一種具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒的製作方法

2024-02-13 14:14:15

專利名稱：一種具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種前開式圓片盒，特別是關於一種配置於前開式圓片盒的門體內的門閂結構。
背景技術：
半導體圓片由於需經過各種不同流程的處理且需配合工藝設備，因此會被搬運到不同的工作站。為了方便圓片的搬運且避免受到外界的汙染，常會利用一密封容器以供自動化設備輸送。請參考圖1所示，是已知技術的圓片盒示意圖。此圓片盒是一種前開式圓片盒(Front Opening UnifiedPod，F0UP)，具有一盒體10及一門體20，盒體10內部設有多個插槽11可水平容置多個圓片(未顯示於圖中)，且在盒體10的一側面是具有一開口 12 可供圓片的載出及加載，而門體20具有一個外表面21及一個內表面22，門體20是由內表面22與盒體10的開口 12相結合，用以保護盒體10內部的多個圓片。此外，在門體20的外表面21上配置至少一個門閂開孔23，用以開啟或是封閉前開式圓片盒。在上述前開式圓片盒中，由於半導體圓片是水平地置於盒體10內部，因此，在前開式圓片盒搬運過程中需有一圓片限制件(wafer restraint)，以避免圓片因震動而產生異位或往盒體10的開口 12 方向移動。請參考圖2所示，是一美國第6，736，268號公告專利所揭露的一種前開式圓片盒的門體示意圖。如圖2所示，門體20的內表面22配置有一凹陷區域M，此凹陷區域M是從內表面22的頂端221延伸到底端222且是在左右二個門閂結構230(於門體內部)之間，而在凹陷區域M中再進一步配置有圓片限制件模塊，此圓片限制件模塊是由左右二個圓片限制件100所組成，而在每一個圓片限制件100上是具有多個圓片接觸頭110，以利用此圓片接觸頭110頂持其相對的圓片，避免圓片在傳送過程中因震動而異位或往盒體的開口方向移動。然而，上述圓片限制件模塊是設置於門體20內表面22的凹陷區域M之中， 這使得圓片僅能貼平門體20其內表面22或僅能稍微落入凹陷區域M，無法有效地讓圓片落入凹陷區域M以縮短前開式圓片盒前後徑的尺寸。此外，圓片限制件模塊與圓片摩擦所產生的微粒粉塵容易累積在凹陷區域M內，在清潔上需先把圓片限制件模塊與門體20內表面22的凹陷區域M分離，如此反覆的分離及組裝，容易造成圓片限制件模塊的鬆脫。此外，於另一件美國第5，711，427號公告專利中是揭露出前開式圓片盒的門體20 中的門閂結構230示意圖。如圖3所示。門體20與盒體10的結合方式主要是在門體20 中(即外表面21及內表面22之間)的兩側分別設置活動式插梢231，且在盒體10開口處的邊緣附近設有插孔13 (請參考圖1)可與插梢231相對應，並利用設於門體20外表面21 上的門閂開孔23(請參考圖1)的轉動，使插梢231與插孔13互相結合進而達到將門體20 固定於盒體10的目的，其中利用門閂開孔23的轉動來控制插梢231的往返活動是通過一個圓形的凸輪232即可達成。而在半導體廠的實際操作中，前開式圓片盒的開啟主要是由一圓片裝載機構，圓片裝載機構是至少具有一開啟閂(Latch key)，圓片裝載機構是利用此開啟閂插入前開式圓片盒的門體20外表面21上的門閂開孔23，並轉動凸輪232以帶動活動式插梢231完成開啟或是封閉前開式圓片盒。此外，根據SEMI所制定的各項標準當中，其中針對開啟閂以及門閂開孔的大小訂有一標準規格，然而依此規格所設計的前開式圓片盒，會使得開啟閂與門閂開孔配合轉動時，產生約9. 44度的制動誤差，因此當前開式圓片盒水平放置時，若開啟閂與門閂開孔之間的誤差大於約9. 44度時，開啟閂將無法轉動門閂開孔以帶動凸輪轉動，而致使門體無法順利開啟。另外，其它已揭露的前開式圓片盒的門體中的門閂結構的美國專利還有 US5, 915，562、US5, 957，292、US6622883、US6902063 等。這些門閂結構都是為了使門體與盒體接合時，達到氣密的目的，其活動式插梢會在縱向方向上產生位移，以便由活動式插梢將一彈性的氣密件卡固，以期同時達到關閉前開式圓片盒以及氣密的目的。然而，這些已知的門閂結構專利皆是由複雜的機械結構來組成，除了會增加故障率外，也會在操動的過程中，產生過多的機械摩擦，而造成圓片的汙染；此外，使用活動式插梢的位移來卡固彈性氣密件，其氣密的效果欠佳，無法長時間保持氣密。