用于真空腔的封闭装置或闸门装置的制作方法

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用于真空腔的封闭装置或闸门装置的制作方法

本发明涉及一种用于真空腔的封闭装置或闸门装置,具有:一个可布置在真空腔上、并包围所述真空腔一个开口的护板(Gegenplatte),以及一个相对于所述护板可运动地设置的封闭盖,所述封闭盖在闭合位置(Verschlussstellung)中在所述护板上封闭所述真空腔的开口。此外,本发明涉及一种用于借助于一个这类封闭或闸门装置来封闭真空腔开口的方法。



背景技术:

用于真空腔的闸门和封闭装置在现有技术中已充分为人所知。例如,WO 2005/121621 A1描述了一种此类的闸门装置,用于一个布置在第一和第二接受器之间的壁部的闸门开口,并具有一个布置在第一接受器内腔的闭锁机构(Absperrorgan)以及一个配属给该闭锁机构的护板。在此,法兰式设计、并包围所述开口的护板设有一个环形的密封件,闭锁机构相对于该密封件密封地压紧。

为了维持所需要的密封性、尤其是为了维持真空腔内部的高真空条件,值得追求的是:闭锁机构尽可能均匀地压紧到所述密封件沿周边方向围绕所述开口分开布置的区域上。在闭锁机构或封闭盖的尺寸在几分米或米范围内,而密封件直径为几毫米的情况下,在所述密封件上施加在整个密封件上均匀一致的挤压力在结构和制作技术方面特别困难。

已证实,在例如0.5至5m2或更高范围的封闭盖面积上实现对密封环作压缩的约0.5mm至2mm的行程(Hubs)在结构和制造技术上是极其昂贵的。此外,在真空腔的环境中,由于需要清洁的空间条件,并且随之需要无颗粒性,因此,常由金属制作的护板和封闭盖的直接触碰无论如何都要避免。

在对封闭装置或闸门装置作封闭时,在密封件与贴靠在该密封件上的金属部件之间,通常是在密封件和封闭盖之间,可能出现剪切运动,同样,出于维持所需要的清洁空间条件和无颗粒性的原因,这样的剪切运动无论如何都要避免或减少到最小程度。

此外,通常由弹性体原料,例如由橡胶所制作的密封件可能发生老化过程,并且它们的弹性特性随着不间断地使用封闭或闸门装置可能发生改变。此外,还可以考虑以不同的真空或压力水平来运行所述真空腔。如果封闭或闸门装置使真空腔的内部相对于大气氛围或另外的环境压力、例如相对于相邻真空腔的不同压力密封,那么挤压到密封件上的挤压力可以依据分别作用在真空腔中的压力而改变,并可能出现密封件与封闭或闸门装置的金属部分之间的相对运动。

就此而言,本发明的任务是提供一种改善的用于真空腔的封闭或闸门装置以及一种相关的用于封闭真空腔的方法,借助于其能够将明确规定且特别均匀的挤压力施加到密封件上,并且借助于其能够在壳体侧的护板与封闭盖之间精确调整出预设的间距或所需要的间隙程度。此外,利用该装置应当能够获得真空腔区域中特别高的无颗粒程度。此外,封闭或闸门装置应当通过比较小的重量并通过它的各单个部件的简单和良好的可处理性,在制作和运行方面表现突出。



技术实现要素:
和优选实施方案

该任务利用独立权利要求1的封闭或闸门装置以及根据权利要求12的用于封闭真空腔开口的方法来解决。在此,有利的设计方案分别是从属权利要求的主题。

就此而言,提供用于真空腔的封闭或闸门装置。该封闭或闸门装置具有一个可布置在真空腔上的或布置在其上的、任选集成到真空腔中或与一个腔壁连接的护板,该护板包围真空腔的一个开口。护板通常构造成法兰式。该护板可以从真空腔的壁部向外凸出,并构成或具有一个大致沿垂直于入口方向(Einführrichtung)延伸穿过真空腔开口的接触面

此外,封闭或闸门装置还具有一个相对于护板可运动地设置的封闭盖。该封闭盖在一个闭合位置在护板上封闭所述真空腔的开口。封闭盖尤其可从与护板间隔开的一个静止或初始位置转移到一个与护板的接触位置,并最终转移到一个闭合位置,在该闭合位置,封闭盖密封地贴靠在护板上,并就此而言气密地封闭了真空腔的开口。

此外,封闭或闸门装置具有至少一个与护板和封闭盖连接的、可调节和/或可控制的磁体装置。该磁体装置被构造为用于产生在护板与封闭盖之间起作用的闭合力(S)。借助于可调节的磁体装置,能够改变在护板与封闭盖之间起作用的闭合力的数值和方向。根据磁体装置的具体设计方案的不同,在封闭盖上不仅可以施加吸引力,而且还可以施加排斥力,以便依据作用在真空腔和真空腔环境中的压力水平借助于封闭盖以选择方式封闭或打开真空腔的开口。

此外,封闭或闸门装置具有用于测量封闭盖和护板之间的间距的至少一个间距测量装置。借助于间距测量装置,可以至少逐点地(Punktuell)沿从磁体装置发出的闭合力的方向来测量封闭盖与护板之间的间距。封闭盖和护板之间的间距是对设置在护板与封闭盖之间的密封件当前的实际压缩或弹性变形的一种量度,前提是封闭盖通过密封件贴靠在护板上。因此,借助于间距测量装置能够测量密封件弹性变形的程度。

