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Dokumentenidentifikation DE102004043041A1 09.06.2005
Titel Halter für scheibenförmige, ein Innenloch aufweisende Substrate
Anmelder STEAG HamaTech AG, 75447 Sternenfels, DE
Erfinder Weidner, Timo, 76703 Kraichtal, DE;
Eisele, Günter, 75443 Ötisheim, DE;
Rieseweber, Tilman, 76703 Kraichtal, DE;
Zimmermann, Manfred, 75428 Illingen, DE;
Lukhaub, Waldemar, 74336 Brackenheim, DE;
Philipp, Klaus, 76646 Bruchsal, DE
Vertreter WAGNER & GEYER Partnerschaft Patent- und Rechtsanwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 06.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004043041
Offenlegungstag 09.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2005
IPC-Hauptklasse G11B 7/26
Zusammenfassung Um eine Halter für scheibenförmige, ein Innenloch aufweisende Substrate, der einen einfachen Aufbau besitzt und einen sicheren Halt der Substrate gewährleistet, vorzusehen, ist erfindungsgemäß ein Halter für scheibenförmige, ein Innenloch aufweisende Substrate in einer Beschichtungsvorrichtung vorgesehen mit einem Halteelement, das eine Basis und wenigstens drei einteilig mit der Basis ausgebildete Federarme aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene der Basis erstrecken, wobei die Federarme im Bereich ihrer freien Enden jeweils eine nach außen weisende Schräge definieren, die sich in Richtung einer Mittelachse der Basis erstreckt, und wobei die Federarme in einem Bereich zwischen der Schräge und der Basis jeweils einen in Axialrichtung im Wesentlichen geraden Abschnitt definieren.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halter für scheibenförmige, ein Innenloch aufweisende Substrate. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Halter zum Hatten von Substraten für optische Datenträger in einer Beschichtungsvorrichtung, insbesondere einer Sputtervorrichtung, oder in einer Kühlvorrichtung.

Bei der Herstellung optischer Datenträger wie z.B. CDs und DVDs – mit ihren unterschiedlichen Unterformaten – ist es bekannt, lichtdurchlässige Substrate, in einem Spritzgussverfahren herzustellen. Diese müssen anschließend möglichst homogen und rasch abgekühlt werden, um flache, spannungsfreie Substrate zu bilden. Um die Substrate während einer Abkühlung zu halten sind unterschiedliche Halteeinrichtungen bekannt. So ist beispielsweise aus der auf die Anmelderin zurückgehenden DE-A-101 00 428.1 ein Haltestift für Substrate in einer Kühlvorrichtung bekannt, der eine kleine Auflagefläche im Bereich des Innenlochs der Substrate aufweist, und der über ein entsprechendes Lüfterrad in Rotation versetzt werden kann. Dabei liegt das Substrat in horizontaler Ausrichtung auf der kleinen Auflagefläche auf, was bei Substraten mit hohen Temperaturen, dazu führen kann, dass sie sich durch ihr eigenes Gewicht verbiegen. Dies gilt beispielsweise für Substrate für DVD-R Anwendungen, da diese im Gegensatz zu anderen Substraten mit einer höheren Spritztemperatur gefertigt werden.

Ferner ist es bekannt, reflektierende Metallschichten auf die für die Bildung der optischen Datenträger verwendeten Substrate im Vakuum mittels eines Sputterverfahrens aufzubringen. Dabei wirken in der Beschichtungsvorrichtung insbesondere während Bewegungsvorgängen hohe Beschleunigungskräfte auf das Substrat und einen das Substrat haltenden Halter.

Ein bekannter Halter für die Substrate in Beschichtungsvorrichtungen verwendet einen Metallstift mit nach außen vorgespannten Kugeldruckstücken, wobei der Metallstift in ein Innenloch der Substrate einführbar ist. Beim Auflegen eines Substrats werden die Kugeln gegen eine Feder in den Stift hineinbewegt. Bei dieser Bewegung kann es zu Abrieb der Kugeldruckstücke kommen, insbesondere durch einen fertigungsbedingten Grat am Innenloch der optischen Datenträger. Durch den Abrieb kann es zu einem Verklemmen der Kugeldruckstücke und einer Fehlfunktion derselben kommen. Ferner kann es zu Qualitätsmängeln an den Datenträgern kommen (z. B. Partikel im Datenbereich, die zu Lesefehlern führen).

Darüber hinaus ist der Aufbau des Metallstifts mit Kugeldruckstücken sehr aufwendig, da die Kugeldruckstücke einzeln montiert werden müssen. Ferner können aufgrund der Geometrie solcher Stifte maximal vier Kugeldruckstücke vorgesehen werden, so dass es zu hohen punktuellen Kräften am Scheibeninnenloch kommt. Darüber hinaus kommen die Kugeldruckstücke jeweils nur mit einer Oberkante des Substratinnenlochs in Kontakt, wenn das Substrat vollständig eingesetzt ist. Daher ist es auch notwendig, um eine ausreichende Haltekraft vorzusehen, bei Scheiben mit unterschiedlichem Dickenformat jeweils einen anderen Stift einzusetzen.

Ferner ist es bekannt, schwenkbare Innenlochgreifer vorzusehen, die beispielsweise magnetisch in Kontakt mit einem Innenloch der Substrate verschwenkbar sind, um diese zu halten. Diese Innenlochgreifer sind jedoch vom Aufbau sehr aufwendig und benötigen eine gesonderte Ansteuerung der Greifelemente.

