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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Greifen und Transportieren von Substraten, insbesondere Wafern, Leiterplatten, Solarzellen oder dergleichen, mit einem Greifkopf, der zumindest eine Auflagefläche zum Auflegen auf ein Substrat und zumindest eine Saugeinrichtung zum Ansaugen des Substrats gegen die Auflagefläche aufweist, wobei die Saugeinrichtung mehrere mit einem Unterdruck beaufschlagbare Vakuumkammern aufweist, die mit der Auflagefläche zugeordneten Saugöffnungen strömungstechnisch verbunden/verbindbar und in Längsrichtung des Greifkopfs voneinander getrennt sind.
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Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei der Bearbeitung von Substraten, wie Wafern, Leiterplatten, Solarzellen oder dergleichen, ist es häufig notwendig, das Substrat beispielsweise von einer ersten Bearbeitungsstation zu einer zweiten Bearbeitungsstation zu bewegen. Dies kann manuell erfolgen, wird jedoch bevorzugt automatisiert durchgeführt, um insbesondere auch Reinhaltungserfordernissen gerecht werden zu können. Damit die Substrate selbst oder auf den Substraten angeordnete Bauteile, wie beispielweise elektronische/elektrische Komponenten, während des Transports nicht beschädigt werden, ist es notwendig, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen sicheren und vorsichtigen Transport der Substrate gewährleistet, wobei gleichzeitig auch Anforderungen an Effizienz und Durchsatz erfüllt werden müssen.
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Als eine vorteilhafte Lösung haben sich Vorrichtungen herausgestellt, die das Substrat nicht mehr formschlüssig beziehungsweise mechanisch greifen, sondern dieses durch einen Unterdruck oder ein Vakuum halten, beziehungsweise greifen und transportieren. So sind Vorrichtungen bekannt, die einen Greifkopf aufweisen, der zumindest eine Auflagefläche zum Auflegen auf das jeweilige Substrat aufweisen. Der Greifkopf wird somit nicht von unten an das Substrat herangeführt oder von der Seite, sondern vielmehr von oben auf das Substrat aufgelegt, oder das Substrat wird von unten an den Greifkopf herangeführt. Des Weiteren weist ein derartiger Greifkopf eine Saugeinrichtung auf, die das Vakuum beziehungsweise den Unterdruck erzeugt, um das Substrat gegen die Auflagefläche anzusaugen, sodass es an dieser durch den Unterdruck gehalten beziehungsweise gegriffen ist.
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Um zu erreichen, dass entlang des Greifkopfs mehrere Substrate gleichzeitig gehandhabt werden können, sodass beispielsweise in einem ersten Bereich ein Substrat gegriffen und in einem zweiten Bereich gleichzeitig ein Substrat abgelegt wird, ist es bekannt, den Greifkopf mit mehreren Vakuumkammern zu versehen, die durch eine Saugeinrichtung individuell mit einem Unterdruck beaufschlagt werden können. Damit die Vakuumkammern sich nicht gegenseitig beeinflussen, müssen diese voneinander getrennt sein. Die einfachste Lösung ist es, separate Vakuumkammern herzustellen und an dem Greifkopf anzuordnen. Die hat jedoch den Nachteil, dass die Herstellung verhältnismäßig aufwendig und kostenintensiv ist.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Greifen und Transportieren von Substraten zu schaffen, welche kostengünstig und technisch einfach herstellbar ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese hat den Vorteil, dass der Greifkopf oder zumindest die Vakuumkammern des Greifkopfs durch eine einfache technische Vorkehrung geschaffen werden, wodurch unterschiedlich große Greifköpfe und eine unterschiedliche Anzahl und Größe von Vakuumkammern auf einfache Art und Weise herstellbar sind, sodass eine Anpassung der Vorrichtung beziehungsweise des Greifkopfs in Bezug auf bestimmte Randbedingungen und/oder Anforderungen ohne großen Mehraufwand realisierbar ist. Weil dabei auf bekannte Herstellungsverfahren zurückgegriffen werden kann, erfolgt die Herstellung auch kostengünstig. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass die Vakuumkammern von zumindest einem Hohlprofil gebildet sind, das eine Hohlkammer aufweist, in welcher zumindest ein separates Trennelement zum Herstellen benachbarter Vakuumkammern angeordnet ist. Ein Hohlprofil zeichnet sich dadurch aus, dass es in Längserstreckung gesehen einen sich nicht verändernden Querschnitt wie bei einem Strangpressprofil aufweist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine durchgehend beziehungsweise sich in Längserstreckung des Hohlprofils erstreckende Hohlkammer geschaffen werden, durch die das Einbringen von Trennelementen auf einfache Art und Weise in voneinander getrennte Vakuumkammern unterteilbar ist. Um die gewünschte Größe einer Vakuumkammer herzustellen, müssen zwei Trennelemente nur in dem entsprechenden Abstand voneinander in der Hohlkammer angeordnet werden. Dadurch, dass separate Trennelemente verwendet werden, kann die Hohlkammer durch das Hohlprofil gebildet und nachträglich unterteilt werden. Das jeweilige Trennelement wird insbesondere in die Hohlkammer eingeschoben und an der gewünschten Stelle zum Bilden der jeweiligen Vakuumkammer positioniert und befestigt.
