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Moderne
Glasfassaden sind ein nicht übersehbares
Zeichen moderner Architektur. Diese sind jedoch vielfach nicht nur
ein Funktionselement eines Baukörpers
sondern dienen zunehmend auch zur solaren Stromerzeugung. Maßgeschneiderte
Solarmodule ermöglichen
die passgenaue Integration in Bauwerksraster und Profile. Semitransparente
Solarzellen aber auch opake Solarzellen mit transparenten Bereichen
lassen Photovoltaik-Verglasungen lichtdurchflutet erscheinen. Die
Solarzellen übernehmen dabei
häufig
den gewünschten
Effekt des Sonnen- und Blendschutzes.
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Die
Herstellung von solchen Photovoltaik-Anlagen erfordert Arbeitsbedingungen
wie sie vor allem bei der Herstellung von Halbleitern und integrierten
elektronischen Schaltungen üblich
sind. Diese so genannten Reinraum-Bedingungen machen jedoch bei
der Herstellung von Photovoltaik-Anlagen zusätzlich die Handhabung flächenmäßig großer stoßempfindlicher
Glasplatten erforderlich.
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Die
Fertigung und weitere Bearbeitung solcher stoßempfindlicher Platten wird
auch bei der Herstellung von Flachbildschirmen größerer Bauart
und in hoher Stückzahl
verlangt. Zur Geschichte:
Moderne Flachbildschirme verdrängen zunehmend die
alten Röhrenmonitore
und werden zudem immer preiswerter.
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Sie
basieren auf der TFT/LCD-Technologie. LCD (Liquid Cristal Display
= Flüssigkristall-Display) steht
dabei für
die Verwendung von Flüssigkristallen in
den einzelnen Bildpunkten des Bildschirms und TFT steht hierbei
für „Thin Film
Transistor „Bei
den TFT,s handelt es sich um kleinste Transistor-Elemente, welche
die Ausrichtung der Flüssigkristalle
und damit deren Lichtdurchlässigkeit
steuern.
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Ein
Flachbildschirm-Display besteht aus zahlreichen Bildpunkten (Pixeln).
Jeder Bildpunkt wiederum besteht aus 3 LCD-Zellen (Sub-Pixel), entsprechend
den Farben Rot, Grün
und Blau. Ein 15-Zoll großer
Bildschirm (diagonal gemessen) enthält etwa 800.000 Bildpunkte
oder ungefähr
2,4 Millionen LCD-Zellen. Zum Verständnis der Funktionsweise:
Eine
Flüssigkristall-Zelle
(LCD-Zelle) funktioniert ähnlich
wie eine Polaroid-Sonnenbrille.
Hält man
2 Polaroidgläser übereinander
und beginnt, sie gegeneinander zu verdrehen, so sieht man zunächst immer weniger
und dann gar nichts mehr. Dieser Effekt kommt dadurch zustande,
dass Polaroidglas nur für Lichtwellen
durchlässig
ist, die in einer bestimmten Ebene schwingen. Werden 2 solcher Gläser übereinander
gehalten und um 90° gegeneinander
verdreht, so kann ein Teil des Lichts zwar noch durch das erste Glas
hindurch treten, jedoch nicht mehr durch das zweite, denn dieses
steht nun quer zu den ankommenden Lichtwellen und filtert sie aus.
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Eine
LCD-Zelle funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Sie besteht aus
zwei gegeneinander um 90° verdrehten
Polaroidgläsern,
durch die nach dem oben Erklärten
somit kein Licht hindurchgelangen kann. Zwischen diesen beiden Polaroidgläsern befindet
sich eine Schicht aus Flüssigkristallen,
welche die natürliche
Eigenschaft hat, die Schwingungsebene von Licht zu drehen. Diese
Flüssigkristall-Schicht ist gerade
so dick, dass das Licht, welches durch das erste Polaroidglas gelangt,
um 90° zurückgedreht
wird, und damit auch durch das zweite Polaroidglas gelangen kann,
also für
den Betrachter sichtbar wird.
