CN105965330B - 一种v型划片刀的加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种V型划片刀的加工装置，由工作台上相接组装的主控单元、主轴单元、左加工轴单元、右加工轴单元和成像单元构成：其中该主轴单元的一端设有装载待加工件的夹头且受驱带动待加工件在平行于工作台台面的主轴上转动；该左、右加工轴单元由步进电机传动丝杆控制运动且偏向于主轴两侧，各侧加工轴单元上设有角度调整托架、往复运动滑块、输出轴带偏心件的直流电机、补偿轴滑、补偿用测微器和皮带轮联动的打磨轮轴、直流电机，打磨轮轴装有打磨轮；该成像单元垂直于工作台面而设且视像中心轴与待加工件右侧外圆和右打磨轮相切处共线；上述各电气部件接入主控单元编程受控。应用本发明的加工设备，具有加工效率高、品质提升显著的优点。

Description

一种V型划片刀的加工装置
技术领域
本发明涉及一种工业自动化加工设备，尤其涉及一种用于打磨加工晶圆切片专用的V型划片刀的加工装置。
背景技术
划片刀是各种划片机上面专用的刀片，用于高精度平滑切割各类对象材料使其成一定薄度要求的片体。对于这类特种刀具，其加工精度的要求相对较高，因此加工此类刀具的设备对锋刃精度和打磨面的平置程度都有很高的要求。
在半导体行业中，晶圆是必须用到的一个基础材料，而由于其传统制造工艺，晶圆在实际投入应用制造半导体芯片时，需要用到激光划片或V型划片刀对其进行切片作业。当前，除开激光划片设备，V型划片刀仍然占据市场需求量的较大份额，而为了提升器进行晶圆切片时的性能，尽可能减少晶圆切片的不良工况、降低废品率，对该特种的V型划片刀的加工装置便提出了更高的技术要求。传统对此类刀具的加工设备技术陈旧，需要通过两侧面异步分区域实施打磨，非但效率低下，而且易出现倒刃现象。造成待加工划片刀的大量报废。
发明内容
鉴于上述现有此类刀具加工设备的不足，本发明的目的旨在设计并提出一种V型划片刀的加工装置，提升此类刀具加工的效率、精度和品质。
本发明的上述目的，可以通过如下的技术方案来实现：一种V型划片刀的加工装置，其特征在于由工作台上相接组装的主控单元、主轴单元、左加工轴单元、右加工轴单元和成像单元构成：
其中所述主轴单元的一端设有装载待加工件的夹头且受驱带动待加工件在平行于工作台台面的主轴上转动；
所述左加工轴单元由第一步进电机传动第一丝杆控制运动且第一丝杆的轴向对应主轴右偏135°，所述左加工轴单元上设有第一角度调整托架，且第一角度调整托架上设有第一往复运动滑块和输出轴带偏心件的第一直流电机，所述第一往复运动滑块上装有第一补偿轴滑块和第一补偿用测微器，所述第一补偿轴滑块上装有皮带轮联动的第一打磨轮轴和第二直流电机，第一打磨轮轴装有左打磨轮；
所述右加工轴单元由第二步进电机传动第二丝杆控制运动且第二丝杆的轴向对应主轴左偏110°，所述右加工轴单元上设有第二角度调整托架，且第二角度调整托架上设有第二往复运动滑块和输出轴带偏心件的第三直流电机，所述第二往复运动滑块上装有第二补偿轴滑块和第二补偿用测微器，所述第二补偿轴滑块上装有皮带轮联动的第二打磨轮轴和第四直流电机，第二打磨轮轴装有右打磨轮；
所述成像单元垂直于工作台台面而设且包括自上而下的CCD、摄像头和背光灯，所述成像单元的视像中心轴与待加工件右侧外圆和右打磨轮相切处共线；
所述主控单元为可编程控制器，且第一步进电机、第一直流电机、第一补偿用测微器、第二直流电机、第二步进电机、第三直流电机、第二补偿用测微器、第四直流电机的各驱动端接入主控单元编程受控；
在加工位置，待加工件的外圆与左打磨轮的外圆相切、待加工件的外圆与右打磨轮的外圆相切，并且相切点与对应侧角度调整托架的调角轴心连线垂直于工作台台面。