且，在目前常見的前開式圓片盒的門體20內表面上還會配置有一些限制件，以便門體20蓋合於盒體10時，這些限制件會與圓片接觸，使得圓片被完全固定，以降低圓片在前開式圓片盒中因運輸過程而產生異位。而為了避免限制件與圓片接觸時，力量太大而造成圓片的碰撞及摩擦，因此，如圖4所示，有一些美國專利即揭露一種將彈性組件86配置在門閂結構230中的凸輪232及門體20之間，當凸輪232轉動並帶動活動式插梢231封閉前開式圓片盒的過程中，此彈性組件86可以發揮阻尼的效果，使得配置於門體20內表面上的限制件可以在和緩且平順的狀態下與圓片接觸，如此便可解決碰撞及摩擦的問題，另外與該設計相關的美國專利還包括US6，880，718、US7，168，587、US7，182，203等。然而，這種類似側向牽引的方式，容易在活動式插梢231移動的方向上產生一偏移力量，會造成無法卡入盒體10的插孔13中，致使盒體10與門體20無法順利蓋合，進而造成工藝上的困擾。

發明內容
依據先前技術的前開式圓片盒的門體結構中，其門閂皆是由複雜的機械結構來組成，除了會增加故障率外，也會在操動的過程中，產生過多的機械摩擦，而可能造成圓片的汙染。為此，本發明的一主要目的在於提供一種前開式圓片盒中配置有橢圓凸輪的門閂結構，使其滑動裝置僅於單一平面上進行往返運動，故可以簡化門閂的結構。本發明的另一主要目的在於提供一種前開式圓片盒中配置有橢圓凸輪的門閂結構，可由嵌合部與滑槽的配合，使其橢圓凸輪帶動滑動裝置於單一平面上進行往返運動時， 可降低往返運動時的摩擦力，故可以降低汙染。本發明的又一主要目的在於提供一種前開式圓片盒中配置有橢圓凸輪的門閂結構，可由導正結構與V型溝槽(V型缺口)的相互幹涉，使得開啟閂的角度有誤差時，也能準確的插入門閂開孔並使橢圓凸輪作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔之間產生的制動誤差，使門體得以順利開啟。本發明的再一主要目的在於提供一種前開式圓片盒中配置有橢圓凸輪的門閂結構，可由導正結構與狹長彈片的相互幹涉，使得開啟閂的角度有誤差時，也能準確的插入門閂開孔並使橢圓凸輪作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔之間產生的制動誤差，使門體得以順利開啟。本發明的還有一主要目的在於提供一種前開式圓片盒中配置有橢圓凸輪的門閂結構，可由定位結構與定位缺口的相互配合，使橢圓凸輪轉動至水平或垂直時，可具有自動定位的功能。本發明的還有一主要目的在於提供一種前開式圓片盒中配置有橢圓凸輪的門閂結構，可由彈片結構與定位缺口的相互配合，使橢圓凸輪轉動至水平或垂直時，可具有自動定位的功能。本發明還有一主要目的在於提供一前開式圓片盒中配置有橢圓凸輪的門閂結構， 其可在門體的內表面上配置圓片限制件，可以有效地固定圓片。本發明還有一主要目的在於提供一前開式圓片盒中配置有橢圓凸輪的門閂結構， 其橢圓凸輪圓心處的制動部可由高分子塑料材料所製成，其中特別是使用具有高耐磨耗性的聚醚醚酮材料(PEEK)，可減少因往返運用而產生的微粒，降低圓片盒內的汙染。為達上述的各項目的，本發明揭露一種前開式圓片盒，主要包括一盒體，盒體內部設有多個插槽以容置多個圓片，且在盒體的一側面形成一開口可供多個圓片的輸入及輸出，以及一門體，具有一外表面及一內表面，門體以內表面與盒體的開口相結合，並用以保護盒體內部的多個圓片，其中前開式圓片盒的特徵在於門體的內表面配置一凹陷區域且凹陷區域是位於兩凸出平臺之間，每一凸出平臺內部配置一門閂結構，而門閂結構包括一橢圓凸輪及一配置於橢圓凸輪中央位置的制動部，至少一對V型溝槽配置於橢圓凸輪的一表面上，且於橢圓凸輪的表面上設有至少一滑槽，一對各具有一嵌合部的滑動裝置且每一嵌合部是嵌入於滑槽中，致使滑動裝置嵌設於橢圓凸輪上，以及一設於滑動裝置上的導正結構，由制動部來控制橢圓凸輪的轉動，使得滑動裝置往返於該對插孔與該對閂孔中。本發明接著揭露一種前開式圓片盒，主要包括一盒體，盒體內部設有多個插槽以容置多個圓片，且在盒體的一側面是形成一開口可供多個圓片的輸入及輸出，以及一門體， 具有一外表面及一內表面，門體以內表面與盒體的開口相結合，並用以保護盒體內部的多個圓片，其中前開式圓片盒的特徵在於門體的內表面配置一凹陷區域，且凹陷區域是位於兩凸出平臺之間，每一凸出平臺內部配置一門閂結構，而門閂結構包括一橢圓凸輪及一配置於橢圓凸輪中央位置的制動部，且於橢圓凸輪的較長與較短直徑的相對兩端上配置多個 V型缺口，橢圓凸輪的一表面上設有至少一滑槽，一對各具有一嵌合部的滑動裝置且該對嵌合部是嵌入於滑槽中，致使該對滑動裝置嵌設於橢圓凸輪上，以及一導正結構配置於靠近滑動裝置與橢圓凸輪相互嵌合的一端，且導正結構由一導正輪以及配置於該導正輪上的至少一對導正撥杆所組成，由制動部來控制橢圓凸輪的轉動，使得滑動裝置往返於該對插孔與該對閂孔中。