Verfahren und Vorrichtung zur Plasmabehandlung von WerkstückenMethod and device for the plasma treatment of workpieces
Beschreibungdescription
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 zur Unterstützung einer Handhabung der Werkstücke mindestens ein Teil derThe invention relates to a method for the 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 at least a part of the workpiece supports the handling of the workpieces
Behandlungsstation relativ zu mindestens einem weiteren Teil bewegt wird.Treatment station is moved relative to at least one other part.
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 Behandlungsstation angeordnet ist, sowie bei der die Plasmakammer von einem Kammerboden, einem Kammerdeckel sowie einer seitlichen Kammerwandung begrenzt ist.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 is delimited by a chamber floor, a chamber cover and a lateral chamber wall is.
Die Erfindung betrifft außerdem 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 also 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.
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.Such methods and devices are, for example used to provide plastics with surface coatings. In particular, such methods and devices 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.
In der PCT-WO 95/22413 wird eine Plasmakammer zur Innenbeschichtung 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 Flascheninnenraumes erfolgen. Darüber hinaus wird durch den Adapter hindurch eine hohle Lanze in den Innenraum derPCT-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. In addition, through the adapter a hollow lance into the interior of the
Flaschen eingeführt, um Prozeßgas zuzuführen. Eine Zündung des Plasmas erfolgt unter Verwendung einer Mikrowelle.Bottles introduced 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 beschreibt 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, for such an arrangement, describes a group assignment of vacuum pumps and plasma stations in order to provide a favorable evacuation of the chambers and the interior of the bottles support. In addition, the coating of several containers in a common plasma station or a common cavity is mentioned.
Eine weitere Anordnung zur Durchführung einerAnother arrangement for performing a
Innenbeschichtung 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.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 erfahren 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. Zusätzlich- können in den hierdurch erzeugten Barriereschichten auchIn the vast majority of those known, container layers made of silicon oxides with the general chemical formula SiO x , produced by the plasma, are used to improve the barrier properties of the thermoplastic material. Such barrier layers prevent penetration of oxygen into the packaged liquids and escape of carbon dioxide in the case of liquids containing CO 2 . In addition, the barrier layers produced in this way can also
Anteile von Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff enthalten sein.Portions of carbon, hydrogen and nitrogen may be included.
Die bislang bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind noch nicht in ausreichender Weise dafür geeignet, für eineThe previously known methods and devices are not yet sufficiently suitable for one
Massenproduktion eingesetzt zu werden, bei der sowohl ein geringer Beschichtungspreis je Werkstück als auch eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erreicht werden muß.To be used in 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, einThe object of the present invention is therefore a
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 eine hülsenförmige Kammerwandung relativ zu einem Kammerboden sowie relativ zu einem Kammerdeckel positioniert wird.To specify methods of the type mentioned in the introduction such that handling of the workpieces to be treated is supported at high speed and with great reliability. This object is achieved in that a sleeve-shaped chamber wall is positioned relative to a chamber bottom and relative to a chamber cover.
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 dieThis object is achieved in that the
Kammerwandung hülsenförmig ausgebildet und sowohl relativ zum Kammerboden als auch relativ ZUM Kammerdeckel beweglich angeordnet ist.Chamber wall is sleeve-shaped and is arranged to be movable both relative to the chamber bottom and relative to the chamber cover.
Durch die relativ zum Kammerboden und zum Kammerdeckel positionierbare Anordnung der hülsenförmigen Kammerwandung 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. Der Kammerboden, sowie der Kammerdeckel bleiben auf einem gleichen Höhenniveau angeordnet, so daß mit konstruktiv einfachen Mitteln im Bereich des Kammerdeckels ein Mikrowellengenerator zur Zündung des Plasmas und imThe arrangement of the sleeve-shaped chamber wall, which can be positioned relative to the chamber bottom and the chamber lid, makes it 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. The chamber bottom, as well as the chamber cover remain arranged at the same height level, so that with structurally simple means in the area of the chamber cover, a microwave generator for igniting the plasma and in
Bereich des Kammerbodens Zuführeinrichtungen für das Vakuum sowie das Prozeßgas angeordnet werden können. Alle Betriebsmittelzuführungen sowie Energieversorgungen können somit über feste Leitungen erfolgen und es werden Kupplungen oder im Hinblick auf ihre Lebensdauer kritische flexible Leitungen vermieden.Area of the chamber floor supply devices for the vacuum and the process gas can be arranged. All equipment supplies and energy supplies can thus be made via fixed lines and couplings or flexible lines that are critical with regard to their service life are avoided.
Der verfahrenstechnische Ablauf bei der Handhabung der Werkstücke erfolgt derart, daß die verschiebliche Hülse zunächst derart verschoben wird, daß ein Einsetzen des zu
beschichtenden Werkstückes in die Kammer ermöglicht wird.The procedural sequence in the handling of the workpieces is carried out in such a way that the displaceable sleeve is first displaced in such a way that an insertion of the coating workpiece into the chamber.
Nach einem Einsetzen des Werkstückes wird die hülsenförmige Kammerwandung in die Arbeitspositionierung verschoben und nach einer ausreichenden Evakuierung sowie Zuführung des Prozeßgases kann nach einer Mikrowellenzündung die Plasmabeschichtung oder eine andere Plasmabehandlung durchgeführt werden. Nach einem Abschluß der Behandlung wird die hülsenförmige Kammerwandung erneut verschoben und das behandelte Werkstück kann entnommen sowie ein neues zu behandelndes Werkstück eingesetzt werden.After inserting the workpiece, the sleeve-shaped chamber wall is moved into the working position and after sufficient evacuation and supply of the process gas, the plasma coating or another plasma treatment can be carried out after a microwave ignition. After completion of the treatment, the sleeve-shaped chamber wall is moved again and the treated workpiece can be removed and a new workpiece to be treated can be inserted.
Eine günstige Schwerkrafteinleitung wird dadurch unterstützt, daß die Positionierung in einer vertikalen Richtung durchgeführt wird.A favorable introduction of gravity is supported in that the positioning is carried out in a vertical direction.
Eine Betriebsmittelzuführung sowie eine Energieversorgung bei einfacher konstruktiver Gestaltung wird dadurch unterstützt, daß der Kammerboden und der Kammerdeckel relativ zu einem Stationsrahmen der Plasmastation in einer statischen Positionierung belassen werden.A supply of equipment and an energy supply with a simple structural design is supported in that the chamber bottom and the chamber cover are left in a static position relative to a station frame of the plasma station.
Bei einer Beschichtung von hohlen Werkstücken, die mit ihrer Mündung nach unten angeordnet sind, erweist es sich als vorteilhaft, daß eine Evakuierung einer Kavität derWhen coating hollow workpieces, which are arranged with their mouths facing downward, it proves to be advantageous that an evacuation of a cavity of the
Plasmastation durch den Kammerboden hindurch erfolgt. Eine gerätetechnisch einfache Realisierung wird ebenfalls dadurch unterstützt, daß durch den Kammerboden hindurch Prozeßgas zugeführt wird.Plasma station takes place through the chamber floor. 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.
Zur Vermeidung eines Eindringens eines Umgebungsdruckes in die evakuierte Plasmakammer wird vorgeschlagen, daß die Kammerwandung relativ zum Kammerboden abgedichtet 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. To avoid the penetration of an ambient pressure into the evacuated plasma chamber, it is proposed that the chamber wall be sealed relative to the chamber floor.
Eine verschleißarme Durchführung einer Vielzahl von Öffnungsund Schließvorgängen der Plasmakammer wird dadurch unterstützt, daß die Abdichtung von einer mit der Kammerwandung verbundenen Dichtung durchgeführt wird. Alternativ kann die Dichtung aber auch im Bereich des Kammerbodens angeordnet sein.A low-wear implementation of a large number of opening and closing processes of the plasma chamber is supported in that the seal is carried out by a seal connected to the chamber wall. Alternatively, the seal can also be arranged in the area of the chamber bottom.
Ebenfalls wird zur Gewährleistung einer ausreichenden Abdichtung der Plasmakammer vorgeschlagen, daß die Kammerwandung relativ zum Kammerdeckel abgedichtet wird.To ensure adequate sealing of the plasma chamber, it is also proposed that the chamber wall be sealed relative to the chamber cover.
Auch bei der oberen Abdichtung der Plasmakammer kann eine hohe Abdichtungsqualität sowie ein geringer Verschleiß dadurch erreicht werden, daß die Abdichtung von einer im Bereich des Kammerdeckels angeordneten Dichtung durchgeführt wird.Even with the upper sealing of the plasma chamber, high sealing quality and low wear can be achieved in that the sealing is carried out by a seal arranged in the area of the chamber cover.
Eine nochmals verbesserte Abdichtungsqualität kann dadurch erreicht werden, daß die Abdichtung zwischen einem Innenflansch der Kammerwandung und einem Flansch des Kammerdeckels durchgeführt wird.A further improved sealing quality can be achieved in that the sealing is carried out between an inner flange of the chamber wall and a flange of the chamber cover.
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 Anpassung der Mikrowellenzuführung an konkret vorliegende Einsatz .bedingungen wird dadurch erleichtert, daß der Mikrowellengenerator von einem Kopplungskanal mit dem
Innenraum der Kavität verbunden wird.An adaptation of the microwave supply to the specific conditions of use is facilitated in that the microwave generator is connected from a coupling channel to the Interior of the cavity is connected.
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 a workpiece.
Eine hohe Produktionsrate bei großer Zuverlässigkeit und hoher Produktqualität kann dadurch erreicht werden, daß die 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 by transferring the plasma station 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 Kavitäten 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.
Bei einer gleichzeitigen Beschichtung von mehreren Werkstücken ist insbesondere daran gedacht, daß eine zur Bereitstellung von mindestens zwei Kavitäten vorgesehene Kammerwandung positioniert wird.In the case of a simultaneous coating of several workpieces, particular consideration is given to positioning a chamber wall which is provided for providing at least two cavities.
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.
Bei einer Beschichtung von Werkstücken aus Kunststoff erweist es sich als vorteilhaft, daß eine Plasmapolymerisation durchgeführt wird.In particular, it is contemplated that the plasma treatment is carried out using a low pressure plasma. 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.A good surface adhesion is supported in that 'may be deposited by the plasma at least partially organic substances.
Besonders vorteilhafte Verwendungseigenschaften beiParticularly advantageous use properties
Werkstücken zur Verpackung von Lebensmitteln können dadurch erreicht werden, daß durch das Plasma mindestens zum Teil anorganische Substanzen abgeschieden werden.Workpieces for packaging food can be achieved in that at least some inorganic substances are deposited by the plasma.
Bei der Behandlung von Verpackungen ist insbesondere daran gedacht, daß durch das Plasma eine Substanz zur Verbesserung von Barriereeigenschaften des Werkstückes abgeschieden wird.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.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine
einfache Bewegungskinematik der zu behandelnden Werkstücke unterstützt wird, wird erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, daß im Bereich des Kammerbodens ein hülsenartiges Dichtelement angeordnet ist, das relativ zum Kammerboden beweglich angeordnet ist.The object of the present invention to construct a device of the type mentioned in the introduction such that a simple kinematics of movement of the workpieces to be treated is also achieved according to the invention in that a sleeve-like sealing element is arranged in the region of the chamber bottom, which is arranged movably relative to the chamber bottom.
Durch die relativ zum Kammerboden und zum Halteelement positionierbare Anordnung des hülsenförmigen Dichtelements 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.The positionable arrangement of the sleeve-shaped sealing element relative to the chamber bottom and the holding element makes it 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 das Dichtelement zumindest soweit in den Kammerboden hinein versenkt wurde, daß die Werkstücke an das Halteelement übergeben werden können. 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 ' for the insertion of the workpieces into the plasma chamber, the sealing element was at least sunk into the chamber floor to such an extent that the workpieces can be transferred to the holding element. 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. Eine günstige Schwerkrafteinleitung wird auch gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung dadurch unterstützt, daß die Positionierung in einer vertikalen Richtung durchgeführt wird.Such sealing can take place both at the beginning of the evacuation process and after a part evacuation has already been carried out. Sealing only after 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 region of the interior of the workpiece differs to the 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 deeper than in the further interior of the plasma chamber. Favorable gravity introduction is also supported according to this embodiment of the invention in that the positioning is carried out in a vertical direction.
Eine Plasmabehandlung von Werkstücken mit kreisartigem Mündungsabschnitt wird dadurch unterstützt, daß ein Dichtelement mit einer kreisringartigen Querschnittfläche positioniert wird.A plasma treatment of workpieces with a circular mouth section is supported in that a sealing element with an annular cross-sectional area is positioned.
Eine hohe Positioniergenauigkeit wird dadurch unterstützt, daß das Werkstück seitlich von einem Einfassungsflansch des Dichtelementes abgestützt wird.A high positioning accuracy is supported in that the workpiece is laterally supported by a mounting flange of the sealing element.
Insbesondere kann eine Selbstzentrierung beim zusammenführen des Dichtelementes und des Werkstückes dadurch erreicht werden, daß ein Mündungsbereich des Werkstückes VOM Einfassungsflansch abgestützt wird.In particular, self-centering when the sealing element and the workpiece are brought together can be achieved in that a mouth region of the workpiece is supported by the mounting flange.
Eine aktive Positionierung des Dichtelementes in lediglich eine Richtung kann dadurch erreicht werden, daß dasAn active positioning of the sealing element in only one direction can be achieved in that the
Dichtelement von einer Druckfeder in eine der Plasmakammer abgewandte Richtung gedrückt wird.Sealing element is pressed by a compression spring in a direction facing away from the plasma chamber.
Zur Unterstützung einer auch bei einer Einwirkung von äußeren Kräften sicheren Betriebsweise wird vorgeschlagen, daß einTo support a safe operation even when exposed to external forces, it is proposed that a
Hubbereich des Dichtelementes von mindestens zwei Anschlägen begrenzt wird.Stroke range of the sealing element is limited by at least two stops.
Eine besonders einfache Positionierung des Dichtelementes kann dadurch durchgeführt werden, daß das Dichtelement mechanisch positioniert wird.
Darüber hinaus ist daran gedacht, daß das Dichtelement pneumatisch positioniert wird.A particularly simple positioning of the sealing element can be carried out by mechanically positioning the sealing element. In addition, it is contemplated that the sealing element is positioned pneumatically.
Eine konstruktive Vereinfachung der Plasmastation kann dadurch erreicht werden, daß das Dichtelement eine Ventilfunktion zur steuerbaren Verbindung und Abtrennung des Innenraumes des Werkstückes und des weiteren Innenraumes der Plasmakammer ausübt.A structural simplification of the plasma station can be achieved in that the sealing element performs a valve function for the controllable connection and separation of the interior of the workpiece and the further interior of the plasma chamber.
Zur Unterstützung eines Ausgleiches von Positionierungstoleranzen wird vorgeschlagen, daß der Einfassungsflansch mit einer innenseitigen Einführanschrägung versehen ist.To support a compensation of positioning tolerances, it is proposed that the mounting flange be provided with an internal chamfer.
Eine wirkungsvolle Abdichtung wird dadurch unterstützt, daß das Dichtelement eine der Plasmakammer zugewandt angeordnete Ringdichtung aufweist.An effective seal is supported in that the sealing element has an annular seal arranged facing the plasma chamber.
Zur Vermeidung separater mechanischer Antriebseinrichtungen wird vorgeschlagen, daß das Dichtelement mit einem Lanzenschlitten gekoppelt ist.To avoid separate mechanical drive devices, it is proposed that the sealing element be coupled to a lance slide.
Eine sehr kompakte Ausführungsform kann dadurch erreicht werden, daß das Dichtelement mit einer Lanze zur Prozeßgaszuführung gekoppelt ist.A very compact embodiment can be achieved in that the sealing element is coupled to a lance for supplying process gas.
Insbesondere ist daran gedacht, daß die Lanze zur Positionierung des Dichtelementes mit einem Schubteller versehen ist.In particular, it is contemplated that the lance for positioning the sealing element is provided with a push plate.
Eine von einer Positionierung der Lanze unabhängige Positionierung des Dichtelementes kann dadurch erreicht werden, die pneumatische Positioniereinrichtung eine Überdrucksteuerung aufweist.
Ebenfalls ist es zur Vermeidung einer separaten Überdruckzuführung auch möglich, daß die pneumatische Positioniereinrichtung eine Unterdrucksteuerung aufweist.A positioning of the sealing element that is independent of a positioning of the lance can be achieved if the pneumatic positioning device has an overpressure control. To avoid a separate supply of excess pressure, it is also possible for the pneumatic positioning device to have a vacuum control.
Eine einfache Ansteuerung der Plasmakammer zur Vorgabe unterschiedlicher unterdrücke innerhalb des Werkstückes und innerhalb der Plasmakammer außerhalb des Werkstückes wird vorgeschlagen, daß das Dichtelement zur steuerbaren Verbindung und Abtrennung eines Innenraumes der Plasmakammer mit einer Unterdruckquelle ausgebildet ist.A simple control of the plasma chamber for specifying different negative pressures within the workpiece and within the plasma chamber outside the workpiece is proposed that the sealing element is designed for controllable connection and separation of an interior of the plasma chamber with a vacuum source.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Handhabung der zu behandelnden Werkstücke mit hoher Geschwindigkeit und großer Zuverlässigkeit weiter unterstützt, indem 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.According to yet another embodiment of the invention, handling of the workpieces to be treated is further supported at high speed and with great reliability, 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.
Eine einfache Bewegungskinematik der zu behandelnden Werkstücke wird gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht, indem das Halteelement mindestens zwei relativ zueinander positionierbare Klemmelemente aufweist, die relativ zueinander mit einem einen Klemmraum bereitstellenden Abstand zur Aufnahme des Werkstückes angeordnet sind. 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.A simple movement kinematics of the workpieces to be treated is made possible according to this embodiment 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. 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.
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 Bewegungsantrieb 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 an opening of the plasma chamber is first made for inserting the workpieces into the plasma chamber at least to the extent that the workpieces can be transferred to the holding element. In particular, it is contemplated to carry out the transfer such that the workpieces are transferred from a transfer element to the holding element, so that no independent movement drive is required for the holding element. 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.
Eine günstige Schwerkrafteinleitung wird dadurch unterstützt, daß die Positionierung der Klemmelemente in einer horizontalen Richtung durchgeführt wird.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. A favorable introduction of gravity is supported in that the positioning of the clamping elements is carried out in a horizontal direction.
Eine einfache Durchführung von Übergabevorgängen wird dadurch unterstützt, daß das Werkstück von zangenartigen Haltearmen positioniert wird.A simple implementation of transfer operations is supported in that the workpiece is positioned by pliers-like holding arms.
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 auseinander gedrückt werden. Insbesondere ist daran gedacht, das Auseinanderdrücken durch einen unmittelbaren Kontakt zwischen dem Werkstück und den Haltearmen hervorzurufen. 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 facilitate removal of the workpiece from the holding element, it is proposed that the holding arms be pressed apart when the workpiece is pulled out of the clamping space. In particular, it is thought to cause the spreading apart by direct contact between the workpiece and the holding arms. 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 in that a stop element for fixing the at about the same height level as the holding arms Workpiece is arranged.
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 belastungsfähige Bereitstellung der Federkräfte kann dadurch erfolgen, daß die Federverspannungen von Schenkelfedern 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.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.
Eine einfache mechanische Realisierung kann dadurch erfolgen, daß die Arretierstege von Arretierelementen festsetzbar sind.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 flaschenformigen
Werkstückes zwischen dessen Stützring und dessen Schulterbereich angeordnet sind.For a plasma treatment of bottle-like workpieces, it proves to be particularly advantageous that the stop element and the fixing projections are at a height level for loading a bottle-shaped one Workpiece are arranged between the support ring and the shoulder area.
Um eine Betriebsmittelzuführung zur Behandlungsstation bei kompaktem Aufbau, kurzer Prozeßnebenzeiten und großer Zuverlässigkeit bereitzustellen wird gemäß noch einer weiteren Ausfürungsform der Erfindung ein Anschluß der Kammer an mindestens eine Betriebsmittelversorgung von einem in der Nähe eines Kammerbodens angeordneten Ventilblock mit mindestens zwei Ventilen gesteuert.In order to provide a supply of equipment to the treatment station with a compact structure, short process downtimes and great reliability, according to yet another embodiment of the invention, a connection of the chamber to at least one equipment supply is controlled by a valve block with at least two valves arranged near a chamber floor.
Um eine einfache Betriebsmittelzuführung zur Plasmakammer bei kompaktem Aufbau zu unterstützen, ist dazu vorgesehen, daß in einem der Plasmakammer abgewandt angeordnetem Bereich des Kammerbodens ein Ventilblock mit mindestens zwei Ventilen zur Steuerung eines Anschlusses der Plasmakammer an mindestens eine Betriebsmittelversorgung angeordnet ist.In order to support a simple supply of operating medium to the plasma chamber with a compact construction, it is provided that a valve block with at least two valves for controlling a connection of the plasma chamber to at least one operating medium supply is arranged in an area of the chamber floor facing away from the plasma chamber.
Durch die Anordnung des Ventilblockes mit den Ventilen im Bereich des Kammerbodens wird eine sehr kompakte Baueinheit bereitgestellt, die eine räumlich dichte Anordnung mehrerer Plasmakammern nebeneinander unterstützt und die sowohl die Montage als auch spätere Servicearbeiten erleichtert. Darüber hinaus werden von den jeweiligen Ventilen zur Plasmakammer sehr kurze Verbindungskanäle bereitgestellt, die zu einer Verkürzung der Prozeßnebenzeiten führen, da beispielsweise bei einer Vakuumzuführung auch die Anschlußkanäle evakuiert werden müssen, was zu einem entsprechenden' Zeitaufwand führt.The arrangement of the valve block with the valves in the region of the chamber base provides a very compact structural unit which supports a spatially sealed arrangement of several plasma chambers next to one another and which facilitates both assembly and subsequent service work. In addition, are provided by the respective valves to the plasma chamber very short connecting channels that lead to a shortening of the process downtimes, as well as the connecting channels have to be evacuated, for example, at a vacuum supply, resulting in a corresponding 'time.
Zur Unterstützung einer Plasmabehandlung von Werkstücken erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, daß über mindestens eines der Ventile ein Unterdruck gesteuert wird.To support a plasma treatment of workpieces, it proves particularly advantageous that a vacuum is controlled via at least one of the valves.
Ein schneller Evakuierungsvorgang bei kompaktem konstruktiven Aufbau wird dadurch unterstützt, daß mindestens zwei Ventile
zur Zuschaltung mindestens zwei unterschiedlicher Unterdruckstufen verwendet werden.A quick evacuation process with a compact design is supported by the fact that at least two valves be used to connect at least two different vacuum levels.
Eine stufenweise Druckabsenkung wird dadurch unterstützt, daß über ein Primärvakuumventil eine erste Unterdruckstufe zugeführt wird.A gradual pressure reduction is supported in that a first vacuum stage is supplied via a primary vacuum valve.
Verformungen des Werkstückes durch innere und äußere Druckunterschiede werden dadurch vermieden, daß ein Innenraum des Werkstückes und ein weiterer Innenraum derDeformations of the workpiece due to internal and external pressure differences are avoided in that an interior of the workpiece and a further interior of the
Behandlungsstation mindestens zeitweilig gleichzeitig an die Unterdruckversorgung angeschlossen werden.Treatment station at least temporarily connected to the vacuum supply.
Zur schnellen Erreichung eines relativ niedrigen Unterdruckes erweist es sich als vorteilhaft, daß der Innenraum des Werkstückes und der weitere Innenraum der Plasmakammer mindestens zeitweilig gleichzeitig an eine Unterdruckversorgung mit einem gegenüber der ersten Unterdruckversorgung niedrigeren Druck angeschlossen werden.To achieve a relatively low vacuum quickly, it proves to be advantageous that the interior of the workpiece and the further interior of the plasma chamber are connected at least temporarily at the same time to a vacuum supply with a lower pressure than the first vacuum supply.
Für die Durchführung einer Innenbeschichtung voll Werkstücken wird vorgeschlagen, daß der Innenraum des Werkstückes für einen längeren Zeitraum an mindestens eine der Unterdruckversorgungen angeschlossen wird.To carry out an inner coating of full workpieces, it is proposed that the interior of the workpiece be connected to at least one of the vacuum supplies for a longer period of time.
Zur Ermöglichung eines problemlosen Öffnens der Plasmakammer ist vorgesehen, daß mindestens ein Teilbereich der Plasmakammer zeitweilig über den- Ventilblock an einen Umgebungsdruck angeschlossen wird. Eine Verformung der Werkstücke durch zu großeTo enable problem-free opening of the plasma chamber, it is provided that at least a portion of the plasma chamber is temporarily connected to an ambient pressure via the valve block. A deformation of the workpieces due to too large
Druckdifferenzen kann dadurch vermieden werden, daß mindestens ein Teilbereich des Innenraumes des Werkstückes zeitweilig über den Ventilblock an einen Umgebungsdruck angeschlossen wird.
Eine einfache Prozeßgaszuführung wird dadurch unterstützt, daß Plasmagas mindestens einer vorgebbaren Zusammensetzung über mindestens ein Prozeßgasventil mit einer Betriebsmittelversorgung verbunden wird.Pressure differences can be avoided in that at least a partial area of the interior of the workpiece is temporarily connected to an ambient pressure via the valve block. A simple process gas supply is supported in that plasma gas of at least one predefinable composition is connected to an operating medium supply via at least one process gas valve.
Eine sehr kompakte Konstruktion wird dadurch bereitgestellt, daß der Ventilblock in lotrechter Richtung unterhalb des Kammerbodens angeordnet ist.A very compact construction is provided in that the valve block is arranged vertically below the chamber floor.
