CN111989196A - 夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于夹持至少一个物体的拾取装置，所述装置包括用于与该物体接触的夹持器(20)。夹持器包括：支撑件(24)，其包括板(42)，该板具有相对的第一表面和第二表面(60、62)，该第一表面和第二表面包括第一开口(84)和第二开口(82)，该第一开口从第一表面(60)仅穿过板厚度的一部分延伸到板，该第二开口从第二表面(60)仅穿过板厚度的一部分延伸到板，每个第一开口与第二开口的至少一个连通，具有伯努利效应的至少一个空气喷嘴(26)，其固定到支撑件；以及至少一个管(28)，其连接到喷嘴并设置在第一开口和第二开口中。

Description

夹紧装置

本专利申请要求法国专利申请FR 18/52728的优先权，其通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及一种用于操纵薄物体的拾取装置。

背景技术

在专利US 4969676中描述了一种实施伯努利原理的薄物体拾取装置。这种装置尤其可以用于操纵旨在用于制造光伏电池的硅晶片。

拾取装置包括至少一个空气喷嘴，该至少一个空气喷嘴能够在拾取装置与待操纵的薄物体之间形成气膜。空气流通过伯努利效应产生了低压区域，该低压区域导致将物体保持在拾取装置上，包括拾取装置的组件和施加在其上的薄物体能够移动。拾取装置包括多个喷嘴，以允许同时移动多个薄物体。

对于某些应用，拾取装置必须具有较小的尺寸，尤其是较小的厚度，以能够在有限的空间内移动要操纵的物体。例如，用于制造光伏电池的硅晶片的处理可以包括将晶片放置在包括堆叠的托盘的保持装置上，多个晶片能够设置在每个托盘上。然后，拾取装置必须能够与操纵的晶片一起穿透两个托盘之间，以将晶片设置在托盘之一上或拾取存在于托盘之一上的晶片。

发明内容

实施例的目的在于本身薄的薄物体拾取装置。

实施例的目的在于实现伯努利原理的薄物体拾取装置。

实施例的目的在于能够同时操纵至少两个薄物体的拾取装置。

实施例的目的在于制造简单的拾取装置。

实施例的目的在于具有低制造成本的拾取装置。

因此，实施例提供了用于拾取至少一个物体的装置，该装置包括旨在与所述物体接触的夹持器，该夹持器包括：

支撑件，其包括板，该板具有相对的第一表面和第二表面，该第一表面和第二表面包括：第一开口，其从第一表面仅穿过板厚度的一部分延伸到板中；以及第二开口，其从第二表面仅穿过板厚度的一部分延伸到板中，每个第一开口与第二开口的至少一个连通；

附接到支撑件的至少一个伯努利效应的空气喷嘴；以及

连接到喷嘴并且设置在第一开口和第二开口中的至少一个管。

根据一个实施例，夹持器包括至少两个喷嘴，以及设置在第一开口和第二开口中的至少两个管，每个管连接到喷嘴中的一个。

根据一个实施例，拾取装置包括第三开口，该第三开口从第一表面完全穿过板到达第二表面，并且在板中限定了第一臂和第二臂，至少一个或所述至少两个喷嘴附接到第一臂，并且所述至少两个喷嘴中的另一个附接到第二臂。

根据一个实施例，支撑件包括连接到板并且比板厚的基座。

根据一个实施例，对于每个管，夹持器包括附接到基座的端件。

根据一个实施例，拾取装置包括在与基座相对的一侧上连接两个臂的杆。

根据一个实施例，板的厚度为5mm至10mm。

根据一个实施例，支撑件是一体式的。

根据一个实施例，该目的是旨在制造光伏电池的半导体衬底。

附图说明

前述和其他特征和优点将在以下结合附图对特定实施例的非限制性描述中进行详细讨论，在其中：

图1是拾取装置的实施例的局部简化透视图；

图2至5分别是图1所示的拾取装置的夹持器的实施例的透视图、俯视图、仰视图和横截面图；

图6是图5的放大图；并且

图7A至7D示出了将硅晶片装载在托盘上的方法的实施例的连续步骤。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的元件用相同的附图标记表示，此外，各个附图未按比例绘制。为了清楚起见，仅示出和详细描述了用于理解所描述的实施例的那些元件。特别地，铰接式机器人控制装置是本领域技术人员众所周知的，因此不再描述。

