DE102009013958B4 - Vorrichtung zum Vereinzeln gestaplter plattenförmiger Elemente - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vereinzeln gestapelter plattenförmiger Elemente, insbesondere fragile und bruchempfindliche plattenförmige Elemente, wie Silicium-Wafer.
- Silicium-Wafer werden durch Drahttrennläppen aus quaderförmigen Blöcken hergestellt. Trotz einer üblicherweise durchgeführten Vorreinigung verbleiben Reste einer Läppsuspension an den Oberflächen der ausgesägten einzelnen Wafer. Dies erhöht die ohnehin zwischen den gestapelten Wafern wirkenden Adhäsionskräfte nochmals. Dabei wirken je nach Menge der zwischen Wafern noch befindlichen Läppsuspension unterschiedlich große Adhäsionskräfte, was bei einer Vereinzelung der Wafer von einem Stapel besonders problematisch ist. So können beispielsweise Vakuumgreifer oder ähnliche Prinzipien nutzende Vorrichtungen nicht oder nur eine hohe Ausschussrate in Kauf nehmend, eingesetzt werden.
- So ist aus
DE 10 2005 016 519 B3 eine Vorrichtung zum Ablösen, Vereinzeln und Transportieren von in einer Halteeinrichtung sequenziell angeordneten bruchempfindlichen Substraten, wie dies auch die in Rede stehenden Wafer sind, bekannt. - Die in schrägem Winkel ausgerichteten Wafer werden dabei mittels einer Entnahmeeinheit vom Stapel entfernt und vereinzelt. Die Entnahmeeinheit weist ein Abstreifelement und einen Mitnehmer auf. Dabei wird mit dem Mitnehmer ein vorderer Wafer vertikal schräg nach oben geschoben. Dies erfolgt soweit, bis eine ausreichend große Fläche keinen Kontakt zum daneben angeordneten Wafer mehr hat. Der verschobene Wafer soll nunmehr über die obere Kante des daneben angeordneten Wafers Kippen, so dass auch der Rest seiner Oberfläche keinen Kontakt mehr zum benachbarten Wafer mehr hat. Der so vereinzelte Wafer kann dann auf eine Fördereinrichtung abgleiten.
- Da die Silicium-Wafer aber äußerst bruchempfindlich sind, wird in diesem Stand der Technik vorgeschlagen, dass die Vorrichtung innerhalb eines Fluids betrieben werden soll. Dies ist aber extrem nachteilig, da sämtliche bewegten Teile oder Elemente der Vorrichtung dem Fluid ausgesetzt sind und ein entsprechend hoher Abdichtungsaufwand erforderlich ist. Außerdem reichert sich das Fluid während des Betriebes mit Bestandteil der Läppsuspension an, was einen erhöhten Reinigungsaufwand, kurze Wartungsintervalle erfordert und trotzdem die Lebensdauer zumindest von Verschleißteilen verkürzt.
