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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufnehmen und Abgeben von Substraten. Insbesondere kann die Erfindung bei der Aufnahme und Abgabe von Substraten für CDs oder DVDs (Digital Versstile Disks) bei den einzelnen Prozeßschritten des Herstellungsprozesses zur Anwendung kommen.
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Die
US 4 763 941 A offenbart eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Abgeben eines Elements. Die Vorrichtung weist einen Vakuumsauger zum Halten und Freigeben des Elements und eine vakuumbetätigte Einrichtung zum Bewegen des Vakuumsaugers auf.
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Die
DE 196 03 040 A1 offenbart ein Saugorgan, das beispielsweise zum Erfassen von Produkten anwendbar ist. Das Saugorgan weist einen Sauger auf, der in einem Saugleitungsende in axialer Richtung in eine innere und eine äußere Position gebracht werden kann.
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Die
DE 29 15 243 A1 offenbart eine Vakuumaufnahmevorrichtung mit einem Außenelement und einem Innenelement, wobei das Innenelement relativ zum Außenelement bewegbar ist. Je nach Stellung des Innenelements besteht eine Verbindung von dem Innenraum des Innenelements zur Vakuumquelle oder es besteht keine Verbindung zur Vakuumquelle.
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Aus der
DE 196 14 596 C1 ist bereits eine Vorrichtung zum Greifen und Halten von Substraten im Transportweg bekannt, die mit einem oder mehreren verstellbar angeordneten Greifern ausgerüstet ist. Diese Greifer können mittels einer mechanischen und/oder elektromechanischen bzw. magnetisch arbeitenden Stelleinrichtung in eine ein Substrat haltende bzw. freigebende Stellung verstellt werden. Bei dieser Vorrichtung wird das Substrat bei dem Transport mittels mechanischen Greifern gehalten, die durch eine zusätzliche Stelleinrichtung für das Aufnehmen und Abgeben des Substrats entsprechend eingestellt werden müssen.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufnehmen und Abgeben von Substraten zur Verfügung zu stellen, wobei die Vorrichtung und das Verfahren vereinfacht werden.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
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Bei der Lösung geht die Erfindung von folgenden Grundgedanken aus.
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Es ist eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Abgeben von Substraten vorgesehen, die mindestens einen ersten Vakuumsauger zum Halten und Freigeben eines Substrats und mindestens eine vakuumbetätigte Einrichtung, z. B. einen zweiten Vakuumsauger, zum Bewegen des ersten Vakuumsaugers mit dem angesaugten Substrat aufweist, wobei das Vakuum für die vakuumbetätigte Einrichtung mit dem Vakuum des ersten Vakuumsaugers verbunden ist, so daß, wenn der erste Vakuumsauger durch Ansaugen eines Substrats das ”Leck” schließt, das Vakuum die vakuumbetätigte Einrichtung betätigt. Auf diese Weise wird allein durch das Einschalten des Vakuums eine Automatisierung zwischen dem Ansaugen, d. h. dem Halten eines Substrats, und dem Bewegen des Substrats mittels der vakuumbetätigten Einrichtung, erreicht. Das Bewegen des ersten Vakuumsaugers mit dem Substrat erfolgt gegenüber einer festen Bezugseinrichtung, z. B. einem Transportarm, an der die vakuumbetätigte Einrichtung längs eines Hubes, dessen Länge der Bewegungslänge des Substrats entspricht, ansaugt. Die vakuumbetätigte Einrichtung kann entweder vertikal oder in einer anderen Richtung an einer Bezugseinrichtung angeordnet sein. Beim Abschalten des Vakuums geht die vakuumbetätigte Einrichtung in ihre Ausgangsstellung im nicht-angesaugten Zustand zurück und der erste Vakuumsauger gibt das Substrat frei, um es abzulegen. Die Rückführung der vakuumbetätigten Einrichtung in ihre Ausgangsstellung kann durch ein Rückstellglied, z. B. eine Feder oder, im Falle eines Vakuumsaugers, einen Faltenbalg, erreicht werden. Bei vertikaler Anordnung der vakuumbetätigten Einrichtung kann die Rückwärtsbewegung in die Ausgangslage durch das Eigengewicht des ersten Vakuumsaugers und der vakuumbetätigten Einrichtung erreicht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, ein Substrat mittels mindestens eines ersten Vakuumsaugers anzusaugen, um es so zu halten, wobei eine vakuumbetätigte Einrichtung durch das von dem ersten Vakuumsauger geschlossene Vakuum betätigt wird, um den ersten Vakuumsauger zusammen mit dem Substrat zu bewegen. Beim Abgeben des Substrats wird das Vakuum abgeschaltet, wobei das Substrat freigegeben wird und die vakuumbetätigte Einrichtung in die Ausgangslage im nicht-angesaugten Zustand zurückkehrt.
