EP2380739B1 - Siebpositionieranordnung für eine Siebdruckeinheit - Google Patents

Siebpositionieranordnung für eine Siebdruckeinheit Download PDF

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EP2380739B1
EP2380739B1 EP10004258.9A EP10004258A EP2380739B1 EP 2380739 B1 EP2380739 B1 EP 2380739B1 EP 10004258 A EP10004258 A EP 10004258A EP 2380739 B1 EP2380739 B1 EP 2380739B1
Authority
EP
European Patent Office
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screen
movable part
drive
positioning arrangement
arrangement according
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP10004258.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2380739A1 (de
EP2380739B8 (de
Inventor
Dieter Manz
Alexander Heim
Ulrich Schweitzer
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Manz AG
Original Assignee
Manz Automation AG
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Publication date
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Priority to CN201110107612.7A priority patent/CN102241185B/zh
Priority to TW100113978A priority patent/TW201206713A/zh
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Publication of EP2380739B1 publication Critical patent/EP2380739B1/de
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    • B41F15/34—Screens, Frames; Holders therefor
    • B41F15/36—Screens, Frames; Holders therefor flat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
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    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2215/00—Screen printing machines
    • B41P2215/10—Screen printing machines characterised by their constructional features
    • B41P2215/11—Registering devices
    • B41P2215/112—Registering devices with means for displacing the frame
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2215/00—Screen printing machines
    • B41P2215/50—Screen printing machines for particular purposes

Definitions

  • the invention relates to a Siebpositionieran Aunt for positioning a screen in a screen printing unit according to the preamble of claim 1.
  • Such Siebpositionieran extract is for example from the DE 40 37 678 A1 and the US-A-6098539 known.
  • a substrate is positioned relative to the screen of a screen printing unit.
  • the positioning of the substrate is usually achieved by an adjustable substrate holder.
  • the substrates must be individually positioned and fixed on the adjustable substrate holders. This positioning of the substrates significantly reduces the throughput when printing on the substrates.
  • the DE 40 37 678 A1 discloses a wire positioning assembly for positioning a wire relative to the substrate.
  • the screen is mounted on a movable, driven by stepper motors slide, wherein the carriage is mounted on the stepper motors on a support frame.
  • Springs are stretched between the carriage and the support frame to ensure even pressure of the carriage on the stepper motors.
  • Stepper motors basically have a certain amount of play. The storage of the carriage on the support frame is therefore not backlash. The springs can only cause some compensation.
  • a Siebpositionieran extract which has a movable part and a fixed frame.
  • the movable part of a sieve In the movable part of a sieve is arranged.
  • On the movable part are also a plurality of curved rails for guiding Rollers arranged, wherein the rollers are rotatably mounted on the fixed frame.
  • a rotational movement of the movable part is made possible relative to the fixed frame.
  • the movable part can be fixed to the fixed frame.
  • the invention is the object of the invention to provide a Siebpositionier arrangement with which the positioning of the screen relative to the substrate can be performed without play and quickly.
  • a Siebpositionieran Aunt for positioning a screen of a screen printing unit, which has at least one movable part and at least one stationary part, wherein the screen on the movable part, which is adjustable relative to the stationary part via at least one adjustment, can be arranged, and the movable part is mounted on the stationary part via one or more flexible elements, wherein the movable part and the fixed part of the Siebpositionieran accent are designed monolithic.
  • the flexible elements are preferably designed to be elastic and can be realized for example by rods or webs.
  • the Siebpositionieran Aunt invention also has the advantage that at a given substrate position exact play-free positioning of the screen of a screen printing unit is made possible relative to the substrate.
  • the storage does not take place via a play-driven drive, but directly on the flexible, preferably elastic elements.
  • the provision caused by the storage compensates for any play of the adjusting means. In particular backlashes are avoided by such a storage realized by means of flexible elements.
  • the positioning accuracy the Siebpositionieran accent lies in the range of a few microns and below.
  • the movable part can be designed as a receptacle for a, preferably rigid, screen frame.
  • the screen frame can be attached to the moving part.
  • the sieve can be clamped directly in the movable part, so that the movable part represents the sieve frame.
  • a separate Siebrahrnen or a carriage as a support for a screen frame can be omitted.
  • the flexible elements can be bent and / or executed angled.
  • the flexible elements may be formed for example in the form of L-shaped webs.
  • portions of the flexible elements are parallel to the edges of the stationary and movable parts, thereby allowing a space-saving arrangement.
  • the resistance or the elasticity in each direction of movement is individually adjustable.
  • the movable part of the Siebpositionieran Aunt in a particular direction can be easily moved.
  • the height of the flexible elements may be greater than their width. Since the movable part of the Siebpositionieran himself will always follow the lowest resistance of the flexible elements in a positioning of a screen, such an embodiment movements of the movable part can be forced exclusively in a horizontal plane of the Siebpositionieran nie.
  • the flexible elements allow a torsionally rigid connection between the stationary and the movable part. On a support of the screen by other bearings or other supporting elements, such as ball-bearing slides or other movable receptacles for the screen or a screen frame, can be completely dispensed with by the warp-resistant storage.
  • the flexible elements are higher than they are wide, they have a high rigidity in a direction perpendicular to the direction of adjustment of the screen and can withstand particularly well the squeegee pressure applied to the screen.
