一种柔性自动接丝装置用柔性夹持器及柔性夹持器单元的制作方法

本实用新型涉及柔性夹持辅助工装技术领域，特别是涉及一种柔性自动接丝装置用柔性夹持器及柔性夹持器单元，主要用于半导体材料细丝的柔性自动接丝。

背景技术：

在把光纤类等半导体棒料加工成生物光导识别芯片材料的工艺过程中，需要通过拉丝机把较大直径的半导体棒料(直径为400mm左右)拉至成不同直径规格的细丝(直径为0.3mm-4.3mm)，然后通过切丝机将其切断成特定的长度。切断后的细丝进入接丝装置，即切断的细丝落入接丝装置中，这一操作称作接丝工序。在接丝过程中不仅要保证细丝可以准确可靠地落到接丝装置中，还要尽量避免细丝尤其是其表面与接丝装置之间的摩擦，同时要避免细丝与细丝之间表面的摩擦，因为摩擦会导致细丝的尺寸变形和摩擦产生的静电也会损坏细丝表面的完整性。

公开号为cn205011007u的中国实用新型专利公开了一种旋转接丝装置，可以对光纤细丝进行接丝。该装置是用接丝桶接住光纤细丝，即以接丝桶作为接丝装置来对光纤细丝进行接丝。由于接丝桶是属于硬质材料，在细丝落入桶内时难免会与桶内壁接触和碰撞，不可避免地会对细丝表面造成损坏或者不必要的尺寸变形。同时该装置的一个接丝桶内往往要接多根细丝，在接丝的过程中细丝与细丝之间也难免会产生摩擦与碰撞，从而影响光纤细丝的表面完整性和尺寸，因此不适用于高档光纤等半导体材料的接丝。

目前的接丝装置都不具有对细丝进行夹持的夹持装置。因此，研发一种不影响半导体材料尺寸精度和表面完整性的夹持装置势在必行。

技术实现要素：

本实用新型第一方面的目的是提供一种能够保持半导体材料细丝表面完整和尺寸精度的柔性自动接丝装置用柔性夹持器，包括一中空的壳体，壳体内设有立体环状且中部有通孔、用来夹住半导体材料细丝的软囊，对应软囊通孔的位置且半导体材料细丝需要穿过的壳体表面设有匹配的圆孔。

本实用新型柔性夹持器可用于对硬脆性半导体材料细丝，特别是直径为0.3mm-4.3mm的光纤细丝、玻璃纤维细丝等进行夹持，夹持器通孔的直径略大于细丝。

所述软囊通过一管路接口与用于为软囊内提供压力的一内容物供应装置相连。

所述壳体上对应管路接口的位置设有管道通孔。

所述软囊选用高弹柔性材料。

所述软囊与半导体材料细丝接触的表面设有用来实时监测软囊内压力的压力传感器。

第二方面,本实用新型提供一种柔性自动接丝装置用柔性夹持器单元，包括至少两个上述柔性自动接丝装置用柔性夹持器，所述柔性夹持器软囊通孔的圆心位于一条直线上。

其中所述柔性夹持器上、下设置在一条直线上。

位于上方的所述柔性夹持器的壳体顶面和底面对应软囊通孔的位置均设有用于半导体材料细丝穿过的圆孔。

位于最底部的所述柔性夹持器的壳体顶面对应软囊通孔的位置设有用于半导体材料细丝穿过的圆孔，底面设有软垫。

所述软垫为硅胶制成的柔性垫。

与已知技术相比，本实用新型具有如下优势：

本实用新型提供的柔性自动接丝装置用柔性夹持器，使用软囊对每根细丝进行柔性夹持，能够保证在夹持的过程中不影响半导体材料的尺寸精度和表面的完整性。该柔性自动接丝装置用柔性夹持器在接丝过程中最大限度地保护了细丝的表面以及断面，每个柔性夹持器单元一次只接一根细丝，避免了细丝与细丝之间的摩擦接触，从而保证在接丝工序中细丝的表面完整性和尺寸精度。将该柔性夹持器用于柔性自动接丝装置时，可实现对光纤类半导体材料细丝的柔性接丝，不仅可以用来盛接高档光纤类细丝，也可以用于盛接其他高档硬质材料细丝。

本实用新型每个柔性夹持器单元包括两个夹持器，两个夹持器分别夹持住一根细丝的两端，即一个柔性夹持器单元可固定夹紧一根细丝，在转移过程中细丝位于柔性夹持器单元中固定不动，从而避免了细丝在转移过程中晃动或碰撞造成的摩损，也能够保证细丝在转移过程中表面的完整性和尺寸的精度。

附图说明

图1所示为本实用新型柔性自动接丝装置用柔性夹持器的结构示意图；

图2所示为本实用新型柔性自动接丝装置用柔性夹持器的结构分解图；

图3所示为本实用新型柔性自动接丝装置用柔性夹持器的工作示意图；

图4所示为本实用新型柔性自动接丝装置用柔性夹持器单元的结构示意图。

具体实施方式

光纤类等半导体材料加工成生物光导识别芯片材料细丝时对接丝工序有较高的要求，通过研究这一过程的工艺要求，本实用新型提出了一种具有可靠夹持力的柔性自动接丝装置用柔性夹持器，即采用柔性夹持器对断落细丝进行柔性夹持，从而实现了柔性接丝。在光纤类等半导体材料细丝被剪断，与母体棒料脱离后，该柔性夹持器对断落的细丝进行可靠的柔性夹持，并可将细丝安全无损地转移到码丝工作台，避免硬脆的细丝在转移过程中的尺寸变形、滑落和损伤。