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Das vorstehend genannte allgemeine Prinzip der Erfindung kann bei verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen zum Einsatz kommen.
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In der einfachsten Form kann ein Substrat mittels eines Transportarmes durch Aufnehmen und Abgeben nach dem erfinderischen Prinzip von einer Stelle zur anderen transportiert werden. Eine bevorzugte Ausführungsform ist die Aufnahme und die Abgabe eines Substrats bei seinem Transport zu und von einem Greifer. In diesem Falle ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Betätigungsstift für den Greifer verbunden.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform in Verbindung mit einem Substratgreifer weist mindestens einen Vakuumsauger auf, um das Substrat zu halten bzw. freizugeben. Ferner ist ein Betätigungsstift vorgesehen, um durch Betätigen eines Mechanismus an einem Greifer diesen zu öffnen und zu schließen. Die Vorrichtung weist ferner als vakuumbetätigte Einrichtung mindestens einen Faltenbalgvakuumsauger auf, der sich unter Vakuum gegen die elastische Federkraft des Faltenbalges zusammenzieht und dabei den Vakuumsauger in Richtung der Längsachse des Betätigungsstiftes bewegt.
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Bei der Aufnahme eines Substrats vor dem Transport zu einem Greifer saugt der Vakuumsauger die Oberfläche des Substrats an und gleichzeitig wird der Vakuumsauger mit dem Substrat durch den Faltenbalgvakuumsauger angehoben, so daß der feststehende Betätigungsstift die Mittelöffnung des Substrats durchdringt. Das Substrat wird auf einen Greifer zubewegt, und der durch die Mittelöffnung des Substrats hindurchragende Betätigungsstift öffnet durch Druck den Greifer, so daß das Substrat mit seiner Mittelöffnung über z. B. Greiferfinger auf eine Unterlage abgesenkt werden kann. Durch Abschalten des Vakuums entspannen sich die Sauger (vorzugsweise der Faltenbalgvakuumsauger) und drücken durch ihre Federkraft das Substrat auf die Unterlage. Danach wird die Vorrichtung von dem Greifer wegbewegt, wobei das Substrat noch solange angedrückt wird bis der Betätigungsstift den Greifer freigegeben hat und er das Substrat ergriffen hat.
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Bei der Aufnahme eines Substrates von einem Greifer wird die Vorrichtung an die Substratoberfläche herangefahren, wobei der Betätigungsstift zum Öffnen des Greifers dient. Dabei halten die Sauger das Substrat in der Position. Der Vakuumsauger saugt sich auf der Oberfläche des von dem Greifer noch gehaltenen Substrats an und der Faltenbalgvakuumsauger wird betätigt. Nach dem Öffnen des Greifers durch weiteres Heranfahren der Vorrichtung mit dem Betätigungsstift wird die Vorrichtung unter Vakuum mit dem am Vakuumsauger befestigten Substrat von dem Greifer abgehoben. Beim Abgeben des Substrats auf z. B. einen anderen Greifer wird der oben geschilderte Vorgang des Betätigen des Greifermechanismus durch den Betätigungsstift und des Abgebens des Substrats durch Abschalten des Vakuums wiederholt.
