DE102013207319A1

DE102013207319A1 - Tape valve in vacuum chamber for roll-to-roll coating system, has drive device that is removed from housing and is operatively connected with vertical shaft using an actuating element which is operatively connected to valve slider

Info

Publication number: DE102013207319A1
Application number: DE201310207319
Authority: DE
Inventors: Michael Hentschel; Reinhard Jaeger
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2014-06-05

Abstract

The tape valve has the housing (1) that is provided with a substrate passage (2). A valve slider is movably mounted in the housing. A drive device (7) is arranged for moving the valve slider. The drive device is removed from the housing, and is operatively connected with a vertical shaft (5) using an actuating element (4). The actuating element is operatively connected to the valve slider. An elastic element is arranged between actuating elements and the valve slider. An independent claim is included for a tape substrate treatment system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bandventil zur vakuumdichten Trennung zweier unterschiedlicher Bereiche, durch welche ein Bandsubstrat geführt wird, sowie eine Bandsubstratbehandlungsanlage, beispielsweise eine Rolle-zu-Rolle-Beschichtungsanlage (Roll-to-Roll Coater). The invention relates to a belt valve for the vacuum-tight separation of two different regions through which a belt substrate is guided, and a belt substrate treatment plant, such as a roll-to-roll coater.

Unter einem Bandsubstrat soll ein langggestrecktes Substrat mit einer Breite und einer relativ zur Breite geringen Dicke, beispielsweise eine Kunststoff- oder Metallfolie oder ein dünnes Blechband, verstanden werden. Solche Bandsubstrate werden in Bandsubstratbehandlungsanlagen unter Vakuum behandelt, d.h. gereinigt, beschichtet usw., wobei das unbehandelte Bandsubstrat üblicherweise auf einer ersten Rolle bereitgestellt, von der ersten Rolle abgewickelt, durch die Bandsubstratbehandlungsanlage bewegt und dabei behandelt und anschließend auf eine zweite Rolle aufgewickelt wird. Die Bandsubstratbehandlungsanlage kann mehrere Vakuumkammern umfassen, die paarweise durch je ein Bandventil, das die Passage des Bandsubstrats ermöglicht, gegeneinander abtrennbar sind, um die Vakuumkammern beispielsweise zu Wartungs- und Reinigungszwecken einzeln belüften zu können und gleichzeitig das Vakuum in angrenzenden Vakuumkammern aufrechtzuerhalten. A tape substrate is to be understood as an elongate substrate having a width and a thickness that is small relative to the width, for example a plastic or metal foil or a thin sheet metal strip. Such tape substrates are treated under vacuum in tape substrate processing equipment, i. cleaned, coated, etc., wherein the untreated tape substrate is usually provided on a first roll, unwound from the first roll, moved through the belt substrate treatment equipment and thereby treated, and then wound up on a second roll. The belt substrate treatment system may comprise a plurality of vacuum chambers, which are mutually separable by a respective band valve, which allows the passage of the tape substrate to individually ventilate the vacuum chambers for maintenance and cleaning purposes, for example, while maintaining the vacuum in adjacent vacuum chambers.

Bekannt sind Bandventile, die innerhalb einer Vakuumkammer eingebaut sein können und bei denen das sich durch das Bandventil erstreckende Bandsubstrat durch eine schwenkbar angeordnete, freidrehende Rolle in einen Ventilsitz gepresst wird, dessen Kontur der Außenkontur der Rolle angepasst ist. Known are band valves, which can be installed within a vacuum chamber and in which the belt valve extending through the strip substrate is pressed by a pivotally mounted, freely rotating roller in a valve seat whose contour is adapted to the outer contour of the roll.

Andere bekannte Bandventile sind als Klappenventile ausgeführt, wobei die Substratpassage durch eine schwenkbar gelagerte Klappe verschließbar ist. Other known band valves are designed as flap valves, wherein the substrate passage is closed by a pivotally mounted flap.

