CN114905173A - 一种硬脆性材料的激光划线手动夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，属于激光加工领域，包括夹具安装板、用于夹紧材料一边的弹性夹紧机构、用于对材料上与弹性夹紧机构夹紧一边相对一边进行定位的第一定位组件、用于对材料上与弹性夹紧机构夹紧一边相邻一边进行定位的第二定位组件和用于对材料底面进行支撑的支撑组件。本发明的有益效果是：采用弹性夹紧机构和定位机构配合实现固定和夹紧硬脆性材料，在夹紧材料时，先拉动弹性夹紧机构，并将材料放置在支撑组件上使其相邻两边与第一定位组件和第二定位组件相抵靠，然后释放弹性夹紧机构将材料第三边固定，从而将材料夹紧，达到夹紧定位的目的。

Description

一种硬脆性材料的激光划线手动夹具

技术领域

本发明涉及激光加工领域，具体而言，涉及一种硬脆性材料的激光划线手动夹具。

背景技术

半导体行业、面板显示行业、PCB行业及3C行业的硬脆性材料常见的有陶瓷材料、硅晶片、石英玻璃、蓝宝石等材料。他们加工出来的产品要求精度高，产品质量一致性好，且价格昂贵；故用于加工这些材料的设备、部件创新设计，只要有利于产品生产力的提高，都十分有必要。在加工这些硬脆性材料的加工方法中，有一种半切的激光加工方法很常用；就是采用激光刻线的方法，在材料表面刻划一定深度的细槽，然后采用裂片的方式把它分离，得到我们需要的零件。激光刻线品质的好坏直接影响产品的加工质量。影响激光刻线品质的因素有：1、激光器的选择，激光光路的设计等光学系统；2、激光工艺方法，如：工艺参数的设置、是否吹气及气体的选择等；3、自动夹具结构的设计要一致性好，自动夹持加工；4、运动平台的控制及结构设计；5、烟尘吸附方式等等。自动夹具结构对激光刻线品质好坏是关键因素之一。

当前半导体行业、面板显示行业、PCB行业及3C行业的陶瓷材料激光划线加工传统夹具，在金属平台上钻小孔，把待加工陶瓷材料安装到金属平台上吸附紧后进行激光划线加工即可。如图1所示，包括由夹具底板102、吸附平台104、封腔103和用于支撑吸附平台104的夹具支撑105，封腔103与104吸附平台形成密封腔，吸附陶瓷片风机接口101安装在封腔103上，连接抽风管，用于吸附紧陶瓷片、放松陶瓷片；把材料放在夹具吸附平台104上，上真空，吸附紧透明硬脆性材料；等待激光划线加工后，破真空，取下硬脆行材料到下道工艺进行裂片，把划线后需要的产品剥离出来。

此传统夹具可以一次安装多片陶瓷来进行激光加工，但存在以下缺点：

(1)当陶瓷片不平时，陶瓷片与吸附平台不能紧密贴合，吸附不紧；当进行陶瓷划片激光加工时，陶瓷片容易松动，被激光切割头吹飞，破坏陶瓷片，产生不良品。

(2)吸附平台上的吸附孔容易堵塞，不能吸附紧陶瓷；当进行陶瓷划片激光加工时，陶瓷片容易松动，被激光切割头吹飞，产生不良品。

当用此夹具对陶瓷材料进行激光划线加工时，容易吸附不紧陶瓷而产生NG产品。

发明内容

为克服现有技术中激光划线夹具存在的吸附孔容易堵塞、不能吸附紧陶瓷片、陶瓷片容易松动等问题，本发明提供了一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，所述材料为方形，包括夹具安装板、用于夹紧材料一边的弹性夹紧机构、用于对材料上与所述弹性夹紧机构夹紧一边相对一边进行定位的第一定位组件、用于对材料上与所述弹性夹紧机构夹紧一边相邻一边进行定位的第二定位组件和用于对材料底面进行支撑的支撑组件，所述弹性夹紧机构、所述第一定位组件、所述第二定位组件、所述支撑组件均安装在所述夹具安装板上。

采用弹性夹紧机构和定位机构配合实现固定和夹紧硬脆性材料，在夹紧材料时，先拉动弹性夹紧机构，并将材料放置在支撑组件上使其相邻两边与第一定位组件和第二定位组件相抵靠，然后释放弹性夹紧机构将材料第三边固定，从而将材料夹紧，达到夹紧定位的目的。

