WO2012072266A1 - Vorrichtung und verfahren zum handhaben von werkstücken - Google Patents

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WO2012072266A1
WO2012072266A1 PCT/EP2011/006058 EP2011006058W WO2012072266A1 WO 2012072266 A1 WO2012072266 A1 WO 2012072266A1 EP 2011006058 W EP2011006058 W EP 2011006058W WO 2012072266 A1 WO2012072266 A1 WO 2012072266A1
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WO
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fluid
housing
workpiece
air
equal
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/006058
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Teichert
Bernhard Bodry
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Publication of WO2012072266A1 publication Critical patent/WO2012072266A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67784—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations using air tracks

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for handling workpieces, in which a workpiece in a, except for fluid feeds and discharges, closed housing is kept floating on a fluid cushion.
  • the invention is particularly suitable for flat and / or flat workpieces, such as glass slides, wafers and other touch-sensitive workpieces.
  • the punctiform force effects of the grippers cause surface injuries which make a subsequent coating process in continuous operation impossible, at least for glass slides.
  • the gripper material must be significantly softer than the material to be conveyed in order to avoid micro-scratches. Injections of force that are not distributed on the surface lead to micro-cracks or even complete destruction of fragile materials.
  • the ultrasound storage will be discussed. If a component or material is in the vicinity of an ultrasound source, a near-field effect arises. The gas in the gap between component or
  • a disadvantage is the blatant loss of efficiency above the rated operation (over about 400 ⁇ bearing gap).
  • the high cost of the equipment for sonotrode and control electronics is added. This makes the purchase price unprofitable.
  • this technique has not yet succeeded in handling objects completely non-contact, i. also to make the side guide contactless.
  • Ultrasonic storage uses the near-field effect in the ultrasonic field.
  • the cyclic compression and decompression of the ambient gas in the gap between the sound source and handling material creates an overpressure.
  • the component is pushed away by the gripper, whereby a repulsive force acts on the workpiece.
  • Contrary to the repulsive force acts an attractive force, which can be generated by negative pressure (caused by a vacuum pump). Since the near field effect increases disproportionately as the component approaches the ultrasound source, a balance between attractive and repulsive force sets.
  • Sound power is an air gap of 0.01 to 1, 5 mm.
  • Larger components require 4 pins (movable stops) on the side to transfer the lateral acceleration of a robot / axis system to the disk. These pins fix the wafer, but do not clamp it.
  • the dimensions of the grippers can be easily adapted to a wide variety of substrate sizes.
  • the fly height of the cell is about 200 to 500 microns, in certain cases, this may be several millimeters for thin cells.
  • Substrates can be transported via two transfer webs. The option to position substrates using pins offers the advantage that only point contact takes place at the edges.
  • the workpieces are "tilted" sideways on a conveyor belt (raised from below by ultrasonic pads and the edge contacting supported on conveyor belt), whereby only the top is accessible for editing, no accessibility of the bottom for machining ⁇ tion available
  • Chambers and channels executed. This is intended to reduce the dead volume compared to injection air bearings with pre-chamber in a limited number of nozzles and yet the air are well distributed in the gap. Most constructive ideas here refer to special channel structures. Air bearings with microchannel structures without chambers have been manufactured by some manufacturers since the end of the 1980s. But even here the disadvantages of dead volumes remain.
  • Grippers can also be realized by means of air storage. According to Bernoulli or Venturi, air moving at the velocity v x has a lower static pressure P s i than the air at the velocity v 2 , the magnitude of ⁇ being greater than the magnitude of v 2 .
  • the object of the present invention is to overcome the problems outlined above. This object is achieved by the device for
  • a device for handling workpieces is first specified, in which At least one workpiece by the force effect of a fluid flow in the interior of a housing in a suspended state is durable.
  • the workpiece is not part of the device according to the invention.
  • the housing has at least one fluid supply and at least one fluid discharge, which are arranged so that the fluid can be supplied to the housing via the fluid supply and can be discharged via the fluid discharge.
  • the fluid is so supplied and discharged, that when a workpiece is in the housing, the workpiece is held by the force effect of the flow of the fluid in the floating state and preferably is also transportable.
  • the housing is closed to fluid exchange other than via the at least one fluid supply and the at least one fluid removal.
  • the fluid supplied to the housing and discharged from the housing flows exclusively through the fluid feeds and the fluid discharges and is thus completely controllable.
  • the fluid is gaseous, which is preferred, a gas pressure and a gas atmosphere can be set inside the housing via the fluid feeds and drains, independently of the pressure and the atmosphere outside the housing.
  • the housing is configured as a fluid-tight housing, preferably a gas-tight housing, into which the fluid feeds and fluid discharges open.
  • the fluid feeds are preferably equipped or connected to a device for adjusting the fluid flow and / or at least one pump and / or a fluid reservoir, via which the fluid supply can be controlled or regulated in the housing.
  • the fluid discharges also preferably have at least one device in order to control or regulate the fluid flow through the corresponding fluid discharge.
  • at least one valve is arranged at one, several or all of the fluid discharges, with which the fluid flow can be controlled, regulated and / or interrupted by the fluid removal.
  • one, several or all of the fluid discharges is connected to a pump, with which fluid through the corresponding fluid discharge from the housing
  • a pump can pump fluid from several or all of the fluid discharges.
  • the discharged fluid can be supplied to the housing by the fluid supply again. In this way, a circulation of the fluid can be achieved.
  • the workpiece in a suspended state durable.
  • the workpiece is non-contact to the device, in particular to a wall, preferably all walls, the
  • a floating state of the workpiece is understood to mean a state in which the workpiece does not rest with its weight on a fixed part of the device.
  • the condition is also called levitation.
  • the terms "float” and “levitate” are used synonymously here. At least a part of the weight of the workpiece is thus suspended or levitated by the force of the fluid flow. compensated in the housing. Preferably, the entire weight force is compensated, so that the workpiece can be kept exclusively without contact.
  • the workpiece can be held statically, so that it floats or levitates substantially dormant.
  • the force of the flow of the fluid completely compensates for the weight of the workpiece.
  • the workpiece is transported floating within the housing. The workpiece is moved inside the housing. The movement here can be brought about by additional fluid flows, the horizontal force components on the component, but it is also possible to establish the floating state so that the workpiece moves due to its weight with a horizontal component. This embodiment will be described in detail below.
  • said fluid is a gas, more preferably air.
  • the fluid inlets and outlets are gas or air inlets and outlets, and the workpiece floats on a gas or airflow. It is also possible in this way to hold and handle the workpiece under an adjustable atmosphere, for example a protective atmosphere, and / or an adjustable pressure. Also liquids can be used as fluid.
  • the fluid feeds are at least partially arranged in a bottom of the housing so that the fluid flows from bottom to top and from un ⁇ th on the workpiece to be handled, ie from one of the weight of the workpiece opposite direction.
  • the weight of the workpiece can be at least partially or completely compensated for directly by a directed from below against the workpiece flow, so that the
  • the housing has at least two fluid feeds and at least one fluid outlet, which open into a bottom of the housing in these.
  • the at least two fluid supply lines are particularly preferably arranged symmetrically around the fluid discharge. If the workpiece is disk-shaped, then it is preferred if the at least one fluid discharge under one
  • Center of the disc is arranged and the at least two fluid feeds are arranged symmetrically about the center of the disc under lateral areas of the disc.
  • the fluid supply lines can be designed in such a vorteilhaf ⁇ th embodiment of the invention that are conducted through it each under ⁇ Kunststoffliche fluid volumes per unit time, or flow. This can be achieved for example by Differing cross-sections (or elongated lead to ⁇ widths) of the feeds, differently strong pump for pumping the fluid and / or with the supply of fluid through porous material of different pore sizes ⁇ .
  • the fluid supplies are configured such that the fluid stream can be converted to ⁇ from a supply to a Direction adjacent feeder each becomes larger.
  • angles of inclination between 0 ° and 45 ° can be adjustable in at least one direction.
  • angles greater than or equal to 0.1 degrees particularly preferably greater than or equal to 0.5 °, particularly preferably greater than or equal to 1 ° and / or preferably less than or equal to 5 °, preferably less than or equal to 3 °, particularly preferably less or equal to 2 °.
  • the workpiece experiences a horizontal force.
  • the workpiece can be movable in the housing.
  • a horizontal force can alternatively or additionally always be achieved by tilting the housing in all embodiments by the above-mentioned angles.
  • At least one fluid supply is arranged so that a horizontal force can be exerted on the workpiece by the fluid flowing out of it.
  • a Fluidzuker ⁇ tion is arranged laterally or in a side wall of the housing and the fluid exits with a horizontal movement component or in the horizontal direction from this fluid supply.
  • the workpiece can be held in an inclined position so that it experiences a horizontal force component.
  • at least one lateral fluid supply may be provided, which causes a horizontal force on the workpiece, which just compensates for those resulting from the skew horizontal force.
  • the workpiece may be movable in the housing. This can be done firstly by a horizontal force, which are generated by a tilt of the workpiece.
  • the oblique position can be effected by a different fluid supply by in the direction of transport successively arranged fluid feeds. But it can also by a corresponding inclination of the housing in the direction of
  • the at least one workpiece can also be guided when it is transported.
  • the fluid flows from these fluid feeds preferably bring about forces or force components in the horizontal direction that are perpendicular to the direction of transport.
  • Fluid supplies can now be arranged as described above so that they cause ho ⁇ zontal force components that are opposed to this lateral force on the workpiece and compensate them.
  • further fluid feeds can be provided, which effect force components which counteract the lateral force components caused by the aforementioned fluid feeds and thereby stabilize the workpiece between them.
  • said housing may be cuboid, wherein those air supplies, which cause currents to compensate for the weight of the workpiece, are arranged in a bottom of the cuboid, and those air supply, causing horizontal force components, are arranged in side walls of the cuboid.
  • a transport direction can be defined in the cuboidal housing, which preferably runs parallel to one of the edges of the cuboid.
  • Those horizontally acting air feeds that guide the workpiece are then preferably arranged in the side walls of the cuboid parallel to the transport direction, so that the force components are perpendicular to the transport direction.
  • the slots may extend over a part or the entire length of the intended transport. It is also possible to arrange a plurality of slots for feeding or removal in the longitudinal direction one behind the other. If a plurality of slots are arranged one behind the other, different fluid flows can be fed to one another in a preferred embodiment so that fluid feeds are arranged one behind the other described above, a horizontal force is created, which can cause the transport of the workpiece.
  • Slits may also be subdivided into sections or sections which are arranged one behind the other in the longitudinal direction.
  • the individual sections of a fluid supply or removal can preferably be switched separately permeable to the fluid, so that particularly preferably only those sections are active in which the workpiece to be machined is currently located.
  • the sections of the fluid supply and / or discharge can preferably be formed by chambers, which can be controlled separately, for example via valve islands.
  • the fluid supplies can preferably be formed by chambers, which can be controlled separately, for example via valve islands.
  • the chambers can then be formed behind the porous material and / or the individual sections can be controlled by valve islands.
  • the activation of the sections can be carried out particularly preferably by means of sensors which detect where the workpiece is located. Such sensors may be, for example, light barriers that turn on a segment as it is reached by the workpiece.
  • a continuous sintered material By a subdivided into chambers device from the lower level, a continuous sintered material, preferably by the use of valve islands, are driven par tially. It can also be selectively accelerated or decelerated the work ⁇ tee.
  • Slot-shaped fluid supplies and fluid discharges are also preferred when the workpiece is held statically should be, so not transported. Through them, the workpiece can be kept much lower vibration than, for example, by nozzles. In general, one can imagine the slit-shaped fluid supplies as tracks, in front of which the workpiece floats and along the longitudinal direction of which it is moved in the event of a transport.
  • a slot-shaped opening is understood to be an elongated opening which is expanded further in the longitudinal direction than in the direction of its width.
  • the fluid supply and / or fluid discharge are then arranged with their longitudinal directions parallel to one another, and particularly preferably also parallel to a side wall of the housing.
  • a width of the slots or rails is preferably larger for the fluid outflows than for the fluid feeds.
  • the housing can be supplied with fluid at a higher pressure than is available for suction.
  • a width of the feeds is greater than or equal to 0.5 mm, more preferably greater than or equal to 1 mm and / or less than or equal to 3 mm, more preferably less than or equal to 2 mm.
  • the fluid discharges preferably have a width greater than or equal to 3 mm, particularly preferably greater than or equal to 4 mm and / or less than or equal to 6 mm, particularly preferably less than or equal to 5 mm.
  • At least one fluid discharge can be arranged in the underside of the housing.
  • fluid discharges can be arranged in one or more edges of the housing. You can extend over part or all of the edge. This embodiment is particularly preferred when the housing is cuboid. If fluid discharges are provided in a plurality of edges, these are particularly preferably provided in mutually parallel edges, while the edges perpendicular thereto have no fluid discharges.
  • Fluid outlets in edges, the fluid flow in the housing is particularly easy to control and particularly uniform, so that the workpiece can be controlled very well.
  • the fluid feeds and / or the fluid drains are provided with porous sintered material and / or porous steel filter material through which the fluid flows during supply or discharge as it enters the housing or drains from the housing.
  • the corresponding porous material is present directly where the corresponding fluid supply or fluid discharge opens into the housing. The material preferably extends over the entire surface of the opening. In this way, the fluid is caused to flow or flow out of the housing in a particularly uniform manner.