  • individual flexible elements can also be designed in a different aspect ratio, for example in order to intentionally tilt the wire relative to the horizontal. As a result, for example, a doctor can be placed on a tilted down side and pulled to one side of the screen with the greatest distance from the substrate.
  • the movable part and the stationary part of the Siebpositionieran ever are designed monolithic.
  • the formed in the form of webs flexible elements between the movable part and the stationary part can then be easily prepared by recesses of the full material.
  • the Siebpositionieran whatsoever can be realized for example as a plate with milled, eroded or laser-machined slots, wherein the slots define the webs between the movable part and the stationary part of the Siebpositionieran nie.
  • the Siebpositionieran nie can be considered a monolithic Solid-state bearings are formed, the movement of which neither ball bearings nor rollers, rails or sliding surfaces are necessary.
  • the movable part is rather connected by fixed webs with the stationary part, but which can be deformed by the adjustment means in the elastic region.
  • At least one adjusting means of the Siebpositionieran Aunt comprises at least one drive.
  • the drive allows a fast and automated adjustment of the moving part of the Siebpositionieran Aunt and can be realized for example by a linear drive, a spindle drive or a stepper motor.
  • the movable part of the Siebpositionieran Aunt can be moved in different directions.
  • the sieve can be controlled in this way in one, two or three dimensions. After the positioning of a screen, the exact position of the screen is achieved relative to the substrate, this position can be kept simple by the combination of drive and flexible elements.
  • the drive can preferably be arranged on the stationary part of the Siebpositionieranssen.
  • the arrangement of the drive on the stationary part facilitates the maintenance of the drive and keeps the mass of the moving part to be moved as small as possible.
  • At least one drive is an eccentric drive, wherein the eccentric can act directly or indirectly on the movable part.
  • the use of eccentrics allows a highly accurate positioning, as well as a large backlash reduction of the movements of the drive on the moving part using fewer components.
  • the eccentric drive may be able to move the movable part linearly to the stationary part.
  • the movable part relative to the stationary part by two drives in a first direction and a drive in a direction perpendicular to the first direction to be designed to be movable.
  • Such an arrangement of the three drives at the same time linear movements and rotations for positioning of the screen are possible. This eliminates a complicated structure in which in addition to the devices for linear movement further mechanical means, such as additional pivot bearing, would have to be provided for rotating the movable part.
  • At least one drive arranged on the movable or stationary part is connected to a motion transmission element which acts on the respective other part.
  • the drive can be arranged in the outer region of the Siebpositionieran Aunt, which is both easy to build and easy to maintain.
  • a motion transmission element for example, a cable or a rod can be used. If the drive z. B. be performed by an eccentric drive, then the motion transmission element can be advantageously carried out much longer than the maximum movement of the eccentric to exert as little movement transversely to the intended adjustment to the moving part.
  • At least one motion transmission element has one or more tapers.
  • the tapers can accommodate unwanted movements transversely to the intended direction of adjustment, thus avoiding undesirable effects on the positioning of the screen.
  • at least one motion transmission element can be fastened to a projection of the movable and / or stationary part. The motion transmission element is thereby easily attachable to one of the parts.
  • At least one displacement measuring system can be provided for determining the position of the movable part with respect to the stationary part.
  • the displacement measuring system can be designed mechanically or without contact, but preferably in the form of an optical displacement measuring system.
  • the actual position of the screen while avoiding negative influences that may occur, for example, in the case of a displacement measuring system on the drive side be determined.
  • the relative position of movable and stationary part can be detected directly and not only indirectly, for. B. via a measuring system integrated in a drive.
  • At least one displacement measuring system is arranged on a projection of the movable and / or stationary part.
  • measurement data of the displacement measuring system can thus be directly attributed to movements of this motion transmission element, whereby a simple control of the movement is made possible.
  • Fig. 1 shows a Siebpositionieran Aunt 10, which includes a movable part 12 and a stationary part 14.
  • a screen frame for holding a screen 16 with a template or printing structure 18 is arranged on the movable part 12.
  • the movable part 12 is connected to the stationary part 14 by means of webs formed as flexible elements 20, 22, 24, 26.
  • the flexible elements are thereby produced by openings 28, 30, 32, 34 are introduced into a metal plate, in particular aluminum or steel plate.
  • the metal plate is divided into a stationary part 14 and movable part 12, wherein the parts 12, 14 are connected by the flexible members 20, 22, 24, 26.
  • the Siebpositionieran Aunt 10 is thus monolithic, ie stationary part 14 and movable part 12 are materially connected to each other and made in one piece.
  • the flexible elements 20, 22, 24, 26 are thus defined by the remaining material between the movable part 12 and the stationary part 14.
  • a first flexible element 20 remains between a first opening 28 and a second opening 30.
  • the second opening 30 and a third opening 32 form the second flexible element 22.
  • the third opening 32 defines with a fourth opening 34 a third flexible element 24.
  • a fourth flexible member 26 is formed through the fourth opening 34 and the first opening 28. Because of the introduced at right angles openings 28, 30, 32, 34 and the flexible elements 20, 22, 24, 26 are formed at right angles.
  • the movable part 12 and the stationary part 14 of the Siebpositionieran angel 10 can thus be prepared easily and inexpensively from a single plate substantially by right-angled openings 28, 30, 32, 34.