在下面的描述中，当提及限定相对位置的术语时，例如术语“上方”，“下方”等，是指垂直方向。除非另有说明，否则表述“基本上”和“大约”是指在10％以内，优选在5％以内。

图1是用于拾取例如硅晶片的薄物体12的装置10的实施例的局部简化透视图。拾取装置10包括基座14、组装在基座14上的铰接臂16，该铰接臂在一端支撑夹持器20。夹持器20通过管道22连接到未示出的压缩空气供应源。在本实施例中，夹持器20能够同时移动四个晶片12。铰接臂16和压缩空气源由未示出的控制模式控制，例如包括计算机。

图2至5分别是图1所示的拾取装置10的夹持器20的实施例的透视图、俯视图、仰视图和横截面图。图6是图5的放大图。

夹持器20包括：

-支撑件24；

-由支撑件24保持的四个加压空气喷嘴26；

-对于每个喷嘴26，包括柔性加压空气供应管28，管28在支撑件24中延伸并且包括两个端部30和32，管28在端部30处连接至喷嘴26；

-对于每个喷嘴26，包括端件34，其连接到管28的端部32并且连接到未在图2至6中示出的管22之一；以及

-未在图2至6中示出的用于将夹持器20附接到铰接臂16的系统36。

支撑件24对应于一个块。支撑件24可以由金属，例如铝制成。

支撑件24包括：

-基座40；

-板42，其从基座40延伸并穿过开口44，该开口在板中限定两个臂46，该两个臂彼此相邻地延伸并且由开口44横向分开；以及

-连接杆48，其延续板42并且连接与基座40相对的臂46的端部。

基座40包含在具有矩形基座的平行六面体中，其长边在180mm至240mm之间变化，而其短边在40mm至80mm之间变化。基座40的厚度在10mm至20mm之间变化。基座40包括两个基本上平坦的相对表面50、52，以及连接两个表面50、52的边缘54、56、58，特别是前边缘54、与前边缘54相对的后边缘56、以及相对的侧边缘58。端件34附接到基座40。每个端件34包括容纳在基座40中的部分和从后边缘56向外突出到基座40之外的部分。附接系统36位于基座40中和基座40上。铰接臂16附接到在表面50的一侧的基座40。

板42内接在具有矩形基座的平行六面体中，其长边在300mm至400mm之间变化，而其短边在180mm至250mm之间变化。板42的厚度在5mm至10mm之间变化。板42包括两个基本上平坦的相对表面60、62。板42在基座40的前边缘54一侧上延伸基座40。板42的表面62与基座40的表面52基本上共面，而板42的表面60与基座40的表面50不共面，但与表面50平行。对于每个喷嘴26，支撑件20包括衬垫64，图中为每个喷嘴26示出了四个衬垫64，该衬垫从板42的表面62围绕喷嘴26突出。根据一个实施例，每个衬垫64从表面62突出的高度在0mm至2mm之间变化。根据一个实施例，每个衬垫64对应于拧入板42的螺钉66的头部，螺钉66由对被运输的薄物体12无污染的材料制成，例如由聚醚醚酮(PEEK)制成。命名方向Ox为平行于表面60和62的方向，并且从基座40指向连接杆48的方向。

连接杆48可以形成鼻部，该鼻部的尖端指向夹持器20的外部。

每个管28例如由聚四氟乙烯或聚氨酯、聚烯烃、或聚酰胺制成。根据一个实施例，每个管28的外径为3mm至6mm，并且内径为1.5mm至4mm。

板42包括凹部70，其在板42中从表面52延伸并且在其中容纳有喷嘴26。

基座40的每个端件34包括开口72，其从表面50到表面52完全穿过基座40。基座40的每个端件34还包括开口74，其从后边缘56穿入底座40中并且伸入开口72中。端件34包括由第一端部部分78和第二端部部分80延续的中心部分76。中心部分76容纳在开口74中，第一端部部分78位于开口72中，第二端部部分80位于支撑件24的外部。

