专利名称：多向式抓取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多向式抓取装置，特别涉及一种可于加工作业过程中，同时进行取料或定位作业的抓取装置，可缩短制程时间、提升生产效率，适用于必须重复取料、加工的制造产业领域，如晶圆制造业。
背景技术：
依产品特性或加工方式不同，并非所有产品皆可进行不同制程的连续加工作业，例如晶圆制造，其部分加工制程必须重复取料、加工的动作，主要包括有下列步骤1、首先通过机械手臂等抓取装置将待加工晶圆由储料匣中取出；2、将待加工晶圆置放于加工机台上进行加工作业；3、待加工作业完成后，再由抓取装置将已加工晶圆由加工机台上取出；4、将已加工晶圆送回至储料匣储放；5、抓取装置再抓取另一待加工晶圆以进行加工制程。
如此周而复始地重复上述取料、加工的步骤，另者，因应不同晶圆加工段所需，部分加工制程于晶圆进入加工机台前，尚必须进行晶圆定位步骤，以利所述段加工作业制程。
上述动作看似连贯，然实际上却存在一严重缺失，亦即，当晶圆进行加工作业时，抓取装置是处于静止的等候状态而无任何动作，而当抓取装置进行由储料匣取出待加工晶圆、晶圆定位，或由加工机台取下已加工晶圆、送回储料匣、再抓取下一待加工晶圆等一连串动作时，所述加工机台则处于闲置状态，无形中浪费了许多时间，而一般业者的改良对策，仅限于如何加快取料、置料动作，或提高机台作业速度，导致生产效率始终无法有效提升。
因此，如何能有效利用加工时间，使抓取装置发挥最高的机械效率，并能缩短加工制程、提高产能，是相关业者迫切需要解决的一大问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种多向式抓取装置，可于加工作业过程中，同时进行取料或其它所需动作，可缩短制程时间、有效提升产能。
为达到上述目的，本发明提出一种多向式抓取装置，其包括一抓取主体，其具有一旋转轴，以所述旋转轴为中心分朝向不同方向设有抓取臂；驱动机构，驱动抓取主体作垂直、水平位移或旋转。
较佳地，其更包括一感测装置，是用以感测工件位置。
较佳地，所述感测装置是设置于抓取主体上。
较佳地，所述感测装置侦测到工件位置后，可产生侦测讯号以控制抓取臂抓取所侦测到的工件。
较佳地，所述感测装置包括两传感器，所述两传感器的感测方向是相互垂直相交。
较佳地，所述抓取臂是对称于所述抓取主体的旋转轴，分朝向相反方向水平设置。
较佳地，所述抓取臂是连通真空抽取装置以产生真空吸力。
较佳地，所述抓取臂用以抓取工件的面上设置至少一孔洞，所述孔洞连通于真空抽取装置，藉此使所述抓取臂与工件之间具有吸附力。
较佳地，所述抓取臂是水平延展呈平板状。
较佳地，所述抓取臂的外侧端具有一凹槽，使所述抓取臂的外侧端呈”U”形。
较佳地，所述驱动机构包括一垂直驱动组，是用以驱动抓取主体垂直线性运动；一水平驱动组，是用以驱动抓取主体水平线性运动；一旋转驱动组，是用以驱动抓取主体旋转。
较佳地，所述垂直驱动组包括一滑轨装置，其是由一垂直设置的滑轨，以及一套设于所述滑轨上并可于所述滑轨上滑行的座体所构成，所述滑轨顶端是供设置所述抓取主体；动力装置，是用以提供动力至上述所述滑轨，用以驱动所述滑轨可上下移动，进而带动抓取主体移动。
较佳地，所述滑轨装置为滚珠花键(Ball Spline)，所述滑轨为一花键轴，所述座体则为一花键套筒。
较佳地，所述水平驱动组包括一螺杆装置，其是由一水平设置的螺杆，以及一设置于所述螺杆上并可由螺杆驱动而平行螺杆轴向移动的从动件所构成，所述从动件是供抓取主体设置于其上；驱动马达，是供驱动所述螺杆旋转并带动从动件于螺杆上移动，继而带动设置于从动件上的抓取主体移动。
较佳地，所述旋转驱动组包括一传动件，所述传动件是连接抓取主体的旋转轴；一动力输出机构，用以输出动力至传动件，再由所述传动件驱动抓取主体的旋转轴旋转。
较佳地，所述动力输出机构为一马达减速组。
较佳地，所述传动件为一皮带。