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Vorzugsweise entspricht eine Außenkontur des Trennelements zumindest im Wesentlichen dem Querschnitt der Hohlkammer, um benachbarte Vakuumkammern voneinander dicht abzutrennen. In einer Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass die Außenkontur des Trennelements mit Übermaß in Bezug auf den Querschnitt der Hohlkammer gefertigt ist, sodass zwischen Trennelement und Hohlkammer eine Presspassung erfolgt, wenn das Trennelement in die Hohlkammer eingeschoben wird. Dadurch ist einerseits eine sichere Arretierung an der gewünschten Stelle und andererseits ein sicheres Abdichten benachbarter Vakuumkammern voneinander gewährleistet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hohlprofil wenigstens eine in die Hohlkammer führende erste Querbohrung aufweist, in welcher eine Befestigungsschraube zum Arretieren des Trennelements in der Hohlkammer eingeführt/einführbar ist. Hierdurch ist eine einfache Montage und Arretierung des Trennelements an der gewünschten Stelle in der Hohlkammer gewährleistet, insbesondere auch dann, wenn durch Trennelement und Hohlkammer keine Presspassung gebildet wird. Wird auf die Presspassung verzichtet, ist insbesondere das Einschieben des Trennelements in die Hohlkammer vereinfacht aufgrund der verringerten Reibung zwischen Trennelement und Hohlkammer. Durch das Hinzufügen der Befestigungsschraube lässt sich das Trennelement dennoch sicher und fest in der Hohlkammer arretieren. Zweckmäßigerweise weist das Hohlprofil dazu in seiner Längserstreckung gesehen mehrere insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnete Querbohrungen auf, durch welche die Befestigungsschraube geführt werden kann, um das eine oder mehrere Trennelemente an unterschiedlichen Positionen in Längserstreckung des Hohlprofils gesehen, befestigen zu können. Optional weist das jeweilige Trennelement wenigstens eine umlaufende und elastisch verformbare Dichtlippe auf, die im eingesetzten Zustand gegen die Innenseite der Hohlkammer vorgespannt ist.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen Trennelement und Hohlkammer eine Dichtmasse durch die erste oder eine zweite Querbohrung des Hohlprofils eingebracht ist. Die Dichtmasse sorgt dafür, dass gegebenenfalls vorhandener Freiraum zwischen Trennelement und Hohlkammer beziehungsweise Innenwand der Hohlkammer dicht abgeschlossen ist. Dadurch, dass die Dichtmasse durch die erste Querbohrung oder zweite Querbohrung eingebracht wird, ist gewährleistet, dass Dichtmasse direkt zwischen Trennelement und Hohlkammer beziehungsweise deren Innenwand gelangt. Hierdurch ist es möglich, dass die Außenkontur des Trennelements kleiner ausgebildet ist, als die Innenkontur der Hohlkammer, weil der verbleibende Freiraum anschließend durch die Dichtmasse aufgefüllt ist und dadurch benachbarte Vakuumkammer sicher voneinander dichtend abgetrennt sind. Vorzugsweise wird die Dichtmasse durch die erste Querbohrung eingebracht, bevor die Befestigungsschraube eingeführt wird. Alternativ wird die Dichtmasse bevorzugt durch die zweite Querbohrung eingeführt, während das Trennelement durch eine durch die erste Querbohrung eingeführte Befestigungsschraube bereits in der Hohlkammer arretiert ist. Die zweite Querbohrung ist zweckmäßigerweise auf gleicher Höhe, in Längserstreckung des Hohlprofils gesehen, in dem Hohlprofil ausgebildet wie die erste Querbohrung, um eine einfache Montage und Dichtung zu gewährleisten.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass eine der Außenkontur folgende Mantelfläche des Trennelements eine Nut aufweist, die sich in Umfangsrichtung des Trennelements erstreckt und in der durch die Befestigungsschraube arretierten Stellung mit der ersten und/oder zweiten Querbohrung fluchtet. Hierdurch wird erreicht, dass die durch die erste oder zweite Querbohrung eingebrachte Dichtmasse in die Nut des Trennelements eingebracht wird. Damit verteilt sich die Dichtmasse entlang der Nut um das Trennelement herum. Dadurch wird gewährleistet, dass die Dichtmasse das Trennelement entlang der Nut stets vollumfänglich umschließen kann, sodass eine vorteilhafte Abdichtung vollumfänglich gewährleistet ist.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Dichtmasse Silikon ist, insbesondere dauerelastischaushärtendes Silikon. Dadurch ist ein sicheres Trennen der Vakuumkammern voneinander auf Dauer gewährleistet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Hohlprofil eine Auslassöffnung für die Dichtmasse ausgebildet ist. Die Auslassöffnung kann beispielsweise durch die zweite oder eine dritte Querbohrung gebildet sein. Die Auslassöffnung erlaubt, dass die Dichtmasse wieder aus dem Hohlprofil austreten kann. Dadurch wird auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass so viel Dichtmasse eingebracht wird, bis sämtliche Lufteinschlüsse ausgetrieben wurden. Darüber hinaus kann die aus der Auslassöffnung vorstehende Dichtmasse als Dichtelement außerhalb der Hohlkammer dienen, insbesondere als Trennelement in einer Längsnut einer Laufbahn für einen Transportriemen, wie später näher erörtert werden soll.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Saugeinrichtung für jede der Vakuumkammern jeweils eine Venturidüse zum Erzeugen des Unterdrucks in der jeweiligen Vakuumkammer aufweist. Hierdurch ist ein schnelles Erzeugen und Aufheben des Unterdrucks in der jeweiligen Vakuumkammer möglich. Insbesondere ist dazu jeder Venturidüse ein ansteuerbares Ventil zugeordnet, welches einem mit der jeweiligen Vakuumkammer verbundenen Sauganschluss der Venturidüse zugeordnet ist, um den saugseitigen Durchströmungsquerschnitt bei Bedarf vollständig freizugeben oder vollständig zu verschließen. Insbesondere ist das Ventil als Proportionalventil ausgebildet, sodass es auch Zwischenzustände einnehmen kann, um den Durchströmungsquerschnitt beispielsweise nur teilweise freizugeben. Durch das Vorsehen des jeweiligen Ventils wird erreicht, dass eine Druckbeaufschlagung der Venturidüse nicht unterbrochen werden muss, wenn der Unterdruck in der jeweiligen Vakuumkammer verändert werden soll. Dadurch ist ein schnelles Erzeugen und Aufheben des Unterdrucks in der jeweiligen Vakuumkammer durch Betätigen des Ventils möglich.
