CN117088130B - 精细金属掩膜版抓取装置及其抓取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精细金属掩膜版的转运，尤其是一种精细金属掩膜版抓取装置及其抓取方法。一种精细金属掩膜版抓取装置安装于抓取机器人的末端处，包括与抓取机器人末端连接的连接板，连接板的背面关于其纵向中线镜像设置有伸缩机构，伸缩机构的输出端连接有对产品进行抓取的抓取机构，抓取机构连接有拉掉产品端头需去除部分或抓取隔膜纸的废料分离机构，废料分离机构设置在抓取机构外侧，且沿抓取机构顶部来回移动，抓取机构的内侧安装有视觉定位扫码机构，连接板的一侧边沿还设置有静电去除装置。本发明可实现产品与需去除部分或产品与隔膜纸同时抓取，隔膜纸用于产品堆叠时将产品分隔，从而保证整个抓取的循环时间较快，提高生产效率。

Description

精细金属掩膜版抓取装置及其抓取方法

技术领域

本发明涉及精细金属掩膜版的转运，尤其是一种精细金属掩膜版抓取装置及其抓取方法。

背景技术

精细金属掩模版（FMM）是用于OLED生产的核心耗材，其厚度仅有20um左右，但长度和宽度分别可达到1400mm和400mm，因此对精细金属掩模版的转运是目前行业的痛点。如图1所示的精细金属掩模版，在搬运前各精细金属掩膜版是堆叠在一起的，相邻精细金属掩膜版之间放置有隔膜纸，精细金属掩膜版的两端由激光加工设备雕刻形成类似U形结构的可去除部分。在搬运精细金属掩膜版时，需要移除U形结构部分，再转移至下一工位的放置区，转移隔膜纸放置到精细金属掩膜版上，如此转移堆叠。

目前，精细金属掩模版的转运大多采用人工手动搬运，由于精细金属掩模版的结构为大面积薄片件，搬运过程中存在以下缺点：（1）容易导致产品折伤受损，（2）存在被污染的隐患，（3）去除U形结构部分需配置相应的设备或人工，（4）搬运效率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中人工搬运精细金属掩膜版带来的缺陷，提供一种精细金属掩膜版抓取装置及其抓取方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种精细金属掩膜版抓取装置，安装于抓取机器人的末端处，包括与抓取机器人末端连接的连接板，所述连接板的背面关于其纵向中线镜像设置有伸缩机构，所述伸缩机构的输出端连接有对产品或隔膜进行抓取的抓取机构，所述抓取机构连接有拉掉产品端头需去除部分或抓取隔膜纸的废料分离机构，所述废料分离机构设置在抓取机构外侧，且沿抓取机构顶部来回移动，以水平拉掉需去除部，抓取机构的内侧安装有视觉定位扫码机构，连接板的一侧边沿还设置有静电去除装置。

进一步地，所述抓取机构包括安装立板、若干组吸头组件以及调整吸头组件组间间距的宽幅调节组件、调整吸头组件高度的高度调节组件，所述吸头组件安装在高度调节组件上，所述高度调节组件具有安装组件和推动吸头组件上下运动的驱动件，所述安装组件设置在宽幅调节组件上，所述宽幅调节组件具有定分板和相对定分板滑动的安装支架，所述安装支架的一面连接安装组件，安装支架的另一面滑动设置在安装立板上，所述安装立板上设置有推动定分板移动的驱动机构。

更进一步地，所述吸头组件设置有三组，每组吸头组件具有三个导电吸头，所述导电吸头的尾部固定有可伸缩吸杆，所述可伸缩吸杆的尾端部具有快插启动接头，所述快插启动接头通过管路连接气泵并通过导线接地，导电吸头的前端设有软质硅胶的吸嘴。

更进一步地，一组安装组件对应一组吸头组件，所述安装组件包括三个安装导电吸头的安装座，所述安装座上设有连接块，连杆穿过三个连接块设置，所述驱动件的伸出端与中间的连接块连接，驱动件为气缸或直线电机，安装座的背面设置有滑块，所述安装支架的一端设有供该滑块滑动的纵向滑轨。

