CN100457407C - 陶瓷坯板剪切装置和剪切方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种陶瓷坯板剪切装置，即使切刀因惯性而继续动作，对陶瓷坯板也不进行不必要的剪切，而能够立即中断剪切作业。该剪切装置具备载置陶瓷坯板(W)的工作台(1)、水平驱动工作台(1)而使陶瓷坯板到达规定剪切位置的工作台驱动器(2)、刀具组件(10)和上下驱动刀具组件的刀具组件升降装置(20)，刀具组件(10)具有剪切陶瓷坯板的切刀(13)和使切刀上下往返运动的切刀升降装置(12)。应中断剪切作业时，使切刀升降装置(12)停止，同时让刀具组件升降装置(20)上升，从而防止了切刀(13)对陶瓷坯板进行不必要的剪切。

Description

陶瓷坯板剪切装置和剪切方法
技术领域
本发明涉及使用切刀剪切陶瓷坯板的陶瓷坯板剪切装置和剪切方法。
背景技术
在制造叠层陶瓷电容器之类的陶瓷电子零部件时，必须将陶瓷坯板(包含陶瓷坯片或其叠层体)剪切成规定尺寸。作为这样的陶瓷坯板剪切装置，有专利文献1、2所示的装置。
专利文献1所公开的剪切装置具备装载陶瓷坯板并沿水平方向每隔规定节距间断移动的工作台和沿垂直方向升降并剪切陶瓷坯板的切刀。
专利文献2所公开的剪切装置使用伺服马达、气缸、线性马达、油压伺服马达、凸轮等作为使切刀升降的驱动源，根据工作的性质来选择这些驱动源，例如，使用偏心凸轮的驱动源比使用气缸的驱动源剪切速度更高。
近年来，陶瓷坯板剪切工序的高速化正在向前推进，还在开发一次剪切的间歇时间极短的例如约300msec的剪切装置。由于叠层陶瓷电子零部件的尺寸逐渐减小，内部电极间的间隙尺寸也随之减小，所以这种高速化的同时就要求更高精度的剪切。因此，仅仅简单地使工作台按一定节距移动同时进行剪切是不够的，如专利文献1所示，必须在每一次剪切时对剪切检测标记进行图像处理来决定剪切位置。可是，如果剪切检测标记上附着有污物或剪切检测标记本身不清晰，图像处理就要花费时间，还可能无法检测到剪切位置，会发生工作台的移动未能在切刀切入陶瓷坯板之前结束的情况。这种情况下，必须暂时中断剪切作业，但是在实施高速剪切时，无法使切刀立即停止，切刀可能因惯性而继续动作。例如，在使用偏心凸轮的切刀升降装置的情况下，即使马达的旋转已经停止，而偏心凸轮仍然继续转动一段时间。因此，就可能剪切到本来不该剪切的位置，结果产生了不良剪切。
为了使切刀的升降立即停止下来，还有一种方法是另外安装一个约束切刀的动作的制动机构，但其缺点是装置变得复杂，同时由于无故约束切刀的动作，会成为产生故障的原因。
专利文献1：特开2005-34981号公报
专利文献2：特开2003-136470号公报
发明内容
本发明的优选实施方式的目的在于提供一种剪切装置和剪切方法，即使切刀因惯性而继续动作，对陶瓷坯板也不进行不必要的剪切，而能够立即中断剪切作业。
用本发明的剪切装置和剪切方法可以实现上述的目的。
本发明的优选实施方式的剪切装置的特征在于，具备用来承载作为被剪切物的陶瓷坯板的工作台、水平驱动工作台而使所述陶瓷坯板到达规定的剪切位置的工作台驱动器、被配置在所述工作台的上方用来剪切所述陶瓷坯板的切刀、使所述切刀上下往返运动并用所述切刀剪切所述陶瓷坯板的切刀升降装置、以及上下驱动包含所述切刀和切刀升降装置的刀具组件的刀具组件升降装置。
本发明的优选实施方式的陶瓷坯板的剪切方法具有如下工序：将陶瓷坯板载置于工作台上的剪切准备工序；水平驱动工作台而使所述陶瓷坯板到达规定剪切位置的同时用切刀升降装置使切刀下降而剪切所述陶瓷坯板的剪切工序；其特征在于在所述剪切工序中，当必须使剪切动作停止时，停止驱动所述切刀升降装置的同时，使包含所述切刀和切刀升降装置的刀具组件退到上方。
本发明的一个特征在于除使切刀上下升降的切刀升降装置之外，另外设置使包含切刀和切刀升降装置的刀具组件整体上下升降的刀具组件升降装置。在图像处理速度因种种原因未能跟随剪切速度的情况下，必须停止切刀升降装置，但是由于切刀可能因惯性而继续动作，所以有可能剪切本来不是剪切位置的位置。这种情况下，停止切刀升降装置的同时使刀具组件上升，从而，即使切刀因惯性而继续动作，也能够阻止切刀切入陶瓷坯板。
