DE102009051567A1

DE102009051567A1 - Bernoulli nozzle, Bernoulli nozzle gripper device and method of manufacture

Info

Publication number: DE102009051567A1
Application number: DE102009051567A
Authority: DE
Inventors: Alexander Borowski; Walter Feist; Jens Kalmbach; Sven Worm
Original assignee: Schmid Technology Systems GmbH
Current assignee: Schmid Technology Systems GmbH
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-04-28
Also published as: WO2011047997A1; TW201128728A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bernoulli-Düse (11), eine Greifervorrichtung mit einer solchen Bernoulli-Düse (11) und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Eine Bernoulli-Düse mit einem Druckluftanschluss (14) weist ein Außenteil (12) mit einer trichterförmigen Innenwand (22) und ein Innenteil (13) mit einer Außenwand (23) und einem im unteren Bereich umlaufenden, flanschförmigen Randbereich (25) auf. Innen- und Außenteil (13, 12) sind koaxial angeordnet und bilden eine Druckluftkammer (32) sowie an der Düsen-Unterseite (20) einen zwischen der Unterseite (19) des Innenteils (12) und der Unterseite (18) des Außenteils (12) angeordneten Düsenschlitz (27) mit konstantem Spaltmaß (28). Das Innenteil (13) weist im Bereich des Düsenschlitzes (27) Distanzelemente (17) als Abstandhalter zur Einstellung eines definierten Spaltmaßes (28) entsprechend der Distanzelementhöhe (33) auf.The invention relates to a Bernoulli nozzle (11), a gripper device with such a Bernoulli nozzle (11) and a method for producing it. A Bernoulli nozzle with a compressed air connection (14) has an outer part (12) with a funnel-shaped inner wall (22) and an inner part (13) with an outer wall (23) and a flange-shaped edge area (25) running around the lower area. The inner and outer parts (13, 12) are arranged coaxially and form a compressed air chamber (32) and, on the underside of the nozzle (20), one between the underside (19) of the inner part (12) and the underside (18) of the outer part (12) ) arranged nozzle slot (27) with constant gap size (28). The inner part (13) has spacer elements (17) in the area of the nozzle slot (27) as spacers for setting a defined gap dimension (28) corresponding to the spacer element height (33).

Description

Anwendungsgebiet und Stand der TechnikField of application and state of the art

Die Erfindung betrifft eine Bernoulli-Düse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Greifervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 22 mit einer vorgenannten Bernoulli-Düse und Verfahren zur Herstellung einer Bernoulli-Düse.The invention relates to a Bernoulli nozzle according to the preamble of claim 1, a gripper device according to the preamble of claim 22 with an aforementioned Bernoulli nozzle and method for producing a Bernoulli nozzle.

Bei der automatisierten Herstellung von bruchgefährdeten Werkstücken, insbesondere zur Handhabung von Silizium-Wafern, werden Greifsysteme mit sogenannten Bernoulli-Düsen eingesetzt. Diese Bernoulli-Düsen erzeugen mittels einer durch einen Düsenschlitz an einer Düsen-Unterseite austretenden Luftströmung einen Unterdruck innerhalb einer Greiffläche in einem Bereich um den Düsenschlitz. Durch die entstehende Sogwirkung werden die Wafer angesaugt. Dabei erfolgt die Ansaugung im Bereich der Greiffläche berührungslos aufgrund der zwischen Wafer und Unterseite der Düse ausgebildeten Luftströmung. Für eine gleichmäßige Ansaugung des Wafers, und insbesondere für einen sanften und gleichmäßigen Anflug des Wafers an die Düse, ist eine definierte und gleichmäßige ausgebildete Luftströmung erforderlich. Die Ausbildung der Luftströmung ist sowohl von der Spaltgeometrie, den Abmessungen des Düsenschlitzes, als auch von dem eingestellten Druck bei der Luftzufuhr abhängig. Für eine ausreichende Haltekraft ist je nach Werkstück eine zugehörige Mindestströmungsgeschwindigkeit erforderlich. Je größer der Spalt des Düsenschlitzes, desto größer ist die benötigte Luftmenge und ihr benötigter Druck zum Erreichen der erforderlichen Mindestgeschwindigkeit. Je ungleichmäßiger die Abmessungen des Spaltes sind, beispielsweise toleranzbedingt, desto ungleichmäßiger bildet sich die Strömung aus. Eine ungleichmäßige Strömung kann dazu führen, dass der Wafer nicht parallel, sondern an einer Seite zuerst angesaugt wird, und die restliche Waferfläche anschließend auf der umliegenden Greiferfläche aufprallt und zerbricht.In the automated production of fracture-prone workpieces, in particular for handling silicon wafers, gripping systems with so-called Bernoulli nozzles are used. These Bernoulli nozzles generate a negative pressure within a gripping surface in a region around the nozzle slot by means of an air flow emerging through a nozzle slot on a nozzle underside. Due to the resulting suction, the wafers are sucked. The suction in the area of the gripping surface takes place without contact due to the air flow formed between the wafer and the underside of the nozzle. For a uniform suction of the wafer, and in particular for a smooth and uniform approach of the wafer to the nozzle, a defined and uniformly formed air flow is required. The formation of the air flow is dependent on both the gap geometry, the dimensions of the nozzle slot, as well as the set pressure in the air supply. For a sufficient holding force depending on the workpiece an associated minimum flow rate is required. The larger the gap of the nozzle slot, the greater the amount of air required and the pressure required to reach the required minimum speed. The more irregular the dimensions of the gap, for example due to tolerances, the more uneven the flow is formed. Uneven flow can cause the wafer not to be sucked in parallel, but sucked in on one side first, and the remaining wafer surface to bounce and break on the surrounding gripper surface.

Bekannte Bernoulli-Düsen weisen Spaltmaße für die Düsenschlitze von ca. 20 μm auf und haben einen Luftverbrauch von ca. 150 l/min. Die großen Luftmengen stellen einen nicht unerheblichen Kostenfaktor dar und können durch zu starke Verwirbelungen im Umfeld eines Greifers Probleme bereiten. Insbesondere ist bei den bekannten Bernoulli-Düsen die Einstellung eines gleichmäßigen Spaltmaßes für den Düsenschlitz eine große Herausforderung. Bei Spaltmaßen in einem Bereich unter 20 μm führen bereits kleinste Unregelmäßigkeiten im Mikrometerbereich, beispielsweise bedingt durch Fertigungstoleranzen, zu einer ungleichmäßigen Strömungsausbildung und damit zu einem ungleichmäßigen Ansaugen, insbesondere zu einem nicht parallelen Ansaugen. Bernoulli-Düsen mit ausreichend gleichmäßigen Spaltmaßen unterhalb von 20 μm sind wegen des hohen Fertigungsaufwands zum Erreichen der Genauigkeiten hinsichtlich des Spaltmaßes daher bisher nicht wirtschaftlich realisierbar.Known Bernoulli nozzles have gap dimensions for the nozzle slots of about 20 microns and have an air consumption of about 150 l / min. The large amounts of air represent a significant cost factor and can cause problems due to excessive turbulence around a gripper. In particular, in the known Bernoulli nozzles setting a uniform gap for the nozzle slot a great challenge. With gaps in a range below 20 microns even the smallest irregularities in the micrometer range, for example due to manufacturing tolerances, lead to uneven flow formation and thus to a non-uniform suction, in particular to a non-parallel suction. Bernoulli nozzles with sufficiently uniform gaps of less than 20 μm are therefore hitherto not economically feasible due to the high production outlay required to achieve the accuracy with regard to the gap dimension.

Zur Reduzierung der Bruchgefahr ohne eine verbesserte Spaltmaßgüte bzw. ohne geringere Spaltbreiten sind aus dem Stand der Technik einige Maßnahmen bekannt. Zur Verbesserung des Ansaugvorganges sind beispielsweise gummierte Anlagenflächen außerhalb der Düse auf einer Unterseite einer Trägerplatte der Greifervorrichtung bekannt, mit denen die Aufprallenergie des Wafers auf der Düse oder einem Greifer verringert werden soll und so die Bruchgefahr reduziert werden kann.To reduce the risk of breakage without improved Spaltmaßgüte or without smaller gap widths are known from the prior art, some measures. To improve the suction process, for example, rubberized contact surfaces outside the nozzle on an underside of a support plate of the gripper device are known with which the impact energy of the wafer on the nozzle or a gripper to be reduced and so the risk of breakage can be reduced.

