EP3894961A1

EP3894961A1 - Vorrichtung zum belichten von plattenförmigen werkstücken mit hohem durchsatz

Info

Publication number: EP3894961A1
Application number: EP19832544.1A
Authority: EP
Inventors: Steffen RÜCKER; Uwe Klowsky
Original assignee: Laser Imaging Systems GmbH
Current assignee: Laser Imaging Systems GmbH
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-10-20
Also published as: KR20210100657A; JP2022512416A; US11656556B2; CN113287066A; WO2020119863A1; US20220057721A1; JP7438219B2; DE102018132001A1

Abstract

Die Aufgabe, eine neue Möglichkeit zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken (6) bereitzustellen, bei der mit nur einer Bearbeitungseinheit (4) ein besonders hoher Durchsatz und eine verbesserte Genauigkeit erreichbar ist, wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein bewegliches Tischsystem (2) zwei gleichartige Tische (21, 22) auf einer gemeinsamen Schienenanordnung (23) mit einem linearen Schienenbereich unterhalb von einer Registriereinheit (3) und einer Bearbeitungseinheit (4) aufweist, sodass die Tische (21, 22) abwechselnd geradlinig entlang der gemeinsamen Schienenanordnung (23) in einer gleichen Tischbewegungsrichtung vollständig unter Registriereinheit (3) und Bearbeitungseinheit (4) hindurch fahrbar und durch eine Rechnereinheit (5) unabhängig voneinander steuerbar sind.

Description

Vorrichtung zum Belichten von plattenförmigen Werkstücken mit hohem Durchsatz

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken mit hohem Werkstückdurchsatz, insbesondere für die Erhöhung des Durchsatzes bei der Direktbelichtung von photosensitiven Beschichtungen auf Leiterplatten oder Wafem für das nachfolgende Ätzen von Leiterbahnen oder elektronischen Schaltkreisen.

Für die Herstellung von Leiterplatten und Wafem werden zunehmend Direktbelichtung sanlagen verwendet. Die Fertigungsprozesse sind dabei hochgradig automatisiert. Ein wesentlicher Produktionsparameter für Direktbelichtung sanlagen ist der erzielbare Durchsatz. Je kürzer die maschineninhärente Taktzeit ist, desto effizienter kann das System eingesetzt werden.

Im Allgemeinen ergibt sich die maschineninhärente Taktzeit aus der Summe von Handhabungs zeit, Belichtungszeit und Nebenzeit. Die Nebenzeit umfasst Prozesse, wie Werkstücktransport auf Bearbeitungstischen, Zielmarken-Registrierung, Werkstückausrichtung (Alignment) und Maschineneinstellungen (Adjustment).

Der eigentliche Bearbeitungsprozess ist beispielsweise bei Direktbelichtungsanlagen die Belichtung des Werkstücks, wie z.B. eines resistbeschichteten Substrats, wobei die Belich tungszeit im Wesentlichen fest vorgegeben ist durch die Materialeigenschaften, wie z.B. Resist empfindlichkeit, und die verfügbare Belichtungsenergie. So können zur Steigerung des Werkstoffdurchsatzes nur Handhabungszeiten und Nebenzeiten reduziert werden.

Aus dem Stand der Technik sind Belichtungssysteme für scheiben- oder plattenförmige Werkstücke bekannt, die ein Werkstück durch elektromagnetische Strahlung, vorwiegend im sichtbaren oder ultravioletten Spektralbereich, mit einem Laserstrahl oder auch mit einem Elektronen- oder Partikelstahl mit einem vorbestimmten Muster belichten können. Dabei läuft die Belichtung erst ab, nachdem die richtige Lagebeziehung zwischen dem Werkstück mit darauf befindlichen Markierungen (Zielmarken oder Targets) und einem in der Belichtungs Vorrichtung hinterlegten vorbestimmten Muster hergestellt ist. Dazu werden die auf dem Werkstück befindlichen Zielmarken durch eine Kamera erfasst und eine Ausrichtung von Werkstück und Belichtungsmuster zueinander vor oder im Belichtungsbereich vorgenommen.

Für das Herstellen von Leiterbahnen oder kleinster elektronischer Strukturen auf plattenförmigen Werkstücken, wie Leiterplattem oder Wafem, sind die mit hoher räumlicher Präzision auszufüh renden Belichtungsprozesse und die dafür erforderlichen Handhabungs- und Ausrichtungszeiten der plattenförmigen Werkstücke die begrenzenden Faktoren für die Steigemng des Durchsatzes an Werkstücken. Deshalb wird angestrebt, die Handhabungs- und Belichtungsschritte überlap pend oder zeitgleich auszuführen und bei gewünschter Belichtung von Vorder- und Rückseite in derselben Vorrichtung durch Umdrehen des Werkstücks die Nebenzeiten des Belichtungs vorgangs zu verkürzen. Solche Lösungen sind beispielsweise in den Schriften EP 0 951 054 Al, EP 0 722 123 Bl, US 6 806 945 B2 und JP 2010-181519 A offenbart.

Nachteilig an diesen Systemen ist, dass entweder zwei Belichtungseinrichtungen mit einer da zwischen befindlichen Wendeeinrichtung oder zwei Belichtungseinrichtungen für gleichzeitige Belichtung von Ober- und Unterseite vorhanden sein müssen.

Eine Lösung mit einer einzigen Lichtquelle für eine gleichzeitige beidseitige Belichtung ist aus der JP 2009-092723 A bekannt, bei der über einen Strahlteiler zwei Strahlwege erzeugt und über Spiegelkollimatoren parallele gegensinnige Strahlenbündel durch jeweils eine Photomaske hindurch zur Belichtung beider Seiten eines Substrats benutzt werden, wobei jedoch quasi eine Kontaktbelichtung erforderlich ist und die dafür benötigten Masken extrem teuer sind, weil sie bei erforderlichen Änderungen des Belichtungsmusters kaum anpassbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Möglichkeit zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken bereitzustellen, bei der mit nur einer Bearbeitungseinheit ein besonders hoher Durchsatz und eine verbesserte Genauigkeit erreicht wird. Als eine erweiterte Aufgabe soll eine beidseitige Bearbeitung des Werkstücks mit derselben Bearbeitungseinheit möglich sein, ohne dass eine Zwischenlagerung erforderlich ist, und eine Verringerung der erforderlichen Grundfläche der gesamten Bearbeitungsmaschine gegenüber Maschinen mit gleichem Durchsatz erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, die ein bewegliches Tischsystem zur Aufnahme eines plattenförmigen Werkstücks und über dem beweglichen Tischsystem eine Registriereinheit zum Erfassen von Zielmarken sowie eine Bearbeitungseinheit mit einem steuerbaren Bearbeitungspfad zur Bearbeitung des Werkstücks aufweist und eine Rechnereinheit zur Steuerung der Ausrichtung zwischen Bear beitung seinheit und Werkstück und örtlicher Differenzierung einer vorgegebenen Bearbeitung in Abhängigkeit von einer aufgrund der registrierten Zielmarken ermittelten Lage des Werkstücks enthält, dadurch gelöst, dass das bewegliche Tischsystem zwei gleichartige Tische auf einer ge meinsamen Schienenanordnung mit einem linearen Schienenbereich unterhalb von Registrier einheit und Bearbeitungseinheit aufweist, sodass die Tische abwechselnd geradlinig entlang der gemeinsamen Schienenanordnung in einer gleichen Tischbewegungsrichtung vollständig unter Registriereinheit und Bearbeitungseinheit hindurch fahrbar und durch die Rechnereinheit unab hängig voneinander steuerbar sind.

Vorteilhaft ist die Rechnereinheit mit Mitteln zur unabhängigen Steuerung der beiden Tische bezüglich Richtungssinn, Geschwindigkeit der Tischbewegung sowie abwechselnder Ein- und Ausfahrt der Tische zwecks Be- und Entladung von plattenförmigen Werkstücken ausgestattet, um plattenförmige Werkstücke von zwei gegenüberliegenden Seiten der Schienenanordnung der Registrierung der Zielmarken bei der Einfahrbewegung und der zeilenweisen Bearbeitung bei der Ausfahrbewegung in Abhängigkeit von der ermittelten Position der Zielmarken sowie einer Be- und Entladung des jeweils vollständig aus einem Bearbeitungsgehäuse ausgefahrenen Tisches zuzuführen.

Die Registriereinheit hat zweckmäßig eine lineare Ausrichtung quer zur Tischbewegungs richtung und weist wenigstens zwei Sensorbereiche auf, um Positionsmarken mindestens in lateralen Kantenbereichen der Tische oder darauf befindlicher plattenförmiger Werkstücke bei Durchfahrt eines der Tische unter der Registriereinheit räumlich zu erfassen.

Zweckmäßig ist die Bearbeitungseinheit parallel zur Registriereinheit angeordnet und weist einen steuerbaren Bearbeitungspfad quer zur Tischbewegungsrichtung auf, um zeilenweise eine Bearbeitung des plattenförmigen Werkstücks durchführen zu können.

Die Registriereinheit ist vorteilhaft mit Kameras zur Detektion von Positionen der Zielmarken des plattenförmigen Werkstücks ausgestattet, wodurch mittels der Rechnereinheit und Vor einstellungen der Werkstückgröße die Lage des Werkstücks erkennbar und ein Signal zur Beendigung der Einfahrbewegung und Einleitung der Ausfahrbewegung eines der Tische zur Durchführung der vorgegebenen Bearbeitung erzeugbar ist.

Zweckmäßig weist die Rechnereinheit eine Verzögerungseinrichtung für eine Richtungsumkehr der Einfahr- zur Ausfahrbewegung der Tische auf, mit der die Richtungsumkehr in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Registriereinheit und Bearbeitungseinheit erst auslösbar ist, wenn eine hintere Kante des plattenförmigen Werkstücks den Bearbeitungspfad der Bearbeitungseinheit oder den Detektionsbereich der Registriereinheit überschritten hat, je nachdem, welcher von beiden zuletzt durchfahren wurde.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Rechnereinheit unterschiedliche Geschwindig keitsregimes bei der Einfahr- zur Ausfahrbewegung der Tische enthält, die an eine Abtast geschwindigkeit der Registriereinheit und eine vordefinierte Bearbeitungsgeschwindigkeit der Bearbeitungseinheit angepasst sind, wobei die mittlere Geschwindigkeit der Einfahrbewegung höher als die mittlere Geschwindigkeit der Ausfahrbewegung gewählt ist.

Die Registriereinheit weist vorteilhaft eine Blitzbeleuchtung auf, um die Zielmarkenabtastung auf solche Bereiche der Tische oder darauf befindlicher plattenförmiger Werkstücke zu beschränken, in denen Zielmarken zu erwarten sind.

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn einer der Tische innerhalb des Bearbeitungs gehäuses bei der Einfahrbewegung zur Abtastung der Zielmarken mittels der Registriereinheit und bei der Ausfahrbewegung zur zeilenweisen Bearbeitung mittels der Bearbeitungseinheit vorgesehen ist, wobei gleichzeitig der andere der Tische im ausgefahrenen Zustand außerhalb des Bearbeitungsgehäuses einer Be- und Entladung der Werkstücke zugeführt ist.

