專利名稱：微感知夾持裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明系關于一種夾持裝置，詳言之，系關于一種微感知夾持裝置。
背景技術：
在現(xiàn)有的精微夾具的領域中，皆采用半導體制造工藝所制作的微應變規(guī)夾持裝置作為夾持結構，感知的能力來自于夾持的過程中應變規(guī)的變形偵測。然而，這種習知夾具的夾持原理在處理微米級的元件時有一個很難克服的缺點，很難避免微小元件之間的黏滯力，容易造成夾持放松的過程中，微米元件黏滯于夾臂上，造成夾持取放的困難。以下為關于精微夾具的現(xiàn)有技術文獻?，F(xiàn)有技術文獻1 (夾持裝置，中國臺灣專利公開第200923456號，鴻海精密工業(yè)股份有限公司)該專利揭示一種夾持裝置，用于夾持具有一外圓周面的元件(如鏡片)，當利用夾持裝置對具有一外圓周面的元件進行夾持時，由于第一夾爪、第二夾爪及連接桿與元件之外圓周面形成三個不同的接觸位置，故該夾持裝置可顯著提高其對元件進行夾持時的操作穩(wěn)定性。該專利所提出的夾持機構上并無整合力量感測器，因此無法得知并控制實際夾持時所施加的力量，在某些夾持應用中，可能會造成被夾持元件的變形。現(xiàn)有技術文獻2(具有一整合力量感測器的夾緊元件，中國臺灣專利公告第 1231244號，瑞士的艾斯克通商公司)該專利提出一種夾緊元件，能夠在基板傳送過程中探測出基板被掛住或卡住，而在基板受到損害的前停止傳送裝置。夾緊元件上的兩個支腿分別帶有用于夾緊基板的夾爪，這兩個夾爪都各有一個夾板，能夠相對于相應的支腿沿傳送方向移動，而感測器檢測第一夾板相對第一支腿的偏轉，一旦所測的偏轉超過一個預定臨界值，夾緊元件就會張開。該專利雖然可透過感測器監(jiān)測夾持狀態(tài)，但對于特定的被夾持元件，在夾爪放開時，元件可能會附著在夾板上，而必須透過外力才能讓被夾持元件脫離夾板，此一現(xiàn)象在微米元件尤其明顯。現(xiàn)有技術文獻3 (微機電用夾爪構造，中國臺灣專利公告第I2M697號，國立高雄應用科技大學)該專利提出一種微機電用夾爪構造，由促動部輸出抵推動力，并由抵推部帶動側臂部并進一步造成夾持部連動，以完成夾取動作。此一構造可簡化操作夾取動作，免除傳統(tǒng)額外的齒輪或凸輪等傳動機構。該專利所提出的夾爪構造雖可夾持微米元件，但夾爪構造中同樣沒有整合力量感測器，無法有效控制夾持力道，且亦沒有對夾持微米元件所可能發(fā)生的黏滯問題提出解決辦法?，F(xiàn)有技術文獻4( 一種壓電式柔性驅動放大可調(diào)量程微夾持手，中國專利申請第 01140450. 7號，中國清華大學)
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該專利提出一種壓電式柔性驅動放大可調(diào)量程微夾持手，克服已有技術的不足之處，采用壓電驅動輸出位移，利用柔性鉸鏈新型機械增幅機構，按照杠桿原理對微位移進行定量放大，并使夾持范圍可調(diào)。該專利的提出的夾持構造中包括一尺寸預調(diào)機構，可對小尺寸范圍內(nèi)不同尺寸量級和形狀的微器件進行操作，但夾爪構造中同樣沒有整合力量感測器，無法有效控制夾持力道?，F(xiàn)有技術文獻5(靜電力驅動的三臂微型夾持裝置，中國專利申請第 200510094988. 3號，中國科學技術大學)該專利提出由夾持機構與高頻驅動電源兩部分組成的靜電力驅動三臂微型夾持裝置，三根相互平行的夾持臂分別設有電極且與高頻驅動電源連通；高頻驅動電源在一個周期內(nèi)三路相繼處于高電平，相位差120度，一個電壓周期內(nèi)三路中只有一路處于高電平。該專利所提出的微型夾持裝置雖實際測試可應用于50微米小球的夾持，但夾持臂本身僅具有張開/合攏的動作，無有有效控制夾持力道，有可能會造成被夾持工件的塑性變形?