CN109690753A - 用于抓取和运输基底的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于抓取和运输基底、尤其晶片、电路板、太阳能电池等的装置(1)，该装置具有抓取头(2)，抓取头具有用于放置到基底上的至少一个支承面(29)和用于将基底吸取到支承面(29)上的抽吸装置。设置成，抽吸装置具有至少一个文丘里喷嘴(6)。

Description

用于抓取和运输基底的装置

技术领域

本发明涉及一种用于抓取(Greifen)和运输基底(Substrat)、尤其晶片、电路板、太阳能电池等的装置，该装置具有抓取头，抓取头具有用于放置到基底上的至少一个支承面和用于将基底吸取到支承面上的抽吸装置。

背景技术

本文开始所述类型的装置在现有技术已知。在加工基底，如晶片、太阳能电池、电路板等时，通常需要使基底例如从第一加工工位运动至第二加工工位。这可手动地进行，但是优选自动化地实施，以便尤其是还能够满足净化需求。为了使基底本身或布置在基底上的构件，例如电子/电气零件在运输期间不受到损坏，需要提供一种装置，该装置能够确保可靠且谨慎地运输基底，在此还须同时满足效率和生产率的要求。

已经发现不再是形状配合地或以机械方式抓取基底，而是通过负压或真空保持或抓取和运输基底的装置是有利的实现方案。由此已知具有抓取头的装置，抓取头具有至少一个支承面以用于放置到相应的基底上。因此，抓取头不是从下方或从侧面接近基底，而是从上方放置到基底上，或使基底从下方接近抓取头或支承面。此外，这种抓取头具有抽吸装置，抽吸装置产生真空或负压，从而将基底吸到支承面上，从而通过负压使基底保持或抓取在该支承面上。由此实现特别柔和地抓取基底。但是至今为止的装置产生相对高的噪音并且经受复杂的管路布置工作才可产生吸取基底所需的真空。尤其是已知的经由鼓风机产生真空的真空发生机构噪音很大并且需要很高的能量。此外因为必须以很大的流通横截面进行作业，产生复杂的管路布置工作。此外，产生的负压会根据同时接通的吸附部位而波动，这仅可通过昂贵的阀机构、鼓风机和/或压力调节器来操作。此外至今为止为了快速地放开或放下相应的基底额外地使用排气脉冲，因为在切换时负压不足以快速地被消除。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种装置，该装置以成本有利的方式克服前述缺陷并且能够轻松地吸附和放开基底。

本发明的目的通过具有权利要求1的特征的装置实现。该装置具有的优点是，在需要负压的位置直接产生负压并且具有大容量的特性。在此也与抽吸部位的数量无关地且尤其是与运行中的抽吸部位无关地始终在很短的时间内产生期望的负压，使得确保可靠且快速地抓取和运输基底。对此根据本发明设置成，抓取头上的抽吸装置具有至少一个文丘里喷嘴(Venturidüse)。通过文丘里喷嘴可靠地确保期望的负压。借助文丘里喷嘴可快速地产生负压并且也可快速地再次消除负压，从而使得能够快速地提起和放下基底。即使在压缩空气输送给文丘里喷嘴时发生波动，也确保运行中至少基本恒定的负压。

根据本发明的优选的改进方案，抓取头具有多个文丘里喷嘴，多个文丘里喷嘴在抽吸侧与至少两个彼此分离的真空腔连接，真空腔分别具有多个分配给支承面的通道开口。由于存在多个文丘里喷嘴，可为支承面的不同区域或区段个别地加载真空。尤其是为每个真空腔分别配备一个文丘里喷嘴，使得每个真空腔可个别地激活或停止工作，以便吸取或放下基底。适宜地，与其中一个真空腔连接的贯通孔邻接与另一真空腔连接的贯通孔的一个区域，使得在支承面上形成可个别地加载负压的区域。尤其是这些区域分布布置在抓取头的纵向延伸上或分布布置在支承面上。

