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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Scheiben, wie z. B. optischen Scheiben,
und insbesondere ein Verfahren zum Verbinden einer Vielzahl von
Scheiben miteinander zu mehrschichtigen Scheiben.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Verfahren und ein System zum Verbinden von Scheiben
zu liefern, das hinsichtlich des Ausschließens von Luftblasen aus Klebstoffschichten vorteilhaft
ist.
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Die 11–14 zeigen ein Scheibenverbundsystem
eines zugehörigen
Standes der Technik. In einem Fertigungssystem für optische Scheiben 50,
das in 11 gezeigt wird,
werden untere Scheiben DL von einer Zufuhreinrichtung für untere
Scheiben (nicht gezeigt) einzeln nacheinander auf einen ersten Drehteller 51 auf
eine Position Q1 gelegt. In der Position Q1 befindet sich eine untere
Scheibe DL in einer Lage, in der ihre Verbindungsfläche nach
oben weist. Die untere Scheibe wird dann von dem Drehteller aus
der Position Q1 über
die Position Q2 zu einer Position Q3 befördert. In der Position Q2 sprüht eine
Düse N3
Klebstoff auf, so daß sich
eine ringförmige
Klebstoffschicht auf der nach oben weisenden Verbindungsfläche der
unteren Scheibe DL bildet.
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Obere Scheiben DU werden von einem
zweiten Zufuhrmechanismus für
Scheiben (nicht gezeigt) einzeln nacheinander auf einen zweiten
Drehteller 52 auf eine Position Q4 gelegt, und zwar so,
daß ihre Verbindungsfläche nach
oben weist, und von dem Drehteller 52 über eine Position Q5 zu einer
Position Q6 befördert.
In der Position Q5 sprüht
eine Düse
N4 den Klebstoff auf, so daß sich
eine ringförmige
Klebstoffschicht auf der nach oben weisenden Verbindungsfläche der
oberen Scheibe DU bildet. Ein Wendearm 53 nimmt die obere
Scheibe DU von der Position Q6 auf und legt die obere Scheibe DU
in umgekehrter Lage mit der Verbindungsfläche nach unten auf einer Position
Q7 ab.
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Ein Transportarm 54 transportiert
die untere Scheibe DL aus der Position Q3 zu einem Rotor SP1 in
einer Position Q8. Dann transportiert ein Transportarm 55 die
obere Scheibe DU von der Position Q7 zum Rotor SP1 und legt die
obere Scheibe DU auf die untere Scheibe DL.
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Im Rotor SP1 werden die obere und
die untere Scheibe im aufeinanderliegenden Zustand in schnelle Umdrehung
versetzt, um den Klebstoff mit Hilfe der Zentrifugalkraft zwischen
oberer und unterer Scheibe breit zu verteilen. Durch diesen Arbeitsgang der
Schleuderbeschichtung wird aus der oberen und der unteren Scheibe
eine laminierte Scheibe DD erzeugt, bei der eine gleichmäßige dünne Klebstoffschicht
eng anliegend zwischen unterer und oberer Scheibe eingebettet ist.
Die laminierte Scheibe DD läßt sich
nicht ohne weiteres auftrennen.
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Danach transportiert ein Transportarm 56 die laminierte
Scheibe DD vom Rotor SP1 auf einen Drehteller 57 zu einer
Position Q9, und der Drehteller 57 befördert die laminierte Scheibe
DD von der Position Q9 über
eine Position Q10 zu einer Position Q11. In der Position Q10 bestrahlt
eine UV-Bestrahlungseinheit 58 die laminierte Scheibe DD
mit ultraviolettem Licht und läßt die Klebstoff-Zwischenschicht
abbinden, so daß eine
fertige Verbundscheibe DB entsteht. Der Drehteller 57 ist
mit einer Abschirmung 59 abgedeckt. Auf diese Weise fertiggestellte
Verbundscheiben DB werden von einem Entnahmemechanismus (nicht gezeigt)
einzeln nacheinander von der Position Q11 abgeführt oder entnommen.
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12 verdeutlicht
einen Überlappungsvorgang,
bei dem die obere Scheibe DU, die vom Transportarm 55 gehalten
wird, auf die untere Scheibe DL gelegt wird, die auf dem Rotor SP1
liegt. Die ringförmigen
Klebstoffschichten 60 und 61 werden miteinander
in Kontakt gebracht.
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US
4990208 beschreibt Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden
von Scheiben, wobei ein Klebstoff entweder als Ring oder in Form
von Punkten auf einer Kreislinie auf eine Scheibe aufgebracht wird.
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Das Scheibenverbundsystem des zugehörigen Standes
der Technik kann jedoch Blasen nicht vollständig verhindern.
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Erstens haben die ringförmigen Klebstoffschichten 60 und 61 eine
mikroskopisch unregelmäßige Gestalt.
Daher sind die Kontaktzonen oder die Kontaktzwischenschicht zwischen
den beiden Klebstoffschichten 60 und 61 ungleichmäßig verteilt
und ausgebreitet, so daß es
sehr leicht möglich
ist, daß Luft
eingeschlossen wird und sich in den Klebstoffschichten Blasen bilden.
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Zweitens werden die ringförmigen Klebstoffschichten 60 und 61 in
Zonen miteinander in Kontakt gebracht, die im wesentlichen oben
eben sind. Die im wesentlichen ebenen Oberflächen neigen dazu, Luft einzuschließen und
Blasen zu bilden, wenn die einander gegenüberliegenden ebenen Oberflächen miteinander
in Kontakt kommen.
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Nach den Erkenntnissen, zu denen
die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung gelangt sind, sind
Blasen, die im Augenblick des Kontakts zwischen den Klebstoffschichten
gebildet werden, zum größten Teil
winzig klein im Bereich von 0,05 mm bis 0,1 mm Durchmesser. Die
benetzbaren Oberflächen der
Klebstoffschichten sind vermutlich der Grund dafür. Winzig kleine Blasen sind
problematisch, weil es schwierig ist, derartige Blasen beim Arbeitsgang
der Schleuderbeschichtung auszutreiben.