Eine geringe Bauhöhe wird dadurch unterstützt, daß derA low height is supported by the fact that
Ventilblock im wesentlichen neben dem Kammersockel angeordnet ist .Valve block is arranged essentially next to the chamber base.
Zur Gewährleistung einer einfachen konstruktiven Gestaltung sowie einer einfachen Montage ist es möglich, daß der Ventilblock mit dem Kammersockel ein gemeinsames Bauteil ausbildet.To ensure a simple structural design and simple assembly, it is possible for the valve block to form a common component with the chamber base.
Eine steuerbare ProzeßgasZuführung wird dadurch unterstützt, daß mindestens eines der Prozeßgasventile an ein in lotrechter Richtung nach unten weisendes Kupplungselement angeschlossen ist.A controllable process gas supply is supported in that at least one of the process gas valves is connected to a coupling element pointing downwards in the vertical direction.
Insbesondere erweist es sich bei einer Verwendung einer positionierbaren Lanze als vorteilhaft, daß das Kupplungselement als Verbindung zu einem die Lanze tragenden Lanzenschlitten ausgebildet ist.In particular, when using a positionable lance, it proves advantageous that the coupling element is designed as a connection to a lance carriage carrying the lance.
Eine einfache externe Geometrie der Bauteile wird dadurch unterstützt, daß im Bereich des Lanzenschlittens ein Umlenkungskanal für das Plasmagas angeordnet ist, der das Plasmagas vom Kupplungselement in Richtung auf die Lanze leitet.A simple external geometry of the components is supported by the fact that a deflection channel for the plasma gas is arranged in the area of the lance slide, which deflects the plasma gas from the coupling element in the direction of the lance.
Eine an unterschiedliche Anwendungsanforderungen in einfacher Weise anpaßbare Ansteuerbarkeit der Ventile wird dadurch
bereitgestellt, daß mindestens eines der Ventile als ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil ausgebildet ist.This enables a controllability of the valves that can be easily adapted to different application requirements provided that at least one of the valves is designed as an electromagnetically controlled valve.
Um die Betriebsmittelzuführung zur Behandlungsstation bei kompaktem Aufbau, kurzer Prozeßnebenzeiten und großerFor the supply of equipment to the treatment station with a compact design, short process downtimes and large
Zuverlässigkeit zu verbessern, ist gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß zur gleichzeitigen Versorgung von mindestens zwei Kammern mit mindestens einem Betriebsmittel eine Strömung des Betriebsmittels mindestens einmal in zwei Teilströme verzweigt wird.To improve reliability, it is provided according to yet another embodiment of the invention that for the simultaneous supply of at least two chambers with at least one operating medium, a flow of the operating medium is branched into two partial flows at least once.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei Plasmakammern an mindestens eine Verzweigung zur Aufteilung einer Strömung eines Betriebsmittels in mindestens zwei Teilströmungen angeschlossen.In a device according to the invention in accordance with this embodiment of the invention, at least two plasma chambers are connected to at least one branch for dividing a flow of an operating medium into at least two partial flows.
Durch die gleichzeitige Versorgung mehrerer Kammern und durch die Verzweigung mindestens einer Betriebsmittelströmung wird eine sehr kompakte Baueinheit bereitgestellt, die eine räumlich dichte Anordnung mehrerer Plasmakammern nebeneinander unterstützt und die sowohl die Montage als auch spätere Servicearbeiten erleichtert.The simultaneous supply of several chambers and the branching of at least one flow of equipment provide a very compact unit that supports a spatially dense arrangement of several plasma chambers next to one another and that facilitates both assembly and subsequent service work.
Darüber hinaus werden durch die Verzweigung sehr kurze Verbindungskanäle bereitgestellt, die zu einer Verkürzung der Prozeßnebenzeiten führen, da beispielsweise bei einer Vakuumzuführung auch die Anschlußkanäle evakuiert werden müssen, was zu einem entsprechenden Zeitaufwand führt.In addition, very short connection channels are provided by the branching, which lead to a shortening of the process idle times, since, for example, the connection channels also have to be evacuated in the case of a vacuum supply, which leads to a corresponding expenditure of time.
Eine günstige Strömungsführung wird dadurch unterstützt, daß die Verzweigung in einer vertikalen Richtung durchgeführt wird.
Eine andere Variante besteht darin, daß die Verzweigung in einer horizontalen Richtung durchgeführt wird.A favorable flow guidance is supported in that the branching is carried out in a vertical direction. Another variant is that the branching is carried out in a horizontal direction.
Zur Betriebsmittelversorgung eines das Werkstück umgebenden Raumes der Plasmakammer wird vorgeschlagen, daß mindestens ein Betriebsmittel von mindestens einer Verzweigung direkt in mindestens zwei Kammern eingeleitet wird.For the supply of equipment to a space of the plasma chamber surrounding the workpiece, it is proposed that at least one equipment from at least one branch is introduced directly into at least two chambers.
Für eine Versorgung eines Innenraumes des Werkstückes wird vorgeschlagen, daß mindestens ein Betriebsmittel von mindestens einer Verzweigung in Innenräume von mindestens zwei Werkstücken eingeleitet wird.For supplying an interior of the workpiece, it is proposed that at least one item of equipment be introduced from at least one branch into the interior of at least two workpieces.
Eine gezielte lokale Betriebsmitteleinbringung in denA targeted local input of resources in the
Innenraum des Werkstückes wird dadurch unterstützt, daß mindestens ein Betriebsmittel von mindestens einer Verzweigung in mindestens zwei Lanzen eingeleitet wird.The interior of the workpiece is supported by introducing at least one item of equipment from at least one branch into at least two lances.
Bei sämtlichen Plasmaapplikationen erweist es sich als vorteilhaft, daß von der Verzweigung eine Unterdruckzuführung verteilt wird.For all plasma applications, it proves advantageous that a vacuum supply is distributed from the branch.
Bei einer Durchführung von Plasmabeschichtungen ist vorgesehen, daß von der Verzweigung eine Prozeßgaszuführung verteilt wird.When performing plasma coatings, it is provided that a process gas supply is distributed from the branch.
Eine einfache Beendigung eines jeweiligenA simple ending to each
Bearbeitungsvorganges wird dadurch unterstützt, daß von der Verzweigung eine Belüftungszuführung verteilt wird.Processing process is supported in that a ventilation feed is distributed from the branch.
Eine weitere konstruktive Vereinfachung wird dadurch unterstützt, daß von der Verzweigung eine Mikrowellenzuführung verteilt wird.
Eine Verminderung des Aufwandes für eine Zündung des Plasmas kann dadurch erfolgen, daß mindestens eine Verzweigung an mindestens einen Mikrowellengenerator angeschlossen ist.A further design simplification is supported in that a microwave feed is distributed from the branching. The effort required to ignite the plasma can be reduced by connecting at least one branch to at least one microwave generator.
Eine wirkungsvolle Evakuierung der Plasmakammern wird dadurch unterstützt, daß mindestens eine Verzweigung an ein Primärvakuumventil zur Zuschaltung eines ersten Unterdruckes angeschlossen ist.An effective evacuation of the plasma chambers is supported by the fact that at least one branch is connected to a primary vacuum valve for connecting a first negative pressure.
Zur Vermeidung von Deformationen des Werkstückes wird vorgeschlagen daß das Primärvakuumventil mindestens zeitweilig sowohl einen Innenraum des Werkstückes als auch einen weiteren Innenraum der Plasmakammer an eine gemeinsame Unterdruckversorgung anschließt.To avoid deformation of the workpiece, it is proposed that the primary vacuum valve at least temporarily connect both an interior of the workpiece and a further interior of the plasma chamber to a common vacuum supply.
Für eine schnelle Evakuierung mit geringem Aufwand erweist es sich als vorteilhaft, daß mindestens eine Verzweigung an ein Sekundärvakuumventil zur Zuschaltung eines relativ zum ersten Unterdruck niedrigeren Unterdruckes angeschlossen ist.For a quick evacuation with little effort, it proves to be advantageous that at least one branch is connected to a secondary vacuum valve in order to switch on a vacuum that is lower than the first vacuum.
Zur Erzeugung eines im Innenraum des Werkstückes relativ zur weiteren Plasmakammer niedrigeren Unterdruckes wird vorgeschlagen, daß das Sekundärvakuumventil mindestens zeitweilig ausschließlich einen Innenraum des Werkstückes mit der Unterdruckquelle verbindet.To generate a lower vacuum in the interior of the workpiece relative to the further plasma chamber, it is proposed that the secondary vacuum valve at least temporarily connect only an interior of the workpiece to the vacuum source.
Eine Deformation eines fertig behandelten Werkstückes wird ebenfalls dadurch vermieden, daß mindestens eine Verzweigung an ein Werkstückentlüftungsventil zur Verbindung eines Innenraumes des Werkstückes mit einem Umgebungsdruck angeschlossen ist.A deformation of a finished workpiece is also avoided in that at least one branch is connected to a workpiece ventilation valve for connecting an interior of the workpiece to an ambient pressure.
Zur Unterstützung eines einfachen Öffnens der Plasmakammer wird vorgeschlagen, daß mindestens eine Verzweigung an ein Kammerentlüftungsventil zur Verbindung eines Innenraumes der Plasmakammer mit einem Umgebungsdruck angeschlossen ist.
Eine Prozeßgaszuführung wird dadurch unterstützt, daß mindestens eine Verzweigung an ein Primärprozeßgasventil angeschlossen ist.To support simple opening of the plasma chamber, it is proposed that at least one branch be connected to a chamber ventilation valve for connecting an interior of the plasma chamber to an ambient pressure. A process gas supply is supported in that at least one branch is connected to a primary process gas valve.
Zur Ermöglichung einer zeitlich aufeinander folgenden Zuführung unterschiedlich zusammengesetzter Prozeßgase wird vorgeschlagen, daß mindestens eine Verzweigung an ein Sekundärprozeßgasventil angeschlossen ist.In order to enable a successively sequential supply of differently composed process gases, it is proposed that at least one branch be connected to a secondary process gas valve.
Eine Unterdruckaufrechterhaltung während der Durchführung des Plasmabehandlungsvorganges wird dadurch unterstützt, daß mindestens eine Verzweigung an ein Prozeßvakuumventil angeschlossen ist.Maintenance of negative pressure during the implementation of the plasma treatment process is supported in that at least one branch is connected to a process vacuum valve.
Eine Abschottung eines Innenraumes des Werkstückes gegenüber einem weiteren Innenraum der Plasmakammer wird dadurch unterstützt, daß mindestens eine Verzweigung an ein Kammervakuumventil angeschlossen ist.A partition of an interior of the workpiece from another interior of the plasma chamber is supported in that at least one branch is connected to a chamber vacuum valve.
Eine kompakte Ausführungsform kann dadurch bereitgestellt werden, daß mindestens eine Verzweigung im Bereich eines Kammersockels der Plasmastation angeordnet ist.A compact embodiment can be provided in that at least one branch is arranged in the area of a chamber base of the plasma station.
Zur Unterstützung einer guten Zugänglichkeit ist insbesondere daran gedacht, daß mindestens eine Verzweigung in lotrechter Richtung unterhalb des Kammerbodens angeordnet ist.To support good accessibility, it is particularly contemplated that at least one branch is arranged in the vertical direction below the chamber floor.
Eine sehr kompakte Konstruktion kann dadurch bereitgestellt werden, daß mindestens eine Verzweigung mit dem Kammersockel ein gemeinsames Bauteil ausbildet.A very compact construction can be provided in that at least one branch forms a common component with the chamber base.
Ebenfalls trägt es zu einer kompakten Konstruktion bei, daß mindestens zwei der Ventile im Bereich eines gemeinsamen Ventilblockes angeordnet sind.
Eine sehr raumsparende Konstruktion kann dadurch erreicht werden, daß mindestens eine der Verzweigungen im Bereich des Ventilblockes angeordnet ist.It also contributes to a compact construction that at least two of the valves are arranged in the area of a common valve block. A very space-saving construction can be achieved in that at least one of the branches is arranged in the area of the valve block.
Insbesondere ist zur Unterstützung einer einfachen Montage sowie einer einfachen Durchführung von Servicearbeiten daran gedacht, daß der Ventilblock mit den mindestens zwei Ventilen und der mindestens einen Verzweigung in lotrechter Richtung unterhalb des Kammersockels angeordnet ist.In particular, to support simple assembly and simple implementation of service work, it is contemplated that the valve block with the at least two valves and the at least one branch is arranged in the vertical direction below the chamber base.
Eine nochmalige Steigerung der Kompaktheit kann dadurch erreicht werden, daß der Ventilblock mit mindestens einer Verzweigung ein gemeinsames Bauteil ausbildet.A further increase in the compactness can be achieved in that the valve block forms a common component with at least one branch.
Eine an unterschiedliche Anwendungsanforderungen anpaßbare Ansteuerung wird dadurch bereitgestellt, daß mindestens eines der Ventile als ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil ausgebildet ist.A control that can be adapted to different application requirements is provided in that at least one of the valves is designed as an electromagnetically controlled valve.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zur Erzielung eines kompakten Aufbaus und kurzer Prozeßnebenzeiten vorgesehen, daß mindestens ein Betriebsmittel mindestens teilweise von einer Fördereinrichtung beaufschlagt wird, die gemeinsam mit der Behandlungsstation auf einem geschlossenen und umlaufenden Transportweg bewegt wird.According to a further embodiment of the invention, in order to achieve a compact structure and short process downtimes, it is provided that at least one item of equipment is at least partially acted upon by a conveyor device which is moved together with the treatment station on a closed and rotating transport path.
Bei einer entsprechenden Vorrichtung ist, um eine Betriebsmittelzuführung zur Plasmakammer bei kompaktem Aufbau zu unterstützen, die Plasmakammer und mindestens eine Fördereinrichtung für ein Betriebsmittel auf einer umlaufenden Trageinrichtung angeordnet.In the case of a corresponding device, in order to support an operating medium supply to the plasma chamber with a compact construction, the plasma chamber and at least one conveying device for an operating medium are arranged on a rotating carrier device.
Durch die gemeinsame Anordnung der Plasmakammer sowie der Fördereinrichtung für das Betriebsmittel auf einer
umlaufenden Trageinrichtung ist es möglich, das Betriebsmittel in der erforderlichen Form in unmittelbarer Nähe zur Plasmakammer bereitzustellen. Es wird hierdurch ein kompakter Aufbau unterstützt, darüber hinaus können sehr kurze Verbindungsleitungen verwendet werden.Due to the common arrangement of the plasma chamber and the conveyor for the equipment on one circulating support device, it is possible to provide the equipment in the required form in the immediate vicinity of the plasma chamber. This supports a compact structure, and very short connecting lines can also be used.
Strömungsverluste entlang langer Leitungen werden darüber hinaus durch die relativ zueinander räumlich dichte Anordnung der Fördereinrichtung und der Plasmakammer vermieden, so daß kurze Prozeßnebenzeiten ermöglicht werden.Flow losses along long lines are also avoided by the spatially dense arrangement of the conveyor and the plasma chamber, so that short process downtimes are made possible.
Eine schnelle Erreichung der für die Plasmabehandlung erforderlichen physikalischen Bedingungen wird dadurch unterstützt, daß von der Fördereinrichtung ein Unterdruck erzeugt wird.A rapid achievement of the physical conditions required for the plasma treatment is supported in that a vacuum is generated by the conveyor.
Eine schnelle Evakuierung wird ebenfalls dadurch unterstützt, daß von mindestens zwei Fördereinrichtungen mindestens zwei unterschiedliche Unterdrücke erzeugt werdenRapid evacuation is also supported by the fact that at least two conveying devices generate at least two different negative pressures
Ein guter Kompromiß zwischen einem geringen zu transportierenden Gewicht und einer verzögerungsarmen Betriebsmittelbereitstellung wird dadurch bereitgestellt, daß für mindestens eine Fördereinrichtung v-o mindestens einer externen Vorstufe ein vorkonditioniertes Betriebsmittel bereitgestellt wird.A good compromise between a low weight to be transported and a low-delay supply of operating equipment is provided by providing preconditioned operating equipment for at least one conveyor device v-o at least one external preliminary stage.
Eine Verbindung von stationären und bewegten Komponenten kann dadurch erfolgen, daß das Betriebsmittel über eine Drehkupplung in den Bereich der Fördereinrichtung geleitet wird.A connection of stationary and moving components can be made in that the operating medium is guided into the area of the conveyor device via a rotary coupling.
Eine vorteilhafte Schwerpunktpositionierung wird dadurch erreicht, daß die Fördereinrichtung das Betriebsmittel von einem Höhenniveau der Fördereinrichtung auf ein höheresAn advantageous center of gravity positioning is achieved in that the conveyor device moves the operating medium from one level of the conveyor device to a higher one
«
Niveau der Plasmastation transportiert." Level of the plasma station transported.
Für einen Anschluß einer Mehrzahl von Plasmastationen wird vorgeschlagen, daß mindestens zwei Plasmastationen über einen Verteiler mit mindestens einer gemeinsamen Fördereinrichtung verbunden werden.For a connection of a plurality of plasma stations, it is proposed that at least two plasma stations are connected to at least one common conveyor device via a distributor.
Eine Betriebsmittelzuführung mit kurzen Verbindungsleitungen kann dadurch erreicht werden, daß mindestens ein Betriebsmittel von mindestens einem Verteiler auf einem Höhenniveau eines Kammersockels der Plasmastation verteilt wird.A supply of equipment with short connecting lines can be achieved in that at least one equipment is distributed by at least one distributor at a level of a chamber base of the plasma station.
Insbesondere ist auch daran gedacht, daß eine Zuführung des Betriebsmittels vom Verteiler in Richtung auf die Plasmastationen über gerade und ausgehend vom Verteiler radial nach außen verlaufende Anschlussleitungen durchgeführt wird.In particular, it is also contemplated that the equipment is supplied from the distributor in the direction of the plasma stations via straight connecting lines running radially outward from the distributor.
Eine kompakte Verteilung unterschiedlicher Betriebsmittel wird dadurch unterstützt, daß mindestens zwei Betriebsmittel auf unterschiedlichen Verteilebenen zu den Plasmastationen geleitet werden.A compact distribution of different operating resources is supported in that at least two operating resources are routed to the plasma stations on different distribution levels.
Bei einer Verwendung von rotierenden Trageinrichtungen erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß dieWhen using rotating support devices, it proves to be particularly advantageous that the
Fördereinrichtungen im Bereich der Trageinrichtung derart angeordnet werden, daß eine im wesentlichen ausgewuchtete Gewichtsverteilung bereitgestellt wird.Conveyors are arranged in the area of the support device such that an essentially balanced weight distribution is provided.
Eine Kombination einer günstigen Gewichtsverteilung sowie einer guten Zugänglichkeit kann dadurch bereitgestellt werden, daß entlang eines Umfanges der Trageinrichtung abwechselnd Fördereinrichtungen sowie Verteilschränke für elektrische Anschlüsse positioniert werden.
Eine mechanisch sehr stabile Anordnung, die zugleich eine exakt reproduzierbare Durchführung sämtlicher Prozeßschritte unterstützt, kann dadurch erreicht werden, daß die Fördereinrichtung gemeinsam mit der Plasmastation auf einem rotierenden Plasmarad als Trageinrichtung positioniert wird.A combination of favorable weight distribution and good accessibility can be provided by alternately positioning conveying devices and distribution cabinets for electrical connections along a circumference of the carrying device. A mechanically very stable arrangement, which at the same time supports an exactly reproducible implementation of all process steps, can be achieved in that the conveying device is positioned together with the plasma station on a rotating plasma wheel as a carrying device.
Eine mechanisch hoch belastbare Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt, daß die Fördereinrichtungen von einem radringartigen Plasmarad transportiert werden.A mechanically highly resilient embodiment is provided in that the conveying devices are transported by a wheel ring-like plasma wheel.
Eine kompakte und hochbelastbare Konstruktion kann dadurch erreicht werden, daß das Plasmarad mit einem Tragring versehen ist, der ein im wesentlichen c-förmiges Vertikalprofil aufweist.A compact and heavy-duty construction can be achieved in that the plasma wheel is provided with a support ring which has an essentially C-shaped vertical profile.
Eine besonders niedrige Schwerpunktanordnung wird dadurch erreicht, daß die Fördereinrichtung auf einem Basisschenkel des Tragringes angeordnet ist.A particularly low center of gravity is achieved in that the conveyor is arranged on a base leg of the support ring.
Eine modulare Grundkonstruktion mit guter Zugänglichkeit der einzelnen Funktionskomponenten wird dadurch bereitgestellt, daß die Plasmastationen auf einem Abschlußschenkel des Tragringes angeordnet sind.A modular basic construction with good accessibility of the individual functional components is provided in that the plasma stations are arranged on an end leg of the support ring.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Plasmabehandlung von Werkstücken vorgesehen, bei dem die Werkstücke in eine zumindest teilweise evakuierbare Plasmakammer einer Behandlungsstation eingesetzt werden und bei dem die Werkstücke innerhalb der Behandlungsstation von Halteelementen positioniert werden.According to yet another embodiment of the invention, a method for plasma treatment of workpieces is provided, in which the workpieces are inserted into an at least partially evacuable plasma chamber of a treatment station and in which the workpieces are positioned within the treatment station by holding elements.
Eine entsprechende Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Werkstücken umfaßt dementsprechend mindestens eine evakuierbare Plasmakammer zur Aufnahme der Werkstücke aufweist, bei der die Plasmakammer im Bereich einer
Behandlungsstation angeordnet ist, sowie bei der die Plasmakammer von einem Kammerboden, einem Kammerdeckel sowie einer seitlichen Kammerwandung begrenzt ist und mindestens ein Halteelement zur Positionierung der Werkstücke aufweist.A corresponding device for the plasma treatment of workpieces accordingly comprises at least one evacuable plasma chamber for receiving the workpieces, in which the plasma chamber in the area of a Treatment station is arranged, and in which the plasma chamber is delimited by a chamber base, a chamber cover and a lateral chamber wall and has at least one holding element for positioning the workpieces.
Um die mengenmäßige Produktionsleistung bei guter Produktqualität zu erhöhen, werden dabei mindestens zwei Halteelemente im Bereich der Behandlungsstation von einem gemeinsamen Träger relativ zueinander positioniert.In order to increase the quantitative production output with good product quality, at least two holding elements are positioned relative to one another in the area of the treatment station by a common carrier.
Bei einer entsprechenden erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mindestens zwei Halteelemente im Bereich der Plasmastation von einem gemeinsamen Träger gehaltert.In a corresponding device according to the invention, at least two holding elements are held by a common carrier in the area of the plasma station.
Durch die gemeinsame Positionierung der Halteelemente von einem gemeinsamen Träger im Bereich der Behandlungsstation ist es möglich, je Behandlungsstation eine erhöhte Produktionsleistung zu unterstützen. Insbesondere wird ein Einsetzen der zu verarbeitenden Werkstücke in die Behandlungsstation sowie eine Entnahme der fertig bearbeiteten Werkstücke aus der Behandlungsstation unterstützt. Der gemeinsame Träger für die Halteelemente unterstützt eine exakt reproduzierbare Positionierung der Behälter innerhalb der Plasmastation sowie die Durchführung von Eingabe- und Ausgabevorgängen mit geringem Zeitaufwand und hoher Zuverlässigkeit.By jointly positioning the holding elements from a common carrier in the area of the treatment station, it is possible to support an increased production output for each treatment station. In particular, insertion of the workpieces to be processed into the treatment station and removal of the finished workpieces from the treatment station are supported. The common carrier for the holding elements supports an exactly reproducible positioning of the containers within the plasma station as well as the implementation of input and output processes with little expenditure of time and high reliability.
Zur Unterstützung einer schnellen Durchführung von Übergabevorgängen wird vorgeschlagen, daß mindestens zwei Halteelemente in Richtung einer vom Träger während der Durchführung eines Behandlungsvorganges mindestens zeitweilig durchgeführten Bewegung relativ zueinander versetzt gemeinsam mit dem Träger bewegt werden.In order to support a rapid execution of transfer processes, it is proposed that at least two holding elements be moved together with the carrier in the direction of a movement which is carried out at least temporarily by the carrier during the execution of a treatment process.
Eine gleichzeitige Behandlung einer größeren Anzahl von Werkstücken bei kompaktem Aufbau der Behandlungsvorrichtung
wird dadurch unterstützt, daß mindestens zwei Halteelemente quer zur Richtung einer vom Träger während der Durchführung eines Behandlungsvorganges mindestens zeitweilig durchgeführten Bewegung relativ zueinander versetzt gemeinsam mit dem Träger bewegt werden.Simultaneous treatment of a larger number of workpieces with a compact construction of the treatment device is supported in that at least two holding elements are moved transversely to the direction of a movement which is at least temporarily carried out by the carrier during the execution of a treatment process relative to one another together with the carrier.
Ein gleichzeitiges Einsetzen und Entnehmen einer größeren Anzahl von Werkstücken in die Behandlungsstation bzw. aus der Behandlungsstation wird dadurch ermöglicht, daß der Träger relativ zur Behandlungsstation positioniert wird.Simultaneous insertion and removal of a large number of workpieces in the treatment station or from the treatment station is made possible in that the carrier is positioned relative to the treatment station.
Insbesondere ist hierbei daran gedacht, daß der Träger mit mindestens einem Werkstück beladen in die Behandlungsstation eingesetzt wird. Ebenfalls erweist es sich zur Verkürzung von Übergabezeiten als vorteilhaft, daß der Träger mit mindestens einem Werkstück beladen aus der Behandlungsstation entnommen wird.In particular, it is contemplated that the carrier, loaded with at least one workpiece, is inserted into the treatment station. In order to shorten transfer times, it also proves advantageous that the carrier, loaded with at least one workpiece, is removed from the treatment station.
