TWI634615B - 用於一基板容器的閂鎖機構 - Google Patents

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傑森 史蒂芬斯
羅斯 拉許克
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Abstract

本發明揭示一種基板容器，其利用閂鎖機構中由一旋轉凸輪致動之一搖臂連桿或一線性凸輪佈置。該搖臂連桿或線性凸輪係安裝至該基板容器之一門之一內部面板，且可被安置靠近該內部面板之一邊緣部分。該搖臂連桿或線性凸輪可經組態以在該基板容器之一外殼上施加一軸向力分量，以將該門設置抵靠一密封部件。該搖臂連桿或線性凸輪亦將該軸向閂鎖力傳遞至該門以減少力至該凸輪之傳遞。該搖臂連桿或線性凸輪可經佈置以當接合該閂鎖機構時，在一徑向向外方向上傳遞軸向力，以防止回推於該旋轉凸輪上。

Description

用於一基板容器的閂鎖機構
本申請案大體上係針對基板容器，且更具體地係針對用於基板容器的閂鎖機構。
基板容器(諸如標準機械介面(SMIF)盒、前開式運輸盒(FOSB)及前開式晶圓傳送盒(FOUP))通常包含安裝至一容器或殼體以使容器封閉之一門。該門通常配備有一凸輪致動閂鎖機構，其致動安置在該門中之閂鎖以接合該容器上之一門架。一密封件安置在該門與該容器之間、通常安裝至該門或該容器，以隔離界定在封閉容器內之微觀環境。 由密封部件提供之密封特別係在運輸及搬運期間且最特別係在一衝擊事件期間(例如，當基板容器意外掉落或以其他方式震動時)遭遇裂損。阻止密封件在運輸及搬運期間裂損之一基板容器將係受歡迎的。
本發明揭示了一種具有一凸輪致動的凸輪機構之一基板容器，當該基板容器之一門閂鎖至該基板容器之一外殼時，該凸輪機構在該門與該外殼之間施加一密封力，並同時將力傳遞遠離該凸輪。因此，減少歸因於運輸及搬運期間誘發之意外力引起的密封件裂損及閂鎖機構意外打開。 該閂鎖機構包含完成該力傳遞之一搖臂連桿。該搖臂連桿安裝至該基板容器之一門之一內部面板且可安置靠近該內部面板之一邊緣部分。該搖臂連桿經組態以在該基板容器之一外殼上施加一軸向力分量以將該門設置抵靠一密封部件。該搖臂連桿亦將軸向閂鎖力(包含該門上在運輸及搬運期間所遭遇的軸向力)傳遞至該門以減少力至該凸輪之傳遞。 在結構上，揭示了根據本發明之各個實施例之一基板容器，其包含具有圍繞一中心軸界定一開口之一框架之一外殼。一門經組態以安裝在該門架之該開口內且包含一內部面板，當該門安裝至該門架時該內部面板與該外殼協作以界定該基板容器之一內部腔室，該內部面板界定一周邊。一閂鎖機構容置在該門內且包含可圍繞一凸輪軸旋轉之一旋轉凸輪；包含一凸輪隨動件及一閂鎖尖端之一閂鎖板，該凸輪隨動件耦合至該旋轉凸輪；耦合至該閂鎖板靠近該閂鎖尖端之一搖臂連桿，該搖臂連桿包含耦合至該門之該內部面板之一第一樞軸及耦合至該閂鎖板之一第二樞軸。該閂鎖機構可自其中該閂鎖尖端自該門架徑向插入之一縮回組態延伸至其中該閂鎖尖端延伸至該門架中之一延伸組態。該搖臂連桿將該閂鎖尖端在一第一方向及一第二方向上旋轉以將該閂鎖尖端與該外殼之該門架接合之構件，該第一方向遠離該內部面板且平行於該中心軸，該第二方向自該凸輪軸徑向向外。 在一些實施例中，該閂鎖尖端在該外殼之該框架上施加平行於該中心軸之一軸向力以將該門設置在該框架內。在一實施例中，平行於該中心軸之該力之至少80%經由該搖臂連桿傳遞至該門之該內部面板。在一些實施例中，平行於該中心軸之該力之至少90%經由該搖臂連桿傳遞至該門之該內部面板。在一些實施例中，該搖臂連桿界定行進穿過該第一樞軸之一中心及該第二樞軸之一中心之一搖臂軸，當該閂鎖機構在該延伸組態中時該搖臂軸係在垂直於該門面板之10度內。當該閂鎖機構在該延伸組態中時該第二樞軸可相對於該第一樞軸朝該內部面板之一邊緣部分傾斜，該邊緣部分係該內部面板之該周邊處之複數個邊緣部分中之一最靠近邊緣部分。在一些實施例中，該門開口之中心軸與該凸輪軸基本上同心。在一些實施例中，該基板容器係一底部開口盒，諸如一標線片托架。在一些實施例中，該基板容器係一前開式容器。
參考圖1及2，描繪了利用一習知閂鎖機構12之一基板容器10。閂鎖機構12安裝在一門14內，該門安置在一外殼18之一門架16內以界定基板容器10之一內部腔室19。習知閂鎖機構12包含具有一近端21及一遠端22之一閂鎖臂20、耦合至閂鎖臂20之近端21之一凸輪隨動件23，及接合凸輪隨動件22以致動閂鎖臂20之一旋轉凸輪24。一滑動斜坡偏轉器26安裝至閂鎖臂20且接合安裝至門14之一互補滑動斜坡偏轉器28。 滑動斜坡偏轉器26及28經佈置使得當閂鎖臂20自一縮回組態(圖1)致動為一延伸組態(圖2)時，閂鎖臂20之遠端22偏轉遠離內部腔室19以接合外殼18之門架16。藉由此機構，門14朝內部腔室19促動以將門14設置在門架16內。通常，旋轉凸輪24係由一被動夾緊佈置(未描繪)(諸如旋轉凸輪24上接合錨固至門14之固定柱之棘爪)維持在延伸組態中。 