DE10328273A1

DE10328273A1 - Transportvorrichtung flächenförmiger Substrate, insbesondere in Vakuumbeschichtungsanlagen

Info

Publication number: DE10328273A1
Application number: DE2003128273
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Melcher; Jochen Dipl.-Ing. Krause; Michael Dipl.-Ing. Hofmann
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung flächenförmiger Substrate, insbesondere in Vakuumbeschichtungsanlagen, mit mehreren, an beiden Wellenenden drehbar gelagerten walzenartigen Rollen, wobei zumindest einige Rollen als Antriebsrollen derart ausgebildet sind, dass diese Rollen an einem Wellenende über ein mit einem Getriebe verbundenes Antriebslager angetrieben werden und an dem anderen Wellenende in einem Gegenlager gleiten. Die Aufgabe der Erfindung, eine Transportvorrichtung für flächenförmige Substrate in Vakuumbeschichtungsanlagen zu schaffen, die einen Austausch der walzenartigen Rollen mit geringerem Montageaufwand erlaubt und die Belastung des Antriebssystems durch den Wärmeeintrag verringert, wird dadurch gelöst, dass als Antriebslager (7a) und als Gegenlager (7b) je ein lösbares Lager mit mindestens formschlüssiger Verbindung eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung flächenförmiger Substrate, insbesondere in Vakuumbeschichtungsanlagen mit mehreren, an beiden Wellenenden drehbar gelagerten walzenartige Rollen, wobei zumindest einige Rollen als Antriebsrollen derart ausgebildet sind, dass diese Rollen an einem Wellenende über ein mit einem Getriebe verbundenes Antriebslager angetrieben werden und an dem anderen Wellenende in einem Gegenlager gleiten.
Derartige Transportvorrichtungen sind in industriellen Vakuumbeschichtungsanlagen, insbesondere für die Glasbeschichtung üblich. Dabei sind die in Reihe hintereinander angeordneten, walzenartigen Rollen beispielsweise mit Scheiben ausgestattet (Scheibenrollen), in deren Lauffläche so genannte O-Ringe aus Hartgummi einliegen. Das durch die Beschichtungsstrecke zu transportierende Glas liegt auf den O-Ringen der Scheibenrollen auf und wird mittels des Reibungskontaktes mit den sich drehenden O-Ringen vorwärts bewegt. Die minimierte Auflage des Glases nur auf den O-Ringen dient darüber hinaus der Hemmung des Wärmeeintrages aus dem zu beschichtenden Glas in das Transportsystem.
Die Wellenenden der sich drehenden Scheibenrollen sind in bekannter Weise beidseitig in kompakten Kugellagern gebettet. Ein Zahnriemengetriebe treibt die hintereinander angeordneten Rol len über das jeweils im Antriebslager gebettete Wellenende gleichzeitig an. Die Kugellager leiten dabei die aufgenommene Wärme in den Scheibenrollen unerwünscht an das Antriebssystem weiter, das mit steigender Temperatur störanfälliger wird und wodurch sich die Standzeit des Zahnriemens verringert.
Je nach dem Abnutzungs- und Verschmutzungsgrad der Scheibenrollen der Transportvorrichtung im Verlauf der Beschichtungsprozesse müssen die Scheibenrollen mehr oder minder häufig ausgetauscht werden. Insbesondere die im Bereich der O-Ringe erfolgenden Schichtablagerungen führen zu Qualitätseinbusen bei der Glasbeschichtung. Dieser Austausch der Rollen bedeutet eine aufwändige Prozedur. Die Kugellagerhalterung jeder der auszutauschenden Scheibenrollen muss beidseitig gelöst und vom Antrieb getrennt werden. Auch die Spannvorrichtung des Zahnriemens muss dabei gelöst werden. Die Unterbrechungszeiten der Produktion sind entsprechend groß.
In neueren Kompartments der Vakuum- Beschichtungsanlagen werden Rohrmagnetrons eingesetzt, mit denen Beschichtungsprozesse mit größerer Leistung und Effizienz gefahren werden können. Dies bedeutet folglich auch ein höherer Wärmeeintrag in das Transportsystem gegenüber der herkömmlichen Betriebsweise der Anlagen und eine höhere Verschmutzungs- und Abnutzungsrate der Scheibenrollen. Der nachteilige Wärmeeintrag in das Antriebssystem und der Austauschaufwand an den Scheibenrollen wird durch die höheren Temperaturen im Transportsystem umso kritischer.

Aus der Patentschrift DE 917 592 ist ein Klapplager bekannt. Weiterentwicklungen dieses Klapplagers sind zum Beispiel aus der europäischen Patentschrift EP 0 194 356 und aus der Gebrauchsmusterschrift DE 298 21 450 U1 bekannt.