Vorzugsweise sind zwei quer zur Tischbewegungsrichtung parallel arbeitende Greifer zur Be- und Entladung jeweils eines Tisches an jeder Ausgangsseite der Schienenanordnung außerhalb des Bearbeitungsgehäuses vorhanden.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Transportsystem zur Bereitstellung der plattenförmigen Werkstücke für eine beidseitige Bearbeitung außerhalb des Bearbeitungs gehäuses und innerhalb eines äußeren Maschinengehäuses ausgestattet, mit dem die einseitig bearbeiteten Werkstücke von der einen an die andere Ausgangsseite der Schienenanordnung unter Vornahme einer Wendebewegung überführbar sind.

Als Transportsystem sind in einer ersten zweckmäßigen Ausführung zwei Gelenkarmroboter vor handen, die einen zweiseitigen, drehbaren Greiferkopf aufweisen, der durch Drehung des Greifer kopfes für die Entnahme eines fertig bearbeiteten Werkstücks und das Auflegen eines noch nicht fertigen Werkstücks ausgebildet ist, und die durch Übergabe einseitig bearbeiteter Werkstücke von einem Gelenkarmroboter zum anderen für eine inhärente Wendebewegung vorgesehen sind.

Alternativ dazu ist in einer zweiten bevorzugten Ausführung als Transportsystem ein einseitig nebengeordneter Rollenförderer vorhanden, der mit jeweils einer Doppelanordnung von quer zur Tischbewegung beweglichen Greifern zur Entnahme eines fertig bearbeiteten Werkstücks und zum Auflegen eines noch nicht fertigen Werkstücks ergänzt ist.

Dabei ist im Rollenförderer vorteilhaft eine Wendeeinrichtung als eine gabelförmige Wende klappe integriert, die an einer Längsseite der Wendeklappe in der Rollenebene des Rollenförde rers schwenkbar ist, wobei das plattenförmige Werkstück mittels Förderrollen des Rollenför- derers in Gabelöffnungen der gabelförmigen Wendeklappe einfahrbar und nach einer Schwenk bewegung der Wendeklappe aus den Gabelöffnungen ausfahrbar ist.

Die Wendeeinrichtung ist vorzugsweise als eine gabelförmige Wendeklappe so ausgebildet, dass sie an ihrer Längsseite in der Rollenebene schwenkbar und in einer 90°-Position zur Förderebene feststellbar ist, wobei das plattenförmige Werkstück mittels der Förderrollen des Rollenförderers durch einen Schlitz zwischen schwenkbarer Längsseite und Gabelelementen der gabelförmigen Wendeklappe ohne Wendung hindurch fahrbar ist.

Außerhalb des Bearbeitungsgehäuses sind an jeder Ausgangsseite der Schienenanordnung des Tischsystems quer zur Tischbewegungsrichtung bewegliche Greifer zur Beladung und Entladung des jeweils ausgefahrenen Tisches vorhanden, die für das gleichzeitige Entnehmen eines bearbeiteten Werkstücks und Auflegen eines nicht oder nicht fertig bearbeiteten Werkstücks an jeder Ausgangsseite der Schienenanordnung jeweils als Doppelanordnung von parallel betriebenen Greifern ausgebildet sind.

Des Weiteren sind die Registriereinheit und die Bearbeitungseinheit vorzugsweise als unmittel bar nebeneinander befindliche parallele Doppeleinheit in der Mitte über der Schienenanordnung des Tischsystems angeordnet, um die beiden Tische von beiden Seiten mit jeweils ein und derselben Registriereinheit und Bearbeitungseinheit abzutasten und zu bearbeiten, wobei beim „On-the-Fly“-Registrier- und Bearbeitungsregime bei der Tischeinfahrbewegung erfasste und gegenüber einem auszuführenden Bearbeitungsmuster abweichende Orte der Zielmarken unmit telbar bei der Tischausfahrbewegung zu berücksichtigen sind, um die Abweichungen der Lage der Zielmarken für die Ausrichtung des Bearbeitungsmusters durch Einrechnung der Abwei chungen in die Daten des Bearbeitungsmusters anzupassen.

Die Registriereinheit kann alternativ in zwei Registriereinrichtungen, die zu beiden Seiten der Bearbeitungseinheit angeordnet sind, aufgeteilt sein, sodass das Regime aus Registrierung„On the Fly“ und Bearbeitung für beide Tische zeitgleich, aber alternativ abwechselnd realisierbar ist.

Ferner weist die Registriereinheit für die Zielmarkenabtastung zweckmäßig mindestens zwei auf einer Linie quer zur Tischbewegungsrichtung angeordnete Kameras auf, wobei die Position ent lang der Linie in Abhängigkeit von der zu erwartenden Lage der Zielmarken auf dem Werkstück einstellbar ist. Dabei sind die Kameras vorzugsweise mit einer Blitzeinrichtung ausgestattet, um Bildaufnahmen bei schneller Tischbewegung mit kurzen Verschlusszeiten zu ermöglichen. Optional sind die mit einer Blitzeinrichtung ausgestatteten Kameras mit kurzen Verschlusszeiten für schnelle Tischbewegung in Längsrichtung zusätzlich für Bildaufnahmen quer zur Tisch- bewegung bei langsamer oder angehaltener Tischbewegung vorgesehen, wenn mehrere Zielmarken nicht im Kantenbereich des Tisches oder Werkstücks angebracht sind und sich der andere Tisch im Bearbeitungsregime befindet.

Vorzugsweise ist die Bearbeitungseinheit als zeilenweise scannende Belichtungseinheit ausge bildet, um photoempfindliche Schichten mit einem Belichtungsmuster zu versehen.

Dabei weist die Belichtungseinheit zweckmäßig eine steuerbare Lichtquelle zur Belichtung von Werkstücken mit einem mittels eines Polygonspiegels gescannten Laserstrahl auf.

Des Weiteren kann die Bearbeitungseinheit vorteilhaft als Laserbearbeitungseinheit ausgebildet sein, um Werkstücke mittels eines gesteuerten Laserstrahls durch Laserablation oder Laser schneiden zu bearbeiten.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführung ist die Bearbeitungseinheit als Materialablage- rungseinheit ausgebildet, um Werkstücke mittels gesteuerten Materialauftrags zu bearbeiten. Dazu kann die Bearbeitungseinheit zweckmäßig als Laserbearbeitungseinheit nach der LIFT- Technologie ausgebildet sein, um feste Materialien von Spenderschichtsubstraten durch gesteu erte laserinduzierte Vorwärtsübertragung als Beschichtungsmuster auf Werkstücke aufzutragen, oder sie ist als eine Ink-Jet-Einheit ausgebildet, um transient flüssige Materialien mittels steuerbarer Düsen als Beschichtungsmuster auf Werkstücke aufzutragen.

Die Erfindung basiert auf der Grundüberlegung, dass der Durchsatz bei der Bearbeitung von Werk stücken bei festen Prozessparametem nur dann erhöht werden kann, wenn die Bearbeitungs einheit nahezu kontinuierlich mit gewünschten Bearbeitungsprozessen, wie z.B. Belichtungs prozessen, ausgelastet ist und die Handhabungs- und Nebenzeiten insbesondere dadurch verkürzt werden, dass die Zielmarkenregistrierung und die Ausrichtung des Werkstücks zum Bearbei tungsmuster in ähnlicher Weise kontinuierlich und parallel zum Bearbeitungsprozess erfolgen und der Werkstückwechsel möglichst kurze Bearbeitungspausen benötigt.

Gemäß der Erfindung wird diese Problemstellung gelöst, indem zwei Tische in einer Ebene auf einer gemeinsamen Linearführung angeordnet sind, um die Werkstückwechselzeit auf eine Tischwechselzeit beim Durchlauf durch die Bearbeitungseinheit zu reduzieren. Beide Tische bewegen sich dabei unabhängig voneinander entlang derselben Führungsschienen der Linearführung und können sich während der Bewegung bis auf einen vorgegebenen Minimalabstand einander nähern, die gleiche Bewegungsrichtung mit gleichem oder entgegengesetztem Richtungssinn und mit gleichen oder unterschiedlichen Geschwindigkeiten fahren.

Für einen möglichen Bearbeitungsprozess wird ein zeilenweise quer zur Tischbewegungs richtung fortschreitender Bearbeitungspfad, vorzugsweise mit einem Laserscanner, verwendet, wobei eine Registriereinheit zur Erfassung der Lage der Werkstücke oder darauf befindlichen Zielmarken, die beispielsweise als kreisförmige Targets oder Durchgangslöcher ausgebildet sind, benötigt wird, um die erforderliche Präzision sicherzu stellen. Die Registriereinheit besteht aus quer zur Tischbewegungsrichtung beweglichen Kameras (zwei oder mehrere Kameras mit Flächen- oder Linearsensoren), um in jeder beliebigen Position Kanten oder Zielmarken der Werkstücke erfassen zu können. Dadurch können die Registrierzeiten durch streifenweise Zielmarkenaufnahmen an die bewährte zeilenweise Bearbeitung, vorzugsweise Belichtung mit einer gescannten Laserlinie, angeglichen, Vollbildauswertungen des gesamten Werkstücks zur Erfassung der Zielmarken vermieden und die Übereinstimmung des Bearbeitungsmusters mit der durch die Zielmarkenregistrierung erfassten Lage des Werkstücks mittels elektronischer Ausrichtung der Bearbeitungsdaten hergestellt werden.

Ferner sollten die Kameras über dynamische Eigenschaften (hohe Bildaufnahmefrequenz) verfügen, die eine lückenlose Erfassung des Werkstücks während der Tischbewegung (in y- Richtung) gestatten und somit eine fliegende Zielmarkenerfassung im laufenden Betrieb der Tischbewegung für den unmittelbar nachfolgenden Bearbeitungsprozess („On-the-Fly“-Regis- trierung) ermöglichen.

Da eine Tischbeladung mit beispielsweise rechteckigen Werkstücken, wie z.B. Leiterplatten, per se eine sehr genaue Ausrichtung zu den Tischkoordinaten ermöglicht, kann die Zielmarken- registrierung in solchen Fällen ohne weitere Zwischenspeicherung der Bilddaten direkt zur Berechnung einer elektronisch angepassten Ausrichtung der Bearbeitungsmuster verwendet wer den („On-the-Fly-Alignment“). Damit entfallen jegliche mechanische Tisch- oder Werkstück lagekorrekturen und die Ausrichtungsnebenzeit wird praktisch eingespart und mit der laufenden Datenstromaufbereitung kombiniert.

Außerdem wird der mechanische Durchsatz der Bearbeitungseinheit dadurch erhöht, dass die Bearbeitungseinheit von zwei Seiten mit zwei separat steuerbaren, abwechselnd durchfahrenden Tischen ausgelastet wird.

Für die Maximierung der Maschineneffizienz bzw. des Werkstückdurchsatzes ist auch eine Verringerung der Verfahrwege der zwei Tische zweckdienlich. Die Gesamtlänge des Systems ergibt sich dabei aus vier Tischlängen zuzüglich Sicherheitsabständen und den mittig im Gesamtsystem angeordneten Zonen von Registriereinheit und Bearbeitungseinheit. Jedes Werk stück durchfährt während eines Bearbeitungsprozesses zunächst mit einer zulässigen Regis triergeschwindigkeit vollständig sowohl Registriereinheit als auch Bearbeitungseinheit (Reihen folge unterschiedlich je nach Tischeinfahrseite) und nach Richtungsumkehr findet die Bearbei tung/Belichtung auf dem Rückweg mit einer vorgegebenen Bearbeitungsgeschwindigkeit statt. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit wird beispielsweise bei der Belichtung einer photoempfind lichen Resistbeschichtung durch die oben genannte vorgegebene Belichtungszeit bestimmt. Die Ausdehnungen von Registrier- und Bearbeitungseinheit in y-Richtung haben maßgeblichen Ein fluss auf die Gesamtfahrwege der Tische.