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Die 13A und 13B verdeutlichen die Kräfte, die
auf eine große
Luftblase 63 beim Arbeitsgang der Schleuderbeschichtung
wirken, während 14 die Kräfte veranschaulicht,
die auf eine kleine Blase 65 einwirken.
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In den 13A und 13B ist eine Zentrifugalkraft
infolge der Rotation nach rechts gerichtet. Wie in 13A gezeigt, existiert die große Luftblase 63 in einer
flüssigen
Klebstoffschicht 62. Auf die große Luftblase 63 wirkt
eine Zentrifugalkraft f, während eine
Zentrifugalkraft F auf eine gedachte flüssige Kugel 64 wirkt,
von der angenommen wird, daß sie
die gleiche Größe hat und
die gleiche Position einnimmt. Die große Blase 63 und die
gedachte flüssige
Kugel 64 sollten sich eigentlich an derselben Stelle befinden,
obwohl 13A sie – um Verwirrung
zu vermeiden – so
darstellt, als befänden
sie sich an zwei verschiedenen Positionen.
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13B zeigt
eine Beziehung zwischen den Kräften,
die auf die große
Blase 63 einwirken, wenn der flüssige Klebstoff infolge der
Zentrifugalkraft fließt.
In diesem Strömungsfeld
wirkt auf die große Blase 63 eine
Kraft der Größe F – f und
in einer Richtung, die der Zentrifugalrichtung im Ergebnis der Zentrifugalkräfte entgegengesetzt
ist. Eine Zentrifugalkraft, die auf ein rotierendes Objekt einwirkt,
ist der Masse des Objekts proportional, und die Masse der Luft ist
geringer als die Masse des gleichen Volumens an flüssigem Klebstoff.
Daher wirkt auf die Luftblase 63 eine Zentrifugalkraft
geringerer Größe als auf
ihre Umgebung. Das bedeutet, daß die
Luftblase 63 eine inhärente
Neigung hat, hinter dem infolge der Zentrifugalkraft fließenden flüssigen Klebstoff
zurückzubleiben.
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Auf die Luftblase 63 wirkt
ferner eine Reibungskraft R ein, die von der Viskosität des flüssigen Klebstoffs
hervorgerufen wird. Die Reibungskraft R wirkt in der Zentrifugalrichtung,
wie in 13B gezeigt wird.
Ob die Luftblase 63 zusammen mit dem flüssigen Klebstoff ausgetrieben
wird, wird demzufolge durch die Größe der resultierenden Kraft
R + f – F, die
in der Zentrifugalrichtung wirkt, oder die Größe der Reibungskraft R aufgrund
der Viskosität
bestimmt. Im Beispiel der 13A und 13B wirkt auf die Blase 63,
die eine große
Projektionsfläche
A1 in bezug auf die Strömung
hat, eine große
Reibungskraft R aufgrund der Viskosität des flüssigen Klebstoffs ein. Die
resultierende große
radial nach außen
gerichtete Kraft wirkt so, daß die
große
Blase 63 aus der Klebstoffschicht 62 ausgetrieben
wird.
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Auf die in 14 gezeigte kleine Blase 65 wirkt,
wie auf die große
Blase 63, infolge der Zentrifugalkraft eine Kraft F' – f und infolge der Viskosität des Klebstoffs
eine Kraft R'. Im
Fall der kleinen Blase 65 verringert jedoch eine kleine
Projektionsfläche
A2 relativ zur Strömung
die Reibungskraft R',
und die resultierende auf das Austreiben der kleinen Blase 65 hinwirkende
Kraft ist gering und reicht nicht zur Entfernung der Blase aus.
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Die vorliegende Erfindung liefert
Verfahren und Systeme zum effektiven Ausschluß von Blasen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
umfaßt ein
Scheibenverbundverfahren oder System zur Erzeugung von Verbundscheiben
durch Verbinden von Scheiben mit Hilfe von Klebstoff miteinander
die folgenden Elemente.
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Ein erstes Element ist zur Erzeugung
einer ersten Klebstoffschicht auf einer Verbindungsfläche einer
ersten Scheibe durch Zufuhr des Klebstoffs vorgesehen. Die erste
Klebstoffschicht ist eine ringförmige
Klebstoffschicht.
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Ein zweites Element ist zur Erzeugung
einer zweiten Klebstoffschicht auf einer Verbindungsfläche einer
zweiten Scheibe vorgesehen. Die zweite Klebstoffschicht ist eine
punktierte Klebstoffschicht in Form einer Vielzahl ringförmig angeordneter
Punkte.
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Ein drittes Element ist zum Überlappen
der ersten und der zweiten Scheibe dadurch vorgesehen, daß der Abstand
zwischen erster und zweiter Scheibe in gegenüberliegendem Zustand, in dem
die Verbindungsflächen
der ersten und der zweiten Scheibe einander gegenüberliegen,
verringert wird und die erste und die zweite Klebstoffschicht miteinander
in Kontakt gebracht werden.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung umfaßt
ein Scheibenverbundsystem zur Erzeugung mehrschichtiger Scheiben
durch Verbinden der einzelnen Scheiben miteinander:
eine erste
Vorrichtung zur Klebstoffzufuhr, die eine ringförmige Klebstoffschicht auf
einer Verbindungsfläche
einer ersten einzelnen Scheibe um den Mittelpunkt der ersten Scheibe
herum erzeugt;
eine zweite Vorrichtung zur Klebstoffzufuhr,
die eine punktierte Klebstoffschicht auf einer Verbindungsfläche einer
zweiten einzelnen Scheibe um den Mittelpunkt der zweiten Scheibe
herum erzeugt, wobei die punktierte Klebstoffschicht aus einer Vielzahl
punktförmiger
Klebstoffzonen besteht, die in einer gedachten kreisförmigen ebenen
Kurve angeordnet sind, welche den Mittelpunkt der zweiten Scheibe
umschließt;
und
eine Überlappungsvorrichtung,
die die erste und die zweite Scheibe miteinander zur Deckung bringt,
wobei sich die ringförmige
Klebstoffschicht und die punktierte Kleb stoffschicht zwischen der
ersten und der zweiten Scheibe miteinander in Kontakt befinden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Scheibenfertigungssystems nach
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Transportmechanismus
für Scheiben 4 aus 1.