进一步地，所述第一角度调整托架和第二角度调整托架分别受驱于各自的步进电机传动并调节打磨V型划片刀的加工角度，所述加工角度在0°~90°范围内任意可调。
进一步地，所述成像单元外接有显示屏，所述可编程控制器为包含按键、旋钮、数字输入键盘、导航杆之一或几种组合的实体输入式控制器。
进一步地，所述成像单元外接有集成主控单元的触控式显示屏，触控式显示屏的一部分设为呈现摄像头摄录图像的显像部，触控式显示屏的余下部分设为编辑加工参数的触控编程部。
进一步地，在加工位置，所述左加工轴单元的左打磨轮和所述右加工轴单元的右打磨轮分别相切于待加工件内外相异的两侧，待加工件两侧同步加工。
进一步地，所述左加工轴单元的左打磨轮和所述右加工轴单元的右打磨轮均为可拆卸式替换装接结构。
进一步地，所述左加工轴单元的左打磨轮的外侧和所述右加工轴单元的右打磨轮的外侧各自设有翻启式的防尘盖。
进一步地，所述第一角度调整托架和第二角度调整托架均设有调角刻度盘，直观示意加工角度。
进一步地，所述主轴单元外接变频器，且主轴单元及其夹头受控启停。
本发明加工装置的应用实施，较之于传统此类刀具的加工设备，具有显著的优点，概括来看：实施加工时，采用双打磨轮对称分布在刀具产品两侧同时加工，能有效防止倒刃现象，并且大幅提升了加工效率；通过加入成像单元有利于在线观察产品的加工形状和测量产品尺寸，及时调整加工参数；同时通过应用步进电机丝杆传动、直流电机等高精度数控器件，切实提高了打磨轮相对待加工件的加工精度，产品品质得到进一步提升。
附图说明
图1是本发明V型划片刀的加工装置的总装结构示意图。
图2是图1中左加工轴单元的细化结构示意图。
具体实施方式
以下结合本发明一较佳实施例及其附图，对本发明的实质进行详细而非限制性的说明，使其更全面、透彻地展现。
本发明针对现有针对晶圆划片专用的V型划片刀加工设备的多方面不足，经过创造性劳动，设计并提出一种突破传统结构限制的V型划片刀的加工装置，提升此类刀具加工的效率、精度和品质。
从概括性的结构特征来看，如图1和图2所示，该种V型划片刀的加工装置，由工作台1上相接组装的主控单元、主轴单元2、左加工轴单元3、右加工轴单元4和成像单元5构成。而各部分又具有各自相对复杂的结构特征，详述如下：
该主轴单元2的一端设有装载待加工件的夹头21且受驱带动待加工件6在平行于工作台1台面的主轴Z1上转动。对于此类加工装置的主轴驱动来看，适合采用变频的启停驱动，故此优选地，该主轴单元外接变频器（未图示），由此则主轴单元及其夹头便带动待加工件实施转动并平缓启停。
上述左加工轴单元3由第一步进电机31传动第一丝杆（内部结构未图示）控制运动且第一丝杆的轴向Z2对应主轴Z1右偏135°设置，该左加工轴单元3上设有第一角度调整托架32，且第一角度调整托架32上设有第一往复运动滑块33和输出轴带偏心件7的第一直流电机34，该第一往复运动滑块33上装有第一补偿轴滑块35和第一补偿用测微器36，该第一补偿轴滑块35上装有皮带轮38联动的第一打磨轮轴39和第二直流电机37，第一打磨轮轴36装有左打磨轮81。
同理另侧来看，上述右加工轴单元4由第二步进电机41传动第二丝杆（内部结构未图示）控制运动且第二丝杆的轴向Z3对应主轴Z1左偏110°设置，该右加工轴单元4上设有第二角度调整托架42，且第二角度调整托架42上设有第二往复运动滑块43和输出轴带偏心件7的第三直流电机44，该第二往复运动滑块43上装有第二补偿轴滑块45和第二补偿用测微器46，该第二补偿轴滑块45上装有皮带轮48联动的第二打磨轮轴46和第四直流电机47，第二打磨轮轴49装有右打磨轮82。