为了对于本发明的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，配合图示详细说明如后。
图1是本发明的抓取主体较佳实施例的立体结构示意图；图2是本发明的抓取主体较佳实施例配合驱动机构、储料匣及定位装置的立体结构示意图；图3至图8是本发明较佳实施例取放工件的连续动作的俯视图。
附图标记说明1-抓取主体；11-旋转轴；12、13-抓取臂；121、131-上表面；122、132-凹槽；123、133-孔洞；14-感测装置；141、142-传感器；2-垂直驱动组；21-滑轨装置；211-花键轴；212-花键套筒；22-机座；3-水平驱动组；31-螺杆装置；311-螺杆；32-驱动马达；4-旋转驱动组；41-皮带；42-马达减速组；43-皮带轮；5-工件；6-储料匣；61-插槽；7-定位装置；71-旋转座；72-定位座；8-加工机台；9、9a-晶圆；91-平切边；A-螺杆的轴向；B-加工方向。
具体实施例方式
以下将参照随附的图式来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下图式所列举的实施例仅为辅助说明，但本案的技术手段并不限于所列举图式。
请参阅图1所示本发明提供的多向式抓取装置较佳实施例的立体结构示意图，其包括一抓取主体1，所述抓取主体1具有一旋转轴11，于所述旋转轴11上对称设有两组呈平板状的抓取臂12、13，所述两组抓取臂12、13是以所述旋转轴11为中心，分别朝向相反方向水平延伸设置，其上表面121、131是可承载工件5，于所述两组抓取臂12、13远离旋转轴11的外侧端设有凹槽122、132，使所述两组抓取臂12、13的外侧端呈“U”形，关于所述凹槽122、132的作用，将详述于后段说明中。
再于所述两组抓取臂12、13的上表面121、131相对应于工件5置放位置处设有孔洞123、133，所述孔洞123、133是用以连通外部的真空抽取装置(图中未示出)，通过所述真空抽取装置使所述孔洞123、133具有吸力，使工件5可被牢固吸附于所述抓取臂12、13的上表面121、131，避免工件5掉落，至于所述孔洞123、133的设置位置及数量可依所抓取的工件外型尺寸不同而定，并不限于图示态样。
其次，再于所述抓取主体1上设有感测装置14，所述感测装置14包括两传感器141、142，且所述两传感器141、142的感测方向相互垂直相交，所述传感器141具有一水平朝向所述抓取主体1外部的感测方向，当所述抓取主体1移动时，可通过所述传感器141感测其移动方向前方的工件位置，而所述传感器142具有一垂直朝向所述抓取主体1顶部的感测方向，当所述抓取主体1上下移动时，所述传感器142可感测其移动路径的上方是否有突出的工件，以避免所述抓取主体1与工件产生撞击，如此，通过传感器141、142即可侦测出工件的正确位置，并能产生侦测讯号以控制抓取臂12、13抓取所侦测到的工件，至于所述感测装置14的种类及其数量可依所抓取的工件外型尺寸或加工环境的不同而定，已知反射光学传感器、超音波传感器等等不同类型传感器，均可达到侦测工件位置的目的，此属于现有技术的应用，故在此不予赘述。
请续参阅图2所示，本发明另包括一驱动机构，所述驱动机构包括一垂直驱动组2、一水平驱动组3及一旋转驱动组4，藉以驱动所述抓取主体1可作垂直、水平线性运动及旋转，以达到取放工件的目的。
所述垂直驱动组2包括一滑轨装置21，于本实施例中，所述滑轨装置21为一滚珠花键(Ball Spline)，其包括一垂直设置的花键轴211，以及一套设于所述花键轴211上并可于所述花键轴211上滑行的花键套筒212，所述花键轴211及花键套筒212是设置于一机座22上，所述抓取主体1则设置于花键轴211顶端，所述花键轴211是受控于一动力装置(图中未示出)，通过所述动力装置输出动力至所述花键轴211，可驱动所述花键轴211作升降动作，进而带动所述抓取主体1可作垂直方向的线性位移，必须说明的是，所述滑轨装置21的实施态样并不限于上述花键轴211及花键套筒212构成的滚珠花键，已知其它不同型态的滑轨、丝杆等装置配合轴承等习知构件亦可达到相同目的。
