CN104785928A - 一种基板装夹机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基板装夹机构，包括底座、气缸、直线轴承、固定架和顶板，气缸和直线轴承组件的下部法兰固定在底座上，气缸和直线轴承的上部法兰固定到固定架的下底面，气缸和直线轴承的输出端穿过固定架固定到顶板的底面；固定架具有矩形形状且在其三条边上具有侧壁，另一条没有侧壁的边作为送料入口，其互相垂直的两个侧壁上安装有上压板；顶板具有与固定架相同的矩形形状，其在与上压板对应的侧壁上设置有支撑台。通过顶板与上压板距离的调整实现不同厚度基板的装夹；通过动顶片和动压板的滑动实现不同尺寸基板的装夹；通过设置格网和抽屉实现对切割样品的缓冲收集；通过设置吸尘装置实现对激光切割产生粉尘的抽吸并对基板进行冷却。

Description

一种基板装夹机构

技术领域

本发明涉及一种工装夹具，尤其是一种用于激光切割机的基板装夹机构。

背景技术

近年来，随着半导体技术和精密加工技术的不断发展，对于各种基板的需求日益增多，而激光切割以其精度高、质量好、效率高的特点被广泛应用于陶瓷、玻璃、PCB等基板的加工。相应地，基板夹具也需要适应激光切割高能高效的要求。

CN202585495U公开了一种玻璃基板装夹机构，其根据玻璃基板的形状适配样品架，样品架由上横梁、下横梁、左侧壁和右侧壁组成，在样品架上设置有若干旋转铰链部件和压紧块用于将玻璃基板压紧到样品架上，通过调节铰链角度和压紧块，进而实现对基板夹持松紧程度的调整。但是，由于样品架为刚性框架结构，不能适应不同尺寸基板的装夹要求。用于夹紧基板的铰链部件通过旋转角度调整可以适应小范围内不同厚度基板，然而由于铰链结构限制，还是难以满足厚度差别较大的基板装夹要求。类似地，目前市场上现有的激光切割机基板夹具大多只满足几种典型规格基板，工作过程中需要频繁的手动更换或调节夹具，灵活性不好，适应性差，工作效率低。

此外，基板激光切割中会产生大量热量，例如CO₂的激光在100W以上大功率切割时，由于过热易导致切割槽边缘和底部出现显著热熔，从而造成基板支撑装置损坏；另外，离焦状态的激光光束仍然具有较高能量，也会进一步损伤支撑基板的承片台。

因此，基板装夹机构的设计除了考虑适应不同尺寸和厚度装夹要求，还需要考虑散热和排渣因素，使切割区域的底部悬空，从而保证基板的切割品质。

发明内容

本发明提供一种用于激光切割的基板装夹机构，以解决现有技术中夹具难以实现不同厚度和尺寸基板的柔性调整的问题。

一种用于激光切割机的基板装夹机构，包括底座、气缸、直线轴承、固定架和顶板，其中，所述气缸和直线轴承组件的下部法兰固定在底座上，所述气缸和直线轴承的上部法兰固定到固定架的下底面，所述气缸和直线轴承的输出端穿过固定架固定到顶板的底面；所述固定架具有矩形形状且在其三条边上具有侧壁，另一条没有侧壁的边作为送料入口，其互相垂直的两个侧壁上安装有上压板；所述顶板具有与固定架相同的矩形形状，其在与上压板对应的侧壁上设置有支撑台。

进一步地，所述支撑台的侧壁高度大于基板厚度。

优选地，在固定架没有安装上压板的侧壁一侧设置有行程调节机构，所述行程调节机构包括2块立连接板以及固定在其顶部以将其连为一体的动压板；所述立连接板分别安装在固定架的两侧并且沿设置在固定架底部的外导轨滑动，所述立连接板上设置有锁紧螺钉。