Eine kontinuierliche Durchführung von Übergabevorgängen wird dadurch unterstützt, daß der Träger mindestens zeitweilig relativ zur Behandlungsstation eine Rotationsbewegung durchführt .A continuous execution of transfer processes is supported in that the carrier carries out a rotational movement at least temporarily relative to the treatment station.
Eine einfache Kinematik bei der Durchführung von Übergabevorgängen kann dadurch erreicht werden, daß derA simple kinematics in the implementation of transfer operations can be achieved in that the
Träger von einem umlaufenden Transferelement mit zu behandelnden Werkstücken bestückt wird.Carrier is loaded with workpieces to be treated by a circumferential transfer element.
Bei einer Verwendung von streckenartigenWhen using route-like
Übergabeeinrichtungen erweist es sich als vorteilhaft, daß das Transferelement mindestens zum Zeitpunkt einer Übergabe eines Werkstückes an den Träger mit einer gleichenTransfer devices prove to be advantageous in that the transfer element has the same at least at the time of transfer of a workpiece to the carrier
Geschwindigkeit wie der Träger bewegt wird.The speed at which the carrier is moved.
Eine Verwendung konventioneller Übergaberäder zur Durchführung von Übergabevorgängen auch bei Plasmastationen
zur Behandlung von mehreren Werkstücken wird dadurch ermöglicht, daß die Behandlungsstation von einem getaktet bewegten Plasmarad positioniert wird.The use of conventional transfer wheels to carry out transfer processes even in plasma stations for the treatment of several workpieces is made possible in that the treatment station is positioned by a clocked moving plasma wheel.
Zur Ableitung der fertig behandelten Werkstücke wird vorgeschlagen, daß zur Abführung fertig bearbeiteter Werkstücke aus dem Bereich des Trägers mindestens eine Entladestation verwendet ist.To derive the finished workpieces, it is proposed that at least one unloading station be used to remove finished workpieces from the area of the carrier.
Eine Zuführung der zu behandelnden Werkstücke erfolgt dadurch, daß zur Zuführung von zu bearbeitenden Werkstücken in den Bereich des Trägers mindestens eine Beladestation verwendet ist.The workpieces to be treated are fed in that at least one loading station is used to feed workpieces to be machined into the area of the carrier.
Sehr kurze Übergabezeiten können dadurch erreicht werden, daß die Beladestation zur Zuführung von zu bearbeitenden Werkstücken zu einem vom Plasmarad getrennten Träger - ausgebildet ist.Very short transfer times can be achieved in that the loading station is designed to feed workpieces to be machined to a carrier separate from the plasma wheel.
Geringe zu übergebende Gewichte bei der Durchführung derLow weights to be transferred when carrying out the
Übergabevorgänge können dadurch erreicht werden, daß jeweils mindestens ein Träger im Bereich jeder Plasmastation angeordnet ist.Transfer processes can be achieved by arranging at least one carrier in the area of each plasma station.
Eine einfache Durchführung der Übergabevorgänge wird dadurch unterstützt, daß mindestens zwei Halteelemente entlang eines Umfanges des Trägers angeordnet sind.A simple implementation of the transfer operations is supported in that at least two holding elements are arranged along a circumference of the carrier.
Für die Zuführung von Werkstücken zu gemeinsam mit einem Plasmarad rotierenden Trägern erweist es sich als vorteilhaft, daß zur Übergabe von zu behandelnden Werkstücken an die Träger eine Eingabestrecke vorgesehen ist.For the supply of workpieces to carriers rotating together with a plasma wheel, it proves to be advantageous that an input path is provided for the transfer of workpieces to be treated to the carriers.
Eine kinematisch einfache Durchführung der Übergabevorgänge wird dadurch unterstützt, daß die Eingabestrecke zentrisch zu
einem Mittelpunkt des Plasmarades verläuft.A kinematically simple execution of the transfer operations is supported by the fact that the input path is centered runs a center of the plasma wheel.
Örtlich veränderliche Übergabepunkte können dadurch realisiert werden, daß die Eingabestrecke im Bereich eines Transferelementes angeordnet ist.Locally changeable transfer points can be realized in that the input path is arranged in the area of a transfer element.
Einfache kinematische Randbedingungen bei der Durchführung der Übergabevorgänge werden dadurch bereitgestellt, daß eine Bewegungsgeschwindigkeit des Transferelementes an eine Bewegungsgeschwindigkeit des vom Plasmarad getragenen Trägers angepaßt ist.Simple kinematic boundary conditions when carrying out the transfer operations are provided in that a speed of movement of the transfer element is adapted to a speed of movement of the carrier carried by the plasma wheel.
Zur Ableitung fertig behandelter Werkstücke wird vorgeschlagen, daß zur Entnahme von zu behandelnden Werkstücken von den Trägen eine Ausgabestrecke vorgesehen ist.In order to derive finished workpieces, it is proposed that an output section be provided for removing workpieces to be treated from the supports.
Auch bei der Entladung der Werkstücke erweist es sich als vorteilhaft, daß die Ausgabestrecke zentrisch zu einem Mittelpunkt des Plasmarades verläuft.Even when the workpieces are unloaded, it proves to be advantageous that the output path runs centrally to a center of the plasma wheel.
Darüber hinaus ist auch für den Entladevorgang daran gedacht, daß die Ausgabestrecke im Bereich eines Transferelementes angeordnet ist.In addition, it is also intended for the unloading process that the output path is arranged in the area of a transfer element.
Ein zweckmäßiger Materialfluß bei der Entladung kann dadurch erreicht werden, daß das Transferelement umlaufend angetrieben ist.A convenient material flow during unloading can be achieved in that the transfer element is driven in a rotating manner.
Eine optimale Prozeßwinkelausnutzung wird dadurch erreicht, daß an zwei Taktpositionen mit stillstehendem Plasmarad einerseits die Beladestation und andererseits die Entladestation angeordnet sind.Optimal utilization of the process angle is achieved by arranging the loading station on the one hand and the unloading station on the other hand at two cycle positions with a stationary plasma wheel.
Bei einer getakteten Betriebsweise wird eine einfache konstruktive Realisierung dadurch erreicht, daß die
Beladestation als ein Beladerad ausgebildet ist.In a clocked mode of operation, a simple constructive implementation is achieved in that the Loading station is designed as a loading wheel.
Insbesondere ist bei einer getakteten Betriebsweise auch daran gedacht, daß die Entladestation als ein Entladerad ausgebildet ist.In a clocked mode of operation, in particular, it is also contemplated that the unloading station is designed as an unloading wheel.
Eine vorteilhafte Kinematik bei Übergabevorgängen wird dadurch erreicht, daß die Räder eine Umfangsgeschwindigkeit entsprechend einer Transportgeschwindigkeit des Trägers im Bereich dessen aktuellen Übergabebereiches aufweisen.An advantageous kinematics in transfer operations is achieved in that the wheels have a peripheral speed corresponding to a transport speed of the carrier in the area of its current transfer area.
Eine weitere Betriebsweise wird dadurch definiert, daß für den Zeitraum zwischen einer Eingabe der Werkstücke in die Plasmastation und einer Ausgabe der Werkstücke mindestens zwei Rotationsumläufe des Plasmarades vorgesehen sind.Another mode of operation is defined by the fact that at least two rotations of the plasma wheel are provided for the period between an input of the workpieces into the plasma station and an output of the workpieces.
Ein Materialfluß auf einer im wesentlichen gleichbleibenden Höhe kann dadurch erreicht werden, daß die Plasmastation mindestens teilweise in Richtung auf den Träger positionierbar geführt ist.A material flow at a substantially constant height can be achieved in that the plasma station is guided so that it can be positioned at least partially in the direction of the carrier.
Eine andere Ausführungsvariante besteht darin, daß der Träger in lotrechter Richtung von oben in die Plasmakammer hinein positionierbar geführt ist.Another embodiment variant is that the carrier is guided so that it can be positioned vertically into the plasma chamber from above.
Schließlich ist auch daran gedacht, daß der Träger in lotrechter Richtung von unten in die Plasmakammer hinein positionierbar geführt ist.Finally, it is also contemplated that the carrier is guided so that it can be positioned in the vertical direction from below into the plasma chamber.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, gemäß einer weiteren Ausführungsform, ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken anzugeben, 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. Dementsprechend
ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Werkstücken vorgesehen, 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 .According to a further embodiment, it is also within the scope of the invention to specify 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 becomes. Accordingly A device for treating workpieces is provided 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 is arranged so that it can be positioned by a transport element along a circumferential transport path.
Es ist 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 umgeformt, 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.It is already known to use methods and devices for treating workpieces in connection with the blow molding production of containers from preforms which have been suitably tempered beforehand. Such preforms typically consist of a thermoplastic material, for example of PET (polyethylene terephthalate). After suitable thermal conditioning, the preforms are converted into containers by the action of blowing pressure, which are used, for example, as bottles for packaging liquids. According to DE-OS 100 33 412, 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.
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 jeweiligenSo-called laboratory machines, which typically have a stationary treatment station, are often used to optimize the previously known methods and devices. With the help of such a laboratory machine, the respective
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.Optimize treatment parameters for the workpieces as there is easy access. A disadvantage of such special laboratory machines lies in the fact that, in terms of design and process engineering, there are significant differences from those operated with much greater power Production machines are available. A transfer of the parameters obtained on the laboratory machines to the production machines therefore usually requires additional adaptation steps.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart anzugeben, daß eine Parameteroptimierung für ein Produktionsverfahren unterstützt wird.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.
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.This object is achieved in that the treatment station along the transport path at least one supply position relative to the transport direction is supplied with at least one operating means by at least one stationary supply device.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine Optimierung der Prozeßparameter 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 optimization of the process parameters is supported.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entlang des Transportweges mindestens eine Versorgungseinrichtung angeordnet ist, die mindestens einThis object is achieved in that at least one supply device is arranged along the transport path, the at least one
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.Coupling element and at least one supply connection for operating the treatment station when the transport element is stationary and that the treatment station is provided with at least one counter-coupling for connection to the coupling of the supply device.
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 Laborstation 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.Due to the stationary arrangement of a supply device for the treatment station along the transport path, it is possible to use any treatment station that is provided with suitable mating couplings, is to be positioned adjacent to the supply facility and operated as a laboratory station for process optimization. Through the use of 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. In addition, there is no need for an operator to purchase a separate laboratory machine. Finally, it is possible to cyclically stop the treatment stations used on the production machine in the area of the supply device with little effort and to carry out a function check here.
Eine typische Anwendung besteht darin, daß ein Laborbetrieb für eine Plasmastation durchgeführt wird.A typical application is that laboratory operation is performed for a plasma station.
Ebenfalls ist daran gedacht, daß ein Laborbetrieb für eine Blasstation durchgeführt wird.It is also contemplated that a laboratory operation will be carried out for a blowing station.
Zur Unterstützung eines elektrischen Betriebes der Behandlungsstation wird vorgeschlagen, daß als Betriebsmittel elektrische Energie zugeführt wird.To support electrical operation of the treatment station, it is proposed that electrical energy be supplied as the operating means.
Insbesondere bei Plasmaanwendungen ist-, daran gedacht, daß als Betriebsmittel ein Unterdruck zugeführt wird.In plasma applications in particular, it is thought that a vacuum is supplied as the operating medium.
Eine weitere Variante besteht darin, daß als Betriebsmittel ein Überdruck zugeführt wird.Another variant is that an overpressure is supplied as the operating medium.
Zur Unterstützung einer Durchführung von Plasmabeschichtungen 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.To support the implementation of plasma coatings, it is proposed that process gas be supplied as the operating medium. In a laboratory operation of devices which are operated at least partially in a cam-controlled manner in the production operation, it proves to be expedient that mechanical drive energy is supplied as the operating means.
Eine Bewegung der mechanischen Komponenten kann beispielsweise dadurch vorgegeben werden, daß die mechanische Antriebsenergie pneumatisch zugeführt wird.A movement of the mechanical components can be predetermined, for example, by supplying the mechanical drive energy pneumatically.
Darüber hinaus ist daran gedacht, daß die mechanische Antriebsenergie elektro-mechanisch zugeführt wird.In addition, it is contemplated that the mechanical drive energy is supplied electro-mechanically.
Eine genaue elektrische Steuerbarkeit wird dadurch unterstützt, daß die mechanische Antriebsenergie durch einen Servomotor zugeführt wird.Precise electrical controllability is supported in that the mechanical drive energy is supplied by a servo motor.
Zur Unterstützung einer flexiblen Betriebweise wird vorgeschlagen, daß zur wahlweisen Aktivierung mindestens eines Funktionsmoduls zur Durchführung einesTo support a flexible mode of operation, it is proposed that for the optional activation of at least one function module for carrying out a
Produktionsbetriebes oder zur Aktivierung mindestens eines Funktionsmoduls zur Durchführung eines Laborbetriebes eine Steuereinheit verwendet wird.Production operation or for activating at least one function module to carry out a laboratory operation, a control unit is used.
Zur Unterstützung eines Laborbetriebes ist insbesondere auch daran gedacht, daß die Steuereinheit mit mindestens einer Meßeinrichtung zur Überwachung eines Laborbetriebes der Behandlungsstation verbunden wird.To support a laboratory operation, it is in particular also contemplated that the control unit is connected to at least one measuring device for monitoring a laboratory operation of the treatment station.
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.In order to reduce the expenditure on equipment in carrying out the laboratory operation, it is proposed that the control unit activate at least one operating means connection in the laboratory operation, which is also connected to the treatment station when carrying out a production operation, and modify it in relation to a production operation is controlled.
Eine meßtechnische Erfassung von Parametern im Bereich der Behandlungsstation wird dadurch unterstützt, daß die Meßeinrichtung mindestens einen Sensor aufweist.A technical measurement of parameters in the area of the treatment station is supported in that the measuring device has at least one sensor.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Handhabung von Werkstücken vorgesehen, bei dem die Werkstücke von einem rotierenden Kopplungsrad transportiert werden und bei dem mindestens zwei Werkstücke mindestens zeitweilig von einem gemeinsamen Halteelement positioniert werden, wobei die Positionierung sowohl eine Drehbewegung relativ zu einer Rotationsachse des Kopplungsrades als. auch eine Drehbewegung relativ zu einer quer zur Rotationsachse des Kopplungsrades verlaufenden Drehachse umfaßt.According to yet another embodiment of the invention, a method for handling workpieces is provided, in which the workpieces are transported by a rotating coupling wheel and in which at least two workpieces are positioned at least temporarily by a common holding element, the positioning being both a rotational movement relative to a Rotation axis of the coupling wheel as. also includes a rotational movement relative to an axis of rotation extending transversely to the axis of rotation of the coupling wheel.
Eine entsprechende Vorrichtung zur Handhabung von Werkstücken, die als ein rotierendes Kopplungsrad ausgebildet ist, weist mindestens ein Halteelement zur mindestens zeitweilig gemeinsamen Positionierung von mindestens zwei Werkstücken auf, wobei das Halteelement relativ zum Kopplungsrad drehbeweglich gelagert ist.A corresponding device for handling workpieces, which is designed as a rotating coupling wheel, has at least one holding element for at least temporarily jointly positioning at least two workpieces, the holding element being rotatably mounted relative to the coupling wheel.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise bei derSuch devices are used for example in the
Herstellung von blasgeformten Behältern eingesetzt, um eine Übergabe von geblasenen Behältern von einer Arbeitsstation zu einer anderen Arbeitsstation mit hoher Übergabegeschwindigkeit durchführen zu können. Beispielsweise ist ein derartiges Kopplungsrad zwischen einem rotierenden Blasrad und einer Ausgabestrecke angeordnet. Eine derartige Verwendung wird in der PCT-WO00/48818 beschrieben. Bei einer derartigen Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylenterephtalat)
innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt. Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizeinrichtung sowie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den zu- expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert.Manufacture of blow molded containers used to perform a transfer of blown containers from one work station to another work station with high transfer speed. For example, such a coupling wheel is arranged between a rotating blowing wheel and an output section. Such use is described in PCT-WO00 / 48818. In the case of such a container formation by the action of blowing pressure, preforms made of a thermoplastic material, for example preforms made of PET (polyethylene terephthalate), are fed to different processing stations within a blow molding machine. Typically, such a blowing machine has a heating device and a blowing device, in the area of which the pre-tempered preform is expanded into a container by biaxial orientation. The expansion takes place with the aid of compressed air which is introduced into the preform to be expanded. The procedural sequence for such an expansion of the preform is explained in DE-OS 43 40 291.
Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung wird in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert. Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert werden. Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Transportdornen, auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur Handhabung von Vorformlingen und die Verwendung von Spreizdornen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vorformlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu den verfügbaren -Konstruktionen.The basic structure of a blow molding station for container formation is described in DE-OS 42 12 583. Options for tempering the preforms are explained in DE-OS 23 52 926. The preforms and the blown containers can be transported within the blow molding device with the aid of different handling devices. The use of transport mandrels on which the preforms are attached has proven particularly useful. The preforms can also be handled with other support devices. The use of gripping pliers for handling preforms and the use of expanding mandrels that can be inserted into a mouth area of the preform for holding purposes are also available designs.
Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander verschiebliche oder andersartig geführte Formträger einzusetzen.
Für die Übergabe von Vorformlingen und Behältern werden bei unterschiedlichen Bearbeitungs- und Verarbeitungsverfahren typischerweise kurvengesteuerte Übergaberäder verwendet, bei denen zum Teil die verwendeten Tragarme relativ zu einer Tragstruktur des Kopplungsrades verschwenkbar angeordnet sind. Durch die Verschwenkbarkeit der Übergabearme kann eine Abstandsveränderung der zu übergebenden Vorformlinge oder Behälter relativ zueinander vorgegeben werden. Derartige verschwenkbare Tragarme werden beispielsweise in der DE-OS 38 47 118 beschrieben. Die hier erläuterten Tragarme sind darüber hinaus auch teleskopierbar ausgebildet. Die Tragarme gemäß der PCT-WO 00/48818 sind hingegen relativ zueinander mit festen Winkelabständen angeordnet.Different embodiments are known with regard to the blowing stations used. In the case of blowing stations which are arranged on rotating transport wheels, a book-like opening of the mold carriers can often be found. However, it is also possible to use mold carriers which are displaceable relative to one another or guided in a different manner. For the transfer of preforms and containers, curve-controlled transfer wheels are typically used in different machining and processing methods, in which the support arms used are partially pivotable relative to a support structure of the coupling wheel. Due to the pivotability of the transfer arms, a change in the distance of the preforms or containers to be transferred can be predetermined relative to one another. Such pivotable support arms are described for example in DE-OS 38 47 118. The support arms explained here are also designed to be telescopic. The support arms according to PCT-WO 00/48818, however, are arranged relative to each other with fixed angular distances.
Bei einer Anwendung der bekannten Verfahren und Vorrichtungen im Zusammenhang mit einer Bearbeitung oder Verarbeitung einer großen Anzahl von Werkstücken je Zeiteinheit werden Bearbeitungsstationen eingesetzt, die eine gleichzeitige Bearbeitung oder Verarbeitung mehrerer Werkstücke ermöglichen. Die Zuführung und Ableitung der Werkstücke führt hier häufig zu komplexen Übergabestationen mit komplizierter Kinematik der verwendeten Bauelemente.When using the known methods and devices in connection with the processing or processing of a large number of workpieces per unit of time, processing stations are used which enable simultaneous processing or processing of several workpieces. The feeding and discharge of the workpieces often leads to complex transfer stations with complicated kinematics of the components used.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dementsprechend auch, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß bei der Durchführung einer Übergabe der Werkstücke eine verbesserte Steuerungsmöglichkeit zur Beeinflussung des Übergabevorganges bereitgestellt wird.Accordingly, it is also an object of the present invention to construct a method of the type mentioned in the introduction in such a way that an improved control option for influencing the transfer process is provided when carrying out a transfer of the workpieces.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Übergabe von Werkstücken zwischen dem Halteelement und mindestens einer Bezugsstation für mindestens zwei vom Halteelement zu positionierende Werkstücke relativ zueinander zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt wird.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß bei einfacher Konstruktion einer Übergabeeinrichtung eine Übergabe einer großen Anzahl von Werkstücken je Zeiteinheit unterstützt wird.This object is achieved in that workpieces are transferred between the holding element and at least one reference station for at least two workpieces to be positioned by the holding element relative to one another at different times. Another object of the present invention is to construct a device of the type mentioned in the introduction in such a way that the transfer of a large number of workpieces per unit of time is supported with a simple construction of a transfer device.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Halteelement mindestens zwei Fixierelemente für die Werkstücke aufweist, die mit einer Ansteuerung versehen sind, die die Fixierelemente relativ zueinander zeitlich versetzt ansteuert .This object is achieved in that the holding element has at least two fixing elements for the workpieces, which are provided with a control that controls the fixing elements at different times relative to each other.
Durch die relativ zueinander zeitversetzte Ansteuerung der im Bereich des Halteelementes angeordneten Fixierelemente ist es möglich, statt eines ausgedehnten Übergabebereiches, der zur gleichzeitigen Übergabe mehrerer Werkstücke ausgerüstet ist, lediglich Übergabepunkte vorzusehen, an denen die Werkstücke zeitlich nacheinander den Halteelementen zugeführt bzw. aus deren Bereich entnommen werden. Die zeitversetzte Ansteuerung der Fixierelemente ermöglicht somit eine erhebliche konstruktive Vereinfachung und hiermit im Zusammenhang stehende Kosteneinsparungen sowie eine verbesserte Zuverlässigkeit aufgrund einer Verminderung der konstruktiven Komplexität.Due to the actuation of the fixing elements arranged in the area of the holding element with a time offset relative to one another, instead of an extended transfer area which is equipped for the simultaneous transfer of several workpieces, it is only possible to provide transfer points at which the workpieces are successively fed to the holding elements or removed from their area become. The time-delayed control of the fixing elements thus enables considerable design simplification and associated cost savings as well as improved reliability due to a reduction in the design complexity.
Eine exakte Reproduzierbarkeit der durchzuführenden Bewegungen kann dadurch unterstützt werden daß der Übergabevorgang kurvengesteuert durchgeführt wird. Eine vorteilhafte Steuerung der Übergabevorgänge wird dadurch erreicht daß die Werkstücke im Bereich des Halteelementes von zangenartigen Fixierelementen positioniert werden. Zur Durchführung von exakt reproduzierbaren Bewegungen trägt es ebenfalls bei, daß die Fixierelemente kurvengesteuert betätigt werden. Zur Unterstützung einer günstigen
Schwerkrafteinwirkung wird vorgeschlagen, daß das Kopplungsrad um eine im Wesentlichen senkrecht verlaufende Rotationsachse bewegt wird.An exact reproducibility of the movements to be carried out can be supported by the fact that the transfer process is carried out in a curve-controlled manner. An advantageous control of the transfer processes is achieved in that the workpieces are positioned in the area of the holding element by pliers-like fixing elements. To carry out precisely reproducible movements, it also contributes to the fact that the fixing elements are operated in a cam-controlled manner. To support a cheap The effect of gravity is proposed that the coupling wheel be moved about an essentially perpendicular axis of rotation.
Eine typische Handhabung von behälterartigen Werkstücken wird dadurch unterstützt, daß das Halteelement um eine im wesentlichen horizontal verlaufende Drehachse verschwenkt wird.A typical handling of container-like workpieces is supported in that the holding element is pivoted about an essentially horizontal axis of rotation.
Bei der Handhabung von Werkstücken mit offenen Mündungen erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, daß das Halteelement zyklisch jeweils um 180° hin- und herverschwenkt wird.When handling workpieces with open mouths, it proves particularly advantageous that the holding element is cyclically pivoted back and forth by 180 °.
Eine konstruktiv einfache Realisierung wird dadurch unterstützt, daß die Schwenkbewegung des Halteelementes von einer außenseitig an einem Sockel des Kopplungsrades positionierten Mantelkurve gesteuert wird.A structurally simple implementation is supported in that the pivoting movement of the holding element is controlled by a jacket curve positioned on the outside on a base of the coupling wheel.
Zur Vorgabe einer definierten Arbeitspositionierung der Fixierelemente wird vorgeschlagen, daß Zangenarme der Fixierelemente relativ zueinander federnd verspannt werden.To specify a defined working position of the fixing elements, it is proposed that the tong arms of the fixing elements be resiliently clamped relative to one another.
Eine aktive Aufbringung von Verstellkräften nur im Bereich von vorgesehenen Übergaben kann dadurch erreicht werden, die Zangenarme federnd in eine zur Fixierung des Werkstückes vorgesehene Klemmpositionierung verspannt werden.An active application of adjustment forces only in the area of intended transfers can be achieved by resiliently clamping the pliers arms in a clamping position provided for fixing the workpiece.
Eine typische Anwendung besteht darin, daß das Kopplungsrad zur Durchführung von Übergabevorgängen in einer Umgebung mindestens einer Plasmastation verwendet wird.A typical application is that the coupling wheel is used to carry out transfer operations in an environment of at least one plasma station.
Insbesondere ist daran gedacht, daß die Plasmastation von einem rotierenden Plasmarad positioniert wird.
Eine weitere Anwendung besteht darin, daß das Kopplungsrad zur Durchführung von Übergabevorgängen in einer Umgebung mindestens einer Blasstation verwendet wird.In particular, it is contemplated that the plasma station is positioned by a rotating plasma wheel. Another application is that the coupling wheel is used to carry out transfer operations in an environment of at least one blow molding station.
Zur Unterstützung einer hohen Produktivität wird vorgeschlagen, daß die Plasmastation von einem rotierenden Blasrad positioniert wird.To support high productivity, it is proposed that the plasma station be positioned by a rotating blowing wheel.
Ein typisches Anwendungsgebiet wird dadurch definiert, daß vom Kopplungsrad flaschenartige Werkstücke positioniert werden.A typical field of application is defined in that bottle-like workpieces are positioned by the coupling wheel.
