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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Prozesssystem sowie auf eine Vorrichtung
zum Transport von Substraten gemäß den Oberbegriffen
der unabhängigen
Patentansprüche.
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Für die Herstellung
von optischen Displays werden zunehmend größere Substrate gefordert. Derartige
Displays finden Anwendung vor allem bei kleinen und mittelgroßen Anzeigesystemen
für beispielsweise
Handys, DVD-Player, Notebooks, TV-Geräte, Autoradios oder im industriellen
Einsatz. Gegenwärtig
dominieren mit über
80 % Flüssigkeitskristall-Displays,
während
alternative Fertigungsverfahren für Plasma-Displays mit gegenwärtig 15
% und organische Leuchtdioden mit gegenwärtig 2 % schon bereitstehen.
Insbesondere bei den genannten alternativen Fertigungsverfahren
entstehen erhöhte
Anforderungen an die Prozesssicherheit zur Erreichung einer hohen
Gleichmäßigkeit
der Oberflächenbearbeitung,
insbesondere der Beschichtung der Substrate, die mit wachsender
Substratgröße und zunehmendem
Substratgewicht bisher nur mit Schwierigkeiten erreichbar sind.
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Aus
der
EP 0346815 A2 ist
ein Transportsystem für
eine Vakuumanlage mit Trägermitteln
und Transportmitteln für
ein zu verarbeitendes Material. Die Transportmittel umfassen eine
aktive magnetische Lagerung mit einem im wesentlichen quaderförmigen Lagerstator
und einem diesen teilweise umschließenden Lagerrotor. Der Lagerstator
weist Elektromagneten auf, die mit zugeordneten ferromagnetischen
Elementen des Lagerrotors zur Erzeugung eines magnetischen Tragfeldes
zusammenwirken. Eine prozesssichere Regelung der magnetischen Lagerung
bei dem bekannten System ist aufgrund der konstruktionsbedingten
weichen Rotordynamik aufwendig.
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Aus
der
DE 102 47 909
A1 ist ferner eine Vorrichtung zum Transport von Substraten
in Form eines berührungslos
gelagerten und berührungslos
angetriebenen, gestoppten und positionierten Conveyor-Systems bekannt.
Das System ist passiv auf zwei Tragleisten magnetisch gelagert.
Der Antrieb zur Beschleunigung und Verzögerung erfolgt durch lineare Asynchronmotoren
in Lang- oder Kurzstatorausführung.
Das Anhalten wird mittels einer Wirbelstrombremse realisiert, die
durch einen Hubmechanismus in Eingriff gebracht werden kann. Die
Positionierung erfolgt durch im Carrier befindliche Permanentmagnete.
Ferner ist eine Querstabilisierung vorgesehen, wobei beidseits des
Carriers ein Stahlband entlang der Fahrstrecke angeordnet ist, dem
am Carrier zwei bis vier elektrisch erregte Magnetsysteme gegenüberstehen.
Der Antrieb erfolgt berührungslos
dadurch, dass sich entlang der Fahrstrecke Statoren von Linearmotoren
befinden, die in der gewünschten Bewegungsrichtung
ein magnetisches Wanderfeld erzeugen. Der Carrier weist an seiner
Unterseite, dem Stator gegenüberstehend,
das üblicherweise aus
Aluminium bestehende Sekundärteil
des Linearmotors auf. Über
diesem Sekundärteil
ist als magnetischer Rückschluss
eine massive Stahlplatte angeordnet, über die sich der magnetische
Fluss des Stators schließen
kann und dadurch einen kleinen Luftspalt für den Statorfluss gewährleistet
ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines kompakten und
prozesssicheren Prozesssystems sowie einer Vorrichtung zum Transport
von Substraten in einer Beschichtungsprozessstraße, insbesondere für großflächige, dünne Substrate,
wobei ein Substrat zwischen verschiedenen Prozessstationen in einer
Beschichtungsprozessstraße
mit hoher Prozesssicherheit und Dynamik bewegbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen der unabhängigen
Patentansprüche gelöst. Das
erfindungsgemäße Prozesssystem
beinhaltet eine Vorrichtung zum Transport von Substraten auf einem
Transportpfad, wobei die Vorrichtung ein Lagermodul und ein Antriebsmodul
aufweist und das Lagermodul einen Lagerstator mit als Elektromagneten
ausgebildeten Aktoren und eine Lagerrotor mit einem Ferromagnetbauteil
aufweist. Durch zumindest zwei beabstandet zueinander angeordnete
Aktoren ist ein Aktorpaar mit einem zugeordneten Spaltbereich gebildet,
wobei eine aktive magnetische Lagerung des Lagerrotors in dem Spaltbereich
vorgesehen ist. Zur aktiven magnetischen Lagerung ist eine Lageregelung
mit Abstandssensoren vorhanden.
