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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Positionieren
von plattenförmigen Gegenständen, insbesondere
von dünnen Glasplatten oder Platten aus anderen transparenten
Materialien, die beispielsweise für die Fertigung von Bildschirmen
verwendet werden.
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Dünne
Glasplatten werden vielfach für die Herstellung von LCD
(Liquid-Crystal-Display) TFT (Thin Film Transistor) OLED (Organic
Light Emitting Diode) PDB (Plasma Display Panel) oder andere Bildschirme
verwendet. Häufig wird auf die Platte eine Schicht aus
Indium-Zinn-Oxyd (ITO) aufgebracht um eine elektrisch leitfähige
Schicht zu erhalten. Verfahren zum Aufbringen der ITO-Schicht sind z.
B. aus
US 2002/0016075
A1 bekannt.
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Die
ITO-Schicht oder eine andere auf den plattenförmigen Gegenstand
aufgebrachte Schicht soll in bestimmter vorgegebener Weise strukturiert werden
können. Hierzu ist es üblich, Laserstrahlung einzusetzen,
z. B. aus einem LEA-Prozess (Excimer Laser Annealing). Durch die
Laserstrahlung wird die amorphe Schicht in eine kristalline Schicht
umgewandelt. Die Umwandlung findet jedoch nur entsprechend der gewünschten
Struktur in Teilbereichen der Schicht statt. Anschließend
kann beispielsweise durch Ätzen das verbliebene amorphe
Schichtmaterial entfernt werden. Details zu diesem Verfahren sind ebenfalls
der
US 2002/0016075
A1 entnehmbar.
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Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein solches Verfahren
der Strukturierung beschränkt, auch wenn derartige Verfahren
zu den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gehören.
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Die
beispielsweise ebenfalls in der
US 2002/0016075 A1 oder in der Zusammenfassung
von
JP 2006140230 beschrieben
ist, wird die Glasplatte von einem Vakuum-Spanntisch (vacuum chuck)
gehalten, (d. h. an die Oberfläche des Vakuum-Spanntischs
angesaugt), während die Laserstrahlung auf die gegenüberliegende
Seite der Glasplatte bzw. auf die dort angeordnete Oberflächenschicht
eingestrahlt wird. Um die Glasplatte in geeigneter Weise zu Positionieren,
ist der Vakuum-Spanntisch verfahrbar.
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Es
besteht ein Bedarf für größere Bildschirmflächen
als früher. Es ist außerdem zu erwarten, dass in
Zukunft noch größere Bildschirmflächen
realisiert werden sollen, als es heutzutage der Fall ist. Z. B. sollen
in naher Zukunft Glassubstrate mit einer Fläche von 2,3
m × 2,7 m für die Bildschirmfertigung verwendet
werden. Die verfahrbaren Vakuum-Spanntische werden daher immer schwerer
und damit träger. Auch wird es immer schwieriger, die Anforderungen an
die Ebenheit der Oberflächen der Vakuum-Spanntische einzuhalten.
Werden diese Anforderungen nicht eingehalten, entstehen störende
Unebenheiten der Bildschirme, die beim Betrieb der Bildschirme mit bloßem
Auge wahrgenommen werden können.
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Das
größere Gewicht der Vakuum-Spanntische erfordert
leistungsfähigere Antriebe zum Verfahren der Vakuum-Spanntische.
Ferner wird der Aufwand zur Steuerung der Bewegung der Vakuum-Spanntische
erhöht, da die Trägheit berücksichtigt
werden muss. Die zunehmende Trägheit kostet ferner Zeit
bei der Bearbeitung der Glasplatten oder anderen plattenförmigen
Gegenständen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Positionieren von plattenförmigen Gegenständen
anzugeben, die die Handhabung, insbesondere die Bewegung und/oder
exakte Positionierung, der Gegenstände vereinfachen. Insbesondere
soll der Abstand der Oberfläche des plattenförmigen
Gegenstands zu einer Strahlungsquelle oder Optik zum Einstrahlen elektromagnetischer
Strahlung (insbesondere von Laserstrahlung) exakt eingestellt und
gehalten werden können. Ferner soll der Aufwand für
die Bewegung des plattenförmigen Gegenstandes vor und/oder
während der Bestrahlung gering sein.
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Zur
Lösung des Problems wird vorgeschlagen, zumindest ein erstes
und zumindest ein zweites Gaspolster zu erzeugen, wobei der plattenförmige Gegenstand
zwischen dem ersten Gaspolster und dem zweiten Gaspolster angeordnet
ist oder angeordnet wird. Unter „zwischen" wird verstanden,
dass das erste Gaspolster sich auf der einen Flachseite (d. h. der
durch die große Oberfläche des plattenförmigen
Gegenstandes definierten einen Seite) befindet und das zweite Gaspolster
sich auf der gegenüberliegenden Flachseite befindet.
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Unter
einem „Gaspolster" wird ein Volumenbereich verstanden,
in dem sich Gas bei einem Überdruck gegenüber
der Umgebung befindet. Insbesondere kann es sich bei dem Gas um
Luft handeln, in welchem Fall von einem Luftkissen oder Luftpolster gesprochen
werden kann.
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Sofern
nicht andere Kräfte wirken, halten die von dem ersten Gaspolster
einerseits und die von dem zweiten Gaspolster andererseits erzeugten,
auf die Oberfläche des Gegenstandes wirkenden Kräfte den
Gegenstand in einer Position, in der der Gasdruck auf beiden gegenüberliegenden
Seiten gleich groß ist. Dies ist insbesondere dann der
Fall, wenn sich eine Glasplatte in vertikaler Richtung erstreckt, während
sie zwischen den beiden Gaspolstern gehalten wird. In anderen Fällen
ist zumindest eine Komponente der Gewichtskraft der Glasplatte auf
eines der Gaspolster gerichtet, so dass der Druck dieses Gaspolsters
im Zustand sich insgesamt ausgleichender angreifender Kräfte
größer ist als der Gasdruck des Gaspolsters auf
der anderen Seite.
