Verfahren und Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Method and device for plasma treatment of
Werkstückenworkpieces
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plasmabehandlung von Werkstücken, bei dem das Werkstück in eine zumindest teilweise evakuierbare Plasmakammer einer Behandlungsstation eingesetzt wird und bei dem das Werkstück innerhalb der BehandlungsStation von einem Halteelement positioniert wird.The invention relates to a method for plasma treatment of workpieces, in which the workpiece is inserted into an at least partially evacuable plasma chamber of a treatment station and in which the workpiece is positioned within the treatment station by a holding element.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Werkstücken, die mindestens eine evakuierbare Plasmakammer zur Aufnahme der Werkstücke aufweist und bei der die Plasmakammer im Bereich einer Behandlungs- Station angeordnet ist, sowie bei der die Plasmakammer von einem Kammerboden, einem Kammerdeckel sowie einer seitlichen Kammerwandung begrenzt ist und mindestens ein Halteelement zur Positionierung des Werkstückes aufweist.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt, um Kunststoffe mit OberflachenbeSchichtungen zu versehen. Insbesondere sind auch bereits derartige Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um innere oder äußere Oberflächen von Behältern zu beschichten, die zur Verpackung von Flüssigkeiten vorgesehen sind. Darüber hinaus sind Einrichtungen zur Plasmasterilisation bekannt.The invention further relates to a device for plasma treatment of workpieces, which has at least one evacuable plasma chamber for receiving the workpieces and in which the plasma chamber is arranged in the region of a treatment station, and in which the plasma chamber from a chamber floor, a chamber cover and a lateral one Chamber wall is limited and has at least one holding element for positioning the workpiece. Such methods and devices are used, for example, to provide plastics with surface coatings. In particular, such methods and devices are also already known for coating inner or outer surfaces of containers which are intended for packaging liquids. Devices for plasma sterilization are also known.
In der PCT- O 95/22413 wird eine Plasmakammer zur Innenbe- schichtung von Flaschen aus PET beschrieben. Die zu beschichtenden Flaschen werden durch einen beweglichen Boden in eine Plasmakammer hineingehoben und im Bereich einer Flaschenmündung mit einem Adapter in Verbindung gebracht . Durch den Adapter hindurch kann eine Evakuierung des Fla- scheninnenraumes erfolgen. Darüber hinaus wird durch den Adapter hindurch eine hohle Lanze in den Innenraum der Flaschen eingeführt, um Prozeßgas zuzuführen. Eine Zündung des Plasmas erfolgt unter Verwendung einer Mikrowelle .PCT-O 95/22413 describes a plasma chamber for internally coating PET bottles. The bottles to be coated are lifted into a plasma chamber by a movable base and connected to an adapter in the area of a bottle mouth. The bottle interior can be evacuated through the adapter. In addition, a hollow lance is inserted through the adapter into the interior of the bottles to supply process gas. The plasma is ignited using a microwave.
Aus dieser Veröffentlichung ist es auch bereits bekannt, eine Mehrzahl von Plasmakammern auf einem rotierenden Rad anzuordnen. Hierdurch wird eine hohe Produktionsrate von Flaschen je Zeiteinheit unterstützt.From this publication it is also known to arrange a plurality of plasma chambers on a rotating wheel. This supports a high production rate of bottles per unit of time.
In der EP-OS 10 10 773 wird eine Zuführeinrichtung erläutert, um einen Flascheninnenraum zu evakuieren und mit Prozeßgas zu versorgen. In der PCT-WO 01/31680 wird eine Plasmakammer beschrieben, in die die Flaschen von einem beweglichen Deckel eingeführt werden, der zuvor mit einem Mündungsbereich der Flaschen verbunden wurde .In EP-OS 10 10 773 a feed device is explained in order to evacuate a bottle interior and to supply it with process gas. PCT-WO 01/31680 describes a plasma chamber into which the bottles are introduced from a movable lid which was previously connected to a mouth area of the bottles.
Die PCT-WO 00/58631 zeigt ebenfalls bereits die Anordnung von Plasmastationen auf einem rotierenden Rad und be-
schreibt für eine derartige Anordnung eine gruppenweise Zuordnung von Unterdruckpumpen und Plasmastationen, um eine günstige Evakuierung der Kammern sowie der Innenräume der Flaschen zu unterstützen. Darüber hinaus wird die Beschichtung von mehreren Behältern in einer gemeinsamen Plasmastation bzw. einer gemeinsamen Kavität erwähnt.PCT-WO 00/58631 also already shows the arrangement of plasma stations on a rotating wheel and loading writes for such an arrangement a group assignment of vacuum pumps and plasma stations to support a favorable evacuation of the chambers and the interior of the bottles. In addition, the coating of several containers in a common plasma station or a common cavity is mentioned.
Eine weitere Anordnung zur Durchführung einer Innenbe- schichtung von Flaschen wird in der PCT-WO 99/17334 beschrieben. Es wird hier insbesondere eine Anordnung eines Mikrowellengenerators oberhalb der Plasmakammer sowie eine Vakuum- und Betriebsmittelzuleitung durch einen Boden der Plasmakammer hindurch beschrieben.Another arrangement for carrying out an internal coating of bottles is described in PCT-WO 99/17334. In particular, an arrangement of a microwave generator above the plasma chamber and a vacuum and operating medium feed through a floor of the plasma chamber are described here.
Bei der überwiegenden Anzahl der bekannten Verfahren werden zur Verbesserung von Barriereeigenschaften des thermoplastischen Kunststoffmaterials durch das Plasma erzeugte Behälterschichten aus Siliziumoxiden mit der allgemeinen chemischen Formel SiOx verwendet . Derartige Barriereschichten verhindern ein Eindringen von Sauerstoff in die verpackten Flüssigkeiten sowie ein Austreten von Kohlendioxid bei C02- haltigen Flüssigkeiten.In the vast majority of known methods, container layers made of silicon oxides with the general chemical formula SiO x are used to improve the barrier properties of the thermoplastic material. Barrier layers of this type prevent oxygen from penetrating into the packaged liquids and escape of carbon dioxide in the case of liquids containing CO 2 .
Die bislang bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind noch nicht in ausreichender Weise dafür geeignet, für eine Massenproduktion eingesetzt zu werden, bei der sowohl ein geringer Beschichtungspreis je Werkstück als auch eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erreicht werden muß.The previously known methods and devices are not yet sufficiently suitable to be used for mass production, in which both a low coating price per workpiece and a high production speed must be achieved.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart anzugeben, daß eine Handhabung der zu behandelnden Werkstücke mit hoher Geschwindigkeit und großer Zuverlässigkeit unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkstück durch mindestens zwei relativ zueinander positionierbare Klemmelemente des Halteelementes derart beaufschlagt wird, daß das Werkstück von einem Klemmraum zwischen den Klemmelementen aufgenommen wird.The object of the present invention is therefore to provide a method of the type mentioned in the introduction in such a way that handling of the workpieces to be treated is supported at high speed and with great reliability. This object is achieved in that the workpiece is acted upon by at least two clamping elements of the holding element that can be positioned relative to one another such that the workpiece is received by a clamping space between the clamping elements.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine einfache Bewegungskinematik der zu behandelnden Werkstücke unterstützt wird.Another object of the present invention is to construct a device of the type mentioned in the introduction in such a way that simple movement kinematics of the workpieces to be treated are supported.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Halteelement mindestens zwei relativ zueinander positionierbare Klemmelemente aufweist, die relativ zueinander mit einem einen Klemmraum bereitstellenden Abstand zur Aufnahme des Werkstückes angeordnet sind.According to the invention, this object is achieved in that the holding element has at least two clamping elements which can be positioned relative to one another and which are arranged relative to one another with a distance providing a clamping space for receiving the workpiece.