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Mittels der Erfindung ist vorteilhafterweise eine einzelne Steuerung z. B. von Greifern und des Hubes eines Transportarmes nicht mehr erforderlich. Die Erfindung ermöglicht einen Automatismus des Aufnehmens und Abgebens eines Substrats, der lediglich durch das Einschalten und das Abschalten von Vakuum gesteuert wird. Die Vorteile der Erfindung liegen in einer vereinfachten und kostengünstigen Konstruktion einer Vorrichtung zum Aufnehmen und Abgeben von Substraten.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Substrat vor und nach dem Ansaugen des Substrats durch Vakuum,
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2 die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1 oberhalb eines Aufnahmetischs mit einem Greifer,
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2a eine vergrößerte Darstellung des Greifers,
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3 die Vorrichtung gemäß 2 in Kontakt mit dem Greifer,
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4 die Vorrichtung gemäß 3 während der Abgabe des Substrats an den Greifer,
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4a eine vergrößerte Darstellung des Greifers während der Abgabe des Substrats gemäß 4, und
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5 die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1 nach der Abgabe des Substrats an den Greifer.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Kontakt mit einem Substrat (oberes Bild) und einem aufgenommenen Substrat in Transportstellung (unteres Bild). Die Vorrichtung besteht aus einem Transportarm 6, an dem ein Saugerkopf 7 über einen Faltenbalgvakuumsauger 5, der in diesem Ausführungsbeispiel die vakuumbetätigte Einrichtung bildet, bewegbar befestigt ist. An dem Saugerkopf 7 befindet sich ein Vakuumsauger 1, der in einer bevorzugten Ausführungsform ein Faltenbalgvakuumsauger ist, zum Halten und Freigeben eines Substrats durch Ansaugen mittels Vakuum bzw. durch Abschalten des Vakuums. In dem Transportarm 6 ist ein Betätigungsstift 3, belastet durch eine Feder 8 befestigt, der den Saugerkopf 7 durchdringt. Die Feder 8 soll den Betätigungsgriff vor einem harten Aufprall schützen. Ein Stift 10 zwischen dem Saugerkopf 7 und dem Transportarm 6 dient als Verdrehsicherung. Über den Kanal 11 sind der Vakuumsauger 1 und der Vakuumsauger 5 verbunden bzw. bezüglich des Vakuums in Reihe geschaltet. Im oberen Bild von 1 befindet sich die Vorrichtung bei abgeschaltetem Vakuum oberhalb eines Substrats 2, wobei der Vakuumsauger 1 die Oberfläche 2a des Substrats 2 kontaktiert und der Betätigungsstift 3 zentriert zu einer Öffnung 9 (Mittelloch), in das ein Greifer (nicht dargestellt) eingreifen kann, angeordnet ist. Beim Einschalten des Vakuums saugt der Vakuumsauger 1 das Substrat 2 an, und gleichzeitig saugt der Vakuumsauger 5 an. Durch Absenken des Transportarmes 6 durchdringt der Betätigungsstift 3 die Öffnung 9 des Substrats 2 und öffnet den Greifer. Der Faltenbalg 5a des Vakuumsaugers 5 (vakuumbetätigte Einrichtung) zieht sich zusammen und bewegt den Saugerkopf 7 mit dem freigegebenen Substrat 2 auf den Transportarm 6 zu. Dieser Zustand ist im unteren Teil von 1 dargestellt.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit angesaugtem Substrat in der Stellung des unteren Bildes von 1 oberhalb eines Aufnahmetischs 12 mit einem Greifer 4 mit mehreren, vorzugsweise 3 Greiferfingern 4a (nur einer ist dargestellt) für das Substrat 2.
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2a zeigt eine vergrößerte Darstellung des Greifers 4. Der dargestellte Greiferfinger 4a ist durch eine mit einer Feder 13a belastete Glocke 13 durch Druck auf diese elastisch um eine Achse 4b drehbar, um das Substrat 2 in der Stellung B des Greiffingers 4a freizugeben und in der Stellung C festzuhalten. Vorzugsweise sind weitere zwei (nicht dargestellte) Greiferfinger 4a in 120° Abstand auf dem Umfang um die Achse A' angeordnet.