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3 ist
eine schematische perspektivische Darstellung eines Mechanismus
zum Aufwärtsaustrag
von Klebstoff N2, der im System von 1 eine Mehrfachdüsenkomponente 19 aufweist.
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4 ist
eine schematische Schnittdarstellung des Mechanismus zum Aufwärtsaustrag
von Klebstoff N2 aus 3.
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Die 5A–5D sind schematische Darstellungen,
die eine Abfolge von Phasen in einem Prozeß zur Erzeugung einer punktierten
Klebstoffschicht auf einer nach unten weisenden Scheibenfläche mit Hilfe
des in den 3 und 4 gezeigten Mechanismus zum
Aufwärtsaustrag
von Klebstoff N2 zeigen.
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Die 6A–6D sind schematische Darstellungen,
die eine Abfolge von Phasen in einem Prozeß zum Einbinden von Klebstoffschichten
zwischen oberer und unterer Scheibe im System von 1 zeigen.
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7 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die den Kontakt zwischen einer
punktförmigen Klebstoffzone 33a und
einer ringförmigen
Klebstoffschicht 35 im System von 1 verdeutlicht.
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8 ist
eine schematische Draufsicht, die den Kontakt zwischen der punktförmigen Klebstoffzone 33a und
der ringförmigen
Klebstoffschicht aus 7 verdeutlicht.
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Die 9A–9E sind schematische Darstellungen,
die eine Abfolge von Phasen in einem Prozeß der Ausbreitung der Kontaktzonen 36a zwischen ringförmigen und
punktierten Klebstoffschichten im System von 1 zeigen.
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Die 10A und 10B sind Darstellungen, die einen
Vorgang der Blasenbildung in einem vergleichbaren Beispiel des ähnlichen
Stands der Technik verdeutlichen.
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11 ist
eine Darstellung eines Scheibenverbundsystems des vergleichbaren
Beispiels.
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12 ist
eine Darstellung zur Verdeutlichung eines Vorgangs der Überlappung
von Scheiben im vergleichbaren Beispiel.
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Die 13A und 13B sind Darstellungen zur Veranschaulichung
der Kräfte,
die während
eines Arbeitsgangs der Schleuderbeschichtung auf eine große Luftblase
in einer Klebstoffschicht wirken.
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14 ist
eine Darstellung zur Veranschaulichung der Kräfte, die während eines Arbeitsgangs der
Schleuderbeschichtung auf eine kleine Luftblase in einer Klebstoffschicht
wirken.
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15 ist
eine schematische Darstellung einer anderen Konstruktion eines Transportmechanismus
für Scheiben,
die im System von 1 verwendet
werden kann.
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Die 16A–16D sind Darstellungen, die die
eine Abfolge von Phasen in einem Prozeß zur Überlappung von Scheiben mit
Hilfe des Transportmechanismus für
Scheiben aus 15 zeigen.
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17 ist
ein Blockdiagramm, das eine Anlage zur Luftversorgung und eine Steuereinheit
zeigt, wie sie im Beispiel von 15 eingesetzt
werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
ein Fertigungssystem oder eine Fertigungsanlage für Scheiben 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Dieses System ist ein Fertigungssystem
für optische
Scheiben. Das Fertigungssystem für
Scheiben 1 umfaßt die
folgenden Komponenten.
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Ein Gleiter 2 ist eine Vorrichtung
zum Transport einschichtiger Scheiben einzeln nacheinander mit konstantem
Abstand. Einschichtige obere (oder Oberseiten-) Scheiben DU werden
von einer Scheibenzuführung
(in 1 nicht gezeigt)
einzeln nacheinander auf eine Position P1 auf dem Gleiter 2 gelegt. Auf
die Position P1 wird jede obere Scheibe DU so hingelegt, daß eine Verbindungsfläche (oder
Adhäsionsfläche) nach
unten weist. Danach wird jede obere Scheibe DU vom Gleiter 2 über einen
Punkt P2 zu einem Punkt P3 befördert.
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Ein Gleiter 3 ist ebenfalls
eine Vorrichtung zum Transport von einschichtigen Scheiben einzeln nacheinander
mit konstantem Abstand. Einschichtige untere (oder Unterseiten-)
Scheiben DL werden von einer Scheibenzuführung (in 1 nicht gezeigt) einzeln nacheinander
auf eine Position P4 auf dem Gleiter 3 gelegt. Auf die
Position P4 wird jede untere Scheibe DL so hingelegt, daß eine Verbindungsfläche (oder
Adhäsionsfläche) nach
oben weist. Danach wird jede untere Scheibe DL von dem Gleiter 3 über einen
Punkt P5 zu einem Punkt P6 befördert.
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Eine erste Düseneinheit zur Klebstoffzufuhr N1
führt der
Verbindungsfläche
jeder unteren Scheibe DL auf der Position P5 Klebstoff zu. Die Düseneinheit
N1 in diesem Beispiel besitzt eine Rotationsdüse zum Aufbringen des Klebstoffs
auf eine untere Scheibe DL während
der Rotation. Wenn eine untere Scheibe DL auf der Position P5 stationär gehalten wird,
rotiert die Rotationsdüse
und bringt gleichzeitig den Klebstoff auf die untere Scheibe DL
in der Position P5 so auf, daß auf
der unteren Scheibe DL eine ringförmige Klebstoffschicht entsteht.