In bekannten Belichtungssystemen auf DMD-Basis (Digital Micromirror Device), die entweder ein x-y- Verfahren mit mindestens zwei Reihen mit versetzten DMD-Köpfen erfordern und typischerweise eine erhebliche y-Ausdehnung der Belichtungszone größer 120 mm aufweisen, müsste die vorliegende Erfindung größere Verfahrwege der Tische einplanen gegenüber einem bevorzugt einsetzbaren Polygonscanner, der ein Strahlenbündel mit einer Ausdehnung von deutlich kleiner 0,5 mm in y-Richtung und daher nur minimalen Einfluss auf die erforderlichen Tischverfahrwege aufweist. Ähnlich müsste der Mehrbedarf an Verfahrweg der Tische für andere Bearbeitungseinheiten Flüssigkeits- oder Tröpfchenstrahlen eingeschätzt werden, wie z.B. beim Aufträgen von Materialien mittels Ink-Jet-Technologie, beispielweise von Farben, Lacken, Klebern, Resisten und Lötstoppmarkern usw..

Des Weiteren wird durch unterschiedliche vorrichtungsadaptierte Handhabungs Systeme ermög licht, die beidseitige Bearbeitung eines Werkstücks in einem Werkstückdurchlauf durch dieselbe Bearbeitungsanlage durchzuführen, wofür die beidseitige Beschickung der Bearbeitungseinheit besonders vorteilhaft ausgenutzt werden kann, indem eine bevorzugt innerhalb eines Maschinen gehäuses installierte Handhabungseinheit den Tisch-zu-Tisch-Transport des einseitig bearbeiteten Werkstücks mit dessen inhärenter Drehung realisiert, während zeitlich parallel weitere Werkstücke auf der einen Seite der zweiseitig beschickbaren Vorrichtung geladen und bearbeitet werden.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Bearbeitung von plattenförmigen Werk stücken, wie z.B. Leiterplatten oder Wafern, derart zu effektivieren, dass mit einer Bearbeitungs einheit ein besonders hoher Durchsatz mittels zweier separater gegenläufig betriebener Tische auf einer gemeinsamen Schienenanordnung erreicht wird. Damit wird nicht nur der Durchsatz, sondern auch die Präzision der Bearbeitung auf beiden Tischen aufgrund der Nutzung derselben Schienenanordnung erhöht. Mit einem angepassten Handhabungs System ist besonders effektiv eine beidseitige Bearbeitung eines Werkstücks mit derselben Bearbeitungseinheit bei einem einzigen Werkstückdurchlauf möglich, sodass keine Zwischenlagerung und keine zweite, nach- geordnete Bearbeitungseinheit erforderlich sind, wobei gegenüber Maschinen mit gleichem Durchsatz eine Verringerung der erforderlichen Grundfläche der gesamten Bearbeitungs maschine erreicht wird.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: zwei schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung bei beid seitiger, abwechselnder Beschickung mit plattenförmigen Werkstücken, wobei a) die Registrierung und Bearbeitung des linksseitig vorliegenden Werkstücks und den rechts seitigen Werkstückwechsel und b) die Registrierung und Bearbeitung des rechtsseitig vorliegenden Werkstücks und den linksseitigen Werkstückwechsel veranschaulicht;

Fig. 2: eine achtteilige Darstellung (in Teilabbildungen a bis h) eines schematischen Prozess ablaufs der Werkstückbearbeitung und der gleichzeitig ablaufenden Werkstückhand habung mittels zweier Gelenkarmroboter;

Fig. 3: ein Zeitdiagramm für den Verlauf von Registrierung und Bearbeitung sowie einen Tisch-zu-Tisch-Transport mit Drehung des Werkstücks für die rückseitige Bearbeitung;

Fig. 4: eine zweiteilige Darstellung (in Teilabbildungen a und b) eines schematischen Ablaufpro zesses einer zu Fig. 2 alternativen Werkstückhandhabung mittels eines Rollenförderers;

Fig. 5: eine Detaildarstellung für die Wendeeinrichtung mit Pfeilen für den Bewegungsablauf.

Fig. 6: eine vorteilhafte Ausführungsform der Wendeeinrichtung mit einer Durchlauföffnung, wenn die Wendeeinrichtung auf dem halben Schwenkweg angehalten ist, zum alter nativen Durchlass eines Werkstücks ohne Wendung;

Fig. 7: Darstellung eines zu Fig. 1 modifizierten Bearbeitungsprozesses, in denen a) die Regis trierung und Bearbeitung des linksseitig vorliegenden Werkstücks und der rechtsseitige Werkstückwechsel und b) die Registrierung und Bearbeitung des rechtsseitig vorliegen den Werkstücks und der linksseitige Werkstückwechsel veranschaulicht sind, wobei an jeder Ausgangsseite der Schienenanordnung im Bearbeitungsgehäuse eine separierte Regis triereinrichtung für die Zielmarken der Werkstücke vorhanden ist, um zur Bearbeitung auf einem Tisch parallel eine Registrierung auf dem anderen Tisch vornehmen zu können; Fig. 8: eine Darstellung einer vorteilhaften Ausführung einer Registriereinheit zur Zielmarken aufnahme in zwei streifenförmigen Bereichen entlang der Werkstückkanten;

Fig. 9: ein Taktschema für die Zielmarkenregistrierung„On the Fly“ mit einer Detaildarstellung der Zielmarkenverzerrung infolge der Tischbewegung;

Fig. 10: eine Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführung einer Registriereinheit zur Zielmarkenaufnahme in drei streifenförmigen Bereichen;

Fig. 11: eine zweiteilige Darstellung (in Teilabbildungen a und b) des Be- und Entladevorgangs der zwei Tische gemäß der Ausführung von Fig. 4 in einer vorteilhaften Ausführung mit zwei parallel geführten Greifern.

Eine erfindungsgemäße Bearbeitungs Vorrichtung 1 zum Bearbeiten von plattenförmigen Werk stücken 6 umfasst - wie in Fig. 1 schematisch dargestellt - ein bewegliches Tischsystem 2 zur Aufnahme und Bewegung des Werkstücks 6 und über dem beweglichen Tischsystem 2 eine Re gistriereinheit 3 zum Erfassen von Zielmarken 33 (nur in Fig. 8 und 10 dargestellt) sowie eine Bearbeitungseinheit 4, die als eine quer zur Tischbewegungsrichtung das Werkstück 6 zeilen weise scannende Bearbeitungs Station ausgebildet ist, und enthält eine Rechnereinheit 5 zur Steue rung der Ausrichtung zwischen Bearbeitungseinheit 4 und Werkstück 6 und örtlicher Diffe renzierung einer vorgegebenen Bearbeitung in Abhängigkeit von der aufgrund der registrierten Zielmarken 33 ermittelten Lage des Werkstücks 6.

Das bewegliche Tischsystem 2 weist zwei gleichartige Tische 21 und 22 auf einer gemeinsamen Schienenanordnung 23 (im Sinne einer gemeinsamen Linearführung) mit einem vorzugsweise aus zwei Schienen gebildeten linearen Schienenbereich in einer Ebene unterhalb der Registrier einheit 3 und der Bearbeitungseinheit 4 auf, sodass die Tische 21, 22 abwechselnd geradlinig entlang einer Tischbewegungsrichtung (y-Richtung) unabhängig voneinander entlang derselben Führungsschienen des als Linearführung ausgebildeten Tischsystems 2 bewegbar sind und während der Bewegung die gleiche Bewegungsrichtung mit gleichem oder unterschiedlichem Richtungssinn und mit gleichen oder unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufweisen und jeweils vollständig unter Registriereinheit 3 und Bearbeitungseinheit 4 hindurch fahrbar sind.

Die Registriereinheit 3 hat eine lineare Ausrichtung quer zur Tischbewegungsrichtung und weist wenigstens zwei Sensorbereiche auf, um Positionsmarken mindestens in lateralen Kanten bereichen der Tische 21, 22 oder der darauf befindlichen Werkstücke 6 bei der Durchfahrt eines der Tische 21, 22 unter der Registriereinheit 3 räumlich zu erfassen. Dabei sind die Sensor- bereiche vorzugsweise durch kompakte Kameras 31 gebildet, die z.B. Flächenkameras oder Zeilenkameras sein können.

Die Bearbeitungseinheit 4 ist vorteilhaft als eine parallel zur Registriereinheit 3 angeordnete Bear beitungsstation ausgebildet, die einen steuerbaren Bearbeitungspfad quer zur Tischbewegungs richtung, vorzugsweise in Form eines gescannten Bearbeitungsstrahls aufweist, um eine zeilen weise Bearbeitung des plattenförmigen Werkstücks 6 durchzuführen. Als steuerbare Bearbei tungspfade kommen insbesondere linear gescannte Laserstrahlen, aber auch Elektronenstrahlen oder Partikelstrahlen in Betracht. Diese können besonders bevorzugt in einer zeilenweise scan nenden Belichtungseinheit 41 (siehe Fig. 2 oder 4) zur Direktbelichtung eingesetzt sein. Alter nativ kann die Bearbeitungseinheit 4 aber auch eine andere linear zeilenweise steuerbare Bearbei tungsstation aufweisen, wie z.B. eine Laserschneideinrichtung oder andere Laserbearbeitungs systeme, wie z.B. eine Laserablationseinheit oder ein LIFT-System, d.h. engl.: Laser Induced Forward Transfer System (nicht gezeichnet, siehe z.B. https://www.hiperlam.eu/technologies) oder eine Ink-Jet-Einheit 42 (nur in Fig. 7 gezeichnet) oder andere Materialablagerungssysteme.

Die Rechnereinheit 5 ist mit Mitteln zur unabhängigen Steuerung der beiden Tische 21, 22 bezüglich Richtungssinn, Geschwindigkeit der Tischbewegung sowie abwechselnder Ein- und Ausfahrt der Tische 21, 22 zwecks Be- und Entladung ausgestattet, um plattenförmige Werkstücke 6 von zwei gegenüberliegenden Seiten der Schienenanordnung 23 einer Regis trierung der Zielmarken 33 bei der Einfahrbewegung und einer zeilenweisen Bearbeitung bei der Ausfahrbewegung zuzuführen, wobei die Bearbeitung nach einer Ausrichtung zwischen Bear beitung seinheit 4 und Werkstück 6 und mit örtlicher Differenzierung gemäß einem vorge gebenen Bearbeitungsmuster durch die Rechnereinheit 5 in Abhängigkeit von einer aufgrund der registrierten Zielmarken 33 ermittelten Lage des Werkstücks 6 gesteuert wird.

