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Nachfolgend
wird eine Transportrolle zum Befördern von tafelförmigen
Teilen, insbesondere Flachglas, in der senkrechten Lage, beispielsweise
in Vakuumbeschichtungsanlagen, beschrieben.
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Es
ist bei der Durchführung technologischer Prozesse erforderlich,
tafelförmige Teile durch Behandlungsstationen von Vakuumbeschichtungsanlagen
derart zu befördern, dass sie sich in senkrechter oder
annähernd senkrechter Lage befinden. Handelt es sich dabei
um Flachglas, welches in einer Vakuumbeschichtungsanlage senkrecht
durch die technologisch bedingten Stationen bewegt werden muss,
so muss die Oberfläche der Glastafel frei sein und nur die
Kanten stehen zur Bewegung zur Verfügung. Dabei besteht
die Gefahr, dass diese Kanten beschädigt werden.
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Es
ist bekannt, den Transport der Glastafeln durch die Anlage auf Antriebsrollen
durchzuführen und im oberen Bereich der Glastafeln Stützscheiben anzuordnen,
die passiv auf der nicht zu beschichtenden Seite mitlaufen. So ist
es auch bekannt, an Stelle von Stützscheiben Stützrollen
anzuordnen, die ebenso wie die Stützscheiben aus Elastomeren
bestehen. Diese Stützscheiben und Stützrollen
haben den Nachteil, dass sie bei den erforderlich hohen Prozesstemperaturen
von über 150°C nicht geeignet sind. Der Werkstoff
hält diesen hohen Temperaturen nicht stand. Es ist zur
Vermeidung dieses Mangels bekannt, Stützscheiben und Stützrollen
aus Metall ein zusetzen. Diese haben aber den Nachteil, dass bei ungeschliffenen
Kanten der Glasscheiben, wie sie in den meisten Fällen
eingesetzt werden, die rohen Bruchkanten beim Überfahren
der Transportrollen ausplatzen und die sich dabei lösenden
Glassplitter in der Anlage Störungen bzw. Verunreinigungen
hervorrufen.
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Es
ist eine Transportrolle zum Befördern von tafelförmigen
Substraten, insbesondere Flachglas, in vertikaler oder leicht schräger
Stellung bekannt, die elastisch ist, fast keinem Verschleiß unterliegt
und für hohe Temperaturen geeignet ist. Diese Transportrolle weist
eine sich um die Achse der Transportrolle drehende Hülse
und an dieser Hülse eine Vielzahl von federharten Stahlborsten
auf, die derart geformt angeordnet sind, dass die Stahlborsten einen
rotationssymetrischen Topf bilden (
DE 199 26 065 C1 ). Diese Transportrolle hat
den Nachteil, dass sie beim Einsatz von Strahlungsheizelementen
zur Aufheizung der Substrate aufgrund ihrer Kompaktheit in dem durch
sie verdeckten Teil der Substratoberfläche nur einen geringen
Teil der Wärmestrahlung zum Substrat durchdringen lässt.
Die hier vorgeschlagene Transportrolle wirkt diesem Effekt entgegen.
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Es
wird eine Transportrolle zum Befördern tafelförmiger
Substrate auf einer Kante des Substrats vorgeschlagen, die eine
Nabe und eine Mehrzahl von lamellenförmigen Tragelementen
umfasst, wobei die lamellenförmigen Tragelemente über
den Umfang der Nabe verteilt sind und sich von dieser weg erstrecken.
Der Begriff ”lamellenförmig” soll dabei
bedeuten, dass es sich um flächige oder blattartige Strukturen,
beispielsweise Blechzuschnitte handelt. Der Vorteil derartiger lamellenförmiger
Tragelemente besteht darin, dass sie in der Richtung der Wärmestrahlung einen
vergleichsweise geringen Querschnitt aufweisen, der den Weg der
Wärmestrahlung von der Wärmequelle zum Substrat
blockieren könnte, aber dennoch in Bezug auf radial auf
die Nabe wirkende Druckkräfte, die durch das Eigengewicht
der tafelförmigen Substrate hervorgerufen werden, eine
hohe Tragfähigkeit aufweisen. Die Nabe bildet den Träger für
die lamellenförmigen Tragelemen te, indem diese mit der
Umfangsfläche der Nabe verbunden sind. Dabei kann die Nabe
zur drehbaren Anbringung auf einer Achse oder einem Achsstummel
ausgebildet sein, beispielsweise indem sie eine zentrale Bohrung aufweist.
In gleicher Weise kann die Nabe einseitig oder beidseitig einen
sich in der Richtung der Drehachse erstreckenden Wellenstummel aufweisen,
der die drehbare Lagerung der Nabe in einem beziehungsweise zwei
feststehenden Lagern ermöglicht.
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Bei
der vorgeschlagenen Transportrolle kann vorgesehen sein, dass die
lamellenförmigen Tragelemente sich zumindest mit einem
ersten Abschnitt in radialer Richtung von der Nabe weg erstrecken.