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Es
wird bevorzugt, dass der Gasdruck in beiden Gaspolstern zumindest über
einen großen Teilbereich der Oberfläche des plattenförmigen
Gegenstandes gleich groß ist. Dies bezieht sich jeweils
auf eine Seite der Platte. Dadurch kann erreicht werden, dass auch
dünne, nur eingeschränkt formstabile plattenförmige
Gegenstände in einer Ebene verlaufen, d. h. die Unebenheiten
aufgrund angreifender Kräfte an den Oberflächen
gering sind.
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Wenn
zuvor oder in der folgenden Beschreibung von zwei Gaspolstern die
Rede ist, so ist jeweils zumindest ein erstes Gaspolster an einer
Seite des plattenförmigen Gegenstandes und zumindest ein zweites
Gaspolster an der gegenüberliegenden Flachseite des Gegenstandes
gemeint. Auf beiden Seiten kann also jeweils ein Gaspolster vorhanden sein
oder es können mehrere Gaspolster vorhanden sein. Mehrere
Gaspolster sind durch einen Bereich voneinander getrennt, in dem
ein deutlich niedrigerer Gasdruck herrscht. Z. B. (hierauf wird
noch näher eingegangen) kann in einen solchen Bereich mit niedrigerem
Gasdruck die elektromagnetische Strahlung (z. B. Laserstrahlung)
auf den plattenförmigen Gegenstand eingestrahlt werden,
während dieser zwischen den (und von den) Gaspolstern gehalten wird.
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Wenn
davon gesprochen wird, dass der plattenförmige Gegenstand
zwischen den Gaspolstern gehalten wird, so bedeutet dies lediglich
ein Halten des Gegenstandes. bezüglich einer Richtung,
die sich quer zur Längserstreckung des Gegenstandes erstreckt.
Der plattenförmige Gegenstand kann daher in seiner Längsrichtung
bewegt werden, ohne die Haltefunktion zu beeinträchtigen.
Ein Vorteil der Positionierung des Gegenstandes zwischen den Gaspolstern
besteht gerade darin, dass der Widerstand gegen eine Bewegung sehr
gering ist. Lediglich die Trägheit des Gegenstandes selbst
bildet einen maßgeblichen Widerstand gegen eine Beschleunigung oder
Verzögerung der Bewegung. Daher kann, wie es bei einer
bevorzugten Ausgestaltung der Fall ist, die Bewegung des Gegenstandes
durch geringe Krafteinwirkung auf den Gegenstand gesteuert werden.
Der Gegenstand kann daher insbesondere in kürzester Zeit
in eine neue gewünschte Position (Position bezieht sich
auf die Ebene, in der sich die gegebenenfalls zu bearbeitende Oberfläche
des Gegenstandes befindet) gebracht werden. Es ist daher möglich,
z. B. einen Laserstrahl auf eine feste, zeitlich nicht veränderliche
Position zu richten, oder die Position lediglich leicht zu verändern,
da der Gegenstand an die gewünschte Position gebracht werden kann.
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In
einer Variante dieser Ausführungsform kann der Gegenstand
linear, in gerader Richtung bewegt werden (wobei auch eine Rückwärtsbewegung erfolgen
kann). Dabei ist es möglich, die einfallende elektromagnetische
Strahlung quer zur Richtung der Linearbewegung zu bewegen, d. h.
die Position, in der die elektromagnetische Strahlung auf den Gegenstand
einfällt in dieser Querrichtung zu verändern.
Dadurch kann jeder gewünschte Punkt auf der Oberfläche
des Gegenstandes durch elektromagnetische Strahlung erreicht werden.
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Wenn
zuvor oder im Folgenden die Rede ist von Position des Gegenstandes,
so ist ein bestimmter Punkt auf der Oberfläche des Gegenstandes
gemeint, der jedoch der Bewegungssteuerung nicht bekannt sein muss.
Vielmehr kann sich die Bewegungssteuerung an einem anderen festen
Punkt auf der Oberfläche des Gegenstandes orientieren,
der nicht ein Punkt sein muss, der tatsächlich bestrahlt wird. Wenn
von einer Position der einfallenden elektromagnetischen Strahlung
die Rede ist, so schließt dies auch den Fall mit ein, dass
die elektromagnetische Strahlung nicht punktförmig (z.
B. ein einzelner Laserstrahl) auf den Gegenstand auftrifft. Vielmehr kann
auch ein Muster oder eine Fläche der Oberfläche
gleichzeitig bestrahlt werden. Ein Beispiel hierfür ist
der
US 2002/0016075
A1 entnehmbar.
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Wenn
in dieser Beschreibung von der Positionierung die Rede ist, so bedeutet
dies nicht zwangsläufig die Positionierung in der Ebene
der großflächigen Oberfläche des Gegenstandes.
Vielmehr wird der Gegenstand auch durch die beiden Gaspolster derart
positioniert, dass im statischen Zustand ein Kräftegleichgewicht
herrscht. Z. B. ist der Gegenstand zwischen den Gaspolstern in einer
Position gehalten, für die die Drücke der beiden
Gaspolster gleich groß sind, wenn die Gewichtskraft vernachlässigbar
klein ist oder der Gegenstand sich in vertikaler Richtung erstreckt.
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Es
ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass auch
plattenförmige Gegenstände mit sehr großen
Oberflächen präzise in einer Ebene gehalten werden
können, die sich zwischen den Gaspolstern erstreckt. Die
Einrichtungen, aus denen das Gas ausströmt, welches die
Gaspolster bildet, müssen nicht absolut eben sein, da Unebenheiten durch
das jeweilige Gaspolster ausgeglichen werden. Es wird jedoch bevorzugt,
dass diese Einrichtungen, die in dieser Beschreibung auch Lagereinheit genannt
werden, da sie eine Einheit zur Lagerung des Gegenstandes bilden,
eine nahezu ebene Oberfläche haben, die zumindest gleich
groß wie die Oberfläche des Gegenstandes ist,
die in einer Ebene gehalten werden soll. Die einander gegenüberliegenden
Lagereinheiten, zwischen denen der Gegenstand gelagert werden soll,
sind insbesondere übereinander angeordnet.
