CN204450560U - 抓持物体的抓持器及检验物体的检验设备 - Google Patents

抓持物体的抓持器及检验物体的检验设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种用于抓持物体的抓持器，所述抓持器包括：刚性主体；真空垫总成，附装至所述刚性主体，所述真空垫总成包含抓持表面，所述抓持表面用于在对所述真空垫总成施加真空时抓持所述物体；致动器，用于相对于所述刚性主体而移动所述真空垫总成；以及真空发生器，位于邻近所述真空垫总成处，并用于将所述真空施加至所述真空垫总成以使所述抓持表面抓持所述物体。

Description

抓持物体的抓持器及检验物体的检验设备
技术领域
所述实施例大体而言涉及用于抓持及移动各种物体的机械系统，更具体而言，涉及一种用于抓持薄片材料(例如液晶显示(LCD)面板玻璃)的抓持器总成、以及一种包括该抓持器总成的检验设备。
背景技术
液晶显示(liquid crystal display；LCD)面板包含液晶，液晶表现出电场相关(electric-field dependent)光调制特性。液晶显示面板最常用来在从传真机、膝上型计算机屏幕到大屏幕、高清晰度电视在内的各种装置中显示图像及其他信息。有源矩阵式LCD面板是由以下多个功能层组成的复杂分层式结构：偏光膜；薄膜晶体管(TFT)玻璃基板，包含薄膜晶体管、存储电容器、画素电极以及互联布线；滤色片玻璃基板，包含黑色矩阵及滤色片阵列以及透明共用电极；由聚酰亚胺制成的取向膜；以及实际液晶材料，包含塑料/玻璃间隔体以维持恰当的LCD单元厚度。
LCD面板是在高度受控的条件下在洁净室环境中制造，以使良率最大化。然而，许多LCD因为制造瑕疵而不得不被丢弃。
如上所述，为提高复杂电子装置(例如LCD面板)的生产良率，执行各种检验步骤来识别在制造过程(process)的各个步骤期间可能出现的各种缺陷。可在各制造步骤之间或在完成整个制造过程之后执行上述检验步骤。上述检验过程的一个实例是测试液晶(LC)显示器及有机发光二极管(OLED)显示器中所用的TFT阵列是否存在电性缺陷。使用各种检验装置来执行上述测试。可用于此种目的的实例性装置包括由位于美国加利福尼亚州圣何塞(San Jose,California,USA)的奥宝科技有限公司(Orbotech Ltd.)市售的阵列检查器(Array Checker)AC5080。作为另外一种选择， 可使用所属领域的技术人员所已知的且可在市场上购得的电子束检验系统来执行TFT阵列测试。
在典型的面板检验设备中，欲被测试的LCD玻璃面板被安全地放置在巨大的检验机台上，且检验装备(例如光学或光电(electro-optical)检验头)位于LCD面板玻璃上方。在此种检验中，需要快速且准确地在检验机台上移动待测LCD面板。在一个实例中，以引用方式并入本文中的美国专利案第7,543,867号阐述一种用于LCD面板定位操作中的真空操作抓持器。所阐述的面板抓持器包括用以接触LCD面板的真空垫以及连接至所述真空垫的轴。在检验期间，可转动真空垫及轴总成来促进LCD面板的转动(校正平直度(squaring))。
所属领域的一般技术人员应理解，为实现面板移动，期望靠近边缘来牢固地抓持面板从而避免干扰检验过程。因此，需要提供新的、改进的抓持器设计。
实用新型内容
本实用新型涉及用于实质上消除上述及其他与传统抓持器相关联的问题中的一或多个问题的方法及系统。
根据本实用新型的一个方面，提供一种用于抓持物体的抓持器，所述抓持器包括：刚性主体(rigid main body)；真空垫总成(vacuum pad assembly)，附装至所述刚性主体，所述真空垫总成包括抓持表面，所述抓持表面用于在对所述真空垫总成施加真空时抓持所述物体；致动器，用于相对于所述刚性主体而移动所述真空垫总成；以及真空发生器，位于邻近所述真空垫总成处，并用于将所述真空施加至所述真空垫总成以使所述抓持表面抓持所述物体。
各种实施例包括：所述抓持表面包括耦合至所述真空发生器的多个孔。
各种实施例包括：所述真空垫总成包括多个单独的真空区(vacuum zone)。
各种实施例包括：所述刚性主体包括中空部(hollow portion)，且其中所述真空发生器设置于所述刚性主体的所述中空部内。