Aus der DE 20 2007 007 721 U1 ist ferner eine Dämpfungsvorrichtung mit Borsten an der Unterseite der Greiferträgerplatte bekannt, um einen Teil der beim Anflug des Werkstücks entstehenden Prallenergie zu absorbieren. Auf diese Weise kann zwar die Bruchgefahr reduziert werden, bedingt durch die weiterhin großen Spaltmaße ist der Luftverbrauch jedoch immer noch hoch.From the DE 20 2007 007 721 U1 Furthermore, a damping device with bristles on the underside of the gripper support plate is known to absorb a portion of the resulting during the approach of the workpiece impact energy. In this way, although the risk of breakage can be reduced, due to the still large gap dimensions, the air consumption is still high.

Aufgabe und LösungTask and solution

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Bernoulli-Düse, eine eingangs genannte Greifervorrichtung mit einer solchen Bernoulli-Düse und ein eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung einer solchen Bernoulli-Düse zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik, unter anderem hinsichtlich des Spaltmaßes, der Einstellgenauigkeit des Spaltmaßes und der davon abhängigen Ansaugqualität und des erforderlichen Luftverbrauchs, beseitigt werden können.The invention has for its object to provide an aforementioned Bernoulli nozzle, an aforementioned gripper device with such a Bernoulli nozzle and an aforementioned method for producing such a Bernoulli nozzle, with which problems of the prior art, among other things the gap, the setting accuracy of the gap and the dependent thereon intake quality and the required air consumption, can be eliminated.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Bernoulli-Düse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Greifervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 22 mit einer vorgenannten Bernoulli-Düse und durch Verfahren zur Herstellung einer solchen Bernoulli-Düse mit den Merkmalen des Anspruchs 23, 27, 28 oder 29. Vorteilhafte und 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. Manche der nachfolgenden, jedoch nicht erschöpfend aufgezählten Merkmale und Eigenschaften treffen sowohl auf eine Bernoulli-Düse, auf eine Greifervorrichtung mit einer solchen Bernoulli-Düse, als auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bernoulli-Düse zu. Sie werden teilweise nur einmal beschrieben, können jedoch unabhängig davon sowohl für die Bernoulli-Düse, die Greifervorrichtung als auch für das Verfahren gelten. Weiterhin ist die Reihenfolge der aufgelisteten Merkmale nicht bindend, sondern kann vielmehr entsprechend einer optimierten Bernoulli-Düse, einer optimierten Greifervorrichtung bzw. eines optimierten Verfahrens zur Herstellung der Bernoulli-Düse geändert werden.This object is achieved by a Bernoulli nozzle with the features of claim 1, by a gripper device with the features of claim 22 with an aforementioned Bernoulli nozzle and by processes for producing such a Bernoulli nozzle with the features of claim 23, 27, 28 or 29. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject matter of the further claims and are explained in more detail below. The wording of the claims is incorporated herein by express reference. Some of the following, but not exhaustive, features and properties apply to both a Bernoulli nozzle, a gripper device having such a Bernoulli nozzle, and a method of making such a Bernoulli nozzle. They are described in part only once, but can apply independently to both the Bernoulli nozzle, the gripper device and the method. Furthermore, the order of the listed features is not binding, but rather may be appropriate an optimized Bernoulli nozzle, an optimized gripper device or an optimized method for producing the Bernoulli nozzle can be changed.

Es ist eine Bernoulli-Düse vorgesehen zur Handhabung flächiger Werkstücke, insbesondere von Silizium-Wafern, mit einem Druckluftanschluss, einem Außenteil und einem Innenteil. Außen- und Innenteil sind bevorzugt einteilig ausgebildet, können jedoch auch mehrteilig sein. Das Außenteil weist eine topf- oder trichterförmig ausgebildete Innenwand auf, wobei diese an einer Unterseite des Außenteils ihren maximalen Innendurchmesser aufweist. Vorteilhaft ist eine trompeten- oder konusförmige Ausbildung der Innenwand des Außenteils mit zur Unterseite hin zunehmendem Innendurchmesser. Innen- und Außenteil sind koaxial angeordnet und bilden zwischen sich eine Druckluftkammer. Das Innenteil weist in seinem unteren Bereich einen umlaufenden, flanschförmigen oder scheibenförmigen Randbereich auf. Dieser weist an einer Düsen-Unterseite einen korrespondierenden Verlauf zur Innenwand des Außenteils auf, so dass Innen- und Außenteil an der Düsen-Unterseite zwischen sich einen Düsenschlitz mit konstantem Spaltmaß und eine Greiffläche bilden. Besonders vorteilhaft ist ein scheibenförmig ausgebildetes Innen- bzw. Außenteil, um die Bauhöhe der Düse in Richtung senkrecht zur Ansaugfläche klein zu halten. Ferner haben flache Düsen hinsichtlich der Strömungseigenschaften günstigere Eigenschaften bezüglich der mit einer bestimmten Luftmenge und einem bestimmten Luftdruck erreichbaren Strömungsgeschwindigkeiten. Zur Gewichtsreduktion sind insbesondere ringförmig ausgebildete Außen- und Innenteile vorteilhaft.It is a Bernoulli nozzle provided for handling flat workpieces, in particular of silicon wafers, with a compressed air connection, an outer part and an inner part. The outer and inner parts are preferably formed in one piece, but may also be multi-part. The outer part has a pot-shaped or funnel-shaped inner wall, which has its maximum inner diameter at an underside of the outer part. A trumpet-shaped or conical design of the inner wall of the outer part with an inner diameter increasing toward the lower side is advantageous. The inner and outer parts are arranged coaxially and form a compressed air chamber between them. The inner part has in its lower region a circumferential, flange-shaped or disc-shaped edge region. This has on a nozzle bottom on a corresponding course to the inner wall of the outer part, so that the inner and outer part of the nozzle bottom between them form a nozzle slot with a constant gap and a gripping surface. Particularly advantageous is a disc-shaped inner or outer part to keep the height of the nozzle in the direction perpendicular to the suction small. Furthermore, flat nozzles with regard to the flow characteristics have more favorable properties with respect to the flow rates achievable with a certain amount of air and a certain air pressure. For weight reduction, in particular ring-shaped outer and inner parts are advantageous.

Erfindungsgemäß weist mindestens das Innen- oder das Außenteil mindestens ein Distanzelement als Abstandshalter auf mit einer definierten Distanzelementhöhe im Bereich des Düsenschlitzes bzw. mindestens ein Distanzelement ist im Düsenschlitzbereich vorgesehen. Das Distanzelement kann also ein Stück bzw. einige mm vor dem Düsenschlitz enden oder bis in ihn hinein verlaufen.According to the invention, at least the inner or the outer part has at least one spacer element as a spacer with a defined spacer element height in the region of the nozzle slot or at least one spacer element is provided in the nozzle slot region. The spacer element can thus end a piece or a few mm in front of the nozzle slot or extend into it.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Innenwand des Außenteils teilweise, zumindest im unteren Bereich, um eine Hochachse rotationssymmetrisch ausgebildet, vorzugsweise ist die gesamte Innenwand rotationssymmetrisch ausgebildet.In one embodiment of the invention, the inner wall of the outer part is partially, at least in the lower region, rotationally symmetrical about a vertical axis, preferably, the entire inner wall is rotationally symmetrical.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der flanschförmige Randbereich des Innenteils um seine Hochachse rotationssymmetrisch ausgebildet.In a preferred embodiment of the invention, the flange-shaped edge region of the inner part is rotationally symmetrical about its vertical axis.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Bernoulli-Düse weist eine Oberseite des umlaufend ausgebildeten flanschförmigen Randbereichs des Innenteils in einem Bereich nah am Düsenschlitz eine Oberflächenkontur eines sphärischen Körpers auf und ragt konvex in die Druckluftkammer hinein. Denkbar ist beispielsweise eine ei- oder linsenförmige Oberflächenkontur in diesem Bereich. Dabei ist der Bereich nah am Düsenschlitz mindestens so groß, dass er alle möglichen Kontaktzonen für alle einstellbaren Spaltmaße zwischen Innen- und Außenteil einschließt.In an embodiment according to the invention of a Bernoulli nozzle, an upper side of the circumferentially formed flange-shaped edge region of the inner part has a surface contour of a spherical body in a region close to the nozzle slot and protrudes convexly into the compressed-air chamber. It is conceivable, for example, a lens or lenticular surface contour in this area. The area close to the nozzle slot is at least so large that it includes all possible contact zones for all adjustable gap dimensions between the inner and outer part.