Des Weiteren sind als Schieberventile gestaltete Bandventile bekannt, die ebenfalls in der Lage sind, Bandsubstrate wie Folien oder dergleichen wahlweise passieren zu lassen oder zwei aneinander grenzende Anlagenkammern vakuumdicht gegeneinander abzudichten. Der Ventilschieber verschließt dabei die Substratpassage des Bandventils, wobei das Bandsubstrat zwischen dem Ventilschieber und dem Rand der Substratpassage eingeklemmt wird. Von Nachteil ist dabei, dass das Gehäuse des Bandventils zwischen den benachbarten Vakuumkammern und damit an Atmosphäre angeordnet sein muss, d.h. das Bandventil muss zwischen zwei vakuumtechnisch getrennten Vakuumkammern montiert werden. Üblicherweise sind mehrere Antriebe für den Ventilschieber außen am Gehäuse des Bandventils und damit ebenfalls an Atmosphäre senkrecht zum Ventilschieber angeordnet und benötigen daher viel Bauraum. Furthermore, designed as a slide valves band valves are known, which are also able to tape substrates such as films or the like either pass or seal two adjacent plant chambers vacuum-tight against each other. The valve slide closes the substrate passage of the band valve, wherein the band substrate is clamped between the valve spool and the edge of the substrate passage. The disadvantage here is that the housing of the band valve between the adjacent vacuum chambers and thus must be arranged in the atmosphere, i. The belt valve must be mounted between two vacuum-controlled vacuum chambers. Usually, several drives for the valve spool on the outside of the housing of the band valve and thus also arranged at the atmosphere perpendicular to the valve spool and therefore require a lot of space.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Bandventil anzugeben, welches innerhalb einer Vakuumkammer im Vakuum anbringbar ist, wobei der oder die Antriebe außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sein sollen. It is an object of the invention to provide a band valve which is attachable within a vacuum chamber in vacuum, wherein the one or more drives are to be arranged outside the vacuum chamber.

Das vorgeschlagene Bandventil für ein Bandsubstrat umfasst ein Gehäuse mit einer Substratpassage, einen im Gehäuse verschiebbar gelagerten Ventilschieber sowie mindestens eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Ventilschiebers, wobei die Antriebseinrichtung entfernt vom Gehäuse angeordnet ist und über eine Königswelle mit mindestens einem Stellelement wirkverbunden ist, wobei das mindestens eine Stellelement mit dem Ventilschieber wirkverbunden ist. The proposed band valve for a tape substrate comprises a housing with a substrate passage, a slidably mounted in the housing valve slide and at least one drive means for moving the valve spool, wherein the drive means is remote from the housing and is operatively connected via a king shaft with at least one actuator, wherein the at least an actuating element is operatively connected to the valve slide.

Die vorgeschlagene Anordnung einer Königswelle zwischen der Antriebseinrichtung und dem Ventilschieber ermöglicht es, die Antriebseinrichtung außerhalb der Vakuumkammer einer Bandsubstratbehandlungsanlage anzuordnen, so dass die Antriebseinrichtung einerseits nicht vakuumfest sein muss und andererseits beispielsweise im Reparatur- oder Wartungsfall einfach und ohne Belüftung der Vakuumkammer von außen zugänglich ist. Darüber hinaus ermöglicht die vorgeschlagene Anordnung einer Königswelle zwischen der Antriebseinrichtung und dem Ventilschieber, mit nur einer Antriebseinrichtung bedarfsweise auch mehrere Stellelemente anzutreiben. The proposed arrangement of a vertical shaft between the drive device and the valve slide allows the drive device to be arranged outside the vacuum chamber of a belt substrate treatment system, so that the drive device on the one hand does not have to be vacuum-tight and on the other hand, for example, in repair or maintenance simply and without ventilation of the vacuum chamber is accessible from the outside , In addition, the proposed arrangement of a vertical shaft between the drive device and the valve slide, with only one drive device, if necessary, to drive a plurality of actuators.