Durch die Fixierung der Werkstücke zwischen den positionierbaren Klemmelementen des Halteelementes ist es möglich, die zu behandelnden Werkstücke auf einem im wesentlichen gleichbleibenden Höhenniveau zu transportieren. Es wird hierdurch die Zeit für eine gemäß dem Stand der Technik durchzuführende Höhenpositionierung der Werkstücke sowie der hierfür erforderliche konstruktive Aufwand eingespart .By fixing the workpieces between the positionable clamping elements of the holding element, it is possible to transport the workpieces to be treated at an essentially constant height level. This saves the time for a height positioning of the workpieces to be carried out in accordance with the prior art and the design effort required for this.
Der verfahrenstechnische Ablauf bei der Handhabung der Werkstücke erfolgt derart, daß zunächst für ein Einsetzen der Werkstücke in die Plasmakammer eine Öffnung der Plasmakammer zumindest soweit erfolgt, daß die Werkstücke an das Halteelement übergeben werden können. Insbesondere ist daran gedacht, die Übergabe derart durchzuführen, daß die Werkstücke von einem Transferelement an das Halteelement übergeben werden, so daß kein eigenständiger Bewegungsan-
trieb für das Halteelement erforderlich ist. Nach einer Positionierung der Werkstücke durch das Halteelement innerhalb der Plasmakammer erfolgt zu einem vorgebbaren Zeitpunkt ein Hochfahren des Dichtelementes und hierdurch eine Abdichtung des Innenraumes des Werkstückes relativ zum Innenraum der Plasmakammer.The procedural sequence for handling the workpieces is such that the plasma chamber is initially opened at least to the extent that the workpieces can be transferred to the holding element for inserting the workpieces into the plasma chamber. In particular, it is contemplated to carry out the transfer in such a way that the workpieces are transferred from a transfer element to the holding element, so that no independent movement drive for the holding element is required. After the workpieces have been positioned by the holding element within the plasma chamber, the sealing element is raised at a predeterminable point in time and thereby the interior of the workpiece is sealed relative to the interior of the plasma chamber.
Eine derartige Abdichtung kann sowohl bereits zu einem Beginn des Evakuierungsvorganges als auch nach einer bereits durchgeführten Teilevakuierung erfolgen. Eine Abdichtung erst nach einer Teilevakuierung weist den Vorteil auf, daß ein Innenraum des Werkstückes und der weitere Innenraum der Plasmakammer zunächst gemeinsam evakuiert werden können und daß in einem zweiten Evakuierungsschritt nach einer Abdichtung des Innenraumes des Werkstückes der Unterdruck im Bereich des Innenraumes des Werkstückes unterschiedlich zum Unterdruck im weiteren Innenraum der Plasmakammer vorgegeben werden kann. Insbesondere ist hierbei daran gedacht, den Unterdruck im Innenraum des Werkstückes tiefer als im weiteren Innenraum der Plasmakammer vorzugeben.Such sealing can take place both at the beginning of the evacuation process and after a part evacuation has already been carried out. A seal only after a partial evacuation has the advantage that an interior of the workpiece and the further interior of the plasma chamber can initially be evacuated together and that in a second evacuation step after sealing the interior of the workpiece, the negative pressure in the area of the interior of the workpiece is different Vacuum in the further interior of the plasma chamber can be specified. In particular, it is contemplated to specify the negative pressure in the interior of the workpiece lower than in the further interior of the plasma chamber.
Nach einer Durchführung des Bearbeitungsvorganges und einem Wiedererreichen des Umgebungsdruckes innerhalb der Plasmakammer sowie innerhalb des Werkstückes erfolgt eine Übergabe des Werkstückes vom Halteelement an ein weiteres Transferelement . Der Übergabevorgang wird vorzugsweise derart durchgeführt, daß sich das Transferelement an das Halteelement annähert, das Werkstück übernimmt und dann das Werkstück abtransportiert.After the machining process has been carried out and the ambient pressure within the plasma chamber and within the workpiece has been reached again, the workpiece is transferred from the holding element to a further transfer element. The transfer process is preferably carried out in such a way that the transfer element approaches the holding element, takes over the workpiece and then transports the workpiece away.
Eine günstige Schwerkrafteinleitung wird dadurch unterstützt, daß die Positionierung der Klemmelemente in einer horizontalen Richtung durchgeführt wird.
Eine einfache Durchführung von Übergabevorgängen wird dadurch unterstützt, daß das Werkstück von zangenartigen Haltearmen positioniert wird.A favorable introduction of gravity is supported in that the positioning of the clamping elements is carried out in a horizontal direction. A simple implementation of transfer operations is supported in that the workpiece is positioned by pliers-like holding arms.
Bei einer Beschichtung von hohlen Werkstücken, die mit ihrer Mündung nach unten angeordnet sind, erweist es sich als vorteilhaft, daß eine Evakuierung einer Kavität der Plasmastation durch den Kammerboden hindurch erfolgt .When coating hollow workpieces, which are arranged with their mouths facing downward, it proves to be advantageous that a cavity of the plasma station is evacuated through the chamber floor.
Eine gerätetechnisch einfache Realisierung wird ebenfalls dadurch unterstützt, daß durch den Kammerboden hindurch Prozeßgas zugeführt wird.A simple implementation in terms of device technology is also supported in that process gas is supplied through the chamber floor.
Eine schnelle und gleichmäßige Verteilung des Prozeßgases in einem Innenraum des Werkstückes kann dadurch erreicht werden, daß das Prozeßgas durch eine Lanze hindurch in einen Innenraum des Werkstückes zugeführt wird.A quick and uniform distribution of the process gas in an interior of the workpiece can be achieved in that the process gas is fed through an lance into an interior of the workpiece.
Ein einfaches Öffnen und Schließen des Halteelementes wird dadurch unterstützt, daß das Werkstück von verschwenkbar gelagerten Haltearmen positioniert wird.A simple opening and closing of the holding element is supported in that the workpiece is positioned by pivotably mounted holding arms.
Zur Vorgabe einer automatischen Einnahme einer Halterungspositionierung wird vorgeschlagen, daß die Haltearme von Federn in eine Arretierungspositionierung gedrückt werden.In order to specify an automatic taking of a holder positioning, it is proposed that the holding arms of springs be pressed into a locking position.
Ein Einsetzen des Werkstückes in das Halteelement wird dadurch unterstützt, daß die Haltearme bei einem Einführen des Werkstückes in den Klemmraum auseinander gedrückt werden.Inserting the workpiece into the holding element is supported in that the holding arms are pressed apart when the workpiece is inserted into the clamping space.
Zur Erleichterung einer Entnahme des Werkstückes aus dem Halteelement wird vorgeschlagen, daß die Haltearme bei einem Herausziehen des Werkstückes aus dem Klemmraum ausein-
ander gedrückt werden. Insbesondere ist daran gedacht, das Auseinanderdrücken durch einen unmittelbaren Kontakt zwischen dem Werkstück und den Haltearmen hervorzurufen.To facilitate removal of the workpiece from the holding element, it is proposed that the holding arms be pulled apart when the workpiece is pulled out of the clamping space. be pressed. In particular, it is thought to cause the spreading apart by direct contact between the workpiece and the holding arms.
Zur Vermeidung einer ungesteuerten Bewegung des Halteelementes in einem geschlossenen Zustand der Plasmakammer wird vorgeschlagen, daß Arretierungselemente zur Fixierung der Haltearme gemeinsam mit der Kammerwandung positioniert werden.To avoid uncontrolled movement of the holding element in a closed state of the plasma chamber, it is proposed that locking elements for fixing the holding arms be positioned together with the chamber wall.