  • the porous material has a pore size for the fluid feeds of ⁇ 1 pm, preferably 2 pm and / or ⁇ 10 pm, preferably -S 6pm and / or for the fluid removals of ⁇ 30 pm, more preferably ⁇ 50 pm and / or ⁇ 200 pm, preferably 120 120 pm, preferably 100 100 pm, more preferably 80 80 pm.
  • the pore size of the average throughput ⁇ diameter of a cross-sectional area of the pore which is perpendicular to the direction of flow through the pore.
  • fluid feeds hen through which in each case different volumes of fluid per time can be supplied to the housing, these fluid feeds can have the same cross-sectional areas and be supplied with fluid by a common fluid supply, for example a pump.
  • the fluid feeds can then be advantageously equipped with the above-described porous material having different pore sizes, resulting in different fluid flows.
  • porous materials in the air supplies can be very homogeneous air cushion produce that prevent in particular a rocking of the components to vibrations.
  • Density at its boundary is preferred when sintered material of porous steel or other material is used as the porous material.
  • two Fluidzuke- ments are arranged in the bottom of the housing, between which a fluid removal is arranged.
  • the two fluid inlets are arranged symmetrically around the fluid outlet. It is in this embodiment also arranged on that of the other fluid supply side facing away from each of the two fluid supply lines each have a further fluid discharge, through which preferably the same fluid flow can be discharged. This design is particularly suitable for disc-shaped
  • one or more fluid discharges may be provided.
  • one or more further air feeds can be provided which are at an angle> 0 ° to the horizontal plane and generate an air flow which hits the workpiece at an angle of> 0 ° and ⁇ 90 °.
  • the workpiece can be accelerated or decelerated, which is particularly advantageous when the workpiece is to be transported in the housing.
  • the device may be designed so that below a workpiece, when this is in the inventive device, there is a free area in which a device for examination or for processing of the workpiece can be arranged. The workpiece can then be levitated over this device during inspection or machining. Also, that can
  • Housing in this area have a translucent window, behind which an inspection device or processing device outside the housing can be placed under the workpiece.
  • Those openings at which a fluid supply or fluid discharge opens into the housing, may inter alia advantageously have a round, circular or even rectangular or square cross-section.
  • the openings may have the slot shape described above.
  • One or more air supply can also be designed as a nozzle.
  • the supply line advantageously tapers into the housing as far as the mouth opening, so that the fluid is accelerated. By different tapers differently fast flows can be realized with the same pressure of the fluid before feeding inside the housing.
  • those air supply which are arranged at an angle between 0 ° and 90 ° to the horizontal and exert a horizontal force on the object can be advantageously designed as nozzles.
  • the housing is divided into a plurality of sections, each of which, as described above for the housing as such, may be equipped.
  • horizontal forces which can be effected as described above, a workpiece between these sections can be transported.
  • the system can be modularly realized. The sections can be put together according to the requirements.
  • the sections can be arranged linearly in one direction next to each other, so that a path for the workpiece or multiple workpieces is formed, on which they can be transported over a certain distance.
  • Individual sections can be supplied with fluid via common pumps and fluid can be extracted via common pumps.
  • the sections are each individually equipped with pumps.
  • the sections can be arranged in a two-dimensional arrangement so that they exist like a grid. By means of suitable air supplies, which can exert horizontal forces, workpieces between these sections can be moved in both directions.
  • the housing is realized as small as possible.
  • It can be advantageously determined at least one dimension of the housing by the processing devices therein and / or the dimensions of the workpiece to be treated.
  • the corresponding dimension of the housing is thus essentially the maximum extent of the processing devices arranged therein and / or of the workpiece in the corresponding direction plus a certain free space, which is dimensioned so that the workpiece during the movements occurring during handling, in particular unintentional movements such for example, vibrations, does not abut the housing.
  • the clearance may preferably be greater than or equal to 10% of the workpiece size, preferably greater than or equal to 15% of the workpiece size and / or less than or equal to 30% of the workpiece size, preferably less than or equal to 25% of the workpiece size, more preferably substantially 20% of the workpiece size.
  • the workpiece size is dimensioned in the direction corresponding to the corresponding dimension of the housing.
  • the free space is preferably the mean free space of the workpiece during handling.
  • the workpiece may include a slide or glass slide, a wafer, a solar cell, and the like. It can according to the invention in each case a Workpiece or several workpieces simultaneously in Ge housing present.
  • the invention also relates to a method for handling workpieces, wherein the workpiece is held in suspension in a housing.
  • the housing is supplied with fluid only via fluid supplies and fluid discharges or discharged.
  • the inventive method is advantageously carried out with a device according to the invention as described above.
  • Figure 1 shows a cross section through an exemplary
  • Figure 2 shows another example of an inventive embodiment of the device according to the present invention
  • FIG. 3 shows a further example of an embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic representation of an arrangement of fluid feeds of an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a schematic representation of an arrangement of fluid feeds and -ab Entryen for centered mounting of a workpiece
  • Figure 6 is a schematic diagram of an arrangement of air supply and discharge with an air supply for applying a horizontal force
  • Figure 7 shows an example of a device according to the invention with a subdivided into several sections housing;
  • FIG. 8 shows an example of a device according to the invention with fluid inlets and outlets divided into several sections
  • FIG. 9 shows an example of a device according to the invention with subdivided into several sections Fluidzu- and discharges with a
  • FIG. 10 is a detail of an exemplary embodiment
  • Figure 1 shows a section through an exemplary embodiment of the present invention.
  • a workpiece 2 is held without contact in the interior of the device 6.
  • the fluid feeds la and lb a mush ⁇ te of 2 mm.
  • the fluid discharge 3e with a width of 4 mm angeord ⁇ net.
  • the fluid discharge 3a On that side facing away from the fluid discharge 3e the fluid supply la, the fluid discharge 3a is arranged, which has a width of 2 mm.
  • the fluid discharge 3b is also arranged with a width of 2 mm on that side of the fluid supply lb facing away from the fluid discharge 3e.
  • the fluid feed or discharge can be filled with porous material, for example with porous sintered material.
  • the fluid inlets and outlets may have an opening in the outer side of the housing 5 to the outside of the housing 5. It is shown in the picture
  • the left side wall of the housing shown has a fluid supply lc for exerting a lateral force on the workpiece. Fluid escaping from this fluid supply lc flows primarily into the fluid removal 3d located above the fluid supply lc and the fluid removal 3a located in the bottom.
  • the fluid discharge 3d arranged above the fluid supply lc has a width of 4 mm to the inside 6 of the housing and to the outside an opening which is 4 mm apart from an opening of the fluid supply lc in the outside.
  • the fluid discharge 3d opposite in the right side wall, a further fluid discharge 3c is arranged, which also has towards the inside a width of 4 mm.
  • Rails or slots may be formed, whose longitudinal direction is perpendicular to the plane of Figure 1.
  • the length can be selected according to this advertising Erfor ⁇ dernissen the process performed and the.
  • the fluid supply and / or discharge can also be divided into segments.
  • the housing 5 can be closed off by a cover 7, which can have, for example, a transparent material, such as glass.
  • the workpiece shown in Figure 1 has a thickness of 1 mm and a width of 26 mm.
  • FIG. 2 shows a section through an exemplary embodiment of the present invention.
  • a workpiece 2 is arranged in the device according to the invention, which is handled and held.
  • the device according to the invention has a housing 5, which is parallelepipedic here.
  • two fluid supply lines la and lb open into the bottom side, through which a fluid can be introduced into the housing 5 with a flow directed vertically from bottom to top.
  • the fluid After leaving an outlet opening 4a or 4b of the air supply la or lb, the fluid flows vertically from below against the workpiece 2, which is disk-shaped in the example shown. Distracted by the workpiece 2 and sucked by the fluid discharges 3, the fluid also flows after leaving the outlet openings 4a and 4b also with a horizontal portion.
  • the housing 5 also open fluid discharges 3a, 3b, 3c, 3d and 3e.
  • the fluid outlet 3e is arranged in the bottom of the housing 5 between the two fluid inlets la and lb such that the fluid inlets 1a and 1b are present symmetrically about the fluid outlet 3e.
  • the fluid discharges 3a, 3b, 3c and 3d are in mutually parallel edges of the cuboid housing
  • edges are perpendicular to the image
  • the plane and the openings 3a, 3b, 3c and 3d may extend over a part or the entire edge length.
  • the fluid flow in the interior of the housing 5 can be controlled or regulated very precisely.
  • the fluid entering through the outlet opening 4a initially flows in the direction of the workpiece 2 and is deflected by the latter in the horizontal direction. It thus flows in the direction of the fluid discharges 3a and 3e and is discharged through them. In this case, can be actively sucked through the fluid discharges 3a to 3e, so a negative pressure relative to the interior of the housing 5 or against the atmosphere surrounding the device are generated. Accordingly, the fluid flowing out of the outlet opening 4b flows after deflection through the workpiece 2 into the fluid discharges 3e and 3b.
  • the apparatus shown in Figure 2 has a further fluid supply lc, which opens into the interior 6 of the housing 5 via an outlet opening 4c.
  • a horizontal force can be exerted on the workpiece 2.
  • a corresponding fluid supply could also be arranged in the opposite wall of the housing 5, so that in addition a horizontal force in the opposite direction to the workpiece 2 would be exercisable. Fluid flowing out of the fluid supply 2 first flows perpendicular to a side edge of the workpiece 2 and then into the fluid discharges 3a and 3d.
  • the Fluid feeds and fluid drains be extended slit, which means that the cross section shown does not change in the direction perpendicular to the plane of the figure over a part of the cuboid or the entire cuboid. Also, the device in
  • the housing can be closed off at the top by a cover 7, which for example is transparent
  • Glass or a similar material may be configured.
  • FIG. 3 shows a section through an exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • a workpiece 2 is held floating inside a housing 5.
  • the housing 5 is in turn supplied at the bottom via two fluid supply lines la and lb fluid, which initially flows vertically upwards. It then flows in the direction of fluid drains 3a, 3b and 3e, wherein the fluid drains 3a, 3b and 3e are arranged in the bottom of the housing 5.
  • the discharges 3a and 3b are arranged symmetrically around the discharge 3e.
  • a fluid discharge 3d is arranged in the left side wall of the housing 5.
  • a fluid supply lc is arranged in the left side wall of the housing 5 from which fluid initially flows horizontally in the direction of the workpiece 2 and then flows into the fluid outlets 3a and 3d.
  • the fluid discharge 3b is disposed in the bottom of the housing, in which substantially. the fluid supply lb flowing fluid flows.
  • Fluid supply lb flow more fluid per unit time, as by the fluid supply la.
  • the workpiece 2 is tilted in the direction of the fluid supply lc.
  • the air flowing through the fluid supply lc causes lateral movement of the workpiece 2 and prevents the workpiece 2 from contacting the left housing wall.
  • the fluid discharges 3a, 3b, 3d, 3e surround the fluid feeds and thus ensure a uniform fluid removal and the realization of the desired flows within the housing.
  • the construction shown can also be readily adapted for non-planar or form-labile workpieces by means of an adapted arrangement of the fluid inlets and outlets.
  • an additional fluid supply between the leads la and lb be provided, for example.
  • formlabile workpieces can be stabilized in the center of the workpiece.
  • the fluid may be air, for example.
  • the device according to the invention is intended to be shown with air as fluid, but it can be realized in accordance with any other fluids.
  • Figure 4 shows a section through an exemplary embodiment of the present invention, wherein the construction of the device substantially corresponds to that in Figure 3. Again, in the bottom of the housing 5 air supply la and lb and air discharges 3a,
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of an arrangement of air supply lines 1 a, 1 b , 1 c relative to a workpiece 2, with which the workpiece 2 can be held in a tilted position.
  • the air feeds 1 a and 1 b generate a vertically upwardly directed air flow which impinges on the plate 2 and thereby exerts a force on this plate which substantially compensates for the weight force.
  • the air supply la is designed so that through it less air flows per time than through the air supply lb. As a result, the weight force of the workpiece 2 at a smaller distance of the workpiece 2 to the air supply la is just compensated for as in the air supply lb. The workpiece 2 is thus held in an inclined position.
  • the workpiece 2 may be inclined at an angle between 0 ° and 45 ° relative to the horizontal. Since the weight acts on the plate 2 vertically downwards, the plate experiences thereby a force which is directed from the air supply lb in the direction of the air supply la. If not the air supply lc provided, the plate 2 would therefore move in the direction of this force.
  • the air supply la, lb and lc can be formed here as well as in the other figures rail-shaped, whose longitudinal direction is perpendicular to the figure-level. A workpiece can then be transported in the longitudinal direction.
  • the air supply lc By means of the air supply lc, a flow is now generated in the horizontal direction, which exerts a force on that edge of the workpiece 2, in the direction of which the force resulting from the oblique position is directed.
  • the force through this flow can just compensate for the force acting on the workpiece 2 by the inclined position, so that the workpiece 2 rests. In this position, the workpiece 2 can be kept very stable.
  • the work ⁇ piece 2 can be transported in such an arrangement and in the direction perpendicular to the plane of the figure, with the air inlets la, lb and lc are formed slit-shaped particularly preferred in the longitudinal direction of the slots is perpendicular to the plane of the figure.