本發明另揭露一種前開式圓片盒，主要包括一盒體，盒體內部設有多個插槽以容置多個圓片，且在盒體的一側面是形成一開口可供多個圓片的輸入及輸出，以及一門體，是具有一外表面及一內表面，門體以內表面與盒體的開口相結合，並用以保護盒體內部的多個圓片，其中前開式圓片盒的特徵在於門體的內表面配置一凹陷區域且該凹陷區域是位於兩凸出平臺之間，每一凸出平臺內部配置一門閂結構，而門閂結構包括一橢圓凸輪及一配置於門閂的橢圓凸輪中央位置的制動部，橢圓凸輪的一表面上設有至少一滑槽、一對各具有一嵌合部的滑動裝置，且該對嵌合部嵌入滑槽中，致使該對滑動裝置嵌設於橢圓凸輪上、一配置於橢圓凸輪中央處的導正結構、以及一框設於導正結構之上的狹長彈片，由制動部來控制橢圓凸輪的轉動，使得滑動裝置往返於該對插孔與該對閂孔中。其中，進一步於每一該穿孔中設置一滾輪。其中，該軸承為一具有一凹槽的圓環。其中，該圓環中配置有多個滾珠。其中，該橢圓凸輪及該制動部的材料是自下列組合中選出金屬材料或高分子塑料材料。其中，狹長彈片的材料是自下列組合中選出高分子塑料材料或橡膠材料。其中，進一步於該兩凸出平臺上各配置至少一限制件模塊。


為進一步說明本發明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如後，其中圖1是已知的前開式圓片盒的示意圖。圖2是已知的前開式圓片盒的門體示意圖。圖3是已知的前開式圓片盒的另一門體示意圖。圖4是已知的前開式圓片盒的又另一門體示意圖。圖5A是本發明的一種前開式圓片盒的門體示意圖。
圖5B是本發明門閂結構的示意圖。圖5C是本發明橢圓凸輪的立體示意圖。圖6A-圖6E是本發明門閂結構作動的示意圖。圖7A是本發明的一種前開式圓片盒的門體示意圖。圖7B是本發明門閂結構的正面示意圖。圖7C是本發明門閂結構的反面示意圖。圖8A-圖8E是本發明門閂結構作動的示意圖。圖9A是本發明的一種前開式圓片盒的門體示意圖。圖9B是本發明門閂結構的示意圖。
圖IOA-圖IOC是本發明門閂結構作動的示意圖。圖11是本發明的一種前開式圓片盒的示意圖。主要元件符號說明
10盒體對凹陷區域
100圓片限制件25凸出平臺
110圓片接觸頭26閂孔
11插槽30門閂結構
12開口31橢圓凸輪
13插孔3 IlV型溝槽
20門體312滑槽
21外表面313定位缺口
22內表面314橢圓平臺
221頂端315制動處
222底端32滑動裝置
23門閂開孔321嵌合部
230門閂結構322導正結構
231插梢323定位結構
232凸輪3 彈片結構
325定位部512滑槽
33定位彈片513制動部
40門閂結構52滑動裝置
41橢圓凸輪521嵌合部
41IV型缺口53導正結構
41L長邊531矩形凸緣
41S短邊532圓形內槽
415制動處533滾輪
412滑槽534軸承
42滑動裝置534a圓環
421嵌合部534b滾珠
422導正結構535穿孔
423導正輪536中空圓柱
424導正撥杆54狹長彈片
425彈片結構60限制件模塊
426定位缺口86彈性元件
50門閂結構X、Y直徑
51橢圓凸輪
具體實施例方式由於本發明是揭露一種前開式圓片盒，其具有一盒體及一門體，盒體內部是設有多個插槽可水平容置多個圓片，且在盒體的一側面是具有一開口可供圓片的載出及加載， 而門體由其內表面與盒體的開口相結合，用以保護盒體內部的多個圓片。此外，在門體的外表面上配置至少一個門閂開孔，用以開啟或是封閉前開式圓片盒。由於，本發明所利用到的一些前開式圓片盒的結構與上述相同，故其詳細製造或處理過程，故在下述說明中，並不作完整描述。而且下述內文中的附圖，亦並未依據實際的相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本發明特徵有關的示意圖。此外，為使本發明所運用的技術內容、發明目的及其達成的功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭的附圖及圖號。