Eine weitere Produktivitätserhöhung kann dadurch erreicht werden, daß das Kopplungsrad zur Durchführung vonA further increase in productivity can be achieved in that the coupling wheel for carrying out
Übergabevorgängen in einer Umgebung einer Behandlungsstation für die Werkstücke verwendet wird, wobei in der Behandlungsstation mindestens zwei Werkstücke gleichzeitig behandelt werden.Transfer processes are used in an environment of a treatment station for the workpieces, at least two workpieces being treated simultaneously in the treatment station.
Eine optimale kinematische Anpassung wird dadurch erreicht, daß das Halteelement mit einer Anzahl von Fixierelementen versehen wird, die der Anzahl der gleichzeitig im Bereich der Behandlungsstation zu behandelnden Werkstücke entspricht.An optimal kinematic adaptation is achieved in that the holding element is provided with a number of fixing elements which corresponds to the number of workpieces to be treated simultaneously in the area of the treatment station.
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 Piasmäkammern, 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 Piasmäkammern, 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. 2 shows an arrangement similar to Fig. 1, in which the plasma station is equipped with two plasma chambers are,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Plasmarades mit einer Vielzahl von Plasmakammern,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 und9 is an enlarged view of the plasma chamber with the bottle to be coated according to FIGS. 6 and
Fig. 10 eine nochmals vergrößerte Darstellung eines Anschlußelementes zur Halterung des Werkstückes in der Plasmakammer.Fig. 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 und11 shows a schematic illustration of a positioning of a bottle-shaped workpiece within the plasma chamber using a forceps-like holding element and
Fig. 12 eine Darstellung ähnlich zu Fig. 10 bei einer gegenüber Fig. 10 abgesenkten Positionierung des hülsenartigen Dichtelementes.
Fig. 13 eine Draufsicht auf das Halteelement gemäß Fig. 11 ohne Darstellung des Werkstückes,FIG. 12 shows a representation similar to FIG. 10 with the sleeve-like sealing element lowered compared to FIG. 10. 13 is a plan view of the holding element according to FIG. 11 without showing the workpiece,
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des Halteelementes gemäß Fig. 13 und14 is a perspective view of the holding element according to FIG. 13 and
Fig. 15 eine perspektivische Darstellung des15 is a perspective view of the
Halteelementes gemäß Fig. 14 mit eingesetztem flaschenartigem14 with inserted bottle-like
Werkstück sowie positionierten Arretierelementen.Workpiece and positioned locking elements.
Fig. 16 eine Darstellung einer geschlossenen Plasmakammer, bei der unterhalb des Kammerbodens ein Ventilblock mit einer Mehrzahl von Ventilen angeordnet ist,16 shows a closed plasma chamber in which a valve block with a plurality of valves is arranged below the chamber bottom,
Fig. 17 die Anordnung gemäß Fig. 16 nach einem Öffnen der Plasmakammer,17 shows the arrangement according to FIG. 16 after opening the plasma chamber,
Fig. 18 eine Darstellung eines gegenüber Fig. 16 modifizierten Ventilblockes,18 shows a representation of a valve block modified with respect to FIG. 16,
Fig. 19 einen Vertikalschnitt gemäß Schnittlinie XV-XV in Fig. 18 ohne Darstellung von zangenartigen Halteelementen für die Werkstücke undFig. 19 is a vertical section along section line XV-XV in Fig. 18 without showing pliers-like holding elements for the workpieces and
Fig. 20 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie XVI-XVI in Fig. 14 ebenfalls ohne dargestelltes zangenartiges Halteelement.Fig. 20 is a horizontal section along section line XVI-XVI in Fig. 14 also without a pliers-like holding element shown.
Fig. 21 einen Vertikalschnitt durch eine Plasmastation mit zwei Plasmakammern, die über 'einekanalartige Verzweigung an eine gemeinsame Betriebsmittelzuführung angeschlossen sind,21 shows a vertical section through a plasma station with two plasma chambers which are connected to a common operating means feed via a channel-like branching,
Fig. 22 einen Vertikalschnitt gemäß Schnittlinie XIII-XIII in Fig. 21 und
Fig. 23 eine schematische Darstellung für einen Anschluß eines mit sich verzweigenden Anschlußkanälen versehenen Kammersockels an eine Mehrzahl von Ventilen.Fig. 22 is a vertical section along section line XIII-XIII in Fig. 21 and 23 shows a schematic illustration for a connection of a chamber base provided with branching connection channels to a plurality of valves.
Fig. 24 eine perspektivische Darstellung einer Trageinrichtung, die auf einem rotierenden Plasmarad angeordnete Betriebsmittelpumpen sowie ebenfalls auf dem Plasmarad angeordnete Plasmastationen mit jeweils zwei Plasmakammern aufweist,24 is a perspective view of a carrying device which has operating fluid pumps arranged on a rotating plasma wheel and also plasma stations, each with two plasma chambers, arranged on the plasma wheel,
Fig. 25 eine weitere Darstellung eines Plasmarades ähnlich zu Fig. 24 ohne dargestellte Verteilerkästen sowie in einer teilweise transparenten Darstellung,25 shows a further illustration of a plasma wheel similar to FIG. 24 without the illustrated distribution boxes and in a partially transparent illustration,
Fig. 26 das Plasmarad gemäß Fig. 25 in einem teilmontierten Zustand,26 shows the plasma wheel according to FIG. 25 in a partially assembled state,
Fig. 27 das Plasmarad gemäß Fig. 25 mit lediglich einer montierten Plasmastation,27 the plasma wheel according to FIG. 25 with only one assembled plasma station,
Fig. 28 das Plasmarad gemäß Fig. 27 in einer anderen perspektivischen Darstellung und mit abgebildeten externen Fördereinrichtungen für Betriebsmittel,28 the plasma wheel according to FIG. 27 in a different perspective view and with external conveying devices for operating means shown,
Fig. 29 eine schematische Darstellung eines anderen Plasmarades, bei dem Fördereinrichtungen für Betriebsmittel in einem in lotrechter Richtung oberen Bereich angeordnet sind,29 shows a schematic illustration of another plasma wheel, in which conveying devices for operating resources are arranged in an upper region in the vertical direction,
Fig. 30 eine teilweise Darstellung einer weiteren Konstruktion eines Plasmarades, das hängend gelagert ist und bei dem Fördereinrichtungen für Betriebsmittel in lotrechter Richtung oberhalb der Plasmastationen positioniert sind.
Fig. 31 eine perspektivische Darstellung eines Tragringes eines Plasmarades, auf dem eine Vielzahl von Trägern zur Positionierung jeweils mehrerer Halteelemente für flaschenförmige Werkstücke angeordnet sind,30 shows a partial illustration of a further construction of a plasma wheel, which is mounted in a hanging manner and in which conveying devices for operating materials are positioned in the vertical direction above the plasma stations. 31 is a perspective view of a support ring of a plasma wheel, on which a plurality of carriers for positioning several holding elements for bottle-shaped workpieces are arranged,
Fig. 32 eine schematische Darstellung eines Plasmarades, bei dem fertig bestückte Träger für die Werkstücke in das Plasmarad eingesetzt und nach einer Durchführung des Behandlungsvorganges gemeinsam mit den behandelten32 shows a schematic representation of a plasma wheel, in which fully equipped carriers for the workpieces are inserted into the plasma wheel and after the treatment process has been carried out together with the treated ones
Werkstücken wieder aus dem Plasmarad entnommen werden,Workpieces are removed from the plasma wheel,
Fig. 33 eine gegenüber Fig. 32 abgewandelte Ausführungsform, bei der auf dem Plasmarad rotationsfähig gelagerte Träger angeordnet sind, die mit Beladestrecken und Entladestrecken zusammenwirken, die außerhalb des Plasmarades angeordnet sind,FIG. 33 shows an embodiment modified from FIG. 32, in which supports are arranged on the plasma wheel so as to be capable of rotation, which interact with loading and unloading sections which are arranged outside the plasma wheel, FIG.
Fig. 34 eine nochmals abgewandelte Ausführungsform, bei der ein taktweiser Betrieb des Plasmarades und ein taktweiser34 shows a further modified embodiment, in which a pulsed operation of the plasma wheel and a pulsed one
Betrieb von Eingaberädern und Ausgaberädern vorgesehen ist,Operation of input wheels and output wheels is provided,
Fig. 35 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Steuerungsstruktur zur wahlweisen Aktivierung eines Produktionsbetriebes oder eines Laborbetriebes der Vorrichtung.35 is a block diagram illustrating a control structure for selectively activating a production operation or a laboratory operation of the device.
Fig. 36 eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen,36 is a perspective view of a blow molding station for producing containers from preforms,
Fig. 37 einen Längsschnitt durch eine Blasform, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,37 shows a longitudinal section through a blow mold in which a preform is stretched and expanded,
Fig. 38 eine Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blasformung von
Behältern,38 shows a sketch to illustrate a basic structure of a device for blow molding containers
Fig. 39 eine modifizierte Heizstrecke mit vergrößerter Heizkapazität,39 shows a modified heating section with increased heating capacity,
Fig. 40 eine perspektivische Darstellung eines Kopplungsrades, bei dem vier Halteelemente mit jeweils zwei Fixierelementen verwendet sind und40 is a perspective view of a coupling wheel in which four holding elements, each with two fixing elements, are used, and
Fig. 41 eine Draufsicht gemäß Blickrichtung XI in Fig. 10.41 is a plan view in the viewing direction XI in FIG. 10.
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. Die1 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
Plasmastationen (3) sind mit Kavitäten (4) bzw. Plasmakammern (17) zur Aufnahme von zu behandelnden Werkstücken (5) versehen.Plasma stations (3) are provided with cavities (4) or plasma chambers (17) for receiving workpieces (5) to be treated.
Zur Erläuterung des konstruktiven Grundprinzips ist in Fig. 1 jeweils nur ein Werkstück (5) je Plasmastation (3) dargestellt. Auch die Zuführungen und Ableitungen der Werkstücke zeigen lediglich schematisch die Handhabung von einzelnen Werkstücken (5) . Tatsächlich können jedoch jeder Plasmastation (3) auch mindestens zwei oder mehr Werkstücke (5) zugeordnet sein.To explain the basic construction principle, only one workpiece (5) per plasma station (3) is shown in FIG. 1. The feeds and discharges of the workpieces also only schematically show the handling of individual workpieces (5). In fact, at least two or more workpieces (5) can also be assigned to each plasma station (3).
Die zu behandelnden Werkstücke (5) werden dem Plasmamodul (1) 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 (11) 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.The workpieces (5) to be treated are fed to the plasma module (1) 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) from the transfer wheel (8) to an input wheel (11) with a greater distance between the workpieces (5) relative to one another in relation 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 the area of the plasma wheel (2) by an output wheel (12) and transferred to 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) are each equipped with 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 Betriebsmittelverteilung 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 in particular can be used for the distribution of operating resources (21) can be used.
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 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.
Im oberen Bereich der Plasmastation (3) ist der Mikrowellengenerator (19) angeordnet. DerThe microwave generator (19) is arranged in the upper region of the plasma station (3). The
Mikrowellengenerator (19) ist über eine Umlenkung (25) und einen Adapter (26) an einen Kopplungskanal (27) angeschlossen, der in die Plasmakammer (17) einmündet.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).
Grundsätzlich kann der Mikrowellengenerator (19) sowohl unmittelbar im Bereich des Kammerdeckels (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 einIn principle, the microwave generator (19) can be coupled both directly in the area of the chamber cover (31) and via a spacer element to the chamber cover (31) with a predeterminable distance to the chamber cover (31) and thus in a larger surrounding area of the chamber cover (31) , The adapter (26) has the function of a transition element and the coupling channel (27) is designed as a coaxial conductor. In the area of an opening of the coupling channel (27) into the chamber cover (31) is a
Quarzglasfenster angeordnet. Die Umlenkung (25) ist als ein Hohlleiter ausgebildet.Quartz glass windows arranged. The deflection (25) is designed as a waveguide.
Das Werkstück (5) wird von einem Halteelement (28) positioniert, das im Bereich eines Kammerbodens (29)
angeordnet ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Werkstück (5) im Bereich eines Dichtelementes (280) positioniert, das im Bereich eines Kammerbodens (29) angeordnet ist. Das Halteelement (28) kann auch vorteilhaft als Dichtelement (280) ausgebildet sein oder ein solches Dichtelement (280) umfassen.The workpiece (5) is positioned by a holding element (28) which is located in the area of a chamber base (29) is arranged. According to a development of the invention, the workpiece (5) is positioned in the area of a sealing element (280) which is arranged in the area of a chamber base (29). The holding element (28) can also advantageously be designed as a sealing element (280) or comprise such a sealing element (280).
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.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 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. 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 dieFig. 6 shows the in a vertical sectional view
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) beauf schlagt 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 .5. It can be seen in particular that the coupling channel (27) opens into a chamber cover (31) which has a laterally projecting flange (32). In the area of the flange (32) a seal (33) is arranged, which is struck 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). A further seal (35) is arranged in a lower region of the chamber wall (18) in order to seal here too relative to the chamber bottom (29) guarantee .
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 desIn 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
Werkstückes (5) evakuiert werden können. Zur Unterstützung einer Zuleitung von Prozeßgas ist im Bereich des Kammersockels (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.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 carriage (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).
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 derFIGS. 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
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.Chamber wall (18) in an open state of the plasma chamber (17) reached 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 Kopplungskanal (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.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 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) via the flange (32) of the chamber cover (31) and the holding of the workpiece (5) by the holding element (28) can be seen. In addition, it can be seen that the lance (36) is guided through a recess (40) in the holding element (28).
Die Fixierung des Werkstückes (5) durch das Halteelement (28), beziehungsweise • die Positionierung des Werkstückes (5) im Bereich des Dichtelementes (280) ist in der nochmals vergrößerten Darstellung in Fig. 10 zu erkennen. Das Halteelement (28) ist in eine Führungshülse (41) eingesetzt, die mit einer Feder ammer (42) versehen ist. In die Federkammer (42) ist eine Druckfeder (43) eingesetzt, die einen Außenflansch (44) des als Dichtelement (280) ausgebildeten Halteelementes (28) relativ zur Führungshülse (41) verspannt.The fixation of the workpiece (5) by the holding element (28), or • the positioning of the workpiece (5) in the region of the sealing element (280) can be seen in the enlarged illustration in FIG. 10. The holding element (28) is inserted into a guide sleeve (41) which is provided with a spring bummer (42). A compression spring (43) is inserted into the spring chamber (42) and clamps an outer flange (44) of the holding element (28) designed as a sealing element (280) 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 Halteelement (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 Halteelement (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 holding 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 holding 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) 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.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 like pliers trained and has two pivotally mounted holding arms (47, 48). The holding arms (47, 48) can be pivoted 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.
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.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 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 10 nach einem Anheben der Kammerwandung (18) und nach einem Absenken des Dichtelementes (28) . Genau wie in Fig. 10 ist auch in Fig. 11 das Halteelement (46) gemäß Fig. 11 nicht dargestellt.FIG. 12 shows the arrangement according to FIG. 10 after the chamber wall (18) has been raised and after the sealing element (28) has been lowered. Just as in FIG. 10, the holding element (46) according to FIG. 11 is also not shown in FIG. 11.
Das Dichtelement (280) ist gemäß Fig. 12 derart abgesenkt, daß eine seitliche Beweglichkeit des Werkstückes (5) erfolgen kann. Hierdurch ist ein seitliches Einsetzen vor der Plasmabehandlung sowie ein seitliches Entnehmen nach einem Abschluß der Plasmabehandlung möglich. Im dargestellten12, the sealing element (280) is lowered in such a way that the workpiece (5) can move laterally. This enables lateral insertion before the plasma treatment and removal from the side after the plasma treatment has ended. In the illustrated
Betriebszustand ist der Außenflansch (44) des Dichtelementes (28) gegen einen Innensteg des Kammersockels (30) geführt. Der Innenflansch (54) definiert gemeinsam mit einem Innenflansch (55) der Führungshülse (41) den Bewegungsbereich des Dichtelementes (28) . Ohne eine externe Stellkraft wird das Dichtelement (28) mit seinem Außenflansch (44) von der Druckfeder (43) gegen den Innenflansch (54) gedrückt.In the operating state, the outer flange (44) of the sealing element (28) is guided against an inner web of the chamber base (30). The inner flange (54) together with an inner flange (55) of the guide sleeve (41) defines the range of motion of the sealing element (28). Without an external actuating force, the sealing element (28) with its outer flange (44) is pressed against the inner flange (54) by the compression spring (43).
Zur Gewährleistung einer ausreichenden Abdichtung kann der Außenflansch (44) im Bereich seiner dem Innenflansch (55)
zugewandten Ausdehnung mit einer Ringdichtung (56) versehen werden. In einem angehobenen Zustand des Dichtelementes (28) wird hierdurch eine Abdichtung zwischen dem Außenflansch (44) und dem Innenflansch (55) vorgenommen. Alternativ kann auch eine dynamische Dichtung verwendet werden, bei der dieIn order to ensure adequate sealing, the outer flange (44) in the area of the inner flange (55) facing expansion with an annular seal (56). When the sealing element (28) is in a raised state, this seals the outer flange (44) and the inner flange (55). Alternatively, a dynamic seal can also be used, in which the
Abdichtung radial im Bereich eines Außenumfanges erfolgt und bei einer Bewegung ein Entlanggleiten an der Dichtung durchgeführt wird. Das Dichtelement (28) weist darüber hinaus eine Ringdichtung (57) im Bereich seiner dem Werkstück (5) zugewandten Ausdehnung auf. Bei einem flaschenartigen Werkstück (5) wird diese Ringdichtung (57) gegen eine Mündungsfläche (58) eines Gewindebereiches (59) geführt. Zur äußeren Einfassung des Gewindebereiches (59) in einem angehobenen Zustand des Dichtelementes (28) weist das Dichtelement (28)' darüber hinaus einen ringartigenSealing takes place radially in the area of an outer circumference and sliding along the seal is carried out during a movement. The sealing element (28) also has an annular seal (57) in the region of its extension facing the workpiece (5). In the case of a bottle-like workpiece (5), this ring seal (57) is guided against an orifice surface (58) of a threaded area (59). For the outer border of the threaded area (59) in a raised state of the sealing element (28), the sealing element (28) ' also has a ring-like
Einfassungsflansch (60) auf, der innenseitig mit einer Einführanschrägung (61) versehen ist.Mount flange (60), which is provided on the inside with an insertion bevel (61).
Das Dichteelement (280) kann insbesondere derart gestaltet sein, daß bei der in Fig. 12 dargestellten Positionierung nach einem Absenken der Kammerwandung (18) zunächst eine gemeinsame Evakuierung eines Innenraumes des Werkstückes (5) und des Innenraumes der Plasmakammer (17) erfolgt. Nach einem Anheben des Dichtelementes (28) wird zum einen der Innenraum der Plasmakammer (17) durch das Dichtelement (28) gegenüber der Vakuumzuführung abgedichtet, der Innenraum des Werkstückes (5) bleibt jedoch weiterhin an die Vakuumzuführung angeschlossen. Es kann hierdurch ohne ein zusätzliches Steuerventil eine unterschiedliche Evakuierung des Innenraumes des Werkstückes (5) und des Innenraumes der Plasmakammer (17) durchgeführt werden.The sealing element (280) can in particular be designed such that, in the positioning shown in FIG. 12, after lowering the chamber wall (18), a common evacuation of an interior of the workpiece (5) and the interior of the plasma chamber (17) takes place. After the sealing element (28) has been lifted, the interior of the plasma chamber (17) is sealed off from the vacuum supply by the sealing element (28), but the interior of the workpiece (5) remains connected to the vacuum supply. As a result, different evacuation of the interior of the workpiece (5) and the interior of the plasma chamber (17) can be carried out without an additional control valve.
Fig. 13 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 (154) zur Aufnahme des Werkstückes (5) angeordnet ist. Die Haltearme (47, 48) ragen mit FixierungsvorSprüngen (155, 156) in den Klemmraum (154) hinein. Darüber hinaus weisen die Haltearme (47, 48) den FixierungsvorSprüngen (155, 156) abgewandt angeordnete Arretierstege (157, 158) auf, die von Arretierelementen (159, 160), die vorzugsweise gemeinsam mit der Kammerwandung (18) positionierbar sind, in einer Arretierungsposition fixiert werden können.FIG. 13 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 between the holding arms (47, 48) a clamping space (154) for receiving the workpiece (5) is arranged. The holding arms (47, 48) protrude into the clamping space (154) with fixing projections (155, 156). In addition, the holding arms (47, 48) have locking webs (157, 158) which face away from the fixing projections (155, 156) and which are arranged in one by locking elements (159, 160), 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 (161) auf. Das Anschlagelement (161) begrenzt ein maximales Einführen des Werkstückes (5) in den Klemmraum (154) . In der Arretierungspositionierung wird das Werkstück (5) von den Fixierungsvorsprüngen (155, 156) gegen das Anschlagelement (161) gedrückt. Das Anschlagelement (161) und die Fixierungsvorsprünge (155, 156) sind hierdurch auf einem etwa gleichen Höhenniveau angeordnet.To further support and fix the workpiece (5), the holding element (46) has a stop element (161). The stop element (161) limits maximum insertion of the workpiece (5) into the clamping space (154). In the locking position, the workpiece (5) is pressed against the stop element (161) by the fixing projections (155, 156). The stop element (161) and the fixing projections (155, 156) are thereby arranged at approximately the same height level.
Fig. 13 zeigt zusätzlich das Dichtelement (280) sowie die Lanze (36) auf einem aufgrund der gewählten Blickrichtung bezüglich der Zeichnungsebene niedrigeren Höhenniveau als das Halteelement (46) .FIG. 13 additionally shows the sealing element (280) and the lance (36) at a lower height level than the holding element (46) due to the selected viewing direction with respect to the plane of the drawing.
Fig. 14 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 Distanzelemente (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. 14 zeigt ebenfalls, daß die Fixierungsvorsprünge (55, 56) jeweils mit Einführanschrägungen (67) und Auslaßanschrägungen (68) versehen sind. Bei einem Einführen der Werkstücke (5) in den Klemmraum (154) 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 (154) kehren die Haltearme (47, 48) aufgrund der Kräfte der Federn (511 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. 14 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 mounted in the area of the station frame (16) using spacer elements (63, 64) and connecting elements (65, 66). In particular, it is intended to be mounted on the chamber base (30). Fig. 14 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 (154), 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 (154), the holding arms (47, 48) automatically return to the locking position due to the forces of the springs (511 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 vonAfter 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 active gripping of the workpieces (5) and support the application of
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 Höhenniveau 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.
Fig. 15 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 14 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. 15 sind zusätzlich die Arretierelemente (159, 160) dargestellt. Die ArretierelementePressure forces and tensile forces on the insertion bevels (67) and the outlet bevels (68). In particular, it is contemplated that the controlled pliers of the transfer elements act on the workpiece (5) at an essentially same height level as the holding arms (47, 48) or at a somewhat lower or higher level. As a result, the introduction of tilting forces into the workpiece (5) is avoided or greatly reduced. FIG. 15 shows the arrangement according to FIG. 14 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 (159, 160) are also shown in FIG. 15. The locking elements
(159, 160) werden gemeinsam mit der Kammerwandung (18) positioniert. In der dargestellten Anordnung blockieren die Arretierelemente (159, 160) eine Bewegung der Haltearme (47, 48), so daß ein unkontrolliertes Öffnen des Halteelementes(159, 160) are positioned together with the chamber wall (18). In the arrangement shown, the locking elements (159, 160) block a movement of the holding arms (47, 48), so that an uncontrolled opening of the holding element
(46) sicher unterbunden ist.(46) is safely prevented.
Fig. 16 zeigt im Detail einen unterhalb des Kammersockels (30) angeordneten Ventilblock (254) . Der Ventilblock (254) besteht im wesentlichen aus einem Blockgehäuse, das eine Mehrzahl von Ventilen (255) haltert. Insbesondere ist daran gedacht, elektromagnetisch gesteuerte Ventile (255) zu verwenden.16 shows in detail a valve block (254) arranged below the chamber base (30). The valve block (254) essentially consists of a block housing which holds a plurality of valves (255). In particular, it is contemplated to use electromagnetically controlled valves (255).
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 16 ist der Ventilblock (254) unmittelbar unterhalb des Kammersockels (30) angeordnet. Grundsätzlich ist es ebenfalls denkbar, den Kammersockel (30) und den Ventilblock (254) als ein einheitliches Bauteil zu realisieren. Die Ventile (255) sind in Fig. 16 lediglich schematisch dargestellt. Insbesondere weist der Ventilblock (254) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Primärvakuumventil (256) zur Zuführung einer ersten Unterdruckstufe sowie ein Sekundärvakuumventil16, the valve block (254) is arranged directly below the chamber base (30). In principle, it is also conceivable to realize the chamber base (30) and the valve block (254) as a single component. The valves (255) are only shown schematically in FIG. 16. In particular, the valve block (254) according to the present embodiment has a primary vacuum valve (256) for supplying a first vacuum level and a secondary vacuum valve
(57) zur Zuführung eines gegenüber der ersten Unterdruckstufe niedrigeren Unterdruckes auf. Zur Aufrechterhaltung des Vakuums synchron zur Zuführung des Prozeßgases ist darüber hinaus ein Prozeßvakuumventil (258) angeordnet. Das Prozeßvakuumventil (258) vermeidet einen Übertritt von
abgesaugtem Prozeßgas in die Versorgungskreise für das Primärvakuum und das Sekundärvakuum.(57) to supply a lower vacuum than the first vacuum level. A process vacuum valve (258) is also arranged to maintain the vacuum synchronously with the supply of the process gas. The process vacuum valve (258) avoids an overflow of extracted process gas in the supply circuits for the primary vacuum and the secondary vacuum.