此外,针对封闭或闸门装置还设置:磁体装置能够依据护板和封闭盖之间被间距测量装置测量到的间距作调节。通过磁体装置就此而言所设置的与间距相关的调节,可以依据间距产生不同的闭合力,从而使得例如设置在护板与封闭盖之间的密封件可压缩到一个需要的程度。借助于间距测量装置和就此而言所设置的与所述至少一个磁体装置的反向耦合(Rückkopplung),可探测到封闭或闸门装置的不同状态。

例如可以借助于间距测量装置来测量,护板和封闭盖是否以及以何种程度密封式彼此贴靠。如果间距例如高于设置用于足够密封的最大值,那么借助于可调节的磁体装置可以例如分步骤地如下长时间地提高闭合力,直到低于最大允许的最大间距。

此外,反之则可以考虑,在探测或测量到护板与封闭盖之间的太小的间距时,担心通常由金属所制作的护板与封闭盖的直接接触。这点尤其出于真空腔环境中所需要的无颗粒性的原因而无论如何要避免。在这类情况下,闭合力可以例如分步骤地按照数值减少,直到超过封闭盖与护板之间的最小允许的间距。

由此,借助于磁体装置与间距相关的调节和操控,也可以对真空腔内部不同的或在时间上发生变化的压力水平作出反应。通过真空腔内部与环境之间的压力不同,或通过封闭盖的这边与那边的压力不同,本身已经就可以在封闭盖上施加闭合力或打开力。借助于与间距相关地可调节的磁体装置,可以在封闭盖相对置的侧补偿不断改变的压力变化。

按照一种实施方式,所述磁体装置具有布置在封闭盖和护板中的一个上的至少一个电磁致动器和布置在封闭盖和护板中的另一个上的至少一个配合件(Gegens tück),所述至少一个配合件与磁体致动器磁性地相互作用。电磁致动器例如可以布置在护板上或装入到护板中,而配合件可以布置在封闭盖上。在此还可以考虑,配合件集成到封闭盖中,或整个封闭盖作为配合件起作用。

配合件或封闭盖要么设计成铁磁性,要么设计成永磁性,以便与加载了相应控制电流的电磁致动器发生磁性作用连接。在封闭盖在护板上的闭合位置中,封闭盖完全与真空腔的开口横截面重叠,在该闭合位置中,电磁致动器和它所属的配合件至少区域性地达到重叠,从而使得可产生足够的闭合力或打开力。

一般性地也可以考虑,磁体装置的电磁致动器布置在封闭盖上,而与电磁致动器磁性地相互作用的配合件布置在护板上或被构造在其上。

此外,与电磁致动器布置在封闭盖还是护板上无关,还可以在其上布置有电磁致动器的那个部件上再布置至少一个另外的永磁体,该永磁体还可以进一步支持从电磁致动器发出的力。由此例如可以实现封闭盖的无电流的保持关闭(Zuhalten),从而使得致动器的线圈可以低得多的电流强度被加载。线圈的热损失和因此产生的在冷却或热膨胀方面的问题可以由此被减少或甚至被去除。

按照一个改进方案,还设置有至少一个电子调节回路,该电子调节回路与间距测量装置和与所述至少一个磁体装置耦合,并被设计用于维持和/或调整护板和封闭盖之间的预设间距。调节回路通常具有一个额定值发送器(Sollwertgeber),借助于该额定值发送器使可由间距传感器产生的间距信号与预设的额定值进行比较。由额定值和实际值的比较,附加连接到额定值发送器的一个调节器可以产生一个控制信号,用于操控磁体装置、尤其是用于操控电磁致动器。

在此,可由调节器产生的控制信号通常通过放大器被输送给磁体装置的电磁致动器。借助于电子调节回路,可实现闭合力的主动的且自动的调节。以这种方式,可以动态地并与状态相关地灵活应对运行或环境条件可能突然或连续的改变,因此例如对真空腔内部与环境之间的压力不同的改变作出反应。借助于使间距测量装置和磁体装置彼此耦合的调节回路,可以引起并受控地维持护板与封闭盖之间所需要的间距,和由此封闭盖的所需要的挤压力,以及设置在护板和封闭盖之间的密封件的因此产生的压缩。

按照另一个设计方案,在封闭盖和护板的在封闭盖闭合位置中彼此面对的面之间的中间空隙(Zwischenraum)中,在封闭盖或在护板上布置有一个包围开口的可弹性压缩的密封件。所述密封件可以例如布置在护板上。为此,护板例如可以具有一个包围真空腔开口的槽,在该槽中布置环形密封件。在未压缩的初始状态下,密封件区段的厚度或直径大于接收所述密封件的槽的深度,从而使得密封件的一部分从护板面对封闭盖的面突出,因此由护板所构成的接触面至少略微地突出。通过该设计方案,封闭盖可以与密封件密封地贴靠,而不会使护板和封闭盖的金属部件彼此触碰。

封闭盖和护板的彼此面对的面通常至少区域性地设计为平的接触面,该平的接触面在闭合位置中基本上垂直于通过真空腔开口几何结构预设的方向(z),或垂直于沿着从磁体装置发出的闭合力起作用的闭合方向延伸。