首先，前開式圓片盒(FOUP)的基本結構(請參考圖2)，包括門體20的內表面22 配置一凹陷區域對，凹陷區域對是位於兩凸出平臺25之間，每一凸出平臺25內部各配置一門閂結構230。接著，請參考圖5A，是本發明的門閂結構第一實施例的上視圖。如圖5B所示，每一門閂結構30是由具有一對V型溝槽311的橢圓凸輪31、一對各具有一嵌合部321 的滑動裝置32、一個設於滑動裝置32上的導正結構322、以及一對與滑動裝置32連接成一體的定位彈片33所組成；其中，上述的導正結構322位於滑動裝置32的一端且大致呈U型。 此外，在橢圓凸輪31的表面上設有至少一滑槽312，使一對滑動裝置32的嵌合部321分別嵌入於滑槽312中，由此即可將一對滑動裝置32嵌設於橢圓凸輪31上；接著請參考圖5C， 在橢圓凸輪31的長短軸直徑的兩端各設有至少一相對的定位缺口 313，以及在橢圓凸輪31 具有滑槽312的一面上另凸設有一橢圓平臺314，此橢圓平臺314的面積較橢圓凸輪31的面積為小，而橢圓凸輪31上的V型溝槽311，即是設在橢圓平臺314直徑較大的兩端上。在本發明的第一實施例中，橢圓凸輪31可以是金屬材質(如不鏽鋼等)，其也可以是高分子塑料材料(如鐵氟龍、PEEK等)所形成，本發明並不加以限制。如圖5B所示，橢圓凸輪31的圓心處另設有一制動部315，當圓片裝載機構的開啟閂(未顯示於圖中)插入門體20的門閂開孔23後，即會與制動部315連接，以帶動橢圓凸輪31轉動。由於帶動橢圓凸輪31轉動的過程中，開啟閂與制動部315相接觸，因此本發明的制動部315可由高分子塑料材料所製成，其中特別是使用具有高耐磨耗性的聚醚醚酮材料(PEEK)，可減少因往返運用而產生的微粒，降低圓片盒內的汙染。接著，請參考圖6A至圖6E，是本發明的第一實施例的橢圓凸輪轉動過程的示意圖。本實施例由控制橢圓凸輪31的轉動，可使得滑動裝置32往返於一對插孔13 (如圖1所示)與一對閂孔26(如圖2所示)中，其作動方式如圖6A至圖6E依序呈現，為一順時鐘方向轉動90度的示意圖，由橢圓凸輪的長軸距離，用以將滑動裝置32推出閂孔沈並插入插孔13中。反之亦然，若將橢圓凸輪轉動過程由如圖6E至圖6A依序呈現時，為即當橢圓凸輪轉動過程以一逆時鐘方向轉動90度的示意圖時，可以將滑動裝置32抽出插孔13並收回閂孔沈中。此機械原理乃是由於橢圓凸輪31具有一較長的直徑X及一較短的直徑Y(如圖5A所示)，因此當橢圓凸輪31轉動時，滑動裝置32會伴隨橢圓凸輪31半徑的變化所致。 此外，特別要強調的是，由上述橢圓凸輪31的轉動方式，亦可使滑動裝置32的導正結構322 與橢圓凸輪31的V型溝槽311兩者相互幹涉，以使橢圓凸輪31轉動至一定角度時，橢圓凸輪31會自動旋轉至一定位，使滑動裝置32推出或收回於閂孔沈中。進一步說明本實施例的導正結構322與V型溝槽311相互幹涉方式當橢圓凸輪 31轉動位置為圖6A時，(即一對滑動裝置32的定位結構323的定位部325(請參考圖5B) 與橢圓凸輪31較短的直徑Y的兩端的定位缺口 313接觸)，導正結構322與橢圓平臺314 僅接觸並相互抵制；當橢圓凸輪31轉動位置為圖6B時，因為橢圓凸輪31半徑變長，會使得滑動裝置32向外部伸出，且因滑動裝置32與定位彈片33連接一體之故，定位彈片33亦會受到滑動裝置32的牽引而接受到一壓力；當橢圓凸輪31轉動至圖6C時(自圖6A的位置轉動至圖6C約為68度)，導正結構322會與橢圓凸輪31的V型溝槽311的一頂點接觸並相互抵制，而此時定位彈片33所受到的壓力會大於圖6B ；當橢圓凸輪31轉動至圖6D時 (即轉動的角度大於68度)，導正結構322與V型溝槽311接觸並相互抵制的處已通過其頂點，因此定位彈片33所受到的壓力會小於圖6C，而此時受到定位彈片33壓力釋放的故， 橢圓凸輪31會自動轉至圖6E，導正結構322會滑入V型溝槽311的兩頂點之間並且停滯。 而經由上述動作，此時的滑動裝置32已被推出閂孔沈並插入位於盒體10上的插孔13當中，使得門體20鎖合盒體10上。在本實施例中，而當本發明的前開式圓片盒水平放置時， 圓片裝載機構(Load Port)的開啟閂(未顯示於圖中)的角度誤差即使大於9. 44度，仍可與橢圓凸輪31作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔23之間產生的致動誤差，使門體得以順利鎖合或開啟。