DE102019135183A1

DE102019135183A1 - Haltesystem zum Halten von Substraten

Info

Publication number: DE102019135183A1
Application number: DE102019135183.9A
Authority: DE
Inventors: Max Siebert; Jens Eggemann; Christian Becker; Dieter Mueller
Original assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Current assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-06-24
Also published as: EP4077758A1; WO2021122805A1; US20230026860A1; CN115053010A; JP2023507454A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haltesystem (1) zum Halten von Substraten (12) zur Verwendung in einer Oberflächenbearbeitungsanlage mit einem Abdeckbereich (20), umfassend eine Mehrzahl an Fixierelementen (2), einen innerhalb des Abdeckbereichs (20) angeordneten Körper (24) zur Aufnahme der Fixierelemente (2) und ein Positionierungselement (26) zur Einstellung des Abdeck- und eines Bearbeitungsbereiches (20, 22), wobei eine Mehrzahl von Substraten (12) durch die Fixierelemente (2) fixierbar und innerhalb des Bearbeitungsbereiches (22) bearbeitbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haltesystem zum Halten von Substraten (z.B. Werkstücken oder Werkzeugen) insbesondere für die Bearbeitung von Oberflächen der Substrate in einer Oberflächenbehandlungsanlage sowie ein Verfahren zur Verwendung des Haltesystems.
Insbesondere bei der Bearbeitung von länglichen Substraten (z.B. Werkzeugen des Typs Schaftwerkzeuge oder Werkstücke, die eine ähnliche Form wie Schaftwerkzeuge aufweisen) nehmen die Transport- und Haltevorgänge einen wesentlichen Bestandteil des Gesamtaufwands der betreffenden Bearbeitungsverfahren ein. In solchen Bearbeitungsverfahren werden die zu bearbeitenden Substrate vor einer Bearbeitung hierbei gängiger Weise über spezifisch ausgebildete Transportsysteme transportiert und in Haltesystemen angeliefert. Vor einer Oberflächenbehandlung werden die zu behandelnden Substrate zudem in der Regel erst manuell umchargiert, bevor sie vereinzelt in Trägern in einer Oberflächenbehandlungsanlage platziert werden. Für gewisse Prozesse müssen die einzelnen Substrate dabei beispielsweise kopfüber oder waagerecht gehalten werden. Nach der Bearbeitung werden die Substrate in der Regel wieder manuell umchargiert, bevor sie verschickt werden. Diese ganze Prozesskette bedeutet nicht nur einen hohen Handhabungsaufwand, sondern birgt gleichzeitig die Gefahr einer Beschädigung der zu bearbeitenden Substrate, was wiederum zu höheren Produktionskosten führt. Insbesondere bei der Bearbeitung von filigranen Substraten ist der Handhabungsaufwand und das damit verbundene Risiko einer Beschädigung besonders groß.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend genannten Nachteile bekannter Vorrichtungen und Systeme zur Fixierung und zum Halten von Substraten, insbesondere von Werkstücken und/oder länglich geformten Werkzeugenzumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein System zum Halten von Substraten zur Verfügung zu stellen, die auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine stabile Fixierung und einen sicheren und einfachen Transport der Substrate vor, während und nach einer Bearbeitung ermöglichen und so den Handhabungsaufwand in der Gesamtprozesskette der Bearbeitung minimieren.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Haltesystem mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruchs sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Haltesystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Erfindungsgemäß ist ein Haltesystem zum Halten von Substraten zur Verwendung in einer Oberflächenbearbeitungsanlage vorgesehen. Hierbei weist das Haltesystem einen Abdeckbereich auf und umfasst ferner eine Mehrzahl an voranstehend beschriebenen Fixierelementen, einen innerhalb des Abdeckbereichs angeordneten Körper zur Aufnahme der Fixierelemente sowie ein Positionierungselement zur Einstellung des Abdeck- und eines Bearbeitungsbereiches, wobei eine Mehrzahl von Substraten durch die Fixierelemente fixierbar und innerhalb des Bearbeitungsbereiches bearbeitbar sind.
In dem gegenständlichen Bearbeitungsbereich - der nicht in den Abdeckbereich hineinragt - findet die Bearbeitung der Substrate statt. Der erfindungsgemäße Körper des Haltesystems weist vorzugsweise eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ausnehmungen zur Einführung der Fixierelemente auf, die vorteilhafterweise in Form von Bohrungen oder dergleichen gebildet sein können und insbesondere kreisförmig innerhalb des Körpers angeordnet sein können. Mittels einer kraftschlüssigen Fixierung über die gegenständlichen Fixierelemente ist das Haltesystem hierbei vorzugsweise derart ausgebildet, dass Substrate während einer Bearbeitung um zumindest 90°, insbesondere um zumindest 180° gedreht werden können. Es versteht sich, dass die Substrate ebenso um kleinere Winkel als 90° oder größere Winkel als 180° gedreht werden können.