弹性夹紧机构和定位机构配合定位和夹紧硬脆性材料，即使硬脆性材料不平，也能夹紧，不会出现激光划线把硬脆性材料吹飞的情况，产生报废品。

优选地，所述弹性夹紧机构包括夹紧基座、夹紧定位柱和用于控制所述夹紧定位柱将材料夹紧或松开的弹簧拉手组件，所述夹紧基座固定安装在所述夹具安装板上，所述夹紧定位柱通过销轴安装在所述夹紧基座上并可沿所述销轴轴线方向旋转，所述销轴轴线与所述弹性夹紧机构夹紧材料一边平行，所述弹簧拉手组件安装在所述夹紧定位柱上。

优选地，所述弹簧拉手组件包括弹簧拉手和套设在所述弹簧拉手上的弹簧，所述弹簧拉手包括拉手柄和拉手杆，所述夹紧定位柱上安装所述销轴的上部位置形成有定位柱拉手孔，所述夹紧基座上形成有基座拉手孔，所述拉手杆套设在所述夹紧基座上的基座拉手孔和所述夹紧定位柱上的所述定位柱拉手孔内，所述拉手柄位于所述拉手杆上远离材料一端，所述弹簧设置在所述拉手杆上远离所述拉手柄一端；所述弹簧远离所述拉手柄一端固定安装在所述拉手杆上，另一端顶抵在所述夹紧定位柱上。

在放置材料时，用手拉动拉手柄，使夹紧定位柱向外旋转，将材料放置好后，释放拉手柄将材料夹紧；由于弹簧具有一定的弹性，在夹紧材料的过程中，可使夹紧定位柱处于不同的旋转位置，从而能对不同尺寸大小的陶瓷进行夹持激光划线，实现柔性生产。

优选地，所述夹紧定位柱顶端形成有用于夹紧材料一边的倒圆台。

优选地，所述第一定位组件包括两个第一定位柱，两个第一定位柱中心轴所在平面与其定位材料的边所在直线平行，所述第一定位柱顶端形成有用于夹紧材料一边的倒圆台。

优选地，所述第二定位组件包括一个第二定位柱，所述第二定位柱顶端形成有用于夹紧材料一边的倒圆台。这里在夹紧定位柱顶端、第一定位柱顶端和第二定位柱顶端设置倒圆台，可将材料的边卡在倒圆台下，起到夹紧的作用。

优选地，所述夹具安装板为方形，其相对两边边缘分别设置有两个所述弹性夹紧机构，所述夹具安装板中间沿所述弹性夹紧机构所在边长度方向设置有两个所述第一定位组件，两个所述第一定位组件在所述弹性夹紧机构所在边长度方向上与两个所述弹性夹紧机构相对应设置，所述夹具安装板中间与所述弹性夹紧机构所在边垂直方向设置有两个所述第二定位组件，所述两个第一定位组件连线与两个所述第一定位组件连线垂直；且以连线交点为中心，两个所述第二定位组件、两个第一定位组件在夹具安装板上中心对称。这里，可以同时装夹多片硬脆性材料，具体是指4片，每片硬脆性材料都能定位夹紧。

优选地，每个第一定位组件与位于相对两边的两个所述弹性夹紧机构中间分别设置有所述支撑组件。

优选地，所述支撑组件为柱形，其上下两面平行度≤0.02mm、平面度≤0.02mm。

优选地，还包括夹具底板和夹具支撑，所述夹具安装板下表面通过夹具支撑安装在所述夹具底板上，且所述夹具安装板上下两面平行度≤0.02mm、平面度≤0.02mm。

有益效果：

采用本发明技术方案产生的有益效果如下：

(1)采用弹性夹紧机构和定位机构配合实现固定和夹紧硬脆性材料，在夹紧材料时，先拉动弹性夹紧机构，并将材料放置在支撑组件上使其相邻两边与第一定位组件和第二定位组件相抵靠，然后释放弹性夹紧机构将材料第三边固定，从而将材料夹紧，达到夹紧定位的目的。

(2)在夹紧定位柱顶端、第一定位柱顶端和第二定位柱顶端设置倒圆台，可将材料的边卡在倒圆台下，起到夹紧的作用，能支撑夹紧硬脆性材料，硬脆性材料激光划线加工时能夹持牢固，不会被切割头气体吹飞。

(3)弹性夹紧机构和定位机构配合定位和夹紧硬脆性材料，即使硬脆性材料不平，也能夹紧，不会出现激光划线把硬脆性材料吹飞的情况，产生报废品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是陶瓷材料激光划线加工传统夹具结构图；

图2是本发明较佳之激光划线手动夹具立体结构图；

图3是本发明较佳之弹性夹紧机构立体结构图；

图4是本发明较佳之激光划线手动夹具夹持材料结构立体图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本实施方式采用弹性夹紧机构和定位机构配合实现固定和夹紧硬脆性材料，在夹紧材料时，先拉动弹性夹紧机构，并将材料放置在支撑组件上使其相邻两边与第一定位组件和第二定位组件相抵靠，然后释放弹性夹紧机构将材料第三边固定，从而将材料夹紧，达到夹紧定位的目的。具体实施方式如下：