In einer eigenständigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Oberseite des Randbereichs in einem Bereich nah am Düsenschlitz eine kugelförmige Oberflächenkontur auf, wobei ein zugehöriger Kugelmittelpunkt der Oberflächenkontur unterhalb des Innenteils auf seiner Hochachse liegt. Bei einer Distanzelementhöhe von null μm und einem Spaltmaß des Düsenschlitzes von null μm ist eine Kontaktzone zwischen Innen- und Außenteil eine Kontaktlinie. Diese Kontaktlinie entsteht durch ein Zusammenwirken vom Innenteil durch dessen kugelförmige Oberflächenkontur nah am Düsenschlitz mit einem entsprechend ausgebildeten Außenteil. Durch die kugelförmige Oberflächenkontur ist es möglich, kleinere Abweichungen einer koaxialen Anordnung von Innen- und Außenteil auszugleichen, ohne dass sich eine toleranzbedingte Abweichung der Koaxialität negativ auf die Gleichmäßigkeit des Spaltmaßes auswirkt.In an independent embodiment of the invention, the top of the edge region in a region close to the nozzle slot on a spherical surface contour, wherein an associated center of the ball surface contour below the inner part lies on its vertical axis. With a spacer element height of zero microns and a gap of the nozzle slot of zero microns, a contact zone between the inner and outer part is a line of contact. This contact line is formed by an interaction of the inner part by its spherical surface contour close to the nozzle slot with a correspondingly formed outer part. Due to the spherical surface contour, it is possible to compensate for smaller deviations of a coaxial arrangement of inner and outer part, without a tolerance-related deviation of the coaxiality has a negative effect on the uniformity of the gap.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Düsenschlitz teilweise umlaufend ausgebildet, vorzugsweise vollständig umlaufend und insbesondere kreisförmig. Sind Innenteil und Außenteil an der Düsen-Unterseite rotationssymmetrisch ausgebildet, bilden Innen- und Außenteil einen kreisförmigen, vorzugsweise vollständig umlaufenden Düsenschlitz. Denkbar sind auch andere Düsenschlitzgeometrien, beispielsweise ein quaderförmiger oder blütenförmiger Düsenschlitz. Die Kreisform ist jedoch besonders vorteilhaft für eine gleichmäßige Strömungsausbildung, da Ecken im Düsenschlitz keine gleichmäßige Strömungsausbildung ermöglichen. Vorzugsweise wird der Durchmesser des Düsenschlitzes im Verhältnis zum anzusaugenden Werkstück möglichst groß gewählt. Für Silizium-Wafer mit einer Kantenlänge von 160 mm hat sich ein mittlerer Düsenschlitzdurchmesser von 80 mm als besonders vorteilhaft erwiesen.In a preferred embodiment, the nozzle slot is partially circumferential, preferably completely circumferential and in particular circular. Are inner part and outer part formed rotationally symmetrical on the nozzle bottom, inner and outer part form a circular, preferably completely circumferential nozzle slot. Also conceivable are other nozzle slot geometries, for example a cuboidal or flower-shaped nozzle slot. However, the circular shape is particularly advantageous for uniform flow formation, since corners in the nozzle slot do not allow uniform flow formation. Preferably, the diameter of the nozzle slot is chosen as large as possible in relation to the workpiece to be sucked. For silicon wafers with an edge length of 160 mm, a mean nozzle slot diameter of 80 mm has proven to be particularly advantageous.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Distanzelement auf einer Oberseite des flanschförmig ausgebildeten Randbereichs des Innenteils angeordnet. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die Distanzelemente nur über einen Teil dieses Randbereichs im Bereich des Düsenschlitzes.In a preferred embodiment of the invention, at least one spacer element is arranged on an upper side of the flange-shaped edge region of the inner part. In a particularly advantageous embodiment, the spacer elements extend only over part of this edge region in the region of the nozzle slot.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein Distanzelement bis in den Düsenschlitz hinein ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Distanzelement sich bis in die Greiffläche in einer Ebene der Düsen-Unterseite erstreckt, jedoch nicht darüber hinaus.In one development of the invention, at least one spacer element is formed into the nozzle slot. It is particularly advantageous if the spacer element extends into the gripping surface in one Level of the nozzle bottom extends, but not beyond.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen alle Distanzelemente die gleiche Distanzelementhöhe auf.In a development of the invention, all spacer elements have the same spacer element height.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Spaltmaß des Düsenschlitzes an der Düsen-Unterseite durch Verschieben des Innen- und Außenteils ineinander bzw. auseinander in Richtung senkrecht zur Düsen-Unterseite einstellbar. Durch ein Zusammenschieben von Innenteil und Außenteil kann beispielsweise der Düsenschlitz verkleinert werden. Ein Auseinanderschieben führt entsprechend zu einer Spaltvergrößerung.In a preferred embodiment of the invention, the gap dimension of the nozzle slot at the nozzle bottom is adjustable by moving the inner and outer parts into each other or apart in the direction perpendicular to the nozzle bottom. By pushing together the inner part and the outer part, for example, the nozzle slot can be made smaller. A sliding apart leads accordingly to a gap enlargement.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Spaltmaß des Düsenschlitzes zwischen mindestens einem Distanzelement und dem gegenüberliegenden Außen- bzw. Innenteil an der Düsen-Unterseite im Bereich der Greiffläche auf null einstellbar. Das Spaltmaß in mindestens einem Bereich zwischen zwei Distanzelementen entlang des Düsenschlitzes ist die Distanzelementhöhe. Mittels der Distanzelemente kann das Innenteil so zum Außenteil positioniert werden, dass das Spaltmaß der Distanzelementhöhe entspricht. Weisen die Distanzelemente eine definierte Distanzelementhöhe auf, ist somit eine präzise Einstellung des Spaltmaßes möglich.In a further embodiment of the invention, the gap dimension of the nozzle slot between at least one spacer element and the opposite outer or inner part on the nozzle bottom in the region of the gripping surface is set to zero. The gap dimension in at least one region between two spacer elements along the nozzle slot is the spacer element height. By means of the spacer elements, the inner part can be positioned to the outer part, that the gap corresponds to the distance element height. Assign the spacers on a defined distance element height, thus a precise adjustment of the gap is possible.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Distanzelementhöhe kleiner als 20 μm, vorzugsweise kleiner als 10 μm, insbesondere kleiner als 5 μm. Mit Distanzelementen mit einer Distanzelementhöhe von beispielsweise 5 μm kann das Spaltmaß entsprechend auf 5 μm eingestellt werden, was den Luftverbrauch gegenüber einem Spaltmaß von beispielsweise 20 μm bei gleicher erreichbarer Strömungsgeschwindigkeit deutlich reduziert.In a preferred embodiment, the spacer element height is less than 20 microns, preferably less than 10 .mu.m, in particular less than 5 microns. With spacers with a distance element height of, for example, 5 microns, the gap can be adjusted accordingly to 5 microns, which significantly reduces the air consumption compared to a gap of, for example, 20 microns at the same achievable flow rate.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein Distanzelement als ein von Innen- bzw. Außenteil separater Einleger ausgebildet, vorzugsweise als eine Folie, insbesondere als ein Folienstreifen Vorteilhaft ist die Verwendung von Messfolie, die ausreichend dünn ist.In one development of the invention, at least one spacer element is designed as a separate insert from the inner or outer part, preferably as a film, in particular as a film strip. The use of measuring film which is sufficiently thin is advantageous.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung bildet eine in einem begrenzten Bereich texturierte Oberfläche ein Distanzelement, wobei die Distanzelementhöhe einem Oberflächenrauhigkeitswert dieser Oberfläche entspricht, vorzugsweise einer maximalen Profilhöhe R_y, insbesondere mit einem besonders kleinen Mittenrauwert R_a. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die texturierte Oberfläche in einem umlaufenden Bereich nahe am Düsenschlitz ausgebildet. Bevorzugt ist die texturierte Oberfläche gürtelförmig umlaufend am äußersten Rand des flanschförmigen Randbereichs des Innenteils ausgebildet.In a further alternative embodiment of the invention, a surface textured in a limited area forms a spacer element, wherein the spacer element height corresponds to a surface roughness value of this surface, preferably a maximum profile height R _y , in particular with a particularly small average roughness value R _a . In a further embodiment of the invention, the textured surface is formed in a circumferential region near the nozzle slot. Preferably, the textured surface is belt-shaped circumferentially formed on the outermost edge of the flange-shaped edge region of the inner part.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein Distanzelement länglich bzw. stegartig ausgebildet und in radialer Richtung angeordnet. Bevorzugt sind die Distanzelemente in Umfangsrichtung schmal ausgebildet, damit für den Luftaustritt eine größtmögliche Länge des Düsenschlitzes genutzt werden kann.In one embodiment of the invention, at least one spacer element is elongate or web-like and arranged in the radial direction. Preferably, the spacer elements are narrow in the circumferential direction, so that a maximum length of the nozzle slot can be used for the air outlet.

