Vorrichtung und Verfahren zum berührungslosen Aufnehmen und Halten sowie zum Fördern von flachen Gegenständen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fördern von flachen Gegenständen wie insbesondere Halbleiter- subStraten (Wafern) aus dünnem, bruchempfindlichem Material wie z. B. aus Silizium. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren, welches eine berührungslose Aufnahme der Gegenstände vorsieht.
Einrichtungen zum Fördern flacher Gegenstände sind in viel- fältiger Art aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Fördern von bruchempfindlichen, flachen Gegenständen wie beispielsweise Halbleitersubstraten müssen diese Vorrichtungen ein besonders schonendes Aufnehmen, Bewegen und Ablegen derartiger Substrate sicherstellen. Solche Fördereinrichtungen werden auch zum Umlagern besagter Gegenstände eingesetzt, wobei die Gegenstände typischerweise auf einer Anlieferungsebene angeliefert werden, von welcher aus sie dann mittels der weiteren Fördereinrichtung in eine Förderebene überführt werden. Diese Ebene wird verlassen, sobald die Gegenstände mittels einer meist translatorischen Bewegung eine vorgesehene Ablageposition erreicht haben.
Einfachste Vorrichtungen aus dem Stand der Technik, bei denen der Beginn und das Ende einer translatorischen Bewegung der Gegenstände oder Substrate abrupt erfolgt, sind zum schonenden Fördern generell ungeeignet. Verbesserte Vorrichtungen erlauben daher ein Bewegen, welches durch entsprechend sanfte Anfahr- und Abbremsvorgänge gekennzeichnet ist. Größere Probleme bereitet jedoch insbesondere das Aufnehmen der Substrate, das dem eigentlichen Fördervorgang zeitlich vorangeht. Aufgrund der Bruchgefahr müssen die Haltekräfte jederzeit genau dosiert werden. Insbesondere die während der Aufnahmephase wirkenden Kräfte und Beschleunigungen dürfen sich nicht abrupt ändern. Dies ist vor allem dann zu beachten, wenn die
BESTÄTIGUNGSKOPIE
Aufnahmerichtung senkrecht zur Oberfläche des Substrates verläuft, da die Bruchgefahr flächiger Gegenstände in einer Richtung senkrecht zu ihrer Oberfläche viel größer ist als parallel zur Oberfläche. Außerdem ist sicherzustellen, dass die meist sehr berührungsempfindlichen Oberflächen der Substrate weitestgehend geschont werden .
Schließlich soll der Aufnahmevorgang möglichst schnell erfol- gen, um die im Rahmen einer kontinuierlichen ( Inline- ) Ferti- gung gewünschten hohen Taktfrequenzen einhalten zu können. Dabei ist selbstverständlich zu gewährleisten, dass aufeinander folgend aufzunehmende und zu fördernde Gegenstände weder miteinander, noch mit Teilen der Fördereinrichtung kollidieren . So stellt der Stand der Technik beispielsweise Vorrichtungen bereit, welche das Substrat mittels geeignet geformter Greifer aufnehmen und fördern. Diese Greifer können mechanisch wirken, sie können aber auch über einen Unterdruck Haltekräfte bereitstellen, welche das Substrat am Greifer haften lassen. Hierzu sind insbesondere so genannte Vakuumchucks unterschiedlichster Bauart, aber auch mit Unterdruck arbeitende flexible Bänder, Saugglocken, Saugnäpfe und dergleichen bekannt, welche im Folgenden definitionsgemäß den Greifern zugerechnet werden sollen . Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der Druckschrift EP 0 990 609 Bl offenbart, welche eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Fördern von Artikeln aus Papier beschreibt, wobei diese Artikel von einem Stapel abzunehmen sind und jeweils auf ihrer Kante stehend positioniert vorliegen. Um die Scherkräfte zu verringern, die bei der Wegführung der Gegenstände zwischen denselben wirken, ist das den Unterdruck bereitstellende Transportband gemäß der Druckschrift EP 0 992 443 A2 von der Anlieferungsebene, die der Oberfläche
des Blattstapels entspricht, zusätzlich abkippbar ausgestaltet .
Ebenfalls für senkrecht stehend angeliefertes, jedoch explizit plattenförmiges und bruchempfindliches Gut vorgesehen ist die in der Druckschrift DE 10 2006 011870 AI vorgeschlagene Lösung, nach welcher das Gut schrittweise in Richtung der Oberfläche eines mit Unterdruck beaufschlagbaren Förderbandes gefördert wird, an welchem das jeweils vorderste Gut zunächst anliegt, bevor es von diesem angesogen und schließlich abtransportiert wird.
Gemäß vorstehender Beispiele wird der Greifer zur Aufnahme des jeweiligen Gegenstands in unmittelbaren körperlichen Kontakt mit demselben gebracht. Gleichzeitig oder anschließend erfolgt die Bereitstellung der Haltekraft, also des Unterdrucks, welcher für ein Anhaften des Gegenstands am Greifer sorgt. Dieser unmittelbare Kontakt zur Aufnahme ist jedoch aus folgenden Gründen nachteilig. Zum Einen benötigt die komplexe Bewegungsabfolge, die das Absenken des Greifers in Richtung der Anlieferungsebene, das sanfte Kontaktieren des Substrats, das anschließende ebenfalls sanfte Anheben desselben sowie das wiederum sanfte Abbremsen des Greifers bei Erreichen der Förderebene (die Ebene, in welcher die Förderbewegung stattfindet) umfasst, einen gewissen Zeitraum, was im Hinblick auf hohe Taktfrequenzen unerwünscht ist. Ferner ist mit der schonenden Aufnahme auch eine entsprechend präzise und somit aufwändige technische Lösung zur Steuerung des Bewegungsablaufes verbunden. Schließlich kann die unmittelbare Berührung des abgesenkten Greifers mit dem Substrat zu einer Beschädigung der Substratoberfläche führen, da sich das Substrat - jedenfalls im Rahmen einer kontinuierlichen Anlieferung - während des Kontaktierungsvorganges selber noch in Bewegung befindet. Ein Ausgleich dieser Relativbewegung ist wiederum mit konstruktivem Aufwand und außerdem mit Zeitverlust verbunden. Dies ist umso mehr der Fall, wenn Anlie-
ferungsrichtung und Förderrichtung nicht identisch sind, sondern zwar in parallelen Ebenen liegen, jedoch beispielsweise senkrecht zueinander verlaufen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach in der Bereit- Stellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens, mit denen die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Insbesondere soll die Aufnahme eines Substrats so schonend wie möglich ablaufen und rasch erfolgen können.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Merkmalen der abhängigen Ansprüche, sowie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren dargestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum berührungslosen Aufnehmen und Halten sowie zum anschließenden Fördern mindestens eines flachen Gegenstandes wie insbesondere eines Halbleitersubstrats (Wafers) aus Silizium. Gewöhnlich wird dieser Gegenstand in Mehrzahl vorliegen, insbesondere im Rahmen einer Inline- Fertigung. Im Rahmen dieser erfindungsgemäß bevorzugten An- wendung werden die Gegenstände horizontal liegend sowie lose und getrennt voneinander sequenziell mittels einer Anlieferungseinrichtung wie beispielsweise einem Förderband bereitgestellt, dessen Oberfläche nachfolgend als Anlieferungsebene bezeichnet wird. Bevorzugt erfolgt die An- lieferung in einer Spur; es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung im Falle einer Anlieferung in mehreren wie z. B. parallel zueinander angeordneten Spuren zu verwenden, ohne die Vorrichtung selber wesentlich verändern zu müssen. Die Aufnahme in den verschiedenen Spuren kann zum gleichen Zeitpunkt erfolgen. Ebenso kann die Vorrichtung ohne wesentliche Änderungen für eine Ablage in mehreren Spuren vorgesehen werden. Die Richtung, aus welcher der mindestens