Im Rahmen der Erfindung ist erkannt worden, dass über ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Fixierelement auf einfache Weise eine Fixierung eines Substrates, insbesondere eines Werkstücks, erfolgen kann, wobei die Fixierung einen besonders einfachen Transport, insbesondere eine einfache Handhabung des Substrates vor, während und nach einer Bearbeitung erlaubt und das Substrat während einer Bearbeitung beispielsweise gedreht oder kopfüber behandelt werden kann.
Hinsichtlich einer sicheren Fixierung und einer gleichzeitig möglichst exakten Bearbeitung von Substraten, insbesondere zu bearbeitenden Werkzeugen, wie Schaftwerkzeugen, kann es vorteilhaft sein, dass der Abdeckbereich eine größere Längenausdehnung in Längsrichtung aufweist, als der Bearbeitungsbereich, vorzugsweise zumindest die doppelte Längenausdehnung, insbesondere zumindest die dreifache Längenausdehnung.
Im Hinblick auf eine möglichst kompakte Ausführung und eine gleichzeitig möglichst exakt definierbare Haltekraft ist es ferner vorstellbar, dass der Körper zylinderförmig ausgebildet ist, wobei die Höhe des Zylinders vorzugsweise zumindest dieselbe Länge aufweist, wie die innerhalb des Körpers angeordneten Fixierelemente.
Im Rahmen einer konstruktiv einfachen Möglichkeit der Gewährleistung eines einstellbaren Bearbeitungsbereiches kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Positionierungselement einen scheibenförmigen ersten Teil zur Separation des Abdeckbereichs von dem Bearbeitungsbereich sowie einen zweiten bolzenförmigen Teil zur Positionierung des ersten Teils aufweist. Der zweite Teil kann hierbei vorzugsweise an dem Körper befestigt und beispielsweise kugelförmig ausgebildet sein, sodass eine Positionierung des ersten Teils beispielsweise auf einfache Weise über eine Gewindestange oder dergleichen vorgenommen werden kann.
Im Hinblick auf eine konstruktiv einfache Möglichkeit einer Separation eines Bearbeitungsbereiches von einem Abdeckbereich unter gleichzeitiger Gewährleistung eines Zuganges der Substrate zum Bearbeitungsbereich kann gegenständlich ferner vorgesehen sein, dass das Positionierungselement eine Mehrzahl von Ausnehmungen zur Durchführung von jeweils einem Substrat aufweist, wobei die Ausnehmungen vorzugsweise in dem ersten Teil angeordnet sind. Hierbei können die Ausnehmungen vorzugsweise in Form von Bohrungen ausgebildet sein und vorteilhafterweise kreisförmig innerhalb des ersten Teils des Positionierungselementes, insbesondere korrespondierend zur Anordnung von Ausnehmungen innerhalb des Körpers angeordnet sein.
Um eine Positionierung des Bearbeitungsbereiches während einer Bearbeitung von Substraten nicht zu ändern, ist es insbesondere denkbar, dass eine Verdrehsicherung zur Verhinderung einer ungewollten Drehung um die Drehachse vorgesehen ist, wobei die Verdrehsicherung fest mit dem Körper und dem Positionierungselement verbindbar ist, um ein ungewolltes Verdrehen des Positionierungselementes zu verhindern.
In einer konstruktiv einfachen Ausführung kann hierbei vorgesehen sein, dass die Verdrehsicherung in Form eines Sicherungsstiftes gebildet ist, der an seinem ersten Ende vorzugsweise durch ein Fixierelement innerhalb des Körpers fixierbar ist und über ein anderes Ende fest mit dem Positionierungselement, insbesondere fest mit dem ersten Teil des Positionierungselementes fixierbar ist, um ein ungewolltes Verdrehen des Positionierungselementes zu verhindern. Eine Verbindung zwischen dem Sicherungsstift und dem ersten Teil des Positionierungselementes kann hierbei ebenfalls kraftschlüssig, vorzugsweise über eine Steckverbindung, Rastverbindung oder Schraubverbindung oder dergleichen erfolgen.
Im Rahmen einer sicheren und stabilen Führung von Substraten während einer Bearbeitung ist es ferner vorstellbar, dass zumindest ein Führungselement zur Führung der Substrate vorgesehen ist, wobei das Führungselement vorzugsweise zwischen dem Körper und dem ersten Teil des Positionierungselementes angeordnet ist.
