DE102021123777A1 - Anlage und Verfahren zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate, insbesondere flächiger Glassubstrate, auf einem Substratträger, wobei mehrere räumlich voneinander getrennte Verarbeitungsstationen durch eine Substratträger-Fördereinrichtung miteinander verbunden sind und ein Substratträger über die Substratträger-Fördereinrichtung von einer Verarbeitungsstation zur nächsten Verarbeitungsstation befördert wird, um ein auf einem Substratträger aufgelegtes flächiges Substrat nacheinander mehreren Verarbeitungsschritten zu unterziehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate, insbesondere flächiger Glassubstrate.
  • Flächige Substrate, z.B. Glas, Dünnglas, Ultradünnglas (UTG), Wafer, Folien und andere dünne Substrate können nach ihrer Produktion in verschiedener Form vertrieben werden. Je nach Materialeigenschaften kann es sich bspw. anbieten, derartige Substrate aufzurollen oder zu stapeln. Wünschenswert ist jedoch mitunter eine weitere Verarbeitung nach der Produktion, z.B. um gewünschte Standards, z.B. bestimmte Zwischenmaße oder Endmaße, bereitstellen zu können, die Transportfähigkeit zu verbessern und/oder die Weiterverarbeitung zu erleichtern.
  • Soll eine solche Nachverarbeitung prozessoptimiert werden, z.B. hinsichtlich Geschwindigkeit, Automatisierungsgrad oder Kosten, können jedoch mitunter Schwierigkeiten auftreten, wenn die vorgelagerte Produktion bestimmte Prozessabläufe, z.B. Zeitabläufe, beinhaltet, welche nicht unmittelbar mit denjenigen der Nachverarbeitung korrespondieren. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Produktion kontinuierlich erfolgt, für eine Optimierung der Nachverarbeitung jedoch eine bestimmte Taktung vorzuziehen ist.
  • Dünn- und Ultradünnglas (UTG) werden in der Regel mittels Ziehverfahren hergestellt, wobei in Abhängigkeit von der Ziehgeschwindigkeit eine bestimmte Glasdicke erhalten werden kann. Insbesondere können zur Herstellung von sehr dünnem Glas hohe Ziehgeschwindigkeiten zum Einsatz kommen. Im Fall der Glasproduktion, z.B. von Dünnglas oder UTG, kann nach dem Schmelzen und der Formgebung, eine Verarbeitung wünschenswert sein, welche z.B. eine Dickenvermessung, eine Fehler-Detektion, ein Abtrennen von Borten, eine Vereinzelung der Sheets (Quertrennen), eine Kanteninspektion, eine Formatkontrolle und/oder ein Verpacken umfassen kann. Diese Prozessschritte können z.B. in der Vertikalen oder in der Horizontalen umgesetzt und/oder durchgeführt werden. Grundsätzlich können einige der Prozessschritte, z.B. Handling-Schritte manuell oder automatisiert erfolgen.
  • Eine Automatisierung des Onlineprozesses kann jedoch unflexibel sein und die Komplexität der ohnehin schon komplexen Prozesskette erhöhen. So kann etwa das Glasband im Onlineprozess nicht ohne Weiteres angehalten werden, um bspw. ein Scheiden durchzuführen (Nachführung ist aufwändig, hoher Aufwand für Lasertechnik). Ferner könnten Funktionsprobleme bereits bei einem Einzelschritt dazu führen, dass die gesamte Produktionslinie still steht. Zudem bedürfen Formatwechsel (Änderung der Ziehgeschwindigkeit, Änderung der Dicke) häufig eines Wechsels an Anlagenbestandteilen zur Anpassung der Taktraten (z.B. müssten mit weiter erhöhter Ziehgeschwindigkeit zusätzliche Roboter eingesetzt werden, da eine Arbeitsgeschwindigkeit der Roboter mitunter nicht in gleichem Maße skaliert wie die der Heißformgebung des Glases). Die Taktzeiten der Schmelze und Formgebung ist mitunter nur mit hohem Aufwand den idealen Taktzeiten der Nachverarbeitung anpassbar.
  • Im Fall von UTG ist zudem die fehlende Eigensteifigkeit und die im Vergleich zu dickeren Gläsern erhöhte Bruchanfälligkeit zu beachten, was dazu führt, dass solche Gläser im Online-Prozess besonders schwierig verarbeitbar sind. Probleme können insbesondere darin liegen, Einzelsheets im Online-Prozess am „kalten Ende“ zu beschleunigt werden, etwa um einen Abstand der Sheets zueinander zu gewährleisten.
  • Im Fall von UTG kann zudem eine hohe Ziehgeschwindigkeit von z.B. über 10m/min, bevorzugt über 15m/min, besonders bevorzugt über 50m/min, vorliegen, wodurch eine Einbindung der Schritte Bortentrennung, Vereinzelung, Inspektion, Format-/Kantenkontrolle und/oder Verpacken in den Produktionsprozess mitunter nicht mehr ohne weiteres möglich ist, ohne einen hohen Automatisierungsaufwand und/oder Platzbedarf nach sich zu ziehen. Ein manuelles Handling und/oder Verpacken kann bei solchen Geschwindigkeiten personal- bzw. kostenaufwändig bzw. nachteilig im Hinblick auf die Arbeitssicherheit sein.
  • Ein Aufrollen eines UTG-Glasbandes kann den Nachteil haben, dass im Nachgang ein höherer Aufwand entsteht, z.B. zum Abwickeln oder Glas mit Defekten auszusortieren. Zudem ist es am Markt mitunter gewünscht, bereits vorkonfektioniertes (Zwischenmaß oder Endmaß) UTG-Glas beziehen zu können. Dies kann den Aufwand für Kunden reduzieren und die Komplexität beim UTG-Handling verringern.
  • Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, eine Anlage und ein Verfahren zur Verarbeitung, insbesondere zur Nachverarbeitung, von flächigen Substraten anzugeben, um flächige Substrate, insbesondere Glassubstrate, nach der Produktion mit gewünschten Standards bereitstellen zu können, z.B. mit bestimmten Maßen, mit definierter Kantenfestigkeit, und/oder mit guter Eignung zu Transport und Weiterverarbeitung. Ein Aspekt der Aufgabe ist eine Prozessoptimierung der Verarbeitung der flächigen Substrate, insbesondere im Hinblick auf Geschwindigkeit, Automatisierungsgrad und/oder Kosten. Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, die Verarbeitung bzw. die Optimierung der Verarbeitung weitgehend unabhängig von den Prozess- und/oder Zeitabläufen des vorgelagerten Produktionsablaufs zu ermöglichen. Insbesondere soll eine flexible Nachverarbeitung für kontinuierliche Produktionsprozesse ermöglicht werden, beispielsweise für Glas, Dünnglas, UTG, Wafer und/oder Folien.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate, insbesondere flächiger Glassubstrate, auf einem Substratträger, umfassend mehrere räumlich voneinander getrennte Verarbeitungsstationen welche durch eine Substratträger-Fördereinrichtung miteinander verbunden sind, um einen Substratträger entlang eines von der Substratträger-Fördereinrichtung definierten Förderweges von einer Verarbeitungsstation zur nächsten Verarbeitungsstation zu befördern, um ein auf einem Substratträger aufgelegtes flächiges Substrat nacheinander mehreren Verarbeitungsschritten in den jeweiligen Verarbeitungsstationen zu unterziehen.
  • Eine der Verarbeitungsstationen ist als Beladestation ausgebildet, welche dazu eingerichtet ist, ein flächiges Substrat auf einen Substratträger aufzulegen. Ferner ist zumindest eine der Verarbeitungsstationen als Bearbeitungsstation ausgebildet, welche dazu eingerichtet ist, ein auf einem Substratträger aufgelegtes flächiges Substrat zu bearbeiten, z.B. zu schneiden. Zudem ist eine der Verarbeitungsstationen als Entladestation ausgebildet, welche dazu eingerichtet ist, ein bearbeitetes flächiges Substrat von einem Substratträger abzunehmen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Substratträger-Fördereinrichtung als Rundläufer ausgebildet, so dass diese einen geschlossen Förderweg definiert, um einen Substratträger von der Beladestation über die wenigstens eine Bearbeitungsstation und die Entladestation wieder zurück zu der Beladestation zu befördern.
  • Die Substratträger-Fördereinrichtung kann mehrere, insbesondere vier, Förderabschnitte umfassen, welche jeweils eine, insbesondere lineare, Förderrichtung definieren, wobei die Förderrichtungen der mehreren Förderabschnitte winklig, insbesondere rechtwinklig, zueinander verlaufen.
  • Es ist auch nicht ausgeschlossen, dass die Substratträger-Fördereinrichtung z.B. drei Förderabschnitte umfasst, welche gemäß einer dreieckigen Geometrie angeordnet sind, oder fünf Förderabschnitte umfasst, welche gemäß einer fünfeckigen Geometrie angeordnet sind, etc.
  • Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Substratträger-Fördereinrichtung (110) einen kreisförmigen Förderweg definiert.
  • Die Beladestation kann eine Aufnahmevorrichtung umfassen, um ein flächiges Substrat aufzunehmen, z.B. von einem Stapel abzuheben, und das aufgenommene Substrat auf einen Substratträger aufzulegen.
  • Die Aufnahmevorrichtung umfasst vorzugsweise ein Handlingsystem, z.B. einen Roboterarm, und/oder eine Sauggreifvorrichtung mit Unterdruckmodulen, um das flächige Substrat an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen.
  • Die Beladestation kann eine Inspektionsvorrichtung umfassen, um ein flächiges Substrat zu inspizieren, bevor es aufgenommen wird, insbesondere um Defekte, z.B. Brüche oder Risse, zu erkennen.
  • In einer Weiterbildung umfassen eine oder mehrere der Verarbeitungsstationen, insbesondere die Beladestation und/oder die wenigstens eine Bearbeitungsstation, Mittel, um das Substrat einer in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft auszusetzen, insbesondere, um das Substrat auf dem Substratträger zu fixieren.
  • Diese Mittel sind vorzugsweise dazu ausgebildet, die in Richtung des Substratträgers wirkende Kraft durch Anlegen eines Unterdrucks an die dem Substratträger zugewandte Oberfläche des Substrats zu bewirken, insbesondere mittels Öffnungen in dem Substratträger oder einer offenen Porosität des Substratträgers, und/oder die in Richtung des Substratträgers wirkende Kraft durch mechanisches Andrücken oder Anziehen des Substrats auf den Substratträger zu bewirken, und/oder die in Richtung des Substratträgers wirkende Kraft durch Adhäsionskräfte oder Oberflächenkräfte (z.B. Van-der-Waals-Kräfte oder elekrtostatische Kräfte), insbesondere durch elektrostatisches Aufladen des Substrats und/oder des Substratträgers zu bewirken.
  • Die Anlage kann einen Substratträger umfassen, welcher Öffnungen oder eine offene Porosität zum Anlegen von Unterdruck an ein aufgelegtes Substrat umfasst, und/oder eine Oberfläche besitzt, welche eine erhöhte elektrostatische Aufladbarkeit oder erhöhte tribologische Eigenschaften aufweist, um ein aufgelegtes Substrat auf dem Substratträger zu fixieren.