  • the height of the flexible elements 20, 22, 24, 26 defined by the material thickness of the parts 12, 14 is greater than the width thereof, d. H. the plate is thicker than the width of the flexible elements 20, 22, 24, 26 defined by the openings 28, 30, 32, 34.
  • the movable part 12 of the sieve positioning assembly 10 is thereby substantially movable in a horizontal plane and substantially perpendicular to the plane of the drawing immobile. Due to the immobility of the movable part 12 perpendicular to the plane no further support of the movable part 12 is necessary. At the same time a high precision in maintaining the position of the screen is achieved by its immobility perpendicular to the drawing plane.
  • the substrate For printing on a substrate, for example a solar cell, the substrate is prepositioned on a conveyor belt (not shown) moved under the Siebpositionieran Aunt 10. The substrate is held by a Vakuumansaugung on the conveyor belt.
  • the movable part 12 For positioning the screen 16 with respect to the substrate, the movable part 12 is now positioned according to a previously detected substrate position or position of structures of the substrate. The positioning is performed by adjusting means comprising an X1 drive 38, an X2 drive 40 and a Y drive 41.
  • the X1 drive 38 and the X2 drive 40 move the movable part 12 in the X direction, ie in the direction of the double arrow 42, while the Y drive 41 shifts the movable part 12 in the Y direction, ie in the direction of the double arrow 43 , If the X1 drive 38 is not moved synchronously with the X2 drive 40, the movable part 12 is rotated. By the combination of linear motion and rotation of the movable member 12, the screen 16 can be accurately positioned relative to a structure on the substrate. By the flexible elements 20, 22, 24, 26, the movable part 12 can be moved without play by means of the drives 38, 40, 41 and then also held backlash in its correct position.
  • the drives 38, 40, 41 are designed as eccentric drives whose eccentric movements are transmitted via respectively associated motion transmission elements in the form of rods to the movable part 12.
  • the X1 drive 38 comprises an electric motor (not shown) with a drive shaft 44, which is non-rotatably fitted to an insert 46 designed as an eccentric.
  • the insert 46 is in turn rotatably connected to the inside of a drive bearing 48.
  • the drive bearing 48 is designed as a ball bearing and connected on its outside by a clamp connection 50, which includes a clamping screw 52, with a motion transmission element 54.
  • clamp connection 50 is designed as a part of the motion transmission member 54.
  • the clamp connection 50 and the motion transmission element 54 may also be designed in several parts.
  • the motion transmission element 54 Upon rotation of the drive shaft 44, the motion transmission element 54 is displaced in the direction of the double arrow 42.
  • the motion transmission element 54 is in turn connected to the movable part 12, so that the movable part 12 is also displaced by the X1 drive 38 in the direction of the double arrow 42.
  • the motion transmission element 54 moves in a recess 56 of the stationary part 14 at the same height perpendicular to the plane of the drawing with the movable part 12. This prevents the introduction of a force perpendicular to the plane of the drawing on the movable part 12.
  • the effects in the direction of the double arrow 43 on the movable member 12 are negligibly small.
  • the movement in the direction of the double arrow 43 takes place primarily on the drive bearing 48, d. H. far away from the point of application of the motion transmission element 54 on the movable part 12.
  • unwanted movements can be compensated by a corresponding counter-control of the other drives.
  • the taper 58 allows deformation of the motion-transmitting system 54 in the double-headed direction 43. Movements in the double arrow direction 43 are thus largely kept away from the movable part 12.
  • an X1 optical displacement measuring system 62 is attached to a first projection 60 of the movable part 12.
  • the optical X1 displacement measuring system 62 can determine, for example by a camera measurement or an interferometric measurement, the exact distance of the movable part 12 to the stationary part 14.
  • the X2 drive 40 and its transmission of motion to the movable part 12 is constructed analogously to the previously described motion transmission of the X1 drive 38.
  • the Y-drive 41 analogous to the arrangement for the X1 movement, via an eccentric arrangement with a motion transmission element 64 and a screw 66 by means of two fastening screws 68, 70 with the movable part 12 connected.
  • the motion transmission element 64 has a taper 72. Both the movement of the Y-drive and the movement of the X2 drive are monitored by path measuring systems (not shown).
  • the displacement measuring systems can be used to detect deviations, for example small deviations by the eccentric drive or vibrations of the Siebpositionieran Aunt 10 and send to a control device which is able to control the deviations by driving the drives 38, 40, 41 to compensate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Screen Printers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Siebpositionieranordnung zur Positionierung eines Siebes in einer Siebdruckeinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Siebpositionieranordnung ist beispielsweise aus der DE 40 37 678 A1 und der US-A-6098539 bekannt.
  • Beim Bedrucken von Substraten mittels Siebdruckverfahren, insbesondere beim Bedrucken von Solarzellen, können funktionelle Strukturen, wie beispielsweise Oberflächenkontakte, aufgedruckt werden. Hierzu wird ein Substrat relativ zum Sieb einer Siebdruckeinheit positioniert. Die Positionierung des Substrats wird meist durch eine verstellbare Substrathalterung erreicht. Die Substrate müssen dazu einzeln auf den verstellbaren Substrathalterungen positioniert und befestigt werden. Diese Positionierung der Substrate reduziert den Durchsatz beim Bedrucken der Substrate erheblich.
