WO2003100118A2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von werkstücken - Google Patents

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WO2003100118A2
WO2003100118A2 PCT/DE2003/001508 DE0301508W WO03100118A2 WO 2003100118 A2 WO2003100118 A2 WO 2003100118A2 DE 0301508 W DE0301508 W DE 0301508W WO 03100118 A2 WO03100118 A2 WO 03100118A2
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Frank Lewin
Hartwig Müller
Klaus Vogel
Gregor Arnold
Stephan Behle
Andreas LÜTTRINGHAUS-HENKEL
Matthias Bicker
Jürgen Klein
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    • C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/14—Water soluble or water swellable polymers, e.g. aqueous gels

Definitions

  • the invention relates to a method for treating workpieces, in which at least one workpiece is inserted into a treatment station and positioned within the treatment station by a holding element, and in which the treatment station is positioned along a circumferential transport path.
  • the invention further relates to a device for the treatment of workpieces, which has at least one chamber for receiving at least one workpiece and in which the chamber is arranged in the region of a treatment station, and in which the treatment station can be positioned by a transport element along a circumferential transport path.
  • a device for the treatment of workpieces which has at least one chamber for receiving at least one workpiece and in which the chamber is arranged in the region of a treatment station, and in which the treatment station can be positioned by a transport element along a circumferential transport path.
  • Such methods and devices are used, for example, to provide plastics with surface coatings.
  • methods and devices of this type are already known for coating the inner or outer surfaces of containers which are intended for packaging liquids.
  • Devices for plasma sterilization are also known.
  • PCT-WO 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the coating of several containers in a common plasma station or a common cavity is mentioned.
  • container layers made of silicon oxides with the general chemical formula SiO x are used to improve the barrier properties of the thermoplastic material.
  • portions of carbon, hydrogen and nitrogen can also be contained in the barrier layers produced in this way. 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 .
  • preforms which have been suitably tempered.
  • Such preforms typically consist of a thermoplastic material, for example of PET (polyethylene terephthalate).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the preforms are converted into containers by the action of blowing pressure.
  • shaped which are used for example as bottles for packaging liquids.
  • blowing stations are arranged on a rotating blowing wheel. The blowing wheel rotates continuously and the blowing stations arranged on the blowing wheel take up the preforms to be deformed and dispense the finished containers. Blown impellers which are also moved in cycles are also known.
  • So-called laboratory machines which typically have a stationary treatment station, are often used to optimize the previously known methods and devices. With the aid of such a laboratory machine, the respective treatment parameters for the workpieces can be optimized, since there is easy access.
  • a disadvantage of such special laboratory machines lies in the fact that there are significant structural and procedural differences from the production machines operated at a much higher output. A transfer of the parameters obtained on the laboratory machines to the production machines therefore usually requires additional adaptation steps.
  • the object of the present invention is therefore to specify a method of the type mentioned in the introduction in such a way that parameter optimization for a production method is supported.
  • this object is achieved in that the treatment station is supplied with at least one operating medium to at least one stationary supply device along the transport path at least in one supply position relative to the transport direction.
  • Another object of the present invention is to construct a device of the type mentioned in the introduction in such a way that optimization of the process parameters is supported.
  • At least one supply device is arranged along the transport path, which has at least one coupling element and at least one supply connection for operating the treatment station when the transport element is at a standstill and that the treatment station has at least one counter-coupling for connection to the coupling of the supply device is provided.
  • the stationary arrangement of a supply device for the treatment station along the transport path makes it possible to position any treatment station that is equipped with suitable mating couplings adjacent to the supply device and to operate it as a laboratory station for process optimization.
  • a standard production station for laboratory operation and through the operation of these treatment stations under boundary conditions corresponding to at least very common production conditions, the process optimizations obtained can be transferred to actual series production with little effort.
  • a typical application is that laboratory operation is performed for a plasma station. It is also contemplated that a laboratory operation will be carried out for a blowing station.
  • a vacuum is supplied as the operating medium.
  • Another variant is that an overpressure is supplied as the operating medium.
  • process gas be supplied as the operating medium.
  • a movement of the mechanical components can be predetermined, for example, by supplying the mechanical drive energy pneumatically.
  • the mechanical drive energy is supplied electro-mechanically.
  • a control unit be used to selectively activate at least one function module to carry out a production operation or to activate at least one function module to carry out a laboratory operation.
  • control unit is connected to at least one measuring device for monitoring a laboratory operation of the treatment station.
  • a typical application is that a workpiece is treated from a thermoplastic.
  • an interior of the workpiece is treated.
  • An extensive field of application is opened up by treating a container as a workpiece.
  • a beverage bottle is treated as a workpiece.
  • control unit activate at least one operating means connection connected to the treatment station during the execution of a production operation in the laboratory operation and control it in a modified manner compared to a production operation.