其次，所述水平驱动组3是由一螺杆装置31及一驱动马达32所构成，所述螺杆装置31具有一水平设置的螺杆311，通过所述驱动马达32输出动力可驱动所述螺杆311转动，继而可带动一设置于螺杆311上的从动件(图中未示出)沿螺杆311的轴向A水平移动，因此，可将上述设置垂直驱动组2的机座22与从动件相连接，或直接将所述机座22作为从动件，即可驱动抓取主体1作水平线性运动。
再参阅图2所示所述旋转驱动组4，其是通过一皮带41作为传动件，所述皮带41套设于一马达减速组42，以及一皮带轮43，所述皮带轮43是连动于抓取主体1的旋转轴11，通过所述马达减速组42输出动力至皮带41，可由皮带41带动皮带轮43转动，进而可驱动旋转轴11旋转，因此，设置于旋转轴11顶部的抓取主体1亦可同步旋转。
综观上述结构可知，所述抓取主体1通过所述垂直驱动组2、水平驱动组3及旋转驱动组4的驱动，可作垂直、水平线性移动及旋转，并可通过控制程序控制垂直驱动组2、水平驱动组3及旋转驱动组4相互配合作动，至于抓取主体1的垂直、水平行程及其旋转角度，可依工件类型、尺寸、加工环境、空间或机台布置不同而有不同实施态样，例如可将上述所述垂直驱动组2及水平驱动组3的结构互换，或改变花键轴211及螺杆311长度，其为相同技术手段的转换应用，仍属于本发明范畴。
请参阅图2及图3至图8所示，以具体说明本发明取放工件的连续作动状态。
如图2所示的储料匣6，其具有复数层的插槽61，每一插槽61均可供晶圆9水平插入(图2仅显示插置一片晶圆9的状态)，于所述水平驱动组3后设置有一定位装置7，所述定位装置7中心设有一具有吸力的旋转座71，于所述旋转座71外围环绕设有复数的定位座72，所述旋转座71及定位座72可供晶圆9置放于其上并进行定位，以使晶圆9具有加工作业所需的方向性，再如图3所示的加工机台8，其是提供晶圆9可置放于其上以进行加工作业，所述储料匣6、定位装置7及加工机台8是配合所述抓取主体1的行程而设置，于图3所示实施例中，所述储料匣6、定位装置7及加工机台8是环绕所述抓取主体1的旋转轴11外围设置。
如图3及图4所示，首先通过设置于抓取主体1上的感测装置14侦测储料匣6中所摆放的待加工的晶圆9位置，而后驱动抓取主体1以旋转轴11旋转一定角度(接近九十度)，以使抓取臂12朝向储料匣6，并伸入晶圆9底部(如图4所示)。
如图4及图5所示，将抓取臂12伸入晶圆9底部并与晶圆9底部接触，由于抓取臂12设有连接外部真空抽取装置而具有吸力的孔洞123，因此可使晶圆9被吸附于抓取臂12上，而后驱动抓取主体1后退一定距离，将晶圆9由储料匣6中取出(如图5所示，此时所述晶圆9的平切边91是呈歪斜状态)，再驱动抓取主体1旋转一定角度(接近九十度)，使抓取臂12位于定位装置7上方。
如图5及图6所示，当抓取臂12旋转至定位装置7上方后，先中断抓取臂12的孔洞123的真空吸力，再驱动抓取主体1下降，将抓取臂12上的晶圆9置放于定位装置7的定位座72上，即可对所述晶圆9进行定位，由于抓取臂12外侧端设有凹槽122，当抓取臂12下降而将晶圆9置放于旋转座71及定位座72上时，可避免抓取臂12与旋转座71相互干涉，如图六所示，所述定位装置7可校正晶圆9使其平切边91朝向特定的加工方向B，而当抓取臂12旋转至定位装置7上方时，对称于所述抓取臂12设置的抓取臂13恰可旋转至加工机台8的晶圆9a下方。
如图6及图7所示，当定位装置7的晶圆9完成定位时，加工机台8的晶圆9a亦完成加工作业，此时驱动抓取主体1上升，抓取臂12、13可同时将晶圆9、9a托起，通过抓取臂12、13上所设的具有吸力的孔洞123、133可使晶圆9、9a确实附着于抓取臂12、13上，再驱动抓取主体1旋转一定角度，使抓取臂13朝向储料匣6，并将已加工的晶圆9a插入储料匣6，如图7所示。