Dieses Klapplager weist in einer Lagerachse eine Ausnehmung zur formschlüssigen Aufnahme eines Wellenendes auf. Ein mit der Lagerachse mitdrehendes Handrad, das quer zur Drehachse des Klapplagers unter Federbelastung schwenkbar ist, bildet den Verschlussmechanismus. In der von Hand zu betätigenden Offenstellung des Handrades liegt es an der schräg ausgebildeten Stirnfläche des Lagergehäuses hinter die Ausnehmung zurückfallend an. Das Handrad ist bei seiner relativ zum Lagergehäuse ausführenden Drehbewegung in beiden Drehrichtungen der Lagerachse selbständig verschließbar. In Richtung der Schließposition fällt das Handrad unter Federkraft vor und verschließt somit auf einfache und sichere Weise die Ausnehmung mit dem Wellenende. Die Entwicklung eines solchen Klapplagers entspricht den Anforderungen in der papier- und textilverarbeitenden Industrie, wo sie auch ihren bisher bekannten Einsatz gefunden haben. Die Stoff- und Papierrollen, die meist auf einem Vierkant-Wickelstab auf- bzw. abgewickelt werden, sowie auch die Haspeln, d.h. Abwickel- und Aufwickelrollen zum Spulen von Garn müssen schnell und unproblematisch ausgewechselt werden können. Das erfordert eine einfache und schnelle Handhabung der Lagerung und Verriegelung der Wickelstäbe oder Haspeln.

Der Einsatz solcher Klapplager, die die vorgenannten Anforderungen in der Papier- und Textilindustrie erfüllen, ist in der Vakuumtechnik, insbesondere in Transportsystemen der Vakuumbeschichtungstechnik nicht bekannt.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Transportvorrichtung für flächenförmige Substrate in Vakuumbeschichtungsanlagen zu schaffen, die einen Austausch der walzenartigen Rollen mit geringerem Montageaufwand erlaubt und die Belastung des Antriebssystems durch den Wärmeeintrag verringert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als Antriebslager und als Gegenlager je ein lösbares Lager mit mindestens formschlüssiger Verbindung eingesetzt ist.

Bei den lösbaren Lagern sind die Ausnehmungen leicht zugänglich gestaltet. Die Rollen aus dem Transportsystem des flächigen Substrates sind an den Wellenenden mit im Querschnitt zumindest unrund geformten Zapfen ausgebildet und werden in die Ausnehmungen der Lager eingelegt und zumindest formschlüssig eingespannt. Diese lösbaren Lager müssen beim Auswechselungsvorgang der walzenartigen Rollen nicht erst komplett demontiert und anschließend wieder montiert werden. Darüber hinaus bleibt der Zahnriemenantrieb unberührt. Selbst der Zahnriemen muss nicht nachgespannt werden. Außerdem sind die walzenartigen Rollen des Transportsystems in erheblich kürzerer Montagezeit austauschbar.

Überraschender Weise wurde außerdem festgestellt, dass die formschlüssige Halterungsweise der Wellenenden in den lösbaren Lagern auch dafür geeignet sind, die Wärmeleitung über die Rollen an das Antriebssystem zu unterbrechen. In seiner formschlüssigen Verbindung mit der entsprechend geformten Ausnehmung des Lagers verschränkt sich der im Querschnitt unrund, z.B. oval geformte Zapfen, der immer ein bestimmtes Toleranzmaß zur Ausnehmung aufweist, infolge der Torsionskräfte geringfügig, wodurch sich die von der Rotationsachse am weitesten entfernten Hochpunkte des Profils auf den Flächen der Ausnehmung verkanten. Diese Verkantung führt zu einer geringen Auflagefläche der Zapfen in der Ausnehmung des lösbaren Lagers und reduziert so wirksam die Wärmeleitung über das Material des Zapfens zum lösbaren Lager. Im Effekt bleiben das Antriebssystem und insbesondere der Zahnriemen kühler.

Die Einlage des Zapfens in der Ausnehmung des lösbaren Lagers kann des Weiteren mit einer bestimmten Toleranz im Tiefenmaß zur Tiefe der Ausnehmung erfolgen. Damit kann die Längsausdehnung der Rollenwelle infolge der Erwärmung beim Beschichtungsprozess bereits vom lösbaren Lager aufgenommen werden. Mit dieser Möglichkeit werden auch die Dehnungskräfte nicht mehr auf das Antriebssystem übertragen.

In einer vorzugsweisen Fortbildung der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung ist als Antriebslager und als Gegenlager mindestens ein Klapplager mit formschlüssiger Wellenendaufnahme eingesetzt.

