ITUD20090214A1

ITUD20090214A1 - Effettore d'estremita' per la manipolazione di substrati

Info

Publication number: ITUD20090214A1
Application number: IT000214A
Authority: IT
Inventors: Andrea Baccini; Christopher Burkhart; Rohit Dey; Navdeep Gupta; Vinay K Shah; Satish Sundar; Christian Zorzi
Original assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-05-25
Also published as: WO2010127038A3; WO2010127038A2; US20100296903A1; TW201102235A

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"EFFETTORE D'ESTREMITÀ PER LA MANIPOLAZIONE DI SUBSTRATI "

STATO DELL'INVENZIONE

CAMPO DI APPLICAZIONE

Forme di realizzazione della presente invenzione si riferiscono genericamente ad un apparato e ad un procedimento che possono essere utilizzati nella realizzazione di dispositivi a celle solari. In particolari, forme di realizzazione della presente invenzione prevedono un robot con un effettore di estremità per la manipolazione in maniera automatica di substrati di celle solari.

STATO DELLA TECNICA

Le celle solari sono dispositivi fotovoltaici i quali convertono direttamente la luce solare in energia elettrica. Il materiale più comune per le celle solari è il silicio, il quale è nella forma di substrati mono o multicristallino, alcune volte denominati anche come wafer. Dal momento che il costo di ammortamento per la realizzazione di celle solari a base di silicio per la generazione di elettricità è attualmente maggiore rispetto al costo della generazione di elettricità utilizzando procedimenti tradizionali, è desiderabile una riduzione del costo di realizzazione delle celle solari .

Inoltre, dal momento che la domanda per i dispositivi a celle solari continua a crescere, c'è la necessità di diminuire il costo di possesso (CdP) delle attrezzature per la realizzazione di celle solari aumentando la produttività dei substrati. In aggiunta, dal momento che i substrati di celle solari stanno diventando sempre più sottili (ad esempio tra 0,15 mm e 0,30 mm o meno), è desiderabile migliorare gli apparati e i procedimenti di manipolazione e i procedimenti per minimizzare l'eventualità di substrati danneggiati a causa anche della manipolazione tradizionale dei substrati .

Pertanto, sono richiesti apparati e procedimenti per la manipolazione di substrati di celle solari per aumentare l'efficienza dei substrati, minimizzare la rottura dei substrati e migliorare le prestazioni dei substrati minimizzando nel contenpo gli ingombri richiesti in un impianto di produzione di celle solari.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

In una forma di realizzazione della presente invenzione, un effettore di estremità per un robot di trasferimento substrato comprende una o più pinze di Bernoulli, una prima valvola di controllo pneumatico in comunicazione fluidica con l'una o più pinze di Bernoulli, e una pluralità di coppe di aspirazione disposte adiacenti all'una o più pinze di Bernoulli.

In un'altra forma di realizzazione, un procedimento per il trasferimento di un substrato comprende il manovrare un effettore di estremità di un robot sul substrato, l'attrarre il substrato verso l'effettore di estremità mediante una o più pinze di Bernoulli fissate all'effettore di estremità, lo stabilizzare lateralmente il substrato mediante una pluralità di coppe di aspirazione, il manovrare l'effettore di estremità verso una posizione di deposizione, e il rilasciare il substrato.

In ancora un'altra forma di realizzazione della presente invenzione, un robot di trasferimento comprende una porzione di base superiore, uno o più dispositivi a braccio collegati alla porzione di base, ed un effettore di estremità collegato all'uno o più dispositivi a braccio, in cui l'effettore di estremità comprende una o più pinze di Bernoulli, una prima valvola di controllo pneumatico in comunicazione fluidica con l'una o più valvole di Bernoulli, ed una pluralità di coppe di aspirazione disposte adiacenti all'una o più pinze di Bernoulli.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Al fine di comprendere in dettaglio le caratteristiche della presente invenzione sopra esposte, viene inclusa una descrizione più particolareggiata dell'invenzione, sopra riassunta brevemente, con riferimento alle forme di realizzazione della stessa, alcune delle quali sono illustrate negli acclusi disegni. Si deve, tuttavia, notare che i disegni acclusi illustrano solo forme tipiche di realizzazione di questa invenzione e pertanto non devono essere considerati limitativi del suo ambito, in quanto l'invenzione può ammettere altre forme di realizzazione ugualmente efficaci.

