads to an increase in the multiplicity of effects, and hence to a deterioration in the use of energy. When processing brittle plates, often the duration of a single plasma exposure is limited not so much by heating the surface to the maximum permissible temperature as by the appearance of temperature gradients and the associated thermoelastic stresses in the plate, which can lead to deformation and destruction of the plate.

Также к снижению эффективности использования энергии приводят затраты времени на смену пластин на держателях. Also, a decrease in the energy efficiency is caused by the time spent on changing the plates on the holders.

К недостаткам следует отнести также и то, что расположение генератора плазменной струи вниз плазменной струей вызывает необходимость введения мер по обеспечению охлаждения генератора плазменной струи от перегрева идущими вверх горячими газами, образующимися в процессе работы генератора. The disadvantages should also include the fact that the location of the plasma jet generator down by the plasma jet necessitates the introduction of measures to ensure the cooling of the plasma jet generator from overheating by upward hot gases generated during the operation of the generator.

Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности использования энергии, улучшение качества обработки. The technical result of the invention is to increase energy efficiency, improve processing quality.

Результат достигается тем, что установка для плазмо-струйной обработки пластин, включающая замкнутую камеру с системой газообмена, системы подачи газа, электропитания и управления, генератор плазменной струи и привод поворота держателей, вертикальный вал которого связан по крайней мере с одним держателем, выполненным в виде горизонтальной площадки, снабжена по крайней мере одним центрователем, выполненным в виде расположенной ниже уровня рабочей поверхности держателя горизонтальной площадки с ограничителями, соединенной с приводом ее вертикального перемещения, а каждый держатель снабжен приводом вращения вокруг вертикальной оси, причем рабочая поверхность каждого держателя обращена в сторону горизонтальной площадки центрователя, а оси каждого держателя, генератора плазменной струи и центр масс каждого центрователя равноудалены на расстояние R от вертикальной оси привода поворота держателей, которые размещены с равным угловым шагом ω относительно той же оси, а центрователи с шагом, кратным угловому шагу держателей, причем генератор ориентирован плазменной струей вверх и установлен с углом g между радиусами, соединяющими ось генератора плазмы и центр масс центрователя с осью вертикального вала привода поворота держателей, где g удовлетворяет условию:
nω+2arcsin((D+d)/4R)<(n+1)ω-2arcsin((D+d)/4R),
где n 0,1,(N-1);
ω угловой шаг между держателями;
D наибольший размер вдоль линии, приходящей через центр масс центрователя;
d поперечный размер плазменной струи;
R расстояние от вертикальной оси до осей держателей, генератора плазменной струи и центра масс центрователя.The result is achieved by the fact that the installation for plasma-jet processing of plates, including a closed chamber with a gas exchange system, gas supply system, power supply and control, a plasma jet generator and a drive for turning holders, the vertical shaft of which is connected with at least one holder, made in the form horizontal platform, equipped with at least one centralizer, made in the form located below the level of the working surface of the holder of the horizontal platform with limiters connected to the drive e e of vertical movement, and each holder is equipped with a rotation drive around a vertical axis, with the working surface of each holder facing the horizontal platform of the centering device, and the axis of each holder, the plasma jet generator and the center of mass of each centering device are equidistant to a distance R from the vertical axis of the rotation drive of the holders, which are placed with an equal angular step ω relative to the same axis, and centralizers with a step that is a multiple of the angular step of the holders, and the generator is oriented to the plasma jet and set up with an angle g between the radii connecting the plasma generator axis and the center of the centering masses from the drive shaft of the vertical axis of rotation of the holders, where g satisfies the condition:
nω + 2arcsin ((D + d) / 4R) <(n + 1) ω-2arcsin ((D + d) / 4R),
where n is 0.1, (N-1);
ω angular step between the holders;
D is the largest size along the line coming through the center of mass of the centralizer;
d transverse dimension of the plasma jet;
R is the distance from the vertical axis to the axes of the holders, the plasma jet generator and the center of mass of the centralizer.