Des Weiteren sorgt die Rechnereinheit 5 für die Be- und Entladung eines der jeweils abwech selnd vollständig aus einem Bearbeitungsgehäuse 7 ausgefahrenen Tisches 21 oder 22, wobei das Bearbeitungsgehäuse 7 einen mit Reinraumbedingungen ausgestatteten Raum umgibt, der von der Bearbeitungs Vorrichtung 1 die Registriereinheit 3 und Bearbeitungseinheit 4 sowie einen in beiden Richtungen zum jeweiligen Ausgangsbereich der Schienenanordnung 23 vorgelagerten Raum von mindestens einer Tischlänge enthält. In der in Fig. 1 gezeigten Arbeitsvariante weist das Bearbeitungsgehäuse 7 an den beiden gegenüberliegenden Ausgangsbereichen der Tische 21, 22 Reinigungselemente (sog. Cleaner 71) für die Oberflächenreinigung der Werkstücke 6 auf. Anhand der zwei Teilabbildungen von Fig. 1 soll nun die erfindungsgemäße parallele Werkstückbearbeitung in der Bearbeitungs Vorrichtung 1 erläutert werden. Dazu zeigt Teilabbil dung a) den Vorgang, dass der erste Tisch 21 bereits mit einem unbearbeiteten Werkstück 61 beladen ist und entlang der Schienenanordnung 23 in das Bearbeitungsgehäuse 7 einfährt, dabei den Cleaner 71 durchfährt und entlang der fett gestrichelten Einfahrtrichtung zunächst die Regis triereinheit 3 und gleich anschließend die Bearbeitungseinheit 4 vollständig durchquert. Dabei muss das unbearbeitete Werkstück 61 beide Einheiten 3 und 4 durchfahren und mindestens mit allen seinen Teilen die Registriereinheit 3 und Bearbeitungseinheit 4 verlassen haben, während der Tisch 21 möglicherweise nicht vollständig durchgefahren ist, wie als fein gestrichelte Silhouette von Tisch 21 und Werkstück 61 gezeichnet, wenn der Tisch 21 eine größere Fläche als das unbearbeitete Werkstück 61 aufweist. Dadurch kann wertvolle Zeit eingespart werden, je größer der Flächenunterschied zwischen Tisch 21 und Werkstück 61 ist.

Beim Durchfahren der Registriereinheit 3 ist das unbearbeitete Werkstück 61 bereits bezüglich der darauf befindlichen Zielmarken 33, bevorzugt aufgebrachte Targets oder eingebrachte Durchgangslöcher, abgetastet worden. Die Registriereinheit 3 enthält dafür in x-Richtung beweg liche Kameras 31 (zwei oder mehrere Kameras mit Flächen- oder Linearsensoren), um jede beliebige Position auf dem unbearbeiteten Werkstück 61 erfassen zu können. Bei regulärem Betrieb sind jedoch die unbearbeiteten Werkstücke 61, ihre Größe und die Anzahl der darauf befindlichen Zielmarken 33 genau bekannt, sodas s die Kameras 31 zwar beweglich sind, aber für die Abtastung der Zielmarken 33 einer konkreten Werkstückcharge fest voreingestellt werden. Eine Bewegung der Kameras 31 kann auch dann entfallen, wenn entweder eine Kombination aus Flächen- oder Linienkameras die komplette Breite des Tisches 21, 22 lückenlos erfassen kann.

Damit die Abtastung der Zielmarken 33 beim Durchfahren sofort („On the Fly“) erfolgen kann, müssen die Kameras 31 über dynamische Eigenschaften (hohe Bildaufnahmefrequenz) verfügen, die eine lückenlose Erfassung des unbearbeiteten Werkstücks 61 während der Bewegung in Tischbewegungsrichtung (y-Richtung) gestattet. Die„On-the-Fly“-Registrierung bedeutet hier, dass die Positionsdaten der Zielmarken 33 und damit die Lage des unbearbeiteten Werkstücks 61 direkt für die Ausrichtung zwischen unbearbeitetem Werkstück 61 und Bearbeitungsmuster durch Anpassung der Bearbeitungsdaten für die Bearbeitung in der Bearbeitungseinheit 4 durch die Rechnereinheit 5 verarbeitet werden.

Hat der erste Tisch 21 seine Einfahrbewegung beendet, indem alle Teile des unbearbeiteten Werk stücks 61 die Registriereinheit 3 und Bearbeitungseinheit 4 passiert haben, steuert die Rechner- einheit 5 seine Bewegungsrichtung um und er durchfährt die Bearbeitungseinheit 4 und die Registriereinheit 3 rückwärts, dargestellt durch die fett gepunktete Bewegungslinie, wobei in der Bearbeitungseinheit 4 die zeilenweise Bearbeitung des unbearbeiteten Werkstücks 61 erfolgt.

In einem parallelen Zeitabschnitt ist der zweite Tisch 22 auf der rechten Seite der Teilabbildung a) von einem einseitig bearbeiteten Werkstück 62 entladen und mit einem neuen unbearbeiteten Werkstück 61 beladen worden. Damit steht der zweite Tisch 22, noch bevor der erste Tisch 21 das Bearbeitungsgehäuse 7 verlassen hat, zur Bearbeitung bereit und kann bereits dann, wenn der erste Tisch 21 seine Bearbeitung erhält, in das Bearbeitungsgehäuse 7 einfahren, den Cleaner 71 durchlaufen und dem Tisch 21 mit minimalem Abstand folgen. Dieser Ablauf ist in Teilabbildung b) von Fig. 1 gezeigt.

Dabei fährt der zweite Tisch 22 gemäß der fett gestrichelten Bewegungslinie in das Bearbei tungsgehäuse 7 ein, durchfährt zuerst die Bearbeitungseinheit 4, ohne bearbeitet zu werden, um anschließend beim Durchlauf der Registriereinheit 3 bezüglich der Positionen der Zielmarken 33 „On the Fly“ abgetastet zu werden. Dabei muss der zweite Tisch 22 die Registriereinheit 3 wiederum soweit durchfahren, bis das unbearbeitete Werkstück 61 vollständig (mit allen seinen Teilen) die Registriereinheit 3 verlassen hat. Danach wird die Bewegungsrichtung des ersten Tisches 21 umgekehrt und die Rechnereinheit 5 sorgt für die angepasste und ausgerichtete Bear beitung des Bearbeitungsmusters in der Bearbeitungseinheit 4.

Beim Einfahren des zweiten Tisches 22 hat der erste Tisch 21 gleichzeitig das Bearbeitungs gehäuse 7 an der gegenüberliegenden Seite verlassen und ist von dem einseitig bearbeiteten Werkstück 62 entladen und mit einem neuen unbearbeiteten Werkstück 61 beladen worden und steht somit für das erneute Einfahren bereit, das genau dann beginnt, wenn der zweite Tisch 22 nach seiner Richtungsumkehr die zeilenweise Bearbeitung in der Bearbeitungseinheit 4 durch läuft. Nach Abschluss der Bearbeitung auf dem zweiten Tisch 22 schließt sich erneut die Proze dur gemäß der Teilabbildung a) von Fig. 1 an und setzt sich dann mit dem Vorgang gemäß Teilabbildung b) fort usw.

Um die Tischwechselzeit so weit wie möglich zu reduzieren, werden die zwei Tische 21, 22 in einer Ebene auf der gemeinsamen Schienenanordnung 23 so eng wie möglich zueinander be wegt. Beide Tische 21, 22 bewegen sich unabhängig voneinander jeweils von einer der beiden Bahnenden der Schienenanordnung 23 in y-Richtung und können sich während der Tischbewe gung bis auf einen vorgegebenen Minimalabstand einander nähern, gleiche oder unterschiedliche Geschwindigkeiten fahren sowie gleichen oder unterschiedlichen Richtungssinn entlang der gleichen Bewegungsrichtung haben.

In Fig. 2 ist in acht Teilabbildungen a) bis h) der Prozessablauf der Bearbeitung von Werkstücken 6 - hier am Beispiel einer Leiterplattenbelichtung - mit einem zugeordneten Handhabungs system 8 dargestellt, das zusätzlich zu der in Fig. 1 gezeigten Parallelbearbeitung s Variante eine Ausnutzung der Bearbeitungs Vorrichtung 1 für eine Vorder- und Rückseitenbearbeitung der Werkstücke 6 gestattet.

Fig. 2 enthält in allen Teilabbildungen die in Fig. 1 gezeigte Bearbeitungsvorrichtung 1 in einer Variante, bei der - ohne Beschränkung der Allgemeinheit der möglichen einsetzbaren Bearbei tungsprozesse - die Bearbeitungseinheit 4 als eine Belichtungseinheit 41 mit einer steuerbaren Lichtquelle zur Belichtung von Werkstücken 6, vorzugsweise mit einem mittels eines Polygonspiegels gescannten Laserstrahl, ausgebildet ist, wobei die Schienenanordnung 23, wie in Fig. 1 gezeigt, aus dem Bearbeitungsgehäuse 7 herausragt, um abwechselnd die Be- und Entladung der Tische 21 und 22 zu ermöglichen.

In diesem Ausführungsbeispiel ist außerhalb des Bearbeitungsgehäuses 7 für dessen beidseitige Werkstückbeschickung ein Handhabungs System 8 vorhanden, das in einem die Bearbeitungs vorrichtung 1 inklusive des Tischsystems 2 mit der überstehenden Schienenanordnung 23 umgebenden äußeren Maschinengehäuse 9 untergebracht ist und zwei gleichartige Gelenkarmroboter 81 umfasst, die jeweils einem der Tische 21, 22 zugeordnet sind und auf den Tischen 21, 22 für die Entladung von einseitig belichteten Werkstücken 62 und die Beladung mit neuen unbelichteten Werkstücken 61 sorgen.

Das Handhabungs System 8 enthält in diesem konkreten Beispiel zwei gleichartige Gelenk armroboter 81, die jeweils an einem Bahnende der Schienenanordnung 23 an dem jeweils ausgefahrenen Tisch 21 oder 22 Werkstücke 6 be- oder entladen können.

Jeder Gelenkarmroboter 81 verfügt über einen Gelenkarm 811 (vorzugsweise mehrgliedrigen) Gelenkarm 811 sowie über einen drehbaren doppelseitigen Kopf 812, der mit zwei an gegen überliegenden Flächen angeordneten Greifern 84, die beispielsweise ein Vakuumsystem enthalten, ausgestattet ist. Die Gelenkarmroboter 81 sind so angeordnet, dass sie jeweils auf den zugeordneten Tisch 21 oder 22 zugreifen und mit dem anderen Gelenkarmroboter 81 in Kontakt treten können. Bei der Kontaktaufnahme der beiden Gelenkarmroboter 81 miteinander kann der eine Gelenkarmroboter 81 in einer Mittelposition in halber Distanz zum anderen Gelenkarm roboter 81 mit seinen am doppelseitigen Kopf 812 angeordneten Greifern 84 ein einseitig bearbeitetes Werkstück 62 übergeben, das der andere Gelenkarmroboter 81 in„gespiegelter Aus richtung“ übernimmt. Der Bearbeitungs- und Handhabungsprozess läuft damit wie nachfolgend zu den acht Teilabbildungen beschrieben ab, wobei der Buchstabe A zur Markierung der Vor derseite und B zur Kennzeichnung der Rückseite des jeweiligen Werkstücks 6 benutzt wird und dabei ein voller Buchstabe die sichtbare Oberseite und ein hohler Buchstabe die nicht sichtbare Unterseite der Werkstücke 6 kennzeichnen. Weiterhin soll darauf hingewiesen sein, dass die Werkstückstapel 64 innerhalb aller Teilabbildungen lediglich zur kompakteren vereinfachten Darstellung stets innerhalb des Maschinengehäuses 9 gezeichnet wurden, obwohl diese üblicherweise durch externe Handhabungseinrichtungen bereitgestellt werden.