，F(xiàn)有技術文獻6 (大范圍多尺度集成微力檢測與無線反饋的雙晶片微夾持器，中國專利申請第200810117811. 4號，北京理工大學)該專利提出一種集成微力檢測與無線反饋的微夾持器，該夾持器可夾持0. Imm以上的多尺度的零件，能滿足微操作系統(tǒng)對微夾持器的定位精度要求，可檢測微小的夾持力， 并將檢測信號用無線通訊接口傳輸?shù)缴衔粰C，由上位機輸出反饋控制信號，調(diào)節(jié)壓電陶瓷雙晶片的位移，保證能安全的夾緊零件。該專利所提出的微夾持器可透過構造內(nèi)的微力傳感模塊器監(jiān)測夾持狀態(tài)，能確?？煽繆A持且不會因夾持作用力過大而破壞工件，但沒有涉及夾持微米元件所可能發(fā)生的黏滯問題。因此，實有必要提供一種創(chuàng)新且具進步性的微感知夾持裝置，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種微感知夾持裝置，包括二夾持單元、一移動單元及一控制單元。 該二夾持單元的至少其中之一包括一振蕩裝置，該振蕩裝置用以產(chǎn)生振蕩。該移動單元連接該等夾持單元。該控制單元連接該等夾持單元及該移動單元，用以控制該振蕩裝置產(chǎn)生振蕩且監(jiān)控該振蕩裝置的振蕩的頻率及/或振幅變化，以及依據(jù)該振蕩裝置的振蕩的頻率及/或振幅變化控制該移動單元移動該等夾持單元，以夾持、保持或放松一待夾持物件。在本發(fā)明的微感知夾持裝置中，至少其中之一夾持單元具有一音叉元件，由于音叉元件具有感知功能，故本發(fā)明的微感知夾持裝置不僅能夾取元件，并且能感知該等夾持單元是否有確實夾取到該待夾持物件，如此提高夾持的智能程度。并且，音叉元件可依據(jù)受到外力或變形而輸出不同大小的信號，進而控制夾持力的大小，避免造成該待夾持物件因夾持力過大損壞或因夾持力不足造成脫離滑落的問題。再者，本發(fā)明的微感知夾持裝置利用加大音叉元件的振幅，使得該等夾持單元能順利擺脫與該待夾持物件之間的表面黏滯力，使得該等夾持單元能順利的進行夾取、放松該待夾持物件，完全克服該待夾持物件的夾持問題，且可達到精密控制取放的目標。
另外，本發(fā)明的微感知夾持裝置相較于習知夾持裝置需要透過其他影像或是導電電路檢知裝置而言，具有較高的實用性。


圖1顯示本發(fā)明微感知夾持裝置的示意圖；圖加至2c顯示本發(fā)明三種具有不同末端形狀的夾持臂的示意圖；及圖3至圖5顯示本發(fā)明微感知夾持裝置夾持、保持及放松一待夾持物件的動作示意圖。主要元件符號說明1本發(fā)明的微感知夾持裝置2夾持單元3移動單元4控制單元5待夾持物件21振蕩裝置22夾持臂211振蕩源212音叉元件
具體實施例方式圖1顯示本發(fā)明微感知夾持裝置的示意圖。本發(fā)明的微感知夾持裝置1包括二夾持單元2、一移動單元3及一控制單元4。該二夾持單元2的至少其中之一包括一振蕩裝置 21，該振蕩裝置21用以產(chǎn)生振蕩。 在本實施例中，每一夾持單元2包括一個該振蕩裝置21，且每一夾持單元2另包括一夾持臂22。該等夾持臂22的末端可為一膨大部，例如球形或矩形(如圖2a、2c所示)， 或者，該等夾持臂22的末端可為一縮小部，例如尖錐形(如圖2b所示)。在本實施例中，每一振蕩裝置21系包括一振蕩源211及一音叉元件212。該振蕩源211可產(chǎn)生一固定頻率的振蕩，該音叉元件212依據(jù)該振蕩源211固定頻率的振蕩而產(chǎn)生對應的振蕩。該振蕩源211可為壓電振蕩元件。在本實施例中，該振蕩源211系利用一頻率信號產(chǎn)生器(圖中未示)輸出電子信號，并搭配一壓電元件來產(chǎn)生物理振蕩，但不以此為限。 該振蕩源211所輸出的振蕩頻率可為該音叉元件212的共振頻率。每一夾持單元2的夾持臂22連接該音叉元件212，且與該音叉元件212產(chǎn)生相應的振蕩。在本實施例中，該移動單元3系為線性移動裝置。該移動單元3連接該等夾持單元2，用以移動該等夾持單元2，以調(diào)整該等音叉元件212間的距離，亦即調(diào)整該等夾持臂22 間的距離。該控制單元4連接該等夾持單元2及該移動單元3，用以控制該振蕩裝置21產(chǎn)生振蕩且監(jiān)控該振蕩裝置21的振蕩的頻率及/或振幅變化，以及依據(jù)該振蕩裝置21的振蕩的頻率及/或振幅變化控制該移動單元3移動該等夾持單元2，以夾持、保持或放松一待夾頁