如图2至4所示，硬脆性材料的激光划线手动夹具，包括夹具安装板1、用于夹紧材料100一边的弹性夹紧机构2、用于对材料100上与所述弹性夹紧机构2夹紧一边相对一边进行定位的第一定位组件3、用于对材料上与所述弹性夹紧机构夹紧一边相邻一边进行定位的第二定位组件4和用于对材料100底面进行支撑的支撑组件5，所述弹性夹紧机构、所述第一定位组件、所述第二定位组件、所述支撑组件均安装在所述夹具安装板1上，所述材料100为方形。

采用弹性夹紧机构和定位机构配合实现固定和夹紧硬脆性材料，在夹紧材料时，先拉动弹性夹紧机构，并将材料放置在支撑组件上使其相邻两边与第一定位组件和第二定位组件相抵靠，然后释放弹性夹紧机构将材料第三边固定，从而将材料夹紧，达到夹紧定位的目的。

弹性夹紧机构和定位机构配合定位和夹紧硬脆性材料，即使硬脆性材料不平，也能夹紧，不会出现激光划线把硬脆性材料吹飞的情况，产生报废品。

弹性夹紧机构2包括夹紧基座21、夹紧定位柱22和用于控制所述夹紧定位柱22将材料夹紧或松开的弹簧拉手组件23，所述夹紧基座21固定安装在所述夹具安装板1上，所述夹紧定位柱22通过销轴24安装在所述夹紧基座21上并可沿所述销轴轴线方向旋转，所述销轴轴线与所述弹性夹紧机构夹紧材料100一边平行，所述弹簧拉手组件23安装在所述夹紧定位柱22上。

其中，夹紧基座21用SUS 304不锈钢加工，要求强度高，安装在夹具安装板1上。夹紧定位柱22采用工具钢加工，表面淬火，硬度≥58HRC。

弹簧拉手组件23包括弹簧拉手231和套设在所述弹簧拉手231上的弹簧232，所述弹簧拉手231包括拉手柄233和拉手杆234，所述夹紧定位柱22上安装所述销轴24的上部位置形成有定位柱拉手孔(图中未示出)，所述夹紧基座上形成有基座拉手孔(图中未示出)，所述拉手杆534套设在所述夹紧基座21上的基座拉手孔和所述夹紧定位柱上的所述定位柱拉手孔内，所述拉手柄233位于所述拉手杆234上远离材料100一端，所述弹簧设置在所述拉手杆上远离所述拉手柄一端；所述弹簧远离所述拉手柄一端固定安装在所述拉手杆上，另一端顶抵在所述夹紧定位柱上。弹簧拉手231采用不锈钢加工。弹簧拉手穿过弹簧，卡在弹簧拉手与夹紧定位柱之间，产生弹力，夹紧硬脆性材料。

在放置材料时，用手拉动拉手柄，使夹紧定位柱向外旋转，将材料放置好后，释放拉手柄将材料夹紧；由于弹簧具有一定的弹性，在夹紧材料的过程中，可使夹紧定位柱处于不同的旋转位置，从而能对不同尺寸大小的陶瓷进行夹持激光划线，实现柔性生产。

夹紧定位柱22顶端形成有用于夹紧材料一边的倒圆台。

第一定位组件3包括两个第一定位柱，两个第一定位柱中心轴所在平面与其定位材料的边所在直线平行，所述第一定位柱顶端形成有用于夹紧材料一边的倒圆台。

优选地，所述第二定位组件4包括一个第二定位柱，所述第二定位柱顶端形成有用于夹紧材料一边的倒圆台。这里在夹紧定位柱顶端、第一定位柱顶端和第二定位柱顶端设置倒圆台，可将材料的边卡在倒圆台下，起到夹紧的作用。第一定位柱和第二定位柱采用SUS 304不锈钢加工，脆性材料装夹定位用。

夹具安装板1为方形，其相对两边边缘分别设置有两个所述弹性夹紧机构，所述夹具安装板中间沿所述弹性夹紧机构所在边长度方向设置有两个所述第一定位组件，两个所述第一定位组件在所述弹性夹紧机构所在边长度方向上与两个所述弹性夹紧机构相对应设置，所述夹具安装板中间与所述弹性夹紧机构所在边垂直方向设置有两个所述第二定位组件，所述两个第一定位组件连线与两个所述第一定位组件连线垂直；且以连线交点为中心，两个所述第二定位组件、两个第一定位组件在夹具安装板上中心对称。这里，可以同时装夹多片硬脆性材料，具体是指4片，每片硬脆性材料都能定位夹紧。