  • Such an inclined position of the workpiece 2 can also be achieved by tilting the housing 5 as a whole by the corresponding angle becomes.
  • FIG 6 shows schematically an exemplary embodiment of the present invention, in which a workpiece 2 is centered.
  • two air supply lines la and lb are arranged symmetrically about an air discharge 3b.
  • the air supply lines la and lb By the air supply lines la and lb, a vertically upwardly directed air flow is first generated, which hits the workpiece 2, which is located above the air supply lines la and lb.
  • the plate is arranged so that its center is located exactly above the middle between the two air supply lines la and lb. Below the middle of the plate between the air inlets la and lb, the air outlet 3b is arranged. There are also two
  • Air discharges 3a and 3c respectively arranged on those of the sides facing away from the center of the air supply lines la and lb. Air flowing out of the air feeds 1a and 1b initially flows against the plate and is then removed through the air outlets 3a, 3b and 3c. Due to the symmetrical arrangement, a centering effect is exerted on the workpiece 2, so that the center 6 of the workpiece 2 always lies above the middle between the air inlets 1a and 1b.
  • FIG. 7 schematically shows an exemplary embodiment of the present invention, the structure of which substantially corresponds to that shown in FIG.
  • a further air supply lc is provided, which is arranged laterally. With her an air flow can be generated, which flows first horizontally and then flows up and down in a fluid drainage.
  • this fluid supply lc is in addition a lateral force on the workpiece 2 exercisable, with which the centering of the workpiece
  • Figure 8 shows an exemplary embodiment of the present invention, wherein the fluid supplies and the fluid discharges or the housing 5 in sections IIa, IIb, 11c and lld are divided, between which a workpiece 2 is transportable.
  • Each section IIa, IIb, 11c and lld has at least one air supply in the ground, with which an initially perpendicular upward air flow can be generated. This air flow exerts a vertically upward force on a workpiece 2 when it is in the device according to the invention.
  • the fluid supplies and fluid discharges can be arranged as shown in the preceding figures. Here only the fluid feeds are shown, but the fluid discharges can be arranged accordingly.
  • the sections of the air inlets IIa to lld are now designed in such a way that through section IIa the largest volume of air per time flows in and the air volume flowing in each section decreases in the direction of the section 11d.
  • the workpiece 2 is kept in the section IIa at the greatest distance to the air supply, while the distance in the following sections IIb, 11c and lld respectively decreases.
  • the workpiece, which extends over several sec ⁇ functions is thereby held in an inclined position and lld in the direction of the inclined section un- th. This results in a force component parallel to the surface of the workpiece 2, which is here disk-shaped, which is directed in the direction of the section lld. By this force component, the workpiece 2 is moved in the direction of the section lld.
  • the principle for transporting the workpiece 2 is to the right beyond the section lld with any Number of further sections continueable. It may also correspond to the amount of air supplied per unit time in a following section those of section IIa, whereupon the following sections then again correspondingly lower air supplies have. As a result, the workpiece 2 is raised again and slides as shown in the sections IIa to Lld in turn to the right.
  • Figure 8 also shows fluid feeds lc in the rear of the side wall of the housing 5, through which a lateral force on the workpiece 2 is exercisable.
  • a counterforce to the resulting horizontal force can be generated by the fluid supply lc, by means of which the workpiece is stabilized.
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of the present invention, wherein the air feeds and the air outlets are arranged in a plurality of ways
  • Sections IIa to 11h are divided. With each sector of the air supply, an air flow can be generated, which is initially directed vertically upwards and exerts a vertically upward force on the workpiece 2.
  • lateral air feeds 1 may be provided with porous material, which cause a lateral guidance of the workpiece 2, as shown in Figure 8. These are preferably designed as rails along the transport direction. The points shown in the figure represent the
  • the workpiece 2 extends here over several sections llc to llf, but this is not essential.
  • a further air feed 10 is provided, with which an air flow flows at an angle of> 0 ° and ⁇ 90 ° onto the surface of the workpiece 2, whereby a force is exerted on it.
  • the device shown can be arbitrarily extended as a conveyor belt with any number of further sections.
  • FIG. 10 shows a section of an exemplary embodiment of the present invention, in which a workpiece 2 is positioned above an air feed 1b, which extends over substantially the entire width of the workpiece 2.
  • the air supply lb is surrounded by air outlets 3a and 3b, to which in each case, in turn, further air supply lines 1a and 1c are arranged. In this arrangement results in a centering effect that centers the workpiece 2 just above the air supply lb.
  • the air feeds and / or the air outlets comprise porous sintered material or porous steel filter material through which the air or fluid flows into the space 2. In contrast to simple openings, this results in largely fluid-free uniform fluid flow.
  • These materials are particularly preferred where the opening of the fluid supply or fluid discharge into the housing has a planar extent, that is, where it is designed, for example, as a slot. Also in the example shown in Figure 9, this porous material is preferred.
  • the pore size can be between 1 and 200 pm, for example. It is preferred if the pore size of the air supply is smaller than that of the air discharges. As a result, a constant flow of air through the housing can be achieved, even if the air is supplied at a significantly higher pressure than it is discharged.
  • the air outlets shown in the examples may particularly preferably also have vacuum generators or pumps through which the fluid is sucked off in a controlled manner.
  • the air flow can be configured to different degrees.
  • the continuous sintered material can be partially controlled, for example by the use of valve islands.
  • This can be used example ⁇ as to increase the efficiency, so as to minimize air consumption, or targeted te effects of acceleration or deceleration of the
  • the invention offers the following advantages over the prior art.
  • the exclusion of the atmospheric pressure creates a completely controllable flow system.
  • An own protective atmosphere can be created.
  • Creation of a rail system by free choice of size of sintered or sintered material is possible.
  • the air cushion under the component or material and thus the air consumption are reduced by a multiple due to the different pore sizes and the rail system.
  • the harmful pressure increase in the center of the bearing surface of the object is eliminated, resulting in a stable flight behavior. Through this concentrated and targeted forced flow, the efficiency can be increased again.
  • a device gap can arise, which can be used for detection or processing.
  • the transverse skew can then be realized by different pressure states or pore sizes of the corresponding individual "rails".
  • the described transverse skew of the components or materials on the lower level creates a downgrade force on the component or material.
  • the lateral air flow compensates for this force.
  • An equilibrium of forces arises, whereby be kept in contact without contact by the components or materials. This makes it possible for the first time to control components or materials completely non-contact.
  • Compressed air e.g. by a "rail system” using at least two devices for creating a hover state (air inlets) from the lower level, so that the gaps between the "rails” can be used as a targeted air discharge of the superfluous air.
  • Non-contact acceleration or deceleration of the components or materials in contrast to contacting technologies, does not damage or contaminate the components or materials.
  • non-contact positioning and separation of the components or materials in contrast to contacting technologies, does not lead to any damage. damage or contamination of the components or materials.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Handhaben von Werkstücken, bei welchen ein Werkstück in einem, abgesehen von Fluidzuführungen und -abführungen, abgeschlossenen Gehäuse auf einem Fluidpolster schwebend gehalten wird. Die Erfindung ist besonders geeignet für flächige und/oder ebene Werkstücke, wie beispielsweise Glasplättchen, Wafer und andere berührungsempfindliche Werkstücke.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Handhaben von
Werkstücken
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Handhaben von Werkstücken, bei welchen ein Werkstück in einem, abgesehen von Fluidzuführungen und -abführungen, abgeschlossenen Gehäuse auf einem Fluidpolster schwebend gehalten wird. Die Erfindung ist besonders geeignet für flächige und/oder ebene Werkstücke, wie beispielsweise Glasplättchen, Wafer und andere berührungsempfindliche Werkstücke.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Technologien zur Handhabung, insbesondere zum Transport, von Werkstücken bekannt. Diese Technologien sind normalerweise mit einer Berührung des Werkstücks verbunden und führen daher zu hohen Ausschussraten durch Kontamination oder Beschädigung der Bauteile. Herkömmliche Greifer und Transporttechniken im Allgemeinen (Vakuumgreifer oder Greiferzangen) beinhalten eine Berührung des Objektes und können daher zu deren Kontamination führen. Dies ist vor allem bei
Reinraumglas ein Problem. Zudem entstehen durch die punktuellen Krafteinwirkungen der Greifer Oberflächenverletzungen, die einen anschließenden Beschich- tungsprozess im fortlaufenden Betrieb zumindest bei Glasobjektträgern unmöglich machen. Außerdem muss das Greifermaterial signifikant weicher sein als das zu fördernde Material, um Mikrokratzer zu vermeiden. Krafteinleitungen, die nicht auf die Oberfläche verteilt sind, führen bei fragilen Materialien zu Mikro- rissen bis hin zu deren kompletter Zerstörung.
Grundsätzlich ist es wünschenswert, Kontakte des Werkstückes mit der Handhabungsvorrichtung zu minimieren. Grundsätzlich existieren zwei Technologien für kontaktarme Handhabung, welche sich allerdings heutzutage beide noch im Entwicklungszustand befinden, also noch nicht weitläufig in industriellen Anwendungen verbreitet sind: Ultraschalllagerung und Luftlagerung . Transportvorrichtungen:
Zunächst soll die Ultraschalllagerung besprochen werden. Wenn sich ein Bauteil oder Material im näheren Umfeld einer Ultraschallquelle befindet, entsteht ein Nahfeldeffekt. Das Gas im Spalt zwischen Bauteil oder
Material und Ultraschallquelle wird komprimiert. Das entstehende Ultraschalllager hat eine stark progres¬ sive Kraft-Weg-Kurve. Da aber eine hohe Amplitude (2- 15 μιη) des Schwingungserzeugers notwendig ist, kann der Spalt nicht sehr klein werden, die Systeme werden daher meist im 50-500 μπι Abstand betrieben. Dadurch sinken die erzielbaren Druck/Kraft-Verhältnisse.
Vorteil von Ultraschalllagern ist der hohe Wirkungsgrad beim Erzeugen des Lagerspalts im Nennbetrieb.
Nachteilig ist allerdings der eklatante Wirkungsgradverlust oberhalb des Nennbetriebes (über etwa 400 μπι Lagerspalt) . Zudem kommen die hohen Kosten der Ausrüstung hinzu, die für Sonotrode und Regelungselekt- ronik entstehen. Dadurch wird der Anschaffungspreis unrentabel. Außerdem ist es mit dieser Technik noch nicht gelungen, Objekte vollständig berührungslos zu handhaben, d.h. auch die Seitenführung berührungslos zu gestalten. Zudem gibt es keine klaren Aussagen, in wieweit der Bodeneffekt bei Objekten, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, eine Rolle spielt.
Greifertechnologie : Ultraschalllagerung nutzt den Nahfeldeffekt im Ultraschallfeld. Durch die zyklische Kompression und Dekompression des Umgebungsgases im Spalt zwischen Schallquelle und Handhabungsgut entsteht ein Überdruck. Dabei wird das Bauteil vom Greifer weggescho- ben, wobei eine abstoßende Kraft auf das Werkstück wirkt. Entgegen der abstoßenden Kraft wirkt eine anziehende Kraft, die durch Unterdruck (hervorgerufen von einer Vakuumpumpe) erzeugt werden kann. Da der Nahfeldeffekt überproportional zunimmt, wenn sich das Bauteil der Ultraschallquelle nähert, stellt sich ein Gleichgewicht zwischen anziehender und abstoßender Kraft ein. Je nach Bauteilgewicht und
Schallleistung stellt sich ein Luftspalt von 0,01 bis 1, 5 mm ein. Bei größeren Bauteilen sind seitlich 4 Pins (bewegliche Anschläge) erforderlich, um die Querbeschleunigungen eines Roboters/Achssystems auf die Scheibe zu übertragen. Diese Pins fixieren den Wafer, aber klemmen ihn nicht. Die Abmessungen der Greifer sind problemlos an verschiedenste Substratgrößen anpassbar.
An dieser Kante wirken lediglich sehr geringe Kräfte (nur ein Bruchteil der Gewichtskraft) , welche für den Vorschub auf der reibungsfreien Schwebefläche ausreichen. Normalerweise beträgt die Schwebehöhe der Zelle etwa 200 bis 500 Mikrometer, in bestimmten Fällen kann diese bei dünnen Zellen auch mehrere Millimeter betragen. Substrate können über zwei Transferbahnen befördert werden. Dabei bietet die Option, Substrate mittels Pins zu positionieren den Vorteil, dass ausschließlich Punktberührung an den Kanten stattfindet.
Nachteile der Ultraschalllagerung sind insbesondere die folgenden: sehr hohe Anschaffungskosten, da Ultraschalltechnologie zur Zeit noch sehr teuer ist, keine kontaktlose Seitenstabilität möglich, beim Greifen größerer Bauteile sind Seitenanschläge nötig,
beim Transportieren werden die Werkstücke seitlich auf ein Förderband „gekippt" (von unten durch Ultraschallpolster angehoben und die Kante kontaktierend auf Förderband gestützt) , wodurch nur die Oberseite zum Bearbeiten zugänglich ist, keine Zugänglichkeit der Unterseite zur Bearbei¬ tung vorhanden,
für Reinraumproduktionen sind Förderbänder durch die gebotenen Reinheitsanforderungen sehr preis¬ intensiv. Die Ultraschalltechnologien finden ihren Markt zurzeit vor allem im Waferhandling, da hier Kontaktierung der Seitenkanten zum Führen (das Gewicht liegt auf dem Ultraschallpolster) noch geduldet werden kann. Es entsteht wenig Druck auf der Seitenkante der Wafer, womit in den meisten Fällen auch keine Mikro- risse und damit verbundene Kontaminationen der Oberfläche entstehen. Allerdings wird dies zurzeit ledig- lieh mangels Alternativen geduldet, da die Kontaktierung durch herkömmliche Greiftechnologien noch zu deutlich höheren Ausschussraten führte.
