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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Transportieren und Kühlen von scheibenförmigen Substraten,
insbesondere Substraten für
Informationen tragende Kunststoffscheiben wie CD's, DVD's oder dgl., bei dem das einzelne Substrat
mittels eines direkt unter dem Substrat gebildeten und das Substrat
tragenden Gaskissens längs
einer Transportbahn geführt
wird.
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Ein solches Verfahren zum Transportieren und
Kühlen
von CD's ist allgemein
als Airtrack-Verfahren bekannt und beispielsweise in der Beschreibungseinleitung
der
DE 199 07 210
A1 beschrieben. Dabei erfolgt eine Abkühlung der CDs während des Transports
in unsymmetrischer Weise, da die dem Luftkissen zugewandte Seite
der CD wesentlich stärker
gekühlt
wird als die Oberseite. Bei CD's
ist dies weniger kritisch ; bei DVD-Substraten hingegen ist eine
möglichst
gleichmäßige Kühlung vorteilhaft,
damit jeweils zusammengehörige
DVD-Substrate sauber und fehlerfrei zu einer DVD zusammengefügt werden
könnten.
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Zur Lösung dieses Problems schlägt die
DE 199 07 210 A1 vor,
die Substrate nicht direkt mittels eines Luftkissen abzustützen, sondern
gesonderte Träger
mit einem auf dem Luftkissen aufliegenden tellerartigen Fuß, einer
Auflagefläche
für das
Substrat und einem Zentrierpin einzusetzen, wobei in dem Träger von
dem Luftkissen gespeiste und auf die Unterseite bzw. auf die Oberseite
des Substrats gerichtete radial verlaufende Gaszuführungkanäle vorgesehen
sind.
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Der Einsatz gesonderter und in ihrem
Aufbau komplizierter Träger,
um eine Kühlung
der Unter- und Oberseite der Substrate zu erreichen, stellt verfahrensmäßig einen
erheblichen Nachteil dar, da die Substrate zentriert auf die Träger gelegt
werden müssen.
Ferner verteuert der Träger
die entsprechende Vorrichtung erheblich.
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Durch Ablage der noch nicht abgekühlten Substrate
auf der schmalen ringförmigen
Auflagefläche
des Trägers
gemäß der
DE- 199 07 210 A1 besteht
darüber
hinaus die Gefahr des Durchhängens und
somit eine Verformung der Substrate.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transportieren
und Kühlen
von scheibenförmigen Substraten
zu schaffen, bei dem auf einfache Weise eine gleichzeitige Kühlung der
Unter- und Oberseite der Substrate erreicht wird. Ferner liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gleichmäßigen Transport der Substrate
zu gewährleisten.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
eingangs genanntes Verfahren gelöst,
bei dem das direkt auf dem Gaskissen aufliegende Substrat während des
Transports zusätzlich
durch eine auf die Oberseite des Substrats gerichtete Kühlgasströmung gekühlt wird.
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Dabei werden die Gasströmungen zum
Aufbau des Gaskissens und die Kühlgasströmung vorzugsweise
relativ zueinander so eingestellt, dass die Kühlgasströmung den Aufbau eines für den Transport
ausreichenden Gaskissens nicht behindert. Hierdurch läßt sich
auf einfache Weise eine gleichzeitige Kühlung von Unter- und Oberseiten von
Substraten bei deren Transport erreichen.
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Während
beim Einsatz eines Trägers
das zum Aufbau des Gaskissens unter dem plattenartigen Fuß des Trägers dienende
Gas nur unwesentlich zur Kühlung
der Unterseite des Substrats beiträgt, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren
das Gaskissen direkt zur Kühlung
der Unterseite des Substrats ausgenutzt und sieht ferner eine flächige Abstützung des
Substrats vor. Es kommt also nicht zu einem Verzug in Folge von
Durchhängen
auf einer schmalen Auflagefläche.
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Einerseits ist vorteilhaft, dass
in dem Gaskissen eine den Transport des Substrats bewirkende gerichtete
Gasströmung
aufgebaut wird; anderseits kann es zweckmäßig sein, wenn das Substrat
durch Neigung der Transportbahn unter Einfluß der Schwerkraft transportiert
wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlgasströmung im Wesentlichen senkrecht
auf das Substrat gerichtet wird, und somit keinen Transportimpuls
an das Substrat anlegt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass
als Transportgas und Kühlgas
klimatisierte und gefilterte Luft eingesetzt wird, um Verunreinigungen
der Substrate zu vermeiden.