持物件5。在本實施例中，該控制單元4連接該振蕩源211及該音叉元件212，以控制該振蕩源211的振蕩頻率、振幅，以及偵測該音叉元件212所對應產(chǎn)生的振蕩頻率、振幅，且對該振蕩源211的振蕩頻率及該音叉元件212的對應振蕩頻率、振幅進行比對，以作為控制該移動單元3移動的參考。當該等夾持單元2的夾持臂22與一待夾持物件5接觸(若無夾持臂22，則由音叉元件212與該待夾持物件接觸)時，接觸該待夾持物件5的音叉元件212所產(chǎn)生的振蕩頻率與振幅即會改變，而該控制單元4即系藉由比對該振蕩源211的振蕩頻率及該音叉元件 212的振蕩頻率、振幅來判斷該音叉元件212與該待夾持物件5之間的接觸狀態(tài)。當音叉元件212受到的外力越強或變形越大時，音叉元件212的輸出信號將會進而改變，因此可藉由音叉元件212輸出的信號大小，進而控制夾持力的大小。例如，當音叉元件212與該待夾持物件5之間的接觸力大小改變時，會影響音叉元件212的振蕩頻率、振幅，藉由觀察音叉元件212輸出的頻率、振幅可達到控制音叉元件212的夾持力大小。當完成夾持并將該待夾持物件5移動至一預設位置后，加大振蕩該等夾持臂22的振幅，克服該等夾持臂22與該待夾持物件5間的表面黏滯力，以放松該待夾持物件5。藉此，本發(fā)明的微感知夾持裝置1可夾持500 μ m以下的微小物件而不會有微元件夾持的黏滯問題?？衫斫獾氖?，本發(fā)明的微感知夾持裝置1亦可夾持500 μ m以上較大的物件。請參考圖3至圖5，本發(fā)明的微感知夾持裝置1的運作詳細說明如下準備夾持在未接觸該待夾持物件5之前，該等音叉元件212及該等夾持臂22系持續(xù)以一固定的振蕩頻率進行振蕩，且該振蕩頻率并不會改變。該控制單元4控制該移動單元3的運動，以縮小該等夾持臂22間的夾持距離，至該等夾持臂22都接觸到該待夾持物件5，同時隨時監(jiān)控該等音叉元件212的的振蕩頻率及/或振幅變化(即該等夾持臂22的振蕩頻率及 /或振幅變化)。該等音叉元件212 (即夾持臂22)的振蕩使得該等音叉元件212 (即夾持臂22)有感知能力。可理解的是，在縮小該等夾持臂22間的夾持距離的動作中，可為同時移動二夾持臂22的方式，亦可為先移動一夾持臂22再移動另一夾持臂22的方式。夾持并保持當該等夾持臂22都接觸到該待夾持物件5之后，振蕩頻率及/或振幅產(chǎn)生變化， 觀察該等音叉元件212所輸出的頻率、振幅大小，并依據(jù)輸出的頻率、振幅調(diào)整該移動單元 3移動該等夾持臂22的速度，且持續(xù)慢速收縮該等夾持臂22間的距離，直到夾持該待夾持物件5的夾持力達到一預定夾持保持力，此時，即完成該待夾持物件5的夾持動作。接著， 搬運該待夾持物件5至一預設位置。其中，當夾持該待夾持物件5的夾持力達到該預定夾持保持力時，較佳地，該等音叉元件212及該等夾持臂22系停止振蕩。放松并振蕩當該待夾持物件5搬運至一預設位置之后，該控制單元4控制該移動單元3放松該等夾持臂22的夾持力直到脫離該待夾持物件5的表面，同時該控制單元4控制該振蕩源 211加大振蕩該等音叉元件212的振幅(亦即加大振蕩該等夾持臂22的振幅)，如此可克服該等夾持臂22與該待夾持物件5間的表面黏滯力，以順利放松該待夾持物件5。該等音叉元件212及該等夾持臂22在放松并振蕩與準備夾持步驟中的振幅系為不同。