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Vorteilhafterweise ist an dem Greifkopf eine Transporteinrichtung zum Bewegen eines angesaugten Substrats entlang der Auflagefläche angeordnet. Mittels des Greifkopfs lässt sich damit das angesaugte Substrat entlang der Auflagefläche bewegen und beispielsweise von dem Bereich einer ersten Vakuumkammer in den Bereich einer zweiten Vakuumkammer verlagern, die individuell insbesondere mittels der zuvor genannten Ventile und Venturidüsen mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind. Dadurch wird gewährleistet, dass an einer Seite des Greifkopfs ein Substrat angesaugt und an der anderen Seite ein Substrat gleichzeitig abgelegt werden kann.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Transporteinrichtung wenigstens einen Transportriemen aufweist, der sich in Längserstreckung des Hohlprofils erstreckt und die Auflagefläche bildet. Dadurch, dass die Auflagefläche von dem Transportriemen gebildet wird, wird vermieden, dass beim Transport des Substrats Relativbewegungen zwischen Substrat und Auflagefläche entstehen, durch welche das Substrat beschädigt werden könnte. Hierdurch wird der Verschleiß verringert und die Belastung der zu transportierenden Substrate reduziert.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Saugöffnungen in dem Transportriemen ausgebildet sind, wobei jede Vakuumkammer Durchgangsöffnungen in dem Hohlprofil aufweist, die von der Vakuumkammer zu einer Lauffläche beziehungsweise Laufbahn des Transportriemens führen. Damit ist durch strömungstechnische Verbindung zwischen den Vakuumkammern und den Saugöffnungen mittels der Durchgangsöffnungen im Hohlprofil gewährleistet. Zweckmäßigerweise sind die Saugöffnungen und Transportriemen sowie die Durchgangsöffnungen im Hochprofil gleichmäßig beabstandet zueinander ausgebildet, sodass das Substrat dauerhaft beziehungsweise unabhängig von der Position entlang der Auflagefläche durch den Greifkopf angesaugt werden und gehalten werden kann. Alternativ sind die Saugöffnungen in dem Transportriemen in mehreren Gruppen ausgebildet, wobei jede Gruppe mehrere Saugöffnungen aufweist, die gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei die Gruppen zueinander selbst einen im Vergleich dazu größeren Abstand zueinander aufweisen.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Durchgangsöffnungen in eine Längsnut in der Lauffläche münden, welche unterhalb des Transportriemens liegt, wobei die Saugöffnungen im Bereich der Längsnut in dem Transportriemen ausgebildet sind. Dadurch ist gewährleistet, dass unabhängig von der Position des Transportriemens entlang der Lauffläche durchgehend ein Unterdruck auf die Saugöffnungen ausgeübt werden und damit ein Substrat sicher transportiert werden kann. Damit gewährleistet ist, dass die in den Vakuumkammern gegebenenfalls unterschiedlichen Unterdrücke sich auch unterschiedlich auf die Saugöffnungen auswirken, ist die Längsnut in Längserstreckung bevorzugt ebenfalls durch weitere Trennelemente unterteilt, wobei die Trennelemente bevorzugt, wie zuvor bereits beschrieben, durch die aus der Auslassöffnung herausgetretenen Dichtmasse gebildet werden. Dadurch liegen diese insbesondere an der Unterseite des Transportriemens an und trennen die benachbarten Unterdruckbereiche entlang der Lauffläche beziehungsweise der Längsnut in der Lauffläche voneinander. Alternativ sind diese weiteren Trennelemente als Einsteckteile ausgebildet, die in eine Durchgangsöffnung oder Querbohrung eingesteckt sind.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Transporteinrichtung wenigstens zwei, insbesondere genau zwei der Transportriemen aufweist, die parallel zueinander und beabstandet voneinander an dem Greifkopf angeordnet sind. Die Transportriemen sind dabei wie zuvor beschrieben ausgebildet und an dem Greifkopf gehalten. Insbesondere weisen beide Transportriemen jeweils mehrere Saugöffnungen auf, die mit Durchgangsöffnungen in der Tragstruktur und zugehörigen Vakuumkammern zusammenwirken. Dabei können die benachbarten Transportriemen mit jeweils einer oder mit einer gemeinsamen Vakuumkammer zusammenwirken. Durch das Vorsehen der zwei Transportriemen sind die Substrate beispielsweise an ihren Randbereichen auf einfache Art und Weise greifbar und transportierbar. Dadurch wird die Freiheit bei Gestaltung der Substrate selbst erhöht und der Transport vereinfacht. Insbesondere ist dadurch eine symmetrische Beaufschlagung des jeweiligen Substrats mit den Haltekräften möglich, wodurch die Belastung des Substrats beim Transport verringert wird.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erörtert werden. Dazu zeigen
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1 eine Vorrichtung zum Greifen und Transportieren von Substraten in einer vereinfachten Seitenansicht,
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2 die Vorrichtung in einer Draufsicht,
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3 eine erste Detailansicht der Vorrichtung in einer Längsschnittdarstellung,
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4 eine zweite Detailansicht der Vorrichtung in einer Querschnittdarstellung,
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5 eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung in einer perspektivischen Teildarstellung und
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6A und 6B eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung in zwei unterschiedlichen Ansichten.