Im Rahmen einer konstruktiv einfachen Ausführung einer sicheren und stabilen Führung der Substrate während einer Bearbeitung kann dabei erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Führungselement eine Mehrzahl von Ausnehmungen zur Durchführung von jeweils einem Substrat aufweist, wobei die Ausnehmungen vorzugsweise korrespondierend zur Anordnung der Ausnehmungen innerhalb des Körpers und/oder zur Anordnung der Ausnehmungen innerhalb des ersten Teils des Positionierungselementes angeordnet sind. Das Führungselement kann hierbei insbesondere scheibenförmigen oder zylindrisch oder dergleichen ausgebildet sein.
Im Rahmen eines einfachen Transports bzw. einer einfachen Positionierung der Substrate während einer Bearbeitung kann gegenständlich vorteilhafterweise zudem vorgesehen sein, dass zumindest ein Verbindungselement zur Verbindung des Haltesystems mit einer Bewegungseinheit vorgesehen ist, wobei das Verbindungselement vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet ist und insbesondere unmittelbar am Körper angeordnet ist. Das Verbindungselement kann hierbei vorzugsweise in Form eines Flansches oder dergleichen ausgebildet sein, der stoffschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig mit dem Körper des Haltesystems verbunden ist. Das Verbindungselement kann dabei vorteilhafterweise in einem Greifbereich angeordnet sein, an dem das Haltesystem von einer Bewegungseinheit zur Ausübung einer translatorischen und rotatorischen Bewegung gegriffen werden kann. Um eine einfache Verbindung zu der Bewegungseinheit zu gewährleisten, kann vorteilhafterweise ebenfalls vorgesehen sein, dass das Verbindungselement Verbindungsmittel, wie Hülsen, Haken, Gewinde, Haftmagneten oder dergleichen, zur Verbindung mit der Bewegungseinheit aufweist. Neben einem ersten Verbindungselement können ferner auch weitere, vorzugsweise flanschartig ausgebildete Verbindungselemente zur Anordnung in einem Greifbereich vorgesehen sein.
Um einen zerstörungsfreien und verunreinigungsfreien Transport der zu bearbeitenden Substrate zu ermöglichen, kann es ferner von Vorteil sein, dass zumindest ein Abdeckmittel zur Abdeckung des Bearbeitungsbereiches vorgesehen ist, wobei das Abdeckmittel vorzugsweise in Form einer Deckkappe oder dergleichen ausgebildet ist.
Im Rahmen einer konstruktiv einfachen Ausführung und einer gleichzeitig zuverlässigen Fixierung der Substrate mittels des gegenständlichen Haltesystems können die innerhalb des Haltesystems angeordneten Fixierelemente vorteilhafterweise einen oberen teilkreisförmigen Abschnitt zur Durchführung eines Substrates und/oder einen gegenüberliegend von dem oberen Abschnitt angeordneten unteren teilkreisförmigen Abschnitt zur Durchführung eines Substrates und/oder einen zwischen dem oberen und unteren Abschnitt angeordneten Fixierbereich zum kraftschlüssigen Fixieren des Substrates aufweisen, wobei der Fixierbereich vorzugsweise taillenförmig gebildet ist und eine Taille aufweist, die insbesondere zwischen dem oberen und unteren Abschnitt angeordnet ist, sodass der Durchmesser des Fixierbereichs von dem oberen Abschnitt zur Taille hin und der Durchmesser des Fixierbereichs von dem unteren Abschnitt zur Taille hin abnimmt. Die gegenständlichen Fixierelemente können vorzugsweise zur Fixierung von zu bearbeitenden Substraten, insbesondere länglichen Substraten, beispielsweise filigranen zu bearbeitenden Werkzeugen, wie Schaftwerkzeugen oder Fräswerkzeugen, Bohrköpfen oder ähnlichem vorgesehen sein. Der Begriff teilkreisförmig soll im Rahmen der Erfindung insbesondere breiter verstanden werden, sodass unter diesem Begriff nicht nur die Teile eines idealen Kreises, sondern auch die Teile eines nicht idealen, beispielsweise gestauchten oder gestreckten Kreises verstanden werden. Unter einem kraftschlüssigen Fixieren wird im Rahmen der Erfindung ferner vorzugsweise ein Klemmen verstanden. Der Begriff eines kraftschlüssigen Fixierens kann im Rahmen der Erfindung ebenfalls breiter verstanden werden, sodass unter diesem Begriff zumindest auch teilweise formschlüssige Verbindungsarten verstanden werden können.
Im Rahmen einer möglichst kompakten Ausführung und einer größtmöglichen Ausnutzung einer Fixierungskraft kann gegenständlich vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Taille der Fixierelemente mittig zwischen dem oberen und unteren Abschnitt angeordnet ist. Unter einer mittigen Anordnung wird hierbei im Rahmen der Erfindung insbesondere verstanden, dass die Taille denselben Abstand zum oberen und unteren Bereich aufweist.