In Teilabbildung a) ist die Bearbeitungs Vorrichtung 1 innerhalb des Maschinengehäuses 9 in einer Momentaufnahme gezeigt, in der ein bereits (einseitig) belichtetes Werkstück 62 auf dem ersten Tisch 21 entlang der Schienenanordnung 23 das Bearbeitungsgehäuse 7 verlassen hat. An der einen Fläche des doppelseitigen Kopfes 812 wird gemäß Teilabbildung a) von Fig. 2 ein neues unbelichtetes Werkstück 61 aufgenommen, der Kopf 812 gedreht und über den ersten Tisch 21 geschwenkt. Gleichzeitig wird auf dem zweiten Tisch 22 ein einseitig belichtetes Werk stück 62 durch die Registriereinheit 3 und Belichtungseinheit 4 gefahren, um in der mit dem hohlen Pfeil gekennzeichneten Einfahrrichtung die Abtastung der Zielmarken 33 vorzunehmen. Außerdem legt der Gelenkarmroboter 81 ein kurz zuvor vom zweiten Tisch 22 entnommenes beidseitig belichtetes Werkstück 63 in einen Werkstückstapel 64 ab.

Danach schwenkt dieser Gelenkarmroboter 81, wie auf der rechten Seite von Teilabbildung b) ge zeichnet, in die Mittelposition in halber Distanz zum Gelenkarmroboter 81 des ersten Tisches 21.

Der Gelenkarmroboter 81 am ersten Tisch 21 hat gemäß der linken Seite von Teilabbildung b) über dem ersten Tisch 21 gestoppt, trägt auf der oberen Fläche des doppelseitigen Kopfes 812 das unbelichtete Werkstück 61 und wird mit der unteren Fläche auf den ersten Tisch 21 abgesenkt, um von diesem ein bereits einseitig belichtetes Werkstück 62 aufzunehmen. Zur gleichen Zeit läuft auf dem zweiten Tisch 22 in der Ausfahrrichtung des Tisches 22 die zeilenweise Belichtung ab.

In Teilabbildung c) von Fig. 2 wird die Belichtung auf dem zweiten Tisch 22 abgeschlossen und der Tisch 22 mit erhöhter Geschwindigkeit aus dem Bearbeitungsgehäuse 7 ausgefahren. Der Gelenkarmroboter 81 am ersten Tisch 21 hat nach dem Aufnehmen des einseitig belichteten Werkstücks 62 den Kopf 812 nochmals um 180° gedreht und legt das unbelichtete Werkstück 61 auf dem ersten Tisch 21 ab. Gemäß Teilabbildung d) schwenkt der Gelenkarm 811 mit dem an der anderen Fläche des doppelseitigen Kopfes 812 befindlichen einseitig belichteten Werkstück 62 vom ersten Tisch 21 zur Mittelposition in halber Distanz zum anderen Gelenkarmroboter 81, der dort ohne Beladung wartet, und dockt an dessen bereitstehender Fläche des doppelseitigen Kopfes 812 an, um das einseitig belichtete Werkstück 62 zu übergeben. Inzwischen hat das beidseitig belichtete Werk stück 63 auf dem zweiten Tisch 22 liegend das Bearbeitungsgehäuse 7 verlassen und der erste Tisch 21 fährt von der anderen Seite in das Bearbeitungsgehäuse 7 zur Registriereinheit 3 ein.

Wie in Teilabbildung e) gezeigt, schwenkt der zum zweiten Tisch 22 zugehörige Gelenkarm roboter 81 zum beidseitig belichteten Werkstück 63 auf dem zweiten Tisch 22 und dreht dabei seinen Kopf 812, sodass dieser mit seiner freien Fläche das beidseitig belichtete Werkstück 63 auf nehmen kann. Zugleich hat der erste Tisch 21 mit dem aufgelegten unbelichteten Werkstück 61 im Bearbeitungsgehäuse 7 die Registriereinheit 3 passiert und die Belichtungseinheit 41 fast durch fahren, wobei in der Registriereinheit 3 die Registrierung der Zielmarken 33 vorgenommen wurde.

Wie Teilabbildung f) zeigt, kehrt der erste Tisch 21, nachdem mindestens das unbelichtete Werkstück 61 die Belichtungseinheit 41 vollständig durchlaufen hat, seine Bewegungsrichtung um und beginnt bei der Ausfahrbewegung den Belichtungsprozess in der Belichtungseinheit 41. Gleichzeitig nimmt am zweiten Tisch 22 der zugehörige Gelenkarmroboter 81 das beidseitig belichtete Werkstück 63 auf und dreht danach - wie in Teilabbildung g) zu sehen - den Kopf 812 um 180°, um das vom Gelenkarmroboter 81 des ersten Tisches 21 übernommene einseitig belichtete Werkstück 62 auf dem zweiten Tisch 22 abzulegen. Währenddessen wird in Teil abbildung g) auf dem ersten Tisch 21 die Belichtungsprozedur abgeschlossen und der erste Tisch 21 dann mit erhöhter Geschwindigkeit aus dem Bearbeitungsgehäuse 7 ausgefahren.

In Teilabbildung h) von Fig. 2 nimmt der Gelenkarmroboter 81 am ersten Tisch 21 vom Werk stückstapel 64 ein neues unbelichtetes Werkstück 61 auf, um anschließend das aus dem Bearbeitungsgehäuse 7 ausgefahrene einseitig belichtete Werkstück 62 mit einem unbelichteten Werkstück 61 auszutauschen - wie bereits zu den Teilabbildungen a) und b) beschrieben. Gleichzeitig hat der Gelenkarmroboter 81 am zweiten Tisch 22 das bereits aufgenommene beidseitig belichtete Werkstück 63 in einen entsprechenden Werkstückstapel 64 ablegt und der zweite Tisch 22 beginnt das bereits aufgelegte einseitig belichtete Werkstück 62 in die Bearbeitungsgehäuse 7 zur Registrierung in der Registriereinheit 3 mit maximal möglicher Registriergeschwindigkeit einzufahren. Danach wiederholt sich der Gesamtprozess beginnend mit Teilabbildung a) von vorn. In Fig. 3 ist der oben beschriebene Ablauf nochmals als Orts-Zeit-Schema dargestellt, um die enge Steuerung der Bewegung der Tische 21, 22 zu verdeutlichen, die als schwarze durch gezogene Zick-Zack-Linie dargestellt ist. Dabei ist die Zeitachse t vertikal entlang der räumlichen Mittellinie von Registriereinheit 3 und Bearbeitungseinheit 4 eingezeichnet und lässt die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Tische 21 und 22 erkennen, wobei die Regis trierung jeweils bei den steileren Anstiegen, also bei höheren Tischgeschwindigkeiten erfolgt, während die Belichtung in den Bereichen mit flacherem Anstieg, also bei geringerer Geschwindigkeit, erfolgt. Außerhalb des Bearbeitungsgehäuses 7 kommen die Tische 21 und 22 jeweils zum Stehen (monoton gleichbleibend).

Das Ablaufschema in Fig. 3 verdeutlicht mit einem verdrehten Pfeilband stilistisch vereinfacht sowohl den mit einem Handhabungssystem 8, z.B. mittels Gelenkarmrobotem 81 (gemäß Fig. 2) oder Rollenförderer 82 (gemäß Fig. 4), ausgeführten Tisch-zu-Tisch-Transport als auch die Werkstückdrehung mittels einer Wendeeinrichtung 83 (z.B. gemäß Fig. 2, Teilabbildung d) als Werkstückübergabe zwischen den doppelseitigen Köpfen 812 der beiden Gelenkarmroboter 81 oder gemäß Fig. 4 und 5 durch eine gabelförmige Wendeklappe 831) für die beidseitige Bearbei tung (Belichtung) der Werkstücke 6. In Fig. 3 ist diese Registrierungs- und Belichtungsprozedur für zwei Werkstücke 6 mit den gefüllten Nummerierungen 1 und 2 für jeweils Vorderseite A und Rückseite B vollständig dargestellt. Die Werkstücke 6 mit den hohlen Nummerierungen 3 und 4 verdeutlichen die parallel anlaufenden Prozesse der nächsten Werkstücke 6. Bei den Werkstücken mit den Bezugszeichen 61, 62, 63 wird die Unterscheidung zwischen unbelichtetem Werkstück 61, einseitig belichtetem Werkstück 62 und beidseitig belichtetem Werkstück 63 vorgenommen.

Die Darstellung von Fig. 4 zeigt in zwei Teilabbildungen a) und b) ein zu Fig. 2 alternativ anwendbares Handhabungssystem 8 in Form von Rollenförderem 82.

Die Bearbeitungs Vorrichtung 1 ist in diesem Beispiel in gleicher Weise aufgebaut wie in Fig. 1, allerdings ist - wieder ohne Beschränkung der Allgemeinheit - die Bearbeitungseinheit 4 als Belichtungseinheit 41 ausgebildet. Um diese Bearbeitungs Vorrichtung 1 herum ist ein vollständiges Handhabungssystem 8 in einem äußeren Maschinengehäuse 9 angeordnet, das alternativ zu dem in Fig. 2 im Zusammenwirken mit der Bearbeitungs Vorrichtung 1 eingesetzt werden kann, um die einseitig belichteten Werkstücke 62 in derselben Bearbeitungs Vorrichtung 1 einer rückseitigen Belichtung zuzuführen, ohne diese zwischenzustapeln.

Das Handhabungs System 8 enthält in diesem Ausführungsbeispiel einen Rollenförderer 82, der einseitig belichtete Werkstücke 62 vom ersten Tisch 21 zum zweiten Tisch 22 transportiert, zwei Doppelanordnungen von je zwei Greifern 85 und 86, die eine parallele Be- und Entladung des jeweiligen Tisches 21 bzw. 22 vornehmen, und eine Wendeeinrichtung 83, die auf dem Weg entlang des Rollenförderers 82 vorgesehen ist, um während eines Tisch-zu-Tisch-Transports der einseitig belichteten Werkstücke 62 die belichtete Oberseite nach unten zu drehen und somit in einem Maschinendurchlauf unter zweimaliger Nutzung der Bearbeitungs Vorrichtung 1 die Werkstücke 6 beidseitig zu belichten.

Bei dieser Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 4 stellt die Teilabbildung a) die parallel ablaufenden Prozesse bezüglich des ersten Tisches 21 und des zweiten Tisches 22 dar. Während auf dem aus dem Bearbeitungsgehäuse 7 ausgefahrenen ersten Tisch 21 ein Austausch des (ein seitig) belichteten Werkstücks 62 gegen ein unbelichtetes Werkstück 61 erfolgt, findet am zweiten Tisch 22 zeitgleich der Belichtungsprozess statt, wobei der zweite Tisch 22 dem ersten Tisch 21 bei dessen Ausfahrtbewegung dichtauf gefolgt war und dabei die Abtastung der Zielmarken 33 (nur in Fig. 8 gezeichnet) in der Registriereinheit 3 ermöglicht hatte.