上述偏心件7的作用旨在驱动各自的往复运动滑块作往复运动，而该往复运动的幅度范围则可以通过更换偏心件的偏心规格来调节。而且通过上述各补偿测微器的顺时针方向旋转能够补偿打磨轮的损耗。
上述成像单元5垂直于工作台台面而设且包括自上而下的CCD、摄像头和背光灯（未图示），而且该成像单元的视像中心轴与待加工件右侧外圆和右打磨轮相切处共线。以此实时监控待加工件的成品形状和测量产品尺寸。
上述主控单元为可编程控制器，且第一步进电机、第一直流电机、第一补偿用测微器、第二直流电机、第二步进电机、第三直流电机、第二补偿用测微器、第四直流电机的各驱动端接入主控单元编程受控。其实施方式具有多样可选性，在后文中详述。
特别需要注意的是，在加工位置，本发明上述待加工件的外圆与左打磨轮的外圆相切、待加工件的外圆与右打磨轮的外圆相切，并且相切点与对应侧角度调整托架的调角轴心连线垂直于工作台台面。由此有利于随着产品角度不同和打磨角度变化，保证打磨轮与产品的相对位置不变，保障高精度。
从更细化的设计要求来看，上述第一角度调整托架32和第二角度调整托架42分别受驱于各自的步进电机传动并调节打磨V型划片刀的加工角度，该加工角度在0°~90°范围内任意可调，视步进电机的进深而定。并且该第一角度调整托架和第二角度调整托架均设有调角刻度盘，可以直观示意加工角度、供加工作业人员参考调整加工参数所用。
上述成像单元除基础构件外，还具有如下两种或更多种可选的实施方式，一者成像单元外接有显示屏，而上述可编程控制器为包含按键、旋钮、数字输入键盘、导航杆之一或几种组合的实体输入式控制器（未图示）。二者成像单元外接有集成主控单元的触控式显示屏，触控式显示屏的一部分设为呈现摄像头摄录图像的显像部，触控式显示屏的余下部分设为编辑加工参数的触控编程部。后一种实施方式下，更便于加工作业人员实施调整加工参数，进一步提升加工效率和品质。
更进一步地，在加工位置，上述左加工轴单元的左打磨轮81和右加工轴单元的右打磨轮82分别相切于待加工件内外相异的两侧，待加工件两侧同步加工。需要补充说明的是，上述左、右加工轴单元的丝杆轴向相对主轴的偏向角度可以互换，即未必限定左加工轴单元只能面向待加工件的外圆内侧进行加工，根据合理设置偏向角度和角度调整托架的加工角度，该单元也可以面向待加工件的外圆外侧进行加工。
此外，上述左加工轴单元的左打磨轮81和右加工轴单元的右打磨轮82均为可拆卸式替换装接结构，由此能够快速地、方便地更换打磨轮，提升作业效率，并且，为了防止该装置进行划片刀加工时的金属扬尘，上述左加工轴单元的左打磨轮的外侧和右加工轴单元的右打磨轮的外侧各自设有翻启式的防尘盖83。在更换打磨轮时翻启，并在完成打磨轮安装后盖回。
基于上述架构的加工装置的实际加工过程为，将待加工件装载入主轴单元的夹头，而后根据加工要求通过驱动两侧步进电机进行加工角度的调节，使打磨轮按所需角度与待加工件的外圆侧面相对，具体地，角度调整托架设有调角导槽，步进电机通过丝杆传统使得角度调整托架沿丝杆轴向运动，并且使得其上所装接的往复运动滑块相对调角轴心沿调角导槽转动；而后驱动两侧直流电机使补偿轴滑块朝待加工件靠近，并使打磨轮与待加工件的外圆相切，通过变频器启动主轴转动，使待加工件两侧面在左右两侧的打磨轮上实施打磨作业，逐渐成型所需加工角度的V型划片刀。待加工成型后，再次驱动两侧直流电机退回补偿轴滑块，使成型的待加工件空出，方便作业人员取成品件、更换待加工件。
综上关于本发明优选实施例和多种可选实施方式的详细描述及加工过程描述可见：本发明加工装置的应用实施，较之于传统此类刀具的加工设备，实施加工时，采用双打磨轮对称分布在刀具产品两侧同时加工，能有效防止倒刃现象，并且大幅提升了加工效率；通过加入成像单元有利于在线观察产品的加工形状和测量产品尺寸，及时调整加工参数；同时通过应用步进电机丝杆传动、直流电机等高精度数控器件，切实提高了打磨轮相对待加工件的加工精度，产品品质得到进一步提升。