Um eine flexible kraftschlüssige Fixierung von verschiedenen Substraten unterschiedlichen Durchmessers zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass eine längsseitig entlang der Fixierelemente angeordnete Ausnehmung vorgesehen ist, wobei die Ausnehmung die Fixierelemente entlang einer Längsrichtung vorzugsweise vollständig durchtrennt, sodass die Ausnehmung sowohl den oberen und unteren Abschnitt, als auch den Fixierbereich vollständig durchtrennt, wobei insbesondere die Breite der Ausnehmung entlang der Taille am geringsten ist und in Richtung des oberen und unteren Abschnitts hin zunimmt. Vorzugsweise ist die Ausnehmung hierbei derart groß, dass sich die beiden durch die Ausnehmung getrennten endseitigen Abschnitte ohne Kraftwirkung auf das Fixierelement nicht berühren.
Im Hinblick auf eine exakt einstellbare und anpassbare Kraft zur kraftschlüssigen Fixierung von Substraten kann ferner vorgesehen sein, dass der Fixierbereich der Fixierelemente eine Mehrzahl von Lamellen aufweist, wobei jeweils zwischen zwei Lamellen vorzugsweise eine innere Ausnehmung angeordnet ist. Die Länge und Breite der Lamellen kann hierbei vorzugsweise vergleichbar zur Länge und Breite der zwischen zwei Lamellen angeordneten Ausnehmungen gebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Breite der Lamellen etwas größer als die Breite der Ausnehmungen sein, insbesondere zumindest 15 % der Breite der Ausnehmungen breiter sein.
Hierbei ist es ebenfalls denkbar, dass die Anzahl der Lamellen mit dem Durchmesser entlang der Taille korreliert, wobei vorzugsweise pro Millimeter Durchmesser entlang der Taille zumindest zwei Lamellen, insbesondere zumindest drei Lamellen vorgesehen sind.
Im Rahmen einer kompakten Anordnung und einer gleichzeitig effektiven kraftschlüssigen Fixierung von Substraten, kann gegenständlich ferner vorgesehen sein, dass der Durchmesser entlang der Taille zumindest weniger als 80 % des Durchmessers entlang des oberen und/oder unteren Abschnitts, vorzugsweise zumindest weniger als 75 % des Durchmessers entlang des oberen und/oder unteren Abschnitts, insbesondere zumindest weniger als 70 % des Durchmessers entlang des oberen und/oder unteren Abschnitts beträgt.
Hierbei kann der Durchmesser entlang der Taille zwischen 2 cm und 0,2 mm, vorzugsweise zwischen 1 cm und 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,5 cm und 1 mm betragen. Im Rahmen einer exakten Anpassung an bestimmte Substrate kann der Durchmesser entlang der Taille beispielsweise auch 2,34 mm, 2,5 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm oder 6 mm betragen.
Im Hinblick auf eine Gewährleistung von gleich bleibenden Fixiereigenschaften auch bei unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Fixierelemente zumindest teilweise aus einem temperatur- und korrosionsbeständigen Material, vorzugsweise zumindest teilweise aus einer Nickel-Chrom-Legierung, beispielsweise Nimonic^® (e.g. Nimonic90^®) oder Inconel^® (e.g. InconelX750^®) gebildet sind. Unter einem temperaturbeständigen Material wird im Rahmen der Erfindung, hierbei insbesondere ein Material mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 1200 °C verstanden. Ferner ist das Material, vorzugsweise auch bei extrem niedrigen Drücken einsetzbar und dabei immer noch temperaturstabil, sodass das Material vorzugsweise bei Drücken unterhalb von 10^-6 bar noch bis zumindest 650 °C stabil sein kann. Unter einem korrosionsbeständigen Material wird insbesondere ein Material mit einer Korrosionsrate unter Standardbedingungen von weniger als 0,001 mm/Jahr verstanden. Im Hinblick auf ein besonders temperatur- und korrosionsbeständiges Material kann das Material neben Nickel und Chrom vorzugsweise als Nebenbestandteile, auch Aluminium und/oder Titan und/oder Eisen und/oder Molybdän und/oder Niob und/oder Kobalt und/oder Mangan und/oder Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silizium und/oder Kohlenstoff und/oder Schwefel und/oder Phosphor und/oder Bor enthalten. Die Fixierelemente können hierbei entweder vollständig aus dem temperatur- und korrosionsbeständigen Material oder lediglich mit einer temperatur-und korrosionsbeständigen Beschichtung versehen sein.
Im Hinblick auf eine sichere und stabile, aber gleichzeitig zerstörungsfreie kraftschlüssige Fixierung kann erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass die Fixierelemente derart ausgebildet sind, dass Substrate mit einer Abzugskraft von 2 - 6,1 N, vorzugsweise mit einer Abzugskraft von 2,5 - 3,5 N fixierbar sind.