eine flache Gegenstand angeliefert wird, ist vorliegend mit Anlieferungsrichtung bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zwei wesentliche Komponenten. Die erste dieser Komponenten bildet eine Haltekräfte bereitstellende Halteeinrichtung. Die Halteeinrichtung dient der Aufnahme und dem Halten der aufzunehmenden und zu fördernden Gegenstände und ist vorzugsweise als Unterdruckeinrichtung zur Erzeugung der Haltekräfte ausgestaltet sowie bevorzugt steuerbar, also an- und abschaltbar. Die Halteeinrichtung kann stationär ausgebildet sein. Sie kann zwar auch bewegliche Teile aufweisen, ist jedoch als Ganzes bevorzugt ortsfest in der Vorrichtung angeordnet. Die zweite dieser Komponenten bildet ein Fördermittel, das ebenfalls bevorzugt steuerbar, also an- und abschaltbar ist. Das Förder- mittel ist auf einer Ebene (Förderebene) oberhalb der zuvor genannten Anlieferungsebene angeordnet und dient dazu, den aufzunehmenden mindestens einen flachen Gegenstand zu kontaktieren und in Förderrichtung zu bewegen, ist also für die eigentliche (translatorische) Bewegung der Gegenstände zustän- dig. Das Fördermittel ist im Wesentlichen beweglich ausgebildet. Es kann zwar auch ortsfeste Komponenten wie z.B. Lager und dergleichen aufweisen; insbesondere die mit den Gegenständen in Kontakt gelangenden Teile des Fördermittels bewegen sich jedoch mit den Gegenständen mit. Erfindungsgemäß ermöglicht es die Vorrichtung, dass ein bereitgestellter flacher Gegenstand durch die Haltekräfte von der Anlieferungsebene zur Ebene des Fördermittels anhebbar und an der Unterseite des Fördermittels fixierbar ist. Die Halteeinrichtung ist derart angeordnet, dass die durch sie bereit- gestellten Haltekräfte nach unten, also in Richtung der Gegenstände weisen.
Da sich die Halteeinrichtung erfindungsgemäß nicht mit einem geförderten Gegenstand mitbewegt, ist es klar, dass zwischen
den Unterseiten von Fördermittel und Halteeinrichtung ein Nebenluftspalt angeordnet ist. Dieser Nebenluftspalt kann konstruktiv so klein gehalten werden, dass durch ihn praktisch keine Nebenluft durchtreten kann. Er kann aber auch dauerhaft größer oder verstellbar sein, um auf diese Weise eine Regelung des Unterdruckes und somit der Haltekräfte zu erreichen.
Erfindungsgemäß erfüllen die Haltekräfte zunächst die Aufgabe, den Gegenstand anzuheben, da er sich anfangs noch auf der Anlieferungsebene und somit beabstandet unterhalb des Förder- mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet. Dieses Anheben erfolgt erfindungsgemäß berührungslos, also ohne das Herstellen eines körperlichen Kontaktes zwischen der Oberseite des Gegenstands und der Unterseite des Fördermittels. Ferner dienen die Haltekräfte einem Halten oder Fixieren des nunmehr angehobenen Gegenstandes am Fördermittel, genauer an dessen Unterseite. Die Haltekräfte wirken also einem Herabfallen des Gegenstandes und somit der Schwerkraft entgegen. Daraus folgt ferner, dass der Gegenstand erfindungsgemäß in Kontakt mit dem Fördermittel, also nicht mehr berührungslos, gefördert wird. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die zur Aufnahme wie auch zur Fixierung eingesetzten Haltekräfte gleicher Natur sind. Bevorzugt sind dabei Haltekräfte, die durch einen Unterdruck zwischen der Halteeinrichtung und den Gegenständen erzeugt werden, weshalb die Halteeinrichtung vorzugsweise als Unterdruckeinrichtung ausgestaltet ist. Dieser Typ von Haltekräften ist insbesondere im Hinblick auf das berührungslose Aufnehmen der Gegenstände unverzichtbar.
Im Rahmen der Fixierung können zusätzlich oder alternativ auch Adhäsionskräfte eingesetzt werden, welche sich insbesondere zwischen mit Flüssigkeit benetzten Gegenständen und einer glatten Fläche des Fördermittels ausbilden. Für den Fall einer Nutzung derartiger Adhäsionskräfte ist sicherzustellen, dass die Gegenstände auch wieder in gewünschter Weise vom Förder-
mittel ablösbar sind. Hierzu kommen beispielsweise Überdruckstöße mit Luft, einem anderen Gas, oder mit Flüssigkeit in Frage, die von der Halteeinrichtung entgegen der fixierten Oberfläche des Gegenstands, also nach unten weisend abgegeben werden.
Es ist klar, dass sich die Halteeinrichtung und das Fördermittel funktionell nicht gegenseitig behindern dürfen, dass also ein Fördern der Gegenstände möglich ist, während sie gleichzeitig von der Halteeinrichtung gehalten werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Fördermittel und die Halteeinrichtung jeweils nur einen Teil der Fläche einnehmen, welche der Aufnahme und dem Fördern eines Gegenstandes zur Verfügung steht, indem sie in Förderrichtung gesehen nebeneinander angeordnet sind. Alternativ kann das Fördermittel die Halteeinrichtung auch teilweise oder ganz überdecken, wenn sichergestellt ist, dass sich die Haltekräfte entweder durch das Fördermittel hindurch erstrecken, oder selber von dem Fördermittel ausgehen. Diese Fälle werden später detailliert dargelegt.
Wie bereits erwähnt, ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass die Haltekräfte mittels Unterdruck bereitgestellt werden. Dabei ist zu beachten, dass der erfindungsgemäß verwendete Begriff „Unterdruck" kein Vakuum (weniger als 300 mbar) einschließt. Daraus folgt, dass einerseits keine technisch aufwändigen Lösungen notwendig sind, wie sie zur Erzeugung eines Vakuums notwendig wären, und dass der erfindungsgemäß gewünschte Unterdruck so bemessen sein kann, dass eine Beschädigung der flachen Gegenstände, wie sie bei Anwendung eines Vakuums zu befürchten wäre, weitgehend ausgeschlossen ist. Beeinflusst wird die genaue Einstellung des Unterdrucks von der Masse des Substrats, von der Geometrie des Fördermittels, von den auf einen Gegenstand wirkenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräften, sowie von der Möglichkeit, Nebenluft anzusaugen. Die
korrekte Einstellung kann entweder durch Berechnung bestimmt oder durch Versuche ermittelt werden.
