BRPI0706783A2 - conjunto de pino centrador para centrar e reter substratos com um orifìcio central - Google Patents

Abstract

CONJUNTO DE PINO CENTRADOR PARA CENTRAR E RETER SUBSTRATOS COM UM ORIFìCIO CENTRAL. Um conjunto de pino centrador para fixar um substrato com um orifício como raio rmax compreende duas cavilhas roscadas (2, 3) com uma seção transversal essencialmente semicircular K, as ditas cavilhas tendo raios r~2~ e r~3~, respectivamente. Os ditos raios r~2~ e r~3~ são diferentes e pelo me- nos uma das cavilhas (2, 3) tem um raio maior ou igual ao raio rmax do orifício. Em outra modalidade ambos os raios r2 e r3 são maiores que o raio rmax do orifício.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTODE PINO CENTRADOR PARA CENTRAR E RETER SUBSTRATOS COMUM ORIFÍCIO CENTRAL".

A presente invenção refere-se a um dispositivo para reter subs-tratos com um orifício central, especialmente substratos em forma de discotais como discos de armazenamento óptico como CD, DVD.

Antecedentes da Invenção

Na maioria dos formatos de discos ópticos, as informações sãoarmazenadas em uma trilha linear que se estende em espiral de dentro parafora ou no sentido oposto. As informações são distribuídas sobre a superfíciede um disco moldado, doravante designado de substrato. Durante váriasetapas de produção o disco tem de ser retido, depositado em ou extraídodas estações de processamento.

Em um dispositivo de leitura um disco será centrado usando umcone cujo tamanho é adaptado em dimensão ao orifício central do disco. Odispositivo de leitura efetua a leitura dos dados utilizando a reflexão de umfeixe laser que é focalizado sobre a "espiral de dados". A excentricidade docentro virtual da "espiral de dados" e do centro do orifício do disco tem deser menor ou igual àquela que é dada na especificação para o formato. Aespecificação refere-se a esta excentricidade como "saída radial" que é duasvezes a excentricidade conforme é definida acima porque a "saída radial"mede a variação radial pico a pico da "espiral de dados"; para formatos decamada única depénde somente do substrato plástico moldado.

O formato de Disco de Camada Dupla será manufaturado atra-vés da colagem conjunta de dois substratos sobre seus lados planos; umprocesso genericamente designado de "aglutinação". Uma caracterísca cru-cial de um Disco de Camada Dupla é que ambos os substratos possam serlidos a partir de um mesmo lado. Isto é realizado projetando uma "espiral dedados" semitransparente, transparente, assim permitindo que o feixe de Ia-ser possa atingir a outra "espiral de dados" que está situada por trás. UmDisco de Camada Dupla dessa natureza também será centrado em um dis-positivo de leitura por um cone. Para o substrato semitransparente a situa-ção é a mesma como para um disco de camada única. Por haver uma pe-quena saída radial na segunda espiral de dados, o orifício do substrato temde ser tão concêntrico quanto possível com o orifício do substrato semi-transparente. O problema por conseguinte reside em encontrar um processoe um dispositivo capaz de alinhar dois substratos de forma confiável, rápidae econômica em que ambos substratos apresentam um orifício central comum diâmetro definido da mesma dimensão.

Para HD-DVD e DVD-R a saída radial é definida para ser inferiora 70 pm, o que significa que o centro dos orifícios dos substratos é permitidoa variar menos de 35 pm entre si. O "desalinhamento" dos substratos nãoconstitui a única fonte de excentricidade, por conseguinte na prática o"desalinhamento" permitido tem de ser definido para ser ainda menor, porexemplo, da metade desta dimensão, 17 pm.

Na técnica anterior, esta colagem ou aglutinação é efetuada u-sando um adesivo curável por luz ultravioleta. Após efetuar a junção dosdois substratos o adesivo ainda não foi curado, a aglutinação por conseguin-te ainda é lateralmente relocalizável. A centragem dos substratos durante oprocedimento de cura da cola (por luz ultravioleta) pode ser realizada comdiferentes medidas de centragem. Entre outras esta centragem pode ser efe-tuada por um pino com diâmetro variável, tal como um mandril inflável pro-duzido de um elastômero ou por um pino cilíndrico com um diâmetro preci-samente definido ou um elemento mecânico ativo, que pode se expandir ra-dialmente como uma cavilha de aperto tríplice. Todas as três soluções datécnica anterior alinharão centralmente os dois substratos aglutinados.

