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Die Erfindung betrifft ein Transportsystem für Bearbeitungsanlagen von Substraten, insbesondere für unter Reinraum-, Schutzgas- oder Vakuumbedingungen arbeitende Bearbeitungsanlagen von plattenförmigen Substraten.
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Ein solches Transportsystem für Reinraum-Bearbeitungsanlagen von Substraten ist aus der
DE 102 14 262 B4 bekannt und arbeitet mit einem zwischen Andockstationen längs einer Fahrebene verfahrbaren Transportwagen. Ein solcher Transportwagen weist ein Fahrgestell für eine atmosphärisch gekapselte Transferkammer auf, in der die Substrate über eine Stapelvorrichtung aufgenommen sind und über ein Hubwerk in ihrer Höhenlage verlagert werden können.
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Für den Fahrbetrieb ist die Transferkammer des Transportwagens zum Fahrgestell zentriert und tragend abgestützt. Die Andockposition des Transportwagens zu einer jeweiligen Andockstation wird durch eine verrastende Verriegelung des Fahrgestells zur Fahrebene sichergestellt. In dieser Verriegelungsposition ist die Transferkammer gegenüber dem Fahrgestell aus ihrer zum Fahrgestell zentrierten Stützlage über einen zwischen Fahrgestell und Transferkammer liegenden, aufblasbaren Rollbalg als Hubelement in eine zur feststehenden Andockstation verriegelte Anschlusslage angehoben.
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Aus der
DE 10 2005 039 453 B4 oder der
DE 10 2005 040 741 B4 sind Bearbeitungsanlagen modularen Aufbaus für flächige, auch großflächige mikroelektronische Substrate unter Reinraum-, Schutzgas- oder Vakuum-Bedingungen bekannt, bei denen in Reihe angeordnete Andockstationen unter anderem Prozess-, Speicher- oder Übergabestationen bilden und über seitlich entlang der Reihe längs einer Schienenbahn verfahrbare Transfereinheiten zu versorgen sind.
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Die Transfereinheiten weisen Transferkammern auf, welche über Andockvorrichtungen mit den Andockstationen zu verbinden sind. Die Andockvorrichtungen umfassen Ventile, über die die Transferkammern an die Andockstationen gasdicht anzuschließen sind und im angedockten Zustand auf jeweils geforderte Sonderbedingungen eingestellt werden können. So beispielsweise auf Vakuumbedingungen, die in den Transferkammern auch während des Transfers in Abstimmung auf die in der nächsten Andockstation gegebenen Arbeitsanforderungen aufrechtzuerhalten sind.
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Die Andockstationen weisen Übergabeöffnungen auf, die anordnungs- und/oder funktionsbedingt auf unterschiedlicher Höhelage liegen, so dass sich für die Beschickung in unterschiedlicher Höhe liegende Übergabeebenen ergeben, auf die die Transferkammern jeweils einzustellen sind. Hierzu sind die Transferkammern gegen ihr auf der Schienenbahn laufendes Fahrwerk jeweils über ein Scherenhubwerk abgestützt, das ausschließlich in Hochrichtung verstellbar ist und gegenüber dem die Transferkammer quer zur Verfahrrichtung längs der Schienenbahn zu verstellen ist.
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Weiter ist aus der
DE 199 16 932 C1 eine Übergabestation für in Transportbehältern angelieferte Substrate auf eine Bearbeitungsanlage bekannt. Die Übergabestation ist zur Gewährleistung ihrer Transportfähigkeit mit einem fahrbaren Gestell versehen und in ihrer Arbeitslage zur Bearbeitungsanlage verriegelt fixiert.
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Bekannt ist es ferner, handgeführte Transportfahrzeuge mit elektrisch angetriebenen Rädern zu versehen –
DE 103 53 521 B4 –, als lasttragende, einachsige Schiebefahrzeuge mit elektrischem Radantrieb auszubilden –
DE 203 11 472 U1 – oder solche handgeführte Transportfahrzeuge als Einkaufswagen mit einem Fahrwerk zu versehen, das gefedert abgestützte, frei verschwenkbare Nachlaufräder aufweist –
DE 203 18 932 U1 –. Bekannt ist es auch, solche Nachlaufräder gefedert und gedämpft abzustützen –
DE 202 19 351 U1 –.
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In Abhängigkeit von der Größe der Substrate und der zu erfüllenden Reinraum-, Schutzgas- oder Vakuumbedingungen müssen Transferkammern entsprechend stabil, schwer und gegebenenfalls auch voluminös sein. Für ihre Handhabung sind deshalb entsprechende Einschränkungen gegeben, vor allem auch in der Platzierung der Andockstationen und hinsichtlich der Verfahrwege zu den Andockstationen.
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Hieraus ergibt sich die Forderung, ein Transportsystem so auszugestalten, dass trotz solch einschränkender Randbedingungen eine flexible Gestaltung solcher Bearbeitungsanlagen möglich ist, die auch in ihrem Ablauf unterschiedliche Arbeitsprozesse bei geringem Raumbedarf ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem Transportsytem für Bearbeitungsanlagen von Substraten mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und nach Anspruch 7.
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Erfindungsgemäß wird hierzu mit einem zwischen den Andockstationen variabel verfahrbaren Transportwagen gearbeitet, der eine gasdicht anzudockende und die genannten Sonderbedingungen gewährleistende Transferkammer aufweist, mit einem Räderfahrwerk versehen ist und eine Antriebsanordnung aufweist, die mit der Transferkammer verbundene und über die Transferkammer parallel zur über die Fahrwerksräder erfolgenden Abstützung belastbare motorgetriebene, durch Antriebsräder gebildete Antriebsglieder umfasst, wobei die über die Fahrwerksräder erfolgende Abstützung als federnde Abstützung ausgebildet ist.