  • a mechanically highly resilient embodiment is provided in that the treatment stations are transported by a wheel ring-like plasma wheel.
  • a typical application is defined in that a plasma coating is carried out as the plasma treatment.
  • the plasma treatment is carried out using a low pressure plasma.
  • Particularly advantageous usage properties for workpieces for packaging food can be achieved in that at least some inorganic substances are deposited by the plasma.
  • an adhesion promoter is also used to improve tion of adherence of the substance is deposited on a surface of the workpiece.
  • High productivity can be supported by treating at least two workpieces simultaneously in a common cavity.
  • Another area of application is that plasma sterilization is carried out as the plasma treatment.
  • a surface activation of the workpiece is carried out as a plasma treatment.
  • a technical measurement of parameters in the area of the treatment station is supported in that the measuring device has at least one sensor.
  • 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 shows an arrangement similar to FIG. 1, in which the plasma stations are each equipped with two plasma chambers,
  • 3 is a perspective view of a plasma wheel with a plurality of plasma chambers
  • 4 is a perspective view of a plasma station with a cavity
  • FIG. 5 shows a front view of the device according to FIG. 4 with the plasma chamber closed
  • FIG. 7 shows a representation corresponding to FIG. 5 with the plasma chamber open
  • FIG. 9 is an enlarged view of the plasma chamber with the bottle to be coated according to FIG. 6,
  • connection element 10 is a further enlarged view of a connection element for holding the workpiece in the plasma chamber
  • FIG. 11 shows a schematic illustration of a positioning of a bottle-shaped workpiece within the plasma chamber using a forceps-like holding element
  • FIG. 12 shows a block diagram to illustrate a control structure for the optional activation of a production operation or a laboratory operation of the device.
  • FIG. 1 shows a plasma module (1) which is provided with a rotating plasma wheel (2) is.
  • 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.
  • the workpieces to be treated (5) are the plasma module
  • the plasma stations (3) are each equipped with two cavities (4) or plasma chambers (17).
  • two workpieces (5) can be treated simultaneously.
  • Fig. 3 shows a perspective view of a plasma module (l) 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).
  • Rotary distributors (20, 21) are arranged in a center of the plasma wheel (2), via which the plasma stations (3) are supplied with operating resources and energy. Ring lines (22) in particular can be used for the distribution of operating resources.
  • 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 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 carriage (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.
  • 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 is inserted into the plasma chamber (17) opens out.
  • 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.
  • 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 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.
  • 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.
  • 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). This arrangement avoids hose-like connecting elements on the lance slide (37).
  • 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.
  • the chamber wall (18) shown in the drawings in an upward position by th opened state of the plasma chamber (17), it is also possible to carry out the opening process by displacing a structurally modified sleeve-shaped chamber wall in the vertical direction downwards.
  • the coupling channel (27) has a cylindrical design and is arranged essentially coaxially with the chamber wall (18).
  • FIG. 9 shows the vertical section according to FIG. 6 in an enlarged partial illustration in the vicinity of the chamber wall (18).
  • the lance (36) is guided through a recess (40) in the holding element (28).
  • 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).
  • a compression spring (43) is inserted into the spring chamber (42) and clamps an outer flange (44) of the sealing element (28) relative to the guide sleeve (41).
  • 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.
  • 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) moves the sealing element (28) relative to the guide sleeve (41) such that a connection between the interior of the workpiece (5) and the interior of the cavity (4) is created.
  • 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) can be pivoted relative to axes of rotation (49, 50).
  • the holding arms (47, 48) of springs (51, 52) are pressed into a respective holding position.
  • 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 schematic block diagram to illustrate the course of the method in the case of an optional activation of a controller for carrying out a production operation or a laboratory operation.
  • a corresponding control sequence is also implemented in the device according to the invention.
  • 12 shows a control unit (54) which is provided with an input device (55) and a display device (56).
  • an input device 5
  • a display device 56
  • At least one of the function modules (57) is provided for carrying out a production operation; moreover, several different function modules (57) can be carried out for the implementation different service programs can be selected.
  • At least one of the function modules (57) is configured to carry out a laboratory operation.
  • the function module (57) for a laboratory operation of the machine is typically activated after the selected treatment station, in the present exemplary embodiment the selected plasma station (3), has been arranged at the positioning for the laboratory operation. At this position, the required external media supplies are connected manually or automatically. It is possible to supply all the necessary media externally, but in particular it is also contemplated to use media supplies connected to the treatment station even in production operation and only to use a control of the media supplies adapted for laboratory operation.
  • the supply of external equipment refers, for example, to the supply of negative pressure, positive pressure, electrical energy, mechanical drive energy or special control sequences for carrying out a laboratory operation.
