CN104627835A - 用于oht平台的防掉落卡爪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于OHT平台的防掉落卡爪系统，包括：DSP驱动模块、电机、卡爪、防掉落手臂及传感器，所述DSP驱动模块通过所述电机信号连接于所述防掉落手臂及所述卡爪，所述传感器用于检测所述防掉落手臂及所述卡爪的位置信息，并将所述位置信息传反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块根据所述位置信号控制所述卡爪的运动以完成对物料的抓取与释放，所述DSP驱动模块还用于根据所述位置信号控制所述防掉落手臂的开合防止物料掉落。本发明提供的防掉落卡爪系统可以防止FOUP意外掉落导致FOUP摔坏或者伤及工作人员。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种用于OHT平台的防掉落卡爪系统。
背景技术
随着自动化技术快速发展，工厂生产线上使用自动化机器设备代替人力的趋势越来越明显。其中搬运系统是最普遍的自动化应用场景，可以解决人体力不足的问题。搬运系统有传送带搬运和空中运输系统等。
其中，空中运输系统（OHT；Over-head-Hoist-Transportation），可以将物料（FOUP；FrontOpeningUnifiedPod）直接传送到设备。由于，OHT具有更大的空间自由度，能够应对更复杂的空间操作。
现有技术中，天车的抓取结构通常由系统控制器、伺服驱动器和伺服电机构成。缺点有：一是需要单独购买伺服驱动器装置，然而性能较好的驱动器通常都是国外公司的产品，采购成本很高；二是使用伺服结构实现位置控制，软件层面结构复杂；三是对抓取装置的控制策略都是由上层控制器实现，在终端系统的任务管理中占用很大的资源。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于OHT平台的防掉落卡爪系统。
一种用于OHT平台的防掉落卡爪系统，包括：
DSP驱动模块、电机、卡爪、防掉落手臂及传感器，所述DSP驱动模块通过所述电机信号连接于所述防掉落手臂及所述卡爪，所述传感器用于检测所述防掉落手臂及所述卡爪的位置信息，并将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块根据所述位置信号控制所述卡爪的运动以完成对物料的抓取与释放，所述DSP驱动模块还用于根据所述位置信号控制所述防掉落手臂的开合防止物料掉落。
优选地，所述卡爪包括第一卡爪滑块、第二卡爪滑块、双旋向梯形丝杠、遮挡片及皮带，所述第一卡爪滑块和所述第二卡爪滑块可沿所述双旋向梯形丝杠滑动，所述遮挡片连接于所述第一卡爪滑块；
当所述第一卡爪滑块开始抓取工作时，所述电机通过所述皮带带动所述双旋向梯形丝杠转动，所述遮挡片随所述第一卡爪滑块沿所述双旋向梯形丝杠与所述第二卡爪滑块做相向运动，所述传感器实时检测所述遮挡片的位置信息及判断外围抓取盘是否已经卡入到所述第一卡爪滑块的凹槽内，并将检测的信息反馈至所述DSP驱动模块；
当所述第一卡爪滑块开始释放工作时，所述电机通过所述皮带带动所述双旋向梯形丝杠转动，所述遮挡片随所述第一卡爪滑块沿所述双旋向梯形丝杠与所述第二卡爪滑块做相反运动，所述传感器检测到所述遮挡片的位置信息并将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块控制所述电机停止运转，释放完成。
优选地，所述防掉落手臂包括螺旋滑块、梯形丝杠、连杆机构、固定轴A及固定轴B，所述螺旋滑块可沿所述梯形丝杠滑动，所述螺旋滑块的一端固定连接于所述连杆机构，所述固定轴A及固定轴B分别固定设置于所述连杆机构相对两侧上，所述梯形丝杠连接于所述电机；
当所述电机正转时，所述电机带动所述梯形丝杠转动，所述螺旋滑块沿所述梯形丝杠向左滑动，在螺旋滑块的牵引下所述连杆机构发生形变，所述连杆机构闭合，所述传感器检测所述螺旋滑块的位置信息，并将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块控制所述电机停止，所述连杆机构完成闭合；
当所述电机反转时，所述电机带动所述梯形丝杠转动，所述螺旋滑块沿所述梯形丝杠向右滑动，在螺旋滑块的牵引下所述连杆机构发生形变，所述连杆机构打开，所述传感器检测所述螺旋滑块的位置信息，并将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块控制所述电机停止，所述连杆机构完成打开。
