CN202344129U - 应用于led激光切割的全自动上下料机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及应用于LED激光切割的全自动上下料机构，包括X轴传送单元、Y轴传送单元和Z轴传送单元，X轴传送单元的X轴滑板置于X轴直线滑轨中，X轴滑板与X轴滚珠丝杆构成螺旋传动副，X轴滚珠丝杆与X轴马达驱动连接，X轴滑板上安装旋转轴，旋转轴上设置第一吸盘和第二吸盘；Y轴传送单元的Y轴滑板置于Y轴直线滑轨中，Y轴滑板与Y轴滚珠丝杆构成螺旋传动副，Y轴滚珠丝杆与Y轴马达驱动连接，Y轴滑板上安装夹持机构；Z轴传送单元的Z轴滑板置于Z轴直线滑轨中，Z轴滑板与Z轴滚珠丝杆构成螺旋传动副，Z轴滚珠丝杆与Z轴马达驱动连接。应用于LED激光切割中实现全自动上下料，解决目前LED晶圆切割效率低下和人工操作的不稳定性问题。

Description

应用于LED激光切割的全自动上下料机构

技术领域

本实用新型涉及一种全自动上下料设备，尤其涉及一种应用于LED激光切割的全自动上下料机构。

背景技术

LED激光切割设备是用于蓝宝石衬底GaN蓝光LED晶圆切割的一种专用激光设备，蓝光LED晶圆通常是通过在蓝宝石基材上采用汽相成积工艺生长GaN晶体，最后在晶圆上采用丝网印刷技术加上电极形成若干个具有独立发光功能的LED发光单元。

目前激光切割技术已经成熟应用于蓝光LED晶圆切割，在生产的过程中，采用将蓝膜或白膜固定在一个钢环上，然后将LED晶圆片粘附在蓝膜或白膜上，为了LED晶圆片更好的搬运，将粘好晶圆片的钢环放进卡夹进行搬运，目前通用的一个卡夹容量为25片钢环，在加工的时候，通过人工方式将粘附有LED晶圆片的钢环从卡夹中取出，然后放在LED激光加工设备的加工平台上，人工调整LED晶圆片的加工参数，加工完成后再手动取料，放进用于搬运晶圆片的卡夹，整个过程中均为人工操作，据统计，一个熟练的操作人员，完成一次上料——取料——上料的循环，需要40秒至60秒，而高效率的LED晶圆切割设备加工时间在4分钟左右（不同种类的产品加工时间有差异），大量的时间消耗在人工上下料阶段，使得设备的有效利用率降低，采用全手工方式加工，每台设备均需配备一个操作人员，人工成本相应提高。由于人员流动引起的LED晶圆切割质量和产量得不到保证。  

为了克服LED晶圆切割设备提及的以上问题，需要研制一套针对LED晶圆切割设备的全自动上下料装置。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种应用于LED激光切割的全自动上下料机构，旨在有效解决目前LED晶圆切割效率低下和人工操作的不稳定性问题。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

应用于LED激光切割的全自动上下料机构，特点是：包括相互独立的呈X、Y、Z 轴向布置的X轴传送单元、Y轴传送单元和Z轴传送单元，X轴传送单元包括X轴滚珠丝杆、X轴直线滑轨、X轴马达和X轴滑板，X轴滑板置于X轴直线滑轨中，X轴滑板与X轴滚珠丝杆构成螺旋传动副，X轴滚珠丝杆与X轴马达驱动连接，X轴滑板上安装有旋转轴，旋转轴通过同步带与马达驱动连接，旋转轴上设置有第一吸盘和第二吸盘，第二吸盘包含第二吸盘汽缸、第二吸盘支架和吸嘴，第二吸盘汽缸的底座固定在旋转轴上，第二吸盘汽缸的活塞杆与第二吸盘支架驱动连接，第二吸盘支架上布置有吸嘴，第一吸盘包含第一吸盘汽缸、第一吸盘支架和吸嘴，第一吸盘汽缸的底座固定在旋转轴上，第一吸盘汽缸的活塞杆与第一吸盘支架驱动连接，第一吸盘支架上布置有吸嘴；

Y轴传送单元包括Y轴滚珠丝杆、Y轴直线滑轨、Y轴马达和Y轴滑板，Y轴滑板置于Y轴直线滑轨中，Y轴滑板与Y轴滚珠丝杆构成螺旋传动副，Y轴滚珠丝杆与Y轴马达驱动连接，Y轴滑板上安装有夹持机构，夹持机构包含汽缸和夹板，汽缸的活塞杆与夹板驱动连接；

