TWI554365B - 工件固持器、工件設定裝置及工件設定方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種工件固持器、工件設定裝置及工件設定方法。更具體而言,本發明係關於藉由使用真空吸力及黏著劑來固持一工件之工件固持器、採用該工件固持器之工件設定裝置及採用該工件固持器之工件設定方法。
已知有採用真空墊來固持工件且將該被固持之工件從一位置攜載至另一位置之技術。此類型之技術係例如揭示在日本未實審專利申請案第2008-74015號(專利文獻1)及第2001-310834號(專利文獻2)中。
這些藉由真空墊來固持工件之習知技術所具有的問題在於其無法在真空環境中固持工件。
為了解決此問題,本發明提供即使在真空環境中仍可以固持工件之一工件固持器、採用該工件固持器之工件設定裝置及採用該工件固持器之工件設定方法。
依照本發明之第一態樣,該工件固持器包含一圓柱形主體及配置在該主體之一開口處的一黏著劑。
依照本發明之第二態樣,該工件設定裝置包含:一第一平台,一第一工件被設定於其上;一第二平台,其係可朝向及遠離該第一平台而移動且相對於該第一平台被定
位;一工件固持單元,其具有複數個在第一態樣中所述之工件固持器,該等工件固持器之每一者的黏著劑係面朝向該第一平台,該等工件固持器固持一第二工件且係可朝向及遠離該第一平台而移動且相對於該第一平台被定位;一真空環境形成單元,其係當由該等工件固持器所固持之該第二工件被設定在已被設定在該第一平台上之該第一工件上時使該第一及第二工件處於真空環境中;及一控制單元,其控制該第一平台、第二平台、工件固持單元及真空環境形成單元。在該第二平台從該第一平台分離、該等工件固持器被定位在第一及第二平台之間、該第一工件被設定在該第一平台上且該第二工件由該等工件固持器所固持之一狀態中,該控制單元係經構造成以如下方式來控制:藉由該真空環境形成單元形成真空環境,將該等工件固持器朝向該第一平台移動而使得由該等工件固持器所固持之該第二工件被設定在已被設定在該第一平台上之該第一工件上,將該第二平台朝向該第一平台移動而使得該第一及第二工件被壓迫於該第一及第二平台之間,在該第一及第二工件之壓迫期間,使該等工件固持器移動離開該第一平台而使得該等工件固持器從該第二工件上移除,及在實施該第一及第二工件之該壓迫達一預定時間之後,消除由該真空環境形成單元所形成之該真空環境。
依照本發明之第三態樣,該工件設定方法包含:將一第一工件設定在一第一平台上;藉由一工件固持器來固持包含一板狀基底材料及一配置在該基底材料之一面上之未
固化膜狀材料的一第二工件,該工件固持器係採用黏著劑與真空吸力而與該第二工件之另一面相嚙合;形成真空環境且使被設定在該第一平台上之該第一工件及由該工件固持器固持之該第二工件處於該真空環境中;在維持該真空環境的同時,藉由移動固持該第二工件之工件固持器朝向被設定在該第一平台上之該第一工件而將該第二工件設定在該第一工件上,使得該第二工件之未固化膜狀材料與該第一工件相接觸而使該第二工件被設定在該第一工件上;在該第一及第二工件***置在該第一平台及一被定位成與該第一平台相對置且位在該第一平台上方之第二平台之間的情況下,將該第一工件與被設定在該第一工件上之該第二工件壓迫於該第一及第二平台之間;且在壓迫該第一及第二工件期間將該工件固持器從該第二工件分離。
圖1繪示一工件設定系統1,其將一第二工件W2設定在一第一工件W1上,以形成如圖3A、3B及4A、4B所示之一產品W。該工件設定系統1包含一前存放台3、一塗佈單元5、依照本發明之一實施例之一工件設定裝置7、一固化/卸離單元9、一後存放台11及一控制單元13。
產品W、第一工件W1及第二工件W2將參考圖3A至4B來詳細說明。
該第一工件W1係例如為一稜鏡薄片,其係用以作為
一液晶顯示器之背光。該第一工件W1包含一基底材料W3及細微突起W4。該基底材料W3係由透明人工合成樹脂(諸如PET樹脂)製成之平板。每個突起W4係呈細長狀且其橫截面係呈鋸齒狀。該突起W4係被並置在基底材料W3之一第一面上(在圖4A中之頂面)。
稜鏡薄片(第一工件)W1之與配置有凸部W4之面相反的第二面(在圖4A中之底面)是平坦的。藉由該凸部W4,該稜鏡薄片W1之第一面係具有相等間隔之細線的波狀。該鋸齒凸部W4係非常小,因此稜鏡薄片W1整體來說係大致平坦的。
該第一工件W1可能包含一平坦的基底材料,其第一表面(頂面)設有相等間距小圓點之粗糙物。
第二工件W2包含一基底材料W5及一膜狀材料W6。該基底材料W5之一實例係一透明玻璃板。膜狀材料W6之一實例係未固化之紫外線可固化樹脂,其係像一薄膜配置在該玻璃板W5之一第一面上。
該產品W係例如為一經塗覆薄膜之稜鏡薄片及藉由將膜狀材料W6設定在第一工件W1上而形成。更精確地說,該第一工件W1之突起W4及該第二工件W2之未固化膜狀材料W6係放置成彼此相面對且該第一及第二工件W1及W2係彼此接近而使得未固化膜狀材料W6與突起W4相接觸,基底材料W3及W5將突起W4及未固化膜狀材料W6夾在中間,且該突起W4接收未固化膜狀材料W6而在其間沒有間隙。之後,該未固化膜狀材料W6經固化
且基底材料W5係從固化膜狀材料W6移除,藉此形成該產品W。
