CN103547935A - 夹具 - Google Patents

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CN103547935A CN201180071121.XA CN201180071121A CN103547935A CN 103547935 A CN103547935 A CN 103547935A CN 201180071121 A CN201180071121 A CN 201180071121A CN 103547935 A CN103547935 A CN 103547935A
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D.穆尼滋
张锡海
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Ismeca Semiconductor Holding SA
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ISMECA HOLDING SA
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Abstract

根据本发明，提供了一种夹持测试接触工具，其适于夹持部件，使得部件在被处理的同时保持在固定位置，该夹具包括第一指状部和第二指状部，第一指状部可枢转地安装在第一枢轴点处，并且第二指状部可枢转地安装在第二枢轴点处，使得第一指状部和第二指状部可各自朝中心平面枢转；其中，第一指状部和第二指状部各自包括适于与待夹持的部件相配合的表面，其中，第一指状部和第二指状部各包括止动装置，该止动装置适于与待夹持的部件相配合以限制该部件相对于相应指状部的运动，使得施加力至该部件将导致第一指状部和第二指状部夹紧该部件。还提供了包括这种夹具的处理工位，以及相应的夹持部件的方法和处理部件的方法。

Description

夹具
技术领域
本发明涉及一种包括多个指状部的电气测试夹具，并且特别地但不排他地涉及这样的夹具，其配置为用以通过施加力至待夹持部件而促动以夹持该部件。
技术背景
部件处理组件通常包括多个处理和测试工位(station)，其处理和测试诸如电子部件这样的部件。通常，部件通过可旋转的转台在处理工位和测试工位之间运输，转台包括多个部件把持装置。部件把持装置通常具有拾取头，其可通过真空从处理或测试工位选择部件，并保持该部件；拾取头可操作用以通过除去真空而释放所保持的部件。
某些处理和测试工位要求部件在其被处理或测试时牢固地保持在固定的位置。在这些特定的处理和测试工位处提供电气或气动夹具以将部件牢固地保持在所要求的固定位置中。通常情况下，那些夹具还需要与正在测试的部件的引线(包括垫片或底座)建立电接触。
这些促动的夹具容易有电气或气动故障，其可发生在夹具的电气或气动部件中；当故障发生在用于部件处理组件中的夹具中时，必须中断部件处理组件的操作以使得夹具可修复。这增加部件处理组件的“停机时间”。
另外，电气或气动夹具通常是昂贵的并具有复杂的结构。这在需要夹具以能将其夹持操作与部件把持装置(其将部件传送至夹具)同步的情况下尤其如此。
关于现有夹具的另一个问题是它们在其操作中缓慢。使用现有夹具夹持部件需要两个连续的步骤；首先必须将待夹持的部件定位在夹具中，其次，只有在部件已被定位在夹具中之后才可将部件夹紧并然后进行测试。由于需要两个连续的步骤，所以夹持操作较缓慢。
本发明的一个目的是减轻或消除上述缺点中的至少一些。
发明内容
根据本发明，该目的通过一种夹具实现，其适于夹持部件，使得部件在被处理的同时保持在固定位置，该夹具包括第一指状部和第二指状部，第一指状部可枢转地安装在第一枢轴点处，并且第二指状部可枢转地安装在第二枢轴点处，使得第一指状部和第二指状部可各自朝中心平面枢转；其中，第一指状部和第二指状部各自包括适于与待夹持的部件相配合的表面，其中，第一指状部和第二指状部各自包括止动装置，该止动装置适于与待夹持的部件相配合以限制该部件相对于相应指状部的运动，使得施加力至与止动装置配合的部件会导致第一指状部和第二指状部夹紧该部件。