Wie bereits erwähnt ist vorgesehen, dass die Vorrichtung oberhalb der flachen Gegenstände positioniert ist, so dass die Haltekräfte auf die Oberseiten der flachen Gegenstände ausgerichtet werden können. Daraus folgt, dass die flachen Gegenstände von der erfindungsgemäßen Vorrichtung „über Kopf" aufgenommen und gefördert werden. Während nun Vorrichtungen aus dem Stand der Technik schon bei Aufnahme der Gegenstände von der Anlieferungseinrichtung einen direkten, körperlichen Kontakt zwischen der Haltereinrichtung (Greifer) und der Oberseite des flachen Gegenstands herstellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anlieferungsebene und die Fördermittelebene unter Ausbildung eines Spalts, welcher vorzugs- weise mindestens dem doppelten Maß der Dicke des flachen Gegenstandes entspricht, voneinander beabstandet sind. Das bedeutet, dass auch eine Lücke zwischen der Oberseite der (noch nicht aufgenommenen) Gegenstände und der Unterseite des Fördermittels vorhanden ist. Die nach oben weisende Oberseite eines bereitgestellten flachen Gegenstands gelangt demnach vor und während des Aufnehmens nicht in körperlichen Kontakt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Es ist klar, dass die erfindungsgemäß durch Unterdruck erzeugten, zum Aufheben dienenden Haltekräfte so zu bemessen sind, dass die besagte Lücke durch sie überbrückt wird.
Es ist ferner klar, dass die bevorzugt ebenfalls durch Unterdruck erzeugten, zum Fixieren dienenden Haltekräfte auch derart zu bemessen sind, dass durch sie ein an dem Fördermittel anliegender flacher Gegenstand auch an diesem gehalten oder fixiert wird. Für den bevorzugten Fall, bei welchem die beim Anfahren und Anhalten des Fördermittels auf einen Gegenstand wirkenden Kräfte mittels Haftreibung übertragen werden, muss die Haltekraft entsprechend hoch gewählt werden. Weist das
Fördermittel hingegen formschlüssig wirkende Geometrien auf, so reicht eine Haltekraft aus, welche gerade ein Abfallen des Gegenstands verhindert.
Dabei gilt, dass ein sicheres Überbrücken des Spalts einerseits und ein nicht zu festes Halten des Gegenstands andererseits dann besonders leicht zu erreichen ist, wenn die Lücke möglichst klein ist. Das Auftreten unterschiedlich starker Haltekräfte bei der Aufnahme und beim Fixieren der Gegenstände wird demnach erfindungsgemäß durch eine möglichst kleine Lücke vermieden. In diesem Fall sind die Haltekräfte im Bereich des Fördermittels und im Bereich der Oberfläche eines noch nicht aufgenommenen Gegenstands nahezu gleich groß. Im (ungünstigeren) Falle einer größeren Lücke wären entsprechend größere Haltekräfte zur Aufnahme nötig, die dann beim nachfolgenden Fixieren an der Unterseite des Fördermittels unter Umständen zu einer Beschädigung des zu haltenden Guts führen könnten, wenn sie nicht ausreichend abgeschwächt werden. Durch das Fehlen eines körperlichen Kontakts während des Aufnahmevorgangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach gestaltet werden. Die Relativbewegung zwischen angeliefertem Gut und erfindungsgemäßer Vorrichtung muss nicht auf mechanischem Wege ausgeglichen werden, sondern sie wird in vorteilhafter Weise während des Aufnahmevorgangs alleine durch die kontaktlos wirkenden Haltekräfte ohne weitere Hilfsmittel überwunden. Der Gegenstand verringert seine Geschwindigkeit in Anlieferungsrichtung nach dem Abheben zumindest geringfügig aufgrund seiner Trägheit, also dem Verlassen der Anlieferungsebene, nicht völlig abrupt, sondern zumindest geringfügig fließend, bis er schließlich am Fördermittel anliegt, wo er anschließend gehalten oder fixiert wird. Ein Anpassen der beiden Geschwindigkeiten ist nicht notwendig, da der Gegenstand nie gleichzeitig auf dem jeweiligen Fördermittel der Anlieferungsebene und der Förderebene anliegt, so dass auch keine unmittelbare Scherkraftübertragung durch die Förder-
mittel möglich ist. Bevorzugt steht das Fördermittel während des Aufnahmevorgangs auch fest, um ein beschädigungsfreies Aufnehmen zu gewährleisten. Trotzdem kann die zur Aufnahme benötigte Zeit sehr kurz eingestellt werden, so dass ge- wünschtenfalls schnell mit dem eigentlichen Fördervorgang begonnen werden kann. Taktzeiten von 5000 Substraten und mehr pro Stunde sind somit realisierbar. Der erfindungsgemäße Aufbau der Vorrichtung erlaubt es, in Inline-Anlagen ein Umsortieren von Substraten zu erreichen, ohne die Substrate großen Belastungen auszusetzen.
Gleichzeitig werden Kollisionen zwischen einander folgenden Substraten oder zwischen Substrat und Teilen der Vorrichtung wirkungsvoll vermieden, da die Vorrichtung im Hinblick auf die Aufnahme überhaupt keine beweglichen Teile aufweist. Dadurch wird auch das aus dem Stand der Technik bekannte Problem vermieden, welches sich dadurch ergibt, dass die zur Aufnahme benötigten beweglichen Teile nicht rechtzeitig in ihre Ausgangsposition zurückkehren.
Bevorzugt wird die Anlieferungseinrichtung kontinuierlich be- trieben. Optional kann vorgesehen sein, dass die Anlieferungseinrichtung intermittierend betrieben wird. Das bedeutet, dass sie immer dann stoppt, wenn ein flacher Gegenstand in einem zur Aufnahme geeigneten Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung angelangt ist. Sie nimmt ihren Betrieb erst dann wie- der auf, wenn der angelieferte Gegenstand die Anlieferungsebene verlassen hat.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung selber eine Unterdruckeinrichtung zur Erzeugung der zum Aufheben und ggf. auch zum Fixieren benötigten Haltekräfte umfasst. Alter- nativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der zur Erzeugung der Haltekräfte notwendige Unterdruck mittels einer externen, der Vorrichtung lediglich zugeordneten Einrichtung wie beispielsweise einer Unterdruckpumpe erfolgt.
Besonders bevorzugt ist es, dass die bevorzugterweise von der Vorrichtung mit umfasste Unterdruckeinrichtung mindestens einen Sauglüfter umfasst. Hierzu geeignet sind beispielsweise Lüfter, wie sie in handelsüblichen Personalcomputern zur Küh- lung von Prozessoren oder Netzteilen eingesetzt werden. Der mindestens eine Sauglüfter ist dabei bevorzugt so anzuordnen, dass auf seiner nach unten weisenden Seite ein Unterdruck entsteht, während die angesogene Luft nach oben ausgeblasen wird. Die Menge der angesogenen Luft lässt sich mittels einer Steuerung der Drehzahl genau einstellen. So kann der für die Aufnahme und/oder den Transport erforderliche Unterdruck eingestellt werden. Bei alternativen Anordnungen muss über entsprechende Luftführungskanäle sichergestellt sein, dass die Unterdruckseite des mindestens einen Lüfters mit den nach- folgend beschriebenen Teilen der Halteeinrichtung fluidisch verbunden ist. Besonders bevorzugt ist eine Mehrzahl derartiger Lüfter vorzusehen, alternativ kann jedoch auch ein einzelner, zentraler Lüfter Verwendung finden.
