WO2017097672A1 - Closure device or lock device for a vacuum chamber - Google Patents

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WO2017097672A1
WO2017097672A1 PCT/EP2016/079555 EP2016079555W WO2017097672A1 WO 2017097672 A1 WO2017097672 A1 WO 2017097672A1 EP 2016079555 W EP2016079555 W EP 2016079555W WO 2017097672 A1 WO2017097672 A1 WO 2017097672A1
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closure
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counter
plate
lid
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PCT/EP2016/079555
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Ulrich Oldendorf
Christof Klesen
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Applied Materials, Inc.
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    • F16K37/0041Electrical or magnetic means for measuring valve parameters

Definitions

  • the present invention relates to a closure or lock device for a vacuum chamber with a can be arranged on a vacuum chamber and an opening of the vacuum chamber surrounding the counter plate and a movable relative to the counter plate mounted closure lid which closes the opening of the vacuum chamber in a closed position on the counter-plate.
  • the invention relates to a method for closing an opening of a vacuum chamber by means of such a closure or lock device.
  • WO 2005/121 621 A1 describes a generic lock device for a lock opening arranged in a wall between a first and a second recipient and with a shut-off element arranged in the interior of the first recipient and a counter-plate associated with the shut-off element. te.
  • the flange-like configured and the opening enclosing the counter plate is provided with a peripheral seal, against which the obturator is pressed sealingly.
  • the gasket typically made of an elastomeric material, such as rubber, may undergo an aging process, and its elastic properties continue to be used the lock or lock device can change.
  • the vacuum chamber is operated with different vacuum or pressure levels. If the closure or lock device seals the interior of the vacuum chamber against the atmosphere or some other ambient pressure, for example against a deviating pressure of an adjacent vacuum chamber, the contact pressure on the seal can vary depending on the prevailing pressure in the vacuum chamber and it can come to relative movements between the seal and metal parts of the closure or lock device.
  • the present invention has the object to provide an improved closure or lock device for a vacuum chamber, by means of which a particularly uniform and preferably only perpendicular to the seal acting pressing force when closing the vacuum chamber is exercisable. It is in particular objective to avoid any shearing movements or friction on the typically rubber-elastic seal between counter-plate and closure cover or to reduce to an absolutely necessary minimum. With the device, a particularly high degree of particle freedom and purity in the region of the vacuum chamber should be achievable.
  • the closure or lock device should also be characterized by a comparatively low weight and easy and good handling of their individual components in terms of manufacturing, assembly and long-term operation. Invention and advantageous embodiments
  • a closure or lock device for a vacuum chamber.
  • the closure or lock device has a vacuum chamber that can be arranged on or arranged thereon, possibly in the vacuum.
  • umcro integrated or connected to a chamber wall backplate, which encloses an opening of the vacuum chamber.
  • the counter-plate is typically formed flange. It can protrude outwardly from the wall of the vacuum chamber and form or have an abutment surface extending approximately perpendicular to the insertion direction through the opening of the vacuum chamber.
  • the closure or lock device further has a relative to the counter plate movably mounted frame.
  • a lid is in turn arranged to be movable.
  • the closure lid can be brought into a closed position on the counterplate, in which the closure lid seals the opening of the counterplate.
  • the frame which is movably mounted on the counterplate between an open position and a contact position. In the open position, the frame and the counter-plate arranged thereon release the opening of the vacuum chamber so that substrates to be treated in the vacuum chamber can be introduced into the vacuum chamber and removed therefrom.
  • the frame In a contact position, the frame is in mechanical contact with the counter plate 0.
  • the closure lid which is movably mounted on the frame, can lie comparatively loosely against the counterplate in that contact position, typically against a seal enclosing the opening of the counterplate, but without exerting appreciable forces on the seal. It is also conceivable that in the contact position of the frame on the counter-5 plate of the closure lid with respect to the counter-plate or with respect to the typically arranged on the counter-plate seal is non-contact.
  • the closure or lock device has at least one controllable and / or controllable magnetic device which is operatively connected to the counterplate and the closure lid. This is designed to produce a closing force (C) acting between the counterplate and the closure lid.
  • C closing force
  • both an attractive and repulsive force can be exerted on the closure lid in order to optionally close or open the opening of the vacuum chamber by means of the closure lid, depending on the pressure level prevailing in the vacuum chamber and the vacuum chamber environment.
  • the closure lid may in this case be subject to a comparatively small stroke or a comparatively short or small movement relative to the frame. Such small or short movements are separate and thus particularly well controlled and controlled by the magnetic device. In particular, this allows a defined and as even as possible deformation of an elastic seal between the closure cap and counter-plate can be achieved.
  • the closure lid has a flat lid surface.
  • the closure lid is further displaceable in a direction parallel to a surface normal (N) of the lid surface on the frame.
  • the closure lid is slidably mounted between a rest position (U) and the closed position (S) on the frame. It is typically arranged in a translational or linearly movable manner on the frame. Due to the fact that the closure lid is mounted movably on the frame largely perpendicularly to the lid surface or also perpendicular to a plane of the frame, the closure lid can, under the action of the magnet device, produce a homogeneous contact force over the circumference of the seal and thus also a homogeneous compression on the seal exercise.
  • the closure lid is moved in a position in contact position frame and starting from a rest position on the frame by the magnetic device exclusively in the direction of the surface normal to the frame. Any shear forces or relative to the seal rubbing relative movements between the closure cap and the seal can be widely avoided in this way.
  • Diehtung undergoes exclusively or predominantly only one perpendicular to the plane of the closure lid or perpendicular to the plane of the seal directed compression. A friction or crushing of the seal in the transverse direction can be largely avoided by the said leadership of the closure lid on the frame.
  • the closure lid is connected to the frame via at least one restoring element.
  • the restoring element is designed to exert a restoring force on the closure lid, which is directed counter to the closing force that can be generated by the magnetic device.
  • the magnetic device acting between the counter plate and the closure cover counteracts the restoring force of the at least one restoring element. This has the advantage that the magnetic device only has to generate a force acting in a single direction, namely in the closing direction.
  • the magnetic device is in this case designed to generate a closing force that is greater than the restoring force acting on the closure lid.
  • the closing force which can be exerted by the magnet device on the closure lid is greater than the sum of the restoring forces of all return actuators, via which the closure lid is mounted on the frame.
  • the magnetic device acts as it were against the restoring force of all restoring elements. Since the closing force is greater than the sum of all return forces this leads to a movement of the closure lid in the closed position upon activation of the magnetic device.
  • the vacuum chamber For opening the vacuum chamber, on the other hand, it is provided to reduce the closing force emanating from the magnetic device to at least a predefined amount, so that the current closing force is less than the sum of all restoring forces of all restoring elements.
  • the closure lid is displaced over the at least one, typically over a plurality of return elements in the rest position on the frame with a correspondingly low or completely missing closing force of the magnetic device.
  • the closure cap is either in a loose contact position for sealing the counter plate or at least there is a gap between the closure cap and provided on the counter plate seal, so that the closure lid in the rest position in a contact position befindaji frame without contact to the counter-plate or to the provided on the counter-plate seal.
  • the at least one restoring element is an elastic return element.
  • the restoring element is so far elastically deformable and provides the required restoring force due to its elasticity.
  • An elastic return element can in particular be formed in one piece in the form of a single component which, apart from its elastic deformation, is not subject to any relative movement between the frame or closure lid.
  • the one-piece design of a restoring element, and therefore its elastic deformability, proves to be advantageous for maintaining the required particle freedom.
  • friction of the restoring element with other components of the closure or lock device can be prevented.
  • the at least one restoring element has at least one return spring.
  • the return spring may be formed, for example in the form of a leaf spring.
  • the return spring may be, for example, between see opposite legs of the frame.
  • the return spring may be connected approximately centrally between the frame legs with the closure lid.
  • the closure lid is arranged on the frame via a plurality of spaced-apart restoring elements. It proves to be advantageous if over the surface of the frame, that is distributed over the surface of the closure lid several equally effective return element or more return springs. In this way, the most homogeneous and defined restoring force can be provided over the surface of the frame or over the surface of the closure lid.
  • the sum of the restoring forces acting on the closure cap by all restoring elements is greater than the weight force of the closure cap.
  • Such a design of the return elements allows, for example, a horizontal, thus a horizontal orientation of the counter-plate and a loading of the vacuum chamber from above. If the sum of all the restoring forces which can be exerted on the closure lid is greater than the weight of the closure lid, the closure lid can also be pulled upwards by the restoring elements against its own weight force into the rest position on the carrier.
  • Such an interpretation of the restoring forces proves to be advantageous for a flexible use of the closure or lock device and in particular for the most varied geometric orientations of the closure or lock device.
  • the frame is arranged pivotably or displaceably on an opposing plate or on the vacuum chamber between an already mentioned opening position and an already mentioned contact position. In the open position, the frame and the closure lid arranged thereon release the opening of the vacuum chamber.
  • a sliding guide is particularly suitable for a space-saving design and arrangement of the closure or lock device in the region of a substrate-processing process station. Unlike swivel-mounted closure lids, the region which lies outside the opening of the vacuum chamber and, as it were, in the extension of that opening can be used to arrange further components of a process station and does not have to remain free, as is customary with a pivotable mounting of the closure lid.
  • the closure lid can be mounted without contact on the guide by means of one or more magnetic bearings. As a result, a non-contact, thus a wear and low maintenance sliding of the closure lid and relative to the counter plate is possible. Unlike a roller-guided guidance of the closure lid, no abrasion occurs in the case of a magnetic bearing-based mounting of the closure lid. Required clean room conditions and a required particle freedom in the area of the lock or lock device can hereby be easily met.
  • the magnetic bearing provided for the guide can, similar to those provided for the closure or lock device magnetic device each having an electromagnetic actuator and a magnetically interacting counterpart and a distance measuring device and a control circuit, so that the closure lid by means of one or more magnetic bearings quasi free suspended in a predetermined distance from the guide and is movable along the guide.
  • the closure lid is in the position in contact position frame by means of the magnetic device relative to the frame of a rest position in the sealing closed position transferred. In the contact position of the frame is applied to the back plate or to the vacuum chamber.
  • the closure lid covers the opening substantially completely. He closes the opening but not yet gas-tight. in this respect It is also possible for an air gap to be located between the closure cap and the seal, which is typically arranged on the opposite side of the plate.
  • At least one spacer is arranged between the frame and the counterplate. In the contact position of the frame on the counter-plate is the at least one spacer between the facing sides of the frame and counter-plate. Typically, a plurality of spacers are provided over the circumference of the opening of the counterplate. About the spacer or the frame is based on the on reaching the contact position on the counter plate. The geometric configuration and the arrangement of the at least one, preferably a plurality of spacers defines the contact position of the frame on the counter-plate.
  • the extent of the at least one or more spacers perpendicular to the plane of the frame or perpendicular to the plane of the counter-plate is at least as large as the sum of a displacement of the closure lid between the rest position and the closed position on the frame plus the thickness of the closure lid.
  • the magnetic device has at least one electromagnetic actuator arranged on one of the closure lid and counterplate and at least one counterpart arranged on the other of the closure lid and the counterplate, which magnetically interacts with the electromagnetic actuator.
  • the electromagnetic actuator can be arranged, for example, on the counter-plate or let into the counter-plate, while the counterpart can be arranged on the closure lid. It is also conceivable that the counterpart is integrated in the cap, or that the entire cap acts as a counterpart.
  • the counterpart or the closure cap is designed either ferromagnetically or permanently magnetically, in order to come into magnetic operative connection with the acted upon by a corresponding control current electromagnetic actuator. In the closed position of the closure lid on the counterplate, in which the closure lid completely covers the opening cross section of the vacuum chamber, the electromagnetic actuator and its associated counterpart at least partially overlap, so that a sufficient closing force or opening force can be generated.
  • the electromagnetic actuator of the magnetic device it is generally conceivable for the electromagnetic actuator of the magnetic device to be arranged on the closure lid, while the counterpart interacting magnetically with the electromagnetic actuator is arranged on the counter-plate or formed thereon.
  • At least one further permanent magnet which can further support the force emanating from the electromagnetic actuator, can also be arranged on that component on which the electromagnetic actuator is arranged.
  • se an electroless locking of the closure cap can be achieved, so that the coil of the actuator can be acted upon by a much lower current. Heat losses of the coil and associated problems with cooling or thermal expansion can thereby be reduced or even eliminated.
  • an elastically compressible seal surrounding the opening is arranged in an intermediate space between the sides of the closure lid and the counterplate facing each other in a closed position of the closure lid on the closure lid or on the counterplate.
  • the seal can be arranged for example on the counter-plate.
  • the counterplate may, for example, have a groove enclosing the opening of the vacuum chamber, in which the peripheral seal is arranged.
  • the thickness or the diameter of a sealing portion is greater than the depth of the groove receiving the seal, so that a part of the seal at least slightly protrudes from the closure lid facing side of the counter-plate, thus with the contact surface formed by the counter-plate.
  • the mutually facing sides of the closure lid and the counterplate are typically designed at least in regions as planar contact surfaces, which are in the closed position substantially perpendicular to the predetermined by the geometry of the opening of the vacuum chamber direction (z), or perpendicular to a closing direction in which the the magnetic device outgoing closing force acts, extend.
  • the seal is typically made of an elastomer and has a suitable for the intended use elasticity or compressibility.
  • the closure or lock device can adaptively be adapted to different or varying elastic properties of a respective provided seal.
  • the seal may be formed as an O-ring-like seal, thus as a circumferential and circumferentially closed sealing ring.
  • the seal is preferably arranged in a groove of the counterplate and the closure lid interacting therewith is sealless, reverse embodiments are also conceivable in which the seal is arranged on an inner side of the closure lid, in particular in a groove of the closure lid and wherein the counterplate is sealed. is formed without care.
  • the closure or lock device has at least one distance measuring device for measuring a distance between the closure cover and the counterplate.
  • a distance between closure cap and counterplate in the direction of the closing force emanating from the magnet device can be measured at least at certain points.
  • the distance between the closure cap and the counterplate is a measure of the currently prevailing compression or elastic deformation of a seal provided between the counterplate and the closure cap, provided that the closure cap rests against the counterplate via the seal. Consequently, the degree of elastic deformation of the seal can be measured by means of the distance measuring device.
  • the magnetic device can be regulated as a function of the distance between the counterplate and the closure cover measured by the distance measuring device.
  • the distance-dependent regulation of the magnetic device provided so far, different closing forces can be generated depending on the distance be so that, for example, provided between counter-plate and cap seal is compressible to a required level.
  • the closing force can, for example, be gradually increased by means of the controllable magnetic device until the maximum permissible maximum distance is undershot.
  • At least one electronic control circuit is also provided, which is coupled to the distance measuring device and to the at least one magnetic device and designed to maintain and / or set a predetermined distance between the counterplate and the closure cover.
  • the control loop typically has a reference value transmitter, by means of which the distance signals which can be generated by the distance sensor are compared with a predetermined desired value. From the comparison of set value and actual value, a controller connected downstream of the nominal value generator can be used to generate a control signal for actuating the magnetic device, in particular for activating the electromagnetic actuator.
  • the control signal which can be generated by the controller is typically supplied via an amplifier to the electromagnetic actuator of the magnetic device.
  • an active and automatic regulation of the closing force can be realized. Any sudden or continuous changes in the operating or ambient conditions, such as a change in the pressure difference between the interior of the vacuum chamber and the environment can be reacted flexibly in this way, dynamically and depending on the situation.
  • the distance measuring device and the magnetic device coupled together control loop a required distance between counter-plate and cap and thus a required contact pressure of the cap and a concomitant compression of provided between counter-plate and cap seal can be brought about and controlled adhered.
  • a plurality of magnetic devices each provided with its own distance measuring device are arranged distributed over the circumference of the opening or over the circumference of the counter plate designed, for example, in the manner of a flange.
  • Each of the distance measuring devices coupled with one magnet device can, as it were, autonomously set and maintain a predetermined distance between the counterplate and the closure lid just at the location of the corresponding distance measuring device or magnet device.
  • Pressure-dependent and inevitably minimal deformations of the closure cap which would otherwise lead to an uneven pressing or closing force of the seal, can thus be effectively compensated for and an uneven gap dimension or a varying over the opening circumference distance between the closure cap and counter-plate can be counteracted.
  • any load-dependent or manufacturing-related deformations or component tolerances can be compensated by control technology.
  • each provided with its own distance measuring device magnetic devices locally different closing forces and contact pressures can be generated over the circumference of the opening or over the circumference of the counter plate so that the result is a homogeneous compression of the seal targeted and controlled adjustable, which ultimately to a required tightness of the closure or lock device leads.
  • that configuration is of particular advantage, namely in particular if at least one of the closure lid and the counterplate are not absolutely rigid and / or subject to local deformations depending on the load.
  • the distributed over the circumference of the opening of the vacuum chamber or over the circumference of the counter-plate or over the circumference of the closure lid arranged magnetic devices are each coupled with its own control loop.
  • each of the magnet devices independently of one another can adjust and regulate the distance prevailing at their respective position or a gap dimension between the closure cover and the counterplate.
  • processing of the distance signals available from the respective distance measuring devices can be carried out locally in the area of the magnetic devices and control circuits. Any data and signal lines can thereby be reduced to a minimum, which may prove to be particularly advantageous for applications in the vacuum sector.
  • the magnetic devices distributed over the circumference of the opening and / or the distance measuring devices associated with the magnetic devices are coupled to a central controller.
  • the central control can be provided instead of a local control loop or in addition to the control circuit associated with the respective magnetic device and the associated distance sensor.
  • a central control which is for example coupled with all control circuits of all magnetic devices in terms of data technology, a synchronous control of the control circuits can take place in a particularly simple manner.
  • the central control can each be coupled to the setpoint generator of the individual control loops, so that by means of the central control a distance to be maintained between the counterplate and the closure lid can be simultaneously transferred to all control loops.