在本發(fā)明的微感知夾持裝置1中，至少其中之一夾持單元2具有一音叉元件212， 由于音叉元件212具有感知功能，故本發(fā)明的微感知夾持裝置1不僅能夾取元件，并且能感知該等夾持單元2是否有確實夾取到該待夾持物件5，如此提高夾持的智能程度。再者，本發(fā)明的微感知夾持裝置1利用加大音叉元件212的振幅，使得該等夾持單元2能順利擺脫與該待夾持物件5之間的表面黏滯力(尤其微米元件)，使得該等夾持單元 2能順利的進行夾取、放松該待夾持物件5，完全克服該待夾持物件5的夾持問題，且可達到精密控制取放的目標。另外，本發(fā)明的微感知夾持裝置1相較于習知夾持裝置需要透過其他影像或是導電電路檢知裝置而言，具有較高的實用性。并且，當音叉元件212受到的外力越強或變形越大時，音叉元件212的輸出信號將會進而改變，因此可藉由音叉元件212輸出的信號大小， 進而控制夾持力的大小，避免造成該待夾持物件5因夾持力過大損壞或因夾持力不足造成脫離滑落的問題。上述實施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，并非限制本發(fā)明。因此本領域的技術人員對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發(fā)明的權利要求范圍。本發(fā)明的權利范圍應如本發(fā)明權利要求所列范圍。
權利要求
1.一種微感知夾持裝置，其特征在于，所述的裝置包括二夾持單元，所述的二夾持單元的至少其中之一包括一振蕩裝置，所述的振蕩裝置用以產(chǎn)生振蕩；一移動單元，連接所述的夾持單元；及一控制單元，連接所述的夾持單元及所述的移動單元，用以控制所述的振蕩裝置產(chǎn)生振蕩且監(jiān)控所述的振蕩裝置的振蕩的頻率及/或振幅變化，以及依據(jù)所述的振蕩裝置的振蕩的頻率及/或振幅變化控制所述的移動單元移動所述的夾持單元，以夾持、保持或放松一待夾持物件。
2.如權利要求1所述的微感知夾持裝置，其特征在于，所述的振蕩裝置系包括一振蕩源及一音叉元件，所述的音叉元件連接所述的振蕩源以產(chǎn)生振蕩，所述的控制單元連接所述的振蕩源及所述的音叉元件。
3.如權利要求2所述的微感知夾持裝置，其特征在于，所述的振蕩源系為壓電振蕩元件。
4.如權利要求1所述的微感知夾持裝置，其特征在于，每一夾持單元包括一個所述的振蕩裝置。
5.如權利要求1所述的微感知夾持裝置，其特征在于，每一夾持單元另包括一夾持臂。
6.如權利要求5所述的微感知夾持裝置，其特征在于，所述的夾持臂的末端系為一膨大部。
7.如權利要求6所述的微感知夾持裝置，其特征在于，所述的膨大部系為球形或矩形。
8.如權利要求5所述的微感知夾持裝置，其特征在于，所述的夾持臂的末端系為一縮小部。
9.如權利要求8所述的微感知夾持裝置，其特征在于，所述的縮小部系為尖錐形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微感知夾持裝置，其二夾持單元的至少其中之一包括一振蕩裝置，該振蕩裝置用以產(chǎn)生振蕩，一控制單元連接該等夾持單元及一移動單元，用以控制該振蕩裝置產(chǎn)生振蕩且監(jiān)控該振蕩裝置的振蕩的頻率及/或振幅變化，以及依據(jù)該振蕩頻率及/或振幅的變化控制該移動單元移動該等夾持單元，以夾持、保持或放松一待夾持物件。藉此，可提高夾持的智能程度、克服待夾持物件的黏滯問題且達到精密控制取放、具有較高的實用性，且可避免造成待夾持物件損壞或脫離滑落的問題。
文檔編號B25J7/00GK102485439SQ201010615709
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月2日
發(fā)明者劉彥志, 安乃駿, 陳世陸, 顏圣展 申請人:財團法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心