La Figura 1 è una vista schematica isometrica di un modulo di caricamento substrato utilizzato in una linea di produzione automatica di celle solari secondo una forma di realizzazione.

La Figura 2 è una vista schematica laterale di un effettore di estremità del robot il quale ha posizionato un substrato in una tasca del trasportatore di substrati.

La Figura 3 è una vista laterale schematica di un effettore di estremità che trattiene un substrato sopra il sistema di visione.

La Figura 4A è una vista schematica, isometrica di una forma di realizzazione di un effettore di estremità che illustra la sua parte inferiore.

La Figura 4B è una vista schematica dal basso di un effettore di estremità in Figura 4A, che illustra il posizionamento di un substrato trattenuto da esso.

La Figura 5A è una vista schematica isometrica di un'altra forma di realizzazione di un effettore di estremità.

La Figura 5B è una vista schematica dall'alto dell'effettore di estremità illustrato in Figura 5A.

La Figura 5C è una vista schematica in sezione dell'effettore di estremità dalla figura 5A presa secondo la linea C-C di figura 5B.

La Figura 5D è una vista schematica isometrica dell'effettore di estremità di Figura 5A che illustra la sua parte inferiore.

La Figura 5E è una vista schematica dal basso dell'effettore di estremità di Figura 5A, che illustra il posizionamento di un substrato trattenuto da esso.

Per chiarezza di comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi che sono comuni tra le figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI

REALIZZAZIONE

Forme di realizzazione della presente invenzione prevedono un effettore di estremità per un robot di manipolazione substrati. In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità comprende una o più pinze di Bernoulli circondate da un pluralità di dispositivi a coppa di aspirazione. In una forma di realizzazione, i dispositivi a coppa di aspirazione sono configurati nella forma di un soffietto per fornire sia ammortizzamento che stabilità laterale al substrato. In una forma di realizzazione, i dispositivi a coppa di aspirazione comprendono inoltre un dispositivo a pressione d'aria per fornire una leggera pressione positiva al substrato durante il suo rilascio. Forme di realizzazione dell'effettore di estremità qui descritte prevedono una piccola pressione a vuoto su un'area estesa di un substrato ultra sottile di cella solare in maniera da minimizzare i danni durante la manipolazione.

In generale, le pinze di Bernoulli generano un elevato flusso d'aria ad alta velocità in un'area tra la pinza ed un pezzo in lavorazione, come un substrato di cella solare. Il flusso d'aria ad elevata velocità genera una piccola caduta di pressione fornendo una forza di presa sul substrato. Durante il funzionamento, quando il substrato viene tirato verso la pinza di Bernoulli, la forza di presa aumenta fino al raggiungimento di un punto instabile in cui il flusso d'aria dalla pinza spinge contro il substrato. In questo punto instabile, il substrato vibra, il che può portare alla rottura del substrato, in particolare per substrati ultra sottili (ad esempio 0.15 mm o meno). In aggiunta, una pura pinza di Bernoulli non fornisce stabilità laterale al substrato. Pertanto, mezzi per il supporto laterale devono accompagnare una pinza di Bernoulli quando viene richiesto un movimento laterale. Concetti tradizionali per supportare lateralmente i substrati in una pinza di Bernoulli comprendono respingenti laterali per trattenere i bordi del substrato o l'utilizzo di un cuscino ammortizzante di materiale ad elevata frizione tra il substrato e la pinza. Tuttavia, i respingenti di trattenimento tendono a danneggiare i delicati bordi dei substrati ultra sottili, e i cuscini ammortizzanti a frizione tendono a danneggiare i substrati per via dell'impatto durante il sollevamento iniziale.

