TWI726831B

TWI726831B - 精密夾持裝置

Info

Publication number: TWI726831B
Application number: TW109142700A
Authority: TW
Inventors: 陳炯男
Original assignee: 吉而特科技股份有限公司
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-05-01
Also published as: TW202224044A

Abstract

本發明係一種精密夾持裝置，設有一本體、兩夾臂及一驅動裝置，該本體具有一第一方向、一第二方向、一容室及一開口，該兩夾臂可樞轉及移動地與該本體相結合，各該夾臂設有一樞設端及一夾持端，各該樞設端可樞轉地設於該本體內，各該夾持端經由該開口而伸出該本體，該兩夾持端可沿著該第二方向相互靠近或遠離且可沿著一第三方向移動，使該兩夾持端於該第三方向上形成錯位，該驅動裝置與該本體及兩夾臂相結合，該驅動裝置設有兩驅動組，該兩驅動組分別與該兩夾臂相結合，提供一結構精簡、多方向夾持且能準確掌握夾持物件狀態的精密夾持裝置。

Description

精密夾持裝置

本發明涉及一種夾持裝置，尤指一種結構精簡、多方向夾持且能準確掌握夾持物件狀態的精密夾持裝置。

現有夾持裝置例如鑷子、夾具或機械手臂等，大多可提供一夾持物件的效果，其中現有的鑷子或夾具等，主要係由兩相連接的夾臂所構成，該兩夾臂經由外力的驅動後產生相互靠近或遠離的作動，藉以對於物件進行夾持，然而，現有的鑷子或夾具僅能經由兩夾臂的直線靠近或遠離的作動方式，對於物件進行單一方向(一維)的線性夾持，無法對於夾持的物件產生偏轉或轉動(多方向/三維)的作動效果，如現有一精密夾持機構，其係設有一手爪模組及一微調感測模組，該手爪模組設有一固定側爪部及一可動側爪部，並透過步進或伺服馬達進行驅動，藉以控制該固定側爪部及該可動側爪部之間的距離，然而，前述專利雖可提供精密夾持物件的效果，但其仍僅能提供單一方向的夾持作動，使得現有鑷子或夾具於應用層面受到限制，也相對限制現有鑷子或夾具的實用性；而現有的機械手臂雖可提供除了夾持物件的翻轉或轉動效果，但現有機械手臂的結構複雜，相對會增加使用、組裝以及維修上所需的時間及成本。

進一步，現有夾持裝置雖可將物件夾持後於不同位置之間進行移動，但僅能於移動至相對位置時，透過位於該相對位置的定位或影像偵測方式來確認夾持物件的狀態，而無法準確地於夾持移動過程中確認夾持物件的狀態，讓使用者無法精確地掌握夾持物件的實際狀態，尤其當欲夾持的物件為如晶圓、探針、電子零件或微小構件時，更容易於夾持移動的過程中發生掉落或偏移等情形，相對增加夾持物件、移動物件及監控上的困難度及不便，有鑑於此，現有夾持裝置誠有其需加以改進之處。

因此，為解決現有夾持裝置僅能單方向夾持作動而無法提供翻轉或轉動效果，或者能提供翻轉或轉動效果但結構複雜且成本高，以及無法準確地於移動過程中掌握夾持物件的實際狀況等的問題及不足，本發明提供一種精密夾持裝置，通過精簡的結構配置方式，以雙樞軸的方式進行物件的夾持，且雙樞軸的結構配置可對於夾持的物件提供翻轉或轉動的效果，並能於夾持後的移動過程中準確地掌握夾持物件的實際狀況，藉以提供一結構精簡、多方向夾持且能準確掌握夾持物件狀態的精密夾持裝置。

基於上述目的，本發明係在於提供一精密夾持裝置，其係設有：一本體，該本體具有一第一方向及一第二方向，該本體於內部形成一容室，且該本體於沿著該第二方向的一外端面形成一與該容室相通的開口；兩夾臂，該兩夾臂分別可樞轉及移動地與該本體相結合，其中各該夾臂係設於該本體的容室內且設有一樞設端及一夾持端，各該夾臂的樞設端可樞轉地設於該本體的容室內，各該夾臂的夾持端經由該開口而伸出該本體，該兩夾臂的夾持端可沿著該第二方向相互靠近或遠離，且該兩夾臂的夾持端可沿著一第三方向移動，使該兩該夾臂的夾持端於該第三方向上形成錯位；以及一驅動裝置，該驅動裝置與該本體及該兩夾臂相結合，該驅動裝置設有兩驅動組，該兩驅動組設於該本體內且分別與該兩夾臂相結合，藉以驅動相對應的夾臂沿著該第二方向及該第三方向移動。

