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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transportieren eines folienartigen, ebenen Behandlungsgutes rnr ein System zur chemischen und/oder elektrochemischen Behandlung des Behandlungsgutes und ein derartiges System mit einer solchen Vorrichtung.
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Bei der Bearbeitung von ebenem Behandlungsgut wie beispielsweise Leiterplatten in der Leiterplattenindustrie findet eine Behandlung des Behandlungsgutes häufig in einer nasschemischen Prozesslinie statt. In herkömmlichen Anlagen mit einem horizontalen Transport werden die Leiterplatten auf Rollenbahnen oder Walzenbahnen aufgelegt und durch die Anlage transportiert. Dies gelingt in der Regel problemlos, wenn das Behandlungsgut eine ausreichend hohe Eigenstabilität besitzt. Bei einem folienartigen Behandlungsgut, welches durch eine Dicke von weniger als 0,50 mm charakterisiert ist, kann ein Transport durch Rollen- oder Walzenbahnen jedoch schwierig sein. Während der Transportbewegung kann sich, unterstützt durch eine starke Elektrolytbewegung, ein solch dünnes Behandlungsgut in seiner Position innerhalb eines Badbehälters in der Anlage stark verändern. Es kann sich an nicht vorhersehbaren Stellen aufwölben, daraufhin in Führungselementen einhaken, dort hängen bleiben oder reißen und somit entweder selbst beschädigt werden oder die Anlagentechnik beschädigen. Weiterhin kann die Oberfläche eines Behandlungsgutes oder eine in der Prozesslinie auf das Behandlungsgut aufgebrachte Schicht wie zum Beispiel ein Lack so empfindlich sein, dass sie bereits durch das Aufliegen auf den Rollen oder Walzen beschädigt wird.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Transportieren eines ebenen, folienartigen Behandlungsgutes entlang einer Transportrichtung für ein System zur chemischen und/oder elektrochemischen Behandlung des Behandlungsgutes zu schaffen. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, ein solches System für eine derartige Vorrichtung zu schaffen.
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Die Aufgabe wird für die Vorrichtung durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird für das System durch den Gegenstand des Patentanspruchs 9 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Transportieren eines folienartigen, ebenen Behandlungsgutes mit einem ersten Randbereich und einem dazu gegenüberliegenden zweiten Randbereich für ein System zur chemischen und/oder elektrochemischen Behandlung des Behandlungsgutes weist auf:
- – ein erstes Haltemittel zum Halten des Behandlungsgutes an dem ersten Randbereich,
- – ein zweites Haltemittel zum Halten des Behandlungsgutes an dem zweiten Randbereich,
wobei das erste Haltemittel und das zweite Haltemittel eingerichtet sind, das Behandlungsgut mindestens teilweise in einer im Querschnitt Kreisringsegmentform zu halten.
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Damit ist es möglich, das folienartige, ebene Behandlungsgut in einer Lage zu halten, welche im Querschnitt ein Kreisringsegment darstellt. Damit ist das Behandlungsgut nicht mehr plan und damit parallel zur Transportebene angeordnet. Stattdessen ist das Behandlungsgut zu einer Seite hin gewölbt, sodass es als Körper betrachtet die Form eines Zylindermantelsegmentes mit einer endlichen Dicke oder die Form einer Rinne aufweist. Das Behandlungsgut ist somit zum Beispiel auf einer Oberseite konvex und auf der zugehörigen Unterseite konkav gewölbt. Das folienartige Behandlungsgut ist dadurch im Querschnitt nicht mehr rechteckförmig wie in einer ebenen Lage, sondern in der Form eines im Querschnitt Kreisringsegmentes ausgebildet. Dadurch erhöht sich das Flächenmoment zweiten Grades bzw. das Flächenträgheitsmoment, insbesondere das axiale Flächenträgheitsmoment.
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Wirken während einer Bewegung des folienartigen Behandlungsgutes Kräfte auf das Behandlungsgut zum Beispiel in Transportrichtung oder senkrecht dazu, kann ein derart gewölbtes Behandlungsgut die Kräfte aufnehmen, wobei sich das Behandlungsgut deutlich geringer verformt als bei einem rechteckförmigen Querschnitt. Bei den auf das Behandlungsgut einwirkenden Kräften kann es sich um Kräfte durch eine Elektrolytbewegung oder um Kräfte durch den Transport in einer zugehörigen Anlage handeln.