該產品W係例如為一矩形平板,其具有大約1000 mm之一側邊長度,且與基底材料W3、突起W4、及固化膜狀材料W6彼此層疊且凝固在一起。當使用作為例如一行動電話之一液晶顯示器之一背光時,該產品W係被適當地切成片材。
在圖1中,前存放台3儲存第一工件W1。塗佈單元5施加未固化膜狀材料W6至基底材料W5。工件設定裝置7將從塗佈單元5所供應之第二工件W2設定在從該前存放台3所供應之第一工件W1上。固化/卸離單元9紫外線照射從工件設定裝置7供應之第一及第二工件W1及W2之未固化膜狀材料W6,以使未固化膜狀材料W6固化且將基底材料W5從固化膜狀材料W6分離以提供產品W。後存放台11儲存由固化/卸離單元9提供之產品W。
控制單元13具有一控制器,諸如一CPU,以執行儲存在一記憶體(未圖示)中之一操作程式且依照該程式來控制工件設定系統1。
由固化/卸離單元9分離之基底材料W5(諸如一玻璃板)係由例如塗佈單元5所提供且重覆使用。圖1中箭頭所指示之第一及第二工件W1及W2及產品W之流動係在控制單元13控制下藉由傳送機器人(未圖示)完成。
工件設定裝置7將詳細說明如下。
在下面說明中,一X軸線方向係一水平方向、一Y
軸線方向係正交於X軸線方向之另一水平方向、且一Z軸線方向係正交於X及Y軸線方向之一垂直方向。
如圖2所繪示,工件設定裝置7包含一第一平台(下部平台)15、一第二平台(上部平台)17、一工件固持單元(玻璃固持單元)19、及一真空環境形成單元(真空腔室單元)21。
下部平台15具有一平坦頂面,其上係設定板狀第一工件W1。亦即,該第一工件W1之向下定向且與形成有突起W4之該頂面相對置之底面係被設定在下部平台15之頂面上,且係藉由一真空泵(未圖示)所產生之真空而緊密地附接至該頂面。以此方式,該下部平台15固持第一工件W1。
上部平台17係配置於下部平台15上方且與其分離。上部平台17具有一平坦底面,其係平行且面朝向下部平台15之頂面。在相對於下部平台15之頂面而維持平行及相面對狀態的同時,上部平台17係沿Z軸線方向朝向及遠離下部平台15而移動且相對於下部平台15被定位。
該上部平台17設有延伸於Z軸線方向之複數個穿孔23。每個穿孔23係沿正交於上部平台17之底面之一方向穿過上部平台17。穿孔23係在X及Y軸線方向上以預定間隔被配置成一矩陣。
工件固持單元19具有複數個工件固持器(玻璃固持器)25以固持第二工件W2。每個工件固持器25具有一設有一開口之圓柱形主體27,該開口係平行且面朝向下部
平台15之頂面。在維持該等主體27之開口平行且面朝向下部平台15之頂面的同時,工件固持單元19之工件固持器25係獨立於上部平台17在Z軸線方向上朝向及遠離下部平台15及上部平台17來移動且相對於下部平台15及上部平台17被定位。
工件固持單元19包含一工件固持器平台29。該工件固持器平台29係以上部平台17插置在工件固持器平台29及下部平台15之間的方式而配置在與下部平台15相對位置之上部平台17的上方。工件固持器平台29係從上部平台17隔開。下部平台15、上部平台17、及工件固持器平台29係以此一順序從底部至頂部配置。
工件固持單元19之工件固持器平台29與向下延伸朝向上部平台17之連接構件31整合在一起。每個連接構件31之一前端(下端)與工件固持器25整合在一起。
工件固持器平台29係在Z軸線方向上移動及被定位。亦即,工件固持器平台29、連接構件31及工件固持器25係相對於下部平台15及上部平台17在Z軸線方向移動且被定位。
當上部平台17及工件固持器平台29係以一較長距離彼此隔開時,工件固持器25及連接構件31之前端部分或者僅有工件固持器25會進入上部平台17之穿孔23且留在穿孔23中,如圖11A及11B所繪示。
當上部平台17及工件固持器平台29彼此接近時,如圖9A、9B、10A、及10B所繪示,只有連接構件31之中
間部分係位在上部平台17之穿孔23中,而工件固持器25係位在下部平台15及上部平台17之間的穿孔23外部。工件固持器25固持第二工件W2。
如圖10A所繪示,當藉由工件固持單元19固持時,第二工件W2係位在下部平台15及上部平台17之間且第二工件W2之其上配置有膜狀材料W6的面係位在下方側上,亦即,位在第一工件W1被設定在下部平台15上且大致上平行於且面朝向第一工件W1之頂面的該側面上。
當藉由工件固持器25所固持之第二工件W2被設定在已設定在下部平台15上的第一工件W1上時,真空環境形成單元21使第一及第二工件W1及W2處在真空環境中。
藉由真空環境形成單元21,當第二工件W2之未固化膜狀材料W6與第一工件W1之鋸齒狀突起W4相接觸時,可防止空氣進入第一及第二工件W1及W2之間的間隙而在間隙中形成氣泡。
工件設定裝置7包含一加熱器(未圖示),其加熱第一及第二工件W1及W2以增加未固化膜狀材料W6之黏滯性。
以下將描述在控制單元13之控制下進行之工件設定裝置7的操作。該操作從一初始狀態開始,其中上部平台17從下部平台15分離、工件固持器25係位在下部及上部平台15及17之間、第一工件W1被設定在下部平台15上且第二工件W2係由工件固持器25所固持。