Ausgehend von den oben genannten Haltevorrichtungen liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Halter für scheibenförmige, ein Innenloch aufweisende Substrate vorzusehen, der einen einfachen Aufbau besitzt, und einen sicheren Halt der Substrate gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Halter für ein Innenloch aufweisende Substrate gelöst, der ein Halteelement mit einer im Wesentlichen ebenen Basis und wenigstens drei einteilig mit der Basis ausgebildeten auf einer Kreislinie angeordneten Federarmen aufweist, die sich von der Basis aus im Wesentlichen frei und im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Basis erstrecken, wobei die Federarme im Bereich ihrer freien Enden jeweils eine nach außen weisende Schräge definieren, die sich in Richtung einer Mittelachse der Basis erstreckt und wobei die Federarme in einem Bereich zwischen der Schräge und der Basis jeweils einen in Axialrichtung im Wesentlichen geraden Abschnitt definieren und wobei die Basis im Wesentlichen radial innerhalb der Federarme liegt. Der erfindungsgemäße Halter besitzt einen einfachen, kompakten und einteiligen Aufbau des Halteelements, und ist daher kostengünstig herzustellen. Die Schräge an den freien Enden der Federarme, die sich in Richtung einer Mittelachse der Basis erstreckt, ermöglicht eine zentrierte Aufnahme der Substrate und bewirkt, dass die Federarme beim Einführen in ein Innenloch der Substrate in Richtung der Mittelachse der Basis einfedern. Da sich die Federarme von der Basis aus im Wesentlichen frei erstrecken ist ein möglichst langer Federarm vorgesehen, der ein gutes einfedern ermöglicht. Die im Wesentlichen geraden Abschnitte der Federarme in einem Bereich zwischen der Schräge und der Basis ermöglichen das Kontaktieren einer Innenumfangsfläche des Innenlochs der Substrate und somit einen sicheren Halt der Substrate, unabhängig von ihrer Dicke.

Für eine erhöhte Stabilität besitzen die Federarme an ihren freien Enden jeweils eine Verdickung. Die erhöhte Stabilität ist in diesem Bereich von Vorteil, da die freien Enden am Häufigsten mit einem Innenumfang des Innenlochs der Substrate in Kontakt, insbesondere in einen Reibungskontakt, kommen. Dabei liegt die jeweilige nach außen weisende Schräge der Federarme jeweils vollständig im Bereich der Verdickung, da gerade im Bereich der Schräge der zuvor genannte Reibungskontakt auftritt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung definieren die Federarme wenigstens in einem Teilbereich der Verdickung einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Innenlochs der aufzunehmenden Substrate und als der Außendurchmesser im Bereich des geraden Abschnitts der Federarme. Dieser vergrößerte Außendurchmesser sieht eine Schnappwirkung vor, sobald das Substrat an dem Teilbereich mit größerem Außendurchmesser vorbeibewegt wird. Darüber hinaus wird ein sicherer Halt in Axialrichtung des Halteelements gewährleistet. Vorzugsweise ist der Übergang zwischen den verschiedenen Außendurchmessern abgerundet, um eine kontrollierte Bewegung der Federarme zu ermöglichen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der gesamte, sich zwischen der Verdickung und der Basis erstreckende Abschnitt im Wesentlichen gerade ausgebildet, wodurch sich ein einfacher Aufbau des Halteelements ergibt. Bei einer alternativen Ausführungsform ist an den Federarmen zwischen der Schräge und der Basis jeweils ein nach außen weisender Vorsprung vorgesehen, wobei die Vorsprünge der Federarme einen Außendurchmesser definieren, der größer ist als der Innendurchmesser des Innenlochs der aufzunehmenden Substrate. Für eine sichere Kontaktierung des Substrats am Innenumfang des Innenlochs definieren die Federarme im Bereich des geraden Abschnitts bei einer Ausführungsform der Erfindung einen Außendurchmesser des Halteelements, der in einem unbelasteten Zustand der Federarme größer ist als der Innendurchmesser des Innenlochs des Substrats. Hierdurch kann das Substrat sicher an seinem Innenumfang verspannt und gehalten werden.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung definieren die Federarme im Bereich des geraden Abschnitts einen Außendurchmesser des Halteelements, der in einem unbelasteten Zustand der Federarme kleiner ist als der Innendurchmesser des Innenlochs des Substrats. Hierdurch kann eine spannungsfreie Aufnahme des Substrats gewährleistet werden.

Vorzugsweise sind die Federarme symmetrisch zur Basis auf einer Kreislinie angeordnet. Für einen besonders guten Halt der Substrate sind die nach außen weisenden Flächen der Federarme wenigstens im Bereich der geraden Abschnitte der Federarme an die Form des Innenlochs der Substrate angepasst. Insbesondere bilden die nach außen weisenden Flächen Kreissegmente eines zu einer Mittelachse des Halteelements zentrierten Kreises.