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Die
magnetische Lagerung des Lagerrotors in dem Spaltbereich führt zu einer
Versteifung der Dynamik des erfindungsgemäßen Lagermoduls im Vergleich
zum Stand der Technik und einer verbesserten Rotordynamik. Dadurch
kann das Lagermodul auch mit sehr schweren und großen Substraten,
beispielsweise Scheiben in Quadtratmeter-Abmessungen, insbesondere
sicher durch Schleusen in verschiedene Kammern der Beschichtungsprozessstraße geführt werden,
ohne dass ein Abkippen zu einem Verhaken des Transportmoduls oder
zu einer Beschädigung
des Substrats führt.
Der Prozess wird dadurch vereinfacht und auch beschleunigt. Bedienungspersonal
braucht manuell nicht einzugreifen, um das Substrat aus einer Prozesskammer
auszuschleusen und in die nächstfolgende
einzuschleusen und wieder in den Transportpfad einzuhängen. Der
Transportpfad ist vorzugsweise, insbesondere in Schleusen in der
Beschichtungsprozessstraße
unterbrochen, welche z.B. Kammern mit unterschiedlichen Druckstufen
oder Atmosphären
voneinander luftdicht trennen. Zur Erzielung einer besonders stabilen
Lagerung ist der Lagerrotor vorzugsweise beidseits von je zwei sich
gegenüberliegenden
Aktoren bzw. Elektromagneten gehalten.
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Neben
ihren gattungsgemäßen Merkmalen weist
die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Transport von Substraten die Merkmale auf, dass durch zumindest
zwei beabstandet zueinander angeordnete Aktoren ein Aktorpaar mit
einem zugeordneten Spaltbereich gebildet ist und eine aktive magnetische
Lagerung des Lagerrotors in dem Spaltbereich vorgesehen ist.
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Die
Vorrichtung befindet sich innerhalb eines Gehäuses, das bevorzugt aus Metall
gebildet ist. Damit kann eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV-Schutz)
beispielsweise gegen Kathoden und/oder sonstige mit Hochfrequenz
betriebenen Elemente in Beschichtungskammern und/oder Ätzkammern
und/oder Reinigungskammern der Beschichtungsprozessstraße erreicht
werden. Das Gehäuse
ist bevorzugt wassergekühlt.
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In
einer günstigen
Ausgestaltung ist ein Fanglager zum Halten des Lagerrotors bei Fehlfunktionen
der Regelung oder bei Stromausfall vorgesehen. Diese ist vorzugsweise
an Innenwänden
im Gehäuse
der Vorrichtung angeordnet, beispielsweise als Bund oder Absatz,
auf dem sich der Lagerrotor beim Absinken abstützen kann, oder als Zapfen,
der in korrespondierende Ausnehmungen im Lagerrotor eingreift und
auf dem sich der Lagerrotor im Fehlerfall abstützen kann.