在此一初始狀態中,真空環境形成單元21形成真空環境。在該真空環境中,工件固持器25係朝向下部平台15降下,將由工件固持器25所固持之第二工件W2設定在已被設定在下部平台15上之第一工件W1上。在此時,上部平台17係被定位在第一及第二工件W1及W2上方而位於下部平台15之相反側上。
由工件固持器25所固持之第二工件W2在真空環境中與已被設定在下部平台15上之第一工件W1相接觸。維持住該真空環境且上部平台17被朝向下部平台15降下以將第一及第二工件W1及W2壓迫在上部及下部平台17及15之間。
當第一及第二工件W1及W2被壓迫時,加熱器被啟動用以加熱第一及第二工件W1及W2,藉此增加未固化膜狀材料W6之黏滯性。工件固持器25被升起離開下部平台15且從第二工件W2上移除。
在一預定時間內,第一及第二工件W1及W2之壓迫係持續的,其後,真空環境形成單元21釋放真空狀態,使得第一及第二工件W1及W2被曝露至例如大氣壓力中。上部平台17被升起離開下部平台15,使得上部平台17從第二工件W2分離。下部平台15停止真空吸力,藉此從下部平台15釋放第一工件W1與該設定在其上之第二工件W2。
以下將說明工件設定裝置7之另一操作。
從上述初始狀態,工件固持器25被降下直到在被設
定於下部平台15上之第一工件W1與由工件固持器25所固持之第二工件W2之間建立一預定短距離。該預定短距離係被決定成使得第一及第二工件W1及W2係幾乎彼此接觸但仍保持彼此分離。
真空環境形成單元21產生真空環境狀態。在該真空環境中,工件固持器25釋放第二工件W2,使得第二工件W2自由地下落在第一工件W1上且第二工件W2未固化膜狀材料W6與第一工件W1相接觸,藉此設定第二工件W2在設定下部平台15上之第一工件W1上面。從工件固持器25釋放第二工件W2係藉由降下該上部平台17使得上部平台17向下推壓第二工件W2而達成。
使該第二工件W2已被設定在第一工件W1上之真空環境被維持且上部平台17在上部及下部平台17及15之間進一步向下壓迫第一及第二工件W1及W2達一預定時間。
在第一及第二工件W1及W2之壓迫期間,加熱器加熱器被啟動以加熱第一及第二工件W1及W2來增加未固化膜狀材料W6之黏滯性。在此時,工件固持器25從第二工件W2被升起。
經過預定時間壓迫第一及第二工件W1及W2後,真空環境形成單元21取消真空環境、上部平台17被升起使得上部平台17從第二工件W2分離且從下部平台15釋放於其上設定有第二工件W2之第一工件W1。
產生真空環境之時間可適當地被改變。例如,真空環
境可在該初始狀態中產生。之後,工件固持器25被降下以在設定於下部平台15上之第一工件W1及由工件固持器25所固持之第二工件W2之間建立該預定短距離。
以下將說明工件設定裝置7之又另一操作。
從上述初始狀態,一平台定位單元45被驅動以校正在被設定在下部平台15之第一工件W1及由工件固持器25所固持之第二工件W2之間的一位置誤差。由平台定位單元45執行之位置誤差校正將在下文詳細描述。
在位置誤差校正之後,真空環境形成單元21形成真空環境。在該真空環境中,工件固持器25係朝向下部平台15下降直到第二工件W2之未固化膜狀材料W6與第一工件W1及設定在第一工件W1上之第二工件W2相接觸。
真空環境係被維持且上部平台17朝向下部平台15下降以藉此將第一及第二工件W1及W2壓迫在上部及下部平台17及15之間達一預定時間。
在第一及第二工件W1及W2之壓迫期間,加熱器被啟動以加熱第一及第二工件W1及W2且增加未固化膜狀材料W6之黏滯性。
在壓迫第一及第二工件W1及W2經過了預定時間後,上部平台17被升起離開下部平台15藉此從第二工件W2分離上部平台17。平台定位單元45被驅動以略微地振動被設定在下部平台15上的第一及第二工件W1及W2。亦即,一XYC平台(下部平台)15係相對於一XYC
床37略微地來回移動,藉此略微地振動在下部平台15上的第一及第二工件W1及W2。在此時,工件固持器25被升起離開下部平台15而使工件固持器25從第二工件W2分離。工件固持器25也可以藉由一振動器(未圖示)略微地振動,以取代或者額外地藉由下部平台15來振動第一及第二工件W1及W2。在此情況中,振動方向可能係X、Y、及Z軸線方向之至少一個。
取代或除了上述振動之外,當將工件固持器25從第二工件W2分離時,亦可供給壓縮空氣至工件固持器25。
工件設定裝置7將參照圖2及其他圖式來予以詳細說明。
工件設定裝置7具有一框架33。在框架33之較低部分,其係一XYC臺35。XYC臺35包含XYC床37及XYC平台(下部平台)15。
XYC床37與框架33係整合為一體。下部平台15係配置在XYC床37上且由其支撐。下部平台15係透過線性導引軸承、軸承、及類似軸承(未圖示)而由XYC床37所支撐。在控制單元13之控制下,下部平台15係藉由一致動器(未圖示)驅動,諸如一伺服馬達及一線性馬達,以使得下部平台15在X及Y軸線方向被移動及被定位且繞一C軸線旋轉及定位。該C軸線通過XYC床37之中央且在Z軸線方向延伸。
除了X及Y軸線方向及圍繞C軸線之外,下部平台(XYC平台)15可圍繞XYC床37上的A及B軸線而被
旋轉及被定位。A軸線通過XYC臺35之中央且在X軸線方向延伸及B軸線通過XYC臺35之中央且在Y軸線方向延伸。