密封件通常由一个弹性体来制作,并具有一个适用于分别设置的使用目的的弹性或可压缩性。此外,借助于磁体装置的闭合力依据间距而作的调节,还可以考虑:也在其弹性特性或机械特性方面,分别针对封闭或闸门装置的不同使用目的使用不同的密封件。借助于依据间距而作的调节,所述闭合力可以使封闭或闸门装置自适应地适配分别设置的密封件的不同的或不断改变的弹性特性。

按照另一设计方案,在封闭盖和护板的在封闭盖闭合位置中彼此面对的面中一个面上,布置至少一个由塑料制成的间距保持件,该间距保持件阻止护板与封闭盖的直接接触位置。间距保持件具有比布置在封闭盖和护板之间的密封件更小的弹性或可压缩性。间距保持件可以与护板的密封件相邻地布置或布置在封闭盖上。间距保持件就护板和/或封闭盖接触面的面法线而言,具有比如下这样的高度更低的结构高度:密封件在未压缩初始状态下以所述高度从封闭盖或护板的属于它的接触面突出。

间距保持件被实施为端部止挡件(Endanschlag)的形式,以便避免护板和封闭盖的直接金属接触。此外,在调节运行中,还应当避免间距保持件与封闭盖及与护板的同时接触。但是,间距保持件尤其也用于间距测量装置的校准。因此,可以在第一步骤中以如下方式操控所述磁体装置,即,封闭盖无压缩地触碰所述密封件。该位置表示最大的可调整或可调节的间距。在第二步骤中,磁体装置以如下方式操控,即,间距保持件不仅与封闭盖,而且与护板贴靠。该位置相应于最小的、待调整的间距。

然后,从最小和最大间距能够校准所述间距测量装置的间距传感器。从这两个间距中可以推导出相对的调节或移动范围。由此可以补偿或消除间距传感器例如在护板上的可能的装入公差。这类校准尤其对于布置在封闭盖和护板中的至少一个上的多个间距传感器是有利的。

通常,间距保持件与密封件一起布置在护板上。但是也可以考虑,间距保持件和密封件布置在封闭盖面对护板的面上。也可以考虑密封件和间距保持件在护板和封闭盖上的不同布置方案。例如可以布置密封件在护板上,而间距保持件布置在封闭盖上。同样可以考虑相反的方案:封闭盖侧的密封件和护板侧的间距保持件。

与密封件的几何结构及与接收密封件的槽的几何结构相比,间距保持件以如下方式被测定尺寸,即,当密封件几乎最大地被压缩或弹性变形时,例如布置在护板或封闭盖上的间距保持件才与两个部件,即护板和封闭盖达到贴靠位置。借助于所述至少一个间距保持件、优选借助于环绕地绕开口分开地布置的多个间距保持件,可以避免护板和封闭盖的直接金属性接触。

按照另一设计方案,在开口的周边,或在例如法兰式设计的护板的周边,分开地布置多个分别设有一个自己的间距测量装置的磁体装置。通过提供多个在开口周边分开布置的磁体装置,可以调整出护板与封闭盖之间的特别均匀的挤压力和闭合力。由此还能够实现,通过调节技术而补偿护板和/或封闭盖的可能的变形或制作不准确性。

分别与一个磁体装置耦合的间距测量装置中的每一个,都可以在某种程度上自给自足地只在相应的间距测量装置或磁体装置的位置调整和维持护板和封闭盖之间的预设间距。由此,封闭盖与压力相关的且不可避免的最小的变形,原本会导致不均匀的挤压力或闭合力,现可以有益地被补偿,并且可以抵抗封闭盖与护板之间、在开口周边变化的间距各自的不均匀间隙程度。

可能的与负载相关的或制作所造成的变形或构件公差可以在调节技术上被补偿。借助于分别设有一个自己的间距测量装置的多个磁体装置,可以在开口周边或在护板周边局部地产生不同的闭合力和挤压压力,从而使得结果获得并受控地可调整出密封件的尽可能均匀的压缩,该压缩最后导致封闭或闸门装置的所需要的密封性。在实际应用中,该设计方案特别有利,即尤其是当封闭盖和护板中的至少一个没有被绝对刚性地构造和/或与负载相关地经受局部变形时。

借助于分别设有一个间距测量装置的多个磁体装置,可以消除和在调节技术上补偿这类效应。针对封闭盖和/或护板的结构形状,甚至可以接受比较大的构件公差或机械变形,从而使得即使针对封闭盖和护板的比较大面积的设计方案也可以设置比较精细的(filigrane)进而重量轻的结构形状。

按照封闭或闸门装置的另一设计方案,做如下设置:在真空腔开口周边或在护板周边或在封闭盖周边,分开布置的磁体装置各与一个自己的调节回路耦合。通过在开口周边或在护板外边缘沿周边方向分开布置的磁体装置中的至少一些、优选每个均各设有一个自己的调节回路,磁体装置中的每个都可以彼此无关地调整和调节封闭盖与护板之间的分别存在于其位置上的间距或间隙程度。

因此,可以局部地在磁体装置和调节回路的区域中进行可由对应的间距测量装置获得的间距信号的处理。由此,可能的数据和信号线路可以被减少到最小,这对于真空领域中的应用可以证实为特别有利。