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Ferner
kann optional auch ein Stabilisatormodul oder Stabilisatoreinrichtung
zur aktiven und/oder passiven Querlagenstabilisierung vorgesehen
sein, wobei zur aktiven Querlagenstabilisierung wenigstens einen
Abstandssensor für
eine Abstandsregelung vorgesehen ist.
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Zwischen
Carrierkopf und Carrier kann ein Schwingungsdämpfer oder eine Vorrichtung
zur aktiven oder passiven Schwingungsisolation angeordnet sein.
Damit wird vorteilhaft das Substrat vom Carrierkopf entkoppelt und
ggflls bereits eine Querfagenstabilisierung erreicht.
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Der
modulare Aufbau erlaubt eine vereinfachte Installation und Wartung,
was besonders bei fabrikmäßigen Prozessen,
insbesondere bei hochpräzisen
Beschichtungsprozessen von großflächigen Substraten
wie etwa optischen Displays und dergleichen, kostensparend ist.
Damit können
auch Substrate sicher und positionsgenau transportiert werden, welche
Abmessungen von mehr als 1 × 1
m2 und typische Dicken von weniger als 100 μm aufweisen, und
die wenigstens zeitweise mit beträchtlichen Geschwindigkeiten
von mehr als 1 m/s transportiert werden.
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Zweckmäßigerweise
umfasst das Antriebsmodul eine magnetische Beschleunigungsvorrichtung,
die als flacher Linearmotor ausgebildet ist. Der Linearmotor kann
einen Einfachstator aufweisen; alternativ kann der Linearmotor einen
Doppelstator aufweisen. Ferner kann der Linearmotor ein Asynchronmotor
sein. Optional kann ein Synchronmotor eingesetzt werden. Es versteht
sich, dass der Linearmotor auch durch einen zylindrischen Linearmotor gebildet
sein kann.
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Alternativ
kann ein vorzugsweise magnetischer oder pneumatischer Pulsantrieb
vorgesehen sein.
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Das
Antriebsmodul kann eine Einrichtung zur Beschleunigung in einem
Gravitationsfeld aufweisen, insbesondere einen Transportweg mit
Gefälle. Zweckmäßigerweise
wird mittels magnetischer oder elektromagnetischer Mittel gebremst.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Antriebsmodul einen T-förmigen Stator
und einen U-Profilträger
auf, in den der Statorteil mit einem ersten Längsschenkel eingreift und mit
einem Querschenkel den U-Profilträger an seinem offenen Ende überdeckt.
Ein Luftspalt zwischen dem Querschenkel und dem offenen Ende des
U-Profilträgers
kann größer ausgebildet
sein als ein Luftspalt zwischen den Ferromagnetbauteilen des Lagerrotors
und den Elektromagneten. Bevorzugt ist der U-Profilträger zwischen
Gehäusen
zweier der Elektromagnete angeordnet, wobei ein Luftspalt zwischen
den Gehäusen und
einer äußeren Begrenzungswand
des U-Profilträgers
größer ist
als ein Luftspalt zwischen dem Längsschenkel
und inneren Begrenzungswänden des
U-Profilträgers.
Damit ist Bauraum verfügbar,
um bei einem Abkippen des Trägermoduls
z.B. in einer Schleuse, eine Bewegungsinstabilität, insbesondere eine Nickbewegung
bzw. einen Pitch auszugleichen. Der U-Profilträger weist vorzugsweise Permanentmagnete
auf, falls eine Synchronmaschine zum Antrieb eingesetzt wird, oder
ist zweckmäßigerweise
als unmagnetische Metallschiene gebildet, insbesondere aus Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung, falls eine Asynchronmaschine eingesetzt
wird.
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In
einer weiteren günstigen
Ausgestaltung sind Lagermodul, Antriebsmodul und ggflls. Stabilisatormodul
hinter einer Abschirmung zu einem Prozessraum angeordnet. Die Abschirmung
kann optisch dicht ausgebildet sein, so dass eine Kontamination
der Module durch Beschichtungsmaterial in Prozesskammern unterbunden
werden kann. Das Beschichtungsmaterial kann unter beliebigen Einfallswinkeln
auf die optisch dichte Abschirmung treffen, ohne wesentlich hinter
die Abschirmung gelangen zu können.