進一步，如前所述之精密夾持裝置，其中該精密夾持裝置於該本體上設有一影像組，該影像組設有一朝向該兩夾臂之夾持端方向設置的影像擷取器。

再進一步，如前所述之精密夾持裝置，其中各該驅動組設有一第一驅動件及一第二驅動件，各該第一驅動件沿著該第一方向而設於該本體的容室內且與其中一夾臂相抵靠，該第一驅動件可使與其相抵靠的夾臂之夾持端沿著該第三方向移動，該第二驅動件與該相對應的夾臂相結合，使該相對應的夾臂之夾持端可沿著第二方向移動。

再進一步，如前所述之精密夾持裝置，其中各該驅動件為一壓電材料所製成的構件，使該驅動裝置於通電後所產生的電壓，可使各該驅動件產生機械形變，致使相對應的夾臂於該第二方向及該第三方向上產生移動，進而讓該兩夾臂沿著該第二方向相互靠近或遠離，以及沿著該第三方向相偏移。

較佳的是，如前所述之精密夾持裝置，其中各該夾臂的夾持端為一金屬鑷子，且該金屬鑷子與一該第二驅動件相結合，使該兩夾臂可以鑷子型態對於物件進行夾持。

較佳的是，如前所述之精密夾持裝置，其中該本體於該容室內沿著該第一方向上形成兩間隔設置的通槽，各該通槽的一端與該開口相連通，且各該夾臂分別設於該本體的其中一通槽內。

較佳的是，如前所述之精密夾持裝置，其中該本體於遠離該開口的內壁面設有兩間隔設置的樞設孔，各該樞設孔分別與其中一該通槽相連通，各該夾臂的樞設端與該本體的其中一樞設孔相結合，使各該夾臂可相對該本體樞轉及移動。

較佳的是，如前所述之精密夾持裝置，其中該第三方向分別與該本體的第一方向及第二方向之間具有一夾角。

藉由上述的技術手段，本發明精密夾持裝置係具有至少以下之優點及功效：一、結構精簡：本發明精密夾持裝置係透過於該本體內設置兩樞軸式夾臂的結構態樣，並通過該驅動組的作動後，即可讓該兩夾臂對於夾持的物件產生翻轉或轉動效果，不需如現有機械手臂需配置複雜的結構或構件，因此，本發明的精密夾持裝置可大幅降低使用、組裝以及維修上所需的時間及成本。二、多方向夾持：本發明精密夾持裝置經由過該驅動組的作動後，不僅可讓該兩夾臂沿著該第二方向移動而對於物件進行夾持，並且可經由該兩夾持端於該第三方向上的錯位移動，而對於夾持的物件產生多方向(三維)的翻轉或轉動效果(小尺寸範圍)，並且該本體可配合與其他機具或驅動裝置的結合，而使該本體經由前述構件的傳動而可沿著該於第一方向進行移動或轉動(大尺寸範圍)，可使本發明的精密夾持裝置對於物件產生多方向的夾持效果；進一步，本發明的精密夾持裝置可依據欲夾持物件的形狀，經由該兩驅動組的各驅動件的作動後，讓該兩夾臂的夾持端以不同角度對於物件進行夾持，可大幅提高該兩夾臂於夾持物件上的應用層面，進而提高其實用性。三、精密夾持：本發明的精密夾持裝置可透過由壓電材料所製成的各驅動件進行通電的方式，準確地控制該兩夾臂的夾持端的移動量或偏移量，進而讓本發明精密夾持裝置的該兩夾臂能對於如晶圓、探針或電子零件等微小物件進行夾持、翻轉或轉動，提供一精密夾持的效果。四、準確掌握：本發明的精密夾持裝置可透過於該本體上設置該影像組的方式，藉由該影像擷取器擷取影像的方式，將位於該兩夾臂之間的物件於移動過程中進行即時的偵測及觀察，準確地掌握夾持物件於移動過程中的實際狀態，有效避免現有夾持裝置僅能透過位於該相對位置的定位或影像偵測方式來確認夾持物件的狀態，而無法掌握移動過程中發生物件掉落或偏移之問題。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效並可依照說明書的內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：