优选地，所述电机包括电机B、电机C及电机D，所述电机B、电机C及电机D的一端分别机械连接于所述DSP驱动模块，所述电机B和电机C的另一端连接于所述防掉落手臂，所述电机D的另一端机械连接于所述卡爪。
优选地，所述防掉落手臂包括防掉落右手臂及防掉落左手臂，所述电机B的另一端机械连接于所述防掉落左手臂，所述电机C的另一端机械连接于所述防掉落右手臂。
优选地，所述传感器包括行程传感器，所述行程传感器为2个，分别用于探测所述第一卡爪滑块开始抓取工作时和开始释放工作时所述遮挡片的位置信息，并分别将探测的信息反馈至所述DSP驱动模块。
优选地，所述传感器还包括抓取传感器，所述抓取传感器用于判断所述抓取盘是否已经卡入到所述第一卡爪滑块的凹槽内，并将判断的信息反馈至所述DSP驱动模块。
优选地，所述传感器还包括限位传感器，所述限位传感器为4个，分别用于探测所述电机正转时和反转时所述螺旋滑块的位置信息，并分别将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块。
优选地，还包括RC控制器，所述RC控制器通过CAN总线信号连接于所述DSP驱动模块，用于控制所述DSP驱动模块。
优选地，所述DSP驱动模块分别通过所述隔离芯片和驱动芯片控制所述电机工作。
上述用于OHT平台的防掉落卡爪系统，包括：DSP驱动模块、电机、卡爪、防掉落手臂及传感器，所述DSP驱动模块通过所述电机信号连接于所述防掉落手臂及所述卡爪，所述传感器用于检测所述防掉落手臂及所述卡爪的位置信息，并将所述位置信息传反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块根据所述位置信号控制所述卡爪的运动以完成对物料的抓取与释放，所述DSP驱动模块还用于根据所述位置信号控制所述防掉落手臂的开合防止物料掉落。本发明DSP驱动模块的控制板卡，板卡自带直流驱动电路，无需外置驱动器，使用普通的直流电机，大大的节约制造成本。
另外，本发明提供的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，使用多个传感器实现位置控制，结构简单精确。防掉落手臂可以防止FOUP意外掉落导致FOUP摔坏或者伤及工作人员。
此外，本发明提供的DSP驱动模块的板卡通过CAN总线连接到上层RC控制器，实现用户界面控制，上层终端系统只需通过CAN总线发出简单指令，即可完成从卡爪伸出到抓取结束卡爪收回的整个动作，简单可靠。
附图说明
图1本发明提供的用于OHT平台的防掉落卡爪系统的结构示意图；
图2为本发明提供的卡爪的结构示意图；
图3为图2的局部放大图；
图4为本发明提供的防掉落手臂结构示意图；
图5为本发明另一实施例提供的防掉落卡爪系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图4，图1为本发明提供的用于OHT平台的防掉落卡爪系统100。图2为本发明提供的卡爪的结构示意图，图3为图2的局部放大图。图4为本发明提供的防掉落手臂结构示意图。防掉落卡爪系统100：包括DSP驱动模块110、电机120、卡爪130、防掉落手臂140及传感器150。
DSP驱动模块110通过电机120信号连接于防掉落手臂140及卡爪130。传感器150用于检测防掉落手臂140及卡爪130的位置信息，并将位置信息反馈至DSP驱动模块110，DSP驱动模块110根据位置信号控制卡爪130的运动以完成对物料的抓取与释放，DSP驱动模块110还用于根据位置信号控制防掉落手臂140的开合防止物料掉落。
请再参阅图2和图3。卡爪130包括：第一卡爪滑块131、第二卡爪滑块132、双旋向梯形丝杠133、遮挡片134及皮带136。第一卡爪滑块131和第二卡爪滑块132可沿双旋向梯形丝杠133滑动，遮挡片134连接于第一卡爪滑块131，皮带136连接于电机120。
具体地，当第一卡爪滑块131开始抓取工作时，电机120正转并通过皮带136带动双旋向梯形丝杠133转动，遮挡片134随第一卡爪滑块131沿双旋向梯形丝杠133与第二卡爪滑块132做相向运动，传感器150实时检测遮挡片134的位置信息及检测外围抓取盘135是否已经卡入到第一卡爪滑块131的凹槽1311内，当传感器150检测到抓取盘135已经卡入到第一卡爪滑块131的凹槽1311内，并将检测的信息反馈至DSP驱动模块110；当传感器150判断成功抓取到抓取盘135时，抓取完成，当传感器150判断抓取到抓取盘135抓空时，则向DSP驱动模块110返回告警信息。