Der Einsatz dieser Technologie für den Transfer von beispielweise technischem, nanobeschichtetem Objektträgerglas, im folgenden „Slide" genannt, bei dem eine Kontaktierung der Seitenkanten auf Grund der sensiblen Bruchkanten aus der Glasherstellung ausgeschlossen werden muss, ist allerdings nicht mehr möglich .
Bisherige Überlegungen zu Luftlagern betreffen in der Vergangenheit fast ausschließlich die Technologie der Düsen-Luftlager. Bei diesen konventionellen Düsen- Luftlagern fließt die Druckluft über wenige, jedoch relativ große Einströmdüsen (Durchmesser 0,1-0,5 mm) in den Lagerspalt. Dadurch ist ihr Luftverbrauch sehr hoch, wenig flexibel und die Lagereigenschaften können nur unzureichend an die Randbedingungen (Kräfte, Momente, Lagerfläche, Lagerspalthöhe, Dämpfung) ange- passt werden. Um die Luft bei den wenigen Einströmdüsen dennoch möglichst gleichmäßig im Spalt verteilen zu können, werden verschiedene konstruktive Maßnahmen getroffen. Sie alle erzeugen jedoch Totvolumi- na (nicht verdichtbare und damit weiche Luftvolumina) . Diese können für den Prozess nicht genutzt wer- den und zählen dadurch zum Verlustfaktor. Außerdem sind Totvolumina und die Baubedingten Abstände zwischen den Düsen für die Dynamik des Luftlagers äußerst schädlich und verursachen eine selbsterregte Schwingung. Die Slides fangen an unkontrolliert zu wackeln und sich quasi „aufzuschwingen". Sie erzeugen dadurch pendelartige Bewegungen, welche nicht mehr zu stoppen sind. Typische konventionelle Düsen-Luftlager werden mit
Kammern und Kanälen ausgeführt. Dadurch soll bei einer begrenzten Anzahl von Düsen das Totvolumen gegenüber Eindüsen-Luftlagern mit Vorkammer verkleinert und dennoch die Luft gut im Spalt verteilt werden. Die meisten konstruktiven Ideen beziehen sich hier auf spezielle Kanalstrukturen. Luftlager mit Mikroka- nalstrukturen ohne Kammern werden von einigen Herstellern seit Ende der 80er Jahre hergestellt. Doch auch hier bleiben die Nachteile von Totvolumina er- halten.
Auch Greifer lassen sich mittels Luftlagerung realisieren . Nach Bernoulli oder Venturi hat Luft, die sich mit der Geschwindigkeit vx bewegt, einen niedrigeren statischen Druck Psi als die Luft mit der Geschwindigkeit v2, wobei der Betrag von νχ größer als der Betrag von v2 ist. Als Formel | vi | > | v2 | -> | psi | < | Ps2 | ·
Diesen Effekt macht sich diese Greifertechnik zu nutzen. Die Luft oberhalb des Objektes wird beschleunigt. Die Luft unterhalb des Objektes hat die Geschwindigkeit Null. Dadurch ist der statische Druck auf der Unterseite größer als auf der Oberseite. Es entsteht Auftrieb, der das Bauteil oder Material trägt. Kommt das Bauteil oder Material den oberen Düsen zu nahe, entsprechend zu viel Auftrieb, wird durch den geringeren Spalt die Luft verzögert und verliert dadurch an Geschwindigkeit. Der statische Druck auf der Oberseite nimmt zu und der Auftrieb wird schwächer. Dadurch entsteht ein Kräftegleichgewicht, welches das Bauteil oder Material auf einer festen Höhe hält.
Nachteilig ist hier der sehr geringe Wirkungsgrad, da hohe aerodynamische Verluste im Lagerspalt entstehen. Schnelle Transportbewegungen sind ausgeschlossen, da sonst die Luft auf der Unterseite eine zu hohe relative Geschwindigkeit besitzt, die den Effekt mindert oder zum Verlust des Auftriebs führen kann. Außerdem ist es mit dieser Technik noch nicht gelungen, Objekte vollständig berührungslos zu handhaben, d.h. auch die Seitenführung berührungslos zu gestalten. Damit ist diese Technik nicht selbstzentrierend. Man muss außerdem noch beachten, dass die Anhebung von Objekten nur funktioniert, wenn Luft die Unterseite umgibt oder zumindest teilweise umgibt, d.h. flache, glatte Objekte von einer luftundurchlässigen Unterlage anzuheben ist nahezu unmöglich, z.B. Solarzellen von einem Stapel abheben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben dargestellten Probleme zu überwinden. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung zum
Handhaben von Werkstücken nach Anspruch 1 sowie das Verfahren zum Handhaben von Werkstücken nach Anspruch 19.
Erfindungsgemäß wird zunächst eine Vorrichtung zum Handhaben von Werkstücken angegeben, bei welcher zu- mindest ein Werkstück durch die Kraftwirkung einer Fluidströmung im Inneren eines Gehäuses in einem Schwebezustand haltbar ist. Das Werkstück ist nicht Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Gehäuse weist hierzu zumindest eine Fluidzuführung und zumindest eine Fluidabführung auf, die so angeordnet sind, dass das Fluid dem Gehäuse über die Fluidzuführung zuführbar und über die Fluidabführung abführbar ist. Dabei ist das Fluid so zuführbar und abführbar, dass, wenn sich ein Werkstück im Gehäuse befindet, das Werkstück durch die Kraftwirkung der Strömung des Fluids im Schwebezustand gehalten wird und vorzugsweise auch transportierbar ist. Erfindungsgemäß ist das Gehäuse gegen Fluidaustausch anders als über die zumindest eine Fluidzuführung und die zumindest eine Fluidabführung abgeschlossen. Das bedeutet, dass das dem Gehäuse zugeführte und aus dem Gehäuse abgeführte Fluid ausschließlich über die Fluidzuführungen und die Fluidabführungen fließt und damit vollständig kontrollierbar ist. Ist das Fluid gasförmig, was bevorzugt ist, so ist im Inneren des Gehäuses über die Fluidzuführungen und -abführungen unabhängig vom Druck und der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses ein Gasdruck und eine Gasatmosphäre einstellbar .
Bevorzugterweise ist das Gehäuse als fluiddichtes Gehäuse, vorzugsweise gasdichtes Gehäuse, ausgestaltet, in welches die Fluidzuführungen und Fluidabführungen einmünden .
Die Fluidzuführungen sind vorzugsweise mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Fluidflusses und/oder zu- mindest einer Pumpe und/oder einem Fluidspeicher ausgestattet oder verbunden, über welche die Fluidzufuhr in das Gehäuse steuerbar oder regelbar ist.
Auch die Fluidabführungen weisen vorzugsweise zumindest eine Vorrichtung auf, um den Fluidstrom durch die entsprechende Fluidabführung zu steuern oder zu regeln. Im einfachsten Fall ist hierbei an einer, mehreren oder allen der Fluidabführungen jeweils zumindest ein Ventil angeordnet, mit welchem die Fluid- strömung durch die Fluidabführung steuerbar, regelbar und/oder unterbrechbar ist. Besonders bevorzugt ist mit einer, mehreren oder allen der Fluidabführungen eine Pumpe verbunden, mit welcher Fluid durch die entsprechende Fluidabführung aus dem Gehäuse
absaugbar ist. Dabei kann auch eine Pumpe Fluid aus mehreren oder allen der Fluidabführungen abpumpen. Um
Fluid zu sparen ist es bevorzugt, wenn das abgeführte Fluid erneut dem Gehäuse durch die Fluidzufuhr zuführbar ist. Auf diese Weise kann ein Kreislauf des Fluides erzielt werden.
Durch die Kraftwirkung der Strömung des Fluids im Inneren des Gehäuses ist erfindungsgemäß das Werkstück in einem Schwebezustand haltbar. Bevorzugterweise ist das Werkstück kontaktfrei zur Vorrichtung, insbeson- dere zu einer Wandung, bevorzugt allen Wandungen, des
Gehäuses, im Schwebezustand haltbar.
Erfindungsgemäß wird unter einem Schwebezustand des Werkstücks ein Zustand verstanden, in welchem das Werkstück nicht mit seiner Gewichtskraft auf einem festen Teil der Vorrichtung aufliegt. Der Zustand wird auch als Levitation bezeichnet. Die Begriffe „schweben" und „levitieren" werden hier synonym verwendet. Zumindest ein Teil der Gewichtskraft des Werkstücks wird also im Schwebezustand bzw. Levi- tationszustand durch die Kraftwirkung der Fluidströ- mung im Gehäuse kompensiert. Bevorzugt wird die gesamte Gewichtskraft kompensiert, so dass das Werkstück ausschließlich kontaktfrei gehalten werden kann .
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Werkstück statisch gehalten werden, so dass es im Wesentlichen ruhend schwebt bzw. levitiert. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Kraftwirkung der Strömung des Fluids die Gewichtskraft des Werkstücks vollständig kompensiert. Es ist auch möglich, dass das Werkstück innerhalb des Gehäuses schwebend transportiert wird. Dabei wird das Werkstück im Inneren des Gehäuses bewegt. Die Bewegung kann hierbei durch zusätzli- che Fluidströmungen die horizontale Kraftkomponenten auf das Bauteil ausüben, bewirkt werden, es ist aber auch möglich, den Schwebezustand so einzurichten, dass sich das Werkstück aufgrund seiner Gewichtskraft mit einer horizontalen Komponente bewegt. Diese Aus- führungsform wird weiter unten im Detail beschrieben.
Vorzugsweise ist das genannte Fluid ein Gas, besonders bevorzugt Luft. In diesem Fall sind also die Fluidzuführungen und -abführungen Gas- bzw. Luftzu- führungen und -abführungen und das Werkstück schwebt auf einem Gas bzw. Luftstrom. Es ist auf diese Weise auch möglich, das Werkstück unter einer einstellbaren Atmosphäre, beispielsweise einer Schutzatmosphäre, und/oder einem einstellbaren Druck zu halten und zu handhaben. Auch Flüssigkeiten können als Fluid eingesetzt werden.
Vorzugsweise sind die Fluidzuführungen zumindest zum Teil in einer Unterseite des Gehäuses so angeordnet, dass das Fluid von unten nach oben strömt und von un¬ ten auf das zu handhabende Werkstück trifft, also aus einer der Gewichtskraft des Werkstücks entgegen gesetzten Richtung. Auf diese Weise kann die Gewichtskraft des Werkstücks direkt durch eine von unten gegen das Werkstück gerichtete Strömung zumindest zum Teil oder vollständig kompensiert werden, so dass das
Werkstück in der Schwebe gehalten wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse zumindest zwei Fluidzuführungen und zumindest eine Fluidabführung auf, die in einer Unterseite des Gehäuses in diesen münden. Besonders bevorzugt sind dabei die zumindest zwei Fluidzuführungen symmetrisch um die Fluidabführung angeordnet. Ist das Werkstück scheibenförmig, so ist es bevorzugt, wenn die zumindest eine Fluidabführung unter einem
Mittelpunkt der Scheibe angeordnet ist und die zumindest zwei Fluidzuführungen symmetrisch um die Mitte der Scheibe unter seitlichen Bereichen der Scheibe angeordnet sind.
Sind in der Unterseite des Gehäuses mehrere Fluidzu- führungen angeordnet, aus denen Fluid nach oben gegen das Werkstück leitbar ist, insbesondere in oben genannter Ausführungsform mit zwei Fluidzuführungen und einer Fluidabführung, so können in einer vorteilhaf¬ ten Ausgestaltung der Erfindung die Fluidzuführungen so ausgestaltet sein, dass durch sie jeweils unter¬ schiedliche Fluidvolumina pro Zeiteinheit leitbar sind oder strömen. Dies kann beispielsweise durch un- terschiedliche Querschnitte (oder bei länglichen Zu¬ fuhren Breiten) der Zufuhren, unterschiedlich starke Pumpen zum Pumpen des Fluids und/oder bei Zufuhr von Fluid durch poröses Material unterschiedlicher Poren¬ größen erreicht werden. Besonders bevorzugt sind die Fluidzuführungen dabei so ausgestaltet, dass der zu¬ führbare Fluidstrom von einer Zuführung zur in einer Richtung benachbarten Zuführung jeweils größer wird. Durch die unterschiedliche Zuführbarkeit von Fluidvo- lumen pro Zeit ist es möglich, das Werkstück in einer Schräglage schwebend zu halten. Je nach Beschaffen- heit der Bauteile und/oder der Materialien können vorteilhafterweise Neigungswinkel zwischen 0° und 45° in zumindest einer Richtung einstellbar sein.