Die Ent- und Beladung des ersten Tisches 21 geschieht mit zwei parallel (in x-Richtung) beweglichen Greifern 85 und 86, wobei der Greifer 85 ein zuvor bereits auf dem Rollenförderer 82 vom Werkstückstapel 64 bereitgestelltes unbelichtetes Werkstück 61 (beispielsweise pneumatisch) aufnimmt und anhebt und der Greifer 86 zeitgleich dazu das auf dem ersten Tisch 21 liegende einseitig belichtete Werkstück 62 in gleicher Weise aufnimmt und anhebt. Beide Greifer 85, 86 verfahren dann in x-Richtung (quer zur Tischbewegungsrichtung) soweit, bis der Greifer 85 das unbelichtete Werkstück 61 an der richtigen Stelle auf dem Tisch 21 ablegen und der Greifer 86 das einseitig belichtete Werkstück 62 dem Rollenförderer 82 auf der gegenüber liegenden Seite des Tisches 21 übergeben kann. Während dieser Austauschprozedur ist der zweite Tisch 22 bereits infolge seiner Bewegung entlang derselben Schienenanordnung 23 in der gleichen Bewegungsrichtung mit gleichem Richtungssinn mit vorgegebener, gegebenenfalls zu Tisch 21 unterschiedlicher Geschwindigkeit durch die Belichtungseinheit 41 hindurch gefahren und beendet seine Ausfahrbewegung durch Verlassen des Bearbeitungsgehäuses 7. Dieser Zustand ist in Teilabbildung b) von Fig. 4 erreicht. Unmittelbar der Ausfahrbewegung des zweiten Tisches 22 ist aber bereits der erste Tisch 21 in kurzem Abstand gefolgt und hat dabei die Registriereinheit 3 und die Belichtungseinheit 41 durchquert, wobei ausschließlich die Registriereinheit 3 ihre Aufgabe der Zielmarkenabtastung„On the Fly“ erledigt hat, um für die in der Belichtungseinheit 41 nach der Richtungsumkehr des ersten Tisches 21 durchzuführende Belichtung das in der Rechnereinheit 5 entsprechend den Zielmarkenabweichungen angepasst berechnete Belichtungsmuster zur Verfügung zu stellen. An dem ausgefahrenen zweiten Tisch 22 erfolgt in dieser Zeitperiode die Entnahme des beidseitig belichteten Werkstückes 63 und das parallel dazu ausgeführte Auflegen des über den Rollenförderer 82 vom ersten Tisch 21 transportierten einseitig belichteten Werkstücks 62, das auf dem Weg zum zweiten Tisch 22 gewendet worden ist. Die Drehung des einseitig belichteten Werkstücks 62 ist durch die Wendeeinrichtung 83 erfolgt, die im Rollenförderer 82 in den Lücken von unterteilten Rollen integriert und als eine an einer Längsseite gedrehte gabelförmige Wendeklappe 831 ausgebildet ist. Eine vergrößerte Detailansicht dieser bevorzugten Ausführung ist in Lig. 5 dargestellt und wird nachfolgend genauer beschrieben.

Zum Ent- und Beladen des zweiten Tisches 22 sind wiederum zwei Greifer 85, 86 wie auf der Seite am ersten Tisch 21 parallel in x-Richtung beweglich und vorzugsweise mit pneumatischen Elementen ausgestattet, wobei der Greifer 86 das beidseitig belichtete Werkstück 63 aufnimmt und der Greifer 85 das einseitig belichtete Werkstück 62 vom Rollenförderer 82 anhebt und beide gleichsinnig in x-Richtung soweit verfahren werden, bis das einseitig belichtete Werkstück 62 an der richtigen Stelle des zweiten Tisches 22 abgelegt werden kann und das beidseitig belichtete Werkstück 63 den separaten Abschnitt des Rollenförderers 82 als Ablage vorfindet, sodass beide Werkstücke 62 und 63 abgelegt werden können und der nächste Zyklus gemäß der Teilabbildung a) von Fig. 4 beginnt.

Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführung der zu Fig. 4 erwähnten Wendeeinrichtung 83. Diese Wendeeinrichtung 83 ist als eine gabelförmige Wendeklappe 831 ausgebildet, die um eine in der Ebene des Rollenförderers 82 liegende längsseitige Drehachse 832 um 180° geschwenkt werden kann. Die gabelförmige Wendeklappe 831 ist im liegenden Zustand in Lücken von unterteilten Rollen des Rollenförderers 82 zur Hälfte versenkbar, sodass ein ankommendes einseitig belichtetes Werkstück 62 in die offene Gabel der Wendeklappe 831 einlaufen kann. Ist das geschehen, wird die gabelförmige Wendeklappe 831 um ihre eine Längskante mit der Drehachse 832 geschwenkt, bis die Wendeklappe 831 auf dem fortgesetzten Rollenförderer 82 in gleichfalls vorhandene Lücken zwischen unterteilten Rollen des Rollenförderers 82 eintaucht und das einseitig belichtete Werkstück 62 - jetzt mit der belichteten Seite nach unten - wieder auf den Rollen des Rollenförderers 82 abgelegt ist und frei auslaufen kann.

Diese Art der Werkstückwendung hat den entscheidenden Vorteil, dass beim Drehvorgang das einseitig belichtete Werkstück 62 an der Stelle der Drehachse 832 nicht verharrt, sondern während der Drehung nahezu im gleichen Tempo weiterbewegt wird. Es tritt also keine Transportverzögerung ein, womit die Handhabungszeiten durch die Wendung des einseitig belichteten Werkstücks 62 im Vorgang des Tischwechsels für die Rückseitenbelichtung nicht vergrößert werden. Der einzige begrenzende Faktor dieser Wendeeinrichtung 83 für den Durchsatz an zu drehenden Werkstücken 62 ist das Zeitintervall des Verschwenkens mit dem Werkstück 62 und des Zurückklappens ohne Werkstück, da für dieses Zeitintervall kein weiteres Werkstück 62 in den Bereich der Wendeklappe 831 einlaufen darf. Dieses Zeitintervall wird jedoch allein durch die Dauer des Belichtungsprozesses freigehalten, sodass die Limitierung hier keine Wirkung im Transportweg entfaltet.

Fig. 6 zeigt noch eine weitere Modifikation der Wendeklappe 831, um auch einen Weitertransport von Werkstücken 62 ohne Wendung zu ermöglichen. Dazu ist zwischen der längsseitigen Drehachse 832 und der gabelförmigen Wendeklappe 831 ein durchgängiger Schlitz 833 eingearbeitet, der genau in der Ebene der Rollenoberseite des Rollenförderers 82 hegt. Für den ungewendeten Weitertransport von Werkstücken 62 muss die Wendeklappe 831 dann nur um 90° geschwenkt und somit vertikal aufgerichtet werden. Damit wird der Schlitz 833 freigegeben und das Werkstück 62 kann ungehindert und unverändert die Wendeeinrichtung 83 passieren.

Fig. 7 zeigt eine gegenüber Fig. 1 modifizierte Bearbeitungs Vorrichtung 1 in den zu Fig. 1 analogen Ablaufdar Stellungen. Die Modifikation von Fig. 7 besteht darin, dass die Regis triereinheit 3 aus zwei separierten Registriereinrichtungen 34 besteht, die jeweils den Ausgängen des Bearbeitungsgehäuses 7 direkt zugeordnet sind, während die Bearbeitungseinheit 4 wie in den bisherigen Beispielen in der Mitte der Bearbeitungsvorrichtung 1 hegt, aber in diesem Ausführungsbeispiel als eine Ink-Jet-Einheit 42 ausgebildet ist, mit der Färb- oder andere gesteuerte Materialbeschichtungen, wie z.B. auch LIFT- Ablagerungen, realisiert werden können. Die Ent- und Beladung der Tische 21 und 22 erfolgt in gleicher zeitlicher Reihenfolge wie zu Fig. 1 beschrieben. Aufgrund der zweigeteilten Registriereinheit 3 sind die separaten Registrier einrichtungen 34 für jeden der Tische 21 und 22 sogleich am Beginn der Einfahrbewegung wirksam. Somit kann beispielsweise der erste Tisch 21, wie in Teilabbildung a) gestrichelt dargesteht, die Zielmarken 33 bereits aufnehmen, wenn sich der zweite Tisch 22 noch im Bearbeitungsprozess befindet. Der Unterschied zwischen der gestrichelten Ausgangsposition und der durchgezogenen vorgefahrenen Position des ersten Tisches 21 entspricht in etwa der Zeit- einsparung an Nebenzeit, die aufgrund der früheren Startzeit des ersten Tisches 21 unmittelbar mit dem Bearbeitungsbeginn des zweiten Tisches 22 zustande kommt. Tatsächlich ist sie jedoch etwas kleiner, da die Registrierung mit höherer Geschwindigkeit des ersten Tisches 21 gegenüber der Bearbeitungsgeschwindigkeit des zweiten Tisches 22 stattfindet, sodass die reale Startzeit des ersten Tisches 21 später liegt, damit der erste Tisch 21 den zweiten Tisch 22 während der Bearbeitung nicht einholt.

Infolge einer früheren Startzeit des ersten Tisches 21 kann aber die Registrierung neu organisiert werden, sodass auch ein langsameres Abtasten der Zielmarken 33 oder sogar ein Anhalten des ersten Tisches 21 möglich wäre, falls die Zielmarken 33 in mehr als zwei Reihen (jeweils an den Kanten des Werkstücks 6) angebracht sind. In einem solchen Fall könnte der erste Tisch 21 sogar anhalten, um eine oder zwei Kameras 31 entlang einer Verstelleinrichtung in x-Richtung zu verfahren, damit alle verfügbaren Zielmarken 33 aufgenommen werden können.

Eine solche Situation tritt real ein, wenn als Werkstück 6 ein Leiterplatten-Nutzen erzeugt wird, bei dem auf einem Werkstück 6 mehrere (z.B. 4, 8, oder 16) separate Leiterplatten zu bearbeiten sind, für die jeweils vier Zielmarken 33 auf dem entsprechenden Abschnitt angebracht sind. Dabei wären Zielmarken 33 an mehreren Positionen in x-Richtung an einigen y-Positionen der Tischbewegung zu detektieren und könnten von einer oder zwei (während der Registrierung beweglichen) Kameras 31 abgetastet werden, ohne dass die zusätzliche Querabtastung weitere Nebenzeiten verursacht.

Die vorstehend gemachten Betrachtungen zur Nebenzeitreduzierung durch kürzere Tischfolge zeiten des ersten Tisches 21 auf den zweiten Tisch 22 trifft für die umgekehrte Konstellation gemäß Teilabbildung b) von Fig. 7 genauso zu, obwohl diese Tischfolgebewegung nicht in gleicher Weise wie in Teilabbildung a) eingezeichnet ist.

Die Figuren 8 und 9 zeigen schematisch das bevorzugte Funktionsprinzip der Registriereinheit 3. In diesem Beispiel wird vorausgesetzt, dass die Zielmarken 33 auf dem Werkstück 6 in lediglich zwei Spuren entlang der Werkstückkanten in der Tischbewegungsrichtung (y-Richtung) vorhan den sind, sodass die Registrieraufgabe mit zwei Kameras 31 erfüllt werden kann. Die Kameras 31 sind auf Kameraverstelleinrichtungen 32 montiert, sodass sie quer zur Tischbewegungs richtung, also in x-Richtung, auf die Maße der Werkstücke 6 und auf jede beliebige Position der darauf aufgebrachten Zielmarken 33 einstellbar sind. In der Regel ist die Einstellung nur einmal pro Werkstücklos oder Bearbeitungsjob erforderlich und die Einstellung bleibt im Prozess der Registrierung unverändert.

Als Abtast- oder Detektoreinheiten sind in der Registriereinheit 3 je nach Anzahl der Spuren von Zielmarken 33 zwei oder mehrere Kameras 31 mit Flächen- oder Linear sensoren eingesetzt.