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Bei Anlagen zur chemischen und/oder elektrochemischen Beschichtung nach dem Stand der Technik ist es stets ein Ziel, das folienartige Behandlungsgut möglichst plan durch die Anlage zu befördern. Damit erhofft man sich geringe Störungen während des Transportes und einen zuverlässigen chemischen oder elektrochemischen Beschichtungsauftrag. Ferner geht man davon aus, dass bei einer elektrochemischen Behandlung durch die plane Lage des Behandlungsgutes ein gleichmäßiger Abstand zu den zugehörigen Anoden besteht, wodurch eine gleichmäßige Beschichtung auf dem Behandlungsgut erreichbar sein soll.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden diese Gedanken bewusst ignoriert und sogar ins Gegenteil umgesetzt. Das Behandlungsgut ist mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung so gehalten, dass es im Querschnitt die Form eines Kreisringsegmentes und in seiner dreidimensionalen Erstreckung die Form eines Zylindermantelsegmentes besitzt, wobei das Zylindermantelsegment die Dicke des Behandlungsgutes aufweist. Dies ist vorteilhaft, da ein derart gehaltenes Behandlungsgut mit größerer Sicherheit und Zuverlässigkeit durch eine nasschemische Anlage befördert werden kann als bisher. Die bisher als Nachteil eingestufte nichtplane Lage des Behandlungsgutes wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ganz bewusst erzielt.
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Bei einer elektrochemischen Behandlung ist der Abstand zwischen dem Behandlungsgut und zugehörigen Anoden durch die gewölbte Form des Behandlungsgutes zwar nicht mehr nahezu konstant, wie dies bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik gegeben ist. Dieser Unterschied wirkt sich bei einer Schichtverteilung auf der Oberfläche des Behandlungsgutes jedoch nahezu nicht aus, wenn der Abstand zu den Anoden genügend groß ist. Ein genügend großer Abstand liegt vor, wenn folgende Situation gegeben ist: Wird der Querschnitt des Behandlungsgutes betrachtet, so besitzt der Außenkreisbogen des Kreisringsegmentes einen Scheitelpunkt. Dann besteht zwischen dem Scheitelpunkt und einer zugehörigen Außenkreissehne des Außenkreisbogens ein Abstand in der Höhe des sich bildenden Kreisbogensegmentes. Eine zugehörige Anode kann dann in genau diesem Abstand von dem Scheitelpunkt des Außenkreisbogens entfernt sein, sodass trotzdem eine technisch ausreichend gleichmäßige Beschichtung auf dem Behandlungsgut erreichbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung übt während des Haltens des Behandlungsgutes das erste Haltemittel und das zweite Haltemittel auf das Behandlungsgut zum einen jeweils eine Druckkraft aus, deren Kraftrichtungen aufeinander zu gerichtet sind, und zum anderen jeweils eine Hebekraft aus, deren Kraftrichtungen beide in eine gleiche Richtung orientiert und senkrecht zu den Kraftrichtungen der Druckkräfte orientiert sind, wobei das Verhältnis aus Hebekraft zu Druckkraft in einem Bereich von 0,1 bis 2,7 liegt.
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Die resultierende Kraft aus der Hebekraft und der Druckkraft ist somit bezogen auf die Druckkraft in einem Winkelbereich von etwa 5° bis 70° geneigt. Damit kann das Behandlungsgut zuverlässig in eine Form eines im Querschnitt Kreisringsegmentes gehalten werden.
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Bevorzugt ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass das Verhältnis aus Hebekraft und Druckkraft in einem Bereich von 0,2 bis 1,2 liegt. Dies bedeutet, dass eine resultierende Kraft aus der Hebekraft und der Druckkraft bezogen auf die Druckkraft in einem Winkelbereich von etwa 10° bis 50° geneigt ist. Damit werden die oben genannten Vorteile ebenfalls erreicht, jedoch bleibt ein Abstand zwischen dem Scheitelpunkt des Außenkreisbogens und einer Ebene, in welche eine zu dem Außenkreisbogen zugehörige Außenkreissehne verläuft, relativ niedrig, sodass ein guter Kompromiss zwischen der Erhöhung des Trägheitsmomentes und einer mechanischen Verformung des Behandlungsgutes während des Beschichtungsvorganges erreicht ist. Dies empfiehlt sich besonders bei einem relativ dicken folienartigen Behandlungsgut.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung ein Klemmmittel zum Ausüben einer Klemmkraft auf das erste Haltemittel und/oder zweite Haltemittel auf, um das Behandlungsgut in dem ersten Haltemittel und dem zweiten Haltemittel zu klemmen. Das Behandlungsgut ist damit sicher gehalten und kann auch bei starken Kräften nicht aus dem Haltemittel entweichen. Als Klemmmittel kann jede kraftgepaarte Verbindung zum Einsatz kommen. Bevorzugt liegt ein möglichst großflächiger Kontakt zwischen dem Klemmmittel und dem Behandlungsgut vor.
