Vorrichtung zum Transportieren und gleichzeitigen Kühlen von Substraten für Informationstragerscheiben wie CD, DVD oder dergleichen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transportieren und gleichzeitigen Kuhlen von scheibenförmigen Substraten gemäß den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 9 Das bevorzugte Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von optischen Informationstragerscheiben aus Kunststoffen mit Spritzgießmaschinen und hierbei insbesondere der Transport und die Kühlung von spritzgegossenen DVD-(Dιgιtal Versatile Dιsc)-Substraten zur Metallisierungsstation und weiter zur Bondingstation Für die sich daran anschließenden Transporte zu weiteren Bearbeitungsstationen kann die vorliegende Erfindung ebenfalls eingesetzt werden, wenn eine zusatzliche Kühlung erforderlich ist Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung auch bei der Herstellung anderer Informationstragerscheiben wie CD, CD-R oder dergleichen eingesetzt werden kann, sowie für andere als spritzgegossene scheibenförmige Erzeugnisse verwendbar ist
Für den Transport von spritzgegossenen DVD-Substraten ist der sogenannte „Walking Beam " bekannt Hierbei handelt es sich um ein Transportsystem, bei dem ein horizontal feststehender und vertikal bewegbarer Transportbalken (sogenannter „ Beam") mit einem koaxial zu diesem Transportbalken angeordneten und in Längsrichtung bewegbaren Transportrahmen (sogenannter „Walk") wie folgt zusammenwirkt Der Transportbalken ist mit einer Reihe von im wesentlichen zylinderformigen, mit Zentrierpins ausgestatteten Tragern bestuckt, auf denen die DVD-Substrate abgelegt werden, wobei jeweils der Zentπerpm die zentrische Ausnehmung in dem DVD-Substrat durchstoßt Zum Transportieren werden durch eine Abwartsbewegung des Transportbalkens zunächst die auf den Tragern aufliegenden DVD-Substrate auf dem Transportrahmen abgelegt und nachfolgend die Zentrierpins nach unten aus den zentrischen Ausnehmungen der DVD- Substrate herausgefahren Der Transportrahmen kann nun um eine vorgebbare Anzahl von Stationen in Längsrichtung bewegt werden, bis die Reihe von DVD-Substraten so über dem Transportbalken positioniert sind, daß sich die zentrischen Ausnehmungen der DVD- Substrate wieder genau über Zentrierpins befinden Durch eine Aufwartsbewegung des Transportbalkens greifen die Zentrierpins in die Ausnehmungen der DVD-Substrate und der Transportbalken mit den Tragern hebt diese vom Transportrahmen ab Der Transportrahmen
(Walk) wird nun in die entgegengesetzte Richtung in seine Ausgangsposition zuruckbewegt und der Zyklus beginnt von neuem, d h der Transportbalken (Beam) beginnt mit der nächsten Abwartsbewegung und so fort Das Abkühlen der DVD-Substate erfolgt durch Wärmeabgabe an die Umgebung wahrend des Transports, so daß geeignet lange Transportstrecken vorzusehen sind, damit die DVD-Substrate eine genügend lange Zeit der Umgebungstemperatur ausgesetzt sind
Es ist außerdem bekannt, zum Transportieren von CD's diese über eine Platte auf einem Luftkissen mit einer vorgegebenen Stromungsrichtung zu befordern (sogenannter „Airtrack") Dabei besteht die Gefahr, daß bei nachlassender Luftzufuhr die CD's mit ihrer Unterseite an die Platte anstoßen und daher mit Beschädigungen zu rechnen ist Dies gilt insbesondere dann, wenn CD's von Hand zu Testzwecken entnommen werden, da an dieser Stelle die Luft ungehindert entweichen kann und es zu einem Druckabfall in den übrigen Bereichen kommt Da die CD's sehr dicht über der Platte liegen, ist zudem das Greifen von Hand schwierig Außerdem erfolgt eine Abkühlung der CD's wahrend des Transports in äußerst unsymmetrischer Weise, da die dem Luftkissen zugewandte Seite der CD wesentlich starker gekühlt wird als ihre Oberseite Bei CD's mag dies weniger kritisch sein, hingegen ist bei DVD-Substraten eine möglichst gleichmäßige Abkühlung vorteilhaft, damit jeweils zwei zusammengehörige DVD-Substrate sauber und fehlerfrei zu einer DVD zusammengefugt werden können