Bevorzugt sind Winkel größer oder gleich 0,1 Grad, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,5°, beson- ders bevorzugt größer oder gleich 1° und/oder bevorzugt kleiner oder gleich 5°, vorzugsweise kleiner oder gleich 3°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 2°. Dadurch erfährt das Werkstück eine horizontale Kraft. Mittels dieser Kraft kann das Werk- stück in dem Gehäuse bewegbar sein.
Eine horizontale Kraft kann alternativ oder zusätzlich auch stets dadurch erzielt werden, dass das Gehäuse in allen Ausführungsformen um die oben genann- ten Winkel geneigt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zumindest eine Fluidzuführung so angeordnet, dass durch das aus ihr ausströmende Fluid eine horizontale Kraft auf das Werkstück ausübbar ist. Besonders bevorzugt ist eine solche Fluidzufüh¬ rung seitlich oder in einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet und das Fluid tritt mit einer horizontalen Bewegungskomponente oder in horizontaler Richtung aus dieser Fluidzuführung aus.
Wie vorstehend beschrieben kann das Werkstück in einer Schräglage gehalten bzw. gehandhabt werden, so dass es eine horizontale Kraftkomponente erfährt. In diesem Fall kann vorzugsweise wie oben beschrieben zumindest eine seitliche Fluidzufuhr vorgesehen sein, die eine horizontale Kraftwirkung auf das Werkstück bewirkt, die jene aus der Schräglage resultierende horizontale Kraft gerade kompensiert.
Das Werkstück kann in dem Gehäuse bewegbar sein. Dies kann zum einen durch eine horizontale Kraft geschehen, die durch eine Schräglage des Werkstücks erzeugt werden. Die Schräglage kann dabei durch eine unterschiedliche Fluidzufuhr durch in Richtung des Transportes hintereinander angeordnete Fluidzuführungen bewirkt werden. Sie kann aber auch durch eine entsprechende Neigung des Gehäuses in Richtung des
Transportes eingestellt werden.
Durch Fluidzuführungen, die zu horizontalen Kräften auf das Werkstück führen, und die wie oben beschrieben in zumindest einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet sein können, kann das zumindest eine Werkstück auch geführt werden, wenn es transportiert wird. Dabei bewirken die Fluidströmungen aus diesen Fluidzu- führungen vorzugsweise Kräfte oder Kraftkomponenten in horizontaler Richtung, die senkrecht zur Richtung des Transports stehen.
Es kann hierbei wie vorstehend beschrieben eine
Schräglage des Werkstücks eingestellt werden, die auch senkrecht zur Transportrichtung stehen kann oder eine Komponente in dieser Richtung haben kann. Da¬ durch erfährt das Werkstück eine Kraft senkrecht zur Transportrichtung. Fluidzufuhren können nun wie vorstehend beschrieben so angeordnet sein, dass sie ho¬ rizontale Kraftkomponenten bewirken, die dieser seitlichen Kraft auf das Werkstück entgegen gesetzt sind und sie kompensieren. Zusätzlich oder alternativ können auch weitere Fluid- zufuhren vorgesehen sein, die Kraftkomponenten bewirken, die jenen durch die zuvor genannten Fluidzufuh- ren bewirkten seitlichen Kraftkomponenten entgegen gesetzt wirken und dadurch das Werkstück zwischen sich stabilisieren.
Vorzugsweise kann das genannte Gehäuse quaderförmig sein, wobei jene Luftzufuhren, welche Strömungen zur Kompensation der Gewichtskraft des Werkstücks bewirken, in einer Unterseite des Quaders angeordnet sind, und jene Luftzufuhren, die horizontale Kraftkomponenten bewirken, in Seitenwänden des Quaders angeordnet sind. Wird das Werkstück transportiert, so kann in dem quaderförmigen Gehäuse eine Transportrichtung definiert werden, die vorzugsweise parallel zu einer der Kanten des Quaders verläuft. Jene horizontal wirkenden Luftzufuhren, die das Werkstück führen, sind dann vorzugsweise in den zur Transportrichtung paral- lelen Seitenwänden des Quaders angeordnet, so dass die Kraftkomponenten senkrecht zur Transportrichtung stehen .
Insbesondere wenn das Werkstück im Gehäuse erfin- dungsgemäß bewegt werden soll, so sind bevorzugt die
Fluidzufuhren und Fluidabfuhren länglich und/oder schlitzförmig ausgebildet, wobei die Längsrichtung parallel zur Transportrichtung ausgebildet ist. Die Schlitze können sich dabei über einen Teil oder die gesamte Länge des vorgesehenen Transportes erstrecken. Es können auch mehrere Schlitze zur Zufuhr bzw. Abfuhr in Längsrichtung hintereinander angeordnet sein. Sind mehrere Schlitze hintereinander angeordnet, so sind hintereinander angeordneten Fluidzufüh- rungen in einer bevorzugten Ausführungsform unterschiedliche Fluidströmungen zuführbar, so dass wie oben beschrieben eine horizontale Kraft entsteht, die den Transport des Werkstücks bewirken kann. Die
Schlitze können auch in Sektionen bzw. Abschnitte unterteilt sein, die in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind. Dabei können vorzugsweise die einzelnen Abschnitte einer Fluidzufuhr bzw. -abfuhr separat durchlässig für das Fluid geschaltet werden, so dass besonders bevorzugt nur jene Abschnitte aktiv sind, in denen sich das zu bearbeitende Werkstück ge- rade befindet.
Die Abschnitte der Fluidzufuhren und/oder -abfuhren können bevorzugt durch Kammern gebildet werden, die beispielsweise über Ventilinseln separat angesteuert werden können. Dabei können die Fluidzufuhren
und/oder -abfuhren auf ihrer gesamten Länge mit porösem Material ausgestattet sein. Hinter dem Porösen Material können dann die Kammern gebildet sein und/oder die einzelnen Abschnitte mit Ventilinseln angesteuert werden. Durch die Aufteilung in einzeln ansteuerbare Abschnitte kann der Wirkungsgrad erhöht und der Fluidverbrauch minimiert werden. Die Ansteue- rung der Abschnitte kann besonders bevorzugt mittels Sensoren erfolgen, die detektieren, wo sich das Werkstück befindet. Solche Sensoren können zum Beispiel Lichtschranken sein, die ein Segment einschalten, sobald es durch das Werkstück erreicht wird.
Durch eine in Kammern unterteilte Vorrichtung aus de unteren Ebene kann ein durchgehendes Sintermaterial, vorzugsweise durch den Einsatz von Ventilinseln, par tiell angesteuert werden. Es kann außerdem das Werk¬ stück gezielt beschleunigt oder abgebremst werden.
Schlitzförmige Fluidzufuhren und Fluidabfuhren sind auch bevorzugt, wenn das Werkstück statisch gehalten werden soll, also nicht transportiert wird. Durch sie kann das Werkstück deutlich schwingungsärmer gehalten werden als beispielsweise durch Düsen. Generell kann man sich die schlitzförmigen Fluidzufuhren als Gleise vorstellen, vor denen das Werkstück schwebt und entlang deren Längsrichtung es im Falle eines Transportes bewegt wird.
Generell wird unter einer schlitzförmigen Öffnung eine längliche Öffnung verstanden, die in Längsrichtung weiter ausgedehnt ist als in Richtung ihrer Breite. Bevorzugt sind die Fluidzufuhren und/oder Fluidabfuh- ren dann mit ihren Längsrichtungen parallel zueinander angeordnet und besonders bevorzugt auch parallel zu einer Seitenwand des Gehäuses.
Eine Breite der Schlitze bzw. Schienen ist bevorzugt für die Fluidabfuhren größer als für die Fluidzufuh- ren. Auf diese Weise kann dem Gehäuse Fluid mit einem höheren Druck zugeführt werden als zum Absaugen zur Verfügung steht. Bevorzugt liegt eine Breite der Zufuhren bei größer oder gleich 0.5 mm, besonders bevorzugt größer oder gleich 1 mm und/oder bei kleiner oder gleich 3 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 2 mm. Die Fluidabfuhren haben bevorzugt eine Breite größer oder gleich 3 mm, besonders bevorzugt größer oder gleich 4 mm und/oder kleiner oder gleich 6 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 5 mm.
Wie bereits oben beschrieben kann zumindest eine Fluidabführung in der Unterseite des Gehäuses angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können Fluid- abführungen in einer oder mehreren Kanten des Gehäuses angeordnet sein. Sie können sich dabei über einen Teil oder die gesamte Kante erstrecken. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt, wenn das Gehäuse quaderförmig ist. Besonders bevorzugt sind dann, sofern Fluidabführungen in mehreren Kanten vorgesehen sind, diese in zueinander parallelen Kanten vorgesehen, während die hierzu senkrechten Kanten keine Fluidabführungen aufweisen. Durch Anordnung von
Fluidabführungen in Kanten ist die Fluidströmung im Gehäuse besonders gut kontrollierbar und besonders gleichmäßig, so dass das Werkstück besonders gut kontrolliert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Fluidzuführungen und/oder die Fluidabführungen mit porösem Sintermaterial und/oder Filtermaterial aus porösem Stahl ausgestattet, durch welche das Fluid beim Zuführen bzw. Abführen strömt, wenn es in das Gehäuse eintritt oder aus dem Gehäuse abfließt. Besonders bevorzugt liegt das entsprechende poröse Material unmittelbar dort vor, wo die entsprechende Fluidzuführung oder Fluidabführung in das Gehäuse mündet. Das Material erstreckt sich dabei vorzugsweise über die gesamte Fläche der Öffnung. Auf diese Weise wird bewirkt, dass das Fluid besonders gleichmäßig in das Gehäuse strömt bzw. aus ihm abströmt. Bevorzugt hat das poröse Material eine Porengröße für die Fluidzuführungen von ^ 1 pm, vorzugsweise 2 pm und/oder ^ 10 pm, bevorzugt -S 6pm ist und/oder für die Fluidabführungen von ^ 30 pm, besonders bevorzugt ^ 50 pm und/oder ^ 200 pm, vorzugsweise ^ 120 pm, vorzugsweise ^ 100 pm, besonders bevorzugt ^ 80 pm.
Dabei ist die Porengröße der durchschnittliche Durch¬ messer einer Querschnittsfläche der Pore, die senkrecht zur Richtung einer Strömung durch die Pore steht .
Sind, wie oben beschrieben, Fluidzuführungen vorgese- hen, durch die jeweils unterschiedliche Fluidvolumina pro Zeit dem Gehäuse zuführbar sind, so können diese Fluidzuführungen gleiche Querschnittsflächen haben und durch eine gemeinsame Fluidversorgung, beispiels- weise Pumpe, mit Fluid versorgt werden. Die Fluidzu- führungen können dann vorteilhaft mit dem oben beschriebenen porösen Material mit unterschiedlichen Porengrößen ausgestattet sein, wodurch sich unterschiedliche Fluidströme ergeben.
Durch die genannten porösen Materialien in den Luftzufuhren lassen sich sehr homogene Luftpolster erzeugen, die insbesondere ein Aufschaukeln der Bauteile zu Schwingungen verhindern. Bei Werkstücken mit un- terschiedlicher oberflächenbezogener spezifischer
Dichte an ihrer Grenze ist es bevorzugt, wenn als poröses Material Sintermaterial aus porösem Stahl oder einem anderen Material eingesetzt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind in der Unterseite des Gehäuses zwei Fluidzufüh- rungen angeordnet, zwischen denen eine Fluidabführung angeordnet ist. Bevorzugt sind die beiden Fluidzu- führungen symmetrisch um die Fluidabführung angeord- net . Es ist in dieser Ausführungsform außerdem auf jener der anderen Fluidzuführung abgewandten Seite jeder der beiden Fluidzuführungen je eine weitere Fluidabführung angeordnet, durch welche vorzugsweise der gleiche Fluidstrom abführbar ist. Diese Ausge- staltung ist besonders geeignet für scheibenförmige
Werkstücke, wobei dann die zwischen den Fluidzufüh- rungen liegende Fluidabführung unter einer Mitte der Scheibe liegt und die beiden äußeren Fluidabführungen unter einem Rand der Scheibe liegen. In dieser Aus- führungsform ergibt sich ein zentrierender Effekt auf das Werkstück, der das Werkstück stets so hält, dass seine Mitte über der mittleren Fluidabführung liegt. Darüber hinaus können durch diese Ausführungsformen Schwingungen und Flatterbewegungen des Werkstücks weiter reduziert werden.
Auch in den Seitenwänden des Gehäuses können ein oder mehrere Fluidabführungen vorgesehen sein.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Luftzufuh- ren können ein oder mehrere weitere Luftzufuhren vorgesehen sein, die in einem Winkel > 0° zur horizontalen Ebene stehen und einen Luftstrom erzeugen, der in einem Winkel > 0° und < 90° auf das Werkstück trifft. Hierdurch kann das Werkstück beschleunigt oder abge- bremst werden, was insbesondere vorteilhaft ist, wenn das Werkstück im Gehäuse transportiert werden soll.
Die Vorrichtung kann so ausgeführt sein, dass unterhalb eines Werkstückes, wenn sich dieses in der er- findungsgemäßen Vorrichtung befindet, ein freier Bereich vorliegt, in welchem eine Vorrichtung zur Untersuchung oder zur Bearbeitung des Werkstücks angeordnet werden kann. Das Werkstück kann dann über dieser Vorrichtung während der Untersuchung oder Bear- beitung in der Schwebe gehalten werden. Auch kann das
Gehäuse in diesem Bereich ein lichtdurchlässiges Fenster aufweisen, hinter dem eine Untersuchungsvorrichtung oder Bearbeitungsvorrichtung außerhalb des Gehäuses unter dem Werkstück angeordnet werden kann.