更进一步地，所述定分板上开设有与导电吸头数量相同的定分槽，位于中间的定分槽竖直设置，自该定分槽向两侧分布的定分槽倾斜度逐渐减小，所述安装支架的数量与定分槽的数量设置相同，安转支架呈U形，定分板设置在安装支架的U形口内，安装支架的一侧竖直部的外壁安装纵向滑轨，其另一侧竖直部的内壁安装有沿定分槽滑动的凸轮，另一侧竖直部的外壁连接有滑块，所述安装立板上设有供该滑块水平滑动的横向滑轨，所述驱动机构设置在安装立板的一侧边沿，驱动机构采用直线模组，直线模组上的滑块通过连接件与定分板连接。

进一步地，所述废料分离机构包括直角安装板，所述直角安装板的竖直段上安装有废料抓取组件和驱动废料抓取组件升降的升降气缸，直角安装板的水平段通过滑块滑动设置在抓取机构顶部支撑块的滑轨上，直角安装板靠近水平段的位置安装有驱动电机，所述驱动电机与一丝杆的一端连接，所述丝杆的另一端安装在支撑块上。

更进一步地，所述废料抓取组件包括立板、导电吸头、竖直导轨、滑块和滑块安装板，所述立板的内侧壁下方安装有若干导电吸头，立板外侧壁上连接有滑块安装板，所述滑块安装板的横截面呈U形，其内侧壁与滑块、升降气缸均连接，所述直角安装板上对应滑块的位置设置有竖直导轨，对应滑块安装板的两端处开设有条形孔。

更进一步地，所述伸缩机构包括电动缸、力传感器、导杆、滑轨和滑块，所述电动缸的伸出端连接导杆，在两者的连接处设置有力传感器，所述导杆的另一端与支撑块连接，所述滑轨平行于导杆且分布在导杆的两侧，所述滑块与支撑块连接。

进一步地，所述视觉定位扫码机构包括视觉组件和扫码组件，所述视觉组件包括相机、光源和光源载具，所述相机采集待扫描码生成触发信号，所述扫码组件包括扫码摄像模组和主控模组，所述主控模组与扫码摄像模组电性连接，主控模组接收所述触发信号并将其发送至扫码摄像模组，所述扫码摄像模组根据触发信号完成对焦并进行扫码。

还提供一种上述方案中任一项所述的精细金属掩膜版的抓取装置的抓取方法，该抓取方法包括如下步骤：

S1.通过视觉定位扫码机构扫取产品信息，并自动控制伸缩机构的运动，调整两侧抓取机构的距离以适应产品的长度要求，同时，自动控制抓取机构的宽幅调节组件运动，调整抓取机构各吸头组件的间距以适应产品的宽度需求；

S2.视觉定位扫码机构的视觉组件采集产品边缘特征并定位；

S3.视觉定位后，通过控制抓取机构的导电吸头吸气来吸取产品，且通过控制废料分离机构的导电吸头吸气来吸取产品端头需去除部分；

S4.产品吸取后通过机器人整体抬升，伸缩机构的电动缸对产品进行张紧并通过伸缩机构中力传感器检测导杆上的张紧力，当张紧力处于5～30N之间时，废料分离机构的驱动电机动作带动需去除部分向外平移，实现与产品的分离；

S5.放置产品时，先使得废料分离机构的导电吸头吹气，将废料释放，再对废料分离机构的导电吸头吸气吸取隔膜纸，机器人转动到下料位，废料分离机构的导电吸头吹气释放隔膜纸，抓取机构的导电吸头吹气释放产品，放置于隔膜纸上。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的伸缩机构可以根据产品的长度进行自动调节，可调长度在500～1400mm之间，抓取机构中的宽幅调节组件可以根据产品的宽度进行自动调节，可调宽度在50～450mm之间，从而兼容目前市面上绝大多数精细金属掩模版产品尺寸；