La Figura 1 è una vista schematica isometrica di un modulo di caricamento substrato 100 utilizzato in una linea di produzione automatizzata di celle solari secondo una forma di realizzazione. In una forma di realizzazione, il modulo di caricamento substrato 100 comprende uno o più convogliatori di alimentazione 120, uno o più sistemi di visione 110, uno o più robot di trasferimento 130, un convogliatore di trasporto substrato 106, e un controllore di sistema 101. Durante il funzionamento generale, il robot di trasferimento 130 dapprima preleva un substrato non lavorato "S" dal convogliatore di alimentazione 120. Successivamente il robot di trasferimento 130 muove il substrato S sopra il sistema di visione 110, dove una immagine del substrato S viene acquisita ed analizzata dal controllore di sistema 101 per determinare qualsiasi scostamento della posizione prevista del substrato S rispetto all'effettore di estremità 133. Il controllore di sistema 101 può anche analizzare l'immagine per determinare se il substrato S è danneggiato ed effettuare un'azione correttiva, come ad esempio scartare il substrato danneggiato. Di seguito, il robot 130 trasferisce il substrato S su perni di substrato 105B in una tasca substrato 105A su un trasportatore substrati 105 posizionato su un convogliatore di trasporto 106. In una forma di realizzazione, il controllore di sistema 101 regola il movimento del robot 130 in base allo scostamento determinato tra la posizione effettiva e la posizione prevista del substrato S rispetto all'effettore di estremità 133. Una volta che tutte le tasche 105A sono state riempite con substrati S lavorati, il controllore di sistema 101 fa avanzare il trasportatore substrato 105 in un modulo di lavorazione 108 per effettuare una lavorazione sui substrati S.

In generale, il controllore di sistema 101 viene utilizzato per controllare uno o più componenti e lavorazioni effettuate nel modulo 100. Il controllore di sistema 101 è generalmente progettato per agevolare il controllo e l'automazione del modulo 100 e comprende tipicamente una unità di elaborazione centrale (Central Processing Unit — CPU, non illustrata), memoria (non illustrata), e circuiti di supporto (o I/O) (non illustrati). La CPU può essere un qualsiasi tipo di processore per computer che vengono usati nei controlli industriali per controllare le varie funzioni di sistema, il movimento di substrati, le lavorazioni di camera, i tempi di lavorazione e hardware di supporto (ad esempio sensori, robot, motori, dispositivi temporizzatori) e monitorare le lavorazioni (ad esempio le concentrazioni chimiche, le variabili di processo, i tempi di processo in camera, i segnali di I/O, ecc...). La memoria è collegata alla CPU, e può essere una o più fra una memoria a facile accesso, quale una memoria ad accesso casuale (RAM), una memoria di sola lettura (ROM), un floppy disk, un hard disk, oppure una qualsiasi altra forma di memoria digitale, locale o remota. Istruzioni di software e dati possono essere codificati e memorizzati all'interno della memoria per istruire la CPU. Anche i circuiti di supporto sono collegati alla CPU per supportare il processore in modo convenzionale. I circuiti di supporto possono comprendere cache, alimentatori, circuiti di clock, circuiteria input/output, sottosistemi e simili. Un programma, o istruzioni per computer, leggibile dal controllore di sistema 101 determina quali lavorazioni sono eseguibili su un substrato. Preferibilmente, il programma è leggibile come software dal controllore di sistema 101, il quale include un codice per effettuare compiti relativi al monitoraggio, all'esecuzione e al controllo della movimentazione, supporto e/o posizionamento di un substrato nel modulo 100. In una forma di realizzazione, il controllore di sistema 101 viene utilizzato per controllare dispositivi robotizzati per controllare la movimentazione strategica, la programmazione e il funzionamento del modulo 100 per rendere ripetibili le lavorazioni, risolvere problemi temporali di incodamento e prevenire la sovralavorazione o la sottolavorazione dei substrati.

In una forma di realizzazione, il convogliatore di alimentazione 120 comprende rulli ed altri componenti configurati per trasportare un substrato "S" non lavorato da un processo a valle nella linea di produzione di celle solari. In una forma di realizzazione il funzionamento e la determinazione dei tempi del convogliatore di alimentazione 120 è controllata dal controllore di sistema 101.

In una forma di realizzazione, il robot di trasferimento 130 comprende una porzione di base superiore 131, uno o più dispositivi a braccio 132, e un effettore di estremità 133. La porzione di base superiore 131 comprende genericamente uno o più dispositivi di attuazione (non illustrati) per movimentare l'effettore di estremità 133 nelle direzioni X, Y e Z mediante i dispositivi a braccio 132. I dispositivi di attuazione possono, ad esempio, comprendere uno o più motori e/o cilindri. In una forma di realizzazione, il robot di trasferimento 130 è uno SCARA, a sei assi, paralleli, o un robot di tipo lineare che può essere atto a trasferire i substrati da una posizione ad un'altra. In un esempio, il robot di trasferimento 130 substrato è un Quattro Parallel Robot disponibile dalla Adept Technology, Ine . di Pleasanton, California.