  • the heating device can, for example, be equipped with infrared radiators or microwave radiators. In the case of such an embodiment, in particular, it is also contemplated to manually position the preforms in the area of the heating device and to automatically transfer them from the heating device to the processing station set in the laboratory.
  • the safety devices can relate, for example, to the monitoring of the correct closing of access doors and the correct implementation of pneumatic connections.
  • the workpieces (5) are typically inserted manually in laboratory operation, but automation or at least partial automation can also be carried out.
  • a typical treatment process is explained below using the example of a coating process and carried out in such a way that first the selected plasma station (3) is stopped by rotating the plasma wheel (2) at the position provided for carrying out the laboratory operation. The control operation of the laboratory operation is then carried out via the control unit (54). The workpiece (5) is then inserted into the plasma station (3) in a pushed-up state of the sleeve-like chamber wall (18). After completion of the insertion process, the chamber wall (18) is lowered into its sealed position and, at the same time, both the cavity (4) and an interior of the workpiece (5) are evacuated at the same time.
  • 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 in the interior of 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).
  • the plasma is intended to use the plasma to deposit both an adhesion promoter and the actual barrier layer made of silicon oxides on the inner surfaces of the workpieces (5).
  • the adhesion promoter can be applied, for example, in a two-stage process as the first stage before the barrier layer is applied in the second stage, but it is also conceivable in a continuous process to use at least one part of the barrier layer facing the workpiece (5) as a gradient layer - To generate at least part of the adhesion promoter immediately.
  • a gradient layer can be generated in a simple manner during the duration of an already ignited plasma by changing the composition of the process gas.
  • Such a change in the composition of the process gas can be achieved abruptly by changing valve controls or continuously by changing the mixing ratio of components of the process gas.
  • a typical structure of a gradient layer is such that in a part of the gradient layer facing the workpiece (5) an at least predominant portion of the adhesion promoter and in a part facing away from the workpiece (5) Part of the gradient layer contains at least predominantly a portion of the barrier material. A transition of the respective components takes place continuously in at least part of the gradient layer in accordance with a predeterminable gradient course. In a similar way, it is possible to produce both the layer for promoting adhesion and the barrier layer itself as gradient layers.
  • the interior of the plasma chamber (17) and the interior of the workpiece (5) are first evacuated together to a pressure level of approximately 20 mbar to 50 mbar.
  • the pressure in the interior of the workpiece (5) is then further reduced to approximately 0.1 mbar.
  • a vacuum of about 0.3 mbar is maintained while the treatment process is being carried out.
  • 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.
  • 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.
  • the sealing element (28) is moved back into the chamber base (30) at least in some areas.
  • the chamber wall (18), the sealing element (28) and / or the lance (36) can be positioned using different drive units.
  • pneumatic drives and / or electrical drives in particular in one embodiment as a linear motor, is conceivable.
  • the external media provided by the supply device are separated and a return to a production process is possible.

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Behandlung von Werkstücken. Es wird mindestens ein Werkstück in eine Be­handlungsstation eingesetzt und innerhalb der Behandlungsstation von einem Halteelement positioniert. Die Behandlungsstation wird entlang eines umlaufenden Transportweges positioniert. Entlang des Transportweges wird die Behandlungsstation an mindestens; einer Versorgungspositionierung relativ zur Transportrichtung stillstehend von einer stationären Versorgungseinrichtung mit mindestens einem Betriebsmittel versorgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Werkstücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken, bei dem mindestens ein Werkstück in eine Behandlungsstation eingesetzt und innerhalb der Behandlungs- station von einem Halteelement positioniert wird sowie bei dem die Behandlungsstation entlang eines umlaufenden Transportweges positioniert wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Behandlung von Werkstücken, die mindestens eine Kammer zur Aufnahme mindestens eines Werkstückes aufweist und bei der die Kammer im Bereich einer Behandlungsstation angeordnet ist, sowie bei der die Behandlungsstation von einem Transportelement entlang eines umlaufenden Transportweges positionierbar angeordnet ist. Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt, um Kunststoffe mit OberflächenbeSchichtungen 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.
In der PCT-WO 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.
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.
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.
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.
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.
Bei der überwiegenden Anzahl der bekannten Plasmabeschich- tungsverfahren werden zur Verbesserung von Barriereeigenschaften des thermoplastischen Kunststoffmaterials durch das Plasma erzeugte Behälterschichten aus Siliziumoxiden mit der allgemeinen chemischen Formel SiOx verwendet. Zusätzlich können in den hierdurch erzeugten Barriereschichten auch Anteile von Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff enthalten sein. Derartige Barriereschichten verhindern ein Eindringen von Sauerstoff in die verpackten Flüssigkeiten sowie ein Austreten von Kohlendioxid bei C02- haltigen Flüssigkeiten.
