CN108058185A - 吸盘式机械爪及机械臂 - Google Patents

Abstract

本申请涉及液晶屏幕制造领域，一种吸盘式机械爪，装配于机械臂上，用于吸附基板，所述吸盘式机械爪包括基座、前盖、接头、支柱和吸盘，所述基座连接所述机械臂，并通过所述前盖连接所述支柱，所述前盖为可变形材料制成，以使所述支柱得以相对于所述基座移动和/或倾斜。所述支柱一端连接所述接头，另一端连接所述吸盘，所述接头正对所述基座，所述接头与所述基座设有相对配合的圆弧面，使得所述接头与所述基座在发生接触时实现密封贴合。本申请机械臂设有至少一个可独立偏转的所述吸盘式机械爪，每个所述吸盘式机械爪都与所述基板外表面紧密贴合后，抽真空的吸附力能保证所述机械臂对所述基板的牢固抓取，确保生产流程的正常运转。

Description

吸盘式机械爪及机械臂

技术领域

本发明涉及液晶屏幕制造领域，尤其涉及一种吸盘式机械爪，以及包含此吸盘式机械爪的机械臂。

背景技术

在液晶制造行业，通常需要机械臂进行基板的搬运，机械臂上设有若干吸盘式的机械爪，运用吸真空的方式将基板吸附在机械爪上进行固定并移动。

随着液晶屏幕的发展，柔性显示的需求愈来愈大。在柔性显示基板的制作中，传统上用于最终显示的基板因为不满足柔性显示的需求，而成为了柔性显示器件制造过程中的一个支撑载体，最后成型时需要与柔性显示器件进行剥离。目前较为成熟的工艺是在基板上涂布或贴覆高分子膜，在柔性显示器件完成制作后，通过激光等处理手段将高分子膜与基板进行分离。但在柔性显示器件的制作过程中存在高温制程(200～500℃)，在高温制程后高分子膜会发生翘曲，进而带动基板一同发生翘曲形变。

在运载基板的机械臂上，吸盘式机械爪大多为平行并排的方式固定。这样的固定方式对于翘曲形变无法做到完全适配，即无法保证每一机械爪上的吸盘都能同时与基板发生紧密的触。在机械臂的作时往往出现发生作用的吸盘数量不足以抓取基板的情况，进而引发生产停滞，或由此带来各种品质异常的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可根据基板翘曲形状实现自适应的吸盘式机械爪，以及包含此吸盘式机械爪的机械臂，包括如下技术方案：

一种吸盘式机械爪，装配于机械臂上，用于吸附基板，所述吸盘式机械爪包括基座、前盖、接头、支柱和吸盘；所述基座一端连接所述机械臂，另一端通过所述前盖连接所述支柱，所述前盖为可变形材料制成，以使所述支柱得以相对于所述基座移动和/或倾斜；所述支柱一端连接所述接头，另一端连接所述吸盘，所述接头正对所述基座，所述接头与所述基座设有相对配合的圆弧面，使得所述接头与所述基座在发生接触时实现密封贴合。当所述吸盘式机械爪与所述基板接触时，所述吸盘与所述基板的外表面贴合，所述接头与所述基座贴合，所述基座及所述接头内的通道与所述吸盘内腔形成导通的真空气路，所述真空气路连接至所述机械臂的主气管，所述主气管对所述吸盘抽真空以实现所述吸盘对所述基板的吸附。