Caso faça-se uso de um cone (pino) com um diâmetro de acordocom as especificações, este pino cilíndrico tem de estar muito próximo dodiâmetro de orifício dos substratos para satisfazer a finalidade contemplada,porém não tão grande que outros parâmetros do disco manufaturado acaba-do sejam afetados. Uma vez que existe uma determinada janela de tolerân-cia para a dimensão do orifício central, o pino tem de ser determinado indivi-dualmente para cada sistema de manufatura. Do mesmo modo, um grandeesforço tem de ser feito para alinhar o sistema. Os sistemas disponíveis atu-almente são, por conseguinte, propensos à contaminação por cola de agluti-nação excedente vazando da junta central e isto requer manutenção regular.A possível saída radial realizável parece ser apenas suficiente para o forma-to pré-gravado do futuro DVD-9, porém não consegue satisfazer os requisi-tos do futuro formato dos HD-DVD de Camada Dupla, ou dos formatos deDVD-R de Camada Dupla atualmente no mercado.

Solução de Acordo com a Invenção

Sob um primeiro aspecto da invenção uma construção para umpino centrador é proposta, que evita os problemas conhecidos da técnica.Sob um segundo aspecto da invenção é descrito um processo para acionaro dito pino que além disso permite uma maior flexibilidade e confiabilidadeno uso do dito pino. Um terceiro aspecto se apresenta com o uso da inven-ção em uma aplicação de cura dessa forma assegurando que a condiçãocentrada dos substratos aglutinados permaneça durante e após a cura edesse modo otimiza o rendimento desta etapa da produção.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 ilustra um conjunto de pino centrador inventivo.A figura 2 mostra uma modalidade preferencial do conjunto depino inventivo.

A figura 3A mostra uma modalidade de um conjunto de pino cen-trador com o atuador.

A figura 3B mostra um detalhe A ampliado da figura 3A.A figura 4 mostra em seção transversal um conjunto de pino cen-trador inventivo 1 integrado em uma linha de produção de DVD.

A figura 5 mostra uma vista superior da dita linha de produçãode DVD integrada.

A figura 6A mostra as propriedades geométricas para uma cavi-ha de acordo com a invenção.

A figura 6B mostra as propriedades geométricas para uma cavi-lha alternativa de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades

A figura 1 ilustra esquematicamente um conjunto de pino centra-dor inventivo 1. Dois substratos são preliminarmente ligados por adesivo a-inda não curado; por conseguinte, os respectivos orifícios centrais não estãoalinhados. Este deslocamento é indicado pela linha pontilhada 5 versus alinha contínua 4. O pino centrador compreende duas cavilhas 2, 3 com se-ção transversal essencialmente semicircular, ou mais exatamente com umaseção transversal de um segmento de um círculo. É importante observar-seque pelo menos uma das cavilhas tem um diâmetro maior ou igual ao diâme-tro do orifício central, que no caso de mídia óptica usual é de 15,15 mm. Aespecificação para o orifício central de uma mídia dessa natureza permiteuma variação do diâmetro de 15,0 a 15,15 mm.

Em uma aplicação para centrar substratos para um DVD, o raiode cavilha 2 é de 15,15 mm e para a cavilha 3 é de 15,00 mm.

De maneira a ilustrar a geometria, a figura 6A mostra um seg-mento de um círculo. Um círculo com o raio r tem um centro M. Os pontos Ae B sobre a circunferência do dito círculo marcam uma corda s e adicional-mente delimitam uma seção de um arco circular b. O segmento tem umamáxima altura Ιία . A área K representa uma seção transversal das ditas ca-vilhas 2 e 3. De maneira a satisfazer a finalidade inventiva, as cavilhas 2 e 3apresentam diferentes raios r, doravante designados r2 e r3. Se rmax repre-senta o raio do orifício central, então de acordo com uma modalidade da in-venção se aplica r2 > rmax e r3 < rmax ou vice versa r3>rmaxe r2 < rmax. Em outramodalidade do conjunto de pino inventivo se aplicará: r2 > Tmax β Γ3 > Tmax-Evidencia-se das proporções geométricas que para cavilhas com a condiçãor > rmax ao mesmo tempo tem ser válido s < 2 rmax, de outro modo o substratoa ser centrado não se ajustaria sobre a cavilha ou cavilhas. Além destes re-quisitos básicos evidencia-se que a altura hA deve e pode ser variada de a-cordo com as necessidades mecânicas. Uma variante da modalidade descri-ta para cavilhas é ilustrada na figura 6B. O segmento do círculo apresentauma outra corda u entre os pontos D e C, paralela à corda s. A distância en-tre u e s é designada he- A seção transversal de uma cavilha de acordo comesta variante é representada pela área O. A descrição acima é válida mutatismutandis.A vantagem da presente modalidade reside no fato de poder serrealizado um suporte de três pontos ou suporte de quatro pontos para ossubstratos a serem centrados. Os substratos a ser centrados serão tocadossobre as seções curvadas de cavilhas 2 e 3, o que evitará forças de cargaem somente um único ponto agudo de contato. Tem preferência um suportede três pontos.