作用於閂鎖機構12上之主力係由旋轉凸輪24施加在凸輪隨動件23上之一致動力F1、作用於閂鎖臂20之遠端22上之一軸向力F2，及法向於滑動斜坡偏轉器26及28之間之介面作用之一斜坡力F3。斜坡力F3包含基本上法向於門14之一設置方向29之一軸向分量F3a及垂直於軸向分量F3a作用之一橫向分量F3l。 斜坡力F3之橫向分量F3l以大體上與致動力F1相反之一方向作用。過多的斜坡力F3可實際上導致閂鎖機構12反向致動。此等過多斜坡力F3可例如在除軸向力F2之外亦導致一衝擊負荷之一衝擊事件期間遭遇到。額外的衝擊負荷導致斜坡負荷F3及隨附橫向分量F31瞬間產生突刺。若足夠大，則橫向分量F31中之瞬間突刺可使旋轉凸輪24震動而脫離夾緊佈置，藉此釋放閂鎖機構。此外，斜坡力F3之斜坡軸向分量F3a亦促成門變形，這可不利地影響門14與外殼18之間之密封佈置。 本發明之各個實施例防止產生橫向分量F31及可導致此等力之隨附反向致動。此外，亦解決由軸向分量F3a引起的變形。下文描述此等實施例。 參考圖3至5，本發明之一實施例中描繪一基板容器30。基板容器30包含具有界定一開口36之一門架34之一外殼32。門架34包含界定複數個插孔42之一周邊部分38。一門44經組態以設置在門架34內。門44包含一內部面板46及一外部面板48。內部面板46包含圍繞一中心軸54界定一連續周邊52之邊緣部分50。在一實施例中，內部面板46及外部面板48係由安置在內部面板46之周邊52處之一周邊壁56分離。當門44安裝至門架34時，內部面板46與外殼32協作以界定基板容器30之一內部腔室58 (圖5)。門44可包含與一密封脊部62 (圖5)接合之一墊圈或密封部件60，該密封脊部自外殼32延伸以界定一連續密封線64用於隔離內部腔室58。 一閂鎖機構70容置在門44內。如圖5中所描繪，閂鎖機構70包含一旋轉凸輪72及一對閂鎖板74。旋轉凸輪72可圍繞一凸輪軸79旋轉。凸輪軸79可如所描繪般與中心軸54同心，但是不限於此佈置。在所描繪實施例中，閂鎖凸輪72界定安裝孔71 (圖5)用於致動閂鎖凸輪72之工具銷(未描繪)之接達。此等工具銷在各種負荷埠佈置中係常見的。 在所描繪實施例中，一凸輪隨動件75安置在各自的閂鎖板74之一近端73處，凸輪隨動件75耦合至由旋轉凸輪72界定之凸輪狹槽78。凸輪隨動件75係當旋轉凸輪72旋轉以在閂鎖板74上施加一致動力時自閂鎖板74延伸且在旋轉凸輪72上滑動之一組件或組合件。在一些實施例中，凸輪隨動件75包含一旋轉組件，諸如一滾輪及軸佈置(已描繪)。在一些實施例中，凸輪隨動件75係自閂鎖板74延伸以接合旋轉凸輪72之非旋轉組件。 在所描繪實施例中，閂鎖板74包含經安置靠近內部面板46之周邊52之一對閂鎖尖端76，每一閂鎖尖端76包含一遠處極端77。在所描繪實施例中，閂鎖尖端76與各自的閂鎖板74成一體。閂鎖板74可為多種形狀之任一者，包含一V形狀部分(已描繪)、一U形狀部分或一矩形板，其源自凸輪隨動件75以支撐該對閂鎖尖端76。在其他實施例中，閂鎖板係如(例如)圖16中所描繪般延伸至一單一閂鎖尖端76之一臂。 複數個搖臂連桿80 (每一閂鎖尖端76附近皆有一個搖臂連桿)係耦合至閂鎖板74及門44之內部面板46。再次參考圖4，每一搖臂連桿80包含圍繞一搖臂軸85居中且由至少一支座86分離之一第一樞軸82及一第二樞軸84，該第一樞軸82係耦合至內部面板46，且第二樞軸84係耦合至閂鎖板74。在所描繪實施例中，搖臂連桿80係直接安裝至內部面板46及閂鎖板74。在其他實施例(未描繪)中，可利用一臨時組件(諸如，但不限於一樞軸軛架或其他緊固佈置)促進與內部面板46及/或閂鎖板74之耦合。閂鎖尖端76之各者與門架34之複數個插孔42中之一各自者對準(圖3及5)，且可經由經界定於周邊壁56中之一各自通槽88接達各自插孔42。在各個實施例中，搖臂連桿80之第一樞軸82在與密封部件60之一部分軸向對齊之一位置處經耦合至內部面板46。 所描繪基板容器30係一標準機械介面(SMIF)盒68，且更特定地係一標線片盒。本文中所揭示之各種閂鎖機構可在其他類型的基板容器30 (諸如前開式晶圓傳送盒(FOUP)及前開式運輸盒(FOSB))中實施(參照以下圖16及隨附論述)。 參考圖6及7，描繪根據本發明之實施例之分別處於一解鎖或縮回組態102及一閂鎖或延伸組態104中之閂鎖機構70。在縮回組態102中，閂鎖尖端76向內縮回以在閂鎖尖端76與門架34之間提供空隙，其使得外殼32及門44能夠以平行於中心軸54之方向相對於彼此軸向平移。在延伸組態中，閂鎖尖端76延伸至門架34之插孔42中，以限制或消除外殼34與門44之間之軸向平移。在本文中，一「軸向平移」係指平行於中心軸54之一移動分量。 閂鎖板74藉由使旋轉凸輪72圍繞凸輪軸79旋轉而在縮回組態102與延伸組態104之間致動。當旋轉凸輪72以一第一旋轉方向120圍繞凸輪軸79旋轉時(圖7)，凸輪狹槽78作用於凸輪隨動件75，以將閂鎖板74徑向向外推動遠離凸輪軸79，從而導致閂鎖尖端76延伸至門架34之插孔42中。