其中，所述真空气路包括所述基座内的导气管和所述接头内的第一通孔，所述第一通孔在靠近所述导气管一端的开孔半径大于所述导气管在所述基座上的开孔半径。

其中，所述真空气路包括所述基座内的导气管和所述接头内的第一通孔，所述导气管在靠近所述第一通孔一端的开孔半径大于所述第一通孔在所述接头上的开孔半径。

其中，所述导气管或所述第一通孔的开孔半径较大一端形状为锥形。

其中，所述前盖围绕所述基座和所述支柱的外壁，并在所述前盖、所述基座和所述支柱之间形成密封的收容腔。

其中，所述前盖为弹片，所述弹片围绕所述支柱外壁的任意方向均留有预拱部，以配合所述支柱向任意方向的倾斜。

其中，所述弹片为两层，两层所述弹片沿所述支柱的长度方向分隔设置，两层所述弹片均围绕所述基座和所述支柱的外壁。

其中，所述吸盘在盘口位置为柔性材料，以配合所述基板的外表面弯曲。

其中，所述基座圆弧面的半径，与所述接头圆弧形的半径相同，使得所述基座与所述接头紧密贴合。

本申请还涉及一种机械臂，所述机械臂内设主气管，所述机械臂还至少包含上述任意一种所述吸盘式机械爪。

其中，所述机械臂至少包含两个所述吸盘式机械爪，至少两个所述吸盘式机械爪用于共同吸附所述基板。

本发明吸盘式机械爪，因为所述支柱、所述接头和所述吸盘的重力作用，所述真空气路在自然状态下呈分离状态。在所述机械臂处于非工作状态时，所述基座固定在所述机械臂上，所述前盖固持所述支柱，所述前盖通过所述支柱同时固持所述接头和所述吸盘。此时，所述接头与所述基座通过相对设置的圆弧面贴合。当所述机械臂启动工作时，所述吸盘接触所述基板，所述接头与所述基座接触，从而接通了所述导气管和所述第一通孔，即接通了所述真空气路。而所述接头与所述基座的圆弧形配合，使得所述吸盘式机械爪能够根据基板的实际翘曲形状而发生相配合的偏转，实现较好的吸附作用，提高机械臂的工作效率。

附图说明

图1是本发明吸盘式机械爪的示意图；

图2是本发明吸盘式机械爪在图1状态下吸附时的示意图；

图3是本发明机械壁的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1的一种吸盘式机械爪100，装配于机械臂200上，所述吸盘式机械爪100包括基座10、前盖20、接头30、支柱40和吸盘50。所述基座10包括连接端11和开口端12。所述连接端11用于连接所述机械臂200，所述开口端12为开口。所述开口端12内为圆弧形的收容腔13。另一种描述方式为，所述收容腔13为圆弧形，所述收容腔13在远离所述连接端11的方向上为开口。所述基座10内还设有贯通的导气管14，所述导气管14的一端连通所述收容腔13，所述导气管14的另一端连通至所述机械臂200内的主气管210。所述主气管210用于所述机械臂200实现抽真空的功能。

所述前盖20由可变形的材料制成，所述前盖20分为固定端21和活动端22，所述固定端21连接所述开口端12，也即所述前盖20连接所述开口。所述活动端22连接所述支柱40的外壁42。所述支柱40的两端分别固定连接所述接头30和所述吸盘50。其中所述接头30收容于所述收容腔13内，相应的所述吸盘50位于所述收容腔13之外。所述接头30朝向所述收容腔13的一端也为圆弧形，且所述接头30的圆弧形与所述收容腔13的圆弧形形状相匹配，以使得所述接头30可以相对于所述收容腔13在一定角度范围内转动。此处的相匹配意指所述收容腔13的圆弧半径，与所述接头30的圆弧形半径相同，二者可在一定面积范围内实现紧密的面配合，以实现密封闭气的功能。所述接头30内设贯通的第一通孔31，所述第一通孔31贯穿所述接头30的圆弧形部位，并形成正对所述导气管14的开孔。所述支柱40内设第二通孔41，所述第二通孔41贯穿所述支柱40，所述第二通孔41一端连通所述第一通孔31，所述第二通孔41另一端连通所述吸盘50的内腔51。所述吸盘50的盘口52位于背离所述支柱40的方向上。

在非工作状态下，所述支柱40被所述前盖20所固持，因为所述前盖20的可变形性材料特质，所述支柱40在重力作用下竖直向下静置。与所述支柱40固连的所述接头30和所述吸盘50也同步的竖直向下静置。此时所述接头30与所述基座10为分离状态，所述接头30的圆弧形外表面与所述基座10的所述收容腔13的圆弧形内壁之间形成一定的间隙，所述第一通孔31与所述导气管14未连通。

当所述吸盘式机械爪100与所述基板300接触时，具体的，所述吸盘50与所述基板300的外表面310接触。因为所述外表面310高温后的翘曲变形，使得所述吸盘50平直的所述盘口52与所述外表面310正向接触后，在翘曲变形后较低的一部分所述外表面310无法与所述盘口52接触。此时因为所述接头30的圆弧形外形与所述收容腔14的圆弧形内壁相互配合，而固持所述支柱40的所述前盖20为可变形材料制成，使得所述吸盘50可以随所述机械臂200向所述基板300的靠拢而产生一定的角度偏移，从而所述吸盘50能够随所述外表面310的翘曲方向产生相应旋转，以实现对所述外表面310的完全贴合。在所述吸盘50与所述外表面310完全贴合后，所述支柱40也相应的产生偏转，所述腔盖20的形状随所述支柱40的偏转而发生形变，适应所述支柱40的偏转。