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Ein Transportmechanismus 4 bringt
eine obere Scheibe DU auf der Position P3 und eine untere Scheibe
DL auf der Position P6 in überlappten
Zustand und transportiert die untere Scheibe DL und obere Scheibe
DU im überlappten
Zustand zu einer Schleuderbeschichtungseinheit. In diesem Beispiel umfaßt die Schleuderbeschichtungseinheit
eine erste Schleuder 5 auf einer Position P7 und eine zweite Schleuder 6 auf
einer Position P8. Zum Beispiel werden eine Reihe von Paaren der
unteren und oberen Scheiben DL und DU im überlappten Zustand abwechselnd
vom Transportmechanismus 4 zur ersten und zur zweiten Schleuder 5 und 6 transportiert.
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Der Transportmechanismus 4 besitzt
eine Vorrichtung zum Halten von Scheiben 7, wie in 2 gezeigt. Die Vorrichtung
zum Halten von Scheiben 7 umfaßt ein Vakuum-Ansauggerät 8 zum
Halten einer obere Scheibe DU mittels Vakuum, eine Spannvorrichtung 9 zum
Erfassen einer Zentralbohrung einer unteren Scheibe DL und eine
Luftzylindereinheit 10 zum Antrieb der Spannvorrichtung 9.
Die Spannvorrichtung 9 dieses Beispiels hat drei nach unten
ragende Klauen. Der Einfachheit halber zeigt 2 es jedoch so, als ob es nur zwei Klauen
gäbe.
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Um auf 1 zurückzukommen:
Der Transportmechanismus für
Scheiben 4 nimmt zuerst mit Hilfe des Vakuum-Ansauggeräts 8 eine
obere Scheibe DU in der Position P3 auf, transportiert die obere Scheibe
DU dann zur Position P6, erfaßt
mit der Spannvorrichtung 9 eine untere Scheibe DL auf der Position
P6 und transportiert die untere und die obere Scheibe DL und DU
zur Schleuder 5 oder 6.
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Eine zweite Vorrichtung zur Klebstoffzufuhr N2
befindet sich auf der Position P3. In diesem Beispiel ist die zweite
Vorrichtung zur Klebstoffzufuhr N2 ein Mechanismus zum Aufwärtsaustrag
von Klebstoff, der zur Erzeugung einer flüssiger Klebstoffschicht auf
einer nach unten weisenden Verbindungsfläche einer obere Scheibe DU
bestimmt ist. Die von dem Mechanismus zum Aufwärtsaustrag von Klebstoff N2
auf der nach unten weisenden Verbindungsfläche erzeugte flüssige Klebstoffschicht
ist eine punktierte Schicht in Form einer Vielzahl von Punkten,
die in einer gedachten Kreislinie angeordnet sind. Die auf einer
oberen Scheibe DU erzeugte punktierte Klebstoffschicht und die auf
einer unteren Scheibe DL erzeugte ringförmige Klebstoffschicht werden
vom Transportmechanismus 4 zwischen oberer und unterer
Scheibe DU und DL eingebettet, dabei entsteht eine flüssige Klebstoffzwischenschicht 12.
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Jede Schleuder 5 oder 6 breitet
die flüssige Klebstoffzwischenschicht 12,
die zwischen der darüberliegenden
oberen Scheibe DU und der darunterliegenden unteren Scheibe DL eingebettet
ist, durch schnelle Rotation der Scheiben DU und DL im überlappten
Zustand zu einer vorgegebenen breiteren Zone aus. Durch diesen Arbeitsgang der
Schleuderbeschichtung wird aus einem Paar von oberer und unterer
Scheibe DU und DL eine zweifache (oder laminierte) Kontaktscheibe
DD erzeugt.
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Ein Transportarmmechanismus für Scheiben 13 befördert zweifache
Kontaktscheiben DD einzeln nacheinander von den Schleudern 5 und 6 zu
einer Position P9. Von der Position P9 transportiert ein Transportarmmechanismus
für Scheiben 14 jede zweifache
Kontaktscheibe DD zu einer Position P10.
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Ein Drehteller 15 befördert jede
Kontaktscheibe DD von der Position P10 auf dem Drehteller 15 über eine
Position P11 zu einer Position P12.
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Eine auf der Position P11 vorhandene UV-Bestrahlungseinheit 16 läßt die flüssige Klebstoftzwischenschicht 12 in
jeder zweifachen Kontaktscheibe DD durch UV-Bestrahlung abbinden und härtet sie
aus. Durch diesen Abbindevorgang wird aus der zweifachen Kontaktscheibe
DD eine vollständige
Verbundscheibe DB. Der Drehteller 15 wird durch eine Abschirmung 17 abgedeckt,
um das Entweichen ultravioletter Strahlung zu verhindern.
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Die Verbundscheiben DB werden auf
Position P12 von einer Entnahmeeinheit (in 1 nicht gezeigt) entnommen.
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Die 3 und 4 zeigen den Mechanismus zum
Aufwärtsaustrag
von Klebstoff der zweiten Vorrichtung zur Klebstoffzufuhr N2. Der
Mechanismus zum Aufwärtsaustrag
von Klebstoff N2 umfaßt
eine Plattformkomponente 18 als Auflager für eine obere Scheibe
DU, eine Mehrfachdüsenkomponente 19 (Düsensystem
oder Klebstoffaustragssystem) zum Ausstoß des Klebstoffs, eine Flüssigkeitsrückgewinnungs-Komponente 20 zur
Rückgewinnung
von überschüssigem Klebstoff
und einen Antriebsmechanismus (in den 3 und 4 nicht gezeigt) zum Aufwärts- und
Abwärtsbewegen
des Austragsmechanismus N2.
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Die Plattformkomponente 18 umfaßt eine Grundauflage 21 und
eine aufrechte Zentralbuchse 23 mit Vertiefungen 22 zur
Aufnahme der Klauen der Spannvorrichtung 9. Eine obere
Scheibe DU kann paßgerecht
auf der Grundauflage 21 liegen, wobei die aufrechte Zentralbuchse 23 paßgenau in
der Zentralbohrung der oberen Scheibe DU steckt. Die Grundauflage 21 kann
mit mindestens einer Saugbohrung zum Ansaugen einer oberen Scheibe
DU mittels Vakuum versehen sein.
