-
Die
Erfindung betrifft eine Werkstückträgervorrichtung
zum Halten von Werkstücken,
insbesondere während
einer Oberflächenbehandlung
der Werkstücke.
-
Aus
dem Stand der Technik, genauer gesagt aus der
EP 1 256 637 A1 ist ein
Werkstückträger für eine Beschichtungsanlage
bekannt. Der Werkstückträger umfasst
eine Basis in welcher mindestens ein antreibbarer Schaft um eine
Hauptdrehachse drehbar verankert ist, wobei an dem Schaft mehrere
einstellbar in Achsrichtung voneinander beabstandete Teller drehfest
angebracht sind. Jeder der Teller trägt mindestens eine Werkstückaufnahme
welche um eine zur Hauptdrehachse parallele Drehachse drehbar am
Teller gelagert ist. Der Werkstückträger weist weiterhin
Mitnehmer auf, von denen jeder einem der Teller derart zugeordnet
ist, dass er mindestens intermittierend in die mindestens eine Werkstückaufnahme
eingreift und dadurch eine Drehung derselben um deren Drehachse
bewirkt. Um bei dem Werkstückträger Anpassungen
an die jeweiligen Werkstückgeometrien
und an andere Anforderungen an den Beschichtungsprozess leicht und
ohne größeren Aufwand
vornehmen zu können,
ist der einem Teller zugeordnete Mitnehmer jeweils einer um die
Hauptdrehachse drehbaren, aber im übrigen unverschieblich am Teller
befestigten Mitnahmevorrichtung zugeordnet. Die Mitnahmevorrichtung
wirkt mit einem ihre Verdrehung mindestens einseitig begrenzenden
an der Basis verankerten Anschlag zusammen.
-
Die
internationale Patentanmeldung WO 00/36178 A1 offenbart ein Planetensystem-Werkstückträger sowie
ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung
von Werkstücken.
In einer Vakuum Behandlungsanlage mit dem offenbarten Planetensystem-Werkstückträger werden
Werkstückträger einerseits
um eine Sonnensystemachse, weiter um eine Planetenachse und dritten
um eine Mondachse getrieben bewegt. Eine Antriebsverbindung über Sonnensystem,
Planetensystem und schließlich
zum Mondsystem ist im Betrieb unterbrochen.
-
Ein
Planetenantriebssystem für
eine Vakuumkammer ist auch aus der europäischen Patentanmeldung 0 494
790 A2 bekannt. Das System ermöglicht
eine relativ langsame Planetenbewegung von Werkstücken, um
Dünnschichten
wirkungsvoll auftragen zu können.
-
Die
europäische
Patentschrift
EP 1
042 788 B1 offenbart eine Vakuumbehandlungsanlage mit einer
Vakuumkammer. In der Vakuumkammer befindet sich ein Planetensystem
mit Planetenrädern,
die als Werkstückträger ausgebildet
sind und drehbeweglich an einem Sonnenrad montiert sind. Weiterhin
umfasst das Planetensystem ein Antriebsaggregat außerhalb
der Vakuumkammer, das mit dem Sonnenrad wirkverbunden ist, wobei
die Planetenräder,
je mit einem ersten, zu ihrer jeweiligen Drehachse koaxialen Magnetkranz
wirkverbunden sind. Um die Nachteile eines Antriebs von Substratträgern durch
magnetische Kupplungen zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, die ersten
Magnetkränze
gemeinsam mit einem zweiten, zur Achse des Sonnenrades koaxialen
Magnetkranz magnetisch antriebszukoppeln. Der zweite Magnetkranz
ist an der Vakuumkammer, bezüglich
der Achse des Sonnenrades drehunbeweglich angebracht.
-
Aus
der internationalen Patentanmeldung WO 03/018865 A1 ist ein Verfahren
zum Auftragen eines Films auf ein Substrat bekannt. Es dient zur
Erzeugung gleichmäßiger isotroper
Belastungen bzw. Spannungen in einem aufgesprühten Film. Gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird eine neue Sprühgeometrie
und ein neuer Bereich für eine
Transportgeschwindigkeit vorgestellt, welche zusammen eine maximale
Belastung für
das Filmmaterial gewährleisten.
Gleichzeitig wird eine Belastungsanisotropie in XY-Richtung und
eine nicht einheitliche Belastung verteilt über das Substrat vermieden.
-
Das
US-Patent 3,853,091 offenbart eine Dünnfilmbeschichtungsvorrichtung.