Gleichzeitig sind genügend
Durchbrüche
in ausreichender Größe vorhanden,
um ein Evakuieren des modulseitigen Raums hinter der Abschirmung
zu ermöglichen.
Es wird eine vorteilhafte Entkopplung der Module vom Substrat erreicht.
Das Substrat kann verschiedensten Behandlungsverfahren unterzogen werden,
beispielsweise Erhitzen durch Strahlungswärme, ohne dass die Module eine
wesentliche Beeinflussung erfahren. Besonders bei einem Beschichtungsverfahren
des Substrats, insbesondere bei plasmaunterstützten wie Kathodenzerstäubung oder
plasmaunterstützten
CVD-Verfahren (chemical vapor
deposition), bei denen wegen des relativ hohen Partialdrucks während der
Deposition Beschichtungsmaterial unerwünschterweise auch außerhalb zu
beschichtender Bereiche, insbesondere auch hinter Blenden, niedergeschlagen
wird, verhindert die optisch dichte Abschirmung eine Kontamination
der Module. Vorteilhaft wird vermieden, dass schmale Luftspalten
in den Modulen mit Beschichtungsmaterial zugesetzt werden und/oder
sich bildende parasitäre
Beläge
abblättern
und die Prozesskammern kontaminieren oder Material solcher Beläge in andere Prozessbereiche
verschleppt werden. Aufwendige Reinigungsschritte oder gar ein Ersatz
der Module können
vermieden werden. In einer günstigen
Ausgestaltung kann die Abschirmung wenigstens teilweise an dem beweglichen
Carrierkopf angeordnet sein.
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Die
Abschirmung ermöglicht
weiterhin eine Entkopplung hinsichtlich der Temperatur des Substrats
und/oder der Beschichtungskammern und/oder möglicherweise vorhandenen Beschichtungsquellen, indem
es als Strahlungsschutz gegen Wärmestrahlung
dient. Dies kann vorteilhaft durch eine Kühlung im Bereich der Module,
beispielsweise von Spulen und Spulenträgern, unterstützt werden.
Ebenso kann die Abschirmung mit Kühlmitteln versehen sein. Zweckmäßig ist,
eine Kühleinrichtung
der Module mit einer Kühleinrichtung
für die
Abschirmung zu kombinieren. Der von der Abschirmung geschützte Bereich,
in dem die Module angeordnet sind, erhält vorteilhaft nur höchstens
40% der Strahlungswärme,
bevorzugt höchstens
30%, besonders bevorzugt höchstens
20%, ganz besonders bevorzugt höchstens
10% der Strahlungswärme,
die auf das Substrat einwirkt, während
dieses vom Lagermodul transportiert und in Prozesskammern verschiedenen
Behandlungsprozessen unterzogen wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
einen variablen Aufbau, der sich leicht an gegebene Rahmenbedingungen
einer Prozessstraße
anpassen lässt.
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In
einer günstigen
Ausgestaltung ist das Substrat hängend
transportierbar. Dadurch können unvorteilhafte
Verbiegungen und eine mechanische Belastung des Substrats beim Transport
mit der Vorrichtung vermieden werden. Das Substrat ist vorzugsweise
unterhalb des Lagermoduls angeordnet. Alternativ kann das Substrat
auch oberhalb des Lagermoduls angeordnet sein, indem die Vorrichtung
in umgekehrter Reihenfolge kopfüber
aufgebaut wird. Dadurch wird eine mechanische Belastung von Halteelementen
der Vorrichtung verringert und der Schwerpunkt der Vorrichtung nach
unten verlegt, was sich bei schwingungsempfindlichen Anlagen oder
in schwingungsempfindlichen Umgebungen vorteilhaft auswirken kann.