  • the user of the closure or lock device receives a particularly easy-to-use control element, with which for all control circuits and magnetic devices a distance to be respected or a corresponding gap between the closure cap and the counter plate is synchronously or simultaneously adjustable.
  • the distance measuring device may for example have one or more distance sensors, which are based on an optical, magnetic or capacitive measuring principle.
  • sensors are used which are based on an inductive measuring principle or on the basis of eddy currents.
  • the distance sensor is arranged in particular in the immediate vicinity of the magnetic device, in particular in the immediate vicinity of the electromagnetic actuator or to the counterpart of the magnetic device, so that the highest possible degree of coking can be achieved.
  • the immediately adjacent or even overlapping arrangement of distance measuring device and magnetic device contributes to the improvement of the measurement and control accuracy.
  • the distance sensor can be arranged on the counterplate and thus measure a distance, in particular a gap dimension, between the counterplate and the closure cover.
  • a distance sensor arranged on the counterplate is designed in particular to measure the distance to a defined reference surface or a reference point of the closure lid precisely, typically with an accuracy in the submillimeter or in the micrometer range.
  • FIG. 1 is a simplified schematic representation of the lock or lock device with the closure lid carrying frame men in contact position and a resting at the frame closure lid,
  • FIG. 2 is a perspective view of the closure or Schleusenvor- direction with open closure cap
  • FIG. 3 the closure or lock device according to FIG. 2 in the closed position
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the closure or Schleusenvorrich- device with a displaceably mounted on the counter plate or on the vacuum chamber frame in the open position
  • FIG. 5 shows the closure or lock device according to FIG. 4 with the frame and with the closure lid in the closed position
  • FIG. 6 shows a cross section through the closure or lock device according to FIG. 2 in the open position
  • FIG. 7 shows a representation according to FIG. 6, but with the frame in contact position and the closure lid in the rest position on the frame and
  • Fig. 8 is a view according to FIG. 7, but with the closure lid in the closed position relative to the frame. Detailed description
  • the closure or lock device 10 is provided for placement on an opening 14 of a vacuum chamber 12.
  • the closure or lock device 10 has a counter plate 1 6, which typically with the schematically indicated in Fig. 1 wall
  • the counter plate 1 6 can be arranged in alignment with the opening 14 of the vacuum chamber 12 on the wall 1 1 or formed as an integral part of the vacuum chamber 12. in this respect can also the counter plate 1 6 have an opening 14 which can typically coincide with the opening of the vacuum chamber 12.
  • the sealing cover 18 which has a wide configuration and is designed to be displaceable on a frame 15 by means of a plurality of return elements 82.
  • the displaceability and the deflection of the return elements 82 result from a comparison of FIGS. 7 and 8.
  • the frame 15 itself is, for example, pivotally mounted on the counter plate 1 6.
  • a corresponding pivot or hinge axis 80 is shown.
  • the frame 15 is mounted linearly displaceable on the counter-plate 1 6.
  • the counter-plate 16 facing side 19 of the closure lid thus the inner lid surface 81 is substantially planar.
  • the lid surface 81 is aligned substantially parallel to a plane of the seal 22, which is in the groove 20 on the closure cover 18 facing side 17 of the counter plate 1 6 is located.
  • closure lid 18 In a closed position 28 shown in FIG. 8, the closure lid 18 seals the opening 14 in a gas-tight or vacuum-tight manner.
  • Counter plate 1 6 and closure cap 18 are further provided with at least one magnetic device 30, by means of which a closing force (C) on the closure cap 18 is exercisable.
  • the counterplate 16 can have a flange-like geometry and, in particular, have a seal 22 on a side 17 which acts on the closure cover 18 and acts as a contact surface, which extends around the opening 14, typically in the region of an opening boundary of the counterplate 16.
  • the seal 22 made of an elastic and deformable material is arranged in a peripheral groove 20 of the counterplate 16. But it can also be placed in a corresponding groove of the closure cover 18 or in a gap 25 between the closure cap 18 and counter plate 1 6 may be arranged.
  • a closing force (C) directed in the insertion or closing direction (z) can be exerted on the closure cap 18.
  • Each closing force (C) is typically oriented perpendicular to the plane (x, y) or perpendicular to the contact surface or to the side 17 of the counterplate 16.
  • the closure lid 18 also has a side 19 which faces the counterplate 16 and also acts as a contact surface.
  • the in closed position 28 facing each other sides 17, 19 of counter-plate 18 and cover 19 are at least partially aligned parallel to each other.
  • the magnetic device 30 has at least one electromagnetic actuator 32 arranged on the counterplate 16, as well as a counterpart 34 magnetically interacting with it and arranged on the closure cover 18.
  • the counterpart 34 is designed as a permanent magnetic or ferromagnetic component, which is either arranged on the closure lid 18 or embedded in the closure cap 18. It is also conceivable that the closure lid 18 itself at least in sections, a permanent magnetic or ferromagnetic material comprises or at least partially or completely formed from such.
  • the closure or lock device 10 further optionally has a stand-off measuring device 40, by means of which a distance 41 between the closure cover 18 and the counter plate 1 6, in particular a distance between the facing sides 19, 17 of closure cover 18 and counter plate 16 determinable and is quantitatively measurable.
  • the distance measuring device 40 by means of which a distance 41 between the closure cover 18 and the counter plate 1 6, in particular a distance between the facing sides 19, 17 of closure cover 18 and counter plate 16 determinable and is quantitatively measurable.
  • 40 has a distance sensor 42 which is arranged on the counterplate 16 and measures a distance 41 in the closing direction (z) between the counterplate 16 and the closure cap 18.
  • the magnetic device 30 in particular the closing force (C) emanating from it, can thus be controlled as a function of the distance. It is provided in particular that by means of a distance-dependent control of the magnetic device 30, the distance 41 between the closure cap 18 and counter plate 1 6 is precisely adjustable to a predetermined level.
  • a control circuit 45 which couples the magnetic device 30 with the distance measuring device 40.
  • the control circuit 45 has a setpoint generator 44, which is connected to the distance sensor 42 for data purposes.
  • the setpoint generator 44 receives the distance signals provided by the distance sensor 42 and compares them with a preset or variably predefinable by a central control setpoint. Setpoint and actual values are compared with each other in setpoint generator 44.
  • a comparison signal resulting therefrom is then supplied to a controller 46, which generates therefrom a control signal provided for driving the electromagnetic actuator 32.
  • the control signal which can be generated by the controller 46 is supplied to the electromagnetic actuator 32 via an amplifier 48. That the coil 33 of the electromagnetic actuator 32 supplied controllable control signal is calculated and determined such that a predetermined distance
  • All electronic components of the control loop that is, the amplifier 48, the controller 46, the setpoint generator 44 and possibly also the distance sensor 42 may be housed on a common board, for example in the form of an integrated circuit. The space required for a corresponding electronic unit and a cabling effort associated therewith can be minimized in this respect.
  • the electromagnetic actuator 32 typically has a ferromagnetic core, for example an iron core, in addition to the coil 30 that can be acted upon by electrical signals.
  • the electromagnetic actuator 32 can be designed as an electromagnet in a wide variety of other ways, for example as a Lorenzoder immersion coil actuator. The latter, in contrast to an electromagnet, can generate not only attractive but also repulsive forces between the electromagnetic actuator and the counterpart.
  • the intended for receiving the electromagnetic actuator 32, and its coil 33 groove 31 is facing the counterpart 34 facing reasons of vacuum suitability and / or seal.
  • a cover 21 provided for this purpose is typically made of a magnetically permeable material or of a non-magnetic or only weakly magnetic material. The cover 21 can act as a kind of closure for the groove 31 and be designed as such.
  • the cover 21 can be arranged in a sealing manner above or in the groove 31.
  • the cover 21 can in particular be flush-mounted in the counterpart 34 facing side 17, thus in the contact surface of counter-plate 1 6 or cover 18 may be integrated.
  • the cover 21 is shown in Fig. 1 only on the right side of the counter plate 1 6.
  • Each of the magnet devices 30 distributed over the circumference of the opening 14 can be controlled in accordance with the distance 41 between the counterplate 16 and the closure cover 18 in its area such that a constant or within the smallest tolerances occurs over the entire outer circumference of the opening 14 remaining distance 41 is adjustable.
  • the closure cover 18 experiences a displacement movement compressing the seal 22 according to a closing force C acting on it Seal 22 'is indicated in Fig. 8.
  • the closing force C cooperates with the weight G of the closure cap 18.
  • the closing force C counteracts a restoring force R of individual return elements 82.
  • the restoring elements 82 are, as can be seen in FIG. 3, in the present case designed as leaf springs 83.
  • the frame 15 is formed as a circumferentially closed frame. It has two substantially parallel elongated legs 85, 86, which are connected at their longitudinal ends on end-side head portions 87, 88 together. In about the middle between the head portions 87, 88, a connecting web 89 is provided, which structurally connects the two legs 85, 86 again structurally and in so far increases the stability and rigidity of the frame 15.
  • the leaf springs 83 are arranged in pairs. Opposite ends of the leaf springs 82 are respectively disposed on opposite legs 85, 86. The leaf springs 83 are connected approximately centrally between the legs 85, 86 with the closure cap 18. A deflection of the closure lid 18 perpendicular to the plane of the frame 15, thus parallel to the surface normal N of the closure cap 18 by means of the magnet device 30 thus takes place against the restoring force R. emanating from the return springs 83.
  • a plurality of spacers 24 arranged distributed over the circumference of the opening 14 are arranged on the side 17 of the counterplate 16 facing the closure lid 18.
  • the spacers 24 are typically made of plastic, in particular a high-temperature-stable plastic, for example made of polyetheretherketone (PEEK), which hardly or only barely tends to outgas under vacuum conditions.
  • PEEK polyetheretherketone
  • the frame 15 comes with its opening 14 facing bottom with the spacers 24 to the plant.
  • corresponding recesses 23 are provided at the outer edge of the closure lid 18, which when taking the contact position K of the spacers 24th to be interspersed.
  • the recesses 23 allow a large-area coverage of the opening 14 through the closure lid 18, without hindering a close to the opening 14 arranged support or contact of the frame 15 on the counter plate 1 6.
  • the closure cap 18 By activating the magnet device 30, the closure cap 18 is pulled in accordance with the closing force C towards the counterplate 16. As a result, the return elements 82 are deflected towards the counter plate 1 6 back. They provide a restoring force R, which permanently acts on the closure cap 18. With decreasing closing force or upon deactivation of the magnetic device 30, the restoring elements 82 and the return springs 83 return the closure lid 18 from the sealing position shown in FIG. 8 and compressing the seal 22 back to the rest position U.
  • the movable mounting of the closure cap 18 on the frame 15 is advantageous in that comparatively large closing forces on the closure cap 18 are exercisable. Due to the movable mounting of the closure cap 18 relative to the frame 15, those forces are not transmitted to the frame 15. Consequently, a hinge 90 formed by the pivot axis 80 need not be able to absorb any closing forces emanating from the magnet device 30.
  • the mechanical load on the frame 15 is essentially given only by the restoring force R, which are transmitted from the deflected return elements 82 between the closure cover 18 located in the closed position S on the frame 15. Once the closure cap 18 is in the closed position S shown in FIG. 8, an increase in the closing force C has no or only slight mechanical effects on the frame 15.
  • FIG. 4 shows the frame 15 with the closure lid 18 arranged thereon in an open position
  • FIG. 5 shows the frame 15 and the closure lid 18 in the contact position K or in the closed position S.
  • Head portions 87, 88 the frame 15 along longitudinally extending guides 62, 64 slidably mounted.
  • the guides 62, 64 which are designed as linear sliding guides, thereby extend parallel to the plane of the counter plate 1 6, the frame 15 and / or the closure cap 18.
  • the guides 62, 64 with respect to the closing movement of the closure lid 18 sufficiently spaced from the counter-plate 1 6 arranged to allow a non-contact displacement of the closure cap 18 relative to the counter plate 1 6, in particular also against the provided on the counter plate 1 6 and at least slightly protruding from the plane of the counter plate 1 6 seal 22.
  • the linear guides 62, 64 may be configured as non-contact guides. In the region of the guides 62, 64 a plurality of magnetic bearings 60 may be arranged.
  • the individual magnetic bearings 60 may each have a distance sensor (not separately shown), a control circuit and an electromagnetic actuator 61 which can be controlled via the distance sensor and the control loop and which cooperates magnetically with a counterpart 63. In this way, a required suspended state of the closure cap 18 on the guides 62, 64 can be achieved. Contactless mounting of the closure cap 18 on the guides 62, 64 is particularly advantageous for avoiding contamination and abrasion in the environment of the vacuum chamber 12.
  • a plurality of electromagnetic actuators 61 are provided along the guide 62, which successively engage with the counterparts 63 arranged on the frame 15 during a displacement of the frame 15.
  • Reverse arrangements are equally within the scope of the present invention.
  • one or more actuators 62 may be disposed on the frame 15 or on the closure lid 18 while herewith magnetically interacting counterparts 63 are fixedly arranged on the designed as a guide rail linear guide 62, 64 are arranged.
  • FIG. 4 the frame 15 and the closure lid 18 are shown in the open position O, in which the closure lid 18 is located outside the region of the opening 14 of the counterplate 16.
  • the storage of the closure lid 18 on the frame 15 causes or supports a kind of parallel displacement of the closure cap 18 from the rest position U to the closed position S, so that as possible no relative movements of the closure cap 18 and seal 22 in the plane of the closure lid (X, Y) occur. Such shearing movements could otherwise result in abrasion of the seal 22 and at least minor contamination of the environment of the vacuum chambers 12.
  • the contactless mounting of the closure cap 18 on the guide 62, 64 via the associated with the closure lid 18 slide-like designed frame 15.
  • One of the components of the respective magnetic bearing 60, ie one of electromagnetic actuator 61 and counterpart 63 is stationary on the guide 62nd , 64 while the other component of actuator 61 and counterpart 63 on the frame 15 is arranged.
  • a linear motor 68 is provided, for example, by means of which the closure lid 18 is movable between the open position O and the contact position K with respect to the counterplate 16.

Abstract

The invention relates to a closure device or lock device for a vacuum chamber (12), comprising: a counter plate (16), which can be arranged on a vacuum chamber (12) and which surrounds an opening (14) of the vacuum chamber (12); a frame (15), which is supported in such a way that the frame can be moved in relation to the counter plate (16) and on which a closure cover (18) is movably arranged, wherein the closure cover (18) closes the opening (14) in sealing manner in a closed position (28) against the counter plate (16); at least one magnet device (30) for producing a closing force (C) acting between the counter plate (16) and the closure cover (18), which magnet device is in engagement with the counter plate (16) and with the closure cover (18).

Description

Internes Zeichen: MECA.215.02 WO  Internal character: MECA.215.02 WHERE
Mecatronix AG Mecatronix AG
Röntgenstraße 43  X-ray street 43
64291 Darmstadt  64291 Darmstadt
Verschluss- oder Schleusenvorrichtung für eine Vakuumkammer Lock or lock device for a vacuum chamber
B e s c h r e i b u n g Description
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschluss- oder Schleusenvorrichtung für eine Vakuumkammer mit einer an einer Vakuumkammer anordenbaren und eine Öffnung der Vakuumkammer umschließenden Gegenplatte und einem beweglich gegenüber der Gegenplatte gelagerten Verschlussdeckel, welcher in einer Verschlussstellung an der Gegenplatte die Öffnung der Vakuumkammer verschließt. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschließen einer Öffnung einer Vakuumkammer mittels einer derartigen Verschluss- oder Schleusenvorrichtung. Hintergrund The present invention relates to a closure or lock device for a vacuum chamber with a can be arranged on a vacuum chamber and an opening of the vacuum chamber surrounding the counter plate and a movable relative to the counter plate mounted closure lid which closes the opening of the vacuum chamber in a closed position on the counter-plate. In addition, the invention relates to a method for closing an opening of a vacuum chamber by means of such a closure or lock device. background
Schleusen- und Verschlussvorrichtungen für Vakuumkammern sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. So beschreibt beispielsweise die WO 2005/121 621 A1 eine gattungsgemäße Schleusenvorrichtung für eine in einer Wandung zwischen einem ersten und einem zweiten Rezipienten angeordneten Schleusenöffnung sowie mit einem im Innenraum des ersten Rezipienten angeordneten Absperrorgan und einer dem Absperrorgan zugeordneten Gegenplat- te. Die flanschartig ausgestaltete und die Öffnung umschließende Gegenplatte ist dabei mit einer umlaufenden Dichtung versehen, gegen welche das Absperrorgan abdichtend gedrückt wird. Zur Einhaltung einer geforderten Dichtigkeit, insbesondere zur Einhaltung von Hochvakuumbedingungen innerhalb der Vakuumkammer, ist es erstrebenswert, dass das Absperrorgan möglichst gleichmäßig auf in Umfangsrichtung um die Öffnung herum verteilt liegende Bereiche der Dichtung drückt. Das Aufbringen einer über die gesamte Dichtung gleichmäßigen und homogenen Anpresskraft auf die Dichtung ist bei Dichtungen mit einem Dichtungsdurchmesser von einigen wenigen Millimetern bei einer Dimension eines Absperrorgans oder eines Verschlussdeckels im Bereich einiger Dezimeter oder Meter in konstruktiver und fertigungstechnischer Hinsicht besonders schwierig. Die Realisierung eines den Dichtungsring komprimierenden Hubs von etwa 0,5 mm bis 2 mm über eine Fläche des Verschlussdeckels im Bereich von beispielsweise 0,5 bis 5 m2 oder darüber hinaus, erweist sich konstruktiv und herstellungstechnisch als äußerst aufwendig. Zudem ist eine direkte Berührung von Gegenplatte und Verschlussdeckel, welche typischerweise aus Metall ge- fertigt sind aus Gründen geforderter Reinraumbedingungen und aus Gründen einer hiermit einhergehenden geforderten Partikelfreiheit in der Umgebung der Vakuumkammer unbedingt zu vermeiden. Locking and closing devices for vacuum chambers are well known in the art. For example, WO 2005/121 621 A1 describes a generic lock device for a lock opening arranged in a wall between a first and a second recipient and with a shut-off element arranged in the interior of the first recipient and a counter-plate associated with the shut-off element. te. The flange-like configured and the opening enclosing the counter plate is provided with a peripheral seal, against which the obturator is pressed sealingly. To maintain a required tightness, in particular to maintain high vacuum conditions within the vacuum chamber, it is desirable that the obturator as evenly as possible in the circumferential direction around the opening distributed areas of the seal presses. The application of a uniform and homogeneous contact pressure on the seal over the entire seal is particularly difficult in the case of seals with a seal diameter of a few millimeters for a dimension of a shut-off device or a closure cover in the range of a few decimeters or meters in terms of design and production engineering. The realization of the sealing ring compressing stroke of about 0.5 mm to 2 mm over an area of the closure lid in the range of, for example, 0.5 to 5 m 2 or more, proves constructive and manufacturing technically extremely complicated. In addition, a direct contact between the counterplate and the closure cap, which are typically made of metal, must be absolutely avoided for reasons of required clean-room conditions and for reasons of a required particle freedom associated with this in the environment of the vacuum chamber.