Zur Unterstützung einer wahlweisen oder gemeinsamen Zuführung von Unterdruck zum Innenraum des Werkstückes (5) und / oder in den weiteren Innenraum der Plasmakammer (17) ist ein Kammervakuumventil (259) verwendet, das eine entsprechende Absperrfunktion durchführt. Insbesondere ist daran gedacht, das jeweilige Versorgungsvakuum über die Ventile (256, 257, 258) jeweils unmittelbar dem Innenraum des Werkstückes (5) zuzuführen und über das Kammervakuumventil (259) gesteuert eine bedarfsabhängige Zuschaltung des weiteren Innenraumes der Plasmakammer (17) vorzunehmen.A chamber vacuum valve (259), which carries out a corresponding shut-off function, is used to support an optional or joint supply of negative pressure to the interior of the workpiece (5) and / or to the further interior of the plasma chamber (17). In particular, it is contemplated to supply the respective supply vacuum directly to the interior of the workpiece (5) via the valves (256, 257, 258) and to control the further interior of the plasma chamber (17) in a controlled manner via the chamber vacuum valve (259).
Zur Unterstützung einer vorgebbaren und voneinander unabhängigen Entlüftung sowohl des Innenraumes des Werkstückes (5) als auch des weiteren Innenraumes der Plasmakammer (17) sind ein Werkstückentlüftungs entil (260) sowie ein Kammerentlüftungsventil (261) verwendet.A workpiece venting valve (260) and a chamber venting valve (261) are used to support a definable and mutually independent venting of both the interior of the workpiece (5) and the further interior of the plasma chamber (17).
Zur Unterstützung einer Zuführung unterschiedlicher Prozeßgaszusammensetzungen sind ein Primärprozeßgasventil (262) sowie ein Sekundärprozeßgas entil (263) verwendet. Über Zusatzventile (264, 265) ist eine Zuschaltung oder Ableitung weiterer Betriebsmittel möglich.A primary process gas valve (262) and a secondary process gas entile (263) are used to support the supply of different process gas compositions. Additional equipment (264, 265) can be used to connect or derive additional equipment.
Bei der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform sind jeweils gruppenartig eine Mehrzahl von Ventilen untereinander angeordnet. Eine derartige Anordnung unterstützt einen Anschluß der Ventile an die entsprechendenIn the embodiment shown in FIG. 16, a plurality of valves are arranged one below the other in groups. Such an arrangement supports a connection of the valves to the corresponding ones
Betriebsmittelquellen. Ebenfalls erleichtert eine derartige Anordnung den elektrischen Anschluß von elektromagnetisch gesteuerten Ventilen.
Fig. 17 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 16 nach einem Öffnen der Plasmakammer (17) durch Anheben der Kammerwandung (18) . In diesem Betriebszustand der Plasmastation (3) sind sämtliche Ventile (255) geschlossen und die Lanze (36) ist in den Kammersockel (30) und den Ventilblock (254) hinein zurückgezogen, so daß eine seitliche Positionierbarkeit des Werkstückes (5) ermöglicht ist.Equipment sources. Such an arrangement also facilitates the electrical connection of electromagnetically controlled valves. FIG. 17 shows the arrangement according to FIG. 16 after opening the plasma chamber (17) by lifting the chamber wall (18). In this operating state of the plasma station (3), all valves (255) are closed and the lance (36) is retracted into the chamber base (30) and the valve block (254), so that the workpiece (5) can be positioned laterally.
Fig. 18 zeigt eine gegenüber Fig. 16 und Fig. 17 abgewandelte Ausführungsform des Ventilblockes (254) . Die hier dargestellte Ausführungsform ist insbesondere für eine Versorgung von zwei Plasmakammern (17) bei möglichst symmetrischer Gestaltung der jeweiligen Zuführkanäle vorteilhaft. Die Prozeßgasventile (262, 263) sind bei den Darstellungen von Fig. 14 bis Fig. 16 nicht mit abgebildet. In einem der Plasmakammer (17) zugewandten Bereich des Ventilblockes (254) sind auf einer im Wesentlichen gleichen vertikalen Ebene das Kammervakuumventil (259) , das Werkstückentlüftungsventil (260) sowie das Kammerentlüftungsventil (261) angeordnet. Unterhalb dieser Ebene und in vertikaler Richtung untereinander sind das Primärvakuumventil (256) , das Sekundärvakuumventil (257) sowie das Prozeßvakuumventil (258) angeordnet.FIG. 18 shows an embodiment of the valve block (254) which is modified compared to FIGS. 16 and 17. The embodiment shown here is particularly advantageous for supplying two plasma chambers (17) with a symmetrical design of the respective feed channels. The process gas valves (262, 263) are not shown in the illustrations from FIGS. 14 to 16. The chamber vacuum valve (259), the workpiece ventilation valve (260) and the chamber ventilation valve (261) are arranged on an essentially identical vertical plane in a region of the valve block (254) facing the plasma chamber (17). The primary vacuum valve (256), the secondary vacuum valve (257) and the process vacuum valve (258) are arranged below this level and in the vertical direction.
Fig. 19 zeigt in einer weiteren Vertikalschnittdarstellung, daß für eine Ansteuerung der Ventile (255) jeweils Stellelemente (269) verwendet sind. Die Stellelemente (269) können beispielsweise als elektromagnetische Spulen ausgebildet sein, die in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen elektrischen Ansteuerung die Ventile (255) in einer geschlossenen Positionierung, einer geöffneten Positionierung oder gegebenenfalls auch in Zwischenpositionierungen anordnen. Innerhalb des Ventilblockes (254) verläuft ein Kammeranschlußkanal (270) für eine unmittelbare Verbindung mindestens eines der Ventile (255) mit dem Innenraum der
Plasmakammer (17) sowie ein Werkstückanschlußkanal (71) zur Verbindung mindestens eines der Ventile (255) mit einem Innenraum des zu behandelnden Werkstückes (5) .19 shows in a further vertical sectional view that actuating elements (269) are used in each case for controlling the valves (255). The control elements (269) can be designed, for example, as electromagnetic coils which, depending on their respective electrical control, arrange the valves (255) in a closed position, an open position or, if appropriate, also in intermediate positions. A chamber connection channel (270) runs within the valve block (254) for a direct connection of at least one of the valves (255) to the interior of the Plasma chamber (17) and a workpiece connection channel (71) for connecting at least one of the valves (255) to an interior of the workpiece (5) to be treated.
Fig. 20 zeigt einen Anschluß der Ventile (255) . Es sind hier auf Anschlußstutzen (266) flexible Verbindungsleitungen (267) aufgesteckt und mit Schlauchschellen (268) fixiert. Ebenfalls ist eine Verwendung von Verbindungsrohren möglich. Die jeweilige Auswahl der geeigneten Verbindungsleitungen (267) erfolgt unter Berücksichtigung der konstruktiven Randbedingungen.Fig. 20 shows a connection of the valves (255). Flexible connecting lines (267) are plugged onto connecting pieces (266) and fixed with hose clips (268). The use of connecting pipes is also possible. The respective selection of the suitable connecting lines (267) is made taking into account the structural boundary conditions.
Fig. 21 zeigt eine Plasmastation (3) mit zwei Plasmakammern (17) zur gleichzeitigen Plasmabehandlung von zwei Werkstücken (5) . Jede der Plasmakammern (17) ist über einen Kopplungskanal (27) sowie einen Adapter (26) und eine Umlenkung (25) an jeweils einen Mikrowellengenerator (19) angeschlossen. Grundsätzlich ist es ebenfalls denkbar, für zwei oder mehr Plasmakammern (17) einen gemeinsamen21 shows a plasma station (3) with two plasma chambers (17) for the simultaneous plasma treatment of two workpieces (5). Each of the plasma chambers (17) is connected via a coupling channel (27) as well as an adapter (26) and a deflection (25) to a microwave generator (19). In principle, it is also conceivable to have a common one for two or more plasma chambers (17)
Mikrowellengenerator (19) zu verwenden und über eine nicht dargestellte Verzweigung eine Aufteilung der generierten Mikrowellenstrahlung vorzunehmen, um eine gleichmäßige Zündung des Plasmas in jeder der Plasmakammern (17) zu gewährleisten.To use microwave generator (19) and to split the generated microwave radiation via a branch, not shown, to ensure a uniform ignition of the plasma in each of the plasma chambers (17).
In die Plasmakammern (17) münden Kopplungskanäle (354) ein, die jeweils an eine Verzweigung (355) zur Aufteilung einer Menge eines zugeführten Betriebsmittels in zwei Teilmengen angeschlossen sind. Bei einer Verwendung von mehr als zwei Plasmakammern (17) wird die Verzweigung (355) entweder mit einer entsprechenden Anzahl von Ausgängen versehen, oder es werden kaskadiert mehrere Teilverzweigungen hintereinander angeordnet. Die in Fig. 12 dargestellte Anordnung der Verzweigung (355) in unmittelbarer Nähe der Plasmakammer (17)
führt zu sehr kurzen Kopplungskanälen (27) . Bei einer Zufuhr von Unterdruck hat dies den Vorteil, daß nur ein relativ geringes Volumen der Kopplungskanäle (27) zu evakuieren ist.Coupling channels (354) open into the plasma chambers (17), each of which is connected to a branch (355) for dividing a quantity of an operating medium supplied into two subsets. If more than two plasma chambers (17) are used, the branch (355) is either provided with a corresponding number of outputs, or a plurality of partial branches are cascaded in a row. The arrangement of the branch (355) shown in FIG. 12 in the immediate vicinity of the plasma chamber (17) leads to very short coupling channels (27). If a vacuum is supplied, this has the advantage that only a relatively small volume of the coupling channels (27) has to be evacuated.
Fig. 22 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 21 bei zusätzlich eingezeichnetem Lanzenschlitten (37) . In der dargestellten Positionierung ist die Plasmakammer (17) geschlossen und der Lanzenschlitten (37) gegen den Kammersockel (30) geführt, so daß eine Strömung von Prozeßgas in den Innenraum des Werkstückes (5) hinein gesteuert werden kann.FIG. 22 shows a vertical section through the arrangement according to FIG. 21 with the lance slide (37) additionally drawn in. In the position shown, the plasma chamber (17) is closed and the lance slide (37) is guided against the chamber base (30), so that a flow of process gas into the interior of the workpiece (5) can be controlled.
Im Bereich des Kammersockels (30) sind Kammerkanäle (356) zum Anschluß von Innenräumen der Plasmakammern (17) an die jeweiligen Betriebsmittelzuführungen sowie an denIn the area of the chamber base (30) there are chamber channels (356) for connecting interior spaces of the plasma chambers (17) to the respective supply means and to the
Positionierkanal (357) angeordnet, innerhalb dessen ein Kupplungsrohr (358) längsverschieblich und abgedichtet geführt ist, das eine Verbindung mit dem Plasmagaskanal (38) innerhalb des Lanzenschlittens (37) bereitstellt. Unabhängig von einer jeweiligen Positionierung des Lanzenschlittens (37) zum Ka mersockel (30) wird hierdurch die Lanze (36) an eine Prozeßgaszuführung angeschlossen, so daß ein Eindringen von Umgebungsluft in die Prozeßgaszuführung vermieden ist.Positioning channel (357) is arranged, within which a coupling tube (358) is guided so as to be longitudinally displaceable and sealed, which provides a connection to the plasma gas channel (38) within the lance slide (37). Regardless of a respective positioning of the lance carriage (37) to Ka mersockel (30), the lance (36) is thereby connected to a process gas supply, so that penetration of ambient air into the process gas supply is avoided.
Fig. 23 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 21 in einer stark schematisierten Darstellung sowie mit zusätzlicher Darstellung von Ventilen (359) zur Steuerung einer Betriebsmittelzufuhr. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind aufgrund der schaltungstechnischen Anordnung der Kopplungskanäle (354) drei Verzweigungen (355) verwendet. Zu erkennen sind ebenfalls Quarzglasfenster (368) zur Abdichtung der Innenräume der Plasmakammern (17) relativ zu den Innenräumen der Kopplungskanäle (27) bei gleichzeitiger Durchtrittsmöglichkeit für die Mikrowellenstrahlung.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ein Primärvakuumventil (360) zur Zuführung einer ersten Unterdruckstufe sowie ein Sekundärvakuumventil (361) zur Zuführung eines gegenüber der ersten Unterdruckstufe niedrigeren Unterdruckes verwendet. Zur Aufrechterhaltung des Vakuums synchron zur Zuführung des Prozeßgases ist darüber hinaus ein Prozeßvakuumventil (362) angeordnet. Das Prozeßvakuumventil (362) vermeidet einen Übertritt von abgesaugtem Prozeßgas in die Versorgungskreise für das Primär akuum und das Sekundärvakuum.FIG. 23 shows the arrangement according to FIG. 21 in a highly schematic representation and with an additional representation of valves (359) for controlling an operating medium supply. In the illustrated embodiment, three branches (355) are used due to the circuit arrangement of the coupling channels (354). Quartz glass windows (368) can also be seen for sealing the interior of the plasma chambers (17) relative to the interior of the coupling channels (27) with simultaneous passage for the microwave radiation. According to the present embodiment, a primary vacuum valve (360) for supplying a first vacuum level and a secondary vacuum valve (361) for supplying a lower pressure than the first vacuum level are used. A process vacuum valve (362) is also arranged to maintain the vacuum in synchronism with the supply of the process gas. The process vacuum valve (362) avoids an overflow of extracted process gas into the supply circuits for the primary vacuum and the secondary vacuum.
Zur Unterstützung einer wahlweisen oder gemeinsamen Zuführung von Unterdruck zum Innenraum des Werkstückes (5) und / oder in den weiteren Innenraum der Plasmakammer (17) ist einTo support an optional or joint supply of negative pressure to the interior of the workpiece (5) and / or to the further interior of the plasma chamber (17), a
Kammervakuumventil (363) verwendet, das eine entsprechende Absperrfunktion durchführt. Insbesondere ist daran gedacht, das jeweilige Versorgungsvakuum über die Ventile (360, 361, 362) jeweils unmittelbar dem Innenraum des Werkstückes (5) zuzuführen und über das Kammervakuumventil (363) gesteuert eine bedarfsabhängige Zuschaltung des weiteren Innenraumes der Plasmakammer (17) vorzunehmen.Chamber vacuum valve (363) is used, which performs a corresponding shut-off function. In particular, it is contemplated to supply the respective supply vacuum directly to the interior of the workpiece (5) via the valves (360, 361, 362) and to control the further interior of the plasma chamber (17) in a controlled manner via the chamber vacuum valve (363).
Zur Unterstützung einer vorgebbaren und voneinander unabhängigen Entlüftung sowohl des Innenraumes desTo support a definable and independent ventilation of both the interior of the
Werkstückes (5) als auch des weiteren Innenraumes der Plasmakammer (17) sind ein Werkstückentlüftungsventil (364) sowie ein Kammerentlü tungsventil (365) verwendet.Workpiece (5) and the further interior of the plasma chamber (17), a workpiece vent valve (364) and a chamber vent valve (365) are used.
Zur Unterstützung einer Zuführung unterschiedlicherTo support a supply of different
Prozeßgaszusammensetzungen sind ein Primärprozeßgasventil (366) sowie ein Sekundärprozeßgasventil (367) verwendet.Process gas compositions include a primary process gas valve (366) and a secondary process gas valve (367).
Über die Verzweigungen (355) ist es grundsätzlich möglich, mehrere Plasmakammern (17) an gemeinsame Ventile (359)
anzuschließen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, über die Verzweigungen mehrere Kavitäten innerhalb einer Plasmakammer mit gemeinsamen Ventilen (359) zu verbinden. Schließlich ist auch daran gedacht, alternativ oder ergänzend zu den obigen Varianten mehrere Innenräume von Werkstücken (5) innerhalb einer gemeinsamen Plasmakammer (17) oder innerhalb einer gemeinsamen Kavität mit gemeinsamen Ventilen (359) zu verbinden.In principle, it is possible to use the branches (355) to connect several plasma chambers (17) to common valves (359) to join. Alternatively or additionally, it is possible to connect several cavities within a plasma chamber to common valves (359) via the branches. Finally, as an alternative or in addition to the above variants, it is also contemplated to connect a plurality of interior spaces of workpieces (5) within a common plasma chamber (17) or within a common cavity with common valves (359).
Die Betätigung der Ventile (359) erfolgt vorzugsweise über eine programmierbare elektronische Steuerung. Zunächst wird nach einem Schließen der Plasmakammer (17) das Primärvakuumventil (360) geöffnet und der Innenraum des Werkstückes (5) und der Innenraum der Plasmakammer (17) gleichzeitig evakuiert. Hierbei wird ein Druckniveau im Bereich von 20 bar bis 50 bar erreicht. Nach einem Schließen des Primärvakuumventils (360) erfolgt ein Öffnen des Sekundärvakuumventils (361) und der Innenraum des Werkstückes (5) und der Innenraum der Plasmakammer (17) werden zunächst gleichzeitig an eine Unterdruckquelle mit einem niedrigeren Druckniveau angeschlossen. Nach einer ausreichenden Evakuierung des das Werkstück (5) umgebenden Innenraumes der Plasmakammer (17) schließt das Kammervakuumventil (363) und lediglich der Innenraum des Werkstückes (5) wird weiter evakuiert. Hierbei wird ein Druckniveau von etwa 0,1 mbar erreicht.The valves (359) are preferably actuated via a programmable electronic control. First, after closing the plasma chamber (17), the primary vacuum valve (360) is opened and the interior of the workpiece (5) and the interior of the plasma chamber (17) are evacuated at the same time. A pressure level in the range of 20 bar to 50 bar is reached. After the primary vacuum valve (360) has been closed, the secondary vacuum valve (361) is opened and the interior of the workpiece (5) and the interior of the plasma chamber (17) are initially connected simultaneously to a vacuum source with a lower pressure level. After sufficient evacuation of the interior of the plasma chamber (17) surrounding the workpiece (5), the chamber vacuum valve (363) closes and only the interior of the workpiece (5) is evacuated further. A pressure level of about 0.1 mbar is reached.
Nach einem Schließen des Kammervakuumventils (363) und einer in der Regel bereits zuvor erfolgten Positionierung der Lanze (36) innerhalb des Innenraumes des Werkstückes (5) öffnet das Primärprozeßgasventil (366) und ein Prozeßgas einer ersten Zusammensetzung wird zugeführt. Zur Prozeßgasversorgung der Lanze (36) ist insbesondere daran gedacht, die beispielsweise in Fig. 6 dargestellten Gasanschlüsse (39) im Bereich des Kammersockels (30) derart auszuführen, daß innerhalb einer
bohrungsartigen Ausnehmung ein rohrartiges Kupplungselement in einer Längsrichtung verschieblich geführt ist. Eine Abdichtung kann über eine dynamische Ringdichtung erfolgen. Das rohrartige Verbindungselement ist vom Lanzenschlitten (37) getragen und stellt eine Verbindung zum Plasmagaskanal (38) innerhalb des Lanzenschlittens (37) her. Durch eine entsprechende Verschiebung des rohrartigenAfter the chamber vacuum valve (363) has been closed and the lance (36) has generally already been positioned within the interior of the workpiece (5), the primary process gas valve (366) opens and a process gas of a first composition is supplied. For the process gas supply to the lance (36), the gas connections (39), for example shown in FIG. 6, in the region of the chamber base (30) are designed in such a way that within a bore-like recess, a tubular coupling element is guided displaceably in a longitudinal direction. Sealing can be done using a dynamic ring seal. The tubular connecting element is carried by the lance slide (37) and establishes a connection to the plasma gas channel (38) within the lance slide (37). By a corresponding displacement of the tubular
Verbindungselementes innerhalb der bohrungsartigen Ausnehmung ist für jede Positionierung des Lanzenschlittens (37) eine Verbindung mit der Prozeßgasverteilung gewährleistet .Connection element within the bore-like recess ensures a connection to the process gas distribution for each positioning of the lance slide (37).
Nach einer ausreichenden Prozeßgaszuführung zündet der Mikrowellengenerator (19) das Plasma im Innenraum des Werkstückes (5) . zu einem vorgebbaren Zeitpunkt schließt das Primärprozeßgasventil (366) und das SekundärprozeßgasventilAfter a sufficient supply of process gas, the microwave generator (19) ignites the plasma in the interior of the workpiece (5). the primary process gas valve (366) and the secondary process gas valve close at a predeterminable point in time
(367) öffnet zur Zuführung eines(367) opens to feed one
Prozeßgases einer zweiten Zusammensetzung. Zumindest zeitweise parallel zum Öffnen der Prozeßgasventile (366, 367) öffnet auch das Prozeßvakuumventil (362), um einen ausreichend niedrigen Unterdruck im Innenraum des WerkstückesProcess gas of a second composition. At least temporarily, parallel to the opening of the process gas valves (366, 367), the process vacuum valve (362) also opens to a sufficiently low negative pressure in the interior of the workpiece
(5) aufrecht zu erhalten. Hierbei erweist sich ein Druckniveau von etwa 0,3 mbar als zweckmäßig.(5) maintain. Here, a pressure level of about 0.3 mbar proves to be expedient.
Nach einem Abschluß der Plasmabeschichtung öffnet zunächst das Werkstückentlüftungsventil (364) und schließt den Innenraum des Werkstückes (5) an einen Umgebungsdruck an. mit einer vorgebbaren zeitlichen Verzögerung nach einem Öffnen des Werkstückentlüftungsventils (364) Öffnet auch das Kammerentlüftungsventil (365), um den Innenraum derAfter completion of the plasma coating, the workpiece vent valve (364) first opens and connects the interior of the workpiece (5) to an ambient pressure. with a predefinable time delay after opening the workpiece vent valve (364) also opens the chamber vent valve (365) to the interior of the
Plasmakammer (17) wieder vollständig auf den Umgebungsdruck anzuheben. Nach einem zumindest annäherungsweise Erreichen des Umgebungsdruckes innerhalb der Plasmakammer (17) kann die Plasmakammer (17) öffnen und das beschichtete Werkstück (5) wird entnommen und durch ein neues zu beschichtendes
Werkstück (5) ersetzt.Raise the plasma chamber (17) completely to the ambient pressure. After at least approximately reaching the ambient pressure within the plasma chamber (17), the plasma chamber (17) can open and the coated workpiece (5) is removed and replaced by a new one to be coated Workpiece (5) replaced.
Zur Entfernung eventueller Rückstände desTo remove any residues of the
Plasmabehandlungsverfahrens innerhalb des Werkstückes (5) ist es möglich, vor einer Entnahme des Werkstückes (5) aus derPlasma treatment method within the workpiece (5), it is possible to remove the workpiece (5) from the
Plasmakammer (17) Druckluft in das Werkstück (5) einzubringen und hierdurch die eventuellen Verunreinigungen zu entfernen.Introduce plasma chamber (17) compressed air into the workpiece (5) and thereby remove any impurities.
Die Ableitung der Druckluft kann entweder in eine Umgebung der Plasmastation (3) erfolgen, insbesondere ist aber auch daran gedacht, gleichzeitig zur Druckbeaufschlagung auch einen der Unterdruckanschlüsse zu aktivieren und hierdurch ein definiertes Absaugen der Verunreinigungen durchzuführen.The discharge of the compressed air can either take place in an environment of the plasma station (3), but in particular it is also contemplated to activate one of the negative pressure connections at the same time as the pressure is applied and thereby to carry out a defined suction of the contaminants.
Alternativ ist ebenfalls daran gedacht, den Reinigungsvorgang ausschließlich durch eine zusätzliche Unterdruckbeaufschlagung durchzuführen und denAlternatively, it is also thought to carry out the cleaning process exclusively by applying an additional vacuum and the
Reinigungsvorgang durch nachströmende Umgebungsluft durchzuführe .Carry out cleaning process by inflowing ambient air.
Bei einer Druckluftzuführung ist insbesondere an eine Zuführung durch die Lanze (36) hindurch gedacht, da hierdurch die Spülluft in einen Bereich des Innenraumes des Werkstückes (5) eingebracht werden kann, der einer Öffnung des Werkstückes (5) abgewandt angeordnet ist. Hierdurch wird eine Spülluftströmung in Richtung auf die Öffnung des Werkstückes (5) unterstützt und ein wirksamer Reinigungsvorgang durchgeführt .In the case of a compressed air supply, in particular a supply through the lance (36) is envisaged, since this allows the purge air to be introduced into an area of the interior of the workpiece (5) which is arranged facing away from an opening of the workpiece (5). This supports a purge air flow in the direction of the opening of the workpiece (5) and an effective cleaning process is carried out.
Fig. 24 zeigt ein gegenüber der Darstellung in Fig. 3 abgewandeltes Plasmamodul (1) . Das Plasmarad (2) ist hier für einen umlaufenden Transport von Plasmastationen (3) ausgebildet, die mit jeweils zwei Plasmakammern (17) versehen sind. Für jede der Plasmakammern (17) weist jede der Plasmastationen (3) zwei Mikrowellengeneratoren (19), zwei Umlenkungen (25) sowie zwei Adapter (26) auf, die die Mikrowellen zur Zündung des Plasmas über Kopplungskanäle (27)
in die zugeordneten Plasmakammern (17) einleiten. Der Tragring (14) des Plasmarades (2) besitzt in einem vertikalen Querschnitt ein c-förmiges Profil mit einem Basisschenkel (441), einem Distanzschenkel (442) sowie einem Abschlußschenkel (443) . Der Distanzschenkel (442) verläuft im wesentlichen in einer vertikalen Richtung, der Basisschenkel und der Abschlußschenkel (443) sind im wesentlichen horizontal angeordnet. Der Basisschenkel (441) und der Abschlußschenkel (443) erstrecken sich ausgehend vom Distanzschenkel (442) in eine radial nach außen weisende Richtung.FIG. 24 shows a plasma module (1) modified from the representation in FIG. 3. The plasma wheel (2) is designed here for a circumferential transport of plasma stations (3), which are each provided with two plasma chambers (17). For each of the plasma chambers (17), each of the plasma stations (3) has two microwave generators (19), two deflections (25) and two adapters (26) which use microwaves to ignite the plasma via coupling channels (27). Introduce into the assigned plasma chambers (17). The support ring (14) of the plasma wheel (2) has a vertical cross-section with a c-shaped profile with a base leg (441), a spacer leg (442) and an end leg (443). The spacer leg (442) runs essentially in a vertical direction, the base leg and the end leg (443) are arranged essentially horizontally. The base leg (441) and the end leg (443) extend from the spacer leg (442) in a radially outward direction.