Ferner kann vermieden werden, dass Beläge auf bewegten Teilen, die
mit der Zeit durch Beschichtungsvorgänge entstehen, durch die Bewegung
auf das Substrat oder auf Beschichtungsquellen fallen und diese
kontaminieren.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben, aus denen
sich auch unabhängig
von der Zusammenfassung in den Patentansprüchen weitere Merkmale, Einzelheiten und
Vorteile der Erfindung ergeben.
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Es
zeigen in schematischer Darstellung:
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1 schematisch
einen Ausschnitt einer Beschichtungsprozessstraße mit einem an Schleusen unterbrochenen
Transportpfad,
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2 einen
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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3 eine
alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer so
genannten 45°-Konfiguration.
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1 zeigt
schematisch einen Ausschnitt einer Beschichtungsprozessstraße mit Prozesskammern
P1, P2, P3 und Schleusen S1, S2, S3, S4 sowie einem Transportpfad
T, der an den Schleusen unterbrochen ist. Die Prozesskammern P1,
P2, P3 können Reinigungskammern,
Plasmabehandlungskammern, Ätzkammern,
Beschichtungskammern, Heizkammern und dergleichen sein. In der Prozesskammer P1
ist ein Substrat 23 mittels eines Carrier 14 an
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
befestigt, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Lagermodul mit
einem Lagerstator und einem aktiv magnetisch gelagerten Lagerrotor
und einen Antriebsmodul umfasst. Es versteht sich, dass für die aktive
magnetische Lagerung eine Regelungsvorrichtung mit Abstandssensoren vorgesehen
ist, die zur Vereinfachung der Darstellung jedoch nicht in den Zeichnungen
gezeigt ist.
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Das
Lagermodul weist einen Lagerstator mit als Elektromagneten ausgebildeten
Aktoren und einen Lagerrotor mit einem Ferromagnetbauteil auf. Erfindungsgemäß ist durch
zumindest zwei beabstandet zueinander angeordnete Aktoren ein Aktorpaar
mit einem zugeordneten Spaltbereich gebildet und eine aktive magnetische
Lagerung des Lagerrotors in dem Spaltbereich vorgesehen.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass der Lagerstator zumindest zwei mit einem Abstand
zueinander angeordnete Aktorpaare mit jeweils einem zugeordneten
Spaltbereich aufweist und der Lagerrotor mit seinem Ferromagnetbauteil
beidseitig in die Spaltbereiche eingreift. Entlang der Bewegungsrichtung
auf dem Transportpfad ist eine Mehrzahl von Aktorpaaren vorgesehen,
durch die eine Segmentbildung des Lagerstators erfolgt. Um eine
Lagestabilität
des Lagerrotors zu gewährleisten,
ist vorgesehen, dass jeweils vier Aktorpaare einen Lagerrotor gegebener Länge zugeordnet
sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass für einen Lagerrotor sechs oder
mehr Aktoreinheiten an der Kompensation der Gewichtskraft beteiligt
sind. Damit ist ein Betrieb der Anlage mit einem ausgefallenen Aktor
möglich.
Vorzugsweise ist die Länge
eines Lagerrotors mindestens gleich der Länge eines Lagerstatorsegments.
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In 2 ist
eine bevorzugte Vorrichtung zum Transport eines Substrats erläutert, wie
sie insbesondere in einem bevorzugten Prozesssystem zum Transport
des Substrats auf einem Transportpfad in einer Beschichtungsprozessstraße mit Vakuumbeschichtungsverfahren
wie PVD oder CVD eingesetzt werden kann.
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Die
Vorrichtung weist in ihrem Kopfbereich ein Gehäuse 3 auf. Das Gehäuse 3 ist
vorzugsweise wassergekühlt.
Der Lagerrotor 8 ist als Carrierkopf des Carriers 14 ausgebildet.
Durch das Antriebsmodul 1 ist eine Bewegung des Lagerrotors 8 senkrecht zur
Bildebene bewirkbar.
