DE102007052027B3

DE102007052027B3 - Verfahren und Vorrichtung zur kontaminationsfreien Behandlung stoßempfindlicher Glasplatten in Reinsträumen

Info

Publication number: DE102007052027B3
Application number: DE102007052027A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Niewiera
Original assignee: Grenzebach Maschinenbau GmbH
Current assignee: Grenzebach Maschinenbau GmbH
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-11-01
Also published as: WO2009056103A1; US20110005903A1; DE112008002899A5; JP5081978B2; CN101842304B; JP2011501476A; KR20100069709A; KR101190911B1; CN101842304A; US8360226B2

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum kontaminationsfreien, exakt definierten, horizontalen Ausrichten und folgenden Umsetzen von dünnen, stoßempfindlichen kristallinen Platten, insbesondere Glasplatten (9) in eine definierte vertikale Lage. Die Glasplatten (9) werden unter Reinstraumbedingungen ohne die Verwendung eines Industrieroboters und ohne Kontamination durch Menschen ausgerichtet, umgesetzt und in der richtigen Lage der weiteren Bearbeitung zugeführt. Die Vorrichtung ist kostengünstig und betriebssicher.

Description

Die Bearbeitung von kristallinen Strukturen, insbesondere von Glasplatten, in Reinsträumen war am Anfang in der Fertigungstechnik für Halbleiter erforderlich.
Im Laufe der Zeit stellten sich unter anderen die Photovoltaik und die Herstellung von TFT-Bildschirmen als nennenswerte Anwendungsgebiete für diese Fertigungstechnik heraus.
Maßgeschneiderte Solarmodule ermöglichen die passgenaue Integration in Bauwerksraster und Profile. Semitransparente Solarzellen aber auch opake Solarzellen mit transparenten Bereichen lassen Photovoltaik-Verglasungen lichtdurchflutet erscheinen. Die Solarzellen übernehmen dabei häufig den gewünschten Effekt des Sonnen- und Blendschutzes.
Die Herstellung von solchen Photovoltaik-Anlagen erfordert Arbeitsbedingungen wie sie vor allem bei der Herstellung von integrierten elektronischen Schaltungen üblich sind. Diese so genannten Reinraum-Bedingungen machen jedoch bei der Herstellung von Photovoltaik-Anlagen zusätzlich die Handhabung flächenmäßig großer stoßempfindlicher Glasplatten erforderlich.
Die Fertigung und weitere Bearbeitung stoßempfindlicher Platten wird auch bei der Herstellung von Flachbildschirmen größerer Bauart und in hoher Stückzahl verlangt.
Moderne Flachbildschirme verdrängen zunehmend die alten Röhrenmonitore und werden zudem immer preiswerter.
Sie basieren auf der TFT/LCD-Technologie. LCD (Liquid Cristal Display = Flüssigkristall-Display) steht dabei für die Verwendung von Flüssigkristallen in den einzelnen Bildpunkten des Bildschirms und TFT steht hierbei für „Thin Film Transistor„. Bei den TFT,s handelt es sich um kleinste Transistor-Elemente, welche die Ausrichtung der Flüssigkristalle und damit deren Lichtdurchlässigkeit steuern.
Ein Flachbildschirm-Display besteht aus zahlreichen Bildpunkten (Pixeln). Jeder Bildpunkt wiederum besteht aus 3 LCD-Zellen (Sub-Pixel), entsprechend den Farben Rot, Grün und Blau. Ein 15-Zoll großer Bildschirm (diagonal gemessen) enthält etwa 800.000 Bildpunkte oder ungefähr 2,4 Millionen LCD-Zellen.
Zum Verständnis der Funktionsweise:
Eine Flüssigkristall-Zelle (LCD-Zelle) funktioniert ähnlich wie eine Polaroid-Sonnenbrille. Hält man 2 Polaroidgläser übereinander und beginnt, sie gegeneinander zu verdrehen, so sieht man zunächst immer weniger und dann gar nichts mehr. Dieser Effekt kommt dadurch zustande, dass Polaroidglas nur für Lichtwellen durchlässig ist, die in einer bestimmten Ebene schwingen. Werden 2 solcher Gläser übereinander gehalten und um 90° gegeneinander verdreht, so kann ein Teil des Lichts zwar noch durch das erste Glas hindurch treten, jedoch nicht mehr durch das zweite, denn dieses steht nun quer zu den ankommenden Lichtwellen und filtert sie aus.