同樣地，而若欲使門體20脫離盒體10時，則是由圖6E的位置以逆時針方向轉動，至圖6C時約轉動22度，而當轉動角度大22度時，導正結構322會立即離開V型溝槽311，並完成開啟動作。除了上述橢圓凸輪31的作動方式以外，請再參考圖5B。本發明在靠近滑動裝置 32與橢圓凸輪31相互嵌合的一端，另設有一定位結構323，此定位結構323是為一簍空的彈片結構324，並具有一定位部325突出自彈片結構324，而此定位結構323是與滑動裝置 32是連接為一體，並以射出成型的方式所製成，當橢圓凸輪31自動旋轉至一定位時，如圖 6A所示橢圓凸輪31轉動至水平定位時，或如圖6E所示橢圓凸輪31轉動至垂直定位時，定位結構323上的定位部325將可與定位缺口 313相互卡合定位，以提供自動對準定位並停止的功能。請參考圖7A，為本發明門閂結構的第二實施例的上視圖，而圖7A為門閂結構的正面示意圖，圖7C為圖7B的反面示意圖。如圖7B所示，每一門閂結構40是由一個橢圓凸輪 41，並於橢圓凸輪41上的四個圓周頂點處分別具有一對形成一個V型缺口 411的橢圓凸輪 41、一對各具有一嵌合部421 (如圖7C所示)的滑動裝置42、以及一個設於滑動裝置42上的導正結構422所組成。接著請參考圖7C，在橢圓凸輪41的表面上設有至少一滑槽412， 使一對滑動裝置42的嵌合部421分別嵌入於滑槽412中，由此即可將一對滑動裝置42嵌設於橢圓凸輪41上。此外，配置在橢圓凸輪41長短直徑的相對兩端上的V型缺口 411的結構，請參考圖7B，其V型缺口 411是為由一具有較長一邊的長邊41L與較短一邊的短邊 41S所形成。另外，導正結構422是設於靠近滑動裝置42與橢圓凸輪41相互嵌合的一端， 此導正結構422由一個導正輪423及配置於導正輪423上的一對導正撥杆似4所組成，而此對導正撥杆似4是凸出自導正輪423的邊緣且設於相鄰的處。此外，導正輪423於兩個導正撥杆似4之間的位置上，進一步可配置至少一對定位缺口似6。在本實施例中，橢圓凸輪41可以是金屬材質(如不鏽鋼等)，其也可以是高分子塑料材料(如鐵氟龍、PEEK等)所形成，本發明並不加以限制。如圖7B所示，橢圓凸輪41 的圓心處另設有一制動部415，當圓片裝載機構(Load Port)的開啟閂插入門體20的門閂開孔23後，即會與制動部415連接。由於帶動橢圓凸輪41轉動的過程中，開啟閂與制動部 415相接觸，因此，為了降低開啟H與制動部415接觸的摩擦，本發明的制動部415可由高分子塑料材料所製成，其中特別是使用具有高耐磨耗性的聚醚醚酮材料(PEEK)，可減少因往返運用而產生的微粒，降低圓片盒內的汙染。接著，請參考圖8A至圖8E，是本發明第二實施例的橢圓凸輪轉動過程的示意圖。 本實施例由控制橢圓凸輪41的轉動，可使得滑動裝置42往返於一對插孔13 (如圖1所示) 與一對閂孔26(如圖2所示)中。首先，當要使滑動裝置42上的插孔13與閂孔沈結合時 (即要將前開式圓片盒的門體20關閉時)，其作動方式如圖8A至圖8C依序呈現，是將橢圓凸輪41以逆時鐘方向轉動90度，將滑動裝置42推出閂孔沈並插入插孔13中；而當要使滑動裝置42上的插孔13與閂孔沈脫離時(即要將前開式圓片盒的門體20打開時)，其作動方式如圖8C至圖8E依序呈現，是將橢圓凸輪41以順時鐘方向轉動90度，將滑動裝置 42抽出插孔13並收回閂孔沈。上述的機械原理是由於橢圓凸輪41具有一較長的直徑X 及一較短的直徑Y(如圖7A所示)，因此當橢圓凸輪41轉動時，滑動裝置42會伴隨橢圓凸輪41半徑的變化所致。此外，由橢圓凸輪41的轉動方式，亦可使滑動裝置42的導正結構422與橢圓凸輪41的V型缺口 411兩者相互幹涉，以使橢圓凸輪41轉動至一定角度時，橢圓凸輪41會自動旋轉至一定位使滑動裝置42推出或收回閂孔沈中。接著，進一步說明本實施例的導正結構422與V型缺口 411相互幹涉方式說明如下當橢圓凸輪41轉動位置為圖8A時，導正撥杆4M卡設於V型缺口 411的短邊41S當中； 當橢圓凸輪41被開啟閂以逆時針方向轉動時(即自圖8A的位置轉動至圖8C約為68度)， V型缺口 411的長邊41L會推動導正撥杆4M進而帶動導正輪423轉動，因為橢圓凸輪41 半徑變長，會使得滑動裝置42向外部伸出；而當橢圓凸輪41轉動至圖8B位置時，V型缺口 411的一端正位於一對導正撥杆似4之間且與其接觸並相互抵制；當橢圓凸輪41繼續逆時針轉動(即轉動的角度大於68度)，導正撥杆4M將會依V型缺口 411的長邊41L自動滑入V型缺口 411當中，使用導正結構422停止並且一個導正撥杆似4會接觸並相互抵制於 V型缺口 411的短邊41S，此時橢圓凸輪41逆時針轉動的角度約為90度時，如圖8C所示。 