CN110497541B - 一种刀侧喷头组件、刀片冷却装置及划片机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆加工设备技术领域，特别涉及一种刀侧喷头组件、刀片冷却装置及划片机。该划片机包括机架、空气静压高速主轴和刀片冷却装置，刀片冷却装置安装在主轴的用于安装刀片的一端；刀片冷却装置包括固定座、刀片主冷却喷头和刀侧喷头组件；刀片主冷却喷头安装在固定座上；刀侧喷头组件安装在固定座上，刀侧喷头组件包括喷头座和刀侧喷头，刀侧喷头安装在喷头座上，具有用于从刀片的轴向旁侧对刀片进行喷吹的喷吹管段；在使用时喷吹管段处于刀片外侧的刀侧喷头转动或通过万向接头可摆动的安装在喷头座上，且能转动或摆动至在轴向上避开刀片的位置处。该划片机用于解决现有的刀片冷却装置使划片机中的刀片更换操作较麻烦的问题。

Description

一种刀侧喷头组件、刀片冷却装置及划片机

技术领域

本发明涉及晶圆加工设备技术领域，特别涉及一种刀侧喷头组件、刀片冷却装置及划片机。

背景技术

划片机是综合了水气电、空气静压高速主轴、精密机械传动、传感器及自动化控制等技术的精密数控设备，主要用于硅集成电路，发光二极管，铌酸锂，蓝宝石，氧化铝，玻璃，陶瓷，太阳能电池片等材料的划切加工的分离工序。划片机在划切加工过程中，需要对刀片及被加工件进行冷却，以防止刀片和被加工件出现烧灼的情况。

授权公告号为CN102267198B的发明专利文件中记载了一种划片机，该划片机包括空气静压高速主轴和安装在主轴端部的刀片，在刀片的轴向两侧分别安装有第一喷管和第二喷管，两喷管分别通过螺纹连接的方式固定装配在刀片附近的端盖内，第一喷管和第二喷管分别用于向刀片的两侧喷吹冷却介质来对刀片进行冷却。

划片机在使用过程中，当刀片磨损到一定程度后，需要更换新的刀片，上述发明专利文件中的划片机，因为两喷管分别设于刀片的轴向两侧，且一般在刀片的轴向上距离刀片较近，所以当需要更换刀片时，需要先将两喷管中处于外侧的一个拆除，才能更换刀片，这使得刀片的更换操作较为麻烦。

发明内容

本发明的目的是提供一种刀侧喷头组件，用于解决现有技术中的刀侧喷头组件使划片机中的刀片更换操作较麻烦的问题；本发明还提供一种使用上述刀侧喷头组件的刀片冷却装置；本发明还提供一种使用上述刀片冷却装置的划片机。

为实现上述目的，本发明所提供的刀侧喷头组件采用以下技术方案：

该刀侧喷头组件包括：

喷头座；

刀侧喷头，安装在喷头座上，具有用于从刀片的轴向旁侧对刀片进行喷吹的喷吹管段；

在使用时喷吹管段处于刀片外侧的刀侧喷头转动或通过万向接头可摆动的安装在喷头座上，且能转动或摆动至在轴向上避开刀片的位置处。

本发明所提供的刀侧喷头组件的有益效果是：该刀侧喷头组件在使用时喷吹管段位于刀片外侧的刀侧喷头转动或通过万向接头可摆动的安装在喷头座上，且能够转动或摆动至在轴向上避开刀片的位置处，当划片机需要更换刀片时，可以转动或摆动刀侧喷头，使其不能妨碍刀片的拆卸，这个过程，仅需转动或摆动刀侧喷头即可，而不需要将刀侧喷头拆除，使得刀片的更换操作较为简单。

进一步的，在使用时喷吹管段处于刀片外侧的刀侧喷头转动安装在喷头座上，且转动轴线竖向延伸。划片机中一般刀片的外侧为操作空间，刀侧喷头绕竖向轴线转动安装，则其可以直接向操作空间内转动，不会与其他结构干涉，非常方便。