- Aus
DE 10 2007 022 395 B3 ist eine Zuführeinrichtung für plattenförmige Werkstücke beschrieben, bei der auf einem höhenverstellbaren Vorlagetisch gestapelte plattenförmige Elemente mittels einer Schubeinheit vom Stapel verschoben werden sollen. Dabei kann die Anzahl der vom Stapel zu verschiebenden Elemente mittels der Schubeinheit verändert werden. Mit einem auf der gegenüberliegenden Seite der gestapelten plattenförmigen Elemente vorhandenen Anschlag kann verhindert werden, dass mehr als die gewünschte Anzahl verschoben wird. Plattenförmige Elemente werden mit der Schubeinheit soweit verschoben, bis sie mittels Rollen, die unterhalb eines oder mehrerer verschobener plattenförmiger Elemente angeordnet sind, weiter transportiert werden können. - Aus
DE 6 925 828 U ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erfassen, Transportieren, Stapeln oder Entstapeln von plattenförmigem Fördergut mit einem oder mehreren Saugköpfen bekannt. Die Seitenwände der an einem Förderband vorhandenen Saugköpfe sind aus biegeelastischem Material. Sie verkürzen oder verlängern sich mit Hilfe einer Vakuumeinrichtung. - Die
DD 218 062 A1 - Eine Vorrichtung zum fortlaufenden Anlegen eines Buchblocks ist aus
DE 42 27 478 A1 bekannt. Buchblöcke, Bücher oder dgl. Produkte sollen dabei nacheinander in eine Entstapelstelle transportierenden Zuförderer, mit einer das jeweils oberste Produkt von einem Stapel trennenden Vereinzelungsvorrichtung und mit einem das abgetrennte Produkt übernehmenden Abförderer transportiert werden. - Es ist daher Aufgabe der Erfindung Möglichkeiten anzugeben, mit denen gestapelte plattenförmige Elemente, insbesondere bruchempfindliche plattenförmige Elemente in kurzer Zeit sicher vereinzelt werden können und die nutzbare Betriebszeit einer Vorrichtung zu erhöhen.
- Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruch 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten technischen Merkmalen realisiert werden.
- Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vereinzeln gestapelter plattenförmiger Elemente sind diese übereinander gestapelt. Ein solcher Stapel kann auf eine Hubeinrichtung aufgesetzt werden. Mit der Hubeinrichtung ist ein gestuftes Anheben in Höhenstufen möglich.
- Vertikal oberhalb des Stapels plattenförmiger Elemente ist eine Fördereinrichtung für plattenförmige Elemente angeordnet. In einer erfindungsgemäßen Alternative ist an einer Fördereinrichtung, die in Form eines Stetigförderers ausgebildet ist, an einem Förderband mindestens ein Förderelement vorhanden.
- In einer zweiten erfindungsgemäßen Alternative kann mindestens ein Förderelement an mindestens einer rotierenden Walze oder Trommel radial außen angebracht sein, das bei der Rotation mitbewegt wird. Die Rotationsachse sollte in einer parallelen Ebene zu einer nachfolgend angeordneten weiteren Fördereinrichtung und zumindest annähernd senkrecht zu deren Förderrichtung ausgerichtet sein.
- Sind bei beiden Alternativen mehr als ein Förderelement vorhanden, sollten diese in einem Abstand zueinander angeordnet sein. Mehrere Förderelemente sollten parallel zueinander ausgerichtet und am Förderband oder mindestens einer Walze befestigt sein. Bevorzugt sind sie austauschbar befestigt. Die Anzahl der Förderelemente kann größer als zwei sein. Dabei kann die Länge von plattenförmigen Elementen in Förderrichtung berücksichtigt werden, so dass für in diese Richtung längere plattenförmige Elemente auch mehrere Förderelemente eingesetzt sein können.
- Die Förderelemente sind aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, bevorzugt einem Elastomer gebildet. In Richtung der Oberfläche von zu vereinzelnden plattenförmigen Elementen weisen die Förderelemente mindestens eine Stirnfläche auf. Sie sind so dimensioniert und in einem Abstand zur Oberfläche eines vertikal oben an einem Stapel plattenförmiger Elemente angeordneten plattenförmigen Elementes angeordnet, dass sie bei einer translatorischen Bewegung des Förderbandes oder der Rotation mindestens einer Walze in einen mechanischen Kontakt mit der Oberfläche des vertikal oben im Stapel angeordneten plattenförmigen Elements gebracht werden können. Dadurch wird auf die Oberfläche dieses plattenförmigen Elements eine Kraft ausgeübt und dieses plattenförmige Element kann mittels der translatorischen Bewegung des Förderbandes oder der Rotationsbewegung mindestens einer Walze und der Förderelemente in Förderrichtung vom Stapel durch die wirkende Reibkraft bewegt werden. Es wird dadurch vom Stapel der plattenförmigen Elemente in die Förderrichtung verschoben.
