DE10209779A1

DE10209779A1 - Antrieb für Transportwellen einer Einrichtung zum Bearbeiten flacher Gegenstände

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Publication number: DE10209779A1
Application number: DE2002109779
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Schmid GmbH and Co
Current assignee: Gebrueder Schmid GmbH and Co
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-04
Also published as: TW200303400A; TWI249010B

Abstract

Bei einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein Antrieb (21) für Transportwellen (12) einer Reinraum-Beschichtungsanlage mit einem Arbeitsraum (11) zur Bearbeitung von LC-Displays oder Solarzellen geschaffen werden. Die Transportwellen (12) verlaufen parallel in zwei horizontalen Ebenen. Mit Transportachsenenden (14) sind sie in Lagerschilden (16) in einer Seitenwand (15) des Arbeitsraumes (11) gelagert. Die Transportachsenenden (14) tragen Magnete (19). DOLLAR A Die Transportachsenenden (14) sind von Antriebsschilden (22) mit Antriebsmagneten (23) umgeben, welche rotieren und so ein rotierendes Magnetfeld um die Magnete (19) der Transportachsen (14) bilden. Durch die magnetische Kopplung zwischen den Magneten (19, 23) überträgt sich die Rotation auf die Transportwellen (12), wodurch sie angetrieben werden. Anstelle rotierender Magnete (23) können am Antrieb (21) auch feststehende Spulen vorgesehen sein, die ein rotierendes Magnetfeld erzeugen mit der gleichen Wirkung.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Transportwellen einer Einrichtung zum Bearbeiten von Gegenständen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Einrichtung kann vorteilhaft eine Anlage zur Beschichtung von sogenannten LCD's sein oder eine Galvanisieranlage, wie sie beispielsweise für Leiterplatten oder dergleichen verwendet wird. Das Bearbeiten findet dabei in dem Arbeitsraum statt.
Hier besteht das Problem, dass an die Dichtheit des Arbeitsraums sowohl bzgl. des Eintretens von Schmutz als auch des Austretens von Arbeitsstoffen hohe Anforderungen gestellt werden. In einigen Fällen enthält der Arbeitsraum eine Flüssigkeit, beispielsweise einen Elektrolyten. Deswegen sollte er zumindest größtenteils abgedichtet sein. Wenn nun die Transportwellen angetrieben werden, müssen sie durch Dichtungen hindurch nach außen geführt sein zu beispielsweise einem elektrischen Antrieb. Dies hat zur Folge, dass Dichtungen für darin bewegte Teile verwendet werden müssen, was wiederum Verschleiß und Abrieb sowie weitere Probleme mit sich bringt. Einen elektrischen Antrieb in dem Arbeitsraum vorzusehen, insbesondere in eine Behandlungsflüssigkeit getaucht, ist ebenso nicht praktikabel. In anderen Fällen sollen Reinraumbedingungen in dem Arbeitsraum herrschen. Damit ist zum einen ebenfalls die Dichtheit des Arbeitsraums wichtig. Des weiteren können in dem Arbeitsraum keine Elektromotoren angeordnet werden, da sie durch Abrieb Schmutz erzeugen.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vorgenannten Antrieb zu schaffen, mit dem die Probleme des Standes der Technik vermieden werden können. Insbesondere sollen dabei Antriebs- und Dichtungs- sowie Dichtheitsprobleme vermieden werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß weist wenigstens eine Transportwelle eine Transportachse bzw. eine zu der Transportwelle gehörende Achse auf. Die Transportwelle kann an der Transportachse gelagert sein oder in diese übergehen. Die Transportachse ist mit einem rotierenden Antrieb gekoppelt. Des weiteren ist erfindungsgemäß die Transportachse durch Dichtmittel oder eine Dichtung von dem Antrieb getrennt. Dabei verläuft die Kopplung zwischen Transportachse und Antrieb berührungslos mit Fernkraftwirkung und magnetisch durch die Dichtmittel hindurch. Kurz gesagt, der Antrieb bzw. die Verbindung zum Antrieb erfolgt über magnetische Kopplung.