In einer bevorzugten Ausführung ist mindestens ein Distanzelement für eine definierte Strömungsbeeinflussung ausgebildet. Denkbar sind hier alle möglichen Formen für ein Distanzelement.In a preferred embodiment, at least one spacer element is designed for a defined flow influencing. Conceivable here are all possible forms for a spacer element.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind 10 bis 20 Distanzelemente in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, vorzugsweise gleichmäßig verteilt.In a preferred embodiment of the invention 10 to 20 spacer elements are arranged distributed in the circumferential direction, preferably evenly distributed.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Spaltmaß des Düsenschlitzes mittels mindestens eines Einstellmittels einstellbar, vorzugweise mittels einer im Bereich zwischen Unterseite des Außenteils zur Oberseite des Innenteils verlaufenden Einstellschraube. Besonders vorteilhaft sind mehrere Einstellschrauben umlaufend gleichmäßig verteilt, um das Spaltmaß über den gesamten Umfang präzise einstellen zu können und ggf. fertigungsbedingte Toleranzen ausgleichen zu können.In one embodiment of the invention, the gap of the nozzle slot is adjustable by means of at least one adjusting means, preferably by means of a running in the area between the bottom of the outer part to the top of the inner part adjusting screw. Particularly advantageous are a plurality of adjusting circumferentially evenly distributed to precisely adjust the gap over the entire circumference and possibly compensate for manufacturing tolerances can.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der flanschförmige Randbereich des Innenteils federnd bzw. elastisch ausgebildet, wobei vorzugsweise der Randbereich so ausgebildet ist, dass sich bei einer Druckbeaufschlagung auf diesen Bereich das Spaltmaß des Düsenschlitzes vergrößert durch Aufbiegen des Randbereichs. Auf diese Weise ist mittels des gewählten Drucks bei der Luftzufuhr das Spaltmaß des Düsenschlitzes in geringen Bereichen zusätzlich nach oben hin einstellbar.In a preferred embodiment of the invention, the flange-shaped edge region of the inner part is resilient or preferably formed, wherein preferably the edge region is formed so that when a pressure is applied to this area, the gap of the nozzle slot increased by bending the edge region. In this way, by means of the selected pressure in the air supply, the gap of the nozzle slot in small areas in addition adjustable upwards.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine im Bereich des Düsenschlitzes zwischen Innen- und Außenteil in einer Kontaktzone wirkende Andrückkraft einstellbar, vorzugweise auch mittels einer vorgenannten Einstellschraube. Diese zwischen Innen- und Außenteil in der Kontaktzone entstehende Kraft wirkt als Vorspannung auf den federnd ausgebildeten Randbereich des Innenteils. Die Einstellschrauben können vorgesehen sein, um die Vorspannung über den gesamten Umfang präzise einstellen zu können und ggf. fertigungsbedingte Toleranzen ausgleichen zu können.In a preferred embodiment of the invention, acting in the region of the nozzle slot between the inner and outer part in a contact zone pressing force adjustable, preferably by means of an aforementioned adjustment screw. This resulting between inner and outer part in the contact zone force acts as a bias on the resilient edge portion of the inner part. The adjusting screws can be provided in order to be able to set the preload precisely over the entire circumference and, if necessary, to be able to compensate for production-related tolerances.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegen die Unterseiten des Innen- und des Außenteils im Bereich der Greiffläche in einer Ebene. Die Anordnung der Unterseiten von Innen- und Außenteil in einer Ebene ist besonders vorteilhaft für die Ausbildung einer gleichmäßigen Strömung und einer davon abhängigen gleichmäßigen Ansaugkraft. Weist die Düsen-Unterseite beispielsweise auch nur kleine Unebenheiten auf, kann es zu Strömungsablösungen und damit zu einer ungleichmäßigen Erzeugung der Ansaugkraft kommen.In a preferred embodiment of the invention, the undersides of the inner and the outer part are in the region of the gripping surface in a plane. The arrangement of the bases of interior and Outer part in a plane is particularly advantageous for the formation of a uniform flow and a dependent uniform suction force. If, for example, the nozzle underside also has only small unevenness, it can lead to flow separations and thus to an uneven generation of the suction force.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Bernoulli-Düse in den genannten Ausführungen in einer Greifervorrichtung für ein Robotersystem zur Handhabung flächiger Werkstücke, insbesondere von Silizium-Wafern. Eine erfindungsgemäße Greifervorrichtung weist eine Bernoulli-Düse auf, bei der mindestens ein Distanzelement als Abstandshalter mit einer definierten Distanzelementhöhe im Bereich des Düsenschlitzes vorgesehen ist. Um die Düse herum ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Greifervorrichtung eine Greiferplatte angeordnet, die bevorzugt quadratisch bzw. entsprechend der zu handhabenden Werkstückgeometrie ausgebildet ist. Für Silizium-Wafer eignen sich daher besonders quadratische Greiferplatten. Bevorzugt weisen die Greiferplatten außerdem gummierte Anlageflächen auf, vorzugsweise aus Moosgummi. Mittels dieser Anlageflächen werden die beim Handhaben entstehenden Querkräfte aufgenommen, und das Werkstück kann auch unter auftretenden Beschleunigungen quer zur Ansaugrichtung gehalten werden.Particularly advantageous is the use of a Bernoulli nozzle in the aforementioned embodiments in a gripper device for a robot system for handling flat workpieces, in particular of silicon wafers. A gripper device according to the invention has a Bernoulli nozzle, in which at least one spacer element is provided as a spacer with a defined distance element height in the region of the nozzle slot. Around the nozzle, in an advantageous embodiment of a gripper device, a gripper plate is arranged, which is preferably designed to be square or corresponding to the workpiece geometry to be handled. Therefore, especially square gripper plates are suitable for silicon wafers. Preferably, the gripper plates also have rubberized contact surfaces, preferably made of sponge rubber. By means of these abutment surfaces, the transverse forces arising during handling are absorbed, and the workpiece can also be held transversely to the suction direction under occurring accelerations.

Eine erfindungsgemäße Bernoulli-Düse wird hergestellt, indem mindestens ein Distanzelement mit einer definierten Distanzelementhöhe durch ein abtragendes Fertigungsverfahren hergestellt wird.A Bernoulli nozzle according to the invention is produced by producing at least one spacer element with a defined spacer element height by means of an abrasive manufacturing process.

In einer bevorzugten Ausführung wird mindestens ein Distanzelement mit einer definierten Distanzelementhöhe durch Ätzen hergestellt, vorzugsweise durch elektrochemisches Ätzen.In a preferred embodiment, at least one spacer element with a defined spacer element height is produced by etching, preferably by electrochemical etching.