本發明係提供一精密夾持裝置，請配合參看如圖1至圖5所示，該精密夾持裝置包括有一本體10、兩夾臂20、一驅動裝置30及一影像組40，其中：

該本體10具有一第一方向D1及一第二方向D2，該第一方向D1可為該本體10的長度方向，而該第二方向D2可為該本體10的寬度方向，該本體10於內部形成一容室11，且該本體10於沿著該第二方向D2的一外端面形成一與該容室11相通的開口12，較佳的是，該本體10於該容室11內沿著該第一方向D1上形成兩間隔設置的通槽13，各該通槽13的一端與該開口12相連通，進一步，該本體10於遠離該開口13的內壁面設有兩間隔設置的樞設孔14，較佳的是，各該樞設孔14分別與其中一該通槽13相連通。

該兩夾臂20分別可樞轉及移動地與該本體10相結合，其中各該夾臂20係設於該本體10的容室11內且設有一樞設端21及一夾持端22，各該夾臂20的樞設端可樞轉地設於該本體10的容室11內，各該夾臂20的夾持端22經由該開口12而伸出該本體10，進一步，各該夾臂20分別設於該本體10的其中一通槽13內，藉以透過位於相對應通槽13內的方式，提供各該夾臂20一導引及限位的效果，較佳的是，各該夾臂20的樞設端21與該本體10的其中一樞設孔14相結合，使各該夾臂20可相對該本體10樞轉及移動，其中該兩夾臂20的夾持端22可沿著該第二方向D2相互靠近或遠離，且該兩夾臂20的夾持端22可沿著一第三方向D3移動，使該兩該夾臂20的夾持端22於該第三方向D3上形成錯位，其中該第三方向D3與該本體10的第一方向D1及第二方向D2之間分別具有一夾角，較佳的是，各該夾角為90度；再進一步，如圖5所示，該兩夾臂20的兩夾持端22之間係沿著該第二方向D2具有一水平延伸線H。

該驅動裝置30與該本體10及該兩夾臂20相結合，該驅動裝置30設有兩驅動組31，該兩驅動組31設於該本體10內且分別與該兩夾臂20相結合，其中各該驅動組31設有一第一驅動件32及一第二驅動件33，各該第一驅動件32沿著該第一方向D1而設於該本體10的容室11內且與其中一夾臂20相抵靠，該第一驅動件32可使與其相抵靠的夾臂20沿著該第三方向D3移動，該第二驅動件33與該相對應的夾臂20相結合，使該相對應的夾臂20的夾持端22可沿著第二方向D2移動，較佳的是，各該驅動件32、33為一壓電材料所製成的片體或薄膜，且該壓電材料可為壓電單晶體、壓電多晶體、壓電聚合物或壓電複合材料，使該驅動裝置30於通電後所產生的電壓，可使各該驅動件32、33依據壓電效應(Piezoelectricity)而產生機械形變，致使相對應的夾臂20於該第二方向D2及該第三方向D3上產生移動，進而讓該兩夾臂20沿著該第二方向D2相互靠近或遠離，以及沿著該第三方向D3相偏移；較佳的是，各該夾臂20的夾持端22為一金屬鑷子，且該金屬鑷子與一該第二驅動件33相結合，使該兩夾臂20可以鑷子型態對於物件進行夾持。

該影像組40設於該本體10上，且具有朝向該兩夾臂20夾持端22方向設置的影像擷取器41，藉以偵測或紀錄位於該兩夾持端22上的夾持物件的於夾持移動過程中的實際狀態。