Um Spannungsspitzen im Halteelement zu vermeiden, ist der Übergang zwischen der Basis und den Federarmen vorzugsweise abgerundet. Vorzugsweise sind in der Basis Ausschnitte vorgesehen, die zwischen Übergängen der Basis zu den Federarmen liegen, um den jeweiligen Biegearm der Federarme zu verlängern. Radial innerhalb der Ausschnitte definiert die Basis vorzugsweise eine Klemmfläche zum Eingriff mit einem entsprechenden Befestigungselement. Vorzugsweise definieren die Federarme einen gestuften Innenraum, der im Bereich der freien Enden einen kleineren Durchmesser besitzt als in einem daran anschließenden Bereich.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Halter ein Befestigungselement auf, das in einen durch die Federarme gebildeten Innenraum einführbar ist und eine Klemmfläche aufweist, um das Basisteil gegen eine Auflage zu klemmen. Das Befestigungselement ermöglicht eine leichte Befestigung des Halteelements, in dem das Basisteil gegen eine Auflage geklemmt wird. Dadurch dass es in den durch die Federarme gebildeten Innenraum einführbar ist, liegt es im Wesentlichen außerhalb eines Bewegungsbereichs des zu haltenden Substrats und behindert somit nicht das Be- und Entladen der Substrate. Dabei erstreckt sich das Befestigungselement vorzugsweise in Axialrichtung über die Federarme hinweg, um zu verhindern, dass fehlausgerichtete Substrate in Axialrichtung auf die Federarme drücken und diese beschädigen. Dadurch dass sich das Befestigungselement in Axialrichtung über die Arme hinweg erstreckt, kann das Befestigungselement eine Bewegung des fehlausgerichteten Substrats in Richtung der Federarme verhindern.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Befestigungselement einen in Axialrichtung gestuften Außendurchmesser auf, wobei das Befestigungselement wenigstens in einem Bereich, der in Axialrichtung wenigstens teilweise im Bereich der nach außen weisenden Schräge der Federfinger liegt, einen geringeren Durchmesser besitzt, als in einem sich daran anschließenden, zur Basis hin erstreckenden Bereich. Dabei definiert das Befestigungselement in einem in Axialrichtung im Bereich der geraden Abschnitte der Federfinger liegenden Bereich vorzugsweise einen größeren Außendurchmesser, als der durch die freien Enden der Federfinger definierte Innendurchmesser. Hierdurch wird eine lose Vormontage des Befestigungselements ermöglicht, ohne dass das Befestigungselement aus dem durch die Federfinger gebildeten Innenraum herausfallen kann. Dabei folgt vorzugsweise eine Außenkontur des Befestigungselements einer nach innen weisenden Kontur der Federelemente, wobei die Elemente dazwischen einen Federraum definieren, der ein ausreichendes nach innen Federn der Federelemente zur Aufnahme des Substrats ermöglichen.

Um zu verhindern, dass ein fehlausgerichtetes Substrat in Axialrichtung auf die Federarme drückt, weist das Befestigungselement in einem in Axialrichtung über den Federarmen liegenden Bereich vorzugsweise einen Außenumfang auf, der dem durch die freien Enden der Federelemente definierten Außenumfang entspricht.

Vorzugsweise sind die Basis und die Federarme aus Kunststoff, insbesondere PEEK herstellt. Um zu verhindern, dass durch das Halteelement lokal Wärme abgeleitet wird, was zu Spannungen in dem Substrat führen kann, besteht es vorzugsweise aus einem Material mit einem Wärmeleitkoeffizienten von ≤ 0,25 W/mK. Darüber hinaus sind die Basis und die Federarme vorzugsweise spanend hergestellt, d.h. dass die Basis und die Federarme, insbesondere die Innen- und Außenkontur der Federarme, aus einem Stück herausgearbeitet werden. Durch die spanende Herstellung der Basis und der Federarme aus einem Stück ergibt sich eine gute Haltbarkeit des Elements.

Das Befestigungselement besteht vorzugsweise aus Metall. Der zuvor genannte Halter ist bei einer Ausführungsform für eine Beschichtungsvorrichtung, insbesondere eine Sputtervorrichtung zum Beschichten von Substraten für optische Datenträger vorgesehen.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Halter für eine Kühlvorrichtung vorgesehen, in der die Federarme des Halters sich im Wesentlichen in Horizontalrichtung erstrecken. Insbesondere wenn die Federarme im Bereich des geraden Abschnitts einen Außendurchmesser des Halteelements definieren, der in einem unbelasteten Zustand der Federarme kleiner ist als der Innendurchmesser des Innenlochs des Substrats lässt sich eine Spannungsfreie Aufnahme erreichen. Vorzugsweise besitzt die Kühlvorrichtung eine Vielzahl von Haltelementen, die über eine Bewegungseinrichtung in unterschiedliche Kühlpositionen bewegbar sind. Um eine direkte Entnahme von Substraten aus einer Spritzgussmaschine, in der die Substrate in der Regel in vertikaler Ausrichtung hergestellt werden zu ermöglichen weist die Kühlvorrichtung vorzugsweise eine Hubvorrichtung zum Bewegen der Halter in Horizontalrichtung auf.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Halter der vorliegenden Erfindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

2 eine perspektivische Ansicht eines Halteelements des erfindungsgemäßen Halters gemäß 1;

3 eine Seitenansicht des Halteelements gemäß 2;

4 eine Ansicht von unten auf das Halteelement gemäß 2;

5 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4;

6 eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Halter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

7 eine perspektivische Teilansicht einer Kühlvorrichtung, in der ein Halter gemäß der vorliegenden Erfindung integriert ist;

8 eine schematische Seitendarstellung einer beweglichen Aufnahme für einen Halter der vorliegenden Erfindung;

9 eine schematische Schnittdarstellung durch die Aufnahme gemäß 8.

1 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Halters 1 für ein scheibenförmiges, ein Innenloch aufweisendes Substrat 4. Das Substrat 4 ist ein Substrat zur Bildung eines optischen Datenträgers und weist eine ebene Oberfläche 5 auf, die im Vakuum mittels eines Sputterverfahrens mit einer reflektierenden Schicht, insbesondere einer Metallschicht beschichtet wird. Ferner ist in der 1 schematisch eine Auflage 6 für das Substrat 4 dargestellt, die gemeinsam mit dem Halter 1 eine Halterung für das Substrat 4 vorsieht.