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Bevorzugt weist die Vorrichtung ein Positionierungsmittel auf, um das erste Halteteil und/oder das zweite Halteteil in eine vorbestimmte Anordnung zueinander zu positionieren. Dies ist vorteilhaft, wenn erst durch Versuche ermittelt werden muss, welchen Betrag die jeweilige Druckkraft und Hebekraft erreichen soll, um eine ausreichende Stabilität des folienartigen Behandlungsgutes zu erzielen. Ein Positionierungsmittel erlaubt eine direkte Verstellung der Position des ersten und/oder zweiten Halteteils, sodass der Zeitaufwand für das Testen unterschiedlicher Positionen des ersten und/oder zweiten Halteteils gering gehalten werden kann.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der erste Randbereich, an dem das erste Haltemittel das Behandlungsgut hält, zusammen mit dem zweiten Randbereich, an dem das zweite Haltemittel das Behandlungsgut hält, eine Breite aufweist, welche kleiner als die Breite des Behandlungsgutes ist. Damit ist ein möglichst kleiner Bereich von den Haltemitteln abgedeckt, sodass ein möglichst großer Bereich für die Beschichtung des Behandlungsgutes zur Verfügung steht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass sich die Druckkraft in Abhängigkeit von Eigenschaften des Behandlungsgutes einstellen lässt. Eine Eigenschaft kann eine maximal zulässige Verformung des Behandlungsgutes sein. Eine andere Eigenschaft kann eine Dicke des Behandlungsgutes sein. Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Anzeige auf, mittels welcher eine schnelle Einstellung der Druckkraft in Abhängigkeit von Eigenschaften des Behandlungsgutes ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ermöglicht das erste Haltemittel und das zweite Haltemittel eine elektrische Kontaktierung des Behandlungsgutes. Damit ist ein Einsatz der Vorrichtung für eine elektrochemische Beschichtung des Behandlungsgutes auf einfache Weise möglich.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen erläutert, in welchen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für ein System mit horizontaler Transportrichtung;
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2 eine schematische Darstellung von Kräftediagrammen an einem ersten Haltemittel und einem zweiten Haltemittel der Vorrichtung gemäß 1;
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3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 in einer Seitenansicht;
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4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht;
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5 eine schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform gemäß 4 in einem System mit horizontaler Transportrichtung in einer Draufsicht; und
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6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem System mit vertikaler Transportrichtung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 in einer ersten Ausführungsform. Die Vorrichtung 100 weist ein erstes Haltemittel 1 in zweifacher Ausführung auf, welche in einem Abstand A voneinander angeordnet sind. Die beiden ersten Haltemittel 1 sind dafür geeignet, ein folienartiges Behandlungsgut 2 an einem ersten Randbereich 3 des Behandlungsgutes 2 zu halten. Das Behandlungsgut 2 weist einen ersten Außenrand 4 und einen an der gegenüber liegenden Seite angeordneten zweiten Außenrand 6 auf. Dem entsprechend ist gegenüber dem ersten Randbereich 3 ein zweiter Randbereich 5 vorgesehen. Ein zweites Haltemittel 7 ist in zweifacher Ausführung so angeordnet, dass es das Behandlungsgut 2 in dem zweiten Randbereich 5 halten kann. Die in zweifacher Ausführung vorgesehenen ersten Haltemittel 1 sind an einem ersten Trägerelement 10 miteinander gekoppelt. In analoger Weise sind die zweiten Haltemittel 7 an einem zweiten Trägerelement 11 miteinander gekoppelt. Bevorzugt ist das erste Trägerelement 10 mit dem zweiten Trägerelement 11 mittels eines Verbindungselementes 12 miteinander verbunden, sodass ein U-förmiger Rahmen gebildet ist. Die Vorrichtung 100 kann in einer Anlage in einer Transportrichtung T1 transportiert werden.