Wie bereits angesprochen, muss sich ein (minimaler) Neben- luftspalt zwischen den Unterseiten von Fördermittel und Halteeinrichtung befinden, da andernfalls eine Berührung des bewegten Gegenstands mit der feststehenden Halteeinrichtung die Folge wäre. Ein Problem kann sich aber dadurch ergeben, dass ein aufgenommener flacher Gegenstand bei Anliegen an der Unterseite des Fördermittels einen so großen Teil der Luftströmung abdeckt, aus welcher die auf ihn wirkenden Haltekräfte resultieren, so dass der Unterdruck im Bereich der Oberfläche des Gegenstands auf ein unerwünscht hohes Maß ansteigt. Daher ist nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass sich dieser Nebenluftspalt bevorzugt in Richtung der. Breite der Vorrichtung erstreckt. Der Neben- luftspalt kann jedoch auch zur Regelung des Unterdruckes Verwendung finden. Bei Vergrößerung des NebenluftSpaltes verringert sich der effektiv zur Erzeugung der Haltekraft
bereitstehende Unterdrück und umgekehrt. Daher ist der Neben- luftspalt nach einer anderen Ausführungsform in seiner Höhe variierbar ausgestaltet. Dabei ist es jedoch weiterhin vorteilhaft, auch bei maximalem Unterdruck einen zumindest geringfügigen Nebenluftspalt vorzuhalten, um den o.g. Vorteil eines zu hohen Druckanstiegs bei Anliegen eines Gegenstands zu vermeiden. Liegt der flache Gegenstand am Fördermittel an, so kann ein ausreichend großer Teil der angesogenen Luft durch diesen Nebenluftspalt weiterhin in Ansaugrichtung einströmen; der Druckanstieg wird begrenzt. Ebenso wird eine Druckspitze abgemildert, die sich im ersten Moment des Anliegens ergibt und schlimmstenfalls zu einer Zerstörung des Gegenstands führen könnte. Der Nebenluftspalt kann bevorzugt dadurch entstehen, dass ein Versatz zwischen der Seite des Fördermittels, die dem Gegenstand zugewandt ist, und dem Bereich der Halteeinrichtung, in welche die Umgebungsluft einströmt, vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich können auch beispielsweise seitliche Öffnungen, durch die jederzeit eine gewisse Menge Umgebungsluft einströmen kann, zur Druckbegrenzung dienen. Spezielle Unterdruckventile und ggf. Unterdrucksensoren, die insbesondere bei NichtVorliegen des NebenluftSpaltes benötigt würden, sind hingegen nicht notwendig.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Fördermittel nicht steuerbar ausgestaltet. Das be- deutet, dass es während des Betriebs der Vorrichtung dauerhaft eingeschaltet ist und nicht angehalten wird. In bestimmten Fällen, in denen das aufzunehmende und zu fördernde Gut weniger empfindlich ist (beispielsweise im Fall von Kunststoffplatten) , reicht es unter Umständen aus, diese gegen das sich bewegende Fördermittel anzuheben, ohne dass eine Beschädigung der Gegenstände die Folge wäre. Ebenso kann ein Ablegen der Gegenstände dergestalt erfolgen, dass sie bei Erreichen einer Endposition aufgrund abgeschalteter Haltekräfte vom Fördermittel abfallen, wobei ihnen naturgemäß zunächst
noch die Fördergeschwindigkeit aufgeprägt ist. Sofern die Bahn der Gegenstände nach Verlassen des Fördermittels im Wesentlichen immer gleich ist, kann ein entsprechend angeordneter Behälter oder ein Transportband die Gegenstände auffangen und ggf- abtransportieren. Bevorzugt ist es jedoch, dass das Fördermittel steuerbar ist, um eine bessere Kontrolle über den Vorgang des Aufnehmens und des Ablegens zu haben, und um die typischerweise bruchempfindlichen Gegenstände weitestgehend zu schonen . Die beschriebene Vorrichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Substrate von einer Anlieferungseinrichtung abgenommen und in einer Richtung abgelegt werden sollen, die rechtwinklig zur Anlieferungsrichtung der flachen Gegenstände angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird dieser Richtungs- Wechsel mittels des oben beschriebenen, schonenden Aufnahmevorgangs ohne Bruchgefahr für die Gegenstände durchgeführt. Es ist daher nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Förderrichtung keine lineare Fortsetzung einer Richtung darstellt, aus welcher der flache Gegenstand angeliefert wird.
Noch deutlicher tritt dieser Vorteil zu Tage, wenn die Substrate auf einer weiteren Transporteinrichtung abgelegt werden sollen, deren Transportrichtung annähernd parallel zur Trans¬ portrichtung der Anlieferungseinrichtung verläuft, da hier gleich zwei der Richtungsänderungen nötig sind, welche die Gegenstände gefährden.
Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch dazu benutzt werden, die Gegenstände auf einem Stapel, in einem Magazin abzulegen, oder von einem Stapel zu vereinzeln. Auch kann die Einrichtung erforderlichenfalls mehrere Ablagestellen nacheinander ansteuern und die Gegenstände dort gezielt ablegen.
Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf eine rechtwinklige Anordnung der Transportrichtungen zueinander beschränkt. Je nach konkreter Aufgabenstellung ist es demnach möglich bzw. sinnvoll, auch schräge Anordnungen oder sogar ein Aufbau mit zwei kollinear verlaufenden Transportrichtungen vorzusehen, beispielsweise dann, wenn Substrate für das Aufziehen von Lücken beschleunigt werden müssen.
Zum Fördern der Gegenstände kommen grundsätzlich alle aus dem Stand der Technik bekannten Fördermittel in Frage. Bevorzugt ist das Fördermittel jedoch aus der Gruppe bestehend aus glatten Riemen, Zahnriemen, Bändern, Ketten, Walzen, Rädern und Greifern ausgewählt. Besonders bevorzugt umfasst das Fördermittel nach außen hin glatte Zahnriemen, die als Förderriemen ausgebildet sind, wobei am meisten bevorzugt zwei parallel zueinander verlaufende Förderriemen vorgesehen sind, die einen Abstand zueinander aufweisen, der der Breite der erfindungsgemäßen Vorrichtung abzüglich der Breiten der Förderriemen entspricht. Eine andere Ausführungsform sieht einen breiten Riemen mit luftdurchlässigen Bohrungen vor, durch welche die erfindungsgemäße Haltekraft aufgebaut wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass als Fördermittel ein luftdurchlässiges Förderband Verwendung findet, welches den auf seiner (nach oben weisenden) Rückseite anliegenden Unterdruck auf seiner (nach unten weisenden) Vorderseite bereit¬ stellt. Es ist klar, dass insbesondere in diesem Fall weitere Mittel bereitzustellen sind, die für eine ausreichende Spannung des Fördermittels sorgen. Aufgrund der Porosität eines derartigen Fördermittels behindert es auch nicht oder nicht wesentlich die Wirkung der Halteeinrichtung. Für den Fall der Nutzung von Adhäsionskraft zum Fördern muss die Oberfläche so beschaffen sein, dass sich ausreichend starke Adhäsionskräfte bilden können. Das erfindungsgemäße Aufnehmen und Ablegen erfolgt dabei jedoch immer mittels der oben genannten Haltekraft .