Ebenfalls ist es bereits bekannt, Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Werkstücken im Zusammenhang mit der blastechnischen Herstellung von Behältern aus zuvor geeignet temperierten Vorformlingen anzuwenden. Typischerweise bestehen derartige Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise aus PET (Polyethylenterephthalat) . Nach einer geeigneten thermischen Konditionierung werden die Vorformlinge durch Blasdruckeinwirkung zu Behältern um- geformt, die beispielsweise als Flaschen zur Verpackung von Flüssigkeiten verwendet werden. Gemäß der DE-OS 100 33 412 werden Blasstationen auf einem rotierenden Blasrad angeordnet. Das Blasrad rotiert kontinuierlich und die auf dem Blasrad mitlaufend angeordneten Blasstationen nehmen die zu verformenden Vorformlinge auf und geben die fertig produzierten Behälter ab. Es sind darüber hinaus auch bereits taktweise bewegte Blasräder bekannt .
Für eine Optimierung der bislang bekannten Verfahren und Vorrichtungen werden häufig sogenannte Labormaschinen eingesetzt, die typischerweise über eine stationär angeordnete BehandlungsStation verfügen. Mit Hilfe einer derartigen Labormaschine lassen sich die jeweiligen Behandlungsparameter für die Werkstücke optimieren, da ein einfacher Zugang gegeben ist. Ein Nachteil derartiger spezieller Labormaschinen liegt darin, daß sowohl konstruktiv als auch verfahrenstechnisch deutliche Unterschiede zu den mit wesentlich größerer Leistung betriebenen Produktionsmaschinen vorliegen. Eine Übertragung der auf den Labormaschinen gewonnenen Parameter auf die Produktionsmaschinen erfordert deshalb in der Regel zusätzliche Adaptionsschritte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart anzugeben, daß eine Parameteroptimierung für ein Produktionsverfahren unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die BehandlungsStation entlang des Transportweges an mindestens einer Versorgungspositionierung relativ zur Transportrichtung stillstehend von mindestens einer stationären Versorgungseinrichtung mit mindestens einem Betriebsmittel versorgt wird. Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine Optimierung der Prozeßparameter unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entlang des Transportweges mindestens eine Versorgungseinrichtung angeordnet ist, die mindestens ein Kupplungselement und mindestens einen Versorgungsanschluß für einen Betrieb der BehandlungsStation bei still stehendem Transportelement aufweist und daß die Behandlungsstation mit mindestens einer Gegenkupplung zur Verbindung mit der Kupplung der Versorgungseinrichtung versehen ist.
Durch die stationäre Anordnung einer Versorgungseinrichtung für die Behandlungsstation entlang des Transportweges ist es möglich, eine beliebige BehandlungsStation, die mit geeigneten Gegenkupplungen ausgestattet ist, benachbart zur Versorgungseinrichtung zu positionieren und als Laborstati- on zur Prozeßoptimierung zu betreiben. Durch die Verwendung einer serienmäßigen Produktionsstation für den Laborbetrieb sowie durch den Betrieb dieser Behandlungsstationen bei zumindest stark üblichen Produktionsbedingungen entsprechenden Randbedingungen können die gewonnenen Prozeßoptimierungen mit geringem Aufwand auf eine tatsächliche Serienproduktion übertragen werden. Darüber hinaus entfällt für einen Betreiber die Notwendigkeit, sich eine separate Labormaschine anzuschaffen. Schließlich ist es möglich, mit geringem Aufwand zyklisch die auf der Produktionsmaschine eingesetzten BehandlungsStationen im Bereich der Versorgungseinrichtung anzuhalten und hier eine Funktionsüberprüfung durchzuführen.
Eine typische Anwendung besteht darin, daß ein Laborbetrieb für eine Plasmastation durchgeführt wird. Ebenfalls ist daran gedacht, daß ein Laborbetrieb für eine Blasstation durchgeführt wird.
Zur Unterstützung eines elektrischen Betriebes der Behandlungsstation wird vorgeschlagen, daß als Betriebsmittel elektrische Energie zugeführt wird.
Insbesondere bei Plasmaanwendungen ist daran gedacht, daß als Betriebsmittel ein Unterdruck zugeführt wird.
Eine weitere Variante besteht darin, daß als Betriebsmittel ein Überdruck zugeführt wird.
Zur Unterstützung einer Durchführung von Plasmabeschichtun- gen wird vorgeschlagen, daß als Betriebsmittel Prozeßgas zugeführt wird.
Bei einem Laborbetrieb von Vorrichtungen, die im Produktionsbetrieb mindestens teilweise kurvengesteuert betrieben werden, erweist es sich als zweckmäßig, daß als Betriebsmittel mechanische Antriebsenergie zugeführt wird.
Eine Bewegung der mechanischen Komponenten kann beispielsweise dadurch vorgegeben werden, daß die mechanische Antriebsenergie pneumatisch zugeführt wird.