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Das
Antriebsmodul 1 umfasst eine T-förmige magnetische Beschleunigungseinrichtung 1a,
die als Synchronmaschine oder auch als Asynchronmaschine ausgebildet
sein kann. Ein Stator 1b greift mit seinem Längsschenkel 1c in
einen U-Profil-Träger 2 ein und überdeckt
mit einem Querschenkel 1d den U-Profilträger 2 an
seinem offenen Ende. Alternativ kann ein vorzugsweise magnetischer
oder pneumatischer Pulsantrieb vorgesehen sein.
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Am
entgegengesetzten Ende des U-Profilträgers 2 ist der Carrierkopf 8 mit
einem daran befestigten, sich vom Carrierkopf 8 weg erstreckenden
Carrier 14 angeordnet. Zwischen Carrierkopf 8 und
Carrier 14 ist vorzugsweise ein Verbindungselement 16 vorgesehen,
das an eine Carrierbefestigung 15 am Carrier 14 angreift.
Das Verbindungselement 16 ist vorzugsweise aus Blech gebildet
und entkoppelt schwingungsmäßig oder
dämpft
den Carrier 14 und damit das Substrat vom Carrierkopf 8.
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Das
Lagermodul 25 weist vorzugsweise eine aktive und/oder passive
Querlagenstabilisierung auf. Hierfür ist eine Stabilisatoreinrichtung
vorgesehen. Eine passive Querlagenstabilisierung wird erreicht, wenn
das Verbindungselement 16 unter Berücksichtigung des Trägheitsmoments
des Carriers derart ausgebildet ist, dass eine Schwingungsisolation
erreicht wird. Hierzu wird das Systemverbindungselement 16 und
Carrier 14 derart ausgelegt, dass die Haupteigenfrequenzen
niedriger als typische bei der Bewegung des Rotors auftretende Frequenzen
liegen. Vorzugsweise weist das Verbindungselement 16 eine
relativ geringe Biegesteifigkeit auf. Typische Frequenzen der Rotorbewegung
liegen bei 100 Hz, während
die bevorzugten Eigenfrequenzen des Systemverbindungselements 16 und
Carrier 14 bei 5 Hz gewählt
werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
sind zur aktiven Querlagenstabilisierung in der 2 nicht
dargestellte Elektromagnete vorgesehen, mit denen quer zur Längsachse 21 gerichtete
magnetische Wirkflächen erzeugt
werden können,
die mit den Ferromagnetbauteilen des Lagerrotors wechselwirken.
Eine entsprechende Regelung beinhaltet zumindest einen Abstandssensor.
Bevorzugt, aber nicht ausschließlich,
ist es vorgesehen, mit den aktiven Dämpfungsmaßnahmen ein niederfrequentes
Nachschwingen des Carriers zu verhindern.
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In
einem Bereich zwischen dem Lagerrotor 8 und dem Carrier 14 ist
eine Abschirmung 13 als Wärmeschutz vorgesehen.
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Das
Lagerrotor 8 ist gemäß 2 beidseits zwischen
zwei sich gegenüberliegenden
Elektromagneten 5a und 11a bzw. 5c und 11c gehalten.
Die Elektromagnete 5a, 5c sind auf Vorsprüngen 27a, 27b im
Gehäuse 3 gelagert.
Die Kerne der Elektromagnete 5a, 11a, 5c, 11c sind
von Spulen 5b, 11b, 5d 11d umgeben,
wobei jeder Elektromagnet 5a, 11a, 5c, 11c von
einem Gehäuse 4a, 4b, 12a, 12b umgeben
ist.
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Die
elektromagnetischen Wirkflächen
der Elektromagnete 5a, 11a bzw. 5c, 11c,
die das magnetische Schweben des Lagerrotors 8 bewirken,
sind senkrecht zur Längsachse 21 angeordnet,
wobei der Carrier 14 und damit das Substrat parallel zu
einer Längsachse 21 angeordnet
sind.