当第一卡爪滑块131开始释放工作时，电机120反转并通过皮带136带动双旋向梯形丝杠133转动，遮挡片134随第一卡爪滑块131沿双旋向梯形丝杠133与第二卡爪滑块132做相反运动，传感器150检测到遮挡片134的位置信息并将位置信息反馈至DSP驱动模块110，DSP驱动模块110控制电机120停止运转，释放完成。
优选地，传感器150包括行程传感器151和行程传感器152，分别用于探测第一卡爪滑块131开始抓取工作时和开始释放工作时遮挡片134的位置信息，并分别将探测的信息反馈至DSP驱动模块110。
具体地，当第一卡爪滑块131开始抓取工作时，电机通过皮带136带动双旋向梯形丝杠133转动，遮挡片134随第一卡爪滑块131沿双旋向梯形丝杠133与第二卡爪滑块132做相向运动，行程传感器152实时检测遮挡片134的位置信，并将位置信息反馈至DSP驱动模块110；
具体地，当第一卡爪滑块131开始释放工作时，电机通过皮带136带动双旋向梯形丝杠133转动，遮挡片134随第一卡爪滑块131沿双旋向梯形丝杠133与第二卡爪滑块132做相反运动，行程传感器151检测到遮挡片134的位置信息并将位置信息反馈至DSP驱动模块110。
优选地，传感器150还包括抓取传感器153，抓取传感器153用于判断抓取盘135是否已经卡入到第一卡爪滑块131的凹槽内，并将判断的信息反馈至DSP驱动模块110。
具体地，当第一卡爪滑块131开始抓取工作时，电机通过皮带136带动双旋向梯形丝杠133转动，遮挡片134随第一卡爪滑块131沿双旋向梯形丝杠133与第二卡爪滑块132做相向运动，抓取传感器153检测抓取盘135是否已经卡入到第一卡爪滑块的凹槽内131，当抓取传感器153判断成功抓取到抓取盘135时，抓取完成，当抓取传感器153判断抓取到抓取盘135抓空时，则向DSP驱动模块110返回告警信息。
可以理解，本发明实施例使用传感器150检测来实现位置控制。传感器150检测到遮蔽片134时，发给DSP驱动模块110的板卡信号，DSP驱动模块110使电机120停止，由于电机120之前具有一定的速度，所以为了减小电机120突停带来的机械损耗，本发明中设计了两种停止策略：一是DSP驱动模块110接收到传感器150信号之后，控制电机120缓停，这样第一卡爪滑块131和第二卡爪滑块132会在到达传感器150位置之后超过一段距离再停止，此种情况需要将传感器150置于预定停止位置之前，缓冲距离需要实际测量；二是DSP驱动模块110控制电机120转动过程为短时间加速后缓慢减速，这样第一卡爪滑块131和第二卡爪滑块132也是短时间内达到一定速度之后缓慢减速滑动，这样在到达传感器150位置时，DSP驱动模块110给予电机120停止操作，由于电机120处于减速状态，突停时电机120的速度也是较小的。这种方法也可以通过实际调试达到比较理想的结果。
请再参阅图4，防掉落手臂140包括：螺旋滑块141、梯形丝杠142、连杆机构143、固定轴A及固定轴B，螺旋滑块141可沿梯形丝杠142滑动，螺旋滑块141的一端固定连接于连杆机构143，固定轴A及固定轴B分别固定设置于连杆机构143相对两侧上，梯形丝杠142连接于电机120；
当电机120正转时，电机120带动梯形丝杠142转动，螺旋滑块141沿梯形丝杠142向左滑动，由于固定轴A与固定轴B位置不变，在螺旋滑块141的牵引下连杆机构143发生形变，连杆机构143闭合，传感器150检测螺旋滑块141的位置信息，并将位置信息反馈至DSP驱动模块110，DSP驱动模块110控制电机120停止，连杆机构143完成闭合；
当电机120反转时，电机120带动梯形丝杠142转动，螺旋滑块141沿梯形丝杠142向右滑动，由于固定轴A与固定轴B位置不变，在螺旋滑块141的牵引下连杆机构143发生形变，连杆机构143打开，传感器150检测螺旋滑块141的位置信息，并将位置信息反馈至DSP驱动模块110，DSP驱动模块110控制电机120停止，连杆机构143完成打开。
优选地，传感器150还包括限位传感器154，限位传感器154为4个，分别用于探测电机120正转时和反转时螺旋滑块141的位置信息，并分别将位置信息反馈至DSP驱动模块110。
具体地，当电机正转时，电机带动梯形丝杠142转动，螺旋滑块141沿梯形丝杠142向左滑动，在螺旋滑块141的牵引下连杆机构143发生形变，连杆机构143闭合，限位传感器154检测螺旋滑块141的位置信息，并将位置信息反馈至DSP驱动模块110。