进一步的，刀侧喷头为包括水平边和竖直边的L形管，水平边构成喷吹管段，L形管通过其竖直边转动安装在喷头座上。L形管可以绕其自身的竖直边的轴线转动，可以最大程度的节省其转动所占空间，进而提高整个刀侧喷头组件的紧凑性。

进一步的，喷头座上设有供用于连接冷却介质输送管道的接头安装的安装孔，喷头座内设有冷却介质流道，刀侧喷头密封转动安装在喷头座上并与冷却介质流道连通。通过在喷头座内设置冷却介质流道来连通刀侧喷头和冷却介质输送管道，占用的空间较小，可以提高整个刀侧喷头组件的紧凑性，且连接较方便。

进一步的，喷头座内的冷却介质流道竖向延伸，喷头座内绕竖向轴线转动安装有空心轴，空心轴与喷头座的转动配合面之间安装有O形圈，竖直边与空心轴固定连接且竖直边的内腔与空心轴内腔连通。空心轴的外表面通过加工可以保证其圆度，进而可以保证其与喷头座的转动配合面之间的密封效果，而且刀侧喷头与空心轴的连接相比与喷头座的连接较为方便。

进一步的，空心轴、与空心轴的内腔直接连通的冷却介质流道及L形管的竖直边均同轴。这样设置，冷却介质流动较为顺畅，流阻较小。

本发明所提供的刀片冷却装置采用以下技术方案：

该刀片冷却装置包括固定座、刀片主冷却喷头和刀侧喷头组件，固定座用于固定安装在划片机的空气静压高速主轴的安装刀片的一端；刀片主冷却喷头安装在固定座上，用于正对刀片的前侧喷出冷却介质；刀侧喷头组件安装在固定座上，刀侧喷头组件包括：

喷头座；

刀侧喷头，安装在喷头座上，具有用于从刀片的轴向旁侧对刀片进行喷吹的喷吹管段；

在使用时喷吹管段处于刀片外侧的刀侧喷头转动或通过万向接头可摆动的安装在喷头座上，且能转动或摆动至在轴向上避开刀片的位置处。

本发明所提供的刀片冷却装置的有益效果是：该刀片冷却装置中的刀侧喷头组件在使用时喷吹管段位于刀片外侧的刀侧喷头转动或通过万向接头可摆动的安装在喷头座上，且能够转动或摆动至在轴向上避开刀片的位置处，当划片机需要更换刀片时，可以转动或摆动刀侧喷头，使其不能妨碍刀片的拆卸，这个过程，仅需转动或摆动刀侧喷头即可，而不需要将刀侧喷头拆除，使得刀片的更换操作较为简单。

进一步的，在使用时喷吹管段处于刀片外侧的刀侧喷头转动安装在喷头座上，且转动轴线竖向延伸。划片机中一般刀片的外侧为操作空间，刀侧喷头绕竖向轴线转动安装，则其可以直接向操作空间内转动，不会与其他结构干涉，非常方便。

进一步的，刀侧喷头为包括水平边和竖直边的L形管，水平边构成喷吹管段，L形管通过其竖直边转动安装在喷头座上。L形管可以绕其自身的竖直边的轴线转动，可以最大程度的节省其转动所占空间，进而提高整个刀片冷却装置的紧凑性。

进一步的，喷头座上设有供用于连接冷却介质输送管道的接头安装的安装孔，喷头座内设有冷却介质流道，刀侧喷头密封转动安装在喷头座上并与冷却介质流道连通。通过在喷头座内设置冷却介质流道来连通刀侧喷头和冷却介质输送管道，占用的空间较小，可以提高整个刀片冷却装置的紧凑性，且连接较方便。

进一步的，喷头座内的冷却介质流道竖向延伸，喷头座内绕竖向轴线转动安装有空心轴，空心轴与喷头座的转动配合面之间安装有O形圈，竖直边与空心轴固定连接且竖直边的内腔与空心轴内腔连通。空心轴的外表面通过加工可以保证其圆度，进而可以保证其与喷头座的转动配合面之间的密封效果，而且刀侧喷头与空心轴的连接相比与喷头座的连接较为方便。