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Der
Lagerrotor 8 weist Halteelemente 8a, 8b auf,
Jedes Halteelement 8a, 8b weist an seinen den Elektromagneten 5a, 11a, 5c, 11c zugewandten Oberflächen Ferromagnetbauteile 7a, 9a, 7b, 9b auf.
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Der
Lagerrotor 8 greift beidseitig mit den quer zur Längsachse 21 an
Halteelementen 8a, 8b angeordneten Ferromagnetbauteilen 7a, 9a, 7b, 9b zwischen
die sich gegenüberliegenden
Elektromagnete 5a, 11a, 5c, 11c ein.
Die dargestellte Konfiguration von Lagerrotor 8 und Elektromagneten 5a, 11a, 5c, 11c weist
eine passive Querlagenpositionierung des Lagerrotors 8 relativ
zu den Elektromagneten auf. In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist eine aktive Querlagenpositionierung vorgesehen, für die weitere
Elektromagnete und ggfls. weitere Ferromagnetbauteile sowie zumindest
ein Abstandssensor vorgesehen sind.
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Zweckmäßigerweise
sind die Elektromagnete 5a, 5c bzw. 11a, 11c,
welche den Lagerrotor umgreifen, verschieden groß ausgebildet. Auf der Unterseite
des Lagerrotors 8 sind z.B. die Elektromagnete 11a und 11b mit
ihrem Kern breiter als die auf der Oberseite des Lagerrotors 8 liegenden
Kerne der Elektromagnete 5a, 5b. Zwischen den
Elektromagneten 5a und 11a ist ein Luftspalt 28a und
zwischen den Elektromagneten 5c und 11c ein Luftspalt 28b ausgebildet,
in welche der Lagerrotor 8 eingreift.
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Die
den Elektromagneten 5a, 5c gegenüberliegenden
Elemente 7a, 7b sind der Größe des Kerns der Elektromagneten
angepasst und hier kleiner als die den Elektromagneten 11a, 11c gegenüberliegenden
Elemente 9a, 9b. Zwischen den Elementen 7a, 7b bzw. 9a, 9b und
ihren gegenüberliegenden
Elektromagneten 5a, 5c bzw. 11a, 11c sind
Luftspalte 6a, 6b bzw. 10a, 10b ausgebildet.
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Ein
Luftspalt 17 zwischen dem freien Ende des Statorteils 1b und
dem Boden des U-Profilträgers 2 ist
sehr groß ausgebildet,
z.B. 1 bis 3 cm, bevorzugt 1,5 bis 2,5 cm, besonders bevorzugt 2
cm. Am freien Ende des U-Profilträgers 2 ist zwischen
den Stirnseiten des freien Endes und dem Querschenkel 1d ein Luftspalt 20a bzw. 20b ausgebildet.
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Ein
Luftspalt 20a, 20b zwischen dem Querschenkel 1d und
dem offenen Ende des U-Profilträgers 2 an
seinen Stirnseiten ist größer ist
als ein Luftspalt 6a, 6b zwischen den Ferromagnetbauteilen des
Lagerrotors 8 und den Elektromagneten 5a, 5c.
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Ein
Luftspalt 19a, 19b zwischen den Gehäusen 4a, 4b und
einer äußeren Begrenzungswand
des U-Profilträgers 2 ist
größer als
ein Luftspalt 18a, 18b zwischen dem Längsschenkel 1c und
inneren Begrenzungswänden
des U-Profilträgers 2.
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Zum
Halten des Lagerrotors 8 bei Fehlern der Regelung oder
bei Stromausfall sind Fanglager 3a, 3b, vorgesehen,
die als Absatz innerhalb des Gehäuses 3 ausgebildet
ist. Die Fanglager 3a, 3b werden jeweils durch
die Gehäuse 12a, 12b der
Elektromagneten 11a, 11c gebildet.