随着所述机械臂200的持续靠近，所述接头30与所述收容腔13的内壁最终实现贴合，由于所述接头30的外形与所述收容腔13内壁的圆弧形配合设置，与所述支柱40固连的所述接头30也相对于所述基座10发生偏转，且所述接头30在偏转后依然可以与所述收容腔13的内壁贴合。此时，所述第一通孔31与所述导气管14之间发生错位，不再为正对的关系，但二者仍可以导通。在所述机械臂200内的所述主气管210开始抽真空后，此时所述导气管14、所述第一通孔31、所述第二通孔41、所述吸盘50的所述内腔51连城密封的真空气路，所述真空气路一端连接所述机械臂200内的所述主气管210，另一端与所述基板300的所述外表面310形成密封的真空空间，即可实现所述吸盘50对所述基板200的有效吸附(见图2)。

在本申请吸盘式机械爪100吸附所述基板300的过程中，因为所述接头30与所述收容腔13的紧密连接，而所述第一通孔31与所述导气管14之间为真空状态，因此所述接头30与所述收容腔13并不会因为所述基板300的重力拉扯而脱开。所述机械臂200通过移动本申请吸盘式机械爪100，而带动被吸附的所述基板300一同运动，从而实现功能。

所述支柱40与所述接头30和所述吸盘50还可以设为一体的形式，如图2所示。这样可以保证所述第一通孔31与所述第二通孔41之间的连通顺畅，同时相对具备更好的密封，可以保证所述机械臂200对所述基板300的吸附力不因为漏气而意外减弱。

在自由状态下，所述基座10与所述接头30之间的间隙不宜过大，优选在1～2mm之间即可，这样在所述机械臂200抽真空时，所述基座10与所述接头30可以不用发生紧密接触，只通过真空压力的吸附力就实现贴合，具备更大的机构动作容错率。所述基座10的材料可采用陶瓷或者玻璃，所述接头30的材料可以为塑胶或者橡胶，这样的设置能提高所述基座10与所述接头30之间的摩擦系数，保证贴合的紧密性。在图1和图2的实施例中，所述接头30为球形，但在其他实施例中，也可以部分为圆弧形，只要所述接头30在所述吸盘50的最大偏移角度内都能实现与所述收容腔13的紧密贴合即可。

一种实施例，见图1，所述第一通孔31在靠近所述导气管14一端的开孔半径大于所述导气管14在所述第一收容腔13上的开孔半径。这样的设置可以保证在所述接头30发生角度偏转时，所述第一通孔31与所述导气管14即使发生错位，所述真空气路中气流进过的最小截面也不会因为错位而变小，以此保证本吸盘式机械爪100的吸附力不因为所述转盘50的偏转而下降。进一步的，所述第一通孔31在该端部上的开孔设置为圆锥形放大，递增式放大的半径有助于保持气流的平稳性，防止气流再某位置压力突变，影响吸附力。

可以理解的，所述开孔的形状设置也可以设置在所述导气管14靠近所述接头30的一端(见图2)。包括优化的锥形开孔设置，都能够使得本申请吸盘式机械爪100获得相近或者相同的效果。

一种实施例，所述前盖20的所述固定端21完全围绕所述开口端12，以对所述开口端12实现包容，所述前盖20的活动端22也完全围绕所述支柱40的所述外壁42，以对所述外壁42也实现包容。当所述前盖20的两端分别对所述开口端12和所述外壁42均包容之后，所述收容腔13就形成了密封空间，所述收容腔13内部可以密闭空气。在所述接头30与所述收容腔13的内壁接触不良，可能造成漏气等缺陷情况下，密闭的所述收容腔13可以作为闭气的保障环节，保证所述真空气路不与外界连通，所述吸盘式机械爪100的吸附功能因为所述接头30和所述收容腔13的内壁贴覆不牢而遭到破坏。

一种实施例，所述前盖20的可变形材料为弹片。所述弹片在安装后完全围绕所述支柱40的所述外壁42，在所述外壁42的周向上均留有预拱部23。即所述弹片在安装于本申请吸盘式机械爪100上时留有预变形。所述预拱部23的作用在于当所述支柱40在随所述吸盘50发生角度偏移时，所述支柱40向任意方向上的拉伸都可以通过所述弹片的变形来实现。另一种描述方式，所述支柱朝向第一方向偏移，沿所述第一方向上所述支柱40前后两边都连接有弹片。其中一边的弹片受拉伸，另一边的弹片受挤压。因为所述预拱部23的设置，受拉伸的一边弹片的拱形被拉小或拉直，而受挤压的一边弹片的拱形则被推高。所述支柱40得以实现朝向第一方向上的偏移动作。当所述吸盘50脱离所述基板300后，所述支柱40失去偏移力，在两边弹片的弹力共同作用下，所述支柱40恢复到两边弹片的中间位置，复位到自由状态。