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Die Mehrfachdüsenkomponente 19 umfaßt ein Zufuhrrohr
für Flüssigklebstoff 24,
eine Verbindung 25, einen Zufuhrdurchgang für Flüssigklebstoff 26 und
eine Vielzahl von Düsenelementen 27.
Im dargestellten Beispiel sind sechzehn der Düsenelemente 27 gleichmäßig in einem
Kreis um die Zentralbuchse 23 angeordnet. Jedes Düsenelement 27 in diesem
Beispiel ist vertikal ausgerichtet und hat am oberen Ende eine Austrittsöffnung.
Der Durchmesser des Kreises, in dem die Düsenelemente 27 ange ordnet
sind, ist ein wenig größer als
der Außendurchmesser
der ringförmigen
Schicht, die von der ersten Düseneinheit
zur Klebstoffzufuhr N1 auf einer unteren Scheibe DL erzeugt wird.
Somit liegen die Düsenelemente 27 außerhalb
der ringförmigen
Klebstoffzone auf der unteren Scheibe DL. Das Zufuhrrohr 24 ist über ein
Absperrorgan (nicht gezeigt) mit einem Druckbehälter (nicht gezeigt) verbunden.
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Die Einrichtung zur Rückgewinnung
von Flüssigklebstoff 20 umfaßt eine
zylindrische Wandung 28, eine Rückgewinnungsrinne 29,
einen Rückgewinnungsdurchgang 30,
eine Verbindung 31 und ein Rückgewinnungsrohr 32,
das zu einem Rückgewinnungsbehälter (nicht
gezeigt) führt.
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Die 5A–5D stellen eine Abfolge von
Arbeitsschritten des Mechanismus zum Aufwärtsaustrag von Klebstoff N2
dar. Die Arbeitsschritte werden in der Reihenfolge der 5A, 5B, 5C und 5D durchgeführt.
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5A zeigt
einen Zustand, in dem eine obere Scheibe DU auf der Grundauflage 21 des
Mechanismus zum Aufwärtsaustrag
N2 liegt. Aus diesem Zustand bewegt sich der Mechanismus zum Aufwärtsaustrag
N2 nach oben auf die Haltevorrichtung 7 des Transportmechanismus 4 zu,
bis der Mechanismus zum Aufwärtsaustrag
N2 seine höchste Position,
wie in 5B gezeigt, erreicht.
In der in 5B gezeigten
Phase saugt der Transportmechanismus 4 die obere Scheibe
DU mittels Vakuum an. Dann wird das Absperrorgan (nicht gezeigt)
geöffnet, und
die Mehrfachdüsenkomponente 19 beginnt,
den flüssigen
Klebstoff auszuspritzen, wie in 5C dargestellt.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit beendet die Düsenkomponente 19 das
Ausspritzen von Klebstoff. Anschließend bewegt sich der Mechanismus
zum Aufwärtsaustrag
N2 nach unten, wie in 5D gezeigt.
Während
dieses Vorgangs läuft überschüssiger Klebstoff
ab, indem er zusammen mit den sich senkenden Düsenelementen 27 nach
unten gezogen wird. Auf diese Weise entsteht auf der nach unten
weisenden Fläche
der oberen Scheibe DU eine flüssige
Klebstoffschicht (oder flüssiger
Klebstoffilm) 33 mit annähernd konstantem Volumen. Die
Menge des flüssigen
Klebstoffs in der Schicht 33 wird durch die Viskosität und Oberflächenspannung
des flüssigen
Klebstoffs, den Abstand zwischen der obere Scheibe DU und den Düsenelementen 27 sowie durch
den Ausspritzdruck bestimmt. Im vorliegenden Beispiel liegt die
Viskosität
des Klebstoffs im Bereich von etwa 200 Centipoise bis etwa 1000
Centipoise. In diesem Fall liegt ein vorzugsweiser Bereich des Abstands
zwischen einer oberen Scheibe DU und den Düsenelementen 27 zwischen
0,5 mm und 2 mm.
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Die 6A–6D zeigen eine Abfolge von
Arbeitsschritten einer Hebe -und- Senk-
Bühne 34,
die sich in der Position P6 befindet. Eine obere Scheibe DU und
eine untere Scheibe DL werden durch die Arbeitsschritte in der Reihenfolge
der 6A,
6B, 6C und 6D miteinander zur Deckung
gebracht.
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6A zeigt
eine Situation, in der eine untere Scheibe DL auf der Hebe- und- Senk- Bühne 34 liegt.
Die untere Scheibe DL weist eine ringförmige flüssige Klebstoffschicht (oder
Klebstoffilm) 35 auf, die auf der nach oben weisenden Fläche der
unteren Scheibe DL gebildet wurde. Der Transportmechanismus 4 ist
in Bereitschaft und hält
eine obere Scheibe DU mit Hilfe der Haltevorrichtung 7 direkt über der Hebe-
und- Senk- Bühne 34.
Die obere Scheibe DU weist eine flüssige Klebstoffschicht (oder
Klebstofffilm) 33 auf, die auf der nach unten weisenden
Fläche der
oberen Scheibe DU gebildet wurde.
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Aus dem Zustand von 6A bewegt sich die Hebe- und- Senk- Bühne 34 nach
oben, und die Klebstoffschichten 33 und 35 werden,
wie in 6B gezeigt, miteinander
in Kontakt gebracht. Die Klebstoffschichten 33 und 35 berühren einander
zum ersten Mal in einer Position, die einen bestimmten Abstand von
der kreisförmigen
Mittellinie der ringförmigen
Klebstoffschicht 35 und einen bestimmten Abstand von der
kreisförmigen
Mittellinie der Klebstoffschicht 33 hat und radial zwischen
beiden Mittellinien liegt.