Z轴传送单元包括Z轴滚珠丝杆、Z轴直线滑轨、Z轴马达和Z轴滑板，Z轴滑板置于Z轴直线滑轨中，Z轴滑板与Z轴滚珠丝杆构成螺旋传动副，Z轴滚珠丝杆与Z轴马达驱动连接。

进一步地，上述的应用于LED激光切割的全自动上下料机构，所述Z轴传送单元上安装有第一传感器。

更进一步地，上述的应用于LED激光切割的全自动上下料机构，所述夹板上安装有第二传感器。

再进一步地，上述的应用于LED激光切割的全自动上下料机构，所述第一吸盘与第二吸盘在周向呈90°夹角。

本实用新型技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本实用新型应用于LED激光切割中实现全自动上下料，解决目前LED晶圆切割效率低下和人工操作的不稳定性问题，提高设备利用效率，减少人为的因素，节省成本，Z轴传送单元对卡夹中每层的钢环的上下位置进行调整，Y轴传送单元和夹持机构将钢环从卡夹中取出、放回，第一吸盘、第二吸盘和旋转轴配合将加工完成和未加工LED晶圆片进行取放料，X轴传送单元将LED晶圆片从待加工区域与加工载台处进行快速切换；在进行加工和待加工的LED晶圆片的切换过程只需6秒钟时间，其余动作均在晶圆片加工时间段（约4分钟）完成，一个人工可以同时操作多台设备。在使用过程中，实现全自动加工，不需要人工进行干预，对人员的技能要求也降低很多，操作人员只需要将卡夹放在Z轴传送单元上，直接选择加工就可以完成。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型的结构示意图；

图2：X轴传送单元的结构示意图；

图3：Y轴传送单元的结构示意图；

图4：Z轴传送单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，应用于LED激光切割的全自动上下料机构，包括相互独立的呈X、Y、Z 轴向布置的X轴传送单元4、Y轴传送单元2和Z轴传送单元1，如图2所示，X轴传送单元4包括X轴滚珠丝杆9、X轴直线滑轨10、X轴马达16和X轴滑板13，X轴滑板13置于X轴直线滑轨10中，X轴滑板13与X轴滚珠丝杆9构成螺旋传动副，X轴滚珠丝杆9与X轴马达16驱动连接，X轴滑板13上安装有旋转轴3，旋转轴3通过同步带12与马达驱动连接，旋转轴3上设置有第一吸盘5和第二吸盘7，第一吸盘5与第二吸盘7在周向呈90°夹角，第二吸盘7包含第二吸盘汽缸15、第二吸盘支架17和吸嘴18，第二吸盘汽缸15的底座固定在旋转轴3上，第二吸盘汽缸15的活塞杆与第二吸盘支架17驱动连接，第二吸盘支架17上布置有吸嘴18，第一吸盘5包含第一吸盘汽缸30、第一吸盘支架和吸嘴，第一吸盘汽缸30的底座固定在旋转轴3上，第一吸盘汽缸30的活塞杆与第一吸盘支架驱动连接，第一吸盘支架上布置有吸嘴；

如图3所示，Y轴传送单元2包括Y轴滚珠丝杆23、Y轴直线滑轨、Y轴马达24和Y轴滑板22，Y轴滑板22置于Y轴直线滑轨中，Y轴滑板22与Y轴滚珠丝杆23构成螺旋传动副，Y轴滚珠丝杆23与Y轴马达24驱动连接，Y轴滑板22上安装有夹持机构29，夹持机构29包含汽缸19和夹板20，汽缸19的活塞杆与夹板20驱动连接，夹板20上安装有用于检测钢环的第二传感器21；

如图4所示，Z轴传送单元1包括Z轴滚珠丝杆26、Z轴直线滑轨27、Z轴马达25和Z轴滑板，Z轴滑板置于Z轴直线滑轨27中，Z轴滑板与Z轴滚珠丝杆26构成螺旋传动副，Z轴滚珠丝杆26与Z轴马达25驱动连接，Z轴滑板上安装有卡夹8，Z轴传送单元1上安装有用于检测钢环的第一传感器28。

Z轴传送单元1对卡夹8中每层的钢环的上下位置进行调整，Y轴传送单元2和夹持机构29将钢环从卡夹8中取出、放回，第一吸盘5、第二吸盘7和旋转轴3配合将加工完成和未加工LED晶圆片进行取放料，X轴传送单元将LED晶圆片从待加工区域与加工载台处进行快速切换。