Die Vorrichtung umfasst eine horizontal ausgerichtete drehbare Plattform,
welche eine Vielzahl von Tabletts trägt. Die Tabletts führen eine
Planetenbewegung um eine Drehachse herum aus. Jedes Tablett ist
um seine eigene Achse drehbar gelagert und trägt eine Vielzahl von Waferträgern und
ermöglicht
eine Planetenbewegung dieser Waferträger um die Drehachse der Tabletts.
Die Waferträger
werden jeweils zu einer Drehung um ihre eigene Achse angetrieben.
Die Plattform, die Tabletts und die Waferträger sind in einer gemeinsamen
Ebene angeordnet.
-
Die
japanische Patentanmeldung
JP 01133318
A offenbart eine Vorrichtung zum Auftragen von Dünnfilmschichten.
Um eine große
Anzahl von Werkstücken
mit großen
Durchmessern in ihrem Innern gleichmäßig beschichten zu können, wird
eine Halteeinrichtung in Drehung versetzt, auf der jeweils ein Werkstück befestigt
ist.
-
Weiterhin
offenbart die japanische Patentanmeldung
JP 01133320 A ebenfalls eine Vorrichtung zur
Dünnfilmbeschichtung.
Um das Volumen eines Reaktionsraumes klein gestalten zu können, um
auf diese Weise Energie einsparen zukönnen, wird vorgeschlagen, die
Abstände zwischen
den Drehachsen einzelner Gestelle, die jeweils eine Vielzahl von
Trägern
mit darauf befestigten zu behandelnden Werkstücken aufweisen, kürzer zu
gestalten, als den Durchmesser eines eine Vielzahl der Träger umschreibenden
Kreises. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die Gestelle so
rotieren, dass benachbarte Träger
verschiedener Gestelle sich nicht gegenseitig beeinträchtigen.
-
Aus
der Druckschrift
EP
1 256 637 A1 , ist eine derartige Werkstückträgervorrichtung grundsätzlich bekannt.
Die dort offenbarte Vorrichtung weist mindestens ein ringförmiges Planetenelement mit
einer zentralen Öffnung
auf, wobei durch die Öffnung
ein drehbarer Schaft verläuft,
an welchem das Planetenelement drehfest befestigt ist. Auf dem Planetenelement
ist mindestens ein Mondelement, welches zum Tragen eines zu behandelnden
Werkstücks
ausgebildet ist, um eine Mondachse drehbar gelagert. Zwecks Auslösung intermittierender
Drehungen des von dem Mondelement getragenen Werkstückes relativ
zu dem Planetenelement greift bei jeder Umdrehung des Planetenelementes
ein Mitnehmerfinger einer Mitnehmervorrichtung in ein Treibrad des
Mondelementes ein. Die Mitnehmervorrichtung ist außerhalb
der Peripherie des Planetenelementes angeordnet, weshalb die gesamte
Werkstückträgervorrichtung
recht voluminös
ist.
-
Aus
der Druckschrift WO 00/36178 A1 ist eine weitere derartige Werkstückträgervorrichtung bekannt.
Sie ist so konstruiert, dass sie eine optimale Ausrichtung der zu
beschichtenden Werkstücke
auf z. B. ein aufgesprühtes
Beschichtungsmittel gewährleistet,
mit dem Ziel einer optimalen Beschichtungshomogenität. Genauer
gesagt, offenbart die besagte Druckschrift eine Werkstückträgervorrichtung
in Form eines Planetensystems. Auf einem Substrattisch ist mindestens
ein Planetenelement drehbar gelagert. Auf dem Planetenelement wiederum
ist ein Mondelement drehbar gelagert, welches als Halterung für das zu
beschichtende Werkstück
ausgebildet ist. Mit dem Substrattisch ist eine Überträgereinrichtung verbunden, welche
im Falle einer Drehbewegung des Planetenelementes eine zumindest
zeitdiskontinuierliche Drehung des Mondelementes und damit des Werkstücks bewirkt.
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung eine
bekannte Werkstückträgervorrichtung
sowie eine bekannte Behandlungsvorrichtung mit einer derartigen
Werkstückträgervorrichtung
in der Weise weiter zu bilden, dass sie platzsparender und gleichzeitig
weniger störanfällig werden.
-
Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die
Lösung
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenelement ringförmig ausgebildet
ist und dass die Ü berträgereinrichtung
zum Antreiben des Mondelementes in dem Innenraum des ringförmigen Planetenelements angeordnet
ist.