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Bei einer Vorrichtung zum Transportieren und
Kühlen
von scheibenförmigen
Substraten, insbesondere Substraten für Informationen tragenden Kunststoffscheiben
wie CD's, DVD's oder dgl., mit
einer Transportbahn und einer Vielzahl von in der Transportbahn
ausgebildeten und mit einer Gaszuführung verbundenen Gaszuführungskanälen zur Ausbildung
eines Gaskissens unter den Substraten, ist zur Lösung der gestellten Aufgabe
vorgesehen, dass oberhalb der Transportbahn eine Vielzahl von sich
zur Transportbahn hin öffnenden
Kühlgaszuführungen
angeordnet ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich
die schon oben genannten Vorteile.
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Die Kühlgaszuführungen machen die Verwendung
von Trägern
zur Erreichung einer ausreichenden Kühlung der Oberseite der Substrate
unnötig.
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Vorzugsweise ist ein sich längs der
Transportbahn erstreckender Kühlgaskanal
vorgesehen, dessen Aufbau der Transportbahn entsprechen kann. Um
eine sichere Führung
der Substrate in Transportrichtung vorzusehen, weist der Kühlgaskanal
und/oder die Transportbahn vorzugsweise Seitenführungen für die Substrate auf.
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Für
den Antrieb der Substrate können
die Gaszuführungen
zur Oberfläche
der Transportbahn geneigt sein, und zwar insbesondere, wenn sich
die Transportbahn im Wesentlichen horizontal erstreckt. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Gaszuführungen
jedoch orthogonal zur Oberfläche
der Transportbahn ausgebildet. Dabei ist die Transportbahn vorzugsweise
geneigt, und zwar vorzugsweise mit einem Neigungswinkel von 1 ° bis 5°, und insbesondere
ca. 2° zur
Horizontalen.
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Wie die Gaszuführungen in der Transportbahn
können
die Kühlgaszuführungen
geneigt oder orthogonal zur Transportrichtung der Substrate ausgebildet
sein.
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Zur Vereinzelung der Substrate auf
der Transportbahn ist vorzugsweise mindestens ein in den Transportweg
des Substrats hinein und heraus bewegbarer Anschlagstift vorgesehen.
Damit ist auch eine Steuerung oder Taktung der Vorwärtsbewegung
möglich.
Dabei besteht wenigstens eine Kontaktfläche des Anschlags vorzugsweise aus
einem dämpfenden
und/oder abriebfesten Material, um ein Rückprallen der Substrate zu
verhindern bzw. ein langes Leben der Anschläge vorzusehen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht der Anschlag aus einem mit einem Polyurethan-Schlauch
umgebenen Metallstift. Das Vorsehen eines Polyurethan-Schlauchs
um einen Metallstift besitzt den Vorteil, dass der Schlauch, wenn
er Abnutzungserscheinungen aufweist, leicht ausgetauscht werden
kann, ohne den kompletten Anschlag austauschen zu müssen.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist den Gaszuführungen und/oder
den Kühlgaszuführungen
ein Strömungswiderstand
vorgeschaltet. Dieser bewirkt eine homogene Ausströmung des
Träger-
und/oder Kühlgases über die
gesamte Transportstrecke hinweg. Das sich ausbildende Luftkissen
unterhalb der Substrate ist somit frei von Horizontalkomponenten,
so dass eine Bewegung der Substrate im Wesentlichen nur über Schwerkraft
erfolgt. Dies ist besonders vorteilhaft, um einen gleichmäßigen und
kollisionsfreien Transport der Substrate zu gewährleisten. Als Strömungswiderstand
ist vorzugsweise wenigstens ein Filtergewebe unterhalb der Transportbahn
vorgesehen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
, unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Teildarstellung einer Transportbahn der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
und
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2 einen
Teilschnitt durch die Vorrichtung gem. 1 senkrecht zur Transportrichtung;
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3 eine
Querschnittansicht durch eine alternative Transportbahn mit darunterliegendem
Gaszufuhrkanal;
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4 eine
schematische Längsschnittansicht
durch eine Transportbahn mit darunterliegendem Gaszufuhrkanal.
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1 zeigt
eine gegen die Horizontale H um einen kleinen Winkel α geneigte
Transportbahn 1 für Substrate
S.