In lotrechter Richtung oberhalb des Abschlußschenkels (443) sind die Plasmastationen (3) angeordnet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 24 sind auf dem Basisschenkel (441) Fördereinrichtungen (444) für ein Betriebsmittel angeordnet. Das Betriebsmittel wird den Plasmastationen (3) zugeführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fördereinrichtung (444) als eine Vakuumpumpe realisiert. Zusätzlich zu den Fördereinrichtungen (444) sind auchThe plasma stations (3) are arranged in the vertical direction above the end leg (443). In the embodiment according to FIG. 24, conveyor devices (444) for an operating medium are arranged on the base leg (441). The equipment is fed to the plasma stations (3). In the exemplary embodiment shown, the conveying device (444) is implemented as a vacuum pump. In addition to conveyors (444) are also
Verteilschränke (445) für eine elektrische Versorgung der Plasmastationen (3) auf dem Basisschenkel (441) angeordnet. Die Anordnung der Fördereinrichtungen (444) und der Verteilschränke (445) erfolgt dabei innerhalb des vom c- förmigen Profil des Tragringes (14) bereitgestellten Aufnahmeraumes .Distribution cabinets (445) for an electrical supply to the plasma stations (3) are arranged on the base leg (441). The conveying devices (444) and the distribution cabinets (445) are arranged within the receiving space provided by the c-shaped profile of the support ring (14).
Bei einer Rotation des Plasmarades (2) rotieren durch die erläuterte Anordnung die Fördereinrichtungen (444) und die Verteilschränke (445) gemeinsam mit den Plasmastationen (3) und es liegt auch keine Relativbewegung zwischen diesen Baugruppen vor. Entsprechende Verbindungsleitungen können somit in einfacher Weise realisiert werden.
Fig. 24 zeigt die Plasmastation (3) ohne montierten Kammersockel (30) . Hierdurch sind Lanzen (36) zur Prozeßgaszuführung zu erkennen, die von Lanzenschlitten (37) getragen und positioniert werden. Die Lanzenschlitten sind entlang der Führungsstangen (23) positionierbar.When the plasma wheel (2) rotates, the conveying devices (444) and the distribution cabinets (445) rotate together with the plasma stations (3) due to the arrangement explained, and there is also no relative movement between these assemblies. Corresponding connecting lines can thus be implemented in a simple manner. Fig. 24 shows the plasma station (3) without a mounted chamber base (30). In this way, lances (36) for supplying process gas can be recognized, which are carried and positioned by lance slides (37). The lance slides can be positioned along the guide rods (23).
Fig. 25 zeigt ein gegenüber der Darstellung in Fig. 24 leicht modifiziertes Plasmamodul (1) in einer anderen Darstellung und mit teilweise veränderter Abbildung der Einzelteile. Die Mikrowellengeneratoren (19) sind gegenüber der Darstellung in Fig. 24 anders positioniert. Zusätzlich sind in Fig. 25 zwischen dem Lanzenschlitten (37) und den Plasmakammern (17) die Kammersockel (30) eingezeichnet, in deren Bereich insbesondere Steuerventile zur Betriebsmittelversorgung der Plasmastationen (3) angeordnet werden können.FIG. 25 shows a slightly modified plasma module (1) compared to the representation in FIG. 24 in a different representation and with a partially changed illustration of the individual parts. The microwave generators (19) are positioned differently from the illustration in FIG. 24. In addition, between the lance carriage (37) and the plasma chambers (17), the chamber bases (30) are shown in FIG. 25, in the area of which, in particular, control valves for supplying the plasma stations (3) with operating equipment can be arranged.
Die Verteilschränke (445) sind nicht in Fig. 25 dargestellt, so daß ein Blick in das Zentrum des Plasmarades (2) möglich ist. Es ist zu erkennen, daß etwa auf einem Höhenniveau der Fördereinrichtungen (444) eine Drehkupplung (446) angeordnet ist. Die Drehkupplung (446) dient zur Verbindung der Fördereinrichtungen (444) mit externen Fördereinrichtungen (447) . Bei einem Betrieb der Plasmastationen (3) mit drei unterschiedlichen Unterdrücken, nämlich einem ersten Unterdruck, einem relativ zum ersten Unterdruck niedrigeren zweiten Unterdruck sowie einem Prozeßunterdruck wird die Drehkupplung (446) als Drei-Wege-Vakuum-Dreheinführung realisiert. Ein Anschluß der Drehkupplung (446) an die externen Fördereinrichtungen (447) kann in einfacher Weise über Anschlußrohre (448) durchgeführt werden, die teilweise unterhalb des Maschinensockels (15) verlaufen. Der Maschinensockel (15) weist hierzu Standelemente (449) auf, die unterhalb des Maschinensockels (15) einen Montageraum dadurch bereitstellen, daß der Maschinensockel (15) mit vertikalem Abstand zu einer Aufsteilfläche angeordnet ist.
Die Drehkupplung (446) ist über Leitungen (450) mit den jeweils zugeordneten Fördereinrichtungen (444) verbunden. Der Distanzschenkel (442) ist bei der Darstellung in Fig. 25 teilweise transparent abgebildet, so daß der Verlauf der Leitungen (450) zu erkennen ist.The distribution cabinets (445) are not shown in Fig. 25, so that a view into the center of the plasma wheel (2) is possible. It can be seen that a rotary coupling (446) is arranged approximately at a height level of the conveyor devices (444). The rotary coupling (446) serves to connect the conveying devices (444) to external conveying devices (447). When the plasma stations (3) are operated with three different negative pressures, namely a first negative pressure, a second negative pressure lower than the first negative pressure and a process negative pressure, the rotary coupling (446) is implemented as a three-way vacuum rotary introduction. The rotary coupling (446) can be connected to the external conveying devices (447) in a simple manner via connecting pipes (448), some of which run below the machine base (15). For this purpose, the machine base (15) has stand elements (449) which provide an assembly space below the machine base (15) in that the machine base (15) is arranged at a vertical distance from a dividing surface. The rotary coupling (446) is connected via lines (450) to the respectively assigned conveying devices (444). The spacer leg (442) is shown partially transparently in the illustration in FIG. 25, so that the course of the lines (450) can be seen.
Fig. 26 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 25 in einem teilmontierten Zustand. Insbesondere ist zu erkennen, daß auf einem Höhenniveau ähnlich zum Höhenniveau der Plasmakammern (17) ein Verteiler (451) angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verteiler (451) als ein Drei-Wege-Verteiler realisiert. Der Verteiler (451) weist hierzu drei in vertikaler Richtung übereinander angeordnete Verteilsegmente auf. Die Verteilsegmente sind jeweils über Anschlußleitungen (452) mit den Plasmakammern (17) verbunden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden zwei Betriebsmittel dem Verteiler (451) jeweils über eine Fördereinrichtung (444) zugeführt. Die Fördereinrichtungen (444) sind hierzu über Kopplungsleitungen (453) mit dem Verteiler (451) verbunden.FIG. 26 shows the arrangement according to FIG. 25 in a partially assembled state. In particular, it can be seen that a distributor (451) is arranged at a height level similar to the height level of the plasma chambers (17). In the exemplary embodiment shown, the distributor (451) is implemented as a three-way distributor. For this purpose, the distributor (451) has three distribution segments arranged one above the other in the vertical direction. The distribution segments are each connected to the plasma chambers (17) via connecting lines (452). In the exemplary embodiment shown, two operating means are fed to the distributor (451) in each case via a conveying device (444). For this purpose, the conveyor devices (444) are connected to the distributor (451) via coupling lines (453).
Ein weiteres Betriebsmittel wird dem Verteiler (451) über eine Steigleitung (454) direkt von der Drehkupplung (446) zugeführt.Another operating medium is fed to the distributor (451) via a riser (454) directly from the rotary coupling (446).
Fig. 27 zeigt zur weiteren Verdeutlichung die Anordnung gemäß Fig. 26 mit nur einer dargestellten Plasmastation (3) . Insbesondere ist hier die Anordnung der drei Segmente des Verteilers (451) in lotrechter Richtung übereinander sowie der Verlauf der Anschlußleitungen (448) zwischen dem Verteiler (451) und dem Kammersockel (30) zu erkennen. Die Anschlußleitungen (452) sind hierbei direkt zu im Bereich des Kammersockels (30) angeordneten Ventilen geführt.
Insbesondere veranschaulicht Fig. 27 auch, daß beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Verteiler (451) von den Leitungen (452, 453) getragen ist. Hierdurch ist eine gute Zugänglichkeit gegeben. Es ist aber auch möglich, zusätzliche Tragelemente einzusetzen.FIG. 27 shows the arrangement according to FIG. 26 with only one illustrated plasma station (3) for further clarification. In particular, the arrangement of the three segments of the distributor (451) one above the other in the vertical direction and the course of the connecting lines (448) between the distributor (451) and the chamber base (30) can be seen here. The connecting lines (452) are led directly to valves arranged in the area of the chamber base (30). In particular, FIG. 27 also illustrates that in the exemplary embodiment shown, the distributor (451) is carried by the lines (452, 453). This ensures good accessibility. But it is also possible to use additional support elements.
Fig. 28 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 27 in einer anderen perspektivischen Darstellung sowie mit zugeordneten sechs externen Fördereinrichtungen (447) Jeder Unterdruckstufe sind hierbei zwei externe Fördereinrichtungen (447) zugeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel stellen die Fördereinrichtungen (447) für die erste Unterdruckstufe einen Unterdr ck im Bereich von etwa 30 mbar bis 50 mbar bereit. Dieser Unterdruck wird den Plasmastationen (3) beim dargestellten Ausführungsbeispiel ohne zusätzliche Fördereinrichtungen (444) auf dem Plasmarad (2) direkt über die Drehkupplung (446) zugeführt. Die Unterdrücke für die anderen externen Fördereinrichtungen (447) werden in Abhängigkeit von den jeweiligen Prozessanforderungen vorgegeben. Insbesondere ist an einen Druckbereich von etwa 1 mbar bis 10 mbar gedacht. Als Fördereinrichtungen (444, 447) können Drehschieberpumpen, Wälzkolbenpumpen oder aus diesen Pumpentypen kombinierte Konstruktionen verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden als auf dem Plasmarad (2) angeordnete Fördereinrichtungen (444) Wälzkolbenpumpen und als externe Fördereinrichtungen (447) Drehschieberpumpen verwendet.FIG. 28 shows the arrangement according to FIG. 27 in a different perspective view and with assigned six external conveying devices (447). In this case, two external conveying devices (447) are assigned to each vacuum level. In the exemplary embodiment shown, the conveying devices (447) provide a negative pressure in the range from approximately 30 mbar to 50 mbar for the first negative pressure stage. This negative pressure is fed to the plasma stations (3) in the illustrated embodiment without additional conveying devices (444) on the plasma wheel (2) directly via the rotary coupling (446). The negative pressures for the other external conveyor devices (447) are specified as a function of the respective process requirements. In particular, a pressure range of approximately 1 mbar to 10 mbar is envisaged. Rotary vane pumps, Roots pumps or a combination of these pump types can be used as conveying devices (444, 447). According to a preferred embodiment, Roots pumps are used as conveying devices (444) arranged on the plasma wheel (2) and rotary vane pumps as external conveying devices (447).
Zur Verminderung unnötig langer Anschlußrohre (448) ist insbesondere daran gedacht, die externen Fördereinrichtungen (447) benachbart zum Plasmamodul (1) zu positionieren. Hierzu kann beispielsweise ein spezielles Vorstufenmodul verwendet werden. Innerhalb eines derartigen
Vorstufenmoduls können die benötigen externen Fördereinrichtungen (447) angeordnet werden und das Vorstufenmodul kann mit standardisierten Anschlüssen zur Verbindung mit dem Plasmamodul (1) ausgestattet werden. Hierdurch wird sowohl eine Montage als auch eine spätere Inbetriebnahme stark vereinfacht.In order to reduce unnecessarily long connecting pipes (448), particular consideration is given to positioning the external conveying devices (447) adjacent to the plasma module (1). A special pre-stage module can be used for this purpose, for example. Within such The required external conveyor devices (447) can be arranged in the pre-stage module and the pre-stage module can be equipped with standardized connections for connection to the plasma module (1). This greatly simplifies both assembly and later commissioning.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 28 sind die zwei externen Fördereinrichtungen (447) für die erste Unterdruckstufe relativ zueinander parallel geschaltet. Die weiteren externen Fördereinrichtungen (447) für die relativ zur ersten Unterdruckstufe auf einem niedrigeren Druckniveau arbeitende zweite Unterdruckstufe sowie die dritte Unterdruckstufe zur Aufrechterhaltung des Unterdruckes während der Durchführung der Behandlung sind hingegen in Reihe geschaltet. Hierdurch wird berücksichtigt, daß es bei der Erzeugung des relativ höheren Unterdruckes primär darauf ankommt, ein relativ großes Volumen abzupumpen, bei den beiden relativ zur ersten Unterdruckstufe auf niedrigeren Druckniveaus arbeitenden weiteren Unterdruckstufen ist hingegen primär der angestrebte niedrige Druck zu erreichen, was durch die Reihenschaltung unterstützt wird.In the embodiment according to FIG. 28, the two external conveying devices (447) for the first vacuum stage are connected in parallel relative to one another. The other external conveying devices (447) for the second vacuum stage, which operates at a lower pressure level relative to the first vacuum stage, and the third vacuum stage for maintaining the vacuum while the treatment is being carried out, are connected in series. This takes into account that it is primarily important to pump out a relatively large volume when generating the relatively higher negative pressure, but in the case of the two further negative pressure levels working at lower pressure levels relative to the first negative pressure level, the desired low pressure is primarily to be achieved, which is due to the series connection is supported.
Fig. 29 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Fördereinrichtungen (444) auf einem höheren Niveau als dieFig. 29 shows an embodiment in which the conveyors (444) are at a higher level than that
Plasmastationen (3) angeordnet sind. Dies führt zwar zu einem höheren Schwerpunkt des Plasmarades (2), es ' wird dafür aber eine sehr gute Zugänglichkeit der Fördereinrichtungen (444) sowohl bei einer Montage als auch bei späteren Servicearbeiten bereitgestellt. Eine Kopplung mit den externen Fördereinrichtungen (447) erfolgt bei einer derartigen Ausführungsform vorzugsweise über Anschlußrohre (448), die zunächst oberhalb des Plasmamoduls (1) verlegt sind und über Vertikalleitungen (455) mit den externen Fördereinrichtungen (447) verbunden werden. Durch die
Anordnung der Fördereinrichtungen (444) oberhalb der Plasmastationen (3) können die Plasmastationen (3) relativ niedrig angeordnet werden, so daß auch eine Eingabe und Ausgabe der zu beschichtenden Werkstücke (5) auf einem relativ geringen Höhenniveau erfolgen kann.Plasma stations (3) are arranged. Although this leads to a higher center of gravity of the plasma wheel (2), it 'is but provided very good accessibility of the conveyors (444) both during assembly and during later servicing. In such an embodiment, coupling to the external conveyor devices (447) preferably takes place via connecting pipes (448) which are initially laid above the plasma module (1) and are connected to the external conveyor devices (447) via vertical lines (455). Through the Arranging the conveyor devices (444) above the plasma stations (3), the plasma stations (3) can be arranged relatively low, so that the workpieces (5) to be coated can also be input and output at a relatively low height level.
Fig. 30 zeigt eine weitere Ausführungsform des Plasmamoduls (1) . Das Plasmarad (2) ist hier in einem Traggestell (456) aufgehängt. Im Gegensatz zu den bereits erläuterten Ausführungsformen befindet sich somit ein Drehlager (457) des Plasmarades (2) hierbei nicht in lotrechter Richtung unter dem Plasmarad (2), sondern in lotrechter Richtung oberhalb des Plasmarades (2) . Der Aufbau der Plasmastation (3) kann grundsätzlich gegenüber den weiteren Ausführungsformen beibehalten werden. Fig. 30 zeigt die Plasmastation (3) lediglich in einer Teildarstellung ohne Kammersockel (30) und ohne den Lanzenschlitten (37) mit zugeordneten Bauelementen.30 shows a further embodiment of the plasma module (1). The plasma wheel (2) is suspended here in a support frame (456). In contrast to the embodiments already explained, a rotary bearing (457) of the plasma wheel (2) is not located below the plasma wheel (2) in the vertical direction, but above the plasma wheel (2) in the vertical direction. The structure of the plasma station (3) can basically be retained compared to the other embodiments. 30 shows the plasma station (3) only in a partial representation without chamber base (30) and without the lance slide (37) with assigned components.
Bei einer Ausführungsform entsprechend Fig. 30 kann auch bei einer Verwendung von auf dem Plasmarad (2) angeordnetenIn an embodiment according to FIG. 30, it is also possible to use arranged on the plasma wheel (2)
Fördereinrichtungen (444) eine relativ niedrige Anordnung der Plasmakammern (17) beibehalten werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden auf dem Plasmarad (2) drei Fördereinrichtungen (444) positioniert. Relativ zu einem vom Traggestell (456) gehalterten Drehlager (457) sind dieConveyors (444) maintain a relatively low arrangement of the plasma chambers (17). In the exemplary embodiment shown, three conveyor devices (444) are positioned on the plasma wheel (2). Relative to a rotary bearing (457) held by the support frame (456)
Plasmastationen (3) unterhalb des Drehlagers (457) und die Fördereinrichtungen (444) oberhalb des Drehlagers (457) angeordnet. Durch diese hohe Anordnung des Drehlagers (457) kann trotz' der hohen Anordnung der Fördereinrichtungen (444) eine hohe konstruktive Stabilität bereitgestellt werden.Plasma stations (3) are arranged below the rotary bearing (457) and the conveying devices (444) above the rotary bearing (457). This high arrangement of the rotary bearing (457) enables a high level of structural stability to be provided despite the high arrangement of the conveyor devices (444).
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.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 in a pushed-up state of the sleeve-like chamber wall (18) the workpiece (5) is inserted into the plasma station (3).
Zum Einsetzen des Werkstückes (5) wird das Werkstück (5) zunächst von einem Transferelement in den Klemmraum (154) eingesetzt. Nach einer Fixierung des Werkstückes (5) durch die Haltearme (47, 48) öffnet die gesteuerte Haltezange des Transferelementes und gibt das Werkstück (5) frei.To insert the workpiece (5), the workpiece (5) is first inserted into the clamping space (154) 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).
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.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.
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 Halteelementes (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.
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 Teil der Barriereschicht auch bereits zeitgleich zum Aufbringen mindestens eines Teiles des Haftvermittlers zu erzeugen.After the interior of the cavity (4) has been sufficiently evacuated, the lance (36) is moved into the interior of the workpiece (5) and the interior of the workpiece (5) is partitioned off from the interior of the cavity (28) by moving the holding 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. 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 add at least part of the barrier layer at the same time as the application of at least part of the adhesion promoter produce.
Es ist aber weiterhin denkbar, in einem kontinuierlichenBut it is still conceivable in a continuous
Verfahren wenigstens einen dem Werkstück (5) zugewandten Teil der Barriereschicht als Gradientenschicht auch bereits zeitgleich 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 Haft ermittlers 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.Method of producing at least one part of the barrier layer facing the workpiece (5) as a gradient layer at the same time as applying at least a part of the adhesion promoter. Such 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 part of the adhesive agent and in a part of the gradient layer facing away from the workpiece (5) at least predominantly a part of the barrier material is contained. A transition of the respective components takes place continuously in at least part of the gradient layer in accordance with a predeterminable gradient course.
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.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 while the Treatment process, a negative pressure of about 0.3 mbar is maintained.
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 (280) mindestens bereichsweise wieder in den Kammersockel (3) hinein verfahren.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. To enable the workpiece (5) to be positioned laterally, the sealing element (280) is moved back into the chamber base (3) at least in some areas.
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. Zur Ermöglichung einer seitlichen Positionierung des Werkstückes (5) kann das Dichtelement (28) mindestens bereichsweise wieder in den Kammersockel (3) hinein verfahren werden.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). To enable the workpiece (5) to be positioned laterally, the sealing element (28) can be moved back into the chamber base (3) at least in some areas.
Alternativ zur erläuterten Innenbeschichtung von Werkstücken (5) können auch Außenbeschichtungen, Sterilisationen oder Oberflächenaktivierungen durchgeführt werden. Bei derartigen Ausführungsformen ergreift das Halteelement (46) bei flaschenartigen Werkstücken (5) das Werkstück (5) vorzugsweise im Gewindebereich bzw. mit geringem Abstand zur Mündungsöff ung.
Eine Positionierung der Kammerwandung (18) , des Halte- und Dichtelementes (28, 280) und / oder der Lanze (36) kann unter Verwendung unterschiedlicher Antriebsaggregate erfolgen. Grundsätzlich ist die Verwendung pneumatischer Antriebe und / oder elektrischer Antriebe, insbesondere in einerAs an alternative to the interior coating of workpieces (5) described, 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 region or at a short distance from the mouth opening. The chamber wall (18), the holding and sealing element (28, 280) and / or the lance (36) can be positioned using different drive units. Fundamentally, the use of pneumatic drives and / or electric drives, especially in one
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 einesEmbodiment as a linear motor, 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 for example be carried out in such a way that along a
Umfanges des Plasmarades (2) Steuerkurven angeordnet sind, entlang derer Kurvenrollen geführt werden. Die Kurvenrollen sind mit den jeweils zu positionierenden Bauelementen gekoppelt .Circumference of the plasma wheel (2) are arranged along which cam rollers are guided. The cam rollers are coupled to the components to be positioned.
Die Betätigung der Ventile (255) erfolgt vorzugsweise über eine programmierbare elektronische Steuerung. Zunächst wird nach einem Schließen der Plasmakammer (17) das Primärvakuumventil (256) geöffnet und der Innenraum des Werkstückes (5) und der Innenraum der Plasmakammer (17) gleichzeitig evakuiert. Hierbei wird ein Druckniveau im Bereich von 20 mbar bis 50 mbar erreicht. Nach einem Schließen des Primärvakuumventils (256) erfolgt ein Öffnen des Sekundärvakuumventils (257) und der Innenraum des Werkstückes (5) und der Innenraum der Plasmakammer (17) werden zunächst gleichzeitig an eine Unterdruckquelle mit einem niedrigeren Druckniveau angeschlossen. Nach einer ausreichenden Evakuierung des das Werkstück (5) umgebenden Innenraumes der Plasmakammer (17) schließt das Kammervakuumventil (259) und lediglich der Innenraum des Werkstückes (5) wird weiter evakuiert. Hierbei wird ein Druckniveau von etwa 0,1 mbar erreicht.The valves (255) are preferably actuated via a programmable electronic control. First, after closing the plasma chamber (17), the primary vacuum valve (256) is opened and the interior of the workpiece (5) and the interior of the plasma chamber (17) are evacuated at the same time. A pressure level in the range of 20 mbar to 50 mbar is achieved. After the primary vacuum valve (256) has been closed, the secondary vacuum valve (257) is opened and the interior of the workpiece (5) and the interior of the plasma chamber (17) are initially simultaneously connected to a vacuum source with a lower pressure level. After sufficient evacuation of the interior of the plasma chamber (17) surrounding the workpiece (5), the chamber vacuum valve (259) closes and only the interior of the workpiece (5) is evacuated further. A pressure level of about 0.1 mbar is reached.
Nach einem Schließen des Kammervakuumventils (259) und einer in der Regel bereits zuvor erfolgten Positionierung der Lanze
(36) innerhalb des Innenraumes des Werkstückes (5) öffnet das Primärprozeßgasventil (262) und ein Prozeßgas einer ersten Zusammensetzung wird zugeführt. ZurAfter the chamber vacuum valve (259) has been closed and the lance has generally been positioned beforehand (36) inside the interior of the workpiece (5) opens the primary process gas valve (262) and a process gas of a first composition is supplied. to
Prozeßgasversorgung der Lanze (36) ist insbesondere daran gedacht, die beispielsweise in Fig. 6 dargestelltenProcess gas supply to the lance (36) is particularly thought of, for example, that shown in FIG. 6
Gasanschlüsse (39) im Bereich des Kammersockels (30) derart auszuführen, daß innerhalb einer bohrungsartigen Ausnehmung ein rohrartiges Kupplungselement in einer Längsrichtung verschieblich geführt ist. Eine Abdichtung kann über eine dynamische Ringdichtung erfolgen. Das rohrartigeTo make gas connections (39) in the area of the chamber base (30) in such a way that a tubular coupling element is displaceably guided in a longitudinal direction within a bore-like recess. Sealing can be done using a dynamic ring seal. The tubular
Verbindungselement ist vom Lanzenschlitten (37) getragen und stellt eine Verbindung zum Plasmagaskanal (38) innerhalb des Lanzenschlittens (37) her. Durch eine entsprechende Verschiebung des rohrartigen Verbindungselementes innerhalb der bohrungsartigen Ausnehmung ist für jede Positionierung des Lanzenschlittens (37) eine Verbindung mit der Prozeßgasverteilung gewährleistet .Connection element is carried by the lance slide (37) and establishes a connection to the plasma gas channel (38) within the lance slide (37). A corresponding displacement of the tubular connecting element within the bore-like recess ensures a connection to the process gas distribution for each positioning of the lance slide (37).