Установка может быть снабжена размещенными противоположно от центрователя по крайней мере одним манипулятором и накопителем пластин, при этом манипулятор выполнен в виде установленного с возможностью вертикального и горизонтального перемещения захвата, а накопитель выполнен в виде горизонтальной площадки, смонтированной с возможностью вертикального перемещения, при этом горизонтальная ось захвата манипулятора размещена в плоскости, проходящей через горизонтальную ось накопителя и центр масс центрователя. При этом захват манипулятора может быть снабжен приводом поворота вокруг горизонтальной оси. The installation can be equipped with at least one manipulator and plate accumulator located opposite from the centralizer, while the manipulator is made in the form of a gripper mounted with the possibility of vertical and horizontal movement, and the accumulator is made in the form of a horizontal platform mounted with the possibility of vertical movement, while the horizontal axis the capture arm is placed in a plane passing through the horizontal axis of the drive and the center of mass of the centralizer. In this case, the gripper of the manipulator can be equipped with a rotation drive around a horizontal axis.

Причем держатель может быть выполнен в виде горизонтальной площадки со сплошным бортом, торцевая поверхность которого выполнена горизонтальной, а внутри сплошного борта и горизонтальной площадки выполнен по крайней мере один канал для откачки газа, а на торцевой поверхности борта выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие. Moreover, the holder can be made in the form of a horizontal platform with a continuous side, the end surface of which is horizontal, and at least one channel for pumping gas is made inside the solid side and horizontal platform, and at least one through hole is made on the end surface of the side.

Держатель, выполненный в виде горизонтальной площадки, может быть снабжен ограничителями, закрепленными эквидистантно краям пластины, а в площадке выполнено по крайней мере одно отверстие для соединения с системой подачи газа. The holder, made in the form of a horizontal platform, can be equipped with stops fixed equidistantly to the edges of the plate, and at least one hole is made in the platform for connecting to the gas supply system.

Оснащение держателя приводом вращения вокруг вертикальной оси позволяет за одно плазменное воздействие обрабатывать всю поверхность пластины, которая нагревается равномерно по всей поверхности, уменьшаются градиенты температуры, что позволяет увеличить длительность каждого плазменного воздействия и сократить их количество. Кроме того, отпадает необходимость перемещения генератора плазменной струи, т. е. повышается эффективность использования энергии, а равномерная обработка поверхности пластины, снижение температурных напряжений и деформаций пластины ведут к повышению качества обработки. Equipping the holder with a rotation drive around the vertical axis allows for a single plasma action to process the entire surface of the plate, which is heated evenly over the entire surface, temperature gradients are reduced, which allows to increase the duration of each plasma exposure and reduce their number. In addition, there is no need to move the plasma jet generator, i.e., the energy efficiency increases, and uniform processing of the wafer surface, reduction of temperature stresses and deformations of the wafer lead to an increase in the quality of processing.

Ориентация генератора плазменной струи струей вверх снижает вероятность неконтролируемых отклонений плазменной струи от заданных параметров, т.к. спутные с ней конвективные потоки газа не возмущают ее течения, что повышает качество обработки, и поскольку горячий газ, получающийся из остывающей плазмы, поднимается вверх самостоятельно, снижаются затраты на систему из улавливания и, кроме того, они не нагревают генератор, т.е. исключаются затраты энергии на охлаждение генератора плазменной струи. The upward orientation of the plasma jet generator reduces the likelihood of uncontrolled deviations of the plasma jet from the given parameters, because the convective gas flows that are confused with it do not disturb its flow, which improves the quality of processing, and since the hot gas produced from the cooling plasma rises independently, the cost of the system from trapping is reduced and, in addition, they do not heat the generator, i.e. excludes energy costs for cooling the plasma jet generator.