Eine LCD-Zelle funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Sie besteht aus zwei gegeneinander um 90° verdrehten Polaroidgläsern, durch die nach dem oben Erklärten somit kein Licht hindurchgelangen kann. Zwischen diesen beiden Polaroidgläsern befindet sich eine Schicht aus Flüssigkristallen, welche die natürliche Eigenschaft hat, die Schwingungsebene von Licht zu drehen. Diese Flüssigkristall-Schicht ist gerade so dick, dass das Licht, welches durch das erste Polaroidglas gelangt, um 90° zurückgedreht wird, und damit auch durch das zweite Polaroidglas gelangen kann, also für den Betrachter sichtbar wird.
Werden die Flüssigkristall-Moleküle nun durch das Anlegen einer elektrischen Spannung aus ihrer natürlichen Position weggedreht, so gelangt weniger Licht durch die Zelle und der entsprechende Bildpunkt wird dunkel. Die entsprechende Spannung wird durch ein TFT-Element erzeugt, welches zu jeder LCD-Zelle gehört. Das Licht für das LCD-Display entsteht im hinteren Teil des Bildschirmgehäuses durch kleine Fluoreszenzröhren, wie sie in größerem Maßstab zur Raumbeleuchtung benutzt werden.
Da jeder Bildpunkt 3 Farbfilter für die Farben Rot, Grün und Blau aufweist kann über die Steuerung der Durchlässigkeit dieser Filter jeder Bildpunkt eine gewünschte Farbmischung bzw. eine gewünschte Farbe annehmen.
Für Standard-Büroanwendungen haben Flachbildschirme eine hervorragende Schärfe und besitzen eine ausreichende Farbqualität. Auch ergonomisch haben TFT,s viel zu bieten: weniger Platzbedarf, eine Leistungsaufnahme von nur einem Drittel eines Röhrenmonitors und eine wesentlich geringere Strahlenemission.
Für die Herstellung von TFT-Bildschirmen sind, wie in der Mikroelektronik üblich, so genannte Reinsträume erforderlich. Dies ist deshalb notwendig, da in Anbetracht der geringen Größe der leitungsführenden Strukturen während des Fertigungsprozesses auch Partikel von geringer Größe Leitungsunterbrechungen verursachen können. Im Falle der Fertigung eines TFT-Bildschirms hätte eine solche Leitungsunterbrechung den Ausfall eines Bildpunktes zur Folge.
Ein Reinraum, bzw. ein Reinstraum, ist ein Raum, in dem die Konzentration luftgetragener Teilchen geregelt wird. Er ist so konstruiert und wird so verwendet, dass die Anzahl der in den Raum eingeschleppten bzw. im Raum entstehenden und abgelagerten Partikel kleinstmöglich ist und andere Parameter wie Temperatur, Feuchte oder Luftdruck nach Bedarf geregelt werden.
Einerseits werden die TFT-Bildschirme zurzeit immer preiswerter, andererseits zeichnet sich zunehmend der Bedarf nach Bildschirmen von gigantischen Ausmaßen ab. Dies umso mehr als sich solche Bildschirme einerseits sehr leicht bei Großveranstaltungen verwenden lassen und andererseits durch die moderne Fertigungstechnik in erschwinglichen Preisklassen liegen.
Die Fertigung von Großbildschirmen erfordert jedoch gerade in Reinsträumen besondere Maschinen zur Handhabung der hierbei benötigten großflächigen dünnen Glasplatten.
Verwendbar sind zu diesem Zweck in erster Linie Mehrachs-Industrieroboter.
Die Anwendung verschiedenster Ausführungen von Mehrachs-Industrierobotern in der Fertigungstechnik der unterschiedlichsten Produkte ist zum Stand der Technik zu rechnen.
Solche Industrieroboter werden in großen Hallen meist zum Transport unhandlicher und schwerer Lasten eingesetzt, können aber auch bei der Fertigung von kleineren Maschinenteilen nutzbringend eingesetzt werden. In allen Fällen kommt es dabei auf die reproduzierbare Exaktheit der Bewegungsabläufe der einzelnen Erfassungsvorgänge, Transportbewegungen und Absetzvorgänge an.
Unter welchen Umständen diese Bewegungsabläufe stattfinden ist hierbei in vielen Fällen unwichtig. So spielt es meist keine Rolle welche Geräuschentwicklung ein solcher Bewegungsablauf verursacht, oder ob mit einem solchen Vorgang Staubbewegungen oder ein mehr oder weniger großer Austritt von Schmiermittel verbunden ist. Auch ein unvermeidlicher Abrieb bewegter und eine Reibung verursachender Maschinenteile ist meist unbeachtlich.