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Es
wird ferner bevorzugt, dass pro Zeiteinheit und Flächeneinheit
einer Fläche, die sich entlang dem plattenförmigen
Verlauf des Gegenstandes erstreckt, in das erste Gaspolster und
in das zweite, gegenüberliegende Gaspolster einströmende
Gasmengen gleich groß sind. Insbesondere können
die Anzahl, Flächenverteilung, Austrittsquerschnitte des
in das Gaspolster austretenden Gases bei den gegenüberliegenden
Lagereinheiten gleich sein. Dabei kann zumindest eine der Lagereinheiten
eine Durchgangsöffnung aufweisen, die es ermöglicht,
elektromagnetische Strahlung durch die Durchgangsöffnung
hindurch auf die zwischen den beiden Gaspolstern gehaltene Platte
einzustrahlen. Insbesondere bei Verwendung von Laserstrahlung als
elektromagnetische Strahlung kann jedoch die Breite der Durchgangsöffnung
(die Breite wird z. B. in der linearen, geradlinigen Bewegungsrichtung
des Gegenstandes gemessen) sehr klein gewählt werden, so
dass nur sehr wenig Gas durch die Durchgangsöffnung austreten kann.
Die Breite beträgt z. B. weniger als 5 mm, vorzugsweise
weniger als 2 mm. Es ist jedoch auch möglich, die Durchgangsöffnung
gegen Gasdurchtritt mit einem Fenster zu verschließen,
durch das die elektromagnetische Strahlung nahezu ungehindert hindurch
treten kann. Als Fenstermaterial kann beispielsweise klares Glas
mit parallelen, ebenen Oberflächen dienen. Es kann aber
auch eine Linse verwendet werden, die außerdem für
die Richtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung von
Bedeutung ist. Das Fenster verhindert somit einen Austritt von Gas
aus dem diesseitigen Gaspolster nach außen. Vorzugsweise
befindet sich die Durchtrittsöffnung bezüglich
der Richtung der Linearbewegung in der Mitte der Lagereinheit, welche
die Durchtrittsöffnung aufweist.
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Insbesondere
wird Folgendes vorgeschlagen: Eine Positioniervorrichtung zum Positionieren von
plattenförmigen Gegenständen, insbesondere von
Glasplatten, wobei die Positionierungsvorrichtung Folgendes aufweist:
- – eine erste Lagereinheit, die ausgestaltet
ist, durch aus der ersten Lagereinheit ausströmendes Gas
ein erstes Gaspolster zu erzeugen,
- – eine zweite Lagereinheit, die ausgestaltet ist, durch
aus der zweiten Lagereinheit ausströmendes Gas ein zweites
Gaspolster zu erzeugen,
wobei die erste Lagereinheit und die
zweite Lagereinheit einander gegenüberliegend angeordnet sind,
so dass ein plattenförmiger Gegenstand zwischen dem ersten
Gaspolster und dem zweiten Gaspolster anordbar ist.
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Vorzugsweise
sind die erste Lagereinheit und die zweite Lagereinheit übereinander
angeordnet, wobei zumindest ein Teil des Gewichts der zweiten Lagereinheit
sich über das zweite Gaspolster auf dem plattenförmigen
Gegenstand abstützt. Z. B. kann sich auch das gesamte Gewicht
der zweiten Lagereinheit und eventuell außerdem das Gewicht
von an der zweiten Lagereinheit befestigten Gegenständen über
das zweite (obere) Gaspolster auf dem plattenförmigen Gegenstand
abstützen. Anders ausgedrückt wird durch den Überdruck
des Gases der Gaspolster die zweite Lagereinheit getragen.
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Diese
Ausführungsform hat die folgenden Vorteile: Der Gasspalt,
d. h. der Abstand zwischen der oberen Lagereinheit und dem plattenförmigen Gegenstand
stellt sich abhängig vom Druck in dem oberen Gaspolster
selbstständig ein. Ferner wird auch der Gasspalt zwischen
der unteren Lagereinheit und dem plattenförmigen Gegenstand
automatisch eingestellt, und zwar auf etwa dieselbe Spaltweite wie
bei dem oberen Gasspalt, da sich das Gewicht der oberen Lagereinheit über
den plattenförmigen Gegenstand und das untere Gaspolster
auf der unteren Lagereinheit abstützt. Sofern das Gewicht des
plattenförmigen Gegenstandes pro Flächeneinheit
im Vergleich zu dem Gewicht der oberen Lagereinheit pro Flächeneinheit
vernachlässigbar klein ist, was üblicherweise
in guter Näherung gilt, stellen sich die Drücke
der an den gegenüberliegenden Seiten des plattenförmigen
Gegenstandes liegenden Gaspolster auf denselben Wert ein. Anders
ausgedrückt: Die durch die obere Lagereinheit über
das obere Gaspolster ausgeübte Gewichtskraft führt
automatisch zu einer Zentrierung des plattenförmigen Gegenstandes
zwischen der oberen Lagereinheit und der unteren Lagereinheit.
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Zu
Beginn einer Bearbeitung des plattenförmigen Gegenstandes
wird z. B. die obere Lagereinheit angehoben, um ein Einbringen des
plattenförmigen Gegenstandes in die Positioniervorrichtung
zu erleichtern. Beim Einbringen des plattenförmigen Gegenstandes
in die Positioniervorrichtung kann Gas zumindest aus einer der beiden
Lagereinheiten, vorzugsweise zumindest aus der unteren Lagereinheit nach
oben ausströmen. Dadurch wird verhindert, dass die untere
Lagereinheit mit dem plattenförmigen Gegenstand in Kontakt
kommt und diesen beschädigt.