以此方式，閂鎖機構70自縮回組態102 (圖6)致動為延伸組態104 (圖7)。當旋轉凸輪72以與第一旋轉方向120相反之一方向圍繞凸輪軸79旋轉時，凸輪狹槽78作用於凸輪隨動件75，以將閂鎖板74朝凸輪軸79徑向向內推動，從而導致閂鎖尖端76縮回脫離門架42，藉此將閂鎖機構70自延伸組態104 (圖7)致動為縮回組態102 (圖6)。 如圖6中所描繪，當處於縮回組態102中時，在凸輪軸79與閂鎖尖端76之遠處極端77之間界定一徑向尺寸R1。此外，在內部面板46與閂鎖尖端76之間界定一軸向偏差Z1。在所描繪實施例中，搖臂軸85相對於一法向向量140界定一縮回角q1，該法向向量平行於中心軸54且經定向遠離內部面板46之周邊52。圖11之放大圖中亦描繪軸向偏差Z1及縮回角q1。 在各個實施例中，縮回組態102中之縮回角q1係在30度至60度(包含30度及60度)之一範圍中。在本文中，被視為「包含性」之一範圍包含所陳述範圍之端點值以及其間之值。在一些實施例中，縮回組態102中之縮回角q1係在40度至50度(包含40度及50度)之一範圍中。在一些實施例中，縮回組態102中之縮回角q1係在43度至47度(包含43度及47度)之一範圍中。 如圖7中所描繪，當處於延伸組態104中時，在凸輪軸79與閂鎖尖端76之遠處極端77之間界定一徑向尺寸R2。延伸組態104之徑向尺寸R2大於縮回組態102之徑向尺寸R1，使得閂鎖尖端76向外徑向延伸達一徑向差ΔR。此外在延伸組態104中，於內部面板46與閂鎖尖端76之間界定一軸向偏差Z2。延伸組態104之軸向偏差Z2大於縮回組態102之軸向偏差Z1，使得閂鎖尖端76延伸軸向地遠離內部面板46達平行於中心軸54之一軸向差ΔZ。搖臂軸85相對於法向向量140界定一延伸角q2。圖13之放大圖中亦描繪軸向偏差Z1及Z2、軸向差ΔZ及延伸角q2。 在所描繪實施例中，延伸角q2經定向朝向內部面板46之邊緣部分50中之最靠近邊緣部分，使得第二樞軸84傾斜(cant)或偏斜(tilt)遠離中心軸54。在其他實施例中，延伸角q2基本上為零(即，搖臂軸85基本上平行於搖臂軸79、與向量140對準)或經定向遠離內部面板46之邊緣部分50中最靠近邊緣部分50。在各個實施例中，延伸組態104中之延伸角q2在法向向量140之20度內(包含20度)。在一些實施例中，延伸組態104中之延伸角q2在法向向量140之15度內(包含15度)。在一些實施例中，延伸組態104中之延伸角q2在法向向量140之10度內(包含10度)。在一些實施例中，延伸組態104中之延伸角q2在-5度至+10度之一範圍(包含-5度及+10度)中，其中一負角係經定向遠離周邊52處最靠近搖臂連桿80之邊緣部分50之一角度，且一正角係經定向朝向內部面板46之最靠近邊緣部分50之一角度。在一些實施例中，延伸組態104中之縮回角q2在0度至+10度(包含0度及+10度)之一範圍中。 參考圖8及9，描繪根據本發明之實施例之分別處於縮回組態102及延伸組態104中之閂鎖機構70。在各個實施例中，對應於耦合至一給定閂鎖板74之該對閂鎖尖端76之搖臂連桿80界定一基準線162，其行進穿過耦合至閂鎖板74之兩個搖臂連桿80。閂鎖尖端76之延伸可被特徵化為垂直於由凸輪軸79界定且平行於基準線162之一中間平面160。如圖8中所描繪，當閂鎖機構70處於縮回組態102中時，垂直於中間平面160之一橫向尺寸L1界定在中間平面160與閂鎖尖端76之遠處極端77之間。如圖9中所描繪，當閂鎖機構70處於延伸組態104中時，垂直於中間平面160之一橫向尺寸L2界定在中間平面160與閂鎖尖端76之遠處極端77之間。延伸組態104之橫向尺寸L2大於縮回組態102之橫向尺寸L1，使得閂鎖尖端76向外徑向延伸達一橫向差ΔL。搖臂機構80及閂鎖尖端76對橫向偏差Z1及Z2以及軸向差ΔZ (雖然圖8及9中不可見)之作用與隨附圖6及7描述的相同。 參考圖10至13，進一步描繪根據本發明之實施例之搖臂連桿80之操作及效果。在縮回組態102中，閂鎖板74如圖10中所描繪般沿一縮回平面180延伸。為了說明性效果，縮回平面180被描繪為當閂鎖機構70處於縮回組態102中時行進穿過各自的凸輪隨動件75之一中心點182且與閂鎖尖端76之一軸向極端184相切。在內部面板46與凸輪隨動件75之中心點182之間界定一軸向偏差186。 當閂鎖板74自圖10及11之縮回組態102徑向或橫向向外促動至圖12及13之延伸組態104時，搖臂連桿80圍繞第一樞軸82自縮回角θ1旋轉至延伸角θ2，分別導致軸向偏差Z1與Z2、徑向尺寸R1與R2及/或橫向尺寸L1與L2之間之上述差變化ΔZ、ΔR及/或ΔL。差變化ΔZ、ΔR及/或ΔL導致閂鎖尖端76擺動遠離內部面板46且徑向向外擺動成與門架34接合。 然而，在一些實施例中，凸輪隨動件75之中心點182之軸向偏差186保持基本上相同，而無關於處於縮回組態102或延伸組態104中。因此，當在延伸組態104中時且如圖12中所描繪，界定延伸平面190，其與縮回平面180旋轉地偏離一角度f。