机械手臂及应用此机械手臂的搬运板材的方法

摘要

一种机械手臂及应用此机械手臂的搬运板材的方法。此机械手臂包括本体及多个活动支架，其中活动支架可活动地设置于本体上，并可凸出于本体外，以承载板材。由于活动支架可增大承载面积，因此可减少在板材搬运时所发生的变形量，且还因活动支架可自由伸缩，因此可降低机械手臂与储存盒或其承载架误触的机会，进而提高工艺合格率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械手臂及应用此机械手臂的搬运板材的方法，且特别是涉及一种具有伸缩式活动支架的机械手臂及应用此机械手臂的搬运板材的方法。

背景技术

随着多媒体技术的高度发展，目前图像信息的传递大多已由模拟转为数字传输，而为了配合现代生活方式，视频或图像装置的体积也日渐趋于轻薄。传统的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器虽然具有优异的显示质量与低成本等优点，但是由于其内部电子腔的结构，使得显示器无法符合薄型化、轻量化以及低消耗功率的需求，且使用者观看时亦存在辐射线伤眼等问题。因此，随着近年来光电技术与半导体制造技术的成熟，平面显示器(Flat Panel Display)便蓬勃发展起来，其中液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)基于其低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等优点，更逐渐取代传统的阴极射线管显示器而成为近年来显示器产品的主流。

液晶显示器主要包括液晶显示面板(liquid crystal panel)及背光模块(back light module)，其中液晶显示面板由彩色滤光片(Color Filter，C/F)、薄膜晶体管阵列基板(thin film transistor array)以及设置于此两基板间的液晶层所构成，而背光模块用以提供此液晶显示面板所需的面光源，以使液晶显示器达到显示的效果。公知的薄膜晶体管阵列基板在制造上通过多道掩膜工艺，而在玻璃基板上制造阵列排列的多个薄膜晶体管，以作为驱动液晶层的主动元件。其中，玻璃基板在进入工艺前，先放置于储存盒中，待欲进行制造工艺时，再通过机械手臂将玻璃基板从储存盒中取出，并将其搬运至工艺机台。

请参照图1A与1B，其分别为一种公知的应用机械手臂搬运玻璃基板的主视图与俯视图。储存盒120内具有多个承载架122，其中承载架122上设置有玻璃基板140。搬运时，机械手臂100进入储存盒120中，以将玻璃基板140由承载架122上取出。然而，公知此种机械手臂100由于其可承载玻璃基板140的面积较小，因此在搬运时，容易发生如图中所示玻璃基板140外缘向下弯曲的现象，而此现象在玻璃基板140尺寸增大时将更为明显。如此一来，机械手臂100在储存盒120内的可活动的空间将被压缩，使得机械手臂的控制较为不易，且当机械手臂100承载玻璃基板140进出储存盒120时，玻璃基板140可能与储存盒120的承载架122发生误触，因而导致玻璃基板140受到破坏。

为避免上述玻璃基板弯曲量过大的问题，公知技术是提出另一种具有较大的承载面积的机械手臂。请参照图2A与2B，其分别为公知的另一种应用机械手臂搬运玻璃基板的主视图与俯视图。为增加可承载面积，机械手臂200的本体202两侧延伸有多个支架204，用以加大机械手臂200和玻璃基板240的接触面积，使得原本可能发生弯曲的玻璃基板240的边缘得到足够的支承，以有效减少玻璃基板240的弯曲量。然而，公知此种在机械手臂200的本体202两侧设置支架204的设计，虽可改善玻璃基板240因尺寸增大而容易弯曲的问题，但也因为支架204的存在，使得机械手臂200的整体体积变大，而本体202亦可能受到支架204的重量影响而产生变形。如此一来，机械手臂200在储存盒220内的活动空间将相对变小，且机械手臂200在搬运的过程中，支架204亦可能和储存盒220及其承载架222发生误触。