“处理”包括在部件上进行任何处理；处理包括但不限于“测试”(尤其是开尔文测试)、对部件的“检查”和/或“进行一个或多个生产步骤”。
有利地，本发明的夹具不需要集成的电子或气动部件以促动夹具且实现对部件的夹持；相反，施加至部件的力促动夹具。因此，该夹具不易于有电气或气动故障；并具有可在低成本下制造的简单结构。此外，当被用于部件把持组件中时，可使用部件把持装置来施加必要的力至部件以促动夹具。
此外，本发明的夹具可操作得比现有夹具更快，因为夹持操作可与在夹具中定位部件的步骤同时进行。
该力可为大致平行于中心平面的力。该力可为平行于中心平面的力。该力可为垂直力。该垂直力可为沿垂直法线施加的力。
该力可由部件把持装置施加。部件把持装置可配置成可线性移动。优选地，部件把持装置配置为可沿这样的方向移动，该方向与需要施加至与止动装置配合的部件的力的方向相同，以使第一指状部和第二指状部夹持部件。部件把持装置可包括部件把持头。部件把持头可通过真空来保持部件。部件把持装置可设置在转台上。
每个止动装置可包括位于指状部上的突起。该突起可配置为用以提供平坦表面。该平坦表面可布置成在部件被夹持时大致垂直于中心平面。
每个止动装置可包括夹紧(gripping)装置。夹紧装置可设置在每个指状部的表面上。该表面可为适于与部件配合的表面。夹紧装置可配置为使得其适于防止部件相对于相应指状部的运动。夹紧装置可为抓持表面。夹紧装置可为适于与部件配合的表面，其配置为粗糙化。
该夹具可配置为使得在第一枢轴点与第二枢轴点之间的距离是可调节的。这将允许对夹具进行调整，使得其可夹持不同大小的部件。
该夹具可配置为使得其可从部件把持装置接收部件。第一指状部和第二指状部中的每个指状部可包括与适于与待夹持的部件配合的表面相邻的渐缩部分；这将允许该部件被夹持成更容易被接收到夹具中。
夹具可配置为使得当部件被夹持时，间隙被限定在第一指状部和第二指状部之间，其暴露被夹持部件的表面的至少一部分。夹具可配置为使得当部件被夹持时，间隙被限定在第一指状部和第二指状部之间，其暴露被夹持部件的下表面的至少一部分。夹具可配置为使得当部件被夹持时，间隙被限定在第一指状部和第二指状部之间，其暴露被夹持部件的上表面的至少一部分。第一指状部和第二指状部可配置为使得当部件被夹持时，间隙被限定在第一指状部和第二指状部之间，其暴露被夹持部件的至少上表面和下表面。在部件被夹持的同时可处理部件的(多个)暴露表面。当夹紧部件的上表面和下表面均暴露时，这避免了使部件在夹具中旋转以处理部件的上表面和下表面两者的需要。
该夹具可配置为使得间隙与处理装置对齐。处理装置可为传感器，例如光传感器、磁传感器或信号发生器(例如光发射器或磁场发生器，但并不限定于所列出的)。
每个指状部可从平板切割。每个指状部可布置在垂直平面上，并在部件被夹持时在该平面上移动。
该夹具可包括一个或多个额外的指状部。该一个或多个额外的指状部的一些或全部可具有上述第一指状部和第二指状部的一些或全部的特征。例如，该夹具可包括四个指状部；这将允许在部件的四个侧面夹持部件。
该夹具还可在部件的至少一侧包括一个以上的指状部。例如，该夹具可在被测试的部件的一个侧面包括一排平行安装的指状部，并且在该部件的相反的侧面包括另一排平行安装的指状部。每排中的所有指状部可被安装成使得在该部件被夹持时围绕相同的轴线同时旋转。
可使用至少一个指状部来接触部件的一个引线，以便测试该部件。该指状部可由导电金属制成。
该夹具可包括至少一个指状部，其配置为用于接触部件的每个引线。不同的指状部可被绝缘垫片分隔。
该夹具可配置为使两个指状部接触部件的一个引线。该夹具可配置为使两个指状部接触部件的每个引线。这两个接触相同引线的指状部可被绝缘垫片分隔。这样的布置产生更好的电气接触和精确的开尔文测量。
适于与待夹持部件配合的每个表面可设置在每个相应指状部的端部处。该端部可为指状部的自由端。第一指状部和第二指状部可枢转地安装在相反的另一端。