Ganz anders sind solche natürlichen Begleiterscheinungen bei der Arbeit in kontaminationsgefährdeter Umgebung zu betrachten, wie zum Beispiel in der Nahrungsmittel verarbeitenden Industrie, in der Pharmaindustrie oder eben bei der Herstellung von Halbleitern in Reinsträumen.
So ist aus der EP 1 541 296 A1 ein Handhabungsgerät, wie ein Industrieroboter zum Einsatz in kontaminationsgefährdeter Umgebung bekannt mit einer Anzahl von mit einem Spülmedium beaufschlagbaren Spülräumen im Bereich von Antriebseinheiten des Handhabungsgeräts. Bei einem solchen Gerät soll die Aufgabe gelöst werden, das Gerät dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine sichere Einsetzbarkeit des Handhabungsgeräts in kontaminationsgefährdeter Umgebung in konstruktiv einfacher und damit insbesondere kostengünstiger Weise möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass einer Mehrzahl von Gruppen von Antriebseinheiten jeweils ein eigener Spülraum zugeordnet ist (Anspruch 1).
Die Umgebung, in der ein derartiger Industrie-Roboter eingesetzt werden soll, ist zwar gegenüber einer normalen Umgebung gegen Kontamination empfindlicher und stellt deshalb auch höhere Anforderungen an die konstruktive Ausgestaltung, aber derartige besondere Anforderungen sind nicht zu vergleichen mit den Bedingungen, wie sie in Reinsträumen Vorschrift sind.
Aus der DE 20 2007 003 907 U1 ist eine Vorrichtung zum automatischen Sortieren von Glasplatten bekannt. In dieser Druckschrift ist unter anderen eine Ausrichtvorrichtung (1) beschrieben, die über steuerbare Rollen (8) die Glasplatten an einem linken und/oder einem rechten Anschlagband (7) ausrichtet, wobei die Ausrichtvorrichtung (1) aus zwei, jeweils gesondert um ein Schwenklager (5) drehbaren, Rahmen-Rollenträgern (10) besteht. Abgesehen davon, dass diese Ausrichtvorrichtung (1) nicht für den Betrieb von Reinstraum-Bedingungen vorgesehen ist, erfolgt hier die Ausrichtung dicker und relativ stabiler Glasplatten über stoßartige Anschläge an zwei Anschlagbändern (7). Dies ist für die Ausrichtung dünner, bruchgefährdeter Glasplatten ein total ungeeignetes Verfahren der Ausrichtung. Ein Hinweis auf die besonders schonende gleitende Ausrichtung von dünnen, stoßempfindlichen Glasplatten nach der Erfindung ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.
In der, von der DE 19 18 791 A beschriebenen, Vorrichtung zum Überführen und Stapeln von Platten soll die Überführungsgeschwindigkeit und die Stapelgeschwindigkeit von Platten gegenüber einem Stapelbetrieb nach dem Stand der Technik, der teilweise manuell unterstützt wird, beträchtlich erhöht werden. Dies geschieht im Wesentlichen dadurch, dass das Heben oder Umkehren jeder Platte in zwei Stufen ausgeführt wird. Um die jeweilige Platte bei dem hier beschriebenen Verfahren handhaben zu können wird sie fest mittels einer Saugeinrichtung (4) verbunden, verschiedenen drehbaren Trageinrichtungen zugeführt und in verschiedene waagrechte und schräge Positionen verbracht bis sie endlich zu einem Stapelabschnitt (11) überführt wird. Zu dem schonenden und sanften Ausrichten von dünnen, stoßempfindlichen Glasplatten unter Reinstraumbedingungen ergeben sich hierbei keine Anregungen.
Aus der DE 10 2005 039 453 A1 ist ferner eine Bearbeitungsanlage modularen Aufbaus für flächige Substrate bekannt geworden. Solche flächigen Substrate, zum Beispiel TFT-Bildschirme, sind aus Gründen des Verschmutzungsschutzes für die Handhabung unter atmosphärischen Sonderbedingungen auf Einhausungen angewiesen. Gemäß der dort vorgestellten Erfindung wird auf eine Einhausung der Bearbeitungsanlage verzichtet, dafür aber die modular aufgebaute Bearbeitungsanlage mit einer Transferanlage versehen, die sowohl einen schnellen Zugriff auf die einzelnen Module wie auch eine schnelle Umsetzung zwischen den einzelnen Modulen ermöglicht und über die ein Transfer der Substrate zwischen den Modulen auch unter Reinstraumbedingungen ermöglicht wird. Das wird dadurch erreicht, dass die Transfereinheit eine die Substratauflage aufnehmende, als Einhausung ausgebildete Transferkammer aufweist, so dass die Größe der Einhausung auf die Größe des Substrates, und damit auf die unbedingt notwendige Größe reduziert werden kann. Hier handelt es sich zwar um Maßnahmen um eine Bearbeitungsanlage unter Reinstraumbedingungen auf gewisse Weise zu optimieren, jedoch ist das Thema der Ausrichtung dünner stoßempfindlicher Glasplatten nicht berührt.