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6C zeigt
eine Phase, in der die Hebe- und- Senk- Bühne 34 ihre oberste
Position erreicht. In dieser Phase erfaßt die Spannvorrichtung 9 des Transportmechanismus 4 die
untere Scheibe DL durch radiales Spreizen der Klauen. Anschließend bewegt
sich die Hebe- und- Senk- Bühne 34 nach
unten, wie in 6D gezeigt.
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Die 7 und 8 zeigen die flüssigen Klebstoffschichten 33 und 35 im
Augenblick der Berührung
aus horizontaler und vertikaler Sicht. Die durch die Mehrfachdüsenkomponente 19 des
Mechanismus zum Aufwärtsaustrag
N2 erzeugte Klebstoffschicht 33 hat die Form einer Vielzahl
von Punkten, die in gleichmäßigen Abständen in
einem Kreis um den Mittelpunkt der oberen Scheibe DU angeordnet sind.
Die Klebstoffschicht 33 ist eine punktierte Klebstoffschicht,
die aus einer Vielzahl punktförmiger Klebstoffzonen
(oder Punktzonen) 33a besteht. Jede punktförmige Klebstoffzone 33a ist
eine isolierte Masse des Klebstoffs, ähnlich einer Insel. Die Klebstoffschicht 35 auf
der unteren Scheibe DL hat die Form eines ununterbrochenen ringförmigen Streifens rund
um den Mittelpunkt der unteren Scheibe DL. Wie in 8 gezeigt, ist jede Punktzone 33a eine kleine
kreisförmige
Zone, und die ringförmige
Schicht 35 ist eine Streifenzone, die sich um den Mittelpunkt herum
erstreckt. In diesem Beispiel liegt der Mittelpunkt jeder einzelnen
Punktzone 33a außerhalb
des kreisförmigen äußeren Umfangs
der ringförmigen Schicht 35.
Wie in 7 gezeigt wird,
hat die Punktzone 33a eine halbkugelförmige konvexe Oberfläche, die
sich der unteren Scheibe DL nach unten entgegenwölbt, und die ringförmige Schicht 35 hat
eine konvexe Oberfläche,
die sich der oberen Scheibe DU nach oben entgegenwölbt. Demgemäß kommt
jede einzelne Punktzone 33a mit der ringförmigen Schicht 35 in
einer Kontaktzone 36a in Berührung, die anfangs punktförmig ist.
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Die 9A–9E zeigen, wie sich Kontaktzonen 36a erweitern.
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9A zeigt
die Kontaktzonen 36a im Moment der Berührung. Die Punktzonen 33a sind gleichmäßig in einem
gedachten Kreis angeordnet, der mit der ringförmigen Schicht 35 konzentrisch
ist. Die Kontaktzonen 36a sind an der äußeren kreisförmigen Begrenzung
der ringförmigen
Schicht 35 entlang angeordnet. In dem in 9A dargestellten Beispiel ist der radiale
Abstand des Mittelpunkts jeder einzelnen Punktzone 33a von
der gemeinsamen Mittelachse der oberen Scheibe DU und der unteren Scheibe
DL ein wenig größer als
der Radius des kreisförmigen äußeren Umfangs
der ringförmigen Schicht 35.
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In einer nächsten Phase, die in 9B gezeigt wird, weitet
sich jede isolierte Kontaktzone 36a in Umfangsrichtung
längs des äußeren Umfangs
der ringförmigen
Schicht 35 aus. In einer Phase gemäß 9C sind die einzelnen Kontaktzonen 36a miteinander
wie eine Perlenschnur zu einer ununterbrochenen ringförmigen Kontaktzone 36 verbunden.
In dieser Phase streckt sich jede Kontaktzone 36a längs des äußeren Umfangs
der ringförmigen
Schicht 35 aus, und jede Kontaktzone 36a hat nur
eine geringe Breite. Dementsprechend berühren zwei benachbarte Kontaktzonen 36a einander
mit ihren zur Seite reichenden Enden in einer Weise, die Luft ausschließt und Blasen
verhindert.
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Dann breitet sich die ununterbrochene
ringförmige
Kontaktzone 36 radial aus, wie in 9D dargestellt. Die Kontaktzone 36 breitet
sich schneller in der radialen Innenrichtung aus, da sich dort die ringförmige Klebstoffschicht 35 auf
der inneren Seite ausdehnt und die Benetzbarkeit zwischen den flüssigen Klebstoffzonen
gut ist. Auf der radialen Außenseite
ist die Benetzbarkeit zwischen dem flüssigen Klebstoff und der Scheibenoberfläche gering,
und die Kontaktzone 36 breitet sich in der radialen Außenrichtung
langsamer aus. Dieser Unterschied zwischen der Innen- und der Außenseite
trägt dazu
bei, ein ausgewogenes Verhältnis
zwischen den Zeiten zu erreichen, in denen die Kontaktzone 36 die
innere und die äußere Begrenzung
erreicht, und bewirkt, daß sich
die Klebstoffschicht in einem angemessenen radialen Bereich ausbreitet. 9E zeigt ein Stadium, in
dem sich die Kontaktzone 36 über die gesamte Fläche erstreckt.
Von der Phase in 9C bis zur
Phase in 9E dehnt sich
die Kontaktzone 36 in einer Weise aus, daß Luft ausgeschlossen
bleibt, so daß in
der Klebstoffschicht keine Blasen enthalten sind.
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Einschichtige Scheiben, die nach
der Fertigung lange Zeit gelagert wurden, nei gen zu einer geringen
Benetzbarkeit der Scheibenoberflächen.
In einem solchen Fall kann es vorkommen, daß die Kontaktzone 36 innerhalb
eines begrenzten Gebiets bei der radialen Ausdehnung nach außen zurückbleibt, was
dazu führt,
daß Luft
eingeschlossen wird und Blasen bildet. Blasen werden jedoch in dem
Scheibenverbundsystem gemäß dem Ausführungsbeispiel im
allgemeinen an der radialen Außenseite
gebildet, so daß die
Blasen durch den anschließenden
Arbeitsgang der Schleuderbeschichtung ohne weiteres nach außen ausgetrieben
werden können.