Eine sehr sichere Fixierung des Werkstückes kann dadurch erreicht werden, daß etwa auf einem gleichen Höhenniveau wie die Haltearme ein Anschlagelement zur Fixierung des Werkstückes angeordnet wird.A very secure fixation of the workpiece can be achieved by arranging a stop element for fixing the workpiece at approximately the same height level as the holding arms.
Zur Unterstützung einer steuerbaren Zündung des Plasmas wird vorgeschlagen, daß im Bereich des Kammerdeckels von einem Mikrowellengenerator erzeugte Mikrowellen in die Kavität eingeleitet werden.To support controllable ignition of the plasma, it is proposed that microwaves generated by a microwave generator be introduced into the cavity in the area of the chamber cover.
Eine typische Anwendung besteht darin, daß ein Werkstück aus einem thermoplastischen Kunststoff behandelt wird.A typical application is that a workpiece is treated from a thermoplastic.
Insbesondere ist daran gedacht daß ein Innenraum des Werkstückes behandelt wird.In particular, it is contemplated that an interior of the workpiece is treated.
Ein umfangreiches Anwendungsgebiet wird dadurch erschlossen, daß als Werkstück ein Behälter behandelt wird.An extensive field of application is opened up by treating a container as a workpiece.
Insbesondere ist dabei daran gedacht, daß als Werkstück eine( Getränkeflasche behandelt wird.In particular, it is thought that a ( beverage bottle) is treated as the workpiece.
Eine hohe Produktionsrate bei großer Zuverlässigkeit und hoher Produktqualität kann dadurch erreicht werden, daß die
mindestens eine Plasmastation von einem rotierenden Plasmarad von einer Eingabepositionierung in eine Ausgabepositionierung überführt wird.A high production rate with great reliability and high product quality can be achieved in that the at least one plasma station is transferred from a rotating plasma wheel from an input position to an output position.
Eine Vergrößerung der Produktionskapazität bei nur geringfügig gesteigertem gerätetechnischen Aufwand kann dadurch erreicht werden, daß von einer Plasmastation mehrere Kavi- täten bereitgestellt werden.An increase in production capacity with only a slightly increased expenditure on equipment can be achieved by providing several cavities from one plasma station.
Für Anwendungen im Bereich der Herstellung von Verpackungen für Flüssigkeiten erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß das Werkstück in einem Mündungsbereich von den Haltearmen fixiert wird.For applications in the field of packaging for liquids, it proves particularly advantageous that the workpiece is fixed in a mouth area by the holding arms.
Eine typische Anwendung wird dadurch definiert, daß als Plasmabehandlung eine Plasmabeschichtung durchgeführt wird.A typical application is defined in that a plasma coating is carried out as the plasma treatment.
Insbesondere ist daran gedacht, daß die Plasmabehandlung unter Verwendung eines Niederdruckplasmas durchgeführt wird.In particular, it is contemplated that the plasma treatment is carried out using a low pressure plasma.
Bei einer Beschichtung von Werkstücken aus Kunststoff erweist es sich als vorteilhaft, daß eine Plasmapolymerisation durchgeführt wird.When coating plastic workpieces, it proves advantageous that plasma polymerization is carried out.
Eine gute Oberflächenhaftung wird dadurch unterstützt, daß durch das Plasma mindestens zum Teil organische Substanzen abgeschieden werden.Good surface adhesion is supported by the fact that at least some organic substances are deposited by the plasma.
Besonders vorteilhafte Verwendungseigenschaften bei Werkstücken zur Verpackung von Lebensmitteln können dadurch erreicht werden, daß durch das Plasma mindestens zum Teil anorganische Substanzen abgeschieden werden.
Bei der Behandlung von Verpackungen ist insbesondere daran gedacht, daß durch das Plasma eine Substanz zur Verbesserung von Barriereeigenschaften des Werkstückes abgeschieden wird.Particularly advantageous usage properties for workpieces for packaging food can be achieved in that at least some inorganic substances are deposited by the plasma. In the treatment of packaging, particular consideration is given to the fact that a plasma is used to deposit a substance to improve the barrier properties of the workpiece.
Zur Unterstützung einer hohen Gebrauchsqualität wird vorgeschlagen, daß zusätzlich ein Haftvermittler zur Verbesserung eines Anhaftens der Substanz auf einer Oberfläche des Werkstückes abgeschieden wird.To support a high quality of use, it is proposed that an adhesion promoter is additionally deposited to improve the adhesion of the substance on a surface of the workpiece.
Eine hohe Produktivität kann dadurch unterstützt werden, daß in einer gemeinsamen Kavität mindestens zwei Werkstücke gleichzeitig behandelt werden.High productivity can be supported by treating at least two workpieces simultaneously in a common cavity.
Ein weiteres Anwendungsgebiet besteht darin, daß als Plasmabehandlung eine Plasmasterilisation durchgeführt wird.Another area of application is that plasma sterilization is carried out as the plasma treatment.
Ebenfalls ist daran gedacht, daß als Plasmabehandlung eine Oberflächenaktivierung des Werkstückes durchgeführt wird.It is also contemplated that a surface activation of the workpiece is carried out as a plasma treatment.
Eine belastungsfähige Bereitstellung der Federkräfte kann dadurch erfolgen, daß die Federverspannungen von Schenkel- federn bereitgestellt sind. Alternativ können die Federkräfte auch von Druckfedern erzeugt werden.A resilient provision of the spring forces can take place in that the spring tensions are provided by leg springs. Alternatively, the spring forces can also be generated by compression springs.
Zur Verhinderung einer ungewollten Veränderung einer Positionierung des Werkstückes innerhalb der Plasmakammer wird vorgeschlagen, daß die Haltearme im Bereich ihrer den Fixierungsvorsprüngen abgewandten Ausdehnung mit Arretierstegen versehen sind.
Eine einfache mechanische Realisierung kann dadurch erfolgen, daß die Arretierstege von Arretierelementen festsetzbar sind.To prevent an undesired change in the positioning of the workpiece within the plasma chamber, it is proposed that the holding arms be provided with locking webs in the area of their extension facing away from the fixing projections. A simple mechanical implementation can be achieved in that the locking webs of locking elements can be fixed.
Zur Unterstützung einer dauerhaften Betriebsfähigkeit auch unter Berücksichtigung konstruktiver Toleranzen wird vorgeschlagen, daß die Arretierelemente aus einem gehärteten Material ausgebildet sind.To support permanent operability, also taking structural tolerances into account, it is proposed that the locking elements be made of a hardened material.
Eine weitere Verbesserung der Positioniersicherheit des Werkstückes kann dadurch hervorgerufen werden, daß das Halteelement mit einem Anschlagelement für das Werkstück versehen ist .A further improvement in the positioning reliability of the workpiece can be brought about in that the holding element is provided with a stop element for the workpiece.
Für eine Plasmabehandlung von flaschenartigen Werkstücken erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß das Anschlagelement und die Fixierungsvorsprünge auf einem Höhenniveau zur Beaufschlagung eines flaschenförmigen Werkstük- kes zwischen dessen Stützring und dessen Schulterbereich angeordnet sind.For plasma treatment of bottle-like workpieces, it proves to be particularly advantageous that the stop element and the fixing projections are arranged at a height level for loading a bottle-shaped workpiece between its support ring and its shoulder area.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawings. Show it:
Fig. 1 Eine Prinzipskizze einer Mehrzahl von Plasmakammern, die auf einem rotierenden Plasmarad angeordnet sind und bei der das Plasmarad mit Eingabe- und Ausgaberädern gekoppelt ist .Fig. 1 is a schematic diagram of a plurality of plasma chambers, which are arranged on a rotating plasma wheel and in which the plasma wheel is coupled to input and output wheels.