同理，在工艺端的机台内通常设有支承销(stage lift pin)，以支承基板的上下移动，然而当通过图2所示机械手臂200将玻璃基板移入或移出工艺机台，以进行相关工艺时，机械手臂200的支架204便可能和支承销产生碰撞，而造成机械手臂200与支承销的损坏。

综上所述，公知的机械手臂通常具有提供基板的支承面积不大，容易造成基板变形的问题，而若为了增加支承面积而于机械手臂外侧增设支架，又可能由于体积过大，而使得机械手臂与储存盒或工艺机台内的支承销发生误触等问题。因此，提供一种新型的机械手臂以解决前述问题已成为重要的课题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有伸缩式活动支架的机械手臂，用以提供板材较大的支承面积，以减少板材的变形，并增加搬运时的稳定度。

本发明的另一目的是提供一种具有伸缩式活动支架的机械手臂，以增加机械手臂在储存盒内与工艺机台内的活动空间，进而降低机械手臂与储存盒发生误触的机率。

本发明的又一目的是提供一种搬运板材的方法，其可利用上述具有伸缩式活动支架的机械手臂来搬运板材，以增加搬运时的操控性，并可避免机械手臂与储存盒、储存盒的承载架或工艺机台内的支承销发生误触，进而提高制造合格率。

基于上述目的，本发明提出一种机械手臂，其适于搬运板材。此机械手臂例如由本体及多个活动支架所构成，其中活动支架可活动地设置于本体上，并可凸出于本体外，以承载板材。

基于上述目的，本发明提出一种搬运板材的方法，其适于通过机械手臂自承载架上取出板材。其中，机械手臂例如包括本体以及多个活动支架，且活动支架可活动地设置于本体上。首先，移动机械手臂至板材下方，此时活动支架内缩于本体内。接着，驱动活动支架，以使活动支架凸出于本体外。然后，移动此机械手臂，以使本体与活动支架承靠板材，并使板材与承载架分离。之后，移动机械手臂，以使机械手臂连同其所承载的板材离开承载架。

基于上述目的，本发明还提出一种搬运板材的方法，其适于通过机械手臂将其所承载的板材放置于承载架上。其中，机械手臂例如包括本体以及多个活动支架，且活动支架可活动地设置于本体上并凸出于本体外，以承载板材。首先，移动机械手臂至承载架上方。接着，移动机械手臂，以使承载架承靠板材，并使板材与机械手臂分离。然后，驱动活动支架，以使活动支架缩回本体内。之后，移动机械手臂，以使机械手臂离开承载架。

基于上述目的，本发明另提出一种搬运板材的方法，其适于通过机械手臂自承载架上取出板材。其中，机械手臂例如包括本体以及多个活动支架，且活动支架可活动地设置于本体上并凸出于本体外，以承载板材。而且，本体与活动支架的下表面还设置有多个吸盘。首先，移动机械手臂至板材上方，其中活动支架内缩于本体内。然后，驱动活动支架，以使活动支架凸出于本体外。接着，向下移动机械手臂，以使吸盘吸附于板材的上表面。然后，向上移动机械手臂，以带动板材与承载架分离。之后，移动机械手臂，以使机械手臂连同其所承载的板材离开承载架。

基于上述目的，本发明再提出一种搬运板材的方法，其适于通过机械手臂将其所承载的板材放置于承载架上。其中，机械手臂例如包括本体以及多个活动支架，且活动支架可活动地设置于本体上并凸出于本体外，以承载板材。而且，本体与活动支架的下表面还设置有多个吸盘。首先，移动机械手臂与其所吸附的板材至承载架上方。然后，向下移动机械手臂，以将板材放置于承载架上。接着，向上移动机械手臂，以使机械手臂与板材分离。然后，驱动活动支架，以使活动支架缩回本体内。之后，移动机械手臂，以使机械手臂离开承载架。