In einer alternativen Ausführung wird mindestens ein Distanzelement mit einer definierten Distanzelementhöhe durch Laserabtrag hergestellt.In an alternative embodiment, at least one spacer element with a defined spacer element height is produced by laser ablation.

In einer weiteren alternativen Ausführung wird mindestens ein Distanzelement mit einer definierten Distanzelementhöhe durch Funkenerosion hergestellt.In a further alternative embodiment, at least one spacer element with a defined spacer element height is produced by spark erosion.

In einer weiteren alternativen Ausführung wird mindestens ein Distanzelement mit einer definierten Distanzelementhöhe in einem ersten Verfahrensschritt als separater Einleger auf dem Innen- oder Außenteil angeordnet und in einem weiteren Verfahrensschritt befestigt, vorzugsweise durch Kleben. Bevorzugt wird als Einleger eine Messfolie bzw. ein Messfolienstreifen verwendet. Denkbar ist auch die Anordnung mehrerer Folienstreifen übereinander.In a further alternative embodiment, at least one spacer element with a defined spacer element height is arranged in a first method step as a separate insert on the inner or outer part and fastened in a further method step, preferably by gluing. Preferably, a measuring film or a measuring film strip is used as insert. Also conceivable is the arrangement of several film strips one above the other.

In einer weiteren alternativen Ausführung wird mindestens ein Distanzelement mit einer definierten Distanzelementhöhe durch Texturieren zumindest eines Bereichs einer Oberfläche hergestellt, vorzugsweise durch Erodieren, insbesondere durch Ätzen.In a further alternative embodiment, at least one spacer element having a defined spacer element height is produced by texturing at least one region of a surface, preferably by erosion, in particular by etching.

In einer bevorzugten Ausführung wird eine Bernoulli-Düse hergestellt, indem in einem Verfahrensschritt das Innen- und das Außenteil der Düse koaxial angeordnet werden und das gewünschte Spaltmaß des Düsenschlitzes an der Düsen-Unterseite eingestellt wird. Vorzugsweise wird ein Spaltmaß von null zwischen einem Distanzelement und dem gegenüberliegend angeordneten Außen- bzw. Innenteil eingestellt. Damit ergibt sich in dem Bereich zwischen zwei Distanzelementen ein Spaltmaß für den Düsenschlitz, das genau der Distanzelementhöhe entspricht. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Unterseiten von Innen- und Außenteil und damit die Düsen-Unterseite eingeebnet, vorzugsweise durch Plandrehen. Durch das Plandrehen im gefügten Zustand der Bernoulli-Düse wird nach dem Einstellen des Spaltmaßes eine plane Greiffläche an der Düsen-Unterseite für eine gleichmäßige Luftströmung erzeugt.In a preferred embodiment, a Bernoulli nozzle is made by coaxially locating the inner and outer portions of the nozzle in a process step and adjusting the desired gap of the nozzle slot at the nozzle bottom. Preferably, a gap of zero between a spacer element and the oppositely arranged outer or inner part is set. This results in the area between two spacer elements, a gap for the nozzle slot, which corresponds exactly to the spacer element height. In a further method step, the undersides of the inner and outer parts and thus the nozzle underside are leveled, preferably by facing. By facing in the joined state of the Bernoulli nozzle, a flat gripping surface is created at the nozzle bottom for a uniform air flow after setting the gap.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird in einem weiteren Verfahrensschritt die Düsen-Unterseite, vorzugsweise im Bereich der Greiffläche, zusätzlich noch geschliffen.In a further development of the invention, in a further method step, the nozzle underside, preferably in the region of the gripping surface, additionally ground.

Denkbar ist auch ein weiterer Verfahrensschritt, in dem mindestens eine Position mindestens einer Einstellschraube gegen Verstellen bzw. Verändern gesichert, vorzugsweise durch Verkleben, insbesondere durch Versiegeln oder Vergießen der Verschraubung. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sich das Spaltmaß beispielsweise nicht durch eventuelle Erschütterungen selbsttätig verändern kann. Ferner wird die Gefahr einer Manipulation reduziert.Also conceivable is a further method step in which at least one position of at least one adjustment screw is secured against adjustment or modification, preferably by gluing, in particular by sealing or casting the screw connection. In this way, it is ensured that the gap, for example, can not change automatically by possible vibrations. Furthermore, the risk of manipulation is reduced.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführung 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 und Zwischenüberschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other areas be realized and advantageous and protectable Represent embodiments for which protection is claimed here. The subdivision of the application into individual sections and subheadings does not limit the statements made thereunder in their generality.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausführungen weisen teilweise Merkmale auf, die nicht in allen gezeigten Ausführungen dargestellt sind bzw. die nicht alle gezeigten Ausgestaltungen aufweisen. In den Zeichnungen zeigenEmbodiments of the invention are shown schematically in the drawings and are explained in more detail below. The in the individual Figures shown embodiments have some features that are not shown in all the embodiments shown or not all embodiments shown have. In the drawings show

1 einen Schnitt durch einen Teil einer Greifervorrichtung mit einer Bernoulli-Düse entlang B-B', 1 a section through a part of a gripper device with a Bernoulli nozzle along B-B ',

2 eine Ansicht von unten auf die Düsen-Unterseite der Bernoulli-Düse entsprechend 1, 2 a bottom view of the nozzle bottom of the Bernoulli nozzle accordingly 1 .

3 eine Draufsicht auf das Innenteil der Bernoulli-Düse entsprechend 1 unterhalb der Schnittebene A-A', 3 a plan view of the inner part of the Bernoulli nozzle accordingly 1 below the cutting plane A-A ',

4 einen Schnitt durch einen Teil einer Greifervorrichtung mit einer Bernoulli-Düse entlang C-C', 4 a section through a part of a gripper device with a Bernoulli nozzle along C-C ',

5 eine Ansicht von unten auf eine Düsen-Unterseite der Bernoulli-Düse entsprechend 4 mit einem eingestellten Spaltmaß von null ohne Druckbeaufschlagung und 5 a bottom view of a nozzle bottom of the Bernoulli nozzle accordingly 4 with a set gap of zero without pressurization and

6 die Ansicht von unten auf die Düsen-Unterseite entsprechend 5 mit Druckbeaufschlagung. 6 the view from below on the nozzle bottom accordingly 5 with pressurization.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments

In 1 ist beispielhaft ein Schnitt dargestellt entlang der Schnittebene B-B', siehe 2, durch einen Teil einer Greifervorrichtung 50 und einer erfindungsgemäßen Bernoulli-Düse 11. Von der Greifervorrichtung 50 sind ein Teil einer Greiferplatte 36 und Anlageflächen 35 abgebildet. Dabei ist die Greiferplatte 36 um die Bernoulli-Düse 11 herum angeordnet und die Anlageflächen 35 sind von unten an der Greiferplatte 36 befestigt. Die Greiferplatte 36 ist bevorzugt quadratisch bzw. entsprechend der zu handhabenden Werkstückgeometrie ausgebildet, was hier gezeigten Schnittdarstellung jedoch nicht erkennbar ist. Die Anlageflächen 35 sind vorzugsweise gummiert und beispielsweise aus Moosgummi. Sie können aber auch aus einem anderen Werkstoff mit ähnlichen funktionalen, vorteilhaften Eigenschaften sein. Die Anlageflächen 35 sind so ausgebildet, dass zwischen der Anlagefläche 35 und einem durch die Ansaugkraft an der Anlagefläche 35 anliegenden Werkstück eine Haftreibkraft quer zur Ansaugrichtung entsteht, die größer ist als die beim Handhaben entstehenden Querkräfte, so dass das Werkstück auch unter quer zur Ansaugrichtung auftretenden Beschleunigungen in seiner Position gehalten werden kann.In 1 is an example of a section along the sectional plane B-B ', see 2 , through a part of a gripper device 50 and a Bernoulli nozzle according to the invention 11 , From the gripper device 50 are part of a gripper plate 36 and contact surfaces 35 displayed. Here is the gripper plate 36 around the Bernoulli nozzle 11 arranged around and the contact surfaces 35 are from the bottom of the gripper plate 36 attached. The gripper plate 36 is preferably square or designed according to the workpiece geometry to be handled, which is not apparent here sectional illustration shown. The contact surfaces 35 are preferably rubberized and, for example, sponge rubber. But they can also be made of another material with similar functional, advantageous properties. The contact surfaces 35 are designed so that between the contact surface 35 and one by the suction force on the contact surface 35 adjacent workpiece a Haftreibkraft transversely to the suction direction arises, which is greater than the transverse forces arising during handling, so that the workpiece can be held in position under transverse to the suction occurring accelerations.