Wie bereits oben erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn die Lücke zwischen der Oberseite der auf der Anlieferungsebene befindlichen flachen Gegenstände und der Unterseite des Fördermittels möglichst gering ausfällt. Der Spalt zwischen der Oberfläche der Anlieferungseinrichtung (Anlieferungsebene) und der Unterseite des Fördermittels sollte dementsprechend dieses Maß zuzüglich der Dicke eines flachen Gegenstands betragen. Daher ist es bevorzugt, dass der Spalt mindestens dem doppelten Maß der Dicke der zu transportierenden Gegenstände entspricht. Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Spalt mindestens geringfügig größer als das Doppelte der Dicke eines flachen Gegenstands bemessen. Daraus folgt, dass die Lücke so bemessen ist, dass sie größer als die Dicke eines flachen Gegenstands ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass ein durch die Vorrichtung aufgenommener, aber noch nicht weggeförderter Gegenstand nicht mit einem weiteren Gegenstand kollidieren kann, der bereits angeliefert ist und sich auf der Anlieferungsebene bereits in Aufnahmeposition befindet. Im typischen Fall sehr dünner Gegen- stände (Dicke 180 μπι) beträgt das Maß für den Spalt daher bevorzugt 1 bis 4 mm.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Haltekräfte nicht steuerbar. Das bedeutet, dass sie jederzeit vorhanden sind. Ein angeliefertes Gut wird dann bei Unterschreiten eines Mindestabstands zur Halteeinrichtung „blind" angehoben und an dem Fördermittel fixiert. Zum Ablegen eines Gegenstands wird dieser in einen vorzugsweise am Ende der Vorrichtung angeordneten Bereich gefördert, in welchem dauerhaft keine Haltekräfte vorhanden sind, so dass der Gegen- stand ohne weiteres Zutun und lediglich aufgrund der in diesen Bereich hinein verlaufenden Förderbewegung selbsttätig abfällt. Bevorzugt ist es jedoch, dass die Haltekräfte mindestens in ihrer Gesamtheit steuerbar sind. Auf diese Weise
lässt sich der Aufnahme- und Ablagevorgang gezielt be¬ einflussen .
Demnach ist es zwar prinzipiell denkbar, dass sich die Haltekräfte gleichmäßig über die gesamte nach unten weisende Fläche der Halteeinrichtung erstrecken; bevorzugt ist jedoch, dass die Haltekräfte lokal begrenzt bereitstellbar sind. Das bedeutet im Falle von durch Unterdruck erzeugten Haltekräften, dass nicht an jedem Ort der Halteeinrichtung der gleiche oder überhaupt ein Unterdruck vorhanden ist, sondern dass dieser Unterdruck nur an bestimmten Stellen bereitgestellt wird. Die Haltekräfte „wandern" dabei mit den Gegenständen mit. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mehrere Gegenstände gleichzeitig gefördert werden. Während ein erster Gegenstand gerade erst aufgenommen worden ist, kann ein weiterer Gegen- stand bereits an seiner Ablageposition angekommen sein, wo er abzulegen ist. Nur durch eine derartige Segmentierung der Halteeinrichtung kann sichergestellt werden, dass nun das Ablegen des weiteren Gegenstandes erfolgen kann, ohne auch den gerade erst aufgenommenen ersten Gegenstand unbeabsichtigt zu verlieren.
Die Halteeinrichtung, die erfindungsgemäß auch steuerbar (also ein- und abschaltbar) sein kann, umfasst nach einer entsprechend bevorzugten Ausführungsform mehrere steuerbare Ventilklappen. Eine derartige Ventilklappe umfasst bevorzugt mehrere jeweils lamellenförmig ausgebildete Elemente, wobei sich diese Lamellen um ihre Längsachse kippen können. Die entsprechende Verwendung von Drehgelenken verringert auch die Reibung bei der Bewegung der Lamellen und somit die Belastung durch reibungserzeugte Partikel. In geöffneter Stellung ver- laufen die Außenflächen der Lamellen im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander, in geschlossener Stellung liegen diese Außenflächen einer so gebildeten Lamellengruppe annähernd in der gleichen Ebene, wobei sich die Lamellen einer Lamellengruppe gegenseitig teilweise (im Kantenbereich) be-
decken und so eine ausreichend dichte Verschlussfläche bilden. Bevorzugterweise sind die einzelnen Lamellen einer Ventil¬ klappe mittels einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung verbunden, so dass zur Betätigung ein einziger Motor oder der- gleichen ausreicht. Die Betätigungseinrichtung kann dazu beispielsweise eine Koppelstange oder ineinander greifende Zahnräder umfassen.
Nach einer alternativen Ausführungsform können anstelle von Lamellengruppen auch Schiebergruppen eingesetzt werden. Die Schieber einer Schiebergruppe sind dabei bevorzugt so angeordnet, dass ihre Wirkflächen möglichst rechtwinklig zum Luftstrom stehen. Besonders vorteilhaft an der Verwendung von Schiebern ist die damit einhergehende Verringerung des Neben- luftspaltes, der außerdem aufgrund des immer gleichen Ab- Standes zwischen Schieberaußenseite und Substrat auch immer gleich groß ist. Daraus resultiert eine bessere Beherrsch- barkeit der Strömungsverhältnisse und somit der Haltekräfte.
Durch teilweises Schließen einer Lamellen- oder Schiebergruppe kann der Luftstrom und somit der erzeugte Unterdruck ent- sprechend variiert werden.
Eine weitere Möglichkeit der Einflussnahme auf den Luftstrom besteht in einer einzelnen Ansteuerbarkeit der Lamellen oder Schieber. Diese einzelne Ansteuerbarkeit führt ferner zu einem Effekt, der mit einer weiteren Verkleinerung der Segmente auf die Größe einer einzelnen Lamelle bzw. eines einzelnen Schie¬ bers vergleichbar ist. Die Haltekraft ist somit lokal enger begrenzbar. Dadurch können beispielsweise Substrate in geringerer Beabstandung zueinander gefördert werden.
Dabei ist es bevorzugt, dass jedes der Segmente mit einem der weiter oben erwähnten, in Mehrzahl vorhandenen Lüfter fluidisch verbunden ist, so dass jeder Lüfter jeweils ein Segment mit Unterdruck versorgen kann. Für den Fall, dass lediglich ein zentraler Lüfter vorgesehen ist, muss der durch diesen
Lüfter bereitgestellte Unterdruck über geeignete Kanäle auf die einzelnen Segmente verteilt werden. In diesem Fall ist je¬ doch zu beachten, dass der an einem Segment anliegende Unterdruck von der Betriebsart der übrigen Segmente beeinflusst wird; so wird der Unterdruck dann, wenn alle Segmente geöffnet sind, geringer ausfallen als dann, wenn nur eines der Segmente geöffnet und die übrigen geschlossen sind. Nötigenfalls sind hierzu entsprechend steuerbare Drosseln oder Nebenluftventile vorzusehen .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Anlieferungsebene (18) und die Fördermittelebene (6) gemäß Vorrichtungsanspruch 1 unter Ausbildung eines Spaltes (19), welcher mindestens dem doppelten Maß der Dicke des flachen Gegenstandes (16) entspricht, voneinander beabstandet sind.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Spalt (19) zum Anheben und/oder Ablegen des flachen Gegenstandes (16) temporär verringert wird.
Die separate Steuerung derartiger Segmente ist insbesondere dann von Vorteil, wenn, wie bereits weiter oben erwähnt, ein gleichzeitiges Fördern mehrerer Gegenstände gewünscht ist.
Nach einer alternativen Ausführungsform weist die Halte- einrichtung keine Ventilklappen, sondern lediglich Öffnungen auf, welche mit steuerbaren und im jeweiligen Segmentkanal angeordneten Ventilen versehen sind. Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Ventilfunktion durch die in Mehrzahl vorhandenen Lüfter bzw. über Beeinflussung ihrer Drehzahl bereitgestellt.