Конструктивное выполнение центрователя в виде горизонтальной площадки с эквидистантно расположенными ограничителями и размещение его центра масс равноудаленным с осью генератора плазмы и осью вращения каждого из держателей от вертикальной оси привода поворота держателей позволяет снимать пластину из центрователя держателем без сдвига пластины, который не произойдет под действием центробежных сил при вращении держателя, в результате чего улучшается качество обработки, повышается надежность установки, т.к. исключается сдвиг или сброс, и, кроме того, совмещение осей и центра масс позволяет использовать держатели различных типов. The design of the centering device in the form of a horizontal platform with equidistantly located limiters and the placement of its center of mass equidistant with the axis of the plasma generator and the axis of rotation of each of the holders from the vertical axis of the rotation drive of the holders allows you to remove the plate from the centering holder without shifting the plate, which will not occur under the action of centrifugal forces during rotation of the holder, as a result of which the processing quality improves, the reliability of the installation increases, because shear or dumping is excluded, and, in addition, the combination of the axes and the center of mass allows the use of holders of various types.

Размещение держателей пластин с угловым шагом w относительно оси привода их поворота и центрователей с угловым шагом, кратным w, обеспечивает совпадение их положений, что позволяет использовать различные держатели и автоматизировать позиции загрузки и выгрузки, что, соответственно, сокращает потери энергии за счет длительности перегрузки. The placement of plate holders with an angular pitch w relative to the axis of their rotation and centering units with an angular increment multiple of w ensures that their positions coincide, which allows the use of different holders and the automation of loading and unloading positions, which, accordingly, reduces energy losses due to the duration of the overload.

Ограничение на угол g установки генератора плазменной струи обеспечивает качественную обработку пластины, т.к. не позволит установить генератор в зонах, где возможно разрушение пластин под действием плазменной струи. The restriction on the angle g of the installation of the plasma jet generator provides high-quality processing of the plate, because will not allow the generator to be installed in areas where the destruction of the plates by the action of a plasma jet is possible.

Оснащение установки манипулятором с захватом и накопителем позволяет автоматизировать процесс. Equipping the installation with a manipulator with a grip and a drive allows you to automate the process.

Выполнение захвата манипулятора с возможностью поворота на 180^o относительно горизонтальной оси обеспечивает двухстороннюю обработку пластин в автоматическом режиме.Performing the capture of the manipulator with the ability to rotate 180 ^o relative to the horizontal axis provides two-sided processing of the plates in automatic mode.

Выполнение держателя с каналом для откачки газа и сквозными отверстиями в борту позволяет увеличить силу удержания пластин во время вращения держателя за счет понижения давления внутри держателя, которое обусловлено выходом газа через сквозные отверстия под действием центробежных сил. Такое выполнение держателя не приводит к отрыванию пластины. The implementation of the holder with a channel for pumping gas and through holes in the board allows you to increase the holding force of the plates during rotation of the holder by lowering the pressure inside the holder, which is due to the release of gas through the through holes under the action of centrifugal forces. This embodiment of the holder does not tear off the plate.

Выполнение держателя с отверстием для подачи газа позволяет удерживать пластину параллельно дну держателя с небольшим газовым зазором (приблизительно 0,5 мм), при этом исключаются дополнительные механические напряжения. The implementation of the holder with a hole for supplying gas allows you to hold the plate parallel to the bottom of the holder with a small gas gap (approximately 0.5 mm), while eliminating additional mechanical stress.

Эквидистантное расположение ограничителей на держателе исключает возможность сдвига пластины при разгоне и торможении, вследствие этого пластина не может быть повреждена, т.е. улучшается качество. The equidistant arrangement of the stops on the holder eliminates the possibility of the plate shifting during acceleration and braking, as a result of which the plate cannot be damaged, i.e. quality improves.

На фиг. 1 изображена установка для плазмо-струйной обработки пластин; на фиг. 2 схемное расположение элементов внутри камеры; на фиг. 3 схема, поясняющая ограничения на размещение генератора плазменной струи; на фиг. 4 - держатель пластины (1-й вариант); на фиг. 5 держатель пластины (2-й вариант). In FIG. 1 shows an apparatus for plasma-jet processing of plates; in FIG. 2 schematic arrangement of elements inside the camera; in FIG. 3 is a diagram explaining restrictions on the placement of a plasma jet generator; in FIG. 4 - plate holder (1st option); in FIG. 5 plate holder (2nd option).