Der Halter 1 besteht aus einem Halteelement 10 sowie einem Befestigungselement 12. Das Halteelement 10 ist in unterschiedlichen Ansichten in den 2 bis 5 dargestellt.

Das Halteelement 10 wird im Wesentlichen durch eine Basis 14 sowie eine Vielzahl von sich im Wesentlichen senkrecht zur Basis erstreckende Federarme 16 gebildet. In 2 sind insgesamt sechs Federarme 16 zu erkennen, wobei aber auch eine unterschiedliche Anzahl von Federarmen 16 vorgesehen sein könnte. Mindestens sind jedoch drei Federarme 16 vorgesehen.

Die Basis 14 ist im Wesentlichen eben ausgebildet und besitzt ein kreisförmiges Mittelloch 18, das am Besten in 4 zu erkennen ist. Die Basis 14 besitzt ferner halbkreisförmige Ausschnitte 20, die jeweils zwischen den Übergängen von der Basis 14 zu den Federarmen 16 ausgebildet sind. In einem Bereich zwischen dem Mittelloch 18 und den halbkreisförmigen Ausschnitten 20 wird eine Klemmfläche der Basis 14 definiert, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.

Die Federarme 16 sind einteilig mit der Basis 14 ausgebildet. Der Übergang 22 zwischen der Basis 14 und den Federarmen 16 ist jeweils sowohl im Innenbereich als auch im Außenbereich rund ausgebildet, wie deutlich in 1 zu erkennen ist.

Die Federarme 16 besitzen jeweils einen in Axialrichtung geraden Abschnitt 24, der sowohl eine gerade Außenfläche als auch eine gerade Innenfläche besitzt. In Umfangsrichtung des Halteelements 10 definieren die einzelnen Federarme 16 Kreissegmente, die zu einer Mittelachse 32 des Halteelements 10 zentriert sind. Somit ist ein Außenumfang des Halteelements 10 an das Innenloch des Substrats 4 angepasst. Oberhalb des geraden Abschnitts 24 schließt sich eine Verdickung 26 an, wobei sich der Federarm 16 sowohl radial nach innen als auch radial nach außen verdickt. Hierdurch wird einerseits der durch die Federfinger 16 definierte Außendurchmesser des Halteelements 10 vergrößert, als auch der durch die Federarme definierte Innendurchmesser in diesem Bereich verringert. Dabei sind die jeweiligen Übergänge zwischen dem geraden Abschnitt 24 zu dem verdickten Bereich abgerundet.

Im Bereich der Verdickung 26 ist ferner eine nach außen weisende Schräge 30 ausgebildet, die zum freien Ende des Federarms 16 hin zu einer Mittelachse 32 des Halteelements 10 hin geneigt ist. Die Schrägen 30 der Federfinger 16 bilden somit eine sich zu den freien Enden der Federfinger 16 verjüngende Form. Die Schräge 30 geht an ihrem freien Ende 33 in einen flachen, sich im Wesentlichen parallel zur Basis 14 erstreckenden Endabschnitt 34 über.

Am Übergang zwischen der Schräge 30 zu dem Endabschnitt 34 besitzt das Halteelement 10 den geringsten Außendurchmesser. Von dort aus erweitert sich der Außendurchmesser entlang der Schräge 30 bis zu einem, dem Abschnitt 34 entfernt gelegenen Ende 36 der Schräge 30. Am Ende 36 der Schräge 30 besitzt das Halteelement den breitesten Außendurchmesser. Von dort aus verringert sich der durch die Federfinger 16 definierte Außendurchmesser wieder etwas, bis er im Bereich des geraden Abschnitts 24 der Federfinger 16 im Wesentlichen bis zum Übergang 22 zur Basis 14 konstant bleibt. Dabei ist der Übergang zwischen der Schräge 30 zu dem geraden Abschnitt 24 der Federfinger 16 jeweils abgerundet ausgebildet.

Die Federfinger 16 definieren einen in Axialrichtung des Halteelements 10 gestuften Innenraum, wie am Besten in den 1 und 5 zu erkennen ist. im Bereich der Verdickung 26 der Federelemente 16 besitzt dieser Innenraum einen ersten Durchmesser, der kleiner ist als ein zweiter Innendurchmesser im Bereich der geraden Abschnitte 24 der Federfinger. Ein Übergang zwischen diesen beiden Bereichen mit unterschiedlichem Durchmesser ist wiederum abgerundet ausgebildet.

Das Halteelement 10 ist spanend aus Kunststoff, insbesondere PEEK hergestellt.

Das Befestigungselement 12 ist ein Metallteil 40 mit einem kreisförmigen Außenumfang 42. Wie in 1 zu erkennen ist, besitzt das Teil 40 an seinen in Axialrichtung gegenüberliegenden Enden jeweils eine abgeschrägte Kante. Das Teil 40 besitzt ferner eine gestufte Mittelöffnung 44 zur Aufnahme und Durchführung eines nicht dargestellten Befestigers, wie beispielsweise einer Schraube. Die gestufte Mittelöffnung 44 definiert eine Schulter 46, die als Gegenlager für den Befestiger, insbesondere einen nicht dargestellten Schraubkopf dient. Die Mittelöffnung 44 im Befestigungselement 12 ist kleiner als die Öffnung 18 im Halteelement 10, um eine radiale Ausrichtung des Halteelements zu angrenzenden Komponenten zu ermöglichen. Insbesondere wird hierdurch ein Ausgleich zu fertigungs- und toleranzbedingten Abweichungen ermöglicht. Das Halteelement kann anhand einer Lehre exakt zu angrenzenden Komponenten ausgerichtet werden, unabhängig von einer Befestigungsöffnung für den nicht dargestellten Befestiger.