La Figura 2 è una vista schematica laterale di una forma di realizzazione dell 'effettore di estremità 133 del robot 130 che ha posizionato un substrato S in una tasca 105A del trasportatore di substrato 105. La Figura 3 è una vista laterale schematica di una forma di realizzazione dell 'effettore di estremità 133 che trattiene un substrato S sul sistema di visione 110.

La Figura 4A è una vista schematica isometrica di una forma di realizzazione dell ' effettore di estremità 133 che illustra la parte inferiore, o lato di ricezione substrato, dell ' effettore di estremità 133. La figura 4B è una vista schematica dal basso dell ' effettore di estremità 133 di Figura 4A, che illustra il posizionamento di un substrato S trattenuto da esso. Per illustrare sia il posizionamento del substrato S trattenuto dall 'effettore di estremità 133 che i componenti dell ' effettore di estremità 133 , il substrato S è disegnato trasparente . Si deve far notare che sebbene la Figura 4B illustri il substrato S al di sopra della parte inferiore dell 'effettore di estremità 133 , durante il funzionamento l 'effettore di estremità 133 sarebbe orientato con il substrato S sotto la parte inferiore dell'effettore di estremità 133, come illustrato in Figura 3.

In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 comprende una o più pinze di Bernoulli 134, una pluralità di coppe di aspirazione 135 ed una o più prime valvole di controllo pneumatico 136 in comunicazione fluidica con le pinze di Bernoulli 134. In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 comprende inoltre una o più seconde valvole di controllo pneumatico in comunicazione fluidica con la pluralità di coppe di aspirazione 135. La prima valvole di controllo pneumatico 136, assieme al controllore di sistema 101, controlla generalmente il flusso d'aria verso le pinze di Bernoulli 134. In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 è configurato per prelevare e trattenere un substrato S posizionato come illustrato nelle Figure 3 e 4B. In una forma di realizzazione, le pinze di Bernoulli 134 sono configurate per ricevere gas da una sorgente pneumatica (non illustrata) che viene controllata dal controllore di sistema 101 usando la valvola di controllo pneumatico 136. Come illustrato mediante le frecce in Figura 4B, le pinze di Bernoulli 134 possono essere configurate per determinare la circolazione d'aria in direzioni opposte al fine di impedire la rotazione del substrato S. Ad esempio, il flusso d'aria generato mediante una pinza di Bernoulli 134 può essere configurato per circolare in verso orario, mentre il flusso d'aria generato dall'altra pinza di Bernoulli 134 è configurato per circolare in verso antiorario.

In una forma di realizzazione, le pinze di Bernoulli 134 sono configurate per prelevare e trattenere un substrato S in modo tale che i punti centrali (Cl, C2) delle pinze di Bernoulli 134 siano intersecati da una diagonale 190 che collega un insieme di angoli opposti del substrato S, come illustrato in Figura 4B. In maniera concomitante, una diagonale 191 che collega l'altro insieme di angoli opposti del substrato S può dividere a metà le pinze di Bernoulli 134, come illustrato in Figura 4B.

In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 ha due pinze di Bernoulli 134 da 60mm che ricevono gas da una sorgente pneumatica (nonillustrata) che viene controllata dal controllore di sistema 101 utilizzando la valvola di controllo pneumatico 136. In questa forma di realizzazione, le pinze di Bernoulli 134 coprono circa il 50% di una superficie di un substrato pseudo quadrato di 125mm x 125 mm e circa il 30% di una superficie di un substrato quadrato di 156mm x 156 mm. Dal momento che le pinze di Bernoulli 134 coprono un'area così ampia del substrato S, la forza di presa è massimizzata senza applicare sforzi dannosi al corpo del substrato.

In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 comprende tra circa 4 e circa 15 coppe di aspirazione 135 sia per ammortizzare che per fornire supporto laterale al substrato S afferrato dalle pinze di Bernoulli 134. Le coppe di aspirazione 135 possono essere distribuite regolarmente a circondare l'una o più pinze di Bernoulli 134 al fine di prevenire cedimenti nel substrato S ultra sottile, mentre viene preso dalle pinze di Bernoulli 134. In una forma di realizzazione, le coppe di aspirazione 135 sono configurate in una generica forma a soffietto per fornire un'azione ammortizzante aggiuntiva al substrato S, in particolare durante il prelievo del substrato dal convogliatore di alimentazione 120. In aggiunta, le coppe di aspirazione 135 si estendono oltre una superficie inferiore delle pinze di Bernoulli 134 e sono configurate per impedire al substrato S dal muoversi in una regione di flusso d'aria vicina alle pinze di Bernoulli 134 che può causare una vibrazione dannosa del substrato S. Così, le coppe di aspirazione 135 forniscono stabilità e azione ammorti zzante al substrato S senza gli svantaggi dannosi dei procedimenti tradizionali di stabilizzazione di un substrato su una pinza di Bernoulli.

