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Patent Searching and Data


Title:
LIFTING DEVICE FOR SUBSTRATES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/043305
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to make it as easy as possible to change a spindle in a lifting device (2) for substrates, which device comprises a support (10). To this end the support is configured such that it can be made to engage the substrate holder (25) by rotation or by pivoting.

Inventors:
ABENDSCHOEN PETER (DE)
HERRMANN STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/000190
Publication Date:
July 27, 2000
Filing Date:
January 13, 2000
Export Citation:
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Assignee:
STEAG HAMATECH AG (DE)
ABENDSCHOEN PETER (DE)
HERRMANN STEFAN (DE)
International Classes:
B25J15/06; G11B7/26; B25J15/00; (IPC1-7): B65H1/14; B23Q7/10; B23Q7/00; H01L21/00
Foreign References:
US4921397A1990-05-01
DE29518578U11996-01-18
DE19606763C11997-04-03
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Claims:
Patentanspruche
1. Hubvorrichtung (2) für Substrate, mit einem Halter (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (10) durch Drehen oder Schwenken desselben mit einem Sub stratträger (25) in Eingriff bringbar ist, und die Drehung oder Schwenkung des Halters (10) durch eine Bewegung des Substratträgers (25) bewirkt wird.
2. Hubvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Halter (10) um eine Mittelachse drehbar ist.
3. Hubvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Halter (10) um einen Schwenkpunkt schwenkbar ist.
4. Hubvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (10) in eine Ruheposition vorspannbar ist.
5. Hubvorrichtung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Halter (10) durch wenigstens einen Magneten (15 ; 16) in die Ruheposition vorgespannt ist.
6. Hubvorrichtung (2) nach Anspruch 4 oder 5, gekenn zeichnet durch wenigstens einen Magneten (16) an ei nem Tragarm (7) der Hubvorrichtung (2).
7. Hubvorrichtung (2) nach einem der Anspruche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Magneten (15) am Halter (10).
8. Hubvorrichtung (2) nach Anspruch 7 gekennzeichnet durch vier Magneten (16) am Halter (10).
9. Hubvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (10) im wesentlichen radial abstehende Schenkel (12) be sitzt.
10. Hubvorrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Halter (10) eine vierschenklige oder fünfschenklige Sternform besitzt.
11. Hubvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden An sprüche, gekennzeichnet durch Sensormittel zum Ab fühlen der Hubhöhe des Substrats.
Description:
Hubvorrichtung für Substrate Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hubvor- richtung für Substrate mit einem Halter.

Derartige Hubvorrichtungen werden beispielsweise bei der Herstellung scheibenförmiger Substrate, wie CD's oder DVD's eingesetzt, um die Substrate auf einer Spindel ho- henmäßig zu führen. Bei derartigen Vorrichtungen ist in der Regel eine Vielzahl von Spindeln zur Aufnahme der Substrate auf einem Drehtisch vorgesehen. Jede der Spin- deln weist einen sogenannten Spacer auf, der die Spindel umgibt und auf dem die jeweiligen scheibenförmigen Sub- strate abgelegt werden. In einer Arbeitsposition der Spindel wird der Halter der Hubvorrichtung durch eine seitliche Bewegung der gesamten Hubvorrichtung mit dem Spacer in Eingriff gebracht. In dieser Eingriffsposition kann der Spacer durch die Hubvorrichtung angehoben und/oder abgesenkt werden und zwar abhängig davon, ob Substrate auf die Spindel und den Spacer gestapelt oder von diesen entnommen werden.