In Axialrichtung des Halters 1 erstreckt sich das Metallteil 40 über den flachen Bereich 34 der Federfinger 16 hinweg, wenn das Metallteil 40 mit der Basis 14 in Kontakt steht. Das heißt, das Metallteil 40 besitzt eine längere Axialabmessung als die Federarme 16.

Die mit der Basis 14 des Halteelements 10 in Kontakt stehende Fläche des Metallteils 40 bildet eine Klemmfläche, um die Basis 14 gegen eine nicht dargestellte Auflage zu klemmen. Dabei steht das Metallteil 40 nur in einem Bereich zwischen den kreisförmigen Ausschnitten 20 und dem Innenloch 18 mit der Basis 14 in Kontakt.

6 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Halters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. In 6 werden dieselben Bezugszeichen verwendet, sofern ähnliche oder identische Bauteile beschrieben werden.

Der Aufbau des Halters 1 gleicht im Wesentlichen dem Aufbau gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der Form des Befestigungselements 12. Das heißt, das Halteelement 10 besitzt denselben Aufbau wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass es hier nicht nochmals beschrieben wird. Das Befestigungselement 12 besteht wiederum aus einem Metallteil 40 mit einer gestuften Mittelöffnung 44, die eine Schulter 46 definiert, die als Gegenlager für einen Befestiger, wie beispielsweise einer Schraube, dient.

Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel besitzt das Befestigungselement 12 jedoch auch einen in Axialrichtung gestuften Außenumfang. Der Außenumfang des Metallteils 40 folgt im Wesentlichen einer Innenkontur des durch die Federfinger 16 gebildeten Innenraums. Dabei besitzt das Metallteil 40 einen ersten Außendurchmesser, der in Axialrichtung im Bereich des geraden Abschnitts 24 der Federfinger 16 liegt. Dieser Außendurchmesser ist größer als ein durch die Federfinger 16 an ihrem freien Ende definierter Innenumfang. In einem in Axialrichtung im Bereich der Verdickung 26 der Federfinger 16 liegenden Abschnitt besitzt das Metallteil 40 einen verringerten Außendurchmesser, der kleiner ist als ein durch die freien Enden der Federfinger 16 definierter Innendurchmesser.

In Axialrichtung oberhalb der Federfinger 16 verbreitert sich wiederum der Außendurchmesser auf einen Wert, der im Wesentlichen dem durch die Federfinger 16 an ihrem freien Ende gebildeten Außendurchmesser entspricht.

Diese Form des Befestigungselements 12 ermöglicht einerseits eine lose Vormontage des Befestigungselements 12 in dem Halteelement 10, durch einfaches Einführen des Metallkörpers 40 in den durch die Federfinger 16 gebildeten Innenraum. Aufgrund der Tatsache, dass der Metallkörper 40 einen Bereich mit einem Außendurchmesser aufweist, der größer ist als ein durch die Federfinger im Bereich der freien Enden definierter Innenumfang, kann das Metallteil 40 nicht ohne weiteres aus dem Halteelement 10 herausfallen. Durch den vergrößerten Außenumfang in einem Bereich der in Axialrichtung über den Federfingern 16 liegt, wird ein gesonderter Schutz gegenüber einer Belastung der Federfinger in Axialrichtung vorgesehen.

Obwohl der Metallkörper 40 zwei Bereiche mit einem vergrößerten Außendurchmesser gegenüber einem Mittelbereich mit einem verringerten Durchmesser vorsieht, kann auch nur einer der beiden Bereiche mit vergrößertem Außendurchmesser vorgesehen sein.

Die Funktion des Halters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.

Der Halter 1 ist innerhalb einer Vakuumsputteranlage befestigt, in dem das Halteelement 10 durch das Befestigungselement 12 über einen entsprechenden Befestiger, wie beispielsweise eine Schraube gegen eine nicht dargestellte Unterlage geklemmt ist. Wenn nun ein Substrat 4 durch den Halter 1 aufgenommen werden soll, wird das Substrat 4 über eine entsprechende, nicht dargestellte Handhabungsvorrichtung derart über den Halter 1 bewegt, dass das Innenloch des Substrats 4 zu der Mittelachse 32 des Halteelements 10 ausgerichtet ist. Dann wird das Substrat 4 abgesenkt, bis das Innenloch des Substrats 4 die Schrägen 30 der Federfinger 16 kontaktiert. Die Substrate 4 werden weiter abgesenkt, woraufhin die Federfinger 16 radial nach innen einfedern, da das Substrat 4 entlang der Schrägen 30 der Federfinger gleitet. Die Federfinger 16 federn solange radial nach innen ein, bis das Innenloch der Substrate 4 das Ende 36 der Schräge 30 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt sind die Federfinger 16 am Stärksten eingefedert. Da sich ab diesem Zeitpunkt der Außenumfang der Federfinger 16 verringert, federn die Federfinger 16 bei einer weiteren Bewegung des Substrats 4 wieder nach außen, bis die Außenflächen der Federfinger 16 im Bereich der geraden Abschnitte 24 mit dem Umfang des Innenlochs der Substrate 4 in Eingriff kommen. Diese Situation ist in 1 dargestellt. Durch die Kreissegmentform der Federfinger 16 kommen sie flächig mit dem Innenumfang des Innenlochs des Substrats 4 in Eingriff. In dieser Position ist das Substrat 4 sicher durch den Halter 1 gehalten, und kann innerhalb der Beschichtungsvorrichtung bewegt und beschichtet werden.