In der bevorzugten, in Fig. 8 für die Variante mit nur zwei Kameras 31 gezeichneten Ausführung wird mit den Kameras 31 ein positionsgetriggertes Aufnahmeverfahren angewendet, d.h. an vor- gegebenen Positionen des ersten Tisches 21 wird während der Bewegung ein Beleuchtungsblitz erzeugt, der das Kamerabild„einfriert“. Typische Blitzzeiten sind dabei kleiner als 5 ps. Im Anschluss werden die Bilddaten ausgelesen und eine neue Aufnahme vorbereitet.

Als Zielmarken 33 werden bevorzugt kreisförmige Marken oder Durchgangslöcher verwendet. Die dabei zu beachtende Zeittaktung und Verzerrung der Zielmarkenabbildung ist in Fig. 9 dargestellt. Eine durch die Tischbewegung entstehende Zielmarkenverzerrung muss insofern eingerechnet werden, dass die Integrationszeit der Sensoren der Kameras 31 nicht zu kurz gewählt ist, wobei die Integrationszeit durch die entsprechende Blitzdauer eingestellt wird. Dazu wird die Triggerung der Signale wie folgt vorgenommen.

Der Maßstab A (“Ruler”) ist Teil des Positioniersystems des ersten und des zweiten Tisches 21, 22. Eine Steuerelektronik zur Positionserfassung kann durch externe Trigger Signale aktuelle Positionen des Tisches 21, 22 während der Bewegung aufzeichnen (Positionen (I), (II), (III) entlang des Taktsignals, Maßstab A, des Positioniersystems der Tische 21, 22).

Bei der Durchfahrt des Tisches 21, 22 mit dem aufgelegten Werkstück 6 unter der Registrier einheit 3 wird an der erwarteten Zielmarkenposition (Zielmarke 33 befindet sich im Erfas sungsbereich (FOV) der jeweiligen Kamera 31) ein Triggersignal„Messanforderung“ (Measure Request) generiert und die Position (I) wird im Positionsaufnahmesignal B gespeichert. Dasselbe Triggersignal wird der Kameraelektronik (Framegrabber) als Bildauslesesignal C übergeben. Die Kamera 31 erhält dadurch das Shuttersignal E und öffnet daraufhin den Verschluss (Shutter) zur Bildaufnahme. Dabei kommt vorzugsweise eine Kamera 31 mit sog.„globalem Shutter“ zum Einsatz. Zusätzlich erfolgt mit einer kurzen Zeitverzögerung zur steigenden Flanke des Shutter- signals E mittels des Blitzsteuersignals D die Auslösung eines kurzen Lichtblitzes zur Beleuch tung der Zielmarke 33 des Werkstücks 6. Die steigende Flanke des Blitzsteuersignals D generiert ein zweites Triggersignal, das zur Abspeicherung der Tischposition (II) führt. Die abfallende Flanke des Blitzsteuersignals D erzeugt schließlich ein drittes Triggersignal, das zur Abspeiche rung der Tischposition (III) benutzt wird.

Die Integrationszeit E der Kamera 31 ist immer länger eingestellt als die maximal mögliche Blitzdauer des Blitzsteuersignals D. Während des gesamten Vorganges wird die Bildaufnahme für die auf dem Werkstück 6 vorhandene Zielmarke 33 zeitlich und geometrisch verzerrt, weil der Tisch 21, 22 parallel in Bewegung ist. Es entsteht sowohl eine zeitliche Positionsdifferenz durch interne Signallaufzeiten: Position (II) - Position (I) als auch eine geometrische Verzerrung der Abbildung in der Kamera 31 durch die Länge der Blitzzeit: Position (III) - Position (II). Die tatsächliche, für die Position der Zielmarke 33 auf dem Werkstück 6 vorhandene Ziel markenposition berechnet sich folgendermaßen:

Zielmarkenposition =„ermittelte Position im Bildfeld“ - Summe der Verzerrungen aus Zeitverzug der Blitzauslösung + Markenmittenverschiebung aus halber Blitzdauer

ZP = [Pos. II - Pos. I] + [(Pos. III - Pos. II)/2]

Für ein häufig anzutreffendes bevorzugtes Leiterplatten-Layout, wie es in Fig. 10 schematisch dargestellt ist, bei dem das gesamte Werkstück 6 in vier Quadranten unterteilt ist, die für sich mehrere Einzelleiterplatten enthalten können, werden für die Bearbeitung sechzehn Zielmarken 33 verwendet. Diese sind jeweils an den Ecken jedes Quadranten angeordnet. In dieser Konstel lation werden dann gemäß Fig. 10 drei Flächen-Kameras 31 verwendet, von denen mindestens die mittlere Kamera 31 innerhalb eines entsprechend großen Bildfeldes (FOV) vier Zielmarken 33 gleichzeitig erfassen können muss, wenn diese an der Nahtstelle aller vier Quadranten nebeneinander liegen. Das Registrierschema läuft hier in den drei Streifen der Zielmarken 33 genauso wie für die zweistreifige Variante ab. Im Fall des bevorzugten Leiterplatten-Layouts mit vier Quadranten müssen bei der Bewegung des Tisches 21 mit dem kompletten Leiterplatten- Nutzen unter den Kameras 31 hindurch insgesamt neun Bildzonen erfasst werden - jede der dabei vorhandenen drei Kameras 31 erfasst dann nacheinander jeweils drei Bildzonen mit den enthaltenen Zielmarken 33 in der Konstellation 1-2-1, 2-4-2 und 1-2-1. Dabei ist es nicht erforderlich, das gesamte Leiterplattensubstrat lückenlos zu erfassen. Die Geschwindigkeit des Tisches 21 kann dadurch höher sein, als zunächst durch die Bildfolgefrequenz der Kameras 31 bestimmt. Solche Registrierverfahren sind bei Direktbelichtungsanlagen der Fa. Orbotech sei langem eingesetzt, wobei das Prinzip der nach der Zielmarkenerfassung durchzuführenden Datenverarbeitung z.B. in der WO 2003/094582 A2 und der US 7 508 515 B2 beschrieben ist.

In Fig. 11 ist die Anordnung von zwei nebeneinander beweglichen Greifern 85 und 86, die für das bereits in Fig. 4 bezüglich des Ablaufprozesses beschriebene Handhabungssystem 8 auf Basis von Rollenförderern 82 verwendet wird, in einer Detaildarstellung gezeigt. Die gewünsch te Verkürzung der Handhabung im Bereich der Ent- und Beladung der Tische 21 und 22 wird dabei so organisiert, dass die Greifer 85, 86 entlang der x-Richtung (quer zur Tischbewegungs richtung) verfahrbar sind und die Bewegungslänge größer als eine Tischbreite ausgelegt ist. Im Folgenden wird nur der Ent- und Beladungsvorgang des ersten Tisches 21 beschrieben, für den zweiten Tisch 22 gilt die Verfahrensweise analog. Beim Entladen eines einseitig belichteten Werkstücks 62 vom Tisch 21 wird durch parallele kollineare Bewegung der beiden Greifer 85, 86, die unabhängig beweglich sind, aber vorzugs weise gekoppelt geführt werden, ein unbearbeitetes Werkstück 61 von einem Zuführungsbereich des Rollenförderers 82 synchron mit dem Aufnehmen des einseitig bearbeiteten Werkstücks 62 vom Tisch 21 abgehoben, wie in der Teilabbildung a) von Fig. 11 dargesteht. Danach werden beide Greifer 85 und 86 gleichzeitig in x-Richtung über dem ersten Tisch 21 hinweg bewegt. Dabei verlässt das einseitig bearbeitete Werkstück 62 den Tischbereich und wird über den Rollenförderer 82 verschoben, während das unbearbeitete Werkstück 61 an die vorbestimmte Stehe des ersten Tisches 21 verfahren wird, um dort vorzugsweise wieder synchron mit dem einseitig bearbeiteten Werkstück 62 abgelegt zu werden. Durch diese Doppelung der Greifer anordnung wird die Handhabung beim Ent- und Beladen der beiden Tische 21 und 22 so parallelisiert, dass keine zusätzliche Nebenzeit entsteht.

Für den zweiten Tisch 22 gilt das vorstehend beschriebene in gleicher Weise, mit dem einzigen Unterschied, dass im Falle der zweiseitigen Bearbeitung von Werkstücken 6 ein beidseitig bearbeitetes Werkstück 63 entladen und der zweite Tisch 22 mit einem einseitig bearbeiteten Werkstück 62 beladen wird. Die Bewegungsabläufe der Greifer 85 und 86 sind absolut identisch zu denen des ersten Tisches 21.

Mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung 1 sind außer der hier bevorzugt beschriebenen Bearbeitung von Feiterplatten alle anderen Bearbeitungsprozesse von plattenförmigen Werkstüc ken 6 mit umfasst, soweit ein zeilenweiser linearer Bearbeitungspfad quer zur Tischbewegungsrich tung und eine mit Zielmarken 33 unterstützte Ausrichtung oder Kontrolle der Ausrichtung der Werk stücke 6 zum Bearbeitungspfad vorgesehen sind und dabei zur Erhöhung des Werkstückdurchsatzes der Bearbeitungsvorrichtung 1 mittels einer Zwei-Tisch-Fösung auf einer gemeinsamen Schienen anordnung 23 eine Effizienzsteigerung des Bearbeitungsprozesses durch Minimierung von Hand habungszeiten und Nebenzeiten, gegebenenfalls mit einem Tisch-zu-Tisch-Transport zur doppel seitigen Werkstückbearbeitung durch dieselbe Bearbeitungs Vorrichtung 1, erreicht wird. Bezugszeichenliste

1 Bearbeitungsvorrichtung (für plattenförmige Werkstücke)

2 (bewegliches) Tischsystem

21 (erster) Tisch

22 (zweiter) Tisch

23 (gemeinsame) Schienenanordnung

3 Registriereinheit

31 Kamera

32 Kameraverstelleinrichtung

33 Zielmarke

34 (separierte) Registriereinrichtung

4 Bearbeitungseinheit

41 Belichtungseinheit

42 Ink-Jet-Einheit

5 Rechnereinheit

6 Werkstück

61 unbearbeitetes/unbelichtetes Werkstück

62 einseitig bearbeitetes/belichtetes Werkstück

63 beidseitig bearbeitetes/belichtetes Werkstück

64 Werkstückstapel

7 Bearbeitungsgehäuse

71 Cleaner

8 Handhabungs System

81 Gelenkarmroboter

811 Gelenkarm

812 (doppelseitiger) Kopf

82 Rollenförderer

83 Wendeeinrichtung

831 (gabelförmige) Wendeklappe

832 (längsseitige) Drehachse

833 Schlitz

84 Greifer (des Gelenkarmroboters 81)

85, 86 (parallel betriebene)Greifer

9 Maschinengehäuse

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, die ein bewegliches Tisch system (2) zur Aufnahme eines plattenförmigen Werkstücks (6) und über dem beweglichen Tischsystem (2) eine Registriereinheit (3) zum Erfassen von Zielmarken (3) sowie eine Bearbeitungseinheit (4) mit einem steuerbaren Bearbeitungspfad zur Bearbeitung des Werk stücks (6) aufweist und eine Rechnereinheit (5) zur Steuerung der Ausrichtung zwischen Bearbeitungseinheit (4) und Werkstück (6) und örtlicher Differenzierung einer vorgegebenen Bearbeitung in Abhängigkeit von einer aufgrund der registrierten Zielmarken (3) ermittelten Lage des Werkstücks (6) enthält,