In certe forme di realizzazione, per via delle proprietà del materiale di cui sono fatte le coppe di aspirazione 135, come materiali in gomma sintetica, materiali elastomerici, o altri materiali polimerici, il substrato S può momentaneamente aderire alle coppe di aspirazione 135 durante il rilascio del substrato S. Tale adesione richiede che il robot 130 stia momentaneamente in pausa per posizionare con sicurezza il substrato S prima di muoverlo indietro verso il convogliatore di alimentazione per prelevare il substrato successivo. In una forma di realizzazione, la seconda valvola di controllo pneumatico 137 è in comunicazione fluidica con le coppe di aspirazione 135. Il controllore di sistema 101 può segnalare alla valvola di controllo pneumatico 137 di fornire una leggera pressione d'aria positiva attraverso le coppe di aspirazione 135 per facilitare il rilascio del substrato S posto sui perni di substrato 105B nella tasca di substrato 105A del trasportatore substrato 105. Questo può prevenire l'aderenza del substrato S alle coppe di aspirazione 135 durante il rilascio del substrato S, consentendo al robot 130 di muoversi per prelevare un altro substrato senza interruzione. Così, questo aspetto migliora in maniera significativa la capacità produttiva dei substrati nel tempo. In aggiunta, dal momento che la prima valvola di controllo pneumatico 136 e la seconda valvola di controllo pneumatico 137 sono disposte in corrispondenza dell'effettore di estremità 133, è prevista una distanza molto ravvicinata tra le valvole 136/137 e le pinze di Bernoulli 134 e le coppe di aspirazione 135. Ciò determina un tempo di risposta molto breve per il prelievo ed il rilascio dei substrati S, comportando un miglioramento complessivo della capacità produttiva dei substrati.

In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 comprende inoltre un sensore di prossimità 199 fissato ad esso ed in comunicazione con il controllore di sistema 101. In generale, il sensore di prossimità 199 è configurato per rilevare la relazione verticale tra l'effettore di estremità 133 e la tasca substrato 105A. Tale relazione può essere utilizzata per posizionare rapidamente e con precisione l'effettore di estremità 133 ad una altezza appropriata per depositare il substrato S nella tasca substrato 105A senza danneggiare il substrato S.

In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 è configurato per avere un profilo che facilita una movimentazione rapida sul trasportatore di substrato 105 senza dissestare il posizionamento del substrato S già posizionato nella tasca substrato 105A del trasportatore substrato 105. In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 ha una linea di flusso per ridurre la scia quando l'effettore di estremità 133 passa sopra il trasportatore di substrato 105. In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 ha una forma aerodinamica per prevenire il sollevamento dei substrati S già posizionati nelle tasche substrato 105A quando l'effettore di estremità 133 viene fatto passare rapidamente sopra il trasportatore di substrato 105.

In una forma di realizzazione, la superficie inferiore 138 dell'effettore di estremità 133 comprende una finitura uniforme di colore e lucentezza appropriati per ottenere uno sfondo di riflessione per il sistema di visione 110. In una forma di realizzazione, la superficie inferiore 138 dell'effettore di estremità 133 comprende una retro illuminazione 139. In una forma di realizzazione, il sistema di visione 110 comprende una chiusura parziale 113 che contiene una sorgente di illuminazione 111 e un dispositivo di ispezione 112. In una forma di realizzazione il dispositivo di ispezione è un dispositivo a telecamera. In una forma di realizzazione, la sorgente di illuminazione 111 è una sorgente a diodo di emissione di luce (LED) configurata per emettere solamente lunghezze d'onda di luce desiderate (cioè luce avente lunghezze d'onda nello spettro del rosso). In un'altra forma di realizzazione, la sorgente di illuminazione 111 è una sorgente di illuminazione a banda larga. In una forma di realizzazione, la sorgente di illuminazione 111 è una sorgente luminosa a banda larga che ha un filtro (non illustrato) per sopprimere lunghezze d'onda di luce in intervalli non desiderati. Generalmente il controllore di sistema 101 controlla la sorgente di illuminazione 111 e il dispositivo di ispezione 112. In una forma di realizzazione, il robot 130 tiene il substrato S mentre la sorgente di illuminazione 111 emette luce verso il substrato S e il dispositivo di ispezione acquisisce una o più immagini del substrato S. Il controllore di sistema 101 analizza successivamente l'immagine sia per correggere il posizionamento che per determinare se il substrato sia stato danneggiato, come spiegato in precedenza.