进一步的，空心轴、与空心轴的内腔直接连通的冷却介质流道及L形管的竖直边均同轴。这样设置，冷却介质流动较为顺畅，流阻较小。

本发明所提供的划片机采用以下技术方案：

该划片机包括机架、空气静压高速主轴和刀片冷却装置，刀片冷却装置安装在空气静压高速主轴的用于安装刀片的一端；刀片冷却装置包括固定座、刀片主冷却喷头和刀侧喷头组件，固定座用于固定安装在划片机的空气静压高速主轴的安装刀片的一端；刀片主冷却喷头安装在固定座上，用于正对刀片的前侧喷出冷却介质；刀侧喷头组件安装在固定座上，刀侧喷头组件包括：

喷头座；

刀侧喷头，安装在喷头座上，具有用于从刀片的轴向旁侧对刀片进行喷吹的喷吹管段；

在使用时喷吹管段处于刀片外侧的刀侧喷头转动或通过万向接头可摆动的安装在喷头座上，且能转动或摆动至在轴向上避开刀片的位置处。

本发明所提供的划片机的有益效果是：该划片机中的刀侧喷头组件在使用时喷吹管段位于刀片外侧的刀侧喷头转动或通过万向接头可摆动的安装在喷头座上，且能够转动或摆动至在轴向上避开刀片的位置处，当划片机需要更换刀片时，可以转动或摆动刀侧喷头，使其不能妨碍刀片的拆卸，这个过程，仅需转动或摆动刀侧喷头即可，而不需要将刀侧喷头拆除，使得刀片的更换操作较为简单。

进一步的，在使用时喷吹管段处于刀片外侧的刀侧喷头转动安装在喷头座上，且转动轴线竖向延伸。划片机中一般刀片的外侧为操作空间，刀侧喷头绕竖向轴线转动安装，则其可以直接向操作空间内转动，不会与其他结构干涉，非常方便。

进一步的，刀侧喷头为包括水平边和竖直边的L形管，水平边构成喷吹管段，L形管通过其竖直边转动安装在喷头座上。L形管可以绕其自身的竖直边的轴线转动，可以最大程度的节省其转动所占空间，进而提高整个划片机的紧凑性。

进一步的，喷头座上设有供用于连接冷却介质输送管道的接头安装的安装孔，喷头座内设有冷却介质流道，刀侧喷头密封转动安装在喷头座上并与冷却介质流道连通。通过在喷头座内设置冷却介质流道来连通刀侧喷头和冷却介质输送管道，占用的空间较小，可以提高整个划片机的紧凑性，且连接较方便。

进一步的，喷头座内的冷却介质流道竖向延伸，喷头座内绕竖向轴线转动安装有空心轴，空心轴与喷头座的转动配合面之间安装有O形圈，竖直边与空心轴固定连接且竖直边的内腔与空心轴内腔连通。空心轴的外表面通过加工可以保证其圆度，进而可以保证其与喷头座的转动配合面之间的密封效果，而且刀侧喷头与空心轴的连接相比与喷头座的连接较为方便。

进一步的，空心轴、与空心轴的内腔直接连通的冷却介质流道及L形管的竖直边均同轴。这样设置，冷却介质流动较为顺畅，流阻较小。

附图说明

图1是本发明所提供的划片机的实施例中的空气静压高速主轴及刀片冷却装置的部分结构示意图；

图2是图1中的结构的主视图；

图3是本发明所提供的划片机的实施例中的刀片冷却装置的结构示意图（未显示接头）；

图4是本发明所提供的划片机的实施例中的刀侧喷头组件的结构示意图；

图5是本发明所提供的划片机的实施例中的刀侧喷头组件的剖视图。

附图中：1-空气静压高速主轴，2-固定座，3-喷头座，4-空心轴，5-O形圈，6-固定板，7-冷却介质流道，8-长孔，9-第一喷头，10-第二喷头，11-刀片主冷却喷头，12-安装孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

