JP3965184B2 - 圧力変化を伴う真空装置を運転するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、運転圧と周辺圧との間の圧力変化を伴う真空装置を運転するための方法であって、該真空装置が、真空チャンバ内に、電子装置構成部材、変圧器、モータ、転がり軸受けおよびガイドロールのグループから成る組込み部材を有しており、該組込み部材が、通気可能な被覆体を備えており、この場合、ガイドロールが、転がり軸受けを備えており、該転がり軸受けが、被覆体の内部で支持体に保持されている形式の、運転圧と周辺圧との間の圧力変化を伴う真空装置を運転するための方法に関する。

たいてい高真空の範囲に位置していて、方法条件によって設定されている運転圧と、周辺圧もしくは大気圧との間の変化は、特に基板交換、コーティング材料の補給、保守、修理または組換えが必要となる場合に行われる。圧力上昇は、真空チャンバの閉鎖装置が開放され得る前に、「充満もしくはフラッディング（Ｆｌｕｔｅｎ）」とも呼ばれる過程によって行われる。しかし、適宜に寸法設定されたフラッディングバルブによるこのフラッディングによって、真空チャンバ内に堆積させられたダストまたは別のパーティクルが舞い上げられ、浮遊状態にもたらされる。

いま、一般的に真空チャンバ内には、電子装置構成部材、変圧器、モータ、転がり軸受けおよびガイドロールのグループから成る数多くの組込み部材が位置している。これらの組込み部材は、通気可能な被覆体、たとえばハウジング、カプセルまたはこれに類するものを備えている。ガイドロールまたはガイドロールの区分はそれ自体でさえ、収納される転がり軸受けのための被覆体を形成している。ガイドロールによってガイドされる帯材、たとえばペーパ、金属シートおよびプラスチックシートも同じく一種の「被覆体」を形成している。この被覆体はガス交換を妨害しかつ遅らせる。

したがって、前述した被覆体内の圧力上昇は、一般的に、比較的迅速にフラッディングされる真空チャンバ内よりもゆっくりと行われるので、前述した浮遊物質が、開口、ギャップ、不完全なシール部さえ通って被覆体内に侵入し、そこに、損傷を生ぜしめる傾向にある。

ドイツ連邦共和国特許第２７２５３３１号明細書によって、帯材搬送に用いられる、いわゆる「エキスパンダロール」の転がり軸受けをチャンバの内部でオイルミスト強制潤滑装置によって潤滑することが公知である。この場合、円弧状に湾曲させられたロールの内部にオイルミストもしくは残りの空気の導入および戻しのための２つの通路が配置されている。しかし、前述した方法は、エキスパンダロールがチャンバに対してシールされている場合にしか機能しない。このことは、ロールのエラストマ製のカバーまたは剛性的な円筒状のロール区分のエラストマ製の結合片によって達成される。これによって、特にフラッディングバルブによる装置のフラッディング時またはフラッディングの間にダストおよび別のパーティクルが舞い上げられる場合に、ロールの周辺の洗浄および帯材の処理法からのダストおよび別のパーティクルの除去が不可能となる。このダストおよび別のパーティクルは浮遊状態で、フラッディングによって生ぜしめられる圧力上昇時に、シールされていない全ての中空室内に侵入する傾向にある。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７３３４４８号明細書によって、帯材搬送に用いられる、いわゆる「エキスパンダロール」の、両側でシールされた転がり軸受けを強制潤滑によって個々にグリースまたはオイルで潤滑することが公知である。この場合、円弧状に湾曲させられたロールの内部には、潤滑媒体の導入および戻しのための２つの通路が配置されている。しかし、空気または別のガスの混加は要求されていないので、ガスによる周辺の洗浄が、ロールまたは別の構成要素の内室のガス洗浄と同じくらい不可能となる。

ドイツ連邦共和国特許第３９１９４２５号明細書によって、全周で閉じられた湾曲させられたエキスパンダロールの個々の転がり軸受けのグリース充填部に周期的に制御して基油を後給脂することが公知である。しかし、空気または別のガスの混加は要求されていないので、ガスによる周辺の洗浄が、ロールまたは別の構成要素の内室のガス洗浄と同じくらい不可能となる。