延伸平面190被描繪為當閂鎖機構70處於延伸組態104中時行進穿過各自的凸輪隨動件75之中心點182且與閂鎖尖端76之軸向極端184相切。 在功能上，軸向偏差ΔZ導致閂鎖尖端76以軸向方向(即，平行於中心軸54)接合門架34，使得由門架34在閂鎖尖端76上施加一反作用軸向力FA (圖13)。反作用軸向力FA之一傳遞部分係透過閂鎖尖端76及搖臂連桿80傳遞以施加傳遞至內部門面板46之一傳遞力FT。傳遞力FT包含一軸向分量FTz，其軸向地施加在內部門面板46上以將門44設置在門架34內(即，將門44推向內部腔室58)。藉由此作用，密封部件60被迫與外殼32之密封脊部62接觸以完全地設定連續密封線64。縮回平面180與延伸平面190之間之旋轉可提供平衡以增強門44在門架34內之設置。 搖臂連桿80與密封部件60之部分之軸向對準之佈置在門44與外殼32之間提供一經對準力傳遞。直接軸向對準及經對準力傳遞減少或消除門44之變形(即，門面板彎曲及/或扭曲)，若傳遞力FTz不與密封部件60之部分軸向對準，則將會發生變形。此外，由於搖臂連桿80在密封部件60之徑向位置處之佈置，搖臂連桿80經定位靠近門架34，使得閂鎖尖端64之遠處極端77與搖臂連桿80之第二樞軸84之間之一橫向距離X最小化或減小(圖13)。搖臂連桿80緊鄰閂鎖尖端64減少否則可導致密封件裂損或鬆脫之閂鎖板74之彎曲及撓曲。 參考圖14，描繪根據本發明之一實施例之處於延伸組態104中時作用於閂鎖板74上之主力之一簡化自由體圖220 (該閂鎖板在自由圖中以元件符號74'表示)。自由體圖220示意地分別由元件符號75'、76'、80'、82'及84'表示凸輪隨動件75、閂鎖尖端76、搖臂連桿80及第一樞軸82及第二樞軸84。在自由體圖220中表示之主力包含作用於閂鎖尖端76'上之一典型點處之軸向力FA、作用於凸輪隨動件75'上之一隨動件力FF及作用於第二樞軸84'上之一反作用力FR。反作用力FR包含彼此垂直之一軸向分量FRz及一徑向分量FRr。自由體圖220之分析假設閂鎖板74'基本上垂直於中心軸54且軸向力FA平行於中心軸54 (即，平行於z座標)作用。隨動件力FF包含一軸向分量FFz及一徑向分量FFr。閂鎖板74'之一有效臂長LAr被界定為隨動件力FF之施加中心與軸向力FA之施加中心之間之徑向長度。一有效反作用長度LRr被界定為隨動件力FF之施加中心與反作用力FR之施加中心之間之徑向長度。 在平衡狀態中，圍繞凸輪隨動件75'之力矩和為零。即：等式(1) 其中等式(2) 此外在平衡狀態中，徑向方向上之力的和為零：等式(3) 其中等式(4) 在平衡狀態中在徑向方向上之力的和亦為零：等式(5) 將等式(2)代入等式(4)中提供等式(6) 將針對等式(6)中之FRz代入等式(1)，等式(7) 此外，藉由檢驗，透過搖臂連桿80'傳遞之傳遞力FT等於反作用力FR (但是與反作用力的方向相反)，且傳遞力FT之軸向分量FTz等於軸向分量FRz (但是與該軸向分量FRz的方向相反)。即： FT = FR 等式(8) FTz = FRz 等式(9) 自等式(7)可知，對於一給定軸向力FA，作用於凸輪隨動件75'上之隨動件力FF之徑向分量FFr與比例LAr/LRr及延伸角q2成比例。此外，對於簡化自由體圖220，隨動件力FF之徑向分量FFr將與反作用力FR之徑向分量FRr相等且反方向作用。對於傾斜遠離中心軸54之延伸角q2，徑向分量FRr徑向地指向外，因此隨動件力FF之徑向分量FFr將同樣徑向向內作用。 對於等於零(即，當搖臂軸85基本上平行於中心軸54時)之一延伸角q2，隨動件力FF之徑向分量FFr減小至零。此外，對於非零延伸角q2，有效反作用長度LRr愈大，賦予凸輪隨動件75'之隨動件力FF之徑向分量FFr愈小。此外，自等式(2)可知，反作用力FR之對應軸向分量FRz與延伸角q2成反比。 考慮到一閂鎖機構70，其中有效反作用長度LRr係有效臂長LAr之90% (即，LAr/LRr = 1/0.9 = 1.11)且延伸角q2為10度。自等式(1)可知，反作用力FR之軸向分量FRz為FRz = 1.11×FA或軸向力FA之111%。代入等式(2)中，FR = FRz/cos(q2) = (1.11×FA)/cos(10) = 1.13×FA。自等式(7)可知，徑向分量與軸向力之比例FFr/FA = 1.11×tan(10) = 0.196。因此，根據等式(8)及(9)，內部面板46上之傳遞軸向力FTz相對於軸向力FA (及隨後施加於密封部件60之軸向力)放大11%，且總的傳遞力FT對於上述例示性佈置放大13%，而施加在凸輪上之隨動件力FF係0.196或小於施加在閂鎖尖端76'上之軸向力FA之20%。根據等式(5)，隨動件力FF之軸向分量FFz佔用歸因於反作用力FR之軸向分量FRz之放大引起的額外力。即，FFz/FA=1.11-1=0.11，或軸向分量FFz係軸向力FA之11%。