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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Ansaug-Greifervorrichtung für flache Substrate wie beispielsweise Siliziumwafer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Ansaug-Greifervorrichtung zu schaffen, mit der Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und insbesondere bei einfachem Aufbau der Greifervorrichtung eine hohe Wirksamkeit bzw. ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ansaug-Greifervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Ansaug-Greifervorrichtung weist eine Greiferfläche und Ansaugmittel an der Greiferfläche auf. Die Ansaugmittel weisen mindestens eine Bernoulli-Düse auf mit mindestens einem Düsenschlitz, wobei der Düsenschlitz an einer Druckluftkammer vorgesehen ist. Druckluft tritt an dem Düsenschlitz aus und strömt an der Unterseite der Vorrichtung bzw. an der Greiferfläche entlang. Die Druckluftkammer weist einen Drucklufteinlass auf, an den vorteilhaft mittels einem schaltbaren Ventil eine Druckluftleitung angeschlossen ist. Die Greiferfläche weist eine Kammervertiefung auf, wobei die genannte Druckluftkammer einerseits von dieser Kammervertiefung gebildet ist, insbesondere ihre Oberseite, und andererseits nach unten von einem separaten Innenteil, das die Druckluftkammer im Wesentlichen nach außen bzw. unten abschließt. Dabei ist das Innenteil derart an der Kammervertiefung bzw. an der Druckluftkammer angeordnet, dass sich zwischen Kammervertiefung und einem Außenrand des Innenteils der Düsenschlitz für die Bernoulli-Düse bildet bzw. dieser dort gegeben ist.
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Erfindungsgemäß ist das Innenteil derart ausgebildet, dass es auf die Kammervertiefung zu bewegt werden kann mittels Einstellmitteln, um die Breite des Düsenschlitzes zu verstellen und damit Menge und Strömungsgeschwindigkeit der austretenden Luft sowie die Halteeigenschaften bzw. die Ansaugeigenschaften der Greifervorrichtung. Die Einstellmittel weisen mindestens ein Gewindeverstellmittel in diese Bewegungsrichtung auf, wobei an dem Gewindeverstellmittel Federmittel vorgesehen sind zur federnden Kraftausübung auf das Innenteil in Richtung zur Kammervertiefung. Dies bedeutet also, wenn das Innenteil mit seinem Außenrand an der Kammerfläche anliegt, insbesondere in einem Randbereich der Kammerfläche, dass eine Anlagekraft durch die Federmittel aufgebracht wird. Dadurch ist es zum einen möglich, dass die Federmittel, insbesondere mit einer Federkonstanten odgl., und somit mit sehr gleichmäßiger Kraft diese Anlage bewirken. Des weiteren kann dann, insbesondere durch den Druck der Druckluft in der Druckluftkammer, das Innenteil oder zumindest ein Außenrand des Innenteils etwas weggedrückt werden von der Kammervertiefung. Auch hier ist dann durch die Federkonstante der Federmittel eine einheitliche und gleichmäßige Kraft gewährleistet, welche für eine gleichmäßige Bewegung bzw. Verstellung des Innenteils oder ihres Außenrandes sorgt. Somit kann erreicht werden, dass bei Entfernen des Innenteils von der Kammervertiefung der Schlitz bzw. Düsenschlitz entsteht und sich verbreitert, und zwar gleichmäßig verbreitert, so dass die Bernoulli-Düse immer noch möglichst gleichmäßig arbeitet bzw. ein Substrat ansaugen kann.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kammervertiefung und der Außenrand des Innenteils zumindest im Bereich des Düsenschlitzes unterschiedliche Schrägen auf. Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Innenteil flacher bzw. weniger schräg verläuft als die Kammervertiefung. Somit kann erreicht werden, dass das Innenteil nahe am Außenrand oder direkt am Außenrand an der Kammervertiefung anliegt. Die Schrägen können einen jeweils geraden Verlauf aufweisen in Seitenansicht, dies muss aber nicht so sein.