位于部件的第一侧的第一指状部和位于部件的相反侧的第二部件可彼此大致垂直地布置。优选地，第一指状部和第二指状部布置成使得当部件被夹持时它们彼此垂直。第一指状部和第二指状部可布置成使得当部件被夹持时，在第一指状部和第二指状部之间的最小角度大于90°。
位于部件的一侧的第一指状部可包括渐缩体。位于部件的相反侧的第二指状部可包括渐缩体。第一指状部可包括凹面。第二指状部可包括凹面。第一指状部和第二指状部可各自包括具有凹面的主体。
任何上述夹具可被用于测试LED、功率QFN、MOSFET、IGBT；和/或功率调节器。任何上述夹具可被用于测试可被封装成QFN封装、PQFN封装、J引线封装或任何合适产品的那些器件的其中任何一个。
任何上述夹具可被用于对部件的开尔文测试，使用指状部与部件的引线接触。任何上述夹具可被用于对部件的光学测试，使用夹具使部件居中在光学测试设备前的合适距离处。
该夹具可关联或包括空气净化口以用于清洁指状部和/或部件的引线。该夹具可在部件的每个侧关联或包括空气净化口，以用于清洁指状部和/或位于部件的每个侧的引线。
任何上述夹具可被用来使部件居中。任何上述夹具可被用来使部件在处理装置上方居中。
根据本发明的又一方面，提供了一种处理工位，其包括适于处理部件的处理装置和根据前述权利要求中的任一项所述的夹具。
处理装置可包括光传感器。该处理装置可为部件测试装置、部件检查装置和/或用于进行制造步骤的装置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种夹持部件的方法，其包括下列步骤：使用部件把持装置传送部件至根据上述夹具的其中任何一项的夹具，其中，部件把持装置将部件传送至夹具，使得部件与第一指状部和第二指状部的止动装置配合，止动装置限制部件相对于指状部的运动；使用部件把持装置施加力至部件以使第一指状部和第二指状部夹紧部件。
根据本发明的又一个方面，提供了一种在处理工位处理部件的方法，该处理工位包括根据上述夹具的其中任何一个的夹具以及适于处理部件的部件处理装置，该方法包括下列步骤：使用上述方法夹持部件；使用部件处理装置处理部件；通过使用部件把持装置将部件从夹具移除而释放夹具。
“释放夹具”包括但不限于打开夹具和/或调整夹具使其不再夹持部件。
通过使用部件把持装置将部件从夹具移除而释放夹具，可包括缩回部件把持装置，部件把持装置保持由夹具夹持的部件。部件把持装置可通过真空保持部件。通过使用部件把持装置将部件从夹具移除而释放夹具，可包括将部件沿平行于中心平面的方向提升到夹具外。优选地，通过使用部件把持装置将部件从夹具移除而释放夹具，可包括使用部件把持装置将部件垂直地提升到夹具外的步骤。
附图描述
借助于对实施例的描述将使本发明将被更好地理解，该实施例仅通过示例的方式给出，并通过下列图说明：
图1，其示出包括根据本发明的夹具的处理工位的透视图。
图2，其示出处理工位的另一个透视图。
具体实施方式
图1示出处理工位(100)的透视图，部件(3)在处理工位(100)中被处理。处理工位(100)包括根据本发明的夹具(1)。处理工位(100)是部件处理线(未示出)中的多个处理工位的其中一个。部件处理线中的每个处理工位可以以不同的方式处理部件(3)；例如一些处理工位可检查部件(3)；其他的可进行制造步骤；而其他的可进行部件(3)的测试。可旋转的转台(未示出)旋转以在部件处理线中的处理工位之间运输部件(3)。可旋转的转台包括多个部件把持装置(19)(只示出了一个部件把持装置)，其中每个部件把持装置配置为用以通过真空保持部件(3)。每个部件把持装置(19)包括可与部件(3)协作的部件把持头(45)。部件把持装置(19)可与转台一起旋转；此外，它们可相对于转台运动以允许部件把持装置(19)从处理工位拾取部件(3)并将部件(3)传送至部件处理线中的处理工位。
除了夹具(1)之外，处理工位(100)包括形式为光传感器(29)的处理装置。光传感器(29)可操作用以处理部件(3)以判断部件(3)是否具有任何缺陷(27)；其通过从部件(3)的表面(27)感测光发射并测量由表面(27)发射的散射光来实现这点。