In 1 ist des Weiteren die Bernoulli-Düse 11 dargestellt mit einem Druckluftanschluss 14, einem Außenteil 12 und einem Innenteil 13. Das topfförmige Außenteil 12 weist eine um eine Hochachse 24 rotationssymmetrische Innenwand 22 auf, die sich trichterförmig nach oben hin verjüngt. Der Innendurchmesser der Innenwand 22 ist in der Ebene der Unterseite 18 des Außenteils 12 maximal. Ferner weist die in 1 beispielhaft gezeigte Ausführung ein Innenteil 13 mit einem im unteren Bereich umlaufenden, flanschförmigen Randbereich 25 auf. Die Außenwand 23 des Innenteils 13 ist rotationssymmetrisch um eine Hochachse 124 angeordnet. Das Innenteil 12 und das Außenteil 13 sind koaxial zueinander angeordnet und bilden eine Druckluftkammer 32. Der flanschförmige Randbereich 25 des Innenteils 13 weist an seiner Unterseite 19 einen korrespondierenden Verlauf zur Innenwand 22 des Außenteils 12 auf, so dass Innenteil 13 und Außenteil 12 an der Düsen-Unterseite 20 einen Düsenschlitz 27 mit einem konstanten Spaltmaß 28 bilden.In 1 is also the Bernoulli nozzle 11 shown with a compressed air connection 14 , an outdoor part 12 and an inner part 13 , The cup-shaped outer part 12 has one around a vertical axis 24 rotationally symmetrical inner wall 22 on, which tapers in a funnel shape upwards. The inner diameter of the inner wall 22 is in the plane of the bottom 18 of the outer part 12 maximum. Furthermore, the in 1 exemplified embodiment an inner part 13 with a circumferential flange in the lower area 25 on. The outer wall 23 of the inner part 13 is rotationally symmetric about a vertical axis 124 arranged. The inner part 12 and the outer part 13 are arranged coaxially with each other and form a compressed air chamber 32 , The flange-shaped edge area 25 of the inner part 13 points to its underside 19 a corresponding course to the inner wall 22 of the outer part 12 on, leaving inner part 13 and outer part 12 at the nozzle bottom 20 a nozzle slot 27 with a constant gap 28 form.

Des Weiteren ist in 1 schematisch ein Strömungssystem 16 dargestellt, über das der Druckluftanschluss 14 mit dem Düsenschlitz 27 kommuniziert. Die Luft strömt durch den Druckluftanschluss 14 über das Strömungssystem 16 in die Druckluftkammer 32 und tritt von dort durch den Düsenschlitz 27 wieder aus. Die Geometrie des Düsenschlitzes 27 ist dabei so gestaltet, dass die Luftströmung an der Unterseite 18 des Außenteils anliegt. Auf diese Weise entsteht an der Düsen-Unterseite 20 im Bereich der Greiffläche ein Unterdruck und saugt den Wafer an.Furthermore, in 1 schematically a flow system 16 represented, via which the compressed air connection 14 with the nozzle slot 27 communicated. The air flows through the compressed air connection 14 over the flow system 16 into the compressed air chamber 32 and from there passes through the nozzle slot 27 out again. The geometry of the nozzle slot 27 is designed so that the air flow at the bottom 18 of the outer part is applied. In this way arises at the nozzle bottom 20 in the area of the gripping surface a vacuum and sucks the wafer.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Spaltmaß 28 des Düsenschlitzes 27 mittels einer Einstellschraube 15 eingestellt werden. Dabei verläuft die Einstellschraube 15 in einem Bereich von einer Unterseite des Außenteils 12 zu einer Oberseite des Innenteils 13. Das Einstellen des Spaltmaßes 28 erfolgt durch Ineinander- bzw. Auseinanderschieben von Innen- und Außenteil 13 bzw. 12 in senkrechter Richtung zur Düsen-Unterseite 20.In the in 1 illustrated embodiment, the gap 28 of the nozzle slot 27 by means of an adjusting screw 15 be set. The adjusting screw runs 15 in an area from an underside of the outer part 12 to an upper side of the inner part 13 , Adjusting the gap dimension 28 is done by nesting or pushing apart of inner and outer part 13 respectively. 12 in vertical direction to the nozzle bottom 20 ,

Mittels der Einstellschraube 15 kann in diesem Ausführungsbeispiel außerdem die Vorspannung des umlaufend ausgebildeten flanschförmigen und federnden Randbereichs 25 gegen die Innenwand 22 eingestellt werden, indem die Andrückkraft verändert wird, die in einer Kontaktzone zwischen Innenteil 13 und Außenteil 12 bzw. Distanzelementen 17 und Innen- oder Außenteil 13 bzw. 12 auf den Randbereich 25 wirkt. In einer bevorzugten Ausführung werden statt einer gemeinsamen Einstellschraube 15 zwei oder mehr verteilte Einstellschrauben verwendet, um das Spaltmaß unabhängig von der Vorspannung einstellen zu können.By means of the adjusting screw 15 can in this embodiment also the bias of the circumferentially formed flange and resilient edge portion 25 against the inner wall 22 be adjusted by the pressing force is changed, in a contact zone between the inner part 13 and outer part 12 or spacers 17 and inside or outside part 13 respectively. 12 on the edge area 25 acts. In a preferred embodiment, instead of a common adjustment screw 15 Used two or more distributed adjusting screws to adjust the gap regardless of the bias.

Die in 1 dargestellte Bernoulli-Düse 11 weist auf der Oberseite 26 des Randbereichs 25 des Innenteils 13 angeordnete Distanzelemente 17 auf, die bis in den Düsenschlitz 27 hinein ausgebildet sind, jedoch nicht über die Düsen-Unterseite 20 hinausragen.In the 1 illustrated Bernoulli nozzle 11 points to the top 26 of the border area 25 of the inner part 13 arranged spacer elements 17 on that up into the nozzle slot 27 are formed in, but not on the nozzle bottom 20 protrude.

In 2 ist die Ansicht von unten auf die Düsen-Unterseite 20 dargestellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Düsenschlitz 27 kreisförmig und vollständig umlaufend ausgebildet und liegt innerhalb einer durch die Unterseite 18 des Außenteils 12 und die Unterseite 19 des Innenteils 13 gebildeten Greiffläche an der Düsen-Unterseite 20. In 2 is the bottom view of the nozzle bottom 20 shown. In the illustrated embodiment, the nozzle slot 27 circular and completely circumferentially formed and lies within a through the bottom 18 of the outer part 12 and the bottom 19 of the inner part 13 formed gripping surface on the nozzle bottom 20 ,

Im direkten Wirkbereich 29 der Distanzelemente 17 beträgt das Spaltmaß 28 zwischen Distanzelement 17 und Außenteil null. Das Spaltmaß 28 in dem Bereich 30 zwischen zwei Distanzelementen 17 entspricht jeweils der Distanzelementhöhe 33. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen alle Distanzelemente 17 eine gleiche Distanzelementhöhe 33 auf. Vorteilhaft ist eine Distanzelementhöhe 33 und damit das Spaltmaß 28 des Düsenschlitzes 27 kleiner als 20 μm, besonders vorteilhaft sind die Distanzelemente 10 μm hoch oder nur 5 μm. Dabei sollte eine Toleranz der Distanzelementhöhe 33 unterhalb von 1 μm sein für Spaltmaße im Bereich kleiner 20 μm.In the direct effective range 29 the spacer elements 17 is the gap 28 between spacer element 17 and outdoor zero. The gap 28 in that area 30 between two spacer elements 17 corresponds in each case to the spacer element height 33 , In an advantageous embodiment of the invention, all spacers 17 an equal spacer height 33 on. A spacer element height is advantageous 33 and thus the gap 28 of the nozzle slot 27 smaller than 20 .mu.m, the spacers are particularly advantageous 10 microns high or only 5 microns. It should have a tolerance of the spacer element height 33 be below 1 micron for gaps in the range of less than 20 microns.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Distanzelemente 17 als vom Innenteil 13 separate Einleger ausgebildet und als schmale Folienstreifen aufgeklebt. Alternativ können die Folienstreifen auf die Innenwand geklebt werden. Mittels materialabtragender Verfahren wie eingangs genannt kann auch im Randbereich 25 die Oberseite 26 des Innenteils 13 bis auf die Distanzelemente 17 abgetragen bzw. entfernt werden. Ein solcher Prozessschritt ist technologisch und für große Stückzahlen besser geeignet als das Aufkleben separater Teile.In the illustrated embodiment, the spacer elements 17 as from the inside part 13 separate inserts trained and glued as a narrow film strips. Alternatively, the film strips can be glued to the inner wall. By material removal process as mentioned above can also in the edge area 25 the top 26 of the inner part 13 except for the spacer elements 17 be removed or removed. Such a process step is technologically and better suited for large quantities than the gluing of separate parts.