Darüber hinaus ist daran gedacht, daß die mechanische Antriebsenergie elektro-mechanisch zugeführt wird.
Eine genaue elektrische Steuerbarkeit wird dadurch unterstützt, daß die mechanische Antriebsenergie durch einen Servomotor zugeführt wird. Zur Unterstützung einer flexiblen Betriebweise wird vorgeschlagen, daß zur wahlweisen Aktivierung mindestens eines Funktionsmoduls zur Durchführung eines Produktionsbetriebes oder zur Aktivierung mindestens eines Funktionsmoduls zur Durchführung eines Laborbetriebes eine Steuereinheit verwendet wird.
Zur Unterstützung eines Laborbetriebes ist insbesondere auch daran gedacht, daß die Steuereinheit mit mindestens einer Meßeinrichtung zur Überwachung eines Laborbetriebes der BehandlungsStation verbunden wird.
Eine typische Anwendung besteht darin, daß ein Werkstück aus einem thermoplastischen Kunststoff behandelt wird.
Insbesondere ist daran gedacht daß ein Innenraum des Werkstückes behandelt wird.
Ein umfangreiches Anwendungsgebiet wird dadurch erschlossen, daß als Werkstück ein Behälter behandelt wird.
Insbesondere ist dabei daran gedacht, daß als Werkstück eine Getränkeflasche behandelt wird.
Zur Verringerung eines gerätetechnischen Aufwandes bei der Durchführung des Laborbetriebes wird vorgeschlagen, daß von der Steuereinheit mindestens ein auch bei der Durchführung eines Produktionsbetriebes mit der BehandlungsStation verbundener Betriebsmittelanschluß im Laborbetrieb aktiviert und gegenüber einem Produktionsbetrieb abgewandelt angesteuert wird.
Eine Vergrößerung der Produktionskapazität bei nur geringfügig gesteigertem gerätetechnischen Aufwand kann dadurch erreicht werden, daß von einer Plasmastation mehrere Kavi- täten bereitgestellt werden.
Eine mechanisch hoch belastbare Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt, daß die Behandlungsstationen von einem radringartigen Plasmarad transportiert werden.
Eine typische Anwendung wird dadurch definiert, daß als Plasmabehandlung eine PlasmabeSchichtung durchgeführt wird.
Insbesondere ist daran gedacht, daß die Plasmabehandlung unter Verwendung eines Niederdruckplasmas durchgeführt wird.
Bei einer Beschichtung von Werkstücken aus Kunststoff erweist es sich als vorteilhaft, daß eine Plasmapolymerisation durchgeführt wird.
Eine gute Oberflächenhaftung wird dadurch unterstützt, daß durch das Plasma mindestens zum Teil organische Substanzen abgeschieden werden.
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.
Zur Unterstützung einer hohen Gebrauchsqualität wird vorgeschlagen, daß zusätzlich ein Haftvermittler zur Verbesse- rung eines Anhaftens der Substanz auf einer Oberfläche des Werkstückes abgeschieden wird.
Eine hohe Produktivität kann dadurch unterstützt werden, daß in einer gemeinsamen Kavität mindestens zwei Werkstücke gleichzeitig behandelt werden.
Ein weiteres Anwendungsgebiet besteht darin, daß als Plasmabehandlung eine Plasmasterilisation durchgeführt wird.
Ebenfalls ist daran gedacht, daß als Plasmabehandlung eine Oberflächenaktivierung des Werkstückes durchgeführt wird.
Eine meßtechnische Erfassung von Parametern im Bereich der Behandlungsstation wird dadurch unterstützt, daß die Meßeinrichtung mindestens einen Sensor aufweist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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. 2 eine Anordnung ähnlich zu Fig. 1, bei der die Plasmastationen jeweils mit zwei Plasmakammern ausgestattet sind,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Plasmarades mit einer Vielzahl von Plasmakammern, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Plasmastation mit einer Kavität,
Fig. 5 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 4 mit geschlossener Plasmakammer,
Fig. 6 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie VI-VI in Fig. 5,
Fig. 7 eine Darstellung entsprechend Fig. 5 mit geöffneter Plasmakammer,
Fig. 8 einen Vertikalschnitt gemäß Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 7,
Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung der Plasmakammer mit zu beschichtender Flasche gemäß Fig. 6,
Fig. 10 eine nochmals vergrößerte Darstellung eines Anschlußelementes zur Halterung des Werkstückes in der Plasmakammer,
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Positionierung eines flaschenförmigen Werkstückes innerhalb der Plasmakammer unter Verwendung eines zangenartigen Halteelementes und
Fig. 12 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer SteuerungsStruktur zur wahlweisen Aktivierung eines Produktionsbetriebes oder eines Laborbetriebes der Vorrichtung.
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.