-
Dabei
ist der Begriff "ringförmig" nicht zwingend im
Sinne von "kreisförmig" zu interpretieren. Vielmehr
kann sowohl die Innen- wie auch die Außenkontur des ringförmigen Planetenelementes
zumindest abschnittsweise eckig oder unsymmetrisch begrenzt sein. "Ringförmig" im Sinne der Erfindung setzt
lediglich voraus, dass das Planetenelement eine Öffnung aufweist, welche sich
radial zu einer Planetenachse erstreckt.
-
In
der Beschreibung werden die Begriffe "drehfest" und "drehgekoppelt" verwendet. Der Begriff "drehfest" ist so zu verstehen,
dass zwei drehfest miteinander verbundene Teile keine Relativbewegung
zueinander ausführen
können,
weil sie z. B. fest miteinander verschweißt sind. Demgegenüber ist
der Begriff "drehgekoppelt" so zu verstehen,
dass zwei miteinander drehgekoppelte Teile eine Relativbewegung
zueinander ausführen
können,
weil sie z. B. miteinander in Dreheingriff stehen.
-
Durch
die Öffnung
bzw. die ringförmige
Ausbildung des Planetenelementes wird im Innern des Planetenelementes
ein Innenraum frei, welcher grundsätzlich für verschiedene Zwecke verwendet werden
kann. Gemäß der Erfindung
wird er insbesondere zur Aufnahme der Überträgereinrichtung zum Antreiben
der Mondelemente verwendet. Gegenüber dem Stand der Technik,
bei dem eine derartige Überträgereinrichtung
außerhalb
des Planetenelementes vorgesehen war, wird hier Bauvolumen eingespart.
Außerdem
ist die beanspruchte Werkstückträgervorrichtung
konstruktiv einfacher gestaltet und deshalb auch einfacher realisierbar.
-
Die
Anordnung der Überträgereinrichtung
im Innern des Planetenelementes bietet weiterhin den Vorteil, dass
die Überträgereinrichtung – im Unterschied
zum Stand der Technik – nicht
mehr unmittelbar z. B. einem Beschichtungsmaterial ausgesetzt ist,
mit welchem die Oberflächen
der Werkstücke
beschichtet werden. Dadurch wird eine ansonsten primär durch
das Beschichtungsmittel bedingte Versprödung der Überträgereinrichtung verlangsamt, wodurch
deren Lebensdauer verlängert
wird. Der Betrieb der Überträgereinrichtung
und damit der Mondelemente ist deshalb vorteilhafterweise weniger
störanfällig. Außerdem ist
ein Reinigen der Überträgereinrichtung
auch nach mehrfacher Verwendung der Werkstückträgervorrichtung entbehrlich.
-
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Mondachse gegenüber der Planetenachse geneigt
und das ringförmige
Planetenelement vorzugsweise konisch ausgebildet. Das bietet den Vorteil,
dass der zur Verfügung
stehende Beschichtungsraum, d. h. das von den zu behandelnden Werkstücken beanspruchte
Volumen, in der Werkstückträgervorrichtung
insbesondere bei Verwendung von mehreren übereinander gestapelten konischen
Planetenelementen wesentlich besser ausgenutzt werden kann.
-
Ein
zeit-diskontinuierlicher Antrieb der Mondelemente bzw. der darin
gehaltenen Werkstücke,
d. h. insbesondere ein Verzicht auf eine Drehung der Werkstücke während derjenigen
Zeitintervalle, während
sie nicht mit Beschichtungsmaterial besprüht werden, spart vorteilhafterweise
Antriebsenergie ein, ohne dass das Beschichtungsergebnis darunter
leiden müsste.
-
Eine
Anordnung von Mitnehmerelementen in vorbestimmter Anzahl an vorbestimmten
Positionen am Umfang der Überträgereinrichtung
bietet den Vorteil, dass auf diese Weise die Ansteuerung der Mondelemente
und damit der Werkstücke
dauerhaft sehr genau, z. B. auch synchronisiert auf die Position
einer Verdampfereinrichtung in der Umgebung der Werkstückträgervorrichtung
eingestellt werden kann. Ein Anbringen und Einstellen der Mitnehmerelemente
bei jedem neuen Zusammenbau der Werkstückträgervorrichtung zwecks Beschickung
mit einer neuen Charge von Werkstücken – wie dies im Stand der Technik
erforderlich war – ist
damit entbehrlich. Über die
Anzahl der an der Überträgereinrichtung
angebrachten Mitnehmerelemente kann die Gleichförmigkeit der Drehbewegung der
Mondelemente bzw. der Werkstücke
eingestellt werden, wobei gilt: je größer die Anzahl, desto gleichförmiger die
Drehbewegung.