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Das Behandlungsgut 2 besitzt eine Breite B1, wobei diese Breite B1 des Behandlungsgutes 2 im gebogenen Zustand einer Bogenlänge eines Außenkreisbogens 20 entspricht. Wenn das Behandlungsgut 2 in der Vorrichtung 100 aufgenommen ist, besitzt es in der Draufsicht eine Breite B2, welche in einer Seitenansicht eine Außenkreissehne 21 eines Außenkreissegmentes darstellt, welches aus dem Außenkreisbogen 20 und der Außenkreissehne 21 gebildet ist. Zwischen einem Scheitelpunkt SP des Außenkreisbogens 20 und der Außenkreissehne 21 besteht ein maximaler Abstand H, welches einer Segmenthöhe des Außenkreissegmentes entspricht.
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Das in 1 dargestellte Behandlungsgut 2 besitzt im Querschnitt im Wesentlichen die Form eines Kreisringsegmentes 22 mit einer Ringbreite D, welche der Dicke des Behandlungsgutes 2 entspricht. Es ist denkbar, dass im ersten Randbereich 3 und im zweiten Randbereich 5 das Behandlungsgut 2 keine gewölbte, sondern eine ebene Oberfläche besitzt. Im Querschnitt betrachtet kann das Kreisringsegment 22 somit vor dem ersten Randbereich 3 und vor dem zweiten Randbereich 5 enden und jeweils tangential zum Außenkreisbogen 20 weiter verlaufen. Dieser Randeffekt ist im Rahmen dieser Erfindung jedoch vernachlässigbar. Von Bedeutung ist hingegen, dass das erste Haltemittel und das zweite Haltemittel eingerichtet sind, das Behandlungsgut mindestens teilweise in einer im Querschnitt Kreisringsegmentform zu halten.
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In 2 ist auf der linken Seite ein Kräftediagramm dargestellt, welches die am ersten Haltemittel 1 wirkenden Kräfte auf das in der Vorrichtung 100 gehaltene Behandlungsgut 2 zeigt. Auf der rechten Seite der 2 ist ein Kräftediagramm dargestellt, welches die am zweiten Haltemittel 7 wirkenden Kräfte auf das in der Vorrichtung 100 gehaltene Behandlungsgut 2 zeigt. Dem Kräftediagramm kann entnommen werden, dass das erste Haltemittel 1 auf das Behandlungsgut 2 eine erste Druckkraft F(D1) ausübt. Das Haltemittel 7 übt auf das Behandlungsgut 2 eine zweite Druckkraft F(D7) aus, wobei beide Druckkräfte F(D1) und F(D7) den gleichen Betrag besitzen und die Kraftvektoren aufeinander zu gerichtet sind. Die Druckkräfte F(D1) und F(D7) der beiden Haltemittel 1 und 7 sind quer zur Transportrichtung T1 orientiert.