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Insbesondere
kann die obere Lagereinheit nach dem Einbringen des plattenförmigen
Gegenstandes in die Positioniervorrichtung wieder abgesenkt werden,
d. h. ihr Gewicht oder einen Teil ihres Gewichts über das
obere Gaspolster wie beschrieben nach unten ableiten. Beim Absenken
der oberen Lagereinheit ist daher auch das obere Gaspolster aktiv,
d. h. es strömt insbesondere aus der oberen Lagereinheit
Gas nach unten aus, in Richtung des plattenförmigen Gegenstandes.
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Insbesondere
um die Bewegung der oberen Lagereinheit beim Anheben und Absenken
zu führen und diesen Vorgang zu erleichtern, kann eine
Führung vorgesehen sein, z. B. ist in und/oder an der unteren
Lagereinheit ein nach oben aufragender Gegenstand, z. B. eine Stange
und/oder ein Stab, befestigt, die sich in eine Öffnung
in der oberen Lagereinheit hineinerstreckt, z. B. in eine Durchgangsöffnung, die
sich von unten nach oben durch die obere Lagereinheit hindurcherstreckt.
Dabei sind die Öffnung und der Gegenstand in ihren Abmessungen
so aufeinander abgestimmt, dass sich die obere Lagereinheit beim
Anheben und Absenken in horizontaler Richtung lediglich geringfügig
bewegen kann. Ein Rest-Spiel, das eine solche horizontale Bewegung ermöglicht,
ist in der Regel nicht zu vermeiden.
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Zum
Umfang der Erfindung gehört auch eine Anordnung mit einer
solchen Positioniervorrichtung, wobei der plattenförmige
Gegenstand zwischen dem ersten Gaspolster und dem zweiten Gaspolster
angeordnet ist. Auch betrifft die Erfindung die Anordnung mit oder
ohne den plattenförmigen Gegenstand, aber mit der Strahlungsquelle
und/oder der Optik zum Einstrahlen elektromagnetischer Strahlung
auf den plattenförmigen Gegenstand.
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Ferner
wird insbesondere Folgendes vorgeschlagen: Eine Positioniervorrichtung
in einer der beschriebenen Ausgestaltungen, wobei die erste Lagereinheit
und/oder die zweite Lagereinheit eine Vielzahl von Austrittsöffnungen
aufweisen, durch die hindurch das Gas in das erste bzw. zweite Gaspolster aus
der Lagereinheit ausströmt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Positionieren von plattenförmigen
Gegenständen,
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2 eine
Seitenansicht der in 1 dargestellten Vorrichtung,
wobei wie in
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1 außer
der Vorrichtung auch ein von ihr gehaltener plattenförmiger
Gegenstand dargestellt ist,
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3 einen
Längsschnitt durch eine Lagereinheit, die eine Vielzahl
von Durchgangsbohrungen und somit eine Vielzahl von Austrittsöffnungen
aufweist, durch die hindurch bzw. aus denen heraus Gas in ein Gaspolster
ausströmen kann,
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4 eine
vergrößerte Darstellung eines Bereiches IV an
einer Austrittsöffnung der Lagereinheit, die in 3 dargestellt
ist,
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5 eine
Anordnung mit einer Positioniervorrichtung, einem plattenförmigen
Gegenstand und einer Transportvorrichtung,
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6 einen
Bereich einer Durchtrittsöffnung 21 zwischen Blöcken
einer Positioniervorrichtung,
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7 eine
Gaszuführung zu einem Block einer Positioniervorrichtung,
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8 eine
Ausführungsform der Positioniervorrichtung, bei der eine
obere Lagereinheit angehoben wird, um einen plattenförmigen
Gegenstand in die Positioniervorrichtung einzubringen,
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9 die
Anordnung gemäß 8, wobei der
plattenförmige Gegenstand im angehobenen Zustand der oberen
Lagereinheit eingebracht wurde,
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10 die
Anordnung gemäß 8 und 9,
wobei die obere Lagereinheit wieder abgesenkt wurde, sodass ihr
Gewicht auf dem oberen Gaspolster lastet, und
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11 eine
Ansicht von oben auf die untere Lagereinheit der Anordnung gemäß 8 bis 10.
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Die
in 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung 10 kann
als eine aerostatische Zentrierklammer bezeichnet werden, da sie
wie eine Klammer einen Gegenstand durch Krafteinwirkung von gegenüberliegenden
Seiten halten kann. Jedoch wird die Haltekraft jeweils von einem
Gaspolster, in der Ausführungsform von einem Luftpolster
auf den zu haltenden Gegenstand ausgeübt. Der plattenförmige
Gegenstand 1 wird daher von der Vorrichtung in der Schwebe
gehalten.
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Im
Einzelnen ist die Vorrichtung wie folgt aufgebaut: Sie weist insgesamt
drei Blöcke 11, 12a, 12b auf,
die jeweils eine annähernd ebene Oberfläche aufweisen,
aus der durch eine Vielzahl von Austrittsöffnungen Gas
(hier: Luft oder Stickstoff) in den Zwischenraum zwischen dem Block 11 einerseits
und den Blöcken 12a, 12b andererseits
austritt. Dabei sind die Oberflächen der Blöcke 12a, 12b in
einer gemeinsamen Ebene angeordnet und verläuft die Oberfläche
des Blocks 11 parallel dazu in einer tiefer gelegenen Ebene.
In der dargestellten Ausführungsform weist die Gewichtskraft
des zwischen den Blöcken 11 einerseits und 12a, 12b andererseits
angeordneten plattenförmigen Gegenstandes 1 daher
senkrecht nach unten (2) durch die Oberfläche
des Blocks 11 senkrecht hindurch. Daher führt
die Gewichtskraft des Gegenstandes 1 nicht zu einer Bewegung
entlang der Oberflächen.