Fig. 2 eine Anordnung ähnlich zu Fig. 1, bei der die Plasmastation jeweils mit zwei Plasmakammern ausgestattet sind,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Plasmarades mit einer Vielzahl von Plasmakammern,2 shows an arrangement similar to FIG. 1, in which the plasma station is each equipped with two plasma chambers, 3 is a perspective view of a plasma wheel with a plurality of plasma chambers,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Plasmastation mit einer Kavität,4 is a perspective view of a plasma station with a cavity,
Fig. 5 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 4 mit geschlossener Plasmakammer,5 shows a front view of the device according to FIG. 4 with the plasma chamber closed,
Fig. 6 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie VI-VI in Fig. 5,6 shows a cross section along section line VI-VI in FIG. 5,
Fig. 7 eine Darstellung entsprechend Fig. 5 mit geöffneter Plasmakammer,7 shows a representation corresponding to FIG. 5 with the plasma chamber open,
Fig. 8 einen Vertikalschnitt gemäß Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 7,8 is a vertical section along section line VIII-VIII in Fig. 7,
Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung der Plasmakammer mit zu beschichtender Flasche gemäß Fig. 6,9 is an enlarged view of the plasma chamber with the bottle to be coated according to FIG. 6,
Fig. 10 eine nochmals vergrößerte Darstellung eines Anschlußelementes zur Halterung des Werkstückes in der Plasmakammer,10 is a further enlarged view of a connection element for holding the workpiece in the plasma chamber,
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Positionierung eines flaschenförmigen Werkstückes innerhalb der Plasmakammer unter Verwendung eines zangenartigen Halteelementes,11 shows a schematic representation of a positioning of a bottle-shaped workpiece within the plasma chamber using a forceps-like holding element,
Fig. 12 eine Draufsicht auf das Halteelement gemäß Fig. 11 ohne Darstellung des Werkstückes,
Fig. 13 eine perspektivische Darstellung des Halteelementes gemäß Fig. 12 und12 is a plan view of the holding element according to FIG. 11 without showing the workpiece, 13 is a perspective view of the holding element according to FIG. 12 and
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des Halteelementes gemäß Fig. 13 mit eingesetztem flaschenartigem Werkstück sowie positionierten Arretierelementen.14 shows a perspective illustration of the holding element according to FIG. 13 with inserted bottle-like workpiece and positioned locking elements.
Aus der Darstellung in Fig. 1 ist ein Plasmamodul (1) zu erkennen, das mit einem rotierenden Plasmarad (2) versehen ist. Entlang eines Umfanges des Plasmarades (2) sind eine Mehrzahl von Plasmastationen (3) angeordnet. Die Plasmastationen (3) sind mit Kavitäten (4) bzw. Plasmakammern (17) zur Aufnahme von zu behandelnden Werkstücken (5) versehen.1 shows a plasma module (1), which is provided with a rotating plasma wheel (2). A plurality of plasma stations (3) are arranged along a circumference of the plasma wheel (2). The plasma stations (3) are provided with cavities (4) or plasma chambers (17) for receiving workpieces (5) to be treated.
Die zu behandelnden Werkstücke (5) werden dem PlasmamodulThe workpieces to be treated (5) are the plasma module
(I) im Bereich einer Eingabe (6) zugeführt und über ein Vereinzelungsrad (7) an ein Übergaberad (8) weitergeleitet, das mit positionierbaren Tragarmen (9) ausgestattet ist. Die Tragarme (9) sind relativ zu einem Sockel (10) des Übergaberades (8) verschwenkbar angeordnet, so daß eine Abstandsveränderung der Werkstücke (5) relativ zueinander durchgeführt werden kann. Hierdurch erfolgt eine Übergabe der Werkstücke (5) vom Übergaberad (8) an ein Eingaberad(I) in the area of an input (6) and forwarded via a separating wheel (7) to a transfer wheel (8) which is equipped with positionable support arms (9). The support arms (9) are arranged pivotably relative to a base (10) of the transfer wheel (8), so that a change in the distance of the workpieces (5) can be carried out relative to one another. As a result, the workpieces (5) are transferred from the transfer wheel (8) to an input wheel
(II) mit einem relativ zum Vereinzelungsrad (7) vergrößerten Abstand der Werkstücke (5) relativ zueinander. Das Eingaberad (11) übergibt die zu behandelnden Werkstücke (5) an das Plasmarad (2) . Nach einer Durchführung der Behandlung werden die behandelten Werkstücke (5) von einem Ausgaberad(II) with a spacing of the workpieces (5) relative to one another that is increased relative to the separating wheel (7). The input wheel (11) transfers the workpieces (5) to be treated to the plasma wheel (2). After the treatment has been carried out, the treated workpieces (5) are removed from an output wheel
(12) aus dem Bereich des Plasmarades (2) entfernt und in den Bereich einer Ausgabestrecke (13) überführt.(12) removed from the area of the plasma wheel (2) and transferred into the area of an output section (13).
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die Plasmastationen (3) jeweils mit zwei Kavitäten (4) bzw. Plasmakammern
(17) ausgestattet. Hierdurch können jeweils zwei Werkstücke (5) gleichzeitig behandelt werden. Grundsätzlich ist es hierbei möglich, die Kavitäten (4) vollständig voneinander getrennt auszubilden, grundsätzlich ist es aber auch möglich, in einem gemeinsamen Kavitätenraum lediglich Teilbereiche derart gegeneinander abzugrenzen, daß eine optimale Beschichtung aller Werkstücke (5) gewährleistet ist. Insbesondere ist hierbei daran gedacht, die Teilkavitäten zumindest durch separate Mikrowelleneinkopplungen gegeneinander abzugrenzen.In the embodiment according to FIG. 2, the plasma stations (3) each have two cavities (4) or plasma chambers (17). As a result, two workpieces (5) can be treated simultaneously. Basically, it is possible to make the cavities (4) completely separate from one another, but in principle it is also possible to delimit only partial areas from one another in a common cavity space such that an optimal coating of all workpieces (5) is ensured. In particular, it is contemplated here to separate the partial cavities from one another at least by means of separate microwave couplings.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Plasmamoduls (1) mit teilweise aufgebautem Plasmarad (2) . Die Plasmastationen (3) sind auf einem Tragring (14) angeordnet, der als Teil einer Drehverbindung ausgebildet und im Bereich eines Maschinensockels (15) gelagert ist. Die Plasmastationen (3) weisen jeweils einen Stationsrahmen (16) auf, der Plasmakammern (17) haltert. Die Plasmakammern (17) weisen zylinderförmige Kammerwandungen (18) sowie Mikrowellengeneratoren (19) auf.Fig. 3 shows a perspective view of a plasma module (1) with a partially constructed plasma wheel (2). The plasma stations (3) are arranged on a support ring (14) which is designed as part of a rotary connection and is mounted in the area of a machine base (15). The plasma stations (3) each have a station frame (16) which holds plasma chambers (17). The plasma chambers (17) have cylindrical chamber walls (18) and microwave generators (19).
In einem Zentrum des Plasmarades (2) ist ein Drehverteiler (20) angeordnet, über den die Plasmastationen (3) mit Betriebsmitteln sowie Energie versorgt werden. Zur Betriebs- mittelverteilung können insbesondere Ringleitungen (21) eingesetzt werden.A rotary distributor (20) is arranged in a center of the plasma wheel (2), via which the plasma stations (3) are supplied with operating resources and energy. Ring lines (21) in particular can be used for the distribution of operating resources.
