CN106217214A - 一种自动上下料划片机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动上下料划片机。所述划片机包括机架，装在机架上的床身，装在床身上的划片工作台和Y‑Z轴系进给系统，设置在机架的一侧的自动放收料装置，设置在划片工作台上方的工件自动抓取系统，以及装在Y‑Z轴系进给系统上的划片主轴装置；所述工件自动抓取系统用于将自动放收料装置上料的工件输送至划片工作台进行划片，并将切割完毕的工件通过自动放收料装置下料；所述划片主轴装置用于随Y‑Z轴系进给系统进行前后移动以及上下滑动而通过划片刀对置于划片工作台上的工件进行划片。本发明高精度、高效率、自动稳定地完成了工件上料、下料。

Description

一种自动上下料划片机

技术领域

本发明涉及一种自动上下料划片机，属于精密切割划片设备技术领域。

背景技术

随着计算机、网络及通信技术的飞速发展，电子信息、通讯技术和半导体集成电路等行业得到迅猛发展，我国已经成为二极管晶圆、硅晶圆等集成电路各种半导体晶圆的需求和制造大国。

传统的半自动砂轮式晶圆切割设备采用手工进行上料及下料操作，加工技术因人工操作存在工件安装位置不准确，加工精度低，劳动强度大，自动化程度低，废品率高，加工效率低。传统半自动砂轮式晶圆切割手段已经无法满足晶圆产品高效率、高精度生产需求。

如中国专利CN201520192182.7公开了一种全自动晶圆划片机，其包括机架，机架的一侧设置有激光器，激光器的上方设置有旋转划片工作台，机架的另一侧设置有自动放收料装置，所述自动放收料装置的旁侧设置有理料机构，自动放收料装置与理料机构之间连接有夹料机械子，理料机构与划片工作台之间设置有两组相互错位的吸料机械手，该全自动晶圆划片机无需人手操作，大大提高设备的工作效率，而且加工前和加工后的晶圆片均放置于自动放收料装置，节省设备的体积。

然而，由于这种激光晶圆切割设备价格昂贵，且加工过程中会对晶圆表面产生热影响区，因此亟需进一步改进，以在自动化程度及功能满足电子器件生产的可靠性和技术性能要求。

发明内容

本发明旨在提供一种自动上下料划片机，该划片机可以高精度、高效率、自动稳定地完成工件上料、下料。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种自动上下料划片机，包括

机架，装在机架上的床身，其结构特点是，还包括：

装在床身上的划片工作台和Y-Z轴系进给系统，

设置在机架的一侧的自动放收料装置，

设置在划片工作台上方的工件自动抓取系统，以及

装在Y-Z轴系进给系统上的划片主轴装置；

所述工件自动抓取系统用于将自动放收料装置中的工件上料输送至划片工作台进行划片，并将切割完毕的工件中的工件上料；所述划片主轴装置用于随Y-Z轴系进给系统进行前后、上下方向的移动而通过划片刀对置于划片工作台上的工件进行划片。

由此，自动放收料装置上料后，通过工件自动抓取系统将工件送至划片工作台，装有划片刀的划片主轴装置对工件进行划片，完成切割后通过工件自动抓取系统将划片好的工件送至自动放收料装置下料，自动放收料装置的下料过程与上料过程相反。本发明大大提高设备的工作效率，整机结构紧凑，加工前和加工后的工件盘均放置于自动放收料装置，节省设备的体积。

本发明中，所述Z轴进给系统是指控制划片主轴装置上下运动的运动机构，用于工件划片深度的控制，安装于Y轴进给系统上；Y轴进给系统是指控制划片主轴装置前后运动的运动机构，用于工件的纵向切割；X轴进给系统是指带动旋转划片工作台进给运动的运动机构，用于工件横向切割。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

根据本发明的优选实施例，所述自动放收料装置包括放收料盒与用于驱动放收料盒上下移动的工件升降平台；所述工件升降平台具有可上下移动的升降台面板，所述放收料盒设置在该升降台面板上。更优选地，所述工件升降平台通过电机丝杠机构驱动放收料盒上下滑动。