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Hierdurch wird in einfacher Weise eine Verteilung der durch die Transferkammer gebildeten Traglast erreicht, bei der die Antriebsräder im Wesentlichen nur mit einem Lastanteil beaufschlagt sind, der für den bezogen auf die Antriebsleistung erforderlichen Reibschluss der Antriebsräder gegen die Fahrbahn erforderlich ist.
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Durch eine Auslegung der insbesondere durch Federbeine gebildeten federnden Abstützung derart, dass diese für den Fahrbetrieb nicht die volle Last des Transportwagens einschließlich Transferkammer zu tragen hat, wird sichergestellt, dass der Transportwagen eine zur Fahrbahn abgestützte Ruhelage einnimmt, wenn keine zusätzliche Abstützung über die motorgetriebenen Antriebsräder erfolgt und der Transportwagen quasi auf der Fahrbahnebene aufsitzt.
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Bevorzugt ist die Antriebsanordnung insbesondere durch einen omnidirektionalen Antrieb gebildet, dessen Antriebsglieder durch Omniräder gebildet sind.
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In einer eigenständigen weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transportsystems ist eine zur Abstützung des Transportwagens und der Transferkammer über die Fahrwerksräder eigenständige Antriebsanordnung vorgesehen, die bodenseitig eingefahren unter den Transportwagen, diesen in Hochrichtung untergreifend, mit diesem verbunden wird, derart, dass der mit der Antriebsanordnung verkuppelte Transportwagen zu einem überwiegenden Teil über seine Fahrwerksräder getragen ist.
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Durch die Ausgestaltung der Antriebsanordnung als Abstützanordnung in Form eines Schleppwagens oder Tragschleppers mit Omnirädern, also als mit Omnirädern ausgerüstete omnidirektionale Antriebsanordnung und die Antriebssteuerung der nicht lenkbaren Omniräder wird die Verfolgung beliebiger Wegvorgaben bis hin zu rechtwinkligen Richtungswechseln, ebenso wie ein Drehen auf der Stelle, möglich. So ist jeweils auf kürzestem Wege und auch unter sehr beengten Raumverhältnissen ein dichtendes Andocken an die jeweilige Andockstation möglich, auch zwischen einander gegenüberliegenden Andockstationen oder rechtwinklig zueinander aneinander anschließenden Andockstationen.
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Durch die Ausgestaltung der Antriebsanordnung als als Hubwagen gestalteter Schleppwagen mit einem die Omniräder mit ihren Motoren tragenden unteren Tragrahmen und einem oberen Tragrahmen, welcher gegen den unteren Tragrahmen hubverstellbar ist, wird eine Verkupplung der als Abstützanordnung ausgebildeten Antriebsanordnung in Hochrichtung wie auch eine Lastübernahme durch Hubverstellung ermöglicht.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, den auf den Schleppwagen jeweils abgestützten Lastanteil in Abhängigkeit vom Schlupf der motorgetriebenen Antriebsräder, also der Omniräder bezogen auf die jeweils gewünschte Fahrtrichtung zu steuern.
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Da über die motorgetriebene Antriebsanordnung nur ein kleiner Lastanteil zu übernehmen ist, kann diese im Vergleich zur voluminösen und schweren Transferkammer als kleine und leicht bauende omnidirektional arbeitende Antriebseinheit ausgestaltet sein, die zudem nicht an einen jeweiligen Transportwagen gebunden ist, sondern variabel einsetzbar ist, womit auch der Gesamtaufwand für ein solches Transportsystem bei hoher Flexibilität und Effektivität klein gehalten werden kann.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in schematisierter Darstellung eine Draufsicht auf eine insbesondere unter Sonderbedingungen wie Reinraum-, Schutzgas- oder Vakuumbedingungen arbeitende Bearbeitungsanlage für flächige Substrate, bei der durch Bearbeitungsstationen, Übergabestationen oder dergleichen gebildete Andockstationen in parallel und beabstandet zueinander angeordneten Reihen angeordnet sind und dazwischen liegend eine Gasse zur Beschickung der Stationen über einen eine Transferkammer tragenden Transportwagen vorgesehen ist, dessen Transferkammer gegen die Stationen zur Übergabe der jeweiligen Substrate dichtend anzudocken ist,
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2 eine perspektivische Darstellung eines Transportwagens und einer Ventilanordnung, die seitens einer jeweiligen, hier nicht dargestellten Andockstation angeordnet ist und über die, bei hier nicht dargestellter Andocklage der Transferkammer, die gegen die Umgebung abgedichtete Übergabe von Substraten zwischen der Transferkammer und einer Andockstation erfolgt,
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3 eine Draufsicht auf die Darstellung gemäß 2, wobei die lagefeste Verbindung der Ventilanordnung zur Andockstation ergänzend gezeigt ist,
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4 bis 6 Schnittdarstellungen, in denen die Verbindung zwischen der Ventilanordnung und der jeweiligen Andockstation teilweise gezeigt ist und aus denen in 4 und 5 auch die in 2 nur angedeutete Verbindung des Transportwagens zu einem Schleppwagen ersichtlich ist, der zum Transportwagen unterfahrend mit diesem zu verbinden ist, wobei der Transportwagen mittels des Schleppwagen translatorisch längs einer Fahrebene zu verfahren ist und wobei über den Schleppwagen gegebenenfalls auch eine untergreifende Abstützung des Transportwagens erfolgt,
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7 und 8 weitere, teils vereinfacht, im Wesentlichen der 5 entsprechende Darstellungen, mit einer bevorzugten federnden Abstützung der dem Fahrwerk des Transportwagens zugehörigem Fahrwerksräder über teleskopische Federbeine, und zwar in der Darstellung gemäß 7 in zur durch den Schleppwagen gebildeten Antriebsanordnung verkuppelter Stellung des Transportwagens, und in 8 bei gegenüber dem Schleppwagen über eine Hubeinrichtung ausgehobener Stellung des Transportwagens,
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9 eine der 8 entsprechende Darstellung in Ansicht auf die Hubeinrichtung,
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10 die Ventilanordnung mit zugeordneter Hubeinrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
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11 bis 14 zur Ventilanordnung und Hubeinrichtung gemäß 10 verschiedene Ansichten, in den 13 und 14 in verschiedenen Hubstellungen der Hubeinrichtung,
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15 bis 18 verschiedene Darstellungen eines in erfindungsgemäßer Weise einsetzbaren und insbesondere für den Einsatz in Bearbeitungsanlagen für Substrate ausgebildeten Schleppwagens, sowie
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19 bis 21 verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Transportwagens mit dem Transportwagen unmittelbar zugeordneter Antriebsanordnung in Form einer mit Omnirädern arbeitenden Antriebsanordnung.