Jene Öffnungen, an welchen eine Fluidzuführung oder Fluidabführung in das Gehäuse mündet, können u.a. vorteilhaft einen runden, kreisförmigen oder auch rechteckigen oder quadratischen Querschnitt haben. Insbesondere können die Öffnungen die oben beschriebene Schlitzform haben. Eine oder mehrere Luftzufuhren können auch als Düse ausgebildet sein. Hierbei verjüngt sich die Zuführungsleitung vorteilhafterweise bis zur Mündungsöff- nung in das Gehäuse, so dass das Fluid beschleunigt wird. Durch unterschiedliche Verjüngungen können bei gleichem Druck des Fluids vor der Zuführung im Inneren des Gehäuses unterschiedlich schnelle Strömungen realisiert werden. Insbesondere jene Luftzufuhren, die in einem Winkel zwischen 0° und 90° zur Horizontalen angeordnet sind und eine horizontale Kraft auf das Objekt ausüben, können vorteilhaft als Düsen ausgestaltet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse in eine Mehrzahl von Sektionen unter teilt, die jeweils, wie vorstehend für das Gehäuse als solches beschrieben, ausgestattet sein können. Durch horizontale Kräfte, die wie oben beschrieben bewirkt werden können, kann ein Werkstück zwischen diesen Sektionen transportiert werden. Durch den Auf bau des Gehäuses aus Sektionen kann das System modu- lar realisiert werden. Die Sektionen können dabei entsprechend der Erfordernisse zusammengestellt werden .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sektionen linear in einer Richtung nebeneinander angeordnet sein, so dass eine Bahn für das Werkstück oder mehrere Werkstücke entsteht, auf welcher diese über eine bestimmte Distanz transportiert werden können. Einzelne Sektionen können über gemeinsame Pumpen mit Fluid versorgt werden und es kann über gemeinsame Pumpen Fluid abgesaugt werden. Es ist aber auch mög- lieh, dass die Sektionen jeweils einzeln mit Pumpen ausgestattet sind. Es ist auch denkbar, die Sektionen in einer zweidimensionalen Anordnung anzuordnen, so dass sie wie ein Gitter vorliegen. Durch geeignete Luftzufuhren, die horizontale Kräfte ausüben können, können Werkstücke zwischen diesen Sektionen in beide Richtungen bewegt werden.
Vorteilhafterweise wird das Gehäuse möglichst klein realisiert. So können bspw. beim Einsatz von Schutzgasen als Fluid die Betriebskosten reduziert werden. Es kann vorteilhaft zumindest eine Abmessung des Gehäuses durch die darin befindlichen Bearbeitungsvorrichtungen und/oder die Abmessungen des zu behandelnden Werkstückes festgelegt werden. Die entsprechende Abmessung des Gehäuses ist also im Wesentlichen die maximale Ausdehnung der darin angeordneten Bearbeitungsvorrichtungen und/oder des Werkstückes in der entsprechenden Richtung zuzüglich eines bestimmten Freiraumes, der so bemessen ist, dass das Werkstück bei den während des Handhabens auftretenden Bewegungen, insbesondere unbeabsichtigten Bewegungen wie beispielsweise Schwingungen, nicht an das Gehäuse anstößt. Der Freiraum kann vorzugsweise größer oder gleich 10% der Werkstückgröße, vorzugsweise größer oder gleich 15% der Werkstückgröße und/oder kleiner oder gleich 30% der Werkstückgröße, vorzugsweise kleiner oder gleich 25 % der Werkstückgröße, besonders bevorzugt im Wesentlichen 20% der Werkstückgröße betragen, wobei die Werkstückgröße in der der entsprechenden Abmessung des Gehäuses entsprechenden Richtung bemessen wird. Der Freiraum ist dabei vorzugsweise der mittlere Freiraum des Werkstückes während des Handhabens.
Das Werkstück kann unter anderem ein Slide oder Glasobjektträger, ein Wafer, eine Solarzelle und Ähnliches sein. Es können erfindungsgemäß jeweils ein Werkstück oder mehrere Werkstücke gleichzeitig im Ge häuse vorliegen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Handhaben von Werkstücken, wobei das Werkstück in einem Gehäuse in der Schwebe gehalten wird. Dem Gehäuse wird dabei nur über Fluidzuführungen und Fluid abführungen Fluid zugeführt bzw. abgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhafterweise mit einer wie oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbar.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Die gezeigten Merkmale können dabei auch einzeln, unabhängig vom gezeigten Beispiel, realisiert sein und unter den Beispielen beliebig kombiniert werden.
Es zeigt
Figur 1 einen Querschnitt durch eine beispielhafte
Ausführungsform der Vorrichtung zum Handhaben von Werkstücken gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 ein weiteres Beispiel einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 4 eine prinzipielle Darstellung einer Anordnung von Fluidzuführungen eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Figur 5 eine Prinzip-Darstellung einer Anordnung von Fluidzuführungen und -abführungen zur zentrierten Halterung eines Werkstücks; Figur 6 eine Prinzip-Darstellung einer Anordnung von Luftzuführungen und -abführungen mit einer LuftZuführung zum Ausüben einer horizontalen Kraft; Figur 7 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem in mehrere Sektionen unterteilten Gehäuse;
Figur 8 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vor- richtung mit in mehrere Sektionen unterteilten Fluidzu- und Abfuhren,
Figur 9 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit in mehrere Sektionen unter- teilten Fluidzu- und Abfuhren mit einer
Luftzufuhr zum horizontalen Bewegen des Werkstücks ;
Figur 10 einen Ausschnitt aus einer beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hierbei wird im Inneren 6 der Vorrichtung ein Werkstück 2 be- rührungslos schwebend gehalten. Hierzu weist die Vor¬ richtung in ihrem Boden Fluidzufuhren la und lb auf, sowie Fluidabführungen 3a, 3e und 3b. Im gezeigten Beispiel haben die Fluidzufuhren la und lb eine Brei¬ te von 2 mm. Zwischen den Fluidzufuhren la und lb ist die Fluidabfuhr 3e mit einer Breite von 4 mm angeord¬ net. Auf jener der Fluidabfuhr 3e abgewandten Seite der Fluidzufuhr la ist die Fluidabfuhr 3a angeordnet, die eine Breite von 2 mm aufweist. Entsprechend ist auf jener der Fluidabfuhr 3e abgewandten Seite der Fluidzufuhr lb die Fluidabfuhr 3b ebenfalls mit einer Breite von 2 mm angeordnet. Im gezeigten Beispiel können die Fluidzu- oder abfuhren mit porösem Material, beispielsweise mit porösem Sintermaterial, gefüllt sein. Die Fluidzu- und abfuhren können zur Außenseite des Gehäuses 5 eine Öffnung in der Außensei- te des Gehäuses 5 aufweisen. Dabei ist im gezeigten
Beispiel der Abstand zwischen diesen Öffnungen 4 mm weit gewählt.
Die linke Seitenwand des gezeigten Gehäuses weist eine Fluidzufuhr lc zum Ausüben einer seitlichen Kraft auf das Werkstück auf. Aus dieser Fluidzufuhr lc austretendes Fluid strömt vor allem in die oberhalb der Fluidzufuhr lc befindliche Fluidabfuhr 3d und die im Boden befindliche Fluidabfuhr 3a. Die oberhalb der Fluidzufuhr lc angeordnete Fluidabfuhr 3d hat zur Innenseite 6 des Gehäuses eine Breite von 4 mm und zur Außenseite eine Öffnung, die von einer Öffnung der Fluidzufuhr lc in der Außenseite 4 mm beabstandet ist. Der Fluidabfuhr 3d gegenüber in der rechten Seitenwand ist eine weitere Fluidabfuhr 3c angeordnet, die ebenfalls zum Inneren hin eine Breite von 4 mm aufweist.
In diesem wie in den anderen gezeigten Beispielen können die Fluidzufuhren und/oder Fluidabfuhren als
Schienen oder Schlitze ausgebildet sein, deren Längsrichtung senkrecht zur Figurenebene der Figur 1 steht. Die Länge kann hierbei entsprechend den Erfor¬ dernissen des durchzuführenden Prozesses gewählt wer- den. In dieser Längsrichtung können die Fluidzu- und/oder -abfuhren auch in Segmente unterteilt sein. Nach oben kann das Gehäuse 5 durch einen Deckel 7 abgeschlossen sein, der beispielsweise ein durchsichtiges Material, wie Glas, aufweisen kann.
Das in Figur 1 gezeigte Werkstück hat eine Dicke von 1 mm und eine Breite von 26 mm.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Werkstück 2 angeordnet, das gehandhabt und gehalten wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Gehäuse 5 auf, der hier quaderförmig ist. In das Gehäuse 5 münden in dessen Unterseite zwei Fluidzuführungen la und lb ein, durch welche ein Fluid in das Gehäuse 5 mit einer senkrecht von unten nach oben gerichteten Strömung einleitbar ist. Nach Verlassen einer Austrittsöffnung 4a bzw. 4b der Luftzufuhr la bzw. lb strömt das Fluid senkrecht von unten gegen das Werkstück 2, das im gezeigten Beispiel scheibenförmig ist. Abgelenkt durch das Werkstück 2 und angesaugt durch die Fluidableitungen 3 strömt das Fluid nach verlassen der Austrittsöffnungen 4a bzw. 4b außerdem auch mit einem horizontalen Anteil.
In das Gehäuse 5 münden außerdem Fluidabführungen 3a, 3b, 3c, 3d und 3e. Die Fluidabführung 3e ist dabei im Boden des Gehäuses 5 so zwischen den beiden Fluidzu- führungen la und lb angeordnet, dass die Fluidzufüh- rungen la und lb symmetrisch um die Fluidabführung 3e vorliegen.
Die Fluidabführungen 3a, 3b, 3c und 3d sind in zuei- nander parallelen Kanten des quaderförmigen Gehäuses
5 angeordnet. Diese Kanten stehen senkrecht zur Figu- renebene und die Öffnungen 3a, 3b, 3c und 3d können sich über einen Teil oder die gesamte Kantenlänge erstrecken .
Durch das Zusammenspiel der Fluidzuführungen la und lb mit den Fluidabführungen 3a, 3b, 3c und 3d ist die Fluidströmung im Inneren des Gehäuses 5 sehr genau steuerbar bzw. regelbar. Im gezeigten Beispiel strömt das durch die Austrittsöffnung 4a eintretende Fluid zunächst in Richtung des Werkstücks 2 und wird von diesem in horizontaler Richtung abgelenkt. Es strömt damit in Richtung der Fluidabführungen 3a und 3e und wird durch diese abgeführt. Dabei kann durch die Fluidabführungen 3a bis 3e auch aktiv abgesaugt werden, also ein Unterdruck gegenüber dem Inneren des Gehäuses 5 oder auch gegenüber der die Vorrichtung umgebenden Atmosphäre erzeugt werden. Entsprechend strömt das aus der Austrittsöffnung 4b ausströmende Fluid nach Umlenkung durch das Werkstück 2 in die Fluidabführungen 3e und 3b.
Die in Figur 2 gezeigte Vorrichtung weist eine weitere Fluidzuführung lc auf, die über eine Austrittsöffnung 4c in das Innere 6 des Gehäuses 5 mündet. Mittels der durch die Fluidzuführung 2 erzeugten Luftströmung kann eine horizontale Kraft auf das Werkstück 2 ausgeübt werden. Eine entsprechende Fluidzu- führung könnte auch in der gegenüber liegenden Wand des Gehäuses 5 angeordnet sein, so dass zusätzlich eine horizontale Kraft in entgegengesetzter Richtung auf das Werkstück 2 ausübbar wäre. Aus der Fluidzu- führung 2 ausströmendes Fluid strömt zunächst senkrecht auf eine Seitenkante des Werkstücks 2 und dann in die Fluidabführungen 3a und 3d.
In Richtung senkrecht zur Figurenebene können die Fluidzuführungen und Fluidabführungen schlitzförmig ausgedehnt sein, was bedeutet, dass der gezeigte Querschnitt sich in Richtung senkrecht zur Figurenebene über einen Teil des Quaders oder den gesamten Quader nicht ändert. Auch kann die Vorrichtung in
Richtung senkrecht zur Figurenebene zum Transport eines Werkstücks 2 sehr lang ausgedehnt sein, so dass das Werkstück 2 sich in dem Gehäuse 5 über eine größere Strecke bewegen kann, und die Vorrichtung damit zum Transport des Werkstücks 2 geeignet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass das Werkstück 2 nicht Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist.
Das Gehäuse kann nach oben durch einen Deckel 7 abge- schlössen sein, der beispielsweise durchsichtig aus
Glas oder einem ähnlichen Material ausgestaltet sein kann .