根据本发明的优选实施例，所述放收料盒包括料架，该料架内的左右侧壁分布有若干个料槽，所述料槽内装设有用于装夹工件的工件盘；优选所述料架上设置有拉手；优选所述料架靠近工件升降平台一侧设置有在上下料过程保证工件盘稳定定位的磁铁；优选所述料架后侧设置有背板，该背板通过铰链与料架连接，该背板上装有所述磁铁，该背板上设置有超软拉手；更优选所述背板内侧中心位置设有用于在上下料过程起缓冲作用的软磁片。

根据本发明的优选实施例，所述工件升降平台包括料轴支架、设置在料轴支架上的料轴座和固定安装在料轴座上的步进电机；优选所述料轴座上装有竖直滑轨，该竖直滑轨上装有所述步进电机驱动上下移动的竖直滑块，所述竖直滑块通过竖直滑台固定连接所述升降台面板；优选所述料轴座顶部和底部装有限位开关；更优选所述升降台面板设有多个螺尾锥销，所述放收料盒与工件升降平台通过所述螺尾锥销连接固定。

根据本发明的优选实施例，所述工件自动抓取系统包括多组滑移组件和多组气缸组件，每组滑移组件与相应的气缸组件相连，通过气缸组件的相应动作驱动相应的滑移组件上下料；优选所述工件自动抓取系统包括第一滑移组件、第二滑移组件、第一气缸组件、第三滑移组件、第二气缸组件、第三气缸组件、第四滑移组件；所述第一滑移组件与第二滑移组件通过第一支架连接，第一支架中间位置固定于第一连接件一端，第一气缸组件与第三滑移组件通过第一连接件固定连接；所述第三滑移组件可上下滑动而与所述第二气缸组件通过第二连接板滑动配合，第二气缸组件上方设置有第二连接件，第二连接件与装在机架上的第三气缸组件通过连接块固定连接；所述第四滑移组件可前后滑动而与所述第一气缸组件通过第四连接板滑动配合。

根据本发明的优选实施例，所述第一滑移组件与第二滑移组件的结构相同，均包括托爪、第一滑台和第一连接板；所述托爪固定于第一滑台的一端，该第一滑台的另一端固定于第一连接板上，第一连接板固定于第一支架上；所述第一滑台通过控制电磁阀实现前进或后退；优选所述托爪内设置有缓冲块。

根据本发明的优选实施例，所述第三滑移组件包括第一连接件、第二滑台、第二连接板和光轴；所述第一连接件与第二滑台的一端固定连接，该第二滑台的另一端固定于第二连接板上，所述第二连接板上固定有光轴支撑套，该光轴支撑套通过光轴支撑座连接在光轴上，所述光轴支撑座固定于第一连接件上；优选所述第一连接件与第一支架之间设置有加强滑移组件与气缸组件之间连接强度的第一加强筋。

根据本发明的优选实施例，所述第四滑移组件包括第三连接板、第三滑台和气爪；所述第三连接板与第三滑台的一端连接，该第三滑台的另一端固定于第三连接件上；所述第三连接板上固定连接有用于松开或夹紧工件盘的气爪。

由此，装有工件的工件盘安放于自动放收料装置的放收料盒中，通过工件自动抓取系统进行上料和下料，第四滑移组件上的气爪夹取工件盘，然后第一气缸组件带动夹有工件盘的第四滑移组件滑动进行拉料过程，并将其放置于第一、二滑移组件的托爪上，再通过第二气缸组件带动第三滑移组件将工件运输至旋转划片工作台上方，第三滑移组件带动工件盘向下运动，通过控制气爪松开及第一、二滑移组件托爪退回将工件盘放置于旋转划片工作台，完成上料过程；再通过真空吸附后将其工件运输至划片主轴装置底部，划片主轴装置上的砂轮刀片按照设置的参数对工件进行切割。完成切割后通过工件自动抓取系统将划片好的工件进行下料送回放收料盒。下料过程与上料过程相反，完成下料后工件升降平台驱动工件盒上升一层，继续进行上料过程。通过工件升降平台、工件自动抓取系统滑台组件与气缸组件之间的切换移动，可以自动稳定的完成工件的上料和下料动作。