（2）本发明通过若干组吸头组件吸取/释放产品、废料和隔膜纸，对产品损伤小，稳定性高，避免了人为因素带来的产品损坏；

（3）本发明的抓取机构和废料分离机构对产品和废料分别抓取，并通过废料分离机构分离废料，可以保证经激光切割后的需去除部分不污染产品；

（4）本发明的伸缩机构中设置力传感器，抓取全程可保证产品张力在正常水平，确保产品内部张力恒定，使得产品各处的应力均衡，从而保证产品内部结构及尺寸稳定；

（5）本发明的静电去除装置可以在抓取产品时去除产品上的静电，导电吸头通过导线接地可在抓取过程中将产品静电去除；

（6）本发明可实现产品与需去除部分或产品与隔膜纸同时抓取，隔膜纸用于产品堆叠时将产品分隔，从而保证整个抓取的循环时间较快，提高生产效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是精细金属掩模版及其堆叠的结构示意图。

图2是本发明精细金属掩膜版抓取装置的结构示意图。

图3是本发明精细金属掩膜版抓取装置中抓取机构的结构示意图。

图4是图3中吸头组件的结构示意图。

图5是图3中宽幅调节组件的结构示意图。

图6是图3中高度调节组件的结构示意图。

图7是本发明精细金属掩膜版抓取装置中废料分离机构的结构示意图。

图8是图7中废料抓取组件、升降气缸和直角安装板的装配示意图。

图9是本发明精细金属掩膜版抓取装置中伸缩机构的结构示意图。

图10是本发明精细金属掩膜版抓取装置中视觉定位扫码机构的结构示意图。

图中：100.抓取机器人，1.连接板，

2.伸缩机构，21.电动缸，22.力传感器，23.导杆，

3.抓取机构，30.支撑块，31.安装立板，32.吸头组件，321.导电吸头，3211.可伸缩吸杆，3212.快插启动接头，3213.吸嘴，33.宽幅调节组件，331.定分板，3311.定分槽，332.安装支架，333.纵向滑轨，334.凸轮，335.横向滑轨，336.直线模组，337.连接件，34.高度调节组件，340.驱动件，341.安装座，342.连接块，343.连杆，

4.废料分离机构，41.直角安装板，412.条形孔，42.废料抓取组件，421.立板，422.竖直导轨，423.滑块安装板，43.升降气缸，44.驱动电机，

5.视觉定位扫码机构，51.相机，52.光源，53.光源载具，54.扫码摄像模组，

6.静电去除装置。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例一。

如图2所示，一种精细金属掩膜版抓取装置，安装于抓取机器人100的末端处，包括与抓取机器人100末端连接的连接板1，连接板1的背面关于其纵向中线镜像设置有伸缩机构2，伸缩机构2的输出端连接有对产品进行抓取的抓取机构3，抓取机构3连接有拉掉产品端头需去除部分或抓取隔膜纸的废料分离机构4，废料分离机构4设置在抓取机构3外侧，且沿抓取机构3顶部来回移动，以水平拉掉需去除部，抓取机构3的内侧安装有视觉定位扫码机构5，连接板1的一侧边沿还设置有静电去除装置6。静电去除装置6设置为一套，通过喷射离子风去除产品上的静电。

如图3所示，抓取机构3包括安装立板31、若干组吸头组件32以及调整吸头组件32组间间距的宽幅调节组件33、调整吸头组件32高度的高度调节组件34，吸头组件32安装在高度调节组件34上。

如图4所示，在本实施例中，吸头组件32设置有三组，每组吸头组件32具有三个导电吸头321，导电吸头321的尾部固定有可伸缩吸杆3211，可伸缩吸杆3211的尾端部具有快插启动接头3212，快插启动接头3212通过管路连接气泵并通过导线接地，导电吸头321的前端设有软质硅胶的吸嘴3213。3组吸头组件32共9个导电吸头321可独立控制吸气、吹气及反馈对应气体压力；导电吸头321接地处理，用于在吸取产品的同时将产品上的残余静电导入大地，避免产品静电粘连。可伸缩吸杆3211的伸缩量在15mm以上，在导电吸头321触碰产品并且收缩时，尾部的快插启动接头3212固定不动，从而保证吸气吹气的稳定性。