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Ein Grundaufbau einer Bearbeitungsanlage 1 ist schematisch in 1 dargestellt und zeigt – bei modularem Aufbau beispielsweise Prozess-, Speicher- und/oder Übergabestationen als Andockstationen 2 für zumindest eine Transferkammer 3 – die Anordnung der Andockstationen 2 in zwei parallel verlaufenden und mit Abstand einander gegenüberliegenden Reihen 4, 5. Zwischen den Reihen 4, 5 liegt ein Gang 6, in den die Transferkammer 3 einzufahren ist und von dem aus die Andockstationen 2 zu beschicken sind.
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Bezogen auf einen möglichst geringen Raumbedarf ist der Gang 6 in seiner Breite an die Breite der Transferkammer 3 möglichst angepasst, woraus schon einige der bei Bearbeitungsanlagen 1 dieser Art auftretenden Probleme erkennbar werden.
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So ist es beispielsweise zweckmäßig, wenn eine Transferkammer 3 auch an in ihrer Lage zueinander unregelmäßig, also quasi chaotisch zueinander angeordnete Andockstationen 2 herangeführt und an diese angedockt werden kann. Ferner, wenn eine Transferkammer 3 auch unter beengten Platzverhältnissen, wie bei der Reihenanordnung gemäß 1, zwischen Andockstationen 2 eingefahren werden kann. Unter gewichts- und verfahrtechnischen Gesichtspunkten sind auch möglichst geringe Abmaße der Transferkammer 3 anzustreben, die aus funktionalen Gründen zudem so gestaltet sein sollte, dass sie auch für einen Transport von Substraten unter Einstellung auf oder Aufrechterhaltung von atmosphärischen Sonderbedingungen einzusetzen ist. Die Aufstellbedingungen für die Andockstationen 2 sowie deren Ausgestaltung unter funktionalen Gesichtspunkten bedingen häufig auch eine Anpassung der Transferkammer 3 in der Höhenlage ihrer Übergabeöffnung auf die Übergabeöffnung einer jeweiligen Andockstation 2, und dies ungeachtet der beim Andockvorgang herzustellenden Ventilverbindung zwischen der Transferkammer 3 und der jeweiligen Andockstation 2.
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Resultierend aus diesen teils gegenläufigen Bedingungen werden nachfolgend im Rahmen der Erfindung liegende Einzellösungen erläutert, sowie auch aus diesen Lösungen resultierende Kombinationen.
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Ausgehend von der Forderung, die Transferkammer 3 auch an in nahezu beliebiger Anordnung zueinander stehende Andockstationen 2 andocken zu können, ist für die Transferkammer 3 eine Ausbildung als Teil eines Transportwagens 7 – wie in den nachfolgenden Figuren näher erläutert – vorgesehen und dadurch eine freie Verfahrbarkeit längs einer Fahrebene 8 gegeben, mit einer Antriebsanordnung für den Transportwagen 7, die eine solche freie Verfahrbarkeit auch in rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zueinander stehenden Bewegungsrichtungen übergangslos oder nahezu übergangslos ermöglicht.
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Der weiteren Forderung einer Anpassung der Höhenlage der Transferkammer 3 an die jeweils durch die Übergabeöffnung der Andockstation 2 bedingte Höhenlage der Übergabeebene wird mit einer Hubverstellung der Transferkammer 3 Rechnung getragen. Diese ist bezüglich der aufzubringenden Hubkraft über eine parallele Abstützung der Transferkammer 3 gegen die jeweilige Bodenfläche als Aufstellfläche und/oder Fahrebene 8 entlastet. Dies insbesondere bei mit der jeweiligen Andockstation 2 verbundener, im Übergang zwischen Andockstation 2 und Transferkammer 3 liegender Ventilanordnung 65, die sich als Anbaueinheit zur jeweiligen Andockstation 2 und damit als Zubehör, insbesondere auch marktseitig im Lieferumfang als Zubehör zu Andockstationen 2, darstellt. Der Andockstation 2 ist des Weiteren bevorzugt auch die Hubeinrichtung 66 zugeordnet, und zwar wiederum zweckmäßigerweise in Zusammenfassung mit der Ventilanordnung 65. Schließlich wird die allseitige und auch punktbezogen rechtwinklige Verfahrbarkeit über ein spezielles Antriebssystem erreicht, wodurch in der Kombination ein außerordentlich effektives und raumsparend zu nutzendes Transportsystem für Bearbeitungsanlagen von Substraten entsteht, das zudem zumindest teilweise automatisierte Transportabläufe ermöglicht.