全ての公知先行技術では、真空チャンバ内に、大気圧下での帯材交換の目的のための周辺空気によるフラッディング時に、ダストおよび別のパーティクルが舞い上げられることが考慮されない。このダストおよび別のパーティクルは、たとえば先行したコーティングプロセスからも生ぜしめられ、圧力上昇によって組込み部材の全ての被覆体、ハウジングまたはこれに類するものに侵入し、その機能を著しく妨害し得る。このことは、転がり軸受けを備えたエキスパンダロールの内室ならびに電気的なまたは電子的な構成エレメントの内室に当てはまる。この場合、亜鉛ダストが特に危険である。この亜鉛ダストは、真空での亜鉛の蒸着によるシートのコーティング時に生ぜしめられる。亜鉛は真空チャンバの内部で任意の面に凝縮し、空気酸素と共に酸化亜鉛を形成する。この酸化亜鉛が転がり軸受け内に堆積することによって、この転がり軸受けは停止し得る。

この場合、エキスパンダロールが一般的に固有の駆動装置を有しておらず、伸ばしたいシートによって「引きずられ」なければならないことが特に考慮され得る。このことは、敏感なプラスチックシートの場合に厚さ範囲に０．００２ｍｍだけ特に不利な影響を与える。
ドイツ連邦共和国特許第２７２５３３１号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７３３４４８号明細書 ドイツ連邦共和国特許第３９１９４２５号明細書

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方法を改良して、真空チャンバもしくは真空装置に閉じ込められた、空気透過性の被覆体もしくはハウジングによって取り囲まれた、電子装置構成部材、変圧器、モータ、軸受けおよびガイドロールのグループから成る全ての組込み部材が、運転圧（真空）から周辺圧へのフラッディング時に舞い上げられかつ浮遊するダストおよび別のパーティクルの侵入に対して防護されるようにすることである。

この課題を解決するために本発明の方法では、真空チャンバのフラッディング前に被覆体内にガスを導入し、該ガスによって、ダストおよびパーティクルのグループから成る固形物を被覆体から吹き出させ、該被覆体内への固形物の侵入を阻止するようにした。

この手段によって、前述した課題が完全に解決される。すなわち、真空チャンバもしくは真空装置に閉じ込められた、空気透過性の被覆体もしくはハウジングによって取り囲まれた、電子装置構成部材、変圧器、モータ、軸受けおよびガイドロールのグループから成る全ての組込み部材が、運転圧（真空）から周辺圧へのフラッディング時に舞い上げられかつ浮遊するダストおよび別のパーティクルの侵入に対して防護される。ガス通流によって一層ゆっくりと減少する組込み部材内の真空は、ある程度、長い時間、クリーニング媒体および異物の侵入に対する緩衝剤である。

この場合、本発明の別の実施態様において、個々にまたは組み合わせて：
＊ 被覆体が、中空のロールもしくはロール区分から成っており、該ロール区分内に、インナレースとアウタレースとを備えた転がり軸受けが位置しており、ガスをインナレースとアウタレースとの間の環状ギャップに吹き通し、かつ／または
＊ ガスを真空チャンバの全フラッディング過程の間に被覆体を通して案内する
と特に有利である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、エキスパンダロール装置１が示してある。このエキスパンダロール装置１は２つの保持手段２，３によって、概略的にしか示していない真空チャンバＶの平行な鉛直の２つのチャンバ壁４，５の内側に保持されている。ロール装置の温度変化および／またはチャンバ壁４，５に対する圧力変化によって生ぜしめられ得る位置補償はスライドガイド６を介して補償される。

エキスパンダロール装置１は管状の２つの支持体７，８を有している。両支持体７，８は、壁から離れた方の端部で中央平面Ｅ−Ｅにおいてカップリング部材９によって互いに位置固定に結合されている。支持体７，８には、回転対称的な表面１２ａを備えたそれぞれ７つのロール区分１２の２つのグループ１０，１１が支承されている。表面１２ａは円錐台形面として形成されていて、段なしに並列させられている。上面のそれぞれ小さい方の周円は各グループ１０；１１において中央平面Ｅ−Ｅに方向付けられており、底面のそれぞれ大きい方の周円は各グループ１０；１１においてチャンバ壁４；５に方向付けられている。図１で一番上側の母線Ｍ１，Ｍ２は線形に整合していて、帯材（図示せず）のための共通の引取り線を形成している。このためには、両グループ１０，１１の軸線Ａ１，Ａ２が、たとえば互いに０．８゜の鋭角を成して延びていることが前提となる。