Abgesehen davon sind große dünne Glasplatten, wie sie für die Fertigung großer TFT-Bildschirme verwendet werden, durch ihre Struktur und gleichzeitige relativ große Masse gegen kleinste Stöße äußerst empfindlich. Ein Industrieroboter ist deshalb auch aus den Gründen fehlender Feinfühligkeit und für solche Fälle mangelnder Positioniergenauigkeit zur Handhabung großer dünner Glasplatten in Reinsträumen nicht geeignet.
Besondere Aufmerksamkeit erfordert unter Reinstraum-Bedingungen die Umsetzung großer stoßempfindlicher Glasplatten von der horizontalen Ausrichtung in eine vertikale Ausrichtung.
Ein weiterer Aspekt bei der Aufrechterhaltung von Reinstraum-Bedingungen, besonders bei der Fertigung kostenintensiver Produkte, ist die Kontaminationsgefahr durch den Menschen. Ein unbeabsichtigtes Niesen kann hierbei eine ganze Produktionseinheit zerstören. Ebenso erfordert eine derartige Anlage eine erhöhte Zuverlässigkeit. Da die Kosten für die Anschaffung und den Betrieb eines entsprechend ausgestalteten Industrie-Roboters hoch sind, ist auch der günstige Preis einer solchen Anlage wichtig.
Gerade bei der Handhabung großflächiger Glasplatten durch einen Industrie-Roboter ist zu beobachten, dass solche großen Flächen durch die Bewegung zum Schwingen neigen. Das kann zum einen bedingt sein durch die nur an wenigen Stellen anhaftenden Saugelemente und zum anderen durch die beschleunigten Bewegungsabläufe solcher Roboter. Bei derartigen Schwingungs-Erscheinungen Ist die zusätzliche Gefahr eines Glasbruchs gegeben.
Der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei der Ausrichtung und Positionierung großer dünner Glasplatten unter Reinstraum-Bedingungen einen Fertigungsprozess bzw. eine Zulieferung zu einem bestimmten Fertigungsprozess zu gewährleisten, der ohne den Zutritt von Menschen, aber von Menschen außerhalb der Fertigung gesteuert und überwacht, erfolgt. Die entsprechende Vorrichtung muss zuverlässig sein und preiswert in der Herstellung. Die Bewegungsabläufe der Glasplatten müssen unerwünschte Schwingungen ausschließen.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. einem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen im Einzelnen:
1: die räumliche Darstellung eines Rollenförderers
2: die Darstellung des Rollenantriebs
3: die Draufsicht auf den Rollenförderer und die Ausrichteinheit
4: die räumliche Darstellung des Rollenförderers und der Umsetzeinheit
5: die räumliche Darstellung des Rollenförderers, der Ausrichteinheit und der Umsetzeinheit
6: die räumliche Darstellung der Umsetzeinheit und der Ablagevorrichtung
Für Reinsträume, wie sie auch in der Mikroelektronik Verwendung finden, gibt es mehrere hierarchische Bereiche mit entsprechender Reinraumklasse. So umgibt den Reinstraum (Klasse 10 und besser), in dem mit Substraten hantiert wird, ein abgetrennter Bereich mit den benötigten Anlagen zur Beschichtung und Strukturierung. Benötigte Pumpen für die Vakuumtechnik befinden sich meist in einem darunter liegenden Stockwerk.
Der Reinstraum-Zugang erfolgt meist über eine Folge verschiedener Reinraumbereiche mit fallender Reinraumklasse. Zwischen diesen Bereichen wird in der Regel ein Kleiderwechsel verlangt. Um Verschmutzungen von Gegenständen, die mit dem Fußboden in Berührung kommen (z. B. Schuhsohlen), zu minimieren, befinden sich an den jeweiligen Zugängen spezielle klebrige Fußmatten. Der Zugang zum Reinstraum selbst folgt zusätzlich über Personal- und Materialschleusen, in denen wiederum starke Luftströmungen und Filtersysteme vorhandene Partikel aufwirbeln und absaugen, so dass keine zusätzliche Verunreinigung von außerhalb eingetragen wird.