本发明的刀具组件升降装置不同于强制约束切刀的制动机构，不会对切刀升降装置施以强行的约束力，所以能够抑制故障的发生。
由于必须使刀具组件上升得比切刀的下降速度更快，所以刀具组件升降装置最好是比切刀升降装置反应速度更高的驱动装置。例如，像伺服马达或线性马达等从信号输入到刀具组件上升到规定位置的时间较短的驱动装置为宜。而且，所选驱动装置最好具有在下死点位置能够高精度定位切刀的定位精度。
按照本发明的剪切装置的优选实施方式，最好把刀具组件的升降幅度设置得大于切刀的升降幅度。
由于把刀具组件的升降幅度设置得大于切刀的升降幅度，所以即使切刀因惯性而全程下降，也能够防止切刀接触陶瓷坯板。另外，必须定期实施切刀的更换、保养，而将刀具组件的升降幅度设置得大，就能够把切刀上升到容易进行这些作业的位置，从而可以便于更换、保养。
按照其他方式，切刀升降装置最好具备马达、由马达旋转驱动的偏心凸轮和设置在切刀上与偏心凸轮接触的凸轮推杆。
这种情况下，由于偏心凸轮的旋转能使切刀高速升降，所以能够实施高速剪切。但是，在利用偏心凸轮的切刀升降装置的情况下，即使向马达输出了停止信号，由于偏心凸轮并不立即停止，所以惯性也能使切刀动作。即使在这种情况下，采用本发明能使刀具组件上升，所以能够防止切刀剪切陶瓷坯板不应剪切的位置。
按照其他优选方式，具备始终监视工作台和切刀的状态并控制工作台驱动器、切刀升降装置和刀具组件升降装置的控制器；控制器最好在切刀切入陶瓷坯板之前工作台已经结束移动的情况下，控制工作台驱动器和切刀升降装置，使切刀到达下死点之后从陶瓷坯板上拔出后的时间内，工作台仅仅水平移动规定的节距量；同时，在上述切刀切入陶瓷坯板之前工作台还未结束移动的情况下，把停止指令输出到上述切刀升降装置的同时，把上升指令输出到刀具组件升降装置，阻止切刀切入陶瓷坯板。
这样，由于控制器始终监视是合适剪切还是不良剪切，所以总是能够实施无失败的剪切。
为了实现高精度的剪切，有时采用的方法是在每一次剪切时对剪切检测标记进行图像处理，来决定剪切位置，但是，此种情况下必须对用摄影机拍摄到的图像进行图像处理并计算出工作台的移动距离，再根据其计算结果来控制工作台的移动量。然而，在切刀切入陶瓷坯板之前，工作台依据计算结果的相应移动可能并未结束。所谓工作台依据计算结果的相应移动未结束包含计算本身失败的情况，这种情况下，停止驱动切刀升降装置的同时，使刀具组件退避到上方，从而能够把不良剪切防范于未然。
如以上的说明，按本发明的优选实施方式，由于除使切刀上下升降的切刀升降装置之外，另外还设置使包含切刀和切刀升降装置的刀具组件整体上下升降的刀具组件升降装置，所以即使切刀升降装置停止而切刀有可能因惯性继续动作，刀具组件升降装置能使刀具组件上升，也可以有效防止切刀切入陶瓷坯板，因此，能够把不良剪切的发生防范于未然。
附图说明
图1是本发明的剪切装置的第一实施例的斜视图。
图2是图1所示的剪切装置的初始状态的侧面图。
图3是图1所示的剪切装置的剪切时的侧面图。
图4是图1所示的剪切装置的剪切中断时的侧面图。
图5是本发明的剪切装置的动作流程图。
具体实施方式
以下参照实施例说明本发明的优选实施方式。
实施例1
图1、图2表示的是本发明的剪切装置的第一实施例。
该实施例中，举例说明的是在陶瓷电子零部件的制造工序中切断叠压了多片陶瓷坯片的陶瓷坯板W的情况，但本发明并不限定于此。
把陶瓷坯板W载置在工作台1的水平的上面(载置面)1a上，并用真空吸引固定住。工作台驱动装置2水平驱动工作台1，使陶瓷坯板W到达规定的剪切位置。在陶瓷坯板W的侧面上预先形成有剪切检测标记(未图示)，该实施例的工作台驱动装置2由马达3、安装在马达3的转轴上的滚珠丝杠4、设置在工作台1上与滚珠丝杠4螺旋配合的螺母5、沿水平方向引导工作台1的导轨6和滑块7构成。可以用马达3的旋转角度使工作台1高精度地定位。