优选的，所述弹片可以设置为两层。两层所述弹片均完全围绕所述支柱40，一方面可以进一步的加强所述收容腔13的密封性，另一方面可以提供所述支柱40更强的弹力，且在其中一个所述弹片失效后仍然能够保证本申请吸盘式机械爪100的正常工作，提高可靠性。

一种实施例，在所述吸盘50的所述盘口52位置设置为柔性材料，如塑料、橡胶等，这些材料具有可变形性，可以通过挤压等方式自行对所述外表面310的翘曲进行一定的补偿，同时这些材料也不透气，能够实现密封。当所述吸盘50通过倾斜和自动补偿两种方式共同作用于所述外表面310上时，可以更好的实现对所述基板300的吸附功能。

本申请涉及的机械臂200(见图3)，其内部设有主气管210。所述机械臂200还包含至少一个上述的所述吸盘式机械爪100。每一个所述吸盘式机械爪100的所述导气管14均连通于所述主气管210，且每一个所述吸盘式机械爪100均可以独立的对应其接触位置的所述基板300的所述外表面310，因此在所述外表面310的不同位置翘曲形状存在区别时，所述机械臂200也可以实现每一个所述吸盘式机械爪100与所述基板300的贴合。同时，因为所述吸盘式机械爪100的上述设置，所述机械臂200对所述基板300的贴覆更加牢固，可靠性更高，保障生产制程的有序运行。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸盘式机械爪，装配于机械臂上，用于吸附基板，其特征在于：

所述吸盘式机械爪包括基座、前盖、接头、支柱和吸盘；

所述基座一端连接所述机械臂，另一端通过所述前盖连接所述支柱，所述前盖为可变形材料制成，以使所述支柱得以相对于所述基座移动和/或倾斜；

所述支柱一端连接所述接头，另一端连接所述吸盘，所述接头正对所述基座，所述接头与所述基座设有相对配合的圆弧面，使得所述接头与所述基座在发生接触时实现密封贴合；

当所述吸盘式机械爪与所述基板接触时，所述吸盘与所述基板的外表面贴合，所述接头与所述基座贴合，所述基座及所述接头内的通道与所述吸盘内腔形成导通的真空气路，所述真空气路连接至所述机械臂的主气管，所述主气管对所述吸盘抽真空以实现所述吸盘对所述基板的吸附。

2.如权利要求1所述吸盘式机械爪，其特征在于，所述基座圆弧面的半径，与所述接头圆弧形的半径相同，使得所述基座与所述接头紧密贴合。

3.如权利要求2所述吸盘式机械爪，其特征在于，所述真空气路包括所述基座内的导气管和所述接头内的第一通孔，所述第一通孔在靠近所述导气管一端的开孔半径大于所述导气管在所述基座上的开孔半径。

4.如权利要求2所述吸盘式机械爪，其特征在于，所述真空气路包括所述基座内的导气管和所述接头内的第一通孔，所述导气管在靠近所述第一通孔一端的开孔半径大于所述第一通孔在所述接头上的开孔半径。

5.如权利要求3或4所述吸盘式机械爪，其特征在于，所述导气管或所述第一通孔的开孔半径较大一端形状为锥形。

6.如权利要求5所述吸盘式机械爪，其特征在于，所述前盖围绕所述基座和所述支柱的外壁，并在所述前盖、所述基座和所述支柱之间形成密封的收容腔。

7.如权利要求6所述吸盘式机械爪，其特征在于，所述前盖为弹片，所述弹片围绕所述支柱外壁的任意方向均留有预拱部，以配合所述支柱向任意方向的倾斜。

8.如权利要求7所述吸盘式机械爪，其特征在于，所述弹片为两层，两层所述弹片沿所述支柱的长度方向分隔设置，两层所述弹片均围绕所述基座和所述支柱的外壁。

9.一种机械臂，所述机械臂内设主气管，其特征在于，所述机械臂还至少包含一个权利要求1～8中任意一种所述吸盘式机械爪。

10.如权利要求9所述机械臂，其特征在于，所述机械臂至少包含两个所述吸盘式机械爪，至少两个所述吸盘式机械爪用于共同吸附所述基板。