按照另一设计方案,在所述开口的周边分开布置的磁体装置和/或配属给所述磁体装置的间距测量装置与一个中央控制器耦合。中央控制器的设置,可以替代局部调节回路,或也可以补充配属于对应的磁体装置和所属的间距传感器的调节回路。借助于一个例如与全部磁体装置的全部调节回路在数据技术上耦合的中央控制器,可以以特别简单的方式进行调节回路的同步操控。

例如,可以将中央控制器分别与单个调节回路的额定值发送器进行耦合,从而使得借助于中央控制器可以将护板与封闭盖之间的待维持的间距同时传输到全部调节回路上。借助于中央控制器,封闭或闸门装置的使用者获得特别简单地待操作的操作元件,利用该操作元件,针对全部调节回路和磁体装置可以同步或者说同时间地调整出封闭盖与护板之间的待维持的间距或相应的间隙程度。

针对封闭或闸门装置不同设计方案中的每一个方案,都可以设置若干不同的间距测量装置。间距测量装置例如可以具有一个或多个间距传感器,所述间距传感器基于光学、磁性或电容的测量原理。尤其使用基于感应测量原理或涡电流的传感器。间距传感器尤其布置得紧邻磁体装置、尤其紧邻电磁致动器或磁体装置的配合件,因此可以实现尽可能高的配置(Kolokation)度。间距测量装置和磁体装置的直接相邻或甚至重叠的布置方案,有助于改善测量和调节准确性。间距传感器尤其可以布置在护板上,并由此测量护板与封闭盖之间的间距、尤其是间隙程度。布置在护板上的间距传感器尤其被构造为用于精确地、通常以低于毫米或微米范围内的准确性来测量至封闭盖一个指定的参考面或参考点的间距。

设置在封闭盖周边、或在开口周边和护板周边分开布置的多个磁体装置还造成冗余度。如果出于某些原因,各个磁体装置仍总是会不按规定地起作用或失效,那么其余留下的磁体装置可以接管它们的任务,从而使得能够避免封闭盖的不受控的打开或闭合运动。

按照另一设计方案,封闭盖可移动地设置于一个平行于开口平面延伸的引导件(Führung)。封闭盖尤其平行于护板的接触面以可移动方式设置。该引导件在此情况下作为移动引导件起作用,并可以地点固定地设置,例如布置在真空腔的底部支架(Grundgerüst)或基座(Basis)上。此外可以考虑,引导件以其他方式与真空腔连接或布置在该真空腔上。

封闭盖通常在一个垂直于开口的入口方向取向的平面中延伸。护板以其接触面通常平行于用于封闭盖的引导件以及平行于封闭盖的取向延伸。针对移动引导件尤其设置:封闭盖处在静止位置(Ruhestellung),也就是说以预设的间距,关于开口的入口方向与护板间隔开。以这种方式可以实现封闭盖沿着引导件的无碰撞移动。

引导件例如可以具有一个引导轨,该引导轨在真空腔的开口之上或之下,任选也在真空腔的开口侧面延伸。借助于移动引导件,封闭盖可以从基本上与真空腔开口重叠的、但是间隔开的静止位置转移到释放位置,在该释放位置中,封闭盖相对于真空腔的开口不重叠地布置并由此能够接近用于供料或用于取出例如待在真空腔中处理的衬底的开口。

移动引导件尤其适用于封闭或闸门装置在衬底处理站(Prozessstation)区域中的节省位置的设计方案和布置方案。与可摆动设置的封闭盖的情况不同,处于真空腔开口之外并在某种程度上处在所述开口的延长部中的区域,可以用于布置处理站的其他部件,并且不必像在可摆动地支承所述封闭盖的情况下常见地那样保持自由。

按照关于此的另一设计方案,封闭盖借助于一个或多个磁支承件无触碰地支承在引导件上。借助于尤其可以被设计为主动调节磁支承件、但也可以被设计为被动磁支承件的一个或多个磁支承件,也可实现封闭盖面朝着并相对于护板无触碰的、由此损耗少和维护少的移动。与封闭盖的滚柱支承(rollen-gelagerten)引导的情况不同,封闭盖基于磁支承件被支承的情况下不产生磨损。封闭或闸门装置区域中的所需要的清洁空间条件和所需要的无颗粒性可以由此容易地实现。

所设置的用于引导件的磁支承件,可以类似于所设置的用于封闭或闸门装置的磁体装置一样,分别具有一个电磁致动器和一个与该电磁致动器磁性相互作用的配合件以及一个间距测量装置和一个调节回路,从而使得封闭盖借助于一个或多个磁支承件几乎自由浮动地以一个至引导件的预设间隔设置并可沿着引导件运动。

为此,可以考虑配合件和磁性致动器的多种设计方案和相互布置方案。可以设置:永磁性或铁磁性的配合件固定地布置在引导件62上,并且电磁致动器布置在封闭盖18上。同样可行的是,可以将致动器也固定地布置在引导件62上,而配合件布置在可运动的封闭盖18上。

按照引导件的另一设计方案,封闭盖借助于至少一个保持件(Halterung)在一个与护板间隔开的静止位置与一个密封所述开口的闭合位置之间可运动地支承在引导件上。保持件尤其可实现封闭盖垂直于由引导件预设的移动方向的运动。借助于保持件,可以使封闭盖从面朝护板间隔开的静止位置沿入口方向(z)或沿闭合方向也就是沿朝护板的方向运动,以便于该护板密封地达到闭合位置。