- In Förderrichtung ist neben dem Stapel plattenförmiger Elemente ein Anschlag angeordnet. Die vertikal obere Stirnkante des Anschlages sollte parallel zu den gestapelten plattenförmigen Elementen ausgerichtet sein. Diese Stirnkante sollte außerdem in einer Höhe angeordnet sein, die es ermöglicht, dass eine Bewegung zumindest eines plattenförmigen Elements, das unmittelbar unter dem vertikal oben angeordneten plattenförmigen Element angeordnet ist, in Förderrichtung verhindert werden kann. Dies kann erforderlich sein, da dieses plattenförmige Element in Folge der Adhäsionskräfte zwischen dem bewegten und vertikal darüber liegenden plattenförmigen Element eine Tendenz zur Mitbewegung aufweist. Da es aber an den Anschlag anläuft, kann es vom Anschlag an seiner Weiterbewegung gehindert werden. Dies hat zur Folge, dass auch darunter angeordnete plattenförmige Elemente an einer Bewegung gehindert werden.
- Die Hubeinrichtung mit der ein Stapel plattenförmiger Elemente angehoben werden kann, ist so ausgebildet und kann dabei so gesteuert betrieben werden, dass sie den Stapel mit plattenförmigen Elementen in Höhenstufen anheben kann. So kann eine gleichzeitige Doppel- oder Mehrfachförderung von zwei oder mehreren plattenförmigen Elementen vom Stapel vermieden werden.
- In Förderrichtung hinter der Hubeinrichtung und dem Anschlag kann eine weitere Fördereinrichtung für einen translatorischen Transport vereinzelter plattenförmiger Elemente angeordnet sein, die ebenfalls als Stetigförderer ausgebildet sein kann. Dies kann ebenfalls ein Förderband sein, auf dem darauf abgelegte plattenförmige Elemente zu einer Weiterbearbeitung transportiert werden können. Es können dabei auch mehrere, z. B. zwei gemeinsam angetriebene in Förderrichtung parallel nebeneinander angeordnete Förderbänder eingesetzt werden.
- An der Fördereinrichtung für das Verschieben der einzelnen plattenförmigen Elemente können am Förderband oder mindestens einer Walze mehrere Sätze von Förderelementen angebracht sein. Dabei kann mit jedem Satz von Förderelementen ein plattenförmiges Element zum Vereinzeln vom Stapel verschoben werden.
- Der Stapel und das Förderband oder die Walze sollten so zueinander angeordnet sein, dass bei der translatorischen Bewegung des Förderbandes ein Förderelement oder bei einem Satz mit mehr als einem Förderelement, das in Förderrichtung vorderste Förderelement in Förderrichtung hinter der Mitte eines plattenförmigen Elements in mechanischen Kontakt tritt. Dadurch wird beim Vereinzeln das jeweilige plattenförmige Element gezogen und der hierzu erforderliche Kraftangriff erfolgt in Förderrichtung hinter dem Massenschwerpunkt eines plattenförmigen Elements.
- An einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sollte mindestens ein sensitives Element, z. B. ein Sensor vorhanden sein, das oberhalb des Stapels plattenförmiger Elemente angeordnet sein sollte. Mit diesem kann das Vorhandensein von plattenförmigen Elementen auf einer Hubeinrichtung erkannt werden. Mit bevorzugt mindestens einem Sensor kann auch detektiert werden, ob ein plattenförmiges Element ganz, teilweise oder auch beschädigt vom Stapel zum Vereinzeln verschoben worden ist.
- Ein Stapel plattenförmiger Elemente kann vor dem Vereinzeln mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in ein Magazin eingesetzt werden, aus dem die darin aufgenommenen plattenförmigen Elemente durch ein Verschieben vereinzelt und danach für eine weitere Prozessierung weiter transportiert werden können. Ein so gefülltes Magazin kann mit dem Stapel plattenförmiger Elemente auf die Hubeinrichtung aufgesetzt werden. Ein Magazin sollte zumindest vertikal oben offen sein.