Установка содержит замкнутую камеру 1 с системой 2 газообмена, систему 3 электропитания, систему 4 подачи газа, систему 5 управления. Внутри замкнутой камеры 1 на основании 6 размещены генератор 7 плазменной струи, привод 8 поворота, вертикальный вал которого связан с держателями 10, центрователи 11, манипуляторы 12 и накопители 13. Генератор 7 плазменной струи, держатели 10 и центрователи 11 равноудалены от вертикального вала 9 привода поворота держателей на расстояние R. The installation comprises a closed chamber 1 with a gas exchange system 2, a power supply system 3, a gas supply system 4, and a control system 5. Inside the closed chamber 1, on the base 6, there is a plasma jet generator 7, a rotation drive 8, the vertical shaft of which is connected to the holders 10, centralizers 11, manipulators 12 and drives 13. The plasma jet generator 7, holders 10 and centralizers 11 are equidistant from the vertical drive shaft 9 turning the holders a distance R.

Держатели 10 размещены с угловым шагом относительно оси вертикального вала 9, равным 360^o/N, где N число держателей 10. В данном примере с w 120^o. Три держателя 10 закреплены на полых вертикальных осях 14, связанных с приводами 15 их вращения, установленными на кронштейнах 16, жестко смонтированных на вертикальном валу 9 привода 8 поворота. На кронштейнах 16 установлены направляющие 17 для вертикальных осей 14.The holders 10 are placed with an angular pitch relative to the axis of the vertical shaft 9 equal to 360 ^o / N, where N is the number of holders 10. In this example, w 120 ^o . Three holders 10 are mounted on the hollow vertical axes 14, connected with the drives 15 of their rotation, mounted on brackets 16, rigidly mounted on the vertical shaft 9 of the drive 8 rotation. On the brackets 16 mounted rails 17 for the vertical axes 14.

Генератор 7 плазменной струи должен быть расположен таким образом, чтобы в те моменты времени, когда держатели пластин неподвижны и находятся над центрователями, плазменная струя не могла бы воздействовать на пластину. Это расположение генератора 7 плазменной струи ограничено углом g, образованным между радиусами, соединяющими ось генератора 7 плазмы и центр масс центрователя 11 с осью вертикального вала 9 привода поворота 8 держателей 10, где угол g удовлетворяет условию:

где n 0,1.(N-1);
ω угловой шаг между держателями;
D наибольший размер вдоль линии, проходящей через центр масс центрователя;
d поперечный размер плазменной струи;
R расстояние от вертикальной оси до осей держателей, генератора плазменной струи и центра масс центрователя.The plasma jet generator 7 should be located so that at those times when the plate holders are stationary and are located above the centering devices, the plasma jet could not act on the plate. This arrangement of the plasma jet generator 7 is limited by the angle g formed between the radii connecting the axis of the plasma generator 7 and the center of mass of the centering device 11 with the axis of the vertical shaft 9 of the rotation drive 9 of the holders 10, where the angle g satisfies the condition:

where n is 0.1. (N-1);
ω angular step between the holders;
D is the largest size along a line through the center of mass of the centering device;
d transverse dimension of the plasma jet;
R is the distance from the vertical axis to the axes of the holders, the plasma jet generator and the center of mass of the centralizer.

Генератор плазменной струи установлен на опоре 18, высота которой выбирается такой, чтобы генератор 7 плазменной струи был расположен ниже плоскости обрабатываемой пластины, укрепленной на держателе на заданную величину. The plasma jet generator is mounted on a support 18, the height of which is chosen such that the plasma jet generator 7 is located below the plane of the workpiece mounted on the holder by a predetermined amount.

Каждый центрователь 11 выполнен в виде горизонтальной площадки 19 с ограничителями 20, которые устанавливаются эквидистантно краям пластины. Горизонтальная площадка 19 связана с приводом 21 ее вертикального возвратно-поступательного перемещения. Центрователи 11 установлены с угловым шагом, кратным w, относительно оси вала 9 привода 8 поворота держателей 10. Each centering 11 is made in the form of a horizontal platform 19 with stops 20 that are installed equidistant to the edges of the plate. The horizontal platform 19 is connected to the drive 21 of its vertical reciprocating movement. The centralizers 11 are installed with an angular pitch that is a multiple of w relative to the axis of the shaft 9 of the drive 8 of the rotation of the holders 10.