  • Die oder eine der Bearbeitungsstationen kann als Vortrennstation ausgebildet sein, welche dazu eingerichtet ist, ein auf einem Substratträger aufgelegtes flächiges Substrat entlang einer vorbestimmten Trennlinie vorzutrennen, insbesondere derart, dass die Trennlinie eine Ausschussfläche des Substrats von einer Nutzfläche des Substrats trennt.
  • Das Vortrennen kann insbesondere ein Einbringen einer Schädigung in das Substrat umfassen, welche vorzugsweise entlang der vorbestimmten Trennlinie verläuft und z.B. mittels eines Lasers, eines Ritzrades, eines Diamanten, Wasserstrahlschneiden und/oder Ultraschallschneiden in das Substrat eingebracht wird.
  • Das Vortrennen kann ferner insbesondere ein Einbringen von Laserstrahlung in das Substrat umfassen, wobei vorzugsweise nebeneinander entlang der vorbestimmten Trennlinie voneinander beabstandete, insbesondere filamentförmige, Schädigungen in das Substrat eingebracht werden.
  • Die oder eine der Bearbeitungsstationen kann als Separierstation ausgebildet sein, welche dazu eingerichtet ist, ein auf einem Substratträger aufgelegtes flächiges Substrat entlang einer vorbestimmten Trennlinie in mehrere Teilstücke zu separieren, insbesondere in ein Teilstück mit einer Ausschussfläche des Substrats und ein Teilstück mit einer Nutzfläche des Substrats.
  • Das Separieren kann insbesondere eine Einwirkung von Kraft, Moment, Temperatur, Vibration und/oder ein Brechen des flächigen Substrats an einer vorbestimmten Trennlinie umfassen, insbesondere an einer Schädigung oder mehrerer Schädigungen welche entlang der Trennlinie verlaufen.
  • Die oder eine der Bearbeitungsstationen kann als Ausschussstation ausgebildet sein, welche dazu eingerichtet ist, auf einem Substratträger befindliches Ausschussmaterial eines flächigen Substrats von auf dem Substratträger befindlichem Nutzmaterial des flächigen Substrats auszusortieren, insbesondere ein entlang einer vorbestimmten Trennlinie separiertes Teilstück mit einer Ausschussfläche des Substrats von einem entlang der Trennlinie separierten Teilstück mit einer Nutzfläche des Substrats auszusortieren.
  • Das Aussortieren kann insbesondere ein Entfernen des Ausschussmaterials, insbesondere eines Teilstücks mit einer Ausschussfläche des Substrats, von dem Substratträger umfassen
  • Das Aussortieren kann ferner insbesondere ein Erfassen und Isolieren des Nutzmaterials, insbesondere eines Teilstücks mit einer Nutzfläche des Substrats, von dem Substratträger umfassen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kann die oder eine der Bearbeitungsstationen sowohl als Separierstation ausgebildet sein als auch als Ausschussstation ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Bearbeitungsstation eine kombinierte Separier- und Ausschusstation bilden.
  • Ferner können andere Verarbeitungsstationen als kombinierte Stationen ausgebildet sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Entladestation in die Ausschussstation integriert ist, sodass bereits beim Verwerfen des Ausschussmaterials das Nettomaterial inspiziert, entladen und verpackt werden kann.
  • Ferner kann beispielsweise auch die Vortrennstation in die Ausschussstation integriert sein. Dabei kann beispielsweise ein Roboterarm vorgesehen sein an dem die Lasereinheit (z.B. Faserlaser mit Scanner) montiert ist und der dazu eingerichet ist, sich mit einem weiteren Roboterarm, an welchem die Brecheinheit angebracht ist, abzuwechslen. Es kann beispielsweise auch noch ein dritter Roboterarm vorgesehen sein, welcher die Entladung vornimmt. Alternativ kann aber beispielsweise auch ein Roboterarm vorgesehen sein, welcher jeweils ein entsprechendes Werkzeug aufnimmt.
  • Allgemein kann es jedoch vorteilhaft sein, einzelne Arbeitsschritte räumlich und/oder zeitlich zu trennen, so dass grundsätzlich jeweilige Verarbeitungsstationen räumlich getrennt ausgebildet sein können.
  • Die oder eine der Bearbeitungsstationen kann als Substrat-Reinigungsstation ausgebildet sein, welche dazu eingerichtet ist, ein auf einem Substratträger aufgelegtes, insbesondere bearbeitetes, flächiges Substrat und/oder auf dem Substratträger befindliches Nutzmaterial des flächigen Substrats, insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche des Substrats, zu reinigen.
  • Die oder eine der Bearbeitungsstationen kann als Inspektionsstation ausgebildet sein, welche dazu eingerichtet ist, ein auf einem Substratträger aufgelegtes, insbesondere bearbeitetes, flächiges Substrat und/oder auf dem Substratträger befindliches Nutzmaterial des flächigen Substrats, insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche des Substrats zu inspizieren, insbesondere um Defekte, z.B. Brüche oder Risse, zu erkennen.
  • Die Entladestation kann eine Aufnahmevorrichtung umfassen, um von einem Substratträger ein bearbeitetes flächiges Substrat und/oder Nutzmaterial des flächigen Substrats, insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche eines Substrats aufzunehmen und z.B. in eine Verpackungsbox und/oder auf einen Stapel abzulegen.
  • Die Aufnahmevorrichtung umfasst vorzugsweise ein Handlingsystem, z.B. ein Portalsystem oder einen Roboterarm, und/oder eine Sauggreifvorrichtung mit Unterdruckmodulen, um das bearbeitete flächige Substrat und/oder Nutzmaterial des flächigen Substrats, insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche eines Substrats, an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen.
  • Die Entladestation kann eine Inspektionsvorrichtung umfassen, um ein bearbeitetes flächiges Substrat und/oder Nutzmaterial des flächigen Substrats, insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche eines Substrats zu inspizieren, bevor es aufgenommen wird, insbesondere um Partikel, Verschmutzungen, Defekte, z.B. geometrische Fehler, Winkelfehler, Ausmuschelungen, Brüche oder Risse, zu erkennen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass eine der Verarbeitungsstationen als Substratträger-Reinigungsstation ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, einen Substratträger zu reinigen, insbesondere nachdem ein bearbeitetes flächiges Substrat und/oder Nutzmaterial des flächigen Substrats, insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche eines Substrats, von dem Substratträger abgenommen ist. Ferner kann dabei vorgeshen sein, ggf. zur Adhäsion genutzte Oberflächenkräfte einzustellen.
  • Die Beladestation kann zwischen der Substratträger-Reinigungsstation und der Vortrennstation innerhalb des Förderwegs angeordnet sein, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet sein. Die Beladestation kann innerhalb des ersten oder zweiten Förderabschnitts der Substratträger-Fördereinrichtung angeordnet sein.
  • Die Vortrennstation kann zwischen der Beladestation und der Separierstation innerhalb des Förderwegs angeordnet sein, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet sein. Die Vortrennstation kann innerhalb des zweiten Förderabschnitts der Substratträger-Fördereinrichtung angeordnet sein.
  • Die Separierstation kann zwischen der Vortrennstation und der Ausschussstation innerhalb des Förderwegs angeordnet sein, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet sein. Die Separierstation kann innerhalb des zweiten oder dritten Förderabschnitts der Substratträger-Fördereinrichtung angeordnet sein.
  • Die Ausschussstation kann zwischen der Separierstation und der Entladestation innerhalb des Förderwegs angeordnet sein, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet sein. Die Ausschussstation kann innerhalb des zweiten oder dritten Förderabschnitts der Substratträger-Fördereinrichtung angeordnet sein.
  • Im Fall einer kombinierten Separier- und Ausschusstation kann diese zwischen der Vortrennstation und der Entladestation innerhalb des Förderwegs angeordnet sein, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet sein. Die kombinierte Separier- und Ausschusstation kann innerhalb des zweiten oder dritten Förderabschnitts der Substratträger-Fördereinrichtung angeordnet sein.
  • Die Entladestation kann zwischen der Ausschussstation und der Substratträger-Reinigungsstation innerhalb des Förderwegs angeordnet sein, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet sein. Die Entladestation kann innerhalb des dritten oder vierten Förderabschnitts der Substratträger-Fördereinrichtung angeordnet sein.
  • Die Substratträger-Reinigungsstation kann zwischen der Entladestation und der Beladestation innerhalb des Förderwegs angeordnet sein, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet sein. Die Substratträger-Reinigungsstation kann innerhalb des vierten Förderabschnitts der Substratträger-Fördereinrichtung angeordnet sein.In einer Weiterbildung umfasst die Anlage einen Sauberraum und/oder Reinraum in welchem die Substratträger-Fördereinrichtung und/oder die oder einige der Verarbeitungsstationen angeordnet sind und vorzugsweise eine Schleuse in den Sauberraum und/oder Reinraum, durch welche flächige Substrate der Anlage zugeführt werden, z.B. in Stapeln oder auf einer Förderstrecke.
  • Die Anlage kann (insbesondere mittels der Schleuse in den Reinraum) unmittelbar angeschlossen sein an ein Vorrichtung zum Schmelzen und/oder Formen von Rohmaterial für die flächigen Substrate, insbesondere von Rohglas mit Borten.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate, insbesondere flächiger Glassubstrate, auf einem Substratträger, wobei ein flächiges Substrat in einer als Beladestation ausgebildeten Verarbeitungsstation auf einen Substratträger aufgelegt wird, und wobei der Substratträger mitsamt dem aufgelegten flächigen Substrat von der Beladestation mittels einer Substratträger-Fördereinrichtung direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen zu einer als Bearbeitungsstation ausgebildeten Verarbeitungsstation befördert wird, und wobei das auf dem Substratträger aufgelegte flächige Substrat in der Bearbeitungsstation bearbeitet, z.B. geschnitten, wird, und wobei der Substratträger mitsamt dem aufgelegten bearbeiteten flächigen Substrat von der Bearbeitungsstation mittels der Substratträger-Fördereinrichtung direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen zu einer als Entladestation ausgebildeten Verarbeitungsstation befördert wird, und wobei das auf dem Substratträger aufgelegte bearbeitete flächige Substrat in der Entladestation von dem Substratträger abgenommen wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Substratträger von der Entladestation mittels der Substratträger-Fördereinrichtung wieder zurück zu der Beladestation befördert.
  • In einer beispielhaften Ausgestaltung wird der Substratträger mitsamt dem aufgelegten flächigen Substrat von der Beladestation mittels einer Substratträger-Fördereinrichtung direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen zu einer als Vortrennstation ausgebildeten Bearbeitungsstation befördert, und das auf dem Substratträger aufgelegte flächige Substrat in der Vortrennstation entlang einer vorbestimmten Trennlinie vorgetrennt, und der Substratträger mitsamt dem aufgelegten vorgetrennten flächigen Substrat von der Vortrennstation mittels der Substratträger-Fördereinrichtung direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen zu einer als Separierstation ausgebildeten Bearbeitungsstation befördert, und das auf dem Substratträger aufgelegte vorgetrennte flächige Substrat in der Separierstation entlang der vorbestimmten Trennlinie in mehrere Teilstücke separiert, und der Substratträger mitsamt den mehreren Teilstücken des flächigen Substrats von der Separierstation mittels der Substratträger-Fördereinrichtung direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen zu einer als Ausschussstation ausgebildeten Bearbeitungsstation befördert (oder die als Separierstation ausgebildete Bearbeitungsstation ist zugleich als Ausschussstation ausgebildet), und zumindest ein Teilstück des flächigen Substrats in der Ausschussstation aussortiert.