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der Substrate von Informationstragerscheiben nach deren Herstellung zu nachfolgenden Bearbeitungsstationen transportiert und wahrend des Transports mit einem Kuhlgas beaufschlagt werden können
Die Losung dieser Aufgabe erfolgt durch Vorrichtungen mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 9 Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind mit den Merkmalen der Unteranspruche 2 bis 8 und 10 bis 16 angegeben Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß kurze Transportwege zwischen den Bearbeitungsstationen, insbesondere auf dem Weg von der Entnahme der Substrate aus der Spritzgießform bis zur Bondingstation vorgesehen werden können und eine eigene Kuhlstation entfallen kann Damit ist insgesamt ein kompakterer Aufbau der gesamten Produktionsanlage möglich so daß weniger Stellflache benotigt wird
Durch die gleichzeitige Kuhlgaszufuhr oberhalb und unterhalb der Substrate (Unteranspruche 4 und 1 1 )werden beide Oberflachen des Substrats äußerst gleichmäßig gekühlt, so daß ein Verbiegen der Substrate aufgrund unsymmetrischer Kühlung von Ober- und Unterseite weitgehend vermieden wird Diese Art der Kuhlgaszufuhr hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Substrate fest auf dem Trager aufliegen, da aufgrund der Strömung des Kuhlgases eine gewisse Arretierung auf dem Trager gegeben ist, insbesondere bei der radial von innen nach außen zum Rand der Substrate gerichteten Strömung des Kuhlgases bei den Ausgestaltungen gemäß den Unteranspruchen 5,6, 12 und 13, die sich zudem durch eine vergleichsweise einfache Herstellung der mit den Kanälen ausgestatten Trager auszeichnen Die Ausfuhrungsform nach dem Walking Beam Prinzip (Patentansprüche 1 bis 8) bietet den speziellen Vorteil, das Kuhlgas über eine Sammelleitung den Tragern und weiter den Substraten zuzuleiten, so daß die Kuhlgaszufuhr nach den jeweiligen Anforderungen so gesteuert werden kann, daß der höhere Druck des Kuhlgases beim Eintritt in die Sammelleitung am Ende oder am Anfang der Transportstrecke bereitgestellt wird Für eine schonende Kühlung eines gerade der Spritzgießform entnommenen Substrats empfiehlt es sich, das Kuhlgas entgegen der Transportrichtung in die Sammelleitung einströmen zu lassen Demgegenüber besitzt die Ausfuhrungsform nach dem Airtrack-Pπnzip (Patentansprüche 9 bis 16) den speziellen Vorteil, daß mechanische Teile und Ventile wie beim Walking-Beam-Pπnzip entfallen können, da das Kuhlgas dem für den Transport vorgesehenen Gaskissen entnommen wird, wodurch Raum für sonstige Einrichtungen der Produktionslinie eingespart wird
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren naher erläutert werden Es zeigen
Fig 1 Ausschnitt aus einem Transportsystem nach dem Walking-Beam-Pπnzip mit zusätzlichen Einrichtungen zur Kuhlgaszufuhr
Fig 2 Aufsicht auf den in Fig 1 dargestellten Teil des Walking-Beam-Transportsystems,
Fig 3 Aufsicht auf einen Trager mit angedeuteten Kanälen für das Kuhlgas,
Fig 4 Querschnitt durch einen Trager eines Walking-Beam Transportsystems mit Schnitt entlang der Linie A-A in Fig 3
ig 5 Ausschnitt aus einem Transportsystem nach dem Airtrack-Pπnzip mit zusätzlichen Einrichtungen zur Kuhlgaszufuhr,
ig 6 Aufsicht auf den in Fig 5 dargestellten Teil des Airtrack-Transportsystems,
Fig 7 Aufsicht auf einen Trager mit angedeuteten Kanälen für das Kuhlgas,
Fig 8 Querschnitt durch einen Trager eines Airtrack-Transportsystems mit Schnitt entlang der Linie A-A in Fig 7