針對各種LRr/LAr比例且針對各種延伸角q2重複該計算，且隨動件FF與軸向力FA之比率的結果被呈現為附錄中之一表及圖表。 因此，在本發明之各個實施例中，有效反作用力長度LRr與有效臂長LAr之比例(LRr/LAr)係在自0.6至1.0 (包含0.6及1.0)之一範圍中。在一些實施例中，LRr/LAr比例係在自0.7至1.0 (包含0.7及1.0)之一範圍中。在一些實施例中，LRr/LAr比例係在自0.8至1.0 (包含0.8及1.0)之一範圍中。在一些實施例中，LRr/LAr比例係在自0.9至1.0 (包含0.9及1.0)之一範圍中。在各個實施例中，施加在隨動件上(且因此施加在凸輪上)之隨動件力FF與軸向力FA之比例小於50%。在一些實施例中，比例FF/FA小於40%。在一些實施例中，比例FF/FA小於30%。在一些實施例中，比例FF/FA小於20%。在一些實施例中，比例FF/FA小於10%。 參考圖15，描繪根據本發明之一實施例之由閂鎖板74賦予旋轉凸輪72之一徑向力FCr。旋轉凸輪72之每一凸輪狹槽78界定一最小狹槽半徑RS1，其被界定在凸輪軸79與凸輪狹槽78之中間半徑之間之凸輪狹槽78之一最小半徑端192處。旋轉凸輪72之每一凸輪狹槽78亦界定一最大狹槽半徑RS2，其被界定在凸輪軸79與凸輪狹槽78之中間半徑之間之凸輪狹槽78之一最大半徑端194處。當閂鎖機構70處於延伸組態104中時，凸輪隨動件75卡在凸輪狹槽78之最大半徑端194處。 如上述實例中所計算，若反作用力FR之徑向分量FRr徑向指向外，則徑向分量FFr在閂鎖板74上施加一徑向向內的力，且閂鎖板74拉緊。閂鎖板74之張力導致徑向力FCr與徑向分量FFr同樣且反向地作用，即，向外徑向作用於旋轉凸輪72上。當閂鎖機構70處於延伸組態中時，徑向力FCr之向外方向有效地將旋轉凸輪72「上拉」，從而進一步將凸輪隨動件75設置至凸輪狹槽78之最大徑向端194中。因此，對於傾斜遠離中心軸54之延伸角q2，旋轉凸輪72進一步係由軸向力FA固定。此外，例如在一衝擊事件期間，經施加於閂鎖尖端76之額外軸向力亦用於進一步將凸輪隨動件75設定至最大徑向端194中。用於進一步將凸輪隨動件75穩定在凸輪狹槽78內之軸向力之此效果與先前技術之習知滑動斜坡偏轉器相反。習知的斜坡偏轉器將施加在閂鎖尖端上之軸向力傳遞至凸輪，作為徑向向外力，如上文隨附圖1及2所論述。 參考圖16，描繪根據本發明之實施例之處於一基板容器32中之使用者的閂鎖機構70，該基板容器係一前開式晶圓傳送盒(FOUP) 200。FOUP 200包含與SMIF盒相同的許多組件及屬性，其等係以編號相同的元件符號指示。在所描繪實施例中，閂鎖機構70係用於將門固定至門架34之兩個閂鎖機構之一者，且透過一鍵孔狹槽接達。旋轉凸輪75界定一鍵孔用於致動閂鎖機構70。每一閂鎖板74係具有一單一閂鎖尖端76及搖臂連桿80之一閂鎖臂。此外，凸輪軸79與門44之中心軸54不同心。因此，可在前開式基板容器(諸如所描繪的FOUP)或在前開式運輸盒(FOSB)中利用閂鎖機構70。 在各個實施例中，樞軸82及84之使用與在許多習知的門閂鎖機構中實施之斜坡及/或導板相比大幅減小了滑動接觸之區域的量。減小滑動接觸區域亦可減少致動期間之顆粒產生(顆粒產生係基板托架之設計中之一突出問題)。此外，藉由將滑動接觸限於搖臂連桿80可進一步且更經濟地藉由使搖臂連桿80由較佳、低顆粒產生材料製成來減少顆粒產生。此等材料包含縮醛，亦稱為聚縮醛、聚甲醛(POM)或聚甲醛。雖然縮醛被認為在固化期間收縮，但是其適用於小組件，諸如搖臂連桿80。閂鎖臂74以及旋轉凸輪72可(例如)係由摻雜有聚四氟乙烯(PTFE)或其他自潤滑聚合物之一聚碳酸酯製成。 參考圖17及18，其等描繪了根據本發明之實施例之分別在一縮回組態304及一延伸組態306中之利用一基板容器300中之經修改滑動斜坡偏轉器之一閂鎖機構302。基板容器300包含與基板容器30相同的一些組件及屬性，其等係以編號相同之元件符號指示。在所描繪實施例中，一線性凸輪結構312自一內部面板314向外延伸(即，遠離內部腔室58)。一閂鎖板316包含一閂鎖尖端318及一線性隨動件結構322，其與線性凸輪結構312互補且接觸該線性凸輪結構，並且經組態以在該線性凸輪結構上滑動。 在所描繪實施例中，線性凸輪結構312經定位靠近內部面板314之一邊緣部分332，且包含界定一斜坡斜率a1之一斜部334及界定一保持斜率b1之一保持部336。在各個實施例中，線性凸輪結構312之保持部336與密封部件60及密封脊部62係基本上軸對準，該密封脊部62自外殼32延伸。線性隨動件結構322包含界定一斜坡斜率a2之一斜部344及界定一保持斜率b2之一保持部346。 斜坡斜率a1及a2各自以一徑向向外方向傾斜遠離基板容器300之內部腔室58。在一些實施例中，在縮回組態304中時，斜坡斜率a1及a2界定在20度至45度(包含20度及45度)之一範圍中之一角度。在一些實施例中，在縮回組態304中時，斜坡斜率a1及a2界定在25度至40度(包含25度及40度)之一範圍中之一角度。