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1 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine vorteilhafte Vorrichtung 1 zum Greifen und Transportieren von hier nicht näher dargestellten Substraten, die in 2 in einer Draufsicht gezeigt ist. Der Längsschnitt ist in 2 durch eine gestrichelte Linie B-B gekennzeichnet. Die Vorrichtung 1 weist einen Greifkopf 2 auf, der länglich ausgebildet ist und hierzu eine Länge aufweist, die deutlich größer als eine Breite und auch Höhe ist. Der Greifkopf 2 ist mehrteilig ausgebildet. Dabei weist der Greifkopf 2 eine Trägerstruktur 3 auf, die aus zwei parallel zueinander und beabstandet zueinander angeordneten Hohlprofilen 4 sowie durch mehrere die beiden Hohlprofile 4 miteinander verbindende Zwischenelemente 5 gebildet ist.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel tragen drei der Zwischenelemente 5 jeweils eine Venturidüse 6, die zumindest einen Druckanschluss 7 und einen Sauganschluss 8 aufweist. Die Druckanschlüsse 7 sind mit einem hier nicht näher gezeigten Drucklufterzeuger verbindbar beziehungsweise verbunden. Die Sauganschlüsse 8 sind mit einem durch das jeweilige Zwischenelement 5 quer verlaufenden Saugkanal 9 verbunden, welcher an seinen beiden Enden in die Hohlprofile 4 mündet. Die Hohlprofile 4 weisen vorliegend jeweils drei Vakuumkammern 10, 11, 12 auf, die in der Längserstreckung des Greifkopfs 2 gesehen hintereinanderliegend angeordnet sind. Dabei liegen die Vakuumkammern 10, 11, 12 der beiden Hohlprofile 4 parallel zueinander, die Hohlprofile 4 sind insofern spiegelbildlich zueinander ausgebildet. Die einander gegenüberliegenden Vakuumkammern 10, 11, 12 sind dabei mit jeweils einem Saugkanal 9 des zugehörigen Zwischenelements 5 verbunden. Damit sind die Vakuumkammern 10, 11, 12 mit jeweils einer der Venturidüsen 6 saugseitig verbunden, sodass bei Druckbeaufschlagung der
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Venturidüsen 6 an dem jeweiligen Druckanschluss 7 ein Unterdruck an der jeweiligen Vakuumkammer 10, 11, 12 erzeugt wird.
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Die Vakuumkammern 10, 11, 12 erstrecken sich jeweils längs des jeweiligen Hohlprofils 4. Das Hohlprofil weist darüber hinaus eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Durchgangsöffnungen 14 auf, die vorliegend als Durchbohrungen ausgebildet sind, und einseitig in die jeweilige Vakuumkammer 10, 11 oder 12 münden und anderendig an einer Lauffläche 15 für einen Transportriemen 16 enden.
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Der Transportriemen 16 ist Bestandteil einer Transporteinrichtung 17, welche zwei Transportriemen 16 umfasst, die jeweils eines der Hohlprofile 4 in ihrer Längserstreckung umlaufen. Dazu sind an den längsseitigen Enden der Hohlprofile 4 beziehungsweise an den endseitigen Zwischenelementen 5 jeweils zwei Umlenkrollen 18 beziehungsweise 19 angeordnet, die drehbar an der Tragstruktur 3 gehalten sind. Dabei sind die Drehachsen der Umlenkrollen 18 und 19 parallel zueinander und senkrecht zur Längserstreckung des Greifkopfs 2 ausgerichtet. Der jeweilige Transportriemen 16, der den Greifkopf 2 umläuft, umläuft diesen somit sowohl an der Unterseite als auch an seiner Oberseite. Die zuvor bereits erwähnte Lauffläche 15 ist der Unterseite des Greifkopfs 2 zugeordnet. Auf dieser gleitet der Transportriemen 16 in Längserstreckung des Greifkopfs 2, wenn eine der Umlenkrollen 18 oder 19 angetrieben wird. Hierzu ist zweckmäßigerweise eine Antriebseinrichtung 20 vorgesehen, welche gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit den Umlenkrollen 19 gekoppelt ist, um diese bei Bedarf anzutreiben, sodass der jeweilige Transportriemen 16 um den Greifkopf 2 herumgeführt wird.