Die Rollen aus dem Transportsystem des flächigen Substrates sind an den Wellenenden mit entsprechend der Ausnehmung des Klapplagers geformten Zapfen ausgebildet und werden bequem und in besonders kurzer Montagezeit von oben in die Klapplager eingelegt und durch die Drehung der Rollen automatisch verriegelt. Auch die Klapplager müssen bei diesem Auswechselungsvorgang der Rollen nicht erst demontiert und anschließend wieder montiert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung ist das Wellenende der walzenartigen Rolle als Zapfen mit Mehrkantprofil ausgebildet. Mit dieser Formgebung der Zapfen wird die Wärmeleitung zwischen dem Zapfen und dem lösbaren Lager weiter reduziert. In der durch die Torsionskraft bedingten Verkantung des Zapfens mit Mehrkantprofil in der Ausnehmung des lösbaren Lagers verbleiben nur punktuelle Kontaktflächen zwischen den beiden Lagerelementen, was die Wärmeleitung im erheblichen Umfang unterbindet.

Eine weitere günstige Ausgestaltung sieht vor, dass die beiden Wellenenden der walzenartigen Rollen als von einander verschieden geformte Zapfen ausgebildet sind. Da zum Beispiel die Scheibenrollen der Transportvorrichtung vorzugsweise mit versetzt zu einander angeordneten Scheiben aneinander gereiht werden, ist es günstig bei der Montage der Scheibenrollen entsprechend dieser Anordnungssystematik eine Einbauvorgabe vorzunehmen, um beim Wechsel der Rollen schneller und fehlerfrei verfahren zu können. Die unterschiedlich geformten Zapfen, die nur in die entsprechend vorgegebenen Ausnehmungen der lösbaren Lager passen, ermöglichen es, den Einbauort wie auch die Einbaurichtung der Rollen festzulegen.

Darüber hinaus ist es dienlich, dass die Zapfen aus gehärtetem Stahl bestehen. Damit wird der Abrieb der unrund geformten Zapfen in der Ausnehmung des lösbaren Lagers, der insbesondere bei der Verkantung der Zapfen mit Mehrkantprofil entsteht, verringert.