Каждый манипулятор 12 включает установленную в направляющих 22 горизонтальную штангу 23 с захватом 24. Штанга 23 связана с приводом 25 ее горизонтального перемещения, например передачи винт-гайка, и приводом 26 ее поворота вокруг горизонтальной оси на 180^o, при этом ось горизонтальной штанги 23 лежит на одной горизонтальной прямой, проходящей через центр масс центрователя 11 и центр накопителя 13, который выполнен в виде горизонтальной площадки 27 с приводом 28 ее вертикального перемещения, например передачи 29 винт-гайка. На площадке 27 установлена кассета 30 для пластин.Each manipulator 12 includes a horizontal rod 23 installed in the guides 22 with a gripper 24. The rod 23 is connected with a drive 25 for its horizontal movement, for example, a screw-nut transmission, and a drive 26 for its rotation around the horizontal axis by 180 ^o , while the axis of the horizontal rod 23 lies on one horizontal line passing through the center of mass of the centralizer 11 and the center of the drive 13, which is made in the form of a horizontal platform 27 with a drive 28 for its vertical movement, for example, transmission 29 screw-nut. At site 27, a cassette 30 for plates is installed.

Держатель 10 может быть выполнен, например, в виде горизонтальной площадки 31 со сплошным бортом 32, торцевая поверхность которого выполнена горизонтальной. Внутри сплошного борта 32 и площадки 31 выполнен по крайней мере один канал 33 для откачки газа, а на боковой поверхности борта выполнены отверстия 23 для выхода газа под действием центробежных сил при вращении держателя 10 и, соответственно, понижения давления. The holder 10 can be made, for example, in the form of a horizontal platform 31 with a solid side 32, the end surface of which is made horizontal. At least one channel 33 for pumping gas is made inside the solid side 32 and platform 31, and openings 23 are made on the side surface of the side for gas outlet under the action of centrifugal forces when the holder 10 is rotated and, accordingly, the pressure is reduced.

Держатель 10 может быть выполнен также в виде горизонтальной площадки 35 с ограничителями 36 по краям, ограничители устанавливаются эквидистантно краям обрабатываемой пластины. В площадке 35 выполнено отверстие 37 для соединения с системой подачи газа, что позволяет удерживать пластину горизонтально с небольшим газовым зазором (приблизительно 0,5 мм) между рабочей поверхностью горизонтальной площадки и пластиной. The holder 10 can also be made in the form of a horizontal platform 35 with stops 36 at the edges, the stops are installed equidistant to the edges of the processed plate. An opening 37 is made in the site 35 for connecting to the gas supply system, which allows holding the plate horizontally with a small gas gap (approximately 0.5 mm) between the working surface of the horizontal platform and the plate.

Установка для плазмо-струйной обработки пластин работает следующим образом. Installation for plasma-jet processing of plates works as follows.

Пластину 38 помещают на центрователь 11 той стороной вниз, которую необходимо обработать. Вал 9 поворачивают в положение загрузки, при котором оси 14 держателей 10 располагаются над точкой центра масс центрователя 11 и, соответственно, уложенной на него пластины. The plate 38 is placed on the centralizer 11 with that side down, which must be processed. The shaft 9 is rotated to the loading position, in which the axis 14 of the holders 10 are located above the center of mass of the centering device 11 and, accordingly, the plate laid on it.

Включают генератор 7 плазменной струи. Плазменная струя направлена вверх. Задаваемое по технологии обработки расстояние между верхней частью генератора 7 и горизонтальной плоскостью, в которой размещена пластина 38 на держателе 10, регулируют высотой опоры 18. Выполнение условия (1) на угол g, в котором может устанавливаться генератор 7 плазменной струи, исключает повреждение плазменной струей пластины 38 на держателе 10 в угловых положениях, соответствующих положению загрузки. Include a plasma jet generator 7. Plasma jet is directed up. The distance specified by processing technology between the upper part of the generator 7 and the horizontal plane in which the plate 38 is placed on the holder 10 is controlled by the height of the support 18. The fulfillment of condition (1) by the angle g at which the plasma jet generator 7 can be installed eliminates damage by the plasma jet plates 38 on the holder 10 in angular positions corresponding to the loading position.