-
Vorteilhafterweise
sind die Mitnehmerelemente oder die Begrenzungen der Ausnehmungen der
Mondelemente in welche die Mitnehmerelemente eingreifen, elastisch
ausgebildet; dadurch wird gewährleistet,
dass ein Klemmen oder Verhaken eines Mitnehmerelementes in einer
Ausnehmung und damit die Gefahr eines Funktionsausfalls der Werkstückträgervorrichtung
deutlich verringert oder zumindest auf einen Teilbereich der Werkstückträgervorrichtung,
insbesondere ein Planetenelement beschränkt wird.
-
Zum
Zwecke der Erhöhung
der Beschichtungsrate, d. h. der Anzahl der zu beschichtenden Werkstücke pro
Zeiteinheit, ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von Planetenelementen
zu einer Gruppe zusammen gefasst werden, indem sie axial zu der
Planetenachse übereinander
gestapelt und drehfest miteinander verbunden werden.
-
Um
ein Eindringen von Beschichtungsmaterial aus der Umgebung der Werkstückvorrichtung
in das Innere der aufeinander gestapelten Planetenelemente zu vermeiden,
ist es vorteilhaft, wenn die Übergänge zwischen
den übereinander
gestapelten Planetenelementen abgedichtet sind.
-
Vorteilhafterweise
ist auf Höhe
jedes der übereinander
gestapelten Planetenelemente eine zugeordnete Überträgereinrichtung zum Drehen des mindestens
einen, auf dem jeweiligen Planetenelement drehbar gelagerten Mondelementes
vorgesehen. Weil diese übereinander
angeordneten Überträgereinrichtungen
sowie zumindest die mit den Überträgereinrichtungen
drehgekoppelten Teile der Mondelemente erfindungsgemäß in dem
Innenraum der Planetenelemente angebracht sind, sind die Überträgereinrichtungen
sowie die genannten Teile der Mondelemente nicht dem Beschichtungsmaterial
für die Werkstücke ausgesetzt.
Dadurch wird ausgeschlossen, dass sich beim Betrieb der Werkstückträgervorrichtung
Beschichtungsmaterial von den Überträgereinrichtungen
oder den genannten Teilen der Mondelemente löst und auf tiefer positionierte
Werkstücke fällt. Im
Stand der Technik, bei dem die Überträgereinrichtungen
zum Drehen der Mondelemente außerhalb
der Planetenelemente angeordnet waren, trat dieser unerwünschte Effekt
regelmäßig auf
und bewirkte, dass die Beschichtung der von dem herabfallenden Beschichtungsmaterial
getroffenen Werkstücke
unbrauchbar wurde.
-
Eine
Ausbildung der Welle in Form einer Mehrzahl von Wellenabschnitten
und eine drehfeste Anordnung von Überträgereinrichtungen vorzugsweise
an jedem der Wellenabschnitte bietet den Vorteil einer flexiblen
Gestaltungsmöglichkeit
beim Zusammenbau der Werkstückträgervorrichtung,
insbesondere im Hinblick auf eine aktuelle Chargengröße, d. h.
die Anzahl der aktuell bzw. zeitgleich zu behandelnden Werkstücke.
-
Die
Ausbildung von insbesondere der auf dem Substrattisch fest-stehenden
Welle als elektrischer Leiter bietet den Vorteil, dass ein elektrisches Potential,
welches zur Durchführung
einer guten Beschichtung mitunter erforderlich ist, störungsfrei
oder zumindest störungsarm
auch an Werkstücke übertragen
werden kann, welche von Mondelementen in höheren Ebenen von gestapelten
Planetenelementen gehalten werden.
-
Weiterhin
ermöglicht
die fest stehende Welle vorteilhafterweise ein Anbringen von beliebigen
Einrichtungen, mit denen auf den Behandlungsprozess der Werkstücke Einfluss
genommen werden kann, in dem Innenraum der Planetenelemente, und
zwar in jeder gewünschten
Stapelhöhe.