综上所述，在本发明的机械手臂及应用此机械手臂的搬运板材的方法中，通过机械手臂的活动支架，可有效增加板材支承面积，减缓板材变形，且活动支架的伸缩式的设计，可在搬运板材时降低机械手臂与储存盒、储存盒的承载架发生误触的机率。另外，也可降低机械手臂与工艺机台内的支承销发生误触的机率。此外，本体与活动支架上所设置的真空吸盘亦可在搬运板材时，大幅增加板材的稳定度。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A与1B分别为一种公知的应用机械手臂搬运玻璃基板的主视图与俯视图。

图2A与2B分别为另一种公知的应用机械手臂搬运玻璃基板的主视图与俯视图。

图3为本发明的第一实施例的一种伸缩机械手臂的俯视图。

图4A～4C依次为图3的机械手臂自储存盒取出玻璃基板的主视图。

图5A～5C分别为图4A～4C的俯视图。

图6A～6C依次为吸盘及活动支架设于下方的机械手臂，其自储存盒取出玻璃基板的主视图。

图7为本发明的第二实施例的一种机械手臂的俯视图。

图8本发明的第三实施例的一种机械手臂的俯视图。

图9为本发明的第四实施例的一种机械手臂的俯视图。

图10A与10B分别为本发明的第五实施例的一种机械手臂的俯视图与主视图。

图11A～11C分别为本发明的不同类型的活动支架的示意图。

主要元件标记说明

100、200：机械手臂

120、220：储存盒

122、222：承载架

140、240：玻璃基板

202：本体

204：支架

300、400、600、700、800：机械手臂

302、402、602、702、802：本体

304、404、604、704、804：活动支架

306、406、606、706、806：吸盘

320：储存盒

322：承载架

340：玻璃基板

910a、910b、910c：活动支架

912a、912b、912c：吸盘

916b：机械式传动元件

916c：电磁元件

914a、914b、914c：内管

具体实施方式

下文以液晶显示面板的玻璃基板为例来说明本发明的机械手臂及应用此机械手臂进行搬运的工作方法，当然，依照本发明的特征，本发明的机械手臂及应用此机械手臂的搬运板材的方法并不限于上述用途。

请参照图3，其为本发明的第一实施例的一种伸缩机械手臂的俯视图。机械手臂300例如包括本体302、多个活动支架304以及多个吸盘306，其中活动支架304滑设于本体302上，并对称设置于本体302的两侧，以通过滑动的方式伸出于本体302外来承载玻璃基板340(表示于图4A～4C)。此外，吸盘306设置于本体302与活动支架304上，用以在搬运的过程中吸附玻璃基板340(表示于图4A～4C)，以提高玻璃基板340(表示于图4A～4C)的稳定度。

请同时参照图4A～4C以及图5A～5C，其中图4A～4C依次为上述本发明的机械手臂自储存盒取出玻璃基板的主视图，而图5A～5C分别为图4A～4C的俯视图。储存盒320内例如具有多个承载架322，且承载架322上例如设置有玻璃基板340，其材质例如是玻璃或其它种类的基材。

首先，如图4A与5A所示，机械手臂300移动至玻璃基板340下方，其中机械手臂300在移动时，活动支架304(表示于图4B)内缩于本体302(表示于图4B)内。如此一来，可有效减少活动支架304与储存盒320及其承载架322误触的机会。

接着，如图4B与5B所示，当机械手臂300到达玻璃基板340下方的定位后，机械手臂300的活动支架304伸出于本体302外，其中关于驱动活动支架304的方法将于下文中加以说明。

然后，如图4C与5C所示，机械手臂300向上移动，其中活动支架304穿过承载架322，并与本体302承靠于玻璃基板340下方，其中例如可利用抽真空的方式来使本体302与活动支架304上的吸盘306吸附于玻璃基板340表面，以由机械手臂300带动玻璃基板340向上而与承载架322分离。之后，机械手臂300便可由先前进入储存盒320的反方向退出储存盒320，以将玻璃基板340自储存盒320中取出。