Die vorgeschlagene Bandsubstratbehandlungsanlage umfasst mindestens zwei benachbarte Vakuumkammern sowie eine die beiden Vakuumkammern verbindende Substratpassage, die das Passieren eines Bandsubstrats von einer ersten Vakuumkammer in eine zweite Vakuumkammer ermöglicht, wobei die Substratpassage bedarfsweise durch einen Ventilschieber verschließbar ist und wobei der Ventilschieber durch mindestens ein Stellelement, eine mit dem mindestens einen Stellelement wirkverbundene Königswelle und eine mit der Königswelle wirkverbundene, außerhalb der mindestens zwei Vakuumkammern angeordnete Antriebseinrichtung zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung hin und her bewegbar ist. The proposed belt substrate treatment system comprises at least two adjacent vacuum chambers and a substrate passage connecting the two vacuum chambers, which allows the passage of a tape substrate from a first vacuum chamber into a second vacuum chamber, wherein the substrate passage is closed by a valve spool as required, and wherein the valve spool by at least one actuator, a with the at least one actuator operatively connected king shaft and operatively connected to the vertical shaft, outside the at least two vacuum chambers arranged drive means between an open position and a closed position is movable back and forth.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Substratpassage schlitzförmig und die Königswelle ist mit dem Ventilschieber durch mindestens zwei Stellelemente verbunden. Dadurch wird bei einem langgestreckten Ventilschieber ein Verkanten desselben in seiner Führung innerhalb des Gehäuses vermieden. Die Königswelle treibt alle vorhandenen Stellelemente an und sorgt so für eine gleichmäßige Bewegung des Ventilschiebers. In one embodiment of the invention, the substrate passage is slit-shaped and the vertical shaft is connected to the valve spool by at least two adjusting elements. As a result, tilting of the same in its guide within the housing is avoided in the case of an elongate valve slide. The vertical shaft drives all existing control elements and thus ensures a uniform movement of the valve spool.

In einer weiteren Ausgestaltung des vorgeschlagenen Bandventils ist zwischen dem oder den Stellelementen und dem Ventilschieber mindestens je ein elastisches Element angeordnet, das beispielsweise als Elastomerblock, Schraubenfeder oder dergleichen ausgebildet sein kann. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass kleinere Positionsabweichungen des Ventilschiebers ausgeglichen werden können. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass die Andruckkraft des Ventilschiebers auf die gegenüberliegende Dichtfläche des Gehäuses begrenzt wird. Schließlich ist diese Ausgestaltung auch vorteilhaft, weil sich das Ventil dadurch auch dann dicht verschließen lässt, wenn sich noch ein Substrat durch die Substratpassage erstreckt, weil der Ventilschieber stehenbleiben kann, auch wenn sich das Stellelement noch weiter bewegt. In a further embodiment of the proposed band valve at least one elastic element is arranged between the one or more adjusting elements and the valve slide, which may be formed, for example, as an elastomeric block, coil spring or the like. An advantage of this embodiment is that smaller positional deviations of the valve spool can be compensated. Another advantage is that the pressure force of the valve spool is limited to the opposite sealing surface of the housing. Finally, this embodiment is also advantageous because the valve can then be tightly sealed even if a substrate still extends through the substrate passage, because the valve spool can stand still, even if the actuator moves even further.

In einer anderen Ausgestaltung des vorgeschlagenen Bandventils ist vorgesehen, dass das das Stellelement eine Gewindespindel und eine Spindelmutter umfasst. Beispielsweise kann die Gewindespindel durch die Königswelle in eine rotierende Bewegung versetzt werden, die auf der Gewindespindel sitzende Spindelmutter aber gleichzeitig im Gehäuse so gehalten sein, dass eine Drehung derselben verhindert wird, so dass die Spindelmutter bei einer Drehung der Gewindespindel in deren axialer Richtung verschoben wird. Der Ventilschieber ist mit der Spindelmutter verbunden und wird daher ebenfalls in axialer Richtung der Gewindespindel verschoben. In another embodiment of the proposed band valve is provided that the actuating element comprises a threaded spindle and a spindle nut. For example, the threaded spindle can be set by the king shaft in a rotating movement, but the spindle sitting on the spindle spindle at the same time be held in the housing so that rotation thereof is prevented, so that the spindle nut is displaced upon rotation of the threaded spindle in the axial direction , The valve spool is connected to the spindle nut and is therefore also displaced in the axial direction of the threaded spindle.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann das Stellelement ein Kurbelgetriebe umfassen. Dabei kann das Kurbelgetriebe mit seiner einen Seite mit der Königswelle und mit seiner anderen Seite mit dem Ventilschieber verbunden sein. Die Verbindung des Kurbelgetriebes mit dem Ventilschieber kann dabei entweder direkt oder über einen Stößel erfolgen, wobei der Ventilschieber oder der Stößel oder beide im Innern des Gehäuses geführt sein können. According to an alternative embodiment, the actuating element may comprise a crank mechanism. In this case, the crank mechanism may be connected with its one side with the vertical shaft and with its other side with the valve spool. The connection of the crank gear with the valve spool can be done either directly or via a plunger, wherein the valve spool or the plunger or both may be performed inside the housing.