在工作台1上设置有监视其动作的传感器(例如马达编码器、线性度盘等)，可以用该传感器高精度地检测工作台1的位置。
在工作台1的上方配置有刀具组件10，刀具组件10具备基座11，切刀13经切刀升降装置12安装在该基座11上。切刀升降装置12设置有将切刀13固定在下端部的切刀座14、引导切刀座14相对基座11自如升降的导杆15、相对于基座11将切刀座14向上拉的弹簧16和安装在基座11上的切刀升降用马达17。马达17的转轴上安装着偏心凸轮18，与偏心凸轮18接触的凸轮推杆19被安装在切刀座14上，弹簧16的弹力使偏心凸轮18和凸轮推杆19始终相接触。也可以省略凸轮推杆19，而直接使偏心凸轮18接触切刀座14。偏心凸轮18的旋转向下方按压切刀座14，可以使切刀13按规定的幅度上下往复运动。切刀13的升降幅度由偏心凸轮18的偏心量决定，并且将该升降幅度设定得稍大于陶瓷坯板W的厚度。马达17以一定的速度连续旋转，被高速驱动，使切刀13的间歇时间达到例如300msec以下。
为了检测切刀13的升降位置，也可以设置马达编码器等传感器来监视切刀13的位置。这种情况下，可以控制工作台驱动装置2，当切刀13到达下死点之后，再上升从陶瓷坯板W上拔出后的时间内，工作台1水平移动规定的节距量。如果不监视切刀13的位置，就需要依据剪切间歇时间进行时间管理。
刀具组件升降装置20驱动基座11沿上下升降，刀具组件升降装置20最好是反应速度比切刀升降装置12快的驱动装置，本实施例中采用伺服马达或线性马达的之类的可高速驱动的直接驱动装置。刀具组件升降装置20的升降幅度被设定得大于切刀13的升降幅度。
工作台驱动用马达3、切刀升降用马达17和刀具组件升降装置20受控制装置21的控制，在工作台1的两侧设置有一对摄影机30(参照图1)，用这些摄影机30拍摄设置在陶瓷坯板W的侧面的剪切检测标记。将所拍摄到的图像数据发送到控制装置21，内装在控制装置21内的图像处理器22对图像数据进行图像处理，并计算出工作台1的移动距离。控制装置21把所计算出来的移动距离的相应信号输出到工作台驱动用马达3，在控制装置21内存储着对应于切刀升降用马达17的旋转速度的切刀的一次间歇时间，控制装置21控制工作台驱动用马达3使工作台在该间歇时间内结束移动。
这里，根据图3、图4来说明按照上述构成的剪切装置的动作。
如图1所示，在初始状态下，切刀13处在陶瓷坯板W的上方，工作台1把陶瓷坯板W一直移动到初次剪切位置。在这里开始驱动切刀升降用马达17，切刀13开始剪切。
在切刀13切入陶瓷坯板W之前工作台1停止在规定的剪切位置的情况下，偏心凸轮18的作用使切刀13降下来，剪切陶瓷坯板W(参照图3)；切刀13到达下死点后，切刀13上升，最好控制工作台驱动用马达3，使工作台1在切刀13从陶瓷坯板W拔出来的时刻开始水平移动，此间，刀具组件升降装置20不动。
另一方面，工作台1有可能在切刀13切入陶瓷坯板W之前未能到达下次剪切位置，其原因例如是剪切检测标记上附着有污物，或剪切检测标记不清晰而不能明确地判别剪切位置，因此无法及时计算出剪切位置等等。此时，虽然对切刀升降用马达17发出停止指令，但是偏心凸轮18会因惯性而继续旋转，切刀13有可能进行不必要的切入陶瓷坯板W的动作。因此，控制装置21进行控制，把停止指令发送到切刀升降用马达17，同时把上升指令发送给刀具组件升降装置20，使切刀13不切入陶瓷坯板W(参照图4)。
图5是上述剪切装置的动作流程图。
启动后，首先检测初次剪切位置的剪切检测标记(步骤S1)，在该检测处理中包含用摄影机30拍摄陶瓷坯板W的剪切检测标记、对该图像数据进行图像处理、计算工作台1的移动距离。为使工作台1移动到对应于所计算出来的移动距离的初次剪切位置，对工作台驱动用马达3发出移动指令(步骤S2)。另一方面，几乎同时也对切刀升降用马达17发出驱动指令(步骤S3)。只要对切刀升降用马达17发出一次驱动指令，马达17就自动连续旋转，于是切刀13反复进行剪切。
