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Title:
IN-LINE VACUUM COATING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/072686
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an in-line vacuum coating system comprising a vacuum chamber, a coating source and a substrate carrier for holding tubular substrates, said carrier being displaceable using the vacuum chamber. The invention provides a sure method of simply and securely coupling a fixed rotational drive unit to a carrier that can be displaced at a constant rate of speed in an in-line vacuum coating system. This is accomplished by way of a fixed splined shaft (10) that is rotatably installed and is connected to a rotational drive unit, and by way of a gear (11) that can be engaged with the splined shaft (10) and that is rotatably mounted on the carrier (6), said gear being longitudinally displaceable to a predefined extent in spring-loaded fashion in a direction opposite to the direction of travel (12) of the carrier (6).

Inventors:
PFITZNER, Manfred (Leipziger Straße 215, Dresden, 01139, DE)
SICKERT, Günther (Ahornweg 20, Dresden, 01328, DE)
KAISER, Roberto (Otto-Dix-Ring 33, Dresden, 01219, DE)
VOGT, Andreas (Wilhelm-Weitling-Straße 36, Dresden, 01259, DE)
Application Number:
EP2009/067557
Publication Date:
July 01, 2010
Filing Date:
December 18, 2009
Export Citation:
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Assignee:
FHR ANLAGENBAU GMBH (Am Hügel 2, Ottendorf-Okrilla, 01458, DE)
PFITZNER, Manfred (Leipziger Straße 215, Dresden, 01139, DE)
SICKERT, Günther (Ahornweg 20, Dresden, 01328, DE)
KAISER, Roberto (Otto-Dix-Ring 33, Dresden, 01219, DE)
VOGT, Andreas (Wilhelm-Weitling-Straße 36, Dresden, 01259, DE)
International Classes:
C23C14/50; B01J3/00; B01J3/02; C23C14/56; C23C16/458; C23C16/54; F16H1/00
Foreign References:
US20080276451A1
US20080276451A1
Attorney, Agent or Firm:
LIPPERT, STACHOW & PARTNER (Krenkelstraße 3, Dresden, 01309, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage mit einer Vakuumbe- schichtungskammer mit mindestens einer Beschichtungseinheit sowie einem durch die Vakuumbeschichtungskammer verfahrbaren Carrier zur Aufnahme von um deren Längsachse drehbaren rohr- förmigen Substraten, gekennzeichnet durch eine ortsfest installierte drehbare und mit einem Drehantrieb verbundene Zahnwelle (10) und ein mit der Zahnwelle (10) in Eingriff bringbares und am Carrier (6) drehbar gelagertes Zahnrad

(11), welches federbelastet entgegen der Fahrrichtung (12) des Carriers (6) um einen vorgegebenen Betrag längs ver¬ schiebbar ist.

2. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (11) geradverzahnt ist .

3. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (11) zwischen zwei Druckfedern (13, 14) federbelastet in einer Ausgangsposition (15) positioniert ist.

4. In-line-Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (11) federbelastet in einer Ausgangsposition (15) an einem Anschlag positioniert ist, der sich in Fahrtrichtung (12) gesehen, hinter der Ausgangsposition (15) befindet.

5. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (11) auf einer ortsfest am Carrier (6) befestigten Welle (16) geführt ist.

6. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, das das Zahnrad (11) auf einer orts¬ fest im Carrier (6) drehbaren Welle (16) formschlüssig längs verschiebbar ist.

7. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (16) einends mit einer Riemenscheibe (17) zur Aufnahme eines Transmissionsbandes (18) versehen ist, das antriebsseitig auf der Riemenscheibe (17) und abtriebsseitig auf einer weiteren Riemenscheibe (19) ablauft, die mit weiteren Rollen (20) gekoppelt ist.

8. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung der weiteren Riemenscheibe (19) mit den weiteren Rollen (20) durch Friktions¬ kupplung oder Zahnräder erfolgt.

9. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Riemenscheibe (19) und die weiteren Rollen (20) in einem Tragrahmen (7) des Carriers (6) drehbar gelagert sind.

10. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Rollen (20) jeweils in axialer Richtung mit einer Kegelaufnahme (22) zur Fixierung der Stirnseite (23) eines rohrförmigen Substrates (8) versehen sind, wobei die jeweils andere Stirnseite des rohrförmigen Substrates (8) auf entsprechende Weise gefasst ist.

11. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnwelle (10) ortsfest in der Vakuumbeschichtungskammer (2) gelagert ist, und zwar derart in Bezug auf das am Carrier (6) befindliche Zahnrad (11), dass dieses in Eingriffposition mit der Zahnwelle (10) über deren Längserstreckung kämmt.