进一步地，在顶板上沿行程调节机构滑动方向安装有内导轨以及在内导轨上滑动的动顶片。

进一步地，所述动顶片与动压板通过推片连接。

优选地，所述气缸内部设置有磁性开关。

进一步地，基板装夹机构还包括固定在顶板上的接尘板以及安装在接尘板上的抽屉，所述接尘板设置有避让动压板运动的槽，所述抽屉上设置有隔网，所述抽屉底面设置有多个小孔。

进一步地，基板装夹机构还包括固定在顶板上的吸尘插头，其一端穿过顶板和接尘板，另一端通过吸尘管与螺纹软管连接。

本发明的有益效果是：（1）通过顶板与上压板距离的调整实现不同厚度基板的装夹；（2）通过动顶片和动压板的滑动实现不同尺寸基板的装夹；（3）通过设置格网和抽屉实现对切割样品的缓冲收集；（4）通过设置吸尘装置实现对激光切割产生粉尘的抽吸并对基板进行冷却。

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为本发明的基板装夹机构轴测图；

图2为基板装夹机构在顶板顶出状态的轴测图；

图3为顶板顶出示意图；

图4为装夹基板示意图；

图5为行程调节机构与基板装夹机构安装示意图；

图6为行程调节机构结构图；

图7 为接料盒结构示意图；

图8为除尘机构示意图；

附图标记： 1－底座、2－直线轴承组件、3－气缸、4－拉簧、5－顶板、6-动顶片、6A-第一U形导板、7－支撑台、8-基板、9-固定架、10-动压板、11-立连接板、11A-第二U形导板、12-上压板、13-锁紧螺钉、14-定位销、15-推片、16-外导轨、17-内导轨、18-隔网、19-抽屉、20-接尘板、20A-避让槽、21-吸尘插头、22-吸尘管、23-螺纹软管。

具体实施方式

参考图1和图2，一种用于激光切割机的基板装夹机构，包括底座1、气缸3、直线轴承2、固定架9和顶板5。所述固定架具有矩形形状且在其三条边上具有侧壁，另一条没有侧壁的边作为送料入口，其互相垂直的两个侧壁上安装有上压板12；所述顶板具有与固定架相同的矩形形状，其在与上压板对应的侧壁上设置有支撑台7。

参考图3，所述气缸3和直线轴承组件2的下部法兰固定在底座上，所述气缸3和直线轴承的上部法兰固定到固定架9的下底面，所述气缸3和直线轴承2的输出端穿过固定架固定到顶板5的底面。

工作时，首先将基板8放置在支撑台7上，然后气缸3运动推动顶板5向上运动，从而带动基板8向上运动，直至基板8上表面与上压板12接触而压紧，气缸3停止推动并保持在当前位置，即完成了一次基板装夹任务。此外，由于设置了拉簧4，可以平衡一部分气缸顶出力，避免夹紧力过大导致基板破裂。激光加工完成后，气缸3向下运动，从而带动基板8向下运动脱离上压板12，即可进行下片工序。

特别地，气缸内部设置有磁性开关。当基板与上压板接触时，气缸内部的磁环感应到上限位而停止运动，并保持当前位置以待进行切割。

参考图4，所述支撑台7的侧壁可抵靠基板8边缘，其高度小于基板厚度，从而保证上压板12夹紧基板时不会与其干涉。

参考图5和图6，在固定架没有安装上压板侧壁的一侧设置有行程调节机构，其包括上模组和下模组两个部分。上模组包括2块立连接板11，所述立连接板分别安装在固定架9的两侧并且沿设置在固定架底部的外导轨16滑动，在立连接板顶部固定有动压板10，所述动压板和上压板12共同压紧基板8。下模组包括动顶片6，其具有与内导轨17配合的第一U形导板6A，内导轨17安装在顶板5上，动顶片6可在内导轨上滑动。此外，动顶片6与动压板10通过推片15连接，从而保证动顶片6与动压板10具有相同的移动速度和调节行程。该推片可为将动压板10和动顶片6固定在一起的连接板。在所述立连接板上设置有锁紧螺钉13，当根据基板尺寸调节好动顶片6及动压板10的位置后，拧紧锁紧螺钉13以固定该位置。

再次参考图5，在固定架9的送料入口一侧，设置有多个螺纹孔，用于安装定位销14。根据常用基板的尺寸大小，这些安装定位销的螺纹孔位置可与2〞，4〞，6〞，8〞等不同尺寸的基板相对应，从而在基板上料前实现对定位销14的快速调节和定位。