Um eine neue Spindel für die Aufnahme oder die Entnahme von Substraten in die Arbeitsposition zu bringen muß die Hubvorrichtung zunächst von der mit dem Halter in Ein- griff stehenden Spindel bzw. dem Spacer weg bewegt wer- den. Anschließend wird eine neue Spindel in die Arbeits- position bewegt, und die Hubvorrichtung wird zuruck in die Eingriffsposition gebracht. Dabei ist eine Vorrich- tung für die seitliche Bewegung der Hubvorrichtung sowie

Sensoren, welche die seitliche Position der Hubvorrich- tung abfühlen erforderlich, wodurch die Storanfalligkeit der Hubvorrichtung erhöht wird. Daruber hinaus ist auf- grund der seitlichen Bewegung der Hubvorrichtung ein gro- ßer Einbauraum erforderlich.

Aus der US-A 2 919 010 ist eine Hubvorrichtung bekannt, bei der ein einen Halter tragender Arm über einen Antrieb in Kontakt mit einem aufzunehmenden Substrat, wie bei- spielsweise einem Kolben, bewegt wird. Dabei ergreift der Halter direkt das Substrat, wobei insbesondere bei emp- findlichen Substraten eine Beschädigung des Substrats auftreten kann. Um die Substrate in den Bereich der Hub- vorrichtung zu bringen, ist neben dem Antrieb für die Schwenkbewegung ein separater Antrieb die Bewegung der Substrate vorgesehen.

Aus der DE-A-196 06 763 ist eine Transportvorrichtung mit einem Greifer zum Halten und Transportieren von Substra- ten bekannt, der um eine Drehachse drehbar ist. Um mit Substraten in Eingriff zu kommen, wird der Greifer zu- nächst über ein Substrat gedreht und anschließend linear bewegt. Dabei wird der Greifer aktiv sowohl drehbar als auch in linear angetrieben.

Die DE-A-36 28 544 zeigt eine magnetische Haltevor- richtung mit gegeneinander verschiebbaren magnetisierba- ren Gliedern, welche in der Lage sind, sich durch Rela- tivverschiebung an die Oberfläche eines Werkstücks anzu- passen. Zur Aufnahme des Werkstücks werden die magneti- sierbaren Glieder magnetisiert und gegeneinander verrie- gelt, um bei angelegter Magnetkraft eine Relativverschie- bung der Glieder gegeneinander zu verhindern.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde eine ko-

stengünstige Vorrichtung vorzusehen, die auf einfache und<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> verläßliche Weise einen Spindelwechsel ermöglicht.

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelöst, da$ der Substrathalter durch drehen oder schwenken desselben mit dem Substrat bzw. einem Substratträger in Eingriff bring- bar ist, und die Drehung oder Schwenkung des Halters durch eine Bewegung des Substratträgers erfolgt. Hier- durch wird ein einfacher Spindelwechsel ohne eine seitli- che Bewegung der Hubvorrichtung ermöglicht. Somit entfal- len der Antrieb zur seitlichen Bewegung der Hubvorrich- tung, sowie die Sensoren zum Abfühlen der seitlichen Po- sition, wodurch die Kosten für diese Einrichtungen ent- fallen. Die Vorrichtung kommt insgesamt mit weniger Tei- len aus, wodurch sich die Verläßlichkeit der Vorrichtung erhöht. Durch die Passive Drehung oder Schwenkung des Halters ergibt sich eine besonders einfache Steuerung der Vorrichtung, da nur die Bewegung des Substratträgers ge- nau gesteuert werden muß.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Halter um eine Mittelachse drehbar.

Um sicherzustellen, daß sich der Halter, wenn er nicht mit einem Substratträger in Eingriff steht, in einer vor- bestimmten Position befindet, ist der Halter in eine Ru- heposition vorgespannt. Hierdurch wird ein jeweils gleichmäßiger Eingriff zwischen dem Halter einerseits und dem Substratträger andererseits erreicht.

Vorzugsweise wird die Vorspannung durch wenigstens einen Magneten erreicht. Durch die Verwendung wenigstens eines Magneten wird auf einfache und zuverlässige Weise eine Vorspannung erreicht, wobei die Nachteile von mechani- schen Einrichtungen wie z. B. eine Ermüdung und/oder ein Bruch der mechanischen Teile vermieden werden. Gemäß ei- ner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenig- stens ein Magnet an einem Tragarm der Hubvorrichtung und/oder eine Vielzahl von Magneten, insbesondere vier Magneten, am Halter vorgesehen.