如图7及图8所示，当抓取臂13将已加工的晶圆9a插入储料匣6后，再驱动抓取主体1旋转一定角度，使抓取臂12将已完成定位的待加工晶圆9放入加工机台8，进行晶圆9的加工作业，抓取主体1即可再回复到图3所示状态，进行下一待加工晶圆的取料动作，如此周而复始。
综上所述，本发明所提供的多向式抓取装置，通过其不同方位的抓取臂设计，于工件加工作业时，可同时进行取料或其它所需动作，能有效利用加工时间，使抓取装置与机台发挥最高的机械效率，并能缩短加工制程、提高产能。
以上所述，仅为本发明的最佳实施例而已，当不能以之限定本发明所实施的范围。即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1.一种多向式抓取装置，是供取放工件，其特征在于，包括一抓取主体，其具有一旋转轴，以所述旋转轴为中心分朝向不同方向设有抓取臂；驱动机构，驱动抓取主体作垂直、水平位移或旋转。
2.如权利要求1所述的多向式抓取装置，其特征在于更包括一用以感测工件位置的感测装置。
3.如权利要求2所述的多向式抓取装置，其特征在于所述感测装置是设置于抓取主体上。
4.如权利要求2所述的多向式抓取装置，其特征在于所述感测装置包括两传感器，所述两传感器的感测方向是相互垂直相交。
5.如权利要求1所述的多向式抓取装置，其特征在于所述抓取臂是对称于所述抓取主体的旋转轴，分朝向相反方向水平设置。
6.如权利要求1所述的多向式抓取装置，其特征在于所述抓取臂是连通真空抽取装置。
7.如权利要求6所述的多向式抓取装置，其特征在于其是于所述抓取臂用以抓取工件的面上设置至少一孔洞，所述孔洞连通于真空抽取装置，藉此使所述抓取臂与工件之间具有吸附力。
8.如权利要求1所述的多向式抓取装置，其特征在于所述抓取臂是水平延展呈平板状。
9.如权利要求8所述的多向式抓取装置，其特征在于所述抓取臂的外侧端具有一凹槽，使所述抓取臂的外侧端呈”U”形。
10.如权利要求1所述的多向式抓取装置，其特征在于所述驱动机构包括一垂直驱动组，驱动抓取主体垂直线性运动；一水平驱动组，驱动抓取主体水平线性运动；一旋转驱动组，驱动抓取主体旋转。
11.如权利要求10所述的多向式抓取装置，其特征在于所述垂直驱动组包括一滑轨装置，其是由一垂直设置的滑轨，以及一套设于所述滑轨上并于所述滑轨上滑行的座体所构成，所述滑轨顶端设置所述抓取主体；动力装置，提供动力至上述所述滑轨。
12.如权利要求11所述的多向式抓取装置，其特征在于所述滑轨装置为滚珠花键，所述滑轨为一花键轴，所述座体则为一花键套筒。
13.如权利要求10所述的多向式抓取装置，其特征在于所述水平驱动组包括一螺杆装置，其是由一水平设置的螺杆，以及一设置于所述螺杆上并由螺杆驱动而平行螺杆轴向移动的从动件所构成，所述从动件抓取主体设置于其上；驱动马达，驱动所述螺杆旋转并带动从动件于螺杆上移动。
14.如权利要求10所述的多向式抓取装置，其特征在于所述旋转驱动组包括一传动件，所述传动件是连接抓取主体的旋转轴；一动力输出机构，输出动力至传动件。
15.如权利要求14所述的多向式抓取装置，其特征在于所述动力输出机构为一马达减速组。
16.如权利要求14所述的多向式抓取装置，其特征在于所述传动件为一皮带。
全文摘要
一种多向式抓取装置，是供取放工件，其是由一抓取主体及驱动机构所构成，所述抓取主体具有一旋转轴，以所述旋转轴为中心分朝向不同方向设有抓取臂，所述驱动机构包括一垂直驱动组、一水平驱动组及一旋转驱动组，藉以驱动所述抓取主体可作垂直、水平线性运动及旋转，通过所述不同方位的抓取臂设计，于工件加工作业时，可同时进行取料或其它所需动作，能有效利用加工时间，使抓取装置与机台发挥最高的机械效率，并能缩短加工制程、提高产能。
文档编号B25J15/06GK101045294SQ20061006749
公开日2007年10月3日 申请日期2006年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者杨天德, 徐嘉彬, 吕世建 申请人:旺矽科技股份有限公司