  • Wie bereits beschrieben kann die Beladestation eine Aufnahmevorrichtung umfassen, um ein flächiges Substrat aufzunehmen (Rohglas-Aufnahmevorrichtung) und/oder die Entladestation kann eine Aufnahmevorrichtung umfassen, um ein bearbeitetes flächiges Substrat und/oder Nutzmaterial des flächigen Substrats aufzunehmen (Fertigglas-Aufnahmevorrichtung). Eine solche Aufnahmevorrichtung kann als Sauggreifvorrichtung ausgebildet sein, wie nachstehend näher beschrieben. In diesem Zusammenhang wird die deutsche Patentanmeldung 10 2021 116 381.1 durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
  • Die Sauggreifvorrichtung kann einen Grundkörper umfassen, insbesondere zur Anbindung an einen Roboterarm, wobei der Grundkörper eine Ebene definieren kann, welche bei Aufnahme eines Substrats bevorzugt zumindest bereichsweise parallel zu diesem verläuft.
  • Ferner kann die Sauggreifvorrichtung zumindest ein an dem Grundkörper angeordnetes Gasabsaug-Unterdruckmodul sowie zumindest ein an dem Grundkörper angeordnetes Gasausstoß-Unterdruckmodul umfassen.
  • Das Gasabsaug-Unterdruckmodul umfasst vorzugsweise zumindest eine Gasabsaug-Öffnung zum Absaugen von Gas und zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere mittels des Venturi-Effekts, um das Substrat an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen.
  • Das Gasausstoß-Unterdruckmodul umfasst vorzugsweise zumindest eine Gasausstoß-Öffnung zum Ausstoßen von Gas und zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere mittels des Bernoulli-Effekts, um das Substrat an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen.
  • Mit anderen Worten kann die Sauggreifvorrichtung zwei auf verschiedenen Prinzipien beruhende Unterdruckmodule umfassen, wobei das Gasabsaug-Unterdruckmodul den Unterdruck durch Absaugen von Gas oberhalb des Substrats erzeugt, während das Gasausstoß-Unterdruckmodul den Unterdruck durch Ausstoßen von Gas oberhalb des Substrats erzeugt, wobei das schnelle Vorbeiströmen des Gases an dem Substrat zur Anziehung des Substrats mittels des Bernoulli-Effekts führt.
  • Das Gasabsaug-Unterdruckmodul kann z.B. als Venturi-Ejektor ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Das Gasabsaug-Unterdruckmodul kann insbesondere folgendes umfassen: einen Gaseintritt, insbesondere zum Eintritt von Druckluft, einen Gasaustritt, insbesondere zum Wiederaustritt der Druckluft, eine von dem Gaseintritt zu dem Gasaustritt verlaufende Verbindung mit einer Engstelle und eine zwischen dem Gaseintritt und dem Gasaustritt abzweigende Verbindung zu der Gasabsaug-Öffnung, um mittels des Venturi-Effekts den Unterdruck zu erzeugen.
  • Das Gasausstoß-Unterdruckmodul kann z.B. als Bernoulli-Schwebesauger ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Das Gasausstoß-Unterdruckmodul kann insbesondere folgendes umfassen: einen Gaseintritt, insbesondere zum Eintritt von Druckluft, und eine Verbindung von dem Gaseintritt zu der Gasausstoß-Öffnung, insbesondere zum Wiederaustritt der Druckluft, wobei die Gasausstoß-Öffnung derart ausgebildet ist, dass das ausgestoßene Gas schräg zur Ebene des Grundkörpers verläuft, bevorzugt schräg auf ein aufzunehmendes Substrat trifft, um mittels des Bernoulli-Effekts den Unterdruck zu erzeugen.
  • Die Gasausstoß-Öffnung des Gasausstoß-Unterdruckmoduls bzw. Bernoulli-Schwebesaugers ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das ausgestoßene Gas in Form eines Kegels ausgestoßen wird und bevorzugt kegelförmig auf die Oberfläche des Substrats trifft, so dass das Gas an dem Substrat vorbeiströmt und innerhalb des Kegels der Unterdruck entsteht. Die Normale des Kegels ist vorzugsweise senkrecht zu der Ebene des Grundkörpers und vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche eines aufzunehmenden Substrats.
  • Das Gasabsaug-Unterdruckmodul kann eine Anlagefläche zur zumindest bereichsweisen Anlage eines mit der Sauggreifvorrichtung aufzunehmenden Substrats aufweisen, wobei innerhalb der Anlagefläche die Gasabsaug-Öffnung als Aussparung angeordnet ist. Das Substrat kann somit durch Absaugen von Gas an die Anlagefläche angesaugt werden.
  • Vorzugsweise sind innerhalb der Anlagefläche eine Mehrzahl von Gasabsaug-Öffnungen als Aussparung angeordnet, z.B. zumindest 10 oder z.B. zumindest 50 Gasabsaug-Öffnungen, vorzugsweise zumindest 224 Gasabsaug-Öffnungen, besonders bevorzugt zumindest 1108 Gasabsaug-Öffnungen, nochmals bevorzugter zumindest 1662 Gasabsaug-Öffnungen.
  • Ferner weist die Anlagefläche des Gasabsaug-Unterdruckmoduls vorzugsweise eine Fläche von z.B. 100 Quadratzentimeter auf, vorzugsweise zumindest 530 Quadratzentimeter auf, besonders bevorzugt eine Fläche von zumindest 1280 Quadratzentimeter auf, nochmals bevorzugter eine Fläche von zumindest 1984 Quadratzentimeter auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Sauggreifvorrichtung eine Mehrzahl von Gasabsaug-Unterdruckmodulen, insbesondere Venturi-Ejektoren, und/oder eine Mehrzahl von Gasausstoß-Unterdruckmodulen, insbesondere Bernoulli-Schwebesaugern.
  • Das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule, insbesondere dessen Anlagefläche, sind vorzugsweise näher am Zentrum der Ebene des Grundkörpers angeordnet als das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule, insbesondere dessen Gasausstoß-Öffnung. Dies gilt bevorzugt entlang zumindest einer in der Ebene des Grundkörpers verlaufenden Richtung, besonders bevorzugt entlang zwei zueinander senkrechter in der Ebene des Grundkörpers verlaufender Richtungen.
  • Das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule, insbesondere dessen Anlagefläche, sind zudem vorzugsweise zwischen den Gasausstoß-Unterdruckmodulen, insbesondere deren Gasausstoß-Öffnungen, angeordnet. Dies gilt wiederum bevorzugt entlang zumindest einer in der Ebene des Grundkörpers verlaufenden Richtung, besonders bevorzugt entlang zwei zueinander senkrechter in der Ebene des Grundkörpers verlaufender Richtungen.
  • Beispielsweise können die Gasausstoß-Unterdruckmodule (bzw. die Bernoulli-Schwebesauger) am Rand des Grundkörpers angeordnet sein. Beispielsweise kann der Abstand des oder der Gasausstoß-Unterdruckmodule zum Rand des Grundkörpers kleiner sein als 10 Zentimeter, insbesondere kleiner sein als 5 Zentimeter, vorzugsweise kleiner sein als 3,5 Zentimeter, besonders bevorzugt kleiner sein als 0,4 Zentimeter.
  • Im Falle, dass die Sauggreifvorrichtung eine Mehrzahl von Gasabsaug-Unterdruckmodulen, insbesondere Venturi-Ejektoren, und eine Mehrzahl von Gasausstoß-Unterdruckmodulen, insbesondere Bernoulli-Schwebesaugern, umfasst, können die Gasabsaug-Unterdruckmodule und die Gasausstoß-Unterdruckmodule beispielsweise über die Ebene des Grundkörpers durchmischt angeordnet sein. In diesem Fall, aber auch in Bezug auf andere Ausführungsformen, kann vorgesehen sein, dass die oder einige der Gasabsaug-Unterdruckmodule einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind und/oder die oder einige der Gasausstoß-Unterdruckmodule einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind, insbesondere derart, dass ein lokal begrenztes Ansaugen innerhalb der Ebene des Grundkörpers bereitstellbar ist. Beispielsweise kann ein lokales begrenztes Ansaugen mittels einer Teilmenge der Gasausstoß-Unterdruckmodule vorgesehen sein, welche z.B. randseitig in Bezug auf ein aufzunehmendes Substrat angeordnet sind und/oder ein lokales begrenztes Ansaugen mittels einer Teilmenge der Gasabsaug-Unterdruckmodule, welche z.B. mittiger in Bezug auf ein aufzunehmendes Substrat angeordnet sind. Hierdurch kann beispielsweise eine Sauggreifvorrichtung bereitgestellt werden, welche variabel für verschiedene Substratgrößen einsetzbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Sauggreifvorrichtung zur Aufnahme flexibler dünner Roh-Glasscheiben mit Borten an gegenüberliegenden Rändern ausgebildet sein. Eine solche Sauggreifvorrichtung kann auch als „Rohglasgreifer“ bezeichnet werden. In diesem Fall kann die Sauggreifvorrichtung entlang einer ersten Richtung, welche von einer Borte zur anderen Borte verläuft, wenn ein Substrat aufgenommen ist, mehrere z.B. streifenförmige Unterdruckmodul-Gruppen umfassen, welche eine konvexe Fläche definieren.
  • Beispielsweise umfasst die Sauggreifvorrichtung zumindest eine Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe welche entlang einer ersten Richtung zwischen zwei, bevorzugt an gegenüberliegenden Rändern des Grundkörpers angeordneten, Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen angeordnet ist.
  • Die Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe kann ein oder mehrere, z.B. vier, Gasabsaug-Unterdruckmodule umfassen, deren Anlagefläche sich entlang einer senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung erstreckt, vorzugsweise in Form eines Streifens. Mit anderen Worten kann die Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe entlang der zweiten Richtung (längs zu den Borten) länger sein als entlang der ersten Richtung (senkrecht zu den Borten).
  • Die Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppe kann mehrere Gasausstoß-Unterdruckmodule umfassen, welche nebeneinander entlang der senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung angeordnet sind.
  • Das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule, insbesondere die Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe, können eine erste Ansaugrichtung definieren, insbesondere eine erste Ansaugrichtung definieren welche senkrecht zu der Anlagefläche des Gasabsaug-Unterdruckmoduls und/oder senkrecht zu der Ebene des Grundkörpers verläuft.
  • Ferner können das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule, insbesondere die Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen, zweite Ansaugrichtungen definieren, welche schräg zu der ersten Ansaugrichtung verlaufen, insbesondere derart, dass die Ansaugrichtungen (erste und zweite) Normalen einer konvexen Fläche definieren, um ein flexibles flächiges Substrat mit konkaver Krümmung und/oder gegenüberliegenden Borten aufzunehmen.