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In einem vergleichbaren Beispiel,
das in den 10A und 10B dargestellt wird, sind
die Kontaktzonen 37 – im
Unterschied zu dem in den 9A–9E dargestellten Prozeß gemäß der vorliegenden
Erfindung – breit
und neigen zur Blasenbildung. Wie in 10A des
vergleichbaren Beispiels gezeigt, tendieren die breiten Kontaktzonen 37 dazu,
ein hervorstehendes Ende 38 aufzuweisen, das nicht in einer Linie
mit einem benachbarten hervorstehenden Ende 38 liegt, oder
zwei oder mehr hervorstehende Enden zu besitzen. Die benachbarten
Enden 38 haben daher die Tendenz, durch Bildung einer überlappenden, bedeckenden
oder umschließenden
Gestalt Luft einzuschließen
und Blasen 39 zu bilden. Der in den 9A–9E dargestellte Prozeß gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt einen krassen Gegensatz zu dem in den 10A und 10B gezeigten Prozeß des Vergleichsbeispiels dar.
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15 zeigt
eine Variante des Transportmechanismus für Scheiben 4 in dem
Scheibenverbundsystem aus 1. 15 zeigt den Transportmechanismus
für Scheiben 4 und
die Hebe- und- Senk- Bühne 34 in
einer Phase unmittelbar vor der in 6B gezeigten
Phase. In dem Augenblick, der in 15 gezeigt
wird, sind eine ringförmige
Klebstoffschicht 35 auf einer unteren Scheibe DL und eine punktierte
Klebstoffschicht 33 auf einer oberen Scheibe DU gerade
dabei, miteinander in Berührung zu
kommen.
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In dem praktischen Beispiel, das
in 15 gezeigt wird,
weist eine Haltevorrichtung für
Scheiben 70 des Transportmechanismus für Scheiben 4 ein Vakuum-Ansauggerät 80 auf,
das sich von dem Vakuum-Ansauggerät 8 der Haltevorrichtung
für Scheiben 7 in 2 unterscheidet. Das Vakuum-Ansauggerät 80 besitzt
einen Luftdurchgang 72 zum Einleiten eines Luftstroms.
Ein Luftzufuhrrohr und eine Rohrverbindung sind mit dem Eintrittsende
des Luftdurchgangs 72 verbunden. Der Luftdurchgang 72 führt in eine
Zentralbohrung 73, die unten offen ist, so daß die Spannvorrichtung 9 nach
unten reichen kann.
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Wie die Plattformkomponente 18 des
Mechanismus zum Aufwärtsaustrag
von Klebstoff N2 hat auch die Hebe- und- Senk- Bühne 34 eine nach oben
ragende Zentralbuchse 74, die mit Vertiefungen 75 zum
Aufnehmen der Klauen der Spannvorrichtung 9 des Transportmechanismus 4 versehen
ist. Diese Klauen der Spannvorrichtung 9 ragen nach unten, um
eine auf der Hebe- und- Senk- Bühne 34 liegende untere
Scheibe DL zu erfassen. Die mit den Vertiefungen 75 versehene
Zentralbuchse 74 funktioniert auf die gleiche Weise wie
die aufrechte Zentralbuchse 23 mit den Vertiefungen 22.
Die Hebe- und- Senk- Bühne 34 bewegt
sich nach oben; um eine untere Scheibe DL anzuheben, bis die Zentralbuchse 23*) in die Zentralbohrung 73 der Haltevorrichtung
für Scheiben 70 des
Transportmechanismus 4 hineinfährt und die Klauen der Spannvorrichtung 9 in
die Vertiefungen 75 der Zentralbuchse 23*) eintreten. In dem Stadium von 15 ragt die aufrechte Zentralbuchse 74 der
Hebe- und- Senk-
Bühne 34 von
unten in die Zentralbohrungen der unteren und der oberen Scheibe DL
und DU hinein, und die Klauen der Spannvorrichtung 9 treten
von oben durch die Vertiefungen 75 der Zentralbuchse 74 in
die Zentralbohrungen der oberen und der unteren Scheibe DU und DL
ein.
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In dem Stadium von 15 ist die Hebe- und- Senk- Bühne 34 kurz
davor, ihre oberste Position zu erreichen, um dem Transportmechanismus 4 eine
untere Scheibe DL zu übergeben,
die untere Scheibe DL, die von der Hebe- und- Senk- Bühne 34 mittels
Vakuum-Sogwirkung gehalten wird, ist der oberen Scheibe DU sehr
nahe, welche von der Haltevorrichtung für Scheiben 70 gehalten
wird, und die ringförmige
Klebstoffschicht 35 ist gerade im Begriff, die punktierte
Klebstoffschicht 33 zu berühren. Wie in 15 gezeigt wird, ragt die Zentralbuchse 74 in
die Zentralbohrung 73 der Haltevorrichtung für Scheiben 70 hinein,
und die Klauen der Spannvorrichtung 9 treten in die Vertiefungen 75 der
Zentralbuchse 74 ein. In diesem Stadium sind der Luftdurchgang 72,
die senkrechte Zentralbohrung 73 und die Vertiefungen 75 miteinander
verbunden. Die Vertiefungen 75 öffnen sich radial nach außen in den
Zwischenraum zwischen der oberen und der unteren Scheibe DU und
DL. Daher werden Luftströme
erzeugt, wenn Luft aus einer Versorgungseinheit (nicht gezeigt)
in den Luftdurchgang 72 eingeleitet wird, wie durch gestrichelte
Pfeile angedeutet wird. In dem Zwischenraum zwischen der oberen
und der unteren Scheibe DU und DL fließen die Luftströme vom Zentrum
radial nach außen.