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Die
Blöcke 11, 12a, 12b bilden die
aerostatische Zentrierklammer. Rechts und links von dem Block 11 (2)
befindet sich jeweils ein weiterer Block 14a, 14b,
der jeweils wiederum eine Oberfläche mit einer Vielzahl
von Gas-Austrittsöffnungen aufweist, um ein Gaspolster
zu bilden. Jedoch fehlt für diese Blöcke 14a, 14b ein
gegenüberliegender Block, der ebenfalls ein Gaspolster
bilden würde. Die Blöcke 14a, 14b dienen
lediglich dazu, den Gegenstand 1 in die Zentrierklammer
einzubringen und aus der Zentrierklammer herausstehende Bereiche
zu unterstützen.
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Stellvertretend
für alle anderen Blöcke 11, 12a, 12b, 14b ist
(siehe 1, links) für den Block 14a ein
Bereich 15 dargestellt, der eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 35 für
austretendes Gas aufweist. Vorzugsweise sind die Austrittsöffnungen 35 (anders als
in 1 dargestellt) über die gesamte nach
oben weisende Oberfläche der Blöcke 14a, 11, 14b und über
die gesamte nach unten weisende Oberfläche der Blöcke 12a, 12b verteilt.
Allerdings wird durch die Austrittsöffnungen 35 der
Blöcke 14a, 14b weit weniger Gas pro
Fläche und Zeiteinheit ausgeblasen, als durch die Austrittsöffnungen
der Blöcke 11, 12a, 12b, da
den Blöcken 14a, 14b ein gegenüberliegender Block
fehlt und lediglich die Gewichtskraft des Gegenstandes 1 kompensiert
zu werden braucht.
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In
der in 2 sich von links nach rechts erstreckenden Längsrichtung
des Gegenstandes 1 bzw. der Vorrichtung 10 befindet
sich in der Mitte der Zentrierklammer eine Durchtrittsöffnung 21,
durch die hindurch Laserstrahlung 18 eines Lasers 17 (oder mehrere
Laser) von außerhalb (oberhalb) der Vorrichtung 10 auf
die obere Oberfläche des Gegenstandes 1 eingestrahlt
werden kann, während der Gegenstand 1 in der Zentrierklammer
gehalten wird. 1 zeigt einen Punkt 19 des
Gegenstandes 1, auf den der Laserstrahl 18 momentan
auftrifft. Der Laserstrahl 18 kann jedoch (durch nicht
dargestellte) optische Einrichtungen und/oder durch Bewegung des Lasers 17 zumindest
quer zur Längsrichtung bewegt werden, so dass er auch auf
anderen Punkten der oberen Oberfläche des Gegenstandes 1 auftreffen kann.
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Aufgrund
der Durchtrittsöffnung 21 bilden die Blöcke 12a, 12b voneinander
getrennte Gaskissen bzw. Gaspolster 4a, 4b. Die
Darstellung der Figuren ist jedoch nicht maßstäblich.
Die Breite (in der Längsrichtung der Vorrichtung bzw. des
Gegenstandes 1 gemessen) der Durchtrittsöffnung 21 ist
bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung wesentlich
kleiner als dargestellt. Dies gilt auch für die Abstände
des Gegenstandes 1 zu den Blöcken 11, 12a, 12b.
Auch wird eine Glasplatte, um die es sich vorzugsweise bei dem Gegenstand 1 handelt,
in der Praxis meist ein anderes Verhältnis von Länge
zu Breite aufweisen, als in 1 dargestellt
ist.
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Daher
sind die seitlichen Austrittsquerschnitte, aus denen Gas der von
den Blöcken 11, 12a, 12b gebildeten
Gaspolster 3, 4a, 4b aus dem Zwischenraum
zwischen den Blöcken 11, 12a, 12b austreten kann,
sehr klein im Verhältnis zum Volumen des Zwischenraumes
zwischen den Blöcken 11, 12a, 12b. Um
den genannten seitlichen Gasverlust aus den Gaspolstern 3, 4a, 4b weiter
zu verringern, können die seitlichen Verlustöffnungen
der Gaspolster 3, 4a, 4b zumindest teilweise
abgedichtet sein. Z. B. kann jeweils eine Dichtung in Längsrichtung
verlaufen, so dass in der Darstellung der 1 oben und
unten im Bild kein Gas aus dem Zwischenraum zwischen den Blöcken 12a, 12b einerseits
und 11 andererseits austreten kann. Diese Dichtungen können
jedoch auch absichtlich bestehende Öffnungen aufweisen,
um einen definierten Gasverlust pro Zeiteinheit zu erzeugen und
nicht lediglich Verluste an den Enden des Zwischenraums in Längsrichtung
vorne und hinten zu erleiden. Solche Verluste nur an den Enden könnten
zu einem unerwünschten Druckgefälle lediglich
in Längsrichtung und damit zu instabilen Verhältnissen führen.
Allerdings würde ein gleicher Druckabfall oberhalb und
unterhalb des Gegenstandes 1 wiederum dazu führen,
dass der Gegenstand 1 in der Mitte zwischen dem Block 12a und
dem Block 3 bzw. dem Block 12b und dem Block 3 gehalten
wird und sich damit innerhalb der Zentrierklammer in einer Ebene erstreckt.
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Da
die Glasplatten oder anderen plattenförmigen Gegenstände
insbesondere für die Fertigung von Bildschirmen in der
Regel sehr dünn ausgeführt sind, sind sie nicht
formstabil und verlassen die aus der Zentrierklammer herausstehenden
Enden die Ebene, in der der Gegenstand 1 verlaufen sollte.