Dies hat den großen Vorteil, dass keine Dichtmittel mit einem Durchbruch wie bei üblichen Wellenantrieben verwendet werden müssen. In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung können die Dichtmittel geschlossen und eine einfache Wandung oder dergleichen sein. Da hier kein Durchbruch vorgesehen ist, entstehen auch im wesentlichen keine Dichtheitsprobleme. Somit ist der Begriff Dichtmittel vor allem insofern zu verstehen, dass damit zwar allgemein der Arbeitsraum abgedichtet wird. Im wesentlichen sind die Dichtmittel vorteilhaft vor allem nicht durchbrochen. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung können sie auch luftdicht sein, insbesondere auch für hohe Vakuumanforderungen im Arbeitsraum.
Bevorzugt verläuft die wenigstens eine Transportachse, insbesondere jede Transportachse mit einem Antrieb, in den Dichtmitteln bzw. in der Dichtung. Insbesondere kann sie in den Dichtmitteln gelagert sein. Somit weisen die Dichtmittel darüber hinaus eine Lagerfunktion auf und können auch als dichtende Lagermittel angesehen werden. Als Lagerung können einfache Gleitlager vorgesehen sein. Mit speziellen Lagern kann beispielsweise das Anfallen von Abrieb und somit Schmutz vermieden werden.
Vorteilhaft stehen die Dichtmittel, insbesondere mit einer darin verlaufenden Transportachse, über eine Seitenwandung des Arbeitsraumes nach außen über. Auf diese Weise ist es möglich, eine Transportachse derart aus dem Arbeitsraum herauszuführen, dass der Antrieb mittels der Fernkraftwirkung gut auf sie einwirken kann. Dabei bleibt jedoch der Arbeitsraum mit den Dichtmitteln geschlossen.
Die Transportachse bzw. ein Ende der Transportachse, welches in den Dichtmitteln verläuft und darin gelagert sein kann, kann von dem Antrieb bzw. einer Achse des Antriebs umfasst sein. Der Antrieb bzw. die Antriebsachse kann außen um die Transportachse herum verlaufen oder umgreifend angeordnet sein.
Zur Erzeugung einer magnetischen Fernkraftwirkung für die Kopplung weist die Transportachse vorteilhaft einen magnetisch wirksamen Abschnitt auf. Dies kann einerseits magnetisierbares Material sein, bei einer einfachen Ausführungsmöglichkeit beispielsweise Eisen. Bei einer anderen Ausführung kann es ein Magnet sein, insbesondere ein Dauermagnet. Mit diesem rotiert die Transportachse. Dabei ist der magnetisch wirksame Abschnitt vorteilhaft an einem in den Dichtmitteln gelagerten und rotierenden Ende der Transportachse angeordnet.
Der Antrieb selber wiederum weist vorteilhaft ein rotierendes Magnetfeld auf zur Erzeugung der Fernkraftwirkung. Somit rotiert bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Magnetfeld des Antriebs um das magnetische oder magnetisierbare Ende der Transportachse, wobei die Kopplung hergestellt wird und die Transportachse in Rotation versetzt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Antrieb feststehend ausgebildet sein, wobei ein rotierendes Magnetfeld durch eine feststehende Spuleneinrichtung erzeugt wird. Dabei ist die feststehende Spuleneinrichtung vorteilhaft um die Transportachse der Transportwelle bzw. um die Dichtmittel herum angeordnet. Die Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes ist einfach und kann entweder elektronisch oder durch mechanische Kommutation erreicht werden. Geeignete Ansteuerungen sind hier zur Genüge bekannt. Durch die Rotationsgeschwindigkeit des erzeugten Magnetfeldes kann die Rotationsgeschwindigkeit der Transportwelle bestimmt werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das rotierende Magnetfeld des Antriebs durch rotierende Magnete erzeugt werden. Dazu trägt die Antriebsachse vorteilhaft wenigstens einen Magneten, mit dem sie rotiert. Hier können vorteilhaft leistungsstarke Dauermagnete verwendet werden.
Der Vorteil einer Erzeugung des rotierenden Magnetfeldes mittels rotierender Magnete liegt darin, dass keine aufwändigen Spulenanordnungen samt Ansteuerung benötigt werden. Dafür weist die andere Ausführungsform den Vorteil auf, dass keine mechanisch bewegten Teile am Antrieb nötig sind.
Die Kopplung mittels Fernkraftwirkung ist vorteilhaft derart ausgestaltet, dass ein magnetisch wirksamer Abschnitt der Transportachse und das Magnetfeld des Antriebs in radialer Richtung gesehen übereinander verlaufen bzw. das eine um das andere rotiert. Hierdurch kann eine optimale Fernkraftwirkung bzw. Kraftübertragung erzeugt werden.