Hierdurch wird bei ansonsten gleicher Ausführung der lamellenförmigen
Tragelemente die höchste Tragfähigkeit hinsichtlich
radial wirkender Druckkräfte erzielt. Dessen ungeachtet
werden Ausführungsformen, bei denen die Erstreckungsrichtung
der lamellenförmigen Tragelemente von der radialen Richtung
der Nabe abweichen, als vom Erfindungsgedanken mit umfasst angesehen.
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In
einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die lamellenförmigen
Tragelemente auf der Außenfläche der Nabe nichtparallel
zu deren Rotationsachse angeordnet sind. Wenn die lamellenförmiger
Tragelemente parallel zur Rotationsachse der Nabe angeordnet sind,
bedeutet dies, dass sie exakt quer zur Transportrichtung der Substrate
ausgerichtet sind. Obwohl eine solche Ausgestaltung vom Erfindungsgedanken
mit umfasst ist, kann durch die schräge, das heißt
nichtparallele Anordnung der lamellenförmiger Tragelemente
eine größere Auflagefläche zwischen der
Substratkante und den lamellenförmigen Tragelementen der
Transportrolle erzielt. Dies hat den Vorteil, dass die Auflagedrücke
reduziert werden und somit der Transfer schonender für
das Substrat abläuft. Des weiteren wird durch die schräge
Anordnung der lamellenförmigen Tragelemente der Polygoneffekt
gemindert. Dies geschieht zum einen dadurch, dass das Auflaufen
des Substrats auf die Tragelemente weicher verläuft. Zum
anderen ergibt sich durch die schräge Anordnung der lamellenförmigen Tragelemente
ein längerer und großflächigerer Kontakt
zwischen jedem einzel nen Tragelement und dem Substrat.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die freien Enden der
lamellenförmigen Tragelemente gegenüber ihren
Fußpunkten verdreht sind. Dabei sind mit den Fußpunkten
die mit der Nabe verbundenen Enden der lamellenförmigen
Tragelemente gemeint. Hierdurch kann erreicht werden, dass auch
bei Lamellen, die parallel zur Rotationsachse der Nabe angeordnet
sind, die am weitesten von der Nabe entfernten Bereiche der lamellenförmigen
Tragelemente nichtparallel zur Rotationsachse der Nabe verlaufen,
so dass wie bei der oben beschriebenen Ausgestaltung eine größere
Auflagefläche zwischen der Substratkante und den lamellenförmigen
Tragelementen der Transportrolle erzielt werden kann.
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Weiter
kann bei der vorgeschlagenen Transportrolle vorgesehen sein, dass
die lamellenförmigen Tragelemente an ihrem freien Ende
umgebogen oder abgekantet sind. Dies bedeutet, dass nicht das freie Ende
der lamellenförmigen Tragelemente den am weitesten von
der Nabe entfernten Bereich darstellt, sondern der Biegeradius oder
die durch das Abkanten hergestellte Kante. Bei dieser Ausgestaltung kann
vorgesehen sein, dass das freie Ende eines lamellenförmigen
Tragelements auf ein benachbartes lamellenförmiges Tragelement
weist. Bei entsprechender Gestaltung der einzelnen lamellenförmigen Tragelemente
kann das freie Ende eines lamellenförmigen Tragelements
so in der Nähe eines benachbarten lamellenförmigen
Tragelements angeordnet sein, dass das benachbarte lamellenförmigen
Tragelement zur Abstützung des ersten lamellenförmigen Tragelements
beiträgt, wenn dieses aufgrund der durch das Gewicht des
Substrats verursachten Druckkraft verformt wird.
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In
einer Weiterbildung der vorgeschlagenen Transportrolle ist vorgesehen,
dass die lamellenförmigen Tragelemente in ihrem am weitesten
von der Nabe entfernten Bereich eine Aussparung aufweisen. Bei einfach
gestalteten lamellenförmigen Tragelementen bedeutet dies,
dass jedes der Tragelemente an seinem freien Ende eine Aussparung
aufweist. Bei umgebogenen oder abgekanteten Tragelementen ist hingegen
die Aussparung im Bereich des Biegeradius beziehungsweise der Kante
angeordnet. Die Aussparungen aller gleichzeitig mit dem Substrat zusammenwirkenden
lamellenförmigen Tragelemente wirken dabei wie eine umlaufende
Nut, deren seitliche Flanken das Substrat definiert führen.
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Weiter
kann bei der Transportrolle vorgesehen sein, dass die lamellenförmigen
Tragelemente aus einem rostfreien und hitzebeständigen
Federstahl gefertigt sind. Geeignete Stahlsorten hierfür sind
beispielsweise X6CrNiMoTi17-12-2, X53CrMnNiN21-9, X10CrNi18-8 und
X12CrNi17-7.
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Die
erfindungsgemäße Transportrolle ist problemlos
bei hohen Temperaturen innerhalb einer Vakuumbeschichtungsanlage
einsetzbar. Durch die Verwendung ausgewählter Materialien
kann eine Temperaturverträglichkeit bis 800 Grad Celsius
erreicht werden. Durch die lamellenförmigen Tragelemente
der Transportrolle kann die Substratunterkante durch die Transportrolle
hindurch vom Heizer bestrahlt werden. Die Transportrolle kann wahlweise elektrisch
floatend gelagert werden und besitzt dabei eine Durchschlagsfestigkeit
von 25 kV/mm. Eine hohe Bewegungsbeschleunigung bei gleichzeitig
federnder Auflage des Substrates kann dauerhaft gewährleistet
werden. Des weiteren kann die Rolle problemlos im Reversierbetrieb
(Vor- und Rückwärtstransport) eingesetzt werden.