Nachfolgend wird das vorgeschlagene Bandventil anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Hereinafter, the proposed band valve will be explained in more detail with reference to embodiments and accompanying drawings. Show

1 eine perspektivische Ansicht eines Bandventils, 1 a perspective view of a band valve,

2 eine Ausgestaltung des Betätigungsmechanismus‘ eines Bandventils mit einem Spindeltrieb, und 2 an embodiment of the actuating mechanism 'of a band valve with a spindle drive, and

3 eine alternative Ausgestaltung des Betätigungsmechanismus‘ eines Bandventils mit einem Kurbelgetriebe. 3 an alternative embodiment of the actuating mechanism 'of a band valve with a crank mechanism.

1 zeigt eine Außenansicht des beschriebenen Bandventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Antriebsmechanismus dieses Ausführungsbeispiels ohne das Gehäuse 1 ist in 2 dargestellt. Das Bandventil umfasst ein Gehäuse 1 mit einer Substratpassage 2 und einem im Gehäuse zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung hin und her bewegbaren Ventilschieber 3. Das Bandventil kann in einer ersten Vakuumkammer, beispielsweise eine Haspelkammer mit einer bereitgestellten Rolle unbehandelten Bandsubstrats, angeordnet sein und dazu dienen, die erste Vakuumkammer von einer zweiten Vakuumkammer, beispielsweise einer Prozesskammer, in der das Bandsubstrat beschichtet wird, zu trennen. 1 shows an outside view of the described band valve according to a first embodiment. The drive mechanism of this embodiment without the housing 1 is in 2 shown. The band valve comprises a housing 1 with a substrate passage 2 and a valve spool reciprocable in the housing between an open position and a closed position 3 , The band valve may be disposed in a first vacuum chamber, for example a reel chamber with a provided roll of untreated ribbon substrate, and serve to separate the first vacuum chamber from a second vacuum chamber, for example a process chamber in which the ribbon substrate is coated.

Das Gehäuse 1 ist in einer dieser beiden benachbarten Vakuumkammern einer Bandsubstratbehandlungsanlage angeordnet und befindet sich daher im Betrieb der Anlage im Vakuum. The housing 1 is located in one of these two adjacent vacuum chambers of a belt substrate treatment plant and is therefore in operation of the system in vacuum.

Der Antrieb des Ventilschiebers 3 zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung erfolgt seitlich über die Königswelle 5, die im Ausführungsbeispiel der 1 in einem Schutzrohr angeordnet ist. An der Außenseite der Kammerwand der Vakuumkammer ist eine Antriebseinrichtung 7, beispielsweise ein elektrischer Getriebemotor, angeordnet, der mit der Königswelle 5 wirkverbunden ist. Durch eine Drehdurchführung 6 treibt die atmosphärenseitig liegende Antriebseinrichtung 7 die Königswelle 5 an. Vorzugsweise wird eine waagerechte Einbaulage angewendet, jedoch sind andere Einbaulagen ebenso realisierbar. The drive of the valve spool 3 between the open position and the closed position takes place laterally over the vertical shaft 5 , which in the embodiment of the 1 is arranged in a protective tube. On the outside of the chamber wall of the vacuum chamber is a drive device 7 , For example, an electric gear motor, arranged with the king shaft 5 is actively connected. Through a rotary feedthrough 6 drives the drive unit located on the atmosphere side 7 the royal wave 5 at. Preferably, a horizontal mounting position is used, however, other mounting positions are also feasible.