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Weitere Details des Transportwagens 7 und der Transferkammer 3 werden zunächst anhand der 2 bis 6 näher erläutert. Die Transferkammer 3 weist bei in Draufsicht rechteckförmigem Umriss einen Transferraum 12 auf, in dem ein Handhabungsgerät 13 angeordnet ist, das, wie insbesondere aus 6 ersichtlich, von einem über einem Motor 23 anzutreibenden Speicherkarussell 14 mit in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Speicherplätzen 15 für scheibenförmige Substrate 16 überdeckt ist. Der nach vier Seiten Übergabeöffnungen 18 aufweisende Transferraum 12 ist nach oben über einen Deckel 19 mit Sichtfenstern 20 geschlossen, und nach unten durch eine Abschlussplatte 21, die vom hubverstellbaren Drehantrieb 22 für das als Scara-Roboter ausgebildete Handhabungsgerät 13 durchsetzt ist. Über das Handhabungsgerät 13 können jeweilige Substrate 16 auf dem Speicherkarussell 14 platziert, von diesem entnommen, durch die Übergabeöffnungen 18 in den Transferraum 12 eingeführt oder aus diesem entnommen werden. Derartige Handlingssysteme sind in der Praxis vielfältig eingesetzt und damit auch allgemein bekannt.
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Den Übergabeöffnungen 18 zum Transferraum 12 sind Verschlussplatten 24 zugeordnet, die beispielsweise über Magnete haftend wandseitig zum Gehäuse 17 der Transferkammer 3 festgelegt sind, zudem aber auch durch im Transferraum 12 herrschenden Unterdruck in ihrer Schließlage gehalten sind oder gehalten sein können.
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Zum durch den Transferraum 12 gebildeten Teil der Transferkammer 3 weist diese einen den Drehantrieb 22 umgreifenden Unterbau mit eckseitig vorgesehenen Tragsäulen 10 auf, die über eine Bodenplatte 11 verbunden sind und die Führungen für das Fahrwerk 9 des Transportwagens 7 bilden, wobei das Fahrwerk 9 Fahrwerksräder 25 aufweist, die nach Art von Teewagen-Rollen schwenkbeweglich zu Auslegern 26 festgelegt sind. Die Ausleger 26 sind ihrerseits über Federbeine 27 getragen, wie sie aus den 7 und 8 – eingefedert in 7 und ausgefedert in 8 – ersichtlich sind und deren äußeres Zylinderrohr 98 durch die hohlzylindrischen Tragsäulen 10 gebildet ist. In diesen ist das innere Zylinderrohr 28 hubverstellbar, aber nicht verdrehbar geführt, von dem die Ausleger 26 auskragen und das seinerseits über die Feder 29 in Richtung auf den Transferraum 12 gegen die Abschlussplatte 21 abgestützt ist. Die Feder 29 umschließt einen ebenfalls in Richtung auf die Abschlussplatte 21 abgestützten Dämpferzylinder 30, dessen Kolbenstange 31 gegen das innere Zylinderrohr 28 im Bereich dessen mit dem jeweiligen Ausleger 26 verbundenen Endes abgestützt ist.
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Im Bereich der Tragsäulen 10 sind über die Bodenplatte 11 nach unten auskragende Abstützungen 32 in Form von Stützfingern 33 vorgesehen, auf denen der Transportwagen 7 gegen die jeweilige Fahrebene 8 tragend abzustützen ist, wenn er nicht anderweitig getragen ist.
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Die durch die Federbeine 27 gebildete Abstützung ist so ausgelegt, dass sie das volle Gewicht des Transportwagens 7 nicht abfangen kann, so dass der Transportwagen 7, wenn er nicht anderweitig getragen oder mittragend gehalten ist, über die Abstützungen 32 lagefest auf der Fahrbahnebene 8 aufsitzt. Wird der Transportwagen 7 wie in den 4 und 5 ersichtlich über eine dort gezeigte Abstützanordnung 34 – oder anderweitig – ergänzend und parallel zu den Federbeinen 27 abgestützt, so ergibt sich die aus den 4 und 5 ersichtliche Freiganglage der durch die Stützfinger 33 gebildeten Abstützungen 32 gegenüber der Fahrbahnebene 8 bei einem um die Traglast der Abstützanordnung 34 verringerten, über die Federbeine 27 getragenem Lastanteil. Der maximale Einfederweg der Federbeine 27 ist anschlagbegrenzt, veranschaulicht durch den Anschlagbund 101.
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Der auf die Abstützanordnung 34 entfallende Lastanteil kann sehr gering gehalten werden, und beispielweise nur einen sehr kleinen Bruchteil des über die Federbeine 27 getragenen Lastanteils ausmachen, da die Abstützungen 32 nur so weit von der Fahrbahnebene 8 ausgehoben werden müssen, dass im Fahrbetrieb ein Kontakt zur Fahrbahnebene 8 ausgeschlossen ist. Dementsprechend bleibt bei über dem Federweg flach verlaufender Feder-Kennlinie der Federbeine 27 bezogen auf den vorgesehenen, geringen Hubweg der Abstützanordnung 34 und die mit dem Anheben des Transportwagens 7 über die Abstützanordnung 34 verbundene geringe Ausfederbewegung der Federbeine 27 der von den Federbeinen 27 getragene Lastanteil im Wesentlichen gleich.