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Werden
die Flüssigkristall-Moleküle nun durch
das Anlegen einer elektrischen Spannung aus ihrer natürlichen
Position weggedreht, so gelangt weniger Licht durch die Zelle und
der entsprechende Bildpunkt wird dunkel. Die entsprechende Spannung wird
durch ein TFT-Element erzeugt, welches zu jeder LCD-Zelle gehört. Das
Licht für
das LCD-Display entsteht im hinteren Teil des Bildschirmgehäuses durch
kleine Fluoreszenzröhren,
wie sie in größerem Maßstab zur
Raumbeleuchtung benutzt werden.
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Da
jeder Bildpunkt 3 Farbfilter für
die Farben Rot, Grün
und Blau aufweist kann über
die Steuerung der Durchlässigkeit
dieser Filter jeder Bildpunkt eine gewünschte Farbmischung bzw. eine
gewünschte Farbe
annehmen.
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Für Standard-Büroanwendungen
haben Flachbildschirme eine hervorragende Schärfe und besitzen eine ausreichende
Farbqualität.
Auch ergonomisch haben TFT,s viel zu bieten: weniger Platzbedarf,
eine Leistungsaufnahme von nur einem Drittel eines Röhrenmonitors
und eine wesentlich geringere Strahlenemission.
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Für die Herstellung
von TFT-Bildschirmen sind, wie in der Mikroelektronik üblich, so
genannte Reinsträume
erforderlich. Dies ist deshalb notwendig, da in Anbetracht der geringen
Größe der leitungsführenden
Strukturen während
des Fertigungsprozesses auch Partikel von geringer Größe Leitungsunterbrechungen
verursachen können.
Im Falle der Fertigung eines TFT-Bildschirms hätte eine solche Leitungsunterbrechung
den Ausfall eines Bildpunktes zur Folge.
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Deshalb
erfordert die Herstellung solcher Bildschirme Reinstraum-Bedingungen.
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Ein
Reinraum, bzw. ein Reinstraum, ist ein Raum, in dem die Konzentration
luftgetragener Teilchen geregelt wird. Er ist so konstruiert und
wird so verwendet, dass die Anzahl der in den Raum eingeschleppten
bzw. im Raum entstehenden und abgelagerten Partikel kleinstmöglich ist
und andere Parameter wie Temperatur, Feuchte oder Luftdruck nach Bedarf
geregelt werden.
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Einerseits
werden die TFT-Bildschirme zurzeit immer preiswerter, andererseits
zeichnet sich zunehmend der Bedarf nach Bildschirmen von gigantischen
Ausmaßen
ab. Dies umso mehr als sich solche Bildschirme einerseits sehr leicht
bei Großveranstaltungen
verwenden lassen und andererseits durch die moderne Fertigungstechnik
in erschwinglichen Preisklassen liegen.
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Die
Fertigung von Großbildschirmen
erfordert jedoch gerade in Reinsträumen besondere Maschinen zur
Handhabung der hierbei benötigten großflächigen dünnen Glasplatten.
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Verwendbar
sind zu diesem Zweck in erster Linie Mehrachs-Industrieroboter.
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Die
Anwendung verschiedenster Ausführungen
von Mehrachs-Industrierobotern in der Fertigungstechnik der unterschiedlichsten
Produkte ist zum Stand der Technik zu rechnen.
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Solche
Industrieroboter werden in großen Hallen
meist zum Transport unhandlicher und schwerer Lasten eingesetzt,
können
aber auch bei der Fertigung von kleineren Maschinenteilen nutzbringend eingesetzt
werden. In allen Fällen
kommt es dabei auf die reproduzierbare Exaktheit der Bewegungsabläufe der
einzelnen Erfassungsvorgänge,
Transportbewegungen und Absetzvorgänge an.
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Unter
welchen Umständen
diese Bewegungsabläufe
stattfinden ist hierbei in vielen Fällen unwichtig. So spielt es
meist keine Rolle welche Geräuschentwicklung
ein solcher Bewegungsablauf verursacht, oder ob mit einem solchen
Vorgang Staubbewegungen oder ein mehr oder weniger großer Austritt
von Schmiermittel verbunden ist. Auch ein unvermeidlicher Abrieb
bewegter und eine Reibung verursachender Maschinenteile ist meist
unbeachtlich.