Schließlich ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Positionserkennungseinrichtung zur Erkennung der Position der angelieferten flachen Gegenstände wie beispielsweise einen Reflexions-Lichttaster umfasst. Dementsprechend ist es nicht notwendig, dass die Gegenstände alle in exakt derselben Position und/öder mit demselben Abstand zueinander angeliefert werden. Die Positionserkennungseinrichtung detek- tiert vielmehr die Lage eines herannahenden Gegenstands und erteilt erst dann der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Signal zum Steuern (Öffnen) des entsprechend oberhalb des Gegenstands angeordneten Segments der Halteeinrichtung, wenn der Gegenstand sich in der korrekten Aufnahmeposition befindet. Besonders bevorzugt kann die Positionserkennungseinrichtung ebenfalls dazu dienen, unterschiedlich große flache Gegen- stände zu detektieren, wobei auch die Größe oder zumindest ein mit der Größe in Verbindung stehender Wert (z.B. Zollanzahl der Kantenlänge oder des Durchmessers) zwecks Weiterverarbeitung (z.B. Anpassung des Aufnahmezeitpunkts oder des Unterdrucks) erfasst wird. Für den Fall, dass von einer regelmäßigen und vorherbestimmbaren Anordnung der Gegenstände ausgegangen werden kann, kann dieses Signal auch von der Anlieferungseinrichtung bereitgestellt werden. Dazu kann es beispielsweise an den
Antrieb derselben gekoppelt sein und immer dann ausgegeben werden, wenn das Förderband der Anlieferungseinrichtung um einen Betrag vorgerückt ist, der gerade der Erstreckung eines Gegenstands in Anlieferungsrichtung zuzüglich dem (ebenfalls regelmäßigen) Abstand zum nachfolgenden Gegenstand entspricht.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner Mittel zur temporären Verringerung des Spaltes. Die Verringerung des Spaltes dient dazu, die mittels der Haltekräfte zu überbrückende Strecke weiter zu verringern. Auf diese Weise ist ein besonders sicheres und schnelles Aufnehmen und Ablegen der flachen Gegenstände zu erreichen. Die Verringerung wird dabei durch vorübergehendes Aufeinander zubewegen der Anlieferungs- und der Förderebene erreicht. Die Verringerung des Spaltes kann durch die Bewegung einer oder beider Ebenen hervorgerufen werden. Als Mittel zur temporären Verringerung werden besonders bevorzugt Exzenterantriebe verwendet, die aufgrund ihres sinusförmigen Bewegungsmusters eine besonders belastungsarme Beschleunigung bzw. Verzögerung der Ebenen und somit der an ihnen anliegenden Gegenstände erlauben.
Nach einem zweiten Aspekt wird erfindungsgemäß ein Verfahren bereitgestellt zum berührungslosen Aufnehmen und Halten sowie zum anschließenden Fördern mindestens eines flachen Gegenstandes der vorgenannten Art wie insbesondere eines Halbleitersubstrats unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die entsprechenden, vorstehenden Erläuterungen verwiesen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte :
- Bereitstellen von Haltekräften im Bereich der Unterseite des Fördermittels durch Aktivierung der Halteeinrichtung;
- Aufnehmen des flachen Gegenstandes durch Anheben desselben mittels der Haltekräfte von der Anlieferungsebene zur Ebene des Fördermittels;
- Halten oder Fixieren des flachen Gegenstandes mittels der Haltekräfte an der Unterseite des Fördermittels ;
- Fördern des Gegenstandes mit dem Fördermittel in Förderrichtung unter gleichzeitiger, mindestens im Bereich des geförderten Gegenstandes wirkender Bereitstellung der Haltekräfte .
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner das Ablegen des Gegenstandes durch Abschalten der Halteeinrichtung, sobald der Gegenstand an einer Ablageposition angelangt ist.
Gemäß einer einfachen Ausführungsform erfolgt die Bereit- Stellung der Haltekräfte an der Unterseite der Halteeinrichtung dauerhaft. Bevorzugt ist hingegen eine zeitliche Steuerbarkeit der Halteeinrichtung und somit der Haltekräfte. Besonders bevorzugt werden die Haltekräfte durch Unterdruck erzeugt und bereitgestellt. Das Steuern der Halteeinrichtung zur Bereitstellung der Haltekräfte wird nach einer bevorzugten Ausführungsform durch Öffnen einer Ventilklappen- oder einer Schiebergruppe erreicht, so dass durch diese Öffnung Umgebungsluft angesogen wird und sich ein entsprechender Unterdruck zwischen der Halteeinrichtung und dem aufzunehmenden Substrat ausbildet. Dabei ist sicherzustellen, dass die Haltekräfte die Lücke zwischen der Unterseite des Fördermittels und der Oberseite eines in Aufnahmeposition befindlichen flachen Gegenstands überbrücken können, dass also das Produkt aus Unterdruck im Bereich des angelieferten Gutes und Fläche der Oberseite des Gutes größer als die Gewichtskraft des Gutes ist .
Die zum Anheben bereitgestellten Haltekräfte, bevorzugt also der Unterdruck, führen zu einem Ansaugen des Gegenstands in
Richtung des Fördermittels und somit zu einem Abheben des Gegenstands von der Anlieferungseinrichtung.
Zur Unterstützung der Haltekräfte während der Aufnahme kann vorgesehen sein, dass aus Richtung der Anlieferungsebene ein zusätzlicher Luftstoß von unten gegen die Unterseite des Gegenstands abgegeben wird. Hierzu kann das entsprechende Fördermittel porös ausgestaltet oder so angeordnet sein, dass es Platz zu einer Durchleitung entsprechender Luftströme lässt. Auf diese Weise kann die Stärke der Haltekräfte während der Aufnahme und dem anschließenden Fixieren gleich bleiben; der nur zum Aufnehmen notwendige Zusatzbetrag wird dann durch den externen Luftstoß bereitgestellt.
Anschließend kommt die vertikale Bewegung des Gegenstandes durch Anstoßen an der Unterseite des Fördermittels zum Erliegen, die bevorzugt durch zwei parallel zueinander verlaufende Förderriemen gebildet ist. Eine möglicherweise zunächst vorhandene Bewegung des Gegenstands in Anlieferungsrichtung verringert sich während des Aufnahmevorgangs ebenfalls sukzessive, da nach dem Abheben keine Kräfte in An- lieferungsrichtung mehr auf den Gegenstand wirken.
Die Haltekraft wird nun weiterhin aufrecht erhalten, beispielsweise durch Offenhalten der entsprechenden Ventilklappe (n) bzw. Schieber. Dadurch wird der aufgenommene Gegenstand nunmehr an der Unterseite des Fördermittels gehalten bzw. fixiert. Es ist dabei bevorzugt, dass die Haltekräfte lediglich im Bereich des geförderten Gegenstandes, also lokal begrenzt bereitgestellt werden. Im Rahmen dieser Ausführungsform ist es besonders bevorzugt, dass die Haltekräfte derart lokal begrenzt bereitgestellt werden, dass sie ledig- lieh auf die Oberseite des mindestens einen flachen Gegenstandes wirken. Alternativ können die Haltekräfte auch im gesamten Bereich der Halteeinrichtung bereitgestellt werden. Das Fördermittel kann sich nun in Bewegung setzen und den
Gegenstand an einen gewünschten Ort längs der Förderrichtung der erfindungsgeraäßen Vorrichtung bewegen. Die Übertragung der entsprechenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte wird bevorzugt mittels Haftreibung zwischen der Oberfläche des Gegenstands und dem Fördermittel erreicht.