参考图7，基板装夹机构还包括接料装置，其包括固定在顶板5上的接尘板20，接尘板上设置有避让动压板10运动的避让槽20A。接尘板之上安装有抽屉19，其规格可根据不同的基板尺寸来配置。所述抽屉19上设置有隔网18，切割后的样片落到隔网上可起缓冲作用，避免样片碎裂。隔网18的上表面与基板8的间距小于2mm。

参考图8，基板装夹机构还包括吸尘装置，其中，吸尘插头21固定在顶板5上，其一端穿过顶板5和接尘板20，另一端通过吸尘管22与螺纹软管23相连，螺纹软管23 可与工业吸尘器或者生产线上的排风管道相连。抽屉19的底面上打有多个小孔，以使得粉尘从中掉落后被吸尘插头21吸走。同时，由于切割产生的热气被吸走，还可起到冷却工件的作用。

使用本发明的基板装夹机构进行基板装夹和激光切割，主要有以下几个步骤：

步骤一：测量基板8的尺寸和厚度；

步骤二：松开锁紧螺钉13，推动行程调节机构左右移动，使得基板8能够合适的被支撑在顶板5和动顶片6上，固定好锁紧螺钉13。

步骤三：在加工程序中设置基板厚度，点击上片后，气缸3向上运动从而推动基板8向上运动，直到与上压板12接触而停止运动并保持在当前位置，基板8被夹持固定好。

步骤四：开始激光切割，启动吸尘功能，实时抽吸加工中产生的粉尘。

步骤五：激光切割完成后，气缸3向下运动使得基板8与上压板12脱离，取下剩余的基板8边框。

步骤六：取下抽屉19，收集切割好的样片。

综上所述，本发明的基板装夹机构采用气缸驱动上下夹紧方式固定基板，适合不同厚度基板的自动化柔性夹持，同时行程调节机构满足不同尺寸规格的基板固定，灵活性好，适应性广。抽屉式的样片收集装置能够方便可靠的收集切割好的样片，而且利于残余热量散发和抽吸粉尘。非常适合大功率激光切割陶瓷、玻璃、PCB等材料时，对加工基板的夹持，也可推广应用至机械钻孔和切割设备中使用。

Claims (8)

1.一种用于激光切割机的基板装夹机构，包括底座、气缸、直线轴承、固定架和顶板，其中，所述气缸（3）和直线轴承组件（2）的下部法兰固定在底座上，所述气缸（3）和直线轴承的上部法兰固定到固定架（9）的下底面，所述气缸（3）和直线轴承（2）的输出端穿过固定架固定到顶板（5）的底面；所述固定架具有矩形形状且在其三条边上具有侧壁，另一条没有侧壁的边作为送料入口，其互相垂直的两个侧壁上安装有上压板（12）；所述顶板（5）具有与固定架（9）相同的矩形形状，其在与上压板（12）对应的侧壁上设置有支撑台（7）。

2.根据权利要求1所述的基板装夹机构，其特征在于，所述支撑台（7）的侧壁高度大于基板（8）厚度。

3.根据权利要求1或2所述的基板装夹机构，其特征在于，在固定架没有安装上压板的侧壁一侧设置有行程调节机构，所述行程调节机构包括2块立连接板（11）以及固定在其顶部以将其连为一体的动压板（10）；所述立连接板分别安装在固定架（9）的两侧并且沿设置在固定架底部的外导轨（16）滑动，所述立连接板上设置有锁紧螺钉（13）。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基板装夹机构，其特征在于，在顶板（5）上沿行程调节机构滑动方向安装有内导轨（17）以及在内导轨上滑动的动顶片（6）。

5.根据权利要求4所述的基板装夹机构，其特征在于，所述动顶片（6）与动压板（10）通过推片（15）连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基板装夹机构，其特征在于，所述气缸（3）内部设置有磁性开关。

7.根据权利要求1至6任一项所述的基板装夹机构，其特征在于，还包括固定在顶板（5）上的接尘板（20）以及安装在接尘板上的抽屉（19），所述接尘板设置有避让动压板（10）运动的避让槽（20A），所述抽屉上设置有隔网（18），所述抽屉底面设置有多个小孔。

8.根据权利要求1至7所述的基板装夹机构，其特征在于，还包括固定在顶板（5）上的吸尘插头（21），其一端穿过顶板（5）和接尘板（20），另一端通过吸尘管（22）与螺纹软管（23）连接。