Die Antriebsachsen mehrerer Transportwellen können miteinander gekoppelt sein. Dies kann von Vorteil sein, um den Transport der flachen Gegenstände synchronisiert und gleichmäßig durchzuführen. Des weiteren ist es dadurch möglich, bei einer Galvanisieranlage oder dergleichen nur eine bestimmte Anzahl von Transportwellen direkt anzutreiben. Dies reduziert den Aufwand für den Antrieb. Eine Kopplung erfolgt vorteilhaft mechanisch, besonders vorteilhaft außerhalb des Arbeitsraumes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Transportwellen in zwei Reihen übereinander verlaufen und jeweils Transportachsen aufweisen. Ebenso können die Antriebsachsen bzw. Antriebe entsprechend ausgebildet sein. Vorteilhaft weist dabei jede Antriebsachse einer Reihe eine mechanische oder sonstige Kopplung mit einer Antriebsachse der anderen Reihe auf. Eine Kopplung erfolgt hier vorteilhaft mechanisch. Es liegen keinerlei Dichtheitsprobleme bezüglich des Arbeitsraumes vor. Diese Kopplung erfolgt ausserhalb des Arbeitsraumes.
In weiterer Ausgestaltung des Antriebs können die Antriebsachsen wenigstens einer Reihe mittels einer Drehwelle oder dergleichen mit einer Antriebseinrichtung verbunden sein. Die Antriebseinrichtung ist vorteilhaft ein elektrischer Antrieb.
Des weiteren ist es möglich, die Transportachsen der Transportwellen, beispielsweise auch die Antriebsachsen selber, mechanisch unabhängig voneinander auszubilden. Dies ist besonders vorteilhaft mit vorstehend beschriebenen feststehenden Spuleneinrichtungen möglich. Eine Art Kopplung kann dabei durch eine elektrische Synchronisierung derart erzeugt werden, dass sie gleich laufen. Eine Ansteuerung oder Synchronisierung kann dabei derart ausgestaltet sein, dass jeweils mehrere oder Gruppen von Antriebsachsen gemeinsam ansteuerbar sind. Besonders vorteilhaft sind dies zumindest jeweils eine obere und eine untere Antriebsachse bei einer zweireihigen Anordnung von Transportwellen.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Arbeitsraum einer Reinraum- Beschichtungsanlage mit Transportwellen und einer magnetischen Kopplung an einen Antrieb und
Fig. 2 eine Schrägansicht nach Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1 und 2, die ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung im wesentlichen schematisch darstellen, ist ein Arbeitsraum 11 einer Reinraum-Beschichtungsanlage dargestellt. Darin verlaufen in horizontaler Richtung Transportwellen 12, welche Transporträder 13 tragen. Die Transportwellen 12 verlaufen in zwei parallelen, horizontalen Ebenen. Dabei laufen die Transporträder 13 aufeinander und flache Gegenstände, beispielsweise LCD's, werden zwischen ihnen geführt und bewegt.
Die Transportwellen 12 stehen mit Transportachsenenden 14 durch eine Seitenwand 15 des Arbeitsraumes 11 nach außen über. Die Transportachsenenden 14 sind in Lagern 17 eines Lagerschildes 16a oben und 16b unten gelagert. Dabei sind die Lagerschilde 16a und 16b nach außen geschlossen und dicht. So kann kein Schmutz in Arbeitsraum 11 eindringen. Ebenso könnte bei einer Galvanikanlage, die mit Elektrolyt gefüllt ist, die Flüssigkeit nicht entweichen.
Da bei solchen Anlagen Reibung eine vernachlässigbare Rolle spielt, brauchen die Lager 17 nicht besonders aufwändig ausgeführt zu sein. Hier reichen einfache Gleitlager. Für Reinraumbedingungen können es spezielle abriebarme Lager sein. Wie zu erkennen ist, ist das Lager 17 in dem oberen Lagerschild 16a als sogenanntes schwimmendes Lager ausgeführt und nach oben hin erweitert. Dadurch kann die obere Transportwelle 12 in vertikaler Richtung verschoben werden, beispielsweise bei dickeren Gegenständen.
An den Transportachsenenden 14 sind in dem über die Seitenwand 15 hinausragenden Bereich Magnete 19 angebracht. Die Magnete 19 sind dabei Permanentmagnete, beispielsweise aus Kobalt-Samarium. Sie sind fest mit den Transportachsenenden 14 verbunden.
Die über die Seitenwand 15 hinausstehenden Lagerschilde 16a und 16b sind von Antriebsschilden 22 des Antriebs 21 überdeckt. Der Antrieb 21 sorgt für eine Drehung der Transportwellen 12 und somit für einen Antrieb der Gegenstände in der Anlage.