Um einen guten Eingriff zwischen dem Halter und dem Sub- stratträger vorzusehen und dadurch die Drehung oder das Schwenken des Halters zu bewirken, weist der Halter vor- zugsweise im wesentlichen radial abstehende Schenkel auf.

Gemäß der derzeitig bevorzugten Ausführungsform der Er- findung weist der Halter eine vierschenklige oder fünf- schenklige Sternform auf.

Vorteilhafterweise weist die Hubvorrichtung ferner Sen- sormittel zum Abfühlen der Hubhöhe des Substratträgers auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren weiter erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsge- mäßen Hubvorrichtung ;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Hubvor- richtung in einer Eingriffsstellung ; Fig. 3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Hubvor- richtung in einer Zwischenstellung.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Substrat-Handha- bungsvorrichtung 1 mit einer Hubvorrichtung 2 und einer Substrat-Aufnahmevorrichtung 3.

Die Hubvorrichtung 2 weist eine im wesentlichen vertikal angeordnete Führungsschiene 5, sowie einen linear darauf beweglichen Führungsschlitten 80 mit einem Tragarm 7 auf.

Der Führungsschlitten 80 ist mit dem Arm 7 ist in bekann- ter Art und Weise entlang der Führungsschiene tuber eine entsprechende Antriebseinheit 6 definiert verschiebbar.

An einem von dem Führungsschlitten 80 beabstandeten Ende des Tragarms ist ein drehbarer Halter in der Form eines Sterns 10 vorgesehen, wie am besten in den Draufsichten gemäß Fig. 2 und Fig. 3 zu sehen ist. Desweiteren ist in diesen Draufsichten ersichtlich, daß der Stern 10 vier Schenkel 12 aufweist. Zwischen den Schenkeln 12 wird je- weils eine bogenförmige Eingriffsfläche 13 definiert. An bzw. in der Nähe der Endpunkte der Schenkel 12 sind Ma- gnete 15 vorgesehen. Der Stern 10 ist um eine Mittelachse herum frei drehbar gelagert. Die Magnete 15 weisen alle den gleichen Abstand zur Mittelachse auf.

Am Tragarm 7 des Führungsschlittens 80 ist ein Magnet 16 angeordnet, der den gleichen Abstand zur Mittelachse des Sterns 10 aufweist, wie die Magnete 15. Der Magnet 16 ist

derart orientiert, daß er eine magnetische Anziehungs- kraft auf die Magneten 15 ausubt. Durch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magnet 16 und den Magneten 15 wird der Stern 10, sofern er nicht durch eine externe Kraft gedreht wird, in die in Fig. 3 gezeigte Position bewegt und in dieser gehalten.

Die Substrat-Aufnahmevorrichtung 3 ist benachbart zu der Hubvorrichtung 2 angeordnet. Die Substrat-Aufnahmevor- richtung 3 weist einen Rotationstisch 20 auf, der um eine Mittelachse A herum drehbar ist. Auf dem Rotationstisch 20 sind mehrere (hier 4) Substrat-Aufnahmeeinrichtungen 22 angeordnet, die jeweils eine Basis 23, eine langge- streckte, stabförmige Spindel 24 und einen die Spindel 24 umgebenden Spacer 25 aufweisen.

Die Basis 23 jeder Substrat-Aufnahmeeinrichtung 22 sitzt auf einer Oberfläche des Rotationstisches 20 und ist formschlüssig mit dieser verbunden. Die Spindel 24 jeder Substrat-Aufnahmeeinrichtung 22 wird durch die Basis 23 senkrecht zu der Oberfläche des Rotationstischs 20 gehal- ten.