Materialien, die in Reinräumen eingesetzt werden, müssen über abriebfeste Oberflächen verfügen. Aufgestellte Anlagen und Geräte dürfen die laminare Luftströmung nur minimal stören. Ein Reinraum wird in der Regel mit Überdruck (Überdruckbelüftung) beaufschlagt.
Die im Reinstraum verwendeten Glasplatten (9) werden in einem der vorgehenden Räume gesäubert und in mehrere Schutzhüllen verpackt.
Diese Schutzhüllen werden dann entsprechend dem jeweiligen Bearbeitungsvorgang der Glasplatten (9) und entsprechend den geforderten Reinraumbedingungen bzw. Reinstraumbedingungen wieder entfernt.
Der Zugang der Glasplatten (9) zu dem Raum, in dem die erfindungsgemäße Ausrichtung und Positionierung erfolgt, geschieht über eine Schleuse durch die ein Rollenförderer führt.
Ein solcher Rollenförderer besteht aus einer Folge von parallel angeordneten Rollen (2), wie sie in der 1 dargestellt sind. Hierbei wird jede Rolle (2) über ein eigenes Kegelrad und einen allen Rollen gemeinsamen Antrieb (3) betrieben, wie aus der 1 zu ersehen ist. Der Rollenförderer kann auf einer Grundplatte (1) montiert sein.
Eine Detaildarstellung eines solchen Antriebs ist in 2 gezeigt.
Hier ist zu erkennen dass ein länglicher Antriebsmotor mit einem nachgeschalteten Winkelgetriebe über ein großes Kegelrad ein kleineres Kegelrad auf einer Zentralwelle antreibt. Diese Zentralwelle ist mehrfach gelagert und trägt im Bereich jeder Rolle (2) ein kleineres Kegelrad, das ein direkt auf der jeweiligen Rolle (2) sitzendes weiteres Kegelrad antreibt. Diese Bauweise ist preiswert und ermöglicht einen zuverlässigen langjährigen Betrieb. Durch die Verwendung von Kegelrad-Antrieben ist eine hohe Betriebssicherheit bei gleichzeitiger kostengünstiger Herstellung gewährleistet.
Die Lager dieser Rollen (2) sind entsprechend den geforderten Reinraumbedingungen ausgelegt.
Ein solcher Rollenförderer kann aber auch aus einer Folge von Rollen mit jeweils einem eigenen elektromotorischen Antrieb und einer eigenen Steuerung bestehen oder mit Kegelrädern versehen sein, die jeweils gruppenweise angetrieben werden.
Rollenförderer werden immer dann verwendet, wenn es notwendig ist, eine oder mehrere Glasplatten (9) zu dem nächsten Bestimmungsort zu transportieren.
Gelangt die jeweilige Glasplatte (9) dann in den Bereich der Ausrichteinheit, wie in der 3 gezeigt, wird ihre Lage durch Sensoren erfasst und die Glasplatte (9) in einer vorläufigen Stellung zum Halten gebracht. In der 3 ist ein solcher Vorgang von oben gesehen dargestellt, die Glasplatte ist aus Gründen der Übersicht weggelassen.
Als Sensoren können entsprechend der jeweiligen Anforderungen für einen Fachmann geläufige, verschiedenste Arten und Anordnungen von Sensoren unterschiedlichster Bauart zum Einsatz kommen.
Zum eigentlichen Ausrichten einer Glasplatte (9) wird unterhalb der Laufrollen ein Heberahmen (8) angehoben, der einen Ausrichtrahmen (5) trägt, wobei dieser wiederum Querverstrebungen (4) mit Auflageelementen trägt, die den zwischen den Laufrollen bestehenden Freiraum durchdringen und das Auflage-Niveau der Laufrollen überragen.
Das Anheben des Heberahmens (8) erfolgt über einen eigenen Antrieb, der über ein Hebelgestänge und die Verkürzung einer Gewindestange die Auslenkung von Hebeelementen bewirkt. Es sind jedoch auch andere dem Fachmann bekannte Möglichkeiten anwendbar, die eine Hubwirkung aufweisen und mit den Bedingungen im Reinstraum vereinbar sind.
Der Ausrichtrahmen (5) trägt auf drehbar gelagerten Querverstrebungen (4) befestigte Auflageelemente, die eine abdruckfreie Oberfläche aufweisen und die Glasplatte (9) an der Unterseite berühren und sie auf diese Weise tragen.