而經由上述動作，滑動裝置42已會被推出閂孔沈並插入插孔13中，使得門體20鎖合至盒體10上；在本實施例中，當本發明的前開式圓片盒水平放置時，圓片裝載機構(Load Poet) 的開啟閂(未顯示於圖中)的角度誤差即使大於9. 44度，仍可與橢圓凸輪41作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔23之間產生的致動誤差，使門體得以順利鎖合或開啟。接著，若欲使門體20脫離盒體10時，則是由圖8C的位置以順時針方向轉動約68度(即至圖8D所示)，而當轉動角度大68度時，導正撥杆似4會立即離開V型缺口 411，並完成門體20開啟動作。除了上述圓凸輪41的作動方式以外，本發明再揭露一種在滑動裝置42上另設有一彈片結構425的實施例。請再請參考圖7B，彈片結構425的兩端是自滑動裝置42的中空結構內的兩側向中間延伸會合成一第三端，以形成一近似T型結構，故此彈片結構425與滑動裝置42是連接為一體，並以射出成型的方式所製成，此外，再將此第三端嵌入導正輪423 上的一個定位缺口似6上，當橢圓凸輪41自動旋轉至一定位時，如圖8A所示橢圓凸輪41 轉動至水平定位，或如圖8C所示橢圓凸輪41轉動至垂直定位，彈片結構425的T型結構的第三端會分別與一對定位缺口似6相互卡合定位，以提供自動對準定位並停止的功能。再接著，請參考圖9A，為本發明門閂結構50的第三實施例的上視圖。如圖9B所示，每一門閂結構50是由一橢圓凸輪51、一對各具有一嵌合部521的滑動裝置52、一個設於橢圓凸輪51中央處的導正結構53以及一框設於導正結構53之上的狹長彈片討所組成， 其中，狹長彈片M的材質可以是具有彈性的材質，例如高分子塑料材料、橡膠材料等，本發明並不加以限制。本實施例在橢圓凸輪51的表面上設有至少一滑槽512，使一對滑動裝置52的嵌合部521分別嵌入於滑槽512中，由此即可將一對滑動裝置52嵌設於橢圓凸輪51上。此外， 本實施例的導正結構53包含一個矩形凸緣531且其內側形成具有一圓形內槽532的矩形凸緣531、一對滾輪533、以及一軸承534，其中矩形凸緣531內側的一相對角落各設有一個穿孔535貫穿矩形凸緣531的內側及外側，使得每一穿孔535中分別設置於一個滾輪533 ； 另於圓形內槽532的圓心處設有一中空圓柱536，其中，橢圓凸輪51、矩形凸緣531以及中空圓柱536是為一體成形而製成；此外，更有一軸承534套設於中空圓柱536上，而此軸承 534的邊緣具有一凹槽的圓環53 ，並於圓環53 的凹槽中配置多個滾珠534b。本實施例即是由軸承534的使用，除了可增加橢圓凸輪51轉動的順暢度之外，亦可減少因摩擦而產生的微粒，避免圓片盒內受到汙染。接著說明本實施例的詳細作動過程。首先，在本實施例中，橢圓凸輪51可以是金屬材質(如不鏽鋼等)，其也可以是高分子塑料材料(如鐵氟龍、PEEK等)所形成，本發明並不加以限制。接著，請參考圖9B所示，橢圓凸輪51的圓心處另設有一制動部513，此制動部513為一長方形結構，並以其長軸方向與橢圓凸輪51的直徑X水平配置(如圖9A所示)，而導正結構53又設於制動部513上，並以其未設置滾輪533的一對角落分別與制動部 513的兩寬邊重迭相接。當圓片裝載機構(Load Port)的開啟閂插入門體20的門閂開孔 23後，即會與制動部513連接。由於帶動橢圓凸輪41轉動的過程中，開啟閂與制動部513 相接觸，因此，本發明的制動部513可由高分子塑料材料所製成，其中特別是使用具有高耐磨耗性的聚醚醚酮材料(PEEK)，可減少因往返運用而產生的微粒，降低圓片盒內的汙染。接著，請參考圖IOA至圖10C，是本發明第三實施例的橢圓凸輪轉動過程的示意圖。本實施例由控制橢圓凸輪51的轉動，可使得滑動裝置52往返於一對插孔13(如圖1 所示)與一對閂孔26 (如圖2所示)中。首先，當要使滑動裝置42上的插孔13與閂孔沈結合時(即要將前開式圓片盒的門體20關閉時)，其作動方式如圖IOA至圖IOC依序呈現， 是將橢圓凸輪41以一順時鐘方向轉動90度，以將滑動裝置52推出閂孔沈並插入插孔13 中；而當要使滑動裝置42上的插孔13與閂孔沈脫離時(即要將前開式圓片盒的門體20 打開時)，其作動方式如圖IOC至圖IOA依序呈現，是將橢圓凸輪41以一逆時鐘方向轉動 90度，以將滑動裝置52抽出插孔13並收回閂孔26。