然后，控制装置21检查剪切之前工作台移动是否已经结束(步骤S4)，这种检查要根据监视工作台的动作的传感器(未图示)的信号来实施。有时会因剪切检测标记的污染或偏移等而无法立即算出剪切位置，当被判定为在切刀13的一次间歇时间内工作台的移动未结束，或者判定为在切刀13切入陶瓷坯板W之前工作台移动未结束的情况下，为停止驱动切刀13，对切刀升降用马达17发出停止指令(步骤S5)；为使刀具组件10上升，同时对刀具组件升降装置20发出上升指令(步骤S6)。这样，刀具组件10就快速上升，即使偏心凸轮18因惯性而旋转，也可以防止切刀13进行不必要的切入陶瓷坯板W动作。
在移动结束检查中判定工作台移动已经结束的情况下，切刀13在初次剪切位置剪切陶瓷坯板W。初次剪切结束之后，检测下次剪切位置的剪切检测标记(步骤S7)；为使工作台1朝下次剪切位置移动，对工作台驱动用马达3发出移动指令(步骤S8)。
然后，判定对陶瓷坯板W的剪切是否已经全部结束(步骤S9)，如果全部剪切还未结束，重复进行步骤S4及其后的处理，在全部剪切已经结束的情况下，对切刀升降用马达17发出停止指令(步骤S10)，然后结束处理。
本发明不限定于上述实施例。
在上述实施例中，举例说明了沿上下方向升降切刀来剪切陶瓷坯板W，然而并不限定切刀上下平行移动，也可以是以切刀的长方向的一端为支点，使另一端上下摆动，按摆动方式进行剪切。
虽然示例了用马达和偏心凸轮作为切刀升降装置，但是并不限定于此，可以采用例如流体压力缸、使用线性马达、使用马达和滚珠丝杠等各种装置。

Claims (5)

1.一种剪切装置，其特征在于：具备有：
工作台，用来承载作为被切断物的陶瓷坯板；
工作台驱动器，用以水平驱动工作台而使所述陶瓷坯板到达规定的剪切位置；
切刀，被配置在所述工作台的上方并用来剪切所述陶瓷坯板；
切刀升降装置，用以使所述切刀上下往返运动并用所述切刀剪切所述陶瓷坯板；
以及刀具组件升降装置，用以上下驱动包含所述切刀和所述切刀升降装置的刀具组件；
具备始终监视所述工作台和切刀的状态并控制工作台驱动器、切刀升降装置和刀具组件升降装置的控制器；
在所述切刀切入陶瓷坯板之前工作台已经结束移动的情况下，所述控制器控制所述工作台驱动器和切刀升降装置，使之在切刀到达下死点之后，在切刀上升而从陶瓷坯板上拔出来的时刻，工作台仅仅水平移动规定的节距量；同时，在所述切刀切入陶瓷坯板之前工作台还未结束移动的情况下，所述控制器把停止指令输出到所述切刀升降装置的同时，把上升指令输出到刀具组件升降装置，控制切刀不切入陶瓷坯板。
2.根据权利要求1记载的剪切装置，其特征在于：所述刀具组件的升降幅度大于所述切刀的升降幅度。
3.根据权利要求1或2记载的剪切装置，其特征在于：所述切刀升降装置具备马达、由所述马达驱动旋转的偏心凸轮和设置在所述切刀上与所述偏心凸轮接触的推杆。
4.根据权利要求3记载的剪切装置，其特征在于：还具备设置在所述陶瓷坯板上的剪切检测标记和拍摄所述剪切检测标记的摄影机；所述控制器包含对所述摄影机所拍摄到的图像进行图像处理并计算出工作台的移动距离的图像处理器。
5、一种陶瓷坯板的剪切方法，其特征在于：具有将陶瓷坯板载置于工作台上的剪切准备工序；水平驱动工作台而使所述陶瓷坯板到达规定剪切位置的同时用切刀升降装置使切刀下降而剪切所述陶瓷坯板的剪切工序；在所述剪切工序中，当必须使剪切动作停止时，在停止驱动所述切刀升降装置的同时使包含所述切刀和切刀升降装置的刀具组件退让到上方；
所述剪切工序还包含为了水平驱动所述工作台使所述陶瓷坯板到达规定的剪切位置而用摄影机拍摄设置在所述陶瓷坯板上的剪切检测标记的工序、和对所述摄影机拍摄到的图像进行图像处理并计算出工作台的移动距离再根据其计算结果来控制所述工作台的移动量的工序；
在所述切刀切入陶瓷坯板之前工作台还未结束对应于所述计算结果的移动量的移动时，停止所述切刀升降装置的驱动，同时使包含所述切刀和切刀升降装置的刀具组件退让到上方。
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