Nach einer ausreichenden Prozeßgaszuführung zündet der Mikrowellengenerator (19) das Plasma im Innenraum des Werkstückes (5) . zu einem vorgebbaren Zeitpunkt schließt das Primärprozeßgasventil (262) und das Sekundärprozeßgasventil (263) öffnet zur Zuführung eines Prozeßgases einer zweiten Zusammensetzung. Zumindest zeitweise parallel zum Öffnen der Prozeßgasventile (262, 263) öffnet auch das Prozeßvakuumventil (258), um einen ausreichend niedrigen Unterdruck im Innenraum des Werkstückes (5) auf recht zu erhalten. Hierbei erweist sich ein Druckniveau von etwa 0,3 mbar als zweckmäßig.After a sufficient supply of process gas, the microwave generator (19) ignites the plasma in the interior of the workpiece (5). at a predeterminable point in time the primary process gas valve (262) closes and the secondary process gas valve (263) opens to supply a process gas of a second composition. The process vacuum valve (258) also opens, at least temporarily in parallel with the opening of the process gas valves (262, 263), in order to maintain a sufficiently low negative pressure in the interior of the workpiece (5). Here, a pressure level of about 0.3 mbar proves to be expedient.
Nach einem Abschluß der Plasmabeschichtung öffnet zunächst das Werkstückentlüftungsventil (260) und schließt den Innenraum des Werkstückes (5) an einen Umgebungsdruck an. Mit einer vorgebbaren zeitlichen Verzögerung nach einem Öffnen
des Werkstückentlüftungsventils (260) öffnet auch das Kammerentlüftungsventil (261), um den Innenraum der Plasmakammer (17) wieder vollständig auf den Umgebungsdruck anzuheben. Nach einem zumindest annäherungsweise Erreichen des Umgebungsdruckes innerhalb der Plasmakammer (17) kann die Plasmakammer (17) öffnen und das beschichtete Werkstück (5) wird entnommen und durch ein neues zu beschichtendes Werkstück (5) ersetzt.After the plasma coating has been completed, the workpiece vent valve (260) first opens and connects the interior of the workpiece (5) to an ambient pressure. With a definable time delay after opening of the workpiece ventilation valve (260) also opens the chamber ventilation valve (261) in order to raise the interior of the plasma chamber (17) completely to the ambient pressure. After at least approximately reaching the ambient pressure within the plasma chamber (17), the plasma chamber (17) can open and the coated workpiece (5) is removed and replaced by a new workpiece (5) to be coated.
Zur Entfernung eventueller Rückstände desTo remove any residues of the
Plasmabehandlungsverfahrens innerhalb des Werkstückes (5) ist es möglich, vor einer Entnahme des Werkstückes (5) aus der Plasmakammer (17) Druckluft in das Werkstück (5) einzubringen und hierdurch die eventuellen Verunreinigungen zu entfernen. Die Ableitung der Druckluft kann entweder in eine Umgebung der Plasmastation (3) erfolgen, insbesondere ist aber auch daran gedacht, gleichzeitig zur Druckbeaufschlagung auch einen der Unterdruckanschlüsse zu aktivieren und hierdurch ein definiertes Absaugen der Verunreinigungen durchzuführen. Alternativ ist ebenfalls daran gedacht, den Reinigungsvorgang ausschließlich durch eine zusätzliche Unterdruckbeaufschlagung durchzuführen und den Reinigungsvorgang durch nachströmende Umgebungsluft durchzuführen.Plasma treatment method within the workpiece (5), it is possible to introduce compressed air into the workpiece (5) before removing the workpiece (5) from the plasma chamber (17) and thereby to remove any impurities. The discharge of the compressed air can either take place in an environment of the plasma station (3), but in particular it is also contemplated to activate one of the negative pressure connections at the same time as the pressure is applied and thereby to carry out a defined suction of the contaminants. Alternatively, it is also considered to carry out the cleaning process exclusively by applying an additional vacuum and to carry out the cleaning process using ambient air flowing in.
Bei einer DruckluftZuführung ist insbesondere an eine Zuführung durch die Lanze (36) hindurch gedacht, da hierdurch die Spülluft in einen Bereich des Innenraumes des Werkstückes (5) eingebracht werden kann, der einer Öffnung des Werkstückes (5) abgewandt angeordnet ist. Hierdurch wird eine Spülluftströmung in Richtung auf die Öffnung des Werkstückes (5) unterstützt und ein wirksamer Reinigungsvorgang durchgeführt .
Fig. 31 zeigt einen Tragring (14) einer weiteren Ausführungsform des Plasmarades (2) . Auf dem Tragring (14) sind eine Mehrzahl von Trägern (541) angeordnet, die jeweils Halteelemente (542) für die Werkstücke (5) positionieren. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Träger (541) im wesentlichen kreisförmig begrenzt und sechs Halteelemente (542) sind in der Nähe eines Umfanges der Träger (541) angeordnet. Die Halteelemente (542) sind hier zur Positionierung von flaschenförmigen Werkstücken (5) ausgebildet, wobei die Werkstücke (5) jeweils mitIn the case of a compressed air supply, in particular a supply through the lance (36) is envisaged, since in this way the purging air can be introduced into an area of the interior of the workpiece (5) that faces away from an opening of the workpiece (5). This supports a purge air flow in the direction of the opening of the workpiece (5) and an effective cleaning process is carried out. Fig. 31 shows a support ring (14) of a further embodiment of the plasma wheel (2). A plurality of carriers (541) are arranged on the support ring (14), each of which positions holding elements (542) for the workpieces (5). In the embodiment shown, the carriers (541) are essentially circularly delimited and six holding elements (542) are arranged in the vicinity of a circumference of the carriers (541). The holding elements (542) are designed for positioning bottle-shaped workpieces (5), the workpieces (5) each with
MündungsÖffnungen in lotrechter Richtung nach unten angeordnet sind.Mouth openings are arranged vertically downwards.
Die Träger (541) mit den Halteelementen (542) und den ■ Werkstücken (5) können in unterschiedlich ausgebildeteThe carrier (541) with the holding elements (542) and the ■ workpieces (5) can be of different designs
Plasmastationen (3) eingesetzt werden. Beispielsweise ist es möglich, die Plasmastation (3) mit lediglich einer Plasmakammer (17) auszustatten und alle Werkstücke (5) gemeinsam in diese Plasmakammer (17) einzusetzen. Es ist ebenfalls denkbar, eine entsprechende gemeinsame Plasmakammer (17) in einzelne Kavitäten (4) zu unterteilen oder im Bereich der Plasmastation (3) separate Plasmakammern (17) für jedes der Werkstücke (5) bzw. für Teilgruppen der vom Träger (541) positionierten Werkstücke (5) zu verwenden.Plasma stations (3) are used. For example, it is possible to equip the plasma station (3) with only one plasma chamber (17) and to insert all workpieces (5) together into this plasma chamber (17). It is also conceivable to divide a corresponding common plasma chamber (17) into individual cavities (4) or separate plasma chambers (17) in the area of the plasma station (3) for each of the workpieces (5) or for subgroups of the supports (541) positioned workpieces (5).
Fig. 32 zeigt eine schematische Darstellung eines Plasmarades (2) mit einer Mehrzahl von Trägern (541) . Die Träger (541) werden im Bereich einer Beladestation (543) vollständig mit den zu behandelnden Werkstücken (5) bestückt und ein entsprechend mit den Werkstücken (5) bestückter Träger (541) wird an das Plasmarad (2) übergeben. Nach einem Abschluß des Behandlungsvorganges und einer entsprechenden Rotationsbewegung des Plasmarades (2) wird der mit den Werkstücken (5) bestückte Träger (541) vom Plasmarad (2) entnommen und in den Bereich einer Entladestation (544)
überführt.32 shows a schematic illustration of a plasma wheel (2) with a plurality of carriers (541). The carriers (541) are completely loaded with the workpieces (5) to be treated in the area of a loading station (543) and a carrier (541) equipped with the workpieces (5) is transferred to the plasma wheel (2). After completion of the treatment process and a corresponding rotational movement of the plasma wheel (2), the carrier (541) equipped with the workpieces (5) is removed from the plasma wheel (2) and into the area of an unloading station (544) transferred.
Nach einer Entnahme der fertig behandelten Werkstücke (5) kann der Träger (541) erneut im Bereich der Beladestation (543) mit Werkstücken (5) bestückt und wieder an dasAfter the finished workpieces (5) have been removed, the carrier (541) can again be fitted with workpieces (5) in the area of the loading station (543) and attached to the
Plasmarad (2) Übergeben werden. Insbesondere ist bei einer derartigen Ausführungsform daran gedacht, mindestens einen Träger (541) mehr zu verwenden, als jeweils gleichzeitig im Bereich des Plasmarades (2) angeordnet werden kann. Hierdurch kann unmittelbar nach einer Entnahme eines zu entladenden Trägers (541) ein fertig mit Werkstücken (5) bestückter Träger wieder an das Plasmarad (2) übergeben werden.Plasma wheel (2) to be handed over. In particular, in such an embodiment, it is contemplated to use at least one carrier (541) more than can be arranged simultaneously in the region of the plasma wheel (2). As a result, immediately after a carrier (541) to be unloaded has been removed, a carrier fully equipped with workpieces (5) can be transferred back to the plasma wheel (2).
Im Hinblick auf einen Materialfluß der Werkstücke (5) sind unterschiedliche Varianten denkbar. Beispielsweise ist es möglich, die Werkstücke (5) stets auf einem im wesentlichen horizontal verlaufenden Transportweg zu fördern. Sowohl eine Beladung der Träger (541) im Bereich der Beladestation (543), . eine Bearbeitung der Werkstücke (5) im Bereich des Plasmarades (2) und ein Entladen der Träger (541) im Bereich der Entladestation (544) würde hierbei auf einem im wesentlichen gleichbleibenden Höhenniveau durchgeführt werden. Ebenfalls ist es aber möglich, beispielsweise auf dem Plasmarad (2), im Bereich der Beiadestation (543) und / oder im Bereich der Entladestation (544) Hubbewegungen des Trägers (541) durchzuführen, wobei der Träger (541) mit den Werkstücken (5) oder auch ohne die Werkstücke (5) in einer nach oben weisenden oder nach unten weisenden Richtung positioniert wird. Eine derartige Verfahrensweise ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Träger (541) gemeinsam mit den zu bearbeitenden Werkstücken (5) in die Plasmakammer (17) hineingehoben oder in diese abgesenkt werden soll.With regard to the material flow of the workpieces (5), different variants are conceivable. For example, it is possible to always convey the workpieces (5) on a substantially horizontal transport path. Both loading of the carriers (541) in the area of the loading station (543),. machining of the workpieces (5) in the region of the plasma wheel (2) and unloading of the carriers (541) in the region of the unloading station (544) would be carried out at an essentially constant height level. However, it is also possible, for example, to carry out lifting movements of the carrier (541) on the plasma wheel (2), in the area of the loading station (543) and / or in the region of the unloading station (544), the carrier (541) carrying the workpieces (5 ) or without the workpieces (5) is positioned in an upward or downward direction. Such a procedure is particularly advantageous if the carrier (541) is to be lifted into the plasma chamber (17) or lowered into the plasma chamber (17) together with the workpieces (5) to be machined.
Fig. 33 zeigt eine gegenüber der Darstellung in Fig. 32 abgewandelte Ausführungsform. Die Träger (541) sind hier
stationär im Bereich des Plasmarades (2) angeordnet und relativ zum Plasmarad (2) über Drehlager (545) drehbeweglich gelagert. Insbesondere ist daran gedacht, die Träger (541) derart im Bereich des Plasmarades (2) zu lagern, daß die Durchführung von Rotationsbewegungen möglich ist.FIG. 33 shows an embodiment modified from the representation in FIG. 32. The beams (541) are here arranged stationary in the area of the plasma wheel (2) and rotatably supported relative to the plasma wheel (2) via rotary bearings (545). In particular, it is contemplated to support the carriers (541) in the area of the plasma wheel (2) in such a way that rotational movements can be carried out.
Wie bei der Ausführungsform in Fig. 32 ist auch bei derAs with the embodiment in Fig. 32 is also in the
Ausführungsform gemäß Fig. 33 insbesondere daran gedacht, daß das Plasmarad (2) eine kontinuierliche Rotationsbewegung mit gleichbleibender Rotationsgeschwindigkeit durchführt. Zur Unterstützung einer derartigen Betriebsweise ist die Beladestation (543) aus einem Übergabeelement (546) sowie einem Beladerad (547) ausgebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform gelangen die zu bearbeitenden Werkstücke (5) über eine Eingabestrecke (548) in den Bereich des Beladerades (547) und werden von diesem an das Übergabeelement (546) übergeben.33 especially thought that the plasma wheel (2) carries out a continuous rotary movement with a constant rotational speed. To support such an operating mode, the loading station (543) is formed from a transfer element (546) and a loading wheel (547). In the embodiment shown, the workpieces (5) to be machined reach the area of the loading wheel (547) via an input path (548) and are transferred by this to the transfer element (546).
Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Übergabeelement (546) ein umlaufendes Transferelement (549) auf, das beispielsweise kettenartig realisiert sein kann. Das Beladerad (547) übergibt die zu bearbeitenden Werkstücke (5) zunächst im Bereich einer Übergabeposition (550) an das Transferelement (549) . Zweckmäßiger Weise werden das Beladerad (547) und das Transferelement (549) im Bereich der Übergabeposition (550) gleichsinnig und mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit bewegt, um den Übergabevorgang kontinuierlich durchführen zu können.In the embodiment shown, the transfer element (546) has a circumferential transfer element (549), which can be implemented, for example, like a chain. The loading wheel (547) initially transfers the workpieces (5) to be machined to the transfer element (549) in the area of a transfer position (550). The loading wheel (547) and the transfer element (549) are expediently moved in the same direction and at the same peripheral speed in the area of the transfer position (550) in order to be able to carry out the transfer process continuously.
Zur Übergabe der Werkstücke (5) vom Transferelement (549) zum Träger (541) ist eine Übergabestrecke (551) vorgesehen, die im wesentlichen mit einer Krümmung entsprechend der Bewegungsbahn eines einem Mittelpunkt (552) des Plasmarades (2) abgewandten Teiles des Trägers (541) verläuft. Hierdurch wird berücksichtigt, daß zwischen dem Träger (541) und dem
Transferelement (549) keine feste Übergabeposition vorliegt, sondern daß sich die Übergabeposition aufgrund der Rotation des Plasmarades (2) verändert.A transfer path (551) is provided for transferring the workpieces (5) from the transfer element (549) to the carrier (541), which essentially has a curvature corresponding to the movement path of a part of the carrier (552) facing away from a center point (552) of the plasma wheel (2). 541) runs. This takes into account the fact that between the carrier (541) and the Transfer element (549) is not a fixed transfer position, but that the transfer position changes due to the rotation of the plasma wheel (2).
Bei einer ausreichend schnellen Rotationsbewegung des Trägers (541) und einer entsprechenden Umlaufgeschwindigkeit des Transferelementes (549) kann eine relativ kurze Dimensionierung der Übergabestrecke (551) vorgenommen werden und hierdurch für die Durchführung des Übergabevorganges ein relativ kleiner Zeitraum realisiert werden.With a sufficiently fast rotational movement of the carrier (541) and a corresponding rotational speed of the transfer element (549), a relatively short dimensioning of the transfer path (551) can be carried out and a relatively short period of time can thus be implemented for the transfer process.
Nach einem Abschluß des Behandlungsvorganges der Werkstücke (5) und einer entsprechenden Rotationsbewegung des Plasmarades (2) gelangt der Träger (541) in den Bereich eines Übergabeelementes (553) , das gemeinsam mit einem Entladerad (554) die Entladestation (544) ausbildet. Ähnlich wie das Übergabeelement (546) weist auch das Übergabeelement (553) ein Transferelement (555) auf, das beispielsweise kettenartig ausgebildet und umlaufend angetrieben sein kann. Die Durchführung des Übergabevorganges der beschichtetenAfter completion of the treatment process of the workpieces (5) and a corresponding rotational movement of the plasma wheel (2), the carrier (541) reaches the area of a transfer element (553) which, together with an unloading wheel (554), forms the unloading station (544). Similar to the transfer element (546), the transfer element (553) also has a transfer element (555) which, for example, can be chain-like and can be driven in rotation. The implementation of the transfer process of the coated
Werkstücke (5) vom Träger (541) zum Transferelement (555) und vom Transferelement (555) zum Entladerad (554) sowie von diesem zu einer Ausgabestrecke (556) erfolgt sinngemäß wie bei der Eingabe, nur in umgekehrter Reihenfolge der durchzuführenden Übergabevorgänge. Auch eine Übergabestrecke (557) des Transferelementes (555) verläuft mit einer Krümmung entsprechend der Übergabestrecke (551) des Transferelementes (549) .Workpieces (5) from the carrier (541) to the transfer element (555) and from the transfer element (555) to the unloading wheel (554) and from this to an output section (556) are carried out analogously to the input, only in the reverse order of the transfer processes to be carried out. A transfer section (557) of the transfer element (555) also runs with a curvature corresponding to the transfer section (551) of the transfer element (549).
Fig. 34 zeigt eine Variante, bei der ein taktweiser Betrieb des Plasmarades (2) vorgesehen ist. Hierdurch ist eine direkte Beladung der Träger (541) unter Verwendung des Beladerades (547) sowie eine direkte Entladung der Träger (541) unter Verwendung des Entladerades (554) möglich, da feste Eingabe- und Ausgabepositionen vorliegen. Bei allen
Ausführungsformen können alternativ zu den dargestellten Beladerädern (547) und Entladerädern (554) auch andere umlaufende oder auch nur alternierend hin- und zurückbewegte Transferelemente (549, 555)' verwendet werden. Die dargestellten Räder weisen aber sowohl im Hinblick auf die mechanische Stabilität als auch im Hinblick auf die exakte Reproduzierbarkeit der durchgeführten Bewegungen Vorteile auf.FIG. 34 shows a variant in which the plasma wheel (2) is operated in cycles. This enables direct loading of the carriers (541) using the loading wheel (547) and direct unloading of the carriers (541) using the unloading wheel (554), since there are fixed input and output positions. At all Embodiments may, alternatively to the illustrated Beladerädern (547) and Entladerädern (554), other peripheral or even alternating back and forth motion transfer elements (549, 555) may be used '. However, the wheels shown have advantages both in terms of mechanical stability and in terms of the exact reproducibility of the movements carried out.
' Gemäß einer von den in den Zeichnungen dargestellten ' According to one of those shown in the drawings
Ausführungsformen abweichenden weiteren Ausführungsform ist es möglich, je Plasmastation (3) mindestens zwei Träger (541) .zu verwenden. Beispielsweise ist es für eine Plasmastation (3) zur Behandlung von sechs Werkstücken (5) denkbar, jeweils drei Werkstücke (5) durch einen gemeinsamen Träger (541) zu positionieren und somit zwei Träger (541) je Plasmastation (3) einzusetzen.In another embodiment which deviates from embodiments, it is possible to use at least two carriers (541) per plasma station (3). For example, for a plasma station (3) for the treatment of six workpieces (5), it is conceivable to position three workpieces (5) each by means of a common carrier (541) and thus to use two carriers (541) per plasma station (3).
Ein konstruktiver Aufbau der Träger (541) kann in Abhängigkeit von den vorgegebenen konstruktivenA constructive structure of the carrier (541) can depend on the given constructive
Randbedingungen erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, den Träger (541) plattenartig auszuführen und mit geeigneten Ausnehmungen beispielsweise für die Lanzen (36) und die Dichtelemente (28) auszustatten. Ebenfalls ist es denkbar, den Träger (541) ringartig zu konstruieren oder eineBoundary conditions take place. For example, it is possible to design the carrier (541) like a plate and to provide it with suitable recesses, for example for the lances (36) and the sealing elements (28). It is also conceivable to construct the carrier (541) in a ring-like manner or one
Konstruktion derart zu wählen, daß ausgehend von einem Zentralbereich nach außen weisende speichenartige Tragsegmente verwendet werden.To choose the construction in such a way that, starting from a central area, outward-pointing spoke-like support segments are used.
Zur Zuführung von benötigten Betriebsmitteln, insbesondere von Unterdruck und von Prozeßgas, .können im Bereich des Kammersockels (30) Kanalverzweigungen angeordnet werden, die es ermöglichen, mit gemeinsamen Steuerventilen mehrere Plasmakammern (17) oder Kavitäten (4) zu versorgen.
Durch die in den Ausführungsbeispielen erläuterte Anordnung mehrerer Werkstücke (5) im Bereich einer gemeinsamen Plasmastation (3) ist es zum einen möglich, einen erhöhten Produktionsausstoß zu erreichen. Eine andere Variante besteht darin, auf einer gemeinsamen Maschine gleichzeitig unterschiedliche Werkstücke (5) zu behandeln.In order to supply the necessary operating resources, in particular negative pressure and process gas,. Canal branches can be arranged in the area of the chamber base (30), which make it possible to supply several plasma chambers (17) or cavities (4) with common control valves. The arrangement of several workpieces (5) in the area of a common plasma station (3) explained in the exemplary embodiments makes it possible, on the one hand, to achieve an increased production output. Another variant consists in treating different workpieces (5) simultaneously on a common machine.
Beispielsweise ist es möglich, in Bewegungsrichtung aufeinander folgende Träger (541) jeweils mit unterschiedlichen Werkstücken (5) zu versehen und in entsprechend angepaßte Plasmastationen (3) einzusetzen. Im Bereich von zugeordneten Eingabeeinrichtungen und Ausgabeeinrichtungen würden dabei dann die unterschiedlichen zu behandelnden Werkstücke (5) jeweils abwechselnd gruppenweise eingespeist und im Bereich der Ausgabeeinrichtung wieder voneinander getrennt werden. Ebenfalls ist es prinzipiell möglich, eine entsprechend gemischte Anordnung unterschiedlicher Werkstücke (5) auch auf einem gemeinsamen Träger (541) vorzusehen, wenn geeigneteFor example, it is possible to provide successive supports (541) with different workpieces (5) in each direction and to insert them in appropriately adapted plasma stations (3). In the area of assigned input devices and output devices, the different workpieces (5) to be treated would then be fed alternately in groups and separated again from one another in the area of the output device. In principle, it is also possible to provide a correspondingly mixed arrangement of different workpieces (5) on a common carrier (541), if suitable
Eingabe- und Ausgabeeinrichtungen bereitgestellt werden. Ein Anwender benötigt somit nicht mehrere Maschinen, um unterschiedliche Produkte zu bearbeiten bzw. wird von aufwendigen Maschinenumrüstungen entlastet.Input and output facilities are provided. A user therefore does not need several machines to process different products or is relieved of complex machine conversions.
Ebenfalls ist daran gedacht, eine funktioneile gruppenweise Zuordnung von Pumpen vorzunehmen, die zur Erzeugung der erforderlichen Unterdrücke verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, gleichartige Pumpen zu verwenden, und in Bewegungsrichtung aufeinander folgende Plasmastationen (3) abwechselnd mit den jeweiligen Pumpen zu verbinden. Hierdurch bleibt die einzelne Plasmastation (3) länger an eine jeweils zugeordnete Pumpe angeschlossen und es werden Umschaltzeiten eingespart. Bei einer gleichzeitigen Behandlung von unterschiedlich geformten Werkstücken (5) oder Werkstücken
(5) mit relativ zueinander unterschiedlicher Größe ist es auch möglich, die jeweiligen Plasmastationen (3) bzw. die zugeordneten Plasmakammern (17) mit unterschiedlichen Pumpen zu verbinden, um jeweils an die konkrete Geometrie des Werkstückes (5) angepaßte optimale Prozeßbedingungen bereitzustellen. Aufeinander folgende Plasmastationen (3) können hierdurch schaltungstechnisch mit unterschiedlichen Pumpen verbunden werden.It is also contemplated to perform a functional grouping of pumps that are used to generate the required negative pressures. For example, it is possible to use pumps of the same type and to alternately connect successive plasma stations (3) to the respective pumps in the direction of movement. As a result, the individual plasma station (3) remains connected to an associated pump for longer and switching times are saved. With simultaneous treatment of differently shaped workpieces (5) or workpieces (5) with different sizes relative to each other, it is also possible to connect the respective plasma stations (3) or the associated plasma chambers (17) with different pumps in order to provide optimal process conditions adapted to the specific geometry of the workpiece (5). Successive plasma stations (3) can thereby be connected to different pumps in terms of circuitry.
Fig. 35 zeigt ein schematisches Blockschaltbild zur35 shows a schematic block diagram for
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. 35 zeigt hierzu eine Steuereinheit (654), die mit einer Eingabeeinrichtung (655) und einer Anzeigeeinrichtung (656) versehen ist. Unter Verwendung der Eingabeeinrichtung (655) ist es möglich, unterschiedliche Funktionsmodule (657) zu aktivieren. Mindestens eines der Funktionsmodule (657) ist für die Durchführung eines Produktionsbetriebes vorgesehen, darüber hinaus können mehrere unterschiedliche Funktionsmodule (657) zur Durchführung unterschiedlicher Service-Programme angewählt werden. Mindestens eines der Funktionsmodule (657) ist zur Durchführung eines Laborbetriebes konfiguriert.Illustration of the process sequence in the case of an optional activation of a control for carrying out a production operation or a laboratory operation. A corresponding control sequence is also implemented in the device according to the invention. 35 shows a control unit (654) which is provided with an input device (655) and a display device (656). Using the input device (655), it is possible to activate different function modules (657). At least one of the function modules (657) is provided for carrying out a production operation; moreover, several different function modules (657) can be selected for carrying out different service programs. At least one of the function modules (657) is configured to carry out a laboratory operation.
