[發明專利]一種自限位自動抓取機械卡爪及其使用方法

在審

• 申請號: 202310098627.4
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116277111A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王云飛;袁大飛;賈世杰;魏守沖;李天兵;董知悅
• 申請（專利權）人: 磐石創新（江蘇）電子裝備有限公司
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;B25J9/16
• 代理公司: 北京東方昭陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11599
• 代理人: 呂燕

1.一種自限位自動抓取機械卡爪，所述自限位自動抓取機械卡爪用于半導體材料清洗中抓取晶棒清洗籃(8)，其特征在于：所述機械卡爪包括卡爪手指(1)、線性驅動機構和卡爪殼(7)，所述卡爪手指對稱設置在卡爪殼的左右兩端，所述線性驅動機構固定設置在卡爪殼的底部，并且所述線性驅動機構左右兩端的輸出軸與卡爪手指驅動連接用于抓取晶棒清洗籃。

2.根據權利要求1所述的一種自限位自動抓取機械卡爪，其特征在于：所述線性驅動機構包括聯軸座(2)、連軸銷(3)、聯軸板(4)、卡緊軸(5)和雙作用氣缸(6)；所述卡爪手指的數量為四個，并且兩兩互為一組對稱設置在卡爪殼的左右兩端；每個所述卡爪手指的上端間隔設置有第一鉸接孔(1-1)和第二鉸接孔(1-2)，所述第一鉸接孔位于卡爪手指上端并且通過銷軸鉸接設置在卡爪殼上，第二鉸接孔位于遠離卡爪殼的一側；位于所述卡爪殼同一端部兩側卡爪手指的第二鉸接孔通過卡緊軸連接；所述聯軸板穿裝在所述卡緊軸的中部，并通過連軸銷與聯軸座轉動連接；所述雙作用氣缸安裝在卡爪殼的底部，所述聯軸座固定安裝在雙作用氣缸的兩個輸出軸端部；每個卡爪手指的底部設置有與晶棒清洗籃的卡槽配合連接的承托溝槽(1-4)。

3.根據權利要求2所述的一種自限位自動抓取機械卡爪，其特征在于：所述聯軸座(2)為帶耳板的軸座，其一端連接雙作用氣缸(6)，另一端通過連軸銷(3)與連接聯軸板(4)連接在一起。

4.根據權利要求2或3所述的一種自限位自動抓取機械卡爪，其特征在于：所述線性驅動機構還包括行程限位開關；所述行程限位開關與雙作用氣缸配合連接用于控制雙作用氣缸在行程最小和行程最大狀態時的開啟與停止。

5.根據權利要求4所述的一種自限位自動抓取機械卡爪，其特征在于：所述機械卡爪還包括自動控制系統，所述自動控制系統包括可編程控制器、與可編程控制器數據信號連接的傳感器組件以及與可編程控制器相連接的驅動器；所述傳感器組件包括攝像頭、圖像處理模塊、圖像存儲模塊，所述攝像頭用于實時拍攝晶棒清洗籃抓取前、后的圖像，并將實時拍攝的圖像發送至圖像處理模塊，所述圖像處理模塊將接收到的圖像與預設在圖像存儲模塊中的對應圖像進行比對，并將比對的結果發送至可編程控制器；所述驅動器與雙作用氣缸控制連接；所述可編程控制器根據比較的結果向驅動器發送雙作用氣缸的開啟和停止指令，當實時拍攝的晶棒清洗籃圖像中存在晶棒時，發出雙作用氣缸的停止指令；反之則發出雙作用氣缸的開啟指令；所述驅動器接收到所述指令后控制雙作用氣缸的工作狀態。

6.根據權利要求5所述的一種自限位自動抓取機械卡爪，其特征在于：所述傳感器組件還包括位于卡爪手指上且與可編程控制器數據信號連接的壓力傳感器，所述壓力傳感器設置在卡爪手指與晶棒清洗籃卡槽的連接處用于實時檢測連接處的壓力值，并將實時檢測的壓力值發送至可編程控制器；所述自動控制系統還包括與可編程控制器相連接的報警器；所述可編程控制器將接收到的壓力值與預設壓力閾值進行比較，并根據比較的結果控制報警器的工作狀態，當實時壓力值低于預設壓力閾值時，可編程控制器控制報警器發出報警提示信號；反之，則不發出報警提示信號。

7.根據權利要求2、3、5、6任一項所述的一種自限位自動抓取機械卡爪，其特征在于：所述卡爪手指呈“Z”字形，所述第二鉸接孔位于第一鉸接孔的下方。

8.一種根據權利要求2-7任一項所述的一種自限位自動抓取機械卡爪的使用方法，其特征在于，該使用方法包括如下步驟：

1)接收到抓取晶棒清洗籃的指令后，控制雙作用氣缸兩端的輸出軸伸長，拉動聯軸座(2)、聯軸板(4)、卡緊軸(5)前移，使卡爪手指(1)以上端鉸接點為中心進行旋轉外移，使得卡爪手指底部的卡勾與晶棒清洗籃的卡槽配合卡緊，此時位于卡爪手指的承托溝槽上方的垂直限位邊(1-3)處于垂直與地面狀態，承托溝槽(1-4)處于平行與地面狀態，卡住晶棒清洗籃(8)，實現多個卡爪手指(1)運動位置的一致性，承托溝槽上方的卡爪手指的垂直限位邊(1-3)處于垂直與地面狀態，承托溝槽(1-4)處于平行與地面狀態，卡住晶棒清洗籃(8)，實現多個卡爪手指(1)運動位置的一致性，將晶棒清洗籃進行抓取，雙作用氣缸伸長至極限位置時達到卡爪伸長效果，同時具有伸長自限位功能；

2)接收到不再抓取晶棒清洗籃的指令后，控制雙作用氣缸(6)兩端的輸出軸收縮，拉動聯軸座(2)、聯軸板(4)、卡緊軸(5)后移，使卡爪手指(1)以上端鉸接點為中心進行旋轉內移，使得卡爪手指底部的卡勾與晶棒清洗籃的卡槽脫離，將晶棒清洗籃取消抓取，雙作用氣缸(6)收縮至極限位置時達到卡爪收縮效果，同時具有收縮自限位功能。