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Die Lauffläche 15 beziehungsweise Laufbahn weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine sich über die Längserstreckung des jeweiligen Hohlprofils 4 erstreckende Längsnut 21 auf, in welche die Durchgangsöffnungen 14 münden. Die Längsnut 21 ist zu dem Transportriemen 16 hin offen ausgebildet, sodass sich der Unterdruck auf die dem Hohlprofil 4 zugewandte Rückseite des Transportriemens 16 auswirkt, sodass bei vorhandenem Unterdruck in dem jeweiligen Hohlprofil 4 der Transportriemen 16 gegen die Lauffläche 15 beziehungsweise das jeweilige Hohlprofil 4 gezogen wird.
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Die Transportriemen 16 weisen selbst mehrere Saugöffnungen 22 auf. Die Saugöffnungen 22 sind dabei in dem jeweiligen Tragriemen 16 derart ausgebildet, dass sie in Gruppen vorliegen, wobei eine Gruppe vorliegend sieben Saugöffnungen 22 umfasst, die in Längserstreckung des Transportriemens 16 hintereinanderliegend ausgebildet sind, und wobei die Gruppen 23 von Saugöffnungen 22 in Längserstreckung des Transportriemens 23 einen verhältnismäßig großen Abstand zueinander aufweisen, wobei gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gruppen 23 gleichmäßig voneinander beabstandet sind, jedoch derart weit voneinander, dass wenn die eine Gruppe 23 vollständig im Bereich der Vakuumkammer 10 liegt, die nächste Gruppe 23 vollständig im Bereich der Vakuumkammer 12 liegt. Zweckmäßigerweise sind die Gruppen 23 der benachbarten Transportriemen 16 nebeneinanderliegend angeordnet, wie in 2 gezeigt. Alternativ können die Saugöffnungen 22 gleichmäßig, also nicht gruppiert, entlang des Transportriemens 16 verteilt angeordnet sein.
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Die Saugöffnungen 22 sind dabei mittig in dem jeweiligen Transportriemen 16 ausgebildet und stehen daher in Wirkverbindung mit dem jeweiligen Längsschlitz 21 beziehungsweise der jeweiligen Vakuumkammer 10, 11, 12, je nach dem, in welcher Position sich der jeweilige Transportriemen 16 befindet. Aufgrund des Längsschlitzes 21 in der Lauffläche 15 ist gewährleistet, dass über die gesamte Länge des Hohlprofils durchgehend ein Unterdruck an den Saugöffnungen 22 anliegen kann, zumindest wenn alle drei Venturidüsen 6 mit Druckluft beaufschlagt und saugseitig mit der jeweiligen Vakuumkammer 10, 11, 12 verbunden sind.
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3 zeigt in einer vergrößerten Detail-Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus 1, der in 1 durch einen Kreis A gekennzeichnet ist. Die Vakuumkammern 10, 11, 12 werden in dem jeweiligen Hohlprofil 4 durch eine sich in Längserstreckung des Hohlprofils 4 erstreckenden Hohlkammer 25 gebildet, wobei die Hohlkammer 25 durch Trennelemente 24 in die einzelnen Vakuumkammern 10, 11, 12 nachträglich unterteilt wird. Dies ermöglicht eine kostengünstige Fertigung, weil die Hohlprofile 4 beispielsweise als Strangpressprofile herstellbar sind. Das jeweilige Trennelement 24 wird im Nachhinein in die Hohlkammer 25 eingesetzt, sodass die drei Vakuumkammern 10, 11, 12 entstehen, die jeweils einer der Venturidüsen 6 zugeordnet sind. Damit diese Trennung auch in Bezug auf den jeweiligen Transportriemen 16 wirksam ist, ist der Längsnut 21 ebenfalls durch Trennelemente 26 in drei Abschnitte entsprechend der Vakuumkammern 10, 11, 12 unterteilt. Diese Trennelemente 26 sind beispielsweise als Vorsprünge ausgebildet, welche den Längsnut 21 überbrücken, und auf welchen der jeweilige Transportriemen 16 aufliegt, wie in 2 beispielhaft gezeigt. Die Trennelemente 24 weisen zweckmäßigerweise eine Außenkontur auf, die dem Querschnitt der Hohlkammer 25 entspricht, um die Vakuumkammern 10, 11, 12 möglichst gut voneinander strömungstechnisch abzutrennen. Vorteilhafterweise werden die Trennelemente nach ihrem Einsetzen in die Hohlkammer 25 mit einer Dichtmasse, insbesondere Silikon, das bevorzugt dauerelastisch aushärtet, umspritzt, um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten. Vorteilhafterweise weisen die Trennelemente dazu jeweils eine Umfangsnut auf, in welche die Dichtmasse von außen eingebracht wird. Dazu weisen die Hohlprofile 4 zweckmäßigerweise Querbohrungen auf, durch welche die Dichtmasse eingebracht werden kann. Vorteilhafterweise wird so viel Dichtmasse eingebracht, dass die Dichtmasse von einer der Querbohrungen vorsteht, wobei diese Querbohrung dann insbesondere in die Längsnut 21 mündet. Die dann vorstehende Dichtmasse bildet die Trennelemente 26, durch welche die Längsnut 21 in die jeweiligen Bereiche, den Vakuumkammern 10, 11, 12 zugeordnet, eingeteilt wird.