每个第一定位组件与位于相对两边的两个所述弹性夹紧机构5中间分别设置有所述支撑组件5。支撑组件5为柱形，其上下两面平行度≤0.02mm、平面度≤0.02mm。

作为一种优选的实施方式，还包括夹具底板6和夹具支撑7，所述夹具安装板下表面通过夹具支撑安装在所述夹具底板上，且所述夹具安装板上下两面平行度≤0.02mm、平面度≤0.02mm，夹具安装板1采用机械性能更好的铝合金7075材质加工。

夹具底板6采用机械性能更好的铝合金7075材质加工，要求加工精度高，上下为安装面，要求平行度≤0.02mm、平面度≤0.02mm。

夹具支撑7安装在夹具底板6上，支撑夹具安装板1，要求与夹具底板6、夹具安装板1接触面平行度≤0.02mm、平面度≤0.02mm；且要求成对加工，保证与夹具底板、夹具安装板接触面方向尺寸一致；夹具支撑7采用机械性能更好的SUS 304不锈钢加工，要求加工精度高，上面为支撑面，下面为安装接触面，安装在夹具安装板上，每套夹具4件，要求一起加工，保证上下两面高度一致。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，所述材料为方形，其特征在于，包括夹具安装板、用于夹紧材料一边的弹性夹紧机构、用于对材料上与所述弹性夹紧机构夹紧一边相对一边进行定位的第一定位组件、用于对材料上与所述弹性夹紧机构夹紧一边相邻一边进行定位的第二定位组件和用于对材料底面进行支撑的支撑组件，所述弹性夹紧机构、所述第一定位组件、所述第二定位组件、所述支撑组件均安装在所述夹具安装板上。

2.根据权利要求1所述的一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，其特征在于，所述弹性夹紧机构包括夹紧基座、夹紧定位柱和用于控制所述夹紧定位柱将材料夹紧或松开的弹簧拉手组件，所述夹紧基座固定安装在所述夹具安装板上，所述夹紧定位柱通过销轴安装在所述夹紧基座上并可沿所述销轴轴线方向旋转，所述销轴轴线与所述弹性夹紧机构夹紧材料一边平行，所述弹簧拉手组件安装在所述夹紧定位柱上。

3.根据权利要求2所述的一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，其特征在于，所述弹簧拉手组件包括弹簧拉手和套设在所述弹簧拉手上的弹簧，所述弹簧拉手包括拉手柄和拉手杆，所述夹紧定位柱上安装所述销轴的上部位置形成有定位柱拉手孔，所述夹紧基座上形成有基座拉手孔，所述拉手杆套设在所述夹紧基座上的基座拉手孔和所述夹紧定位柱上的所述定位柱拉手孔内，所述拉手柄位于所述拉手杆上远离材料一端，所述弹簧设置在所述拉手杆上远离所述拉手柄一端；所述弹簧远离所述拉手柄一端固定安装在所述拉手杆上，另一端顶抵在所述夹紧定位柱上。

4.根据权利要求3所述的一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，其特征在于，所述夹紧定位柱顶端形成有用于夹紧材料一边的倒圆台。

5.根据权利要求1所述的一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，其特征在于，所述第一定位组件包括两个第一定位柱，两个第一定位柱中心轴所在平面与其定位材料的边所在直线平行，所述第一定位柱顶端形成有用于夹紧材料一边的倒圆台。

6.根据权利要求1所述的一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，其特征在于，所述第二定位组件包括一个第二定位柱，所述第二定位柱顶端形成有用于夹紧材料一边的倒圆台。

7.根据权利要求1所述的一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，其特征在于，所述夹具安装板为方形，其相对两边边缘分别设置有两个所述弹性夹紧机构，所述夹具安装板中间沿所述弹性夹紧机构所在边长度方向设置有两个所述第一定位组件，两个所述第一定位组件在所述弹性夹紧机构所在边长度方向上与两个所述弹性夹紧机构相对应设置，所述夹具安装板中间与所述弹性夹紧机构所在边垂直方向设置有两个所述第二定位组件，所述两个第一定位组件连线与两个所述第一定位组件连线垂直；且以连线交点为中心，两个所述第二定位组件、两个第一定位组件在夹具安装板上中心对称。

8.根据权利要求7所述的一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，其特征在于，每个第一定位组件与位于相对两边的两个所述弹性夹紧机构中间分别设置有所述支撑组件。

9.根据权利要求8所述的一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，其特征在于，所述支撑组件为柱形，其上下两面平行度≤0.02mm、平面度≤0.02mm。

10.根据权利要求1所述的一种硬脆性材料的激光划线手动夹具，其特征在于，还包括夹具底板和夹具支撑，所述夹具安装板下表面通过夹具支撑安装在所述夹具底板上，且所述夹具安装板上下两面平行度≤0.02mm、平面度≤0.02mm。

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