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Selbstverständlich kann
die Anordnung von Trägermodul 25,
Antriebsmodul 2 und ein etwaiges Stabilisatormodul auch
verschieden zu der dargestellten Anordnung ausgebildet sein. So
kann das Substrat 23 statt unterhalb des Trägermoduls 25 auch
oberhalb des Trägermoduls 25 angeordnet sein.
Carrierkopf 8 und ein nicht dargestellter Carrierfuß, in dem
der Carrier 14 bzw. das Substrat geführt oder gelagert ist, können umgekehrt
zur gezeigten Darstellung angeordnet sein.
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3 verdeutlicht
in vereinfachter Darstellung eine alternative Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer Kipp-Konfiguration. Bevorzugt ist eine Konfiguration mit
einer Verkippung der Elektromagnete von maximal 45°, vorzugsweise 10° bis 15° zur Längsachse 21.
Gleichbleibende Elemente weisen gleiche Bezugszeichen wie in den
vorhergehenden Figuren auf. Zur Erläuterung der Funktion der einzelnen
Elemente wird auf die vorhergehende Beschreibung der 1 und 2 verwiesen.
Die Elektromagnete 5a, 11a, 5c, 11c sind
so verkippt, dass deren elektromagnetische Wirkflächen nicht
mehr senkrecht zur Längsachse 21 angeordnet sind,
sondern einen Winkel, vorzugsweise von weniger als 45° dazu einnehmen.
Der Lagerrotor 8 weist entsprechend einen Achteck-Querschnitt
auf. Fanglager 22a, 22b sind im Gehäuse 3 als
Zapfen ausgebildet, die in korrespondierende Ausnehmungen des Lagerrotors 8 eingreifen.
Bei einem Stromausfall oder einer Fehlfunktion der Regelung kann
sich der Lagerrotor 8 auf den Fanglagern 22a, 22b abstützen. Der
Lagerrotor 8 trägt
an seinen den Paaren von Elektromagneten 5a, 11a bzw. 5c, 11c direkt
gegenüberliegenden
Stirnseiten Ferromagnete 7a, 9a bzw. 7b, 9b,
mit Luftspalten 6a, 6b bzw. 10a, 10b zu
den jeweilige Elektromagnet-Paaren 5a, 11a und 5c, 11c. Der
Abstand zwischen den Elektromagnet-Paaren 5a, 11a bzw. 5c, 11c ist
im Gegensatz zur Anordnung in 2 nicht
konstant, sondern erweitert sich wegen der Verkippung zum Lagerrotor 8 hin.
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- 1
- Antriebsmodul
- 1a
- Beschleunigungsvorrichtung
- 1b
- Statorteil
- 1c
- Längsschenkel
- 1d
- Querschenkel
- 2
- U-Profilträger
- 3
- Gehäuse
- 3a,
b
- Fanglager
- 4a,
b
- Gehäuse
- 5a,
c
- Elektromagnet
- 5b,
d
- Spule
- 6a,
b
- Luftspalt
- 7a,
b
- Ferromagnetbauteil
- 8
- Lagerrotor,
Carrierkopf
- 8a,
b
- Halteelement
- 9a,
b
- Ferromagnetbauteil
- 10a,
b
- Spalt
- 11a,c
- Elektromagnet
- 12a,
b
- Gehäuse
- 13
- Wärmeschutz
- 14
- Carrier
- 15
- Carrierbefestigung
- 16
- Schwingungsdämpfer
- 17
- Luftspalt
- 18a,
b
- Luftspalt
- 19a,
b
- Luftspalt
- 20a,
b
- Luftspalt
- 21
- Längsachse
- 22a,
b
- Fanglager
- 23
- Substrat
- 25
- Trägermodul
- 27a,
b
- Vorsprung
- 28a,
b
- Luftspalt
- P1-
P3
- Prozesskammer
- S1-S4
- Schleuse
- T
- Transportpfad