在实际生产中，若产品的宽度较小，三组吸头组件32无法实现产品的抓取平衡，也会只设置两组吸头组件32，以保证抓取产品时的平衡性。

如图5所示，宽幅调节组件33具有定分板331和相对定分板331滑动的安装支架332，安装支架332的一面连接高度调节组件34的安装组件，安装支架332的另一面滑动设置在安装立板31上，安装立板31上设置有推动定分板331移动的驱动机构。

具体地，定分板331上开设有与导电吸头321数量相同的定分槽3311（即9个），位于中间的定分槽3311竖直设置，自该定分槽3311向两侧分布的定分槽3311倾斜度逐渐减小，安装支架332的数量与定分槽3311的数量设置相同，安转支架332呈U形，定分板331设置在安装支架332的U形口内，安装支架332的一侧竖直部的外壁安装纵向滑轨333，其另一侧竖直部的内壁安装有沿定分槽3311滑动的凸轮334，另一侧竖直部的外壁连接有滑块，安装立板31上设有供该滑块水平滑动的横向滑轨335，驱动机构设置在安装立板31的一侧边沿，驱动机构采用直线模组336，直线模组336上的滑块通过连接件337与定分板331连接。在设计时，会设置位于中间的定分槽3311，即竖直的，实际上由于竖直的定分槽3311没有定分的作用，故实际使用时，如图5所示是不设置的。

如图6所示，高度调节组件34具有安装组件和推动吸头组件32上下运动的驱动件340，安装组件设置在宽幅调节组件33上，一组安装组件对应一组吸头组件32，安装组件包括三个安装导电吸头321的安装座341，安装座341上设有连接块342，连杆343穿过三个连接块342设置（连杆343只是对三个连接块342做个限位，不会影响安装座341随安装支架332展开或收缩），驱动件340的伸出端与中间的连接块342连接，驱动件340为气缸或直线电机，安装座341的背面设置有滑块，滑块沿纵向滑轨333上下滑动。

如图7所示，废料分离机构4包括直角安装板41，直角安装板41的竖直段上安装有废料抓取组件42和驱动废料抓取组件42升降的升降气缸43，直角安装板41的水平段通过滑块滑动设置在抓取机构3顶部支撑块30的滑轨上，直角安装板41靠近水平段的位置安装有驱动电机44，驱动电机44与一丝杆（图中未示出）的一端连接，丝杆的另一端安装在支撑块30上。升降气缸43的安装端连接于支撑块30。

如图8所示，废料抓取组件42包括立板421、导电吸头321、竖直导轨422、滑块和滑块安装板423，立板421的内侧壁下方安装有9个导电吸头321（同抓取机构3的导电吸头），立板421外侧壁上连接有滑块安装板423，滑块安装板423的横截面呈U形，其内侧壁与滑块、升降气缸43均连接，直角安装板41上对应滑块的位置设置有竖直导轨422，对应滑块安装板423的两端处开设有条形孔412。

如图9所示，伸缩机构2包括电动缸21、力传感器22、导杆23、滑轨和滑块，电动缸21的伸出端连接导杆23，在两者的连接处设置有力传感器22，导杆23的另一端与支撑块30连接，滑轨平行于导杆23且分布在导杆23的两侧，滑块与支撑块30连接。伸缩机构2可调节两侧的抓取机构3间距在500～1400mm之间，从而兼容不同长度产品。产品抓取后必须张紧，以保证产品处于展平及一定张紧力的状态，通过电动缸21张紧产品并通过力传感器22保证张力处于5～30N之间。

如图10所示，视觉定位扫码机构5包括视觉组件和扫码组件，视觉组件包括相机51、光源52和光源载具53，相机51采集待扫描码生成触发信号，扫码组件包括扫码摄像模组54和主控模组，主控模组与扫码摄像模组54电性连接，主控模组接收触发信号并将其发送至扫码摄像模组54，扫码摄像模组54根据触发信号完成对焦并进行扫码。