In 3 ist die Draufsicht auf das Innenteil dargestellt mit den Distanzelementen 17 bzw. 117 bzw. 217 unterhalb der Schnittebene A-A'. In dieser Abbildung ist die Anordnung der Distanzelemente 17 bzw. 117 bzw. 217 auf der Oberseite des flanschförmigen Randbereichs 25 des Innenteils 13 dargestellt. Dabei sind die Distanzelemente 17 umlaufend gleichmäßig verteilt und in radialer Richtung angeordnet und länglich bzw. stegförmig ausgebildet. In dieser Abbildung sind beispielhaft zwei Distanzelemente 117 und 217 dargestellt, die für eine gezielte Strömungsbeeinflussung ausgebildet sind. Die Distanzelemente 17, 117 und 217 erstrecken sich dabei nicht über den gesamten Verlauf der Außenwand 23 des Innenteils 13, sondern lediglich über einen Teil der Innenwand 23 auf der Oberseite 26 des Randbereichs 25.In 3 is the top view of the inner part shown with the spacer elements 17 respectively. 117 respectively. 217 below the cutting plane A-A '. In this illustration is the arrangement of the spacer elements 17 respectively. 117 respectively. 217 on the top of the flange-shaped edge region 25 of the inner part 13 shown. Here are the spacer elements 17 circumferentially evenly distributed and arranged in the radial direction and formed elongated or web-shaped. In this illustration are two example spacers 117 and 217 represented, which are designed for a targeted flow control. The spacer elements 17 . 117 and 217 do not extend over the entire course of the outer wall 23 of the inner part 13 but only over part of the inner wall 23 on the top 26 of the border area 25 ,

In 4 ist beispielhaft ein Schnitt dargestellt entlang der Schnittebene C-C', siehe 2. Das topfförmige Außenteil 12 weist eine um eine Hochachse 24 rotationssymmetrische Innenwand 22 auf, die sich trichterförmig nach oben hin verjüngt. Die Außenwand 23 des Innenteils 13 ist rotationssymmetrisch um eine Hochachse 124 ausgebildet. Die in dieser Abbildung gezeigte Bernoulli-Düse weist im Randbereich 25 an dessen Oberseite 26 eine kugelförmige Oberflächenkontur auf, wobei der zugehörige Kugelmittelpunkt 30 auf der Achse 124 weit außerhalb des Innenteils 13 unterhalb der aus den Unterseiten 18 und 19 des Außen- und Innenteils 12 bzw. 13 gebildeten Greiffläche liegt. Wird, wie in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel, jedoch mit einer Distanzelementhöhe von null μm, ein Spaltmaß 28 von 0 μm für den Düsenschlitz 27 eingestellt, bildet sich als Kontaktzone eine kreisförmige umlaufende Kontaktlinie aus. Auch wenn das Innen- und Außenteil 13 bzw. 12 nicht exakt koaxial zueinander angeordnet werden, sondern beispielsweise durch Fertigungstoleranzen kleine Abweichungen in der Koaxialität auftreten, bildet sich bedingt durch die kugelförmige Oberflächenkontur der Oberseite 26 des Randbereichs 25 nur eine Kontaktlinie und keine Kontaktfläche aus.In 4 is an example of a section along the cutting plane C-C ', see 2 , The cup-shaped outer part 12 has one around a vertical axis 24 rotationally symmetrical inner wall 22 on, which tapers in a funnel shape upwards. The outer wall 23 of the inner part 13 is rotationally symmetric about a vertical axis 124 educated. The Bernoulli nozzle shown in this illustration points in the edge area 25 at the top 26 a spherical surface contour, wherein the associated ball center 30 on the axis 124 far outside of the inner part 13 below that from the bottoms 18 and 19 of the outer and inner parts 12 respectively. 13 formed gripping surface is located. Will, as in the embodiment shown here, but with a spacer height of zero microns, a gap 28 of 0 μm for the nozzle slot 27 set, forms as a contact zone, a circular circumferential contact line. Even if the inner and outer parts 13 respectively. 12 not exactly coaxial with each other are arranged, but for example by manufacturing tolerances small deviations occur in the coaxial, is formed due to the spherical surface contour of the top 26 of the border area 25 only one contact line and no contact surface.

In 5 ist zum besseren Verständnis die Ansicht von unten auf die Düsen-Unterseite 20 der Bernoulli-Düse 11 entsprechend 4 dargestellt mit einem eingestellten Spaltmaß 28 von null für eine beispielhafte Distanzelementhöhe von null μm in einem Zustand ohne Druckbeaufschlagung. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Düsenschlitz 27 kreisförmig und vollständig umlaufend ausgebildet und liegt innerhalb einer durch die Unterseite 18 des Außenteils 12 und die Unterseite 19 des Innenteils 13 gebildeten Greiffläche an der Düsen-Unterseite 20. Der Düsenschlitz 27 ist in diesem Zustand ohne Druckbeaufschlagung quasi geschlossen. Die Kontaktzone zwischen Innen- und Außenteil 13 und 12 ist als Kontaktlinie ausgebildet, was in dieser Darstellung jedoch nicht zu erkennen ist.In 5 is for better understanding the bottom view of the nozzle bottom 20 the Bernoulli nozzle 11 corresponding 4 shown with a set gap 28 of zero for an exemplary spacer height of zero microns in a no pressurization condition. In the illustrated embodiment, the nozzle slot 27 circular and completely circumferentially formed and lies within a through the bottom 18 of the outer part 12 and the bottom 19 of the inner part 13 formed gripping surface on the nozzle bottom 20 , The nozzle slot 27 is virtually closed in this state without pressurization. The contact zone between inner and outer part 13 and 12 is formed as a contact line, which is not visible in this illustration.

6 ist die Ansicht auf die Düsen-Unterseite 20 entsprechend 5 mit Druckbeaufschlagung dargestellt. Durch die Druckbeaufschlagung biegt sich der federnd ausgebildete, in dieser Abbildung nur angedeutete Randbereich 25, ein kleines Stück nach unten, beispielsweise wenige μm, und vergrößert somit den Düsenschlitz 27 bzw. öffnet diesen. Damit ergibt sich ein Spaltmaß 28 größer 0 μm, beispielsweise 5 μm bis 20 μm, vorteilhaft etwas weniger als 10 μm. Bevorzugt weist der Randbereich 25 gleichmäßige federnde bzw. elastische Eigenschaften auf, so dass sich der Düsenschlitz 27 unter Druckbeaufschlagung mit einem umlaufend konstanten Spaltmaß 28 ausbildet. 6 is the view on the nozzle bottom 20 corresponding 5 shown with pressurization. By applying pressure bends the spring-trained, in this figure only indicated edge region 25 , a little bit down, for example, a few microns, and thus increases the nozzle slot 27 or opens this. This results in a gap 28 greater than 0 μm, for example 5 μm to 20 μm, advantageously slightly less than 10 μm. Preferably, the edge region 25 uniform resilient or elastic properties, so that the nozzle slot 27 under pressure with a circumferentially constant gap 28 formed.