Sobald der Gegenstand an einer gewünschten Ablageposition angelangt ist, stoppt das Fördermittel, und die Haltekraft wird abgeschaltet, beispielsweise durch Schließen der entsprechenden Ventilklappen- oder Schiebergruppe. Der Gegenstand fällt ab und kann so entweder magaziniert oder mit einer weiteren Transporteinrichtung abtransportiert werden. Alternativ kann der Gegenstand auch in einen Bereich der Vorrichtung gefördert werden, in welchem keine Haltekräfte mehr wirken (beispielsweise weil sich dort keine entsprechenden Öffnungen mehr befinden) .
Wie bereits zuvor ausgeführt, sind die Anlieferungsebene und die Fördermittelebene unter Ausbildung eines Spaltes, welcher vorzugsweise mindestens dem doppelten Maß der Dicke des flachen Gegenstandes (16) entspricht, voneinander beabstandet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist den oben aufgeführten Schritten ein Detektions- schritt vorgeschaltet. Das bedeutet, dass zunächst eine Detektion der Ankunft des auf der Anlieferungsebene befindlichen aufzunehmenden Gegenstands erfolgt, so dass der Aufnahmevorgang zeitlich genau auf die Ankunft des Gegenstands abgestimmt werden kann. Auch kann durch ergänzende Detektion der Größe des Gegenstands in Anlieferungsrichtung der Aufnahmezeitpunkt so gewählt werden, dass auch Gegenstände unterschiedlicher Länge jeweils mittig von der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommen werden.
Die Detektion der Ankunft eines auf der Anlieferungsebene befindlichen aufzunehmenden Gegenstands erfolgt dabei entweder mittels eines entsprechenden Sensors, oder, sofern von einer
regelmäßigen Anordnung der angelieferten Gegenstände ausgegangen werden kann, über eine Kopplung mit z.B. dem Antrieb der Anlieferungseinrichtung.
Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zum Anheben und/oder Ablegen des flachen Gegenstandes eine temporäre Verringerung des Spaltes erfolgt. Das bedeutet, dass der Abstand zwischen An- lieferungs- und Förderebene zum Anheben und/oder Ablegen des flachen Gegenstandes unter Verwendung geeigneter Mittel vorübergehend verringert wird, so dass die Haltekräfte eine kleinere Strecke überbrücken müssen, bzw. die Fallstrecke des abzulegenden Gegenstands möglichst gering ausfällt. Während des eigentlichen Förderns der Gegenstände ist der Spalt jedoch auf ein Normalmaß vergrößert, der jederzeit einen sicheren und kollisionsfreien Transport der Gegenstände erlaubt.
Besonders bevorzugt wird zur temporären Verringerung des Spaltes nicht die gesamte jeweilige Ebene bewegt, sondern nur derjenige Teil von ihr, der sich in unmittelbarer Umgebung der Anhebe- bzw. Ablegestelle befindet. Dies kann beispielsweise durch Exzenterantriebe erreicht werden, die auf die der Förderseite jeweils gegenüberliegenden Seite der Fördermittel lokal begrenzt wirken. Sofern die Fördermittel elastisch sind, werden sie sich insbesondere unmittelbar im Bereich der Ein¬ wirkstelle verformen und so die gewünschte lokal begrenzte Verringerung des Spaltes herbeiführen.
Die dargelegte und im Rahmen einer Inline-Fertigung anwendbare Erfindung erlaubt eine Aufnahme insbesondere bruchempfindlichen Gutes ohne Herstellung eines körperlichen Kontakts während des Aufnahmevorgangs . Auf diese Weise werden Beschädigungen vermieden, und auch Relativbewegungen zwischen dem sich zunächst in einer Anlieferungsrichtung bewegenden Gegenstand und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden ohne abrupte Richtungs- und Beschleunigungsänderung und ohne die
zwingende Notwendigkeit, die Anlieferungseinrichtung anzuhalten, überwunden. Der Aufnahmevorgang erfolgt trotzdem schnell, da das Positionieren eines Greifers oder dergleichen entfällt. Ebenso kann auf eine andernfalls nötige aufwändige Steuerung eines derartigen Greifers verzichtet werden. Die Haltekräfte lassen sich mit einfachsten Mitteln ausreichend exakt dosieren, ohne dass spezielle Unterdruckventile oder dergleichen nötig sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäß Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren am bevorzugten Beispiel einer trockenen Umgebung dargelegt wurden. Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung im Hinblick auf eine Aufnahme und ein Fördern in nasser Umgebung und insbesondere in einer Flüssigkeit anzuwenden, ohne dass dazu vom vorstehend offenbarten Gedanken des berührungslosen Aufnehmens und anschließenden Förderns abgewichen werden muss.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten.
Fig. 1B zeigt die bevorzugte Ausführungsform der er¬ findungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben.
Fig. 2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Draufsicht.
Fig. 3A-D zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Figur 1A ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten gezeigt. Diese besteht aus einem lang-
gestreckten Rahmen, welcher die einzelnen Komponenten der Vorrichtung 1 beherbergt. Dies sind insbesondere die bevorzugt steuerbare Halteeinrichtung, welche der Aufnahme und dem Halten der aufzunehmenden und zu fördernden Gegenstände 16 dient, und das Fördermittel 6, das für die eigentliche (translatorische) Bewegung der Gegenstände 16 zuständig ist, sowie zusätzliche Komponenten.
An der Unterseite 2 der Vorrichtung 1 sind Ventilklappen 3 angeordnet, die mehreren (hier: sechs) Segmenten 4 zugeordnet sind. Die bewegliche Lamellen 3' umfassenden Ventilklappen 3 sind mittels eines nicht dargestellten Mechanismus' segmentweise betätigbar, so dass jeweils alle Lamellen 3' einer Ventilklappe 3 eines Segments 4 gemeinsam, also gruppenweise, geöffnet oder geschlossen werden können.
Durch geöffnete Ventilklappen 3 kann Umgebungsluft in Ansaugrichtung 5 eingesogen werden. Befindet sich ein aufzunehmender Gegenstand 16 im Bereich eines Segments 4 mit geöffneter Ventilklappe 3, so wird er in Ansaugrichtung 5 angesogen und bewegt sich in Richtung der Unterseite 2 der Vorrichtung 1.
In den seitlichen Randbereichen der Unterseite 2 der Vorrichtung 1 ist außerdem das steuerbare Fördermittel 6 angeordnet. Das Fördermittel 6 umfasst zwei parallel zueinander verlaufende Förderriemen 7A und 7B. Über eine Anzahl von Umlenkrollen 8 und einen Antriebsriemen 9 stehen beide Förderriemen 7A, 7B mit einem bevorzugt inkrementell arbeitenden Antrieb 10 (Servoantrieb) in Verbindung. Dieser Antrieb 10 erlaubt ein schrittweises Fördern von aufgenommenem Gut 16. Da die Förderriemen 7A, 7B einen weiten Abstand voneinander haben und außerdem im Verhältnis zur Breite der Vorrichtung 1 schmal ausgeführt sind, bedecken sie nur einen kleinen Teil der Unterseite 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, behindern dementsprechend nicht oder nur unwesentlich die Halteeinrichtung in ihrer Wirkung.