Zum Entnehmen des Substrats 4 wird es durch eine nicht dargestellte Handhabungsvorrichtung ergriffen und in umgekehrter Weise von dem Halter 1 abgehoben. Dabei federn die Federfinger 16 zunächst nach innen, bis das Innenloch des Substrats 4 im Bereich des größten Außenumfangs der Federfinger 16 ist, und anschließend federn die Federfinger 16 wieder nach außen in ihre unbelastete Position.

Wenn das Substrat 4 bezüglich der Mittelachse 32 des Halters fehlausgerichtet ist, kann eine geringe Fehlausrichtung durch die Schrägen 30 ausgeglichen werden, die eine Zentrierung des Substrats 4 herbeiführen. Wenn die Fehlausrichtung jedoch sehr groß ist, wird dadurch, dass das Befestigungselement 12 in Axialrichtung über die Federfinger 16 heraussteht, verhindert, dass das Substrat in Axialrichtung auf die Federfinger 16 drückt, da das Substrat zunächst mit der Oberfläche des Befestigungselements 12 in Kontakt kommt und somit eine weitere Axialbewegung des Substrats verhindert wird.

Die Funktion des Halters 1 gemäß 6 ist im Wesentlichen dieselbe, wobei jedoch das Befestigungselement 12 eine lose Vormontage innerhalb des Halteelements 10 ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht das Halteelement 12 einen noch besseren Schutz der Federfinger 16 gegenüber axialen Belastungen, wie zuvor beschrieben.

7 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer Kühleinrichtung 60, die einen modifizierten Halter 1 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. In

7 werden dieselben Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren verwendet, sofern dieselben oder äquivalente Bauteile beschrieben werden.

Die Kühleinrichtung 60 besitzt ein Kühlerrad 62 mit acht umfangsmäßig gleichmäßig beabstandeten Aufnahmeeinheiten 64, von denen in 7 nur fünf vollständig zu sehen sind. Das Lüfterrad 62 befindet sich in vertikaler Ausrichtung, und die Aufnahmeeinheiten 64 sind derart ausgerichtet, dass sie Substrate 4 ebenfalls in einer vertikalen Ausrichtung aufnehmen und halten.

Die Aufnahmeeinheiten 64 besitzen ein bewegliches Aufnahmeelement 66, das über einen Pneumatikantrieb 68 in einer Beladestellung des Lüfterrades 62 in Horizontalrichtung bewegbar ist. An dem vorderen Ende der beweglichen Aufnahme 66 ist der erfindungsgemäße Halter 1 mit dem Halteelement 10 angebracht, wie am Besten in den 8 und 9 zu erkennen ist.

Die 8 und 9 zeigen eine schematische Seitenansicht bzw. eine Schnittansicht der beweglichen Aufnahme 66 für das Halteelement 10. Das Halteelement 10 besitzt im Wesentlichen denselben Aufbau wie das zuvor beschriebene Halteelement 10, ist jedoch wie in den 8 und 9 zu erkennen ist, einfach über eine Schraube an der Aufnahme 66 befestigt. Die Verwendung eines zusätzlichen Befestigungselements, wie des Befestigungselements 12 ist nicht dargestellt, könnte aber auch vorgesehen sein.

Die bewegliche Aufnahme 66 besteht aus einem ersten, zylindrischen Hauptkörperteil 68, das über entsprechende Befestigungselemente 70 fest an dem Lüfterrad 62 befestigt werden kann. Das zylindrische Hauptkörperteil 68 besitzt eine mittlere Durchgangsöffnung, in dem Gleitdichtungen 72 aufgenommen sind, die eine Durchgangsöffnung 71 definieren. Innerhalb der Durchgangsöffnung 71 ist eine, entlang einer Achse der Durchgangsöffnung 71 verschiebbare Welle 75, aufgenommen.

An einem Ende der Welle 75 ist ein Aufsatz 77 befestigt, an dem über eine Schraube 78 das Halteelement 10 befestigt werden kann. An dem gegenüberliegenden Ende der Welle 75 ist eine Kappe 80 befestigt, die einen zu dem Hauptkörperteil 68 weisenden zylindrischen Aufnahmeraum 82 definiert. Der zylindrische Aufnahmeraum 82 besitzt einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Hauptkörperteils 68, so dass der Hauptkörperteil 68 wenigstens teilweise darinnen aufgenommen werden kann, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird. Die Kappe 80 ist über eine Feder 84, die sich zwischen dem Hauptkörperteil 68 und der Kappe 80 erstreckt von dem Hauptkörperteil 68 weg vorgespannt. Dabei umfasst das zu dem Hauptkörperteil 68 weisende Ende der Kappe 80 ein Ende davon in der am weitesten weg vorgespannten Position der Kappe 80, wie in 9 dargestellt ist. Wenn über das in 7 dargestellte pneumatische Betätigungselement 68 ein Druck auf die Kappe 80 bzw. die Welle 75 angelegt wird, kann sich die Kappe 80 weiter über das Hauptkörperteil 68 erstrecken, während sich die Welle 75 dort hindurchbewegt. Hierdurch kann eine horizontale Bewegung des Halteelements 10 beispielsweise in Richtung einer Spritzgussmaschine zur Entnahme eines Substrats 4 hieraus bewegt werden. Nach dem Lösen der Kraft wird die Kappe 80 mit der Welle 75 durch die Federvorspannung in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wodurch auch das Halteelement 10 zurückbewegt wird.