Der Ausrichtrahmen (5) ist einerseits auf Verschiebeauflagen über einzeln durch Antriebe (6) ansteuerbare Verschiebeelemente verschieblich gelagert, wodurch die beiden längs verlaufenden Traversen des Ausrichtrahmens (5), die mit den drehbar gelagerten Querverstrebungen (4) gelenkig verbunden sind, unterschiedlich positionierbar sind.
Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sich nicht nur der Ausrichtrahmen (5) insgesamt parallel verschieben und somit fein justieren lässt, sondern sich auch wie ein Parallelogramm schräg verstellen lässt und der Ausrichtrahmen (5) die auf den Auflageelementen aufliegende Glasplatte (9) stoßfrei in die gewünschte Position bringt.
Eine Kontrolle der genauen Positionierung der Glasplatte (9) kann über Linien-Laser oder über Markierungen, deren Position über Laser und/oder Sensoren überwacht wird, erfolgen.
Somit lässt sich eine Glasplatte (9) mit einer größtmöglichen Genauigkeit positionieren und unter Reinstraum-Bedingungen der weiteren Bearbeitung zuführen.
Das geschieht dadurch, dass nach dem Vorgang des genauen, durch Sensoren überwachten Ausrichtens der Glasplatte (9) der Heberahmen (8) soweit abgesenkt wird, dass die Glasplatte (9) wieder auf den Rollen aufliegt.
Die in der 3 dargestellten Zwischenräume zwischen den Rollen (2) einerseits und den auf dem Ausrichtrahmen positionierten Querverstrebungen (4), deren Abdrückelemente zwischen den Rollen (2) hindurch treten und sich zwischen diesen verschieben, können jeweils entsprechend den zu erwartenden Verschiebungsbewegungen eingestellt werden.
In der Praxis sind jedoch geringe Ausrichtbewegungen einer Glasplatte (9) zu erwarten, so dass für die Ausrichtung einer typischerweise auszurichtenden Glasplatte (9) die entsprechenden Zwischenräume zwischen den Rollen (2) ausreichen.
In der 4 ist eine perspektivische Darstellung einer Glasplatte (9) auf einer erfindungsgemäßen Umsetzvorrichtung gezeigt.
In dieser 4 ist zu erkennen, wie die Rollen (2), auf denen die Glasplatten (2) horizontal an die Umsetzvorrichtung herangeführt werden, eine Glasplatte (2) in den Bereich des Querholms (13) der Umsetzergabel und der rechtwinklig damit verbundenen Saugkopfträgerholme (14) befördert haben. Die Saugkopfträgerholme (14) verlaufen hierbei im Wesentlichen parallel zu den Rollen (2). Eine Kontrolle der genauen Positionierung der Glasplatte (9) kann über, nicht gesondert dargestellte, Linien-Laser oder über Markierungen, deren Position über Laser und/oder Sensoren überwacht wird, erfolgen.
Somit lässt sich eine Glasplatte (9) mit einer größtmöglichen Genauigkeit umsetzen und unter Reinstraum-Bedingungen der weiteren Bearbeitung zuführen.
Weiter ist der 4 zu entnehmen, dass die Umsetz-Vorrichtung mit einer Befestigungsplatte (1) am Boden verankert ist. Der Querholm (13) der Umsetzgabel ist über ein Befestigungselement sowie ein oberes Umlenkgetriebe (11) und ein damit über eine einen bestimmten Abstand aufweisende Quertraverse, verbundenes unteres Umlenkgetriebe (10) an der Befestigungsplatte (1) gelagert.
Das obere Umlenkgetriebe (11) wird hierbei von dem oberen Servoantrieb (17) und das untere Umlenkgetriebe (10) von dem unteren Servoantrieb (16) angetrieben.
An dem Querholm (13) der Umsetzgabel sind beispielhaft vier Saugkopfträger-Holme (14) mit jeweils fünf Saugköpfen (15) dargestellt.
Die Saugköpfe (15) saugen sich vor dem Vorgang des Umsetzens an der betreffenden Glasplatte (9) fest und verbinden sie mit der Umsetz-Vorrichtung.
Der flexible Leitungskanal (12) ist emissionsfrei gekapselt und verfügt zusätzlich über ein eigenes Absaug-System.
In der 5 ist in einer Zeichnung eine Kombination einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung und einer erfindungsgemäßen Umsetzvorrichtung dargestellt.
In der perspektivischen Ansicht der 6 ist zu erkennen, wie die Glasplatte (9), von den Saugköpfen (15) gehalten, in eine senkrechte Position in den Bereich der Ablagevorrichtung (18) verschwenkt wurde.