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Ganz
anders sind solche natürlichen
Begleiterscheinungen bei der Arbeit in kontaminationsgefährdeter
Umgebung zu betrachten, wie zum Beispiel in der Nahrungsmittel verarbeitenden
Industrie, in der Pharmaindustrie oder eben bei der Herstellung
von Halbleitern in Reinsträumen.
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So
ist im Stand der Technik aus der
EP 1 541 296 A1 ein Handhabungsgerät, wie ein
Industrieroboter zum Einsatz in kontaminationsgefährdeter
Umgebung bekannt mit einer Anzahl von mit einem Spülmedium
beaufschlagbaren Spülräumen im
Bereich von Antriebseinheiten des Handhabungsgeräts. Bei einem solchen Gerät soll die
Aufgabe gelöst
werden, das Gerät
dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine sichere Einsetzbarkeit
des Handhabungsgeräts in
kontaminationsgefährdeter
Umgebung in konstruktiv einfacher und damit insbesondere kostengünstiger
Weise möglich
ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe dadurch, dass einer Mehrzahl von Gruppen von Antriebseinheiten
jeweils ein eigener Spülraum
zugeordnet ist (Anspruch 1).
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Die
Umgebung in der ein derartiger Industrie-Roboter eingesetzt werden
soll ist zwar gegenüber
einer normalen Umgebung gegen Kontamination empfindlicher und stellt
deshalb auch höhere
Anforderungen an die konstruktive Ausgestaltung, aber derartige
besonderen Anforderungen sind nicht zu vergleichen mit den Bedingungen
wie sie in Reinsträumen
Vorschrift sind.
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Abgesehen
davon sind große
dünne Glasplatten,
wie sie auch für
die Fertigung großer TFT-Bildschirme
verwendet werden, durch ihre kristalline Struktur und gleichzeitige
relativ große
Masse gegen kleinste Stöße äußerst empfindlich.
Ein Industrieroboter ist deshalb auch aus den Gründen fehlender Feinfühligkeit
und, für
solche Fälle,
mangelnder Positioniergenauigkeit zur Handhabung großer dünner Glasplatten
in Reinsträumen
nicht geeignet.
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Besondere
Aufmerksamkeit erfordert unter Reinstraum-Bedingungen die Beförderung
großer stoßempfindlicher
Glasplatten in der horizontalen Ausrichtung und deren Drehung.
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Ein
weiterer Aspekt bei der Aufrechterhaltung von Reinstraum-Bedingungen,
besonders bei der Fertigung kostenintensiver Produkte ist die Kontaminationsgefahr
durch den Menschen. Ein unbeabsichtigtes Niesen kann hierbei eine
ganze Produktionseinheit zerstören.
Ebenso erfordert eine derartige Anlage eine erhöhte Zuverlässigkeit. Da die Kosten für die Anschaffung
und den Betrieb eines entsprechend ausgestalteten Industrie-Roboters
hoch sind, ist auch der günstige
Preis einer solchen Anlage wichtig.
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Gerade
bei der Handhabung großflächiger Glasplatten
durch einen Industrie-Roboter
ist zu beobachten, dass solche großen Flächen durch die Bewegung zum
Schwingen neigen. Das kann zum einen bedingt sein durch die nur
an wenigen Stellen anhaftenden Saugelemente und zum anderen durch die
beschleunigten Bewegungsabläufe
solcher Roboter. Bei derartigen Schwingungs-Erscheinungen Ist die
zusätzliche
Gefahr eines Glasbruchs gegeben.
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Der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren
liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei der Beförderung großer dünner Glasplatten unter Reinstraum-Bedingungen
einen Fertigungsprozess, bzw. eine Zulieferung zu einem bestimmten
Fertigungsprozess zu gewährleisten
der ohne den Zutritt von Menschen, aber von Menschen außerhalb
der Fertigung gesteuert und überwacht,
erfolgen kann.
