TWI572787B - 鉸鍊結構及具有此鉸鍊結構的機械手臂 - Google Patents

Description

鉸鍊結構及具有此鉸鍊結構的機械手臂

本發明揭露一種鉸鍊結構，特別是一種能夾持轉軸的鉸鍊結構以及具有此鉸鍊結構的機械手臂。

為了減少污染及提高產量，半導體產業常利用一個或多個機械手臂搬運矽晶圓或電子晶片等工作件，以便進行後續的製程步驟或是電性測試。

一般而言，機械手臂是透過馬達傳動直線導軌而可調整沿垂直方向的行程大小。當使用者要調整機械手臂沿垂直方向的位置時，需同時移動機械手臂整體以改變機械手臂的位置。然而，習知機械手臂透過搭載大量外部構件以連接於馬達，使得機械手臂整體重量過大。此外，馬達驅動直線導軌重量較大的機械手臂整體時，容易產生慣性力，使得臂體容易在工作過程中相對基座產生晃動，造成承載於臂體上的工作件有掉落的風險存在，並影響吸嘴壽命，與造成工作件上有壓痕或底部有針痕等問題產生。

鑒於以上的問題，本發明揭露一種鉸鍊結構以及 具有此鉸鍊結構的機械手臂，有助於避免臂體在工作過程中產生晃動，進而避免工作件發生掉落或損壞等意外。

本發明所揭露的鉸鍊結構包含一轉軸和一樞轉 組件。樞轉組件包含一樞轉件和一推抵件。樞轉件具有樞接孔和位於樞接孔內的二扺靠面。二扺靠面之延伸方向相夾一夾角。夾角之角度介於0度至180度之間。推抵件包含相連的推抵部和彈性部。轉軸穿設樞接孔，而令樞轉件樞設於轉軸。彈性部提供預壓力於推抵部，而令推抵部常態推抵轉軸，進而使轉軸常態扺靠二扺靠面。

本發明所揭露的機械手臂包含一架體、一臂體以 及前述的鉸鍊結構。架體固定於鉸鍊結構的轉軸。臂體固定於樞轉組件的樞轉件，而令臂體樞設於轉軸。

根據本發明所揭露的鉸鍊結構以及機械手臂，彈 性部提供預壓力於推抵部，而令推抵部常態推抵轉軸，進而使轉軸常態扺靠二扺靠面。藉此，扺靠面以及推抵部共同夾持轉軸，以避免樞轉件於相對轉軸旋轉的過程中相對轉軸位移而產生晃動，進而避免承載於臂體的工作件(如矽晶圓、LED晶粒或電子晶片)發生掉落或損壞等意外。

以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方 式之說明係用以示範與解釋本發明之原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

1‧‧‧機械手臂

10‧‧‧架體

20‧‧‧鉸鍊結構

200‧‧‧固定件

210‧‧‧轉軸

220‧‧‧樞轉組件

221‧‧‧樞轉件

221a‧‧‧樞接孔

221b‧‧‧容置槽

221c‧‧‧扺靠面

221d‧‧‧讓位面

222‧‧‧推抵件

222a‧‧‧彈性部

222b‧‧‧推抵部

30‧‧‧臂體

D‧‧‧間距

θ‧‧‧夾角

第1圖為根據本發明第一實施例之機械手臂的立體示意圖。

第2圖為第1圖中機械手臂的分解示意圖。

第3圖為第1圖中機械手臂的剖切示意圖。

第4圖為根據本發明第三實施例之機械手臂的剖切示意圖。

第5圖為根據本發明第三實施例之機械手臂的剖切示意圖。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵 以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請同時參照第1圖、第2圖和第3圖。第1圖為 根據本發明第一實施例之機械手臂的立體示意圖。第2圖為第1圖中機械手臂的分解示意圖。第3圖為第1圖中機械手臂的剖切示意圖。

在本實施例中，一機械手臂1包含一架體10、 一鉸鍊結構20和一臂體30。

架體10例如為固定於地面的一機架，其可連接 於一動力源(如馬達，未繪示)。

鉸鍊結構20包含一固定件200、一轉軸210和 一樞轉組件220。

固定件200例如為一金屬板，其固定於架體10。

轉軸210之相對二端皆固定於固定件200而和架 體10相固定。

樞轉組件220包含一樞轉件221和二推抵件 222。樞轉件221具有一樞接孔221a、二容置槽221b、二扺靠面221c和一讓位面221d。每一推抵件222包含一彈性部222a和一推抵部222b。彈性部222a例如為一壓縮彈簧，且推抵部222b例如為一圓形球體。

樞轉件221的容置槽221b連接於樞接孔221a， 且推抵件222的彈性部222a和推抵部222b皆可活動地設置於容置槽221b內。二扺靠面221c位於樞接孔221a內，且二扺靠面221c之延伸方向相夾一夾角θ。讓位面221d介於二扺靠面221c之間。轉軸210穿設樞轉件221的樞接孔221a，而令樞轉件221樞設於轉軸210。推抵件222的彈性部222a提供一預壓力於推抵部222b，而令推抵部222b常態推抵轉軸210，進而使轉軸210常態扺靠二扺靠面221c。藉此，二扺靠面221c和推抵部222b以三點接觸夾持之方式共同將轉軸210夾設於樞接孔221a內，並且轉軸210和讓位面221d之間保 有一間距D。在本實施例中，推抵件222以及容置槽221b的數量並非用以限制本發明。在其他實施例中，推抵件222以及容置槽221b的數量可視整體設計而任意調整。