-
Durch
eine planetäre
Anordnung von mehreren Gruppen von Planetenelementen können das Beschichtungsvolumen
und die Beschichtungsrate ebenfalls gesteigert werden.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Werkstückträgervorrichtung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
-
Der
Beschreibung sind insgesamt sieben Figuren beigefügt, wobei
-
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für den Aufbau
der erfindungsgemäßen Werkstückträgervorrichtung;
-
2 eine
Variante des ersten Ausführungsbeispiels
in einer perspektivischen Ansicht;
-
3 ein
Ausführungsbeispiel
für eine Überträgereinrichtung
gemäß der Erfindung;
-
4 eine
Detailansicht aus 2;
-
5 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für den
Aufbau der erfindungsgemäßen Werkstückträgervorrichtung;
-
6 eine
Variante des zweiten Ausführungsbeispiels
in einer perspektivischen Ansicht im Zusammenwirken mit einer Emissionseinrichtung; und
-
7 ein
drittes Ausführungsbeispiel
für den Aufbau
der erfindungsgemäßen Werkstückträgervorrichtung;
zeigt.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben.
-
1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel für den Aufbau
einer Werkstückträgervorrichtung 100' zum Halten
von Werkstücken 200-1, 200-2,
insbesondere während
einer Oberflächenbehandlung. Die
Oberflächenbehandlung
kann z. B. in der Beschichtung der Werkstücke mit einem Beschichtungsmittel
B bestehen.
-
Die
Werkstückträgervorrichtung
umfasst einen Substrattisch 110 auf dem mindestens ein
Planetenelement 120 um eine Planetenachse dP drehbar gelagert
ist. Auf dem Planetenelement 120 wiederum ist mindestens
ein Mondelement 140-m mit m = 1 – M um eine Mondachse dM-m drehbar gelagert, wobei M die maximale
Anzahl von Mondelementen pro Planetenelement bezeichnet. Das Mondelement
ist als Werkstückhalterung
zum Halten des zu behandelnden Werkstücks 200-1, 200-2 ausgebildet.
-
Das
Planetenelement 120 ist erfindungsgemäß ringförmig ausgebildet. In dem Innenraum
dieses ringförmigen
Planetenelementes 120 ist eine Überträgereinrichtung 150 angeordnet
zum Antreiben, d. h. Drehen von vorzugsweise allen auf dem Planetenelement
gelagerten Mondelementen. Die Überträgereinrichtung
wird von einer Welle 160 in Form einer Stange oder eines
Rohres getragen, welche axial zu der Planetenachse dP auf
dem Substrattisch 110 befestigt ist. Die Überträgereinrichtung 150 erstreckt
sich im Wesentlichen radial zu der Welle 160 und ist mit
dieser drehfest verbunden.
-
Die
Werkstückträgervorrichtung 100' gemäß 1 funktioniert
wie folgt:
Über
eine Antriebseinrichtung 130 wird ein Antriebsrad 132 angetrieben,
welches vorzugsweise mit dem äußeren Rand
des ringförmigen
Planetenelementes 120 drehgekoppelt ist. Auf diese Weise
wird auch das Planetenelement 120 von der Antriebseinrichtung 130 zu
einer Drehung um die Planetenachse dP angetrieben.
-
Der
Antrieb der Mondelemente 140-m und damit eine Drehung der
Werkstücke
um ihre jeweilige Mondachse dM erfolgt nur
indirekt über
die Antriebseinrichtung 130; vielmehr erfolgt sie direkt,
wie bereits erwähnt, über die Überträgereinrichtung 150. Weil
die Überträgereinrichtung 150 drehfest
mit dem Substrattisch 110 verbunden ist, entsteht bei einer Drehung
des Planetenelementes 120 eine Relativbewegung zwischen
dem Planetenelement 120 und der Überträgereinrichtung 150.
Aufgrund der eingerichteten Drehkopplung zwischen der Überträgereinrichtung 150 und
den in dem Planetenelement gelagerten Mondelementen bewirkt diese
Relativbewegung einen Antrieb, d. h. ein Drehen der Mondelemente 140-m und
damit der Werkstücke 200-m um
ihre jeweiligen Mondachsen.
-
Gemäß einer
in 1 nicht gezeigten alternativen Ausführungsform
kann das Planetenelement 120 auch mit einer axial zu der
Planetenachse verlaufenden Antriebswelle drehfest verbunden sein
und dann durch diese Antriebswelle relativ zu dem Substrattisch
gedreht werden. Die drehfeste Verbindung zwischen der Welle 160 und
dem Substrattisch 110 erfolgt dann nicht, wie in 1 gezeigt,
am unteren Ende der Welle 160, sondern über einen außerhalb des
Planetenelementes drehfest mit dem Substrattisch verbundenen kranförmigen Bügel, an
dessen Ausleger die Welle 160 mit Überträgereinrichtung 150 drehfest
befestigt ist. An dem Ausleger hängend wird
die Welle mit der Überträgereinrichtung
dann in dem Innern des Planetenelementes gehalten.