Die zu behandelnden Werkstücke (5) sind unterhalb der zylinderförmigen Kammerwandungen (18) dargestellt. Unterteile der Plasmakammern (17) sind zur Vereinfachung jeweils nicht eingezeichnet .The workpieces (5) to be treated are shown below the cylindrical chamber walls (18). Lower parts of the plasma chambers (17) are not shown for the sake of simplicity.
Fig. 4 zeigt eine Plasmastation (3) in perspektivischer Darstellung. Es ist zu erkennen, daß der Stationsrahmen
(16) mit FührungsStangen (23) versehen ist, auf denen ein Schlitten (24) zur Halterung der zylinderförmigen Kammerwandung (18) geführt ist. Fig. 4 zeigt den Schlitten (24) mit Kammerwandung (18) in einem angehobenen Zustand, so daß das Werkstück (5) freigegeben ist.Fig. 4 shows a plasma station (3) in perspective. It can be seen that the station frame (16) is provided with guide rods (23) on which a slide (24) for holding the cylindrical chamber wall (18) is guided. Fig. 4 shows the carriage (24) with the chamber wall (18) in a raised state, so that the workpiece (5) is released.
Im oberen Bereich der Plasmastation (3) ist der Mikrowellengenerator (19) angeordnet. Der Mikrowellengenerator (19) ist über eine Umlenkung (25) und einen Adapter (26) an einen Kopplungskanal (27) angeschlossen, der in die Plasmakammer (17) einmündet. Grundsätzlich kann der Mikrowellengenerator (19) sowohl unmittelbar im Bereich des Kammerdek- kels (31) als auch über ein Distanzelement an den Kammerdeckel (31) angekoppelt mit einer vorgebbaren Entfernung zum Kammerdeckel (31) und somit in einem größeren Umgebungsbereich des Kammerdeckels (31) angeordnet werden. Der Adapter (26) hat die Funktion eines Übergangselementes und der Kopplungskanal (27) ist als ein Koaxialleiter ausgebildet. Im Bereich einer Einmündung des Kopplungskanals (27) in den Kammerdeckel (31) ist ein Quarzglasfenster angeordnet. Die Umlenkung (25) ist als ein Hohlleiter ausgebildet.The microwave generator (19) is arranged in the upper region of the plasma station (3). The microwave generator (19) is connected via a deflection (25) and an adapter (26) to a coupling channel (27) which opens into the plasma chamber (17). Basically, the microwave generator (19) can be coupled both directly in the area of the chamber lid (31) and via a spacer element to the chamber lid (31) with a predeterminable distance to the chamber lid (31) and thus in a larger surrounding area of the chamber lid (31). to be ordered. The adapter (26) has the function of a transition element and the coupling channel (27) is designed as a coaxial conductor. A quartz glass window is arranged in the region of a junction of the coupling channel (27) in the chamber cover (31). The deflection (25) is designed as a waveguide.
Das Werkstück (5) wird im Bereich eines Dichtelementes (28) positioniert, das im Bereich eines Kammerbodens (29) angeordnet ist. Der Kammerboden (29) ist als Teil eines Kammersockels (30) ausgebildet. Zur Erleichterung einer Justage ist es möglich, den Kammersockel (30) im Bereich der Führungsstangen (23) zu fixieren. Eine andere Variante besteht darin, den Kammersockel (30) direkt am Stationsrahmen (16) zu befestigen. Bei einer derartigen Anordnung ist es beispielsweise auch möglich, die Führungsstangen (23) in vertikaler Richtung zweiteilig auszuführen.
Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht der Plasmastation (3) gemäß Fig. 3 in einem geschlossenen Zustand der Plasmakammer (17) . Der Schlitten (24) mit der zylinderförmigen Kammerwandung (18) ist hierbei gegenüber der Positionierung in Fig. 4 abgesenkt, so daß die Kammerwandung (18) gegen den Kammerboden (29) gefahren ist. In diesem Positionierzustand kann die Plasmabeschichtung durchgeführt werden.The workpiece (5) is positioned in the area of a sealing element (28) which is arranged in the area of a chamber base (29). The chamber base (29) is designed as part of a chamber base (30). To facilitate adjustment, it is possible to fix the chamber base (30) in the area of the guide rods (23). Another variant is to attach the chamber base (30) directly to the station frame (16). With such an arrangement, it is also possible, for example, to design the guide rods (23) in two parts in the vertical direction. FIG. 5 shows a front view of the plasma station (3) according to FIG. 3 in a closed state of the plasma chamber (17). The carriage (24) with the cylindrical chamber wall (18) is lowered compared to the positioning in FIG. 4, so that the chamber wall (18) has moved against the chamber bottom (29). The plasma coating can be carried out in this positioning state.
Fig. 6 zeigt in einer Vertikalschnittdarstellung die Anordnung gemäß Fig. 5. Es ist insbesondere zu erkennen, daß der Kopplungskanal (27) in einen Kammerdeckel (31) einmündet, der einen seitlich überstehenden Flansch (32) aufweist. Im Bereich des Flansches (32) ist eine Dichtung (33) angeordnet, die von einem Innenflansch (34) der Kammerwandung (18) beaufschlagt wird. In einem abgesenkten Zustand der Kammerwandung (18) erfolgt hierdurch eine Abdichtung der Kammerwandung (18) relativ zum Kammerdeckel (31) . Eine weitere Dichtung (35) ist in einem unteren Bereich der Kammerwandung (18) angeordnet, um auch hier eine Abdichtung relativ zum Kammerboden (29) zu gewährleisten.FIG. 6 shows the arrangement according to FIG. 5 in a vertical sectional view. It can be seen in particular that the coupling channel (27) opens into a chamber cover (31) which has a laterally projecting flange (32). A seal (33) is arranged in the area of the flange (32) and is acted upon by an inner flange (34) of the chamber wall (18). In a lowered state of the chamber wall (18), the chamber wall (18) is thereby sealed relative to the chamber cover (31). Another seal (35) is arranged in a lower region of the chamber wall (18) in order to ensure a seal relative to the chamber bottom (29) here too.
In der in Fig. 6 dargestellten Positionierung umschließt die Kammerwandung (18) die Kavität (4) , so daß sowohl ein Innenraum der Kavität (4) als auch ein Innenraum des Werkstückes (5) evakuiert werden können. Zur Unterstützung einer Zuleitung von Prozeßgas ist im Bereich des Kammersok- kels (30) eine hohle Lanze (36) angeordnet, die in den Innenraum des Werkstückes (5) hineinverfahrbar ist. Zur Durchführung einer Positionierung der Lanze (36) wird diese von einem Lanzenschlitten (37) gehaltert, der entlang der FührungsStangen (23) positionierbar ist. Innerhalb des Lanzenschlittens (37) verläuft ein Prozeßgaskanal (38) , der in der in Fig. 6 dargestellten angehobenen Positionierung mit einem Gasanschluß (39) des Kammersockels (30) gekoppelt
ist. Durch diese Anordnung werden schlauchartige Verbindungselemente am Lanzenschlitten (37) vermieden.In the positioning shown in FIG. 6, the chamber wall (18) encloses the cavity (4), so that both an interior of the cavity (4) and an interior of the workpiece (5) can be evacuated. To support a supply of process gas, a hollow lance (36) is arranged in the area of the chamber base (30) and can be moved into the interior of the workpiece (5). The lance (36) is positioned by a lance slide (37) which can be positioned along the guide rods (23). A process gas channel (38) runs inside the lance slide (37) and, in the raised position shown in FIG. 6, is coupled to a gas connection (39) of the chamber base (30) is. This arrangement avoids hose-like connecting elements on the lance slide (37).