  • Eine weitere Möglichkeit der Positionierung besteht darin, die Position des Substrats zu fixieren und das Sieb relativ zur Position des Substrats auszurichten. Die DE 40 37 678 A1 offenbart eine Siebpositionieranordnung zur Positionierung eines Siebes relativ zum Substrat. In der bekannten Anordnung ist hierzu das Sieb auf einem beweglichen, durch Schrittmotoren antreibbaren Schlitten gelagert, wobei der Schlitten über die Schrittmotoren an einem Tragrahmen gelagert ist. Federn sind zwischen Schlitten und Tragrahmen gespannt, um für einen gleichmäßigen Andruck des Schlittens an die Schrittmotoren zu sorgen. Schrittmotoren weisen grundsätzlich ein gewisses Spiel auf. Die Lagerung des Schlittens an dem Tragrahmen ist daher nicht spielfrei. Die Federn können lediglich eine gewisse Kompensierung bewirken.
  • Weiterhin ist aus der US 6,098,539 A eine Siebpositionieranordnung bekannt geworden, die einen beweglichen Teil und einen festen Rahmen aufweist. In dem beweglichen Teil ist ein Sieb angeordnet. An dem beweglichen Teil sind ferner mehrere gebogene Schienen zur Führung von Rollen angeordnet, wobei die Rollen drehbar an dem festen Rahmen gelagert sind. Hierdurch wird eine Rotationsbewegung des beweglichen Teils relativ zu dem festen Rahmen ermöglicht. Nach Erreichen der gewünschten Endposition des beweglichen Teils, kann der bewegliche Teil an dem festen Rahmen fixiert werden.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Siebpositionier-anordnung bereitzustellen, mit der die Positionierung des Siebes relativ zum Substrat spielfrei und schnell durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Siebpositionieranordnung zur Positionierung eines Siebes einer Siebdruckeinheit gelöst, die mindestens einen beweglichen Teil und mindestens einen ortsfesten Teil aufweist, wobei das Sieb an dem beweglichen Teil, das über zumindest ein Verstellmittel relativ zum ortsfesten Teil verstellbar ist, anordenbar ist, und der bewegliche Teil an dem ortsfesten Teil über ein oder mehrere flexible Elemente gelagert ist, wobei der bewegliche Teil und der ortsfeste Teil der Siebpositionieranordnung monolithisch ausgeführt sind. Hierdurch wird eine ausschließliche Lagerung des beweglichen Teils an dem ortsfesten Teil über flexible Elemente ermöglicht. Die flexiblen Elemente sind dabei vorzugsweise elastisch ausgeführt und können beispielsweise durch Stäbe oder Stege realisiert werden. Die erfindungsgemäße Siebpositionieranordnung hat darüber hinaus den Vorteil, dass bei gegebener Substratposition eine exakte spielfreie Positionierung des Siebes einer Siebdruckeinheit relativ zum Substrat ermöglicht wird. Die Lagerung erfolgt dabei nicht über einen spielbehafteten Antrieb, sondern unmittelbar über die flexiblen, vorzugsweise elastischen Elemente. Die durch die Lagerung bewirkte Rückstellung kompensiert ein eventuelles Spiel der Verstellmittel. Insbesondere Umkehrspiele werden durch eine derart realisierte Lagerung mittels flexibler Elemente vermieden. Die Positioniergenauigkeit der Siebpositionieranordnung liegt dabei im Bereich weniger Mikrometer und darunter.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der bewegliche Teil als Aufnahme für einen, vorzugsweise in sich steifen, Siebrahmen ausgeführt sein. Der Siebrahmen ist am beweglichen Teil befestigbar. Das Sieb kann alternativ unmittelbar in dem beweglichen Teil aufgespannt sein, sodass das bewegliche Teil den Siebrahmen darstellt. Ein separater Siebrahrnen bzw. ein Schlitten als Auflage für einen Siebrahmen kann entfallen. Somit müssen nur minimale Massen bei der Positionierung bewegt werden. Die Präzision und die Positioniergeschwindigkeit der Siebdruckanlage können dadurch wesentlich erhöht werden.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel können die flexiblen Elemente gebogen und/oder gewinkelt ausgeführt sein. Die flexiblen Elemente können beispielsweise in Form L-förmiger Stege ausgebildet sein. Vorzugsweise verlaufen Abschnitte der flexiblen Elemente parallel zu den Kanten des ortsfesten und beweglichen Teils, wodurch eine platzsparende Anordnung ermöglicht wird. Durch die Bögen und/oder Winkel der flexiblen Elemente wird der Widerstand bzw. die Elastizität in jede Bewegungsrichtung individuell einstellbar. So kann beispielsweise durch einen zusätzlichen Winkel oder eine zusätzliche Biegung in einem flexiblen Element oder durch die Anzahl der in einem Winkel zueinander angeordneter Abschnitte eines flexiblen Elements, der bewegliche Teil der Siebpositionieranordnung in einer bestimmten Richtung einfacher bewegbar werden. Ebenso kann durch die Wahl der Länge zueinander im Winkel angeordneter Abschnitte der jeweiligen flexiblen Elemente der bewegliche Teil der Siebpositionieranordnung in einer bestimmten Richtung einfacher bewegbar werden und so ebenfalls eine Vorzugsrichtung der Bewegung des beweglichen Teils definieren.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Höhe der flexiblen Elemente größer als deren Breite sein. Da der bewegliche Teil der Siebpositionieranordnung bei einer Positionierung eines Siebes stets dem geringsten Widerstand der flexiblen Elemente folgen wird, sind durch eine derartige Ausführung Bewegungen des beweglichen Teils ausschließlich in einer horizontalen Ebene der Siebpositionieranordnung erzwingbar. Die flexiblen Elemente ermöglichen eine verwindungssteife Verbindung zwischen dem ortsfesten und dem beweglichen Teil. Auf eine Stützung des Siebes durch weitere Lager oder andere stützende Elemente, wie beispielsweise kugelgelagerte Schlitten oder andere bewegliche Aufnahmen für das Sieb oder einen Siebrahmen, kann durch die verwindungssteife Lagerung vollständig verzichtet werden. Wenn die flexiblen Elemente höher als breit sind, weisen sie in einer Richtung senkrecht zur Verstellrichtung des Siebs eine hohe Steifigkeit auf und können dem auf dem Sieb lastenden Rakeldruck besonders gut standhalten. Selbstverständlich können einzelne flexible Elemente auch in einem anderen Aspektverhältnis ausgeführt sein, beispielsweise um das Sieb gegenüber der Horizontalen bewusst zu kippen. Dadurch kann beispielsweise eine Rakel an einer nach unten gekippten Seite aufgesetzt und zu einer Seite des Siebes mit dem größten Abstand zum Substrat hin gezogen werden.