支撑件24还包括形成用于管28的通道的开口82、84。更特别地，对于每个管28，支撑件24包括：第一开口82，其从基座40的表面52穿过基座40的一半以上的厚度，或者从板42的表面62穿过板42的一半以上的厚度延伸到支撑件24中；以及第二开口84，其从板42的表面60穿过板42的一半以上的厚度延伸到支撑件24中。在图3的俯视图中或在图4的仰视图中，每个第一开口和第二开口82、84具有椭圆形的形状。每个第一开口82在其至少一个沿方向Ox的端部处与开口84之一连通，以为每个管28形成连续的第一开口82和第二开口84，来形成从开口72之一到凹部70之一的管28的通道。

特别地，如图6所示，每个喷嘴26包括两个部件90、92：

对应于伯努利喷嘴的中心部件90；以及

过渡部件92，其介于中心部件90与板42之间。

中心部件90是圆柱形部件，其包括两个相对的平坦表面94、95，并且包括在表面94上的进气口96和在表面95上的出气口98。出气口98通过导管(未在图中示出)连接到进气口96，该导管能够引导空气流，使得从出口98出来的空气流基本上与表面95相切。有利地，从中心部件90逸出的气流的速度矢量包括相对于中心部件90的轴线的非径向分量，也就是说，气流倾向于根据涡旋运动从中心部件90逸出。中心部件90例如由铝、钢、不锈钢或塑料制成。

中间部件92是包括两个相对的平坦表面100、102以及一个连接表面100和102的侧边缘103的部件。中间部件92包括从表面102在部件92中延伸的凹部104。中心部件90容纳在凹部104中。中间部件92包括导管105，该导管在一端处伸入与中心部件90的进气口98相对的凹部104中，并且在侧边缘103的相对端出现。配件106将管28连接到导管105，该配件部分穿入管28中，并且部分穿入导管105中。中心部件90通过螺钉107附接到中间部件92，并且中间部件92通过螺钉108附接到板42。中心部件90的表面95、中间部件92的表面102和板42的表面52基本上共面。中间部件92例如由铝、钢、不锈钢或塑料制成。配件106例如由铝、钢、不锈钢或塑料制成。

根据一个实施例，附接系统36包括附接螺钉110，该附接螺钉从表面50穿过基座40到达表面52，并且旨在被拧入未示出的铰接臂16中。附接系统36还可以包括定位销112，该定位销从基座40的表面50突出，并且旨在与具有与铰接臂16的形状互补的形状的凹部配合。这使得能够将夹持器20相对于在夹持器20的组件上的铰接臂16自动定位在铰接臂16上。附接系统36还可以包括衬垫114，该衬垫从基座40的表面50突出，并且旨在与具有与铰接臂16的形状互补的形状的凹部配合。衬垫114在铰接臂16上起夹持器20的组件上的导向销的作用，以确保夹持器20相对于铰接臂16以正确的方向组装。

一种制造夹持器20的方法的实施例包括在材料的单个块中机加工基座40、板42和连接杆48的外部形状来形成夹持器20，以及在基座40和板42中机加工开口44、72、74、82、84和外壳70。然后能够将管28引到开口82和84中。然后，该方法可以包括将端件34附接至管28的端部、将喷嘴26附接在外壳70中以及将衬垫64附接至板42。

图7A至7D示出了在托盘120上装载例如硅晶片的薄物体12的方法的实施例的连续步骤。每个喷嘴26能够拾取例如重量为10g至20g的硅晶片12。

作为示例，托盘120由未示出的保持装置保持，并且设置在托盘的堆叠中，保持装置维持相邻托盘120的每对之间的间隔，该间隔例如在8mm至100mm之间变化。

该方法可以包括以下步骤：

将要布置在托盘120之一上的晶片12靠近拾取装置10(图7A)；

拾取装置10被驱动以使夹持器20与晶片12接触(图7B)，衬垫64确保维持每个晶片12与夹持器20的板42之间的空隙。然后，控制由喷嘴26喷射的空气，例如在约0.4Mpa的压力下以约120l/min的流速控制，这通过伯努利效应导致晶片12“粘附”到夹持器20上；