此外优选地设置成，为相应的文丘里喷嘴配备尤其是可电操控的阀，对此将阀构造成，打开或封闭文丘里喷嘴的流通横截面。通过直接地配备阀或文丘里喷嘴可非常直接地切换文丘里喷嘴，使得通过文丘里喷嘴产生的负压可快速地被构建以及消除。

尤其是将相应的阀分配给相应的文丘里喷嘴的抽吸接头。由此实现以下优点，使得可维持对文丘里喷嘴加载压缩空气并且无需为了激活或停用对应的真空腔而受到影响。由此确保快速地建立和消除负压。

优选地，多个文丘里喷嘴与至少一个压缩空气发生器在压力侧连接。特别优选地设置成，压缩空气发生器同时与多个文丘里喷嘴连接，使得给所有的文丘里喷嘴加载相等的压缩空气。此时可通过相应地操控相应的阀达到不同的负压，在此，相应的阀可优选构造成比例阀，使得也可采取完全打开和完全封闭相应的流通横截面的之间的状态。可选地，使文丘里喷嘴串联，从而使压缩空气串联地通过文丘里喷嘴。由此确保文丘里喷嘴在抓取头上的简单的管路布置，这节省了结构空间和重量。

如前面已经关于抽吸口的布置方式所述地，真空腔优选也在抓取头的纵向延伸上分布地布置，使得在真空腔之间有简单的区别。尤其是抽吸口构造成穿过相应的真空腔的壁部的简单的孔洞，使得通过真空腔的布置以简单且成本有利的方式实现抽吸口的前述区域。

此外优选地，在抓取头上布置运输装置以使吸附的基底沿着支承面运动。由此，借助运输装置可使基底沿着支承面运动以及例如从通道开口的第一区域移动到相邻的第二区域中。由此可使基底例如接收在抓取头的一端上、沿着抓取头运输或沿着支承面运输并且在抓取头的另一端上再次被放下。

优选地，运输装置具有至少一个运输带，运输带沿抓取头的纵向延伸延伸并且形成支承面。由此确保在运输时在支承面和相应的基底之间不会产生相对运动，该相对运动会损坏基底。适宜地，将运输带构造成无端牵引机构，从而实现简单的持久运行。

运输装置还优选具有至少一个驱动机构，借助该至少一个驱动机构可使至少一个运输带运动。尤其是运输装置具有多个导向滚轮，运输带围绕导向滚轮被引导，在此，其中至少一个导向滚轮构造成驱动滚轮并且与驱动机构有效连接或联接。适宜地，运输装置还具有皮带张紧器，皮带张紧器给皮带加载预紧，使得可靠地沿着运行面引导皮带张紧器，并且尤其是使其不会不期望地从抓取头上脱落，由此尤其是还可局部地取消负压。

根据本发明的优选的实施方式，运输带保持在形成相应的真空腔的空心构型上，在此，空心构型具有为运输带配备的且通入真空腔中的通道开口。因此，在相应的真空腔中产生的负压通过与该真空腔连接的或通入该真空腔的通道开口作用到运输带上。尤其是空心构型具有运行面，运输带沿着该运行面被引导，在此，通至真空腔的通道开口终止于该运行面，使得负压引起，运输带被吸附到运行面上，就此而言该运输带密封相应的通道开口。由此实现，运输带可紧密地在运行面上以及有针对性地沿着抓取头运动。优选地，将通道开口构造成在尤其是也具有真空腔的空心构型中的贯通孔并且在空心构型或抓取头的纵向延伸上均匀分布地布置。