同理，应用本发明的机械手臂亦可将玻璃基板放回储存盒的承载架，其相关流程如图4C～4A以及图5C～5A所示，且依上述步骤反向操作。

首先，如图4C与5C所示，机械手臂300的活动支架304凸出于本体302外，用以承载玻璃基板340，并带动玻璃基板340到达储存盒320的承载架322上方。

接着，如图4B与5B所示，机械手臂300向下移动，以将玻璃基板340放置于承载架322上方。其中，在解除真空之后，可移除本体302与活动支架304上的吸盘306对玻璃基板340的吸力，而使机械手臂300可顺利离开玻璃基板340表面，且机械手臂300的活动支架304可穿过承载玻璃基板340的承载架322，来到承载架322的下方。

之后，如图4A与5A所示，活动支架304受到驱动而向内收缩于本体302内，而机械手臂300便可沿着先前进入储存盒320的反方向离开储存盒320。其中，由于活动支架304(表示于图4B)内缩于本体302(表示于图4B)内，因此在机械手臂300离开储存盒320时，可有效避免活动支架304与储存盒320及其承载架322发生误触。

然而，除了上述实施例之外，本发明亦可将吸盘改为设置在机械手臂的下方，以提供不同的操作方式，其相关流程将于下文中说明。

图6A～6C依次为吸盘及活动支架设于下方的机械手臂，其自储存盒取出玻璃基板的主视图。首先，如图6A所示，移动机械手臂300至玻璃基板340上方，此时活动支架304(表示于图6B)内缩于本体302(表示于图6B)内。接着，如图6B所示，机械手臂300定位后，驱动活动支架304，以使活动支架304凸出于本体302外，其中吸盘306设置于本体302与支架304的下表面。然后，如图6C所示，向下移动机械手臂300，以使吸盘306吸附于玻璃基板340的上表面。然后，向上移动机械手臂300，以带动玻璃基板340与承载架322分离。之后，机械手臂300便可由先前进入储存盒320的反方向退出储存盒320，以将玻璃基板340自储存盒320中取出。

当然，除了将玻璃基板340从储存盒320搬出外，本发明的下方具有吸盘306的机械手臂300亦可以将玻璃基板340由外界搬入储存盒320中，其相关流程如图6C～6A所示。

首先，如图6C所示，移动机械手臂300与其所吸附的玻璃基板340至承载架322上方。接着，向下移动机械手臂300，以将玻璃基板340放置于承载架322上。之后，如图6B所示，解除真空，以将本体302与活动支架304上的吸盘306的吸附力解除，并向上移动机械手臂300，以使机械手臂300与玻璃基板340分离。然后，如图6A所示，驱动活动支架304，以使活动支架304缩回本体302内。之后，机械手臂300便可沿着先前进入储存盒320的反方向离开储存盒320。

承上所述，本发明的机械手臂设置有伸缩式的活动支架，其中当机械手臂在进出储存盒时，可使活动支架内缩于本体内，以增加机械手臂在储存盒内的活动空间，进而降低活动支架与储存盒发生误触的机会。同理，本发明的机械手臂也可降低在工艺机台内与支承销发生误触的机会，然其相关的机械手臂的工作方式因与上述实施例类似，因此不再重复赘述。

值得一提的是，本发明的机械手臂并非仅限于如图3所示，其中在不脱离本发明的精神范围内，所属技术领域的技术人员还可依实际的工艺需求，而对活动支架的形状、位置及其与本体的结合方式进行设计，且吸盘亦可选择性地设置于本体或活动支架上，以达最佳化的工艺效果。下文举出本发明的其它多种不同类型的机械手臂。

请参照图7，其为本发明的第二实施例的一种机械手臂的俯视图。机械手臂400例如包括本体402、多个活动支架404以及多个设置于本体402与活动支架404上的吸盘406，其中活动支架404滑设于本体402上，并交错地设置于本体402的两侧，以通过滑动的方式伸出于本体402外来承载玻璃基板。此外，吸盘406用以在搬运的过程中吸附玻璃基板，进而提高玻璃基板的稳定度。由于活动支架404交错设置于本体402上，因此可使得活动支架404的伸缩长度较长，支承范围更大，更有助于缩减玻璃基板受到机械手臂400承载时的变形量。