Auch sind etwaige beim Verschließen der Verschluss- oder Schleusenvorrich- tung möglicherweise entstehende Scherbewegungen zwischen der Dichtung und einer hieran zur Anlage gelangenden Metallkomponente, typischerweise zwischen der Dichtung und dem Verschlussdeckel ebenfalls aus Gründen der Einhaltung geforderter Reinraumbedingung und einer Partikelfreiheit unbedingt zu vermeiden bzw. auf ein Minimum zu reduzieren. Any possible shearing movements between the seal and a metal component coming to rest thereon when closing the closure or lock device, also typically between the seal and the closure lid, must also be avoided or avoided for reasons of compliance with the required clean room condition and freedom from particles Minimum to reduce.
Hinzu kommt, dass die typischerweise aus einem Elastomerwerkstoff, beispielsweise aus Gummi gefertigte Dichtung einem Alterungsprozess unterliegen kann, und das sich ihre elastischen Eigenschaften mit fortwährender Nutzung der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung ändern können. Ferner ist denkbar, dass die Vakuumkammer mit unterschiedlichen Vakuum- oder Druckniveaus betrieben wird. Sofern die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung das Innere der Vakuumkammer gegen den Atmosphären oder einen anderweitigen Umge- bungsdruck, bspw. gegen einen abweichenden Druck einer benachbarten Vakuumkammer abdichtet, kann der Anpressdruck auf die Dichtung in Abhängigkeit des in der Vakuumkammer jeweils vorherrschenden Drucks variieren und es kann zur Relativbewegungen zwischen der Dichtung und Metallteilen der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung kommen. In addition, the gasket typically made of an elastomeric material, such as rubber, may undergo an aging process, and its elastic properties continue to be used the lock or lock device can change. Furthermore, it is conceivable that the vacuum chamber is operated with different vacuum or pressure levels. If the closure or lock device seals the interior of the vacuum chamber against the atmosphere or some other ambient pressure, for example against a deviating pressure of an adjacent vacuum chamber, the contact pressure on the seal can vary depending on the prevailing pressure in the vacuum chamber and it can come to relative movements between the seal and metal parts of the closure or lock device.
Insoweit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verschluss- oder Schleusenvorrichtung für eine Vakuumkammer bereitzustellen, mittels derer eine besonders gleichmäßige und möglichst ausschließlich senkrecht auf die Dichtung einwirkende Anpresskraft beim Schließen der Vaku- umkammer ausübbar ist. Es ist insbesondere Zielsetzung jegliche Scherbewegungen oder Reibungen an der typischerweise gummielastischen Dichtung zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel zu vermeiden oder auf ein absolut notwendiges Minimum zu reduzieren. Mit der Vorrichtung soll ein besonders hohes Maß an Partikelfreiheit und Reinheit im Bereich der Vakuumkammer er- zielbar sein. Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung soll sich ferner durch ein vergleichsweise geringes Gewicht und durch eine einfache sowie gute Handhabbarkeit ihrer einzelnen Komponenten hinsichtlich Fertigung, Montage und Langzeitbetrieb auszeichnen. Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen In that regard, the present invention has the object to provide an improved closure or lock device for a vacuum chamber, by means of which a particularly uniform and preferably only perpendicular to the seal acting pressing force when closing the vacuum chamber is exercisable. It is in particular objective to avoid any shearing movements or friction on the typically rubber-elastic seal between counter-plate and closure cover or to reduce to an absolutely necessary minimum. With the device, a particularly high degree of particle freedom and purity in the region of the vacuum chamber should be achievable. The closure or lock device should also be characterized by a comparatively low weight and easy and good handling of their individual components in terms of manufacturing, assembly and long-term operation. Invention and advantageous embodiments
Diese Aufgabe wird mit einer Verschluss- oder Schleusenvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche. This object is achieved with a closure or lock device according to independent claim 1. Advantageous embodiments are each the subject of dependent claims.
Insoweit ist eine Verschluss- oder Schleusenvorrichtung für eine Vakuumkammer vorgesehen. Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung weist eine an einer Vakuumkammer anordenbare oder hieran angeordnete, ggf. in die Vaku- umkammer integrierte oder mit einer Kammerwand verbundene Gegenplatte auf, die eine Öffnung der Vakuumkammer umschließt. Die Gegenplatte ist typischerweise flanschartig ausgebildet. Sie kann von der Wandung der Vakuumkammer nach außen hervorstehen und eine sich in etwa senkrecht zur Einführ- 5 richtung durch die Öffnung der Vakuumkammer erstreckende Anlagefläche bilden oder aufweisen. In that regard, a closure or lock device is provided for a vacuum chamber. The closure or lock device has a vacuum chamber that can be arranged on or arranged thereon, possibly in the vacuum. umkammer integrated or connected to a chamber wall backplate, which encloses an opening of the vacuum chamber. The counter-plate is typically formed flange. It can protrude outwardly from the wall of the vacuum chamber and form or have an abutment surface extending approximately perpendicular to the insertion direction through the opening of the vacuum chamber.
Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung weist ferner einen gegenüber der Gegenplatte beweglich gelagerten Rahmen auf. An diesem ist ein Verschlüssle) deckel wiederum beweglich angeordnet. Der Verschlussdeckel ist in eine Schließstellung an die Gegenplatte bringbar, in welcher der Verschlussdeckel die Öffnung der Gegenplatte abdichtend verschließt. Es ist hierbei insbesondere der Rahmen, welcher zwischen einer Öffnungsstellung und einer Kontaktstellung beweglich an der Gegenplatte gelagert ist. In der Öffnungsstellung geben 15 der Rahmen und die daran angeordnete Gegenplatte die Öffnung der Vakuumkammer frei, so dass in der Vakuumkammer zu behandelnde Substrate in die Vakuumkammer eingebracht und aus dieser entnommen werden können. The closure or lock device further has a relative to the counter plate movably mounted frame. At this Encrypted ) lid is in turn arranged to be movable. The closure lid can be brought into a closed position on the counterplate, in which the closure lid seals the opening of the counterplate. In this case, it is in particular the frame which is movably mounted on the counterplate between an open position and a contact position. In the open position, the frame and the counter-plate arranged thereon release the opening of the vacuum chamber so that substrates to be treated in the vacuum chamber can be introduced into the vacuum chamber and removed therefrom.
In einer Kontaktstellung befindet sich der Rahmen in mechanischem Kontakt 0 mit der Gegenplatte. Der Verschlussdeckel, welcher beweglich am Rahmen gelagert ist, kann in jener Kontaktstellung vergleichsweise lose an der Gegenplatte, typischerweise an einer die Öffnung der Gegenplatte umschließenden Dichtung anliegen, ohne jedoch nennenswerte Kräfte auf die Dichtung auszuüben. Es ist ferner denkbar, dass in der Kontaktstellung des Rahmens an der Gegen- 5 platte der Verschlussdeckel bezüglich der Gegenplatte bzw. bezüglich der an der Gegenplatte typischerweise angeordneten Dichtung berührungsfrei ist. In a contact position, the frame is in mechanical contact with the counter plate 0. The closure lid, which is movably mounted on the frame, can lie comparatively loosely against the counterplate in that contact position, typically against a seal enclosing the opening of the counterplate, but without exerting appreciable forces on the seal. It is also conceivable that in the contact position of the frame on the counter-5 plate of the closure lid with respect to the counter-plate or with respect to the typically arranged on the counter-plate seal is non-contact.
Ein die Öffnung und damit die Vakuumkammer abdichtendes Verschließen erfolgt durch aus der Kontaktstellung des Rahmens heraus durch eine Bewegung 30 des Verschlussdeckels relativ zum Rahmen, welcher sich bereits in Anlagestellung mit der Gegenplatte befindet. Des Weiteren weist die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung zumindest eine mit der Gegenplatte und dem Verschlussdeckel in Wirkverbindung stehende regelbare und/oder steuerbare Magneteinrichtung auf. Diese ist zum Erzeugen einer zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel wirkenden Schließkraft (C) ausgebildet. Mittels der regelbaren Magneteinrichtung ist der Betrag und die Richtung der zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel wirkenden Schließkraft variierbar. Je nach konkreter Ausgestaltung der Magneteinrichtung kann sowohl eine attraktive als auch repulsive Kraft auf den Verschlussdeckel ausgeübt werden, um in Abhängigkeit des in der Vakuumkammer und der Vaku- umkammerumgebung vorherrschenden Druckniveaus die Öffnung der Vakuumkammer mittels des Verschlussdeckels wahlweise zu verschließen oder zu öffnen. A sealing the opening and thus the vacuum chamber sealing takes place through from the contact position of the frame out by a movement 30 of the closure cover relative to the frame, which is already in abutment position with the counter plate. Furthermore, the closure or lock device has at least one controllable and / or controllable magnetic device which is operatively connected to the counterplate and the closure lid. This is designed to produce a closing force (C) acting between the counterplate and the closure lid. By means of the controllable magnetic device, the amount and the direction of the closing force acting between the counter-plate and the closure lid can be varied. Depending on the specific design of the magnetic device, both an attractive and repulsive force can be exerted on the closure lid in order to optionally close or open the opening of the vacuum chamber by means of the closure lid, depending on the pressure level prevailing in the vacuum chamber and the vacuum chamber environment.
Der Verschlussdeckel kann hierbei einem vergleichsweise geringem Hub oder einer vergleichsweise kurzen oder kleinen Bewegung gegenüber dem Rahmen unterliegen. Derart kleine oder kurze Bewegungen sind gesondert und damit besonders gut mittels der Magneteinrichtung steuerbar und kontrollierbar. Insbesondere kann hierdurch eine definierte sowie eine möglichst gleichmäßige Verformung einer elastischen der Dichtung zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte erreicht werden. The closure lid may in this case be subject to a comparatively small stroke or a comparatively short or small movement relative to the frame. Such small or short movements are separate and thus particularly well controlled and controlled by the magnetic device. In particular, this allows a defined and as even as possible deformation of an elastic seal between the closure cap and counter-plate can be achieved.
In einer Weiterbildung weist der Verschlussdeckel eine ebene Deckelfläche auf. Der Verschlussdeckel ist ferner in einer Richtung parallel zu einer Flächennormale (N) der Deckelfläche am Rahmen verschiebbar. Typischerweise ist der Verschlussdeckel zwischen einer Ruhestellung (U) und der Schließstellung (S) am Rahmen verschiebbar gelagert. Er ist typischerweise translatorisch bzw. linear beweglich an dem Rahmen angeordnet. Dadurch, dass der Verschlussdeckel weitgehend senkrecht zur Deckelfläche bzw. auch senkrecht zu einer Ebene des Rahmens beweglich am Rahmen gelagert ist, kann der Verschlussde- ekel unter Einwirkung der Magneteinrichtung eine über den Umfang der Dichtung homogene Anpresskraft und damit auch eine homogene Kompression auf die Dichtung ausüben. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Verschlussdeckel bei einem sich in Kontaktstellung befindlichen Rahmen und ausgehend von einer Ruhestellung am Rahmen durch die Magneteinrichtung ausschließlich in Richtung der Flächennormalen gegenüber dem Rahmen bewegt wird. Etwaige Scherkräfte oder an der Dichtung entlangreibende Relativbewegungen zwischen dem Verschlussdeckel und der Dichtung können auf diese Art und Weise weitreichend vermieden werden. Beim Schließen der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung, d.h. beim Überführen des Verschlussdeckels aus einer Ruhestellung am Rahmen in die die Dichtung komprimierende Schließstellung, erfährt die Diehtung ausschließlich oder überwiegend lediglich eine senkrecht zur Ebene des Verschlussdeckels bzw. senkrecht zur Ebene der Dichtung gerichtete Kompression. Eine Reibung oder Quetschung der Dichtung in Querrichtung kann durch die genannte Führung des Verschlussdeckels am Rahmen weitgehend vermieden werden. In a development, the closure lid has a flat lid surface. The closure lid is further displaceable in a direction parallel to a surface normal (N) of the lid surface on the frame. Typically, the closure lid is slidably mounted between a rest position (U) and the closed position (S) on the frame. It is typically arranged in a translational or linearly movable manner on the frame. Due to the fact that the closure lid is mounted movably on the frame largely perpendicularly to the lid surface or also perpendicular to a plane of the frame, the closure lid can, under the action of the magnet device, produce a homogeneous contact force over the circumference of the seal and thus also a homogeneous compression on the seal exercise. It is provided in particular that the closure lid is moved in a position in contact position frame and starting from a rest position on the frame by the magnetic device exclusively in the direction of the surface normal to the frame. Any shear forces or relative to the seal rubbing relative movements between the closure cap and the seal can be widely avoided in this way. When closing the lock or lock device, ie when transferring the closure cover from a rest position on the frame in the seal compressing closed position, Diehtung undergoes exclusively or predominantly only one perpendicular to the plane of the closure lid or perpendicular to the plane of the seal directed compression. A friction or crushing of the seal in the transverse direction can be largely avoided by the said leadership of the closure lid on the frame.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Verschlussdeckel über zumindest ein Rückstellelement mit dem Rahmen verbunden. Das Rückstellelement ist zur Ausübung einer Rückstellkraft auf den Verschlussdeckel ausgebildet, welche der von der Magneteinrichtung erzeugbaren Schließkraft entgegen gerichtet ist. Beim abdichtenden Verschließen der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung wirkt die zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel agierende Magneteinrichtung entgegen der Rückstellkraft des zumindest einen Rückstellelements. Dies hat den Vorteil, dass die Magneteinrichtung lediglich eine in eine einzige Richtung wirkende Kraft, nämlich in Schließrichtung, zu erzeugen hat. In a further embodiment, the closure lid is connected to the frame via at least one restoring element. The restoring element is designed to exert a restoring force on the closure lid, which is directed counter to the closing force that can be generated by the magnetic device. During the sealing closing of the closure or lock device, the magnetic device acting between the counter plate and the closure cover counteracts the restoring force of the at least one restoring element. This has the advantage that the magnetic device only has to generate a force acting in a single direction, namely in the closing direction.
Die Magneteinrichtung ist hierbei dazu ausgelegt, eine Schließkraft zu erzeugen, die größer ist als die auf den Verschlussdeckel wirkende Rückstellkraft. Insbesondere ist die von der Magneteinrichtung auf den Verschlussdeckel ausübbare Schließkraft größer als die Summe der Rückstellkräfte sämtlicher Rück- Stellelemente, über welche der Verschlussdeckel am Rahmen gelagert ist. Zum Verschließen der Öffnung agiert die Magneteinrichtung sozusagen gegen die Rückstellkraft sämtlicher Rückstellelemente. Da die Schließkraft größer ist als die Summe sämtlicher Rückstellkräfte führt dies zu einer Bewegung des Verschlussdeckels in die Schließstellung bei Aktivierung der Magneteinrichtung. The magnetic device is in this case designed to generate a closing force that is greater than the restoring force acting on the closure lid. In particular, the closing force which can be exerted by the magnet device on the closure lid is greater than the sum of the restoring forces of all return actuators, via which the closure lid is mounted on the frame. To close the opening, the magnetic device acts as it were against the restoring force of all restoring elements. Since the closing force is greater than the sum of all return forces this leads to a movement of the closure lid in the closed position upon activation of the magnetic device.
Zum Öffnen der Vakuumkammer ist hingegen vorgesehen, die von der Mag- neteinrichtung ausgehende Schließkraft zumindest auf ein vorgegebenes Maß zu reduzieren, so dass die aktuelle Schließkraft geringer ist als die Summe sämtlicher Rückstellkräfte sämtlicher Rückstellelemente. Infolgedessen wird der Verschlussdeckel bei entsprechend geringer oder gänzlich fehlender Schließkraft der Magneteinrichtung über das zumindest eine, typischerweise über meh- rere Rückstellelemente in die Ruhestellung am Rahmen verlagert. In dieser ist der Verschlussdeckel entweder in einer losen Anlagestellung zur Dichtung der Gegenplatte oder aber es ist zumindest ein Spalt zwischen dem Verschlussdeckel und der an der Gegenplatte vorgesehenen Dichtung vorhanden, so dass der Verschlussdeckel in der Ruhestellung bei einem sich in Kontaktstellung be- findlichen Rahmen berührungsfrei zur Gegenplatte bzw. zu der an der Gegenplatte vorgesehenen Dichtung ist. For opening the vacuum chamber, on the other hand, it is provided to reduce the closing force emanating from the magnetic device to at least a predefined amount, so that the current closing force is less than the sum of all restoring forces of all restoring elements. As a result, the closure lid is displaced over the at least one, typically over a plurality of return elements in the rest position on the frame with a correspondingly low or completely missing closing force of the magnetic device. In this, the closure cap is either in a loose contact position for sealing the counter plate or at least there is a gap between the closure cap and provided on the counter plate seal, so that the closure lid in the rest position in a contact position befindlicher frame without contact to the counter-plate or to the provided on the counter-plate seal.