各种实施例包括：真空传感器，用于监测由所述真空发生器产生的真空的至少一个参数，其中所述真空传感器设置于所述主体的中空部内。
各种实施例包括：所述致动器利用刚性耦合器(rigid coupling)而被机械耦合至所述真空垫总成。
各种实施例包括：所述真空垫总成包括真空垫总成框架及顶部，其中所述抓持表面设置于所述顶部上。
各种实施例包括：所述顶部，相对于所述真空垫总成框架枢转并利用多个锁定构件(locking member)而被固定于定位上，从而使得所述顶部的所述抓持表面与所述物体的表面对齐。
各种实施例包括：所述真空发生器利用用于将真空递送至所述真空垫总成的多个管道(pipe)而被耦合至所述真空垫总成。
各种实施例包括：所述多个管道是短的刚性管道。
各种实施例包括：所述真空垫总成通过线性轨道(linear rail)附装至所述主体且其中所述真空垫总成用于在所述线性轨道上滑动。
各种实施例包括：所述真空垫总成用于在由所述致动器产生的致动力致动下沿垂直方向在所述线性轨道上滑动。
各种实施例包括：所述真空垫总成框架附装至所述线性轨道。
各种实施例包括：控制器，所述控制器使所述致动器相对于所述主体而移动所述真空垫总成以执行对所述物体的抓持。
各种实施例包括：控制器，其中所述刚性主体用于相对于用以固持所述物体的机台(table)而移动，且其中所述控制器用于使所述致动器相对于所述主体而移动所述真空垫总成以补偿所述机台高度的变化。
各种实施例包括：所述致动器设置于所述刚性主体的中空部内。
在各种实施例中，所述真空发生器为文丘里(Venturi)真空泵。
根据本实用新型的另一方面，提供一种用于检验物体的检验设备，所述检验设备包括：用于固持所述物体的机台；位于所述机台上方的检验头，用于检验所述机台上的所述物体；用于抓持所述物体并在所述机台上移动所述物体的抓持器，所述抓持器包括：刚性主体；真空垫总成，附装至所述刚性主体，所述真空垫总成包括抓持表面，所述抓持表面用于在对所述真空垫总成施加真空时抓持所述物体；致动器，用于相对于所述刚性主体而移动所述真空垫总成；以及真空发生器，位于邻近所述真空垫总成处，并用于对所述真空垫总成施加真空以使所述抓持表面抓持所述物体。
各种实施例包括：所述抓持表面包括耦合至所述真空发生器的多个孔。
各种实施例包括：所述真空垫总成包括多个单独的真空区。
各种实施例包括：所述刚性主体包括中空部，且其中所述真空发生器设置于所述刚性主体的所述中空部内。
各种实施例包括：真空传感器，用于监测由所述真空发生器产生的真空的至少一个参数，其中所述真空传感器设置于所述主体的中空部内。
各种实施例包括：所述致动器利用刚性耦合器而被机械耦合至所述真 空垫总成。
各种实施例包括：所述真空垫总成包括真空垫总成框架及顶部，其中所述抓持表面设置于所述顶部上。
各种实施例包括：所述顶部相对于所述真空垫总成框架枢转并利用多个锁定构件而被固定于定位上，从而使得所述顶部的所述抓持表面与所述物体的表面对齐。
各种实施例包括：所述真空发生器利用用于将真空递送至所述真空垫总成的多个管道而被耦合至所述真空垫总成。
各种实施例包括：所述多个管道是短的刚性管道。
各种实施例包括：所述真空垫总成通过线性轨道附装至所述主体，且其中所述真空垫总成用于在所述线性轨道上滑动。
各种实施例包括：所述真空垫总成用于在由所述致动器产生的致动力致动下沿垂直方向在所述线性轨道上滑动。
各种实施例包括：所述真空垫总成框架附装至所述线性轨道。
各种实施例包括：控制器，所述控制器使所述致动器相对于所述主体而移动所述真空垫总成以执行对所述物体的抓持。
各种实施例包括：控制器，其中所述刚性主体用于相对于用以固持所述物体的机台而移动，且其中所述控制器用于使所述致动器相对于所述主体而移动所述真空垫总成以补偿所述机台高度的变化。
各种实施例包括：所述致动器设置于所述刚性主体的中空部内。
在各种实施例中，所述真空发生器为文丘里真空泵。
与本实用新型相关的其他方面将在以下说明中予以部分地阐述，且将通过本说明而部分地变得显而易见或可通过实践本实用新型而得知。本实用新型的各个方面可通过各元件及通过在以下详细说明及随附权利要求书中所特别指出的各种元件以及各个方面的组合来实现及获得。
应理解，以上说明及以下说明二者仅为实例性的及解释性的，而并非旨在以任何方式限制本实用新型及本实用新型的应用。
附图说明