  • In einer Weiterentwicklung kann die Sauggreifvorrichtung eine Verstelleinrichtung umfassen, welche dazu eingerichtet ist, die Neigung zwischen der ersten Ansaugrichtung und der zweiten Ansaugrichtung zu variieren. Hierzu kann bspw. eine Verstellmechanik vorgesehen sein, um eine Neigung zwischen einem Gasausstoß-Unterdruckmodul bzw. einer Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppe und einem Gasabsaug-Unterdruckmodul bzw. einer Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe zu variieren. Insbesondere kann der Verkippungsgrad der Bernoulli-Sauger variabel einstellbar gestaltet sein. Hierdurch können z.B. die Bernoulli-Sauger dichter an das aufzunehmende Substrat gebracht werden. Beim Abbauen eines Rohglasstapels mit Borten kann bspw. der Verkippungsgrad sukzessive reduziert werden, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die konkave Wölbung des aufzunehmenden Substrats sukzessive abnimmt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Sauggreifvorrichtung zur Aufnahme flexibler dünner Fertig-Glasscheiben ohne Borten ausgebildet sein. Eine solche Sauggreifvorrichtung kann auch als „Fertigglasgreifer“ bezeichnet werden. In diesem Fall kann die Sauggreifvorrichtung mehrere Unterdruckmodule umfassen, welche eine im Wesentlichen plane Fläche definieren.
  • Beispielsweise umfasst die Sauggreifvorrichtung zumindest ein Gasabsaug-Unterdruckmodul welches sowohl entlang einer ersten Richtung als auch entlang einer senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung zwischen zumindest vier, bevorzugt in Ecken oder an Randbereichen des Grundkörpers angeordneten, Gasausstoß-Unterdruckmodulen angeordnet ist.
  • Ferner können das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule innerhalb eines durch vier Gasausstoß-Unterdruckmodule definierten Vierecks angeordnet sein, wobei bevorzugt sämtliche Gasabsaug-Unterdruckmodule der Sauggreifvorrichtung innerhalb eines solchen Vierecks angeordnet sind. Beispielsweise kann also vorgesehen sein, dass die Sauggreifvorrichtung keine Gasabsaug-Unterdruckmodule außerhalb einer durch die Gasausstoß-Unterdruckmodule definierten Hüllkontur aufweist.
  • Das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule können eine erste Ansaugrichtung definieren und das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule können eine zweite Ansaugrichtungen definieren, wobei die erste und die zweite Ansaugrichtung parallel zueinander verlaufen, insbesondere senkrecht zu der Anlagefläche des Gasabsaug-Unterdruckmoduls und/oder senkrecht zu der Ebene des Grundkörpers verlaufen
  • Es kann vorgesehen sein, dass das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule entlang der ersten Ansaugrichtung, entlang der zweiten Ansaugrichtung, senkrecht zu der Anlagefläche des Gasabsaug-Unterdruckmoduls und/oder senkrecht zu der Ebene des Grundkörpers zurückgesetzt sind, vorzugsweise um zumindest 0,2 Zentimeter, besonders bevorzugt um zumindest 0,45 Zentimeter, nochmals bevorzugter um zumindest 0,5 Zentimeter zurückgesetzt sind.
  • Allgemein sind bei einer Sauggreifvorrichtung das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule und das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule vorzugsweise jeweils als eigenständige Komponenten ausgebildet, welche z.B. als marktgängige Komponenten erwerblich sein können. Die Module können demnach vorzugsweise voneinander separiert und/oder beabstandet sein, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung minimiert werden kann.
  • Beispielsweise kann zwischen einem Gasabsaug-Unterdruckmodul, insbesondere dessen Anlagefläche, und einem Gasausstoß-Unterdruckmodul, insbesondere dessen Gasausstoß-Öffnung, ein Abstand von zumindest 1 Zentimeter bestehen, vorzugsweise ein Abstand von zumindest 2 Zentimeter bestehen, besonders bevorzugt ein Abstand von zumindest 4 Zentimeter bestehen.
  • Vorzugsweise sind das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule und das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule getrennt ansteuerbar, insbesondere derart, dass ein flexibles flächiges Substrat zuerst mittels eines Gasausstoß-Unterdruckmoduls ansaugbar ist und danach mittels eines Gasabsaug-Unterdruckmoduls ansaugbar ist.
  • Ferner weisen das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule jeweils eine Haltekraft von zumindest 12 Newton, vorzugsweise von zumindest 37 Newton, besonders bevorzugt von zumindest 43 Newton auf und/oder das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule jeweils eine Haltekraft von zumindest 1,8 Newton, vorzugsweise von zumindest 3,2 Newton, besonders bevorzugt von zumindest 5,4 Newton auf.
  • Bevorzugt sind das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule variabel ansteuerbar, um zumindest zwei verschiedene Werte der Haltekraft zu bewirken. Ferner sind bevorzugt das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule variabel ansteuerbar, um zumindest zwei verschiedene Werte der Haltekraft zu bewirken. Insbesondere kann die Sauggreifvorrichtung hierdurch als kombinierte Sauggreifvorrichtung sowohl für luftundurchlässige Substrate als auch für luftdurchlässige Substrate ausgebildet sein.
  • Wie bereits beschrieben kann eine oder mehrere der Verarbeitungsstationen Mittel umfassen, um das Substrat einer in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft auszusetzen. Die Mittel können dabei beispielsweise dazu eingerichtet sein, das Substrat lediglich im Bereich einer Einwirkungszone, z.B. im Bereich der Nutzfläche des Substrats, einer in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft auszusetzen, wie nachstehend näher beschrieben. In diesem Zusammenhang wird die deutsche Patentanmeldung 10 2020 134 451.1 durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
  • Die Mittel können beispielsweise als Unterdruckquelle ausgebildet sein, um einen Unterdruck an Öffnungen in dem Substratträger oder an eine offene Porosität des Substratträgers anzulegen oder z.B. als Niederhalter oder z.B. als elektrische Spannungsquelle ausgebildet sein.
  • Beispielsweise kann jede der Verarbeitungsstationen eine Unterdruckquelle, einen Niederhalter und/oder eine Spannungsquelle aufweisen, um eine Kraft innerhalb entsprechender Einwirkungszonen zu bewirken. Es kann vorgesehen sein, dass während des Transports des Substratträger keine Kraft ausgeübt wird.
  • Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass die Kraft während des Bewegens bzw. während des Transports des Substratträgers erhalten bleibt. Beispielsweise, dass der Substratträger eine Unterdruckquelle umfasst, derart, dass ein Unterdruck z.B. auch während des Weiterreichens des Substratträgers besteht. In diesem Fall kann z.B. das Substrat über mehrere Verarbeitungsstationen fixiert bleiben. Die Spanntechnik kann demnach grundsätzlich auch während des Transports, also z.B. während des Übergangs zwischen zwei Bearbeitungsstationen, erhalten bleiben.
  • Eine Bearbeitungsstation, insbesondere die Vortrennstation, kann beispielsweise eingerichtet sein zur Ausführung eines Verfahrens zum Bearbeiten, insbesondere zum Vortrennen, eines flächigen Substrats, insbesondere eines Glassubstrats, wobei das Substrat auf einen Substratträger aufgelegt wird, im Bereich einer Einwirkungszone einer in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft ausgesetzt wird, insbesondere derart, dass das Substrat im Bereich der Einwirkungszone dem Substratträger nähergebracht wird, und im Bereich einer Ausgleichszone der in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft nicht ausgesetzt wird, insbesondere derart, dass das Substrat im Bereich der Ausgleichszone temporäre Verformungen ausbilden kann.
  • Indem in diesem Beispiel das Substrat insbesondere im Bereich der Einwirkungszone, nicht jedoch im Bereich der Ausgleichszone, gespannt wird, kann lokal die Ebenheit des Glassubstrats erhöht werden, so dass die Prozessierung, z.B. mittels Laser-Filamentieren, Ritzen oder anderen Formen der Bearbeitung, ermöglicht wird. Zugleich können die dabei im Substrat auftretenden Spannungen gering gehalten werden, insbesondere geringer gehalten werden als bei einem vollflächig gespannten, d.h. global plangezogenen Substrat. Dies begründet sich darin, dass die erforderliche Energie für die Deformation deutlich geringer ist und damit auch die durch die Verformung auftretenden zusätzlichen Spannungen.
  • Grundsätzlich kann eine lokal begrenzte Einwirkungszone an einer beliebigen Stelle des Substrats vorgesehen sein und die Einwirkungszone kann insbesondere auch abweichen von der Stelle an welcher das Substrat bearbeitet wird und/oder die lokal erhöhte Ebenheit auftritt.
  • So kann z.B. das Material nur in kleinen Einwirkungszonen entfernt, insbesondere möglichst weit entfernt, von der zu prozessierenden Zone fixiert werden. Im Fall einer Bearbeitung mittels Laser, aber auch allgemein, kann die hierdurch erreichte Ebenheit in der Prozesszone jedoch mitunter noch nicht ausreichen, um etwa das Glassheet mit einem Laser in Fokuslage zu prozessieren.
  • Daher kann es sich im Fall einer Bearbeitung mittels Laser, aber auch allgemein, auch anbieten, das Glassheet in einem hinreichend kleinen Bereich in bzw. um die Prozesszone zu spannen, derart, dass es in dieser Zone hinreichend eben auf dem Substratträger aufliegt.
  • Das von der Bearbeitungsstation, insbesondere der Vortrennstation, vorzugsweise ausführbare Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere zum Vortrennen, eines flächigen Substrats, umfasst vorzugsweise zudem eine Bearbeitung, insbesondere ein Vortrennen, z.B. mittels Laser-Filamentieren, Ritzen oder allgemein jeder Art des Vortrennens, des Substrats während das Substrat im Bereich der Einwirkungszone der in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft ausgesetzt ist.
  • Das von der Bearbeitungsstation, insbesondere der Vortrennstation, vorzugsweise ausführbare Verfahren eignet sich beispielsweise speziell für dünne und großflächige Substrate, wobei das Substrat eine Nutzfläche und eine Ausschussfläche (z.B. Borten) aufweisen kann. Das Substrat umfasst vorzugsweise sprödbrüchiges Material, insbesondere mit intrinsischen Materialspannungen, z.B. Glas, glasartige Materialien, Keramik oder Glaskeramik oder besteht aus einem solchen Material.
  • Vorzugsweise weist das Substrat im Bereich einer Nutzfläche eine Dicke auf, welche geringer ist als 100 µm, bevorzugt geringer ist als 70 µm, besonders bevorzugt geringer ist als 50 um, oder geringer ist als 40 um.
  • Vorzugsweise weist das Substrat im Bereich einer Ausschussfläche eine größere Dicke auf, insbesondere eine Dicke, welche mindestens um einen Faktor 2, mindestens um einen Faktor 3 oder mindestens um einen Faktor 5 größer ist, als die Dicke im Bereich der Nutzfläche.
  • Die Ausschussfläche umfasst vorzugsweise einen entlang einer Kante des Substrats verlaufenden Randbereich des Substrats, besonders bevorzugt zwei gegenüberliegende, jeweils entlang einer Kante des Substrats verlaufende Randbereiche des Substrats, zwischen welchen sich die Nutzfläche befindet, wobei der eine oder die zwei gegenüberliegenden Randbereiche des Substrats z.B. als Borte ausgebildet sein können.
  • Die Ausschussfläche kann ferner einen oder zwei weitere jeweils entlang dazu senkrechter Kanten verlaufende Randbereiche des Substrats umfassen, z.B. derart, dass bei einem viereckigen Substrat entlang jeder Kante ein abzutrennender Randbereich vorgesehen ist.