In einer Weiterbildung ist ferner vorgesehen, dass das zumindest eine Rückstellelement ein elastisches Rückstellelement ist. Das Rückstellelement ist insoweit elastisch verformbar und stellt aufgrund seiner Elastizität die geforderte Rückstellkraft bereit. Ein elastisches Rückstellelement kann insbesondere einstückig in Form eines einzigen Bauteils ausgebildet sein, welches abgesehen von seiner elastischen Verformung keinerlei Relativbewegung zwischen Rahmen oder Verschlussdeckel unterliegt. Die einstückige Ausbildung eines Rückstellele- ments, mithin seine elastische Verformbarkeit erweist sich für die Einhaltung der geforderten Partikelfreiheit als vorteilhaft. Insbesondere kann durch die elastische Verformbarkeit des zumindest einen Rückstellelements eine Reibung des Rückstellelements mit weiteren Komponenten der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung unterbunden werden. In a further development, it is further provided that the at least one restoring element is an elastic return element. The restoring element is so far elastically deformable and provides the required restoring force due to its elasticity. An elastic return element can in particular be formed in one piece in the form of a single component which, apart from its elastic deformation, is not subject to any relative movement between the frame or closure lid. The one-piece design of a restoring element, and therefore its elastic deformability, proves to be advantageous for maintaining the required particle freedom. In particular, by the elastic deformability of the at least one restoring element, friction of the restoring element with other components of the closure or lock device can be prevented.
Nach einer Weiterbildung weist das zumindest eine Rückstellelement zumindest eine Rückstellfeder auf. Die Rückstellfeder kann beispielsweise in Form einer Blattfeder ausgebildet sein. Die Rückstellfeder kann sich beispielsweise zwi- sehen gegenüberliegenden Schenkeln des Rahmens erstrecken. Die Rückstellfeder kann in etwa mittig zwischen den Rahmenschenkeln mit dem Verschlussdeckel verbunden sein. Hierdurch kann eine zentrische oder flächenzentrierte Lagerung des Verschlussdeckels am Rahmen erreicht werden, die sich vorteil- haft auf die lineare Verschiebbarkeit des Rahmens auswirken kann. According to a development, the at least one restoring element has at least one return spring. The return spring may be formed, for example in the form of a leaf spring. The return spring may be, for example, between see opposite legs of the frame. The return spring may be connected approximately centrally between the frame legs with the closure lid. As a result, a centric or surface-centered mounting of the closure lid on the frame can be achieved, which can advantageously affect the linear displaceability of the frame.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Verschlussdeckel über mehrere und voneinander beabstandete Rückstellelemente am Rahmen angeordnet. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn über die Fläche des Rahmens, mithin über die Fläche des Verschlussdeckels mehrere gleichwirkende Rückstelleelement bzw. mehrere Rückstellfedern verteilt angeordnet sind. Auf diese Art und Weise kann über die Fläche des Rahmens bzw. über die Fläche des Verschlussdeckels eine möglichst homogene und definierte Rückstellkraft bereitgestellt werden. According to a further embodiment, the closure lid is arranged on the frame via a plurality of spaced-apart restoring elements. It proves to be advantageous if over the surface of the frame, that is distributed over the surface of the closure lid several equally effective return element or more return springs. In this way, the most homogeneous and defined restoring force can be provided over the surface of the frame or over the surface of the closure lid.
Nach einer Weiterbildung hiervon ist die Summe der von sämtlichen Rückstellelementen auf den Verschlussdeckel einwirkenden Rückstellkräfte größer als die Gewichtskraft des Verschlussdeckels. Eine derartige Auslegung der Rückstellelemente ermöglicht beispielsweise eine horizontale, mithin eine liegende Ausrichtung der Gegenplatte und eine Beschickung der Vakuumkammer von oben. Sofern die Summe sämtlicher auf den Verschlussdeckel ausübbarer Rückstellkräfte größer ist als die Gewichtskraft des Verschlussdeckels kann der Verschlussdeckel von den Rückstellelementen auch entgegen seiner eigenen Gewichtskraft nach oben in die Ruhestellung am Träger gezogen werden. Eine derartige Auslegung der Rückstellkräfte erweist sich für einen flexiblen Einsatz der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung und insbesondere für unterschiedlichste geometrische Ausrichtungen der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung als vorteilhaft. According to a development thereof, the sum of the restoring forces acting on the closure cap by all restoring elements is greater than the weight force of the closure cap. Such a design of the return elements allows, for example, a horizontal, thus a horizontal orientation of the counter-plate and a loading of the vacuum chamber from above. If the sum of all the restoring forces which can be exerted on the closure lid is greater than the weight of the closure lid, the closure lid can also be pulled upwards by the restoring elements against its own weight force into the rest position on the carrier. Such an interpretation of the restoring forces proves to be advantageous for a flexible use of the closure or lock device and in particular for the most varied geometric orientations of the closure or lock device.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Rahmen zwischen einer bereits er- wähnten Öffnungsstellung und einer bereits erwähnten Kontaktstellung schwenkbar oder verschiebbar an der Gegenplatte oder an der Vakuumkammer angeordnet. In der Öffnungsstellung geben der Rahmen und der daran angeordnete Verschlussdeckel die Öffnung der Vakuumkammer frei. Eine Schiebeführung eignet sich insbesondere für eine platzsparende Ausgestaltung und Anordnung der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung im Bereich einer substratbehandelnden Prozessstation. Anders als bei schwenkbar gela- gerten Verschlussdeckeln kann der Bereich, welcher außerhalb der Öffnung der Vakuumkammer und sozusagen in Verlängerung jener Öffnung liegt, zur Anordnung weiterer Komponenten einer Prozessstation verwendet werden und muss nicht, wie bei einer schwenkbaren Lagerung des Verschlussdeckels üblich, frei bleiben. According to a further embodiment, the frame is arranged pivotably or displaceably on an opposing plate or on the vacuum chamber between an already mentioned opening position and an already mentioned contact position. In the open position, the frame and the closure lid arranged thereon release the opening of the vacuum chamber. A sliding guide is particularly suitable for a space-saving design and arrangement of the closure or lock device in the region of a substrate-processing process station. Unlike swivel-mounted closure lids, the region which lies outside the opening of the vacuum chamber and, as it were, in the extension of that opening can be used to arrange further components of a process station and does not have to remain free, as is customary with a pivotable mounting of the closure lid.
Der Verschlussdeckel kann mittels eines oder mehrerer Magnetlager berührungsfrei an der Führung gelagert sein. Hierdurch wird ein berührungsfreies, somit ein verschleiß- und wartungsarmes Verschieben des Verschlussdeckels gegenüber und relativ zur Gegenplatte möglich. Anders als bei einer rollengela- gerten Führung des Verschlussdeckels entsteht bei einer magnetlagerbasierten Lagerung des Verschlussdeckels keinerlei Abrieb. Geforderte Reinraumbedingungen und eine geforderte Partikelfreiheit im Bereich der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung können hiermit mühelos eingehalten werden. Die für die Führung vorgesehenen Magnetlager können, ähnlich wie auch die für die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung vorgesehene Magneteinrichtung jeweils einen elektromagnetische Aktor und ein hiermit magnetisch wechselwirkendes Gegenstück sowie eine Abstandsmesseinrichtung und einen Regelkreis aufweisen, sodass der Verschlussdeckel mittels des einen oder der mehreren Magnetlager quasi frei schwebend in einem vorgegebenen Abstand zur Führung gelagert sowie entlang der Führung bewegbar ist. The closure lid can be mounted without contact on the guide by means of one or more magnetic bearings. As a result, a non-contact, thus a wear and low maintenance sliding of the closure lid and relative to the counter plate is possible. Unlike a roller-guided guidance of the closure lid, no abrasion occurs in the case of a magnetic bearing-based mounting of the closure lid. Required clean room conditions and a required particle freedom in the area of the lock or lock device can hereby be easily met. The magnetic bearing provided for the guide can, similar to those provided for the closure or lock device magnetic device each having an electromagnetic actuator and a magnetically interacting counterpart and a distance measuring device and a control circuit, so that the closure lid by means of one or more magnetic bearings quasi free suspended in a predetermined distance from the guide and is movable along the guide.
Nach einer Weiterbildung ist der Verschlussdeckel bei dem sich in Kontaktstellung befindlichen Rahmen mittels der Magneteinrichtung relativ zum Rahmen von einer Ruhestellung in die abdichtende Schließstellung überführbar. In der Kontaktstellung liegt der Rahmen an der Gegenplatte oder an der Vakuumkammer an. Der Verschlussdeckel überdeckt hierbei die Öffnung im Wesentlichen vollständig. Er verschließt die Öffnung aber noch nicht gasdicht. Insoweit kann sich zwischen dem Verschlussdeckel und der typischerweise gegenplat- tenseitig angeordneten Dichtung auch ein Luftspalt befinden. According to a development of the closure lid is in the position in contact position frame by means of the magnetic device relative to the frame of a rest position in the sealing closed position transferred. In the contact position of the frame is applied to the back plate or to the vacuum chamber. The closure lid covers the opening substantially completely. He closes the opening but not yet gas-tight. in this respect It is also possible for an air gap to be located between the closure cap and the seal, which is typically arranged on the opposite side of the plate.
Erst mit Aktivierung der Magneteinrichtung und durch die von der Magnetein- richtung gesteuerte bzw. kontrollierte Verschiebebewegung des Verschlussdeckels senkrecht zur Ebene des Verschlussdeckels, bzw. senkrecht zur Ebene des Trägers und damit typischerweise auch senkrecht zur Öffnungsebene kann die zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel liegende Dichtung in der geforderten Art und Weise möglichst gleichmäßig komprimiert werden. Only with activation of the magnetic device and by the controlled by the magnetic device or controlled displacement movement of the closure cover perpendicular to the plane of the closure lid, or perpendicular to the plane of the carrier and thus typically also perpendicular to the opening plane lying between counter-plate and cap seal in the required manner be compressed as evenly as possible.
In einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen Rahmen und Gegenplatte zumindest ein Abstandshalter angeordnet. In Kontaktstellung des Rahmens an der Gegenplatte befindet sich der zumindest eine Abstandshalter zwischen den einander zugewandten Seiten von Rahmen und Gegenplatte. Typischerweise sind über den Umfang der Öffnung der Gegenplatte mehrere Abstandshalter vorgesehen. Über den oder die Abstandshalter stützt sich der Rahmen an der mit Erreichen der Kontaktstellung an der Gegenplatte ab. Die geometrische Ausgestaltung und die Anordnung des zumindest einen, bevorzugt mehrerer Abstandshalter definiert die Kontaktstellung des Rahmens an der Gegenplatte. In a further embodiment, at least one spacer is arranged between the frame and the counterplate. In the contact position of the frame on the counter-plate is the at least one spacer between the facing sides of the frame and counter-plate. Typically, a plurality of spacers are provided over the circumference of the opening of the counterplate. About the spacer or the frame is based on the on reaching the contact position on the counter plate. The geometric configuration and the arrangement of the at least one, preferably a plurality of spacers defines the contact position of the frame on the counter-plate.
Die Erstreckung des zumindest einen bzw. mehrerer Abstandshalter senkrecht zur Ebene des Rahmens oder senkrecht zur Ebene der Gegenplatte ist zumindest so groß wie die Summe eines Verstellwegs des Verschlussdeckels zwischen der Ruhestellung und der Schließstellung am Rahmen zuzüglich der Di- cke des Verschlussdeckels. Durch derart bemessene Abstandshalter wird sichergestellt, dass der sich beispielsweise an der der Gegenplatte zugewandten Seite des Rahmens angeordnete Verschlussdeckel außer Kontakt mit der Gegenplatte oder der daran vorgesehenen Dichtung ist, wenn der Rahmen mit dem sich daran in Ruhestellung befindlichen Verschlussdeckel aus der Öff- nungsstellung in die Kontaktstellung überführt wird. Ein vorzeitiges Kontaktieren oder Entlanggleiten des Verschlussdeckels an einem Bereich der Dichtung infolge einer Schwenk- oder Verschiebebewegung des Rahmens kann auf diese Art und Weise verhindert werden. Nach einer Ausführungsform weist die Magneteinrichtung zumindest einen, an einem von Verschlussdeckel und Gegenplatte angeordneten elektromagnetische Aktor und zumindest ein am anderen von Verschlussdeckel und Gegenplatte angeordnetes Gegenstück auf, welches mit dem elektromagnetische Aktor magnetisch wechselwirkt. Der elektromagnetische Aktor kann beispielsweise an der Gegenplatte angeordnet oder in die Gegenplatte eingelassen sein, während das Gegenstück an dem Verschlussdeckel angeordnet sein kann. Es ist dabei ferner denkbar, dass das Gegenstück in den Verschlussdeckel integriert ist, oder dass der gesamte Verschlussdeckel als Gegenstück fungiert. Das Gegenstück bzw. der Verschlussdeckel ist entweder ferromagnetisch oder permanentmagnetisch ausgestaltet, um mit dem mit einem entsprechenden Steuerstrom beaufschlagten elektromagnetischen Aktor in magnetische Wirkverbindung zu treten. In Schließstellung des Verschlussdeckels an der Gegenplatte, in welcher der Verschlussdeckel den Öffnungsquerschnitt der Vakuum- kammer vollständig überdeckt, gelangen der elektromagnetische Aktor und ein ihm zugeordnetes Gegenstück zumindest bereichsweise zur Überdeckung, sodass eine ausreichende Schließkraft oder Öffnungskraft erzeugbar ist. The extent of the at least one or more spacers perpendicular to the plane of the frame or perpendicular to the plane of the counter-plate is at least as large as the sum of a displacement of the closure lid between the rest position and the closed position on the frame plus the thickness of the closure lid. By spacers dimensioned in this way it is ensured that the closure lid arranged, for example, on the side of the frame facing the counter-plate is out of contact with the counter-plate or the seal provided thereon, when the frame with the closure lid resting thereon from the opening position in FIG the contact position is transferred. Premature contacting or sliding along of the closure cap at a portion of the seal due to pivotal or translational movement of the frame can be prevented in this manner. According to one embodiment, the magnetic device has at least one electromagnetic actuator arranged on one of the closure lid and counterplate and at least one counterpart arranged on the other of the closure lid and the counterplate, which magnetically interacts with the electromagnetic actuator. The electromagnetic actuator can be arranged, for example, on the counter-plate or let into the counter-plate, while the counterpart can be arranged on the closure lid. It is also conceivable that the counterpart is integrated in the cap, or that the entire cap acts as a counterpart. The counterpart or the closure cap is designed either ferromagnetically or permanently magnetically, in order to come into magnetic operative connection with the acted upon by a corresponding control current electromagnetic actuator. In the closed position of the closure lid on the counterplate, in which the closure lid completely covers the opening cross section of the vacuum chamber, the electromagnetic actuator and its associated counterpart at least partially overlap, so that a sufficient closing force or opening force can be generated.
Es ist generell denkbar, dass der elektromagnetische Aktor der Magneteinrich- tung am Verschlussdeckel angeordnet ist, während das mit dem elektromagnetische Aktor magnetisch wechselwirkende Gegenstück an der Gegenplatte angeordnet oder daran ausgebildet ist. It is generally conceivable for the electromagnetic actuator of the magnetic device to be arranged on the closure lid, while the counterpart interacting magnetically with the electromagnetic actuator is arranged on the counter-plate or formed thereon.
Unabhängig davon ob der elektromagnetische Aktor am Verschlussdeckel oder an der Gegenplatte angeordnet ist kann ferner an jener Komponente, an welcher der elektromagnetische Aktor angeordnet ist auch noch zumindest ein weiterer Permanentmagnet angeordnet sein, der die vom elektromagnetischen Aktor ausgehende Kraft noch weiter unterstützen kann. Hiermit kann beispielswei- se ein stromloses Zuhalten des Verschlussdeckels erreicht werden, sodass die Spule des Aktors mit einer weitaus geringeren Stromstärke beaufschlagbar ist. Wärmeverluste der Spule und hiermit einhergehende Probleme hinsichtlich Kühlung oder thermischer Ausdehnung können hierdurch verringert oder sogar beseitigt werden. Regardless of whether the electromagnetic actuator is arranged on the closure lid or on the counterplate, at least one further permanent magnet, which can further support the force emanating from the electromagnetic actuator, can also be arranged on that component on which the electromagnetic actuator is arranged. Hereby, for example, se an electroless locking of the closure cap can be achieved, so that the coil of the actuator can be acted upon by a much lower current. Heat losses of the coil and associated problems with cooling or thermal expansion can thereby be reduced or even eliminated.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist in einem Zwischenraum zwischen dem in einer Schließstellung des Verschlussdeckels einander zugewandten Seiten von Verschlussdeckel und Gegenplatte am Verschlussdeckel oder an der Gegenplatte eine die Öffnung umschließende elastisch komprimierbare Dichtung angeordnet. Die Dichtung kann beispielsweise an der Gegenplatte angeordnet sein. Die Gegenplatte kann hierzu beispielsweise eine die Öffnung der Vakuumkammer umschließende Nut aufweisen, in welcher die umlaufende Dichtung angeordnet ist. Im unkomprimierten Ausgangszustand ist die Dicke bzw. der Durchmesser eines Dichtungsabschnitts größer als die Tiefe der die Dichtung aufnehmenden Nut, sodass ein Teil der Dichtung von der dem Verschlussdeckel zugewandten Seite der Gegenplatte, mithin mit der von der Gegenplatte gebildeten Anlagefläche zumindest geringfügig hervorsteht. Durch jene Ausgestaltung kann der Verschlussdeckel mit der Dichtung abdichtend zur Anlage gelangen, ohne dass die Metallkomponenten von Gegenplatte und Verschlussdeckel einander berühren. According to a further embodiment, an elastically compressible seal surrounding the opening is arranged in an intermediate space between the sides of the closure lid and the counterplate facing each other in a closed position of the closure lid on the closure lid or on the counterplate. The seal can be arranged for example on the counter-plate. For this purpose, the counterplate may, for example, have a groove enclosing the opening of the vacuum chamber, in which the peripheral seal is arranged. In the uncompressed initial state, the thickness or the diameter of a sealing portion is greater than the depth of the groove receiving the seal, so that a part of the seal at least slightly protrudes from the closure lid facing side of the counter-plate, thus with the contact surface formed by the counter-plate. By that configuration, the closure lid with the seal sealingly come to rest, without the metal components of counter-plate and closure cover touching each other.