La Figura 5A è una vista schematica isometrica di un'altra forma di realizzazione dell'effettore d'estremità 133 che illustra la parte superiore, o il lato di non ricezione substrato, dell'effettore d'estremità 133. La figura 5B è una vista dall'alto schematica dell'effettore di estremità 133 illustrato in Figura 5A. La Figura 5C è una vista schematica, in sezione trasversale dell'effettore di estremità 133 presa sulla linea C-C della Figura 5B. la Figura 5D è una vista schematica isometrica dell'effettore di estremità 133 della figura 5A che illustra la parte inferiore, o il lato di ricezione substrato, dell'effettore di estremità 133. La Figura 5E è una vista schematica dal basso dell'effettore di estremità 133 della Figura 5A che illustra il posizionamento di un substrato S trattenuto da esso. Per illustrare sia il posizionamento del substrato S sotto l'effettore di estremità 133 come pure i componenti dell'effettore di estremità 133, il substrato S viene illustrato come trasparente. Si deve far notare che sebbene la Figura 5E illustri il substrato S in cima alla parte inferiore dell'effettore di estremità 133, durante il funzionamento l'effettore di estremità 133 sarebbe orientato con il substrato S al di sotto della parte inferiore dell'effettore di estremità 133, come illustrato in Figura 3.

In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 è configurato in una configurazione a doppia pinza di Bernoulli come illustrato nelle Figure 5A-5E. In questa forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 comprende una porzione superiore 150 che ha un ingresso d'aria 152 connesso fluidicamente con ciascuna pinza di Bernoulli 134. In una forma di realizzazione, la prima valvola di controllo pneumatico 136, assieme al controllore di sistema 101, controlla generalmente il flusso d'aria nell'ingresso d'aria 152, che viene successivamente suddiviso in ciascuna pinza di Bernoulli 134.

In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 comprende inoltre una porzione inferiore 154. La porzione inferiore 154 e la porzione superiore 150 possono essere configurate in modo tale che tra di loro sia realizzata una camera 156 all'interno di ciascuna pinza di Bernoulli 134. In una forma di realizzazione, la porzione inferiore 154 comprende una pluralità di uscite d'aria 158 configurate per far circolare il flusso d'aria da ogni pinza di Bernoulli 134. In una forma di realizzazione, le uscite d'aria 158 sono configurate per far circolare il flusso d'aria in direzioni opposte per prevenire la rotazione del substrato S come illustrato dalle frecce in figura 5E. Ad esempio, il flusso d'aria generato attraverso una pinza di Bernoulli 134 può essere configurato per circolare in un verso orario, mentre il flusso d'aria generato attraverso l'altra pinza di Bernoulli 134 è configurato per circolare in un verso antiorario.

In una forma di realizzazione, le pinze di Bernoulli 134 sono configurate per prelevare e trattenere un substrato S in modo tale che i punti centrali Cl, C2 (Figura 5E) delle pinze di Bernoulli 134 siano intersecati da una diagonale 190 che collega un insieme di angoli opposti del substrato S, come illustrato in Figura 5E. In maniera concomitante, una diagonale 191 che collega l'altro insieme di angoli opposti del substrato S può dividere a metà le pinze di Bernoulli 134, come illustrato in Figura 5E.

In una forma di realizzazione, le doppie pinze di Bernoulli 134 coprono fra circa il 20% e circa il 70% di una superficie di un substrato S. In una forma di realizzazione, le doppie pinze di Bernoulli 134 coprono tra circa il 40% e circa il 60% di una superficie di un substrato pseudo quadrato di 125mm x 125 mm e tra circa il 25% e circa il 35% di una superficie di un substrato quadrato di 156mm x 156 mm. Dal momento che le doppie pinze di Bernoulli 134 coprono un'area così ampia del substrato S, la forza di presa è massimizzata senza applicare sforzi dannosi al corpo del substrato.