并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图例示本实用新型的实施例，并与本说明一起解释及例示本实用新型的原理。具体而言：
图1例示抓持器总成的实例性实施例的总体视图；
图2例示安装于真空垫安装总成上的真空垫总成的实例性实施例；
图3例示安装于真空垫安装总成上的真空垫总成的实例性实施例的剖视图；以及
图4例示设置于抓持器主体的中空部中的真空发生总成的实例性实施例。
具体实施方式
在下文说明中，将参考附图，在各附图中以相同编号表示相同的功能元件。上述附图以例示方式而非以限制方式显示根据本实用新型原理的具体实施例及实施方案。对这些实施方案进行非常详细的说明以使所属领域的技术人员能够实践本实用新型，且应理解，在不背离本实用新型的范围及精神的条件下，可利用其他实施方案以及可对各种元件进行结构上的改变及/或替代。因此，以下详细说明不应被视为具有限制意义。
根据本文所述的一或多个实施例，提供一种用于搬运薄片材料(例如LCD面板玻璃)的高精度抓持器总成。在一或多个实施例中，所述抓持器总成用于在检验设备的气悬浮机台(floating air table)的旁边滑动，从而 促进LCD面板玻璃在悬浮机台(floating table)上移动。在一或多个实施例中，抓持器总成被设计成在悬浮机台上方以高的加速度(10米/秒^2)及高的速度(2米/秒)来移动大的LCD玻璃面板(例如，尺寸为2米×2米)。机台用于执行非常精确及可重复的移动。用于检验物体的检验头(例如光电检验头)可定位于机台上方以对机台上的物体执行检验。
图1例示抓持器总成100的实例性实施例的总体视图。所示实施例包括主体101以及两个真空垫总成102，真空垫总成102利用多个真空垫安装总成103而被安装于主体101上。在一或多个实施例中，主体101及真空垫安装总成103是中空的机械结构，其被设计成具有预定刚度(rigidity)参数。在一或多个实施例中，主体101可利用托架(carriage)总成及致动器(未显示)而相对于检验设备的气悬浮机台而移动。在一或多个实施例中，抓持器主体101可最长达数米且可携带多个真空垫总成102以在移动期间为LCD玻璃提供更好的支撑。
图2例示安装于真空垫安装总成103上的真空垫总成102的实例性实施例。参照图2，真空垫总成102包含具有抓持表面201的顶部207，抓持表面201被设计成利用真空抓持技术而附装至欲被移动的物体，例如LCD玻璃面板。为此，抓持表面201由具有大量微小尺寸的孔的材料制成。举例而言，抓持表面201可为具有利用例如激光钻孔(laser drilling)而在其中钻制大量微孔的金属板条(strip)。抓持表面201中的前述微孔或细孔(pore)与以下所详细阐述的真空垫总成102的真空系统耦合。具有抓持表面201的真空垫总成的顶部207利用多个锁定构件205以及多个紧固件208而被安装于真空垫总成框架206上。
在一或多个实施例中，真空垫总成102可相对于抓持器主体101而沿Z(垂直)方向移动。为此，真空垫总成框架206被可滑动地安装于Z线性轨道202上，而Z线性轨道202又相应地被附装至真空垫安装总成103。在一或多个实施例中，真空垫安装总成框架206用于在位于抓持器主体101的中空部204内的Z致动器203的机械致动下沿垂直方向在Z线性轨道202上滑动。所属领域的技术人员应理解，可将被致动的Z-自由度的可用性(availability)用于抓持运动并用于补偿检验机台的高度相对于抓持 器轴线的垂直位置的变化。
在一或多个实施例中，具有抓持表面201的真空垫总成的顶部207相对于真空垫总成框架206而围绕垂直(Z)轴线在水平(X,Y)平面中枢转，且其相对于真空垫总成框架206的位置是利用多个fx，fy锁定构件205及多个紧固件208而被固定于水平X/Y平面中。在一个实施例中，紧固件208为螺钉。所属领域的一般技术人员应理解，抓持表面201的宽度可足够小，从而使其可附装至位于薄边缘区域中的LCD玻璃，以保证其运动不会干扰缺陷检测过程。
图3例示安装于真空垫安装总成103上的真空垫总成102的实例性实施例的剖视图。从图3可以看出，真空垫总成的顶部207围绕装备有枢轴轴承(pivot bearing)的枢轴301而相对于真空垫总成框架206在水平(X,Y)平面上枢转。在一或多个实施例中，枢轴301为球形(sphere)枢轴。应注意，本实用新型并不限制于使用球形枢轴，且亦可使用任何其他机械附装技术来提供在各个自由度上的运动。