Die einander zugewandten Seiten von Verschlussdeckel und Gegenplatte sind typischerweise zumindest bereichsweise als ebene Anlageflächen ausgestaltet, die sich in Schließstellung im Wesentlichen senkrecht zu der durch die Geometrie der Öffnung der Vakuumkammer vorgegebenen Richtung (z), bzw. senkrecht zu einer Schließrichtung, in welcher die von der Magneteinrichtung ausgehende Schließkraft wirkt, erstrecken. Die Dichtung ist typischerweise aus einem Elastomer gefertigt und weist eine für den jeweils vorgesehenen Einsatzzweck geeignete Elastizität bzw. Kompressibilität auf. Mittels der abstandsabhängigen Regulierung der Schließkraft der Magneteinrichtung ist ferner denkbar, auch hinsichtlich ihrer elastischen o- der mechanischen Eigenschaften unterschiedliche Dichtungen, jeweils für unterschiedliche Einsatzzwecke der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung zu verwenden. Mittels der abstandsabhängigen Regelung der Schließkraft kann die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung adaptiv an unterschiedliche oder variierende elastische Eigenschaften einer jeweils vorgesehenen Dichtung an- gepasst werden. Die Dichtung kann als O-Ring artige Dichtung, mithin als ein umlaufender und in Umfangsrichtung geschlossener Dichtungsring ausgebildet sein. Wenngleich die Dichtung bevorzugt in einer Nut der Gegenplatte angeordnet und der hiermit in Wechselwirkung bringbare Verschlussdeckel dichtungslos ausgebildet ist sind auch umgekehrte Ausführungsformen denkbar, bei welchen die Dichtung an einer Innenseite des Verschussdeckels, insbesondere in einer Nut des Verschlussdeckels angeordnet ist und wobei die Gegenplatte dich- tungslos ausgebildet ist. The mutually facing sides of the closure lid and the counterplate are typically designed at least in regions as planar contact surfaces, which are in the closed position substantially perpendicular to the predetermined by the geometry of the opening of the vacuum chamber direction (z), or perpendicular to a closing direction in which the the magnetic device outgoing closing force acts, extend. The seal is typically made of an elastomer and has a suitable for the intended use elasticity or compressibility. By means of the distance-dependent regulation of the closing force of the magnetic device is also conceivable, also in terms of their elastic o- the mechanical properties of different seals, each for different purposes of the lock or lock device to use. By means of the distance-dependent regulation of the closing force, the closure or lock device can adaptively be adapted to different or varying elastic properties of a respective provided seal. The seal may be formed as an O-ring-like seal, thus as a circumferential and circumferentially closed sealing ring. Although the seal is preferably arranged in a groove of the counterplate and the closure lid interacting therewith is sealless, reverse embodiments are also conceivable in which the seal is arranged on an inner side of the closure lid, in particular in a groove of the closure lid and wherein the counterplate is sealed. is formed without care.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung zumindest eine Abstandsmesseinrichtung zur Messung eines Abstan- des zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte auf. Mittels der Abstandsmes- seinrichtung kann zumindest punktuell ein Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte in Richtung der von der Magneteinrichtung ausgehenden Schließkraft gemessen werden. Der Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte ist ein Maß für die aktuell vorherrschende Kompression oder elastische Verformung einer zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel vorgese- henen Dichtung, vorausgesetzt dass der Verschlussdeckel über die Dichtung an der Gegenplatte anliegt. Mithin ist mittels der Abstandsmesseinrichtung der Grad einer elastischen Verformung der Dichtung messbar. According to a further embodiment, the closure or lock device has at least one distance measuring device for measuring a distance between the closure cover and the counterplate. By means of the distance measuring device, a distance between closure cap and counterplate in the direction of the closing force emanating from the magnet device can be measured at least at certain points. The distance between the closure cap and the counterplate is a measure of the currently prevailing compression or elastic deformation of a seal provided between the counterplate and the closure cap, provided that the closure cap rests against the counterplate via the seal. Consequently, the degree of elastic deformation of the seal can be measured by means of the distance measuring device.
Für die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung ist ferner vorgesehen, dass die Magneteinrichtung in Abhängigkeit des von der Abstandsmesseinrichtung gemessenen Abstandes zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel regelbar ist. Durch die insoweit vorgesehene abstandsabhängige Regelung der Magneteinrichtung können abstandsabhängig unterschiedliche Schließkräfte generiert werden, sodass beispielsweise die zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel vorgesehene Dichtung auf ein gefordertes Maß komprimierbar ist. Mittels der Abstandsmesseinrichtung und der insoweit vorgesehenen Rückkopplung an die zumindest eine Magneteinrichtung, sind unterschiedlichste Zustände der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung detektierbar. It is further provided for the closure or lock device that the magnetic device can be regulated as a function of the distance between the counterplate and the closure cover measured by the distance measuring device. As a result of the distance-dependent regulation of the magnetic device provided so far, different closing forces can be generated depending on the distance be so that, for example, provided between counter-plate and cap seal is compressible to a required level. By means of the distance measuring device and the extent provided for feedback to the at least one magnetic device, a wide variety of states of the closure or lock device can be detected.
Beispielsweise kann mittels der Abstandsmesseinrichtung gemessen werden, ob und inwieweit Gegenplatte und Verschlussdeckel abdichtend aneinander anliegen. Sollte der Abstand etwa oberhalb eines für eine ausreichende Dichtung vorgesehenen Maximalwertes liegen, kann mittels der regelbaren Magneteinrichtung die Schließkraft beispielsweise schrittweise so lange erhöht werden, bis der maximal zulässige Maximalabstand unterschritten wird. For example, it can be measured by means of the distance measuring device whether and to what extent the counterplate and sealing cover abut one another in a sealing manner. If the distance is approximately above a maximum value intended for a sufficient seal, the closing force can, for example, be gradually increased by means of the controllable magnetic device until the maximum permissible maximum distance is undershot.
Im umgekehrten Fall ist ferner denkbar, dass bei Detektion oder Messung eines zu geringen Abstandes zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel ein direkter Kontakt der typischerweise aus Metall gefertigten Gegenplatte und des Verschlussdeckels zu befürchten ist. Dies ist insbesondere aus Gründen einer geforderten Partikelfreiheit in der Umgebung der Vakuumkammer unbedingt zu vermeiden. In einem derartigen Fall kann die Schließkraft beispielsweise schrittweise betragsmäßig verringert werden, bis ein minimal zulässiger Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte überschritten wird. In the opposite case, it is also conceivable that upon detection or measurement of too small a distance between the counterplate and the closure lid, a direct contact of the counterplate and the closure lid, which is typically made of metal, is to be feared. This is to be avoided in particular for reasons of a required particle freedom in the environment of the vacuum chamber necessarily. In such a case, the closing force, for example, gradually reduced in amount until a minimum allowable distance between the closure cap and counter-plate is exceeded.
Mittels der abstandsabhängigen Regelung und Ansteuerung der Magneteinrichtung kann somit auch auf unterschiedliche bzw. zeitlich variierende Druckni- veaus innerhalb der Vakuumkammer reagiert werden. Durch einen Druckunterschied zwischen dem Inneren der Vakuumkammer und der Umgebung bzw. durch einen Druckunterschied diesseits und jenseits des Verschlussdeckels, kann per se bereits eine Schließkraft oder Öffnungskraft am Verschlussdeckel anliegen. Mittels der abstandsabhängig regelbaren Magneteinrichtung können variierende Druckunterschiede an den gegenüberliegenden Seiten des Verschlussdeckels kompensiert werden. Nach einer Weiterbildung ist ferner zumindest ein elektronischer Regelkreis vorgesehen, welcher mit der Abstandsmesseinrichtung und mit der zumindest einen Magneteinrichtung gekoppelt und zur Einhaltung und/oder zum Einstellen eines vorgegebenen Abstands zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel ausgestaltet ist. Der Regelkreis weist typischerweise einen Sollwertgeber auf, mittels welchem die vom Abstandssensor erzeugbaren Abstandssignale mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen werden. Aus dem Vergleich von Sollwert und Istwert kann ein dem Sollwertgeber nachgeschalteter Regler ein Steuersignal zur Ansteuerung der Magneteinrichtung, insbesondere zur Ansteue- rung des elektromagnetischen Aktors erzeugt werden. By means of the distance-dependent control and activation of the magnetic device, it is therefore also possible to respond to different or time-varying pressure levels within the vacuum chamber. By a pressure difference between the interior of the vacuum chamber and the environment or by a pressure difference on both sides of the cover, a closing force or opening force can already abut the closure cap per se. By means of the distance-dependent controllable magnetic device can be compensated for varying pressure differences on the opposite sides of the closure cap. According to a further development, at least one electronic control circuit is also provided, which is coupled to the distance measuring device and to the at least one magnetic device and designed to maintain and / or set a predetermined distance between the counterplate and the closure cover. The control loop typically has a reference value transmitter, by means of which the distance signals which can be generated by the distance sensor are compared with a predetermined desired value. From the comparison of set value and actual value, a controller connected downstream of the nominal value generator can be used to generate a control signal for actuating the magnetic device, in particular for activating the electromagnetic actuator.
Das vom Regler erzeugbare Steuersignal wird dabei typischerweise über einen Verstärker dem elektromagnetische Aktor der Magneteinrichtung zugeführt. Mittels des elektronischen Regelkreises ist eine aktive und selbsttätige Regulie- rung der Schließkraft realisierbar. Auf etwaige plötzliche oder kontinuierliche Änderungen der Betriebs- oder Umgebungsbedingungen, so etwa auf eine Veränderung des Druckunterschieds zwischen dem Inneren der Vakuumkammer und der Umgebung kann auf diese Art und Weise dynamisch und situationsabhängig flexibel reagiert werden. Mittels des die Abstandsmesseinrichtung und die Magneteinrichtung miteinander koppelnden Regelkreises, kann ein geforderter Abstand zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel und somit auch eine geforderte Anpresskraft des Verschlussdeckels sowie eine hiermit einhergehende Komprimierung einer zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel vorgesehenen Dichtung herbeigeführt und kontrolliert eingehalten werden. The control signal which can be generated by the controller is typically supplied via an amplifier to the electromagnetic actuator of the magnetic device. By means of the electronic control circuit, an active and automatic regulation of the closing force can be realized. Any sudden or continuous changes in the operating or ambient conditions, such as a change in the pressure difference between the interior of the vacuum chamber and the environment can be reacted flexibly in this way, dynamically and depending on the situation. By means of the distance measuring device and the magnetic device coupled together control loop, a required distance between counter-plate and cap and thus a required contact pressure of the cap and a concomitant compression of provided between counter-plate and cap seal can be brought about and controlled adhered.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind über den Umfang der Öffnung bzw. über den Umfang der beispielsweise flanschartig ausgestalteten Gegenplatte mehrere, jeweils mit einer eigenen Abstandsmesseinrichtung versehene Magneteinrichtungen verteilt angeordnet. Durch Bereitstellen mehrerer über den Öffnungsumfang verteilt angeordneter Magneteinrichtungen kann eine besonders gleichmäßige Anpress- und Schließkraft zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel eingestellt werden. Es wird hierdurch ferner ermöglicht, etwaige Verformungen oder Fertigungsungenauigkeiten von Gegenplatte und/oder Verschlussdeckel regelungstechnisch zu kompensieren. According to a further embodiment, a plurality of magnetic devices each provided with its own distance measuring device are arranged distributed over the circumference of the opening or over the circumference of the counter plate designed, for example, in the manner of a flange. By providing a plurality of magnet devices distributed over the opening circumference, a particularly uniform contact pressure and closing force can be set between the counterplate and the closure lid. It is thereby further possible, any Deformations or manufacturing inaccuracies of counter-plate and / or cap to compensate control technology.
Jede der mit jeweils einer Magneteinrichtung gekoppelten Abstandsmessein- richtung kann sozusagen autark einen vorgegebenen Abstand zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel just am Ort der entsprechenden Abstandsmes- seinrichtung bzw. Magneteinrichtung einstellen und einhalten. Druckabhängige und unweigerliche minimalste Verformungen des Verschlussdeckels, die ansonsten zu einer ungleichmäßigen Anpress- oder Schließkraft der Dichtung füh- ren würden, können somit wirkungsvoll kompensiert und einem ungleichmäßigen Spaltmaß respektive einem über den Öffnungsumfang variierenden Abstand zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte kann entgegengewirkt werden. Each of the distance measuring devices coupled with one magnet device can, as it were, autonomously set and maintain a predetermined distance between the counterplate and the closure lid just at the location of the corresponding distance measuring device or magnet device. Pressure-dependent and inevitably minimal deformations of the closure cap, which would otherwise lead to an uneven pressing or closing force of the seal, can thus be effectively compensated for and an uneven gap dimension or a varying over the opening circumference distance between the closure cap and counter-plate can be counteracted.
Etwaige belastungsabhängige oder fertigungsbedingte Verformungen oder Bauteiltoleranzen können regelungstechnisch kompensiert werden. Mittels mehrere, jeweils mit einer eigenen Abstandsmesseinrichtung versehener Magneteinrichtungen können über den Umfang der Öffnung bzw. über den Umfang der Gegenplatte lokal unterschiedliche Schließkräfte und Anpressdrücke erzeugt werden, sodass im Ergebnis eine möglichst homogene Komprimierung der Dichtung gezielt und kontrolliert einstellbar ist, die letztlich zu einer geforderten Dichtheit der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung führt. In der praktischen Anwendung ist jener Ausgestaltung von besonderem Vorteil, nämlich insbesondere dann wenn zumindest einer von Verschlussdeckel und Gegenplatte nicht absolut starr ausgebildet sind und/oder belastungsabhängig lokalen Verformungen unterliegen. Any load-dependent or manufacturing-related deformations or component tolerances can be compensated by control technology. By means of a plurality of, each provided with its own distance measuring device magnetic devices locally different closing forces and contact pressures can be generated over the circumference of the opening or over the circumference of the counter plate so that the result is a homogeneous compression of the seal targeted and controlled adjustable, which ultimately to a required tightness of the closure or lock device leads. In practical application, that configuration is of particular advantage, namely in particular if at least one of the closure lid and the counterplate are not absolutely rigid and / or subject to local deformations depending on the load.
Mittels mehreren, jeweils mit einer Abstandsmesseinrichtung versehenen Magneteinrichtungen können derartige Effekt behoben und regelungstechnisch kompensiert werden. Man kann für die Bauform von Verschlussdeckel und/oder Gegenplatte sogar vergleichsweise große Bauteiltoleranzen oder mechanische Verformungen in Kauf nehmen, sodass man selbst für vergleichsweise großflächige Ausgestaltungen von Verschlussdeckel und Gegenplatte eine vergleichs- weise filigrane Bauform mit einem vergleichsweise geringeren Gewicht vorsehen kann. By means of a plurality of magnetic devices each provided with a distance measuring device, such effects can be eliminated and compensated for by regulation. It is even possible to accept comparatively large component tolerances or mechanical deformations for the design of the closure lid and / or the counterplate, so that a comparatively large component design of the closure lid and the counterplate is possible even for comparatively large-scale embodiments. wise filigree design with a relatively lower weight can provide.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung ist vorgesehen, dass die über den Umfang der Öffnung der Vakuumkammer bzw. über den Umfang der Gegenplatte oder über den Umfang des Verschlussdeckels verteilt angeordneten Magneteinrichtungen mit je einem eigenen Regelkreis gekoppelt sind. Hierdurch kann jede der Magneteinrichtungen unabhängig voneinander den jeweils an ihrer Position vorherrschenden Abstand bzw. ein Spaltmaß zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte einstellen und regeln. According to a further embodiment of the closure or lock device is provided that the distributed over the circumference of the opening of the vacuum chamber or over the circumference of the counter-plate or over the circumference of the closure lid arranged magnetic devices are each coupled with its own control loop. As a result, each of the magnet devices independently of one another can adjust and regulate the distance prevailing at their respective position or a gap dimension between the closure cover and the counterplate.