处理装置还可使用夹具的指状部(5,7)以用于接触被测试的部件(3)的引线(30)以及用于对该部件进行电气测试。图2示出一个实施例，其中部件的每根引线被作为处理装置的一部分的两个指状部接触以便测试该部件。电气测试可与光学测试相比在同一工位同时进行。
应当理解，处理装置可采取任何其它合适的形式并可以以任何其他方式处理部件(3)。例如，处理装置可备选地配置为用以在部件(3)上执行制造步骤；用以进行部件(3)的测试和/或用以进行部件(3)的检查。
夹具(1)适于夹持部件(3)，使得部件(3)在由光传感器(29)处理的同时保持在固定位置。夹具(1)包括位于被测试的部件的一侧的至少一个第一指状部(5)，以及位于该部件的相对侧的至少一个第二指状部(7)。如在图2中所示，夹具优选地包括位于部件的一侧的第一排第一指状部(5)，以及位于部件的相对侧的第二排第二指状部(7)。
第一指状部(5)和第二指状部(7)各自包括具有凹面(35)的主体(33)。第一指状部(5)可枢转地安装在第一枢轴点(9)处并且第二指状部(7)可枢转地安装在第二枢轴点(11)处。第一指状部(5)和第二指状部(7)可各自分别绕第一枢轴点(9)和第二枢轴点(11)枢转，使得它们可各自朝中心平面(13)枢转。如果提供带有多个第一指状部5的第一排和带有多个第二指状部7的第二排，则第一排的每个第一指状部以及第二排的每个第二指状部可分别绕相同的第一枢轴(9)和第二枢轴(11)同时枢转。
第一指状部(5)和第二指状部(7)各自包括适于与待夹持的部件(3)相配合的表面(15)。每个表面(15)设置在每个相应的指状部(5,7)的自由端(31)处；第一指状部和第二指状部(5,7)可在指状部(5,7)的另一个相反端部(41)处分别枢转地安装在第一枢轴点(9)和第二枢轴点(11)处。
第一指状部(5)和第二指状部(7)各自包括适于与待夹持的部件(3)相配合的止动装置(17)。在该特定示例中，每个止动装置(17)包括突起(17)。每个突起(17)限定平坦表面(21)，其在部件(3)被夹持时大致垂直于中心平面(13)。突起(17)可操作用以限制部件(3)相对于相应指状部(5,7)的运动；这通过平坦表面(21)实现，平坦表面(21)与部件(3)配合以限制部件(3)相对于相应指状部(5,7)的运动。施加力至与突起(17)的平坦表面(21)配合的部件(3)将导致第一指状部和第二指状部(5,7)夹紧部件(3)。
在该特定示例中，当将在垂直方向上平行于中心平面(13)的力施加至与突起(17)的平坦表面(21)配合的部件(3)时，导致第一指状部和第二指状部(5,7)夹紧部件(3)。该力通过部件把持装置(19)施加。如可从图1中看出的那样，夹具(1)配置成使得，在部件(3)被夹持时，第一指状部(5)和第二指状部(7)彼此大致垂直布置。
应当理解的是，止动装置(17)并不限于每个指状部(5,7)上的突起(17)。应当理解，可提供其它止动装置；例如，作为突起(17)的一种备选方案，止动装置可包括诸如夹紧层这样的夹紧装置，其设置在适于与部件(3)配合的表面(15)上；或者止动装置(17)可为配置为粗糙化的表面(15)以允许对部件(3)的摩擦夹紧，以便防止部件(3)相对于相应指状部(5,7)的运动。
夹具(1)配置为使得其可从位于转台(未示出)上的部件把持装置(19)接收部件(3)。第一指状部和第二指状部(5,7)中的每一个包括与表面(15)相邻的渐缩部分(37)。渐缩部分(37)将在部件把持装置(19)将部件传送至夹具(1)时允许在第一指状部和第二指状部(5,7)之间更容易地接收部件(3)。
夹具(1)配置为使得当部件(3)被夹持时，间隙(25)被限定在第一指状部和第二指状部(5,7)之间，其将被夹持部件(3)的表面(27)的至少一部分暴露至光传感器(29)。如可在图1中看出地那样，夹具(1)配置为使得间隙(25)与光传感器(29)对齐。因此，当部件(3)被夹持时夹具(1)不妨碍光传感器(29)，因此，光传感器(29)可在部件(3)被夹持时处理部件(3)。
在使用过程中，转台旋转使得部件把持装置(19)在第一指状部(5)和第二指状部(7)之间与夹具1对齐，部件把持装置(19)将部件(3)保持在其部件把持头(45)处。部件处理装置(19)然后从转台延伸以将部件(3)传送至夹具(1)。