  • Weiterhin sind der bewegliche Teil und der ortsfeste Teil der Siebpositionieranordnung monolithisch ausgeführt. Die in Form von Stegen ausgebildeten flexiblen Elemente zwischen dem beweglichen Teil und dem ortsfesten Teil können dann einfach durch Ausnehmungen aus dem vollen Material hergestellt werden. Die Siebpositionieranordnung kann beispielsweise als eine Platte mit gefrästen, erodierten oder Laser-gefertigten Schlitzen realisiert werden, wobei die Schlitze die Stege zwischen dem beweglichen Teil und dem ortsfesten Teil der Siebpositionieranordnung definieren. Durch die Stege kann die Siebpositionieranordnung als ein monolithisches Festkörperlager ausgebildet werden, für dessen Bewegung weder Kugellager, noch Walzen, Schienen oder gleitende Oberflächen nötig sind. Dadurch können sowohl Teile eingespart, als auch gleichzeitig ein Spiel an den Verbindungen dieser Teile vermieden werden. Der bewegliche Teil ist vielmehr durch feste Stege mit dem ortsfesten Teil verbunden, die jedoch durch die Verstellmittel im elastischen Bereich verformt werden können. Mittels eines derartigen Festkörperlagers kann eine präzise Führung, und dadurch eine exakte Positionierung auf engem Raum einfach erreicht werden.
  • Vorteilhafterweise umfasst zumindest ein Verstellmittel der Siebpositionieranordnung mindestens einen Antrieb. Der Antrieb ermöglicht eine schnelle und automatisierte Verstellung des beweglichen Teils der Siebpositionieranordnung und kann beispielsweise durch einen Linearantrieb, einen Spindelantrieb oder einen Schrittmotor realisiert werden. Je nach Anzahl der Antriebe und/oder Anordnung der flexiblen Verbindungsmittel kann der bewegliche Teil der Siebpositionieranordnung in unterschiedlich viele Richtungen bewegt werden. Das Sieb kann auf diese Art und Weise in ein, zwei oder drei Dimensionen kontrolliert positioniert werden. Nachdem bei der Positionierung eines Siebes die exakte Position des Siebes relativ zum Substrat erreicht ist, kann diese Position durch die Kombination aus Antrieb und flexiblen Elementen einfach gehalten werden.
  • Um die direkte Versorgung des zumindest einen Antriebs, beispielsweise in Form elektrischer Verbindungen, sicherzustellen, kann der Antrieb vorzugsweise am ortsfesten Teil der Siebpositionieranordnung angeordnet werden. Darüber hinaus wird durch die Anordnung des Antriebs am ortsfesten Teil die Wartung des Antriebs erleichtert und die zu bewegende Masse des beweglichen Teils so klein wie möglich gehalten.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Antrieb ein Exzenterantrieb ist, wobei der Exzenter mittelbar oder unmittelbar am beweglichen Teil angreifen kann. Der Einsatz von Exzentern ermöglicht eine hochgenaue Positionierung, sowie eine große spielfreie Untersetzung der Bewegungen des Antriebs auf den beweglichen Teil unter Einsatz weniger Bauteile. Der Exzenterantrieb kann in der Lage sein, den beweglichen Teil linear zum ortsfesten Teil zu bewegen.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der bewegliche Teil gegenüber dem ortsfesten Teil durch zwei Antriebe in eine erste Richtung und einen Antrieb in eine Richtung senkrecht zur ersten Richtung bewegbar ausgeführt sein. Durch eine solche Anordnung der drei Antriebe werden gleichzeitig lineare Bewegungen und Drehungen zur Positionierung des Siebes möglich. Dadurch entfällt ein komplizierter Aufbau, bei dem neben den Vorrichtungen zur linearen Bewegung weitere mechanische Mittel, wie beispielsweise zusätzliche Drehlager, zur Drehung des beweglichen Teils vorgesehen werden müssten.