Während die Lagerschilde 16a und 16b festsitzend an der Seitenwand 15 befestigt sind, sind die Antriebsschilde 22 drehbewegbar. Eine Lagerung erfolgt vorteilhaft an der Außenseite der Lagerschilde 16a und 16b. Auch hier sind in der Regel Gleitlager ausreichend. Für Gleitlager können entweder geeignete Metalle, beispielsweise Sinterbuchsen, oder entsprechend geeignete Kunststoffe mit guten Gleitlagereigenschaften verwendet werden.
Die Antriebsschilde 22, die ähnlich den Lagerschilden 16a und 16b topfförmig ausgebildet sind, weisen Antriebsmagnete 23 auf, die vorteilhaft ähnlich wie die Magnete 19 Permanentmagnete sind. Diese sind an der Innenseite der Antriebsschilde 22 befestigt. Wie zu erkennen ist, sind die Magnete 19 der Transportachsenenden 14 und die Antriebsmagnete 23 des Antriebs 21 in radialer Richtung in etwa übereinander gelegen. So wird eine möglichst gute Kopplung bzw. Kraftübertragung gewährleistet.
Die Antriebsschilde 22 tragen Antriebszahnräder 25a oben und 25b unten. Diese Antriebszahnräder sind einmal jeweils oben und unten miteinander gekoppelt, während die Antriebszahnräder 25a der oberen Ebene aneinander vorbeilaufen. Des weiteren sind die Antriebszahnräder 25b der unteren Ebene mit einer Kegelverzahnung an der Stirnseite versehen. So wirken sie mit Kegelzahnrädern 26 zusammen, die an einer Motorwelle 28 befestigt sind, welche entlang der unteren Ebene verläuft. Dies ist besonders gut aus Fig. 2 ersichtlich. Die Motorwelle 28 wiederum ist in einem Lagerbock 29 gelagert und mit einem nicht dargestellten Elektromotor oder dergleichen verbunden.
Bezüglich der Lagerung der oberen Transportachsenenden 14 in den Lagerschilden 16a mit einer schwimmenden Lagerung ist zu sagen, dass selbst ein Bewegen in vertikaler Richtung um ein gewisses Stück zwar die genaue Zentrierung zwischen den Magneten 19 und den Magneten 23 des Antriebsschildes 22 aufhebt. Allerdings ist zum einen bei der schwimmenden Lagerung die Rotation der Transportwelle um eine bestimmte Drehachse gewährleistet, selbst wenn sich diese durch vertikale Bewegung verschiebt. Jedenfalls läuft ein Magnetfeld um und treibt so die Magnete 19 und die Transportachsenenden 14 an. Somit ist die magnetische Kopplung auch bei einer schwimmenden Lagerung möglich.
Im vorstehenden ist also beschrieben worden, wie bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die magnetische Kopplung mit Magneten an einem Transportachsenende sowie rotierenden Permanentmagneten am Antrieb 21 hergestellt wird.
Aus den Figuren ist ebenso sehr leicht ersichtlich, dass anstelle rotierender Antriebsschilde 22 auch feststehende Antriebsschilde verwendet werden können. Anstelle der Antriebsmagneten 23 können feststehende Antriebsspulen mit Wicklungen vorhanden sein, ähnlich wie bei einem Innenläufer-Elektromotor eine außenliegende, feststehende Statorwicklung. Durch die entsprechende Ansteuerung der feststehenden äußeren Antriebsspulen könnte ebenfalls ein rotierendes Magnetfeld erzeugt werden, welches die erfindungsgemäße magnetische Kopplung mit den Magneten der Transportachsenenden herstellt und so die Transportwellen 12 antreibt.
Werden feststehende Antriebsschilde mit feststehenden Antriebswicklungen verwendet, können die Antriebszahnräder 25a und 25b sowie die Kegelzahnräder 26 entfallen. Dann ist eine einzelne Ansteuerung der Antriebsspulen von Vorteil. Eine solche Verwendung von feststehenden Spulen am Antrieb zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes weist den Vorteil auf, dass die Antriebsmimik eingespart werden kann und im wesentlichen außerhalb des Arbeitsraumes 11 keine bewegten Teile vorhanden sind.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist mit der erfindungsgemäßen Lagerung und dem erfindungsgemäßen Antrieb die Gewährleistung der Dichtheit des Arbeitsraumes 11 bzw. der Seitenwände 15 sehr leicht und vorteilhaft möglich. Dichtheitsprobleme zwischen der Seitenwand 15 und den Lagerschilden 16a und 16b gibt es nicht, hier kann ein Presssitz vorgesehen sein. Vor allem ist es möglich, einen Antrieb für die Transportwellen zu schaffen, der keinen negativen Einfluss auf den Arbeitsraum hat.