-
2 zeigt
die Werkstückträgervorrichtung 100' in einer perspektivischen
Ansicht. Das Planetenelement 120 ist bei der hier gezeigten
Variante des ersten Ausführungsbeispiels
konisch ausgebildet. Das Planetenelement 120 weist Bohrungen 124-m auf,
in denen die hier hülsenförmig ausgebildeten Mondelemente 140-m jeweils
um ihre individuelle Mondachse dM-m drehbar
gelagert sind. Die einzelnen Mondachsen dM-m
sind gegenüber
der Planetenachse dP vorzugsweise alle um
einen Winkel αgeneigt.
Der Antrieb der Mondelemente 140-m mit Hilfe der Überträgereinrichtung 150 wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 näher beschrieben.
-
3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für die Überträgereinrichtung 150.
Eine Ausbildung der Überträgereinrichtung
in der dort gezeigten Weise hat folgende Vorteile: Zum einen hat
diese Überträgereinrichtung
nur ein geringes Gewicht und zum anderen ist sie sehr einfach herzustellen.
Für die
Herstellung muss in einem ersten Schritt lediglich ein zunächst planares
Blech geeignet (wie in 3 zu erkennen) ausgeschnitten
werden. In einem zweiten Schritt müssen dann nur noch die Arme 151-1, 151-2 rechtwinkelig
abgebogen werden. Jeder dieser Arme weist an seinem einen Ende ein
vorzugsweise radial ausgerichtetes Mitnehmerelement 152-1, 152-2, 152-3 auf.
-
4 veranschaulicht
die Drehkopplung zwischen der Überträgereinrichtung 150 und
einem Mondelement 140-m. Es ist zu erkennen, dass das Mondelement 140-m an
seinem unteren, d. h. der Überträgereinrichtung 150 zugewandten
Ende Ausnehmungen 142 aufweist. In diese Ausnehmungen 142 greifen
die Mitnehmerelemente 152-1, 152-2 bei einer Drehung
der Überträgereinrichtung 150 zeitweise
ein und bewirken so eine stückweise
Drehung des Mondelementes bzw. des Werkstücks 200-m um einen
vorbestimmten Mond-Drehwinkel um die jeweilige Mondachse dM-m. Wenn nur ausreichend viele Mitnehmerelemente
am Umfang der Überträgereinrichtung
verteilt angeordnet sind, so lässt
sich auch eine im wesentlichen kontinuierliche Drehbewegung der
Werkstücke
um ihre Mondachsen realisieren. Die Mitnehmerelemente oder die Begrenzungen
der Ausnehmungen sind vorzugsweise elastisch ausgebildet, um die
Wahrscheinlichkeit eines Verklemmens zwischen Mitnehmerelement und
Ausnehmung zu minimieren.
-
5 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel für den Aufbau
der erfindungsgemäßen Werkstückträgervorrichtung 100''. Dieses zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten
ersten Ausführungsbeispiel
darin, dass hier mehrere Planetenelemente 120-k mit k =
1 – K übereinander
gestapelt sind, wobei K die Anzahl der übereinander gestapel ten Planetenelemente
repräsentiert; in 5 ist
K = 3. Gegenüber
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann mit dem
hier in 5 gezeigten Aufbau der Werkstückträgervorrichtung 100' die dreifache
Anzahl von Werkstücken
gleichzeitig behandelt werden.
-
Die übereinander
gestapelten Planetenelemente 120-k sind vorzugsweise drehfest
miteinander verbunden. Dann ist es ausreichend, wenn lediglich eines
der Planetenelemente, vorzugsweise dasjenige 120-1, welches
auf dem Substrattisch drehbar gelagert ist, wie oben unter Bezugnahme
auf 1 beschrieben, angetrieben wird; aufgrund der
drehfesten Verbindung drehen sich dann ggf. auch die anderen darüber gestapelten
Planetenelemente 120-2, 120-3 mit.
-
Die
Planetenelemente können
in ihrem jeweiligen Innenraum eine Führungseinrichtung 122-k mit
einer Hülse 124-k an
zentraler Stelle aufweisen. Beim Übereinanderstapeln der Planetenelemente werden
die Hülsen 124-k auf
die fest-stehende Welle 160 aufgeschoben, wodurch automatisch
eine richtige Positionierung der Planetenelemente 120-k in
Bezug auf die Welle 160 gewährleistet wird.