随着部件处理装置(19)延伸，被保持在其部件处理头(45)处的部件(3)最终将通过与平台表面(21)配合来接合每个指状部(5,7)上的突起(17)。每个指状部(5,7)上的突起(17)将作用为用以防止部件(3)相对移动。
随着部件处理装置(19)进一步延伸，由于通过突起(17)限制部件(3)进一步移动，部件处理装置(19)施加力至部件(3)，其平行于中心平面(13)并位于垂直方向上。施加至部件(3)的力经由突起(17)传递至指状部(5,7)，引起指状部(5,7)进一步朝中心平面(13)枢转，并实现对部件(3)的夹持。一旦夹紧，通过夹具(1)保持部件的位置固定。
在通过光传感器(29)对部件(3)进行处理的同时和/或在进行通过接触的指状部(5,7)的电气测试的同时，保持通过部件把持装置(19)施加至部件(3)的力。因此，部件(3)在其被处理时保持夹紧。
一旦光传感器(29)和/或电气测试工位已完成对部件(3)的处理，部件把持装置(19)缩回。随着部件把持装置(19)缩回，由部件把持装置(19)施加至部件(3)的力被移除；因此由指状部(5,7)施加至部件(3)的夹紧力被移除。因此，通过真空保持在部件把持装置(19)的部件把持头(45)处的部件(3)可容易地从夹具(1)拾取。一旦将部件(3)从夹具(1)拾取，转台可旋转以将部件运送到部件处理线中的下一个处理工位。
图2示出一个优选实施例，其中夹具包括位于部件的一侧的第一排第一指状部(5)，以及位于部件(3)的另一侧的第二排第二指状部(7)。每排中的每个指状部与同一排的其他指状部相同，并且布置在一个平面中，该平面平行于其他指状部的平面。在该实施例中，指状部布置为使得部件(3)被夹紧时每个引线(30)与夹具的两个相邻指状部处于电接触；这允许通过连接至每个指状部的电气测试工位(未示出)对部件进行开尔文测试。相邻的指状部通过绝缘隔板(36)分开，其优选地与指状部一起围绕相同的枢轴枢转。在该实施例中，指状部因而是用于处理和测试被测试部件(3)的装置的一部分。
空气净化口(33)可设置成靠近部件的一侧以用于清洁夹具的指状部(5,7)以及被测试的部件的引线。可提供两个空气净化口，第一个口用于清洁第一排指状部与对应引线，而第二个口用于清洁第二排指状部与对应引线。空气净化口可被控制为使得，当测试部件时吹出短的空气脉冲；连续吹也是可能的，尽管这将需要更多的空气。
对本领域技术人员而言，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，本发明所描述的实施例的各种修改和变化将是显而易见的。虽然已结合特定的优选实施例描述了本发明，但应当理解，如要求保护的本发明不应被不适当地受限于这种特定的实施例。

Claims (21)

1. 一种夹具(1)，其适于夹持部件(3)，使得所述部件(3)在被处理的同时保持在固定位置，所述夹具(1)包括，
至少一个第一指状部(5)和至少一个第二指状部(7)，所述至少一个第一指状部(5)可枢转地安装在第一枢轴点(9)处，并且所述至少一个第二指状部(7)可枢转地安装在第二枢轴点(11)处，使得所述第一指状部(5)和第二指状部(7)可各自朝中心平面(13)枢转；
其中，所述第一指状部(5)和第二指状部(7)各自包括适于与待夹持的部件(3)相配合的表面(15)；
其中，所述第一指状部(5)和第二指状部(7)各自包括止动装置(17)，所述止动装置(17)适于与待夹持的部件(3)相配合以限制所述部件(3)相对于相应指状部(5,7)的运动，使得施加力至与所述止动装置配合的部件(3)将导致所述第一指状部和第二指状部(5,7)夹紧所述部件(3)。
2. 根据权利要求1所述的夹具(1)，其特征在于，所述力是平行于所述中心平面的力。
3. 根据权利要求1或2所述的夹具(1)，其特征在于，所述力通过部件把持装置(19)施加。
4. 根据前述权利要求中的任一项所述的夹具(1)，其特征在于，每个止动装置包括突起(17)。