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine beispielhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Wiederrum wird im Inneren eines Gehäuses 5 ein Werkstück 2 schwebend gehalten. Dem Gehäuse 5 wird wiederrum an dessen Boden über zwei Fluidzuführungen la und lb Fluid zugeführt, welches zunächst senkrecht nach oben strömt. Es strömt dann in Richtung von Fluidabführungen 3a, 3b und 3e, wobei die Fluidabführungen 3a, 3b und 3e im Boden des Gehäuses 5 angeordnet sind. Dabei sind die Abführungen 3a und 3b symmetrisch um die Abführung 3e angeordnet. Eine Fluidabführung 3d ist in der linken Seitenwand des Gehäuses 5 angeordnet. Da¬ rüber hinaus ist eine Fluidzuführung lc in der linken Seitenwand des Gehäuses 5 angeordnet, aus welcher Fluid zunächst horizontal in Richtung des Werkstücks 2 ausströmt und dann in die Fluidabführungen 3a und 3d strömt. Auf jener der die Fluidzuführung lc aufweisenden Seitenfläche abgewandten Seite der Fluidzu- führung lb ist die Fluidabführung 3b im Boden des Gehäuses angeordnet, in welche im Wesentlichen aus. der Fluidzuführung lb ausströmendes Fluid einströmt. Zur Schrägstellung des Werkstückes 2 kann durch die
Fluidzuführung lb mehr Fluid pro Zeiteinheit einströmen, als durch die Fluidzuführung la. Hierdurch wird das Werkstück 2 in Richtung der Fluidzuführung lc gekippt. Die durch die Fluidzuführung lc strömende Luft bewirkt eine Seitenführung des Werkstückes 2 und verhindert, dass das Werkstück 2 die linke Gehäusewand berührt .
Die Fluidabführungen 3a, 3b, 3d, 3e umschließen die Fluidzuführungen und sorgen so für einen gleichmäßigen Fluidabtransport und die Realisierung der gewünschten Strömungen innerhalb des Gehäuses. Grundsätzlich ist es zwar möglich, bspw. die Fluidabfüh- rung 3b und 3d oder die Fluidabführung 3e wegzulas- sen, allerdings können sich dann stärkere Störungen im Transport ergeben.
Grundsätzlich ist es auch möglich, die Fluidzuführungen la und lb zu einer Fluidzuführung zusammenzufas- sen, jedoch wird hierdurch der Luftmassenstrom sehr groß und die Gewährleistung der Reproduzierbarkeit etwas schwieriger.
Der gezeigte Aufbau kann auch ohne weiteres für nicht flächige oder formlabile Werkstücke durch eine ange- passte Anordnung der Fluidzu- und abführungen ange- passt werden. Zum Beispiel kann eine zusätzliche Fluidzuführung zwischen den Zuführungen la und lb vorgesehen werden, bspw. als kleine schienenförmige Anordnung. Hierdurch können formlabile Werkstücke in der Werkstückmitte stabilisiert werden. Durch alter- native Anordnungen der Fluidzuführungen la und lb können auch nicht flächige Werkstücke durch Levitati- on gehalten oder transportiert werden. In allen gezeigten Ausführungsformen kann das Fluid beispielsweise Luft sein. In den folgenden Beispielen soll die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Luft als Fluid dargestellt werden, sie ist jedoch entsprechend mit beliebigen anderen Fluiden realisierbar.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Aufbau der Vorrichtung im Wesentlichen jenem in Figur 3 entspricht. Wiederrum sind im Boden des Gehäuses 5 Luftzuführungen la und lb sowie Luftabführungen 3a,
3b und 3e angeordnet. Auch hier ist eine Luftzuführung lc und eine Luftabführung 3d in einer Seitenwand des Gehäuses 5 angeordnet. Wird das Werkstück 2 durch eine Störung aus der horizontalen Lage ausgelenkt, so ergibt sich, wie in Figur 4 durch den oberhalb des
Werkstücks 2 dargestellten Pfeil angedeutet, eine Kraft, die dieser Auslenkung entgegen wirkt. Dadurch können Schwingungen und unerwünschte Auslenkungen des Werkstücks deutlich verringert werden. Ursache hier- für ist im Wesentlichen die Kompression der Luft oberhalb des Werkstücks 2.
Figur 5 zeigt eine Prinzip-Darstellung einer Anordnung von Luftzuführungen la, lb, lc relativ zu einem Werkstück 2, mit welcher das Werkstück 2 in einer ge¬ neigten Lage haltbar ist. Die LuftZuführungen la und lb erzeugen hierbei einen senkrecht nach oben gerichteten Luftstrom, der auf die Platte 2 auftrifft und dadurch eine Kraft auf diese Platte ausübt, die die Gewichtskraft im Wesentlichen kompensiert. Nun ist die Luftzuführung la so ausgestaltet, dass durch sie weniger Luft pro Zeit fließt als durch die Luftzuführung lb. Dadurch wird die Gewichtskraft des Werkstücks 2 in einem geringeren Abstand des Werkstücks 2 zur Luftzuführung la gerade kompensiert als bei der Luftzuführung lb. Das Werkstück 2 wird also in einer Schräglage gehalten. Dabei kann das Werkstück 2 mit einem Winkel zwischen 0° und 45° gegenüber der Horizontalen geneigt sein. Da die Gewichtskraft auf die Platte 2 senkrecht nach unten wirkt, erfährt die Platte dadurch eine Kraft, die von der LuftZuführung lb in Richtung der LuftZuführung la gerichtet ist. Wäre nicht die Luftzuführung lc vorgesehen, würde die Platte 2 sich daher in Richtung dieser Kraft bewegen. Die Luftzufuhren la, lb und lc können hier wie auch in den anderen Figuren schienenförmig ausgebildet sein, deren Längsrichtung senkrecht zur Figureneben steht. Ein Werkstück kann dann auch in der Längsrichtung transportiert werden.
Mittels der LuftZuführung lc wird nun eine Strömung in horizontaler Richtung erzeugt, welche eine Kraft auf jenen Rand des Werkstücks 2 ausübt, in dessen Richtung die aus der Schräglage resultierende Kraft gerichtet ist. Die Kraft durch diese Strömung kann die durch die Schräglage auf das Werkstück 2 wirkende Kraft gerade kompensieren, so dass das Werkstück 2 ruht. In dieser Lage kann das Werkstück 2 besonders stabil gehalten werden. Insbesondere kann das Werk¬ stück 2 bei einer solchen Anordnung auch in Richtung senkrecht zur Figurenebene transportiert werden, wobei dann besonders bevorzugt die LuftZuführungen la, lb und lc schlitzförmig ausgebildet sind, wobei die Längsrichtung der Schlitze senkrecht zur Figurenebene steht. Eine solche Schräglage des Werkstückes 2 kann auch dadurch erzielt werden, dass das Gehäuse 5 als ganzes um den entsprechenden Winkel schräggestellt wird.
Figur 6 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein Werkstück 2 zentrierbar ist. Hierbei sind zwei Luftzuführungen la und lb symmetrisch um eine Luftabfuhr 3b angeordnet. Durch die Luftzuführungen la und lb wird zunächst ein senkrecht nach oben gerichteter Luftstrom erzeugt, der auf das Werkstück 2 trifft, die sich über den Luftzuführungen la und lb befindet.
Die Platte ist dabei so angeordnet, dass sich ihre Mitte genau über der Mitte zwischen den beiden Luftzuführungen la und lb befindet. Unterhalb der Mitte der Platte zwischen den LuftZuführungen la und lb ist die Luftabführung 3b angeordnet. Außerdem sind zwei
Luftabführungen 3a und 3c jeweils auf jenen der Mitte abgewandten Seiten der Luftzuführungen la und lb angeordnet. Aus den Luftzuführungen la und lb ausströmende Luft strömt zunächst gegen die Platte und wird dann durch die Luftabführungen 3a, 3b und 3c abgeführt. Durch die symmetrische Anordnung wird ein zentrierender Effekt auf das Werkstück 2 ausgeübt, so dass die Mitte 6 des Werkstückes 2 immer über der Mitte zwischen den LuftZuführungen la und lb liegt.
Figur 7 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau im Wesentlichen jenem in Figur 5 gezeigten entspricht. Zusätzlich ist jedoch eine weitere Luftzuführung lc vorgesehen, die seitlich angeordnet ist. Mit ihr ist eine Luftströmung erzeugbar, die zunächst horizontal fließt und dann nach oben und unten in eine Fluidab- führung strömt. Mittels dieser Fluidzuführung lc ist zusätzlich eine seitliche Kraft auf das Werkstück 2 ausübbar, mit welcher die Zentrierung des Werkstücks
2 weiter unterstützt werden kann. Figur 8 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der die Fluidzufuhren und die Fluidabfuhren bzw. das Gehäuse 5 in Sektionen IIa, IIb, 11c und lld unterteilt sind, zwischen welchen ein Werkstück 2 transportierbar ist. Jede Sektion IIa, IIb, 11c und lld weist zumindest eine Luftzuführung im Boden auf, mit welcher ein zunächst senkrecht nach oben gerichteter Luftstrom erzeugbar ist. Dieser Luftstrom übt eine senkrecht nach oben gerichtete Kraft auf ein Werkstück 2 aus, wenn es sich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet. In Längsrichtung betrachtet können die Fluidzufuhren und Fluidabfuhren wie in den vorhergehenden Figuren dar- gestellt angeordnet sein. Hier sind nur die Fluidzu- fuhren gezeigt, die Fluidabfuhren können aber entsprechend angeordnet sein.
Die Sektionen der LuftZuführungen IIa bis lld sind nun so ausgestaltet, dass durch Sektion IIa das größte Luftvolumen pro Zeit einströmt und das der jeweiligen Sektion zuströmende Luftvolumen pro Zeit in Richtung der Sektion lld abnimmt. Dadurch wird das Werkstück 2 in Sektion IIa in der größte Entfernung zur Luftzuführung gehalten, während die Entfernung in den folgenden Sektionen IIb, 11c und lld jeweils abnimmt. Das Werkstück, das sich hier über mehrere Sek¬ tionen erstreckt, wird dadurch in einer Schräglage gehalten und ist in Richtung der Sektion lld nach un- ten geneigt. Es entsteht dadurch eine Kraftkomponente parallel zur Oberfläche des Werkstücks 2, das hier scheibenförmig ist, die in Richtung der Sektion lld gerichtet ist. Durch diese Kraftkomponente wird das Werkstück 2 in Richtung der Sektion lld bewegt. Das Prinzip zum Transport des Werkstücks 2 ist nach rechts jenseits der Sektion lld mit einer beliebigen Anzahl weiterer Sektionen fortsetzbar. Es kann dabei auch die pro Zeiteinheit zugeführte Luftmenge in einer folgenden Sektion jener der Sektion IIa entsprechen, woraufhin die folgenden Sektionen dann wieder entsprechend geringere LuftZuführungen aufweisen. Dadurch wird das Werkstück 2 erneut angehoben und rutscht wie in den gezeigten Sektionen IIa bis lld wiederrum nach rechts weiter. Figur 8 zeigt außerdem Fluidzufuhren lc in hinteren der Seitenwand des Gehäuses 5, durch welche eine seitliche Kraft auf das Werkstück 2 ausübbar ist. Ist also das Werkstück nach hinten geneigt, so kann durch die Fluidzufuhren lc eine Gegenkraft zu der hieraus resultierenden horizontalen Kraft erzeugt werden, mittels derer das Werkstück stabilisiert wird.
Figur 9 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Die Luftzufüh- rungen und die Luftabführungen in eine Vielzahl von
Sektionen IIa bis 11h unterteilt sind. Mit jedem Sektor der Luftzufuhren ist ein Luftstrom erzeugbar, der zunächst senkrecht nach oben gerichtet ist und eine senkrecht nach oben gerichtete Kraft auf das Werk- stück 2 ausübt. Darüber hinaus können seitliche Luftzufuhren 1 mit porösem Material vorgesehen sein, die eine seitliche Führung des Werkstücks 2 bewirken, wie in Figur 8 gezeigt. Diese sind bevorzugt als Schienen entlang der Transportrichtung ausgebildet. Die in der Figur eingezeichneten Punkte stellen hierbei die
Strömungsvektoren des durch die Seitlichen Luftzufuhren erzeugten Luftstromes dar. Das Werkstück 2 erstreckt sich auch hier über mehrere Sektionen llc bis llf, dies ist jedoch nicht wesentlich. Um eine hori- zontale Kraft auf das Werkstück 2 auszuüben, die dieses von einer Sektion zur nächsten Sektion transpor- tiert, ist eine weitere Luftzuführung 10 vorgesehen, mit welcher ein Luftstrom in einem Winkel > 0° und < 90° auf die Oberfläche des Werkstücks 2 strömt, wodurch eine Kraft auf dieses ausgeübt wird. Mittels dieser Kraft wird das Werkstück 2 bewegt und kann so zwischen den Sektionen transportiert werden. Die gezeigte Vorrichtung kann als Transportband mit einer beliebigen Anzahl weiterer Sektionen beliebig verlängert werden.
Figur 10 zeigt einen Ausschnitt aus einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welchem ein Werkstück 2 über einer Luftzuführung lb positioniert ist, die sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Werkstücks 2 erstreckt. Die LuftZuführung lb ist von Luftabführungen 3a und 3b umgeben, zu denen benachbart jeweils wiederrum weitere Luftzuführungen la und lc angeordnet sind. In dieser Anordnung ergibt sich ein zentrierender Effekt, der das Werkstück 2 gerade oberhalb der Luftzuführung lb zentriert.