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Die
Glasplatten sollen deshalb unter Reinstraumbedingungen auch über größere Entfernungen
und über
winkelige Bahnen schwingungsfrei bahngenau befördert und bei Bedarf gedreht
werden können
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Die
entsprechende Vorrichtung muss zuverlässig sein und preiswert in
der Herstellung
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Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
wird im Folgenden näher
beschrieben.
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Es
zeigen im Einzelnen:
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1:
eine Darstellung der erfindungsgemäßen Beförderungs- und Drehvorrichtung
in der Draufsicht,
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2:
eine schematische Darstellung der Verteilung der Laufrollen eines
Rollenförderers,
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3:
die Hebeeinrichtung eines Winkelförderers im Querschnitt
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4:
eine Drehvorrichtung im Querschnitt
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In
der prinzipiellen Darstellung der Möglichkeiten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach der 1 ist im oberen Teil ein Rollenförderer dargestellt,
der Glasplatten (6) von einer zurückliegenden Position im Fertigungsprozess
heranführt
und diese im Folgenden um einen Winkel von 90° gedreht weiterführt.
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Sollte
eine solche Glasplatte im weiteren Verlauf gedreht werden, um zum
Beispiel die ursprüngliche
Orientierung auf dem Rollenförderer
beizubehalten, ist mittels der folgenden Drehvorrichtung wieder
die ursprüngliche
Position der Glasplatte auf dem Rollenförderer zu erhalten.
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In
dieser 1 sind ferner die Laufachsen (9) des
Rollenförderers
und die Laufrollen (8) skizziert. Die Förderrollen (7) des
Winkelförderers
sind in den Zwischenräumen
entsprechender Laufrollen (8) zu erkennen.
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Weiter
sind die Laufrollen (2) der Drehvorrichtung in der Laufrichtung
der Glasplatten (6) zu den Laufrollen (7) des
Winkelförderers
in der Aufsicht dargestellt. Die entsprechenden Laufachsen der Drehbühne sind
mit (10) bezeichnet. Als Auflage für eine Glasplatte (6)
dienen die Auflagepunkte (3). In der Mitte der Drehvorrichtung
ist die Hebevorrichtung (5) für den Drehrahmen (1)
zu erkennen. Zur Darstellung des weiteren Glastransports dienen
die auf der rechten Seite erkennbaren drei Laufrollen eines weiteren
Rollenförderers.
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In
der 2 ist eine schematische Darstellung der Verteilung
der Laufrollen des Rollenförderers
gezeigt.
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Hier
ist zu erkennen, dass die Oberflächen der
Laufrollen (8) eines Rollenförderers auf einer Laufachse
(9) eine Struktur aufweisen die einem Schneckengewinde ähnelt. Auf
der jeweils benachbarten Laufachse (9) eines Rollenförderers
befindet sich dieselbe Struktur der Laufrollen (8), jedoch
in entgegengesetzter Richtung. Als Werkstoff für diese Laufrollen (8)
wird erfindungsgemäß ein hochwertiger
wasservernetzter PUR-Elastomer verwendet, zum Beispiel der Werkstoff
Aclathan (Registrierte Marke). Dieser Werkstoff weist neben einer
hohen mechanischen Festigkeit eine extrem lange Standzeit auf und
hat ein außerordentlich
gutes Abriebverhalten neben einer guten Adhäsion und Griffigkeit.
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Diese
Eigenschaften sind gerade für
Anwendungen unter Reinstraumbedingungen sehr wichtig.
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Hierdurch
wird bewirkt, dass sich auch die größten Glasplatten (6)
während
ihrer Beförderung über die
Laufrollen (8) nicht aufschwingen, sondern bahngenau ohne
Korrektur durch einen Menschen oder eine besondere Vorrichtung befördert werden können.
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Die
Breite eines Rollenförderers,
bzw. die Länge
der jeweiligen Laufachsen (9) richtet sich nach der Größe der zu
befördernden
Glasplatten (6). Die gezeigten Laufachsen (9)
sind deshalb in der Darstellung der 2 im mittleren
Bereich unterbrochen dargestellt.