第一工件W1係藉由一機器人(未圖示)攜載至下部平台15上之一預定位置、藉由一真空泵(未圖示)予以抽真空且係緊密地設定在下部平台15上之該預定位置。下部平台15之頂面具有凸部(未圖示)且第一工件W1係與凸部接觸使得第一工件W1係正確地被定位且設定在X及Y軸線方向及圍繞C軸線的下部平台15上。
配置在下部平台15上之上部平台17係透過線性導引軸承(未圖示)而藉由框架33來支撐。在控制單元13之控制下,上部平台17藉由一致動器(未圖示),諸如一伺服馬達及一線性馬達,而在Z軸線方向被移動且被定位。
如上所述,工件固持單元19包含工件固持器平台29、連接構件31、及工件固持器25。工件固持器平台29係在上部平台17上方且離開上部平台17且係透過線性導引軸承(未圖示)而藉由框架33來支撐。在控制單元13之控制下,工件固持器平台29係藉由一致動器(未圖示),諸如一伺服馬達及一線性馬達,而在Z軸線方向被移動及被定位。
以此方式,上部平台17及工件固持單元19係相對於下部平台15各自地在X、Y、Z軸線方向及圍繞C軸線被移動及被定位。
依照該實施例,雖然工件固持器平台29(工件固持單元19)係藉由框架33支撐,但是工件固持器平台29可以透過線性導引軸承(未圖示而)藉由上部平台17被支撐,使得工件固持器平台29相對於上部平台17在Z軸線方向上被移動及被定位。
真空環境形成單元21包含一下部殼體39、一上部殼體41、及一真空泵(未圖示)。下部殼體39與一框架33之下方部分係整合成一體。上部殼體41係透過線性導引軸承(未圖示)而藉由框架33之一上部所支撐。上部殼體41藉由一致動器(未圖示),諸如一氣動缸,而在Z軸線方向上被移動。
當被定位在一下方行程終端時,上部殼體41係與下部殼體39接觸以界定一密閉空間。在此時,下部及上部殼體39及41形成一真空腔室。該密閉空間容納下部平台15、上部平台17及工件固持單元19。
藉由下部及上部殼體39及41所界定之該密閉空間係被抽成真空以在設定於下部平台15上之第一工件W1及由工件固持單元19固持或被設定在第一工件W1上之第二工件W2周圍建立真空環境。
當被定位在一上方終端時,上部殼體41從下部殼體39被隔開以形成一真空腔室之開口。透過該開口,第一及第二工件W1及W2係從前存放台3及塗佈單元5被饋給至下部平台15及工件固持單元19且凝固成產品W之第一及第二工件W1及W2係從工件設定裝置7被轉移至固
化/卸離單元9。
工件設定裝置7之加熱器被設定在上部平台17及下部平台15之至少一者上,以加熱第一及第二工件W1及W2。
工件設定裝置7亦包含一照相機43以拍攝放置在第二工件W2之基底材料W5上之目標(未圖示)。該拍攝目標係用以偵測沿X及Y軸線方向及圍繞C軸線之第二工件W2相對於設定在下部平台15上之第一工件W1之位置誤差。
該測量位置誤差係藉由平台定位單元45校正。亦即,下部平台(XYC平台)15係被移動且相對於XYC床37旋轉以消除位置誤差使得第二工件W2相對於設定在下部平台15上之第一工件W1正確地被定位。
照相機43可以拍攝放置在第一工件W1之基底材料W3上之目標,以發現第一工件W1相對於在其上設定該第一工件W1之下部平台15之位置誤差。
根據所偵測到的第一及第二工件W1及W2之位置誤差,第二工件W2可相對於第一工件W1而正確地被定位。
以下將詳細說明工件固持器25。
工件固持器25在預定位置處與第二工件W2之基底材料W5之頂面相嚙合,以藉此固持第二工件W2。
如圖5A及5B所繪示,每個工件固持器25具有一圓柱形主體27及配置在主體27之一開口處之黏著劑49。
黏著劑49係覆蓋在主體27之開口之周邊的一薄膜,其中該開口係位在主體27之一軸向末端。
為了固持第二工件W2,黏著劑49與第二工件W2之平坦表面接觸且主體27之開口面朝向第二工件W2。
當每個工件固持器25之黏著劑49與第二工件W2之平坦表面相接觸時,亦即膜狀材料W6與基底材料W5相對置之表面,主體27之內部被置於一真空狀態或一低於大氣壓力的低壓力狀態,藉此固持該第二工件W2。
當主體27內部之真空狀態被解除時,或當主體27之內部恢復大氣壓力時,或當工件固持器25及藉由工件固持器25所固持之第二工件W2被置於真空環境時,至少黏著劑49之黏著力可以支撐第二工件W2之重量及固持該第二工件W2。
當第二工件W2從工件固持器25釋放以及在重覆使用後黏著能力略微下降時,該黏著劑49(例如不具黏性之矽基黏著劑)大致上係不會轉移至第二工件W2。
在每個工件固持器25中,圓柱形主體27至少部分地包含一圓柱形彈性構件51。
更精確地說,主體27具有圓柱形彈性構件51(諸如一橡膠波紋管狀真空墊51)、一由剛性材料(諸如金屬及硬人工合成樹脂)所製成之工件側構件53及一由剛性材料(諸如金屬及硬人工合成樹脂)所製成之連接側構件55。
工件側構件53在第一軸向末端具有一平坦表面。一
穿孔57係形成於平坦表面之中央。該穿孔57經形成而正交於平坦表面,亦即,在工件側構件53之一軸向方向,以使工件側構件53形成圓柱狀或環形。
工件側構件53之中央軸線(亦即,穿孔57之中央軸線)係與彈性構件51之中央軸線(亦即,一界定在內部彈性構件51中之穿孔的中央軸線)重合。工件側構件53之一第二軸向末端與圓柱形彈性構件51之一第一軸向末端一體式地嚙合在一起。