Приводом 21 поднимают центрователь 11 с пластиной 38 до соприкосновения верхней плоскости пластины 38 с рабочей поверхностью держателя 10. Включают держатель 10, который захватывает пластину 38. The drive 21 raises the centralizer 11 with the plate 38 until the upper plane of the plate 38 contacts the working surface of the holder 10. Turn on the holder 10, which grips the plate 38.

Если используется держатель конструкции, выполненный по фиг. 4, тогда из него посредством канала 33 производится откачка воздуха, например, вакуумным насосом (не показан), пластина 38 прилипает к торцевой поверхности борта 32. При включении привода 15 вращения держателя внутри последнего образуется понижение давления за счет удаления воздуха через отверстия 34 под действием центробежных сил, возникающих в период вращения. Образующийся перепад давления дополнительно удерживает пластину 38 на держателе 10. If the structural holder of FIG. 4, then air is pumped out of it through the channel 33, for example, by a vacuum pump (not shown), the plate 38 adheres to the end surface of the bead 32. When the drive 15 rotates, the holder rotates inside the latter, a pressure decrease is formed due to air removal through the holes 34 centrifugal forces arising during the rotation period. The resulting pressure drop further holds the plate 38 on the holder 10.

В держатель 10 по типу, изображенному на фиг. 5, подается газ от системы 4 подачи газа через отверстие 37. Газ выходит из отверстия 39 и, проходя между дном площадки 35 и верхней плоскостью пластины 38, создает пониженное давление в этом зазоре относительно атмосферного давления снаружи. В результате пластина 38 держится параллельно дну площадки 35 с зазором приблизительно 0,5 мм и не соприкасается с ней. В этой конструкции при вращении пластина удерживается на держателе 10 за счет трения о проходящий в зазоре газ и за счет торцевого соприкосновения с ограничителями 36. Эквидистантное расположение ограничителей 36 краям пластины с небольшим (приблизительно 0,5 мм) зазором исключает проскальзывание и трение края пластины относительно ограничителей при резком разгоне или торможении держателя 10. In the holder 10 of the type depicted in FIG. 5, gas is supplied from the gas supply system 4 through the opening 37. The gas exits the opening 39 and, passing between the bottom of the pad 35 and the upper plane of the plate 38, creates a reduced pressure in this gap relative to the outside atmospheric pressure. As a result, the plate 38 is held parallel to the bottom of the platform 35 with a gap of approximately 0.5 mm and is not in contact with it. In this design, during rotation, the plate is held on the holder 10 due to friction against the gas passing in the gap and due to the end contact with the stoppers 36. The equidistant arrangement of the stoppers 36 to the edges of the plate with a small (approximately 0.5 mm) gap prevents slipping and friction of the edge of the plate relative to limiters during sharp acceleration or braking of the holder 10.

Включают привод 8 поворота и поворачивают вал 9 на угол 120^o с обеспечением заданной линейной скорости точки пластины на оси вращения приблизительно 1 м/с.The drive 8 is turned on and the shaft 9 is rotated through an angle of 120 ^° to ensure a predetermined linear velocity of the plate point on the axis of rotation of approximately 1 m / s.

При этом вращающаяся пластина 38 пересекает плазменную струю генератора 7. Зависимость угловой скорости от угла поворота вала 9 выбирают из условия обеспечения равенства количества энергии плазмы, поглощенной разными точками нижней поверхности пластины по заданной технологии. In this case, the rotating plate 38 intersects the plasma jet of the generator 7. The dependence of the angular velocity on the angle of rotation of the shaft 9 is selected from the condition of ensuring equal amounts of plasma energy absorbed by different points of the lower surface of the plate according to a given technology.