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Die Transportbahn 1 besitzt
ein Lochblech 2 mit einer Vielzahl von durch Öffnungen,
insbesondere Bohrungen gebildeten Gaszuführungen 3, die reihenartig
angeordnet sind. Die Gasführungen 3 erstrecken
sich orthogonal durch das Lochblech 2. Das Lochblech 2 weist
an seinen Längskanten
jeweils einen doppelt abgewinkelten Flansch 4 mit Flanschabschnitten 5 und 6 auf.
Der Flanschabschnitt 5 begrenzt zusammen mit einem auf
Abstand zum Lochblech 2 angeordneten Blech 7 einen
Gasraum 8, der mit einer Luftzuführung 9 verbunden
ist. Auf dem Flanschabschnitt 6 ist jeweils eine Führungsleiste 10 aus
einem abriebfesten Kunststoff angeordnet. Alternativ könnten Flanschabschnitte
auch an dem Blech 7 ausgebildet sein, oder die Führungsleiste 10 könnte mit
Seitenkanten des Lochblechs 2 und dem Blech 7 in
Kontakt stehen, um den Gasraum 8 zu begrenzen.
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Hinsichtlich des Gasraums 8,
der als Gaszufuhrkanal für
das Lochblech 2 dient, sei bemerkt, dass dieser eine andere
Form aufweisen kann, insbesondere einen viel größeren Querschnitt besitzen kann,
wie in den 1 und 2 dargestellt ist. Insbesondere
können
in dem Gasraum 8 Mittel vorgesehen sein, die eine homogene
Verteilung des einströmenden
Gases in dem Gasraum ermöglicht.
Die Luftzuführung 9 ist
vorzugsweise in Längs-
und Querrichtung der Transportbahn 1 im Wesentlichen mittig angeordnet.
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Bei Beaufschlagung des Gasraums 8 mit Gas
treten aus den Löchern 3 senkrecht
zur Oberseite des Lochblechs einzelne Gasstrahlen aus, die unter
den Substraten S jeweils ein Gaskissen ausbilden, um diese im gewünschten
Maße,
vorzugsweise ca. 1 mm – 2
mm anzuheben, so dass sie sich aufgrund der Neigung der Transportbahn 1 unter
Einfluß der
Schwerkraft in Transportrichtung T bewegen und während des Transport an der
Unterseite gekühlt werden.
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Wie die 2 zeigt ist oberhalb der Transportbahn 1 ein
sich in Richtung der Transportbahn 2 erstreckender Kühlgaskanal 11 mittels
einer nicht gezeigten Stützkonstruktion
angeordnet. Der Kühlgaskanal 11 weist
ein Lochblech 12 mit einer Vielzahl von durch Öffnungen,
insbesondere Bohrungen gebildeten Kühlgaszuführungen 13 auf, die
reihenartig angeordnet sind und sich zur Transportbahn 1 hin öffnen. Das
Lochblech 12 weist an seinen Längskanten einen abgewinkelten
Flansch 14 auf, der zusammen mit einem auf Abstand zum
Lochblech 12 angeordneten Blech 15 einen Gasraum 16 begrenzt,
der mit einer nicht dargestellten Gaszuführung verbunden ist.
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- Bei Beaufschlagung des Gasraums
mit Kühlgas
treten Kühlgasstrahlen
nach unten aus dem Kühlgaskanal
aus und Kühlen
die Oberseite der sich unter dem Einfluß der Schwerkraft bewegenden
Substrate. Hinsichtlich der Form und Größe des Gasraums 16 gilt
im Wesentlichen dasselbe, wie beim Gasraum B.
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Um sicherzustellen, dass es bei Beaufschlagung
der Oberseite der Substrate mit Kühlgas zur sicheren Ausbildung
eines Gaskissens unter den Substraten kommt, kann bei gleicher Anzahl
und Größe von Löchern 3, 13 in
den beiden Lochblechen 2, 12, der Luftraum 16 mit
einem niedrigerem Druck beaufschlagt werden, als der Gasraum B.
Gegebenenfalls kann die Anzahl und/oder Größe der Löcher 3, 13 in dem
oberen Lochblech 12 von dem unteren Lochblech 2 abweichen
und somit eine unterschiedliche Beaufschlagung der beiden Substratseiten
erreicht werden. Ferner kann der Aufbau der Gaskissen unter den
Substraten auch durch die Form der seitlichen Führungen gefördert werden, die ein seitliches
Ausströmen
von Gas im Bereich des Lochblechs 2 verhindern, aber im
Bereich des Lochblechs 12 ermöglichen.