  • Das Substrat weist vorzugsweise eine Länge auf, welche größer ist als 100 mm, bevorzugt größer ist als 300 mm, besonders bevorzugt größer ist als 500 mm, oder größer ist als 600 mm, oder größer ist als 700 mm. Unter der Länge ist insbesondere diejenige Abmessung zu verstehen, welche entlang der Borte verläuft.
  • Das Substrat weist vorzugsweise eine Breite auf, welche größer ist als 100 mm, bevorzugt größer ist als 300 mm, besonders bevorzugt größer ist als 500 mm, oder größer ist als 600 mm, oder größer ist als 700 mm. Unter der Breite ist insbesondere diejenige Abmessung zu verstehen, welche senkrecht zu der Borte verläuft.
  • Insgesamt kann das Substrat eine Fläche aufweisen, welche größer ist als 0,01 m2, größer ist als 0,1 m2, oder auch größer ist als 0,25 m2.
  • Wie bereits beschrieben, kann das Substrat in der Bearbeitungsstation, insbesondere der Vortrennstation, nicht vollflächig, sondern lediglich lokal einer Kraft ausgesetzt werden. Die Einwirkungszone, innerhalb welcher das Substrat der in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft ausgesetzt wird, ist insbesondere kleiner als 80% der Fläche des Substrats, bevorzugt kleiner als 60% der Fläche des Substrats, besonders bevorzugt kleiner als 40% der Fläche des Substrats.
  • Die Ausgleichszone, innerhalb welcher das Substrat der in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft nicht ausgesetzt wird, ist insbesondere größer als 20% der Fläche des Substrats, bevorzugt größer als 40% der Fläche des Substrats, besonders bevorzugt größer als 60% der Fläche des Substrats.
  • Insbesondere im Fall einer Bearbeitung mittels Laser, aber auch allgemein, kann es sich anbieten, das Substrat im Bearbeitungsbereich, in der Nähe des Bearbeitungsbereichs oder auch um den Bearbeitungsbereich umliegend einer Kraft auszusetzen. In diesem Fall, aber auch allgemein, kann die laterale Ausprägung der Breite um die zu prozessierende Zone empirisch aus den materialspezifisch vorliegenden Spannungen bestimmt oder bestimmbar sein. Diese können je nach Heißformgebungsprozess und Material sehr unterschiedlich ausfallen.
  • Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Einwirkungszone, in welcher die Kraft wirkt, zumindest einen Teil der Ausschussfläche, insbesondere eines Randbereichs, insbesondere einer Borte, sowie einen Teil der Nutzfläche des Substrats umfasst.
  • Vorzugsweise kann die Einwirkungszone als Streifen ausgebildet sein, welcher insbesondere entlang der Länge des Substrats verläuft, insbesondere entlang einer Borte verläuft, wobei der Streifen eine Breite aufweist, welche bevorzugt geringer ist als 50% der Breite des Substrats, besonders bevorzugt geringer ist als 40% der Breite des Substrats, oder geringer ist als 30% der Breite des Substrats.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Einwirkungszone z.B. auch nur auf der Innenseite oder nur auf der Außenseite befindlich sein oder auch eine Kombination bei verschiedenen Schnitten vorgesehen sein.
  • Die in dem Beispiel im Bereich der Einwirkungszone in Richtung des Substratträgers wirkende Kraft, welche z.B. eine lokale Fixierung des Glassheets bewirkt, kann durch verschiedene Mechanismen erzeugt werden, wobei z.B. Vakuum, Elektrostatik oder Mechanik, aber auch andere Formen der Krafterzeugung in Betracht kommen.
  • Die im Bereich der Einwirkungszone in Richtung des Substratträgers wirkende Kraft kann z.B. durch Anlegen eines Unterdrucks an die dem Substratträger zugewandte Oberfläche des Substrats bewirkt werden, insbesondere mittels Öffnungen in dem Substratträger oder einer offenen Porosität des Substratträgers. Die Kraft kann z.B. auch durch einen Niederhalter von oben auf das Substrat ausgeübt werden. Ferner kann die Kraft auch durch eine elektrische Spannungsquelle (z.B. Aufladesystem, Ionisationssystem) bewirkt werden.
  • Die im Bereich der Einwirkungszone in Richtung des Substratträgers wirkende Kraft kann auch durch elektrostatisches Aufladen des Substrats und/oder des Substratträgers bewirkt werden.
  • Die im Bereich der Einwirkungszone in Richtung des Substratträgers wirkende Kraft kann ferner durch mechanisches Andrücken oder Anziehen des Substrats auf den Substratträger bewirkt werden.
  • Allgemein kann es sich demnach bei der in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft, welcher das Substrat im Bereich der Einwirkungszone ausgesetzt ist, im physikalischen Sinne insbesondere um eine flächenbezogene Kraft („Druck“ oder „Flächenkraft“) handeln.
  • Unabhängig davon, wie die Kraft im Bereich der Einwirkungszone bewirkt wird, kann die Ebenheit des Substrats, insbesondere im Bereich der Einwirkungszone, aber grundsätzlich auch außerhalb der Einwirkungszone, erhöht werden. Zugleich können durch die lokale Begrenztheit der Einwirkungszone die im Substrat auftretenden Spannungen gering gehalten werden, insbesondere geringer gehalten werden als bei einem global gespannten Substrat.
  • Während das Substrat im Bereich der Einwirkungszone der in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft ausgesetzt ist kann der maximale Abstand zwischen dem Substratträger und dem Substrat im Bereich der Einwirkungszone geringer sein als 5 mm, vorzugsweise geringer sein als 3 mm, besonders bevorzugt geringer sein als 1 mm.
  • Die so erzeugten Zustände können als bistabil bezeichnet werden. Die beispielhaft genannten Zahlenwerte können nur lokal gegeben sein. Zudem kann der Abstand mitunter von der Materialdicke und/oder den initialen Materialspannungen abhängen. In einem Beispiel können die genannten Zahlenwerte z.B. bei einem Substrat mit einer Dicke von weniger als 100µm, insbesondere von weniger als 70pm oder auch von weniger als 50pm, gegeben sein. In einem Beispiel können sich die Zahlenwerte bei einem Substrat ergeben, welches ohne weitere Einwirkung von außen punktuell eine Erhebung über der Auflageebene von mehr als 4 mm aufweist.
  • Ferner kann, während das Substrat im Bereich der Einwirkungszone der in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft ausgesetzt ist, die maximale Zugspannung in dem Substrat, insbesondere umfassend die Einwirkungszone sowie die Ausgleichzone, geringer sein als 50 MPa, vorzugsweise geringer sein als 30 MPa, besonders bevorzugt geringer sein als 20 MPa.
  • Ferner kann, während das Substrat im Bereich der Einwirkungszone der Kraft ausgesetzt ist, die maximale Zugspannung im Bereich der Einwirkungszone in dem Substrat geringer sein als 33 MPa, vorzugsweise geringer sein als 20 MPa, besonders bevorzugt geringer sein als 15 MPa.
  • Im Vergleich zu den vorstehend genannten Zugspannungen können sich in einem Beispiel bei einem vollflächig flach gezogenen Substrat im Randbereich Zugspannungen von bis zu oder im Bereich von 100 MPa ausbilden.
  • Die vorstehend angegebenen Werte in MPa können beispielsweise mittels Simulation ermittelbar sein. Durch ein zonales Spannen kann die Spannung stärker an die Kante wandern.
  • Wie bereits beschrieben umfasst das von der Bearbeitungsstation, insbesondere der Vortrennstation, vorzugsweise ausführbare Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere zum Vortrennen, eines flächigen Substrats, vorzugsweise auch eine Bearbeitung, insbesondere ein Vortrennen des Substrats während das Substrat im Bereich der Einwirkungszone der Kraft ausgesetzt ist.
  • Die Bearbeitung, insbesondere das Vortrennen, des Substrats erfolgt vorzugsweise entlang einer vorbestimmten Trennlinie, welche zumindest teilweise, oder auch überwiegend, innerhalb der Einwirkungszone verlaufen kann.
  • Die vorbestimmte Trennlinie verläuft vorzugsweise entlang der Länge des Substrats, insbesondere entlang einer Borte, wobei die Trennlinie insbesondere die Ausschussfläche von der Nutzfläche trennt, so dass die Ausschussfläche abtrennbar ist und aus der Nutzfläche ein Glassubstrat als Endprodukt gefertigt werden kann.
  • Grundsätzlich können Trennlinien geradlinig verlaufen, gekrümmt verlaufen und/oder auch mehrere Trennlinien vorgesehen sein, welche sich kreuzen. Insbesondere im Fall von sich kreuzenden Trennlinien kann eine sequentielle Prozessierung vorgesehen sein.
  • Die Bearbeitung, insbesondere das Vortrennen, des Substrats umfasst vorzugsweise ein Einbringen von Laserstrahlung in das Substrat, insbesondere im Bereich der Einwirkungszone. Dabei können insbesondere nebeneinander entlang der vorbestimmten Trennlinie voneinander beabstandete Schädigungen in das Substrat eingebracht werden, wobei die Schädigungen vorzugsweise als filamentförmige Schädigungen ausgebildet sind und besonders bevorzugt mit einer gepulsten Laserstrahlung eines Ultrakurzpulslasers erzeugt werden.
  • Die Bearbeitung, insbesondere das Vortrennen, des Substrats kann allgemein das Einbringen einer Vorschädigung jeglicher Art in das Substrat, insbesondere im Bereich der Einwirkungszone, umfassen. Dabei kann insbesondere entlang der vorbestimmten Trennlinie eine Schädigung in das Substrat eingebracht werden, wobei die Schädigung z.B. mittels eines Lasers, mittels eines Ritzrades, mittels einer Nadel (z.B. Diamantnadel) oder anderen Werkzeugen zur Bearbeitung des Substrats erfolgen kann.
  • Die Einwirkungszone, innerhalb welcher das Substrat in dem Beispiel einer in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft ausgesetzt wird, kann insbesondere als Streifen entlang einer ersten Borte ausgebildet sein und die vorbestimmte Trennlinie, entlang derer das Vortrennen des Substrats erfolgt, kann neben der Borte verlaufen, insbesondere entlang der gesamten Länge des Substrats verlaufen, derart, dass die Borte entlang der Trennlinie abtrennbar ist.
  • Ein Vorteil des von der Bearbeitungsstation, insbesondere der Vortrennstation, vorzugsweise ausführbaren Verfahrens liegt darin, dass die globalen Spannungen gering bleiben, so dass die Vorschädigung des Substrats auch über die Glaskante erfolgen kann. Demgegenüber zeigten Versuche, dass bei einer vollflächigen Fixierung eine Vorschädigung häufig nicht bis über die Glaskante eingebracht werden kann, sondern ein hinreichender Abstand nötig ist, damit kein unkontrolliertes Auftrennen erfolgt. Ursächlich hierfür ist, dass die durch das Planziehen der dominanten Verformung großer Ortswellenlänge (Dom, Schüssel, Sattel) auftretenden Zugspannungen an der Substrat-Kante so hoch sind, dass sie häufig die Bruchfestigkeit einer Vorschädigung übersteigen.
  • In einer Weiterbildung können auch verschiedene kombinierbare Einwirkungszonen vorgesehen sein, die je nach Prozess die spezifischen Bereiche lokal spannen und/oder plan fixieren können.