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4 zeigt einen Querschnitt durch den Greifkopf 2. Dabei ist der Querschnitt entlang der Linie C-C aus 2 gezeigt, sodass der Querschnitt durch die Vakuumkammer 10 führt. Damit der Transportriemen 16 sicher an dem jeweiligen Hohlprofil 4 geführt ist, weist dieses insbesondere eine Führung 27 für den Transportriemen 16 auf. Die Führung ist insbesondere formschlüssig ausgebildet und kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert sein. Gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der jeweilige Transportriemen 16 innenseitig eine Aufnahme 28 auf, in welche die Tragstruktur 3, insbesondere das jeweilige Hohlprofil 4 oder ein daran angeordnetes Führungsprofil 29, auf das später näher eingegangen wird, mit der Lauffläche 15 bereichsweise einliegt, sodass der Transportriemen 16 jeweils die Lauffläche 15 seitlich umgreift. Seitlich ist der Transportriemen 16 dadurch auf einfache Art und Weise von der Tragstruktur 3 formschlüssig in Längsrichtung geführt.
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Die von dem jeweiligen Hohlprofil 4 abgewandte Oberfläche des Transportriemens 16 bildet eine Auflagefläche 29, zum Auflegen auf das zu transportierende Substrat. Jede der Venturidüsen 6 weist weiterhin ein ansteuerbares Ventil 30 auf, welches dem Sauganschluss 9 der jeweiligen Venturidüse 6 zugeordnet ist. Die Schaltventile 30 sind insbesondere dazu ausgebildet, den Durchströmungsquerschnitt des Sauganschluss vollständig freizugeben oder vollständig zu verschließen. Optional sind die Ventile 30 als Proportionalventile ausgebildet, welche auch eine Zwischenstellung zulassen, in welcher beispielsweise der Durchströmungsquerschnitt nur teilweise freigeben wird. Durch das Ansteuern der Ventile 30 können die Vakuumkammern 10, 11, 12 mit unterschiedlichen Unterdrücken individuell beaufschlagt werden. Aufgrund der vorteilhaften Ausgestaltung mit Venturidüsen 6 ist ein schneller Aufbau des Unterdrucks und auch ein schneller Abbau des Unterdrucks möglich, sodass ein Substrat schnell gegriffen und wieder abgelegt werden kann, wie im Folgenden näher erörtert werden soll.
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Im Betrieb wird der Greifkopf 2 zunächst nach unten geführt und auf ein Substrat, beispielsweise ein Waver, aufgelegt, oder das Substrat wird von unten an dem Greifkopf 2 herangeführt. Dies erfolgt beispielsweise derart, dass der Greifkopf 2 im Bereich der Vakuumkammer 10 auf das Substrat aufgelegt wird. Durch Betätigen des Schaltventils 30 wird ein Unterdruck in der Vakuumkammer 10 erzeugt, der sich durch die Vakuumkammer 10, die Durchgangsöffnungen 14, die Längsnut 21 und die Saugöffnungen 22 auf das Substrat auswirkt und dieses gegen die Transportriemen 16 anzieht. Sobald das Substrat an dem Transportriemen 16 anliegt, wird die Antriebseinrichtung 20 dazu angesteuert, die Transportriemen 16 zu bewegen, sodass das Substrat entlang der Auflagefläche 29 an dem Greifkopf 2 bewegt wird. Dadurch wird das Substrat beispielsweise von dem Bereich der Vakuumkammer 10 in den Bereich der Vakuumkammer 11 oder der Vakuumkammer 12 verlagert. Dort angekommen, kann das Substrat schnell abgelegt werden, indem das jeweilige Ventil 30 dazu angesteuert wird, den jeweiligen saugseitigen Durchströmungsquerschnitt der entsprechenden Venturidüse 6 zu verschließen.
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Dadurch ist ein einfaches Greifen, Transportieren und Ablegen eines Substrats mittels des vorteilhaften Greifkopfs 2 möglich.