В результате за одно плазменное воздействие поверхность пластины 38 нагревается равномерно и термоупругие напряжения в ней минимальны. As a result, in one plasma action, the surface of the plate 38 heats uniformly and the thermoelastic stresses in it are minimal.

Если устройство содержит только один держатель 10 пластин 38, то после первого плазменного воздействия, описанного выше, делается пауза в течение некоторого времени для остывания пластины 39, затем повторяют поворот вала 9, т. е. повторяют плазменное воздействие одновременно на всю вращающуюся пластину, затем снова пауза для остывания пластины 38 и так повторяют циклы "плазменное воздействие-остывание" требуемое по технологии обработки количество раз. После последнего плазменного воздействия выключают привод 15 вращения держателя 10. If the device contains only one holder 10 of the plates 38, then after the first plasma action described above, a pause is made for some time to cool the plate 39, then the rotation of the shaft 9 is repeated, i.e., the plasma action is repeated simultaneously on the entire rotating plate, then again, a pause for cooling the plate 38, and so repeat the cycles of "plasma exposure-cooling" required by the processing technology the number of times. After the last plasma exposure, the rotation drive 15 of the holder 10 is turned off.

Выгружают пластину 38 с держателя 10 в центрователь 11. Так как держатель 10 находится над центрователем 11, то для этого поднимают центрователь 11 вверх, чтобы нижняя поверхность пластины 38 соприкоснулась с верхней поверхностью центрователя 11. Затем выключают удержание пластины 38 на держателе 10. Пластина 38 опускается в центрователь 11. Потом опускают центрователь 11 в нижнее положение и извлекают из него пластину 38. The plate 38 is unloaded from the holder 10 into the centering device 11. Since the holder 10 is located above the centering device 11, the centering device 11 is lifted up so that the lower surface of the plate 38 contacts the upper surface of the centering device 11. Then, the holding of the plate 38 on the holder 10 is turned off. Plate 38 lowers into the centralizer 11. Then lower the centralizer 11 to the lower position and remove the plate 38 from it.

Если устройство оснащено несколькими держателями 10 пластин 38, то паузы для остывания пластин 13 могут быть использованы либо для загрузки новыми пластинами 38 на держатели 10 или выгрузки уже обработанных пластин 38. If the device is equipped with several holders 10 of the plates 38, then pauses for cooling the plates 13 can be used either to load new plates 38 onto the holders 10 or to unload the already processed plates 38.

Для некруглых пластин 38 должно быть соблюдено условие их одинаковой угловой ориентации относительно осей 14 вращения держателей 10, что достигается любым из известных способов контроля углового положения вала привода 15. For non-circular plates 38, the condition of their identical angular orientation relative to the axis of rotation 14 of the holders 10 must be met, which is achieved by any of the known methods for controlling the angular position of the drive shaft 15.

Кроме того, остывание одной из пластин 38 может происходить одновременно с плазменным воздействием на другие пластины 38. In addition, the cooling of one of the plates 38 can occur simultaneously with plasma exposure to other plates 38.

Если установка оснащена хотя бы двумя центрователями 11, то процесс загрузки пластины 38 на один держатель 10 может производиться одновpеменно с выгрузкой другой пластины 38 с другого держателя 10 на второй центрователь 11. If the installation is equipped with at least two centralizers 11, then the process of loading the plate 38 onto one holder 10 can be carried out simultaneously with the unloading of the other plate 38 from the other holder 10 onto the second centering 11.