Im Hinblick auf eine konstruktiv einfache und oberflächenschonende Fixierung der Substrate kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die Fixierelemente in Form von Federelementen gebildet sind. Unter einem Federelement wird im Rahmen der Erfindung hierbei insbesondere ein Element mit zumindest teilweise elastischer Wirkung verstanden. Die elastische Wirkung kann hierbei vorzugsweise im Bereich der Taille ausgeübt werden.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Bearbeitung von Substraten, vorzugsweise unter Verwendung eines voranstehend beschriebenen Haltesystems. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte eines Einführens einer Mehrzahl von Substraten in ein Haltesystem sowie eines Positionierens der Substrate mittels eines Positionierungselementes innerhalb eines Abdeck- und eines Bearbeitungsbereiches des Haltesystems. Damit weist das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Haltesystem beschrieben worden sind. Eine Bearbeitung der gegenständlichen Substrate kann vorzugsweise in Form einer Oberflächenbearbeitung, beispielsweise in Form von Beschichtungen oder dergleichen erfolgen.
Im Hinblick auf eine effektive Bearbeitung kann gegenständlich zudem insbesondere vorgesehen sein, dass das Substrat während der Bearbeitung, um zumindest 90°, vorzugsweise um zumindest 180° gedreht wird. Dies erlaubt durch die Gewährleistung einer Fixierung über die Fixierelemente beispielsweise eine „Über-Kopf-Lagerung“ der Substrate während einer Bearbeitung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Hierbei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In den Figuren zeigen:

1a,b eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fixierelementes zur Fixierung eines Substrates für den Einsatz in einem Haltesystem einer Oberflächenbearbeitungsanlage in einer Vorderansicht (a) und einer Rückansicht (b),
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fixierelementes zur Fixierung eines Substrates für den Einsatz in einem Haltesystem zur Verwendung in einer Oberflächenbearbeitungsanlage in einer Draufsicht,
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Haltesystems zum Halten von Substraten in einer Schnittdarstellung,
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Haltesystems zum Halten von Substraten in einer räumlichen Darstellung,
5 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung von Substraten.

1a,b zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fixierelementes 2 zur Fixierung eines Substrates 12 für den Einsatz in einem Haltesystem 1 in einer Vorderansicht (a) und einer Rückansicht (b).
Hierbei umfasst das gegenständliche Fixierelement 2 einen oberen teilkreisförmigen Abschnitt 4 zur Durchführung des Substrates 12, einen gegenüberliegend von dem oberen Abschnitt 4 angeordneten unteren teilkreisförmigen Abschnitt 6 zur Durchführung des Substrates 12 sowie einen zwischen dem oberen und unteren Abschnitt 4, 6 angeordneten Fixierbereich 8 zur kraftschlüssigen Fixierung des Substrates 12. Der Fixierbereich 8 ist hierbei taillenförmig gebildet und weist eine Taille 10 auf, die zwischen dem oberen und unteren Abschnitt 4, 6 angeordnet ist, sodass der Durchmesser D des Fixierbereichs 8 von dem oberen Abschnitt 4 zur Taille 10 hin und der untere Durchmesser D des Fixierbereichs 8 von dem unteren Abschnitt 6 zur Taille 10 hin abnimmt.
Wie vorliegend erkennbar, ist die Taille 10 des Fixierelementes 2 mittig zwischen dem oberen und unteren Abschnitt 4, 6 angeordnet.
Ferner ist zu erkennen, dass das Fixierelement 2 eine längsseitig angeordnete Ausnehmung 14 aufweist, die das Fixierelement 2 entlang einer Längsrichtung L vollständig durchtrennt, sodass die Ausnehmung 14 sowohl den oberen und unteren Abschnitt 4, 6, als auch den Fixierbereich 8 vollständig durchtrennt. Hierbei ist die Breite der Ausnehmung 14 entlang der Taille 10 am geringsten und nimmt in Richtung des oberen und unteren Abschnitts 4, 6 hin zu.
Ferner ist zu erkennen, dass der Fixierbereich 8 eine Mehrzahl von Lamellen 16 aufweist, wobei jeweils zwischen zwei Lamellen 16 eine innere Ausnehmung 18 angeordnet ist. Diese Struktur dient insbesondere einer exakt einstellbaren und anpassbaren Kraft zur kraftschlüssigen Fixierung von Substraten 12. Die Anzahl der Lamellen 16 kann hierbei insbesondere mit dem Durchmesser D entlang der Taille 10 korrelieren.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fixierelementes 2 zur Fixierung eines Substrates 12 für den Einsatz in einem Haltesystem 1 in einer Draufsicht.