dadurch gekennzeichnet, dass

das bewegliche Tischsystem (2) zwei gleichartige Tische (21, 22) auf einer gemeinsamen Schienenanordnung (23) mit einem linearen Schienenbereich unterhalb von Registriereinheit (3) und Bearbeitungseinheit (4) aufweist, sodass die Tische (21, 22) abwechselnd geradlinig entlang der gemeinsamen Schienenanordnung (23) in einer gleichen Tischbewegungs richtung vollständig unter Registriereinheit (3) und Bearbeitungseinheit (4) hindurch fahrbar und durch die Rechnereinheit (5) unabhängig voneinander steuerbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Rechnereinheit (5) mit Mitteln zur unabhängigen Steuerung der zwei Tische (21, 22) bezüg lich Richtungssinn, Geschwindigkeit der Tischbewegung sowie abwechselnder Ein- und Aus fahrt der Tische (21, 22) zwecks Be- und Entladung von plattenförmigen Werkstücken (6) ausgestattet ist, um plattenförmige Werkstücke (6) von zwei gegenüberliegenden Seiten der gemeinsamen Schienenanordnung (23) der Registrierung der Zielmarken (33) bei der Ein fahrbewegung und der zeilenweisen Bearbeitung bei der Ausfahrbewegung in Abhängigkeit von der ermittelten Position der Zielmarken (33) sowie einer Be- und Entladung des jeweils vollständig aus einem Bearbeitungsgehäuse (7) ausgefahrenen Tisches (21, 22) zuzuführen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinheit (3) eine lineare Ausrichtung quer zur Tischbewegungsrichtung hat und wenigstens zwei Sensor bereiche aufweist, um Positionsmarken mindestens in lateralen Kantenbereichen der Tische (21, 22) oder darauf befindlicher plattenförmiger Werkstücke (6) bei Durchfahrt eines der Tische (21, 22) unter der Registriereinheit (3) räumlich zu erfassen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (4) parallel zur Registriereinheit (3) angeordnet ist und einen steuerbaren Bearbeitungspfad quer zur Tischbewegungsrichtung aufweist, um zeilenweise eine Bearbei tung des plattenförmigen Werkstücks (6) durchzuführen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrier einheit (3) mit Kameras (31) zur Detektion von Positionen der Zielmarken (33) des platten förmigen Werkstücks (6) ausgestattet ist, wodurch mittels der Rechnereinheit (5) und Vor einstellungen der Werkstückgröße die Lage des Werkstücks (6) erkennbar und ein Signal zur Beendigung der Einfahrbewegung und Einleitung der Ausfahrbewegung eines der Tische (21, 22) zur Durchführung der vorgegebenen Bearbeitung erzeugbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechner einheit (5) eine Verzögerungseinrichtung für die Richtungsumkehr der Ein- zur Ausfahr bewegung aufweist, mit der die Richtungsumkehr in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Registriereinheit (3) und Bearbeitungseinheit (4) erst auslösbar ist, wenn eine hintere Kante des plattenförmigen Werkstücks (6) den Bearbeitungspfad der Bearbeitungseinheit (4) oder den Detektionsbereich der Registriereinheit (3) überschritten hat, je nachdem, welcher von beiden zuletzt durchfahren wurde.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechner einheit (5) unterschiedliche Geschwindigkeitsregimes für Ein- zur Ausfahrbewegung der Tische (21, 22) enthält, die an eine Abtastgeschwindigkeit der Registriereinheit (3) und eine vor definierte Bearbeitungsgeschwindigkeit der Bearbeitungseinheit (4) angepasst sind, wobei die mittlere Geschwindigkeit der Einfahrbewegung höher als die mittlere Geschwindigkeit der Ausfahrbewegung gewählt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrier einheit (3) eine Blitzbeleuchtung aufweist, um die Zielmarkenabtastung auf solche Bereiche der Tische (21, 22) oder darauf befindlicher plattenförmiger Werkstücke (6) zu beschränken, in denen Zielmarken (33) zu erwarten sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Tische (21, 22) innerhalb des Bearbeitungsgehäuses (7) bei der Einfahrbewegung zur Abtastung der Ziel marken (33) mittels der Registriereinheit (3) und bei der Ausfahrbewegung zur zeilenweisen Bearbeitung mittels der Bearbeitungseinheit (4) vorgesehen ist, wobei der andere der Tische (21, 22) im ausgefahrenen Zustand außerhalb des Bearbeitungsgehäuses (7) einer Be- und Ent ladung der Werkstücke (6) zugeführt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei quer zur Tischbewegung parallel arbeitende Greifer (84; 85, 86) zur Be- und Entladung jeweils eines Tisches (21, 22) an jeder Ausgangsseite der gemeinsamen Schienenanordnung (23) außerhalb des Bearbeitungsgehäuses (7) vorhanden sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transport system zur Bereitstellung der plattenförmigen Werkstücke (6) für eine beidseitige Bearbeitung außerhalb des Bearbeitungsgehäuses (7) und innerhalb eines äußeren Maschinengehäuses (9) vorhanden ist, mit dem einseitig bearbeitete Werkstücke (62) von der einen an die andere Aus gangsseite der gemeinsamen Schienenanordnung (23) unter Vornahme einer Wendebewegung überführbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Transportsystem zwei Gelenk armroboter (81) vorhanden sind, die einen doppelseitigen, drehbaren Kopf (812) aufweisen, der durch Drehung des Kopfes (812) zur Entnahme eines bearbeiteten Werkstücks (62; 63) und zum Auflegen eines noch nicht fertig bearbeiteten Werkstücks (61; 62) ausgebildet ist, und die durch Übergabe einseitig bearbeiteter Werkstücke (62) von einem Gelenkarmroboter (81) zum anderen für eine inhärente Wendebewegung vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspmch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Transportsystem ein einseitig nebengeordneter Rollenförderer (82) vorhanden ist, der mit jeweils einer Doppelanordnung von quer zur Tischbewegung beweglichen Greifern (85, 86) zur Entnahme eines bearbeiteten Werk stücks (62; 63) und zum Auflegen eines noch nicht fertig bearbeiteten Werkstücks (61; 62) ergänzt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Rollenförderer (82) eine Wendeeinrichtung (83) als eine gabelförmige Wendeklappe (831) integriert ist, die an einer Längsseite der Wendeklappe (831) in der Rollenebene des Rollenförderers (82) schwenkbar ist, wobei das plattenförmige Werkstück (6) mittels Förderrollen des Rollenförderers (82) in Gabelöffnungen der gabelförmigen Wendeklappe (831) einfahrbar und nach einer Schwenk bewegung der Wendeklappe (831) aus den Gabelöffnungen ausfahrbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeeinrichtung (83) als eine gabelförmige Wendeklappe (831) so ausgebildet ist, dass sie an ihrer Längsseite in der Rollenebene schwenkbar und in einer 90°-Position zur Förderebene feststellbar ist, wobei das plattenförmige Werkstück (6) mittels der Förderrollen des Rollenförderers (82) durch einen Schlitz (833) zwischen schwenkbarer Längsseite und Gabelelementen der gabelförmigen Wendeklappe (831) ohne Wendung hindurch fahrbar ist.

16. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Bearbeitungsgehäuses (7) an jeder Ausgangsseite der gemeinsamen Schienenanordnung (23) des Tischsystems (2) quer zur Tischbewegungsrichtung bewegliche Greifer (85, 86) zur Beladung und Entladung des jeweils ausgefahrenen Tisches (21, 22) vorhanden sind, die für das gleichzeitige Entnehmen eines bearbeiteten Werkstücks (62; 63) und Auflegen eines nicht oder nicht fertig bearbeiteten Werkstücks (61) an jeder Ausgangsseite der gemeinsamen Schienenanordnung (23) jeweils als Doppelanordnung von parallel betriebenen Greifern (85, 86) ausgebildet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinheit (3) und die Bearbeitungseinheit (4) als unmittelbar nebeneinander befindliche parallele Doppeleinheit in der Mitte über der gemeinsamen Schienenanordnung (23) des Tischsystems (2) angeordnet sind, um die beiden Tische (21, 22) von beiden Seiten mit jeweils ein und derselben Registriereinheit (3) und Bearbeitungseinheit (4) abzutasten und zu bearbeiten, wobei beim„On-the-Fly“-Registrier- und Bearbeitungsregime bei der Tischeinfahrbewegung erfasste und gegenüber einem auszuführenden Bearbeitungsmuster abweichende Orte der Zielmarken (33) unmittelbar bei der Tischausfahrbewegung zu berück sichtigen sind, um die Abweichungen der Lage der Zielmarken (33) für die Ausrichtung des Bearbeitungsmusters durch Einrechnung der Abweichungen in die Daten des Bearbeitungs musters anzupassen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinheit (3) in zwei Registriereinrichtungen (34), die zu beiden Seiten der Bearbeitungseinheit (4) angeordnet sind, aufgeteilt ist, sodass das Regime aus Registrierung „On the Fly“ und Bearbeitung für beide Tische (21, 22) zeitgleich, aber alternativ abwechselnd realisierbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrier einheit (3) für die Zielmarkenabtastung mindestens zwei auf einer Linie quer zur Tischbewegungs- richtung angeordnete Kameras (31) aufweist, wobei die Position entlang der Linie in Abhängig keit von der zu erwartenden Lage der Zielmarken (33) auf dem Werkstück (6) einstellbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (31) mit einer Blitzeinrichtung ausgestattet sind, um Bildaufnahmen bei schneller Tischbewegung mit kurzen Verschlusszeiten zu ermöglichen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (31) mit einer Blitzeinrichtung ausgestattet sind, um Bildaufnahmen mit kurzen Verschlusszeiten bei schneller Tischbewegung in Längsrichtung und zusätzlich Bildaufnahmen quer zur Tisch bewegung bei langsamer oder angehaltener Tischbewegung zu ermöglichen, wenn mehrere Ziel marken (33) nicht im Kantenbereich des einen Tisches (21; 22) oder Werkstücks (6) angebracht sind und sich der andere Tisch (21, 22) im Bearbeitungsregime befindet.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbei tungseinheit (4) als zeilenweise scannende Belichtungseinheit (41) ausgebildet ist, um photo empfindliche Schichten mit einem Belichtungsmuster zu versehen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinheit (41) eine steuerbare Lichtquelle zur Belichtung von Werkstücken (6) mit einem mittels eines Polygonspiegels gescannten Laserstrahl aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbei tungseinheit (4) als Laserbearbeitungseinheit ausgebildet ist, um Werkstücke (6) mittels eines gesteuerten Laserstrahls durch Laserablation oder - schneiden zu bearbeiten.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungs einheit (4) als Materialablagerungseinheit ausgebildet ist, um Werkstücke (6) mittels gesteuerten Materialauftrags zu bearbeiten.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (4) als Laserbearbeitungseinheit nach der LIFT-Technologie ausgebildet ist, um feste Materialien von Spenderschichtsubstraten durch gesteuerte laserinduzierte Vorwärtsübertragung als Beschichtungsmuster auf Werkstücke (6) aufzutragen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (4) als eine Ink-Jet-Einheit (42) ausgebildet ist, um flüssige Materialien mittels steuerbarer Düsen als Beschichtungsmuster auf Werkstücke (6) aufzutragen.