-
Auch
bei den übereinander
gestapelten Planetenelementen ist jedem Planetenelement 120-1, 120-2 und 120-3 jeweils
eine Überträgereinrichtung 150-1, 150-2 und 150-3 zugeordnet,
wobei alle diese Überträgereinrichtungen
auf der Welle 160 drehfest montiert sind. Die Welle kann
entweder einstückig ausgebildet
sein oder aus einer Vielzahl von drehfest miteinander verkuppelbaren
Wellenabschnitten 160-k zusammensetzbar sein. Letztere
Ausbildung der Welle hat den Vorteil, dass die Länge der Welle 160 individuell
der jeweiligen Stapelhöhe
H angepasst werden kann. Die Wellenabschnitte 160-k können jeweils
einstückig
mit einer Überträgereinrichtung 150-k ausgebildet
sein, was einen erneuten Aufbau der gesamten Werkstückträgervorrichtung 100'', wie er typischerweise vor jedem
Behandlungs- bzw. Beschichtungsvorgang erneut erforderlich ist,
wesentlich vereinfacht.
-
Die
fest-stehende Welle 160, die auf ihr angebrachten Überträgereinrichtungen 150-k und
die durch die Überträgereinrichtungen
angetriebenen Mondelemente 140-m sind vorteilhafterweise
jeweils elektrisch leitend ausgebildet und bilden zusammen einen
nicht-unterbrochenen
elektrischen Leiter. Dieser Leiter dient zum Übertragen eines für die Behandlung/Beschichtung
der Werkstücke
(200-m) erforderlichen elektrischen Bias-Potentials von
der Welle 160 über
die als Werkstückhalterung
ausgebildeten Mondelemente (140-m) auf die Werkstücke. Weil
sich die Welle, wie oben erwähnt, über die
gesamte Stapelhöhe
H erstreckt, kann über
die Welle auch das elektrische Potential störungsfrei, d. h. beispielsweise
ohne Wackelkontakte (arcing Effekt), in diese Höhe und damit zu den in dieser
Höhe gehaltenen
Werkstücken
geleitet werden.
-
Der
Innenraum 170 der ringförmigen
Planetenelemente kann auch dazu genutzt werden, um z. B. Heizeinrichtungen
(310), Kühleinrichtungen 330 oder
Messeinrichtungen (320), insbesondere Temperaturmessgeräte, dort
anzuordnen; siehe 7. Mit Hilfe dieser Einrichtungen
kann der Behandlungsverlauf der Werkstücke beeinflusst oder überwacht
werden. Die Einrichtungen werden vorzugsweise an der fest-stehenden
Welle 160 oder den Überträgereinrichtungen 150-k in
den verschiedenen, durch die übereinandergestapelten
Planetenelement (120-k) repräsentierten Stapelebenen, angebracht.
-
Die übereinander
gestapelten Planetenelemente sind vorzugsweise an ihren Übergängen gegeneinander
abgedichtet. Die Abdichtung bietet den Vorteil, dass insbesondere
radial von außen
auf die Werkstücke
und damit auch auf die Planetenelemente gespritztes Beschichtungsmaterial
nicht in den durch die übereinander
gestapelten Planetenelemente gebildeten Innenraum 170 eindringen
kann. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die in dem Innenraum
angeordneten Überträgereinrichtungen 150-1, 150-2 und 150-3 nicht
durch das Beschichtungsmaterial in ihrer Funktionsfähigkeit
beeinträchtigt
werden.
-
6 zeigt
eine zweite Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Werkstückträgervorrichtung
in einer perspektivischen Ansicht. Bei dieser Variante sind die
Planetenelemente jeweils konisch ausgebildet und die Mondachsen,
zu denen die zu behandelnden Werkstücke 200-m axial gehalten sind,
jeweils zu der Planetenachse dP geneigt.
Die hier gezeigte Stapelung der konischen Planetenelemente bietet
den Vorteil, dass eine wesentlich größere Packungsdichte der zu
behandelnden Werkstücke 200-m realisiert
werden kann, d. h. es können
bei gleicher Stapelhöhe
H mehr Werkstücke
in die Vorrichtung gepackt und gleichzeitig behandelt werden, als
bei der in 5 gezeigten ersten Variante
des zweiten Ausführungsbeispiels.
Der Grund dafür
ist darin zu sehen, dass hier nicht, wie bei der in 5 gezeigten
ersten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels,
der Abstand zwischen den einzelnen übereinander gestapelten Planetenelementen
mindestens der Höhe
bzw. Länge
der Werkstücke 200-m entsprechen
muss. Die Ineinanderstapelung der konischen Planetenelemente bietet
weiterhin den Vorteil, dass sich die Planetenelemente vorzugsweise teilweise überlappen.