在一或多个实施例中，利用枢转来调整抓持表面201在水平(X,Y)平面中以及可能在垂直(Z)平面中的取向，以恰当地对齐抓持表面201，抓持表面201用于抓持利用抓持器所移动的LCD玻璃的边缘。具体而言，垫总成顶部207以及抓持表面201的取向被调整成使抓持表面201实质平行于LCD玻璃。一旦设定抓持表面201的最佳取向，抓持表面201便会利用锁定构件205而被保持于定位上，锁定构件205在一个实施例中为薄的金属板。
在一或多个实施例中，致动器203对致动器轴303施加垂直(Z)致动力，而致动器轴303又相应地将所述致动力经由刚性耦合器302传递至真空垫总成框架206，从而使真空垫总成框架206沿垂直方向(向上或向下)移动。所述致动器203及其控制系统用于抓持LCD玻璃。在一或多个实施例中，致动器203也被用于补偿悬浮于检验设备的机台上的玻璃与机台之间的高度差。举例而言，在沿Y轴移动抓持器期间，可逐渐调整抓持表面201的Z位置以补偿机台高度变化。在一或多个实施例中，所述系 统是通过利用机台高度传感器获得并存储整个机台上的机台高度的测量值而被校准。
在一或多个实施例中，致动器203可为液压致动器、电性致动器(例如电磁致动器)、压电致动器、机电致动器(例如直线电动机(linear motor))、或气动致动器。因此，致动器203的类型对于所述实施例而言并非至关重要，且可使用任何现在已知或以后开发的致动器来实现真空垫总成102的垂直(Z-轴)移动。
图4例示设置于抓持器主体101的中空部401中的真空发生总成400的实例性实施例。所属领域的技术人员应理解，通过将抓持器主体101内的真空发生总成400紧邻真空垫总成102设置，便不再需要设置用于将真空传递至抓持器的长的柔性管道。在一或多个实施例中，由于将真空发生总成400有利地放置于抓持器主体101内，所以将真空载送管道403制成短的及刚性的。这使得真空发生总成400将更高的真空度在更短时间内递送至真空垫总成102的能力增强，从而使抓持更牢固且更快。
在一或多个实施例中，每一真空垫总成102被细分成多个真空区域。在一或多个实施例中，可将真空垫总成102细分成最多达4个独立的真空区域。区域的精确数目可依在检验过程中所使用的材料的类型(例如LCD玻璃)而定。所属领域的技术人员应理解，上述独立的区域会确保在所述多个真空区域中的一者中所发生的泄漏不会对其他真空区域中的真空强度产生不利影响。
在一或多个实施例中，利用邻设于真空垫总成102的文丘里真空泵401为抓持器形成真空。在一或多个实施例中，文丘里真空泵401放置于抓持器主体101的中空部404内，请参见图4。
所属领域的技术人员应理解，使用位置紧邻真空垫总成102的文丘里真空泵401会使得在真空垫总成102处更加快速且更容易地打开及关闭真空。然而应注意，本实用新型并不限制于使用所揭露的文丘里真空泵，可将任何其他真空泵、真空喷射器(ejector)或任何其他用于产生真空的装置与本文中所揭露的抓持器设计连接使用。实例性真空发生装置包括回转 式滑片泵(rotary vane pump)、隔膜泵(diaphragm pump)、液环(liquid ring)、活塞泵(piston pump)、涡旋泵(scroll pump)、螺旋泵(screw pump)、汪克尔泵(wankel pump)、偏心旋转泵(external vane pump)、增压泵(booster pump)、多级鲁氏泵(multistage Roots pump)、托普勒泵(Toepler pump)或凸轮泵(Lobe pump)以及任何其他现在已知或以后开发的真空泵。
在一或多个实施例中，为提供对真空垫总成102处的真空条件的反馈，邻近所述垫设置真空传感器402。传感器402对施加至真空垫总成102的真空条件进行记录并将此反馈提供至控制系统(未显示)。在一或多个实施例中，抓持器的控制系统连续地监测真空传感器402的读数(reading)。
所属领域的技术人员应理解，本实用新型的抓持器总成的优点包括：提供快速及有力抓持的能力、因具有多个真空垫总成而为玻璃提供好的支撑、以及补偿玻璃机台高度变化的能力。