支持体７，８は同心的な長手方向孔１４；１５を有している。この長手方向孔１４；１５から半径方向の孔１６が個々の転がり軸受けに通じている。このことは、図２において、ロール区分１２の右側のグループ１１に対してしか詳しく示していないが、しかし、左側のグループ１０にも当てはまる。右側の長手方向孔１５は、同じく中空の管片１７に通じている。この管片１７は側方の接続部分１７ａを有している。これによって、以下の事情が得られる。

帯材交換の目的のためには、真空チャンバが周辺圧にフラッディングされ得る。このことは、時間節約のために、大きな横断面のフラッディングバルブによって行われる。しかし、このバルブにダストフィルタが対応配置されている場合でさえ、強い空気流によって、どこかに堆積していたダストが舞い上げられる。このダストは、エキスパンダロール装置内にも侵入しかつエキスパンダロール装置の軸受けをロックする傾向にあるので、エキスパンダロール装置のより頻繁な分解およびクリーニングが必要となる。亜鉛による帯材のコーティング時に生ぜしめられる亜鉛ダストの形成は特に危険である。この亜鉛ダストは酸素と共に酸化亜鉛を形成する。この酸化亜鉛は軸受け内だけでなく、組込み部材のギャップおよびハウジング内にも堆積する。

このことに対抗して、以下のように本発明が作用し得る。休止段階前、すなわち、通気を開始しかつ真空チャンバを開放する前には、周辺空気１８が、フィルタ１９と、潤滑剤源２０（たとえばオイル噴霧器）と、調整弁または調量弁２１と、管路２２とを介して接続部分１７ａに僅かな量で供給される。この量はまさに後続の帯材処理サイクルのために十分である。オイルミストのための１つの流路は図２に線２３によって示してある。この場合、圧力および調量は、オイルの少なくとも大部分が転がり軸受け内に残留するように調和されている。

このことは、エキスパンダロール装置にチャンバのフラッディングの間に供給された空気が、エキスパンダロール装置内へのダストおよび別のパーティクルの侵入を阻止するという付加的な利点を有している。この場合、潤滑剤付加が中断されてもよし、潤滑剤源が迂回されてもよい。

フィルタ１９の後方には分岐管路２２ａが接続されている。この分岐管路２２ａは真空チャンバＶの内部の２つの組込み部材１３，１３ａに通じている。空気の量調整は、図示していないポンプおよび／または同じく図示していない調整可能な絞り弁または絞り遮蔽体によって行うことができる。

図２から、これまでの符号を使用して、以下のことが明らかとなる。カップリング部材９は、平らな２つの側面９ｂ，９ｃを備えた環状フランジ９ａを有している。両側面９ｂ，９ｃから法線方向にそれぞれ１つのねじ山付き管片９ｄ，９ｅが突出している。側面９ｂ，９ｃは、互いに軸線Ａ１，Ａ２と同じ、たとえば０．８゜の鋭角を成して延びている。ねじ山付き管片９ｄ，９ｅには管状の支持体７，８が、側面９ｂ，９ｃに当接するまでねじ被せられている。これによって、カップリング部材９と支持体７，８とから成るアッセンブリが、ロール区分１２の両グループ１０，１１の、位置固定のかつ曲げに対して強い支持ユニットと、母線Ｍ１，Ｍ２の線形の方向付けとを形成している。カップリング部材９は長手方向孔１４，１５の接続のための貫通孔９ｆを有している。

カップリング部材９と支持体７，８とから成る前述したアッセンブリには、両端部から、それぞれ直列配置された、インナレース２４ａとアウタレース２４ｂとを備えた転がり軸受け２４と、小さな外径の、穿孔されたスペーサリング２５と、より大きな外径の、穿孔されていないスペーサリング２６とが被せ嵌められていて、ナット２７，２８（図１参照）によって互いに緊締されている。それぞれ２つの転がり軸受け２４には、ロール区分１２が、それぞれ半径方向内側に向けられた内側フランジ１２ｂによって摺動しないように支承されている。この内側フランジ１２ｂは側方で転がり軸受け２４のアウタレース２４ｂに接触している。スペーサリング２６の内径は除いて、このスペーサリング２６の側壁は外向きに段状に形成されており、外径はアウタレースの外径よりも小さく寸法設定されており、これによって、静止しているスペーサリング２６の外周面では、隣接した回転する構成部材、特にロール区分１２との接触が不可能となる。