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen die Anordnung gemäß Fig. 5 und Fig. 6 in einem angehobenen Zustand der Kammerwandung (18) . In diesem Positionierungszustand der Kammerwandung (18) ist es problemlos möglich, das behandelte Werkstück (5) aus dem Bereich der Plasmastation (3) zu entfernen und ein neues zu behandelndes Werkstück (5) einzusetzen. Alternativ zu der in den Zeichnungen dargestellten Positionierung der Kammerwandung (18) in einem durch Verschiebung nach oben erreichten geöffneten Zustand der Plasmakammer (17) ist es auch möglich, den Öffnungsvorgang durch eine Verschiebung einer konstruktiv modifizierten hülsenförmigen Kammerwandung in vertikaler Richtung nach unten durchzuführen.FIGS. 7 and 8 show the arrangement according to FIGS. 5 and 6 in a raised state of the chamber wall (18). In this position of the chamber wall (18), it is possible to remove the treated workpiece (5) from the area of the plasma station (3) and to insert a new workpiece (5) to be treated. As an alternative to the positioning of the chamber wall (18) shown in the drawings in an open state of the plasma chamber (17) achieved by displacement upwards, it is also possible to carry out the opening process by displacing a structurally modified sleeve-shaped chamber wall in the vertical direction downwards.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Kopplungs- kanal (27) eine zylinderförmige Gestaltung und ist im wesentlichen koaxial zur Kammerwandung (18) angeordnet.In the exemplary embodiment shown, the coupling channel (27) has a cylindrical design and is arranged essentially coaxially with the chamber wall (18).
Fig. 9 zeigt den Vertikalschnitt gemäß Fig. 6 in einer vergrößerten teilweisen Darstellung in einer Umgebung der Kammerwandung (18) . Zu erkennen ist insbesondere das Übergreifen des Innenflansches (34) der Kammerwandung (18) über den Flansch (32) des Kammerdeckels (31) und die Halterung des Werkstückes (5) durch das Halteelement (28) . Darüber hinaus ist zu erkennen, daß die Lanze (36) durch eine Ausnehmung (40) des Halteelementes (28) hindurchgeführt ist.FIG. 9 shows the vertical section according to FIG. 6 in an enlarged partial illustration in the vicinity of the chamber wall (18). In particular, the overlap of the inner flange (34) of the chamber wall (18) over the flange (32) of the chamber cover (31) and the holding of the workpiece (5) by the holding element (28). In addition, it can be seen that the lance (36) is guided through a recess (40) in the holding element (28).
Die Positionierung des Werkstückes (5) im Bereich des Dichtelementes (28) ist in der nochmals vergrößerten Darstellung in Fig. 10 zu erkennen. Das Dichtelement (28) ist in eine Führungshülse (41) eingesetzt, die mit einer Federkammer (42) versehen ist. In die Federkammer (42) ist eine
Druckfeder (43) eingesetzt, die einen Außenflansch (44) des Dichtelementes (28) relativ zur Führungshülse (41) verspannt .The positioning of the workpiece (5) in the area of the sealing element (28) can be seen in the enlarged illustration in FIG. 10. The sealing element (28) is inserted into a guide sleeve (41) which is provided with a spring chamber (42). In the spring chamber (42) is one Compression spring (43) used, which braces an outer flange (44) of the sealing element (28) relative to the guide sleeve (41).
In der in Fig. 10 dargestellten Positionierung ist ein an der Lanze (36) montierter Schubteller (45) gegen den Außenflansch (44) geführt und drückt das Dichtelement (28) in seine obere Endpositionierung. In dieser Positionierung ist ein Innenraum des Werkstückes (5) gegenüber dem Innenraum der Kavität (4) isoliert. In einem abgesenkten Zustand der Lanze (36) verschiebt die Druckfeder (43) das Dichtelement (28) relativ zur Führungshülse (41) derart, daß eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Werkstückes (5) und dem Innenraum der Kavität (4) geschaffen ist.In the positioning shown in FIG. 10, a thrust plate (45) mounted on the lance (36) is guided against the outer flange (44) and presses the sealing element (28) into its upper end position. In this positioning, an interior of the workpiece (5) is insulated from the interior of the cavity (4). In a lowered state of the lance (36), the compression spring (43) displaces the sealing element (28) relative to the guide sleeve (41) in such a way that a connection between the interior of the workpiece (5) and the interior of the cavity (4) is created.
Fig. 11 zeigt die Positionierung des Werkstückes (5) innerhalb der Plasmakammer (17) mit Hilfe eines Halteelementes (46) . Das Halteelement (46) ist zangenartig ausgebildet und besitzt zwei verschwenkbar gelagerte Haltearme (47, 48) . Die Haltearme (47, 48) sind relativ zu Drehachsen (49, 50) ve schwenkbar. Zur Gewährleistung einer automatischen Fixierung des Werkstückes (5) durch das Halteelement (46) werden die Haltearme (47, 48) von Federn (51, 52) in eine jeweilige Haltepositionierung gedrückt. Vorzugsweise ist an die Verwendung von Schenkelfedern (51, 52) gedacht.Fig. 11 shows the positioning of the workpiece (5) within the plasma chamber (17) with the aid of a holding element (46). The holding element (46) is designed like pliers and has two pivotably mounted holding arms (47, 48). The holding arms (47, 48) are pivotable relative to axes of rotation (49, 50). To ensure automatic fixation of the workpiece (5) by the holding element (46), the holding arms (47, 48) of springs (51, 52) are pressed into a respective holding position. The use of leg springs (51, 52) is preferably considered.
Das Halteelement (46) ist oberhalb des Kammersockels (30) angeordnet, so daß nach einem Anheben der Kammerwandung (18) eine seitliche Zugänglichkeit des Halteelements (46) gegeben ist. Das Werkstück (5) kann hierdurch von einem Positionierelement an das Halteelement (46) übergeben werden, ohne daß eine Hubbewegung des Werkstückes (5) in Richtung einer Kavitätenlängsachse (53) erfolgen muß.
Fig. 12 zeigt in einer Draufsicht das Halteelement (46) gemäß Fig. 11 nach einer Entfernung des Werkstückes (5) . Es ist insbesondere zu erkennen, daß zwischen den Haltearmen (47, 48) ein Klemmraum (54) zur Aufnahme des Werkstückes (5) angeordnet ist. Die Haltearme (47, 48) ragen mit Fixierungsvorsprüngen (55, 56) in den Klemmraum (54) hinein. Darüber hinaus weisen die Haltearme (47, 48) den Fixierungsvorsprüngen (55, 56) abgewandt angeordnete Arretierstege (57, 58) auf, die von Arretierelementen (59, 60) , die vorzugsweise gemeinsam mit der Kammerwandung (18) positionierbar sind, in einer Arretierungsposition fixiert werden könne .The holding element (46) is arranged above the chamber base (30), so that after lifting the chamber wall (18) there is lateral accessibility of the holding element (46). The workpiece (5) can thereby be transferred from a positioning element to the holding element (46) without a lifting movement of the workpiece (5) in the direction of a longitudinal axis (53) of the cavity. FIG. 12 shows a top view of the holding element (46) according to FIG. 11 after removal of the workpiece (5). It can be seen in particular that a clamping space (54) for receiving the workpiece (5) is arranged between the holding arms (47, 48). The holding arms (47, 48) protrude into the clamping space (54) with fixing projections (55, 56). In addition, the holding arms (47, 48) have locking webs (57, 58) which face away from the fixing projections (55, 56) and which are arranged in one by locking elements (59, 60), which can preferably be positioned together with the chamber wall (18) Locking position can be fixed.