上述的機械原理，乃是由於橢圓凸輪 51具有一較長的直徑X及一較短的直徑Y(如圖9A所示)，因此當橢圓凸輪51轉動時，滑動裝置52會伴隨橢圓凸輪51半徑的變化所致。此外，由上述橢圓凸輪51的轉動方式，亦可使滑動裝置52的一端、橢圓凸輪51的導正結構53與狹長彈片M三者相互幹涉，以使橢圓凸輪51轉動至一定角度時，橢圓凸輪51會自動旋轉至一定位使滑動裝置52推出或收回閂孔26中。再接著，針對上述的滑動裝置52的一端、橢圓凸輪51的導正結構53與狹長彈片討三者相互幹涉的方式說明如下當橢圓凸輪51轉動位置為圖IOA時，滑動裝置52與狹長彈片討接觸並相互抵制，而狹長彈片M的內緣又與導正結構53矩形凸緣531的一側面相鄰接觸，因此狹長彈片M是框設於導正結構53上的開口寬度約等於矩形凸緣531的寬度。 當橢圓凸輪51順時針轉動時(自圖IOA的位置轉動至圖IOB約為45度)，狹長彈片M與矩形凸緣531接觸方式由側面相鄰接觸改變為以滾輪533接觸，且滾輪533亦會順著狹長彈片M的內緣滑動，此時狹長彈片M的開口寬度約等於矩形凸緣531對角線的長度。當橢圓凸輪51繼續順時針轉動(即轉動的角度大於45度)，狹長彈片M的開口大小會伴隨矩形凸緣531的轉動而遞減，此時狹長彈片M會產生一回復力而使得滾輪533受到擠壓而自動滑動至以矩形凸緣531的一側面與狹長彈片M的內緣相鄰接觸為止，如圖IOC所示， 而此時狹長彈片M框設於導正結構53上的開口寬度約等於矩形凸緣531的寬度；而經由上述動作，滑動裝置52會被推出閂孔沈並插入插孔13當，使得門體20鎖合盒體10上；在本實施例中，而當前開式圓片盒水平放置時，圓片裝載機構(Load Port)的開啟閂(未顯示於圖中)的角度誤差即使大於9. 44度，仍可與橢圓凸輪51作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔23之間產生的致動誤差，使門體得以順利鎖合或開啟。接著若欲使門體20脫離盒體10時，則是由圖IOC的位置以逆時針方向轉動，至圖IOB時約轉動約45度，而當轉動角度大45度時，矩形凸緣531的轉動會改變狹長彈片M開口寬度的改變，使狹長彈片M產生一回復力而促使滾輪533的滑動，並完成開啟動作。此外，由雙滾輪533與狹長彈片M 的相互配合，亦可大幅降低因摩擦而產生的微粒，避免圓片盒內受到汙染。接著，請參閱圖11所示，是本發明的一種圓片盒的示意圖。此圓片盒是一種前開式圓片盒，主要是包括一盒體10及一門體20，在盒體10的內部是設有多個插槽11以容置多個圓片，且在盒體10的其中一個側面是有一開口 12可提供圓片的輸入以及輸出，而門體 20則是具有一外表面21及一內表面22，門體20的外表面21是配置至少一個門閂開孔(未顯示於圖中)，用以開啟或是封閉前開式圓片盒，而在門體20的內表面22約中間處是配置有一凹陷區域M且凹陷區域M是位於兩凸出平臺25之間，其中兩凸出平臺25的內部是配置著前述的門閂結構60。此凹陷區域M的主要目的是用來承接盒體10內部的多個圓片， 以減少整個圓片盒的前後徑尺寸，而在兩凸出平臺25上各配置一圓片限制件模塊60，除了可限制圓片往開口方向移動外，也可用來控制圓片進入凹陷區域M的量。上述門體20內表面22凹陷區域對的長度是與盒體10內部的插槽11間距及圓片數量有關。以12時的圓片而言，對於圓片之間的間距，產業間已有標準規定，以期達到最大的圓片承載密度同時能容納機器手臂伸入進行圓片輸入及輸出；而目前常見的圓片盒是大約可容置25片圓片。然而，本發明凹陷區域M的寬度及深度，則可較有彈性，當門體20 的厚度維持不變時，將凹陷區域M的深度設的較大，則可允許圓片較進入凹陷區域M，而此時凹陷區域M的寬度也需隨的增大。此外，本發明的門體20的內表面22是可以為一平面，可以是沒有凹陷的，而在內表面22與外表面21之間配置有至少一個門閂結構(如前述的元件30、40、50)，而一較佳的實施例中是配置有一對門閂結構。由於門閂結構30、40、50與前述的實施例相同，故不再贅述。此外，為了使門體20與盒體10蓋合時，能夠固定已放置於盒體10中的多個圓片，因此可以在上述平面的內表面22上配置有至少一限制件模塊60或接近中央區域的地方配置有至少一限制件模塊，如圖11所示。很明顯地，本發明的門閂結構在橢圓凸輪的帶動下，其只進行前進及後退的往返運動，而沒有在任何縱向(即垂直)方向上產生位移，因此，本發明的門閂結構是一較簡單的設計。當本發明的門體與盒體蓋合時，橢圓凸輪是帶動一對滑動裝置向門體的邊緣移動， 然後將滑動裝置的前端平面穿過門體上的閂孔並卡固在盒體開口處邊緣附近並與閂孔相對應的插孔中。最後，可再經由一充氣裝置對配置於門體與盒體之間的氣密件(未顯示於圖中)進行充氣，以使得盒體內部與外部隔離。雖然本發明以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相似技術者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的專利保護範圍須視權利要求的申請專利範圍所界定的為準。