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5 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Detailansicht. Diese zeigt die Umlenkrollen 18 der Transporteinrichtung 17, die an einer gemeinsamen Welle gelagert sind. Die Welle 30 ist drehbar in einem Gehäuseteil 31 gelagert. Das Gehäuseteil 31 ist relativ zu der Tragstruktur 3 des Greifkopfs 2 in dessen Längserstreckung verlagerbar. Dem Gehäuseteil 31 ist ein pneumatischer Aktor 32 zugeordnet, welcher das Gehäuse 31 mit den Umlenkrollen 18 entgegen der Spannkraft der Transportriemen 16 bewegt, um eine gewünschte Riemenspannung einzustellen. Dazu weist der Aktor 32 einen Pneumatikzylinder 33 auf, in welchem ein Pneumatikkolben 34 axial verlagerbar angeordnet ist. Der Pneumatikkolben 34 ist mit dem Gehäuseteil 31 verbunden, um dieses entgegen der Spannkraft der Transportriemen 16 zu verlagern, wie durch einen Pfeil 35 angedeutet. Der pneumatische Aktor 32 kann beispielsweise durch den gleichen Drucklufterzeuger beaufschlagt werden, wie auch die Venturidüsen 6. Alternativ weist der Aktor 32 einen eigenen Drucklufterzeuger auf. Weil Druckluft hier als Mittel zur Krafterzeugung genutzt wird, ist gewährleistet, dass der Transportriemen 16 nicht überspannt wird. Durch ein optionales Federelement 36, das zwischen der Tragstruktur 3 und dem Gehäuseteil 31 vorgespannt ist, wird das Gehäuseteil 31 ebenfalls entgegen der Spannkraft der Transportriemen 16 nach außen gedrängt. Dies gewährleistet, dass die Transportriemen 16 bei einem Druckausfall des pneumatischen Aktors 32 nicht von den Umlenkrollen 18 abspringen. Dadurch ist ein sicherer und dauerhafter Betrieb der Vorrichtung 1 gewährleistet.
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Der Aktor 32 bildet somit zusammen mit dem beweglich gelagerten Umlenkrollen 18 einen Riemenspanner 38, mittels dessen die Spannung der Transportriemen 16 einstellbar ist. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die Transportriemen 16 nicht von der Lauffläche 15 der Hohlprofile 4 lösen, was eine Fehlluft zur Folge hätte und damit ein Aufheben des Unterdrucks, was dazu führen könnte, dass sich ein Substrat von dem Greifkopf 2 löst. Durch den pneumatischen Riemenspanner 38 können thermische Veränderungen und Alterungserscheinungen der Transportriemen 16 berücksichtigt und im Betrieb ausgeglichen werden. Darüber hinaus erlaubt der Riemenspanner 38 einen einfachen und werkzeuglosen Austausch der Transportriemen.
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Um die Riemenspannung der Transportriemen 16 außerdem zu verbessern und eine sichere Anlage des Transportriemens 16 an der jeweiligen Lauffläche 15 zu gewährleisten, ist vorgesehen, wie insbesondere aus 1 ersichtlich, dass die Tragstruktur 3 beziehungsweise die Hohlprofile 4 derart ausgebildet sind, dass die Lauffläche 15 nach unten beziehungsweise in Richtung des zu greifenden Substrats vorstehend gekrümmt ausgebildet ist. Dabei erstreckt sich die Krümmung über die gesamte Lauffläche 15 beziehungsweise über die Länge des jeweiligen Hohlprofils 4. Dabei ist die Krümmung derart ausgebildet, dass sie den jeweiligen Transportriemen über die gesamte Länge der Lauffläche 15 gegen die Lauffläche 15 vorspannt. Hierdurch wird berücksichtigt, dass durch das Eigengewicht der Transportriemen 16 dieser in Richtung des Substrats durchhängen könnte, wenn nicht eine ausreichende Riemenspannung vorhanden ist. Zwar könnte eine ausreichend hohe Riemenspannung mittels des Riemenspanners 38 erreicht werden, jedoch würde dazu viel Energie benötigt und die Reibung insbesondere zwischen Lauffläche 15 und Transportriemen 16 erhöht werden, wodurch auch der Verschleiß zunimmt. Zwar trägt auch der Unterdruck dazu bei, dass der Transportriemen 16 an das jeweilige Hohlprofil angezogen wird, jedoch würde ein hoher Vakuumvolumenstrom benötigt werden, um zu gewährleisten, dass die Transportriemen 16 allein dadurch sicher an der Lauffläche 15 gehalten werden.
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Durch die beschriebene Krümmung wird ein Anliegen des Transportriemens 16 entlang der Lauffläche jedoch auf einfache Art und Weise gewährleistet. Vorteilhafterweise wird die Krümmung durch das jeweilige Hohlprofil 4 selbst gebildet. Alternativ ist vorgesehen, dass die Krümmung durch das an das jeweilige Hohlprofil 4 angesetzte Führungsprofil 39 gebildet wird, das die Lauffläche 15 an dem Hohlprofil 4 bildet. Dadurch ist eine kostengünstige Herstellung des Hohlprofils 4 selbst und der Tragstruktur 3 insgesamt gewährleistet. Vorteilhafterweise werden die Durchgangsöffnungen 14 als Durchgangsbohrungen in dem Führungsprofil 39 weitergebildet, wie beispielsweise auch in 1 ersichtlich, und verbinden dadurch die jeweilige Längsnut 21 mit den Vakuumkammern 10, 11 und 12. Die Vakuumkammern 10, 11, 12 beziehungsweise die Durchgangsöffnungen 14 im Hohlprofil 4 sind somit nicht direkt, sondern indirekt durch das Führungsprofil 39 mit der Lauffläche 15 beziehungsweise mit dem Transportriemen 16 verbunden.