当电机反转时，电机带动梯形丝杠142转动，螺旋滑块141沿梯形丝杠142向右滑动，在螺旋滑块141的牵引下连杆机构143发生形变，连杆机构143打开，限位传感器154检测螺旋滑块141的位置信息，并将位置信息反馈至DSP驱动模块110。
可以理解，通过设置于防掉落手臂140的连杆机构143的打开和闭合，可以防止FOUP意外掉落导致FOUP摔坏或者伤及工作人员。
请参阅图5，图5为本发明另一实施例提供的防掉落卡爪系统的结构示意图。
请一并结合图1，图2，图3，图4及图5。优选地，电机120包括电机B121、电机C122及电机D123。电机B121、电机C122及电机D123的一端分别机械连接于DSP驱动模块110，电机B121和电机C122的另一端连接于防掉落手臂140，电机D123的另一端机械连接于卡爪130。
优选地，防掉落手臂140包括防掉落右手臂141及防掉落左手臂142，电机B121的另一端机械连接于防掉落左手臂142，电机C122的另一端机械连接于防掉落右手臂141。
可以理解，防掉落右手臂141及防掉落左手臂142的工作方式相同，即电机B121和电机C122分别连接于防掉落左手臂142和防掉落右手臂141，通过电机B121、防掉落左手臂142及限位传感器154中的两个限位传感器实现了防掉落左手臂142工作方式，同理，通过电机C122、防掉落右手臂141及另外的两个限位传感器154实现了防掉落左手臂142工作方式，具体的工作方式在前文已有详细的说明，在这里不在赘述。
优选地，防掉落卡爪系统100还包括RC控制器160，RC控制器160通过CAN总线信号连接于DSP驱动模块110，用于控制DSP驱动模块110。
优选地，DSP驱动模块110分别通过隔离芯片111和驱动芯片112控制电机120的工作。DSP驱动模块110通过隔离芯片111和驱动芯片112控制电机120转动。同时DSP驱动模块110不断的采集电机120驱动回路上的电流值，当检测到电流超限，会马上执行保护策略，使电机120停止，甚至锁死DSP驱动模块110。DSP驱动模块110实时检测各种外部传感器的IO信号，以完成为止控制策略。
上述用于OHT平台的防掉落卡爪系统，包括：DSP驱动模块、电机、卡爪、防掉落手臂及传感器，所述DSP驱动模块通过所述电机信号连接于所述防掉落手臂及所述卡爪，所述传感器用于检测所述防掉落手臂及所述卡爪的位置信息，并将所述位置信息传反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块根据所述位置信号控制所述卡爪的运动以完成对物料的抓取与释放，所述DSP驱动模块还用于根据所述位置信号控制所述防掉落手臂的开合防止物料掉落。本发明DSP驱动模块的控制板卡，板卡自带直流驱动电路，无需外置驱动器，使用普通的直流电机，大大的节约制造成本。
另外，本发明提供的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，使用多个传感器实现位置控制，结构简单精确。防掉落手臂可以防止FOUP意外掉落导致FOUP摔坏或者伤及工作人员。
此外，本发明提供的DSP驱动模块的板卡通过CAN总线连接到上层RC控制器，实现用户界面控制，上层终端系统只需通过CAN总线发出简单指令，即可完成从卡爪伸出到抓取结束卡爪收回的整个动作，简单可靠。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其他各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于OHT平台的防掉落卡爪系统，包括：
DSP驱动模块、电机、卡爪、防掉落手臂及传感器，所述DSP驱动模块通过所述电机信号连接于所述防掉落手臂及所述卡爪，所述传感器用于检测所述防掉落手臂及所述卡爪的位置信息，并将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块根据所述位置信号控制所述卡爪的运动以完成对物料的抓取与释放，所述DSP驱动模块还用于根据所述位置信号控制所述防掉落手臂的开合防止物料掉落。
2.根据权利要求1所述的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，其特征在于，所述卡爪包括第一卡爪滑块、第二卡爪滑块、双旋向梯形丝杠、遮挡片及皮带，所述第一卡爪滑块和所述第二卡爪滑块可沿所述双旋向梯形丝杠滑动，所述遮挡片连接于所述第一卡爪滑块，所述皮带连接于所述电机；