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3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in Kontakt mit dem Greifer 4, wobei das Substrat 2 noch nicht auf dem Aufnahmetisch 13 abgelegt und noch von dem Vakuumsauger 1 gehalten ist. Dabei drückt der Betätigungsstift 3 bereits auf die Glocke 13 des Greifermechanismus, so daß der Greifer 4 geöffnet ist und, wie in 2a zu sehen ist, der Greiferarm 4a in der Stellung B ist, und so daß das Substrat 2 über den oder die Greiferfinger 4a geschoben werden kann.
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4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Substrat 2 nach dem Ablegen des Substrats 2 auf dem Aufnahmetisch 12 in einem Zustand, in dem das Vakuum bereits abgeschaltet wurde, sich der Faltenbalg 5a entspannt, jedoch der Betätigungsstift 3 im Greifer 4 noch in der geöffneten Stellung hält. Dabei drückt der Faltenbalg 1a des Vakuumsaugers 1 noch auf das Substrat 2 und fixiert es so. Durch Abheben des Transportarmes 6 in Richtung D wird der Betätigungsstift 3 von der Glocke 13 des Greifers 4 wegbewegt und der Greifer 4 schließt sich.
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4a zeigt eine vergrößere Darstellung des Greifers 4, wobei der Betätigungsstift 3 auf die Glocke 13 des Greifermechanismus drückt und den Greiferfinger 4a in einer geöffneten Stellung in Richtung auf die Zentrumsachse A' des Greifers 4 hält, so wie sie in 4 dargestellt ist. Beim Entfernen des Betätigungsstiftes 3, d. h. beim Nachlassen des Druckes auf die Glocke 13 dreht sich der durch eine Feder 13a belastete Greiferfinger 4a um die Achse 4b von der Achse A' weg und erfaßt das Substrat 2.
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5 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung nach der Abgabe des Substrats 2 an den Greifer 4 oberhalb des Aufnahmetischs 12 mit dem Substrat 2.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß der 1 bis 5 in denen ein Faltenbalgvakuumsauger 1 vorgesehen ist entspannt sich, wie in 4 dargestellt ist, der Faltenbalg 5a bei feststehendem Transportarm 6 und kann den Faltenbalg 1a des Vakuumsaugers 1 bei feststehendem Substrat 2 dabei zusammendrücken. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wenn z. B. der Vakuumsauger 1 keinen Faltenbalg aufweist, daß der Transportarm 6 durch den sich entspannenden Faltenbalg 5a von dem Saugerkopf 7 weggedrückt wird und den Betätigungsstift 3 von der Glocke 12 wegbewegt, so daß bereits beim Abschalten des Vakuums sich der Greifer 4 schließen kann.
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Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet sowohl den Transport eines Substrats zu einem Greifer als auch das Aufnehmen eines Substrats von einem Greifer. Anhand der Erklärung der 1 bis 5 wurde der Transport eines Substrats zu einem Greifer dargestellt. Bei der Aufnahme eines Substrats von einem Greifer kann wie folgt verfahren werden.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform saugt sich der Vakuumsauger 1 nach dem Einschalten des Vakuums an der Oberfläche des Substrats fest, und der Faltenbalgvakuumsauger 5 bewegt den Transportarm 6 mit dem Betätigungsstift 3 auf den Greifer zu, wobei der Betätigungsstift 3 durch Druck auf die Glocke 13 des Greifermechanismus den Greifer 4 öffnet. Danach bewegt der Transportarm 6 das unter Vakuum von dem Vakuumsauger 1 gehaltene Substrat von dem Aufnahmetisch weg.
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In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Transportarm 6 motorisch bewegt. Beim Heranfahren des Transportarms 6 kontaktiert zunächst bei abgeschaltetem Vakuum der Vakuumsauger 1 die Oberfläche 2a des Substrats. Bei weiterem Heranfahren des Transportarms 6 wird der Greifer 4 betätigt. Der Vakuumsauger 1 verhindert dabei das Herausfallen des Substrats 2, z. B. bei einer Anordnung von unten. Nun wird das Vakuum erzeugt, und das Substrat 2 wird durch das Zusammenziehen der Sauger 5 und 1 aus dem Greifer 4 entnommen.
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Vorzugsweise werden die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bei der Aufnahme und Abgabe von Substraten für CDs oder DVDs im Fertigungsprozeß verwendet.