Gemäß dieser Draufsicht auf den oberen teilkreisförmigen Abschnitt 4 zur Durchführung eines Substrates 12 ist noch einmal gut die Ausnehmung 14 sowie die einzelnen Lamellen 16 mit zwischen den Lamellen 16 angeordneten inneren Ausnehmungen 18 erkennbar. Ferner ist zu erkennen, dass der innere Durchmesser D entlang der Taille 10 deutlich geringer ist, als der Durchmesser D entlang der Öffnung des teilkreisförmigen Abschnitts 4.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Haltesystems 1 zum Halten von Substraten 12 in einer Schnittdarstellung.
Hierbei weist das erfindungsgemäße Haltesystem 1 einen Arbeitsbereich 20 auf und umfasst eine Mehrzahl an voranstehend beschriebenen Fixierelementen 2, einen innerhalb des Abdeckbereichs 20 angeordneten Körper 24 zur Aufnahme der Fixierelemente 2 sowie ein Positionierungselement 26 zur Einstellung des Abdeck- und eines Bearbeitungsbereiches 20, 22. Hierbei ist eine Mehrzahl von Substraten 12 durch die Fixierelemente 2 fixiert und innerhalb des Bearbeitungsbereiches 22 bearbeitbar.
Wie vorliegend erkennbar, weist der Abdeckbereich 20 eine größere Längenausdehnung in Längsrichtung auf, als der Bearbeitungsbereich 22. Es versteht sich, dass der Abdeckbereich 20 auch eine geringere Längenausdehnung in Längsrichtung aufweisen kann, als der Bearbeitungsbereich 22. Ferner weist der Körper 24 eine zylindrische Form auf, die vorliegend ungefähr dieselbe Länge besitzt, wie die innerhalb des Körpers 24 angeordneten Fixierelemente 2.
Das Positionierungselement 26 umfasst ferner einen scheibenförmigen ersten Teil 26a zur Separation des Abdeckbereichs 20 von dem Bearbeitungsbereich 22 sowie einen zweiten bolzenförmigen Teil 26b zu Positionierung des ersten Teils 26a. Ferner umfasst das Positionierungselement 26 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 28 zur Durchführung von jeweils einem Substrat 12, wobei die Ausnehmungen 28 vorliegend in dem ersten Teil 26a angeordnet sind.
Zudem umfasst das Haltesystem 1, wie vorliegend erkennbar, eine Verdrehsicherung 30 zur Verhinderung einer ungewollten Drehung um die Drehachse Dx, die vorliegend fest mit dem Körper 24 und dem Positionierungselement 26 verbunden ist, um ein ungewolltes Verdrehen des Positionierungselementes 26 während einer Bearbeitung von Substraten 12 zu verhindern.
Darüber hinaus umfasst das Haltesystem 1 ein Führungselement 32 zur Führung von Substraten 12, das vorliegend zwischen dem Körper 24 und dem ersten Teil 26a des Positionierungselementes 26 angeordnet ist und ebenfalls eine Mehrzahl von Ausnehmungen 28 zur Durchführung jeweils eines Substrates 12 aufweist. Die Ausnehmungen 28 sind hierbei korrespondierend zur Anordnung der Ausnehmungen 28 innerhalb des Körpers 24 sowie zur Anordnung der Ausnehmungen 28 innerhalb des ersten Teils 26a des Positionierungselemente 26 angeordnet.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Haltesystems 1 zum Halten von Substraten 12 in einer räumlichen Darstellung. In dieser räumlichen Darstellung ist ferner die Anordnung eines Verbindungselementes 34 zur Verbindung des Haltesystems 1 mit einer Bewegungseinheit 36 zu erkennen. Das Verbindungselement 34 ist vorliegend ebenfalls zylinderförmig ausgebildet und unmittelbar an den Körper 24 des Haltesystems 1 angeordnet. Über das Verbindungselement 34 kann das Haltesystem 1 vorteilhafterweise von einer Bewegungseinheit 36 zur Ausübung einer translatorischen und rotatorischen Bewegung gegriffen werden, um einen einfachen Transport oder eine einfache Bearbeitung von innerhalb des Haltesystems 1 angeordneten Substraten 12 zu ermöglichen.
5 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung von Substraten 12.
Hierbei umfasst das Verfahren zur Bearbeitung von Substraten 12 die Schritte eines Einführens 40 einer Mehrzahl von Substraten 12 in ein Haltesystem 1 und eines Positionierens 42 der Substrate 12 mittels eines Positionierungselementes 24 innerhalb eines Abdeck- und eines Bearbeitungsbereiches 20, 22 des Haltesystems 1 sowie die zusätzlichen optionalen Schritte eines Bearbeitens 44 der Substrate 12 innerhalb des Bearbeitungsbereiches 22 sowie eines Nachbearbeitens 46 der Substrate 12. Als mögliche Bearbeitungsverfahren können hierbei vorzugsweise Oberflächenbearbeitungsverfahren, bspw. abrasive, chemische, thermische, elektrolytische oder ähnliche Oberflächenbearbeitungsverfahren vorgesehen sein.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, dass das Substrat 12 während einer Bearbeitung um zumindest 90°, vorzugsweise um zumindest 180° gedreht wird.