封闭盖在间隔开的静止位置与在护板上密封的闭合位置之间的运动,可以通过封闭或闸门装置的至少一个磁体装置、优选通过多个磁体装置进行。就此而言,针对封闭盖在静止位置与闭合位置之间的运动不需要单独的驱动器。在此情况下尤其设置:保持件造成封闭盖沿处于静止位置中的封闭盖的面法线方向平行移动并对之提供相应的支持。

为了避免封闭盖与密封件之间的可能的剪切运动,尤其被证实为有利的是,在封闭盖的周边并在护板的外边缘,产生尽可能均匀的、垂直于封闭盖和护板的接触面起作用的闭合力。

按照另一独立方面,最后,提供一种借助于前面所描述的封闭或闸门装置来封闭真空腔开口的方法。在此,该方法包括利用至少一个间距测量装置来测量封闭盖和护板之间的间距或间隙程度的步骤。然后,依据测量到的间距,操控至少一个可调节的磁体装置,以产生在护板与封闭盖之间起作用的闭合力。在此情况下设置:测量封闭盖与护板之间的至少一个间距,并依据测量到的间距操控至少一个可调节的磁体装置,以维持护板与封闭盖之间的预设间距或间隙程度。

同样地,针对所述方法设置封闭盖与护板之间的多个间距的、尤其是封闭盖和护板的不同区段上的同时或时间错开的测量。多个间距测量优选地利用相应数目的间距测量装置来进行,这些间距测量装置通常在封闭盖的周边上或在护板的周边上分开布置。这些间距测量装置中的每一个都通常配属一个自己的磁体装置,这些磁体装置可分别借助于自己的为此所设置的调节回路操控,所述调节回路使间距测量装置与对应的磁体装置耦合。

以这种方式,可以在封闭盖的不同区段和位置上局部地产生造成封闭盖与护板之间分别所需要的间距的保持力,并将其动态地按照需要适配用于维持所需要的间距。

总体而言要说明的是,在这里所描述的方法尤其可利用前面所描述的封闭或闸门装置来执行。就此而言,针对封闭或闸门装置所提到的全部特征和优点以相同方式适用于所述方法,并且反之亦然。

按照方法的另一设计方案,作如下设置:为了校准可调节的磁体装置和/或所属的间距测量装置,首先将封闭盖借助于磁体装置的第一操控首先带到与布置在护板上的密封件的接触位置(Kontaktstellung),并在一个随后的步骤中,接着将封闭盖借助于磁体装置的第二操控,在密封件被压缩和变形的情况下带到与间距保持件的接触位置中,该间距保持件通常布置在护板上。

换言之,借助于第一操控,也就是借助于所涉及的电磁致动器以控制信号的第一加载,尤其是以控制电流,或借助于分开布置在周边的磁体装置的多个电磁致动器的同步加载,将封闭盖带到与护板的接触位置,在该位置中,封闭盖几乎无挤压压力地贴靠在护板上,或贴靠在布置在护板和封闭盖之间的密封件上。

间距测量装置的以第一操纵引起的间距信号用于校准间距传感器。所述间距信号几乎与密封件的零状态或未压缩状态等同。其对于调节回路表示最大间距。

借助于第二操控,与之相反,获知了针对磁体装置的最大允许控制信号,其中,密封件被最大地压缩并且与之相应地所述封闭盖与间距保持件达到贴靠或接触位置。

控制信号的提供可引致所述贴靠位置,代表最大值,可以按该最大值对磁体装置加载,以最大地压缩所述密封件。间距保持件上的贴靠或止挡以及达到所述接触位置,都可从测量到的间距与磁体装置的操控之间的特性曲线中读出。随着达到接触位置,可以测量到最大间距,并随着达到间距保持件上的贴靠位置,可以测量到最小间距。借助于最小和最大间距,可校准所涉及的间距传感器。

利用第一操控,可测量封闭盖与护板之间对于间距调节而言最大的第一间距。利用第二操控,与之相反,可测量最小的第二间距。基于就此而言所获知的最小和最大间距,可以针对磁体装置的调节和控制来校准间距测量装置。间距传感器本身相对于护板和封闭盖中一个的位置的认识就此而言不是必须的。

按照所需的密封性,并根据腔内部空间和腔环境之间的压力不同,可以调整出相应的最小和最大控制信号之间的任意中间值。

附图说明

本发明的其他目的、特征以及有利的设计方案在实施例的随后描述中参考附图来阐释。其中:

图1示出了在初始位置或静止位置中,具有封闭盖的封闭或闸门装置的简化示意图;

图2示出了根据图1的具有封闭盖的封闭或闸门装置,封闭盖处于与护板的接触位置中。

图3示出了根据图2的封闭或闸门装置的示意图,但是封闭盖与布置在封闭盖与护板之间的间隔保持件接触;以及

图4示出了根据图1至3的封闭或闸门装置的视图,封闭盖处于闭合位置,处于中等闭合力(S);

图5示出了封闭或闸门装置的俯视图,该封闭或闸门装置具有用于接收密封件的在护板侧的环绕槽;

图6示出了沿着图5的线A-A的横截面视图;

图7示出了封闭或闸门装置的另一设计方案,但是其具有在真空腔的开口周边上分开布置的多个槽,设置这些槽分别用于接收和用于分别布置磁体装置的电磁致动器;

图8示出了沿着图7的B-B的横截面;