X轴传送单元4、Y轴传送单元2和Z轴传送单元1都有独立的驱动源，各自滑板的移动采用直线滑轨导向，滚珠丝杆和马达作为驱动源。旋转轴3采用轴承14作为支撑，马达和同步带作为驱动。夹持机构29采用汽缸作为驱动源带动夹板进行抓紧或松开的动作，第一吸盘5、第二吸盘7采用汽缸作为驱动源，吸嘴通过真空将钢环吸住，第一汽缸吸盘5、第二吸盘7上下运动。夹持机构29安装在Y轴滑板22上，通过Y轴的前进和后退，实现将钢环从卡夹中取出和放回的功能，第一吸盘5、第二吸盘7固定在旋转轴上，旋转轴3固定在X轴滑板13上，第一吸盘5、第二吸盘7在工作中将钢环抓起和放下，旋转轴可快速切换第一吸盘5、第二吸盘7的位置，使已加工和未加工的晶圆片在加工处进行快速的切换。跟随X轴滑板13的移动，使得加工和未加工的晶圆片进行取、放的切换。

上述装置应用于LED激光切割全自动上下料时，其具体步骤为：

步骤①：Z轴传送单元1上升，位于Z轴传送单元上的感应器28检测卡夹8中是否有钢环，当检测到有钢环时，Y轴传送单元2的Y轴滑板22带着夹持机构29运动，将夹持机构29向前伸进钢环，汽缸19带动夹板20闭合，将钢环夹住，Y轴滑板22带着夹持机构29向后运动，将钢环移至指定位置后，汽缸19带动夹板20张开，Y轴滑板22带着夹持机构29继续向后运动一定距离停止。第一吸盘5的第一吸盘汽缸30驱动第一吸盘支架从而带动吸嘴向下，吸嘴通过真空将钢环吸住，第一吸盘汽缸30驱动第一吸盘支架从而带动吸嘴向上运动，将钢环吸附起来；

步骤②：X轴传送单元4的X轴滑板13带动旋转轴3移至加工载台6，第一吸盘5的第一吸盘汽缸30驱动第一吸盘支架从而带动吸嘴向下运动，同时关闭真空，将钢环放在加工载台6上，放下钢环后，第一吸盘5的第一吸盘汽缸30驱动第一吸盘支架从而带动吸嘴向上运动，第一吸盘5升起，此时LED晶圆片开始加工；

步骤③：在加工的同时，X轴传送单元4的X轴滑板13带动旋转轴3向Y轴传送单元2放钢环的位置运动，到达位置后，Y轴滑板22带着夹持机构29向Z轴传送单元3位置移动，Z轴传送单元向上运动一层钢环的位置，夹持机构29通过头部的感应器21判断该层位置钢环，判断是否有钢环，汽缸19带动夹板20闭合，Y轴滑板22带动夹持机构29向后运动，到达指定位置后，夹板20松开，Y轴滑板22继续向后运动一定距离停下，第一吸盘5的第一吸盘汽缸30驱动第一吸盘支架从而带动吸嘴向下，通过真空将钢环吸住，第一吸盘汽缸30向上运动，将钢环吸附起来；

步骤④：旋转轴3带动第一吸盘5和第二吸盘7旋转90°；

步骤⑤：X轴滑板13带动旋转轴3运动至加工载台6处，等待加工完成，加工完成后，第二吸盘7的第二吸盘汽缸15驱动第二吸盘支架17从而带动吸嘴18向下运动，吸嘴18真空吸附住钢环，第二吸盘7的第二吸盘汽缸15驱动第二吸盘支架17从而带动吸嘴18向上运动，吸附起已加工完成晶圆片钢环；

步骤⑥：旋转轴3顺时针旋转90°，将未加工的带晶圆片钢环，第一吸盘5的第一吸盘汽缸30驱动第一吸盘支架从而带动吸嘴向下运动，同时关闭真空，将钢环放在加工载台6上，放下钢环后，第一吸盘汽缸30向上运动，第一吸盘5升起，开始新一片晶圆片加工；

步骤⑦：X轴滑板13带动旋转轴3向Y轴传送单元2放钢环的位置运动，到达位置后，旋转轴3逆时针旋转90°，第二吸盘7的第二吸盘汽缸15向下运动，关闭真空，将完成加工的晶圆片放下，汽缸19将夹板20打开，Y轴滑板22带动夹持机构29向Z轴传送单元位置移动，当夹持机构头部的感应器21感应有钢环后，Y轴滑板22一直向前运动指定位置，将加工完成的钢环放回钢环在卡夹原来的位置，Y轴滑板22带动夹持机构29向后移动指定距离， Z轴传送单元向上运动一层钢环的位置，Y轴滑板22带动夹持机构29向前移动指定距离，夹持机构29通过头部的感应器21判断该层位置钢环，判断是否有钢环，汽缸19带动夹板20闭合，Y轴滑板22带动夹持机构29向后运动，到达指定位置后，夹板20松开，Y轴滑板22继续向后运动一定距离停下；