- Mit der Erfindung ist eine Vereinzelung von gestapelten plattenförmigen Elementen von oben möglich. Sie bleiben dabei im Wesentlichen bei der Vereinzelung und einem nachfolgenden Weitertransport horizontal ausgerichtet, was besonders schonend ist. Dadurch können Beschädigungen oder Bruch vermieden werden. Außerdem kann auf ein Fluidbad, in dem die Vereinzelung durchgeführt werden kann, verzichtet werden.
- Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
- Dabei zeigen:
-
1 wesentliche Teile eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung; -
2 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Walze, an der Förderelemente befestigt sind und -
3 ein drittes Beispiel mit mehreren Walzen. - In
1 sind Elemente eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Dabei sind Silicium-Wafer, als plattenförmige Elemente1.1 ,1.2 , ... in einem Stapel2 übereinander gestapelt. Der Stapel2 mit den plattenförmigen Elementen1.1 ,1.2 , ... ist auf eine Hubeinrichtung6 aufgesetzt, mit der er in gestufter Form angehoben werden kann. - Oberhalb des Stapels
2 ist eine Fördereinrichtung3 angeordnet. An der Fördereinrichtung sind an einem Förderband4 zwei Förderelemente5 vorhanden. Die Förderelemente5 sind aus einem Elastomer gebildet und senkrecht zur Förderrichtung, die mit dem Pfeil gekennzeichnet ist, ausgerichtet. Der Abstand des Förderbandes4 und die Länge der Förderelemente5 sind so gewählt, dass die Förderelemente5 auf ihrem Weg in Förderrichtung ein vertikal oberstes plattenförmiges Element1.1 berühren und dabei eine Kraft von oben auf dieses ausüben. Dadurch können die Haftreibung und die Adhäsionskräfte zwischen oberstem plattenförmigen Element1.1 und dem unmittelbar darunter angeordneten plattenförmigen Element1.2 überwunden werden, so dass das oberste plattenförmige Element1.1 in Förderichtung verschoben werden kann. Es wird so zu einer weiteren Fördereinrichtung8 transportiert und mit dieser einer nachfolgenden Bearbeitung zugeführt. Aus Gründen der besseren Erkennbarkeit sind die Förderelemente5 kleiner dargestellt und berühren die Oberflächen der plattenförmigen Elemente1.1 ,1.2 , ... in1 nicht, was jedoch bei der letztendlich technischen Ausführung einer Vorrichtung der Fall ist. - Unmittelbar neben dem Stapel
2 ist in Förderrichtung ein Anschlag7 angebracht, über dessen vertikal obere Stirnkante das oberste plattenförmige Element1.1 verschoben werden kann, wenn die Hubeinrichtung6 das Magazin mit den plattenförmigen Elementen1.1 ,1.2 , in die richtige Höhe bewegt hat. Das unmittelbar darunter angeordnete plattenförmige Element1.2 wird so an einer Mitbewegung in Förderrichtung gehindert, da es an dem Anschlag7 anstößt. - Ist das oberste plattenförmige Element
1.1 soweit verschoben worden, dass es vom Stapel2 der plattenförmigen Elemente1.1 ,1.2 , vereinzelt worden ist, hebt die Hubeinrichtung6 den Stapel2 in die nächste Höhenstufe, so dass der Vorgang für die Vereinzelung des nunmehr als oberstes plattenförmigen Elements1.2 wiederholt werden kann. Dabei ist das Förderband4 weiter bewegt worden, so dass dies mit dem Förderelement5 , das in1 oben angeordnet ist, erfolgen kann. - Außerdem sind oberhalb vom Stapel