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Aus 5 ist es außerdem ersichtlich, dass die Transportriemen 16 auf der Oberseite der Tragstruktur 3 im Wesentlichen frei laufen, sodass Reibkräfte minimiert werden. Zur Führung der Transportriemen 16 auf der Oberseite sind optional seitliche Führungsrollen 37 vorgesehen, die den jeweiligen Transportriemen 16 beidseitig zugeordnet sind, sodass dieser zwischen diesen hindurchgeführt ist. Die Transportrollen 37 sind zweckmäßigerweise gleichmäßig über die Längserstreckung der Tragstruktur 3 auf der Oberseite verteilt angeordnet, um eine sichere Transportriemenführung zu gewährleisten.
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6A und 6B zeigen in zwei vereinfachten perspektivischen Schnittdarstellungen eines der Hohlprofile 4. Dabei erstreckt sich der Schnitt entlang der Längserstreckung des Hohlprofils 4, sodass er durch die Hohlkammer 25, die Durchgangsöffnungen 14 und die Längsnut 21 führt. 6A zeigt ein Blick auf die Schnittfläche und 6B auf die Außenseite des Hohlprofils 4.
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Aus 6A und 6B zeigt sich, dass gemäß einen weiteren Ausführungsbeispiel die Durchgangsöffnungen 14 nicht als Durchgangsbohrungen, sondern vielmehr als Langlöcher ausgebildet sind, um einen größeren Volumenstrom zu ermöglichen. Zwischen zwei benachbarten Durchgangsöffnungen 14 ist eine weitere Querbohrung 40 ausgebildet, die sich parallel zu den Durchgangsöffnungen 14 in die Hohlkammer 25 erstreckt und dadurch Längsnut 21 und Hohlkammer 25 miteinander verbinden. Das zuvor bereits erwähnte Trennelement 24 ist in der Hohlkammer 25 angeordnet und weist eine dem Querschnitt der Hohlkammer 25 angepasste Außenkontur auf, wie zuvor bereits erwähnt. Darüber hinaus weist das Trennelement 24 entlang seiner Umfangsmantelfläche eine Nut 41 auf, die sich in Umfangsrichtung über das gesamte Trennelement 24 erstreckt.
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Aus 6B ist ersichtlich, dass auf Höhe der Querbohrung 40 eine weitere Querbohrung 42 in dem Hohlprofil 4 ausgebildet ist, die jedoch um 90° bezüglich der Querbohrung 40 ausgerichtet ist. Durch die Querbohrung 42 ist eine Befestigungsschraube 43 geschoben, welche in eine Gewindeöffnung 44 des Trennelements 24 eingeschraubt ist. Dadurch ist das Trennelement 24 an der gewünschten Stelle in der Hohlkammer 25 arretiert. Anschließend wird durch die Querbohrung 40 eine Dichtmasse, insbesondere ein dauerelastisch aushärtendes Silikon, in die Hohlkammer 25 eingebracht, sodass sich die Dichtmasse entlang der Nut 41 des Trennelements 24 in der Hohlkammer 25 verteilt und dadurch vorhandene Freiräume zwischen Trennelement 24 und der Innenseite der Hohlkammer 25 sicher verschließt. Dadurch ist eine sichere Abdichtung der benachbarten Vakuumkammern 10, 11, 12 voneinander auf einfache Art und Weise gewährleistet.
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Abschließend wird in die Querbohrung 40 noch das weitere Trennelement 26 eingesteckt, welches die Längsnut 21 gemäß der Anordnung der Vakuumkammern 10, 11, 12 voneinander trennt, um die unterschiedlichen Bereiche entlang der Lauffläche 15 zu erhalten, wie zuvor bereits erwähnt. Das Trennelement 26 kann dabei als separates Trennelement ausgebildet sein. Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass das Trennelement 26 durch die Dichtmasse 45 mitgebildet wird, die nach dem Einfüllen in die Hohlkammer 25 verbleibt und sich aus der Querbohrung 40 in die Längsnut 21 hineinerstreckt, um dort das Dichtelement 26 zu bilden.
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Die Dichtmasse 45 kann durch die Querbohrung 42 an der Befestigungsschraube 43 vorbei oder vor Einbringen der Befestigungsschraube 43 in die Nut 41 eingebracht werden und optional durch die Querbohrung 40, die dann eine Auslassöffnung 46 für die Dichtmasse 45 bildet, wieder austreten, um das Dichtelement 26 zu bilden. Die Befüllbohrungen für die Dichtmasse können anschließend durch Befestigungsschrauben oder Dichtschrauben verschlossen werden. Optional kann auch gegenüber der Querbohrung 42 eine weitere Querbohrung, insbesondere Gewindebohrung in dem Hohlprofil 41 ausgebildet sein, durch welche die Dichtmasse beim Befüllen wieder austreten kann.
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Insgesamt wird hierdurch eine sichere und dichte Abtrennung der benachbarten Vakuumkammern 10, 11, 12 und der damit zusammenwirkenden Bereiche der Längsnut 21 voneinander erreicht, wodurch der jeweils erzeugte Unterdruck optimal ausgenutzt wird.