最后，应理解，本文所阐述的过程及技术并不固有地涉及任何特定的设备，且可由任何合适的组件组合来实施。此外，可根据本文所述的教示内容来使用各种类型的通用装置。也可证明构造专用设备来执行本文所述的方法步骤是有利的。已参照特定的实例阐述了本实用新型，所述实例旨在所有方面均是例示性的而非限制性的。
此外，所属领域的技术人员根据本文所公开实用新型的说明书及实践本实用新型，将易知本实用新型的其他实施方案。所述实施例的各个方面及/或组件可在用于抓持薄片材料(例如LCD玻璃)的系统中单独使用或以任何组合方式使用。本实用新型旨在使说明书及实例仅被视为实例性的，本实用新型的真正范围及精神由上文权利要求书指示。

Claims (34)

1.一种用于抓持物体的抓持器，其特征在于，所述抓持器包括：
a.刚性主体(rigid main body)；
b.真空垫总成(vacuum pad assembly)，附装至所述刚性主体，所述真空垫总成包括抓持表面，所述抓持表面用于在对所述真空垫总成施加真空时抓持所述物体；
c.致动器，用于相对于所述刚性主体而移动所述真空垫总成；以及
d.真空发生器，位于邻近所述真空垫总成处，并用于将所述真空施加至所述真空垫总成以使所述抓持表面抓持所述物体。
2.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，所述抓持表面包括耦合至所述真空发生器的多个孔。
3.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，所述真空垫总成包括多个单独的真空区(vacuum zone)。
4.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，所述刚性主体包括中空部(hollow portion)，且其中所述真空发生器设置于所述刚性主体的所述中空部内。
5.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，还包括真空传感器，所述真空传感器用于监测由所述真空发生器产生的真空的至少一个参数，其中所述真空传感器设置于所述刚性主体的中空部内。
6.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，所述致动器利用刚性耦合器(rigid coupling)而被机械耦合至所述真空垫总成。
7.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，所述真空垫总成包括真空垫总成框架及顶部，其中所述抓持表面设置于所述顶部上。
8.如权利要求7所述的抓持器，其特征在于，所述顶部相对于所述真空垫总成框架枢转并利用多个锁定构件(locking member)而被固定于定位上，从而使得所述顶部的所述抓持表面与所述物体的表面对齐。
9.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，所述真空发生器利用用 于将真空递送至所述真空垫总成的多个管道(pipe)而被耦合至所述真空垫总成。
10.如权利要求9所述的抓持器，其特征在于，所述多个管道为短的刚性管道。
11.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，所述真空垫总成通过线性轨道(linear rail)附装至所述刚性主体且其中所述真空垫总成用于在所述线性轨道上滑动。
12.如权利要求11所述的抓持器，其特征在于，所述真空垫总成用于在由所述致动器产生的致动力致动下沿垂直方向在所述线性轨道上滑动。
13.如权利要求11所述的抓持器，其特征在于，所述真空垫总成具有真空垫总成框架，所述真空垫总成框架附装至所述线性轨道。
14.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，还包括控制器，所述控制器使所述致动器相对于所述刚性主体而移动所述真空垫总成以执行对所述物体的抓持。
15.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，还包括控制器，其中所述刚性主体用于相对于用以固持所述物体的机台(table)而移动，且其中所述控制器用于使所述致动器相对于所述刚性主体而移动所述真空垫总成以补偿所述机台高度的变化。