Fig 1 und Fig 2 zeigen einen Ausschnitt aus einem Transportsystem nach dem Walking- Beam-Pπnzip mit zusätzlichen Einrichtungen zur Kuhlgaszufuhr in Seitenansicht und in Aufsicht Ein komplettes Walking-Beam-Transportsystem besteht aus einer Vielzahl von Einheiten der in Fig 1 bzw 2 dargestellten Art Die genaue Anzahl richtet sich nach der Lange der Transportstrecke Dieses Transportsystem besteht aus einem horizontal feststehenden und vertikal bewegbaren Transportbalken 1 (sogenannter „ Beam") und einem koaxial zu diesem Transportbalken angeordneten und in Längsrichtung bewegbaren Transportrahmen 2 (sogenannter „Walk") Dieser weist im wesentlichen zwei balkenartige Elemente 2a und 2b auf, die in Aufsicht (siehe Fig 2) links und rechts des Transportbalkens 1 angeordnet sind Auf den balkenartigen Elementen 2a und 2b sind Halteelemente 7 angeordnet, die jeweils über eine Auflageflache 8 für das DVD-Substrat 5 und seitliche Fixierpins 9 verfugen Durch die Teilschnittdarstellung in Fig 1 ist dort nur das hintere (linke oder rechte) Element des Transportrahmens 2 dargestellt Der Transportbalken 1 ist mit einer Reihe von im wesentlichen zylinderformigen, mit Zentrierpins 4 ausgestatteten Tragern 3 bestuckt, auf denen die DVD-Substrate 5 abgelegt werden, wobei jeweils der Zentrierpin 4 die zentrische Ausnehmung 6 in dem DVD-Substrat durchstoßt Zum Transportieren werden durch eine Abwartsbewegung des Transportbalkens 1 zunächst die auf den Tragern 3 aufliegenden DVD-Substrate 5 auf den Auflageflachen 8 der Halteelemente 7 des Transportrahmens 2 abgelegt und nachfolgend die Zentrierpins 4 nach unten aus den zentrischen Ausnehmungen 6 der DVD-Substrate 5 herausgefahren Der Transportrahmen 2 wird nun in der Regel eine Station in Längsrichtung bewegt, bis die Reihe von DVD-Substraten 5 so über dem Transportbalken 1 positioniert sind, daß sich die
zentrischen Ausnehmungen 6 der DVD-Substrate 5 wieder genau über dem in der Regel benachbarten Trager 3 und dessen Zentrierpin 4 befinden Durch eine Aufwartsbewegung des Transportbalkens 1 greifen die Zentrierpins 4 in die Ausnehmungen 6 der DVD- Substrate 5 und der Transportbalken 1 mit den Tragern 3 hebt diese vom Transportrahmen 2 ab Der Transportrahmen (Walk) wird nun in die entgegengesetzte Richtung in seine Ausgangsposition zuruckbewegt und der Zyklus beginnt von neuem, d h der Transportbalken (Beam) beginnt mit der nächsten Abwartsbewegung und so fort Zum Kuhlen der DVD-Substrate 5 wird eine Kuhlgas, zum Beispiel Luft, über eine Sammelleitung 10 den Tragern 3 zugeführt Über einen zentralen Kanal 1 1 wird das Kuhlgas aus der Sammelleitung 10 zu mehreren Abzweigungen 12 und 13 geleitet, die oberhalb und unterhalb des Substrats 5 radial aus dem Zentrierpin 4 und dem Trager 3 austreten Das Kuhlgas strömt radial von innen zum Rand des DVD-Substrats 5 Durch die gleichzeitige Beaufschlagung der Ober- und der Unterseite des DVD-Substrats 5 wird einerseits eine symmetrische Kühlung erreicht und andererseits besitzt das DVD-Substrat 5 stromungsbedingt durch eine Art Ventuneffekt eine stabile Lage Mittels einer hier nicht dargestellten Steuerung wird die Kuhlgaszufuhr so eingestellt, daß nur dann eine Kuhlgaszufuhr erfolgt, wenn die DVD-Substrate 5 auf den Tragern 3 aufliegen, also nicht wahrend des Weitertransports durch den Transportrahmen 2
In Fig 3 sind die in dem Trager 3 oberhalb und unterhalb des DVD-Substrats verlaufenden Kanäle 12 und 13 eingezeichnet Die hier dargestellte Ausfuhrungsform eines Tragers 3 verfugt über sechs Kanäle 12 oberhalb und sechs Kanäle 13 unterhalb des DVD-Substrats, die um einen Winkel von 30° zueinander versetzt sind Sie können aber auch, wie in Fig 1 ersichtlich, ohne Versatz übereinander liegend angeordnet werden Die Querschnittsdarstellung gemäß Fig 4 mit dem Schnitt entlang der Linie A-A in Fig 3 zeigt die Lage des zentralen Kanals 1 1 und die davon radial nach außen abgehenden Abzweigungen 12 und 13 Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Abzweigungen leicht schräg auf das DVD-Substrat zulaufend ausgebildet sind, wie dies in Fig 4 der Fall ist Ein Winkel von ungefähr 5° zwischen der Auflageflache und den Abzweigungen hat sich in der Praxis bei DVD-Substraten bewahrt Es bleibt dem Fachmann überlassen, für jeden Anwendungsfall den am geeignetsten Winkel zu ermitteln
Ein nach dem Airtrack-Pπnzip arbeitendes Tranportsystem mit zusätzlicher Kuhleinrichtung wird nachfolgend anhand der Fig 5 bis 8 naher erläutert Zur Erzeugung eines Luftkissens 1 5
- b -