根据本发明的优选实施例，所述旋转划片工作台包括X轴系进给系统和真空吸附旋转台，用于安装固定工件盘的真空吸附旋转台可旋转地设置于X轴系进给系统上。由此，当工件自动抓取系统将工件盘放置于真空吸附旋转台，真空吸附旋转台将工件盘上的工件吸住，X轴系进给系统31的运动机构驱动工件往划片主轴装置靠近并在切割过程中驱使工件沿X轴往复运动进行横向切割。

根据本发明的优选实施例，所述Y-Z轴系进给系统包括固定于床身上的Y轴进给系统和可上下滑动连接于Y轴进给系统上的Z轴进给系统；所述Z轴进给系统上连接有所述划片主轴装置，Y轴进给系统的运动机构用于驱动划片主轴装置进给。由此，X轴运动机构与Y轴运动机构的相互配合，完成工件单一方向的切割，随后，真空吸附旋转台驱动工件盘8旋转90°，重复上述动作完成另一方向的切割，如此循环实现自动化操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的自动上下料划片机能够对工件的切割位置进行准确定位，能够切割多种材料，适应性强，可以自动稳定的完成上料盒下料过程，提高了设备的工作效率，加工前后的工件均放置于自动放收料装置，节省了设备的体积。

附图说明

图1为本发明一个实施例隐藏机架后的结构原理图；

图2为本发明的自动放收料装置结构示意图；

图3为本发明的放收料盒结构示意图；

图4为图3中背板的结构示意图，其中a）为背板的外侧面示意图，b）为背板的内侧面示意图；

图5为本发明工件升降平台结构示意图；

图6为本发明工件自动抓取系统的结构示意图；

图7为本发明的第一滑移组件局部放大结构示意图；

图8为本发明的第三滑移组件局部放大结构示意图；

图9为本发明的第四滑移组件局部放大结构示意图；

图10本发明的总体的主视结构示意图；

图11本发明的总体的右视结构示意图；

在图中：

1-机架；4-工件自动抓取系统；5-划片主轴装置；7-床身；8-工件盘；

2-自动放收料装置；20-放收料盒；21-工件升降平台；201-料架；202-料槽；203-拉手；204-背板；205-磁铁；206-超软拉手；207-软磁片；208-铰链；211-料轴支架；212-料轴座213-竖直滑轨；214-限位开关；215-步进电机；216-竖直滑块；217-竖直滑台；218-升降台面板；219-螺尾锥销；

3-旋转划片工作台；31-X轴系进给系统；32-真空吸附旋转台；

41-第一滑移组件；411-托爪；412-缓冲块；413-第一滑台；414-第一连接板；415-第一支架；42-第一气缸组件43-第三滑移组件；431-第一连接件；432-第二滑台；433-第二连接板；434-光轴支撑套；435-光轴；436-光轴支撑座；437-第一加强筋；44-第二气缸组件；45-第二连接件；46-连接块；47-第三气缸组件；48-第二滑移组件；49-第四滑移组件；491-第三连接板；492-第三滑台；493-气爪；494-第三连接板；

6-Y-Z轴系进给系统；61-Y轴进给系统；62-Z轴进给系统。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种自动上下料划片机，如图1至图11所示，包括机架1，机架的一侧设置有自动放收料装置2，所述自动放收料装置2包括放收料盒20与工件升降平台21，所述自动放收料装置2的旁侧设置旋转划片工作台3，所述旋转划片工作台3的上方设置有工件自动抓取系统4，通过步进电机控制放收料盒20的上下运动，所述工件自动抓取系统4通过气缸控制上料与下料，所述机架另一侧设置有划片主轴装置5，所述划片主轴装置5安装于Y-Z轴系进给系统6上，所述划片主轴装置6可随Y-Z轴系进给系统6前后移动以及上下滑动，所述旋转划片工作台3与Y-Z轴系进给系统6固定安装于床身7，床身7固定于机架1。