  • Vorzugsweise kann etwa eine zweite Einwirkungszone vorgesehen sein, welche als Streifen entlang einer der ersten Borte gegenüberliegenden zweiten Borte ausgebildet ist, und eine zweite vorbestimmte Trennlinie vorgesehen sein, welche neben der zweiten Borte verläuft, insbesondere entlang der gesamten Länge des Substrats verläuft, derart, dass die zweite Borte entlang der Trennlinie abtrennbar ist.
  • Ferner kann auch eine dritte und ggf. vierte Einwirkungszone vorgesehen sein, welche z.B. jeweils als Streifen entlang eines zu einer Borte senkrecht verlaufenden Randbereichs ausgebildet sind, und eine dritte und ggf. vierte vorbestimmte Trennlinie vorgesehen sein, welche jeweils neben der Kante des Substrats verlaufen, derart, dass der jeweilige Randbereich entlang der Trennlinie abtrennbar ist.
  • Im Falle mehrerer Einwirkungszonen kann die Krafteinwirkung innerhalb der mehreren Einwirkungszonen zeitlich nacheinander erfolgen. Während die Krafteinwirkung innerhalb einer bestimmten Einwirkungszone erfolgt, wird vorzugsweise das Vortrennen entlang der zugehörigen, d.h. insbesondere der durch diese Einwirkungszone verlaufenden, Trennlinie durchgeführt. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Krafteinwirkung innerhalb mehrerer Gruppen von Einwirkungszonen der mehreren Einwirkungszonen gleichzeitig erfolgt und zwischen den Gruppen von Einwirkungszonen zeitlich nacheinander erfolgt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich die Zonen „überlagern“, also in zeitlicher Sequenz aktiviert werden können derart, dass z.B. mehrere zeitgleich aktiv sind (z.B. erste Zone und zweite Zone und danach dritte Zone und vierte Zone).
  • Insbesondere kann, nachdem das Vortrennen des Substrats entlang der vorgesehenen Trennlinie oder Trennlinien erfolgt ist (z.B. in einer für das Vortrennen eingerichteten Bearbeitungsstation erfolgt ist) ein Trennen des Substrats entlang der vorgesehenen Trennlinie oder Trennlinien erfolgen (z.B. in einer für das Trennen eingerichteten Bearbeitungsstation erfolgen).
  • Während dem Trennen kann das Substrat wiederum vorzugsweise einer in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft ausgesetzt sein, wobei diese insbesondere im Bereich der Nutzfläche wirken kann.
  • Bevor das Vortrennen des Substrats entlang der vorgesehenen Trennlinie oder Trennlinien erfolgt (z.B. in einer für das Vortrennen eingerichteten Bearbeitungsstation erfolgt) kann ferner ein Anlegen des Substrats auf den Substratträger erfolgen (insbesondere in einer für das Anlegen eingerichteten Bearbeitungsstation erfolgen).
  • Auch während dem Anlegen kann das Substrat einer in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft ausgesetzt werden, welche z.B. im Bereich der Nutzfläche und auch im Bereich der Ausschussfläche wirken kann, wobei die Kraft insbesondere zuerst im Bereich der Nutzfläche wirkt und danach im Bereich der Ausschussfläche wirkt, um das Substrat von innen nach außen an den Substratträger anzulegen.
  • Der Substratträger kann insbesondere beweglich ausgebildet sein und z.B. während des Verfahrens von einer Bearbeitungsstation zur nächsten Bearbeitungsstation bewegt werden. Der Substratträger kann z.B. innerhalb einer Anlage beweglich sein. Der Substratträger kann auch transportabel ausgebildet sein, z.B. derart, dass er zwischen Stationen oder Anlagen transportiert werden kann (z.B. per Rollengang, Roboter, und/oder fahrerlosem Transportsystem)
  • Ferner kann der Substratträger Mittel aufweisen, um ein aufgelegtes Substrat innerhalb einer Einwirkungszone einer in Richtung des Substratträgers wirkenden Kraft auszusetzen. Die Mittel sind z.B. als Öffnungen in dem Substratträger oder als eine offene Porosität des Substratträgers ausgebildet, um einen Unterdruck auf ein auf dem Substratträger aufgelegtes Substrat auszuüben.
  • Im Fall von Öffnungen in dem Substratträger können diese beispielsweise einen Durchmesser zwischen 0,5mm und 12mm, vorzugsweise zwischen 1mm und 6mm aufweisen. Die Öffnungen können beispielsweise als zylindrische oder quasizylindrische Kanäle ausgebildet sein. Im Fall einer offenen Porosität kann diese aus pulvermetallurgischen Prozessen hervorgehen.
  • Allgemein können die Mittel zur Ausübung der Kraft vorzugsweise dazu ausgebildet sein, ein lokales Ausüben von Kraft zu gewährleisten. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Struktur des Spannsystems (z.B. des Vakuums bzw. des Vakuumsystems) sich hinreichend gut lokal ausbilden kann. Bevorzugt wird dabei ein Übersprechen auf andere Zonen ausgeschlossen oder weitgehend vermieden. Im Fall eines Vakuums kann dies mitunter durch kleine Durchmesser der Öffnungen begünstigt werden.
  • Der Substratträger kann grundsätzlich verschiedene Materialien umfassen oder daraus bestehen, beispielsweise Kunststoff oder Keramik umfassen oder daraus bestehen.
  • Der Substratträger ist vorzugsweise beweglich und/oder transportabel ausgebildet, um mitsamt einem aufgelegten Substrat bewegt werden zu können, insbesondere von einer Bearbeitungsstation zur nächsten Bearbeitungsstation und/oder zwischen Anlagen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Substratträger einen Einwirkungsbereich innerhalb welchem die Mittel zur Kraftausübung angeordnet sind, wobei der Einwirkungsbereich kleiner ist als 80% der Fläche des Substratträgers, bevorzugt kleiner ist als 60% der Fläche des Substratträgers, besonders bevorzugt kleiner ist als 40% der Fläche des Substratträgers und/oder einen Ausgleichsbereich innerhalb welchem keine Mittel zur Kraftausübung angeordnet sind, wobei der Ausgleichsbereich größer ist als 20% der Fläche des Substratträgers, bevorzugt größer ist als 40% der Fläche des Substratträgers, besonders bevorzugt größer ist als 60% der Fläche des Substratträgers.
  • Der Einwirkungsbereich kann auch kleiner sein als 70% der Fläche des Substratträgers oder kleiner sein als 30% der Fläche des Substratträgers.
  • Der Einwirkungsbereich kann z.B. als Streifen ausgebildet sein, welcher insbesondere eine Breite aufweist, welche geringer ist als 50% der Breite des Substratträgers, besonders bevorzugt geringer ist als 40% der Breite des Substratträgers, oder geringer ist als 30% der Breite des Substratträgers. Der Substratträger kann ferner vorzugsweise einen zweiten Einwirkungsbereich umfassen, welcher besonders bevorzugt parallel zu dem ersten Einwirkungsbereich verläuft und ferner vorzugsweise einen dritten und ggf. einen vierten Einwirkungsbereich umfassen, welche besonders bevorzugt senkrecht zu dem ersten bzw. zweiten Einwirkungsbereich verlaufen.
  • Ein als Streifen ausgebildeter Einwirkungsbereich kann auch eine Breite aufweisen, welche geringer ist als 70% der Breite des Substratträgers.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Skizze einer Anlage zum Verarbeiten flächiger Substrate gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 2 eine schematische Skizze einer Anlage zum Verarbeiten flächiger Substrate gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • 1 zeigt eine Anlage 100 zur Nachverarbeitung flächiger Glassubstrate 1, welche auf einem Substratträger 10 (Carrier) aufliegen. Die Anlage umfasst eine als Rundläufer bzw. Karussell ausgebildete Substratträger-Fördereinrichtung 110 mit vier Förderabschnitten 112, 114, 116, 118, welche jeweils eine durch einen Pfeil gekennzeichnete Förderrichtung aufweisen. Ferner umfasst die Anlage 100 mehrere räumlich voneinander getrennte Verarbeitungsstationen 200, welche durch die Substratträger-Fördereinrichtung 110 miteinander verbunden sind, um den Substratträger 100 jeweils entlang der Förderrichtung von einer Verarbeitungsstation 200 zur nächsten Verarbeitungsstation 200 zu befördern.
  • In diesem Beispiel ist die in dem ersten Förderabschnitt 112 angeordnete Verarbeitungsstation 200 als Beladestation 300 ausgebildet, um das flächige Substrat 1 auf den Substratträger 10 aufzulegen. Die in dem zweiten Förderabschnitt 114 angeordnete Verarbeitungsstation 200 ist als Bearbeitungsstation 500 ausgebildet, um das auf dem Substratträger 10 befindliche Substrat 1 einem Bearbeitungsschritt zu unterziehen. Die in dem dritten Förderabschnitt 116 angeordnete Verarbeitungsstation 200 ist als Entladestation 400 ausgebildet, um das bearbeitete Substrat abzunehmen. Über den Förderabschnitt 118 gelangt der leere Substratträger 10 zurück zu der Beladestation 300.
  • 2 zeigt ebenfalls eine Anlage 100 zur Nachverarbeitung von Glassubstraten 1, insbesondere von UTG. Die Anlage 100 umfasst eine als Beladestation 300 ausgebildete Verarbeitungsstation 200, wobei die Beladestation 300 insbesondere auch eine Inspektionsvorrichtung umfassen kann, um ein flächiges Substrat zu inspizieren, bevor es aufgenommen wird. Die Anlage 100 umfasst in diesem Beispiel zudem optional eine Schleuse 600 in einen Sauber-/Reinraum. Ferner umfassst die Anlage 100 eine als Vortrennstation 501 ausgebildete Bearbeitungsstation 500 in welcher das Substrat entlang einer Trennlinie mittels Laser vorgetrennt wird. Ferner umfasst die Anlage 100 eine als kombinierte Separier- und Ausschussstation 504 ausgebildete Bearbeitungsstation 500, in welcher das Substrat entlang der Trennlinie gebrochen wird, das Nutzmaterial von dem Ausschussmaterial separiert und das Ausschussmaterial aussortiert wird. Darüber hinaus umfasst die Anlage 100 eine als Entladestation 400 ausgebildete Verarbeitungsstation 200, wobei diese insbesondere auch eine Inspektionsvorrichtung umfassen kann, um ein bearbeitetes flächiges Substrat zu inspizieren, bevor es aufgenommen wird, und ggf. auszusortieren. Weiterhin umfasst die Anlage 100 eine als Substratträger-Reinigungsstation 450 ausgebildete Verarbeitungsstation 200, um den Substratträger 10 zu reinigen und/oder aufzubreiten, wobei hierbei auch eine Einstellung ggf. zur Adhäsion genutzter Oberflächenkräfte vorgenommen werden kann.
  • Während bei der Herstellung von UTG im Onlineprozess eine horizontale Beschleunigung oder eine Querbeschleunigung schwierig ist, wird dies hierbei durch den Substratträger möglich. Der Nachverarbeitungsprozess kann insbesondere als ein nachgelagerter Offlineprozess verstanden werden, wodurch ein Glasband in einem vorgelagerten Onlineprozess nicht mehr angehalten werden braucht, um bestimmte Prozessschritte, wie z.B. ein Schneiden, durchzuführen. Es kann somit eine, insbesondere räumliche, Trennung der Prozesskette in Rohglasproduktion und Nachverarbeitung (Post-Processing) erfolgen. Beispielsweise kann ein Zwischenschritt des Verpackens und Transports zwischen Formgebung und Zuschnitt vorgesehen sein. Es kann aber auch eine direkte Anbindung der Nachverarbeitung an den vorgelagerten Prozess, bspw. die Formgebung, vorgesehen sein.