本发明所提供的划片机的实施例：

如图1和图2所示，该划片机包括机架（图中未示出）、空气静压高速主轴1、安装在空气静压高速主轴1端部的刀片（图中未示出）和刀片冷却装置，空气静压高速主轴1安装在机架上，刀片冷却装置安装在空气静压高速主轴1的用于安装刀片的一端上，用于对刀片进行冷却。

如图1-图3所示，刀片冷却装置包括固定座2、刀片主冷却喷头11和刀侧喷头组件，固定座2固定安装在划片机的空气静压高速主轴1的安装刀片的一端，刀片主冷却喷头11安装在固定座2上，用于正对刀片的前侧喷出冷却介质；刀侧喷头组件安装在固定座2上，用于对刀片的侧面喷吹冷却介质。

如图1-图5所示，刀侧喷头组件包括喷头座3，喷头座3安装在固定座2上，在喷头座3上设有一个沿竖向方向上延伸的长孔8，喷头座3通过长孔8及配套螺钉安装在固定座2上，喷头座3上设置长孔8是为了方便喷头座3与固定座2在竖向上的相对位置可调，进而方便刀侧喷头组件在竖向上的位置可调，以方便对不同规格的刀片进行喷吹冷却。

如图1-图5所示，刀侧喷头组件还包括第一喷头9和第二喷头10，第一喷头9位于刀片背向空气静压高速主轴1的一侧，第二喷头10位于刀片朝向空气静压高速主轴1的一侧，第一喷头9和第二喷头10均安装在喷头座3上，第一喷头9和第二喷头10均为包括水平边和竖直边的L形管；两喷头的水平边均平行于刀片，且在两水平边上均设有朝向刀片的冷却介质喷口（图中未示出），冷却介质喷口用于向刀片喷吹冷却介质。

如图5所示，喷头座3内对应第一喷头9设有一个轴线沿竖向方向延伸的、上细下粗的两级阶梯孔，定义阶梯孔中较细的孔为上孔，较粗的孔为下孔；在下孔中安装有一个空心轴4，空心轴4与下孔转动配合且空心轴4的内腔与阶梯孔的内腔连通，空心轴4在竖向上的高度与下孔在竖向上的深度相等，空心轴4的上端面与阶梯孔内的朝下的台阶面接触；空心轴4的内腔为内径不变的直孔，且直孔的直径与第一喷头9的竖直边的外径适配，第一喷头9的竖直边伸入空心轴4的内腔内并通过强力胶粘接固定在空心轴4的内腔中，第一喷头9的竖直边的内腔与空心轴4的内腔连通；在喷头座3的底部固定有固定板6，固定板6上设有供第一喷头9的竖直边穿过的穿孔，该穿孔的内径与第一喷头9的竖直边的外径相等（当然，穿孔的内径也可以略大于第一喷头9的竖直边的外径），但该穿孔的内径小于空心轴4的外径，所以固定板6固定在喷头座3上后，可以对空心轴4进行竖向方向上的挡止，防止空心轴4向下脱离喷头座3；第一喷头9和第二喷头10构成该刀侧喷头组件的刀侧喷头，两喷头的水平边构成对应喷头的喷吹管段。

因为空心轴4能够相对于喷头座3绕其轴线转动，而第一喷头9的竖直边又与空心轴4固定，所以第一喷头9能够相对于喷头座3绕竖向轴线转动，而将其设置成L形管并使其能够绕其自身的竖直边的轴线转动，可以防止在其转动过程中占用较大的空间；而且，划片机中一般刀片背向空气静压高速主轴1的一侧为操作空间，第一喷头9绕竖向轴线转动，则其可以直接向操作空间内转动，不会与其他结构干涉；第一喷头9通过空心轴4转动安装在喷头座3上是因为空心轴4在加工过程中可以保证其外周面的圆度，进而使得空心轴4与阶梯孔的下孔的内周面之间的密封效果较好。