Claims

1. Antrieb für Transportwellen (12) einer Einrichtung zum Bearbeiten von Gegenständen, insbesondere einer Reinraum-Beschichtungsanlage oder Galvanisieranlage, wobei die Gegenstände in einem Arbeitsraum (11) mittels der Transportwellen bewegt werden, wobei wenigstens eine Transportachse (14) einer Transportwelle mit einem rotierenden Antrieb (21) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportachse durch Dichtmittel (16) von dem Antrieb getrennt ist, wobei die Kopplung berührungslos mit Fernkraftwirkung und magnetisch (19, 23) durch die Dichtmittel hindurch verläuft.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Transportachse (14) in einer Dichtung (16) bzw. den Dichtmitteln verläuft, insbesondere darin gelagert ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmittel (12), insbesondere mit der Transportachse (14), über eine Seitenwandung (15) des Arbeitsraumes (11) überstehen.

4. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportachse, insbesondere ein in den Dichtmitteln (16) verlaufendes Transportachsenende (14), von einer Antriebsachse (122) umfasst ist, wobei vorzugsweise die Antriebsachse außen um die Transportachse herum verläuft.

5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportachse (14) einen magnetisch wirksamen Abschnitt, insbesondere einen Magneten (19), aufweist und mit diesem rotiert, wobei vorzugsweise der magnetisch wirksame Abschnitt an einem in den Dichtmitteln (16) rotierenden Transportachsenende (14) angeordnet ist.

6. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein rotierendes Magnetfeld (23) am Antrieb (21) zur Kopplung mit der Transportachse (14) mit Fernkraftwirkung.

7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (21) feststehend ausgebildet ist und eine feststehende Spuleneinrichtung aufweist zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes, wobei vorzugsweise die feststehende Spuleneinrichtung um die Transportachse (14) der Transportwelle (12) herum verläuft.

8. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (22) wenigstens einen Magneten (23) trägt und mit diesem rotiert zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes.

9. Antrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetisch wirksame Abschnitt (19) der Transportachse (14) und das Magnetfeld (23) des Antriebs (21) in radialer Richtung übereinander verlaufen.

10. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Antriebsachsen (22) mehrerer Transportwellen (12) miteinander gekoppelt sind, insbesondere mechanisch (25, 26, 28) gekoppelt sind.

11. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportwellen (12) in zwei Reihen übereinander verlaufen mit Transportachsen (14), insbesondere auch die Antriebsachsen (22), wobei vorzugsweise jede Antriebsachse einer Reihe mit einer Antriebsachse der anderen Reihe gekoppelt ist, insbesondere mechanisch gekoppelt ist.

12. Antrieb nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachsen (22) einer Reihe mittels einer Drehwelle (28) mit einer Antriebseinrichtung verbunden sind, wobei vorzugsweise die Antriebseinrichtung ein elektrischer Antrieb ist.

13. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportachsen (14) der Transportwellen (12), vorzugsweise auch die Antriebsachsen (22), mechanisch unabhängig voneinander sind, wobei sie vorzugsweise elektrisch miteinander synchronisiert sind.

14. Antrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachsen (22) einzeln, vorzugsweise in Gruppen, insbesondere jeweils eine obere und eine untere Antriebsachse gemeinsam, ansteuerbar sind.