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Erfindungsgemäß ist die Abstützanordnung 34 als Antriebsanordnung 35 ausgebildet und in dieser Ausbildung zweckmäßigerweise nur so weit gewichtstragend genutzt, dass der notwendige Reibschluss der Antriebsglieder 36 der Antriebsanordnung 35 bezogen auf die jeweilige Antriebsleistung gewährleistet ist. Dies insbesondere, wenn die Abstützanordnung 34 in ihrer Funktion als Antriebsanordnung 35 durch einen omnidirektionalen Antrieb mit Omnirädern 37 als Antriebsglieder 36 gebildet ist, da bei Antriebsanordnungen 35 mit Omnirädern 37 hohe Radlasten besonders verschleißkritisch sind. Zudem ist für eine Antriebsanordnung 35 bei der vorgesehenen Nutzung als Antriebshilfe für Transportwagen 7 in Bearbeitungsanlagen von Substraten ein kleiner Bauraumbedarf und ein möglichst kleiner Anteil an der Masse des jeweils zu bewegenden Gesamtsystems anzustreben.
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Eine zweckmäßige Ausbildung der Antriebsanordnung 35 als omnidirektionaler Schleppwagen 99 in seiner Verbindung zum Transportwagen 7 ist in den 15 bis 18 dargestellt, wobei für den die Antriebsanordnung 35 bildenden Schleppwagen 99 in den 16 und 18 eine Abdeckung 38 gezeigt ist, die in der Darstellung gemäß 15 fehlt. Die Antriebsanordnung 35 weist einen oberen Tragrahmen 40 und einen unteren Tragrahmen 41 auf, die gegeneinander über einen Hubantrieb 42 höhenverstellbar und über teleskopische Schiebeführungen 43 verbunden sind. Diese Schiebeführungen 43 weisen am unteren Tragrahmen 41, der als Platte gestaltet ist, aufgesetzte Führungshülsen 44 auf, in denen im Ausführungsbeispiel rollengeführt Führungstifte 45 laufen, welche mit ihren Einsteckenden 46 den als Tragkreuz gestalteten oberen Tragrahmen 40 im Bereich der Enden zweier einander gegenüberliegender Arme 47 durchsetzen. Zu den Armen 47 sind die Führungsstifte 45 axial festgelegt, was hier durch formschlüssig verrastende Sicherungsringe 48 veranschaulicht ist. Der Hubantrieb 42 umfasst, schematisch angedeutet, eine Antriebseinheit 49 mit einer Antriebsspindel 50, die sich über ein Lager 51 im Zentrum 57 des den oberen Tragrahmen 40 bildenden Tragkreuzes abstützt. Die Abdeckung 38 ist im zum Tragrahmen 40 überdeckenden Bereich ausgespart, so dass der Tragrahmen 40 in seiner Hubverstellbarkeit nicht eingeschränkt ist, die nach unten durch den unteren Tragrahmen 41 als Anschlag für die Führungshülsen 44 begrenzt ist.
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15 veranschaulicht des Weiteren in Verbindung mit 18, dass in den Endbereichen der zu den Armen 47 senkrechten Arme 52 des als Tragkreuz ausgebildeten oberen Tragrahmens 40, der zum unteren Tragrahmen 41 über die Antriebseinheit 49 hubverstellbar ist, lagefeste, aber gegebenenfalls höhenverstellbare Stützelemente 53 angeordnet sind, die verhältnismäßig weich gehalten sind und so den Transportwagen 7 gegen die durch den Schleppwagen 99 gebildete Antriebsanordnung 35 in einer Ebene abstützen, die sich senkrecht zu der durch die Schiebeführungen 43 bestimmten Querebene 54 erstreckt. Die Querebene 54 liegt senkrecht zu einer für den die Antriebsanordnung 35 bildenden Schleppwagen 99 bevorzugten Fahrtrichtung 55, die insbesondere einer Geradeausfahrtrichtung des Schleppwagens 99 entspricht, der entsprechend der Ausgestaltung der Antriebsanordnung 34 als omnidirektionaler Antrieb, bezogen auf die gleiche Fahrebene 8, auch in allen hierzu abweichenden Fahrtrichtungen lediglich durch entsprechende Antriebssteuerung der Omniräder 37 verfahrbar ist.
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Bezogen auf die Geradeausfahrtrichtung 55 als bevorzugte Fahrtrichtung liegen die vier für den Schleppwagen 99 als Antriebsanordnung 35 vorgesehenen, nicht lenkbaren Omniräder 37 mit ihren achsgleich liegenden Antriebsmotoren 56 jeweils in einem der Quadranten des den oberen Tragrahmen 40 bildenden Tragkreuzes, und zwar bezogen auf das Zentrum 57 des Tragkreuzes, und damit auch die Achse des Hubantriebes 49, einander diagonal gegenüberliegend.
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Im Hinblick auf die Fahrtrichtung 55 als bevorzugte Geradeausfahrtrichtung ist die Winkellage der Achsen der vor und hinter der Querebene 54 liegenden, jeweils durch einen Motor 56 mit Omnirad 37 gebildeten Antriebseinheiten zueinander gleich, wobei der Winkel zur Querebene 54 kleiner als 45° ist und bevorzugt bei etwa 30° liegt. Die Ausbildung der Omniräder 37 ist in 17 schematisiert veranschaulicht, ansonsten sind die Omniräder 37 nur angedeutet und auch viele Ausführungsformen von Omnirädern 37 bekannt. In der in 17 als Beispiel veranschaulichten Ausführungsform weisen die Omniräder 37 über dem Radumfang einen Kranz von quer zur in der 17 mit der Zeichenebene zusammenfallenden Radebene liegenden Radkörpern 58 auf, deren Drehachsen in der Radebene und tangential zur Umfangsrichtung liegen. Dies mit dem Ergebnis, dass sich über entsprechende Ansteuerung der Omniräder 37 die jeweilige Vortriebsrichtung für den Schleppwagen 99 als Antriebsanordnung 35 in bekannter Weise bestimmen lässt.