Über das untere Umlenkgetriebe (10) erfolgt hierbei im Wesentlichen der eigentliche Schwenkvorgang von der horizontalen Lage in die erforderliche vertikale Lage. Durch das obere Umlenkgetriebe (11) kann dann eine weitere Feinjustierung einer Glasplatte (9) sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung vorgenommen werden.
In der Ablagevorrichtung (18) verbleibt eine Glasplatte (11) dann bis zu dem Vorgang der Beschichtung gemäß dem eigentlichen Verwendungszweck.
Zur Anpassung an unterschiedliche Gegebenheiten bezüglich der Abmessungen der umzusetzenden Glasplatten und bezüglich unterschiedlich dimensionierter Ablagevorrichtungen kann vorgesehen sein, die das untere Umlenkgetriebe (10) und das obere Umlenkgetriebe (11) verbindende Quertraverse, so auszugestalten, dass der Abstand dieser beiden Umlenkgetriebe (10, 11) motorisch verändert werden kann. Die aktuellen Positionen der relevanten Anlagenteile können zur Kontrolle an einem Bildschirm von Sensoren steuerungstechnisch erfasst werden.
Vergleichende Erfassung von Positionen der Anlagenteile und Positionsdaten von Glasplatten (9) ermöglichen exakte Soll-Ist-Vergleiche und präzise Positionierungsergebnisse.
Die entsprechenden Anlagenteile sind aus Gründen der übersichtlichen Darstellung nicht gezeichnet.
Ein Saugkopf (15) besteht im Wesentlichen aus einer Distanzbuchse die an ihrem unteren Ende eine den Reinstraumbedingungen angepasste Schraubverbindung trägt, mit der sie mit dem Saugkopfträgerholm (14) verbunden ist. Im Inneren eines Saugkopfes (15) ist ein Strömungssensor angeordnet, der den durch ein Ansaugelement strömenden Luftstrom erfasst und die von ihm ermittelten Messwerte zur Steuerung der Umsetz-Vorrichtung weiterleitet.
Ein derartiges Ansaugelement besteht im Wesentlichen aus einem speziellen Hochleistungswerkstoff, der unter dem Kurzzeichen PEEK bekannt ist.
Bevorzugt wird dieser Kunststoff auch bei anderen Teilen, die einem Abrieb ausgesetzt sind, wie zum Beispiel der Auflage der Rollen (2), verwendet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur kostengünstiger zu realisieren als eine entsprechende Anlage mit einem Industrieroboter und gewährleistet eine hohe Kontaminationsfreiheit, sie erfüllt auch hinsichtlich der Betriebssicherheit und Ausfallsicherheit hohe Anforderungen.
Gerade bei der Behandlung großflächiger und dünner Platten, wie sie in Zukunft bei der Herstellung großflächiger Bildschirme und Solaranlagen verwendet werden, ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine weitgehende Vermeidung unerwünschter Schwingungsvorgänge bei den Bewegungsabläufen und eine Bruchgefahr weitgehend reduziert.
Ein die empfindlichen Glasplatten schonendes Verfahren beim Umsetzen in die Ablagevorrichtung (18) wird dadurch erreicht, dass die Glasplatte (9) zuerst der Ablagevorrichtung (18) über die Umlenkgetriebe (11, 10) angenähert wird und dann nach dem Abklingen eventueller Schwingungsvorgänge eine Feinjustierung erfolgt, indem die Glasplatte langsam in die für die weitere Bearbeitung erforderliche Endstellung gebracht wird.
Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu verwendet werden die Glasplatten (9) nach der erfolgten Beschichtung in der vertikalen Lage wieder über eine Vorrichtung zum Umsetzen aus der Ablagevorrichtung (18) in eine horizontale Lage zu befördern und auf einem Rollenförderer dem weiteren Produktionsprozess einzugliedern.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die metallene Ablagevorrichtung (18) während der Bearbeitung der Glasplatten (9) erheblichen Temperaturerhöhungen ausgesetzt ist, die ein Verziehen dieser Vorrichtung und damit eine Positions-Verschiebung der Glasplatte (9) zur Folge hat. Die Gesetze, nach denen eine solche Verschiebung erfolgt, sind jedoch physikalisch bekannt und somit mathematisch erfassbar. Deshalb kann hier eine Messung der Temperatur der Ablagevorrichtung (18) insofern Abhilfe schaffen als die daraus resultierende Änderung der Positionierung der Glasplatte (9) als bekannte Größe bei dem Prozess der Bearbeitung berücksichtigt werden kann.
Die interaktive Steuerung der jeweils verwendeten Bewegungselemente und Sensoren erfordert ein spezielles Steuerungsprogramm.