在一些實施例中，在縮回組態304中時，斜坡斜率a1及a2界定在30度至40度(包含30度及40度)之一範圍中之一角度。 在所描繪實施例中，保持斜率b1 及 b2相對於斜坡斜率a1 及 a2界定一「反向」角度，意味著保持斜率b1 及 b2相對於徑向方向在與斜坡斜率a1 及 a2相反之一方向上傾斜。因而，在閂鎖尖端318之接面處界定一頂點348。保持斜率b1 及 b2相對於斜坡斜率a1 及 a2之此等「反向」角度在本文稱為負角度值。 替代地，保持斜率b1 及 b2可界定一另角度或一「非反向」角度(未描繪)，意味著保持斜率b1 及 b2相對於徑向方向在與斜坡斜率a1 及 a2相同之一方向上傾斜。因而，未界定「頂點」，而僅僅界定一拐點(未描繪)。保持斜率b1 及 b2相對於斜坡斜率a1 及 a2之此等「非反向」角度在本文稱為正角度值。 因此，在各個實施例中，在延伸組態306中時，保持斜率b1 及 b2界定在徑向方向之-15度至+15度(包含-15度及+15度)之一範圍中之一角度。在一些實施例中，在延伸組態306中時，保持斜率b1及b2在徑向方向之-10度至+10度(包含-10度及+10度)之一範圍中。在一些實施例中，在延伸組態306中時，保持斜率b1 及 b2在徑向方向之‑15度至+5度(包含-15度及+5度)之一範圍中。在一些實施例中，在延伸組態306中時，保持斜率b1 及 b2在徑向方向之‑15度至+0度(包含-15度及+0度)之一範圍中。在一些實施例中，在延伸組態306中時，保持斜率b1 及 b2在徑向方向之‑10度至+0度(包含-10度及+0度)之一範圍中。 斜部334及344經定位及組態以在處於縮回組態304中時彼此接合。在所描繪實施例中，當處於縮回組態304中時，各自的斜部334及344之斜坡斜率a1 及 a2界定相同的數值。此外在所描繪實施例中，當處於延伸組態306中時，保持斜度b1 及 b2界定相同值。 在操作中，閂鎖板316可以與基板容器30之閂鎖板74相同之方式(例如，藉由旋轉該旋轉凸輪72使得凸輪狹槽78作用於凸輪隨動件75以將閂鎖板74 (316)向外徑向地推動，如隨附圖7所論述)自縮回組態304前進至延伸組態306。線性凸輪結構312之斜部334用作一導板以使線性隨動件結構322之斜部344將閂鎖尖端318偏轉至插孔42中且遠離內部面板314以接合門架34。當閂鎖尖端318接近與門架34接合時，線性隨動件結構322之保持部346行進越過閂鎖尖端318之接面處之頂點348 (或對於保持斜率b1 及 b2，在一「非反向」角度之情況中，行進越過拐點)，線性隨動件結構322之保持部346滑動至線性凸輪結構312之保持部336上。在完全延伸組態306中，閂鎖尖端318與門架34接觸，且線性隨動件結構322之保持部346設置在線性凸輪結構312之保持部336上，如圖18中所描繪。 在完全延伸組態306中，作用於閂鎖板316上之力包含圖14之簡化自由體圖220中所描述之力。軸向力FA、反作用力FR (包含軸向分量FRz及徑向分量FRr)及隨動件力FF之軸向分量FFz在圖18中重現。對於圖14之簡化自由體圖220，此等力之推導係相同的。 對於其中保持斜率b1 及 b2相對於斜坡斜率a1 及 a2反向之實施例，作用在保持部336與346之間之傾斜介面處之反作用力FR產生反作用力FR之一徑向向外作用的徑向分量FRr。向外作用的徑向分量FRr將閂鎖板316拉緊，這類似於圖14之簡化自由體圖220之閂鎖板74。藉由拉緊閂鎖板316，由保持斜率b1 及 b2引起之徑向向外作用的徑向分量FRr與圖13之向外傾斜的延伸角q2具有相同工作效果，且具有進一步將凸輪隨動件75設置至凸輪狹槽78之最大徑向端194中之相同效果，如隨附圖15所論述。此外，藉由將線性凸輪結構312之保持部336安置成與密封部件60軸向對準，內部面板上之傳遞軸向力FTz減少或消除門44之變形(即，門面板彎曲及/或扭曲)，若傳遞力FTz不與密封部件60之部分軸向對準，則將會發生變形。因此，閂鎖機構302之所揭示之經修改滑動斜坡偏轉器與閂鎖機構70之搖臂連桿佈置達成相同的運動及力向量優點。本文中所揭示之額外特徵及方法之各者可單獨或結合其他特徵及方法使用，以提供經改良裝置及其製作及使用方法。因此，本文中所揭示之特徵及方法之組合在本發明之最廣泛意義中不一定係實踐本發明所必需的，且反而僅僅經揭示以特別地描述典型及較佳實施例。 熟習此項技術者在閱讀本發明之後可明白實施例之各種修改。例如，熟習此項一般技術者將認識到，針對不同實施例所述之各種特徵可以單獨形式或以不同組合形式與其他特徵適當地組合、拆分及重組。同樣地，上述各種特徵應全部被視為例示性實施例，而非限於本發明之範疇或精神。 熟習相關技藝者將認識到，各個實施例可包含比上述任何個別實施例中所說明者少的特徵。本文所述實施例不欲詳盡提出可將各種特徵組合之方式。因此，該等實施例並非特徵之相互排他性的組合；反之，申請專利範圍可包含選自如熟習此項技術者將瞭解之不同個別實施例之不同個別特徵之組合。 上述文獻之任何以引用方式的併入受到限制，以致未併入與本文明確揭示內容相反之標的。進一步限制任何上述文件以引用方式之併入，以致不將該等文件中所含申請專利範圍以引用方式併入本文中。又進一步限制任何上述文件以引用方式之併入，以致除非本文中明文包括，否則不將該等文件中所提供之任何定義以引用方式併入本文。 對本文中所含之「實施例」、「發明」、「本發明」、「本發明之實施例」、「所揭示實施例」等的引用係指本專利申請案中不被允許作為先前技術之說明書(文本，包含申請專利範圍及圖式)。 為解譯申請專利範圍之目的，除非在各自的申請專利範圍中引用特定術語「用於…之構件」或「用於…之步驟」，否則明確地不欲援引35 U.S.C. 112(f)之規定。