本实用新型提供的柔性夹持器1可在接丝和转移工序中为半导体材料细丝提供可靠的柔性夹持，如图1和图2所示，包括一中空的壳体21，壳体21内设有环状软囊22。软囊22呈类似泳圈的立体环状，中部环孔为通孔26，使用时细丝置于通孔内，细丝的长度方向与通孔径向所在的平面垂直。壳体21可限制软囊22膨胀之后延伸的方向，使得软囊22向壳体21的中心膨胀，以保证软囊22中部的通孔有足够的压力来夹紧细丝。壳体21的顶面设有圆孔27，圆孔与其中软囊22的通孔位置相对应，且尺寸与初始工作状态的通孔直径匹配。柔性夹持器1设有两种，仅是壳体结构略有不同，一种是位于细丝上端的柔性夹持器1，该柔性夹持器1壳体21除顶面设有圆孔外27，其底面也设有圆孔27’，圆孔与其顶面的圆孔和其中软囊22的通孔位置相对应；另一种是位于细丝下端的柔性夹持器1，该柔性夹持器1壳体21的底面不设圆孔，底面内表面设有弹性较好的软垫25，用来接住掉落的细丝，并且让细丝的底面软着陆在壳体内，实现柔性接触，减少摩擦和碰撞。软垫25为柔性垫，由硅胶制成，可选用耐高温绝缘防滑类的硅胶垫。

软囊22上设有管路接口23，并通过管路接口23与内容物供应装置(即盛装有气体的装置)连通。内容物供应装置为软囊22内提供气体，使软囊22膨胀鼓起，由于壳体21限制了软囊22只能向通孔中心方向膨胀鼓起，使得通孔的直径变小，当其间距小于细丝10的当量直径时，夹紧细丝10(图3中的b幅为软囊22膨胀鼓起时夹紧细丝10的状态)，壳体21还为软囊22提供了足够的内侧压力用来进一步夹紧细丝10。软囊22还可将其中的气体通过管路接口23排至内容物供应装置，使软囊22收缩下陷释放细丝10(图3中的a幅为软囊22收缩下陷时的状态)。

可在软囊22的内侧与细丝10的接触面上设有压力传感器，用于监测软囊22对细丝的夹持力，并实时监测软囊22对细丝10的夹持力，当夹持力度满足既可以夹紧又不会夹断细丝，即可靠夹持时则不再提高内容物供应装置的输入压力，以免棒料碎断。软囊22中的内容物为气体，可选用空气、氮气、氦气、氧气等。

壳体21的一个侧面设有管道通孔24，软囊22上的管路接口23穿过壳体21上的管道通孔24与内容物供应装置连通，使得软囊22内部和内容物供应装置形成密封的通路。

本实用新型还进一步提供了一种柔性夹持器单元，由一对柔性夹持器组成，即一个柔性夹持器单元包括两个软囊22，两个软囊22间隔一段距离设立，用于夹持在细丝两端。两个软囊的通孔26的圆心位于一条直线上，使得两个柔性夹持器上、下设置在一条直线上。位于上方的壳体21顶面和底面对应软囊通孔26的位置均设有圆孔27(27’)。位于下方的壳体21顶面对应软囊通孔26的位置设有圆孔27，底面设有软垫25。使用时，如图3和图4所示，每个柔性夹持器单元的软囊22中部的通孔先处于未填充的自然状态下，通孔的尺寸略大于目标细丝的直径，以保证细丝能够顺利落入通孔中，两个夹持器1分别位于一根细丝10的两端；然后控制内容物供应装置通过管路接口23向软囊22内输入内容物至软囊22的通孔直径数值等于目标细丝10的当量直径；继续向软囊22内输入内容物，直至表面的压力传感器监测到夹持力度以满足可靠夹持，使得两个夹持器1分别夹紧一根细丝10的两端。该夹持器1与目标细丝10的接触部分均为柔性材料，可实现细丝在接丝和转移过程中的柔性夹持，保持细丝表面的形状公差在较高的精度范围，极大地保证了细丝表面形状的完整性。

柔性夹持器单元可应用于柔性自动接丝装置中进行柔性自动接丝与夹持，在初始工作状态下，柔性夹持器软囊22的通孔直径略大于目标细丝；当上下对应的一组柔性夹持器1(即一个柔性夹持器单元)转到目标细丝的落丝点时，细丝落入一个柔性夹持器单元的上下两个软囊22的通孔中，完成一次接丝；开启内容物供应装置通过管路接口23同步向上、下两个软囊22内输入内容物，直至软囊22对细丝的夹持力度以满足可靠夹持。

以下结合具体实施例，更具体地说明本实用新型的内容，并对本实用新型作进一步阐述，但这些实施例绝非对本实用新型进行限制。

实施例1：对直径为3mm，长度500mm的光纤细丝进行接丝

(1)、初始状态设置：调整本实用新型上、下一组柔性夹持器单元中柔性夹持器的间距，使得上、下软囊通孔的间距在400mm左右；调整柔性夹持器的软囊通孔直径在5mm左右。

(2)、接丝：初始状态设置完成后，让上、下对应的一个柔性夹持器单元至目标细丝的落丝点，细丝落入柔性夹持器单元的上、下两个软囊22的通孔中，完成接丝；开启内容物供应装置通过管路接口23向软囊22内输入内容物，通过软囊22内侧的压力传感器来感知柔性夹持器与细丝之间的实时应变和压应力，并根据应变或者应力的分布情况来确定其输出压力，直至软囊22对细丝的夹持力度以满足可靠夹持。

通过软囊22内侧的压力传感器来感知柔性夹持器与细丝之间的实时应变和压应力，并根据应变或者应力的分布情况来给气路系统提供参考信号，来确定气源的输出压力，

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的内容。