步骤⑧：旋转轴3顺时针旋转90°，第一吸盘5的第一吸盘汽缸30驱动第一吸盘支架从而带动吸嘴向下，通过真空将钢环吸住，第一吸盘汽缸30向上运动，将钢环吸附起来；

重复步骤④~步骤⑧直至所有晶圆片全部加工完成。在整个加工过程中，步骤⑤、步骤⑥为已加工晶圆片和未加工晶圆片的上下料时间，由于采用旋转吸盘，比单工位上下料大大缩短时间。

综上所述，本实用新型应用于LED激光切割中全自动上下料，解决目前LED晶圆切割效率低下和人工操作的不稳定性问题，提高设备利用效率，减少人为的因素，节省成本，在进行加工和待加工的LED晶圆片的切换过程只需6秒钟时间，其余动作均在晶圆片加工时间段（约4分钟）完成，从时间效益来讲，2个卡夹（50片晶圆片）总的上下料时间为5分钟，如果采用人工上下料，其上下料的总时间在，33分钟至50分钟，对于全自动，加工完成2个卡夹的总时间在（4+0.1）X50=205分钟约3.5小时），一个人工可以同时操作多台设备。在使用过程中，实现全自动加工，不需要人工进行干预，对人员的技能要求也降低很多，操作人员只需要将卡夹放在Z轴传送单元上，直接选择加工就可以完成。

需要理解到的是：以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.应用于LED激光切割的全自动上下料机构，其特征在于：包括相互独立的呈X、Y、Z 轴向布置的X轴传送单元（4）、Y轴传送单元（2）和Z轴传送单元（1），X轴传送单元（4）包括X轴滚珠丝杆（9）、X轴直线滑轨（10）、X轴马达（16）和X轴滑板（13），X轴滑板（13）置于X轴直线滑轨（10）中，X轴滑板（13）与X轴滚珠丝杆（9）构成螺旋传动副，X轴滚珠丝杆（9）与X轴马达（16）驱动连接，X轴滑板（13）上安装有旋转轴（3），旋转轴（3）通过同步带（12）与马达驱动连接，旋转轴（3）上设置有第一吸盘（5）和第二吸盘（7），第二吸盘（7）包含第二吸盘汽缸（15）、第二吸盘支架（17）和吸嘴（18），第二吸盘汽缸（15）的底座固定在旋转轴（3）上，第二吸盘汽缸（15）的活塞杆与第二吸盘支架（17）驱动连接，第二吸盘支架（17）上布置有吸嘴（18），第一吸盘（5）包含第一吸盘汽缸（30）、第一吸盘支架和吸嘴，第一吸盘汽缸（30）的底座固定在旋转轴（3）上，第一吸盘汽缸（30）的活塞杆与第一吸盘支架驱动连接，第一吸盘支架上布置有吸嘴；

Y轴传送单元（2）包括Y轴滚珠丝杆（23）、Y轴直线滑轨、Y轴马达（24）和Y轴滑板（22），Y轴滑板（22）置于Y轴直线滑轨中，Y轴滑板（22）与Y轴滚珠丝杆（23）构成螺旋传动副，Y轴滚珠丝杆（23）与Y轴马达（24）驱动连接，Y轴滑板（22）上安装有夹持机构（29），夹持机构（29）包含汽缸（19）和夹板（20），汽缸（19）的活塞杆与夹板（20）驱动连接；

Z轴传送单元（1）包括Z轴滚珠丝杆（26）、Z轴直线滑轨（27）、Z轴马达（25）和Z轴滑板，Z轴滑板置于Z轴直线滑轨（27）中，Z轴滑板与Z轴滚珠丝杆（26）构成螺旋传动副，Z轴滚珠丝杆（26）与Z轴马达（25）驱动连接。

2.根据权利要求1所述的应用于LED激光切割的全自动上下料机构，其特征在于：所述Z轴传送单元（1）上安装有第一传感器。

3.根据权利要求1所述的应用于LED激光切割的全自动上下料机构，其特征在于：所述夹板（20）上安装有第二传感器。

4.根据权利要求1所述的应用于LED激光切割的全自动上下料机构，其特征在于：所述第一吸盘（5）与第二吸盘（7）在周向呈90°夹角。

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