16.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，所述致动器设置于所述刚性主体的中空部内。
17.如权利要求1所述的抓持器，其特征在于，所述真空发生器为文丘里(Venturi)真空泵。
18.一种用于检验物体的检验设备，其特征在于，所述检验设备包括：
a.用于固持所述物体的机台；
b.位于所述机台上方的检验头，用于检验所述机台上的所述物体；
c.用于抓持所述物体并在所述机台上移动所述物体的抓持器，所述抓持器包括：
i.刚性主体；
ii.真空垫总成，附装至所述刚性主体，所述真空垫总成包括抓持表面，所述抓持表面用于在对所述真空垫总成施加真空时抓持所述物体；
iii.致动器，用于相对于所述刚性主体而移动所述真空垫总成；以及
iv.真空发生器，位于邻近所述真空垫总成处，并用于对所述真空垫总成施加真空以使所述抓持表面抓持所述物体。
19.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述抓持表面包括耦合至所述真空发生器的多个孔。
20.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述真空垫总成包括多个单独的真空区。
21.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述刚性主体包括中空部(hollow portion)，且其中所述真空发生器设置于所述刚性主体的所述中空部内。
22.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，还包括真空传感器，所述真空传感器用于监测由所述真空发生器产生的真空的至少一个参数，其中所述真空传感器设置于所述刚性主体的中空部内。
23.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述致动器利用刚性耦合器而被机械耦合至所述真空垫总成。
24.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述真空垫总成包括真空垫总成框架及顶部，其中所述抓持表面设置于所述顶部上。
25.如权利要求24所述的检验设备，其特征在于，所述顶部相对于所述真空垫总成框架枢转并利用多个锁定构件而被固定于定位上，从而使得所述顶部的所述抓持表面与所述物体的表面对齐。
26.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述真空发生器利用用于将真空递送至所述真空垫总成的多个管道而被耦合至所述真空垫总成。
27.如权利要求26所述的检验设备，其特征在于，所述多个管道为短的刚性管道。
28.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述真空垫总成通过线性轨道附装至所述刚性主体，且其中所述真空垫总成用于在所述线性轨道上滑动。
29.如权利要求28所述的检验设备，其特征在于，所述真空垫总成用于在由所述致动器产生的致动力致动下沿垂直方向在所述线性轨道上滑动。
30.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述真空垫总成具有真空垫总成框架，所述真空垫总成框架附装至线性轨道。
31.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，还包括控制器，所述控制器使所述致动器相对于所述刚性主体而移动所述真空垫总成以执行对所述物体的抓持。
32.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，还包括控制器，其中所述刚性主体用于相对于用以固持所述物体的机台而移动，且其中所述控制器用于使所述致动器相对于所述刚性主体而移动所述真空垫总成以补偿所述机台高度的变化。
33.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述致动器设置于所述刚性主体的中空部内。
34.如权利要求18所述的检验设备，其特征在于，所述真空发生器为文丘里真空泵。
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