In una forma di realizzazione, l'effettore di estremità 133 comprende tra circa 4 e circa 15 coppe di aspirazione 135 sia per ammortizzare che per fornire supporto laterale al substrato S afferrato dalle pinze di Bernoulli 134, come illustrato nelle Figure 5A-5E. Le coppe di aspirazione 135 possono essere distribuite in maniera regolare attorno alle doppie pinze di Bernoulli 134 per prevenire cedimenti nel substrato S ultra sottile, mentre viene preso dalle pinze di Bernoulli 134. In una forma di realizzazione, le coppe di aspirazione 135 sono configurate in una generica forma di un soffietto per fornire un'azione ammortizzante aggiuntiva al substrato S, in particolare durante il prelievo del substrato S. In aggiunta, le coppe di aspirazione 135 impediscono al substrato S di muoversi in una regione di flusso d'aria vicina alle pinze di Bernoulli 134 che può causare una vibrazione dannosa del substrato S. Così, le coppe di aspirazione 135 forniscono stabilità e azione ammortizzante al substrato S senza gli svantaggi dannosi dei procedimenti tradizionali di stabilizzazione di un substrato su una pinza di Bernoulli.

In certe forme di realizzazione, per via delle proprietà del materiale di cui sono fatte le coppe di aspirazione 135, come materiali in gomma sintetica, materiali elastomerici o altri materiali polimerici, il substrato S può momentaneamente aderire alle coppe di aspirazione 135 durante il rilascio del substrato S. Tale adesione richiede che il robot 130 stia moment eneamente in pausa per posizionare con sicurezza il substrato S prima di muoverlo indietro verso il convogliatore di alimentazione per prelevare il substrato successivo. In una forma di realizzazione, la seconda valvola di controllo pneumatico 137 è in comunicazione fluidica con le coppe di aspirazione 135. Il controllore di sistema 101 può segnalare alla valvola di controllo pneumatico 137 di erogare una bassa pressione d'aria positiva attraverso le coppe di aspirazione 135 per facilitare il rilascio del substrato S. Questo può prevenire l'adesione del substrato S alle coppe di aspirazione 135 durante il rilascio del substrato S, consentendo al robot 130 di muoversi per prelevare un altro substrato senza interruzione. Così, questo aspetto migliora in maniera significativa la capacità produttiva dei substrati nel tempo.

Pertanto, forme di realizzazione della presente invenzione forniscono un sistema di gestione substrato che comprende un robot con un effettore di estremità in grado di trasferire rapidamente e con precisione un substrato di cella solare ultra sottile minimizzando nel contempo danneggiamenti del substrato e migliorando la capacità produttiva complessiva di substrati complessiva in una linea di produzione di celle solari.