A figura 1 mostra um conjunto de pino 1 na posição de "soltura",por conseguinte os substratos não centrados podem ser aplicados sobrecavilhas 2 e 3. Para a operação centradora a cavilha 2 ou a cavilha 3 ou am-bas são movidas na direção indicada pela seta de duas cabeças na figura 1e desse modo efetuam a centralização dos substratos de tal forma que osorifícios centrais são congruentes dentro da especificação para o disco.

Quando na posição de "retenção" as duas cavilhas entram em contato comas bordas internas dos substratos alinhados em pelo menos três pontos, in-dicados pelas setas 6, 6', 6". Dependendo da relação de raios a cavilha 2pode entrar em contato com a borda do orifício central em uma seção entrea posição de setas 6' e 6" . Os raios de cavilha 2 e 3 podem ser variadosdentro do âmbito da invenção de acordo com os requisitos técnicos.

A figura 2 mostra uma modalidade preferencial de um conjuntode pinos inventivo. As cavilhas 2' e 3' satisfazem a função descrita acimapara as características 2 e 3. Aqui a cavilha 2' é projetada como um elemen-to fixo, ao passo que a cavilha 3' é deslocável em torno de um ponto pivô 10.Dispositivos de mola 11 permitem a retenção do disco 25 (figua 3A) sem oauxílio de um motor. Naturalmente, alvadores alternativos podem ser reali-zados, tais como cilindros pneumáticos, eletroímãs e outros.

A figura 3A mostra o segundo aspecto da invenção, os dispositi-vos de alvação 21, por exemplo um magneto (de preferência um ímã perma-nente ou eletroímã). O disco 25 repousa sobre o conjunto de pino centrador1. Caso os dispositivos de alvação 21 estejam presentes/ativados, atrairão aparte inferior da cavilha 3' na direção da seta 23. Este deslocamento efetuao deslocamento da parte superior da cavilha 3' na direção da seta 22. Osdispositivos de mola 11 são comprimidos e assim o conjunto de pinos 1 estána posição de "soltura". A figura 3B mostra um detalhe ampliado A da figura3A. O disco fora de alinhamento 24 compreendendo os substratos 12 e 13repousa sobre o conjunto de pinos na posição de "soltura". O uso de um ímãpermanente ou eletroímã oferece a vantagem adicional de ser isento de con-tato e produzir somente poucas partículas, caso produza.

Um conjunto de pino centrador 1 inventivo, integrado em umalinha de produção de DVDs, é mostrado em seção transversal na figura 4.Esta seção transversal representa um recorte ao longo da linha A-A' na figu-ra 5. Este retentor para um disco também compreende um copo 31 forman-do parte de um prato giratório 42 ou de uma alavanca ou braço giratório. Osdisco/substratos a ser(em) processado(s) está(ão) sendo retido(s) por umdispositivo de aspiração a vácuo (não mostrado) sobre um suporte 32. Ossubstratos serão centrados ativamente quando são dispostos sobre o supor-te 32. O conjunto de pino (centrador) 1 tem um pequeno diâmetro eficaz du-rante a transferência que permite o fácil alinhamento e que permite o discose assentar perfeitamente a superfície/suporte de apoio 32. É necessárioque o disco assente-se de forma plana sobre o suporte 32, caso contrário,os requisitos de condição plana para o disco não podem ser satisfeitos. Apósa transferência, o pino se expande e força os orifícios a coincidirem da me-lhor maneira possível. Para a transferência seguinte, por exemplo, após acura, o pino expansível volta a ser retraído.

A figura 5 mostra uma vista superior sobre a dita linha de produ-ção de DVD integrada. Um prato giratório 42 suporta vários copos 31 com osconjuntos de pino 1 individuais. Parte do prato giratório é superposta pelacobertura 43, que mais uma vez exibe uma cavidade que permite acesso aodisco em repouso sobre o suporte 32 em copos 31. O prato giratório 42 per-mite dispor os discos sucessivamente sob a reentrância 44. Na posição dareentrância 44, o equipamento de processamento pode ser disposto. Emuma modalidade preferencial, a reentrância 41 suporta uma lâmpada UV,uma lâmpada flash ou dispositivo infravermelho permitindo a realização dacura dos discos. Todavia, a reentrância 44 também poderia alojar equipa-mento de medição adotado para garantia de qualidade.Reportando-se ao princípio funcional dos dispositivos de alvação21 interagindo com o conjunto de pino centrador 1 como mostrado especial-mente nas figuras 4 e 5, é evidente que os dispositivos de alvação 21 podemser fixamente dispostos na base 41 ao passo que o conjunto de pino 1 re-pousa com os copos 31. Desta maneira, a função de retenção/centralizaçãopode ser desacoplada da função de soltar/reter dos dispositivos de servoalvação 21. Uma modalidade preferencial poderia ser como segue. Na posi-ção 45 na figura 5 um disco aglutinado, porém ainda não centrado e aindanão curado é inserido. Para assegurar que o conjunto de pinos 1 esteja naposição de "soltura", um imã permanente é disposto abaixo do prato giratóriona base 41 na posição 45 assegurando que o conjunto de pino 1 permaneçasempre aberto se um copo 31 entrar em posição 45. Com um giro no sentidohorário, o disco atingirá a reentrância 44 e será processado. Avanço adicio-nal no sentido horário dirige o disco para a posição 47. Um eletroímã posi-cionado na base 41 sob o prato giratório na posição 47 ativará o conjunto depinos somente se o dico tiver sido processado com sucesso. Caso contrário,o disco procederá para a posição 46 e mais uma vez um ímã permanenteassegura que o conjunto de pinos 1 esteja na posição de "soltura" para des-carregar o disco rejeitado. Naturalmente, neste conjunto especial a posiçãode "soltura permanente" também poderia ser realizada por um nariz, quesobressai de tal modo que a cavilha 31' seja sempre acionada na direção 23.