Infolge dessen kann eine Verarbeitung der von den jeweiligen Abstandsmess- einrichtungen erhältlichen Abstandssignale lokal im Bereich der Magneteinrich- tungen und Regelkreise erfolgen. Etwaige Daten- und Signalleitungen können hierdurch auf ein Minimum reduziert werden, was sich für Anwendungen im Vakuumbereich als besonders vorteilhaft erweisen kann. As a result, processing of the distance signals available from the respective distance measuring devices can be carried out locally in the area of the magnetic devices and control circuits. Any data and signal lines can thereby be reduced to a minimum, which may prove to be particularly advantageous for applications in the vacuum sector.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind die über den Umfang der Öffnung ver- teilt angeordneten Magneteinrichtungen und/oder die den Magneteinrichtungen zugeordneten Abstandsmesseinrichtungen mit einer zentralen Steuerung gekoppelt. Die zentrale Steuerung kann anstelle eines lokalen Regelkreises oder aber auch ergänzend zum zur jeweiligen Magneteinrichtung und zum zugehörigen Abstandssensor zugeordneten Regelkreis vorgesehen sein. Mittels einer zentralen Steuerung, die beispielsweise mit sämtlichen Regelkreisen sämtlicher Magneteinrichtungen datentechnisch gekoppelt ist, kann in besonders einfacher Art und Weise eine synchrone Ansteuerung der Regelkreise erfolgen. According to a further embodiment, the magnetic devices distributed over the circumference of the opening and / or the distance measuring devices associated with the magnetic devices are coupled to a central controller. The central control can be provided instead of a local control loop or in addition to the control circuit associated with the respective magnetic device and the associated distance sensor. By means of a central control, which is for example coupled with all control circuits of all magnetic devices in terms of data technology, a synchronous control of the control circuits can take place in a particularly simple manner.
Beispielsweise kann die zentrale Steuerung jeweils mit dem Sollwertgeber der einzelnen Regelkreise gekoppelt sein, sodass mittels der zentralen Steuerung ein einzuhaltender Abstand zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel an sämtliche Regelkreise gleichzeitig transferierbar ist. Mittels der zentralen Steuerung erhält der Anwender der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung ein be- sonders einfach zu bedienendes Bedienelement, mit welchem für sämtliche Regelkreise und Magneteinrichtungen ein einzuhaltender Abstand oder ein entsprechendes Spaltmaß zwischen Verschlussdeckel und Gegenplatte synchron bzw. zeitgleich einstellbar ist. For example, the central control can each be coupled to the setpoint generator of the individual control loops, so that by means of the central control a distance to be maintained between the counterplate and the closure lid can be simultaneously transferred to all control loops. By means of the central control, the user of the closure or lock device receives a particularly easy-to-use control element, with which for all control circuits and magnetic devices a distance to be respected or a corresponding gap between the closure cap and the counter plate is synchronously or simultaneously adjustable.
Für jede der unterschiedlichen Ausgestaltungen der Verschluss- oder Schleusenvorrichtungen können diverse Abstandsmesseinrichtungen vorgesehen sein. Die Abstandsmesseinrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Abstandssensoren aufweisen, die auf einem optischen, magnetischen oder ka- pazitiven Messprinzip beruhen. Es kommen insbesondere Sensoren zum Einsatz, die auf einem induktiven Messprinzip oder auf der Basis von Wirbelströmen beruhen. Der Abstandssensor ist insbesondere in unmittelbarer Nähe zur Magneteinrichtung, insbesondere in unmittelbarer Nähe zum elektromagnetischen Aktor oder zum Gegenstück der Magneteinrichtung angeordnet, damit ein möglichst hoher Grad an Kolokation erreicht werden kann. Die unmittelbar benachbarte oder sogar überdeckende Anordnung von Abstandsmesseinrichtung und Magneteinrichtung trägt zur Verbesserung der Mess- und Regelgenauigkeit bei. Der Abstandssensor kann insbesondere an der Gegenplatte angeordnet sein und somit einen Abstand, insbesondere ein Spaltmaß zwischen Gegenplatte und Verschlussdeckel messen. Ein an der Gegenplatte angeordneter Abstandssensor ist insbesondere dazu ausgebildet, den Abstand zu einer definierten Referenzfläche oder einem Referenzpunkt des Verschlussdeckels präzise, typischerweise mit einer Genauigkeit im Submillimeter- bzw. im Mikrometerbereich zu messen. For each of the different configurations of the closure or lock devices, various distance measuring devices can be provided. The distance measuring device may for example have one or more distance sensors, which are based on an optical, magnetic or capacitive measuring principle. In particular, sensors are used which are based on an inductive measuring principle or on the basis of eddy currents. The distance sensor is arranged in particular in the immediate vicinity of the magnetic device, in particular in the immediate vicinity of the electromagnetic actuator or to the counterpart of the magnetic device, so that the highest possible degree of coking can be achieved. The immediately adjacent or even overlapping arrangement of distance measuring device and magnetic device contributes to the improvement of the measurement and control accuracy. In particular, the distance sensor can be arranged on the counterplate and thus measure a distance, in particular a gap dimension, between the counterplate and the closure cover. A distance sensor arranged on the counterplate is designed in particular to measure the distance to a defined reference surface or a reference point of the closure lid precisely, typically with an accuracy in the submillimeter or in the micrometer range.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Be- zugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen: Other objects, features and advantageous embodiments of the invention will be explained in the following description of embodiments with reference to the drawings. Hereby show:
Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung der Verschluss- oder Schleusenvorrichtung mit dem den Verschlussdeckel tragenden Rah- men in Kontaktstellung und einen sich in Ruhestellung am Rahmen befindlichen Verschlussdeckel, 1 is a simplified schematic representation of the lock or lock device with the closure lid carrying frame men in contact position and a resting at the frame closure lid,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Verschluss- oder Schleusenvor- richtung bei geöffnetem Verschlussdeckel, 2 is a perspective view of the closure or Schleusenvor- direction with open closure cap,
Fig. 3 die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung gemäß Fig. 2 in Schließstellung, 3 the closure or lock device according to FIG. 2 in the closed position, FIG.
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Verschluss- oder Schleusenvorrich- tung mit einem verschiebbar an der Gegenplatte oder an der Vakuumkammer gelagerten Rahmen in Öffnungsstellung,  4 shows a further embodiment of the closure or Schleusenvorrich- device with a displaceably mounted on the counter plate or on the vacuum chamber frame in the open position,
Fig. 5 die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung gemäß Fig. 4 mit dem Rahmen und mit dem Verschlussdeckel in Schließstellung, 5 shows the closure or lock device according to FIG. 4 with the frame and with the closure lid in the closed position, FIG.
Fig. 6 einen Querschnitt durch die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung gemäß Fig. 2 in Öffnungsstellung, 6 shows a cross section through the closure or lock device according to FIG. 2 in the open position, FIG.
Fig. 7 eine Darstellung gemäß Fig. 6, jedoch mit dem Rahmen in Kontaktstel- lung und dem Verschlussdeckel in Ruhestellung am Rahmen und 7 shows a representation according to FIG. 6, but with the frame in contact position and the closure lid in the rest position on the frame and
Fig. 8 eine Darstellung gemäß Fig. 7, jedoch mit dem Verschlussdeckel in Schließstellung gegenüber dem Rahmen. Detaillierte Beschreibung Fig. 8 is a view according to FIG. 7, but with the closure lid in the closed position relative to the frame. Detailed description
Die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Verschluss- oder SchleußenvorrichtungThe closure or Schleußenvorrichtung shown in cross-section in Fig. 1
10 ist zur Anordnung an einer Öffnung 14 einer Vakuumkammer 12 vorgesehen. Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung 10 weist eine Gegenplatte 1 6 auf, die typischerweise mit der in Fig. 1 schematisch angedeuteten Wandung10 is provided for placement on an opening 14 of a vacuum chamber 12. The closure or lock device 10 has a counter plate 1 6, which typically with the schematically indicated in Fig. 1 wall
1 1 der Vakuumkammer 12 verbunden ist. Die Gegenplatte 1 6 kann fluchtend zur Öffnung 14 der Vakuumkammer 12 an der Wandung 1 1 angeordnet oder als integraler Bestandteil der Vakuumkammer 12 ausgebildet sein. Insoweit kann auch die Gegenplatte 1 6 eine Öffnung 14 aufweisen, die typischerweise mit der Öffnung der Vakuumkammer 12 zusammenfallen kann. 1 1 of the vacuum chamber 12 is connected. The counter plate 1 6 can be arranged in alignment with the opening 14 of the vacuum chamber 12 on the wall 1 1 or formed as an integral part of the vacuum chamber 12. in this respect can also the counter plate 1 6 have an opening 14 which can typically coincide with the opening of the vacuum chamber 12.
Wie aus der Zusammenschau der Fig. 2, 3 sowie 6 bis 8 hervorgeht, ist in die- ser Ausgestaltung der weitreichend eben ausgestaltete Verschlussdeckel 18 an einem Rahmen 15 mittels mehrerer Rückstellelemente 82 verschiebbar gelagert. Die Verschiebbarkeit und die Auslenkung der Rückstellelemente 82 ergeben sich hierbei aus einem Vergleich der Fig. 7 und 8. Der Rahmen 15 selbst ist beispielsweise schwenkbar an der Gegenplatte 1 6 gelagert. In den Fig. 2 und 3 ist eine entsprechende Schwenk- oder Scharnierachse 80 gezeigt. In der Ausgestaltung der Figuren 4 und 5 ist der Rahmen 15 linear verschiebbar an der Gegenplatte 1 6 gelagert. As can be seen from the synopsis of FIGS. 2, 3 and 6 to 8, in this embodiment the sealing cover 18 which has a wide configuration and is designed to be displaceable on a frame 15 by means of a plurality of return elements 82. The displaceability and the deflection of the return elements 82 result from a comparison of FIGS. 7 and 8. The frame 15 itself is, for example, pivotally mounted on the counter plate 1 6. In Figs. 2 and 3, a corresponding pivot or hinge axis 80 is shown. In the embodiment of Figures 4 and 5, the frame 15 is mounted linearly displaceable on the counter-plate 1 6.
Die der Gegenplatte 16 zugewandte Seite 19 des Verschlussdeckels, mithin die innere Deckelfläche 81 ist im Wesentlichen eben ausgebildet. In der beispielsweise in Fig. 7 gezeigten Ruhestellung U des Verschlussdeckels 18 relativ zum Rahmen 15 und bei dem sich in Kontaktstellung K an der Gegenplatte 1 6 befindlichen Rahmen 15 ist die Deckelfläche 81 im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der Dichtung 22 ausgerichtet, welche sich in der Nut 20 an der dem Ver- schlussdeckel 18 zugewandten Seite 17 der Gegenplatte 1 6 befindet. The counter-plate 16 facing side 19 of the closure lid, thus the inner lid surface 81 is substantially planar. In the rest position U of the closure lid 18, for example, shown in FIG. 7, relative to the frame 15 and the frame 15 located in the contact position K on the counterplate 16, the lid surface 81 is aligned substantially parallel to a plane of the seal 22, which is in the groove 20 on the closure cover 18 facing side 17 of the counter plate 1 6 is located.
In einer in Fig. 8 gezeigten Schließstellung 28 verschließt der Verschlussdeckel 18 die Öffnung 14 gasdicht bzw. vakuumdicht. Gegenplatte 1 6 und Verschlussdeckel 18 sind ferner mit zumindest einer Magneteinrichtung 30 versehen, mit- tels welcher eine Schließkraft (C) auf den Verschlussdeckel 18 ausübbar ist. In a closed position 28 shown in FIG. 8, the closure lid 18 seals the opening 14 in a gas-tight or vacuum-tight manner. Counter plate 1 6 and closure cap 18 are further provided with at least one magnetic device 30, by means of which a closing force (C) on the closure cap 18 is exercisable.
Die Gegenplatte 1 6 kann eine flanschartige Geometrie aufweisen und insbesondere an einer dem Verschlussdeckel 18 zugewandten und als Anlagefläche fungierenden Seite 17 eine Dichtung 22 aufweisen, die sich rings um die Öff- nung 14, typischerweise in dem Bereich einer Öffnungsberandung der Gegenplatte 1 6 erstreckt. Vorliegend ist die aus einem elastischen und deformierbaren Material gefertigte Dichtung 22 in einer umlaufenden Nut 20 der Gegenplatte 1 6 angeordnet. Sie kann aber auch in einer entsprechenden Nut des Verschluss- deckels 18 oder in einem Zwischenraum 25 zwischen Verschlussdeckel 18 und Gegenplatte 1 6 angeordnet sein. The counterplate 16 can have a flange-like geometry and, in particular, have a seal 22 on a side 17 which acts on the closure cover 18 and acts as a contact surface, which extends around the opening 14, typically in the region of an opening boundary of the counterplate 16. In the present case, the seal 22 made of an elastic and deformable material is arranged in a peripheral groove 20 of the counterplate 16. But it can also be placed in a corresponding groove of the closure cover 18 or in a gap 25 between the closure cap 18 and counter plate 1 6 may be arranged.
Bei Erreichen einer in Fig. 8 gezeigten Schließstellung S wird die Dichtung 22 zwischen Verschlussdeckel 18 und Gegenplatte 1 6 deformiert bzw. derart gequetscht, dass die Öffnung 14 gasdicht verschlossen ist. Upon reaching a closed position S shown in FIG. 8, the seal 22 between closure cap 18 and counter plate 1 6 is deformed or squeezed such that the opening 14 is closed gas-tight.
Mittels der Magneteinrichtung 30 ist eine in Einführrichtung oder Schließrichtung (z) gerichtete Schließkraft (C) auf den Verschlussdeckel 18 ausübbar. Je- ne Schließkraft (C) ist typischerweise senkrecht zur Ebene (x, y) bzw. senkrecht zur Anlagefläche bzw. zur Seite 17 der Gegenplatte 1 6 ausgerichtet. Auch der Verschlussdeckel 18 weist eine der Gegenplatte 1 6 zugewandte, ebenfalls als Anlagefläche fungierende Seite 19 auf. Die in Schließstellung 28 einander zugewandten Seiten 17, 19 von Gegenplatte 18 und Verschlussdeckel 19 sind zumindest abschnittsweise parallel zueinander ausgerichtet. By means of the magnet device 30, a closing force (C) directed in the insertion or closing direction (z) can be exerted on the closure cap 18. Each closing force (C) is typically oriented perpendicular to the plane (x, y) or perpendicular to the contact surface or to the side 17 of the counterplate 16. The closure lid 18 also has a side 19 which faces the counterplate 16 and also acts as a contact surface. The in closed position 28 facing each other sides 17, 19 of counter-plate 18 and cover 19 are at least partially aligned parallel to each other.
Die betreffenden Anlageflächen der miteinander korrespondierenden Seiten 17, 19 erstrecken sich dabei in einer x-y-Ebene. Die Magneteinrichtung 30 weist vorliegend zumindest einen an der Gegenplatte 16 angeordneten elektromagnetische Aktor 32 sowie ein hiermit magnetisch wechselwirkendes und am Verschlussdeckel 18 angeordnetes Gegenstück 34 auf. Das Gegenstück 34 ist als permanentmagnetische oder ferromagnetische Komponente ausgestaltet, die entweder am Verschlussdeckel 18 angeordnet oder in den Verschlussdeckel 18 eingebettet ist. Es ist ferner denkbar, dass der Verschlussdeckel 18 selbst zumindest abschnittsweise ein permanentmagnetisches oder ferromagnetisches Material aufweist oder zumindest bereichsweise oder vollständig aus einem solchen gebildet ist. Durch Bestromung bzw. durch Beaufschlagen einer Spule 33 des elektromagnetischen Aktors 32 mit elektrischem Strom kann eine attraktive oder repulsive Kraft auf den Verschlussdeckel 18 ausgeübt werden. Durch Regelung der Stromstärke bzw. durch Variieren des Steuersignals kann die von der Magneteinrichtung 30 ausgehende Schließkraft (C) bedarfsgerecht variiert werden. The respective contact surfaces of the mutually corresponding sides 17, 19 extend in an xy plane. In the present case, the magnetic device 30 has at least one electromagnetic actuator 32 arranged on the counterplate 16, as well as a counterpart 34 magnetically interacting with it and arranged on the closure cover 18. The counterpart 34 is designed as a permanent magnetic or ferromagnetic component, which is either arranged on the closure lid 18 or embedded in the closure cap 18. It is also conceivable that the closure lid 18 itself at least in sections, a permanent magnetic or ferromagnetic material comprises or at least partially or completely formed from such. By energizing or by applying a coil 33 of the electromagnetic actuator 32 with electric current, an attractive or repulsive force can be exerted on the closure cap 18. By regulation of Amperage or by varying the control signal, the outgoing from the magnetic device 30 closing force (C) can be varied as needed.
Die Verschluss- oder Schleusenvorrichtung 10 weist ferner optional eine Ab- Standsmesseinrichtung 40 auf, mittels derer ein Abstand 41 zwischen dem Verschlussdeckel 18 und der Gegenplatte 1 6, insbesondere ein Abstand zwischen den einander zugewandten Seiten 19, 17 von Verschlussdeckel 18 und Gegenplatte 16 bestimmbar und quantitativ messbar ist. Die AbstandsmesseinrichtungThe closure or lock device 10 further optionally has a stand-off measuring device 40, by means of which a distance 41 between the closure cover 18 and the counter plate 1 6, in particular a distance between the facing sides 19, 17 of closure cover 18 and counter plate 16 determinable and is quantitatively measurable. The distance measuring device
40 weist vorliegend einen an der Gegenplatte 1 6 angeordneten Abstandssensor 42 auf, der einen Abstand 41 in Schließrichtung (z) zwischen Gegenplatte 16 und Verschlussdeckel 18 misst. Mittels der Abstandsmesseinrichtung 40 kann somit die Magneteinrichtung 30, insbesondere die von ihr ausgehende Schließkraft (C) abstandsabhängig geregelt werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass mittels einer abstandsabhangigen Regelung der Magneteinrichtung 30 der Abstand 41 zwischen Verschlussdeckel 18 und Gegenplatte 1 6 auf ein vorgegebenes Maß präzise einstellbar ist. In the present case, 40 has a distance sensor 42 which is arranged on the counterplate 16 and measures a distance 41 in the closing direction (z) between the counterplate 16 and the closure cap 18. By means of the distance measuring device 40, the magnetic device 30, in particular the closing force (C) emanating from it, can thus be controlled as a function of the distance. It is provided in particular that by means of a distance-dependent control of the magnetic device 30, the distance 41 between the closure cap 18 and counter plate 1 6 is precisely adjustable to a predetermined level.