2 , der an der Hubeinrichtung6 angeordnet ist, mindestens ein Sensor9 vorhanden, mit dem bevorzugt optisch, plattenförmige Elemente1.1 ,1.2 , detektiert werden können. Dies betrifft das Vorhandensein von plattenförmigen Elementen1.1 ,1.2 , ..... auf der Hubeinrichtung6 . - Mit einem weiteren Sensor
10 kann detektiert werden, ob ein oberstes plattenförmiges Element1.1 tatsächlich und unbeschädigt vom Stapel2 mit dem/den Förderelement(en)5 der Fördereinrichtung3 entfernt worden ist. Wird detektiert, dass ein oberstes plattenförmiges Element1.1 nicht oder nur teilweise vom Stapel2 entfernt worden ist, wird die Hubeinrichtung6 nicht aktiviert, der Stapel2 in der gleichen Höhe belassen und der Vorgang so oft wiederholt, bis eine erfolgreiche Entfernung erreicht worden ist und das bis dahin unterhalb angeordnete plattenförmige Element1.2 dann das oberste plattenförmige Element ist und dann als nächstes mittels der Fördereinrichtung3 , nach Anhebung des Stapels2 in die nächstfolgende Höhenstufe mit der Hubeinrichtung6 , aus diesem entfernt und der Fördereinrichtung8 zugeführt werden kann. - Bei diesem Beispiel ist ein weiterer Sensor
10.1 vorhanden mit dem die Bewegung beim Transport plattenförmiger Elemente1.1 ,1.2 , ... und ggf. deren Zustand überwacht werden kann. Er ist hier in Richtung des Endes der Fördereinrichtung8 und oberhalb davon angeordnet. - Eine Vorrichtung, kann wie in den
2 und3 gezeigt, aber auch so ausgebildet sein, dass eine Fördereinrichtung3 ohne ein Förderband4 eingesetzt ist. Dabei kann mindestens ein Förderelement5 radial außen an einer rotierenden Walze11 vorhanden sein. In diesem Fall kann bei der Dimensionierung neben der jeweiligen Größe von Förderelementen5 und dem Abstand zu einem vertikal oberen zu vereinzelnden plattenförmigen Element1.1 auch der Radius einer Walze11 berücksichtigt werden, da mit diesem auch der jeweilige Weg beeinflusst werden kann, bei dem sich ein Förderelement5 und ein vom Stapel2 zu bewegendes plattenförmige Element1.1 mechanisch berühren. Beim Beispiel nach2 sind an einer rotierenden Walze11 zwei Förderelemente5 um 180° versetzt zueinander befestigt. Bei der Rotation der Walze11 kann ein jeweils vertikal oberstes plattenförmiges Element1.1 analog zum Beispiel nach1 vom Stapel2 bewegt werden. - Beim in
3 gezeigten Beispiel ist eine Fördereinrichtung3 mit drei Walzen11 , an denen jeweils ein Förderelement5 befestigt ist, dargestellt. Die Walzen11 weisen gleiche Außendurchmesser auf und die Rotationsachsen sind in einer Ebene oberhalb des Stapels2 angeordnet. Die Förderelemente5 sind hier gleich dimensioniert und gestaltet. Bei gleicher Drehrichtung können die Förderelemente5 am Umfang der Walzen11 jedoch so angeordnet sein, dass sie sukzessive in mechanischen Kontakt mit dem jeweiligen vertikal obersten plattenförmigen Element1.1 treten, um dieses vom Stapel2 zu bewegen.