Description:
In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage

Die Erfindung betrifft eine In-Line-Vakuumbeschichtungsan- lage mit einer Vakuumkammer, mindestens einer Beschichtungs- einheit sowie einem durch die Vakuumkammer verfahrbaren Car- rier zur Aufnahme von rohrförmigen Substraten.

Beim Einsatz eines Carriers in In-Line-Durchlaufanlagen werden die Substrate üblicher weise statisch fixiert, um dann während einer Vorbeifahrt an einer Beschichtungsquelle be ¬ schichtet zu werden. Unter einem Carrier soll nachfolgend ein Substratträger verstanden werden, in dem die rohrförmigen Substrate abstandsweise übereinander und um ihre Längs ¬ achse drehbar positionierbar sind.

Bei flächigen Substraten ist das ohne weiteres möglich, wohingegen dieses bei rotationssymmetrischen Substraten, wie Rohren, die zudem ungleich länger als handelsübliche Be- schichtungsquellen sind, die Substratachse um 90° gegenüber der Beschichtungsquelle in die horizontale Ebene gedreht ist .

Um auch hier eine gleichmäßige Beschichtung bei der Vorbei- fahrt an einer Beschichtungsquelle zu gewährleisten, sind derartige Substrate auf einem Carrier angeordnet. In der Regel sind mehrere Substrate auf einem Carrier gleichzeitig angeordnet .

Im Interesse einer hohen Schichthomogenität auf der Mantel- fläche des Substrates müssen die Substrate sowohl relativ zur Quelle in Richtung der Längsachse bewegt, als auch um ihre Längsachse gedreht werden. Hierfür sind zwei Antriebe erforderlich, die unabhängig voneinander regelbar sein müs- sen, damit die Vorschubgeschwindigkeit des Carriers und die Rotationsgeschwindigkeit der Substrate entsprechend einge ¬ stellt werden können. Auf diese Weise lässt sich die notwen ¬ dige Schichthomogenität der schraubenförmig aufgebrachten Beschichtung erreichen, wobei sich die Beschichtung zudem unterbrechungsfrei über die gesamte Oberfläche der Substrate erstrecken sollte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine In-Line- Vakuumbeschichtungsanlage mit einer Vakuumbeschichtungskam- mer, mindestens einer Beschichtungseinheit sowie einem durch die Vakuumkammer verfahrbaren Carrier zu schaffen, bei der eine einfache und sichere und verschleißarme Kopplung eines fest stehenden Drehantriebes mit dem mit konstanter Ge ¬ schwindigkeit verfahrbaren Carrier gewährleistet wird.

Erreicht wird das durch eine ortsfest installierte drehbare und mit einem Drehantrieb verbundene Zahnwelle und ein mit der Zahnwelle in Eingriff bringbares und am Carrier drehbar gelagertes Zahnrad, welches federbelastet entgegen der Fahr ¬ richtung des Carriers um einen vorgegebenen Betrag längs verschiebbar ist.

Das Zahnrad ist geradverzahnt.

Die Federbelastung des Zahnrades wird dadurch erreicht, dass das Zahnrad zwischen zwei Druckfedern federbelastet in einer Ausgangsposition positioniert wird.

Alternativ ist bei nur einer Fahrtrichtung das Zahnrad federbelastet in einer Ausgangsposition an einem Anschlag positioniert, der sich in Fahrtrichtung gesehen, hinter der Ausgangsposition befindet.

In beiden Fällen erfolgt bereits nach einer geringfügigen Auslenkung des Zahnrades aus der Ausgangsposition ein Einspuren in die Verzahnung der Zahnwelle. In Fortführung der Erfindung ist das Zahnrad auf einer am Carrier befestigten Welle geführt.

Weiterhin ist das Zahnrad auf der im Carrier drehbaren Welle formschlüssig längs verschiebbar, wodurch eine Drehbewegung des Zahnrades auf die Welle übertragen werden kann.

Schließlich ist an der Welle einends eine Riemenscheibe zur Aufnahme eines Transmissionsbandes befestigt, das antriebs- seitig auf der Riemenscheibe und abtriebsseitig auf einer weiteren Riemenscheibe abläuft, die mit weiteren Rollen ge- koppelt ist.

Die Kopplung der weiteren Riemenscheibe mit den weiteren Rollen erfolgt durch Friktionskupplung, oder auch mittels Zahnräder .

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die wei- tere Riemenscheibe und die weiteren Rollen in einem Rahmen des Carriers drehbar gelagert.

Um rohrförmige Substrate drehbar fassen zu können, sind die weiteren Rollen jeweils in axialer Richtung mit einer Kegelaufnahme zur Fixierung der Stirnseite des rohrförmigen Sub- strates versehen, wobei die jeweils andere Stirnseite des rohrförmigen Substrates auf entsprechende Weise gelagert ist. Es versteht sich, dass die beiden somit gegenüber lie ¬ genden Kegelaufnahmen zur sicheren Halterung der rohrförmigen Substrate gegeneinander gedrückt werden, beispielsweise federbelastet, nachdem die Substrate zwischen den Kegelauf ¬ nahmen positioniert worden sind.