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Vorteilhaft sind mehrere Gewindeverstellmittel vorgesehen und verteilt an der Greifervorrichtung angeordnet. Sie sind besonders vorteilhaft in Kreisform um einen Mittelpunkt der Kammervertiefung herum vorgesehen, so dass auch mehrere, verteilt angeordnete Federmittel vorgesehen sind für eine gleichmäßige Ausübung der resultierend entstehenden Federkraft. Es können beispielsweise vier bis zwölf Gewindeverstellmittel vorgesehen sein als vorteilhafte und vor allem gleichmäßige Anordnung.
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Ein Gewindeverstellmittel kann eine Schraube aufweisen bzw. von einer Schraube gebildet sein. Eine solche Schraube kann vorteilhaft von oben durch die Vorrichtung in ein Gewinde in dem Innenteil eingreifen und auch die Druckluftkammer durchlaufen. Dabei liegt vorteilhaft das Innenteil nicht ganz an der Druckluftkammer bzw. der Kammervertiefung an.
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Vorteilhaft kann ein Gewindeverstellmittel ein Feingewinde aufweisen, um das Innenteil möglichst fein und präzise relativ zur Kammervertiefung zu platzieren für einen gleichmäßigen Düsenschlitz bzw. um die Federmittel anzuspannen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Federmittel als Tellfedern ausgebildet sein. Da sie keinen besonders langen Federweg bzw. Federhub benötigen, ist dies einerseits eine einfache Ausgestaltung. Des weiteren kann mittels Tellerfedern eine unter Umständen hohe Federkraft erreicht werden, was hier ebenfalls als vorteilhaft angesehen wird. Die Tellerfedern können einzeln oder in Paketen und dann wiederum sozusagen in Reihenschaltung oder Parallelschaltung vorgesehen sein.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Federmittel direkt zwischen dem Innenteil und der Kammervertiefung vorgesehen sein, beispielsweise an einer Oberseite des Innenteils. Dabei sollte dieses Federmittel einen relativ großen Durchmesser aufweisen für eine gleichmäßige Federwirkung entlang des Umfangs für eine gute Anlage des Außenrands des Innenteils an der Kammervertiefung nahe an deren Randbereich.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Federmittel an der Oberseite der Vorrichtung vorgesehen, und zwar vorteilhaft zwischen ihrer Oberseite bzw. einer Anlage der Federmittel an der Oberseite einerseits und einem Schraubenkopf einer von oben in das Innenteil eingeschraubten Schraube andererseits. Insbesondere bei der vorgenannten Anzahl von vier bis zwölf Gewindeverstellmitteln oder Schrauben kann dann mit einer ebenso großen Anzahl von Federmitteln, beispielsweise vorgenannten Tellerfedern, eine sehr präzise einstellbare und gleichmäßig verteilte Federkraft für die Anlage des Außenrands des Innenteils an der Kammervertiefung erreicht werden.
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In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist es möglich, einen Anschlag für die Gewindeverstellmittel vorzusehen, wenn diese angezogen werden. Der Anschlag sollte so ausgebildet sein, dass nach Anziehen der Gewindeverstellmittel gegen diesen Anschlag das Innenteil nur noch gegen die Kraft der Federmittel von der Kammervertiefung weg bewegbar ist. Es weist dann also kein Spiel mehr auf. So ist eine präzise einstellbare Anlage möglich.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbezeichnung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt die 1 eine seitliche Schnittdarstellung durch eine Ausbildung einer erfindungsgemäßen Ansaug-Greifervorrichtung mit einer Einstellschraube samt Tellerfeder.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Ansaug-Greifervorrichtung 11 dargestellt für flache Substrate, die hier nicht dargestellt sind, und welche an ihrer Unterseite bzw. einer Greiferfläche 13 durch den Bernoulli-Effekt gehalten werden können. Die Greifervorrichtung 11 weist ein Außenteil 15 auf mit einer konischen oder topfartigen Kammervertiefung als Druckluftkammer 18. Die Druckluftkammer 18 weist einen Druckluftzugang 19 auf, an den eine übliche Druckluftleitung zum Aktivieren der Greifervorrichtung 11 angeschlossen wird.