此外优选地，运输带具有多个抽吸口，抽吸口在运输带的至少一个位置中与其中至少一个贯通孔对齐或者至少与其相交。由此以简单的方式实现，将负压传递到运输带放置的基底上。由此使基底吸引到运输带上并且确保可靠地运输基底。适宜地，抽吸口和贯通孔如此布置或构造，使得沿着运输带的整个运动轨道或沿着抓取头的整个支承面通过负压使相应的基底可靠地保持在抓取头上。代替贯通孔作为通道开口的构造方式，根据本发明的可替代的实施方式优选设置成，将通道开口构造成在空心构型的整个长度上或至少在支承面的长度上延伸的细缝孔或通入运行面中的纵向槽中，使得负压尤其是连续地在支承面或运行面的整个长度上作用到运输带上。在此，运输带的抽吸口布置在贯通缝的高度上并且由此与运输带的运输部位无关地始终与贯通缝对齐，使得在抽吸口处连续地提供负压。优选地，贯通缝或纵向槽分别在前述区域或真空腔上延伸。

此外优选地，运输装置具有至少两个或刚好两个运输带，运输带彼此平行并且彼此间隔开地布置在抓取头上。由此可使相应的基底例如在其外边缘处被抓取且被运输。由此保护基底并且也实现了对装配有零件/构件的基底的运输。对此，相应的运输带如前所述地构造并且沿着相应的空心构型引导。在此适宜地，为运输装置配备两个运输带。优选地，分别为每个运输带配备一个皮带张紧器，以便能够最佳地调节单独的皮带张紧器。可替代地，为两个运输带配备一个共同的皮带张紧器，由此降低了复杂度以及制造成本。通常由此可设定足够的皮带应力。为了能够使两个运输带彼此各有差异，共同的皮带张紧器优选具有至少一个弹簧元件，该至少一个弹簧元件仅配备给其中一个运输带，以便允许误差。当然也可想到的是，使抓取头具有多于两个的运输带。视需要加工或需要运输的基底的大小或尺寸，抓取头也可具有三个或更多个运输带，如前所述。

附图说明

下面根据附图详细阐述本发明。对此示出：

图1在简化的侧视图中示出了用于抓取和运输基底的装置；

图2在俯视图中示出了该装置；

图3在纵向剖视图中示出了该装置的第一详细视图；

图4在横向剖视图中示出了该装置的第二详细视图；以及

图5在部分透视图中示出了该装置的有利的改进方案。

具体实施方式

图1在简化的纵向剖视图中示出了用于抓取和运输此处未详细示出的基底的有利的装置1，该装置在图2中以俯视图示出。在图2中通过虚线B-B示出其纵向剖面。该装置1具有抓取头2，抓取头构造成长形的并且在此其长度明显大于宽度和高度。抓取头2构造成多件式的。在此，抓取头2具有支承结构3，支承结构3由两个彼此平行且彼此间隔开布置的空心构型4以及通过使两个空心构型4彼此连接的多个中间元件5构成。

根据该实施例，三个中间元件5分别承载一个文丘里喷嘴6，文丘里喷嘴6具有至少一个压力接头7和抽吸接头8。压力接头7可与此处未详细示出的压缩空气发生器连接或与此处未详细示出的压缩空气发生器连接。抽吸接头8与横向延伸通过相应的中间元件5的抽吸通道9连接，抽吸通道在其两个端部上通入空心构型4中。空心构型4在此分别具有三个真空腔10、11、12，在抓取头2的纵向延伸上看真空腔前后依次地布置。在此，两个空心构型4的真空腔10、11、12彼此平行，空心构型4就此而言彼此镜像对称地构成。在此，彼此相对置的真空腔10、11、12分别与对应的中间元件5的抽吸通道9连接。由此真空腔10、11、12分别与其中一个文丘里喷嘴6在抽吸侧连接，使得在对相应的压力接头7上的文丘里喷嘴6施加压力时在相应的真空腔10、11、12中产生负压。

真空腔10、11、12分别沿着相应的空心构型延伸。此外，空心构型具有多个并排布置的通道开口14，通道开口在此构造成贯通孔，并且在一侧上通入相应的真空腔10、11、12中而在另一端终止于运输带的运行面15。