連接側構件55具有一中央穿孔59及具有一圓柱狀或一環圈之一形狀。連接側構件55之中央軸線(亦即,穿孔59之中央軸線)與圓柱形彈性構件51之中央軸線(亦即,該彈性構件51之穿孔之中央軸線)重合。連接側構件55之一第一軸向末端與彈性構件51之一第二軸向末端在遠離工件側構件53之一位置處一體式地嚙合在一起。
黏著劑49係一被施加於工件側構件53之與彈性構件51相對置的一末端面的環形薄膜。
相對置於彈性構件51的連接側構件55之一第二軸向末端(圖5A之上部側面)具有一使穿孔59延伸穿過之一公螺紋61。
連接側構件55之公螺紋61係螺合至圓柱狀連接構件31中,藉此使工件固持器25與連接構件31整合在一起。工件固持器25之中央軸線(包含圓柱形彈性構件51、工件側構件53、及連接側構件55)接合至沿Z軸線方向延伸之連接構件31。
通過工件固持器平台29及每個連接構件31之內部空間,一真空泵(未圖示)將每個工件固持器25之一內部空間抽真空以使第二工件W2朝向工件固持器25靠攏。
亦可使用一構造來供應加壓空氣至每個工件固持器25之內部空間。供應加壓空氣至每個工件固持器25可導致工件固持器25從第二工件W2移除。
在圖5A及5B中,黏著劑49係以沿著工件側構件53之環形開口之一環圈形狀被施加。取代地,黏著劑49亦可以被施加於整個工件側構件53之環形開口,或環狀地沿著該開口之一內部圓周來施加,或以沿著該開口之多個環圈方式來施加。
如圖6A、6B、6C所繪示,工件固持器25係可修改的。
在圖6A中,圖5A之工件側構件53係被省略且黏著劑49係直接地施加於圓柱形彈性構件51之一開口。亦即,圖6A之工件固持器25之圓柱形主體27包含圓柱形彈性構件51及剛性連接側構件55。連接側構件55係與中央穿孔59形成環形。連接側構件55之中央軸線與圓柱形彈性構件51之中央軸線相重合。連接側構件55之第一軸向末端與彈性構件51之第二軸向末端一體式地嚙合在一起。黏著劑49係施加於彈性構件51之第一軸向末端之一環形薄膜。
在圖6B中,圓柱形彈性構件51之開口係不平坦的但具有一截平的圓錐形狀。在圖6C中,圖5A之工件側構件
53及圓柱形彈性構件51係被省略且黏著劑49係直接地施加於連接側構件55之開口。雖然未圖示,但工件固持器25亦可以僅包含圓柱形彈性構件51及黏著劑49。
工件設定裝置7之操作將參考圖7至14B來說明。
在圖7之步驟S1中,一初始狀態被建立,其中上部平台17係被升起遠離下部平台15、工件固持單元19在工件固持器25被定位於下部及上部平台15及17之間的情況下被升起、第一工件W1未被設定在下部平台15上、第二工件W2未由工件固持單元19固持、真空環境形成單元21並未產生真空環境、加熱器係開啟的、且XYC平台(下部平台)15係相對於XYC床37位在一預定的預設位置處。
在步驟S3中,如圖9A及9B所繪示,控制單元13藉由指示一機器人(未圖示)攜載第一工件W1、在下部平台15上設定該第一工件W1(W1之設定過程)、及藉由一工件載具63與一機器人(未圖示)結合來攜載第二工件W2至工件固持器25。
在步驟S5中,如圖10A所繪示,藉由使用真空吸力及黏著劑49使工件固持單元19之工件固持器25降下以固持第二工件W2(W2之固持過程)。該第二工件W2包含板狀基底材料W5及形成在基底材料W5之一面上之未固化膜狀材料W6。與未固化膜狀材料W6相對置之基底材料W5的另一面係利用真空吸力及黏著劑49而由工件固持器25來固持。接著,在步驟S7中,工件載具63係
從工件設定裝置7撤回。
如圖1所繪示,未固化膜狀材料W6事先藉由塗佈單元5形成在第二工件W2之基底材料W5上。
在步驟S1中建立之初始狀態可被修改使得第一工件W1被設定在下部平台15上及第二工件W2係藉由工件固持器25固持。如圖2及9B所繪示,攜載第二工件W2至工件固持器25之工件載具63係安裝在一機器人之一臂之一前端且經構造成藉由真空吸力來固持第二工件W2。
如圖10A所繪示,在第一工件W1被設定在下部平台15上、第二工件W2藉由工件固持器25所固持且機器人(工件載具63)被撤回後,在步驟S9中,真空環境係形成於被設定於下部平台15上之第一工件W1及藉由工件固持器25固持之第二工件W2周圍。
在步驟S11中,藉由使用照相機43來測量第二工件W2相對於第一工件W1之一位置誤差,且判斷該所測量之位置誤差是否在一允許的範圍內。
若所測量之位置誤差係在可允許的範圍之外,則在步驟S13中,適當地移動及定位XYC平台15以相對於第一工件W1正確地定位該第二工件W2。之後,執行步驟S15。若所測量之位置誤差係在可允許的範圍內,則跳過步驟S13且執行步驟S15。
步驟S15判斷工件固持單元19是否必須釋放且使第二工件W2落下。該判斷係依照事先透過一輸入單元(未圖示)(諸如一觸碰面板)輸入至控制單元13的資訊來
達成。
如圖10B所繪示,若步驟S15判定工件固持單元19不釋放第二工件W2,則步驟S17保持真空狀態且使工件固持器25下降朝向第一工件W1使得第二工件W2之未固化膜狀材料W6與第一工件W1相接觸,藉此將第二工件W2設定於第一工件W1上。