При оснащении установки манипуляторами 12 с захватами 24 и кассетами 30 с пластинами 38 в накопителях 13 выемка каждой новой пластины из кассеты 30 и укладка ее на центрователь 11 или съем обработанной пластины 38 с центрователя 11 и помещение в кассету 30 производится автоматически. С помощью привода 28 через передачу 29 изменяют вертикальное положение кассеты 30, чтобы захватом 24, перемещающимся в горизонтальной плоскости, взять нужную пластину 38 в кассете 30, например, с помощью вакуумной присоски (не показана). Затем манипулятор 12 с захватом 24 перемещается приводной передачей 25 к центрователю 11 и укладывает пластину 38 в центрователь 11 между ограничителями 20. Съем пластины 38 с центрователя 11 осуществляется в обратном порядке. Если пластины 38 в кассете 30 расположены стороной, которую следует обрабатывать, вверх, то с помощью привода 27 захват 24 вместе с пластиной 38 поворачивается на 180^o относительно горизонтальной оси и пластина 38 укладывается затем в центрователь 11 обрабатываемой стороной вниз. После обработки одной стороны пластина 38 выгружается в центрователь 11, берется захватом 24 из центрователя 11, переворачивается вместе с захватом 24 и снова укладывается в центрователь 11 вниз уже второй стороной. Далее она загружается центрователем 11 на держатель вниз второй стороной, еще не обработанной.When the unit is equipped with manipulators 12 with grippers 24 and cassettes 30 with plates 38 in the drives 13, each new plate is removed from the cartridge 30 and placed on a centering device 11 or the processed plate 38 is removed from the centering device 11 and placed in the cartridge 30 automatically. Using the drive 28 through the transmission 29, the vertical position of the cartridge 30 is changed so that the gripper 24 moving in the horizontal plane takes the desired plate 38 in the cartridge 30, for example, using a vacuum suction cup (not shown). Then the manipulator 12 with the gripper 24 is moved by a drive gear 25 to the centralizer 11 and puts the plate 38 in the centralizer 11 between the stops 20. The plate 38 is removed from the centralizer 11 in the reverse order. If the plates 38 in the cartridge 30 are located with the side to be processed up, then using the drive 27, the gripper 24 together with the plate 38 is rotated 180 ^o relative to the horizontal axis and the plate 38 is then placed in the centering 11 with the side to be processed down. After processing one side, the plate 38 is unloaded into the centralizer 11, taken by a grab 24 from the centralizer 11, flipped along with the gripper 24 and again laid down in the centralizer 11 down by the other side. Then it is loaded by the centralizer 11 onto the holder down with the second side, not yet processed.

После этого процесс обработки повторяется. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 After this, the processing process is repeated. YYY2 YYY4

Claims

1. Installation for plasma-jet processing of plates, including a closed chamber with a gas exchange system, at least one plate holder placed in the chamber, a plasma jet generator facing the plate holder, made in the form of a horizontal platform and connected to a vertical shaft of the angular movement drive, characterized in that the installation is equipped with at least one centralizer plates, made in the form of a horizontal platform with stops and connected to a vertical movement drive, and Horizontal ground plate located under the centering platform horizontal plate holder, and each holder is provided with a drive plate rotatable about its vertical axis and is mounted in an angular position

relative to the axis of the vertical shaft of the angular displacement drive, where N is the number of holders; K is the serial number of the holder, while the axis of each plate holder, the axis of the plasma jet generator and the axis passing through the center of mass of each plate centering device are equidistant from the vertical axis of the angular displacement drive shaft, and the plasma jet generator is located relative to the centering device at an angle γ satisfying the condition

where γ is the angle between two radii, one of which connects the axis of the plasma jet generator to the axis of the vertical shaft of the angular displacement drive, and the second connects the axis passing through the center of mass of the centralizer to the axis of the same shaft;
n 0, 1, (N 1) is a dimensionless quantity;
D is the largest size of the centering tool along a line passing through its center of mass;
d transverse dimension of the plasma jet;
R is the distance from the axis of the vertical shaft of the angular displacement drive to the axes of the plasma jet generator, the plate holder, and the axis passing through the center of mass of the centering device.

2. Installation according to claim 1, characterized in that each plate holder is equipped with a side made with a horizontal end surface in which at least one through channel is formed, and at least one through hole is made in the side of the board.

3. The device according to claim 1, characterized in that the plate holder is equipped with stops placed at the edges of a horizontal platform in which at least one hole is made.

4. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one manipulator and a plate accumulator, the manipulator being made in the form of a grip with the possibility of vertical and horizontal movement, and the plate accumulator is made in the form of a horizontal platform with the possibility of vertical movement.

5. Installation according to claim 4, characterized in that the manipulator is equipped with a rotation drive around its horizontal axis.