權利要求
1.一種具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒，主要包括一盒體，該盒體內部設有多個插槽以容置多個圓片，且在該盒體的一側面形成一開口可供該多個圓片的輸入及輸出，而該盒體開口處的一邊緣配置至少一對插孔，以及一門體，具有一外表面及一內表面且於該門體的邊緣配置至少一對與該對插孔相應的閂孔，該門體以該內表面與該盒體的該開口相結合，並用以保護該盒體內部的該多個圓片，其中該前開式圓片盒的特徵在於該門體的該內表面配置一凹陷區域且該凹陷區域位於兩凸出平臺之間，每一該凸出平臺內部配置一門閂結構，該門閂結構包括一橢圓凸輪及一配置於該門閂的中央位置的制動部，該橢圓凸輪的一表面上設有至少一滑槽、一對各具有一嵌合部的滑動裝置、一配置於該橢圓凸輪中央處的導正結構、以及一框設於該導正結構之上的狹長彈片，其中，該對嵌合部嵌入該滑槽中，致使該對滑動裝置嵌設於該橢圓凸輪上，由該制動部來控制該橢圓凸輪的轉動，使得該滑動裝置往返於該對插孔與該對閂孔中。
2.如權利要求1所述的具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒，其特徵在於，該導正結構包含一具有一圓形內槽的矩形凸緣、一對滾輪以及一軸承，該矩形凸緣內側的一相對角落各設有一穿孔，且於該圓形內槽的圓心處配置一中空圓柱，且該中空圓柱的一切面與該橢圓凸輪表面相連。
3.如權利要求2所述的具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒，其特徵在於，進一步於每一該穿孔中設置一滾輪。
4.如權利要求2所述的具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒，其特徵在於，該軸承為一具有一凹槽的圓環。
5.如權利要求4所述的具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒，其特徵在於，該圓環中配置有多個滾珠。
6.如權利要求1所述的具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒，其特徵在於，該橢圓凸輪及該制動部的材料是自下列組合中選出金屬材料或高分子塑料材料。
7.如權利要求1所述的具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒，其特徵在於，狹長彈片的材料是自下列組合中選出高分子塑料材料或橡膠材料。
8.如權利要求1所述的具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒，其特徵在於，進一步於該兩凸出平臺上各配置至少一限制件模塊。
全文摘要
本發明是一種具有橢圓門閂結構的前開式圓片盒，包括一盒體，盒體內部設有多個插槽以容置多個圓片，盒體的一側面形成一開口可供多個圓片輸入及輸出，以及一門體，具有一外表面及一內表面，門體以內表面與盒體的開口相結合，並用以保護置放於盒體內部的多個圓片，門體內表面的凸出平臺內部配置至少一門閂結構，其包括一橢圓凸輪及一制動部，橢圓凸輪的表面設有滑槽、一對各具有一嵌合部的滑動裝置、一配置於橢圓凸輪中央處的導正結構、以及一框設於導正結構之上的狹長彈片，此對嵌合部嵌入滑槽中，致使一對滑動裝置嵌設於橢圓凸輪上，由控制橢圓凸輪的轉動，使得滑動裝置往返於插孔與閂孔中。
文檔編號H01L21/673GK102263046SQ201010190170
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月26日 優先權日2010年5月26日
發明者林志銘, 邱銘乾 申請人:家登精密工業股份有限公司