当所述第一卡爪滑块开始抓取工作时，所述电机通过所述皮带带动所述双旋向梯形丝杠转动，所述遮挡片随所述第一卡爪滑块沿所述双旋向梯形丝杠与所述第二卡爪滑块做相向运动，所述传感器实时检测所述遮挡片的位置信息及检测外围的抓取盘是否已经卡入到所述第一卡爪滑块的凹槽内，并将检测的信息反馈至所述DSP驱动模块；
当所述第一卡爪滑块开始释放工作时，所述电机通过所述皮带带动所述双旋向梯形丝杠转动，所述遮挡片随所述第一卡爪滑块沿所述双旋向梯形丝杠与所述第二卡爪滑块做相反运动，所述传感器检测到所述遮挡片的位置信息并将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块控制所述电机停止运转，释放完成。
3.根据权利要求1所述的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，其特征在于，所述防掉落手臂包括螺旋滑块、梯形丝杠、连杆机构、固定轴A及固定轴B，所述螺旋滑块可沿所述梯形丝杠滑动，所述螺旋滑块的一端固定连接于所述连杆机构，所述固定轴A及固定轴B分别固定设置于所述连杆机构相对两侧上，所述梯形丝杠连接于所述电机；
当所述电机正转时，所述电机带动所述梯形丝杠转动，所述螺旋滑块沿所述梯形丝杠向左滑动，在螺旋滑块的牵引下所述连杆机构发生形变，所述连杆机构闭合，所述传感器检测所述螺旋滑块的位置信息，并将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块控制所述电机停止，所述连杆机构完成闭合；
当所述电机反转时，所述电机带动所述梯形丝杠转动，所述螺旋滑块沿所述梯形丝杠向右滑动，在螺旋滑块的牵引下所述连杆机构发生形变，所述连杆机构打开，所述传感器检测所述螺旋滑块的位置信息，并将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块，所述DSP驱动模块控制所述电机停止，所述连杆机构完成打开。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，其特征在于，所述电机包括电机B、电机C及电机D，所述电机B、电机C及电机D的一端分别机械连接于所述DSP驱动模块，所述电机B和电机C的另一端连接于所述防掉落手臂，所述电机D的另一端机械连接于所述卡爪。
5.根据权利要求4所述的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，其特征在于，所述防掉落手臂包括防掉落右手臂及防掉落左手臂，所述电机B的另一端机械连接于所述防掉落左手臂，所述电机C的另一端机械连接于所述防掉落右手臂。
6.根据权利要求1或2所述的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，其特征在于，所述传感器包括行程传感器，所述行程传感器为2个，分别用于探测所述第一卡爪滑块开始抓取工作时和开始释放工作时所述遮挡片的位置信息，并分别将探测的信息反馈至所述DSP驱动模块。
7.根据权利要求1或2所述的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，其特征在于，所述传感器还包括抓取传感器，所述抓取传感器用于判断所述抓取盘是否已经卡入到所述第一卡爪滑块的凹槽内，并将判断的信息反馈至所述DSP驱动模块。
8.根据权利要求1或3所述的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，其特征在于，所述传感器还包括限位传感器，所述限位传感器为4个，分别用于探测所述电机正转时和反转时所述螺旋滑块的位置信息，并分别将所述位置信息反馈至所述DSP驱动模块。
9.根据权利要求1所述的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，其特征在于，还包括RC控制器，所述RC控制器通过CAN总线信号连接于所述DSP驱动模块，用于控制所述DSP驱动模块。
10.根据权利要求1所述的用于OHT平台的防掉落卡爪系统，其特征在于，所述DSP驱动模块分别通过所述隔离芯片和驱动芯片控制所述电机工作。
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