Es verbleiben dann keine Lücken
zwischen den Planetenelementen durch welche Beschichtungsmaterial,
das während
einer Beschichtung typischerweise aus radialer Richtung von außen auf
die Werkstücke
und die Planetenelemente gelangt, direkt in den Innenraum 170 ein dringen
könnte; eine
Abdichtung zwischen den konischen Planetenebenen ist deshalb entbehrlich.
-
Die
Werkstückträgervorrichtung 100', 100'', 100''' ist typischerweise
Bestandteil einer Behandlungs- bzw. Beschichtungseinrichtung 1000 zum Oberflächenbehandeln,
beispielsweise Beschichten, der Werkstücke. Neben der Werkstückträgervorrichtung 100', 100'' 100''' umfasst die
Behandlungseinrichtung 1000 noch mindestens eine Emissionseinrichtung
z. B. in Form einer Verdampfereinrichtung 300, angeordnet
in der äußeren Umgebung
der Planetenelemente 120, vorzugsweise in der Mitte, d.h. im
Bereiche einer Drehachse dS des Substrattisches 110.
Die Emissionseinrichtung emittiert ein Beschichtungsmittel B auf
die Werkstücke 200,
wenn diese sich in einem Sektorbereich γ an der Verdampfereinrichtung 300 vorbeibewegen.
Während
der Vorbeibewegung führen
die Werkstücke
grundsätzlich
nur eine Planetenbewegung um die Planetenachse dP aus.
Zusätzlich
können
die Werkstücke
jedoch auch – bei
entsprechender Ansteuerung der Mondelemente von denen sie gehalten
werden – eine
Drehung um ihre jeweilige Mondachse dM durchführen. Diese
Drehung um die Mondachse kann wahlweise erfolgen bevor und/oder
während
sich das Werkstück
durch den Sektorbereich γ bewegt.
Durch das Drehen um die jeweilige Mondachse wird eine besonders
gleichmäßige Beschichtung
der Oberfläche
des Werkstücks
realisiert.
-
7 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel für den Aufbau
der erfindungsgemäßen Werkstückträgervorrichtung 100'''.
Hier sind mindestens zwei Planetenelemente 120-1-I, 120-1-II planetär auf dem Substrattisch 110 angeordnet
und drehbar gelagert. Jedes der drehbar gelagerten Planetenelemente 120-1-I, 120-1-II kann
als Träger
für eine
individuelle Mehrzahl von darauf gestapelten weiteren Planetenelementen 120-k-I, 120-l-II dienen,
wobei in diesem Fall k mit k = 1 – K die Anzahl der in einer
ersten Gruppe I übereinander
gestapelten Planetenelemente und l mit l = 1 – L die Anzahl der in einer
zweiten Gruppe II übereinander
gestapelten Planetenelemente bezeichnet. Für jedes einzelne Planetenelement
bzw. für
jede Gruppe der hier verwendeten Planetenelemente gelten die oben
beschriebenen Ausführungsbeispiele
und Varianten gleichermaßen.
-
Der
Substrattisch 110 wird bei dem dritten Ausführungsbeispiel
direkt von der Antriebseinrichtung 130 angetrieben, d.
h. in eine Drehbewegung um eine Substrattischachse dS versetzt.
Dies führt zunächst nur
zu einer Planetenbewegung der Planetenelemente um die Substrattischachse
dS, aber noch nicht zu einer Drehung der
Planetenelemente um ihre jeweiligen Planetenachsen dP-I,
dP-II. Letztere erfolgt mit Hilfe eines
alternativen Antriebsrades 134, welches in Bezug auf die
Drehung des Substrattisches und in Bezug auf die Drehung des Planetenelementes
entkoppelt und fest in der Werkstückträgervorrichtung 100''' angeordnet
ist. Das alternative Antriebsrad 134 steht in Dreh-Eingriff
mit der Außenseite
von jeweils einem Planetenelement 120-1-I, 120-1-II in
jeder Gruppe I, II. Eine Drehung des Substrattisches 110,
angetrieben durch die Antriebseinrichtung 130 bewirkt deshalb über das
alternative Antriebsrad 134 auch eine Drehung der Planetenelemente
bzw. Gruppen I, II von Planetenelementen um ihre jeweiligen Planetenachsen
dP-I, dP-II. Eine
Drehung der Werkstücke
um ihre jeweiligen Mondachsen erfolgt, wie oben unter Bezugnahme
auf insbesondere die 1 und 5 beschrieben.