  • Weiterhin kann bevorzugt sein, dass zumindest ein an dem bewegbaren oder dem ortsfesten Teil angeordneter Antrieb mit einem Bewegungsübertragungselement verbunden ist, das an dem jeweils anderen Teil angreift. Der Antrieb wird dadurch im Außenbereich der Siebpositionieranordnung anordenbar, was sowohl aufbau- als auch wartungsfreundlich ist. Als Bewegungsübertragungselement kann beispielsweise ein Seilzug oder eine Stange eingesetzt werden. Sollte der Antrieb z. B. durch einen Exzenterantrieb ausgeführt sein, dann kann das Bewegungsübertragungselement vorteilhafterweise wesentlich länger als die maximale Bewegung des Exzenters ausgeführt sein, um möglichst wenig Bewegungen quer zur beabsichtigten Verstellrichtung auf den beweglichen Teil auszuüben.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist zumindest ein Bewegungsübertragungselement eine oder mehrere Verjüngungen auf. Durch die Verjüngungen können unerwünschte Bewegungen quer zur beabsichtigten Verstellrichtung aufgenommen werden, um somit unerwünschte Auswirkungen auf die Positionierung des Siebes zu vermeiden. Vorteilhafterweise kann zumindest ein Bewegungsübertragungselement an einem Vorsprung des beweglichen und/oder ortsfesten Teils befestigt sein. Das Bewegungsübertragungselement wird dadurch einfach an einem der Teile befestigbar.
  • Weiterhin kann zumindest ein Wegmesssystem zur Bestimmung der Position des beweglichen Teils bezüglich des ortsfesten Teils vorgesehen sein. Das Wegmesssystem kann mechanisch oder berührungslos, vorzugsweise aber in Form eines optischen Wegmesssystems, ausgeführt sein. Hierdurch kann die Ist-Position des Siebes unter Vermeidung negativer Beeinflussungen, die beispielsweise im Falle eines Wegmesssystems auf der Antriebsseite auftreten können, bestimmt werden. Insbesondere kann die Relativposition von beweglichem und ortsfestem Teil unmittelbar erfasst werden und nicht nur mittelbar, z. B. über ein in einem Antrieb integriertes Messsystem.
  • Vorteilhafterweise ist zumindest ein Wegmesssystem an einem Vorsprung des beweglichen und/oder ortsfesten Teils angeordnet. Bei einem ebenfalls an dem Vorsprung angeordnetem Bewegungsübertragungselement können Messdaten des Wegmesssystems somit unmittelbar auf Bewegungen dieses Bewegungsübertragungselements zurückgeführt werden, wodurch eine einfache Regelung der Bewegung ermöglicht wird.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Siebpositionieranordnung, und
    Fig. 2
    eine Rückansicht des in Fig. 1 gestrichelt eingerahmten Bereichs der Siebpositionieranordnung.
  • Fig. 1 zeigt eine Siebpositionieranordnung 10, die einen beweglichen Teil 12 und einen ortsfesten Teil 14 umfasst. Am beweglichen Teil 12 ist ein Siebrahmen zur Halterung eines Siebes 16 mit einer Schablone bzw. Druckstruktur 18 angeordnet. Der bewegliche Teil 12 ist mit dem ortsfesten Teil 14 mittels als Stege ausgebildeter flexibler Elemente 20, 22, 24, 26 verbunden. Die flexiblen Elemente werden dabei hergestellt, indem Öffnungen 28, 30, 32, 34 in eine Metallplatte, insbesondere Aluminium-oder Stahlplatte, eingebracht werden. Durch diese Maßnahme wird die Metallplatte in einen ortsfesten Teil 14 und beweglichen Teil 12 unterteilt, wobei die Teile 12, 14 durch die flexiblen Elemente 20, 22, 24, 26 verbunden sind. Die Siebpositionieranordnung 10 ist somit monolithisch ausgeführt, d. h. ortsfester Teil 14 und beweglicher Teil 12 sind materialschlüssig miteinander verbunden und einstückig ausgeführt. Die flexiblen Elemente 20, 22, 24, 26 werden also durch das verbleibende Material zwischen dem beweglichen Teil 12 und dem ortsfesten Teil 14 definiert. Ein erstes flexibles Element 20 verbleibt zwischen einer ersten Öffnung 28 und einer zweiten Öffnung 30. Die zweite Öffnung 30 und eine dritte Öffnung 32 bilden das zweite flexible Element 22. Die dritte Öffnung 32 definiert mit einer vierten Öffnung 34 ein drittes flexibles Element 24. Schließlich wird ein viertes flexibles Element 26 durch die vierte Öffnung 34 und die erste Öffnung 28 ausgebildet. Wegen der im rechten Winkel eingebrachten Öffnungen 28, 30, 32, 34 sind auch die ausgebildeten flexiblen Elemente 20, 22, 24, 26 rechtwinklig ausgebildet. Der bewegliche Teil 12 und der ortsfeste Teil 14 der Siebpositionieranordnung 10 können so im Wesentlichen durch rechtwinklig eingebrachte Öffnungen 28, 30, 32, 34 einfach und kostengünstig aus einer einzigen Platte hergestellt werden.