Nach einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung ist als lösbares Lager eine Kombination aus formschlüssiger und kraftschlüssiger Verbindung eingesetzt. Dabei kann zusätzlich zur formschlüssigen Verbindung des Zapfens mit der Ausnehmung des lösbaren Lagers ein Kraftschluss durch zum Beispiel eine den Zapfen überdeckende Flanschverbindung vorgesehen sein.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Transportvorrichtung
2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Transportvorrichtung quer zur Längserstreckung und
3 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Transportvorrichtung entlang der Linie III-III in 1
Die in den Zeichnungen dargestellte Vakuumbeschichtungsanlage 1 weist in Längsrichtung 2 eine Längserstreckung auf. In der Vakuumbeschichtungsanlage 1 werden nicht näher dargestellte Substrate in Längsrichtung 2 transportiert und während des Transports in Beschichtungssektionen über Magnetrons beschichtet.
Zum Transport der Substrate ist eine Transportvorrichtung vorgesehen, die mehrere Rollen 3 beinhaltet, wobei die Rollen 3 abstandsweise in Längsrichtung 2 hinter einander und quer zur Längsrichtung 2 angeordnet sind. Auf ihren Laufflächen 4 sind die Rollen 3 mit O-Ringen 5 versehen. Diese O-Ringe bewirken, dass die flachen Substrate, beispielsweise Glasscheiben, mit einem Abstand zu den Laufflächen 4 von den Rollen 3 transportiert werden. Durch die O-Ringe wird damit der Wärmetransport von den flächenförmigen Substraten zu der Rolle 3 minimiert.
An ihren Außenseiten sind die Rollen 3 mit Wellen 6 versehen. Über die Wellen 6, werden die Rollen 3 angetrieben und transportieren damit die nicht näher dargestellten Substrate.
Zur Aufnahme der Wellenenden 6a der Wellen 6 sind Klapplager 7 vorgesehen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt und in den 4 bis 6 dargestellt sind. Dabei ist bei der paarweisen Zuordnung der Klapplager 7 zu der Rolle 3 ein Klapplager 7 als Antriebslager 7a ausgebildet während das andere Klapplager 7 als Gegenlager 7b fungiert. Die Klapplager 7 sind mit ihren Lagergehäusen 8 fest mit einem Rahmen 9 verbunden. Jedes der Klapplager 7 weist in seiner Lagerachse 10 eine Ausnehmung 11 zur formschlüssigen Aufnahme einer Welle 6 auf. Die Lagerachse 10 ist in einem Lager 12 drehbar und axial gelagert. Ein mit der Lagerachse 10 mitdrehendes Handrad 13, das quer zur Drehachse 10a des Klapplagers 7 unter Federbelastung schwenkbar ist, bildet einen Verschlussmechanismus. In einer von Hand zu betätigenden Offenstellung des Handrades 13, wie sie in 4 dargestellt ist, liegt das Handrad 13 an einer schräg ausgebildeten Stirnfläche 14 des Lagergehäuses 8 hinter die Ausnehmung 11 zurückfallend an.
Das Handrad 13 ist bei seiner relativ zum Lagergehäuse 8 ausführenden Drehbewegungen in beiden Drehrichtungen der Lagerachse 10 um die Drehachse 10a selbstständig verschließbar. In Richtung der Schließposition fällt das Handrad unter Federkraft vor und verschließt somit auf einfache und sichere Weise die Ausnehmung 11 mit der Welle 6 bzw. dem Ende der Welle 6a.
Wie insbesondere in 5 dargestellt, weist die Ausnehmung 11 eine rechteckige Form auf. Korrespondierend dazu ist das Ende 6a einer jeden Welle 6 ebenfalls rechteckig ausgeformt, so dass es formschlüssig in der Ausnehmung 11 liegt.
Durch den Formschluss zwischen der Ausnehmung 11 und dem Ende 6a einer jeden Welle 6 kann eine Übertragung von Drehmomenten von der Welle 6 auf die Lagerachse 10 erfolgen und umgekehrt.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, sind die Lagerachsen 10 des Antriebslager 7a auf der Antriebsseite der Rollen 3, in der 2 auf der rechten Seite, verlängert ausgebildet. Dort ragt die Lagerachse 10 mit einem Achsstumpf 15 über den Rahmen 9 heraus. An dem Achsstumpf 15 sind Antriebsräder 16 befestigt, die von einem Antriebsriemen 17 angetrieben werden, wie dies in 3 dargestellt ist.
Durch den Antriebsriemen 17, das Antriebsrad 16 wird ein Drehmoment auf den Achsstumpf 15 aufgebracht, der dieses Drehmoment über die Lagerachse 10 und die formschlüssige Verbindung zwischen der Ausnehmung 11 und der Welle 6 auf die Rolle 3 überträgt. Dabei verkantet das Ende der Welle 6a in der Ausnehmung entsprechend der Toleranz zwischen beiden Bauteilen. Folglich liegt das Wellenende 6a in der Ausnehmung nur punktweise an, wodurch der Wärmeübergang von der Rolle 3 über die Welle 6 auf das Klapplager 7, respektive auf das Antriebslager 7a und nachfolgend auf das Antriebsrad 16 und den Antriebsriemen 17 minimiert wird.
Zur Demontage der Rollen 3 im Wartungsfalle werden die Klapplager in die in 4 dargestellte Stellung gebracht. Nunmehr kann jede Rolle 3 mit seinen beiden Wellenenden 6a aus den zugehörigen Klapplagern 7 genommen werden.
Somit bewirken die Klapplager 7 zum einen eine erheblich erleichterte Montage und Demontage der Rollen 3 bei der Wartung und sie minimieren den Wärmeübergang von den Rollen 3 auf die Antriebsmechanismen, was insbesondere bei Hochleistungsbeschichtungsanlagen von Wichtigkeit ist.

1: Vakuumbeschichtungsanlage
2: Längsrichtung
3: Rolle
4: Lauffläche
5: O-Ring
6: Welle
6a: Wellenende
7: Klapplager
7a: Antriebslager
7b: Gegenlager
8: Lagergehäuse
9: Rahmen
10: Lagerachse
10a: Drehachse des Klapplagers
11: Ausnehmung
12: Lager
13: Handrad
14: Stirnfläche
15: Achsstumpf
16: Antriebsrad
17: Antriebsriemen

Claims

Transportvorrichtung flächenförmiger Substrate, insbesondere in Vakuumbeschichtungsanlagen mit mehreren, an beiden Wellenenden drehbar gelagerten walzenartigen Rollen, wobei zumindest einige Rollen als Antriebsrollen derart ausgebildet sind, dass diese Rollen an einem Wellenende über ein mit einem Getriebe verbundenes Antriebslager angetrieben werden und an dem anderen Wellenende in einem Gegenlager gleiten, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebslager (7a) und als Gegenlager (7b) je ein lösbares Lager mit mindestens formschlüssiger Verbindung eingesetzt ist.
Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebslager (7a) und als Gegenlager (7b) mindestens ein Klapplager (7) mit formschlüssiger Wellenendaufnahme eingesetzt ist.
Transportvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenende (6a) der walzenartigen Rolle (3) als Zapfen mit Mehrkantprofil ausgebildet ist.
Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellenenden (6a) der walzenartigen Rollen (3) als von einander verschieden geformte Zapfen ausgebildet sind.
Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen aus gehärtetem Stahl bestehen.
Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als lösbares Lager eine Kombination aus formschlüssiger und kraftschlüssiger Verbindung eingesetzt ist.