Anche se quanto sopra descritto è diretto a forme di realizzazione della presente invenzione, altre ed ulteriori forme di realizzazione dell'invenzione possono essere realizzate senza uscire dal corrispondente ambito di protezione, il quale è determinato dalle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un effettore di estremità per un robot di trasferimento substrati, comprendente: una o più pinze di Bernoulli, una prima valvola di controllo pneumatico in comunicazione fluidica con l'una o più pinze di Bernoulli, e una pluralità di coppe di aspirazione disposte adiacenti all'una o più pinze di Bernoulli, in cui le coppe di aspirazione sono posizionate per estendersi al di sotto di una superficie inferiore dell'una o più pinze di Bernoulli.
2. Effettore di estremità come nella rivendicazione 1, comprendente inoltre una seconda valvola di controllo pneumatico in comunicazione fluidica con la pluralità di coppe di aspirazione, in cui la seconda di controllo valvola pneumatica è configurata per fornire solamente pressione d'aria positiva alla pluralità di coppe di aspirazione.
3. Effettore di estremità come nella rivendicazione 2, in cui ciascuna coppa di aspirazione è nella generica forma di un soffietto.
4. Effettore di estremità come nella rivendicazione 3, in cui una superficie inferiore dell'effettore di estremità comprende un materiale riflettente .
5. Effettore di estremità come nella rivendicazione 3, comprendente inoltre una retro illuminazione per illuminare una superficie inferiore dell'effettore di estremità.
6. Effettore di estremità come nella rivendicazione 1, comprendente doppie pinze di Bernoulli aventi la pluralità di coppe di aspirazione che circondano le doppie pinze di Bernoulli, in cui le doppie pinze di Bernoulli sono configurate per trattenere un substrato sostanzialmente quadrato posizionato in modo tale che il punto centrale di ciascuna delle pinze di Bernoulli sia in linea con una linea diagonale tra angoli opposti del substrato.
7. Effettore di estremità come nella rivendicazione 6, in cui ciascuna delle coppe di aspirazione è nella generica forma di un soffietto.
8. Effettore di estremità come nella rivendicazione 7, comprendente inoltre una seconda valvola di controllo pneumatico in comunicazione fluidica con la pluralità di coppe di aspirazione, in cui la seconda valvola di controllo pneumatico è configurata per fornire solo pressione d'aria positiva alla pluralità di coppe di aspirazione.
9. Effettore di estremità come nella rivendicazione 8, in cui una superficie inferiore dell'effettore di estremità comprende un materiale riflettente .
10. Effettore di estremità come nella rivendicazione 8, comprendente inoltre una retro illuminazione per illuminare una superficie inferiore dell'effettore di estremità.
11. Un procedimento per il trasferimento di un substrato, comprendente il manovrare un effettore di estremità di un robot sul substrato, l'attrarre il substrato verso l'effettore di estremità mediante una o più pinze di Bernoulli fissate all'effettore di estremità, 10 stabilizzare lateralmente il substrato mediante una pluralità di coppe di aspirazione, 11 manovrare l'effettore di estremità ad una posizione di deposizione, e il rilasciare il substrato.
12. Procedimento come nella rivendicazione 11, comprendente inoltre l'immissione d'aria attraverso la pluralità di coppe di aspirazione per creare una piccola pressione positiva per agevolare il rilascio del substrato.
13. Procedimento come nella rivendicazione 12, comprendente inoltre l'ammortizzamento del substrato durante l'attrazione del substrato mediante la pluralità di coppe di aspirazione.
14. Procedimento come nella rivendicazione 13, in cui l'attrazione del substrato comprende inoltre il posizionamento del substrato in modo tale che un punto centrale di ciascuna pinza di Bernoulli sia allineata con una diagonale tra due angoli opposti del substrato.
15. Procedimento come nella rivendicazione 14, comprendente inoltre: il manovrare il substrato sopra un sistema di visione, illuminare una superficie frontale del substrato, e acquisire un'immagine del substrato.
16. Procedimento come nella rivendicazione 15, comprendente inoltre l'illuminare una superficie dell'effettore di estremità mediante una retro illuminazione .
17. Un robot di trasferimento, comprendente: una porzione di base superiore, uno o più dispositivi a braccio connessi alla porzione di base, e un effettore di estremità connesso all'uno o più dispositivi a braccio, in cui l'effettore di estremità comprende: una o più pinze di Bernoulli; una prima valvola di controllo pneumatico in comunicazione fluidica con l'una o più pinze di Bernoulli, e una pluralità di coppe di aspirazione disposte adiacenti all'una o più pinze di Bernoulli, in cui le coppe di aspirazione sono posizionate per estendersi sotto ad una superficie inferiore dell'una o più pinze di Bernoulli.
18. Robot di trasferimento come nella rivendicazione 17, comprendente inoltre una seconda valvola di controllo pneumatico in comunicazione fluidica con la pluralità di coppe di aspirazione, in cui la seconda valvola di controllo pneumatico è configurata per fornire solamente pressione d'aria positiva alla pluralità di coppe di aspirazione.
19. Robot di trasferimento come nella rivendicazione 18, in cui ciascuna coppa di aspirazione è nella generica forma di un soffietto.
20. Robot di trasferimento come nella rivendicazione 19, in cui l'effettore di estremità comprende doppie pinze di Bernoulli aventi la pluralità di coppe di aspirazione che circondano le doppie pinze di Bernoulli, e in cui le doppie pinze di Bernoulli sono configurate per trattenere un substrato sostanzialmente quadrato posizionato in modo tale che il punto centrale di ciascuna delle pinze di Bernoulli sia in linea con una linea diagonale tra angoli opposti del substrato.
21. Robot di trasferimento come nella rivendicazione 20, in cui l'effettore di estremità comprende una retro illuminazione per illuminare una superficie inferiore dell'effettore di estremità .
22. Robot di trasferimento come nella rivendicazione 20, in cui una superficie inferiore dell'effettore di estremità comprende un materiale riflettente .