  • Die Rohglasherstellung kann bspw. ein Gemenge umfassen, welches einem Schmelzprozess zugeführt wird, gefolgt von einer Formgebung, einer Online-Inspektion auf Glasfehler und/oder einer Dickenvermessung. Hieraus kann ein Rohglassheet (UTG) mit Borten hervorgehen, welches mitunter noch kein Endformat aufweist. Ein Transport kann z.B. in Rohglaskiste oder jedem anderen geeigneten Transportsystem erfolgen.
  • Eine Offline-Nachverarbeitungslinie kann wie ausgeführt als Ringkonzept bzw. Rundläufer ausgebildet sein, wobei die Nachverarbeitung vorzugsweise unter Sauber- oder Reinraumbedingungen und/oder eingestellten Klimabedingungen (T, p, Feuchte usw.) erfolgen kann.
  • Eine beispielhafte Anlage kann z.B. eine oder mehrere der folgenden Aspekte, insbesondere Stationen, umfassen:
    1. i. Inspektion Rohglassubstrate (Brüche, Risse, etc.)
    2. ii. Automatisierte Entnahme der Rohglassubstrate (inkl. optionales Aussortieren von Trenn-(Spacer-)Material, z.B. Papierbögen) und geeichte Auflage des Rohglassubstrate auf den Substratträger
    3. iii. Optional: Reinigung der Rohglassubstrate (hier oder an Punkt v.)
    4. iv. Auflegen Rohglassubstrate auf Substratträger(ein oder mehrere Rohglassubstrate)
    5. v. Optional: Reinigung der Rohglassubstrate (s.o. Punkt iii.)
    6. vi. Optional: Kontrolle der richtigen Lage der Rohglassubstrate (Justage der Laserschneidanlage auf Glaslage auf dem Substratträger)
    7. vii. Optional: Inspektion und Lokalisation von Glasfehlern zur Anpassung der Filamentierung
    8. viii. (Laser-, Rädchen-, Diamant-, Wasserstrahl-, Ultraschall-) Schneiden auf gewünschtes Format (z.B. Gen2, Gen3, Gen5, aber auch Wafer und Freiform)
    9. ix. Brechen bzw. Separieren
    10. x. Verwerfen von Trennstücken (inkl. Ausschussware), Borten
    11. xi. ggf. optional Reinigen der Glassubtrate
    12. xii. Inspektion (Kanten, Brüche, Format)
    13. xiii. Entnahme der Glassubstrate von den Substratträgern (manuell und/oder automatisiert)
    14. xiv. Verpackung (Endverpackung) inkl. Einlegen von Trenn-(Spacer-)Material (Papierbögen)
    15. xv. Reinigung der Substratträger
    16. xvi. Zuführung Substratträger zu Schritt iv.
  • Mit einer beispielhaften Anlage kann z.B. ein kontinuierliches oder diskontinuierliches Verfahren umfassend einen oder mehrere der folgenden Schritte realisiert werden:
    • 1) Aufschmelzen eines Gemenges,
    • 2) Läutern der Glasschmelze,
    • 3) Homogenisieren der Glasschmelze,
    • 4) Formgebung eines Endlosglasbandes mittels Down Draw oder Overflow Down Draw Verfahren,
    • 5) Abkühlen des Glasbandes,
    • 6) Untersuchung des Glasbandes auf Glasfehler,
    • 7) Zuschnitt des Glasbandes in einzelne Glastafeln,
    • 8) Ablage der Glastafeln in geeignete Transport- bzw. Lagerungsverpackung,
    • 9) Einschläusen der Glastafeln in die Nachverarbeitungslinie,
    • 10) Inspektion der Glastafel auf Glasfehler und/oder Risse,
    • 11) Transfer der Glastafeln auf einen geeigneten Substratträger,
    • 12) Einbringen der Glastafel auf dem Substratträger in eine Schneidanlage,
    • 13) Erzeugung von Sollbruchstellen in der Glastafel,
    • 14) Brechen der Glastafel an der Sollbruchstelle,
    • 15) Separieren einer Nutzfläche eines Substrates von einer Ausschussfläche eines Substrates,
    • 16) optionales Reinigen des „Nettomaterials“, Inspektion des „Nettomaterials“,
    • 17) Entnahme des „Nettomaterials“ von dem Substratträger,
    • 18) Verpacken des „Nettomaterials“ in eine geeignete Transportverpackung,
    • 19) Reinigung des Substratträgers und Zuführung desselben zur Transferstation (11),
    • 20) Ausschleusen des verpackten „Nettomaterials“ aus der Nachverarbeitungslinie.
  • Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in einer flexiblen Anpassung des zuzuschneidenden Formats ohne Stillstandszeiten im Schmelzbetrieb (in der Heißfertigung), einer Wertsteigerung des Produkts, durch Auslieferung eines Endprodukts an den Kunden, insbesondere durch einen Zuschnitt auf Kundenformat, hoher Flexibilität in Bezug auf die Taktzeit der Heißformgebung und Offline-Nachverarbeitung, geringe Umstellzeiten im Schmelzbetrieb, insbesondere dann, wenn dort fortlaufend gleiches Rohglas produziert werden kann (hoher Optimierungsgrad). Hieraus ergibt sich für den Schmelzbetrieb eine Unabhängigkeit vom finalen Produktformat, weniger Flächenbedarf in der Heißfertigung, insbesondere durch Reduktion des „kalten Endes“. Die Trennung der Prozesskette in Online/Offline-Verarbeitung kann zudem für eine höhere Gesamtanlageneffektivität (OEE, englisch: Overall Equipment Effectiveness) und Minimierung von Stillstandszeit sorgen und/oder Rein- oder Sauberraum-Bedingungen bei der Nachverarbeitung ermöglichen. Sie ermöglicht weiterhin höhere Präzision des Zuschnitts und optional eine zusätzliche Qualitätskontrolle vor der Verpackung und Auslieferung, eine Vereinfachung des Upscalings z.B. durch den parallelen Betrieb mehrerer Nachverarbeitungslinien. Zusätzlich kann in einem Schmelzbetrieb die Produktion soweit optimiert werden, dass eine Schmelzwanne nicht ganzjährig mit einer Glassorte und/oder einer Glasdicke ausgelastet sein muss und dadurch für die Produktion anderer Glassorten und Formate genutzt werden kann. Letztlich ermöglicht die Erfindung die Selektion der Substratfläche in einem Glassubstrat vor dem eigentlichen Zuschnitt, was zu weniger Ausschuss in Heißfertigung führen kann.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Anlage kann eine Taktzeit von unter 20 Sekunden, vorzugsweise unter 15 Sekunden, besonders bevorzugt unter 10 Sekunden, pro Substrat vorgesehen sein. Dies ermöglicht es z.B. das mehrere Anlagen von einer vorgelagerten Produktionslinie (Heißfertigungsanlage/Schmelzwanne) versorgt werden, um maximale OEE und Taktraten zu erzeugen. Für kleine Formate kann mitunter eine noch geringere Taktzeit vorgesehen sein. Die Erfindung eignet sich vorzugsweise zur Verarbeitung von Ultradünnglas, Dünnglas, Flachglas, Wafer, Folien oder anderen dünnen Substraten.

Claims (16)

  1. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1), insbesondere flächiger Glassubstrate, auf einem Substratträger (10), umfassend mehrere räumlich voneinander getrennte Verarbeitungsstationen (200) welche durch eine Substratträger-Fördereinrichtung (110) miteinander verbunden sind, um einen Substratträger (10) entlang eines von der Substratträger-Fördereinrichtung (110) definierten Förderweges von einer Verarbeitungsstation (200) zur nächsten Verarbeitungsstation (200) zu befördern, um ein auf einem Substratträger (10) aufgelegtes flächiges Substrat (1) nacheinander mehreren Verarbeitungsschritten in den jeweiligen Verarbeitungsstationen (200) zu unterziehen, wobei eine der Verarbeitungsstationen (200) als Beladestation (300) ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, ein flächiges Substrat (1) auf einen Substratträger (10) aufzulegen, und wobei zumindest eine der Verarbeitungsstationen (200) als Bearbeitungsstation (500) ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, ein auf einem Substratträger (10) aufgelegtes flächiges Substrat (1) zu bearbeiten, z.B. zu schneiden, und wobei eine der Verarbeitungsstationen (200) als Entladestation (400) ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, ein bearbeitetes flächiges Substrat (1) von einem Substratträger (10) abzunehmen.
  2. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die Substratträger-Fördereinrichtung (110) als Rundläufer ausgebildet ist, so dass diese einen geschlossen Förderweg definiert, um einen Substratträger (10) von der Beladestation (300) über die wenigstens eine Bearbeitungsstation (500) und die Entladestation (400) wieder zurück zu der Beladestation (300) zu befördern, und/oder wobei die Substratträger-Fördereinrichtung (110) mehrere, insbesondere vier, Förderabschnitte (112, 114, 116, 118) umfasst, welche jeweils eine, insbesondere lineare, Förderrichtung definieren, wobei die Förderrichtungen der mehreren Förderabschnitte winklig, insbesondere rechtwinklig, zueinander verlaufen und/oder wobei die Substratträger-Fördereinrichtung (110) einen kreisförmigen Förderweg definiert.
  3. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beladestation (300) eine Aufnahmevorrichtung umfasst, um ein flächiges Substrat (1) aufzunehmen, z.B. von einem Stapel abzuheben, und das aufgenommene Substrat auf einen Substratträger (10) aufzulegen, wobei die Aufnahmevorrichtung vorzugsweise ein Handlingsystem, z.B. einen Roboterarm, und/oder eine Sauggreifvorrichtung mit Unterdruckmodulen umfasst, um das flächige Substrat an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen, und/oder wobei die Beladestation (300) eine Inspektionsvorrichtung umfasst, um ein flächiges Substrat (1) zu inspizieren, bevor es aufgenommen wird, insbesondere um Defekte, z.B. Brüche oder Risse, zu erkennen.
  4. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Verarbeitungsstationen (200), insbesondere die Beladestation (300) und/oder die wenigstens eine Bearbeitungsstation (500), Mittel umfasst, um das Substrat (1) einer in Richtung des Substratträgers (10) wirkenden Kraft auszusetzen, insbesondere, um das Substrat (1) auf dem Substratträger (10) zu fixieren, wobei die Mittel vorzugsweise dazu ausgebildet sind, die in Richtung des Substratträgers (10) wirkende Kraft durch Anlegen eines Unterdrucks an die dem Substratträger (10) zugewandte Oberfläche des Substrats zu bewirken, insbesondere mittels Öffnungen in dem Substratträger (10) oder einer offenen Porosität des Substratträgers, und/oder die in Richtung des Substratträgers (10) wirkende Kraft durch mechanisches Andrücken oder Anziehen des Substrats (1) auf den Substratträger (10) zu bewirken, und/oder die in Richtung des Substratträgers (10) wirkende Kraft durch Adhäsionskräfte oder Oberflächenkräfte, insbesondere durch elektrostatisches Aufladen des Substrats (1) und/oder des Substratträgers (10) zu bewirken, und/oder wobei die Anlage (100) einen Substratträger (10) umfasst, welcher Öffnungen oder eine offene Porosität zum Anlegen von Unterdruck an ein aufgelegtes Substrat (1) umfasst, und/oder eine Oberfläche besitzt, welche eine erhöhte elektrostatische Aufladbarkeit oder erhöhte tribologische Eigenschaften aufweist, um ein aufgelegtes Substrat (1) auf dem Substratträger (10) zu fixieren.