Zur Herstellung einer in 1 bis 6 dargestellten Bernoulli-Düse 11 werden in einem ersten Verfahrensschritt das Innenteil 13 mit den Distanzelementen 17 und das Außenteil 12 koaxial zueinander angeordnet und das Spaltmaß 28 des Düsenschlitzes 27 auf die gewünschte Breite an der Düsen-Unterseite 20 eingestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt werden dann die beiden Unterseiten 18 und 19 des Außenteils 12 und des Innenteils 13 eingeebnet. Das Einebnen erfolgt vorzugsweise im Bereich der Greiffläche, beispielsweise mittels Plandrehen und anschließendem feinen Schleifen. Dann liegen die Unterseite 19 des Innenteils 13 und die Unterseite 18 des Außenteils in einer gemeinsamen Ebene 34 an der Düsen-Unterseite 20.For making an in 1 to 6 illustrated Bernoulli nozzle 11 become in a first process step, the inner part 13 with the spacer elements 17 and the outer part 12 arranged coaxially to each other and the gap 28 of the nozzle slot 27 to the desired width at the bottom of the nozzle 20 set. In a further method step then the two subpages 18 and 19 of the outer part 12 and the inner part 13 leveled. The leveling is preferably carried out in the region of the gripping surface, for example by means of facing and subsequent fine grinding. Then lie the bottom 19 of the inner part 13 and the bottom 18 of the outer part in a common plane 34 at the nozzle bottom 20 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202007007721 U1 [0005]

Claims

Bernoulli nozzle ( 11 ) for handling flat workpieces, in particular silicon wafers, - with a compressed air connection ( 14 ), - with an outer part ( 12 ) with a pot-shaped or funnel-shaped inner wall ( 22 ), wherein the inner wall ( 22 ) on a lower side ( 18 ) of the outer part ( 12 ) has its maximum inner diameter, and - with an inner part ( 13 ) with a flange-shaped edge region (FIG. 25 ), - whereby the inner and outer parts ( 13 . 12 ) are arranged coaxially and a compressed air chamber ( 32 ), the edge region ( 25 ) of the inner part ( 13 ) on a nozzle bottom ( 20 ) a corresponding course to the inner wall ( 22 ) of the outer part ( 12 ), so that inner and outer part ( 13 respectively. 12 ) at the nozzle bottom ( 20 ) between a nozzle slot ( 27 ) with a constant gap ( 28 ), and - the underside ( 19 ) of the inner part ( 13 ) and the underside ( 18 ) of the outer part ( 12 ) form a gripping surface, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) with a defined distance element height ( 33 ) in the region of the nozzle slot ( 27 ) is provided as a spacer.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to claim 1, characterized in that the inner wall ( 22 ) of the outer part ( 12 ) partially, at least in the lower area, about a vertical axis ( 24 ) is rotationally symmetrical, preferably the entire inner wall ( 22 ).

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the edge region ( 25 ) of the inner part ( 13 ) around its vertical axis ( 124 ) is rotationally symmetrical.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an upper side ( 26 ) of the edge area ( 25 ) of the inner part ( 13 ) has a surface contour of a spherical body in a region close to the nozzle slot and convexly curved into the compressed-air chamber ( 32 ) protrudes.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to claim 4, characterized in that the surface contour of the upper side ( 26 ) of the edge area ( 25 ) in the area close to the nozzle slot ( 27 ) is spherical, with an associated sphere center ( 30 ) of the surface contour below the inner part ( 13 ) on its vertical axis ( 124 ) lies.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle slot ( 27 ) is formed partially encircling, preferably completely, in particular circulating circular.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) on a top side ( 26 ) of the edge area ( 25 ) of the inner part ( 13 ) is arranged.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) into the nozzle slot ( 27 ) is formed into it.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that all spacer elements ( 17 . 117 . 217 ) the same distance element height ( 33 ) exhibit.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the gap dimension ( 28 ) of the nozzle slot ( 27 ) at the nozzle bottom ( 20 ) by moving the inner and outer part ( 13 . 12 ) in each other or apart in the direction perpendicular to the nozzle bottom ( 20 ) is adjustable.

Bernoulli nozzle ( 11 ) one of the preceding claims, characterized in that the gap dimension ( 28 ) of the nozzle slot ( 27 ) between at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) and an opposite inner or outer part ( 13 . 12 ) at the nozzle bottom ( 20 ) is adjustable to zero in the region of the gripping surface and the gap dimension ( 28 ) in at least one area between two spacer elements ( 17 . 117 . 217 ) along the nozzle slot ( 27 ) the spacer element height ( 33 ).

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer element height ( 33 ) is less than 20 microns, preferably less than 10 microns, especially less than 5 microns.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a spacer element ( 17 . 117 . 217 ) as one of the inner or outer part ( 13 . 12 ) is formed separate insert, preferably as a film, in particular as a film strip.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one in a limited area of an inner or outer part ( 13 . 12 ) textured surface near the nozzle slot ( 27 ) a spacer element ( 17 . 117 . 217 ) and the spacer element height ( 33 ) one Surface roughness value corresponds, preferably a maximum profile height R _y , in particular with a particularly small average roughness R _a .

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) is elongated or web-like and is arranged in the radial direction.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) is designed for a defined flow influencing.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that 10 to 20 spacer elements ( 17 . 117 . 217 ) are distributed in the circumferential direction, preferably evenly distributed.

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the gap dimension ( 28 ) of the nozzle slot ( 27 ) is adjustable by means of at least one adjusting means, preferably by means of a in the region of the underside of the outer part ( 12 ) to the top of the inner part ( 13 ) adjusting screw ( 15 ).

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the flange-shaped edge region ( 25 ) of the inner part ( 13 ) is resilient or elastic, wherein preferably the edge region ( 25 ) is formed so that when a pressure is applied to this area, the gap ( 28 ) of the nozzle slot ( 27 ).

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one in the region of the nozzle slot ( 27 ) between inner and outer part ( 13 . 12 ) acting in a contact zone pressing force as a bias to the resilient edge region ( 25 ) is adjustable, preferably by means of at least one adjusting means, in particular by means of a in the region of the underside of the outer part ( 12 ) to the top of the inner part ( 13 ) adjusting screw ( 15 ).

Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the undersides ( 19 . 18 ) of the inner and outer part ( 13 . 12 ) in the area of the gripping surface in one plane ( 34 ) lie.

Gripper device for handling flat workpieces, in particular silicon wafers, characterized in that the gripper device is a Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of claims 1 to 21.

Process for producing a Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of claims 1 to 12 or 14 to 21, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) with a defined distance element height ( 33 ) is produced by a removing manufacturing process.

A method according to claim 23, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) with a defined distance element height ( 33 ) is produced by etching, preferably by electrochemical etching.

A method according to claim 23, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) with a defined distance element height ( 33 ) is produced by laser ablation.

A method according to claim 23, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) with a defined distance element height ( 33 ) is produced by spark erosion.

Process for producing a Bernoulli nozzle ( 11 ) according to claim 13, characterized in that in a first method step at least one separate insert as spacer element ( 17 . 117 . 217 ) on an inner or outer part ( 13 . 12 ) is arranged and fixed in a further process step, preferably by gluing.

Process for producing a Bernoulli nozzle ( 11 ) according to claim 14, characterized in that at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) is produced by texturing at least in a region of a surface, preferably by erosion, in particular by etching.

Process for producing a Bernoulli nozzle ( 11 ), in particular a Bernoulli nozzle ( 11 ) according to one of claims 1 to 21, characterized in that - in one process step, the inner and outer parts ( 13 . 12 ) of the nozzle are arranged coaxially to each other, and the gap ( 28 ) of the nozzle slot ( 27 ) to the desired radial width at the nozzle bottom ( 20 ), preferably to a gap ( 28 ) of 0 μm between at least one spacer element ( 17 . 117 . 217 ) and the oppositely arranged inner or outer part ( 13 . 12 ), and - in a further process step, the subpages ( 18 . 19 ) of inner and outer part ( 13 . 12 ), and thus the nozzle bottom ( 20 ), preferably the area of the gripping surface, in particular by facing.

A method according to claim 29, characterized in that in a further process step, the nozzle bottom ( 20 ), preferably in the region of the gripping surface, is ground.