Weiterhin ist die Zahnwelle als Hauptantrieb ortsfest in der Vakuumkammer gelagert, und zwar derart in Bezug auf das am Carrier befindliche Zahnrad, dass dieses in Eingriffposition mit der Zahnwelle über deren Längserstreckung kämmt.

Der Begriff rohrförmiges Substrat steht nicht nur beispiels- weise für Rohre, sondern soll auch für sämtliche längs er ¬ streckte Substrate, wie Profilrohre und Profilstangen, o.dgl., gelten, die in der In-Line-Vakuumanlage rundum be ¬ schichtet werden sollen.

Im Folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine schematische Übersichtsdarstellung einer In- Line-Vakuumbeschichtungsanlage mit einem Carrier, der mit rohrförmigen Substraten bestückt ist;

Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt des Carriers mit Einzelheiten des Antriebes; und

Fig. 3: eine Schnittdarstellung der Stirnansicht der In-

Line-Vakuumbeschichtungsanlage mit darin befindli ¬ chem Carrier in Eingriffsposition mit einer sich längs durch die Vakuumkammer erstreckenden Zahnwelle.

Gemäß der Übersichtsdarstellung in Fig. 1 enthält die In- Line-Vakuumbeschichtungsanlage 1 eine Vakuumkammer 2 mit eingangs- und ausgangsseitigen Vakuum-Schleusen 3, 4 und eine Führungs- und Transporteinrichtung, schematisch dargestellt durch Rollen 5, zum Transport eines Carriers 6 längs durch die In-Line-Vakuumbeschichtungskammer 1.

Der Carrier 6 enthält einen Tragrahmen 7, in dem mehrere rohrförmige Substrate 8 übereinander mittels einer Antriebs- einheit 9 um ihre Längsachse drehbar gehaltert sind.

Weiterhin befindet sich in der In-Line-Vakuumbeschichtungs- kammer 1 in deren unterem Bereich eine sich längs des Transportweges des Carriers 6 erstreckende und ortsfest gelagerte Zahnwelle 10. Diese Zahnwelle 10 ist mit einem nicht darge- stellten Drehantrieb gekoppelt, wobei sich die Zahnwelle 10 durch die Vakuumkammer 2 erstreckt. Die Länge der Zahnwelle 10 entspricht der Länge das Carriers 6, wie noch zu erläu ¬ tern ist.

Aus Fig. 2 sind nun Einzelheiten der Antriebseinheit 9 des Carriers 6 ersichtlich. Am Carrier 6 befindet sich ein dreh- bar gelagertes Zahnrad 11, welches zwischen zwei Druckfedern 13, 14 federbelastet in einer Ausgangsposition 15 auf einer am Carrier 6 drehbar in Lagerböcken 25, 26 gelagerten Welle 16 gehalten wird. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist vor allem dann notwendig, wenn der Carrier 6 auch entgegen der Fahrtrichtung 12 durch die In-line-Vakuumbeschichtungsanlage 1 gefahren werden soll, um beispielsweise eine größere Schichtdicke zu erreichen.

Soll nur in einer Fahrtrichtung 12 durch die In-line-Vakuum- beschichtungsanlage 1 gefahren werden, reicht es aus, wenn das Zahnrad 11 federbelastet in einer Ausgangsposition 15 an einem Anschlag positioniert wird, wobei sich der Anschlag in Fahrtrichtung 12 gesehen, hinter der Ausgangsposition 15 befindet, so dass das Zahnrad 11 beim Berühren der Zahnwelle 10 ausweichen kann.

Das Zahnrad 11 ist auf der drehbaren Welle 16 formschlüssig längs verschiebbar, wodurch eine dem Zahnrad 11 vermittelte Drehbewegung auf die Welle 16 übertragen wird.

An der Welle 16 befindet sich einends, hier zeichnungsgemäß am linken Ende, eine Riemenscheibe 17 zur Aufnahme eines Transmissionsbandes 18. Dieses Transmissionsband 18 läuft antriebsseitig auf der Riemenscheibe 17 und abtriebsseitig auf einer weiteren Riemenscheibe 19 ab, die mit weiteren Rollen 20 gekoppelt ist. Zwischen beiden Riemenscheiben 17, 19 befindet sich noch eine Spannrolle 27. Die Kopplung der weiteren Riemenscheibe 19 mit den weiteren Rollen 20 erfolgt durch eine Friktionskupplung oder auch durch Zahnräder, bzw. eine entsprechende Verzahnung.

Die weitere Riemenscheibe 19 und die weiteren Rollen 20 sind im Tragrahmen 7 des Carriers 6 drehbar gelagert.