Die zu behandelnden Werkstücke (5) werden dem Plasmamodul
(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
(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
(12) aus dem Bereich des Plasmarades (2) entfernt und in den Bereich einer Ausgabestrecke (13) überführt.
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. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Plasmamoduls (l) 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 zylinderför ige Kammerwandungen (18) sowie Mikrowellengeneratoren (19) auf.
In einem Zentrum des Plasmarades (2) sind Drehverteiler (20, 21) angeordnet, über die die Plasmastationen (3) mit Betriebsmitteln sowie Energie versorgt werden. Zur Betriebsmittelverteilung können insbesondere Ringleitungen (22) eingesetzt werden.
Die zu behandelnden Werkstücke (5) sind unterhalb der zy- linderförmigen Kammerwandungen (18) dargestellt. Unterteile der Plasmakammern (17) sind zur Vereinfachung jeweils nicht eingezeichnet .
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.
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 Plasma- kammer (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.
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.
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.
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.
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 erreich- ten geöffneten Zustand der Plasmakammer (17) ist es auch möglich, den Öffnungsvorgang durch eine Verschiebung einer konstruktiv modifizierten hülsenformigen Kammerwandung in vertikaler Richtung nach unten durchzuführen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Kopplungs- kanal (27) eine zylinderförmige Gestaltung und ist im wesentlichen koaxial zur Kammerwandung (18) angeordnet.
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.
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 .
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.
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) verschwenkbar. 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.
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 ein schematisches Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Verfahrensablaufes bei einer wahlweisen Aktivierung einer Steuerung zur Durchführung eines Produktionsbetriebes oder eines Laborbetriebes. Ein entsprechender Steuerungsablauf wird auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisiert. Fig. 12 zeigt hierzu eine Steuereinheit (54) , die mit einer Eingabeeinrichtung (55) und einer Anzeigeeinrichtung (56) versehen ist. Unter Verwendung der Eingabeeinrichtung (55) ist es möglich, unterschiedliche Funktionsmodule (57) zu aktivieren. Mindestens eines der Funktionsmodule (57) ist für die Durchführung eines Produktionsbetriebes vorgesehen, darüber hinaus können mehrere unterschiedliche Funktionsmodule (57) zur Durchführung unterschiedlicher Service-Programme angewählt werden. Mindestens eines der Funktionsmodule (57) ist zur Durchführung eines Laborbetriebes konfiguriert .
Die Aktivierung des Funktionsmoduls (57) für einen Laborbetrieb der Maschine erfolgt typischerweise nachdem die ausgewählte BehandlungsStation, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die ausgewählte Plasmastation (3) , an der Positionierung für den Laborbetrieb angeordnet wurde . An dieser Positionierung erfolgt manuell oder automatisch ein Anschluß an die erforderlichen externen Medienversorgungen. Es ist dabei möglich, sämtliche erforderlichen Medien extern zuzuführen, insbesondere ist aber auch daran gedacht, auch beim Produktionsbetrieb mit der BehandlungsStation verbundene Medienversorgungen zu verwenden und lediglich eine für den Laborbetrieb angepaßte Steuerung der Medienversorgungen zu verwenden. Die Zufuhr von externen Betriebsmitteln bezieht sich beispielsweise auf die Zuführung von Unterdruck, Überdruck, elektrischer Energie, mechanischer Antriebsenergie oder spezieller SteuerungsSequenzen zur Durchführung eines Laborbetriebes .
Bei einer Aktivierung eines Laborbetriebes für eine Blasmaschine ist insbesondere auch daran gedacht, die Versorgungseinrichtung mit einer Heizeinrichtung für die Vorformlinge zu versehen. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise mit Infrarot-Strahlern oder Mikrowellen-Strahlern ausgerüstet sein. Bei einer derartigen Ausführungsform ist insbesondere auch daran gedacht, die Vorformlinge manuell im Bereich der Heizeinrichtung zu positionieren und eine Übergabe von der Heizeinrichtung an die in den Laborbetrieb versetzte Bearbeitungsstation automatisch durchzuführen.
Ebenfalls ist es sowohl bei einer Durchführung des Laborbetriebes für Maschinen zur Plasmabehandlung als auch bei Ma- schinen zur Blasverformung möglich, bei der normalen Produktion verwendete Sicherheitseinrichtungen zu aktivieren, um einen gefahrlosen Betrieb zu unterstützen. Die Sicherheitseinrichtungen können sich beispielsweise auf die Überwachung von einem ordnungsgemäßen Schließen von Zugangstüren sowie die ordnungsgemäße Durchführung von pneumatischen Verbindungen beziehen.
Das Einsetzen der Werkstücke (5) erfolgt im Laborbetrieb typischerweise manuell, es ist aber auch eine Automatisierung oder zumindest eine Teilautomatisierung durchführbar.