weist eine Platte 16 eine Vielzahl von Luftzufuhrkanalen17 auf, die mit einem oder mehreren im Boden der Platte 16 verlaufenden Luftkanalen 18 in Verbindung stehen Letztere sind an eine zentrale Luftzufuhreinheit angeschlossen Durch eine geeignete Schragstellung der Luftzufuhrkanale 17 erhalt das Luftpolster 15 eine bevorzugte Stromungsrichtung und die Trager 3, von denen hier nur ein Exemplar dargestellt ist, werden in die durch einen Pfeil in Fig 5 dargestellte Transportrichtung bewegt Je flacher der Winkel δ ist, den die Zufuhrkanale 17 mit der Plattenoberflache einschließen, um so großer ist die Geschwindigkeit, mit der die Trager 3 sich in Transportrichtung bewegen Die Geschwindigkeit laßt sich zusätzlich durch den Luftdruck variieren Aus der Aufsicht in Fig 6 ist ersichtlich, daß die Platte 16 über seitliche Anschlagleisten 19 und 20 verfugt, so daß der Airtrack einen im wesentlichen U-formigen Querschnitt aufweist und die seitliche Fuhrung der Trager 3 gewahrleistet Die Platte 16 verfugt in dem hier dargestellten Ausfuhrungsbeispiel über vier Reihen mit Luftzufuhrkanalen 17, von denen jeweils zwei links und zwei rechts symmetrisch zur Achse des Airtracks verlaufen Der Durchmesser des tellerartigen Fuß 21 des Tragers 3 hangt unter anderem von der Anzahl der Luftzufuhrkanale 17 pro Flächeneinheit, dem erzeugten Luftdruck, seinem Eigengewicht und dem Gewicht des aufliegenden Substrats ab Der Abstand der U-Schenkel, also der seitlichen Anschlagleisten 19 und 20, ist so einzustellen, daß die Trager 3 wahrend des Transports nicht verklemmen können Zum Anhalten der Trager 3, beispielsweise zur Weitergabe der DVD-Substrate 5 an eine nächste Bearbeitungsstation, sind ein- und ausfahrbare Anschlagbolzen 22 in der Platte 16 vorgesehen Zur Kühlung des DVD-Substrats 5 ist in dem Trager 3 ein zentraler, vertikal verlaufender Kanal 23 vorgesehen, der an der Unterseite des tellerartigen Fuß 21 beginnt und der bis in den Zentrierpin 4 reicht Von diesem Kanal 23 gehen oberhalb und unterhalb des DVD-Substrats 5 Abzweigungen 12 und 13 radial nach außen ab und treten aus dem Zentrierpin 4 und dem Trager 3 heraus Die Kuhlluft stammt aus dem Luftkissen 15 und strömt von dort über den zentralen Kanal 23 und die Abzweigungen 12 und 13 zu deren Austrittsoff nungen oberhalb und unterhalb des DVD- Substrats 5 und nachfolgend radial von innen nach außen zum Rand des DVD-Substrats 5 Wie beim Walking-Beam-System wird auch hier durch die gleichzeitige Beaufschlagung der Ober- und der Unterseite des DVD-Substrats 5 einerseits eine symmetrische Kühlung erreicht und andererseits besitzt das DVD-Substrat 5 stromungsbedingt durch eine Art Ventuπeffekt eine stabile Lage
In Fig 7 sind die in dem Trager 3 oberhalb und unterhalb des DVD-Substrats verlaufenden Kanäle 12 und 13 eingezeichnet Die hier dargestellte Ausfuhrungsform eines Tragers 3 verfugt wie beim Walking-Beam-System über sechs Kanäle 12 oberhalb und sechs Kanäle 13 unterhalb des DVD-Substrats, die um einen Winkel von 30° zueinander versetzt sind Sie können aber auch, wie in Fig 5 ersichtlich, ohne Versatz übereinander liegend angeordnet werden Die Querschnittsdarstellung gemäß Fig 8 mit dem Schnitt entlang der Linie A-A in Fig 7 zeigt die Lage des zentralen, an der Unterseite des tellerartigen Fuß 21 beginnenden Kanals 23, und die davon oberhalb und unterhalb des DVD-Substrats 5 radial nach außen abgehenden Abzweigungen 12 und 13 Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Abzweigungen leicht schräg auf das DVD-Substrat zulaufend ausgebildet sind, wie dies in Fig 8 der Fall ist Ein Winkel von ungefähr 5° zwischen der Auflageflache und den Abzweigungen ist empfehlenswert
Bezugszeichenliste
1 Transportbalken
2 Transportrahmen
2a,2b balkenformige Seitenteile des Transportrahmens
3 Trager
4 Zentrierpin
5 DVD-Substrat
6 zentrische Ausnehmung im DVD-Substrat
7 Halteelemente
8 Auflageflache
9 Fixierpin
10 Sammelleitung für Kuhlgas
1 1 zentraler Kanal
12 obere Abzweigungen
13 untere Abzweigungen
14 unbesetzt
15 Luftkissen
16 Platte
17 Luftzufuhrkanale
18 Luftkanal
19,20 ι Anschlagleisten
21 tellerartiger Fuß des Tragers 3
22 Anschlagbolzen
23 zentraler Kanal