运输带16是运输装置17的组成部分，运输装置包括两个运输带16，运输带分别在其纵向延伸上环绕其中一个空心构型4。对此，在空心构型4的纵向侧端部上或在端侧的中间元件5上分别设置两个导向滚轮18或19，导向滚轮可转动地保持在支承结构3上。对此，导向滚轮18和19的转动轴线彼此平行并且垂直于抓取头2的纵向延伸。因此，环绕抓取头2的相应的运输带16在下侧以及在其上侧环绕。前面已经提及的运行面15被分配给抓取头2的下侧。在导向滚轮18或19的其中一个被驱动时，运输带16在抓取头2的纵向延伸上在该下侧上被引导。在此适宜地设置驱动机构20，根据该实施例该驱动机构与导向滚轮19联接，以便在需要时驱动导向滚轮，使得相应的运输带16围绕抓取头2环绕地运行。

根据该实施例，运行面15具有在相应的空心构型4的纵向延伸上延伸的纵向槽21，贯通孔14通入该纵向槽中。纵向槽21构造成朝运输带16敞开，使得负压作用到运输带16的面对空心构型4的后侧上，使得运输带16在相应的空心构型4中存在负压时被吸到运行面15或相应的空心构型4上。

运输带16本身具有多个抽吸口22。对此，抽吸口22构造在相应的皮吊带(Tragriemen)16中，使得皮吊带以组的形式存在，其中，在此一组包括七个抽吸口22，七个抽吸口在运输带16的纵向延伸上彼此依次排列，以及其中，多个抽吸口22的组23在运输带23的纵向延伸上彼此具有较大的间距，其中，根据该实施例，多个组23彼此相等地间隔开，但彼此的间距为在一组23完全位于真空腔10的区域中时，下一组23完全地位于真空腔12的区域中。适宜地，相邻的运输带16的多组23彼此并排地布置，如在图2中所示。可替代地，抽吸口22还可均匀地、即不分组地沿着运输带16分布地布置。

在此，抽吸口22构造在相应的运输带16中的中间并且因此根据相应的运输带16位于哪个位置而与相应的纵向缝21或相应的真空腔10、11、12有效连接。由于在运行面15中的纵向缝21确保了至少在所有三个文丘里喷嘴6被加载压缩空气且在抽吸侧与相应的真空腔10、11、12连接时，在空心构型的整个长度上可持续地在抽吸口22上存在负压。

图3在放大的详细剖视图中示出了图1中的局部，该局部在图1中通过圆A表示。真空腔10、11、12在相应的空心构型4中由在空心构型4的纵向延伸上延伸的空腔25构成，在此，空腔25之后通过分隔元件24被分成单个的真空腔10、11、12。这使得能够成本有利地制造，因为空心构型4例如可作为挤压型材制造。此后，相应的分隔元件24被装入空腔25中，从而产生三个真空腔10、11、12，三个真空腔分别对应其中一个文丘里喷嘴6。为了使该分隔也对相应的运输带16有效，纵向槽21同样通过分隔元件26相应于真空腔10、11、12分成三个区段。该分隔元件26例如构造成突出部，突出部跨接纵向槽21，并且相应的运输带16放置在该突出部上，如图2中示例性示出地。适宜地，分隔元件24具有外轮廓，外轮廓相应于空腔25的横截面，以便使真空腔10、11、12尽可能好地彼此在流动技术上分开。有利地，分隔元件在其安装到空腔25中之后借助密封材料、尤其优选持久弹性硬化的硅酮注塑包封，以便确保可靠的密封。有利地，分隔元件对此分别具有周边槽，密封材料从外部引入周边槽中。对此适宜地，空心构型4具有横向孔，通过横向孔可引入密封材料。有利地，引入的密封材料的量可使密封材料从其中一个横向孔中凸出，在此该横向孔之后尤其是通入纵向槽21中。此时凸出的密封材料形成分隔元件26，通过分隔元件将纵向槽21划分成与真空腔10、11、12对应的相应区域。