Auf der Königswelle sind im Ausführungsbeispiel zwei Kegelzahnräder 8 angeordnet, die mit je einem weiteren Kegelzahnrad 8 eines Stellelements 4 im Eingriff stehen. Die beiden Stellelemente 4 umfassen weiterhin je eine Gewindespindel 9 und eine auf dieser Gewindespindel 9 sitzende Spindelmutter 10, die an ihrem unteren Ende einen Bügel 11 aufweist. Die Spindelmutter 10 weist eine Passfeder 12 auf, mit deren Hilfe die Spindelmutter 10 in einer Nut des Gehäuses 1 in der Bewegungsrichtung des Ventilschiebers 3 geführt wird. On the vertical shaft in the exemplary embodiment, two bevel gears 8th arranged, each with a further bevel gear 8th an actuating element 4 are engaged. The two control elements 4 each further comprise a threaded spindle 9 and one on this threaded spindle 9 seated spindle nut 10 , which at its lower end a hanger 11 having. The spindle nut 10 has a feather key 12 on, with whose help the spindle nut 10 in a groove of the housing 1 in the direction of movement of the valve spool 3 to be led.

An der Außenseite des Bügels 11 ist jeweils ein elastisches Element in Form einer Schraubenfeder 13 angeordnet, die mit dem Ventilschieber 3 verbunden ist. Die elastischen Elemente 13 dienen dazu, Bewegungsungleichmäßigkeiten des Ventilschiebers 3 auszugleichen, damit der Ventilschieber 3 über seine volle Länge gleichmäßig auf die gegenüberliegende Dichtfläche des Gehäuses 1 gedrückt wird. Auf die Federn 13 kann verzichtet werden, wenn der Ventilschieber 3 im Gehäuse 1 exakt genug geführt wird. On the outside of the temple 11 is in each case an elastic element in the form of a helical spring 13 arranged with the valve slide 3 connected is. The elastic elements 13 serve to movement nonuniformity of the valve spool 3 compensate, so that the valve spool 3 over its full length evenly on the opposite sealing surface of the housing 1 is pressed. On the springs 13 can be omitted if the valve spool 3 in the case 1 is performed exactly enough.

Treibt die Antriebseinrichtung 7 die Königswelle 5 an, so wird über die jeweilige Paarung der beiden im Eingriff stehenden Kegelzahnräder 8 das jeweilige Stellelement betätigt, d.h. die Gewindespindel 9 dreht sich und verursacht so eine lineare Bewegung der Spindelmutter 10, die über den Bügel 11 und die Schraubenfeder 13 die Bewegung auf den Ventilschieber 3 überträgt. Drives the drive device 7 the royal wave 5 on, it is about the respective pairing of the two meshing bevel gears 8th actuates the respective actuator, ie the threaded spindle 9 turns and causes a linear movement of the spindle nut 10 that go over the hanger 11 and the coil spring 13 the movement on the valve spool 3 transfers.

Eine Dichtung 16 umschließt die Substratpassage 2 und ist auf bzw. in der Montagefläche des Bandventils angeordnet, mit der das Gehäuse 1 beispielsweise an einer Kammerwand einer Vakuumkammer befestigt wird. A seal 16 encloses the substrate passage 2 and is disposed on or in the mounting surface of the band valve, with which the housing 1 For example, it is attached to a chamber wall of a vacuum chamber.

Durch die seitlich angeordnete und mit einem Abstand zum Gehäuse 1 liegende Antriebseinrichtung 7 wird Bauraum gespart und damit das zu evakuierende Kammervolumen reduziert. By the side-mounted and with a distance to the housing 1 lying drive device 7 Space is saved and thus reduces the evacuated chamber volume.