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Verschlossen wird die Druckluftkammer 18 durch ein Innenteil 24, beispielsweise aus Metall, mit einer scheibenartigen Unterseite 23. Diese Unterseite 23 kann in etwa in der Ebene der Greiferfläche 13 um den Randbereich 20 herum liegen oder auch, wie dargestellt, etwas oberhalb davon. Das Innenteil 24 bzw. die Unterseite 23 ist dann etwas kleiner als der Rand der Druckluftkammer 18 und liegt mit ihrem Rand an einem Randbereich 20 der Druckluftkammer 18 an, und zwar derart, dass sie die Druckluftkammer 18 verschließt.
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In das Innenteil 24 greift von oben durch das Außenteil 15 eine Einstellschraube 26. Die Höhe des Innenteils 24 sollte dabei geringer sein als die Höhe in der Druckluftkammer 18. So ist es möglich, durch maximales Anziehen der Einstellschraube 26 das Innenteil 24 in die Druckluftkammer 18 hineinzuziehen für eine Anlage am Randbereich 20 mit erhöhter Vorspannung. Diese Einstellbewegung ist durch die Pfeile neben Innenteil 24 und Einstellschraube 26 verdeutlicht.
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Des weiteren ist zwischen der Oberseite des Außenteils 15 und der Einstellschraube 26 eine Tellerfeder 28 vorgesehen, die eine übliche Tellerfeder sein kann oder wie hier als Doppel-Paket ausgebildet ist. Die Tellerfeder 28 weist eine genau definierte Federkraft auf und drückt die Einstellschraube nach oben und somit auch den Stempel 24 und das Innenteil 24. Damit kann durch ihre Federkraft die Vorspannung erhöht werden, mit der das Innenteil 24 am Randbereich 20 anliegt. Es kann vorgesehen sein, dass mit der Einstellschraube 26 die Vorspannung bzw. die Anlagekraft des Innenteils 24 am Randbereich 20 so eingestellt wird, dass sich bei bestimmtem Druck in der Druckluftkammer 18 der Randbereich des Innenteils 24 um ein definiertes Maß nach unten bewegt und vom Randbereich 20 abhebt. Dadurch wird ein Spalt oder Schlitz zur Bildung einer Bernoulli-Düse 21 gebildet bzw. freigegeben. Durch diesen kann, wie zuvor beschrieben worden ist, Druckluft aus der Druckluftkammer 18 austreten und bereits in die richtige Richtung gelenkt durch den Verlauf des Randbereichs 20 einerseits und die geringfügige Abbiegung des Randbereichs des Innenteils 24 andererseits an der Greiferfläche 13 entlang strömen für den Bernoulli-Effekt.
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Faktoren zur Einstellung der Breite des Schlitzes der Bernoulli-Düse 21 sind also der Luftdruck in der Druckluftkammer 18 und die Federeigenschaften der Tellerfeder 28. Diese Federeigenschaften können so eingestellt sein, dass sie linear arbeitet. Dann kann die Einstellschraube 26 eben so weit angezogen werden, dass das Innenteil 24 die Druckluftkammer 18 verschließt bzw. am Rand anliegt. Dabei liegt dann die Einstellschraube 26 gerade an der Tellerfeder 28 an, ohne diese bereits wesentlich oder auch nur ein kleines Stück zusammenzudrücken. Ein Öffnen bzw. Bewegen nach unten durch den Luftdruck in der Druckluftkammer 18 erfolgt dann gegen die Federkraft und somit genau definiert, so dass sich eine genau definierte Breite des Schlitzes der Bernoulli-Düse 21 ergibt.
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In einer nicht dargestellten, aber leicht vorstellbaren Abwandlung eines Ausführungsbeispiels ist nicht eine einzige zentrale Einstellschraube vorgesehen, sondern ringartig verteilt mehrere, beispielsweise vier bis acht oder sogar noch mehr. Dann weist jede dieser Einstellschrauben eine eigene Tellerfeder auf entsprechend 1. So kann eine in Umfangsrichtung gut verteilte Halterung des Innenteils mit jeweils verteilter definierter Federkraft zum Bewegen des Innenteils nach unten zum Erzeugen der Bernoulli-Düse erreicht werden.