Die Förderriemen 7A, 7B sind nach der dargestellten Ausführungsform so angeordnet, dass ihre dem flachen Gegenstand 16 zugewandte Seite (Unterseite) die Unterseite der Halteeinrichtung, also die Ventilklappen 3, jederzeit überragt, und zwar unabhängig davon, ob sich die Ventilklappen 3 in geöffneter oder geschlossener Position befinden. Dadurch wird sichergestellt, dass sich mindestens ein Nebenluftspalt 21 ausbilden kann, durch den auch während des Anliegens eines flachen Gegenstands 16 an der Unterseite der Förderriemen 7A, 7B Nebenluft in Richtung der Ventilklappen 3 gelangt. Gemäß der Figur 1A sind demnach zwei Nebenluftspalte 21 vorhanden, von denen einer im Bereich der in Förderrichtung 15 weisenden Vorderkante, und der andere im Bereich der entgegen der Förderrichtung 15 weisenden Hinterkante des Substrats 16 angeordnet ist.
Seitlich aus der Vorrichtung herausragend angebracht ist ein Sensor 11, der zur Positions- und Breitenerkennung herannahenden Gutes (nicht dargestellt) dient. Der Sensor 11 ist dabei so angeordnet, dass er sich oberhalb des herannahenden Gutes befindet, welches sich in der dargestellten Ausführungsform in etwa mittig, also auf halber Länge der Vorrichtung 1, auf dieselbe zubewegt. Dies wird durch den Pfeil dargestellt, der die Anlieferungsrichtung 17 symbolisiert, welche rechtwinklig zur Förderrichtung 15 verläuft. In der Figur 1B ist die in der Figur 1A dargestellte, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben gezeigt, jedoch ohne aufgenommenes Gut. Neben den bereits aus der Figur 1A bekannten und daher nicht wiederholt zu beschreibenden Kompo- nenten ist an der Oberseite 12 eine Anzahl von Lüftern 13 angeordnet, die der Anzahl der Segmente 4 entspricht. Diese Lüfter 13, die als Axiallüfter ausgestaltet sind, stehen über nicht dargestellte Kanäle mit der (in Fig. 1B nicht sichtbaren) Ventilklappe 3 jeweils eines Segmentes 4 in Verbindung.
Über die Drehzahl der Lüfter 13 ist ihre Ansaugwirkung und somit die Größe der Haltekraft, welche auf das zu fördernde Gut wirkt, variierbar.
Außerdem an der Oberseite 12 der Vorrichtung 1 angeordnet ist die Elektronik 14, welche unter anderem mit dem Sensor 11 verbunden ist und der Steuerung der Ventilklappen 3, des Antriebs 10 und der Lüfter 13 dient.
In der Figur 2 ist die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aus Fig. 1A und 1B in einer Draufsicht gezeigt. Gut erkennbar sind die segmentartig in Förderrichtung 15 angeordneten und dauerhaft rotierenden Lüfter 13, sowie der Sensor 11, der in Anlieferungsrichtung 17 seitlich aus der Vorrichtung 1 herausragt. Außerdem dargestellt ist ein zu übernehmendes Gut 16 in Form eines quadra- tischen Substrates 16, welches sich in Anlieferungsrichtung 17 auf die Vorrichtung 1 zubewegt (gestrichelte Kontur) bzw. gerade in Aufnahmeposition befindet (durchgezogene Kontur) .
Die Situation des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der vorhergehend beschriebenen bevorzugten Aus- führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird in den Figuren 3A-D dargestellt, welche den schematischen Querschnitt der Vorrichtung 1 in Seitenansicht zeigen.
In der Figur 3A befindet sich das aufzunehmende Gut 16 unterhalb der Vorrichtung 1 auf der Anlieferungsebene 18 einer An- lieferungseinrichtung . Zwischen der Oberseite der Anlieferungsebene 18 und der Unterseite 2 der Vorrichtung 1, genauer: der Unterseite des Fördermittels 6 und insbesondere den dort angeordneten Transportriemen 7A, 7B, ist ein Spalt 19 vorhanden. Dieser Spalt 19 ist so bemessen, dass er jederzeit größer als die Dicke der flachen Gegenstände 16 ist. Solange die Gegenstände 16 auf der Anlieferungsebene 18 angeordnet sind, berührt die Oberseite der Gegenstände 16 demnach nicht die Unterseite 2 der Vorrichtung 1, insbesondere nicht die
Förderriemen 7A, 7B oder die Ventilklappen 3. Zwischen einem noch nicht aufgenommenen Gegenstand 16 und den Förderriemen 7A, 7B existiert erfindungsgemäß eine Lücke 20.
Befindet sich das Gut 16 nun in einer zur Aufnahme geeigneten Position, die mittels des Sensors 11 (nicht dargestellt) detektiert und an die Elektronik 14 (nicht dargestellt) gemeldet wird, so veranlasst diese ein Öffnen der Ventilklappe 3 des entsprechenden Segmentes 4. Die Umgebungsluft strömt in Ansaugrichtung 5 in das entsprechende Segment 4 ein, erzeugt einen die Haltekraft bereitstellenden Unterdruck, und hebt dabei das Substrat 16 an, so dass es von der Anlieferungsebene 18 der Anlieferungseinrichtung 17 abhebt (Figur 3B) . Das Substrat 16 wird dann nach Überwinden der Lücke 20, die nur wenige Millimeter beträgt, an den Außenflächen der Förderriemen 7A, 7B gestoppt. Dort liegt es nun aufgrund der weiterhin auf seine Oberseite wirkenden Haltekraft fest an, wird also an der Unterseite des Fördermittels 6 fixiert bzw. gehalten .
Die Figur 3C zeigt den eigentlichen Fördervorgang. Bereits aus der Figur 3B bekannte Bezugszeichen sind in dieser und den folgenden Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Das mittels der Haltekraft fest an den Förderriemen 7A, 7B anliegende Gut 16 wird entlang der Unterseite 2 der Vorrichtung 1 gefördert, indem der Antrieb 10 die Förderriemen 7A, 7B antreibt. In der dargestellten Figur bewegt sich das Gut 16 demnach nach rechts. Dabei ist sicherzustellen, dass jederzeit die Haltekraft auf das Gut 16 wirkt, indem mindestens jeweils die Ventilklappe 3 des bzw. der Segmente 4, in dessen bzw. deren Bereich sich das Gut 16 gerade befindet, geöffnet sind. Dies wird durch die in der Seitenansicht dargestellten gruppenweise vertikal bzw. horizontal angeordneten Lamellen 3' einzelner Ventilklappen 3 dargestellt.
Gemäß der Figur 3D erfolgt schließlich das Ablegen des Gutes 16 dergestalt, dass mindestens die Ventilklappe 3 desjenigen Segmentes 4 geschlossen wird, in dessen Bereich die Ablage erfolgen soll (hier: das Segment ganz rechts im Bild) . Die Haltekraft verschwindet oder unterschreitet zumindest einen zum Halten notwendigen indestwert , und das Gut 16 fällt herab. Gemäß der Figur werden sogar die Ventilklappen 3 aller Segmente 4 geschlossen.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Unterseite
3 Ventilklappen
3' Lamellen
4 Segment
5 Ansaugrichtung
6 Fördermittel, Ebene des Fördermittels/Fördermittelebene 7A, 7B Förderriemen
8 Umlenkrolle
9 Antriebsriemen
10 Antrieb
11 Sensor, Positionserkennungseinrichtung
12 Oberseite
13 Lüfter, Sauglüfter
14 Elektronik
15 Förderrichtung
16 Substrat, Gut, Gegenstand
17 Anlieferungsrichtung
18 Anlieferungsebene
19 Spalt
20 Lücke
21 Nebenluftspalt