如圖11A所繪示,在步驟S19中,真空狀態被維持且被定位在工件固持器25及第二工件W2上方之上部平台17被降低朝向第二工件W2,使得工件固持器25進入上部平台17之穿孔23中且上部平台17將第一及第二工件W1及W2壓迫在上部及下部平台17及15之間。第一及第二工件W1及W2之壓迫係持續一預定時間。在此時,加熱器加熱第一及第二工件W1及W2以增加未固化膜狀材料W6之黏滯性。
步驟S21判斷當第二工件W2從工件固持單元19被釋放時該XYC平台15是否必須被驅動(振動)。該判斷係依照事先透過一輸入單元(未圖示)(諸如一觸碰面板)輸入至控制單元13之資訊來達成。
若步驟S21判定XYC平台15不需要被驅動,則步驟S23維持第一及第二工件W1及W2之壓迫且將工件固持器25上升以使得工件固持器25離開第二工件W2而進一步進入上部平台17之穿孔23中,如圖11B所繪示。
步驟S25判斷在從第二工件W2分離工件固持器25及第一及第二工件W1及W2之壓迫是否已經過一預定時
間。若已經過該預定時間,則步驟S27上升上部平台17使其離開第二工件W2,之後,取消真空環境,如圖12A所繪示。
當在步驟S27中該上部平台17被升起而離開第二工件W2時,將會有工件固持器25位在上部平台17之穿孔23中之一週期期間。當上部平台17開始被升起離開第二工件W2直到在上部平台17及第二工件W2之間之一距離達到一預定值時,工件固持器25係位在上部平台17之穿孔23中。一旦在上部平台17及第二工件W2之間的距離超過該預定值時,工件固持器25離開上部平台17之穿孔23且被定位在上部平台17與第一及第二工件W1及W2之間。
在步驟S29中,停止藉由下部平台15提供給該第一工件W1之真空吸力,藉由使用工件載具63取出組合之第一及第二工件W1及W2,且下部平台15回到預設位置,如圖12B所繪示。
將組合之第一及第二工件W1及W2從下部平台15取出且以固化/卸離單元9中之紫外線來照射以固化未固化膜狀材料W6。亦即,在步驟S27中上部平台17係從第二工件W2被分離、在步驟S27中真空環境被取消、在步驟S29中被結合在一起之第一及第二工件W1及W2係從下部平台15被攜載至固化/卸離單元9、及結合在一起之第一及第二工件W1及W2之未固化膜狀材料W6係在固化/卸離單元9中被固化。
在固化膜狀材料W6後,固化/卸離裝置9從組合之第一及第二工件W1及W2卸離基底材料W5,藉此提供產品W,如圖3A及3B所繪示。
回到圖7,若步驟S15判定工件固持單元19必須釋放第二工件W2,則在步驟S31中,工件固持器25被降低直到在第一及第二工件W1及W2之間建立一預定短距離為止,如圖13A所示。
步驟S33維持步驟S9中形成之真空狀態及降低上部平台17使得第二工件W2從工件固持器25下降、第二工件W2之未固化膜狀材料W6與第一工件W1相接觸且第二工件W2被設定在第一工件W1上,如圖13B所繪示。當上部平台17被降低且向下推壓第二工件W2時,第二工件W2從工件固持器25自由落下。
在第二工件W2被設定在第一工件W1上後,在步驟S35中,上部平台17更進一步降下以將第一及第二工件W1及W2壓迫在上部及下部平台17及15之間,如圖14A所繪示。第一及第二工件W1及W2之壓迫係執行達一預定時間,且在此時,加熱器加熱第一及第二工件W1及W2以增加未固化膜狀材料W6之黏滯性。之後,執行步驟S21。
在步驟S15判定工件固持單元19必須釋放第二工件W2時,真空環境之產生可以被轉移至後面。亦即,在步驟S31中,第二工件W2被降低後,設定在下部平台15上之第一工件W1及藉由工件固持器25固持之第二工件
W2可以被置於真空環境中。
加熱第一及第二工件W1及W2及增加未固化膜狀材料W6之黏滯性至少可以在步驟S19或S35中於第一及第二工件W1及W2被壓迫期間來執行。
若圖8之步驟S21判定XYC平台15必須被驅動,則步驟S37判斷第一及第二工件W1及W2是否已經藉由上部及下部平台15及17壓迫達一預定時間。如圖14B所繪示,在該預定時間後,上部平台17從第二工件W2(步驟S39)被升起離開。
在步驟S39、步驟S41中,上部平台17從第二工件W2被分離後,XYC平台15被驅動以略微地振動第一及第二工件W1及W2且工件固持器25從第二工件W2被升起離開。
除了或額外地在步驟S41中驅動XYC平台15以略微地振動設定在下部平台15上之第一及第二工件W1及W2,亦可施加壓縮空氣至工件固持器25中且工件固持器25從第二工件W2被升起離開。
振動第一及第二工件W1及W2至少在X及Y軸線方向中之一方向或圍繞C、A、及B軸線中之一者來執行。在沒有振動第一及第二工件W1及W2的情況下,當工件固持器25從第二工件W2升起離開時,壓縮空氣可被供應至工件固持器25中。
在步驟S39中,上部平台17從第二工件W2被分離後,或在步驟S41中,工件固持器25從第二工件W2被
分離後,真空環境被取消(步驟S43)且進行至步驟S29。
如上述,依照本發明之實施例每個工件固持器25除了真空吸力外亦可藉由使用一黏著劑來固持第二工件W2且因此工件固持器25即使在真空環境中亦可以固持第二工件W2。在空氣中,第二工件W2係需要快速地固持及轉移。由於上述的原因,工件固持器25可以牢固地固持第二工件W2而不會使第二工件W2落下。