图4示出了抓取头2的横截面。在此，该横截面是沿着图2的线C-C的横截面，从而该横截面通过真空腔10。为了使运输带16可靠地在相应的空心构型4上被引导，该空心构型尤其是具有用于运输带16的引导部27。引导部尤其是形状配合地构造并且可以不同的方式实现。根据在图4中示出的实施例，相应的运输带16在内侧具有容纳部28，支承结构3、尤其是相应的空心构型4或布置在其上的后面将详细阐述的引导构型29以运行面15局部地置入该容纳部中，使得运输带16分别在侧面围绕运行面15。由此运输带16在侧面以简单的方式通过支承结构3形状配合地沿纵向方向被引导。

运输带16的背离相应的空心构型4的表面形成支承面29，以放置到待运输的基底上。每个文丘里喷嘴6还具有可操控的阀30，阀30被分配给相应的文丘里喷嘴6的抽吸接头9。切换阀30尤其构造成完全打开或完全封闭抽吸接头的流通横截面。可选地，阀30构造成比例阀，比例阀也允许中间位置，在该中间位置例如仅部分地打开流通横截面。通过操控阀30可为真空腔10、11、12个别地加载不同的负压。基于具有文丘里喷嘴6的有利的构造方案可快速地构建负压以及快速地消除负压，使得可快速地抓取基底并再次放下基底，如下面详细阐述的那样。

在运行时，抓取头2首先向下移动并且放置到基底、例如晶片上或使基底从下方接近抓取头2。这例如如此进行，即，抓取头2在真空腔10的区域中放置到基底上。通过操作切换阀30在真空腔10中产生负压，负压通过真空腔10、贯通孔14、纵向槽21和抽吸口22对基底产生作用并且将其吸引到运输带16上。如果基底贴靠在运输带16上，如此操控驱动机构20，使得运输带16运动，从而基底沿着抓取头2上的支承面29运动。由此基底例如从真空腔10的区域移入到真空腔11或真空腔12的区域中。在此假设，通过操控相应的阀30使相应的文丘里喷嘴6的相应的抽吸侧的流通横截面封闭，基底可快速地被放下。

由此可借助有利的抓取头2简单地抓取、运输以及放下基底。

图5在透视的详细视图中示出了装置1的有利的改进方案。其示出了运输装置17的导向滚轮18，导向滚轮支承在共同的轴上。轴30可转动地支承在壳体部件31中。壳体部件31可相对于抓取头2的支承结构3在其纵向延伸中移动。为壳体部件31分配气动式致动器32，致动器使壳体31借助导向滚轮18克服运输带16的张力运动，从而产生期望的皮带应力。对此，致动器32具有气动缸33，气动活塞34可沿轴向移动地布置在该气动缸中。气动活塞34与壳体部件31连接，从而使壳体部件克服运输带16的张力移动，如通过箭头35示出的那样。气动式致动器32例如可通过与文丘里喷嘴6相同的压缩空气发生器加载。可替代地，致动器32具有自身的压缩空气发生器。因为压缩空气在此用作产生力的介质，确保了运输带16不会过度绷紧。通过可选的在支承结构3和壳体部件31之间预紧的弹簧元件36同样可以克服运输带16的张力向外排挤壳体部件31。这确保了在气动式致动器32的压力消除时运输带16不会从导向滚轮18上脱落。由此确保了装置1的可靠且持久的运行。

因此，致动器32与可运动地支承的导向滚轮18一起形成皮带张紧器38，借助皮带张紧器可调节运输带16的应力。由此确保了运输带16不会与空心构型4的运行面15脱开，而脱开造成失效空气并且进而解除负压，这会导致基底从抓取头2上脱落。通过气动的皮带张紧器38可注意到运输带16的热变化以及老化现象并且在运行时进行补偿。此外皮带张紧器38允许简单地且无需工具地更换运输带。