图9示出了封闭或闸门装置的一个设计方案,其具有多个环形的、并绕开口边沿四周分开布置的多个槽或电磁致动器;

图10示出了图9的横截面C-C;

图11示出了可沿着线性引导装置移动地设置的、并处于释放位置中的封闭盖的示意图;

图12示出了根据图11的视图,但是其具有在封闭或闸门装置的护板上处于静止或接触位置中的封闭盖;

图13示出了根据图12的封闭或闸门装置的侧视图,封闭盖处于静止位置;以及

图14示出了根据图13的视图,封闭盖处于闭合位置且密封式支承在护板上;以及

图15示出了移动引导件的另一设计方案,但是其具有另一磁体装置,该另一磁体装置布置在封闭盖与该引导件相对置的端部;

图16示出了用于校准封闭或闸门装置的方法的流程图。

具体实施方式

在图1中,在横截面上示出的封闭或闸门装置10,被设置用于布置在真空腔12的开口14上。封闭或闸门装置10具有一个护板16,该护板通常与真空腔12在图1中示意性简示的壁部11连接。护板16可以布置得与真空腔12在壁部11上的开口14对齐或被构造为真空腔12的集成的组成部件。就此而言,护板16也可以具有一个开口14,该开口通常可以与真空腔12的开口重合。

封闭或闸门装置还具有一个相对于护板16可运动地设置的封闭盖18,该封闭盖在例如在图3和图4中示出的闭合位置28中气密或真空密闭地封闭所述开口14。护板16和封闭盖18还设有至少一个磁体装置30,借助于该磁体装置,可将闭合力(S)施加到封闭盖18上。

护板16可以具有法兰式几何结构,并尤其在面对封闭盖18并作为接触面起作用的面17上具有密封件22,该密封件围绕开口14,通常在护板16的开口边沿的区域中延伸。当前,由弹性和可变形的材料所制作的密封件22布置在护板16的环绕槽20中。但是,该密封件也可以布置在封闭盖18的相应槽中,或布置在封闭盖18与护板16之间的中间空隙25中。在达到图3和图4中所示的闭合位置28时,密封件22在封闭盖18与护板16之间变形或者说以如下方式被挤压,即,使得开口14被气密地封闭。

借助于磁体装置30,可将沿入口方向或闭合方向(z)取向的闭合力(S)施加到封闭盖18上。所述闭合力(S)的取向通常垂直于平面(x、y),或垂直于护板16的接触面,或垂直于护板16的面17。封闭盖18也具有面对护板16的、同样作为接触面起作用的面19。护板18和封闭盖19的在闭合位置28中彼此面对的面17、19至少区段性地彼此平行取向。

彼此对应的面17、19的所涉及的接触面在此沿x-y平面延伸。

磁体装置30当前具有布置在护板16上的至少一个电磁致动器32以及与其磁性相互作用的并布置在封闭盖18上的配合件34。配合件34被设计为永磁性的或铁磁性的部件,该部件要么布置在封闭盖18上,要么嵌入到封闭盖18中。还可以考虑,封闭盖18本身至少区段性地具有一种永磁性的或铁磁性的材料或至少区域性地或完全地由一这种材料构成。

通过以电流对电磁致动器32的线圈33通电或加载,可以施加吸引力或排斥力到封闭盖18上。通过调节电流强度或通过改变控制信号,可以按需要改变从磁体装置30发出的闭合力(S)。

封闭或闸门装置10还具有一个间距测量装置40,借助于该间距测量装置,可以确定地并定量地测量封闭盖18与护板16之间的间距41、尤其是封闭盖18和护板16的彼此面对的面19、17之间的间距。间距测量装置40当前具有布置在护板16上的间距传感器42,该间距传感器测量护板16与封闭盖18之间的沿闭合方向(z)的间距41。由此,借助于间距测量装置40,可以依据间距相关地调节磁体装置30、尤其是由磁体装置发出的闭合力(z)。尤其设置:借助于磁体装置30与间距相关的调节,可以将封闭盖18与护板16之间的间距41精确地设定到一预设的程度上。

针对该与间距相关的调节,尤其设置一个调节回路45,该调节回路使磁体装置30与间距测量装置40耦合。调节回路45具有额定值发送器44,该额定值发送器在数据技术上与间距传感器42连接。额定值发送器44接收由间距传感器42所提供的间距信号,并将其与预先设定的或可由中央控制器50可变预设的额定值进行比较。额定值和实际值在额定值发送器44中彼此进行比较。

由此合成出的比较信号然后被输送给调节器46,该调节器从中产生设置用于操控电磁致动器32的控制信号。可由调节器46产生的所述控制信号通过放大器48被输送给电磁致动器32。可输送给电磁致动器32的线圈33的被放大的控制信号以如下方式计算和确定,即,维持护板16与封闭盖18之间的预设间距41,并且在偏离所要求的间距时,可使由磁体装置30发出的力动态地进行适配,以维持间距41。

调节回路的全部电子构件,也就是放大器48、调节器46、额定值发送器44和任选的间距传感器42可安置在一个公共的电路板、例如形式为集成电路回路的电路板上。就此而言,针对相应的电子单元的位置要求和由此产生的布缆耗费可以最小化。