In den gezeigten Beispielen ist es bevorzugt, wenn die LuftZuführungen und/oder die Luftabführungen poröses Sintermaterial oder Filtermaterial aus porösem Stahl aufweisen, durch welche die Luft oder das Fluid in den Raum 2 einströmt. Anders als bei einfachen Öffnungen wird hierdurch weitgehend wirbelfreier gleichmäßiger Fluidstrom erzielt. Diese Materialien sind insbesondere dort bevorzugt, wo die Öffnung der Fluidzuführung bzw. Fluidabführung in das Gehäuse eine flächige Ausdehnung hat, also wo sie beispielsweise als Schlitz ausgestaltet ist. Auch im in Figur 9 gezeigten Beispiel ist dieses poröse Material bevorzugt . Die Porengröße kann dabei z.B. zwischen 1 und 200 pm liegen. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Porengröße der Luftzufuhren kleiner ist als jene der Luftabfuhren. Dadurch kann ein konstanter Luftstrom durch das Gehäuse erzielt werden, auch wenn die Luft mit einem deutlich höheren Druck zugeführt wird, als sie abgeführt wird. Experimente zeigen, dass ein direkter Zusammenhang zwischen der Porengröße der Sintereinsätze und der oberflächenbezogenen spezifischen
Dichte besteht. Dadurch lassen sich für unterschiedlichste Werkstücke und Materialien spezifische
Transportvorrichtungen wie oben beschrieben
konstruieren, die ein Maximum an Kontroll- und
Wirkungsgrad erzielen. Es kann beispielsweise auch die untere Transportebene durch zwei Führungsschienen ersetzt werden, wodurch bereits deutlich weniger Luft zugeführt werden musste und mehr Luft abgeführt werden konnte, der Luft-Masse-Strom also verringert werden konnte.
Die in den Beispielen gezeigten Luftabführungen können besonders bevorzugt auch Vakuumerzeuger bzw. Pumpen aufweisen, durch die Fluid kontrolliert abgesaugt wird. Durch Vorsehen unterschiedlicher Pumpengrößen bei LuftZuführungen mit den oben beschriebenen porösen Materialien kann die Luftströmung unterschiedlich stark ausgestaltet werden.
Durch eine in Kammern unterteilte Vorrichtung aus der unteren Ebene kann das durchgehende Sintermaterial beispielsweise durch den Einsatz von Ventilinseln partiell angesteuert werden. Dieses kann beispiels¬ weise genutzt werden, um den Wirkungsgrad zu erhöhen, also den Luftverbrauch zu minimieren, oder um geziel- te Effekte des Beschleunigens oder des Abbremsens der
Werkstücke zu realisieren. Die Erfindung ermöglicht gegenüber dem Stand der Technik insbesondere die folgenden Vorteile.
Der Ausschluss des Atmosphärendruckes schafft ein vollständig regelbares Stömungssystem. Eine eigene Schutzatmosphäre kann erzeugt werden. Schaffung eines Schienensystems durch freie Größenwahl des Sintereinsatzes oder Sintermateriales ist möglich. Das Luftpolster unter dem Bauteil oder Material und damit der Luftverbrauch werden um ein vielfaches durch die unterschiedlichen Porengrößen sowie das Schienensystem reduziert. Die schädliche Druckerhöhung im Zentrum der Auflagefläche des Objektes wird eliminiert, was zu einem stabilen Flugverhalten führt. Durch diese konzentrierte und gezielte Zwangsanströmung kann der Wirkungsgrad erneut gesteigert werden.
In der Bauteil- oder Materialmitte kann eine Vorrichtungslücke entstehen, welche zur Detektierung oder Bearbeitung genutzt werden kann.
Eine Handhabung von nahezu allen Objekten, die in eine beliebige Richtung mindestens eine gerade Kante besitzen, wird ermöglicht.
In der unteren Vorrichtungsebene kann dann die transversale Schrägstellung durch unterschiedliche Druckzustände oder Porengrößen der entsprechenden einzelnen „Schienen" realisiert werden.
Durch die beschriebene transversale Schrägstellung der Bauteile oder Materialien auf der unteren Ebene entsteht eine Hangabtriebskraft am Bauteil oder Material. Durch den seitlichen Luftstrom wird diese Kraft kompensiert. Es entsteht ein Kräftegleichgewicht, wo- durch die Bauteile oder Materialien berührungslos im Gleichgewicht gehalten werden. Hierdurch ist es erstmals möglich, Bauteile oder Materialien vollständig berührungslos zu kontrollieren.
Durch gezieltes Abführen der Druckluft mit Hilfe der unteren und seitlichen Ebenen können gezielt zentrierende Effekte erzeugt und Störungen, wie z.B. Schwingungen oder Flatterbewegungen des Materials oder Bau- teils, vermieden werden. Gelöst wird das Abführen der
Druckluft z.B. durch ein „Schienensystem", bei dem mindestens zwei Vorrichtungen zum Erzeugen eines Schwebezustandes (Luftzuführungen) aus der unteren Ebene verwendet werden. Auf diese Weise können die Lücken zwischen den „Schienen" als gezielte Luftabfuhr der überflüssigen Luft genutzt werden.
Durch die Segmentierung muss nur der jeweilige Bereich mit Druckluft versorgt werden, der auch das Bauteil oder Material tragen soll. Dies stellt zwar einen Mehraufwand der Steuerelektronik dar, aber die Steigerung des Wirkungsgrades ist enorm. Zudem kommen weitere Kontrollmöglichkeiten dem Bauteil oder Material zu gute. Man kann mit unterschiedlichen Kammer- drücken leichte Kräfte auf das Bauteil oder Material ausüben, um dadurch beispielsweise einen Vortrieb des Bauteils oder Materials mittels Kippen zu erreichen.
Durch das berührungslose Beschleunigen oder Abbremsen der Bauteile oder Materialien kommt es im Gegensatz zu berührenden Technologien zu keiner Beschädigung oder Kontamination der Bauteile oder Materialien.
Auch kommt es durch das berührungslose Positionieren und Vereinzeln der Bauteile oder Materialien im Gegensatz zu berührenden Technologien zu keiner Beschä- digung oder Kontamination der Bauteile oder Materialien.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Handhaben von Werkstücken mit einem Gehäuse, das zumindest eine Fluidzuführung und zumindest eine Fluidabführung aufweist, wobei die zumindest eine Fluidzuführung und die zumindest eine Fluidabführung so angeordnet sind, dass ein Fluid dem Gehäuse über die zumindest eine Fluidzuführung so zuführbar und über die zumindest eine Fluidabführung aus dem Gehäuse so abführbar ist, dass, wenn sich ein Werkstück im Gehäuse befindet, es durch die Kraftwirkung einer Strömung des Fluids in einem
Schwebezustand haltbar ist, und
wobei das Gehäuse gegen Fluidaustausch auf anderem Wege als über die zumindest eine Fluidzufüh- rung und die zumindest eine Fluidabführung abgeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Gas, vorzugsweise Luft ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zumindest zwei Fluidzuführungen und zumindest eine Fluidabführung aufweist, die in einer Unterseite des Gehäuses in diesen münden, wobei die zwei Fluidzuführungen um die Fluidabführung angeordnet sind, vorzugsweise symmetrisch.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen vieleckigen, bevorzugt einen viereckigen Quer- schnitt in einer Ebene der Strömung des Fluides aufweist und/oder quaderförmig ist.
5. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Kante des Gehäuses, vorzugsweise in zwei die Un- terseite begrenzenden parallelen Kanten, besonders bevorzugt in allen zu einer Richtung parallelen Kanten, je eine weitere der Fluidabführungen angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zumindest zwei Fluidzuführungen aufweist, die in einer Unterseite des Gehäuses in dieses münden, wobei über die eine der Fluidzuführungen ein größeres Fluidvolumen pro Zeit zuführbar ist als über die andere Fluidzuführung, so dass das Werkstück in einer gegenüber der horizontalen Lage um einen Winkel größer als Null Grad, vorzugsweise größer oder gleich 0,1 Grad, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,5°, besonders bevorzugt größer oder gleich 1° und/oder bevorzugt kleiner oder gleich 5°, vorzugsweise kleiner oder gleich 3°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 2°, geneigten Lage haltbar ist. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einer Ebene in der das Werkstück haltbar ist gegenüber der Horizontalen um einen Winkel grö¬ ßer als Null Grad, vorzugsweise größer oder gleich 0,1 Grad, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,5°, besonders bevorzugt größer oder gleich 1° und/oder bevorzugt kleiner oder gleich 5°, vorzugsweise kleiner oder gleich 3°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 2°, geneigt angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fluidzuführung an einer Seite des Gehäuses in dieses mündet, so dass eine horizontale Kraft auf ein Werkstück ausübbar ist, wenn es sich im Gehäuse befindet, wobei bevorzugt das Werkstück in Richtung dieser Fluidzuführung geneigt im Schwebezustand haltbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Fluidzuführungen und/oder zumindest eine der Fluidabführungen dort, wo sie in das Gehäuse mündet, poröses Sintermaterial und/oder Filtermaterial aus porösem Stahl aufweist oder daraus besteht, durch welches das Fluid in das Gehäuse einleitbar oder aus dem Gehäuse ableitbar ist, wobei vorzugsweise eine Porengröße des Materials für die Fluidzuführungen ^ 1 μπι, vorzugsweise ^ 2 μιτι und/oder ^ 10 pm, bevorzugt ^ 6μιη ist und/oder eine Porengröße des Materials für die Fluidabführungen bevorzugt 30 μπι, besonders bevorzugt ^ 50 μιη und/oder < 200 μιη, vorzugsweise ^ 120 μπι, vorzugsweise ^ 100 μπι, besonders bevorzugt ^ 80 μπι ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzuführun- gen poröses Sintermaterial und/oder Filtermaterial aus porösem Stahl aufweisen oder daraus bestehen, durch welche das Fluid in das Gehäuse einleitbar ist,
wobei das Material jener Fluidzuführung, durch welches ein größeres Fluidvolumen pro Zeit zuführbar ist, eine größere Porengröße hat als das Material der anderen Fluidzuführung.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Fluidabführungen in der Unterseite des Gehäuses und/oder zumindest einer Seite, vorzugsweise in allen Seiten des Gehäuses, so angeordnet sind, dass ein Werkstück, wenn es sich im Gehäuse befindet, in einer vorgegebenen horizontalen Position positionierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass über zumindest eine der Fluidzuführungen Fluid mit einem Druck größer als ein Umgebungsdruck außerhalb des Gehäuses zuführbar ist und/oder dass über zumindest eine der Fluidabführungen Fluid mit einem Druck geringer als ein Umgebungsdruck außerhalb des Gehäuses absaugbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zumindest eine Fluidzuführung aufweist, mit welcher Fluid so in das Gehäuse einleitbar ist, dass der von ihr ausgehende Fluidstrom in einem Winkel auf das Werkstück trifft, so dass er eine hori- zontale Kraftkomponente auf das Werkstück ausübt, mit der vorzugsweise das Werkstück
beschleunigbar, abbremsbar oder haltbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Fluidzufuhren und/oder zumindest eine der Fluidabfuhren als längliche Öffnung zum Inneren des Gehäuses ausgestalte ist, die vorzugsweise mit ihrer Längsrichtung parallel zu einer Seitenwand des Gehäuses verläuft, und/oder dass eine Mehrzahl dieser Öffnungen parallel zueinander verlaufen.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zumindest eine der Fluidzufuhren und/oder Fluidabfuhren in der Längsrichtung in eine Mehrzahl von Sektoren unterteilt ist, die bevorzugt separat Fluid- durchlässig geschaltet werden können.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse in eine Mehrzahl von Sektoren unterteilt ist, die jeweils zumindest eine Fluidzuführung und zumindest eine Fluidabführung aufweisen und die so angeordnet sind, dass, wenn sich ein Werkstück im Gehäuse befindet, das Werkstück durch die Kraftwirkung der Strömung des Fluids in einem Schwebezustand haltbar ist.
Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzuführun- gen und Fluidabführungen so angeordnet und aus¬ gestaltet sind, dass das Werkstück durch die Fluidströmungen jeweils von einem Sektor der Fluidzufuhr oder Abfuhr oder des Gehäuses zu einem benachbarten Sektor bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch zumindest eine an
einer Unterseite des Gehäuses angeordnete Handhabungsvorrichtung oder zumindest einen an der Unterseite des Gehäuses angeordneten Detektor .
Verfahren zum Handhaben von Werkstücken, wobei das Werkstück in einem Gehäuse untergebracht wird und dem Gehäuse über zumindest eine Fluid- zuführung ein Fluid so zugeführt wird und über zumindest eine Fluidabführung Fluid so abgeführt wird, dass das Werkstück durch die Kraftwirkung einer Strömung des Fluids in einem Schwebezustand gehalten wird und wobei das Gehäuse gegenüber Fluidaustausch auf anderem Wege als über die zumindest eine Fluidzuführung und die zumindest eine Fluidabführung abgeschlossen ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse Fluid durch eine Unterseite des Gehäuses an zumindest zwei Stellen mit unterschiedlichem Fluidvolumen pro Zeit so zugeführt wird, dass das Werkstück gegenüber der Horizontalen um einen Winkel größer als Null Grad geneigt gehalten wird, wobei vorzugsweise dem Gehäuse außerdem durch zumindest eine Seitenwand Fluid zur seitlichen Führung des Werkstückes zugeführt wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 durchgeführt wird.
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