此外为了改进运输带16的皮带应力并且确保运输带16可靠地贴靠在相应的运行面15上，设置成如尤其从图1中可见地，如此构造支承结构3或空心构型4，使得运行面15构造成向下或朝待抓取的基底的方向弯曲。在此，在整个运行面15上或在相应的空心构型4的长度上弯曲。在此，如此构造该弯曲，使得该弯曲使得相应的运输带在运行面15的整个长度上预紧。由此考虑，在没有足够的皮带应力时，由于运输带16的自重会使运输带朝基底的方向下垂。虽然借助皮带张紧器38可实现足够高的皮带应力，但是对此需要大量能量并且增加尤其是在运行面15和运输带16之间的摩擦，由此也增大了磨损。虽然负压也有助于将运输带16吸引到相应的空心构型上，但是需要高的真空体积流，从而确保运输带16仅由此可靠地保持在运行面15上。

但是，通过所述弯曲以简单的方式确保了运输带16沿着运行面的贴靠。有利地，该弯曲由相应的空心构型4本身形成。可替代地，弯曲由安置到相应的空心构型4上的引导构型39形成，该引导构型形成空心构型4上的运行面15。由此总体上确保空心构型4本身以及支承结构3的成本有利的制造。有利地，如例如还在图1中可见地，贯通孔14构造成在引导构型39中的贯通孔，并且由此连接相应的纵向槽21与真空腔10、11和12。因此，真空腔10、11、12或空心构型4中的贯通孔14不是直接地、而是间接地通过引导构型39与运行面15或与运输带16连接。

此外由图5可见，运输带16基本上自由地在支承结构3的上侧上运行，从而使摩擦力最小。为了在上侧上引导运输带16，可选地设置侧面的引导滚轮37，引导滚轮在两侧分配给相应的运输带16，从而使运输带16在引导滚轮之间穿过。运输滚轮37适宜地在支承结构3的纵向延伸上均匀分布地布置在上侧，从而确保可靠地引导运输带。

Claims (12)

1.一种用于抓取和运输基底，尤其是晶片、电路板、太阳能电池等的装置(1)，所述装置具有抓取头(2)，所述抓取头具有至少一个用于放置到基底上的支承面(29)和至少一个用于将所述基底吸附到所述支承面(29)上的抽吸装置，其特征在于，所述抽吸装置具有至少一个文丘里喷嘴(6)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抓取头(2)具有多个文丘里喷嘴(6)，这些文丘里喷嘴在抽吸侧与至少两个彼此分离的真空腔(10、11、12)连接，所述真空腔分别具有多个配备给所述支承面(29)的通道开口(14)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，为相应的文丘里喷嘴(6)配备尤其是电操控的阀(30)，所述阀构造成，打开或封闭所述相应的文丘里喷嘴(6)的流通横截面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，将相应的阀(30)配备给相应的文丘里喷嘴(6)的抽吸接头(9)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述多个文丘里喷嘴(6)与至少一个压缩空气发生器在压力侧连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述真空腔(10、11、12)在所述抓取头(2)的纵向延伸上分布地设置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述抓取头(2)上设置运输装置(7)，以使吸附的基底在所述抓取头(2)的纵向延伸上沿着所述支承面(29)运动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述运输装置(17)具有至少一个能运动的运输带(16)，所述运输带在所述抓取头(2)的纵向延伸上延伸并且形成所述支承面(29)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述运输装置(17)具有至少一个驱动机构(20)，借助所述至少一个驱动机构能使所述至少一个运输带(16)运动。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述运输带(16)保持在形成相应的真空腔(10、11、12)的空心构型(4)上，其中，所述空心构型具有为所述运输带(16)配备的且通入所述真空腔(10、11、12)中的通道开口(14)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述运输带(16)具有多个抽吸口(22)，所述抽吸口在所述运输带(16)的至少一个位置中与至少一个所述通道开口(14)在流动技术上连接。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述运输装置具有至少两个、尤其是刚好两个运输带(16)，所述运输带彼此平行并且彼此间隔开地布置在所述抓取头(2)上。