Claims (11)
- Vorrichtung zum Vereinzeln gestapelter plattenförmiger Elemente, bei der ein Stapel (
2 ) plattenförmiger Elemente auf eine Hubeinrichtung (6 ) aufsetzbar ist, mit der ein gestuftes Anheben in Höhenstufen erfolgt; und vertikal oberhalb des Stapels (2 ) plattenförmiger Elemente eine Fördereinrichtung (3 ) für plattenförmige Elemente (1.1 ,1.2 , ...) angeordnet ist, bei der an einem in Form eines Stetigförderers ausgebildeten Förderbandes (4 ) oder mindestens einer rotierenden Walze (11 ) mindestens ein Förderelement (5 ) befestigt ist; wobei das/die Förderelement(e) (5 ) aus einem elastisch verformbaren Werkstoff gebildet ist/sind und in Richtung der Oberfläche von zu vereinzelnden plattenförmigen Elementen (1.1 ,1.2 , ...) mindestens eine Stirnfläche aufweist/aufweisen und das/die Förderelement(e) (5 ) so dimensioniert und in einem Abstand zur Oberfläche eines vertikal oben an einem Stapel (2 ) plattenförmiger Elemente (1.1 ,1.2 , ...) angeordneten plattenförmigen Elementes (1.1 ) angeordnet ist/sind, so dass das/die Förderelement(e) (5 ) bei einer translatorischen Bewegung des Förderbandes (4 ) oder einer Rotation der Walze(n) (11 ) in einen mechanischen Kontakt mit der Oberfläche des vertikal oben im Stapel (2 ) angeordneten plattenförmigen Elementes (1.1 ) bringbar ist/sind und dadurch auf die Oberfläche dieses plattenförmigen Elementes (1.1 ) eine Zugkraft ausgeübt ist und dieses plattenförmige Element (1.1 ) durch die wirkende Reibkraft mit der Bewegung des/der Förderelemente(s) (5 ) in Förderrichtung vom Stapel bewegbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung neben dem Stapel (
2 ) plattenförmiger Elemente (1.1 ,1.2 , ...) ein Anschlag (7 ) angeordnet ist, dessen vertikal obere Stirnkante parallel zu den gestapelten plattenförmigen Elementen (1.1 ,1.2 , ...) ausgerichtet und diese Stirnkante in einer Höhe angeordnet ist, so dass sie eine Bewegung zumindest eines plattenförmigen Elements (1.2 ), das unmittelbar unter dem vertikal oben angeordneten plattenförmigen Element (1.1 ) angeordnet ist, in Förderrichtung verhindert. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Förderelement(e) (
5 ) aus einem Elastomer gebildet ist/sind. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung hinter der Hubeinrichtung (
6 ) und dem Anschlag (7 ) eine weitere Fördereinrichtung (8 ) für einen translatorischen Transport vereinzelter plattenförmiger Elemente (1.1 ,1.2 , ...) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Satz von Förderelementen (
5 ) am Förderband (4 ) oder der Walze(n) (11 ) befestigt ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vertikal oberhalb des Stapels (
2 ) plattenförmiger Elemente (1.1 ,1.2 , ...) mindestens ein sensitives Element (9 ) für eine Detektion des Vorhandenseins plattenförmiger Elemente (1.1 ,1.2 , ...) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung neben dem Stapel (
2 ) mindestens ein Sensor (10 ) für eine Detektion der Bewegung von plattenförmigen Elementen (1.1 ,1.2 , ...) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stapel (
2 ) und Förderband (4 ) oder die Walze(n) (11 ) so zueinander angeordnet sind, dass bei einer translatorischen Bewegung des Förderbandes (4 ) oder Rotation der Walze(n) (11 ) ein einziges daran befestigtes Förderelement (5 ) oder ein in Förderrichtung vorderes Förderelement (5 ) in Förderrichtung hinter der Mitte eines plattenförmigen Elements (1.1 ) mit dem plattenförmigen Element (1.1 ) in mechanischen Kontakt tritt. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stapel (
2 ) plattenförmiger Elemente (1.1 ,1.2 , ...) in einem Magazin aufgenommen ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Elemente (
1.1 ,1.2 , ...) Silicium-Wafer sind. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderband derart gegenüber dem Stapel angeordnet ist, dass bei der translatorischen Bewegung des Förderbandes das mindestens eine Förderelement in einer Förderrichtung hinter dem Massenschwerpunkt eines plattenförmigen Elements mit diesem in mechanischen Kontakt tritt.
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