本發明精密夾持裝置於使用時，請配合參看如圖6所示，其中當對於該兩驅動組31的第二驅動件33進行通電後，可使與該兩第二驅動件33相結合的該兩夾持端22，沿著該第二方向D2產生相互靠近，即可透過該兩夾持端22對於物件進行夾持，其中上述的操作方式亦可僅驅動其中一第二驅動件33，使與其相對應夾持端22朝另一夾持端22靠近，因此本發明不限於同時對於該兩第二驅動件33或其中一第二驅動件33進行通電，僅需能改變該兩夾持端22沿著該第二方向D2之間的距離，即可對於物件進行夾持，並且當該兩夾持端22夾持物件後，於後續的移動過程中可透過該影像組40的影像擷取器41對於受該兩夾持端22夾持的物件進行偵測及觀察，可即時且準確地掌握物件於夾持及移動過程中的實際狀況；另外，當完成物件的夾持及移動後，解除對於各該第二驅動件33的通電後，即可使各該第二驅動件33恢復至初始位置。

請再配合參看如圖7及圖8所示，當該兩夾臂20的夾持端22經由該兩第二驅動件33或其中一第二驅動件33的作動而夾持物件50後，可進一步通過對於其中一第一驅動件32或該兩第一驅動件32通電的方式，使與該第一驅動件32相抵靠的夾臂20以該樞設端21為支點的方式，沿著該第三方向D3而相對該本體10及另一夾臂20產生擺動，進而讓位於該兩夾臂20的兩夾持端22之間的物件50，因該兩夾持端22於該第三方向D3上產生錯位的移動，而使該物件50於該兩夾持端22之間產生翻轉或轉動的作動。

藉由上述的技術手段，本發明精密夾持裝置於實際操作時，透過於該本體10內設置兩樞軸式夾臂20的結構態樣，並通過該驅動組30的作動後，不僅可讓該兩夾臂20如圖6所示沿著該第二方向D2移動而對於物件50進行夾持，並且可配合如圖7及圖8所示，經由該兩夾持端22於該第三方向D3上的錯位移動，而對於夾持的物件50產生多方向(三維)的翻轉或轉動效果(小尺寸範圍)；進一步，該本體10可配合與其他機具或驅動裝置的結合，而使該本體10經由前述構件的傳動而可沿著該第一方向D1進行移動或轉動(大尺寸範圍)，可使本發明的精密夾持裝置對於物件50產生多方向的夾持效果，相對於現有機械手臂而言，本發明的精密夾持裝置的構件少且結構精簡，因此可大幅降低使用、組裝以及維修上所需的時間及成本。

再進一步，本發明的精密夾持裝置可依據欲夾持物件50的形狀(規則/不規則)，經由該兩驅動組31的各驅動件32、33的作動後，讓該兩夾臂20的夾持端22以不同角度對於物件50進行夾持，可大幅提高該兩夾臂20於夾持物件50上的應用層面，進而提高其實用性；並且，本發明的精密夾持裝置可透過由壓電材料所製成的各驅動件32、33進行通電的方式，準確地控制該兩夾臂20的夾持端22的移動量或偏移量，其中如圖8所示，各該夾臂20的夾持端22可以該水平延伸線H為基準，沿著該第三方向D3朝上移動0至600微米(micrometer；um)，亦可沿著該第三方向D3朝下移動0至400微米(um)，進而讓本發明精密夾持裝置的該兩夾臂20能對於如晶圓、探針或電子零件等微小物件50進行夾持、翻轉或轉動，藉以提供一精密夾持的效果；另外，位於該本體10上的影像組40，可經由該影像擷取器41擷取影像的方式，將位於該兩夾臂20之間的物件50於移動過程中進行即時的偵測及觀察，準確地掌握夾持物件50於移動過程中的實際狀態，有效避免現有夾持裝置僅能透過位於該相對位置的定位或影像偵測方式來確認夾持物件的狀態，而無法掌握移動過程中發生物件掉落或偏移之問題。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術方案的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，並且未脫離本發明的技術方案內容，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10:本體 11:容室 12:開口 13:通槽 14:樞設孔 20:夾臂 21:樞設端 22:夾持端 30:驅動裝置 31:驅動組 32:第一驅動件 33:第二驅動件 40:影像組 41:影像擷取器 50:物件 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第三方向 H:水平延伸線