Zur weiteren Abstützung und Fixierung des Werkstückes (5) weist das Halteelement (46) ein Anschlagelement (61) auf. Das Anschlagelement (6) begrenzt ein maximales Einführen des Werkstückes (5) in den Klemmraum (54) . In der Arretierungspositionierung wird das Werkstück (5) von den Fixierungsvorsprüngen (55, 56) gegen das Anschlagelement (61) gedrückt. Das Anschlagelement (61) und die Fixierungsvorsprünge (55, 56) sind hierdurch auf einem etwa gleichen Höhenniveau angeordnet .To further support and fix the workpiece (5), the holding element (46) has a stop element (61). The stop element (6) limits maximum insertion of the workpiece (5) into the clamping space (54). In the locking position, the workpiece (5) is pressed against the stop element (61) by the fixing projections (55, 56). The stop element (61) and the fixing projections (55, 56) are thereby arranged at approximately the same height level.
Fig. 12 zeigt zusätzlich das Dichtelement (28) sowie die Lanze (36) auf einem aufgrund der gewählten Blickrichtung bezüglich der Zeichnungsebene niedrigeren Höhenniveau als das Halteelement (46) .Fig. 12 additionally shows the sealing element (28) and the lance (36) at a lower level than the holding element (46) due to the selected viewing direction with respect to the plane of the drawing.
Fig. 13 zeigt das Halteelement (46) gemäß Fig. 12 in einer perspektivischen Darstellung und ohne Abbildung der Arretierelemente (59, 60) . Es ist insbesondere zu erkennen, daß das Halteelement (46) eine Grundplatte (62) aufweist, von der die Haltearme (47, 48) sowie die weiteren Bauelemente getragen sind. Die Grundplatte (62) kann über Distanzele-
mente (63, 64) sowie Verbindungselemente (65, 66) im Bereich des Stationsrahmens (16) montiert werden. Insbesondere ist daran gedacht, eine Montage auf dem Kammersockel (30) durchzuführen.FIG. 13 shows the holding element (46) according to FIG. 12 in a perspective illustration and without depicting the locking elements (59, 60). It can be seen in particular that the holding element (46) has a base plate (62) from which the holding arms (47, 48) and the further components are carried. The base plate (62) can be elements (63, 64) and connecting elements (65, 66) in the area of the station frame (16). In particular, it is intended to be mounted on the chamber base (30).
Fig. 13 zeigt ebenfalls, daß die Fixierungsvorsprünge (55, 56) jeweils mit Einführanschrägungen (67) und Auslaßan- schrägungen (68) versehen sind. Bei einem Einführen der Werkstücke (5) in den Klemmraum (54) kommt das Werkstück (5) zunächst in Kontakt mit den Einführanschrägungen (67) und drückt die Haltearme (47, 48) entgegen der Kräfte der Federn (51, 52) auseinander. Nach einem vollständigem Einführen des Werkstückes (5) in den Klemmraum (54) kehren die Haltearme (47, 48) aufgrund der Kräfte der Federn (51, 52) automatisch in die Arretierungspositionierung zurück und drücken das Werkstück (5) gegen das Anschlagelement (61) . Das Werkstück (5) ist hierdurch innerhalb der Plasmakammer (17) fixiert.Fig. 13 also shows that the fixing projections (55, 56) are each provided with insertion bevels (67) and outlet bevels (68). When the workpieces (5) are inserted into the clamping space (54), the workpiece (5) first comes into contact with the insertion bevels (67) and presses the holding arms (47, 48) apart against the forces of the springs (51, 52). After the workpiece (5) has been completely inserted into the clamping space (54), the holding arms (47, 48) automatically return to the locking position due to the forces of the springs (51, 52) and press the workpiece (5) against the stop element (61 ). The workpiece (5) is thereby fixed within the plasma chamber (17).
Nach einer Fertigstellung der Behandlung des Werkstückes (5) wird das Werkstück (5) von einem Transferelement ergriffen und gegen die Auslaßanschrägungen (68) gezogen. Die Auslaßanschrägung (68) ist vorzugsweise gekrümmt und mit einem Krümmungsverlauf entsprechend einer Außenkontur des Werkstückes (5) im Kontaktbereich ausgebildet. Die Haltearme (47, 48) werden hierdurch wieder auseinandergeführt und geben das Werkstück (5) frei. Insbesondere ist daran gedacht, das Transferelement mit gesteuerten Zangenarmen zu versehen. Die gesteuerten Zangenarme ermöglichen ein aktives Greifen der Werkstücke (5) und unterstützen die Aufbringung von Druckkräften und Zugkräften auf die Einführanschrägungen (67) bzw. die Auslaßanschrägungen (68) . Insbesondere ist daran gedacht, die gesteuerten Zangen der Transferelemente auf einem im wesentlichen gleichen Höhen-
niveau wie die Haltearme (47, 48) bzw. auf einem etwas tieferen oder höheren Niveau auf das Werkstück (5) einwirken zu lassen. Hierdurch wird die Einleitung von Kippkräften in das Werkstück (5) vermieden bzw. stark vermindert.After completion of the treatment of the workpiece (5), the workpiece (5) is gripped by a transfer element and pulled against the outlet bevels (68). The outlet bevel (68) is preferably curved and is designed with a curvature course corresponding to an outer contour of the workpiece (5) in the contact area. The holding arms (47, 48) are thereby brought apart again and release the workpiece (5). In particular, it is contemplated to provide the transfer element with controlled tong arms. The controlled pliers arms enable the workpieces (5) to be gripped actively and support the application of compressive and tensile forces to the insertion bevels (67) and the outlet bevels (68). In particular, it is contemplated that the controlled pliers of the transfer elements at a substantially same height level to act as the holding arms (47, 48) or at a slightly lower or higher level on the workpiece (5). As a result, the introduction of tilting forces into the workpiece (5) is avoided or greatly reduced.
Fig. 14 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 13 nach einem Einsetzen eines flaschenartigen Werkstückes (5) , das zwischen einem Stützring (69) und einem Schulterbereich (70) von den Haltearmen (47, 48) beaufschlagt ist. Eine Halterung eines derartigen flaschenartigen Werkstückes (5) im dargestellten Halsbereich führt zu einer sehr stabilen Fixierung des Werkstückes (5) . In Fig. 14 sind zusätzlich die Arretierelemente (59, 60) dargestellt. Die Arretierelemente (59, 60) werden gemeinsam mit der Kammerwandung (18) positioniert. In der dargestellten Anordnung blockieren die Arretierelemente (59, 60) eine Bewegung der Haltearme (47, 48) , so daß ein unkontrolliertes Öffnen des Halteelementes (46) sicher unterbunden ist.FIG. 14 shows the arrangement according to FIG. 13 after inserting a bottle-like workpiece (5) which is acted upon by the holding arms (47, 48) between a support ring (69) and a shoulder region (70). Holding such a bottle-like workpiece (5) in the neck region shown leads to a very stable fixation of the workpiece (5). The locking elements (59, 60) are also shown in FIG. 14. The locking elements (59, 60) are positioned together with the chamber wall (18). In the arrangement shown, the locking elements (59, 60) block a movement of the holding arms (47, 48), so that an uncontrolled opening of the holding element (46) is reliably prevented.