Die Aktivierung des Funktionsmoduls (657) für einen Laborbetrieb der Maschine erfolgt typischerweise nachdem die ausgewählte Behandlungsstation, beim vorliegendenThe activation of the function module (657) for a laboratory operation of the machine typically takes place after the selected treatment station in the present one
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 .Exemplary embodiment, the selected plasma station (3) at which positioning for laboratory operation has been arranged. At this position, the required external media supplies are connected manually or automatically. It is possible to externally supply all required media supply, but in particular it is also contemplated to use media supplies connected to the treatment station in production operation and only to use a control of the media supplies adapted for laboratory operation. The supply of external operating equipment relates, 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.
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.When activating a laboratory operation for a blow molding machine, particular consideration is given to providing the supply device with a heating device for the preforms. The heating device can be equipped, for example, 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.
Ebenfalls ist es sowohl bei einer Durchführung des Laborbetriebes für Maschinen zur Plasmabehandlung als auch bei Maschinen zur Blasverformung möglich, bei der normalenIt is also possible to carry out the laboratory operation for machines for plasma treatment as well as for machines for blow molding, with the normal one
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.Activate production safety devices to support safe operation. The safety devices can relate, for example, to the monitoring of the correct closing of access doors and the correct implementation of pneumatic connections.
Das Einsetzen der Werkstücke (5) erfolgt im Laborbetrieb typischerweise manuell, es ist aber auch eine Automatisierung oder zumindest eine Teilautomatisierung durchführbar.
Eine Vorrichtung zur Blasformung eines Behälters (742) besteht gemäß Fig. 36 im wesentlichen aus einer Blasstation (743), die mit einer Blasform (744) versehen ist, in die ein Vorformling (741) einsetzbar ist. Der Vorformling (741) kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyethylententerephthalat sein.The workpieces (5) are typically inserted manually in laboratory operation, but automation or at least partial automation can also be carried out. 36, a device for blow molding a container (742) essentially consists of a blow molding station (743) which is provided with a blow mold (744) into which a preform (741) can be inserted. The preform (741) can be an injection molded part made of polyethylene terephthalate.
Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings (741) in die Blasform (744) und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters (742) besteht die Blasform (744) aus Formhälften (745, 746) und einem Bodenteil (747), das von einer Hubvorrichtung (748) positionierbar ist. Der Vorformling (741) kann im Bereich der Blasstation (743) von einem Transportdorn (749) gehalten sein, der gemeinsam mit dem Vorformling (741) eine Mehrzahl von Behandlungsstationen innerhalb der Vorrichtung durchläuft . Es ist aber auch möglich, den vorformling (741) beispielsweise über Zangen oder andere Handhabungsmittel direkt in die Blasform (744) einzusetzen.In order to enable the preform (741) to be inserted into the blow mold (744) and to enable the finished container (742) to be removed, the blow mold (744) consists of mold halves (745, 746) and a base part (747) which is provided by a lifting device (748) can be positioned. The preform (741) can be held in the area of the blowing station (743) by a transport mandrel (749) which, together with the preform (741), passes through a plurality of treatment stations within the device. However, it is also possible to insert the preform (741) directly into the blow mold (744), for example using pliers or other handling means.
Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transportdornes (749) ein Anschlußkolben (750) angeordnet, der dem Vorformling (741) Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn (749) vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste DruckluftZuleitungen zu verwenden.To enable a compressed air supply line, a connecting piston (750) is arranged below the transport mandrel (749), which supplies compressed air to the preform (741) and at the same time seals against the transport mandrel (749). In the case of a modified construction, it is generally also conceivable to use fixed compressed air supply lines.
Eine Reckung des Vorformlings (741) erfolgt mit Hilfe einer Reckstange (751) , die von einem Zylinder (752) positioniert wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, eine mechanische Positionierung der Reckstange (751) über Kurvensegmente durchzuführen, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von
Blasstationen (743) auf einem rotierenden Blasrad angeordnet sind. Eine Verwendung von Zylindern (752) ist zweckmäßig, wenn ortsfest angeordnete Blasstationen (743) vorgesehen sind.The preform (741) is stretched using a stretching rod (751) which is positioned by a cylinder (752). In principle, however, it is also conceivable to perform a mechanical positioning of the stretching rod (751) via cam segments which are acted upon by tapping rollers. The use of curve segments is particularly expedient when a plurality of Blow stations (743) are arranged on a rotating blowing wheel. The use of cylinders (752) is expedient if there are blowing stations (743) arranged in a fixed position.
Bei der in Fig. 36 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem derart ausgebildet, daß eine Tandem-Anordnung von zwei Zylindern (752) bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder (753) wird die Reckstange (751) zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich eines Bodens (754) des Vorformlings (741) gefahren, während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder (753) mit ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder (753) tragenden Schlitten (755) von einem Sekundärzylinder (756) oder über eine Kurvensteuerung positioniert. Insbesondere ist daran gedacht, den Sekundärzylinder (756) derart kurvengesteuert einzusetzen, daß von einer Führungsrolle (757), die während der Durchführung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlanggleitet, eine aktuelle Reckposition vorgegeben wird.In the embodiment shown in FIG. 36, the stretching system is designed such that a tandem arrangement of two cylinders (752) is provided. From a primary cylinder (753), the stretching rod (751) is first moved into the area of a bottom (754) of the preform (741) before the actual stretching process begins, during the actual stretching process the primary cylinder (753) is extended together with a stretching rod the carriage (755) carrying the primary cylinder (755) is positioned by a secondary cylinder (756) or via a cam control. In particular, it is contemplated to use the secondary cylinder (756) in a cam-controlled manner in such a way that a current stretching position is specified by a guide roller (757) which slides along a cam track during the execution of the stretching process.
Die Führungsrolle (757) wird vom Sekundä zylinder (756) gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten (755) gleitet entlang von zwei Führungselementen (758) .The guide roller (757) is pressed against the guideway by the secondary cylinder (756). The carriage (755) slides along two guide elements (758).
Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern (759, 760) angeordneten Formhälften (745, 746) erfolgt eine Verriegelung der Träger (759, 760) relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung (80) .After the mold halves (745, 746) arranged in the region of the supports (759, 760) have been closed, the supports (759, 760) are locked relative to one another with the aid of a locking device (80).
Zur Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes (761) des Vorformlings (741) ist gemäß Fig. 37 die Verwendung separater Gewindeeinsätze (762) im Bereich der Blasform (744) vorgesehen. Fig. 37 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter (742) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (741) und schematisch eine sich entwickelnde
Behälterblase (763) .To adapt to different shapes of a mouth section (761) of the preform (741) according to FIG. 37, the use of separate thread inserts (762) is provided in the area of the blow mold (744). 37 shows, in addition to the blown container (742), the preform (741), which is also shown in broken lines, and schematically a developing one Container bladder (763).
Fig. 38 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine, die mit einer Heizstrecke (764) sowie einem rotierenden Blasrad (765) versehen ist. Ausgehend von einerFig. 38 shows the basic structure of a blow molding machine which is provided with a heating section (764) and a rotating blowing wheel (765). Starting from one
Vorformlingseingabe (766) werden die Vorformlinge (741) von Übergaberädern (767, 768, 769) in den Bereich der Heizstrecke (764) transportiert. Entlang der Heizstrecke (764) sind Heizstrahler (770) sowie Gebläse (771) angeordnet, um die Vorformlinge (741) zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge (741) werden diese an das Blasrad (765) übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen (743) angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter (742) werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgabestrecke (72) zugeführt.Preform entry (766), the preforms (741) are transported by transfer wheels (767, 768, 769) into the area of the heating section (764). Radiant heaters (770) and blowers (771) are arranged along the heating section (764) in order to temper the preforms (741). After the preforms (741) have been adequately tempered, they are transferred to the blowing wheel (765), in the area of which the blowing stations (743) are arranged. The finished blown containers (742) are fed to a delivery section (72) by further transfer wheels.
Um einen Vorformling (741) derart in einen Behälter (742) umformen zu können, daß der Behälter (742) Materialeigenschaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters (742) abgefüllten Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle Verfahrensschritte bei der Beheizung und Orientierung der Vorformlinge (741) eingehalten werden. Darüber hinaus können vorteilhafte Wirkungen durch Einhaltung spezieller Dimensionierungsvorschriften erzielt werden.In order to be able to form a preform (741) into a container (742) in such a way that the container (742) has material properties that ensure a long usability of foodstuffs filled inside the container (742), in particular beverages, special process steps must be carried out the heating and orientation of the preforms (741) are observed. In addition, advantageous effects can be achieved by adhering to special dimensioning regulations.
Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind, beispielsweise PET, PEN oder PP.Different plastics can be used as the thermoplastic material. Are usable, for example PET, PEN or PP.
Die Expansion des Vorformlings (741) während des Orientierungsvorganges erfolgt durch DruckluftZuführung. Die DruckluftZuführung ist in eine Vorblasphase, in der Gas, zum Beispiel' Preßluft, mit einem niedrigen Druckniveau zugeführt
wird und in eine sich anschließende Hauptblasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druckniveau zugeführt wird. Während der Vorblasphase wird typischerweise Druckluft mit einem Druck im Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und während der Hauptblasphase wird Druckluft mit einem Druck im Intervall von 25 bar bis 40 bar zugeführt.The preform (741) is expanded during the orientation process by compressed air supply. The compressed air feed is fed into a pre-blowing phase, in the gas, for example 'compressed air with a low pressure level is divided into a subsequent main blowing phase, in which gas is supplied at a higher pressure level. Compressed air with a pressure in the interval from 10 bar to 25 bar is typically used during the pre-blowing phase and compressed air with a pressure in the interval from 25 bar to 40 bar is fed in during the main blowing phase.
Aus Fig. 38 ist ebenfalls erkennbar, daß bei der dargestellten Ausführungsform die Heizstrecke (764) aus einer Vielzahl umlaufender Transportelemente (73) ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht und entlang von Umlenkrädern (74) geführt sind. Insbesondere ist daran gedacht, durch die kettenartige Anordnung eine im wesentlichen rechteckförmige Grundkontur aufzuspannen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden im Bereich der dem Übergaberad (769) und einem Eingaberad (75) zugewandten Ausdehnung der Heizstrecke (764) ein einzelnes relativ groß dimensioniertes Umlenkrad (74) und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimensionierte Umlenkräder (76) verwendet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Führungen denkbar.From Fig. 38 it can also be seen that in the embodiment shown, the heating section (764) is formed from a plurality of circumferential transport elements (73) which are strung together and guided along deflection wheels (74). In particular, the chain-like arrangement is intended to span an essentially rectangular basic contour. In the embodiment shown, a single relatively large deflection wheel (74) is used in the area of the heating section (764) facing the transfer wheel (769) and an input wheel (75), and two comparatively smaller deflection wheels (76) are used in the area of adjacent deflections , In principle, however, any other guides are also conceivable.
Zur Ermöglichung einer möglichst dichten Anordnung des Übergaberades (769) und des Eingaberades (75) relativ zueinander erweist sich die dargestellte Anordnung als besonders zweckmäßig, da im Bereich der entsprechenden Ausdehnung der Heizstrecke (764) drei Umlenkräder (74, 76) positioniert sind, und zwar jeweils die kleineren Umlenkräder (76) im Bereich der Überleitung zu den linearen Verläufen der Heizstrecke (764) und das größere Umlenkrad (74) im unmittelbaren Übergabebereich zum Übergaberad (769) und zum Eingaberad (75) . Alternativ zur Verwendung von kettenartigen Transportelementen (73) ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes Reizrad zu verwenden.
Nach einem fertigen Blasen der Behälter (742) werden diese von einem Entnahmerad (77) aus dem Bereich der Blasstationen (743) herausgeführt und. über das Übergaberad (768) und ein Ausgaberad (78) zur Ausgabestrecke (72) transportiert.In order to enable the transfer wheel (769) and the input wheel (75) to be arranged as closely as possible relative to one another, the arrangement shown proves to be particularly expedient since three deflection wheels (74, 76) are positioned in the area of the corresponding extension of the heating section (764), and in each case the smaller deflection wheels (76) in the area of the transition to the linear courses of the heating section (764) and the larger deflection wheel (74) in the immediate transfer area to the transfer wheel (769) and the input wheel (75). As an alternative to using chain-like transport elements (73), it is also possible, for example, to use a rotating stimulating wheel. After the containers (742) have been blown, they are removed from the area of the blowing stations (743) by a removal wheel (77). transported via the transfer wheel (768) and an output wheel (78) to the output section (72).
In der in Fig. 39 dargestellten modifizierten Heizstrecke (764) können durch die größere Anzahl von Heizstrahlern (770) eine größere Menge von Vorformlingen (741) je Zeiteinheit temperiert werden. Die Gebläse (771) leiten hier Kühlluft in den Bereich von Kühlluftkanälen (79) ein, die den zugeordneten Heizstrahlern (770) jeweils gegenüberliegen und über Ausströmöffnungen die Kühlluft abgeben. Durch die Anordnung der Ausströmrichtungen wird eine Strömungsrichtung für die Kühlluft im wesentlichen quer zu einerIn the modified heating section (764) shown in FIG. 39, the larger number of radiant heaters (770) allows a larger amount of preforms (741) to be tempered per unit of time. The blowers (771) introduce cooling air into the area of cooling air ducts (79), which are opposite the assigned radiant heaters (770) and discharge the cooling air via outflow openings. By arranging the outflow directions, a flow direction for the cooling air is essentially transverse to one
Transportrichtung der Vorformlinge (741) realisiert. Die Kühlluftkanäle (79) können im Bereich von den Heizstrahlern (770) gegenüberliegenden Oberflächen Reflektoren für die Heizstrahlung bereitstellen, ebenfalls ist es möglich, über die abgegebene Kühlluft auch eine Kühlung der Heizstrahler (770) zu realisieren.Transport direction of the preforms (741) realized. The cooling air ducts (79) can provide reflectors for the heating radiation in the area of the surfaces opposite the radiant heaters (770). It is also possible to cool the radiant heaters (770) by means of the cooling air emitted.
Sowohl die vorstehend dargestellten Vorrichtungen zur Plasmabehandlung von Werkstücken (5) , als auch die in Fig. 36 bis Fig. 39 dargestellten Vorrichtungen zur Blasformung von Behältern (742) können mit einem oder mehreren Kopplungsrädern (81) gemäß Fig. 40 und Fig. 41 ausgestattet werden. Die Verwendung derartiger Kopplungsräder (81) ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn Plasmastationen (3) oder Blasstationen (743) mit jeweils mehr als einer Kavität (4) verwendet werden. Die Kopplungsräder (81) werden typischerweise dazu verwendet, Werkstücke (5) in vertikaler Richtung zu drehen. Bei einer Handhabung von Behältern (742) ist insbesondere daran gedacht, eine Drehung der Werkstücke (5) bzw. der Behälter (742) in vertikaler Richtung um eine
horizontal verlaufende Drehachse durchzuführen. Typischerweise erfolgt die Drehung um 180° derart, daß eine zunächst nach oben orientierte Mündung nach unten orientiert wird bzw. eine zunächst in lotrechter Richtung nach unten weisende Mündung nach der Drehung in lotrechter Richtung nach oben weist.Both the devices for plasma treatment of workpieces (5) shown above and the devices for blow molding containers (742) shown in FIGS. 36 to 39 can be equipped with one or more coupling wheels (81) according to FIGS. 40 and 41 be equipped. The use of such coupling wheels (81) is particularly expedient when plasma stations (3) or blowing stations (743) with more than one cavity (4) each are used. The coupling wheels (81) are typically used to rotate workpieces (5) in the vertical direction. When handling containers (742), it is particularly intended to rotate the workpieces (5) or the containers (742) in the vertical direction by one horizontal axis of rotation. Typically, the rotation is carried out by 180 ° in such a way that a mouth which is initially oriented upward is oriented downward or an mouth which initially points downward in the vertical direction after the rotation in the vertical direction points upward.
Fig. 40 zeigt das relativ zu einer Mittellinie (82) rotationsfähig gelagerte Kopplungsrad (81) für Werkstücke (5) oder geblasene Behälter (742) . Die rotationsfähige Lagerung kann derart realisiert sein, daß das Kopplungsrad (81) über Lager und eine Welle (83) in einem Sockel (84) geführt ist.40 shows the coupling wheel (81), which is rotatably mounted relative to a center line (82) for workpieces (5) or blown containers (742). The rotatable mounting can be implemented in such a way that the coupling wheel (81) is guided in a base (84) via bearings and a shaft (83).
Außenseitig am Kopplungsrad (81) sind Tragarme (85) angeordnet, die mit Halteelementen (86) für die BehälterOn the outside of the coupling wheel (81) support arms (85) are arranged, which with holding elements (86) for the container
(742) versehen sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beaufschlagen die Haltelemente (86) die als Behälter (742) ausgebildeten Werkstücke (5) im Bereich des Mündungsabschnittes (761) oberhalb eines Stützringes.(742) are provided. In the exemplary embodiment shown, the holding elements (86) act on the workpieces (5) designed as containers (742) in the region of the mouth section (761) above a support ring.
Die Tragarme (85) sind relativ zu einem Grundelement (87) des Kopplungsrades (81) beweglich geführt. Die Tragarme (85) sind dabei jeweils um eine Drehachse (88) herum verschwenkbar angeordnet. Die Drehachse (88) verläuft im Bereich einer Welle (89), die von Lagern (90) im Grundelement (87) geführt ist und sich im wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckt. Die Tragarme (85) sind mit einer Kurvenrolle (91) gekoppelt, um Schwenkbewegungen um die Drehachse (88) herum vorzugeben.The support arms (85) are movably guided relative to a base element (87) of the coupling wheel (81). The support arms (85) are each pivotable about an axis of rotation (88). The axis of rotation (88) runs in the region of a shaft (89) which is guided by bearings (90) in the base element (87) and extends essentially in the horizontal direction. The support arms (85) are coupled to a cam roller (91) in order to specify pivoting movements around the axis of rotation (88).
Die Kurvenrollen (91) greifen in eine Kurvenbahn (92) ein, die als Mantelkurve außenseitig am Sockel (84) angeordnet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bewegen die Kurvenrollen (91) jeweils ein Ξtellelement (93) in einer vertikalen Richtung. Das Stellelement (93) ist mit einem
Kopplungselement (94) verbunden, das über eine zahnstangenartige Verzahnung (95) in ein Zahnrad (96) eingreift, das starr auf der Welle (89) aufsitzt. Eine Hubbewegung des Kopplungselementes (94) wird hierdurch in eine Rotationsbewegung der Welle (83) transformiert.The cam rollers (91) engage in a cam track (92) which is arranged on the outside of the base (84) as a jacket cam. In the illustrated embodiment, the cam rollers (91) each move an adjusting element (93) in a vertical direction. The control element (93) is with a Coupling element (94) connected, which engages via a rack-like toothing (95) in a gear (96) which rests rigidly on the shaft (89). A stroke movement of the coupling element (94) is thereby transformed into a rotational movement of the shaft (83).
Insbesondere ist daran gedacht, die Verzahnung derart zu wählen, daß ein maximal durchführbarer Hub der Kurvenrolle (91) in eine Drehung der Welle (89) um ein 180° transformiert wird. Die Auf- und Abbewegung der Kurvenrolle (91) wird hierdurch in eine Schwenkbewegung der Welle (89) um 180° sowie in eine entsprechende Rückbewegung umgesetzt.In particular, it is thought to choose the toothing in such a way that a maximum feasible stroke of the cam roller (91) is transformed into a rotation of the shaft (89) by 180 °. The up and down movement of the cam roller (91) is hereby converted into a pivoting movement of the shaft (89) through 180 ° and into a corresponding backward movement.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 40 ist das Halteelement (86) mit zwei zangenartigen Fixierelementen (97) versehen, die jeweils einen Behälter (742) im Bereich desIn the exemplary embodiment according to FIG. 40, the holding element (86) is provided with two pliers-like fixing elements (97), each of which has a container (742) in the region of the
Mündungsabschnittes (761) haltern. Jedes der Fixierelemente (97) ist mit Zangenarmen (98, 99) ausgestattet, die um Schwenklager (100, 101) herum drehbeweglich angeordnet sind. Die Zangenarme (98, 99) sind von einem Kopplungshebel (102) miteinander verbunden. Der Zangenarm (98) weist einenHold mouth section (761). Each of the fixing elements (97) is equipped with tong arms (98, 99) which are arranged so as to be rotatable around pivot bearings (100, 101). The gun arms (98, 99) are connected to each other by a coupling lever (102). The gun arm (98) has one
Stellhebel (103) auf, der eine Kurvenrolle (104) trägt. Zur Positionierung der Kurvenrollen (104) sind Kurvensegmente (105, 106) verwendet. Der Stellhebel (103) verursacht durch das zusammenarbeiten mit dem Kopplungshebel (102) vorzugsweise eine symmetrische Bewegung der beiden Zangenarme (98, 99).Set lever (103), which carries a cam roller (104). Curve segments (105, 106) are used to position the cam rollers (104). The actuating lever (103) preferably causes a symmetrical movement of the two tong arms (98, 99) when working together with the coupling lever (102).
Beide jeweils einem Halteelement, (86) zugeordneten Kurvenrollen (104) durchlaufen die Kurvensegmente (105, 106) zeitlich nacheinander. Dies führt dazu, daß dieBoth cam rollers (104), each associated with a holding element, (86), run through the cam segments (105, 106) one after the other in time. This leads to the fact that
Fixierelemente (97) zeitlich aufeinander folgend betätigt werden. Für eine Übergabe von Werkstücken (5) bzw. Behältern (742) an die Halteelemente (86) kann somit eine einzige Übergabeposition realisiert werden, in deren Bereich die Übergaben zeitlich nacheinander durchgeführt werden, obwohl
die Werkstücke (5) von einem gemeinsamen Halteelement (86) weitertransportiert werden. Durch die Kombination der Kurvenrollen (104) und der Kurvensegmente (105, 106) können somit trotz des gruppenweisen Transportes der Werkstücke (5) einfache Belade- und Entladevorgänge durchgeführt werden, wie dies bei Kopplungsrädern (81) mit Tragarmen (85) möglich ist, die .jeweils nur ein Halteelement (86) zur Beaufschlagung eines einzelnen Werkstückes (5) aufweisen.Fixing elements (97) are actuated sequentially in time. For a transfer of workpieces (5) or containers (742) to the holding elements (86), a single transfer position can thus be realized, in the area of which the transfers are carried out one after the other, although the workpieces (5) are transported further by a common holding element (86). The combination of the cam rollers (104) and the cam segments (105, 106) enables simple loading and unloading operations to be carried out despite the groupwise transport of the workpieces (5), as is possible with coupling wheels (81) with support arms (85), which each have only one holding element (86) for loading an individual workpiece (5).
Fig. 41 veranschaulicht in einer Draufsicht nochmals die Anordnung der Fixierelemente (97) sowie die jeweilige Positionierung der Fixierelemente (97). Es ist insbesondere zu erkennen, daß die Zangenarme (98, 99) von Federn (107) relativ zueinander verspannt sind. Dies führt dazu, daß ohne externe Einwirkung die Fixierelemente (97) die jeweilige Fixierpositionierung einnehmen. Lediglich bei einem Eingreifen der Kurvenrollen (104) in eines der Kurvensegmente (105, 106) werden die Fixierelemente (97) gesteuert geöffnet, um einen Übergabevorgang durchzuführen. Die Steuerung der Fixierelemente (97) auch bei einem Einsetzen der Werkstücke (5) weist den Vorteil auf, daß ein Gleitkontakt zwischen den Werkstücken (5) und den Fixierelementen (97) vermieden wird. Hierdurch wird einem Entstehen von Abrieb an den Werkstücken (5) entgegengewirkt.FIG. 41 shows a top view again of the arrangement of the fixing elements (97) and the respective positioning of the fixing elements (97). It can be seen in particular that the tong arms (98, 99) of springs (107) are braced relative to one another. This leads to the fact that the fixing elements (97) assume the respective fixing position without external action. Only when the cam rollers (104) engage in one of the cam segments (105, 106) are the fixing elements (97) opened in a controlled manner in order to carry out a transfer process. The control of the fixing elements (97) even when the workpieces (5) are inserted has the advantage that sliding contact between the workpieces (5) and the fixing elements (97) is avoided. This counteracts the occurrence of abrasion on the workpieces (5).
Fig. 41 veranschaulicht ebenfalls, daß die Kurvenrollen (104) in einem Ruhezustand hintereinander auf einem zur Mittellinie (82) konzentrisch angeordneten Kreis bewegt werden. Dies ermöglicht die zeitlich aufeinander folgende versetzte Positionierung unter Verwendung gemeinsamer Kurvensegmente (105, 106) .Fig. 41 also illustrates that the cam rollers (104) are moved one after the other in a rest state on a circle arranged concentrically to the center line (82). This enables the successive staggered positioning using common curve segments (105, 106).
Fig. 40 und Fig. 41 zeigen im Bereich jedes Halteelementes (86) Werkstücke (5) bzw. Behälter (742) . Bei einem tatsächlichen Betrieb sind im Bereich des Halteelementes (86)
zwischen der Ausgabeposition im Bereich des einen der Kurvensegmente (105, 106) und der Ausgabeposition im Bereich des anderen der Kurvensegmente (105, 106) aber keine derartigen Werkstücke (5) angeordnet. Die vorliegende Darstellung erleichtert aber das Verständnis des Prinzips der Bewegungsabläufe .
40 and 41 show workpieces (5) or containers (742) in the region of each holding element (86). During actual operation, in the area of the holding element (86) no such workpieces (5) are arranged between the dispensing position in the area of one of the curve segments (105, 106) and the dispensing position in the area of the other of the curve segments (105, 106). However, the present presentation makes it easier to understand the principle of the motion sequences.