Das Halteelement 10 weist bei der Anwendung in der Kühlvorrichtung 60 im Wesentlichen denselben Aufbau auf, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Jedoch definieren die Federarme 16 im Bereich der geraden Abschnitte 24 einen Außendurchmesser des Halteelements 10, der in einem unbelasteten Zustand der Federarme 16 kleiner ist als der Innenlochdurchmesser der aufzunehmenden Substrate. Zur gleichen Zeit definieren jedoch die Federarme 16 im Bereich der Verdickung 26 einen größeren Außendurchmesser als der Innenlochdurchmesser der aufzunehmenden Substrate. Ferner können die Federarme 16 zwischen den Schrägen 30 und der Basis 14 jeweils eine weitere Verdickung bzw. einen Vorsprung aufweisen, wobei die Vorsprünge gemeinsam einen Außendurchmesser definieren, der größer ist als ein Innenlochdurchmesser der aufzunehmenden Substrate. Hierdurch kann eine Anlagefläche für die aufzunehmenden Substrate vorgesehen werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, zwischen dem Aufsatz 77 und dem Halteelement 10 ein Anlageelement 90 aufzunehmen, wie es schematisch in der 9 dargestellt ist. Natürlich könnte auch der Aufsatz 77 selbst als eine Anlagefläche dienen.

Nachfolgend wird der Betrieb der Kühlvorrichtung 60 anhand der 7 bis 9 näher erläutert.

Zunächst wird die Kühlvorrichtung 60 in die in 7 gezeigte Position bewegt, in der eine Aufnahmeeinheit 64 mit dem Pneumatikantrieb 68 ausgerichtet ist. In dieser Stellung liegt das an der Aufnahmeeinheit 64 befestigte Halteelement 10 einer Ausgabe einer Spritzgussmaschine gegenüber und ist mit einem Innenloch eines gerade hergestellten Substrats 4 ausgerichtet. In dieser Position wird der Pneumatikantrieb 68 betätigt und durch Druck auf die Welle 75 bzw. die Kappe 80 wird das Halteelement 10 in das Innenloch des frisch hergestellten Substrats 4 eingeführt. Während dieses Einführens gleiten die Innenlochkanten des Substrats 4 entlang der Schrägen 30, wodurch die Federarme 16 leicht nach Innen federn. Die Federfinger 16 federn solange radial nach Innen ein, bis das Innenloch der Substrate 4 das Ende 36 der Schräge 30 erreicht. Da sich ab diesem Zeitpunkt der Außenumfang der Federfinger 16 verringert, federn die Federfinger 16 bei einer weiteren Bewegung des Halteelements wieder nach außen. Da der Außenumfang der Federfinger in diesem Bereich kleiner ist als der Innenlochdurchmesser des Substrats 4, wird dies dabei nicht verspannt, sondern liegt lose auf dem Halteelement 10 auf.

Anschließend wird der Pneumatikantrieb 68 deaktiviert und die Kappe 80 mit der Welle 75 wird über die Vorspannung der Feder 64 wieder zurückbewegt. Hierdurch wird das Halteelement 10 mit dem darauf aufgenommenen Substrat 4 in Richtung des Kühlerrads 62 bewegt.

Anschließend wird das Kühlerrad 62 weiter getaktet bis die nächste Aufnahmeeinheit 64 mit dem Pneumatikantrieb 68 ausgerichtet ist. Diese Position ist beispielsweise in 7 dargestellt.

Das Substrat 4 ist nunmehr spannungsfrei auf dem Halteelement 10 aufgenommen, da die geraden Abschnitte 24 der Federfinger 16 einen Außendurchmesser definieren, der kleiner ist als der Innenlochdurchmesser der Substrate. Somit liegen die Substrate im Wesentlichen frei auf den oberen zwei Federarmen 16 des Halteelements 10 auf. Ferner werden die Substrate im Wesentlichen ausschließlich an ihrem Innenlochdurchmesser gehalten. Dadurch, dass der maximal durch die Schrägen 30 der Federfinger 16 definierte Außendurchmesser etwas größer ist als der Innenlochdurchmesser des Substrats wird verhindert, dass das Substrat durch die horizontale Hubbewegung des Halteelements 10 hiervon abrutscht.

Das Halteelement 10 kann in der Kühlanwendung eine geringere Federrate aufweisen, wie bei der Anwendung in einer Beschichtungsvorrichtung, da ein Aufspannen der geraden Bereiche im Innenloch der Substrate zum Festhalten nicht erforderlich ist. Die reduzierte Federrate lässt sich beispielsweise durch eine Verringerung der Dicke der Federarme erreichen. Auch die Verwendung eines Materials mit geringerer Federrate bzw. eine geometrische Veränderung des Halteelements 10 ist denkbar.

Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, ohne jedoch auf die konkret ausgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein.

Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele können frei miteinander kombiniert werden, sofern diese miteinander kompatibel sind.