この場合、軸方向の寸法設定は、ロール区分１２の間に、たとえば０．２ｍｍのギャップ幅「ｓ」を備えた環状ギャップ２９が形成されるように行われている。これによって、個々のロール区分１２の間の相対的な回転運動が可能となる。カップリング部材９の領域における両グループ１０，１１の、直接隣接した両ロール区分１２の、向かい合って位置する仮想位置決め点に関して、この位置決め点は、カップリング部材９の領域におけるギャップ３０の幅が、回転時に、たとえば周期的に０．８９ｍｍ（図２下方参照）と１．５３ｍｍ（上方参照）との間で変動するように運動させられる。母線Ｍ１，Ｍ２の線形の方向付けはロール区分の回転時に不変のままである。この場合、このブリッジ状の構造によって、母線Ｍ１，Ｍ２の領域におけるロール区分１２の周速度がカップリング部材９の両側で同一となることが重要である。

両グループ１０，１１のロール区分１２は、運転中に、カップリング部材９と支持体７，８とからなるアッセンブリのブリッジ形成によって絶対的に同じ周速度で回転する。これによって、周方向での円錐形のロール区分１２に対する帯材のスリップ・摩擦運動が最小限に低減される。この局所的なスリップ・摩擦運動はエキスパンダロール装置１の単位長さあたりのロール区分１２の数の増加につれて一層減少する。

ロール区分１２と、このロール区分１２の転がり軸受け２４と、スペーサリング２５，２６との直列配置によって、支持体７，８に対して、一貫して延びるそれぞれ１つの中間室３４が形成される。この中間室３４はガス供給によって自由に吹き込まれ、自由に保たれる。

真空チャンバの２つの側壁の間に配置されたエキスパンダロール装置の軸方向断面図である。

図１に枠ＩＩで示した部分を著しく拡大して示す図である。

符号の説明

１ エキスパンダロール装置、 ２，３ 保持手段、 ４，５ チャンバ壁、 ６ スライドガイド、 ７，８ 支持体、 ９ カップリング部材、 ９ａ 環状フランジ、 ９ｂ、９ｃ 側面、 ９ｄ，９ｅ ねじ山付き管片、 ９ｆ 貫通孔、 １０，１１ グループ、 １２ ロール区分、 １２ａ 表面、 １２ｂ 内側フランジ、 １３，１３ａ 組込み部材、 １４，１５ 長手方向孔、 １６ 孔、 １７ 管片、 １７ａ 接続部分、 １８ 周辺空気、 １９ フィルタ、 ２０ 潤滑剤源、 ２１ 調整弁または調量弁、 ２２ 管路、 ２２ａ 分岐管路、 ２３ 線、 ２４ 転がり軸受け、 ２４ａ インナレース、 ２４ｂ アウタレース、 ２５，２６ スペーサリング、 ２７，２８ ナット、 ２９ 環状ギャップ、 ３０ ギャップ、 ３４ 中間室、 Ａ１，Ａ２ 軸線、 Ｅ−Ｅ 中央平面、 Ｍ１，Ｍ２ 母線、 ｓ ギャップ幅、 Ｖ 真空チャンバ

Claims (4)

1. 運転圧と周辺圧との間の圧力変化を伴う真空装置を運転するための方法であって、該真空装置が、真空チャンバ（Ｖ）内に、電子装置構成部材、変圧器、モータ、転がり軸受けおよびガイドロールのグループから成る組込み部材（１２，１３，１３ａ，２４）を有しており、該組込み部材（１２，１３，１３ａ，２４）が、通気可能な被覆体を備えており、この場合、ガイドロール（１２）が、転がり軸受け（２４）を備えており、該転がり軸受け（２４）が、被覆体の内部で支持体（７，８）に保持されている形式の、運転圧と周辺圧との間の圧力変化を伴う真空装置を運転するための方法において、真空チャンバ（Ｖ）のフラッディング前に被覆体内にガスを導入し、該ガスによって、ダストおよびパーティクルのグループから成る固形物を被覆体から吹き出させ、該被覆体内への固形物の侵入を阻止することを特徴とする、運転圧と周辺圧との間の圧力変化を伴う真空装置を運転するための方法。
2. 被覆体が、中空のロールもしくはロール区分（１２）から成っており、該ロール区分（１２）内に、インナレース（２４ａ）とアウタレース（２４ｂ）とを備えた転がり軸受け（２４）が位置しており、ガスをインナレース（２４ａ）とアウタレース（２４ｂ）との間の環状ギャップに吹き通す、請求項１記載の方法。
3. ガスを真空チャンバ（Ｖ）の全フラッディング過程の間に被覆体を通して案内する、請求項１または２記載の方法。
4. 供給されるガス量を調整する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。

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