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Ferner übt das erste Haltemittel 1 eine erste Hebekraft F(H1) auf das Behandlungsgut 2 aus, welche senkrecht zur ersten Druckkraft F(D1) und senkrecht zur Transportrichtung T1 orientiert ist. In analoger Weise übt das zweite Haltemittel 7 eine zweite Hebekraft F(H7) auf das Behandlungsgut 2 aus, welche senkrecht zur zweiten Druckkraft F(D7) und senkrecht zur Transportrichtung T1 orientiert ist, wobei die erste Hebekraft F(H1) des ersten Haltemittels 1 und die zweite Hebekraft F(H7) des zweiten Haltemittels 7 in eine gleiche Richtung orientiert sind. Eine erste resultierende Kraft F(RES1) aus der ersten Druckkraft F(D1) und der ersten Hebekraft F(H1) des ersten Haltemittels 1 sowie eine zweite resultierende Kraft F(RES7) aus der zweiten Druckkraft F(D7) und der zweiten Hebekraft F(H7) des zweiten Haltemittels 7 bewirken, dass das Behandlungsgut 2 in der Vorrichtung 100 die Form eines im Querschnitt Kreisringsegmentes einnehmen kann. Der zwischen der ersten resultierenden Kraft F(RES1) und der ersten Druckkraft (FD1) eingeschlossene Winkel α liegt im Bereich von etwa 5° bis 70°, bevorzugt im Bereich von etwa 10° bis 50°. Dies gilt in gleicher Weise für den zwischen der zweiten resultierenden Kraft F(RES7) und der zweiten Druckkraft F(D7) eingeschlossenen Winkel α.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 100 in einer Seitenansicht. Das erste Haltemittel 1 ist einstückig mit dem Trägerelement 10, dem Verbindungselement 12, dem zweiten Trägerelement 11 und dem zweiten Haltemittel 7 verbunden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 200 in einer zweiten Ausführungsform in einer Seitenansicht. Das erste Trägerelement 10 umfasst ein Positionierungsmittel 30 zum Positionieren des ersten Haltemittels 1. Das Positionierungsmittel 30 weist eine Führungsbahn 31 auf, in dem das erste Haltemittel 1 geführt werden kann. Die Position des ersten Haltemittels 1 lässt sich mit einem Gesperre 32 fixieren. Das Positionierungsmittel 30 ermöglicht es, das Behandlungsgut 2 in einer planen Lage 33 aufzunehmen, woraufhin das Behandlungsgut 2 mit einer Bewegung des Haltemittels 1 entlang der Führungsbahn 31 in eine gewölbte Form verlagert werden kann. Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform 200 ist das zweite Haltemittel 7 an dem Trägerelement 11 angebracht, wobei sich dieses Trägerelement 11 in seiner Höhe nicht verstellen lässt. Somit ist das Positionierungsmittel 30 nur an den ersten Haltemitteln 1 erforderlich, wodurch ein relativ einfacher Aufbau der Vorrichtung 200 möglich ist.
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5 zeigt in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung 200 in einem System 500 mit horizontaler Transportrichtung T1 in einer Draufsicht. Das Behandlungsgut 2 wird in einer ersten Station S1 von den zweiten Haltemitteln 7 gehalten und zu einer nachfolgenden zweiten Station S2 transportiert. Dort wird das Behandlungsgut 2 mit den ersten Haltemitteln 1 in Kontakt gebracht, wobei das Behandlungsgut 2 zunächst noch in einer planen Lage 33, vgl. 4, vorliegt. Durch Einsatz des Positionierungsmittels 30 wird das Behandlungsgut 2 in eine gewölbte Form verlagert und zu einer nachfolgenden dritten Station S3 transportiert. Dort kann das chemische oder elektrochemische Beschichten des Behandlungsgutes 2 erfolgen, wobei erforderliche Badbehälter in 5 nicht eingezeichnet sind.
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In den Stationen S2 und S3 kann das Positionierungsmittel 30 mit dem ersten Trägerelement 10 an ein Förderband 40 gekoppelt sein. Wenn das Behandlungsgut 2 die Station S3 verlässt und das Förderband 40 in eine rückwärtige Richtung umgelenkt wird, gibt das erste Haltemittel 1 das Behandlungsgut 2 wieder frei, sodass dieses wieder in einer planen Lage 33 in die Station 54 befördert wird. Während der Freigabe des Behandlungsgutes 2 kommt es aufgrund der Wölbung des Behandlungsgutes 2 und dem erfolgenden Übergang in die plane Lage 33 zu keinem Strecken, Ziehen oder einer anderen ruckartigen Bewegung. Das Lösen des Haltemittels 1 von dem Behandlungsgut 2 kann somit ohne Beschädigung des Behandlungsgutes 2 erfolgen, was ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist. Dieser Vorteil ist bei der Vorrichtung 100 und bei der Vorrichtung 200 gegeben.
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6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 300 in einer dritten Ausführungsform. Im Unterschied zu den Vorrichtungen 100 oder 200 ist die Vorrichtung 300 für ein System mit vertikaler Transportrichtung vorgesehen. Um eine vertikale Bewegung in eine Transportrichtung T2 in einen Behälter mit einem Elektrolyten 60 durchführen zu können, ist ein U-förmiger Rahmen aus dem ersten Trägerelement 10, dem zweiten Trägerelement 11 und dem Verbindungselement 12 an einer Halterung 13 montiert. Mit der Halterung 13 ist es möglich, den U-förmigen Rahmen in den Elektrolyten 60 einzutauchen und wieder herauszuziehen.