Ein Querschnitt durch den Antriebsmechanismus eines alternativen Ausführungsbeispiels ist in 3 dargestellt. Dort umfasst das Stellelement 4 ein Kurbelgetriebe 14, das mit einem Stößel 15 verbunden ist, der im Gehäuse 1 linear geführt wird, sowie eine Schraubenfeder 13, die mit dem Stößel 15 und dem Ventilschieber 3 verbunden ist und dadurch die von der Königswelle 5 durch das Kurbelgetriebe 14 verursachte Bewegung des Stößels 15 auf den Ventilschieber 3 überträgt. A cross section through the drive mechanism of an alternative embodiment is shown in FIG 3 shown. There includes the actuator 4 a crank gear 14 that with a pestle 15 connected in the housing 1 is guided linearly, and a coil spring 13 that with the pestle 15 and the valve spool 3 connected and thereby by the royal wave 5 through the crank gear 14 caused movement of the plunger 15 on the valve spool 3 transfers.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Gehäuse casing
2 2: Substratpassage substrate passage
3 3: Ventilschieber valve slide
4 4: Stellelement actuator
5 5: Königswelle Bevel
6 6: Drehdurchführung Rotary union
7 7: Antriebseinrichtung driving means
8 8th: Kegelzahnrad bevel gear
9 9: Gewindespindel screw
10 10: Spindelmutter spindle nut
11 11: Bügel hanger
12 12: Passfeder Adjusting spring
13 13: Schraubenfeder coil spring
14 14: Kurbelgetriebe crank mechanism
15 15: Stößel tappet
16 16: Dichtung poetry

Claims

Band valve for a tape substrate, comprising a housing ( 1 ) with a substrate passage ( 2 ), one in the housing ( 1 ) slidably mounted valve spool ( 3 ) and at least one drive device ( 7 ) for moving the valve spool ( 3 ), wherein the drive device ( 7 ) away from the housing ( 1 ) is arranged and over a royal wave ( 5 ) with at least one actuating element ( 4 ) is operatively connected, wherein the at least one actuating element ( 4 ) with the valve slide ( 3 ) is operatively connected.

Band valve according to claim 1, characterized in that the substrate passage ( 2 ) is slot-shaped and the royal wave ( 5 ) with the valve slide ( 3 ) by at least two control elements ( 4 ) connected is.

Band valve according to claim 1 or 2, characterized in that between the one or more adjusting elements ( 4 ) and the valve slide ( 3 ) at least one elastic element each ( 13 ) is arranged.

Band valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actuating element ( 4 ) a threaded spindle ( 9 ) and a spindle nut ( 10 ).

Band valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actuating element ( 4 ) a crank gear ( 14 ).

A belt substrate treatment system comprising at least two adjacent vacuum chambers and a substrate passage connecting the two vacuum chambers (US Pat. 2 ), which allows the passage of a tape substrate from a first vacuum chamber into a second vacuum chamber, wherein the substrate passage ( 2 ) as required by a valve spool ( 3 ) is closable and wherein the valve slide ( 3 ) by at least one actuator ( 4 ), one with the at least one actuating element ( 4 ) Actively connected royal wave ( 5 ) and one with the royal wave ( 5 ) operatively connected, outside the at least two vacuum chambers arranged drive means ( 7 ) is movable back and forth between an open position and a closed position.

Tape substrate treatment plant according to claim 6, characterized in that the substrate passage ( 2 ) is slot-shaped and the royal wave ( 5 ) with the valve slide ( 3 ) by at least two control elements ( 4 ) connected is.

Belt substrate treatment plant according to claim 6 or 7, characterized in that between the one or more control elements ( 4 ) and the valve slide ( 3 ) at least one elastic element each ( 13 ) is arranged.

Belt substrate treatment installation according to one of claims 6 to 8, characterized in that the actuator ( 4 ) a threaded spindle ( 9 ) and a spindle nut ( 10 ).

Belt substrate treatment installation according to one of claims 6 to 8, characterized in that the actuator ( 4 ) a crank gear ( 14 ).