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15 und 16 veranschaulichen des Weiteren, dass die Kopplung zwischen dem Schleppwagen 99 als Antriebsanordnung 35 und dem Transportwagen 7 über die Einsteckenden 46 der Führungsstifte 45 erreicht wird, wenn diese in Aufnahmehülsen 59 eingreifen, welche in der Bodenplatte 11 des Transportwagens 7 vorgesehen sind. Erreicht wird dieser Eingriff durch die Hubverstellung des oberen Tragrahmens 40 gegenüber dem unteren Tragrahmen 41, zu dem die omnidirektionalen Antriebe mit den Omnirädern 37 festgelegt sind und gegenüber dem der als Tragkreuz ausgestaltete obere Tragrahmen 40, zu dem die Führungsstifte 45 festgelegt sind, in der Höhe verstellbar ist.
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Zum Ankoppeln des die Antriebsanordnung 35 bildenden Schleppwagens 99 an den über die Stützfinger 33 in einer vorgegebenen Mindesthöhe zur Fahrebene 8 abgestützten Transportwagen 7 muss somit der Schleppwagen 99 lediglich unter den Transportwagen 7 eingefahren werden und es muss bei entsprechender Positionierung in vorstehender Weise die Ankopplung erreicht werden. In der angekoppelten Lage erfolgt die lastübertragende Abstützung – falls eine solche überhaupt angestrebt wird – in Berücksichtigung eines verhältnismäßig geringen, auf die Antriebsanordnung 35 abzustützenden Lastanteil über die Stützelemente 53, die bevorzugt im Wesentlichen auch stoßdämpfend wirken. Bevorzugt sind die Querarme 47 durchsetzend ferner gegen den unteren Tragrahmen 41 abgestützte Anschlagelemente 60 vorgesehen, die bezogen auf die jeweilige Abstützlage zur Bodenplatte 11 einen gegebenenfalls dämpfenden Endanschlag bilden.
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Der vom Transportwagen 7 auf der gegebenenfalls als Antriebsanordnung 35, insbesondere in Form eines Schleppwagens 99 ausgebildeten Abstützanordnung 34 abgestützte Lastanteil kann im Rahmen der Erfindung auch variabel festgelegt und insbesondere in Abhängigkeit vom Schlupf der Omniräder 37 rechnergestützt eingesteuert werden, um unabhängig von Reibwertschwankungen zwischen Fahrebene 8 und Omnirädern 37 eine Einhaltung der jeweils eingesteuerten Fahrtrichtung zu ermöglichen.
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15 veranschaulicht des Weiteren eine beispielsweise Anordnung von Energiespeicherelementen 61 im Freiraum zwischen oberem Tragrahmen 40 und unterem Tragrahmen 41 bei Abstützung auf dem unteren Tragrahmen 41. Zweckmäßigerweise ist ferner – siehe 18 – die Zuordnung eines Anschlusssteckers 62 zum oberen Tragrahmen 40, um gegebenenfalls eine gemeinsame Energieversorgung vom Transportwagen 7 und Antriebsanordnung 35 herzustellen, was in 18 durch eine der Bodenplatte 11 des Transportwagens 7 zugeordnete Steckkupplung 63 erreicht wird.
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Zweckmäßig ist auch die Ausrüstung der Antriebsanordnung 35 mit einer Sensoreinheit 64, sei es eine Kamera oder dergleichen, die in Zuordnung zu einer nicht dargestellten Rechen- und/oder Steuereinheit auch die automatisierte Ausrichtung der als Schleppwagen 99 ausgebildeten Antriebsanordnung 35 an vorgegebenen Wegmarkierungen ermöglicht. Entsprechend ist eine automatisierte Führung gegebenenfalls auch über Sensoriken, insbesondere in Form zumindest einer Kamera, zu erreichen, die zum Beispiel als Deckenkamera die Andockstationen 2 und den oder die Transportwagen 7 entsprechend ihnen zugeordneter Kennzeichnungen in ihrer Lage erfasst, so dass über die Recheneinheit eine automatisierte Führung anhand ablaufbedingter Vorgaben möglich ist.
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In den Figuren ist teilweise in Zuordnung zum Transportwagen 7 eine Ventilanordnung 65 gezeigt, die bei zur jeweiligen Andockstation 2 angedocktem Transportwagen 7 im Übergang zwischen diesem und der Andockstation 2 liegt. Aus den 3 und 5 ist ersichtlich, dass diese Ventilanordnung 65, die mit der Hubeinrichtung 66 zu einer Baueinheit 67 zusammengefasst ist, an einer jeweiligen Andockstation 2 lagefest fixiert ist. Insoweit bildet diese Baueinheit 67 ein Zubehör in der Ausrüstung zu Andockstationen 2 und es wird davon Gebrauch gemacht, dass bezüglich der Anordnung der Ventilanordnung 65 zu Andockstationen 2 standardisierte Vorgaben bestehen. Die lagefeste Verbindung der Ventilanordnung 65 zu einer jeweiligen Andockstation 2 ist über schematisiert dargestellte Befestigungsanschlüsse 68 veranschaulicht.