10‧‧‧基板容器
12‧‧‧閂鎖機構
14‧‧‧門
16‧‧‧門架
18‧‧‧外殼
19‧‧‧內部腔室
20‧‧‧閂鎖臂
21‧‧‧近端
22‧‧‧遠端
23‧‧‧凸輪隨動件
24‧‧‧旋轉凸輪
26‧‧‧滑動斜坡偏轉器
28‧‧‧互補滑動斜坡偏轉器
29‧‧‧設置方向
30‧‧‧基板容器
32‧‧‧外殼
34‧‧‧門架
36‧‧‧開口
38‧‧‧周邊部分
42‧‧‧插孔
44‧‧‧門
46‧‧‧內部面板
48‧‧‧外部面板
50‧‧‧邊緣部分
52‧‧‧連續周邊
54‧‧‧中心軸
56‧‧‧周邊壁
58‧‧‧內部腔室
60‧‧‧密封部件
62‧‧‧密封脊部
64‧‧‧連續密封線
68‧‧‧標準機械介面(SMIF)盒
70‧‧‧閂鎖機構
71‧‧‧安裝孔
72‧‧‧旋轉凸輪
73‧‧‧近端
74‧‧‧閂鎖板
74'‧‧‧閂鎖板
75‧‧‧凸輪隨動件
75'‧‧‧凸輪隨動件
76‧‧‧閂鎖尖端
76'‧‧‧閂鎖尖端
77‧‧‧遠處極端
78‧‧‧凸輪狹槽
79‧‧‧凸輪軸
80‧‧‧搖臂連桿
80'‧‧‧搖臂連桿
82‧‧‧第一樞軸
82'‧‧‧第一樞軸
84‧‧‧第二樞軸
84'‧‧‧第二樞軸
85‧‧‧搖臂軸
86‧‧‧支座
88‧‧‧通槽
102‧‧‧縮回組態
104‧‧‧延伸組態
120‧‧‧第一旋轉方向
140‧‧‧法向向量
160‧‧‧中間平面
162‧‧‧基準線
180‧‧‧縮回平面
182‧‧‧中心點
184‧‧‧軸向極端
186‧‧‧軸向偏差
190‧‧‧延伸平面
192‧‧‧最小半徑端
194‧‧‧最大半徑端
200‧‧‧前開式晶圓傳送盒
220‧‧‧自由體圖
300‧‧‧基板容器
302‧‧‧閂鎖機構
304‧‧‧縮回組態
306‧‧‧延伸組態
312‧‧‧線性凸輪結構
314‧‧‧內部面板
316‧‧‧閂鎖板
318‧‧‧閂鎖尖端
322‧‧‧線性隨動件結構
332‧‧‧邊緣部分
334‧‧‧斜部
336‧‧‧保持部
344‧‧‧斜部
346‧‧‧保持部
348‧‧‧頂點
F1‧‧‧致動力
F2‧‧‧軸向力
F3‧‧‧斜坡力
FA‧‧‧反作用軸向力
FCr‧‧‧徑向力
FF‧‧‧隨動件力
FFr‧‧‧徑向分量
FFz‧‧‧軸向分量
FT‧‧‧傳遞力
FR‧‧‧反作用力
FRr‧‧‧徑向分量
FRz‧‧‧軸向分量
FTz‧‧‧軸向分量
L1‧‧‧橫向尺寸
L2‧‧‧橫向尺寸
LAr‧‧‧有效臂長
LRr‧‧‧有效反作用長度
R1‧‧‧徑向尺寸
R2‧‧‧徑向尺寸
Z1‧‧‧軸向偏差
Z1‧‧‧軸向偏差
q1‧‧‧縮回角
q2‧‧‧延伸角
ΔL‧‧‧橫向差
ΔR‧‧‧徑向差
ΔZ‧‧‧軸向差
Φ1‧‧‧角度
a1‧‧‧斜坡斜率
a2‧‧‧斜坡斜率
b1‧‧‧保持斜率
b2‧‧‧保持斜率
圖1係處於一縮回組態中之一習知閂鎖機構之一截面圖。 圖2係處於一延伸組態中之圖1之習知閂鎖機構之一截面圖。 圖3係根據本發明之一實施例之一基板容器之一底部透視、分解視圖及一閂鎖機構之一部分剖視圖。 圖4圖係圖3之剖視圖之一放大圖。 圖5係根據本發明之一實施例之圖3之基板容器之一底部透視、截面圖，其中一閂鎖機構處於一縮回組態中且已移除了一外部門面板。 圖6圖係圖5之一放大部分視圖。 圖7係根據本發明之一實施例之圖3之基板容器之一部分底部透視、截面圖，其中一閂鎖機構處於一延伸組態中且已移除了一外部門面板。 圖8係根據本發明之一實施例之圖3之基板容器之一底部平面圖，其中閂鎖機構處於縮回組態中且已移除了一外部門面板。 圖9係根據本發明之一實施例之圖3之基板容器之一底部平面圖，其中閂鎖機構處於延伸組態中且已移除了外部門面板。 圖10係根據本發明之一實施例之圖3之基板容器之一部分截面正視圖，其中閂鎖機構處於縮回組態中。 圖11圖係圖10之一放大部分視圖。 圖12係根據本發明之一實施例之圖3之基板容器之一部分截面正視圖，其中閂鎖機構處於延伸組態中。 圖13圖係圖12之一放大部分視圖。 圖14係根據本發明之一實施例之一鎖定板之一自由體圖。 圖15係根據本發明之一實施例之圖9之一放大、部分剖視圖。 圖16係根據本發明之一實施例之利用具有一搖臂連桿之一閂鎖機構之一前開式晶圓傳送盒(FOUP)之一透視、剖視圖。 圖17係根據本發明之一實施例之一閂鎖尖端之一放大、部分截面正視圖，其中經修改滑動斜坡偏轉器處於一縮回組態中。 圖18係根據本發明之一實施例之閂鎖尖端之一放大、部分截面正視圖，其中圖17之經修改滑動斜坡偏轉器處於一延伸組態中。