5. 根据权利要求1至3中的任一项所述的夹具(1)，其特征在于，每个止动装置包括夹紧装置，所述夹紧装置设置在适于与部件配合的表面(15)上。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的夹具(1)，其特征在于，所述夹具(1)配置为使得其可从部件把持装置(19)接收部件。
7. 根据前述权利要求中的任一项所述的夹具(1)，其特征在于，所述夹具(1)配置为使得当部件(3)被夹持时，间隙(25)被限定在所述第一指状部和第二指状部(5,7)之间，所述间隙(25)暴露被夹持部件(3)的表面(27)的至少一部分。
8. 根据权利要求7所述的夹具(1)，其特征在于，所述夹具(1)配置为使得所述间隙(25)与处理装置(29)对齐。
9. 根据前述权利要求中的任一项所述的夹具(1)，其特征在于，适于与待夹持的部件(3)配合的每个表面(15)设置在每个相应指状部(5,7)的端部(31)处。
10. 根据前述权利要求中的任一项所述的夹具(1)，其特征在于，所述夹具(1)配置为使得在所述第一枢轴点(9)和第二枢轴点(11)之间的距离可调节，以使所述夹具(1)可配置为用以夹持具有不同尺寸的部件。
11. 根据前述权利要求中的任一项所述的夹具(1)，其特征在于，所述第一指状部(5)和第二指状部(7)各自包括具有电接触表面(35)的主体(33)。
12. 根据前述权利要求中的任一项所述的夹具，其特征在于，包括第一排第一指状部(5)和第二排第二指状部(7)，
在每排中的每个指状部平行于同一排的所有其他指状部，
其中，所述第一指状部配置为用以在被测试的部件的第一侧处建立与引线(30)的电接触，
并且其中，所述第二指状部配置为用以在被测试的部件的第二侧建立与引线(30)的电接触。
13. 根据权利要求12所述的夹具，其特征在于，在每排中的相邻指状部之间包括绝缘垫片(36)。
14. 根据权利要求12或13中的任一项所述的夹具，其特征在于，所述第一指状部和第二指状部布置为使得所述部件(3)的每个引线与两个相邻的相互绝缘的指状部电接触。
15. 一种处理工位(100)，包括适于处理部件(3)的处理装置(29)，以及根据前述权利要求中的任一项所述的夹具(1)，所述夹具(1)用于夹紧将由所述处理装置(29)处理的部件(3)。
16. 根据权利要求15所述的处理工位(100)，其特征在于，还包括部件把持装置(19)，其可垂直地移动以将部件(3)传送至所述夹具(1)并施加力至所述部件(3)以促动所述夹具(1)。
17. 根据权利要求15或16中的任一项所述的处理工位，其特征在于，还包括测试工位，其电连接至所述指状部以对所述部件(3)执行开尔文测试。
18. 根据权利要求15至17中的任一项所述的处理工位，其特征在于，还包括至少一个空气净化口以用于清洁所述指状部。
19. 根据权利要求1至14中的任一项所述的夹具(1)用于测试下列部件中的至少一项的用途：LED、功率QFN；MOSFET；IGBT；功率调节器。
20. 一种夹持部件的方法，包括下列步骤：
使用部件把持装置(19)传送部件(3)至根据权利要求1至14中的任一项所述的夹具(1)，其中，所述部件把持装置(19)将所述部件(3)传送至夹具(1)，使得所述部件(3)与第一指状部(3)和第二指状部(5)的止动装置(17)配合，所述止动装置(17)限制所述部件(3)相对于所述指状部(5,7)的运动；
使用所述部件把持装置(19)施加力至所述部件(3)以使所述第一指状部和第二指状部(5,7)夹紧所述部件(3)。
21. 一种在处理工位(100)处理部件(3)的方法，所述处理工位(100)包括根据权利要求1至14中的任一项所述的夹具(1)以及适于处理部件(3)的部件处理装置(29)，所述方法包括下列步骤：
使用根据权利要求20所述的方法夹持所述部件(3)；
使用所述部件处理装置(29)处理所述部件(3)；
通过使用所述部件把持装置(29)将所述部件(3)从所述夹具(1)移除而释放所述夹具。
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