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Der innere Aufbau der Ventilanordnung
65 ist nicht veranschaulicht und ebenso wenig deren Ausbildung im Hinblick auf die Abnahme der Verschlussplatte
24 von der jeweiligen Übergabeöffnung
18 der Transferkammer
3, die im Ausführungsbeispiel allseitig mit Übergabeöffnungen
18 versehen ist und auch allseitig mit einer jeweiligen Andockstation
2 zu verbinden ist, so dass auch aus dieser Sicht eine hohe Flexibilität im Einsatz des Transportwagens
7 gegeben ist, zumal bei übergangslos allseitiger Verfahrbarkeit auch in zueinander rechtwinklig verlaufenden Fahrtrichtungen, was auch das Einfahren in schmalste, gerade noch das Einfahren des Transportwagens
7 ermöglichende Gassen gestattet. Zur Ausbildung der Ventilanordnung
65, die hier nur schematisch angedeutet ist, wird auch Bezug genommen auf die
DE 10 2005 040 741 B4 , die insbesondere in
2 eine diesbezügliche Möglichkeit veranschaulicht. Die Verschlussplatte
24 wird hier bei Freigabe des Übergabeweges durch die Ventilanordnung
65 mit einem die entsprechende Übergabeöffnung
18 der Ventilanordnung
65 verschließenden Deckelelement verbunden und zusammen mit diesem Deckelelement aus dem jeweiligen Übergabeweg entfernt.
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Um den Transportwagen 7 mit der jeweiligen Übergabeöffnung 18 seiner Transferkammer 3 auf eine zur Ventilanordnung 65 der jeweiligen Andockstation 2 entsprechende Höhenlage zu bringen, also eine durchlaufende Übergabeebene von der Transferkammer 3 zur Andockstation 2 zu schaffen, wird der Transportwagen 7 über die Hubeinrichtung 66 aus seiner zur durch den Schleppwagen 99 gebildeten Antriebsanordnung 35 gegebenen Kupplungslage herausgehoben, was beispielsweise in den 8 und 9 veranschaulicht ist. Die Hubeinrichtung 66 weist stirnseitig zum Gehäuse 69 der Ventilanordnung 65 in Hubrichtung verschiebbar geführt einen Hubrahmen 70 mit seitlich liegenden Hubarmen 71 auf, an denen parallel verlaufende Führungsstangen 72 angebracht sind. Diese Führungsstangen 72 laufen in Führungsbuchsen 73, welche stirnseitig seitlich am Gehäuse 69 angebracht sind. Am vom Gehäuse 69 abgelegenen, unteren Ende ist der Hubrahmen 70 über eine die Hubarme 71 verbindende Tragstange 74 geschlossen, an der längsmittig ein nach unten ausgekröpfter Tragwinkel 75 vorgesehen ist, an welchem ein Hubzylinder 76 über seine Kolbenstange 77 angelenkt ist. Abgestützt ist der Hubzylinder 76 an seinem oberen Ende gegen das Ventilgehäuse 69.
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Die Hubarme 71 weisen bevorzugt Flachquerschnitt auf und sind an ihrer der Andockebene 78 für die Transferkammer 3 zugewandten Schmalseite mit über die Andockebene 78 auskragenden Traghaken 79, 80 versehen, denen – siehe 2 – seitens des den Transferraum 12 umschließenden Gehäuses 17 seitlich im Übergang zwischen den Übergabeöffnungen 18 und den in den Eckbereichen vorgesehenen Tragsäulen 10 zu untergreifende Tragbolzen 81, 82 zugeordnet sind. Die Tragbolzen 81, 82 liegen jeweils in gegen die Andockebene 78 offenen Tragschlitzen 83, wobei die Breite der in Einführrichtung auf die Tragschlitze 83 sich endseitig verjüngenden Traghaken 79, 80 nahezu der Breite der Tragschlitze 83 entspricht. Die Traghaken 79, 80 nehmen die Tragbolzen 81, 82 mit einem gewissen Spiel auf und sind bezüglich ihrer Tragöffnungen 84 bevorzugt in Richtung auf die Hubarme 71 hinterschnitten ausgebildet, so dass bei in den Traghaken 79, 80 liegenden Tragbolzen 81, 82 diese in dem hinterschnittenen Bereich liegen, wenn das Gehäuse 17 der Transferkammer 3 an das Gehäuse 69 der Ventilanordnung 65 dichtend angedockt ist.
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Diese dichtende Anlage ergibt sich, wenn die Transferkammer 3 über die Hubeinrichtung 66 zunächst berührungsfrei zur Ventilanordnung 65 auf die Übergabeposition angehoben ist und in dieser Übergabeposition an die Ventilanordnung 65 herangezogen wird, so dass sich reibungsfrei ein abgedichteter Übergang in der Andockebene 78 ergibt. Erreicht wird diese Querbewegung über am Gehäuse 69 der Ventilanordnung 65 unterseitig und bevorzugt beiderseits des Hubzylinders 76 liegende Stellzylinder 85, 86, die (12) eine Anschlussleiste 87 tragen, welche über die Stellzylinder 85, 86 quer zur Andockebene 78 verstellbar ist und nach unten offene Fangöffnungen 88, 89 aufweist, denen seitlich des Gehäuses 17 der Transferkammer 3 über die Andockebene 78 auskragende pilzförmige Haltestifte 90, 91 zugeordnet sind. Bei entsprechenden Versorgungsanschlüssen zur Ventilanordnung 65 können über diese auch die jeweils angeschlossenen Elemente, so insbesondere auch die Transferkammern 3, den geforderten Sonderbedingungen entsprechend klimatisiert werden.
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Wird der Hubrahmen 70 angehoben und untergreift dabei mit seinen Traghaken 79, 80 die Tragbolzen 81, 82, so wird die Transferkammer 3 und der Transportwagen 7 zunächst auf die gemeinsame Übergabeebene angehoben, wobei die am Gehäuse 17 vorgesehenen Haltestifte 90, 91 zum Eingriff in die Fangöffnungen 88, 89 der Anschlussleiste 87 kommen, und es wird dann über die Stellzylinder 85, 86 die Transferkammer 3 gegen die Ventilanordnung 65 herangezogen. Durch den Übergriff der hinterschnitten ausgebildeten Tragöffnungen 84 der Traghaken 79, 80 zu den Tragbolzen 81, 82 werden dabei auch die Tragbolzen 81, 82 in ihrer Höhenlage zu den Traghaken 79, 80 festgelegt.