拾取装置10被驱动以将夹持器20放置在托盘120上方，晶片12要沉积在该托盘上(图7C)。夹持器20的较小厚度使得能够将其引入两个托盘120之间。调整板42的长度，以使夹持器20能够引入在两个托盘120之间的正确位置。杆48的锥形形状使得能够容易地将夹持器20引入两个托盘120之间的空隙中；并且

然后，停止由喷嘴26喷射空气，这导致晶片由于重力而沉积在下面的托盘120上(图7D)。然后，驱动拾取装置10来移除夹持器20。

然后，能够将包括托盘120和硅晶片12的组件放置在处理设备中，例如，能够实现等离子体增强化学气相沉积法或PECVD，特别是用于在硅晶片表面上沉积电绝缘层的等离子体增强处理设备。然而，应当清楚的是，本发明可以用任何类型的处理装置来实现。

拾取装置10的实施例的优点是支撑件24是一件式的。这使得能够减小支撑件24相对于通过将多个部件组装在一起而形成的支撑件的振动。由于支撑件24通过单个机加工步骤形成，并且支撑件24的制造不包括组装步骤，因此这进一步能够降低夹持器20的制造成本。

拾取装置10的实施例的优点在于，空气通过管28输送到每个喷嘴26。这使得能够减少相对于支撑件的气体泄漏，在该支撑件中，气流导管将通过组装两个部件而形成，每个部件包括每个导管的一半形状。

已经描述了具体的实施例。本领域技术人员将想到各种改变和修改。特别地，开口44的形状取决于支撑件24所需的机械阻力特性，已知开口44越小，则支撑件24越刚性，并且支撑件24的重量越大。

Claims (9)

1.一种用于拾取至少一个物体(12)的拾取装置(10)，包括旨在与所述物体接触的夹持器(20)，所述夹持器包括：

支撑件(24)，其包括板(42)，所述板具有相对的第一表面和第二表面(60、62)，所述第一表面和第二表面包括：第一开口(84)，其从所述第一表面(60)仅穿过板厚度的一部分延伸到所述板中；以及第二开口(82)，其从所述第二表面(62)仅穿过板厚度的一部分延伸到所述板中，每个第一开口与第二开口的至少一个连通；

附接到所述支撑件的至少一个伯努利效应的空气喷嘴(26)；以及

连接到所述喷嘴并设置在所述第一开口和第二开口中的至少一个管(28)。

2.根据权利要求1所述的拾取装置，其中，所述夹持器(20)包括至少两个喷嘴(26)和设置在所述第一开口和第二开口(82、84)中的至少两个管(28)，每个管连接至所述喷嘴之一。

3.根据权利要求2所述的拾取装置，其包括第三开口(44)，所述第三开口从所述第一表面(60)完全穿过所述板(42)到达所述第二表面(62)，并在所述板中限定第一臂和第二臂(46)，至少一个或所述至少两个喷嘴(26)附接到所述第一臂，并且所述至少两个喷嘴中的另一个附接到所述第二臂。

4.根据权利要求2或3所述的拾取装置，其中，所述支撑件(24)包括连接至所述板(42)并且比所述板(42)厚的基座(40)。

5.根据权利要求4所述的拾取装置，其中，对于每个管(28)，所述夹持器(20)包括附接到所述基座(40)的端件(34)。

6.根据权利要求4和3所述的拾取装置，其包括在与所述基座(40)相对的一侧上连接两个臂(46)的杆(48)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的拾取装置，其中，所述板(42)的厚度为5mm至10mm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的拾取装置，其中，所述支撑件(24)是一体式的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的拾取装置，其中，所述物体(12)是旨在制造光伏电池的半导体衬底。

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