比較於當只有使用黏著劑49時,若真空吸力係被額外地使用在空氣中,則每個工件固持器25之黏著劑49將會更牢固地黏附在第二工件W2。由於黏著劑及真空吸力,工件固持器25即使在一真空中亦可確實地固持第二工件W2。
當從第二工件W2分離黏著劑49時,加壓空氣可以被供應至固持該第二工件W2之每個工件固持器25之主體27。這可以容易地將第二工件W2從其黏著劑49黏附至第二工件W2之工件固持器25來移除。
依照本實施例,每個工件固持器25之圓柱形主體27部分地具有圓柱形彈性構件51。即使第二工件W2之頂面及於其上配置黏著劑49之工件固持器25之環形底面並未彼此平行,彈性構件51可彈性地變形使得工件固持器25之底面與第二工件W2之頂面對準且變成平行,藉此確實地固持第二工件W2。
依照本實施例,每個工件固持器25可以確實固持第
二工件W2。即使工件固持器25之底面之高度或垂直位置略微彼此不同,但是工件固持器25之圓柱形彈性構件51可正確地沿著Z軸線方向變形,使得每個工件固持器25與第二工件W2相接觸而確實地固持第二工件W2。
依照本實施例,黏著劑49以一環形薄膜方式被施加於至每個工件固持器25之工件側構件53之平坦面。若黏著劑49在使用後劣化,工件側構件53之黏著劑49可以用新的黏著劑取代。上述方法簡化了每個工件固持器25之維修。
依照本實施例,每個工件固持器25連接側構件55設有螺合於連接構件31之公螺紋61。若黏著劑49及彈性構件51在使用後劣化,工件固持器25整體可以用一個新的來取代。上述方法簡化了每個工件固持器25之維修。
依照本實施例,工件設定裝置7採用每個具有黏著劑49以固持第二工件W2之工件固持器25。因此在真空環境被形成時,該工件設定裝置7可以將由工件固持器25所固持之第二工件W2設定在第一工件W1上,藉此確實防止空氣滲入第一及第二工件W1及W2之間。
依照本實施例,工件設定裝置7可以從工件固持器25釋放第二工件W2且使第二工件W2自由落下,使得第二工件W2被設定在第一工件W1上。當第二工件W2從工件固持器25釋放時,第二工件W2之內部應力被緩解而消除在第二工件W2中之一翹曲。由於內部應力被緩解,第二工件W2可被適當地設定在第一工件W1上。這可以
防止該第二工件W2以一翹曲狀態被設定在第一工件W1上。
從工件固持器25釋放第二工件W2即讓第二工件W2自由落下及設定在第一工件W1上係可防止工件固持器25在第二工件W2上留下痕跡。即使當用加熱器加熱而第一及第二工件W1及W2熱膨脹時,從工件固持器25釋放第二工件W2且使第二工件W2自由落下及設定在第一工件W1上可使在第一及第二工件W1及W2內部中所產生之熱膨脹內部應力最小化。
依照本實施例,當工件固持器25從第二工件W2分離時,工件設定裝置7可驅動平台定位單元45來略微地振動被設定在下部平台15上之第一及第二工件W1及W2。上述情況使得每個工件固持器25之黏著劑49能夠簡單地從第二工件W2移除。
略微地振動被設定在下部平台15上之第一及第二工件W1及W2及從第二工件W2分離工件固持器25之驅動平台定位單元45之技術可以經修改,以至少振動至第二工件W2或使用至少一真空吸力及黏著劑之至少一者來固持第二工件W2之工件固持器25,且從第二工件W2分離工件固持器25。
依照本發明,工件設定裝置7可不包括真空環境形成單元21或者不藉由真空環境形成單元21形成真空環境。在此情況中,可從每個工件固持器25省略掉黏著劑49。
當真空環境形成單元21及黏著劑49被省略時,控制
單元13係以如下所述之方式控制工件設定裝置7。
亦即,在上部平台17從下部平台15分離、工件固持器25位在下部及上部平台15及17之間、第一工件W1被設定在下部平台15上且第二工件W2係藉由工件固持器25所固持的狀態下,控制單元13降下該工件固持器25直到在被設定於下部平台15上之第一工件W1及由工件固持器25所固持之第二工件W2之間建立一短距離為止。
在此時,工件固持器25只藉由真空吸力固持第二工件W2。
之後,控制單元13降下該上部平台17以使第二工件W2從工件固持器25落下,使得第二工件W2之未固化膜狀材料W6與第一工件W1相接觸且第二工件W2被設定在第一工件W1上。
控制單元13在一預定時間內進一步地在上部及下部平台17及15之間降低上部平台17用以壓迫第一及第二工件W1及W2。
若真空環境形成單元21被省略而沒有省略黏著劑49時,工件固持器25係利用真空吸力及黏著劑49兩者或只利用黏著劑49來固持第二工件W2。
以此方式,本發明即使在真空環境中仍可提供固持一工件之效果。
1‧‧‧工件設定系統
3‧‧‧前存放台
5‧‧‧塗佈單元
7‧‧‧工件設定裝置
9‧‧‧固化/卸離單元
11‧‧‧後存放台
13‧‧‧控制單元
15‧‧‧下部平台
17‧‧‧上部平台
19‧‧‧工件固持單元
21‧‧‧真空環境形成單元
23‧‧‧穿孔
25‧‧‧工件固持器
27‧‧‧主體
29‧‧‧工件固持器平台
31‧‧‧連接構件
33‧‧‧框架
35‧‧‧XYC臺
37‧‧‧XYC床
39‧‧‧下部殼體
41‧‧‧上部殼體
43‧‧‧照相機
45‧‧‧平台定位單元
49‧‧‧黏著劑
51‧‧‧彈性構件
53‧‧‧工件側構件
55‧‧‧連接側構件