Uma modalidade especialmente preferida é o uso de elementosa.m. para aplicações de cura com luz U.V. Uma vez que o disco é sempreseguro centralmente e de maneira firme durante a cura e repousa de formaplana sobre o suporte 32, efeitos de empenamento são reduzidos ou a faltade alinhamento dos substratos pode ser previnida.

Demais Vantagens da Invenção

Uma grande vantagem da invenção reside no fato do conjuntode pinos conforme descrito não requerer indispensavelmente um dispositivoelétrico ou mecânico motriz adicional para sua abertura e fechamento. Emvez disto, o deslocamento é realizado sem contato mecânico, de preferênciacom um imã permanente. A exclusão de acionamentos e elétricos, pneumá-ticos ou mecânicos componentes permite uma economia em custo.

Um magneto ativando o mecanismo centrador do conjunto depino não causa abrasão ou desgaste, que mais uma vez reduz a necessida-de de substituir componentes gastos ou quebrados. Outrossim não geraquaisquer partículas que poluam a fábrica e afetem a qualidade do disco.

O mecanismo isento de contato previne igualmente a transmis-são de impulsos ou vibrações, que podem conduzir a problemas substanci-ais quando um disco está sendo manipulado. A influência de impulsos e vi-brações é respeitável a altas velocidades do processador do disco.

A modalidade muito compacta necessita somente reduzido es-paço de instalação. Por conseguinte, é suscetível de integrar o pino em ma-nipuladores existentes, pratos giratórios ou outros grupos de construção.

Outrossim, a funcionalidade do conjunto de pinos não está limi-tada a aplicações de centralização. Basicamente também pode ser usadacomo um dispositivo de sujeição e retenção também para discos de substra-to único.

Claims (10)

1. Conjunto de pinos centradores para fixar um substrato comum orifício com raio rmax, o dito conjunto compreendendo duas cavilhas (2,3) cada uma tendo uma seção transversal essencialmente semicircular Kdelimitada por uma corda s e uma seção de um arco circular b, as ditas cavi-lhas tendo raios r2 e r3, respectivamente, em que os ditos raios rg e r2 sãodiferentes e que pelo menos uma das cavilhas (2, 3) ter um raio maior ouigual ao raio w do orifício.

2. Conjunto de pinos de acordo com a reivindicação 1, em queambos os raios r2 e r3 são maiores que o raio rma)( do orifício.

3. Conjunto de pinos de acordo com a reivindicação 1 ou 2, emque a seção transversal semicircular O de pelo menos uma das cavilhas' (2,3) é delimitada por uma outra corda u entre pontos D e C, paralelos à corda s.

4. Conjunto de pinos de acordo com as reivindicações I a 3, emque um suporte de três pontos ou suporte de quatro pontos é efetuado.

5. Conjunto de pinos de acordo com as reivindicações 1 a 4, emque o substrato será tocado sobre as seções curvadas das cavilhas.

6. Conjunto de pinos de acordo com as reivindicações 1 a 5, emque uma cavilha (2') é construída como um elemento fixo e a outra cavilha(3') é móvel em torno de ponto pivô (10).

7. Conjunto de pinos de acordo com as reivindicações 1 a 6, emque um dispositivo de alvação (21) atua sobre, pelo menos, uma das ditascavilhas (2', 3') para uma operação de soltar ou reter.

8. Conjunto de pinos de acordo com a reivindicação 7, em que odispositivo de alvação (21) é um ímã permanente, eletroímã ou um cilindropneumático.

9. Uso de um conjunto de pinos como definido nas reivindica-ções 1 a 8, para centrar dois substratos.

10. Linha de produção de DVDs com um conjunto de pinos comodefinido nas reivindicações 1 a 8.