如图1、图3、图4和图5所示，喷头座3上设有供用于连接冷却介质输送管道的接头安装的安装孔12，安装孔12的下端与阶梯孔的上孔连通，阶梯孔中的上孔构成该喷头座3中的冷却介质流道7，冷却介质输送管道可以通过接头和冷却介质流道7向第一喷头9中输送冷却介质。冷却介质流道7、空心轴4和第一喷头9的竖直边同轴设置，这样可以使得冷却介质的流阻较小，流动较为顺畅。

如图5所示，空心轴4的外周面与阶梯孔的下孔的内周面之间设有O形圈5，O形圈5用来密封空心轴4的外周面与下孔的内周面之间的缝隙；另外，O形圈5与空心轴4的外周面及下孔的内周面之间存在摩擦力，所以在空心轴4相对于下孔转动时，不会出现空心轴4因松动而导致其自由转动的情况。

该划片机在使用时，第一喷头9和第二喷头10分别位于刀片的两侧，用于向刀片的两侧喷吹冷却介质；当刀片磨损到一定程度而需要更换时，转动第一喷头9，第一喷头9连同空心轴4能够一起绕空心轴4的轴线转动，从而在空气静压高速主轴1的轴向上避开刀片，进而可以方便的更换刀片，更换好新的刀片后再次将第一喷头9转动回原位，划片机继续工作。

本实施例中的划片机中，当需要更换刀片时，仅需转动第一喷头即可，而不需要将第一喷头拆除，使得刀片的更换操作较为简单。

当然，本发明所保护的划片机的技术方案不仅仅限于上述实施方式，还可以有其他的实施方式。

上述实施例中，第一喷头绕竖向轴线转动安装在喷头座上。在其他实施例中，第一喷头也可以绕水平轴线转动安装在喷头座上，如喷头座上设置一个轴线平行于空气静压高速主轴的轴线的安装孔，安装孔内转动装配一个空心轴，第一喷头为包括沿平行于空气静压高速主轴的轴线且在水平面内延伸的第一管段及垂直于第一管段并在水平面内延伸的第二管段的L形管，第二管段构成第一喷头的喷吹管段，第一管段与空心轴朝向喷头座外侧的一端固定，则在需要更换刀片时，可以向上或向下转动第二管段，从而使第二管段在空气静压高速主轴的轴向上避开刀片。

上述实施例中，两喷头的水平边均平行于刀片。在其他实施例中，两喷头的水平边也可以均与刀片夹有一定角度，同样可以使用。

上述实施例中，第一喷头为L形管，第一喷头的竖直边转动安装在喷头座上。在其他实施例中，第一喷头也可以为一段直管，该直管可以直接固定在一个转动轴上，从而实现其转动，如使上述实施例中的空心轴伸出喷头座一定距离，然后将直管固定在空心轴背向喷头座的一端，如此便可实现第一喷头转动安装在喷头座上，空心轴即构成上述转动轴；在其他实施例中，第一喷头可以为一段直管，喷头座上转动装配有一个转轴，转轴的轴线沿竖向延伸，第一喷头可以与转轴固定连接，然后通过转轴实现相对于喷头座的转动，第一喷头可以通过其他连接管路与冷却介质输送管道连通，从而实现向刀片喷吹冷却介质。

上述实施例中，喷头座上设置长孔，螺钉配合长孔使喷头座位置可调且可拆的安装在固定座上。在其他实施例中，也可以找准一个设定的位置，喷头座直接固定在该设定位置处，即喷头座位置不可调，同样可以使用，当然对于这种情况，一般会使第一喷头相对于喷头座在竖向方向上位置可调；喷头座也可以通过其他方式可拆安装在固定座上，如在喷头座的朝向固定座的一侧设置螺纹柱，在固定座上设置螺纹孔，通过螺纹连接的方式实现喷头座的可拆安装。