進一步來說，如第3圖所示，扺靠面221c和推 抵部222b分別位於轉軸210之二側。在本實施例中所述之三點接觸夾持，係指位於樞接孔221a內的轉軸210僅直接接觸二扺靠面221c以及推抵部222b。藉此，轉軸210、扺靠面221c以及推抵部222b之間的交互作用力達到靜力平衡，以避免樞設於轉軸210的樞轉件221於旋轉時相對轉軸210偏移而產生晃動。

此外，在本實施例中，二扺靠面221c的延伸方 向相夾之夾角θ的角度為大於等於0度並且小於等於180度。較佳地，夾角θ可以大於等於10度(degrees)並且小於等於170度。更佳地，夾角θ可以大於等於30度並且小於等於90度。又更佳地，夾角θ可以是60度。藉此，而有助於提升扺靠面221c和推抵部222b以三點接觸方式夾持轉軸210之效果。

臂體30固定於樞轉組件220的樞轉件221，而 令臂體30透過樞轉件221樞設於轉軸210。臂體30遠離轉軸210之一端可設有一吸取頭(未繪示)或是一夾爪(未繪示)，以便利用臂體30承載矽晶圓、LED晶粒以及電子晶片等工作件(未繪示)。

綜上所述，藉由三點接觸夾持之方式夾持轉軸 210，有助於避免樞轉件221以及臂體30相對轉軸210時產生晃動，進而避免承載於臂體30的工作件發生掉落或損壞等意外發生。除此之外，轉軸210和讓位面221d之間保有間距D以減少轉軸210和樞轉件221之間的摩擦力，而有助於使臂體30於旋轉時具有足夠的靈活度。

在第一實施例中，樞轉件的讓位面為一弧形表面 (如第3圖所示)，但本發明並不以此為限。請參照第4圖，其為根據本發明第二實施例之機械手臂的剖切示意圖。由於第二實施例和第一實施例相似，故以下僅就相異處進行說明。

在本實施例中，樞轉件221的讓位面221d為一 平面，且讓位面221d之相對二側邊分別連接於二扺靠面221c。

另外，在部分實施例中，樞轉件可不具有讓位 面。請參照第5圖，其為根據本發明第三實施例之機械手臂的剖切示意圖。由於第三實施例和第一實施例相似，故以下僅就相異處進行說明。

在本實施例中，樞轉件221不具有讓位面221d， 且二扺靠面221c朝遠離轉軸210之方向延伸而彼此相交，而同樣能減少轉軸210和樞轉件221之間的摩擦力。

綜上所述，本發明所揭露的鉸鍊結構和機械手臂 中，彈性部提供預壓力於推抵部，而令推抵部常態推抵轉軸，進而使轉軸常態扺靠二扺靠面。藉此，扺靠面以及推抵部共 同夾持轉軸，以避免樞轉件於相對轉軸旋轉的過程中相對轉軸位移而產生晃動，進而避免承載於臂體的工作件(如矽晶圓、LED晶粒或電子晶片)發生掉落或損壞等意外發生。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧架體

20‧‧‧鉸鍊結構

210‧‧‧轉軸

221‧‧‧樞轉件

221b‧‧‧容置槽

221c‧‧‧扺靠面

221d‧‧‧讓位面

220‧‧‧樞轉組件

222‧‧‧推抵件

222a‧‧‧彈性部

222b‧‧‧推抵部

30‧‧‧臂體

D‧‧‧間距

θ‧‧‧夾角

Claims (9)

1. 一種鉸鍊結構，包含：一轉軸；以及一樞轉組件，包含一樞轉件和一推抵件，該樞轉件具有一樞接孔和位於該樞接孔內的二扺靠面，該二扺靠面之延伸方向相夾一夾角，該夾角之角度大於等於0度並且小於等於180度，該推抵件設置於該樞轉件並且包含相連的一推抵部和一彈性部，該轉軸穿設該樞接孔，而令該樞轉件樞設於該轉軸，且該彈性部提供一預壓力於該推抵部，而令該推抵部常態推抵該轉軸，進而使該轉軸常態扺靠該二扺靠面；其中，該二扺靠面和該推抵部以三點接觸夾持之方式共同將該轉軸夾設於該樞接孔內。
2. 如請求項1所述之鉸鍊結構，更包含一固定件，其中該轉軸之相對二端皆固定於該固定件。
3. 如請求項1所述之鉸鍊結構，其中該夾角之角度為大於等於30度並且小於等於90度。
4. 如請求項3所述之鉸鍊結構，其中該夾角之角度為60度。
5. 如請求項1所述之鉸鍊結構，其中該樞轉件更具有位於該樞接孔內的一讓位面，該讓位面介於該二扺靠面之間，當該轉軸扺靠該二扺靠面時，該轉軸和該讓位面之間保有一間距。
6. 如請求項1所述之鉸鍊結構，其中該二扺靠面朝遠離該轉軸之方向延伸而彼此相交。
7. 如請求項1所述之鉸鍊結構，其中該樞轉組件的該樞轉件更具有一容置槽，該容置槽連接於該樞接孔，且該推抵件可活動地設置於該容置槽內。
8. 如請求項1所述之鉸鍊結構，其中該推抵件的該推抵部為一圓形球體，且該彈性部為一壓縮彈簧。
9. 一種機械手臂，包含：如請求項1-8之任一項所述之鉸鍊結構；一架體，固定於該鉸鍊結構的該轉軸；以及一臂體，固定於該樞轉組件的該樞轉件，而令該臂體樞設於該轉軸。