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Bevorzugt trägt die Anschlussleiste 87 auch eines der symbolisch dargestellten Kontaktelemente 92 einer elektrischen Anschlussverbindung, so dass verbunden mit dem Andockvorgang auch eine Leitungsverbindung für die elektrische Energieversorgung, gegebenenfalls aber auch zur Signalübertragung zwischen dem Transfer 7 und der jeweiligen Andockstation 2 hergestellt ist.
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Vor allem die 4, 5, 7 bis 9 und 16 veranschaulichen, dass die Verbindung zwischen dem omnidirektionalen Schleppwagen 99 als Antriebsanordnung durch Unterfahren zum Schleppwagen 99 und nachträgliches Ankuppeln sowohl bei lagefest abgestelltem Schleppwagen 99 wie auch bei über die Hubeinrichtung 66 zunächst ausgehobenem Schleppwagen 99 möglich ist.
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Bei über den Schleppwagen 99 als Antriebsanordnung 35 untergriffener Transferkammer 7 ist diese zumindest im Wesentlichen über die Fahrwerksräder 25 getragen, und es übernimmt der Schleppwagen 99 allenfalls eine Teillast, insbesondere einen sehr geringen Lastanteil, so dass ein wesentlicher Lastanteil über die Federbeine 27 auch dann noch getragen ist, wenn die Transferkammer 3 über die Hubeinrichtung 66 mit der Ventilanordnung 65 und über diese mit der jeweiligen Andockstation 2 verbunden ist. Die Hubeinrichtung 66 wird in ihrer Hubarbeit somit über die über die Federbeine 27 erfolgende Federabstützung zur Fahrbahnebene 8 unterstützt, wobei die Federbeine 27 bevorzugt sehr flach verlaufende Feder-Kennlinien aufweisen, so dass sich über den ganzen Hubweg eine wirksame Unterstützung ergibt, die zur Stabilität der jeweiligen Gesamtanordnung, bestehend aus Andockstation 2, die Ventilanordnung 65 sowie Transferkammer 3 und Transportwagen 7 bei insgesamt leichter Bauweise wesentlich beiträgt.
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Anhand der 19 bis 21 wird eine weitere Variante einer Antriebsanordnung 93 mit omnidirektionalen Radantrieben erläutert, die sich insoweit von den anhand der vorhergehenden Figuren erläuterten Lösungen unterscheidet, dass die Antriebsanordnung 93 nicht, wie die Antriebsanordnung 35, mit einem eigenständigen omnidirektionalen Schleppwagen 99 arbeitet, sondern mit einzelnen omnidirektionalen Radantrieben 94, umfassend jeweils ein Omnirad 95 mit zugehörigem Antriebsmotor 96. Der jeweilige Radantrieb 94 ist über einen Tragarm 97 zur Transferkammer 3 lagefest festgelegt, wobei Radantriebe 94 jeder der Ecken der im Querschnitt rechteckförmigen Transferkammer 3 zugeordnet sind und zu dieser durch lagefeste Verbindung der Tragarme 97 zu den Tragsäulen 10 festgelegt sind. Die Positionierung der Radantriebe 94 zueinander, auch in ihrer Winkellage entspricht bevorzugt der anhand der 15 erläuterten, wobei die separate Anordnung der Radantriebe 94 in zweckmäßiger Weise zu einer benachbarten Lage der Omniräder 95 zu den Fahrwerksrädern 25 führt. Bezüglich der sonstigen Funktionen, auch bezüglich der möglichen Lastaufteilung in der Abstützung gegen die Fahrebene 8 sind die Verhältnisse bei dieser Lösung im Wesentlichen jenen entsprechend, die anhand der vorhergehenden Figuren erläutert wurden, weswegen auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Dies gilt auch bezüglich der Verteilung der Traglasten auf die Federbeine 27 und die Antriebsanordnung 93, wobei bei dieser Lösung allerdings der Mindestabstand zur Fahrebene 8 durch die Anschlagbunde 101 an den Federbeinen 27 bestimmt ist und damit auch der im Extremfall auf die Omniräder 95 wirkende Lastanteil. Die Fixierung der Abstelllage an einem jeweiligen Standplatz kann bei dieser Lösung beispielsweise über die Antriebsblockierung der Omniräder 95 erfolgen.
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In allen Ausführungsformen ist jeweils ein Rechteckquerschnitt für die Transferkammer 3 wie auch eine Abstützung der Transferkammer 3 über deren Ecken zugeordnete Fahrwerksräder 25 vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung liegen auch anderweitige Querschnittsformen für die Transferkammer 3, so insbesondere eine fünf- oder sechseckige Querschnittsform mit den jeweiligen Flachseiten zugeordneten Übergabeöffnungen 18. Auch bezüglich der Zahl der Fahrwerksräder 25 und deren Anordnung sind im Rahmen der Erfindung liegende Abweichungen möglich, so können beispielsweise auch lediglich drei Fahrwerksräder 25 in entsprechend dreieckförmiger Anordnung zur Transferkammer 3 vorgesehen werden. Vergleichbares gilt bezüglich der Ausbildung des Omniantriebs, der nicht an vier Omniräder gebunden ist, sondern beispielsweise auch in allen Ausgestaltungen mit nur drei Antriebsrädern erfindungsgemäß eingesetzt werden kann.