  5. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder eine der Bearbeitungsstationen (500) als Vortrennstation (501) ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, ein auf einem Substratträger (10) aufgelegtes flächiges Substrat (1) entlang einer vorbestimmten Trennlinie vorzutrennen, insbesondere derart, dass die Trennlinie eine Ausschussfläche des Substrats (1) von einer Nutzfläche des Substrats (1) trennt, wobei das Vortrennen insbesondere ein Einbringen einer Schädigung in das Substrat umfasst, welche vorzugsweise entlang der vorbestimmten Trennlinie verläuft und z.B. mittels eines Lasers, eines Ritzrades, eines Diamanten, Wasserstrahlschneiden und/oder Ultraschallschneiden in das Substrat eingebracht wird und/oder wobei das Vortrennen insbesondere ein Einbringen von Laserstrahlung in das Substrat umfasst, wobei vorzugsweise nebeneinander entlang der vorbestimmten Trennlinie voneinander beabstandete, insbesondere filamentförmige, Schädigungen in das Substrat eingebracht werden.
  6. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder eine der Bearbeitungsstationen (500) als Separierstation (502) ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, ein auf einem Substratträger (10) aufgelegtes flächiges Substrat (1) entlang einer vorbestimmten Trennlinie in mehrere Teilstücke zu separieren, insbesondere in ein Teilstück mit einer Ausschussfläche des Substrats (1) und ein Teilstück mit einer Nutzfläche des Substrats (1), wobei das Separieren insbesondere eine Einwirkung von Kraft, Moment, Temperatur, Vibration und/oder ein Brechen des flächigen Substrats an einer vorbestimmten Trennlinie umfasst, insbesondere an einer Schädigung oder mehrerer Schädigungen welche entlang der Trennlinie verlaufen.
  7. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder eine der Bearbeitungsstationen (500) als Ausschussstation (503) ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, auf einem Substratträger (10) befindliches Ausschussmaterial eines flächigen Substrats (1) von auf dem Substratträger (10) befindlichem Nutzmaterial des flächigen Substrats (1) auszusortieren, insbesondere ein entlang einer vorbestimmten Trennlinie separiertes Teilstück mit einer Ausschussfläche des Substrats (1) von einem entlang der Trennlinie separierten Teilstück mit einer Nutzfläche des Substrats (1) auszusortieren, wobei das Aussortieren insbesondere ein Entfernen des Ausschussmaterials, insbesondere eines Teilstücks mit einer Ausschussfläche des Substrats (1), von dem Substratträger (10) umfasst, und/oder wobei das Aussortieren insbesondere ein Erfassen und Isolieren des Nutzmaterials, insbesondere eines Teilstücks mit einer Nutzfläche des Substrats (1), von dem Substratträger (10) umfasst.
  8. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder eine der Bearbeitungsstationen sowohl als Separierstation ausgebildet ist und als Ausschussstation ausgebildet ist, derart, dass die Bearbeitungstation eine kombinierte Separier- und Ausschusstation (504) bildet.
  9. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Entladestation (400) eine Aufnahmevorrichtung umfasst, um von einem Substratträger (10) ein bearbeitetes flächiges Substrat (1) und/oder Nutzmaterial des flächigen Substrats (1), insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche eines Substrats (1) aufzunehmen und z.B. in eine Verpackungsbox und/oder auf einen Stapel abzulegen, wobei die Aufnahmevorrichtung vorzugsweise ein Handlingsystem, z.B. ein Portalsystem oder einen Roboterarm, und/oder eine Sauggreifvorrichtung mit Unterdruckmodulen umfasst, um das bearbeitete flächige Substrat und/oder Nutzmaterial des flächigen Substrats (1), insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche eines Substrats (1), an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen und/oder wobei die Entladestation (400) eine Inspektionsvorrichtung umfasst, um ein bearbeitetes flächiges Substrat (1) und/oder Nutzmaterial des flächigen Substrats (1), insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche eines Substrats (1) zu inspizieren, bevor es aufgenommen wird, insbesondere um Partikel, Verschmutzungen, Defekte, z.B. geometrische Fehler, Winkelfehler, Ausmuschelungen, Brüche oder Risse, zu erkennen.
  10. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine der Verarbeitungsstationen als Substratträger-Reinigungsstation ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, einen Substratträger (10) zu reinigen, insbesondere nachdem ein bearbeitetes flächiges Substrat (1) und/oder Nutzmaterial des flächigen Substrats (1), insbesondere ein Teilstück mit einer Nutzfläche eines Substrats (1), von dem Substratträger (10) abgenommen ist.
  11. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beladestation (300) zwischen der Substratträger-Reinigungsstation und der Vortrennstation innerhalb des Förderwegs angeordnet ist, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet ist, und/oder wobei die Vortrennstation (501) zwischen der Beladestation und der Separierstation innerhalb des Förderwegs angeordnet ist, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet ist, und/oder wobei die Separierstation (502) zwischen der Vortrennstation und der Ausschussstation innerhalb des Förderwegs angeordnet ist, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet ist, und/oder wobei die Ausschussstation (503) zwischen der Separierstation und der Entladestation (400) innerhalb des Förderwegs angeordnet ist, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet ist, und/oder wobei die kombinierte Separier- und Ausschusstation (504) zwischen der Vortrennstation und der Entladestation (400) innerhalb des Förderwegs angeordnet ist, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet ist, und/oder wobei die Entladestation (400) zwischen der Ausschussstation und der Substratträger-Reinigungsstation innerhalb des Förderwegs angeordnet ist, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet ist, und/oder wobei die Substratträger-Reinigungsstation (400) zwischen der Entladestation und der Beladestation innerhalb des Förderwegs angeordnet ist, bevorzugt unmittelbar zwischen diesen angeordnet ist.
  12. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beladestation (300) innerhalb des ersten oder zweiten Förderabschnitts (112) der Substratträger-Fördereinrichtung (110) angeordnet ist, und/oder wobei die Vortrennstation (501) innerhalb des zweiten Förderabschnitts (112) der Substratträger-Fördereinrichtung (110) angeordnet ist, und/oder wobei die Separierstation (502) innerhalb des zweiten oder dritten Förderabschnitts (112) der Substratträger-Fördereinrichtung (110) angeordnet ist, und/oder wobei die Ausschussstation (503) innerhalb des zweiten oder dritten Förderabschnitts (112) der Substratträger-Fördereinrichtung (110) angeordnet ist, und/oder wobei die kombinierte Separier- und Ausschusstation (504) innerhalb des zweiten oder dritten Förderabschnitts (112) der Substratträger-Fördereinrichtung (110) angeordnet ist, und/oder wobei die Entladestation (400) innerhalb des dritten oder vierten Förderabschnitts (112) der Substratträger-Fördereinrichtung (110) angeordnet ist, und/oder wobei die Substratträger-Reinigungsstation (400) innerhalb des vierten Förderabschnitts (112) der Substratträger-Fördereinrichtung (110) angeordnet ist.
  13. Anlage (100) zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) auf einem Substratträger (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Sauberraum und/oder Reinraum in welchem die Substratträger-Fördereinrichtung (110) und/oder die Verarbeitungsstationen (200) angeordnet sind und vorzugsweise eine Schleuse in den Sauberraum und/oder Reinraum, durch welche flächige Substrate (1) der Anlage zugeführt werden, z.B. in Stapeln oder auf einer Förderstrecke, und/oder wobei die Anlage (100), insbesondere mittels der Schleuse in den Sauberraum und/oder Reinraum, unmittelbar angeschlossen ist an ein Vorrichtung zum Schmelzen und/oder Formen von Rohmaterial für die flächigen Substrate, insbesondere von Rohglas mit Borten.
  14. Verfahren zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1), insbesondere flächiger Glassubstrate, auf einem Substratträger (10), wobei ein flächiges Substrat (1) in einer als Beladestation (300) ausgebildeten Verarbeitungsstation (200) auf einen Substratträger (10) aufgelegt wird, und wobei der Substratträger (10) mitsamt dem aufgelegten flächigen Substrat (1) von der Beladestation (300) mittels einer Substratträger-Fördereinrichtung (110) direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen (200) zu einer als Bearbeitungsstation (500) ausgebildeten Verarbeitungsstation (200) befördert wird, und wobei das auf dem Substratträger (10) aufgelegte flächige Substrat (1) in der Bearbeitungsstation bearbeitet, z.B. geschnitten, wird, und wobei der Substratträger (10) mitsamt dem aufgelegten bearbeiteten flächigen Substrat (1) von der Bearbeitungsstation (300) mittels der Substratträger-Fördereinrichtung (110) direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen (200) zu einer als Entladestation (400) ausgebildeten Verarbeitungsstation (200) befördert wird, und wobei das auf dem Substratträger (10) aufgelegte bearbeitete flächige Substrat (1) in der Entladestation (400) von dem Substratträger (10) abgenommen wird.
  15. Verfahren zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei der Substratträger (10) von der Entladestation (400) mittels der Substratträger-Fördereinrichtung (110) wieder zurück zu der Beladestation (300) befördert wird.
  16. Verfahren zum mehrschrittigen Verarbeiten flächiger Substrate (1) gemäß einem der beiden vorstehenden Ansprüche, wobei der Substratträger (10) mitsamt dem aufgelegten flächigen Substrat (1) von der Beladestation (300) mittels einer Substratträger-Fördereinrichtung (110) direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen (200) zu einer als Vortrennstation ausgebildeten Bearbeitungsstation (500) befördert wird, und wobei das auf dem Substratträger (10) aufgelegte flächige Substrat (1) in der Vortrennstation entlang einer vorbestimmten Trennlinie vorgetrennt wird, und wobei der Substratträger (10) mitsamt dem aufgelegten vorgetrennten flächigen Substrat (1) von der Vortrennstation mittels der Substratträger-Fördereinrichtung (110) direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen (200) zu einer als Separierstation ausgebildeten Bearbeitungsstation (500) befördert wird, und wobei das auf dem Substratträger (10) aufgelegte vorgetrennte flächige Substrat (1) in der Separierstation entlang der Trennlinie in mehrere Teilstücke separiert wird, und wobei der Substratträger (10) mitsamt den mehreren Teilstücken des flächigen Substrats (1) von der Separierstation mittels der Substratträger-Fördereinrichtung (110) direkt oder über eine oder mehrere weitere Verarbeitungsstationen (200) zu einer als Ausschussstation ausgebildeten Bearbeitungsstation (500) befördert wird, oder wobei die als Separierstation ausgebildete Bearbeitungsstation (500) zugleich als Ausschussstation ausgebildet ist, und wobei zumindest ein Teilstück des flächigen Substrats (1) in der Ausschussstation aussortiert wird.
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