In der Praxis wird mit der Luftzufuhr mitten in der Aufwärtsbewegung
der Hebe- und- Senk- Bühne 34 begonnen,
wenn die obere und die untere Scheibe noch durch einen Abstand voneinander
getrennt sind, und beendet wird die Luftzufuhr zu einem Zeitpunkt
unmittelbar bevor die Klebstoffschichten 33 und 35 einander
berühren.
Die Luftströme
haben keinen Einfluß,
wenn sich die obere und die untere Scheibe weit voneinander entfernt
befinden. Daher erfordert die zeitliche Steuerung des Beginns der Luftzufuhr
keine hohe Genauigkeit, während
die zeitliche Steuerung der Unterbrechung der Luftzufuhr Sorgfalt
nötig macht.
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Man kann diese Arbeitsgänge wahlweise auch
in einem Zustand durchführen,
in dem eine untere Scheibe DL lediglich auf der Hebe- und- Senk- Bühne 34 liegt,
ohne daß man
sich der Vakuum- Saugwirkung bedient. Der Verzicht auf Vakuum-Saugwirkung
in der Hebe- und- Senk- Bühne 34 ist
besonders dann sinnvoll, wenn eine einschichtige Scheibe derart
deformiert ist, daß die
Vakuum-Saugwirkung eine lokale Verwerfung in der Verbindungsfläche nicht
beheben kann. Im Stadium von 9B ermöglicht die
Hebe- und- Senk- Bühne 34,
daß eine untere
Scheibe DL durch die Oberflächenspannung des
flüssigen
Klebstoffs geringfügig
angehoben wird, und ermöglicht
damit, daß sich
die Kontaktzonen 36a ausbreiten, ohne durch die Verwerfung
der Verbindungsfläche
behindert zu werden und ohne Blasen zu bilden.
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Die 16A–16D verdeutlichen Arbeitsschritte
des in 15 gezeigten
Transportmechanismus für
Scheiben 4. Wenn die Hebe- und- Senk- Bühne 34 sich nach oben
bewegt, verändern
die Klebstoffschichten 33 und 35 ihre Gestalt
in der Reihenfolge der 16A, 16B, 16C und 16D. 16A zeigt einen Zustand,
in dem die Hebe- und- Senk- Bühne 34 sich
nach oben zu bewegen beginnt.
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In einer in 16B gezeigten Phase sind die Klebstoffschichten 33 und 35 einander
sehr nahe, und in dem Zwischenraum zwischen der oberen und der unteren
Scheibe DU und DL fließen
Luftströme von
der zentralen Region des Zwischenraums radial nach außen. Die
Klebstoffschicht 33 ist eine punktierte Schicht, die Klebstoffschicht 35 eine
ununterbrochene ringförmige
Schicht, und die punktierte Klebstoffschicht 33 umgibt
die ringförmige
Klebstoffschicht 35. Aus diesem Grunde wölbt der
radiale Luftstrom die äußere Umfangszone
der ringförmigen Schicht 35 auf,
schiebt die aufgewölbte
Zone radial nach außen
und erzwingt den Kontakt der aufgewölbten Zone mit der punktierten
Schicht 33. Durch die Wirkung des radialen Luftstroms kommen
die Klebstoffschichten 33 und 35 in einer Phase
miteinander in Kontakt, in der der Abstand zwischen der oberen und
der unteren Scheibe DU und DL noch größer ist als in dem Beispiel
von 7.
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In der Phase von 16C befindet sich die Hebe- und- Senk-
Bühne 34 auf
einer höheren
Ebene, und die Luftströme
sind bereits abgestellt. Die Phase in 16C entspricht
der Phase in 9C. Die
Kontaktzone breitet sich radial nach innen aus. In der Phase in 16D erreicht die Hebe- und-
Senk- Bühne 34 ihre
höchste
Position.
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In dem Beispiel von 15 kann der Überlappungsmechanismus des
Transportmechanismus 4 und der Hebe- und- Senk- Bühne 34 die
Klebstoffschichten 33 und 35 in der Phase miteinander
in Kontakt bringen, in der der Abstand zwischen der oberen und der
unteren Scheibe noch groß ist.
Somit gewährleistet
der Überlappungsmechanismus
in 15 den Kontakt zwischen
den Klebstoffschichten vor dem Kontakt des Klebstoffs mit einer
Scheibenoberfläche
und verhindert daher Blasen sogar dann, wenn einschichtige Scheiben
Deformationen aufweisen und die Punktzonen 33a ungleichmäßige Ausmaße haben.
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Eine Anlage zur Luftversorgung 101,
wie in 17 gezeigt, ist
eine Anlage zur Erzeugung der radialen Luftströme zwischen der oberen und
der unteren Scheibe DU und DL, und eine Steuereinheit 102 ist
eine Vorrichtung zum Abschalten der radialen Luftströme unmittelbar
bevor die ringförmige
Klebstoffschicht 35 und die punktierte Klebstoffschicht 33 miteinander
in Kontakt kommen. Die Steuereinheit 102 kann ein Steuergerät zur Steuerung
der Hebe- und- Senk- Bühne 34,
des Transportmechanismus 4 und der anderen Komponenten
des Fertigungssystems für
Scheiben enthalten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden die ringförmige
Klebstoffschicht und die punktierte Klebstoffschicht im wesentlichen
durch Punktberührung
miteinander in Kontakt gebracht, so daß die Möglichkeit der Blasenbildung
erheblich verringert wird. Außerdem
breiten sich die Kontaktzonen zwischen der ringförmigen Klebstoffschicht und
der punktierten Klebstoffschicht so aus, daß Blasen ausgeschlossen werden.
Die Verfahren und Systeme nach der vorliegenden Erfindung erleichtern
die Steuerung der Dicke von Klebstoffschichten.
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Obwohl die Erfindung oben mit Bezug
auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf das
oben beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Den Fachleuten auf dem Gebiet werden angesichts der oben dargelegten
Zusammenhänge Modifikationen
und Veränderungen
des Ausführungsbeispiels
einfallen. Der Umfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die
folgenden Ansprüche definiert.