Ein typischer Behandlungsvorgang wird im folgenden am Beispiel eines Beschichtungsvorganges erläutert und derart durchgeführt, daß zunächst die ausgewählte Plasmastation (3) durch eine Drehung des Plasmarades (2) an der zur Durchführung des Laborbetriebes vorgesehenen Position angehalten wird. Es erfolgt dann die steuerungstechnische Aktivierung des Laborbetriebes über die Steuereinheit (54) . Das Werkstück (5) wird anschließend in einem hochgeschobenen Zustand der hülsenartigen Kammerwandung (18) in die Plasmastation (3) eingesetzt. 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.
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 als auch die eigentliche Barriereschicht aus Siliziumoxiden auf den inneren Oberflächen der Werkstücke (5) abzuscheiden.
Die Aufbringung des Haftvermittlers kann beispielsweise in einem zweistufigen Verfahren als erste Stufe vor der Aufbringung der Barriereschicht in der zweiten Stufe erfolgen, es ist aber auch denkbar, in einem kontinuierlichen Verfahren wenigstens einen dem Werkstück (5) zugewandten Teil der Barriereschicht als Gradientenschicht auch bereits zeit- gleich zum Aufbringen mindestens eines Teiles des Haftvermittlers zu erzeugen. Eine derartige Gradientenschicht kann in einfacher Weise während der Dauer eines bereits gezündeten Plasmas durch Veränderung der Zusammensetzung des Prozeßgases erzeugt werden. Eine derartige Änderung der Zusammensetzung des Prozeßgases kann abrupt durch Änderung von Ventilsteuerungen oder kontinuierlich durch Veränderung des Mischungsverhältnisses von Bestandteilen des Prozeßgases erreicht werden.
Ein typischer Aufbau einer Gradientenschicht erfolgt derart, daß in einem dem Werkstück (5) zugewandten Teil der Gradientenschicht ein zumindest überwiegender Anteil des Haftvermittlers und in einem dem Werkstück (5) abgewandten Teil der Gradientenschicht zumindest überwiegend ein Anteil des Barrierematerials enthalten ist. Ein Übergang der jeweiligen Bestandteile erfolgt zumindest in einem Teil der Gradientenschicht kontinuierlich entsprechend einem vorgebbaren Gradientenverlauf. In ähnlicher Weise ist es möglich, sowohl die Schicht zur Haftvermittlung als auch die Barriereschicht selbst als Gradientenschichten zu erzeugen.
Der Innenraum der Plasmakammer (17) und der Innenraum des Werkstückes (5) werden zunächst gemeinsam auf ein Druckniveau von etwa 20 mbar bis 50 mbar evakuiert. Anschließend wird der Druck im Innenraum des Werkstückes (5) weiter auf etwa 0,1 mbar abgesenkt. Während der Durchführung des Behandlungsvorganges wird ein Unterdruck von etwa 0,3 mbar aufrechterhalten .
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 (30) hinein verfahren.
Alternativ zur erläuterten Innenbeschichtung von Werkstük- ken (5) können auch AußenbeSchichtungen, Sterilisationen oder Oberflächenaktivierungen durchgeführt werden. 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.
Nach einem Abschluß des Laborbetriebes erfolgt entsprechend der Darstellung in Fig. 12 eine Abtrennung der durch die Versorgungseinrichtung bereitgestellten externen Medien und es kann in einen Produktionsablauf zurückgekehrt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Behandlung von Werkstücken, bei dem mindestens ein Werkstück in eine Behandlungsstation eingesetzt und innerhalb der BehandlungsStation von einem Halteelement positioniert wird, sowie bei dem die BehandlungsStation entlang eines umlaufenden Transportweges positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die BehandlungsStation entlang des Transportweges an mindestens einer Versorgungspositionierung relativ zur Transportrichtung stillstehend von mindestens einer stationären Versorgungseinrichtung mit mindestens einem Betriebsmittel versorgt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laborbetrieb für eine Plasmastation (3) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laborbetrieb für eine Blasstation durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsmittel elektrische Energie zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsmittel ein Unterdruck zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsmittel ein Überdruck zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsmittel Prozeßgas zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsmittel mechanische Antriebs- energie zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Antriebsenergie pneumatisch zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Antriebsenergie elektro-mechanisch zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Antriebsenergie durch einen Servomotor zugeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur wahlweisen Aktivierung mindestens eines Funktionsmoduls (57) zur Durchführung eines Produktionsbetriebes oder zur Aktivierung mindestens eines Funktionsmoduls (57) zur Durchführung eines Laborbetriebes eine Steuereinheit (54) verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (54) mit mindestens einer Meßeinrichtung zur Überwachung eines Laborbetriebes der BehandlungsStation verbunden wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstück (5) aus einem thermoplastischen Kunststoff behandelt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenraum eines hohlkörperartigen Werkstückes (5) behandelt wird.