Mittels des erfindungsgemäßen Haltesystems 1 und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verwendung eines Haltesystems 1 ist es insbesondere möglich, auf einfache Weise eine Fixierung eines Substrates 12, insbesondere eines Werkstücks, wie eines zu bearbeitenden Werkzeugs, zu erreichen, wobei die Fixierung einen besonders einfachen Transport, insbesondere eine einfache Handhabung des Substrates 12 vor, während und nach einer Bearbeitung erlaubt und das Substrat 12 mittels der gegenständlichen Fixierung während einer Bearbeitung beispielsweise gedreht oder kopfüber behandelt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Haltesystem
2: Fixierelement
4: oberer teilkreisförmiger Abschnitt
6: unterer teilkreisförmiger Abschnitt
8: Fixierbereich
10: Taille
12: Substrat
14: Ausnehmung
16: Lamellen
18: innere Ausnehmung
20: Abdeckbereich
22: Bearbeitungsbereich
24: Körper
26: Positionierungselement
26a: scheibenförmiger erster Teil
26b: bolzenförmiger zweiter Teil
28: Ausnehmungen zur Durchführung von Substraten
30: Verdrehsicherung
32: Führungselement
34: Verbindungselement
36: Bewegungseinheit
40: Einführen einer Mehrzahl von Substraten
42: Positionieren der Substrate
44: Bearbeiten der Substrate
46: Nachbearbeiten der Substrate
D: Durchmesser
L: Längsausrichtung
H: Höhe
DX: Drehachse

Claims

Haltesystem (1) zum Halten von Substraten (12) zur Verwendung in einer Oberflächenbearbeitungsanlage mit einem Abdeckbereich (20), umfassend, - eine Mehrzahl an Fixierelementen (2), - einen innerhalb des Abdeckbereichs (20) angeordneten Körper (24) zur Aufnahme der Fixierelemente (2), - ein Positionierungselement (26) zur Einstellung des Abdeck- und eines Bearbeitungsbereiches (20, 22), - wobei eine Mehrzahl von Substraten (12) durch die Fixierelemente (2) fixierbar und innerhalb des Bearbeitungsbereiches (22) bearbeitbar sind.
Haltesystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckbereich (20) eine größere Längenausdehnung in Längsrichtung aufweist, als der Bearbeitungsbereich (22), vorzugsweise zumindest die doppelte Längenausdehnung, insbesondere zumindest die dreifache Längenausdehnung.
Haltesystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (24) zylinderförmig ausgebildet ist, wobei die Höhe (H) des Zylinders vorzugsweise zumindest dieselbe Länge aufweist, wie die innerhalb des Körpers (24) angeordneten Fixierelemente (2).
Haltesystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (26) einen scheibenförmigen ersten Teil (26a) zur Separation des Abdeckbereichs (20) von dem Bearbeitungsbereich (22) sowie einen zweiten bolzenförmigen Teil (26b) zur Positionierung des ersten Teils (26a) aufweist.
Haltesystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (26) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (28) zur Durchführung von jeweils einem Substrat (12) aufweist, wobei die Ausnehmungen (28) vorzugsweise in dem ersten Teil (26a) angeordnet sind.
Haltesystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdrehsicherung (30) zur Verhinderung einer ungewollten Drehung um die Drehachse (Dx) vorgesehen ist, wobei die Verdrehsicherung (30) fest mit dem Körper (24) und dem Positionierungselement (26) verbindbar ist, um ein ungewolltes Verdrehen des Positionierungselementes (26) zu verhindern.
Haltesystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (30) in Form eines Sicherungsstiftes gebildet ist, der an seinem ersten Ende vorzugsweise durch ein Fixierelement (2) innerhalb des Körpers (24) fixierbar ist und über sein anderes Ende fest mit dem Positionierungselement (26), insbesondere fest mit dem ersten Teil (26a) des Positionierungselementes (26) verbindbar ist, um ein ungewolltes Verdrehen des Positionierungselementes (26) zu verhindern.
Haltesystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Führungselement (32) zur Führung von Substraten vorgesehen ist, wobei das Führungselement (32) vorzugsweise zwischen dem Körper (24) und dem ersten Teil (26a) des Positionierungselementes (26) angeordnet ist.
Haltesystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (32) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (28) zur Durchführung von jeweils einem Substrat (12) aufweist, wobei die Ausnehmungen (28) vorzugsweise korrespondierend zur Anordnung der Ausnehmungen (28) innerhalb des Körpers (24) und/oder zur Anordnung der Ausnehmungen (28) innerhalb des ersten Teils (26a) des Positionierungselementes (26) angeordnet sind.
Haltesystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verbindungselement (34) zur Verbindung mit einer Bewegungseinheit (36) vorgesehen ist, wobei das Verbindungselement (34) vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet ist, wobei das Verbindungselement (34) insbesondere unmittelbar an den Körper (24) angeordnet ist.
Haltesystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abdeckmittel zur Abdeckung des Bearbeitungsbereiches (22) vorgesehen ist, wobei das Abdeckmittel vorzugsweise in Form einer Abdeckkappe ausgebildet ist.
Haltesystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (2) einen oberen teilkreisförmigen Abschnitt (4) zur Durchführung eines Substrates (12) und/oder einen gegenüberliegend von dem oberen Abschnitt (4) angeordneten unteren teilkreisförmigen Abschnitt (6) zur Durchführung eines Substrates (12) und/oder einen zwischen dem oberen und unteren Abschnitt (4, 6) angeordneten Fixierbereich (8) zum kraftschlüssigen Fixieren des Substrates (12) aufweisen, wobei der Fixierbereich (8) vorzugsweise taillenförmig gebildet ist und eine Taille (10) aufweist, die insbesondere zwischen dem oberen und unteren Abschnitt (4, 6) angeordnet ist, sodass der Durchmesser (D) des Fixierbereichs (8) von dem oberen Abschnitt (4) zur Taille (10) hin und der Durchmesser (D) des Fixierbereichs (8) von dem unteren Abschnitt (6) zur Taille (10) hin abnimmt.
Haltesystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Taille (10) der Fixierelemente mittig zwischen dem oberen und unteren Abschnitt (4, 6) angeordnet ist.
Haltesystem (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine längsseitig entlang der Fixierelemente (2) angeordnete Ausnehmung (14) vorgesehen ist, wobei die Ausnehmung (14) die Fixierelemente (2) entlang einer Längsrichtung (L) vorzugsweise vollständig durchtrennt, sodass die Ausnehmung (14) sowohl den oberen und unteren Abschnitt (4, 6), als auch den Fixierbereich (8) vollständig durchtrennt, wobei insbesondere die Breite der Ausnehmung (14) entlang der Taille (10) am geringsten ist und in Richtung des oberen und unteren Abschnitts (4, 6) hin zunimmt.
Haltesystem (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierbereich (8) der Fixierelemente (2) eine Mehrzahl von Lamellen (16) aufweist, wobei jeweils zwischen zwei Lamellen (16) vorzugsweise eine innere Ausnehmung (18) angeordnet ist.
Haltesystem (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Lamellen (16) mit dem Durchmesser (D) entlang der Taille (10) korreliert, wobei vorzugsweise pro mm Durchmesser (D) entlang der Taille (10) zumindest zwei Lamellen (16), insbesondere zumindest drei Lamellen (16) vorgesehen sind.
Haltesystem (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) entlang der Taille (10) zumindest weniger als 80% des Durchmessers (D) entlang des oberen und/oder unteren Abschnitts (6, 8), vorzugsweise zumindest weniger als 75% des Durchmessers (D) entlang des oberen und/oder unteren Abschnitts (6, 8), insbesondere zumindest weniger als 70% des Durchmessers (D) entlang des oberen und/oder unteren Abschnitts (6, 8) beträgt.
Haltesystem (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) entlang der Taille (10) zwischen 2 cm und 0,2 mm, vorzugsweise zwischen 1 cm und 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,5 cm und 1 mm beträgt.
Haltesystem (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (2) zumindest teilweise aus einem temperatur- und korrosionsbeständigen Material, vorzugsweise zumindest teilweise aus einer Nickel-Chrom-Legierung gebildet sind.
Haltesystem (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (2) derart ausgebildet sind, dass Substrate (12) mit einer Abzugskraft von 2 bis 6,1 N, vorzugsweise mit einer Abzugskraft von 2,5 bis 3,5 N fixierbar sind.
Haltesystem (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (2) in Form von Federelementen gebildet sind.
Verfahren zur Bearbeitung von Substraten (12), vorzugsweise unter Verwendung eines Haltesystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, umfassend die Schritte: - Einführen (40) einer Mehrzahl von Substraten (12) in ein Haltesystem (1), - Positionieren (42) der Substrate (12) mittels eines Positionierungselementes (24) innerhalb eines Abdeck- und eines Bearbeitungsbereiches (20, 22) des Haltesystems (1).
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (12) während der Bearbeitung um zumindest 90°, vorzugsweise um zumindest 180° gedreht wird.