57‧‧‧穿孔
59‧‧‧中央穿孔
61‧‧‧公螺紋
63‧‧‧工件載具
W‧‧‧產品
W1‧‧‧第一工件
W2‧‧‧第二工件
W3‧‧‧基底材料
W4‧‧‧突起
W5‧‧‧基底材料
W6‧‧‧未固化膜狀材料
圖1係一方塊示意圖,其概要性地繪示依照本發明之一實施例之涉及一工件設定裝置之一工件設定系統;圖2繪示圖1之工件設定裝置;圖3A及3B繪示藉由圖2之工件設定裝置由第一及第二工件所形成之一產品,其中圖3A係一平面圖而圖3B係從圖3A之箭頭IIIB觀看之一側視圖;圖4A及4B係大致地圖解說明在圖3A及3B中繪示之形成產品的步驟;圖5A及5B繪示圖2之工件設定裝置之一工件固持器,其中圖5A係一截面圖而圖5B係從圖5A之箭頭VB所觀看之視圖;圖6A、6B及6C繪示圖5A及5B之工件固持器之修改例,其中圖6A係一對應至圖5A之修改、圖6B係圖6A之一部分VIB之修改,而圖6C係對應至圖5A之另一修改;圖7及8係圖解說明圖2之工件設定裝置之操作的流程圖;且圖9A、9B、10A、10B、11A、11B、12A、12B、13A、13B、14A及14B係圖解說明依照圖7及8之流程圖之圖2的工件設定裝置之操作。
25‧‧‧工件固持器
27‧‧‧主體
31‧‧‧連接構件
49‧‧‧黏著劑
51‧‧‧彈性構件
53‧‧‧工件側構件
55‧‧‧連接側構件
57‧‧‧穿孔
59‧‧‧中央穿孔
61‧‧‧公螺紋
Claims (4)
- 一種工件固持器,包括:一圓柱形主體,至少部分地包含一圓柱形彈性構件;及一黏著劑,配置在該圓柱形主體之一開口處;其中:該圓柱形主體另包含一高剛性的工件側構件及一高剛性的連接側構件;該工件側構件具有一設有第一及第二端部及一穿孔之圓柱形形狀,該第一端部具有一平坦面,該穿孔被形成為沿該平坦面之法線方向穿過該第一端部之平坦面的中央,該工件側構件與該彈性構件軸向吻合,該工件側構件之第二端部與彈性構件之一第一端部相嚙合;該連接側構件具有一圓柱形形狀,該圓柱形形狀具有一中央穿孔,該連接側構件與該彈性構件軸向吻合,該連接側構件之一第一端部與該彈性構件之一第二端部相嚙合且藉由該彈性構件***置於該連接側構件與該工件側構件之間而與該工件側構件間隔開;且該黏著劑被形成為在該工件側構件之該第一端部之該平坦面上的一環形薄膜。
- 一種工件固持器,包括:一圓柱形主體,至少部分地包含一圓柱形彈性構件;及一黏著劑,配置在該圓柱形主體之一開口處; 其中:該圓柱形主體另包含一高剛性的連接側構件;該連接側構件具有一圓柱形形狀,該圓柱形形狀具有一中央穿孔,該連接側構件係與該彈性構件軸向吻合,該連接側構件之一第一端部係與該彈性構件之一第二端部相嚙合;且該黏著劑被形成為在該彈性構件之一第一端部上之一環形薄膜。
- 一種工件設定裝置,包括:一第一平台,一第一工件被設定於其上;一第二平台,其係可朝向及遠離該第一平台而移動且相對於該第一平台被定位;一工件固持單元,其具有複數個如申請專利範圍第1或2項之工件固持器,該等工件固持器之每一者的黏著劑係面朝向該第一平台,該等工件固持器固持一第二工件且係可朝向及遠離該第一平台而移動且相對於該第一平台被定位;一真空環境形成單元,其係當由該等工件固持器所固持之該第二工件被設定在已被設定在該第一平台上之該第一工件上時使該第一及第二工件處於真空環境中;及一控制單元,在該第二平台從該第一平台分離、該等工件固持器被定位在第一及第二平台之間、該第一工件被設定在該第一平台上且該第二工件由該等工件固持器所固持之一狀態中,該控制單元係經構造成以如下方式來控制 該第一平台、第二平台、工件固持單元及真空產生單元:(a)藉由該真空環境形成單元形成真空環境,(b)將該等工件固持器朝向該第一平台移動而使得由該等工件固持器所固持之該第二工件被設定在已被設定在該第一平台上之該第一工件上,(c)將該第二平台朝向該第一平台移動而使得該第一及第二工件被壓迫於該第一及第二平台之間,(d)在該第一及第二工件之壓迫期間,使該等工件固持器移動離開該第一平台而使得該等工件固持器從該第二工件上移除,及(e)在實施該第一及第二工件之該壓迫達一預定時間之後,消除由該真空環境形成單元所形成之該真空環境。
- 一種工件設定方法,包括:將一第一工件設定在一第一平台上;藉由一工件固持器來固持包含一板狀基底材料及一配置在該基底材料之一面上之未固化膜狀材料的一第二工件,該工件固持器係採用黏著劑與真空吸力而與該第二工件之另一面相嚙合;形成真空環境且使被設定在該第一平台上之該第一工件及由該工件固持器固持之該第二工件處於該真空環境中;在維持該真空環境的同時,藉由移動固持該第二工件之工件固持器朝向被設定在該第一平台上之該第一工件而 將該第二工件設定在該第一工件上,使得該第二工件之未固化膜狀材料與該第一工件相接觸而使該第二工件被設定在該第一工件上;在該第一及第二工件***置在該第一平台及一被定位成與該第一平台相對置且位在該第一平台上方之第二平台之間的情況下,將該第一工件與被設定在該第一工件上之該第二工件壓迫於該第一及第二平台之間;且在壓迫該第一及第二工件期間將該工件固持器從該第二工件分離。
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