16.' Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück (5) ein Behälter behandelt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück (5) eine Getränkeflasche behandelt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuereinheit (54) mindestens ein auch bei der Durchführung eines Produktionsbetriebes mit der Behandlungsstation verbundener Betriebsmittelanschluß im Laborbetrieb aktiviert und gegenüber einem Produktionsbetrieb abgewandelt angesteuert wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Plasmastation (3) mehrere Kavitäten (4) bereitgestellt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstationen von einem radringartigen Plasmarad (2) transportiert werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Plasmabehandlung eine Plasmabe- schichtung durchgeführt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmabehandlung unter Verwendung eines Niederdruckplasmas durchgeführt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Plasmapolymerisation durchgeführt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Plasma mindestens zum Teil organische Substanzen abgeschieden werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Plasma mindestens zum Teil anorganische Substanzen abgeschieden werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Plasma mindestens eine Substanz zur Verbesserung von Barriereeigenschaften des Werkstückes (5) abgeschieden wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Haftvermittler zur Verbesserung eines Anhaf- tens der Substanz auf einer Oberfläche des Werkstückes (5) abgeschieden wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß in einer gemeinsamen Kavität mindestens zwei Werkstücke (5) gleichzeitig behandelt werden.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Plasmabehandlung eine Plasmasterilisation durchgeführt wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Plasmabehandlung eine Oberflächenaktivierung des Werkstückes (5) durchgeführt wird.
31. Vorrichtung zur Behandlung von Werkstücken, die mindestens eine Kammer zur Aufnahme mindestens eines Werkstückes aufweist und bei der die Kammer im Bereich einer Behandlungsstation angeordnet ist, sowie bei der die Behandlungsstation von einem Transportelement entlang eines umlaufenden Transportweges positionierbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des Transportweges mindestens eine Versorgungseinrichtung angeordnet ist, die mindestens ein Kupplungselement und mindestens einen Versorgungsanschluß für einen Betrieb der BehandlungsStation bei stillstehendem Transportelement aufweist und daß die Behandlungsstation mit mindestens einer Gegenkupplung zur Verbindung mit der Kupplung der Versorgungseinrichtung versehen ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die BehandlungsStation als eine Plasmastation (3) ausgebildet ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstation als eine Blasstation ausgebildet ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung zur Zuführung von elektrischer Energie ausgebildet ist .
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung zur Zuführung von Unterdruck ausgebildet ist .
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung zur Zuführung von Überdruck ausgebildet ist.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung zur Zuführung von Prozeßgas ausgebildet ist.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung zur Zuführung von mechanischer Antriebsenergie ausgebildet ist .
39. Vorrichtung Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung zur pneumatischen Zuführung von mechanischer Antriebsenergie ausgebildet ist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung zur elektro-mechanischen Zuführung von mechanischer Antriebsenergie ausgebildet ist.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, "daß die Versorgungseinrichtung mindestens einen Servoantrieb zur Bereitstellung von mechanischer Antriebsenergie aufweist .
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Versorgungseinrichtung mindestens eine Steuereinheit (54) vorgesehen ist, die eine Eingabeeinrichtung (55) zur wahlweisen Aktivierung mindestens eines Funktionsmoduls (57) für einen Produktionsbetrieb sowie mindestens eines Funktionsmoduls (57) für einen Laborbetrieb auf eist .
43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (54) mit mindestens einer Meßeinrichtung zur Überwachung der BehandlungsStation im Laborbetrieb versehen ist.
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmastation (3) zur Beschichtung eines aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehenden Werkstückes (5) ausgebildet ist.
45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmastation (3) zur Beschichtung eines behälterartigen Werkstückes (5) ausgebildet ist.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmastation (3) zur Beschichtung eines Innenraumes eines hohlkörperartigen Werkstückes (5) ausgebildet ist.
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmastation (3) zur Beschichtung eines in Form einer Getränkeflasche gestalteten Werkstückes (5) ausgebildet ist.
48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Plasmastation (3) von einem rotierenden Plasmarad (2) getragen ist.
49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Plasmastation (3) mehrere Kavitäten (4) angeordnet sind.
50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Bereitstellung von mindestens zwei Kavitäten (4) vorgesehene Kammerwandung (18) positionierbar angeordnet ist.
51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasmarad (2) als ein Radring ausgebildet ist.
52. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung mindestens einen Sensor aufweist.
53. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (54) sowohl zur Steuerung mindestens einer Betriebsmittelzuführung im Bereich der Versorgungseinrichtung als auch zur Steuerung mindestens einer Betriebsmittelzuführung ausgebildet ist, die an mindestens zwei unterschiedlichen Positionierungen des Transportelementes mit der Behandlungsstation verbunden ist.
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