上述实施例中，第一喷头通过空心轴转动安装在喷头座上。在其他实施例中，第一喷头也可以通过其他方式转动安装在喷头座上，如可以在喷头座的阶梯孔的下孔内安装一个第一转动接头，第一转动接头与下孔的内周面转动密封配合，且第一转动接头的内腔与下介质流道连通，然后在第一喷头的竖直边的上端安装一个第二转动接头，第一喷头通过第二转动接头固定在第一转动接头上，则可通过两个转动接头实现第一喷头转动装配在喷头座上。

上述实施例中，冷却介质流道、空心轴及第一喷头的竖直边均同轴。在其他实施例中，三者也可以不同轴，只要保证三者连通即可。

上述实施例中，第一喷头转动安装在喷头座上。在其他实施例中，也可以在喷头座上设置一个万向接头，第一喷头通过万向接头可摆动的安装在喷头座上，万向接头的内腔与喷头座中的冷却介质流道连通，且万向接头的内腔与第一喷头的内腔连通；在划片机需要更换刀片时，可以将第一喷头摆开，使其不妨碍刀片的拆卸即可。

本发明还提供一种刀片冷却装置，该刀片冷却装置的结构与上述划片机中的刀片冷却装置的结构相同，此处不再赘述。另外，该刀片冷却装置不仅仅能用于划片机中，还可以用于其他的磨削、切削设备中。

本发明还提供一种刀侧喷头组件，该刀侧喷头组件的结构与上述划片机中的刀侧喷头组件的结构相同，此处不再赘述。另外，该刀侧喷头组件不仅仅能用于划片机中，还可以用于其他的磨削、切削设备中。

Claims (4)

1.刀侧喷头组件，包括：

喷头座；

刀侧喷头，安装在喷头座上，具有用于从刀片的轴向旁侧对刀片进行喷吹的喷吹管段；

其特征是，在使用时喷吹管段处于刀片外侧的刀侧喷头转动安装在喷头座上，且转动轴线竖向延伸，且能转动至在轴向上避开刀片的位置处，刀侧喷头为包括水平边和竖直边的L形管，水平边构成所述喷吹管段，L形管通过其竖直边转动安装在喷头座上，喷头座上设有供用于连接冷却介质输送管道的接头安装的安装孔，喷头座内对应刀片外侧的刀侧喷头设有轴线沿竖向延伸的、上细下粗的阶梯孔，所述阶梯孔具有较细的上孔和较粗的下孔，所述阶梯孔的上孔构成设置在喷头座内的冷却介质流道，所述安装孔的下端与阶梯孔的上孔连通，刀侧喷头密封转动安装在喷头座上并与冷却介质流道连通，喷头座内的冷却介质流道竖向延伸，喷头座内绕竖向轴线转动安装有空心轴，竖直边与空心轴固定连接且竖直边的内腔与空心轴内腔连通，所述空心轴安装在阶梯孔的下孔中，空心轴与下孔转动配合且空心轴的内腔与阶梯孔的内腔连通，空心轴与喷头座的转动配合面之间安装有O形圈，O形圈用来密封空心轴的外周面与下孔的内周面之间的缝隙，O形圈与空心轴的外周面及下孔的内周面之间存在摩擦力，在空心轴相对于下孔转动时，不会出现空心轴因松动而导致空心轴自由转动的情况。

2.根据权利要求1所述的刀侧喷头组件，其特征是，空心轴、与空心轴的内腔直接连通的冷却介质流道及L形管的竖直边均同轴。

3.一种刀片冷却装置，其特征是，包括：

固定座，用于固定安装在划片机的空气静压高速主轴的安装刀片的一端；

刀片主冷却喷头，安装在固定座上，用于正对刀片的前侧喷出冷却介质；

如权利要求1或2所述的刀侧喷头组件，安装在固定座上。

4.一种划片机，其特征是，包括：

机架；

空气静压高速主轴；

如权利要求3所述的刀片冷却装置，安装在空气静压高速主轴的用于安装刀片的一端。

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