Bei ausreichender Länge der Zentrierklammer ist dies jedoch
unerheblich, da die resultierenden mechanischen Spannungen am Ende
keine Auswirkungen mehr auf den mittleren Bereich haben, in dem
die elektromagnetische Strahlung (insbesondere der Laserstrahl 18)
auf den Gegenstand 1 auftrifft.
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Wie
in 1 und 2 erkennbar ist, kann der Gegenstand 1 im
Bereich seiner Enden einen nach oben abragenden Vorsprung aufweisen
oder mit einem nach oben abragenden Gegenstand 8a, 8b verbunden
sein, z. B. einem Nocken z. B. in Stiftform. An diesem Nocken 8a, 8b kann
zumindest an einem Ende eine Transportvorrichtung zum Bewegen des Gegenstandes 1 angreifen,
die hier nicht näher dargestellt ist.
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5 zeigt
z. B. für die Anordnung gemäß 1 und 2 in
einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Ansicht von
oben auf den Gegenstand 1, während er von der
Zentrierklammer gehalten wird. Von der Zentrierklammer sind lediglich die
oberen Blöcke 12a, 12b dargestellt. Die
Transportrichtung, die in der Figur von links unten nach rechts
oben verläuft, ist durch einen Pfeil angedeutet. In diese
Transportrichtung bewegt sich ein Gegenstand 54, z. B.
ein Band oder Seil, wobei der Gegenstand 54 z. B. (wie
nicht näher in 5 dargestellt ist) als an den
Enden jeweils umgelenktes Band oder Seil ausgestaltet sein kann.
In Transportrichtung vor und hinter den Blöcken 12a, 12b ist
jeweils ein Greifer 52a, 52b mit dem Gegenstand 54 verbunden.
An einem freien, gegenüberliegenden Ende des Greifers 52a, 52b ist
dieser jeweils in Kontakt mit dem plattenförmigen Gegenstand 1.
In der dargestellten Variante weist der Greifer 52a, 52b jeweils
einen Saugnapf 51a, 51b auf. Der Greifer könnte
aber auch an den im Zusammenhang mit 2 beschriebenen
Nocken 8a, 8b angreifen.
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Ferner
ist in 5 ein Maßstab 55 erkennbar,
der sich parallel zu dem Gegenstand 54 erstreckt. Dieser
ortsfeste Maßstab 55 dient der Transportvorrichtung
als Referenz. Ferner ist es möglich, dass nicht nur eine
Steuerung der Transportvorrichtung zur Steuerung des Transportvorganges
des Gegenstandes 1 als Referenz Informationen von dem Maßstab 55 abliest,
sondern dass auch ein Messsystem Informationen von dem Maßstab 55 abliest,
um Messwerte der momentanen Position des plattenförmigen
Gegenstandes 1 in Transportrichtung abzulesen und/oder
daraus zu bestimmen. Z. B. kann die Steuerung des Lasers 17,
d. h. zur Einstellung des Ortes, an dem der Laserstrahl auf die
Oberfläche des Gegenstandes 1 auftrifft, abhängig
von solchen Messwerten erfolgen. Die räumliche Beziehung
zwischen dem Gegenstand 54 der Transportvorrichtung und
dem Maßstab 55, die für das Ablesen bzw.
die Referenz erforderlich ist, wird durch die Striche 56a, 56b in 5 angedeutet.
Z. B. können Sensoren zum Ablesen des Maßstabs 55 in
Längsrichtung dieser Striche ausgerichtet sein.
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Die
Transportvorrichtung kann jedoch auch anders ausgestaltet sein.
Insbesondere kann der Maßstab entfallen und auf andere
Weise, z. B. mit bildgebenden Verfahren, die momentane Position des
plattenförmigen Gegenstandes erfasst werden.
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Für
die in den Figuren beschriebene Anordnung mit einer Zentrierklammer
werden im Folgenden Abmessungen angegeben, die bei Ausführungsbeispielen
der Zentrierklammer realisiert werden können. Dabei ist
es aber möglich, dass die Abmessungen bei anderen Ausführungsbeispielen
anders gewählt werden. Insbesondere können einzelne
der im Folgenden genannten Abmessungen bei anderen Ausführungsbeispielen
unverändert sein, andere Abmessungen dagegen aber anders
gewählt werden.
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Der
Block 11 gemäß 1 und 2 hat
in Transportrichtung des plattenförmigen Gegenstandes 1 z.
B. eine Länge, die im Bereich von 600 mm bis 850 mm liegt.
Die Blöcke 12a, 12b haben z. B. jeweils
in Transportrichtung eine Länge von 300 mm bis 400 mm.
Der Abstand zwischen den Blöcken 12a, 12b in
Transportrichtung beträgt z. B. 2 mm bis 20 mm. Die Höhe
des Blocks 11 (d. h. die in 2 in vertikaler
Richtung dargestellte Ausdehnung des Blocks 11) liegt z.
B. im Bereich von 200 mm bis 400 mm. Die Höhe der Blöcke 12a, 12b beträgt
z. B. 150 mm bis 250 mm, vorzugsweise 200 mm. Bei einer Höhe
des plattenförmigen Gegenstandes 1 von z. B. 0,6
mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,7 mm, beträgt der Abstand
der Oberflächen des Gegenstandes 1 zu dem Block 11 nach
unten und zu den Blöcken 12a, 12b nach oben
z. B. 20 μm bis 100 μm. Der Volumenstrom des Gases,
das aus den Austrittsöffnungen der Blöcke 11, 12a, 12b austritt
und dadurch den plattenförmigen Gegenstand in Position
hält, liegt z. B. im Bereich von 1 bis 10 nl/(min·dm2). Bei dieser Angabe handelt es sich somit
um einen flächenbezogenen Volumenstrom, d. h. durch sämtliche
Austrittsöffnungen einer Oberfläche der Blöcke 11, 12a, 12b,
die sich in einem Oberflächenbereich von 1 dm2 befinden,
tritt ein Volumenstrom von 1 bis 10 nl/min aus. Die Blöcke 11, 12a, 12b haben
z. B. eine Breite (d. h. quer zur Transportrichtung) im Bereich
von 1500 mm bis 2500 mm, vorzugsweise 2000 mm, so dass dementsprechend
plattenförmige Gegenstände 1 mit einer
geringeren Breite, z. B. im Bereich von 1200 mm bis 2000 mm, vorzugsweise
1500 mm, in Höhenrichtung zentriert zwischen den Blöcken 11, 12a, 12b positioniert
werden können. Die Länge der plattenförmigen
Gegenstände beträgt z. B. jeweils 1500 mm bis 2800
mm, z. B. 1800 mm.