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Zur Vereinzelung der Substrate auf
der Transportbahn ist mindestens ein in den Bewegungspfad der Substrate
beweglicher Anschlag 18 vorgesehen. Bei der Ausführungsform
gemäß 1 ist der Anschlag 18 über einen
nicht dargestellten Betätiger orthogonal
zum Lochblech 2 beweglich.
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Alternativ könnte sich der Anschlag auch
von dem Kühlgaskanal 11 oder
den seitlichen Führungen 10 in
den Bewegungspfad der Substrate bewegen. Statt der dargestellten
zum Lochblech 2 orthogonalen Bewegung des Anschlagsstifts
ist natürlich
auch eine Klappbewegung desselben möglich.
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Obwohl in 1 nur ein einzelner Anschlag dargestellt
ist, kann natürlich
eine Vielzahl von Anschlägen
entlang der Transportrichtung der Substrate vorgesehen sein, und
zwar in Abhängigkeit
von der Länge
der Transportbahn. Der Anschlag 14 besteht zumindest teilweise
aus einem dämpfenden
und abriebfesten Material. Bei der derzeitig bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird der Anschlag durch einen starren Mittelstift,
beispielsweise aus Metall gebildet, der von einem Polyurethan-Schlauch umgeben
ist, der bei Abnutzung leicht ausgetauscht werden kann. Der Polyurethan-Schlauch
sieht eine Dämpfung
der einzelnen Substrate vor, so dass diese nicht zurückprallen.
Ferner wird eine Beschädigung der
Substrate verhindert.
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Als Transport- und/ oder Kühlgas wird
vorzugsweise von einem Radiallüfter
herangeführte,
gefilterte Luft eingesetzt; es kann aber z.B. auch ein Inertgas
verwendet werden.
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Die 3 und 4 zeigen eine Querschnittansicht
bzw. eine Längsschnittansicht
durch eine alternative Ausführungsform
einer Transportbahn 1. In den 3 und 4 werden dieselben Bezugszeichen wie
in den 1 und 2 verwendet, sofern identische oder äquivalente
Bauelemente beschrieben werden.
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Die Transportbahn 1 weist
wiederum ein Lochblech 2, sowie eine seitliche Führungsleiste 10 auf,
um eine Seitenbewegung von Substraten zu begrenzen. Unterhalb des
Lochblechs 2 wird ein Gasraum 8, der als Zuleitungskanal
dient, gebildet. Der Gasraum 8 besitzt einen viel größeren Querschnitt als
in den 1 und 2 gezeigt ist. Am Boden des Gasraums 8 ist
eine Gaszuführung 9 vorgesehen,
die sowohl in Längs-
als auch in Querrichtung der Transportbahn 1 im Wesentlichen mittig
angeordnet ist. Die Zuleitung 9 besitzt einen großen Querschnitt,
um eine möglichst
gleichmäßige Verteilung
von Gas im Gasraum 8 zu erreichen. Die Einströmrichtung
von Gas ist in den 3 und 4 durch entsprechende Pfeile
gekennzeichnet. Der Gasraum 8 ist in einen unteren Abschnitt 20 und
einen oberen Abschnitt 21 aufgeteilt. Der untere Abschnitt 20 besitzt
im Wesentlichen keine Elemente, welche die Gasströmung in dem
Gasraum einschränken.
In dem oberen Abschnitt 21 ist hingegen ein Strömungswiderstand
in der Form eines Filtergewebes 24 vorgesehen.
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Der untere Abschnitt 20 ermöglicht somit eine
gute gleichmäßige Verteilung
von Gas in dem Abschnitt 20 und das Filtergewebe 24 im
oberen Abschnitt 21 des Gasraums 8 bewirkt eine
Beruhigung der Gasströmung
in Richtung des Lochblechs 2.
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Obwohl dies in den 3 und 4 nicht
dargestellt ist, erstrecken sich die Löcher in dem Lochblech 2 orthogonal
zu der Oberfläche
des Lochblechs 2, damit daraus austretendes Gas keine Horizontalkomponente
in dem darüber
befindlichen Gaskissen bewirkt. Das Filtergewebe 24 fördert ein
gleichmäßiges Austreten
der Gasströmung
durch die Löcher
in dem Lochblech 2, um eine im Wesentlichen ausschließlich senkrecht
zur Oberfläche
des Lochblechs 2 gerichtete Gasströmung zu erzeugen. Statt des
Filtergewebes 24 können
natürlich
auch noch andere Strömungswiderstände vorgesehen
sein, die sicherstellen, dass eine im Wesentlichen senkrecht zu
der Oberfläche
des Lochblechs 2 austretende Gasströmung erzeugt wird.