实施例二。

一种精细金属掩膜版抓取装置的抓取方法，该抓取方法具体为：通过视觉定位扫码机构5的扫码组件扫取产品信息，触发上位机工作，上位机控制电动缸21动作，调整两侧抓取机构3的距离以适应产品的长度要求，同时，控制直线模组336的滑块移动，进而使得定分板331移动，每个安装支架332上的凸轮334沿定分板331的定分槽3311滚动，安装支架332相对定分板331向内或向外移动，通过安装座341调节导电吸头321的间距，以适应产品的宽度需求；视觉定位扫码机构5的视觉组件采集产品边缘特征并定位；视觉定位后，通过控制驱动件340来调节导电吸头321的高度，吸气来吸取产品，且通过控制驱动电机44来调节废料分离机构4上导电吸头321吸气来吸取产品端头需去除部分；产品吸取后通过抓取机器人100整体抬升，控制电动缸21对产品进行张紧并力传感器22检测导杆23上的张紧力，当张紧力处于5～30N之间时，控制驱动电机动44作带动需去除部分向外平移（采用平移不会造成分离部的毛刺），实现与产品的分离；放置产品时，先使得废料分离机构4的导电吸头321吹气，将废料释放，再对废料分离机构4的导电吸头321吸气吸取隔膜纸，抓取机器人100转动到下料位，废料分离机构4的导电吸头321吹气释放隔膜纸，抓取机构3的导电吸头321吹气释放产品，放置于隔膜纸上，如此重复堆叠产品和隔膜纸。

另外，精细金属掩模版（FMM）由于其足够薄、又足够大，在目前的转运中都未曾考虑其内部的应力问题，不论是本实施例的上部吸取（抓取）或有可能采用的下部支撑，在抓取或支撑的过程中，抓取处或支撑处以外的部分应力会集中，此时若不对精细金属掩模版进行处理，则之后的成品率将大大降低，采用本实施例的抓取机构3抓取精细金属掩模版后，可通过两侧的伸缩机构2向外微微拉一下，让精细金属掩模版内部的应力均衡，若采用下部支撑的则无法实现这样的功能。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种精细金属掩膜版抓取装置，安装于抓取机器人的末端处，其特征在于：包括与抓取机器人末端连接的连接板，所述连接板的背面关于其纵向中线镜像设置有伸缩机构，所述伸缩机构的输出端连接有对产品进行抓取的抓取机构，所述抓取机构连接有拉掉产品端头需去除部分或抓取隔膜纸的废料分离机构，所述废料分离机构设置在抓取机构外侧，且沿抓取机构顶部来回移动，以水平拉掉需去除部，抓取机构的内侧安装有视觉定位扫码机构，连接板的一侧边沿还设置有静电去除装置；

所述抓取机构包括安装立板、若干组吸头组件以及调整吸头组件组间间距的宽幅调节组件、调整吸头组件高度的高度调节组件，所述吸头组件安装在高度调节组件上，所述高度调节组件具有安装组件和推动吸头组件上下运动的驱动件，所述安装组件设置在宽幅调节组件上，所述宽幅调节组件具有定分板和相对定分板滑动的安装支架，所述安装支架的一面连接安装组件，安装支架的另一面滑动设置在安装立板上，所述安装立板上设置有推动定分板移动的驱动机构；

所述废料分离机构包括直角安装板，所述直角安装板的竖直段上安装有废料抓取组件和驱动废料抓取组件升降的升降气缸，直角安装板的水平段通过滑块滑动设置在抓取机构顶部支撑块的滑轨上，直角安装板靠近水平段的位置安装有驱动电机，所述驱动电机与一丝杆的一端连接，所述丝杆的另一端安装在支撑块上；所述废料抓取组件包括立板、导电吸头、竖直导轨、滑块和滑块安装板，所述立板的内侧壁下方安装有若干导电吸头，立板外侧壁上连接有滑块安装板，所述滑块安装板的横截面呈U形，其内侧壁与滑块、升降气缸均连接，所述直角安装板上对应滑块的位置设置有竖直导轨，对应滑块安装板的两端处开设有条形孔；