工件盘8安放于自动放收料装置2中的放收料盒21，通过工件自动抓取系统进行上料和下料，通过工件自动抓取系统4中第四滑移组件49的气爪493夹取工件盘8，通过第一气缸组件42带动夹有工件盘8的第四滑移组件49滑动进行拉料，并将其放置于第一滑移组件41、第二滑移组件48的托爪411上，再通过第二气缸组件44带动第三滑移组件43将工件运输至旋转划片工作台3上方，第三滑移组件43向下运动，通过控制气爪493及第一滑移组件41、第二滑移组件48托爪411松开将工件盘8放置于旋转划片工作台3，完成上料过程；旋转划片工作台3将工件吸附后将其运输至划片主轴装置5底部，划片主轴装置5上的砂轮刀片按照设置的参数对工件进行切割；完成切割后，通过工件自动抓取系统4将划片好的工件进行下料送回放收料盒20。下料过程与上料过程相反，完成下料后工件升降平台21驱动工件盒8上升一层，继续进行上料过程。通过工件升降平台21、自动抓取系统4滑台组件与气缸组件之间的切换移动，可以自动稳定的完成工件的上料和下料动作，大大提高设备的工作效率，加工前后的工件盘均放置于自动放收料装置2，节省设备的体积。

作为一个优选的实施方式，本实施例的自动放收料装置2包括放收料盒20与工件升降平台21，工件升降平台21通过电机丝杠机构驱动放收料盒20上下滑动，放收料盒20可以上下滑动连接于工件升降平台21升降台面板218；放收料20盒包括料架201、背板204、磁铁205、和软磁片207，料架201内的左右侧壁内部由上至下分布若干料槽202，料槽202设置有用于装夹工件的工件盘8，料架201上设置有拉手203，料架201靠近工件升降平台21一侧设置有能够保证上下料过程工件盘8稳定定位的六块两组相互对称的磁铁205，料架201后侧设置有背板204，背板204与料架201之间通过铰链208连接，方便进行工人进行换料操作，背板204外侧靠近边缘处连接六块相互对称的能够保证上下料过程工件盘稳定定位的磁铁205，背板204内侧中心位置连接有软磁片207，以便稳定的完成放收料动作以及对放收料过程起缓冲作用；所述工件升降平台21包括料轴支架211、料轴座212、步进电机215，料轴支架211设置有料轴座212，料轴座212滑动连接有竖直滑轨213，料轴座212靠近顶部与底部处设置有限位开关214，料轴座212上方固定安装有步进电机215，竖直滑轨213滑动连接有竖直滑块216，步进电机215通过丝杠机构驱动竖直滑块216上下往复运动，竖直滑块216连接有竖直滑台217，竖直滑台217固定连接升降台面板218，升降台面板218上连接有四个均布螺尾锥销219；放收料盒20与工件升降平台21通过螺尾锥销219连接固定。

作为一个优选的实施方式，本实施例的工件自动抓取系统包括第一滑移组件41、第二滑移组件48、第一气缸组件42、第三滑移组件43、第二气缸组件44、第三气缸组件47、第四滑移组件49，第一滑移组件41与第二滑移组件48通过第一支架415连接，第一支架415中间位置固定于第一连接件431一端，第一气缸组件42与第三滑移组件43通过第一连接件431固定连接，第三滑移组件43可上下滑动与第二气缸组件44通过第二连接板433滑动配合，第二气缸组件44上方设置有第二连接件45，第二连接件45与第三气缸组件47通过对称安装的两块L型连接块46固定连接，所述第三气缸组件47连接有机架1，所述第四滑移组件49可前后滑动与第一气缸组件42通过第四连接板494滑动配合，以便实现推料与拉料过程。

作为一个优选的实施方式，本实施例的第一滑移组件41包括托爪411、第一滑台413，第一连接板414，托爪411设置有缓冲块412，托爪411固定于第一滑台413一端，所述第一滑台413另一端固定于第一连接板414，通过控制电磁阀可实现第一滑台413前进后退，第一连接板414固定于第一支架415；第一滑移组件41与第二滑移组件48相同。