Claims (17)

  1. 一種基板容器，其包括：一外殼，其包含圍繞一中心軸界定一開口之一門架；一門，其經組態以安裝在該門架之該開口內且包含一內部面板，當該門被安裝至該門架時，該內部面板與該外殼協作以界定該基板容器之一內部腔室，該內部面板界定一周邊；及被容置在該門內之一閂鎖機構，其包含：可圍繞一凸輪軸旋轉之一旋轉凸輪；包含一凸輪隨動件及一閂鎖尖端之一閂鎖板，該凸輪隨動件經耦合至該旋轉凸輪；經耦合至該閂鎖板靠近該閂鎖尖端之一搖臂連桿，該搖臂連桿包含經耦合至該門之該內部面板之一第一樞軸及經耦合至該閂鎖板之一第二樞軸，該閂鎖機構可自其中該閂鎖尖端自該門架徑向插入之一縮回組態延伸至其中該閂鎖尖端延伸至該門架中之一延伸組態，該搖臂連桿將該閂鎖尖端以遠離該內部面板且平行於該中心軸之一第一方向及以自該凸輪軸徑向向外之一第二方向旋轉，以將該閂鎖尖端與該外殼之該門架接合。
  2. 如請求項1之基板容器，其中：該閂鎖尖端在該外殼之該門架上施加平行於該中心軸之一軸向力以將該門設置在該門架內。
  3. 如請求項2之基板容器，其中由該閂鎖板施加在該旋轉凸輪上之一力小於由該閂鎖尖端施加在該外殼之該門架上之該軸向力的20%。
  4. 如請求項1之基板容器，其中該搖臂連桿界定行進穿過該第一樞軸之一中心及該第二樞軸之一中心之一搖臂軸，當該閂鎖機構在該延伸組態中時，該搖臂軸係在垂直於該門面板之10度內。
  5. 如請求項4之基板容器，其中當該閂鎖機構在該延伸組態中時，該第二樞軸相對於該第一樞軸朝該內部面板之一邊緣部分傾斜，該邊緣部分係該內部面板之該周邊處之複數個邊緣部分中之一最靠近邊緣部分。
  6. 如請求項1之基板容器，其包括有間隙地被安置在該門與該門架之間之一密封部件，其中該第一樞軸與該密封部件之一部分基本上係軸向對準。
  7. 如請求項1之基板容器，其中該中心軸與該凸輪軸基本上係同心。
  8. 如請求項1之基板容器，其中該基板容器係一底部開口盒。
  9. 如請求項8之基板容器，其中該底部開口盒係一標線片托架。
  10. 如請求項1之基板容器，其中該閂鎖板界定一V形狀。
  11. 一種基板容器，其包括：一外殼，其包含圍繞一中心軸界定一開口之一門架；一門，其經組態以安裝在該門架之該開口內且包含一內部面板，當該門被安裝至該門架時，該內部面板與該外殼協作以界定該基板容器之一內部腔室，該內部面板界定一周邊；包含一第一斜部及一第一保持部之一第一線性凸輪，該第一線性凸輪在遠離該內部腔室之一方向上自該內部面板延伸；及被容置在該門內之一閂鎖機構，其包含：可圍繞一凸輪軸旋轉之一旋轉凸輪；及包含一凸輪隨動件及一閂鎖尖端之一閂鎖板，該凸輪隨動件係耦合至該旋轉凸輪，該閂鎖板包含具有一第二斜部及一第二保持部之一第二線性凸輪，該閂鎖機構可自其中該閂鎖尖端自該門架徑向插入之一縮回組態延伸至其中該閂鎖尖端延伸至該門架中之一延伸組態，該第一斜部滑動越過該第二斜部，以將該閂鎖尖端以遠離該內部面板且平行於該中心軸之一第一方向及以自該凸輪軸徑向向外之一第二方向偏轉，以將該閂鎖尖端與該外殼之該門架接合，其中當處於該延伸組態中時，該第一線性凸輪之該第一保持部係與該第二線性凸輪之該第二保持部接合。
  12. 如請求項11之基板容器，其中該第一斜部界定一第一斜坡斜率，且該第一保持部界定一第一保持斜率，該第一斜坡斜率係與該第一保持斜率 分開一個頂點。
  13. 如請求項12之基板容器，其中第一保持斜坡係在一徑向方向之10度內。
  14. 如請求項11之基板容器，其包括經有間隙地安置在該門與該門架之間之一密封部件，其中該第一線性凸輪之該第一保持部與該密封部件之一部分基本上係軸向對準。
  15. 一種基板容器，其包括：一外殼，其包含圍繞一中心軸界定一開口之一門架；一門，其經組態以安裝在該門架之該開口內且包含一內部面板，當該門被安裝至該門架時，該內部面板與該外殼協作以界定該基板容器之一內部腔室；經容置在該門內之一閂鎖機構，其包含可圍繞一凸輪軸旋轉之一旋轉凸輪，及包含一凸輪隨動件及一閂鎖尖端之一閂鎖板，該凸輪隨動件經耦合至該旋轉凸輪，該閂鎖機構可自其中該閂鎖尖端自該門架徑向插入之一縮回組態延伸至其中該閂鎖尖端延伸至該門架中之一延伸組態；及用於將該閂鎖尖端以遠離該內部面板且平行於該中心軸之一第一方向及以自該凸輪軸徑向向外之一第二方向旋轉或偏轉以將該閂鎖尖端與該外殼之該門架接合的構件， 用於在該旋轉凸輪上施加一拉力的構件。
  16. 如請求項15之基板容器，其包括：一密封部件，其經有間隙地安置在該門與該門架之間；及用於以與該密封部件之一部分基本上軸向對準之一方向傳遞施加在該閂鎖尖端上之力的構件。
  17. 如請求項15之基板容器，其包括用於在該旋轉凸輪上施加一拉力的構件。
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