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6 zeigt
den Bereich der Durchtrittsöffnung 21 zwischen
den Blöcken 12a, 12b. Die Darstellung
stellt einen vergrößerten Ausschnitt z. B. der Darstellung
in 2 dar. Die Laserstrahlung 18 tritt durch
die Durchtrittsöffnung 21, die durch die Blöcke 12a, 12b gebildet
wird, hindurch und trifft auf die Oberfläche des plattenförmigen
Gegenstandes 1. Dabei ist der Raum zwischen den Blöcken 12a, 12b einerseits
und dem Block 11 unterhalb des Gegenstandes 1 andererseits
an der Durchtrittsöffnung 21 durch ein Fenster
aus Quarzglas gasdicht abgeschlossen. Das Fenster ist in 6 mit
dem Bezugszeichen 61 bezeichnet. Es ruht auf einer Auflagefläche 62a, 62b in
der Art einer Schulter, die durch die Blöcke 12a, 12b gebildet
werden. Ausgehend von diesen Auflageflächen 62a, 62b erweitert
sich die Durchtrittsöffnung 21 zwischen den Blöcken 12a, 12b nach
oben in der Art eines V-Profils.
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3 zeigt
einen Längsschnitt durch den Block 11, wobei die
Darstellung schematisch und nicht maßstäblich
zu verstehen ist. Bei realen Ausgestaltungen wird eine weitaus größere
Anzahl von Austrittsöffnungen vorhanden sein. Der Block 11 (und gleiches
gilt vorzugsweise auch für die Blöcke 12a, 12b sowie 14a, 14b)
besteht z. B. aus Naturstein (beispielsweise Granit). Es ist jedoch
auch jedes andere auf Dauer formstabile Material geeignet, das vorzugsweise
durch Bohren, Schleifen und Polieren der Oberfläche bearbeitet
werden kann. Geeignete Materialien sind z. B. Kunststeine, etwa
unter Verwendung von Zement und/oder Harzen hergestellte Materialien
(etwa Polymerbeton). Die Kunststeine können auch Natursteinpartikel
und/oder andere Zugaben enthalten.
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Durch
den Block 11 (und optional in gleicher Weise durch die
Blöcke 12a, 12b, 14a, 14b)
erstreckt sich eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 31,
die vorzugsweise Bohrungen sind. Durch die Durchgangsöffnungen 31 hindurch
wird beim Betrieb der Vorrichtung das Gas hindurch geführt,
welches in die Gaspolster 3, 4a, 4b bzw.
in den Raum vor der Oberfläche des jeweiligen Blocks ausströmt.
Der Durchmesser der Bohrung liegt beispielsweise im Bereich von
8 bis 12 mm und beträgt insbesondere 10 mm.
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In
Strömungsrichtung kurz vor der Austrittsöffnung 35 an
der Oberfläche des Blocks ist in die Durchgangsöffnung 31 ein
Stopfen 34 eingebracht, der kurz vor der Oberfläche
des Blocks endet, damit er nicht über die Oberfläche
hinausragt und damit zwischen dem Stopfen und der Ebene, in der
die Oberfläche des Blocks verläuft, beim Ausströmen des
Gases eine Beruhigung der Strömung stattfinden kann. Der
Stopfen weist eine Durchgangsöffnung 35 auf, die
einen gegenüber der Durchgangsöffnung 31 wesentlich
verkleinerten Strömungsquerschnitt für das Hindurchströmen
des Gases aufweist. Z. B. ist die Durchgangsöffnung 35 eine
Bohrung mit einem Durchmesser von 0,6 bis 1 mm, insbesondere 0,8 mm.
Der Druckabfall, der insgesamt bei der Zuführung von Gas
zu den Gaspolstern 3, 4a, 4b und in die Räume
oberhalb der Blöcke 14a, 14b entsteht,
findet daher fast vollständig über die Durchgangsöffnung 35 statt.
Dies erleichtert wesentlich die Zuführung von Gas zu allen
Austrittsöffnungen 35 und bewirkt, bei Gleichartigkeit
der Stopfen 34, überall, an allen Austrittsöffnungen 35 einen
gleich großen Druckabfall. Wie bereits erwähnt,
ist allerdings die Gasversorgung der Blöcke 14a, 14b anders
ausgestaltet als die der Blöcke 11, 12a, 12b.
Daher findet an den Blöcken 14a, 14b auch
ein in der Regel anderer Druckabfall an den Austrittsöffnungen 35 statt.
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In 4 bezeichnen 32a, 32b Bereiche
des Blocks 11, die die Wand der Durchgangsöffnung 31 bilden.
Da es sich aber um einen durchgehenden Block handelt, der lediglich
einzelne Durchgangsöffnungen aufweist, sind die Bereiche 32a, 32b durchgehend
miteinander verbunden. Von oben betrachtet würde der Block 11 hinsichtlich
der Verteilung der Durchgangsöffnungen 31 z. B.
so aussehen wie der Bereich 15, der in 1 dargestellt
ist.
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7 zeigt
eine Variante der in 4 dargestellten Gestaltung der
Durchgangsöffnungen. Ein Block der Zentrierklammer, der
z. B. der Block 12a gemäß 1 und 2 sein
kann, oder aber auch der Block 11, weist eine Mehrzahl
von Durchtrittsöffnungen 71a, 71b auf.