Anspruch[de]
  1. Halter (1) für scheibenförmige, ein Innenloch aufweisende Substrate (4) mit einem Halteelement (19), das eine im Wesentlichen ebene Basis (14) und wenigstens drei einteilig mit der Basis (14) ausgebildete, auf einer Kreislinie angeordnete Federarme (16) aufweist, die sich von der Basis aus im Wesentlichen frei und im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Basis (14) erstrecken, wobei die Federarme (16) im Bereich ihren freien Enden jeweils eine nach außen weisende Schräge (30) definieren, die sich in Richtung einer Mittelachse (32) der Basis (14) erstreckt, und wobei die Federarme (16) in einem Bereich zwischen der Schräge (30) und der Basis (14) jeweils einen in Axialrichtung im Wesentlichen geraden Abschnitt (24) definieren und wobei die Basis im Wesentlichen radial innerhalb der Federarme liegt.
  2. Halter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (16) an ihren freien Enden jeweils eine Verdickung (26) aufweisen.
  3. Halter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige nach außen weisenden Schräge (30) jeweils vollständig im Bereich der Verdickung (26) liegt.
  4. Halter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (16) wenigstens in einem Teilbereich der Verdickung (26) einen größeren Außendurchmesser definieren als der Innenlochdurchmesser der aufzunehmenden Substrate und als der Außendurchmesser im Bereich des geraden Abschnitts (24) der Federarme (16).
  5. Halter (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen den verschiedenen Außendurchmessern abgerundet ist.
  6. Halter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte sich zwischen der Verdickung (26) und der Basis (14) erstreckende Abschnitt im Wesentlichen gerade ausgebildet ist.
  7. Halter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Federarmen (16) zwischen der Schräge (30) und der Basis (14) jeweils ein nach außen weisender Vorsprung vorgesehen, wobei die Vorsprünge der Federarme (16) einen Außendurchmesser definieren, der größer ist als der Innenlochdurchmesser der aufzunehmenden Substrate.
  8. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (16) im Bereich des geraden Abschnitts (24) einen Außendurchmesser des Halteelements (10) definieren, der in einem unbelasteten Zustand der Federarme (16) größer ist als der Innenlochdurchmesser der aufzunehmenden Substrate.
  9. Halter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (16) im Bereich des geraden Abschnitts (24) einen Außendurchmesser des Halteelements (10) definieren, der in einem unbelasteten Zustand der Federarme (16) kleiner ist als der Innenlochdurchmesser der aufzunehmenden Substrate.
  10. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (16) symmetrisch zur Basis (14) auf einer Kreislinie angeordnet sind.
  11. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen weisenden Flächen der Federarme (16), wenigstens im Bereich der in Axialrichtung geraden Abschnitte (24), an die Form des Innenlochs des Substrats (4) angepasst sind.
  12. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach außen weisende Flächen der Federarme (16), wenigstens im Bereich der in Axialrichtung geraden Abschnitte (24), als Kreisegmente ausgebildet sind, die zu einer Mittelachse (32) des Halteelements (10) zentriert sind.
  13. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (22) zwischen der Basis (14) und den Federarmen (16) abgerundet ist.
  14. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Basis (14) Ausschnitte (20) vorgesehen sind die zwischen Übergängen (22) der Basis zu den Federarmen (16) liegen.
  15. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (14) radial innerhalb der Ausschnitte (20) eine Klemmfläche definiert.
  16. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (16) einen gestuften Innenraum des Halteelements (10) definieren, der im Bereich der freien Enden einen kleineren Durchmesser besitzt als in einem daran anschließenden Bereich.
  17. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Befestigungselement (12), das in einen durch die Federarme (16) gebildeten Innenraum einführbar ist, und eine Klemmfläche aufweist, um die Basis (14) gegen eine Auflage zu klemmen.
  18. Halter (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Befestigungselement (12) in Axialrichtung über die Federarme (16) hinweg erstreckt.
  19. Halter (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (12) einen in Axialrichtung gestuften Außendurchmesser besitzt, wobei das Befestigungselement wenigstens in einem Bereich, der in Axialrichtung wenigstens Teilweise im Bereich der nach außen weisenden Schräge (30) der Federfinger (16) liegt, einen geringeren Durchmesser besitzt, als in einem sich daran anschließenden, zur Basis (14) hin erstreckenden Bereich.
  20. Halter (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement in einem in Axialrichtung im Bereich der geraden Abschnitte (24) der Federfinger (16) liegenden Bereich einen größeren Außendurchmesser definiert, als der durch die freien Enden der Federfinger (16) definierte Innendurchmesser.
  21. Halter (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenkontur des Befestigungselements (12) einer nach innen weisenden Kontur der Federelemente (16) folgt, wobei die Elemente dazwischen einen Federraum definieren.
  22. Halter (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (12) in einem in Axialrichtung über den Federarmen (16) liegenden Bereich im Wesentlichen einen Außenumfang aufweist, der dem durch die freien Enden der Federelemente (16) definierten Außenumfang entspricht.
  23. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (14) und die Federarme (16) aus Kunststoff, insbesondere PEEK bestehen.
  24. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (14) und die Federarme (16) aus einem Material mit einem Wärmeleitkoeffizienten von ≤ 0,25 W/mK bestehen.
  25. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (14) und die Federarme (16) spanend hergestellt sind.
  26. Halter (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (12) aus Metall besteht.
  27. Beschichtungsvorrichtung, insbesondere Sputtervorrichtung zum Beschichten von Substraten (4) für optische Datenträger, mit einem Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  28. Kühlvorrichtung zum Kühlen von Substraten (4) für optische Datenträger mit einem Halter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei der Halter in der Kühlvorrichtung derart angeordnet ist, dass sich die Federarme im Wesentlichen in Horizontalrichtung erstrecken.
  29. Kühlvorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch eine Hubvorrichtung zum Bewegen des Halters in Horizontalrichtung.
  30. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vielzahl von Haltern (1) aufweist und eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Halter in unterschiedliche Kühlpositionen.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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