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Der
in der 3 gezeigte Querschnitt des Winkelförderers
zeigt auf der linken und der rechten Seite jeweils eine Hebeeinrichtung
(11) mit der, über den
gezeigten Rahmen, die Laufrollen (7), die nach der 1 zwischen
den Laufrollen (8) des Rollenförderers hindurchtreten können, angehoben
werden können.
Die gezeigten Laufrollen (8) des Rollenförderers
sind in dieser Darstellung mit relativ geringem Durchmesser zu erkennen,
wobei der entsprechende Laufrollenantrieb (12) auf der
rechten Seite erfolgt. Die Laufrollen (7) sind im Beispiel
der 1 so angeordnet, dass sich eine Umsetzung der
jeweiligen Glasplatte (6) in einem Winkel von 90° ergibt.
Es kann jedoch auch ein anderer Winkel als 90° für eine solche Laufrichtungsänderung
des im Reinstraum transportierten Materialflusses dadurch erreicht
werden, dass die Förderrollen
(7) im Bereich zwischen den Laufrollen (8) entsprechend
verdreht werden. Sollte es sich in diesem Zusammenhang als notwendig
erweisen für
diesen Zweck den Zwischenraum zwischen den entsprechenden Laufrollen
(8) zu erweitern, ist dieser Zwischenraum im gewünschten Ausmaß veränderbar.
Bei einer solchen Maßnahme muss
natürlich
die Laufrichtung der Laufrollen (2) der folgenden Drehvorrichtung
der Laufrichtung der Laufrollen (8) angepasst werden.
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Auf
der rechten Seite der 3 ist eine Laufrolle (2)
der folgenden Drehvorrichtung gezeigt, die den unterbrechungsfreien
Bewegungsfluss einer Glasplatte (6) gewährleistet.
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Sollte
es sich für
eine Fertigungslinie als notwendig erweisen, den Winkel, den der
Winkelförderer
in Relation zum Rollenförderer
bildet variabel zu gestalten, ist dies für den Fachmann mittels entsprechender
Sensoren, Stellmittel und Steuerungen zu erreichen. Die Hebevorrichtung
(5) der folgenden Drehvorrichtung müsste dann eine zusätzliche
variable Bewegungsmöglichkeit
in der Ebene erhalten.
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Die
Darstellung der 4 zeigt die Drehvorrichtung
aus der 1. im Querschnitt Der im Schnitt gezeigte
Drehrahmen (1) trägt
hier die Auflage (3) die in der Art von am Drehrahmen verteilten
Lagerpunkten die jeweilige Glasplatte (6) trägt. Mittels
der Hebevorrichtung (5) und des Drehantriebs (4)
kann eine Glasplatte (6) angehoben, gedreht und wieder
auf die Laufrollen mit den entsprechenden Laufachsen (10) aufgesetzt
werden. Nach der gewünschten
Drehung erfolgt der Weitertransport über einen weiteren Rollenförderer zum
gewünschten
Einsatzort. Es versteht sich von selbst, dass die aufgezeigten Beförderungselemente
bei einer längeren
Beförderungslinie
in beliebiger Anzahl nach Bedarf hintereinander angeordnet werden
können.
Hier wirkt sich der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der Laufrollen
(8), der eine bahngenaue Führung der beförderten
Platten gewährleistet,
besonders positiv aus.
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Die
für einen
automatisch ablaufenden Beförderungsvorgang
erforderlichen Sensoren und Steuerungselemente wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt.
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Die
interaktive Steuerung der jeweils verwendeten Bewegungselemente,
Steuerungselemente und Sensoren erfordert ein spezielles Steuerungsprogramm.
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- 1
- Drehrahmen
- 2
- Laufrollen
der Drehvorrichtung
- 3
- Auflage
für eine
Glasscheibe
- 4
- Drehantrieb
- 5
- Hebevorrichtung
für den
Drehrahmen
- 6
- Glasplatte
- 7
- Förderrollen
des Winkelförderers
- 8
- Laufrollen
des Rollenförderers
- 9
- Laufachsen
des Rollenförderers
- 10
- Laufachsen
der Drehbühne
- 11
- Hebeeinrichtung
des Winkelförderers
- 12
- Laufachsenantrieb
des Rollenförderers