Um rohrförmige Substrate 8 drehbar fassen zu können, sind die weiteren Rollen 20 jeweils in axialer Richtung über einen Achsstumpf 21 einer Kegelaufnahme 22 zur Fixierung der Stirnseite 23 des rohrförmigen Substrates 8 versehen, wobei die jeweils andere Stirnseite 23 des rohrförmigen Substrates 8 auf entsprechende Weise gelagert ist. Es versteht sich, dass die beiden somit gegenüber liegenden Kegelaufnahmen 22 zur sicheren Halterung der rohrförmigen Substrate 8 gegen- einander verspannt werden, beispielsweise federbelastet.

Weiterhin ist die Zahnwelle 10 als Hauptdrehantrieb ortsfest in der Vakuumkammer 2 gelagert, und zwar derart in Bezug auf das am Carrier 6 befindliche Zahnrad 11, dass dieses in Ein- griffposition, wie in Fig. 3 dargestellt, mit der Zahnwelle 10 über deren Längserstreckung kämmt.

Wird nun der Carrier 6 in Fahrtrichtung 12 in Richtung zur Vakuumkammer 2 mittels der drehbar angetriebenen Rollen 5 gefahren, so kommt das Zahnrad 11 am Carrier 6 mit der Stirnseite der Zahnwelle 10 in Kontakt. Da die Stellung der Verzahnung des Zahnrades 11 in Bezug auf die Verzahnung der Zahnwelle 10 im Kontaktzeitpunkt beliebig ist, wird die Ver ¬ zahnung der Welle 10 und des Zahnrades 11 in den seltensten Fällen sofort kämmen. Da das Zahnrad 11 aber federbelastet aus der Ausgangsposition 15 verschiebbar ist, erfolgt infol- ge der eintretenden Friktion eine Relativbewegung bis die

Verzahnungen kämmen, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Es hat sich überraschender Weise gezeigt, dass dies sehr schnell und bereits nach einer nur kurzen Relativbewegung der Fall ist .

Während der Weiterbewegung des Carriers 6 durch die Vakuumkammer ist damit sicher gestellt, dass ein kontinuierlicher Kontakt zwischen der Zahnwelle 10 und dem Zahnrad 11 gesi ¬ chert ist. Durch die mit einem nicht dargestellten Drehan- trieb gekoppelte Zahnwelle 10 ist ein kontinuierlicher Dreh ¬ antrieb der Riemenscheibe 15 gesichert. Damit erfolgt auch während des Transportes des Carriers 6 entlang der Zahnwelle 10 durch die Vakuumbeschichtungskammer 2 eine kontinuierli- che Drehbewegung der rohrförmigen Substrate 8, wodurch in Verbindung mit dem Transportantrieb des Carriers 6 mittels der Rollen 5 eine gleichmäßige schraubenförmige, aber lü ¬ ckenlose Beschichtung der rohrförmigen Substrate mittels der schematisch in Fig. 3 dargestellten Beschichtungseinheiten 24 während deren Durchfahrt durch die Vakuumbeschichtungs ¬ kammer 2 erfolgt. Als Beschichtungseinheit 24 kommen bei ¬ spielsweise Piasmatrone in Betracht, die auf einer oder auf beiden Seiten des Carriers 6 in der Vakuumbeschichtungskammer 2 sind.

Anstelle der in Fig. 3 schematisch angedeuteten Beschichtungseinheiten 24, die rechts und links des Transportweges des Carriers 6 in der Vakuumbeschichtungskammer 2 angeordnet sind, ist selbstverständlich auch eine Anordnung mit nur einer Beschichtungseinheit 24 möglich.

Es versteht sich, dass die Zahnwelle 10 mindestens so lang sein muss, wie der Carrier 6 bzw. die rohrförmigen Substrate

Alternativ kann bei gleicher Funktion auch die Zahnwelle 10, ähnlich wie das Zahnrad 11, federbelastet längs verschiebbar gelagert sein, wohingegen das Zahnrad 11 in diesem Fall fest auf der Welle 16 befestigt sein muss. In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage

Bezugszeichenliste

1 In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage

2 Vakuumbeschichtungskammer

3 Vakuumschleuse

4 Vakuumschleuse

5 Rolle

6 Carrier

7 Tragrahmen

8 rohrförmiges Substrat

9 Antriebseinheit

10 Zahnwelle

11 Zahnrad

12 Fahrtrichtung

13 Druckfeder

14 Druckfeder

15 Ausgangsposition

16 Welle

17 Riemenscheibe

18 Transmissionsband

19 weitere Riemenscheibe

20 weitere Rollen

21 Achsstumpf

22 Kegelaufnähme

23 Stirnseite

24 Beschichtungseinheit

25 Lagerbock

26 Lagerbock

27 Spannrolle