Aus Gründen der einfachen Darstellung sind lediglich zwei
Durchtrittsöffnungen 71 gezeichnet. Der Block
wird aber in der Regel eine Vielzahl solcher Durchtrittsöffnungen
nebeneinander und hintereinander aufweisen. An der Seite der Durchtrittsöffnungen 71,
an der das Gas in Richtung des plattenförmigen Gegenstandes
austritt (hier die Unterseite), ist die Querschnittsfläche
der Durchtrittsöffnungen 71 verkleinert. Diese
Bereiche der Durchtrittsöffnungen 71 sind in 7 mit
den Bezugszeichen 73a, 73b bezeichnet.
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Auf
der Seite der Durchtrittsöffnungen 71, an der
das Gas in die Durchtrittsöffnungen 71 einströmt, befindet
sich ein Raum 72, der allseits abgeschlossen ist, mit Ausnahme
der Durchtrittsöffnungen 71 und mit Ausnahme einer
Eintrittsöffnung 79, durch die Gas in den Raum 72 unter
Druck einströmt. Den Abschluss nach oben (bzw. wenn es
sich um den Block 11 handeln würde, nach unten)
dieses Raumes 72 bildet ein Deckel 78, der die
Eintrittsöffnung 79 aufweist. Der Deckel 78 ist
an seinen seitlichen Rändern fest mit dem Block 12a verbunden.
Die Befestigungsmittel, z. B. Schrauben, sind in 7 nicht
dargestellt. Damit der Raum 72 an den Rändern
des Deckels 78 gasdicht abgeschlossen ist, befindet sich zwischen
dem Deckel 78 und dem Block 12a eine umlaufende
Dichtung 77, deren Bereiche 77a, 77b in 7 dargestellt
sind.
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Im
mittleren Bereich des Deckels ist dieser mit dem Block 12a verschraubt.
Stellvertretend für eine Mehrzahl solcher Verschraubungen
ist in 7 eine Schraube 75 dargestellt, deren
Schraubenkopf 76 sich außerhalb, hier oberhalb
des Deckels 78, befindet und den Deckel 78 relativ
zu dem Block 12a in Position hält. Das freie Ende
der Schraube 75 ist mit einem Gewinde 74 versehen,
das in eine entsprechende Gewindebohrung des Blocks 12a eingeschraubt
ist. Auf diese Weise wird der Deckel 78 nicht ausgebeult,
wenn sich in dem Raum 72 Gas mit einem Überdruck
gegenüber der Umgebung befindet.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für
ein Verfahren und eine Anordnung beschrieben, um zu erläutern,
wie der Betrieb der Positioniervorrichtung begonnen werden kann.
Bei den im Folgenden erwähnten Lagereinheiten kann es sich
um die Lagereinheiten z. B. gemäß der Ausführungsform
von 1 und 2 handeln. Die Darstellungen
sind jedoch schematisch zu verstehen und es sind nicht alle Teile
der Positioniervorrichtung dargestellt.
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8 zeigt
eine obere Lagereinheit 82, die z. B. wie die obere Lagereinheit 12a und/oder 12b gemäß 2 ausgeführt
sein kann. Ferner zeigt 8 eine untere Lagereinheit 81,
die z. B. wie die untere Lagereinheit 11 gemäß 2 ausgeführt
sein kann. In die untere Lagereinheit 81 ist eine nach
oben aufragende Stange 83 eingebracht und befestigt. Die obere
Lagereinheit 82 weist eine entsprechende Durchgangsöffnung 84 auf,
durch die hindurch sich die Stange 83 erstreckt. Es können
weitere solche Stangen oder andere Führungen und entsprechende Aussparungen
in der oberen Lagereinheit 82 vorgesehen sein.
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Um
das Einbringen eines plattenförmigen Gegenstandes zwischen
die obere und untere Lagereinheit zu erleichtern, wird die obere
Lagereinheit 82 (wie durch zwei Pfeile angedeutet) angehoben,
d. h. ihre Gewichtskraft wird von äußeren Kräften
kompensiert. 8 zeigt den angehobenen Zustand.
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9 zeigt
den Zustand nach dem Einbringen des plattenförmigen Gegenstandes 1,
bei dem es sich z. B. um den Gegenstand gemäß 1 und 2 handeln
kann. Beim Einbringen strömt Gas aus der unteren Lagereinheit 81 nach
oben aus, sodass sich zwischen der unteren Lagereinheit 81 und dem
plattenförmigen Gegenstand ein Gaspolster bildet.
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Anschließend
wird auch die obere Lagereinheit 82 aktiviert, d. h. es
strömt Gas nach unten Richtung des plattenförmigen
Gegenstandes 1 aus und es bildet sich auch oberhalb des
plattenförmigen Gegenstandes ein Gaspolster. Dann wird
die obere Lagereinheit abgesenkt, wie es in 10 durch
zwei Pfeile angedeutet ist. Nachdem die obere Lagereinheit 82 vollständig
abgesenkt wurde und sich die Gaspolster stabilisiert haben, d. h.
die Drücke allenfalls noch geringfügig im Verlauf
der Zeit schwanken, kann der Betrieb der Positioniervorrichtung
beginnen. Z. B. kann nun wie bereits beschrieben mit der Einstrahlung
von Laserstrahlung auf den plattenförmigen Gegenstand 1 begonnen
werden.
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11 zeigt
die untere Lagereinheit 81 von oben. Es ist erkennbar,
dass insgesamt vier Stangen 83a bis 83d in die
untere Lagereinheit 81 eingebracht sind. Diese Stangen 83 ragen
nach oben ab, so dass z. B. die beiden oberen Lagereinheiten 12a, 12b gemäß 2 beim
Anheben und Absenken geführt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2002/0016075
A1 [0002, 0003, 0005, 0016]
- - JP 2006140230 [0005]