圖1是本發明精密夾持裝置的立體外觀圖。圖2是本發明精密夾持裝置的另一視角的立體外觀圖。圖3是本發明精密夾持裝置省略部分構件的俯視示意圖。圖4是本發明精密夾持裝置的側視外觀圖。圖5是本發明精密夾持裝置的前視示意圖。圖6是本發明精密夾持裝置操作時的俯視示意圖。圖7是本發明精密夾持裝置操作時的側視示意圖。圖8是本發明精密夾持裝置操作時的前視示意圖。

10:本體

12:開口

20:夾臂

21:樞設端

22:夾持端

30:驅動裝置

31:驅動組

32:第一驅動件

33:第二驅動件

40:影像組

41:影像擷取器

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

Claims

一種精密夾持裝置，其係設有：一本體，該本體具有一第一方向及一第二方向，該本體於內部形成一容室，且該本體於沿著該第二方向的一外端面形成一與該容室相通的開口；兩夾臂，該兩夾臂分別可樞轉及移動地與該本體相結合，其中各該夾臂係設於該本體的容室內且設有一樞設端及一夾持端，各該夾臂的樞設端可樞轉地設於該本體的容室內，各該夾臂的夾持端經由該開口而伸出該本體，該兩夾臂的夾持端可沿著該第二方向相互靠近或遠離，且該兩夾臂的夾持端可沿著一第三方向移動，使該兩該夾臂的夾持端於該第三方向上形成錯位；以及一驅動裝置，該驅動裝置與該本體及該兩夾臂相結合，該驅動裝置設有兩驅動組，該兩驅動組設於該本體內且分別與該兩夾臂相結合，藉以驅動相對應的夾臂沿著該第二方向及該第三方向移動。
如請求項1所述之精密夾持裝置，其中該精密夾持裝置於該本體上設有一影像組，該影像組設有一朝向該兩夾臂之夾持端方向設置的影像擷取器。
如請求項1所述之精密夾持裝置，其中各該驅動組設有一第一驅動件及一第二驅動件，各該第一驅動件沿著該第一方向而設於該本體的容室內且與其中一夾臂相抵靠，該第一驅動件可使與其相抵靠的夾臂之夾持端沿著該第三方向移動，該第二驅動件與該相對應的夾臂相結合，使該相對應的夾臂之夾持端可沿著第二方向移動。
如請求項3所述之精密夾持裝置，其中各該驅動件為一壓電材料所製成的構件，使該驅動裝置於通電後所產生的電壓，可使各該驅動件產生機械形變，致使相對應的夾臂於該第二方向及該第三方向上產生移動，進而讓該兩夾臂沿著該第二方向相互靠近或遠離，以及沿著該第三方向相偏移。
如請求項4所述之精密夾持裝置，其中各該夾臂的夾持端為一金屬鑷子，且該金屬鑷子與一該第二驅動件相結合，使該兩夾臂可以鑷子型態對於物件進行夾持。
如請求項2所述之精密夾持裝置，其中各該驅動組設有一第一驅動件及一第二驅動件，各該第一驅動件沿著該第一方向而設於該本體的容室內且與其中一夾臂相抵靠，該第一驅動件可使與其相抵靠的夾臂之夾持端沿著該第三方向移動，該第二驅動件與該相對應的夾臂相結合，使該相對應的夾臂之夾持端可沿著第二方向移動。
如請求項1至6中任一項所述之精密夾持裝置，其中該本體於該容室內沿著該第一方向上形成兩間隔設置的通槽，各該通槽的一端與該開口相連通，且各該夾臂分別設於該本體的其中一通槽內。
如請求項7所述之精密夾持裝置，其中該本體於遠離該開口的內壁面設有兩間隔設置的樞設孔，各該樞設孔分別與其中一該通槽相連通，各該夾臂的樞設端與該本體的其中一樞設孔相結合，使各該夾臂可相對該本體樞轉及移動。
如請求項8所述之精密夾持裝置，其中該第三方向分別與該本體的第一方向及第二方向之間具有一夾角。
如請求項1至6中任一項所述之精密夾持裝置，其中該第三方向分別與該本體的第一方向及第二方向之間具有一夾角。
如請求項1至6中任一項所述之精密夾持裝置，其中該本體於遠離該開口的內壁面設有兩間隔設置的樞設孔，各該夾臂的樞設端與該本體的其中一樞設孔相結合，使各該夾臂可相對該本體樞轉及移動。