Für die abstandsabhängige Regelung ist insbesondere ein Regelkreis 45 vorgesehen, welcher die Magneteinrichtung 30 mit der Abstandsmesseinrichtung 40 koppelt. Der Regelkreis 45 weist einen Sollwertgeber 44 auf, welcher datentechnisch mit dem Abstandssensor 42 verbunden ist. Der Sollwertgeber 44 empfängt die vom Abstandssensor 42 bereitgestellten Abstandssignale und vergleicht diese mit einem voreingestellten oder von einer zentralen Steuerung variabel vorgebbaren Sollwert. Soll- und Ist-Wert werden im Sollwertgeber 44 miteinander verglichen. For the distance-dependent control in particular a control circuit 45 is provided, which couples the magnetic device 30 with the distance measuring device 40. The control circuit 45 has a setpoint generator 44, which is connected to the distance sensor 42 for data purposes. The setpoint generator 44 receives the distance signals provided by the distance sensor 42 and compares them with a preset or variably predefinable by a central control setpoint. Setpoint and actual values are compared with each other in setpoint generator 44.
Ein hieraus resultierendes Vergleichssignal wird dann einem Regler 46 zugeführt, der hieraus ein zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors 32 vorgesehenes Steuersignal erzeugt. Jenes vom Regler 46 erzeugbare Steuersig- nal wird über einen Verstärker 48 dem elektromagnetische Aktor 32 zugeführt. Dass der Spule 33 des elektromagnetische Aktors 32 zuführbare verstärkte Steuersignal ist derart berechnet und bestimmt, dass ein vorgegebener AbstandA comparison signal resulting therefrom is then supplied to a controller 46, which generates therefrom a control signal provided for driving the electromagnetic actuator 32. The control signal which can be generated by the controller 46 is supplied to the electromagnetic actuator 32 via an amplifier 48. That the coil 33 of the electromagnetic actuator 32 supplied controllable control signal is calculated and determined such that a predetermined distance
41 zwischen Gegenplatte 1 6 und Verschlussdeckel 18 eingehalten wird, und dass bei Abweichungen von einem geforderten Abstand die von der Magneteinrichtung 30 ausgehende Kraft zur Einhaltung des Abstandes 41 dynamisch anpassbar ist. Sämtliche elektronische Bauteile des Regelkreises, das heißt der Verstärker 48, der Regler 46, der Sollwertgeber 44 und ggf. auch der Abstandssensor 42 können auf einer gemeinsamen Platine, beispielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises untergebracht sein. Der Platzbedarf für eine dementsprechende Elektronikeinheit und ein hiermit einhergehender Verkabelungsaufwand kann insoweit minimiert werden. 41 between the counter plate 1 6 and cap 18 is observed, and in the case of deviations from a required distance, the force emanating from the magnetic device 30 for maintaining the distance 41 is dynamically adaptable. All electronic components of the control loop, that is, the amplifier 48, the controller 46, the setpoint generator 44 and possibly also the distance sensor 42 may be housed on a common board, for example in the form of an integrated circuit. The space required for a corresponding electronic unit and a cabling effort associated therewith can be minimized in this respect.
Der elektromagnetische Aktor 32 weist neben der mit elektrischen Signalen beaufschlagbaren Spule 30 typischerweise einen ferromagnetischen Kern, bspw. einen Eisenkern auf. Der elektromagnetische Aktor 32 kann als Elektromagnet aber auf vielfältigste andere Art und Weise, beispielsweise auch als Lorenzoder Tauchspulenaktor ausgestaltet sein. Letztere können im Unterschied zu einem Elektromagnet nicht nur attraktive sondern auch repulsive Kräfte zwischen dem elektromagnetischen Aktor und dem Gegenstück erzeugen. Die zur Aufnahme des elektromagnetischen Aktors 32, bzw. seiner Spule 33 vorgesehene Nut 31 ist aus Gründen der Vakuumtauglichkeit dem Gegenstück 34 zugewandt abzudecken und/oder abzudichten. Eine hierfür vorgesehene Abdeckung 21 ist typischerweise aus einem magnetisch permeablen Material bzw. aus einem nicht- oder nur schwach-magnetischem Material gefertigt. Die Abdeckung 21 kann quasi als Verschluss für die Nut 31 fungieren und als solcher ausgebildet sein. Mittels gesonderten, vorliegende nicht explizit gezeigten Dichtungen ist die Abdeckung 21 abdichtend über oder in der Nut 31 anorden- bar. Die Abdeckung 21 kann insbesondere flächenbündig in die dem Gegenstück 34 zugewandte Seite 17, mithin in die Anlagefläche von Gegenplatte 1 6 oder Verschlussdeckel 18 integriert sein. Aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung ist die Abdeckung 21 in Fig. 1 nur auf der rechten Seite der Gegenplatte 1 6 gezeigt. Jede der über den Umfang der Öffnung 14 verteilt angeordneten Magneteinrichtungen 30 kann entsprechend des in ihrem Bereich vorherrschenden Abstandes 41 zwischen Gegenplatte 1 6 und Verschlussdeckel 18 derart geregelt werden, dass sich über den gesamten Außenumfang der Öffnung 14 ein gleichbleiben- der bzw. innerhalb geringster Toleranzen verbleibender Abstand 41 einstellbar ist. The electromagnetic actuator 32 typically has a ferromagnetic core, for example an iron core, in addition to the coil 30 that can be acted upon by electrical signals. However, the electromagnetic actuator 32 can be designed as an electromagnet in a wide variety of other ways, for example as a Lorenzoder immersion coil actuator. The latter, in contrast to an electromagnet, can generate not only attractive but also repulsive forces between the electromagnetic actuator and the counterpart. The intended for receiving the electromagnetic actuator 32, and its coil 33 groove 31 is facing the counterpart 34 facing reasons of vacuum suitability and / or seal. A cover 21 provided for this purpose is typically made of a magnetically permeable material or of a non-magnetic or only weakly magnetic material. The cover 21 can act as a kind of closure for the groove 31 and be designed as such. By means of separate, not explicitly shown seals, the cover 21 can be arranged in a sealing manner above or in the groove 31. The cover 21 can in particular be flush-mounted in the counterpart 34 facing side 17, thus in the contact surface of counter-plate 1 6 or cover 18 may be integrated. For reasons of clarity, the cover 21 is shown in Fig. 1 only on the right side of the counter plate 1 6. Each of the magnet devices 30 distributed over the circumference of the opening 14 can be controlled in accordance with the distance 41 between the counterplate 16 and the closure cover 18 in its area such that a constant or within the smallest tolerances occurs over the entire outer circumference of the opening 14 remaining distance 41 is adjustable.
Wie ferner in Fig. 1 dargestellt, befindet sich zwischen den einander zugewandten Seiten 17, 19 von Gegenplatte 1 6 und Verschlussdeckel 18 zumindest ein Abstandshalter 24, der als Endanschlag für den Rahmen 15 fungiert. Im unkomprimierten Zustand der Dichtung 22, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, ragt die Dichtung 22 zumindest geringfügig von der Seite 17 der Gegenplatte 1 6 hervor. As further shown in Fig. 1, located between the mutually facing sides 17, 19 of the counter plate 1 6 and closure cover 18 at least one spacer 24, which acts as an end stop for the frame 15. In the uncompressed state of the seal 22, as shown in Fig. 7, the seal 22 protrudes at least slightly from the side 17 of the counter plate 1 6.
In der in Fig. 7 gezeigten Ruhestellung U des Verschlussdeckels 18 relativ zum Rahmen 15 und der Kontaktstellung K des Rahmens 15 relativ zur Gegenplatte 16 befindet sich ein Luftspalt zwischen dem Verschlussdeckel 18 und der Gegenplatte 16 bzw. zwischen dem Verschlussdeckel 18 und der Dichtung 22. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlussdeckel 18 in jeder Ruhestellung U kompressionslos und somit vergleichsweise lose an der Dichtung 22 an- liegt. In the rest position U of the closure lid 18 relative to the frame 15 and the contact position K of the frame 15 relative to the counterplate 16 shown in FIG. 7, there is an air gap between the closure lid 18 and the counterplate 16 or between the closure lid 18 and the seal 22. It can also be provided that the closure cap 18 in each rest position U bears compression-free and thus comparatively loosely against the seal 22.
Mit Aktivierung der Magneteinrichtung 30, deren Komponenten in den Fig. 6 - 8 im Vergleich zur Darstellung gemäß Fig. 1 nur schematisch dargestellt sind, erfährt der Verschlussdeckel 18 eine die Dichtung 22 komprimierende Verschie- bebewegung gemäß einer auf ihn einwirkenden Schließkraft C. Die komprimierte Dichtung 22' ist in Fig. 8 angedeutet. In der vorliegenden Ausgestaltung wirkt die Schließkraft C mit der Gewichtskraft G des Verschlussdeckels 18 zusammen. Die Schließkraft C wirkt einer Rückstellkraft R einzelner Rückstellelemente 82 entgegen. Die Rückstellelemente 82 sind, wie dies in Fig. 3 ersichtlich wird, vorliegend als Blattfedern 83 ausgebildet. With activation of the magnetic device 30, the components of which are only schematically illustrated in FIGS. 6-8 in comparison to the illustration according to FIG. 1, the closure cover 18 experiences a displacement movement compressing the seal 22 according to a closing force C acting on it Seal 22 'is indicated in Fig. 8. In the present embodiment, the closing force C cooperates with the weight G of the closure cap 18. The closing force C counteracts a restoring force R of individual return elements 82. The restoring elements 82 are, as can be seen in FIG. 3, in the present case designed as leaf springs 83.
Der Rahmen 15 ist als ein umlaufend geschlossener Rahmen ausgebildet. Er weist zwei im Wesentlichen parallel verlaufende längserstreckte Schenkel 85, 86 auf, die an ihren Längsenden über endseitige Kopfabschnitte 87, 88 miteinander verbunden sind. In etwa mittig zwischen den Kopfabschnitten 87, 88 ist ein Verbindungssteg 89 vorgesehen, welcher die beiden Schenkel 85, 86 nochmals strukturell miteinander verbindet und insoweit die Stabilität und Stei- figkeit des Rahmens 15 erhöht. Die Blattfedern 83 sind vorliegend paarweise angeordnet. Gegenüberliegende Enden der Blattfedern 82 sind jeweils an gegenüberliegenden Schenkeln 85, 86 angeordnet. Die Blattfedern 83 sind in etwa mittig zwischen den Schenkeln 85, 86 mit dem Verschlussdeckel 18 verbunden. Eine Auslenkung des Verschlussdeckels 18 senkrecht zur Ebene des Rahmens 15, mithin parallel zur Flächennormalen N des Verschlussdeckels 18 mittels der Magneteinrichtung 30 erfolgt somit entgegen der von den Rückstellfedern 83 ausgehenden Rückstellkraft R. The frame 15 is formed as a circumferentially closed frame. It has two substantially parallel elongated legs 85, 86, which are connected at their longitudinal ends on end-side head portions 87, 88 together. In about the middle between the head portions 87, 88, a connecting web 89 is provided, which structurally connects the two legs 85, 86 again structurally and in so far increases the stability and rigidity of the frame 15. The leaf springs 83 are arranged in pairs. Opposite ends of the leaf springs 82 are respectively disposed on opposite legs 85, 86. The leaf springs 83 are connected approximately centrally between the legs 85, 86 with the closure cap 18. A deflection of the closure lid 18 perpendicular to the plane of the frame 15, thus parallel to the surface normal N of the closure cap 18 by means of the magnet device 30 thus takes place against the restoring force R. emanating from the return springs 83.
Wie dies am besten aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, sind an der dem Ver- schlussdeckel 18 zugewandten Seite 17 der Gegenplatte 1 6 mehrere über den Umfang der Öffnung 14 verteilt angeordnete Abstandshalter 24 angeordnet. Die Abstandshalter 24 sind typischerweise aus Kunststoff, insbesondere einem hochtemperaturstabilen Kunststoff beispielsweise aus Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt, welcher auch unter Vakuumbedingungen kaum oder nur un- merklich zu einem Ausgasen neigt. As best shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of spacers 24 arranged distributed over the circumference of the opening 14 are arranged on the side 17 of the counterplate 16 facing the closure lid 18. The spacers 24 are typically made of plastic, in particular a high-temperature-stable plastic, for example made of polyetheretherketone (PEEK), which hardly or only barely tends to outgas under vacuum conditions.
In der Kontaktstellung K des Rahmens 15 an der Gegenplatte 16 gelangt der Rahmen 15 mit seiner der Öffnung 14 zugewandten Unterseite mit den Abstandshaltern 24 zur Anlage. Die Abstandshalter 24 bilden hierbei eine Art End- anschlag für die Schwenkbewegung des Rahmens 15. Korrespondierend mit der Anordnung der Abstandshalter 24 an der Gegenplatte 1 6 sind am Außenrand des Verschlussdeckels 18 entsprechende Aussparungen 23 vorgesehen, welche bei Einnahme der Kontaktstellung K von den Abstandshaltern 24 durchsetzt werden. Die Aussparungen 23 ermöglichen eine großflächige Abdeckung der Öffnung 14 durch den Verschlussdeckel 18, ohne eine möglichst dicht an der Öffnung 14 angeordnete Abstützung oder Anlage des Rahmens 15 an der Gegenplatte 1 6 zu behindern. Wie anhand Fig. 7 ersichtlich, befindet sich zwischen dem Verschlussdeckel 18 und der Dichtung 22 in der dort gezeigten Kontaktstellung des Rahmens 15 und der Ruhestellung U des Verschlussdeckels 18 ein definierter Spalt. Durch Aktivieren der Magneteinrichtung 30 wird der Verschlussdeckel 18 entsprechend der Schließkraft C zur Gegenplatte 1 6 hin gezogen. Infolgedessen werden die Rückstellelemente 82 zur Gegenplatte 1 6 hin ausgelenkt. Sie stellen dabei eine Rückstellkraft R bereit, welche permanent auf den Verschlussdeckel 18 wirkt. Bei nachlassender Schließkraft bzw. bei Deaktivierung der Magneteinrichtung 30 führen die Rückstellelemente 82 bzw. die Rückstellfedern 83 den Ver- schlussdeckel 18 aus der in Fig. 8 gezeigten abdichtenden und die Dichtung 22 komprimierenden Schließstellung S wieder in die Ruhestellung U zurück wird. In the contact position K of the frame 15 on the counter-plate 16, the frame 15 comes with its opening 14 facing bottom with the spacers 24 to the plant. Corresponding to the arrangement of the spacers 24 on the counter plate 1 6 corresponding recesses 23 are provided at the outer edge of the closure lid 18, which when taking the contact position K of the spacers 24th to be interspersed. The recesses 23 allow a large-area coverage of the opening 14 through the closure lid 18, without hindering a close to the opening 14 arranged support or contact of the frame 15 on the counter plate 1 6. As can be seen with reference to FIG. 7, there is a defined gap between the closure lid 18 and the seal 22 in the contact position of the frame 15 and the rest position U of the closure lid 18 shown there. By activating the magnet device 30, the closure cap 18 is pulled in accordance with the closing force C towards the counterplate 16. As a result, the return elements 82 are deflected towards the counter plate 1 6 back. They provide a restoring force R, which permanently acts on the closure cap 18. With decreasing closing force or upon deactivation of the magnetic device 30, the restoring elements 82 and the return springs 83 return the closure lid 18 from the sealing position shown in FIG. 8 and compressing the seal 22 back to the rest position U.
Die bewegliche Lagerung des Verschlussdeckels 18 am Rahmen 15 ist insoweit von Vorteil, dass vergleichsweise große Schließkräfte auf den Verschlussdeckel 18 ausübbar sind. Aufgrund der beweglichen Lagerung des Verschlussdeckels 18 gegenüber dem Rahmen 15 werden jene Kräfte jedoch nicht auf den Rahmen 15 übertragen. Ein von der Schwenkachse 80 gebildetes Scharnier 90 muss folglich keine von der Magneteinrichtung 30 ausgehenden Schließkräfte aufnehmen können. Die mechanische Belastung auf den Rahmen 15 ist im Wesentlichen nur durch die Rückstellkraft R gegeben, welche von den ausgelenkten Rückstellelementen 82 zwischen dem in Schließstellung S befindlichen Verschlussdeckel 18 auf den Rahmen 15 übertragen werden. Befindet sich der Verschlussdeckel 18 einmal in der in Fig. 8 gezeigten Schließstellung S, hat eine Erhöhung der Schließkraft C keinerlei oder nur geringe mechanische Auswirkungen auf den Rahmen 15. The movable mounting of the closure cap 18 on the frame 15 is advantageous in that comparatively large closing forces on the closure cap 18 are exercisable. Due to the movable mounting of the closure cap 18 relative to the frame 15, those forces are not transmitted to the frame 15. Consequently, a hinge 90 formed by the pivot axis 80 need not be able to absorb any closing forces emanating from the magnet device 30. The mechanical load on the frame 15 is essentially given only by the restoring force R, which are transmitted from the deflected return elements 82 between the closure cover 18 located in the closed position S on the frame 15. Once the closure cap 18 is in the closed position S shown in FIG. 8, an increase in the closing force C has no or only slight mechanical effects on the frame 15.
In den Fig. 4 und 5 ist eine alternative Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß der Fig. 2, 3 und 6 ist dort der Rahmen 15 verschiebbar gegenüber der Gegenplatte 1 6 bzw. gegen- über der Vakuumkammer 12 gelagert. Fig. 4 zeigt den Rahmen 15 mit dem daran angeordneten Verschlussdeckel 18 in einer Öffnungsstellung, während Fig. 5 den Rahmen 15 und den Verschlussdeckel 18 in Kontaktstellung K bzw. in Schließstellung S zeigt. Oben und unten bzw. an den gegenüberliegenden Kopfabschnitten 87, 88 ist der Rahmen 15 entlang längs erstreckter Führungen 62, 64 verschiebbar gelagert. Referring to Figures 4 and 5, an alternative embodiment of the present invention is shown. In contrast to the embodiment according to FIGS. 2, 3 and 6, the frame 15 is displaceably mounted there relative to the counterplate 16 or against the vacuum chamber 12. FIG. 4 shows the frame 15 with the closure lid 18 arranged thereon in an open position, while FIG. 5 shows the frame 15 and the closure lid 18 in the contact position K or in the closed position S. Above and below or to the opposite Head portions 87, 88, the frame 15 along longitudinally extending guides 62, 64 slidably mounted.