除了可以电信号加载的线圈30之外,电磁致动器32通常还具有铁磁性的芯、例如铁芯。但是,电磁致动器32可以被设计为电磁体,但以多种另外的方式例如也可设计为洛伦兹或沉入式线圈致动器(Tauchspulenaktor)。后者可以与电磁体不同地在电磁致动器与配合件之间不仅产生吸引力,而且产生排斥力。

也可以考虑依据间距相关地调节的磁体装置30的原理上不同的设计方案。在图5和6中示出的封闭或闸门装置100的设计方案中,护板16具有一个唯一的、包围当前矩形的开口14的槽31,在该槽中可以布置至少一个单件式的磁线圈,该磁线圈沿着开口走向一次或多重地包围开口14。在此尤其出于冗余的原因可以考虑,将多个这种单件式的磁线圈布置到一个并相同的槽31中,并使这些磁线圈通过一个相应的调节回路45分别与一个自己的或与相同的间距测量装置40耦合。借助于多个线圈还可实现改善的可调节性。

在图1-4、7和8中所示的封闭或闸门装置10的另一实施方式中,在开口14的周边布置有多个磁体装置30。磁体装置30中的每个都具有至少一个电磁性致动器32,该电磁性致动器布置在护板16的槽31中。在此,磁体装置30中的每个可以设有一个自己的间距测量装置40和设有一个自己的局部调节回路45。以这种方式可以在开口走向上、尤其沿着开口边沿符合需要地并分位置地进行护板与封闭盖之间的个别的间距调节,从而使得可能的装配或构件公差以及封闭盖和/或护板的局部变形可以被平衡。

用于接收电磁性致动器32或它的线圈33的槽31,可以出于真空适用性的原因而面对配合件34被遮盖和/或密封。为此,所设置的遮盖件(Abdeckung)21通常由一种导磁材料或由非磁材料或仅弱磁的材料来制作。遮盖件21可以在一定程度上作为针对槽31的封闭件起作用,并被构造为这种封闭件。借助于分别的、当前未明示出的密封件,可以密封地在槽31上或在槽31中布置所述遮盖件21。遮盖件21尤其可以表面对齐地集成到面对配合件34的面17中,因此集成到护板16或封闭盖18的接触面中。为清楚示出起见,在图1中仅在护板16的右侧示出所述遮盖件21。

在开口14的周边上分开布置的磁体装置30中的每一个都可以对应于在它们的区域中、在护板16与封闭盖18之间的间距41相应地以如下方式被调节:即,在开口14的整个外周边上可调整出保持不变的或保留在最小公差之内的间距41。

在图9和10的封闭或闸门装置200的另一个实施例的视图中,将多个单个的磁体装置装入到护板16中。设置用于接收单个的电磁致动器32的槽31在这里具有圆形或环形的几何结构。借助于图9所示数目的沿开口14的周边方向布置的磁体装置,可以进行封闭盖18与护板16之间的高的位置分辨和与之相应的精确间距调节。出于概览示出的原因,图5至图10中未明示示出密封件22。

还像图1中示出的那样,在护板16和封闭盖18的彼此面对的面17、19之间,有至少一个间距保持件24,该间距保持件作为针对封闭盖18的端部止挡件起作用。如图1和2中所示,在密封件的未压缩状态中,密封件以比间距保持件24更大的程度从护板16作为接触面起作用的面17突出。仅当密封件22达到图3所示的最大压缩或变形时,间距保持件24才与处于闭合位置28中的封闭盖18贴靠。

间距保持件24尤其阻止了金属性护板16和金属性封闭盖18的直接接触。间距保持件24由塑料、例如由聚醚醚酮(PEEK)来制作。在图2至4中示出了从上方穿过封闭或闸门装置的横截面。图2中,封闭盖18处于与环形密封件22几乎没有力接触的接触位置27中。在所述接触位置27中,将这类闭合力施加到封闭盖18上,使得封闭盖18仅仅贴靠在密封件22上,而不使其明显变形或压缩。

在此,所述接触位置27与至少一个磁体装置30的第一操控相应。相应的控制信号例如可以保存在中央控制器50中,或局部地例如保存在相应的调节回路45的调节器46中,并尤其是被存储用于间距测量装置的校准。为了校准目的,可以以如下方式以控制信号、通常以电流加载磁体装置30:即,调整出封闭盖18与护板16之间的最小间距41。

当封闭盖18如图3中示出的那样达到与间距保持件24的接触位置,或当间距保持件24与封闭盖18和护板16两个接触时,才实现该最小间距。封闭盖18几乎被移动到止挡件上,或被带到用间距保持件24的止挡位置,亦因此带到护板16的止挡位置中。为了实现最大闭合位置28,可以以第二、也就是最大控制信号来加载磁体装置30。该最大控制信号可以被存储在中央控制器50中,或也可以个别和局部地被存储在全部调节回路45的调节器46中,并同样用于间距测量装置的校准。以这种方式可以针对每个间距测量装置获知护板16与封闭盖18之间的最小和最大可调节的间距41。

在图16中,再次以方块图的形式示出了根据图2至4的视图的校准的方法。在第一步骤300中,封闭盖18被带到图2中示出的接触位置27。然后可以在步骤302中,存储针对所述至少一个磁体装置或相应的第一最大可调节间距41的为此所需的控制信号。所涉及的控制信号或第一或最大间距41,可以特别简单地从测量到的间距41的特性曲线通过加载于磁体装置的控制信号获知。