Die lamellenförmigen Tragelemente der Rolle können
so ausgestaltet sein, dass das Substrat wie in einer Laufnut geführt
wird. Eine wartungsfreundliche Reinigung ist möglich.
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Nachfolgend
wird die vorgeschlagene Transportrolle anhand von Ausführungsbeispielen
und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel in zwei Ansichten und einer
Schnittdarstellung und
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel in zwei Ansichten.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist
auf einer Nabe, die aus zwei Nabenteilen 11, 12 aufgebaut
ist, eine Mehrzahl von lamellenförmigen Tragelementen 21 über
den Umfang der Nabe verteilt, so dass sich die Tragelemente 21 sternförmig von
der Umfangsfläche nach außen erstrecken. Dabei
weisen die lamellenförmigen Tragelemente 21 an ihrem
zum Rotationsmittelpunkt der Nabe weisenden Ende jeweils einen T-förmigen
Abschnitt 22 auf, der der Verbindung des jeweiligen Tragelements 21 mit den
zusammenwirkenden Nabenteilen 11, 12 dient. Die
beiden Nabenteile 11, 12 sind rotationssymmetrische
Drehteile, die zur Aufnahme und Befestigung der T-förmigen
Abschnitte 22 der lamellenförmigen Tragelemente 21 ausgebildet
sind. Beide Nabenteile 11, 12 weisen eine zentrale
Bohrung 13 auf, die der Anbringung der Nabenteile 11, 12 auf
einer Achse oder einer Welle dienen. Die Verbindung der beiden Nabenteile 11, 12 miteinander,
die in diesem speziellen Ausführungsbeispiel zur Fixierung
der lamellenförmigen Tragelemente 21 notwendig
ist, erfolgt dadurch, dass sich das erste Nabenteil 11 an
einem Absatz der Welle abstützt und das zweite Nabenteil 12 mittels
einer Schraube 15 und einer Klammer 16 gegen die
Richtung des Absatzes der Welle mit dem ersten Nabenteil 11 verspannt
wird, wodurch gleichzeitig die Lage der lamellenförmigen
Tragelemente 21 relativ zu den beiden Nabenteilen 11, 12 fixiert wird
und das Drehmoment der Welle auf die Transportrolle übertragen
wird. Dazu wird die Schraube 15 in eine dafür
vorgesehene stirnseitige Gewindebohrung der Achse oder Welle eingeschraubt.
Zur definierten Anbringung der Tragelemente 21 relativ
zueinander ist weiterhin ein Distanzring 14 vorgesehen, der
in einen Absatz des ersten Nabenteils 11 eingelegt ist
und der in gleichmäßigen Abständen Schlitze aufweist,
in die je ein lamellenförmiges Tragelement 21 eingreift.
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Die
lamellenförmigen Tragelemente 21 sind aus einem
rostfreien und hitzebeständigen Federstahlblech gefertigt.
Ihre freien Enden sind abgekantet, so dass die durch das Abkanten
hergestellte Kante 23 den am weitesten von der Nabe 11, 12 entfernten
Bereich jedes lamellenförmigen Tragelements 21 darstellt.
Die freien Enden der Tragelemente 21 weisen je weils auf
ein benachbartes Tragelement 21 und befinden sich in dessen
Nähe, so dass sich das freie Ende bei einer Verformung
aufgrund der durch das Gewicht des Substrats verursachten radialen
Druckkraft an dem benachbarten Tragelement 21 abstützen
kann. Weiterhin weist jedes lamellenförmigen Tragelement 21 in
seinem am weitesten von der Nabe 11, 12 entfernten
Bereich, das heißt am Außendurchmesser der Transportrolle,
eine Aussparung 24 auf. Die Aussparungen 24 aller
lamellenförmiger Tragelemente 21 wirken wie eine
umlaufende Nut, in der das Substrat geführt wird.
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Die
lamellenförmigen Tragelemente 21 sind auf der
Außenfläche der Nabe 11, 12 so
angeordnet, dass sie parallel zur Rotationsachse der Nabe 11, 12 verlaufen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist
die Transportrolle prinzipiell genauso aufgebaut wie die oben beschriebene
Transportrolle des ersten Ausführungsbeispiels. Jedoch
sind in diesem Ausführungsbeispiel die lamellenförmigen
Tragelemente 21 unter einem Winkel, das heißt
nichtparallel zur Rotationsachse der Nabe 11, 12,
angeordnet.
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- 11
- erstes
Nabenteil
- 12
- zweites
Nabenteil
- 13
- Bohrung
- 14
- Distanzring
- 15
- Schraube
- 16
- Klammer
- 21
- lamellenförmiges
Tragelement
- 22
- T-förmiger
Abschnitt
- 23
- Kante
- 24
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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