作为一个优选的实施方式，本实施例的第三滑移组件43包括第一连接件431、第二滑台432、第二连接板433、光轴435，所述第一连接件431与第二滑台432一端固定连接，所述第二滑台432另一端固定于第二连接板433，所述光轴支撑套434固定于第二连接板433，所述光轴支撑套434与光轴支撑座436连接光轴435，所述光轴支撑座436固定于第一连接件431，所述第一连接件431与第一支架415之间设置有加强滑移组件与气缸组件之间连接的第一加强筋437。

作为一个优选的实施方式，本实施例的第四滑移组件49包括第三连接板491、第三滑台492、气爪493，第三连接板491一侧与第三滑台492一端连接，第三滑台492另一端固定于第三连接件494，气爪493固定于第三连接板491另一侧，气爪493可实现松开与夹紧工件盘8。

作为一个优选的实施方式，本实施例的旋转划片工作台3包括X轴系进给系统31和真空吸附旋转台32，真空吸附旋转台32可旋转设置于X轴系进给系统31，当工件自动抓取系统4将工件盘8放置于真空吸附旋转台32，真空吸附旋转台32将工件盘8上的工件吸住，X轴系进给系统31的运动机构驱动工件往划片主轴装置5靠近并在切割过程中驱使工件沿X轴往复运动进行横向切割。

作为一个优选的实施方式，本实施例的Y-Z轴系进给系统6包括Y轴进给系统61、Z轴进给系统62，Y轴进给系统61固定于床身7，所述Z轴进给系统62可上下滑动连接于Y轴进给系统61，所述Z轴进给系统61连接有划片主轴装置5，Y轴进给系统61运动机构驱动划片主轴装置5逐级进给，X轴运动机构与Y轴运动机构的相互配合，完成工件单一方向的切割，随后，真空吸附旋转台32驱动工件盘8旋转90°，重复上述动作完成另一方向的切割，如此循环实现自动化操作。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种自动上下料划片机，包括

机架（1），装在机架（1）上的床身（7），其特征在于，还包括

装在床身（7）上的划片工作台（3）和Y-Z轴系进给系统（6），

设置在机架（1）的一侧的自动放收料装置（2），

设置在划片工作台（3）上方的工件自动抓取系统（4），以及

装在Y-Z轴系进给系统（6）上的划片主轴装置（5）；

所述工件自动抓取系统（4）用于将自动放收料装置（2）中的工件上料输送至划片工作台（3）进行划片，并将切割完毕的工件下料放置于自动放收料装置中；所述划片主轴装置（5）用于随Y-Z轴系进给系统（6）进行前后、上下方向的移动而通过划片刀对置于划片工作台（3）上的工件进行划片。

2.根据权利要求1所述的自动上下料划片机，其特征在于，所述自动放收料装置（2）包括放收料盒（20）与用于驱动放收料盒（20）上下移动的工件升降平台（21）；所述工件升降平台（21）具有可上下移动的升降台面板（218），所述放收料盒（20）设置在该升降台面板（218）上。

3.根据权利要求2所述的自动上下料划片机，其特征在于，所述放收料盒（20）包括料架（201），该料架（201）内的左右侧壁分布有若干个料槽（202），所述料槽（202）内装设有用于装夹工件的工件盘（8）；优选所述料架（201）上设置有拉手（203）；优选所述料架（201）靠近工件升降平台（21）一侧设置有在上下料过程保证工件盘（8）稳定定位的磁铁（205）；优选所述料架（201）后侧设置有背板（204），该背板（204）通过铰链（208）与料架（201）连接，该背板（204）上装有所述磁铁（205），该背板上设置有超软拉手（206）；更优选所述背板（204）内侧中心位置设有用于在上下料过程起缓冲作用的软磁片（207）。