1: Grundplatte, Befestigungsplatte
2: Rolle
3: Antrieb am Rollenförderer
4: Querverstrebungen, Aufnahme von Abdrückelementen
5: Ausrichtrahmen
6: Antrieb der Verschiebeelemente
7: Drehgelenke des Ausrichtrahmens
8: Heberahmen für Ausrichteinheit
9: Glasplatte
10: unteres Umlenkgetriebe
11: oberes Umlenkgetriebe
12: gesicherter, flexibler Leitungskanal
13: Querholm der Umsetzgabel
14: Saugkopfträger-Holm
15: Saugkopf
16: unterer Servoantrieb
17: oberer Servoantrieb
18: Ablagevorrichtung

Claims

Vorrichtung zum kontaminationsfreien, exakt definierten, horizontalen Ausrichten und Positionieren von dünnen, stoßempfindlichen kristallinen Platten, insbesondere Glasplatten (9), unter Reinstraumbedingungen, mit den folgenden Merkmalen: a) einem Rollenförderer mit Rollen (2) und einem Antrieb (3), b) einer Ausrichteinheit mit einem Heberahmen (8) und einem auf diesem liegenden Ausrichtrahmen (5), wobei der Ausrichtrahmen (5) mit diesem drehbar gelenkig verbundene Querverstrebungen (4) mit Auflageelementen aufweist, die den Freiraum zwischen den Rollen (2) durchdringen, das Auflage-Niveau der Rollen (2) überragen und die Glasplatte (9) tragen, c) zwei Schiebelementen, die von jeweils einzeln steuerbaren Antrieben (6) betätigt werden und jeweils sich in Drehgelenken (7) drehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe des Rollenförderers als Kegelrad-Antriebe ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (2) jeweils mit einem eigenen Servoantrieb versehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anheben des Heberahmens (8) über einen Antrieb erfolgt, der über ein Hebelgestänge und die Verkürzung einer Gewindestange die Auslenkung von Hebeelementen bewirkt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente auf den Querverstrebungen (4) aus PEEK-Kunststoff gefertigt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch bewegten Teile emissionsfrei gekapselt und aus abriebfestem Material gefertigt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Positionierung der Glasplatte (11) über Laser und/oder Sensoren erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibler Leitungskanal (12) über ein eigenes Absaug-System verfügt.
Verfahren zum kontaminationsfreien, exakt definierten, horizontalen Ausrichten und Positionieren von dünnen, stoßempfindlichen kristallinen Platten, insbesondere Glasplatten (9), unter Reinstraumbedingungen, mit den folgenden Merkmalen: a) in einem Reinstraum wird eine Glasplatte (9) von einem Rollenförderer mit Rollen (2) und einem Antrieb (3) auf eine Ausrichteinheit befördert, wobei die Rollen (2) in Gruppen oder einzeln über Kegelräder von einer Antriebsquelle angetrieben werden, b) zum Ausrichten der Glasplatte (9) wird von unten durch den Freiraum zwischen den Rollen (2) ein Heberahmen (8) mit einem aufliegenden Ausrichtrahmen (5) angehoben, wobei der Ausrichtrahmen (5) mit diesem drehbar gelenkig verbundene Querverstrebungen (4) mit Auflageelementen aufweist, die den Freiraum zwischen den Rollen (2) durchdringen, das Auflage-Niveau der Rollen (2) überragen und die Glasplatte (9) tragen, c) die Glasplatte (9) wird über zwei, von jeweils einzeln ansteuerbaren Antrieben (6) betätigte, und jeweils sich in Drehgelenken (7) drehende, Schiebelemente stoßfrei positioniert, d) nach dem Positionierungsvorgang wird der Heberahmen (8) soweit abgesenkt, dass die Glasplatte (9) wieder auf den Rollen aufliegt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe des Rollenförderers als Kegelrad-Antriebe ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (2) jeweils mit einem eigenen Servoantrieb versehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Anheben des Heberahmens (8) über einen Antrieb erfolgt, der über ein Hebelgestänge und die Verkürzung einer Gewindestange die Auslenkung von Hebeelementen bewirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente auf den Querverstrebungen (4) aus PEEK-Kunststoff gefertigt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch bewegten Teile emissionsfrei gekapselt und aus abriebfestem Material gefertigt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Positionierung der Glasplatte (11) über Laser und/oder Sensoren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibler Leitungskanal (12) über ein eigenes Absaug-System verfügt.
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
Maschinenlesbarer Träger mit dem Programmcode eines Computerprogramms zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.