  • Die durch die Materialstärke der Teile 12, 14 definierte Höhe der flexiblen Elemente 20, 22, 24, 26 ist größer als deren Breite, d. h. die Platte ist dicker als die Breite der durch die Öffnungen 28, 30, 32, 34 definierten flexiblen Elemente 20, 22, 24, 26. Der bewegliche Teil 12 der Siebpositionieranordnung 10 ist dadurch in einer horizontalen Ebene begrenzt beweglich und senkrecht zur Zeichenebene im Wesentlichen unbeweglich. Durch die Unbeweglichkeit des beweglichen Teils 12 senkrecht zur Zeichenebene ist keine weitere Stützung des beweglichen Teils 12 nötig. Gleichzeitig wird eine hohe Präzision beim Halten der Position des Siebes durch dessen Unbeweglichkeit senkrecht zur Zeichenebene erreicht.
  • Zum Bedrucken eines Substrats, beispielsweise einer Solarzelle, wird das Substrat vorpositioniert auf einem Transportband (nicht gezeigt) unter die Siebpositionieranordnung 10 gefahren. Das Substrat wird hierbei durch eine Vakuumansaugung auf dem Transportband festgehalten. Zur Positionierung des Siebes 16 gegenüber dem Substrat wird nun der bewegliche Teil 12 entsprechend einer zuvor erfassten Substratposition oder Position von Strukturen des Substrats positioniert. Die Positionierung erfolgt durch Verstellmittel, die einen X1-Antrieb 38, einen X2-Antrieb 40 und einen Y-Antrieb 41 umfassen. Der X1-Antrieb 38 und der X2-Antrieb 40 bewegen den beweglichen Teil 12 in X-Richtung, d. h. in Richtung des Doppelpfeils 42, während der Y-Antrieb 41 den beweglichen Teil 12 in Y-Richtung, d. h. in Richtung des Doppelpfeils 43 verschiebt. Wird der X1-Antrieb 38 nicht synchron mit dem X2-Antrieb 40 bewegt, wird der bewegliche Teil 12 gedreht. Durch die Kombination aus linearer Bewegung und Drehung des beweglichen Teils 12, kann das Sieb 16 exakt bezüglich einer Struktur auf dem Substrat positioniert werden. Durch die flexiblen Elemente 20, 22, 24, 26 kann der bewegliche Teil 12 spielfrei mittels der Antriebe 38, 40, 41 verschoben und anschließend ebenfalls spielfrei in seiner korrekten Position gehalten werden. Die Antriebe 38, 40, 41 sind als Exzenterantriebe ausgeführt, deren Exzenterbewegungen über jeweils zugeordnete Bewegungsübertragungselemente in Form von Stangen an den beweglichen Teil 12 übertragen werden.
  • Fig. 2 zeigt hierzu beispielhaft die Übertragung der Bewegung des X1-Antriebs 38 auf den beweglichen Teil 12. Der X1-Antrieb 38 umfasst einen elektrischen Motor (nicht gezeigt) mit einer Antriebswelle 44, die drehfest auf ein als Exzenter ausgeführtes Einlegeteil 46 eingepasst ist. Das Einlegeteil 46 ist wiederum drehfest mit der Innenseite eines Antriebslagers 48 verbunden. Das Antriebslager 48 ist als Kugellager ausgeführt und auf seiner Außenseite durch eine Klemmverbindung 50, die eine Klemmschraube 52 umfasst, mit einem Bewegungsübertragungselement 54 verbunden. Zur Befestigung und Wartung des Bewegungsübertragungselements 54 kann die Klemmschraube 52 gelöst und die Klemmverbindung 50 vom Antriebslager 48 abgenommen werden. Die in Fig. 2 ausgeführte Klemmverbindung 50 ist als ein Bestandteil des Bewegungsübertragungselements 54 ausgeführt. Die Klemmverbindung 50 und das Bewegungsübertragungselement 54 können allerdings auch mehrteilig ausgeführt sein.
  • Bei einer Drehung der Antriebswelle 44 wird das Bewegungsübertragungselement 54 in Richtung des Doppelpfeils 42 verschoben. Das Bewegungsübertragungselement 54 ist wiederum mit dem beweglichen Teil 12 verbunden, sodass der bewegliche Teil 12 durch den X1-Antrieb 38 ebenfalls in Richtung des Doppelpfeils 42 verschoben wird. Das Bewegungsübertragungselement 54 bewegt sich in einer Vertiefung 56 des ortsfesten Teils 14 auf gleicher Höhe senkrecht zur Zeichenebene mit dem beweglichen Teil 12. Hierdurch wird die Einleitung einer Kraft senkrecht zur Zeichenebene auf den beweglichen Teil 12 vermieden.
  • Der als Exzenterantrieb ausgeführte X1-Antrieb 38 verschiebt das Bewegungsübertragungselement 54 darüber hinaus in Richtung des Doppelpfeils 43. Wegen der Länge des Bewegungsübertragungselements 54 und der Verjüngung 58 des Bewegungsübertragungselements 54 sind allerdings die Auswirkungen in Richtung des Doppelpfeils 43 auf den beweglichen Teil 12 vernachlässigbar klein. Die Bewegung in Richtung des Doppelpfeils 43 erfolgt in erster Linie am Antriebslager 48, d. h. weit entfernt vom Angriffspunkt des Bewegungsübertragungselements 54 am beweglichen Teil 12. Darüber hinaus können unerwünschte Bewegungen durch eine entsprechende Gegensteuerung der anderen Antriebe kompensiert werden. Die Verjüngung 58 lässt eine Verformung des Bewegungs-übertragungssystems 54 in Doppelpfeilrichtung 43 zu. Bewegungen in Doppelpfeilrichtung 43 werden somit von dem beweglichen Teil 12 weitestgehend fern gehalten.