4.根据权利要求2所述的自动上下料划片机，其特征在于，所述工件升降平台（21）包括料轴支架（211）、设置在料轴支架（211）上的料轴座（212）和固定安装在料轴座（212）上的步进电机（215）；优选所述料轴座（212）上装有竖直滑轨（213），该竖直滑轨（213）上装有所述步进电机（215）驱动上下移动的竖直滑块（216），所述竖直滑块（216）通过竖直滑台（217）固定连接所述升降台面板（218）；优选所述料轴座（212）顶部和底部装有限位开关（214）；更优选所述升降台面板（218）设有多个螺尾锥销（219），所述放收料盒（20）与工件升降平台（21）通过所述螺尾锥销（219）连接固定。

5.根据权利要求1-4之一所述的自动上下料划片机，其特征在于，所述工件自动抓取系统（4）包括多组滑移组件和多组气缸组件，每组滑移组件与相应的气缸组件相连，通过气缸组件的相应动作驱动相应的滑移组件上下料；优选所述工件自动抓取系统（4）包括第一滑移组件（41）、第二滑移组件（48）、第一气缸组件（42）、第三滑移组件（43）、第二气缸组件（44）、第三气缸组件（47）、第四滑移组件（49）；所述第一滑移组件（41）与第二滑移组件（48）通过第一支架（415）连接，第一支架（415）中间位置固定于第一连接件（431）一端，第一气缸组件（42）与第三滑移组件（43）通过第一连接件（431）固定连接；所述第三滑移组件（43）可上下滑动而与所述第二气缸组件（44）通过第二连接板（433）滑动配合，第二气缸组件（44）上方设置有第二连接件（45），第二连接件（45）与装在机架（1）上的第三气缸组件（47）通过连接块（46）固定连接；所述第四滑移组件（49）可前后滑动而与所述第一气缸组件（42）通过第四连接板（494）滑动配合。

6.根据权利要求5所述的自动上下料划片机，其特征在于，所述第一滑移组件（41）与第二滑移组件（48）的结构相同，均包括托爪（411）、第一滑台（413）和第一连接板（414）；所述托爪（411）固定于第一滑台（413）的一端，该第一滑台（413）的另一端固定于第一连接板（414）上，第一连接板（414）固定于第一支架（415）上；所述第一滑台（413）通过控制电磁阀实现前进或后退；优选所述托爪（411）内设置有缓冲块（412）。

7.根据权利要求5所述的自动上下料划片机，其特征在于，所述第三滑移组件（43）包括第一连接件（431）、第二滑台（432）、第二连接板（433）和光轴（435）；所述第一连接件（431）与第二滑台（432）的一端固定连接，该第二滑台（432）的另一端固定于第二连接板（433）上，所述第二连接板（433）上固定有光轴支撑套（434），该光轴支撑套（434）通过光轴支撑座（436）连接在光轴（435）上，所述光轴支撑座（436）固定于第一连接件（431）上；优选所述第一连接件（431）与第一支架（415）之间设置有加强滑移组件与气缸组件之间连接强度的第一加强筋（437）。

8.根据权利要求5所述的自动上下料划片机，其特征在于，所述第四滑移组件（49）包括第三连接板（491）、第三滑台（492）和气爪（493）；所述第三连接板（491）与第三滑台（492）的一端连接，该第三滑台（492）的另一端固定于第三连接件（494）上；所述第三连接板（491）上固定连接有用于松开或夹紧工件盘（8）的气爪（493）。

9.根据权利要求1-4之一所述的自动上下料划片机，其特征在于，所述旋转划片工作台（3）包括X轴系进给系统（31）和真空吸附旋转台（32），用于安装固定工件盘（8）的真空吸附旋转台（32）可旋转地设置于X轴系进给系统（31）上。

10.根据权利要求1-4之一所述的自动上下料划片机，其特征在于，所述Y-Z轴系进给系统（6）包括固定于床身（7）上的Y轴进给系统（61）和可上下滑动连接于Y轴进给系统（61）上的Z轴进给系统（62）；所述Z轴进给系统（62）上连接有所述划片主轴装置（5），Y轴进给系统（61）的运动机构用于驱动划片主轴装置（5）进给。