Die Führungen 62, 64, welche als lineare Schiebeführungen ausgestaltet sind, erstecken sich dabei parallel zur Ebene der Gegenplatte 1 6, des Rahmens 15 und/oder des Verschlussdeckels 18. Die Führungen 62, 64 sind jedoch bezüglich der Schließbewegung des Verschlussdeckels 18 ausreichend beabstandet von der Gegenplatte 1 6 angeordnet, um ein berührungsloses Verschieben des Verschlussdeckels 18 gegenüber der Gegenplatte 1 6, insbesondere auch ge- genüber der an der Gegenplatte 1 6 vorgesehenen und zumindest geringfügig von der Ebene der Gegenplatte 1 6 hervorstehenden Dichtung 22 zu ermöglichen. The guides 62, 64, which are designed as linear sliding guides, thereby extend parallel to the plane of the counter plate 1 6, the frame 15 and / or the closure cap 18. The guides 62, 64, however, with respect to the closing movement of the closure lid 18 sufficiently spaced from the counter-plate 1 6 arranged to allow a non-contact displacement of the closure cap 18 relative to the counter plate 1 6, in particular also against the provided on the counter plate 1 6 and at least slightly protruding from the plane of the counter plate 1 6 seal 22.
Die Linearführungen 62, 64 können als berührungsfreie Führungen ausgestaltet sein. Im Bereich der Führungen 62, 64 können mehrere Magnetlager 60 angeordnet sein. The linear guides 62, 64 may be configured as non-contact guides. In the region of the guides 62, 64 a plurality of magnetic bearings 60 may be arranged.
Die einzelnen Magnetlager 60 können ähnlich den Magneteinrichtungen 30 jeweils einen vorliegend nicht gesondert gezeigten Abstandssensor, einen Regel- kreis sowie einen über den Abstandssensor und den Regelkreis regelbaren elektromagnetischen Aktor 61 aufweisen, welcher mit einem Gegenstück 63 magnetisch zusammenwirkt. Auf diese Art und Weise kann ein geforderter Schwebezustand des Verschlussdeckels 18 an den Führungen 62, 64 erreicht werden. Eine berührungslose Lagerung des Verschlussdeckels 18 an den Füh- rungen 62, 64 ist zur Vermeidung von Kontamination und von Abrieb in der Umgebung der Vakuumkammer 12 von besonderem Vorteil. The individual magnetic bearings 60, similar to the magnetic devices 30, may each have a distance sensor (not separately shown), a control circuit and an electromagnetic actuator 61 which can be controlled via the distance sensor and the control loop and which cooperates magnetically with a counterpart 63. In this way, a required suspended state of the closure cap 18 on the guides 62, 64 can be achieved. Contactless mounting of the closure cap 18 on the guides 62, 64 is particularly advantageous for avoiding contamination and abrasion in the environment of the vacuum chamber 12.
Vorliegend sind entlang der Führung 62 mehrere elektromagnetische Aktoren 61 vorgesehen, die nacheinander mit den am Rahmen 15 angeordneten Ge- genstücken 63 bei einem Verschieben des Rahmens 15 in Eingriff gelangen. Umgekehrte Anordnungen sind hierbei gleichermaßen im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise können ein oder mehrere Aktoren 62 am Rahmen 15 oder am Verschlussdeckel 18 angeordnet sein während hiermit magnetisch wechselwirkende Gegenstücke 63 ortsfest an der als Führungsschiene ausgestalteten Linearführung 62, 64 angeordnet sind. In the present case, a plurality of electromagnetic actuators 61 are provided along the guide 62, which successively engage with the counterparts 63 arranged on the frame 15 during a displacement of the frame 15. Reverse arrangements are equally within the scope of the present invention. For example, one or more actuators 62 may be disposed on the frame 15 or on the closure lid 18 while herewith magnetically interacting counterparts 63 are fixedly arranged on the designed as a guide rail linear guide 62, 64 are arranged.
In Fig. 4 sind der Rahmen 15 und der Verschlussdeckel 18 in der Öffnungsstel- lung O gezeigt, in welcher sich der Verschlussdeckel 18 außerhalb des Bereichs der Öffnung 14 der Gegenplatte 1 6 befindet. In FIG. 4, the frame 15 and the closure lid 18 are shown in the open position O, in which the closure lid 18 is located outside the region of the opening 14 of the counterplate 16.
Die Lagerung des Verschlussdeckels 18 am Rahmen 15 bewirkt bzw. unterstützt hierbei eine Art Parallelverschiebung des Verschlussdeckels 18 von der Ruhestellung U in die Schließstellung S, sodass möglichst keine Relativbewegungen vom Verschlussdeckel 18 und Dichtung 22 in der Ebene des Verschlussdeckels (X, Y) auftreten. Derartige Scherbewegungen könnten ansonsten zum Abrieb der Dichtung 22 und zu einer zumindest geringfügigen Kontamination der Umgebung der Vakuumkammern 12 führen. The storage of the closure lid 18 on the frame 15 causes or supports a kind of parallel displacement of the closure cap 18 from the rest position U to the closed position S, so that as possible no relative movements of the closure cap 18 and seal 22 in the plane of the closure lid (X, Y) occur. Such shearing movements could otherwise result in abrasion of the seal 22 and at least minor contamination of the environment of the vacuum chambers 12.
Die berührungslose Lagerung des Verschlussdeckels 18 an der Führung 62, 64 erfolgt über den mit dem Verschlussdeckel 18 verbundenen schlittenartig ausgestalteten Rahmen 15. Eine der Komponenten des betreffenden Magnetlagers 60, d.h. eine von elektromagnetischem Aktor 61 und Gegenstück 63 ist statio- när an der Führung 62, 64 angeordnet während die andere Komponente von Aktor 61 und Gegenstück 63 am Rahmen 15 angeordnet ist. Zur Verschiebung des Verschlussdeckels 18 bzw. des Rahmens 15 entlang den Führungen 62, 64 ist beispielsweise eine Linearmotor 68 vorgesehen, mittels welchem der Verschlussdeckel 18 zwischen Öffnungsstellung O und der Kontaktstellung K ge- genüber der Gegenplatte 16 beweglich ist. The contactless mounting of the closure cap 18 on the guide 62, 64 via the associated with the closure lid 18 slide-like designed frame 15. One of the components of the respective magnetic bearing 60, ie one of electromagnetic actuator 61 and counterpart 63 is stationary on the guide 62nd , 64 while the other component of actuator 61 and counterpart 63 on the frame 15 is arranged. For displacing the closure lid 18 or the frame 15 along the guides 62, 64, a linear motor 68 is provided, for example, by means of which the closure lid 18 is movable between the open position O and the contact position K with respect to the counterplate 16.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Verschluss- oder Schleuße10 locks or locks
11 Wandung 11 wall
12 Vakuumkammer  12 vacuum chamber
14 Öffnung  14 opening
15 Rahmen  15 frames
16 Gegenplatte  16 counter plate
17 Seite  17 page
18 Verschlussdeckel  18 cap
19 Seite  19 page
20 Nut  20 groove
21 Abdeckung  21 cover
22 Dichtung  22 seal
23 Aussparung  23 recess
24 Abstandshalter  24 spacers
25 Zwischenraum  25 space
30 Magneteinrichtung  30 magnetic device
31 Nut  31 groove
32 elektromagnetischer Aktor 32 electromagnetic actuator
33 Spule 33 coil
34 Gegenstück  34 counterpart
40 Abstandsmesseinrichtung 40 distance measuring device
41 Abstand 41 distance
42 Abstandssensor  42 distance sensor
44 Sollwertgeber  44 setpoint generator
45 Regelkreis  45 control loop
46 Regler  46 controllers
48 Verstärker  48 amplifiers
60 Magnetlager  60 magnetic bearings
61 Aktor  61 Actuator
62 Führung  62 leadership
63 Gegenstück 64 Führung 63 counterpart 64 leadership
68 Linearmotor 68 linear motor
80 Achse 80 axis
81 Deckelfläche 82 Rückstellelement 81 Cover surface 82 Reset element
83 Rückstellfedern83 return springs
85 Schenkel85 thighs
86 Schenkel86 thighs
87 Kopfabschnitt 88 Kopfabschnitt87 head section 88 head section
89 Verbindungssteg89 connecting bridge
90 Scharnier 90 hinge

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Verschluss- oder Schleußenvorrichtung für eine Vakuumkammer (12), mit einer an einer Vakuumkammer (12) anordenbaren und eine Öffnung (14) der Vakuumkammer (12) umschließenden Gegenplatte (1 6), einem beweglich gegenüber der Gegenplatte (1 6) gelagerten Rahmen (15), an welchem ein Verschlussdeckel (18) beweglich angeordnet ist, wobei der Verschlussdeckel (18) in einer Schließstellung (28) an der Gegenplatte (16) die Öffnung (14) abdichtend verschließt, zumindest einer mit der Gegenplatte (16) und mit dem Verschlussdeckel (18) in Eingriff stehenden Magneteinrichtung (30) zum Erzeugen einer zwischen Gegenplatte (1 6) und Verschlussdeckel (18) wirkenden Schließkraft (C). Closure or Schleußenvorrichtung for a vacuum chamber (12), with a on a vacuum chamber (12) can be arranged and an opening (14) of the vacuum chamber (12) enclosing counter-plate (1 6), a movable relative to the counter-plate (1 6) mounted frame ( 15), on which a closure cover (18) is movably arranged, wherein the closure lid (18) in a closed position (28) on the counter-plate (16) sealingly closes the opening (14), at least one with the counter-plate (16) and with Magnetic device (30), which engages with the closure lid (18), for producing a closing force (C) acting between counter-plate (16) and closure lid (18).
Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Verschlussdeckel (18) eine ebene Deckelfläche (81 ) aufweist, und wobei der Verschlussdeckel (18) in einer Richtung parallel zu einer Flächennormale (N) der Deckelfläche (81 ) am Rahmen (15) verschiebbar ist. Closing or locking device according to claim 1, wherein the closure lid (18) has a flat lid surface (81), and wherein the closure lid (18) in a direction parallel to a surface normal (N) of the lid surface (81) on the frame (15) displaceable is.
Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verschlussdeckel (18) über zumindest ein Rückstellelement (82) mit dem Rahmen (15) verbunden ist und wobei das Rückstellelement zur Ausübung einer Rückstellkraft (R) auf den Verschlussdeckel (18) ausgebildet ist, welche der Schließkraft (C) entgegengerichtet ist. Closure or locking device according to one of the preceding claims, wherein the closure lid (18) via at least one return element (82) is connected to the frame (15) and wherein the return element for applying a restoring force (R) on the closure lid (18) is formed which is opposite to the closing force (C).
4. Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Rückstellelement (82) zumindest eine Rückstellfeder (83) aufweist. 4. Closure or locking device according to one of the preceding claims, wherein the at least one return element (82) has at least one return spring (83).
Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verschlussdeckel (18) über mehrere und voneinander beabstandete Rückstellelemente (82) am Rahmen angeordnet ist und wobei eine Summe der von sämtlichen Rückstelleelementen (82) auf den Verschlussdeckel (18) einwirkenden Rückstellkräften (R) größer ist als die Gewichtskraft (G) des Verschlussdeckels (18). Closing or locking device according to one of the preceding claims, wherein the closure cover (18) is arranged on the frame via a plurality of spaced-apart restoring elements (82) and wherein a sum of the restoring forces (R.1) acting on the closure cover (18) by all restoring elements (82) ) is greater than the weight (G) of the closure cap (18).
Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (15) zwischen einer Öffnungsstellung (O) und einer Kontaktstellung (K) schwenkbar oder verschiebbar an der Gegenplatte (1 6) oder an der Vakuumkammer (12) angeordnet ist, wobei in der Öffnungsstellung (O) der Rahmen (15) und der daran angeordnete Verschlussdeckel (18) die Öffnung (14) freigeben und wobei in der Kontaktstellung (K) der Rahmen (15) an der Gegenplatte (1 6) oder an der Vakuumkammer (12) anliegt und der Verschlussdeckel (18) die Öffnung (14) im Wesentlichen vollständig überdeckt. Closure or locking device according to one of the preceding claims, wherein the frame (15) between an open position (O) and a contact position (K) is arranged pivotably or displaceably on the counter-plate (1 6) or on the vacuum chamber (12), wherein the open position (O) of the frame (15) and the closure cover (18) arranged thereon release the opening (14) and wherein in the contact position (K) the frame (15) on the counter plate (1 6) or on the vacuum chamber (12 ) and the closure lid (18) substantially completely covers the opening (14).
Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Verschlussdeckel (18) bei dem sich in Kontaktstellung (K) befindlichen Rahmen (15) mittels der Magneteinrichtung (30) relativ zum Rahmen (15) von einer Ruhestellung (U) in die abdichtende Schließstellung (S) überführbar ist. Closing or locking device according to claim 6, wherein the closure lid (18) in the contact position (K) located frame (15) by means of the magnetic device (30) relative to the frame (15) from a rest position (U) in the sealing closed position ( S) is convertible.
8. Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Kontaktstellung (K) des Rahmens (15) an den ei- nander zugewandten Seiten (17, 19) von Rahmen (15) und Gegenplatte (1 6) zumindest ein Abstandshalter (24) angeordnet ist, dessen Erstre- ckung senkrecht zur Ebene des Rahmens (15) oder senkrecht zur Ebene der Gegenplatte (1 6) zumindest so groß ist wie die Summe eines Ver- Stellwegs des Verschlussdeckels (18) zwischen der Ruhestellung (U) und der Schließstellung (S) am Rahmen (15) zuzüglich der Dicke des Verschlussdeckels (18). 8. Locking or locking device according to one of the preceding claims, wherein in the contact position (K) of the frame (15) to the one at least one spacer (24) is arranged, the extent of which is perpendicular to the plane of the frame (15) or perpendicular to the plane of the counter-plate (16) of the frame (15) and counter-plate (16). at least as large as the sum of a Ver travel of the closure cover (18) between the rest position (U) and the closed position (S) on the frame (15) plus the thickness of the closure lid (18).
9. Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nacheinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magneteinrichtung (30) zumindest einen, an einem von Verschlussdeckel (18) und Gegenplatte (1 6) angeordneten elektromagnetischen Aktor (32) und zumindest ein, am anderen von Verschlussdeckel (18) und Gegenplatte (1 6) angeordnetes Gegenstück (34) aufweist, welches mit dem elektromagnetischen Aktor (32) magnetisch wechselwirkt. 9. Closing or locking device according to one of the preceding claims, wherein the magnet device (30) has at least one electromagnetic actuator (32) arranged on one of the closure cover (18) and counterplate (16) and at least one closure cap (18) on the other. and counter-plate (1 6) arranged counterpart (34) which interacts magnetically with the electromagnetic actuator (32).
10. Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Zwischenraum (25) zwischen den in einer Schließstellung (28) des Verschlussdeckels (18) einander zugewandten Seiten (17, 19) von Verschlussdeckel (18) und Gegenplatte (1 6) am Verschlussdeckel (18) oder an der Gegenplatte (1 6) eine die Öffnung (14) umschließende elastisch komprimierbare Dichtung (20) angeordnet ist. 10. Closure or locking device according to one of the preceding claims, wherein in an intermediate space (25) in a closed position (28) of the closure cover (18) facing each other sides (17, 19) of the closure cover (18) and counter-plate (1 6th ) on the closure cover (18) or on the counter-plate (1 6) an opening (14) enclosing elastically compressible seal (20) is arranged.
1 1 . Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: zumindest einer Abstandsmesseinrichtung (40) zur Messung eines Abstandes (41 ) zwischen Verschlussdeckel (18) und Gegenplatte (1 6), wobei die Magneteinrichtung (30) in Abhängigkeit des von der Abstandsmesseinrichtung (40) gemessenen Abstandes (41 ) zwischen Gegenplatte (1 6) und Verschlussdeckel (18) regelbar ist. 1 1. Closure or locking device according to one of the preceding claims, further comprising: at least one distance measuring device (40) for measuring a distance (41) between the closure cover (18) and counter-plate (1 6), wherein the magnetic device (30) in dependence of the distance measuring device (40) measured distance (41) between counter-plate (1 6) and closure cap (18) is adjustable.
12. Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach Anspruch 1 1 , ferner mit zumindest einem elektronischen Regelkreis (45), welcher mit der Abstandsmesseinnchtung (40) und mit der Magneteinrichtung (30) gekoppelt und zur Einhaltung und/oder zum Einstellen eines vorgegebenen Abstandes (41 ) zwischen Gegenplatte (16) und Verschlussdeckel (18) ausgestaltet ist. 12. closing or locking device according to claim 1 1, further comprising at least one electronic control circuit (45) which with the Abstandmessinnchtung (40) and with the magnetic device (30) coupled and for maintaining and / or setting a predetermined distance (41) between counter-plate (16) and closure cover (18) is configured.
13. Verschluss- oder Schleußenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über den Umfang der Öffnung (14) mehrere, jeweils mit einer eigenen Abstandsmesseinrichtung (40) versehene Magneteinrichtungen (30) verteilt angeordnet sind. 13. Lock or Schleußenvorrichtung according to any one of the preceding claims, wherein over the circumference of the opening (14) a plurality, each with its own distance measuring device (40) provided magnet means (30) are arranged distributed.
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