然后,就像图3中示出的那样,在步骤304中,实现了所述至少一个磁体装置30的第二操控。同样从所述特性曲线中可以读出因此产生的最大控制信号。该控制信号相应于如下这样的电流强度:从该电流强度起,电流强度数值的提高不再引起间距41的能测量的减少。这是对于实现与间距保持件24的止挡位置的标志。在步骤306中然后获得封闭盖和护板之间的第二最小间距。基于在密封件22不仅与封闭盖而且与护板接触的状态测量到的最小和最大间距,可以校准间距测量装置40,并因此可校准利用其的可调节和可控制的磁体装置30。

在图11和12中示出了封闭或闸门装置的正视图。在此,封闭盖18可移动地支承在纵向延伸的引导件62上。被设计为移动引导件的引导件62平行于由护板16和/或封闭盖18所构成的止挡面(x、y)的平面,并因此平行于护板16和封闭盖18的彼此面对的面17、19延伸。但是,就像由根据图13的侧视图中得出的那样,引导件62就闭合方向(z)而言与护板16稍微间隔开地布置,以便尤其是可实现封闭盖18相对于护板16的无碰撞移动。

就像图11中简示的那样,封闭盖18尤其通过至少一个、通常通过两个或更多个彼此间隔开的磁支承件60无触碰地支承在所述引导件62上。这些单个的磁支承件60可以类似于磁体装置30分别具有当前未特别示出的间距传感器、调节回路以及可通过间距传感器和调节回路调节的电磁致动器61,该电磁致动器与配合件63磁性地共同作用。以这种方式可以实现封闭盖18在引导件62上的所要求的浮动状态。封闭盖18在引导件62上的无触碰支承特别有利于避免真空腔12环境中的污染和磨损。

当前,沿着引导件62设置有多个电磁致动器62,这些致动器前后相继地在滑块式的移动承载件66移动的情况下与布置在滑块式承载件66上的配合件63达到配合。在此情况下,相反的布置方案同样在本发明的范畴内。例如,一个或多个致动器62可以布置在承载件66上或封闭盖18上,而与其或它们磁性相互作用的配合件63位置固定地布置在被设计为引导轨的线性引导件62上。

在图11中示出了释放位置中的封闭盖18,在该释放位置中,该封闭盖处于护板16的区域之外。在图12中,封闭盖18与护板16重叠,从而使得开口14可被气密封闭。

此外,从图13和14的比较中得出,封闭盖18借助于保持件64沿闭合方向(z)、也就是垂直于封闭盖18的平面(x、y)可移动或可运动地支承在引导件62上。借助于沿着开口14的周边布置的至少一个磁体装置30,可以将封闭盖18从图13中示出的无接触静止位置26转移到图14中示出的接触位置27中,并继续转移到闭合位置28中。为了使封闭盖18在静止状态26与接触位置27之间、也就是垂直于封闭盖18的平面而运动,还可以考虑设置单独的驱动器。

在此情况下,保持件64造成或支持了封闭盖18从间隔开的静止位置26到接触位置27并继续到闭合位置28中的平行移动的形式,从而使得尽可能没有封闭盖18和密封件22的相对运动出现在封闭盖(X、Y)的平面中。否则,这类剪切运动可导致密封件22的磨损和导致真空腔12的环境的至少微小的污染。

在图15中倾斜地示出了封闭或闸门装置的立体图。在封闭盖18的脚部处设置有另一个引导件70,该另一引导件同样可以经磁体支承,就像经磁体支承的引导件62可以无触碰式设计的那样。在此情况下,下部的引导件70可以不仅引导封闭盖沿平行于封闭盖平面的方向移动,当前还可以水平地引导。该下部的引导件尤其可以有助于封闭盖18从它的静止位置26到接触位置27中并继续到闭合位置28中的无倾翻的平行移动。

引导件70也可以与一个自己的间距测量装置40耦合。但是也可以考虑,通过中央控制器50来读出并提供在开口14周边上分开布置的全部间距测量装置40的间距,从而使得从单个间距信号的比较中可以得出关于封闭盖18在y-z平面中的取向的推论。

封闭盖18在引导件62上的无触碰支承例如利用与封闭盖连接的、滑块式设计的承载件66进行。所涉及的磁支承件60的部件中的一个部件、也就是电磁致动器61和配合件63中的一个,固定地布置在引导件62上,而致动器61和配合件63中的另一部件布置在承载件66上。但是也可以考虑电磁致动器和配合件的相反的相互配置和布置方案。为了使封闭盖18或承载件66沿着引导件62移动而设置有直线电动机68,借助于该直线电动机可使封闭盖18在释放位置与静止位置26之间运动。

附图标记列表

10 封闭或闸门装置

11 壁部

12 真空腔

14 开口

16 护板

17 面

18 封闭盖

19 面

20 槽

21 遮盖件

22 密封件

24 间距保持件

25 中间空隙

26 静止位置

27 接触位置

28 闭合位置

30 磁体装置

31 槽

32 电磁致动器

33 线圈

34 配合件

40 间距测量装置

41 间距

42 间距传感器

44 额定值发送器

45 调节回路

46 调节器

48 放大器

50 控制装置

60 磁支承件

61 电磁致动器

62 引导件

63 配合件

64 保持件

66 承载件

68 直线电动机

70 引导件

100 封闭或闸门装置

200 封闭或闸门装置

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