本发明的特征及优点已非常显著，且上述较佳实施例并非对创造核心构成限定，任何对于该实施例的等效替换均应归为本专利申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种V型划片刀的加工装置，其特征在于由工作台上相接组装的主控单元、主轴单元、左加工轴单元、右加工轴单元和成像单元构成：
其中所述主轴单元的一端设有装载待加工件的夹头且受驱带动待加工件在平行于工作台台面的主轴上转动；
所述左加工轴单元由第一步进电机传动第一丝杆控制运动且第一丝杆的轴向对应主轴右偏135°，所述左加工轴单元上设有第一角度调整托架，且第一角度调整托架上设有第一往复运动滑块和输出轴带偏心件的第一直流电机，所述第一往复运动滑块上装有第一补偿轴滑块和第一补偿用测微器，所述第一补偿轴滑块上装有皮带轮联动的第一打磨轮轴和第二直流电机，第一打磨轮轴装有左打磨轮；
所述右加工轴单元由第二步进电机传动第二丝杆控制运动且第二丝杆的轴向对应主轴左偏110°，所述右加工轴单元上设有第二角度调整托架，且第二角度调整托架上设有第二往复运动滑块和输出轴带偏心件的第三直流电机，所述第二往复运动滑块上装有第二补偿轴滑块和第二补偿用测微器，所述第二补偿轴滑块上装有皮带轮联动的第二打磨轮轴和第四直流电机，第二打磨轮轴装有右打磨轮；
所述成像单元垂直于工作台台面而设且包括自上而下的CCD、摄像头和背光灯，所述成像单元的视像中心轴与待加工件右侧外圆和右打磨轮相切处共线；
所述主控单元为可编程控制器，且第一步进电机、第一直流电机、第一补偿用测微器、第二直流电机、第二步进电机、第三直流电机、第二补偿用测微器、第四直流电机的各驱动端接入主控单元编程受控；
在加工位置，待加工件的外圆与左打磨轮的外圆相切、待加工件的外圆与右打磨轮的外圆相切，并且相切点与对应侧角度调整托架的调角轴心连线垂直于工作台台面。
2.根据权利要求1所述V型划片刀的加工装置，其特征在于：所述第一角度调整托架和第二角度调整托架分别受驱于各自的步进电机传动并调节打磨V型划片刀的加工角度，所述加工角度在0°~90°范围内任意可调。
3.根据权利要求1所述V型划片刀的加工装置，其特征在于：所述成像单元外接有显示屏，所述可编程控制器为包含按键、旋钮、数字输入键盘、导航杆之一或几种组合的实体输入式控制器。
4.根据权利要求1所述V型划片刀的加工装置，其特征在于：所述成像单元外接有集成主控单元的触控式显示屏，触控式显示屏的一部分设为呈现摄像头摄录图像的显像部，触控式显示屏的余下部分设为编辑加工参数的触控编程部。
5.根据权利要求1所述V型划片刀的加工装置，其特征在于：在加工位置，所述左加工轴单元的左打磨轮和所述右加工轴单元的右打磨轮分别相切于待加工件内外相异的两侧，待加工件两侧同步加工。
6.根据权利要求1所述V型划片刀的加工装置，其特征在于：所述左加工轴单元的左打磨轮和所述右加工轴单元的右打磨轮均为可拆卸式替换装接结构。
7.根据权利要求1所述V型划片刀的加工装置，其特征在于：所述左加工轴单元的左打磨轮的外侧和所述右加工轴单元的右打磨轮的外侧各自设有翻启式的防尘盖。
8.根据权利要求1所述V型划片刀的加工装置，其特征在于：所述第一角度调整托架和第二角度调整托架均设有调角刻度盘，直观示意加工角度。
9.根据权利要求1所述V型划片刀的加工装置，其特征在于：所述主轴单元外接变频器，且主轴单元及其夹头受控启停。
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