Ein typischer Behandlungsvorgang wird im folgenden am Beispiel eines BeSchichtungsvorganges erläutert und derart durchgeführt, daß zunächst das Werkstück (5) unter Verwendung des Eingaberades (11) zum Plasmarad (2) transportiert wird und daß in einem hochgeschobenen Zustand der hülsenartigen Kammerwandung (18) das Einsetzen des Werkstückes (5) in die Plasmastation (3) erfolgt. Zum Einsetzen des Werkstückes (5) wird das Werkstück (5) zunächst von einem Transferelement in den Klemmraum (54) eingesetzt. Nach einer Fixierung des Werkstückes (5) durch die Haltearme (47, 48) öffnet die gesteuerte Haltezange des Transferelementes und gibt das Werkstück (5) frei. Nach einem Abschluß des Einsetzvorganges wird die Kammerwandung (18) in ihre abgedichtete Positionierung abgesenkt und zunächst gleichzeitig
eine Evakuierung sowohl der Kavität (4) als auch eines Innenraumes des Werkstückes (5) durchgeführt.A typical treatment process is explained below using the example of a coating process and carried out in such a way that the workpiece (5) is first transported to the plasma wheel (2) using the input wheel (11) and that the sleeve-like chamber wall (18) is inserted in a pushed-up state of the workpiece (5) into the plasma station (3). To insert the workpiece (5), the workpiece (5) is first inserted into the clamping space (54) by a transfer element. After the workpiece (5) has been fixed by the holding arms (47, 48), the controlled holding pliers of the transfer element open and release the workpiece (5). After completion of the insertion process, the chamber wall (18) is lowered into its sealed position and initially simultaneously an evacuation of both the cavity (4) and an interior of the workpiece (5) is carried out.
Nach einer ausreichenden Evakuierung des Innenraumes der Kavität (4) wird die Lanze (36) in den Innenraum des Werkstückes (5) eingefahren und durch eine Verschiebung des Dichtelementes (28) eine Abschottung des Innenraumes des Werkstückes (5) gegenüber dem Innenraum der Kavität (4) durchgeführt. Ebenfalls ist es möglich, die Lanze (36) bereits synchron zur beginnenden Evakuierung des Innenraumes der Kavität in das Werkstück (5) hinein zu verfahren. Der Druck im Innenraum des Werkstückes (5) wird anschließend noch weiter abgesenkt. Darüber hinaus ist auch daran gedacht, die Positionierbewegung der Lanze (36) wenigstens teilweise bereits parallel zur Positionierung der Kammerwandung (18) durchzuführen. Nach Erreichen eines ausreichend tiefen Unterdruckes wird Prozeßgas in den Innenraum des Werkstückes (5) eingeleitet und mit Hilfe des Mikrowellengenerators (19) das Plasma gezündet. Insbesondere ist daran gedacht, mit Hilfe des Plasmas sowohl einen Haftvermittler auf eine innere Oberfläche des Werkstückes (5) als auch die eigentliche Barriereschicht aus Siliziumoxiden abzuscheiden.After sufficient evacuation of the interior of the cavity (4), the lance (36) is moved into the interior of the workpiece (5) and the sealing of the interior of the workpiece (5) from the interior of the workpiece (5) is sealed off by a displacement of the sealing element (28). 4) performed. It is also possible to move the lance (36) into the workpiece (5) synchronously with the beginning of the evacuation of the interior of the cavity. The pressure inside the workpiece (5) is then further reduced. In addition, the positioning movement of the lance (36) is at least partially already carried out parallel to the positioning of the chamber wall (18). After reaching a sufficiently low vacuum, process gas is introduced into the interior of the workpiece (5) and the plasma is ignited with the aid of the microwave generator (19). In particular, it is intended to use the plasma to deposit both an adhesion promoter on an inner surface of the workpiece (5) and the actual barrier layer made of silicon oxides.
Nach einem Abschluß des BeschichtungsVorganges wird die Lanze (36) wieder aus dem Innenraum des Werkstückes (5) entfernt und die Plasmakammer (17) sowie der Innenraum des Werkstückes (5) werden belüftet. Nach Erreichen des Umgebungsdruckes innerhalb der Kavität (4) wird die Kammerwandung (18) wieder angehoben, um eine Entnahme des beschichteten Werkstückes (5) sowie eine Eingabe eines neuen zu beschichtenden Werkstückes (5) durchzuführen. Zur Ermöglichung einer seitlichen Positionierung des Werkstückes (5) wird das Dichtelement (28) mindestens bereichsweise wieder
in den Kammersockel (3) hinein verfahren. Zur Durchführung der Entnahme des Werkstückes wird erneut ein Transferelement mit einer gesteuerten Zange im Bereich des Halteelementes (46) positioniert und die gesteuerte Zange des Transferelementes greift auf das Werkstück (5) zu. Das derart gehalterte Werkstück wird dann aus dem Halteelement (46) herausgezogen, wobei die Haltearme (47, 48) entgegen der Kräfte der Federn (51, 52) auseinander gedrückt werden.After the coating process has been completed, the lance (36) is removed from the interior of the workpiece (5) and the plasma chamber (17) and the interior of the workpiece (5) are ventilated. After reaching the ambient pressure within the cavity (4), the chamber wall (18) is raised again in order to remove the coated workpiece (5) and to enter a new workpiece (5) to be coated. In order to enable the workpiece (5) to be positioned laterally, the sealing element (28) is replaced at least in some areas move into the chamber base (3). To carry out the removal of the workpiece, a transfer element with a controlled pliers is again positioned in the area of the holding element (46) and the controlled pliers of the transfer element access the workpiece (5). The workpiece held in this way is then pulled out of the holding element (46), the holding arms (47, 48) being pressed apart against the forces of the springs (51, 52).
Alternativ zur erläuterten InnenbeSchichtung von Werkstük- ken (5) können auch Außenbeschichtungen, Sterilisationen oder Ober lächenaktivierungen durchgeführt werden. Bei derartigen Ausführungsformen ergreift das Halteelement (46) bei flaschenartigen Werkstücken (5) das Werkstück (5) vorzugsweise im Gewindebereich bzw. mit geringem Abstand zur Mündungsöffnung .As an alternative to the interior coating of workpieces (5) explained above, exterior coatings, sterilizations or surface activations can also be carried out. In such embodiments, the holding element (46) in the case of bottle-like workpieces (5) grips the workpiece (5) preferably in the threaded area or at a short distance from the mouth opening.
Eine Positionierung der Kammerwandung (18) , des Dichtelementes (28) und / oder der Lanze (36) kann unter Verwendung unterschiedlicher Antriebsaggregate erfolgen. Grundsätzlich ist die Verwendung pneumatischer Antriebe und / oder elektrischer Antriebe, insbesondere in einer Ausführungsform als Linearmotor, denkbar. Insbesondere ist aber daran gedacht, zur Unterstützung einer exakten Bewegungskoordinierung mit einer Rotation des Plasmarades (2) eine Kurvensteuerung zu realisieren. Die Kurvensteuerung kann beispielsweise derart ausgeführt sein, daß entlang eines Um- fanges des Plasmarades (2) Steuerkurven angeordnet sind, entlang derer Kurvenrollen geführt werden. Die Kurvenrollen sind mit den jeweils zu positionierenden Bauelementen gekoppelt .
The chamber wall (18), the sealing element (28) and / or the lance (36) can be positioned using different drive units. In principle, the use of pneumatic drives and / or electrical drives, in particular in one embodiment as a linear motor, is conceivable. In particular, however, it is envisaged to implement curve control to support exact movement coordination by rotating the plasma wheel (2). The curve control can be designed, for example, in such a way that control curves are arranged along a circumference of the plasma wheel (2), along which curve rollers are guided. The cam rollers are coupled to the components to be positioned.