  • Zur Bestimmung der absoluten Position des beweglichen Teils 12 in X1-Richtung ist an einem ersten Vorsprung 60 des beweglichen Teils 12 ein optisches X1-Wegmesssystem 62 befestigt. Das optische X1-Wegmesssystem 62 kann beispielsweise durch eine Kameramessung oder eine interferometrische Messung den genauen Abstand des beweglichen Teils 12 zum ortsfesten Teil 14 bestimmen. Durch die Anordnung des X1-Wegmesssystems 62 am ersten Vorsprung 60 des beweglichen Teils 12, an dem auch das Bewegungsübertragungselement 54 befestigt ist, kann die absolute Bewegung in Richtung des Doppelpfeils 42 durch das X1-Wegmesssystem 62 bestimmt und zur Regelung des X1-Antriebs 38 verwendet werden.
  • Der X2-Antrieb 40 und dessen Bewegungsübertragung an den beweglichen Teil 12 ist analog zu der zuvor beschriebenen Bewegungsübertragung des X1-Antriebs 38 aufgebaut. Zur Verschiebung des beweglichen Teils 12 in Y-Richtung, d. h. in Richtung des Doppelpfeils 43, ist der Y-Antrieb 41, analog zu der Anordnung für die X1-Bewegung, über eine Exzenteranordnung mit einem Bewegungsübertragungselement 64 und einer Schraubbefestigung 66 mittels zweier Befestigungsschrauben 68, 70 mit dem beweglichen Teil 12 verbunden. Zur Minimierung unerwünschter Querbewegungen des Bewegungsübertragungselements 64 in Richtung des Doppelpfeils 42 weist das Bewegungsübertragungselement 64 eine Verjüngung 72 auf. Sowohl die Bewegung des Y-Antriebs, als auch die Bewegung des X2-Antriebs sind durch Wegmesssysteme (nicht gezeigt) überwacht. Neben der Positionsbestimmung des beweglichen Teils 12 können die Wegmesssysteme dazu eingesetzt werden, Abweichungen, beispielsweise kleine Abweichungen durch den Exzenterantrieb oder Schwingungen der Siebpositionieranordnung 10 zu erfassen und an eine Steuereinrichtung zu senden, die in der Lage ist, die Abweichungen durch Ansteuerung der Antriebe 38, 40, 41 auszugleichen.

Claims (14)

  1. Siebpositionieranordnung (10) zur Positionierung eines Siebes (16) einer Siebdruckeinheit, die mindestens einen beweglichen Teil (12) und mindestens einen ortsfesten Teil (14) aufweist, wobei das Sieb (16) an dem beweglichen Teil (12), das über zumindest ein Verstellmittel relativ zum ortsfesten Teil (14) verstellbar ist, anordenbar ist, wobei der bewegliche Teil (12) an dem ortsfesten Teil (14) über ein oder mehrere flexible Elemente (20, 22, 24, 26) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil (12) und der ortsfeste Teil (14) der Siebpositionieranordnung (10) monolithisch ausgeführt sind.
  2. Siebpositionieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil (12) als Aufnahme für einen Siebrahmen ausgeführt ist.
  3. Siebpositionieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Element (20, 22, 24, 26) als Steg ausgebildet ist.
  4. Siebpositionieranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Elemente (20, 22, 24, 26) gebogen und/oder gewinkelt ausgeführt sind.
  5. Siebpositionieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der flexiblen Elemente (20, 22, 24, 26) größer ist als deren Breite.
  6. Siebpositionieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verstellmittel der Siebpositionieranordnung mindestens einen Antrieb (38, 40, 41) umfasst.
  7. Siebpositionieranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Antrieb (38, 40, 41) am ortsfesten Teil (14) angeordnet ist.
  8. Siebpositionieranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Antrieb (38, 40, 41) ein Exzenterantrieb ist, wobei der Exzenter mittelbar oder unmittelbar am beweglichen Teil (12) angreift.
  9. Siebpositionieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil (12) gegenüber dem ortsfesten Teil (14) durch zwei Antriebe (38, 40) in eine erste Richtung (42) und einen Antrieb (41) in eine Richtung (43) senkrecht zur ersten Richtung (42) bewegbar ist.
  10. Siebpositionieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein an dem beweglichen (12) oder dem ortsfesten Teil (14) angeordneter Antrieb (38, 40, 41) mit einem Bewegungsübertragungselement (54, 64) verbunden ist, das an dem jeweils anderen Teil (12, 14) angreift.
  11. Siebpositionieranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bewegungsübertragungselement (54, 64) eine oder mehrere Verjüngungen (58, 72) aufweist.
  12. Siebpositionieranordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bewegungsübertragungselement (54, 56) an einem Vorsprung (60) des beweglichen und/oder ortsfesten Teils (12, 14) befestigt ist.
  13. Siebpositionieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wegmesssystem (62) zur Bestimmung der Position des beweglichen Teils (12) bezüglich des ortsfesten Teils (14) vorgesehen ist.
  14. Siebpositionieranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wegmesssystem (62) an einem Vorsprung (60) des beweglichen und/oder ortsfesten Teils (12, 14) angeordnet ist.
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