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Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die
konkret dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt.
So ist beispielsweise die Transportbahn 2 gemäß 1 zur Horizontalen geneigt,
um die Substrate unter Einfluss der Schwerkraft in Transportrichtung
T zu bewegen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Transportbahn horizontal
anzuordnen und die Substrate über ein
schräg
auf eine der Substratober flächen
gerichtete Gasströmung
zu bewegen. Die schräg
auf die Oberfläche
des Substrats gerichtete Gasströmung kann
durch entsprechende, in dem Lochblech 2 oder dem Lochblech 3,
schräg
angeordnete Gaszuführungen
erreicht werden. Hierzu ist es nicht notwendig, dass alle in dem
Lochblech 2 oder dem Lochblech 12 ausgebildeten
Gaszuführungen
schräg
auf die Oberflächen
der Substrate weisen. Vielmehr reicht es, wenn einige der Gaszuführungen
schräg
auf die Oberflächen
der Substrate gerichtet sind. Zur Förderung der Gaskissen unterhalb
der Substrate ist es von Vorteil, wenn die im Lochblech 2 ausgebildeten Gaszuführungen
orthogonal auf eine Unterseite der Substrate gerichtet sind, während die
im oberen Lochblech 12 ausgebildeten Gaszuführungen
schräg auf
die Oberfläche
der Substrate gerichtet sind.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die jeweiligen Gaszuführungen
in der Transportbahn 1 und dem Kühlgaskanal jeweils mit einem
für alle
Gasführungen
gemeinsamen Gasraum 8 bzw. 16 verbunden. Alternativ können die
Gaszuführungen jedoch
jeweils einzeln oder gruppenweise beispielsweise in ihren Reihen
mit einer entsprechenden Gaszufuhrleitung in Verbindung stehen.
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Die Zufuhr von Kühlgas auf die Oberseiten der
Substrate kann statt über
ein Lochblech auch über
eine im Wesentlichen nach oben offenen Konstruktion, die beispielsweise
durch die Gaszuführungen
aufweisende Leitungen gebildet wird, erfolgen. Durch diese nach
oben offene Konstruktion kann insbesondere in Kombination mit den
seitlichen Führungen
ein guter Aufbau von Gaskissen unterhalb der Substrate sichergestellt
werden, selbst bei im Wesentlichen gleichmäßiger Gasbeaufschlagung der Ober-
und Unterseiten der Substrate.
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Um ein Be- und Entladen der Substrate
zu ermöglichen,
erstreckt sich der Kühlgaskanal
vorzugsweise nur über
einen bestimmten Bereich der Transportbahn 2 und deckt
Be- und Entladebereiche der Transportbahn 2 nicht ab. Beim
Beladen der Substrate können
sie direkt durch eine entsprechende Handhabungsvorrichtung auf einem
oberhalb der Transportbahn gebildeten Gaskissen abgelegt werden.
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Die Entnahme der Substrate erfolgt
beispielsweise durch eine Hubstation in der unteren Transportbahn
1, um die Substrate von unten anzuheben, oder durch einen Sauggreifer,
der von oben an die Substrate herangeführt wird.
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Um zu verhindern, dass durch das
Be- und Entladen der Substrate Schwankungen der Gasströmung im
Transportbereich der Transportbahn auftreten, können die Gas räume 8 der
Transportbahn 1 in den Be- und Entladebereichen von einem
dazwischenliegenden Gasraum 8 getrennt sein. In diesem Fall
können
die Gasräume 8 in
den Be- und Entladebereichen gesondert zu dem übrigen Gasraum mit Gas beaufschlagt
werden. Natürlich
können
noch weitere Unterteilungen des Gasraums mit jeweils eigener Gasbeaufschlagung
zweckmäßig sein,
um Schwankungen in dem unter den Substraten gebildeten Gaskissen
zu vermeiden. Beispielsweise könnte eine
Unterteilung jeweils im Bereich der beweglichen Anschläge 18 vorgesehen
sein, um sicherzustellen dass auch dann, wenn nicht jede Position
der Transportbahn besetzt ist, ein ausreichendes Gaskissen an den übrigen Positionen
der Transportbahn aufgebaut wird.