所述定分板上开设有与吸头组件的导电吸头数量相同的定分槽，位于中间的定分槽竖直设置，自该定分槽向两侧分布的定分槽倾斜度逐渐减小，所述安装支架的数量与定分槽的数量设置相同，安转支架呈U形，定分板设置在安装支架的U形口内，安装支架的一侧竖直部的外壁安装纵向滑轨，其另一侧竖直部的内壁安装有沿定分槽滑动的凸轮，另一侧竖直部的外壁连接有滑块，所述安装立板上设有供该滑块水平滑动的横向滑轨，所述驱动机构设置在安装立板的一侧边沿，驱动机构采用直线模组，直线模组上的滑块通过连接件与定分板连接。

2.根据权利要求1所述的精细金属掩膜版抓取装置，其特征在于：所述吸头组件设置有三组，每组吸头组件具有三个导电吸头，所述导电吸头的尾部固定有可伸缩吸杆，所述可伸缩吸杆的尾端部具有快插启动接头，所述快插启动接头通过管路连接气泵并通过导线接地，导电吸头的前端设有软质硅胶的吸嘴。

3.根据权利要求2所述的精细金属掩膜版抓取装置，其特征在于：一组安装组件对应一组吸头组件，所述安装组件包括三个安装导电吸头的安装座，所述安装座上设有连接块，连杆穿过三个连接块设置，所述驱动件的伸出端与中间的连接块连接，驱动件为气缸或直线电机，安装座的背面设置有滑块，所述安装支架的一端设有供该滑块滑动的纵向滑轨。

4.根据权利要求1所述的精细金属掩膜版抓取装置，其特征在于：所述伸缩机构包括电动缸、力传感器、导杆、滑轨和滑块，所述电动缸的伸出端连接导杆，在两者的连接处设置有力传感器，所述导杆的另一端与支撑块连接，所述滑轨平行于导杆且分布在导杆的两侧，所述滑块与支撑块连接。

5.根据权利要求1所述的精细金属掩膜版抓取装置，其特征在于：所述视觉定位扫码机构包括视觉组件和扫码组件，所述视觉组件包括相机、光源和光源载具，所述相机采集待扫描码生成触发信号，所述扫码组件包括扫码摄像模组和主控模组，所述主控模组与扫码摄像模组电性连接，主控模组接收所述触发信号并将其发送至扫码摄像模组，所述扫码摄像模组根据触发信号完成对焦并进行扫码。

6.一种如权利要求1～5中任一项所述的精细金属掩膜版抓取装置的抓取方法，其特征在于，该抓取方法包括如下步骤：

S1.通过视觉定位扫码机构扫取产品信息，并自动控制伸缩机构的运动，调整两侧抓取机构的距离以适应产品的长度要求，同时，自动控制抓取机构的宽幅调节组件运动，调整抓取机构各吸头组件的间距以适应产品的宽度需求；

S2.视觉定位扫码机构的视觉组件采集产品边缘特征并定位；

S3.视觉定位后，通过控制抓取机构的导电吸头吸气来吸取产品，且通过控制废料分离机构的导电吸头吸气来吸取产品端头需去除部分；

S4.产品吸取后通过机器人整体抬升，伸缩机构的电动缸对产品进行张紧并通过伸缩机构中力传感器检测导杆上的张紧力，当张紧力处于5～30N之间时，废料分离机构的驱动电机动作带动需去除部分向外平移，实现与产品的分离；

S5.放置产品时，先使得废料分离机构的导电吸头吹气，将废料释放，再对废料分离机构的导电吸头吸气吸取隔膜纸，机器人转动到下料位，废料分离机构的导电吸头吹气释放隔膜纸，抓取机构的导电吸头吹气释放产品，放置于隔膜纸上。