此外，本发明的机械手臂的活动支架亦不限于只往单方向延伸，也可以同时往两个不同的方向延伸，图8为本发明的第三实施例的一种机械手臂的俯视图。机械手臂600例如包括本体602、多个活动支架604以及多个设置于本体602与活动支架604上的吸盘606。其中，活动支架604的一端滑设于本体602上，并对称设置于本体602的两侧，且活动支架604可由滑动的方式伸出于本体602外以承载玻璃基板340。值得注意的是，由于此机械手臂600的的活动支架604在X轴与Y轴方向皆具有较大的承载面积，因而可更进一步减少玻璃基板340在搬运时可能产生的向下弯曲的现象。

本发明的活动支架除以上述滑动方式设置于本体上之外，亦可通过枢接或其它方式与本体结合。

请参照图9，其为本发明的第四实施例的一种机械手臂的示意图。机械手臂700例如包括本体702、多个活动支架704以及多个设置于本体702与活动支架704上的吸盘706。其中，活动支架704的一端枢设于本体702上，且活动支架704可沿机械手臂700的承载面旋转而凸出于机械手臂700，以承载玻璃基板。

此外，请参照图10A与10B，其分别为本发明的第五实施例的一种机械手臂的俯视图与主视图。机械手臂800例如包括本体802、多个活动支架804以及多个设置于本体802与活动支架804上的吸盘806。活动支架804枢设于本体802的两侧面，且活动支架804可由本体802的两侧向上翻转至机械手臂800的承载面，以承载玻璃基板。

值得一提的是，本发明的机械手臂的活动支架可具有多种不同的驱动方式，图11A～11C分别为本发明的不同类型的活动支架的示意图。

如图11A所示，活动支架910a为气动式支架，其中通过将高压空气注入活动支架910a，以利用其内外的压力差使活动支架910a由本体(图中未表示)向外伸出。同理，也可对活动支架910a进行抽气，当内部压力小于外部时，活动支架910a将往内缩。如图11B所示，活动支架910b的驱动方式为机械式驱动，其中利用机械式传动元件916b的带动，可使活动支架910b伸缩。如图11C所示，活动支架910a亦例如是电磁式支架，其中通过电磁元件916c可带动活动支架910c伸缩。其中，上述气动式支架具有重量轻、易于设计的优点，机械式支架具有定位准确特性，而电磁式则因为是非接触式的驱动，因此不易耗损。此外，若活动支架910a、910b、910c上设置附有吸盘912a、912b、912c，亦可在活动支架910a、910b、910c内设置内管914a、914b、914c，也通过内管914a、914b、914c的抽气与放气来使吸盘912a、912b、912c工作。

值得注意的是，上述所举的实施例的机械手臂，其活动支架皆从本体两侧伸出于本体外，且本体的形状为长方体形。然而，本发明的活动支架并不限于从本体两侧伸出本体外，亦可以从本体其它位置水平伸出，以承载玻璃基板。此外，本发明的本体的形状亦不限于长方体形，也可为其它任何适当的形状，而除了上述实施例所提的玻璃基板之外，本发明的机械手臂还可应用于搬运晶片或薄型物(如纸板或金属板等)等板材。

综上所述，本发明的机械手臂至少具有下列特征与优点：

1.本体与两侧的活动支架的设计可增加板材的支承面积，进而减小板材受机械手臂承载时可能产生的变形。

2.活动支架具有可伸缩的设计，因此可有效增加机械手臂在储存盒内以及工艺机台内的活动空间，便于机械手臂的操控，且使得储存盒与工艺机台的结构不需受到机械手臂的外形限制，因而在设计上更具弹性。

3.活动支架的可伸缩的设计可避免机械手臂在搬运板材时，与储存盒上的承载架或工艺机台内的支承销产生不当的误触，因此有助于提高工艺合格率。

4.本体与活动支架上可选择性地设置吸盘，以提高板材在搬运时的稳定度，减缓板材晃动的状况。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。