Der Spacer 25 jeder Substrat-Aufnahmeeinrichtung 22 weist einen im wesentlichen zylindrischen Körper 26 mit einer Mittelöffnung auf. Der zylindrische Körper 26 umgibt die jeweilige Spindel 24 und ist entlang der Spindel 24 hö- henverschiebbar. Der Außenumfang des zylindrischen Kor- pers ist gestuft ausgebildet, und zwar derart, daß er zwischen einem oberen und einem unteren Ende zuruckge-

setzt ist. Dadurch wird an den oberen und unteren Enden jeweils ein umlaufender Flansch 27 gebildet.

Die Substrat-Aufnahmeeinrichtungen 22 sind gleichmaßig auf einer Kreislinie um die Mittelachse A des Rotations- tisches 20 herum angeordnet.

Bei einer Drehung des Rotationstisches 20 werden auch die Substrat-Aufnahmeeinrichtungen 22 mit dem Tisch 20 ge- dreht. Durch diese Drehung kommt der zurückgesetzte Au- ßenumfang eines Spacers 25 einer der Substrat-Aufnahme- einrichtungen 22 mit einem Schenkel 12 des Sterns 10 in Kontakt. Bei einer weitergehenden Drehung wird der Stern 10 durch den Kontakt mit dem Spacer 25 in die in Fig. 2 gezeigte Position gedreht. In dieser Position steht die Eingriffsfläche 13 mit dem zurückgesetzten Außenumfang des Spacers 25 in Kontakt. Durch eine Vertikalbewegung des Führungsschlittens 80 entlang der Führungsschiene 5 kommt der Stern von unten mit dem oberen Flansch 27 des Spacers in Kontakt. Bei einer weitergehenden, nach oben gerichteten Vertikalbewegung wird der Spacer 25 entlang der Spindel 24 angehoben. Eine angehobene Position des Spacers 25 ist mit Strichlinien in Fig. 1 angedeutet. In dieser angehobenen Position kann ein Substrat, wie z. B. eine CD oder eine DVD, auf dem Spacer 25 abgelegt werden.

Daraufhin wird der Führungsschlitten 80 um die Dicke der abgelegten CD abgesenkt, so da$ eine neue CD darauf ge- stapelt werden kann. Dieser Vorgang wird fortgefuhrt, bis sich der Spacer in der untersten Position befindet, wo- durch angezeigt wird, daß die Spindel voll ist.

Um weitere Substrate auf den Substrat-Aufnahmeeinrich- tungen 22 aufzunehmen wird der Rotationstisch 20 gedreht, um eine neue Substrat-Aufnahmeeinrichtung 22 mit dem Drehstern 10 in Kontakt zu bringen, und der Vorgang wird wiederholt.

Die Vorrichtung kann in umgekehrter Reihenfolge auch für das Abnehmen von Substraten von der Spindel 24 verwendet werden. In diesem Fall wird der Spacer 25 einer vollen Spindel 24 mit dem Stern 10 in Kontakt gebracht. An- schließend wird der Spacer 25 schrittweise entlang der Spindel 24 angehoben, um das Abnehmen der Substrate zu ermöglichen. Nachdem das letzte Substrat entnommen ist, fährt die Hubvorrichtung den Spacer 25 herunter. An- schließend wird die nun leere Spindel 24 weiterbewegt und es wird eine neue, volle Spindel mit dem Stern 10 in Ein- griff gebracht.

Obwohl die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiels beschrieben wurde sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die speziell dargestellte Ausführungsform beschränkt ist. Insbesondere sind andere Formen des drehbaren Sterns möglich. Anstelle des drehba- ren Sterns könnte auch ein verschwenkbares Element vorge- sehen werden, das durch eine Bewegung einer Spindel aus einer Ruheposition in eine Eingriffsposition geschwenkt wird. Nach einer weiteren Bewegung der Spindel wird der Eingriff gelöst, und das verschwenkbare Element wird, beispielsweise durch eine Feder, in die Ruheposition zu- rückbewegt.