CN207494803U - 一种蓝宝石切片装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种蓝宝石切片装置，包括搬运模组，在搬运模组的搬运路线上依次设置有进料模组、定位台模组、裂片模组和出料模组；还包括划线激光器和裂片激光器，划线激光器的划线激光发射口设置在定位台模组上方，定位台模组的上方还设有划线相机；裂片激光器的裂片激光发射口设置在裂片模组的上方，裂片模组的上方还设有裂片相机；划线激光器包括皮秒激光器，裂片激光器包括CO2激光器。本实用新型结构简单，大大降低了蓝宝石切片的设备和人工成本，提高了蓝宝石切片的效率。
Description
技术领域
本实用新型属于蓝宝石加工技术领域，具体涉及一种蓝宝石切片装置。
背景技术
蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(α-Al2O3)的单晶，又称为刚玉，蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐冲刷，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，因而被广泛的应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能使蓝宝石晶体成为实际应用的半导体GaN/Al2O3发光二极管(LED)，大规模集成电路SOI和SOS及超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。例如作为保护盖应用于摄像头模组中或者作为前盖应用于手机以利用耐磨、抗击的特性保护镜头模组及手机。
然而，蓝宝石的硬度很高，加工困难，与之形成对比的是纳秒激光，在材料蒸发以前就已经将热量传导给了周围的材料，因此会产生毛刺、微裂纹、变形等缺陷，需要在切割后再进行研磨抛光处理，导致制程漫长，效率低下。随着市场要求的不断提高，对蓝宝石切割设备提出了更高的要求，因此迫切需要加工缺陷少产能高的集成设备。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种蓝宝石切片装置，制程短，效率高，以克服背景技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种蓝宝石切片装置，包括搬运模组，在搬运模组的搬运路线上依次设置有进料模组、定位台模组、裂片模组和出料模组；还包括划线激光器和裂片激光器，划线激光器的划线激光发射口设置在定位台模组上方，定位台模组的上方还设有划线相机；裂片激光器的裂片激光发射口设置在裂片模组的上方，裂片模组的上方还设有裂片相机；划线激光器包括皮秒激光器，裂片激光器包括CO2激光器。
较佳地，搬运模组和/或进料模组和/或定位台模组和/或裂片模组和/或出料模组设置在安装平台上。
较佳地，搬运模组包括从进料模组上方延伸至出料模组上方的搬运滑轨，上料吸盘和成品吸盘通过滑块设置在搬运滑轨上，上料吸盘和成品吸盘分别通过气缸连接于滑块。
较佳地，进料模组包括进料滑台过渡板，进料滑台过渡板滑动设置在进料安装座的进料直线调节机构上，进料安装座设置在安装平台上，滑台过渡板上设有料篮。
较佳地，定位台模组包括用于夹紧蓝宝石的蓝宝石定位治具，蓝宝石定位治具设置在定位底座上，定位底座设置在定位支承座上，定位支承座设置在调节平台上，调节平台设有用于调节定位支承座X轴和Y轴位置的X轴直线电机调节机构和Y轴直线电机调节机构，调节平台设置在安装平台上。
较佳地，裂片模组包括裂片夹具，裂片夹具上包括至少两个用于夹住成品的夹爪，裂片夹具通过裂片底座滑动设置在调节轨道上，裂片底座可沿调节轨道长度方向移动；调节轨道通过调节轨道通过裂片安装座设置在安装平台上。
较佳地，裂片模组还包括抽尘机构，抽尘机构包括对准调节轨道设置的抽尘罩，抽尘罩通过安装板设置在裂片安装座上。
较佳地，出料模组包括下料托盘，下料托盘通过托盘底板滑动设置在下料安装座的出料直线调节机构上，下料安装座设置在安装平台上。
较佳地，搬运模组、进料模组、定位台模组、裂片模组和出料模组和激光器模组均由工控机控制。
本实用新型的有益效果在于：通过将划线和裂片两道工序设置在一条搬运轨迹上，通过搬运模组在搬运轨迹上的来回运动，搬运待加工的蓝宝石工件，依次完成对待加工蓝宝石的划线和裂片工序。本实用新型结构简单，大大降低了蓝宝石切片的设备和人工成本，提高了蓝宝石切片的效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例的整体结构示意图，
图2为本实用新型实施例激光器模组的结构示意图，
图3为本实用新型实施例进料模组结构示意图，
图4为本实用新型实施例定位台模组结构示意图，
图5为本实用新型实施例裂片模组结构示意图，
图6为本实用新型实施例出料模组结构示意图组件，
图7为本实用新型实施例搬运模组结构示意图。
图中：1-搬运模组，1.1-搬运滑轨，1.2-上料吸盘，1.3-成品吸盘，1.4-滑块，2-进料模组，2.1-进料滑台过渡板，2.2-进料直线调节机构，2.3-进料安装座，2.4-料篮，3-定位台模组，3.1-蓝宝石定位治具，3.2-定位底座，3.3-定位支撑座，3.4-X轴直线电机调节机构，3.5-Y轴直线电机调节机构，4-裂片模组，4.1-裂片夹具，4.2-裂片底座，4.3-裂片直线调节机构，4.4-裂片安装座，4.5-抽尘罩，4.6-安装板，5-出料模组，5.1-下料托盘，5.2-出料直线调节机构，5.3-下料安装座，6-划线激光器，6.1-划线激光发射口，7-裂片激光器，7.1-裂片激光发射口，8-划线相机，9-裂片相机，10-安装平台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
一种蓝宝石切片装置，包括搬运模组1，在搬运模组1的搬运路线上依次设置有进料模组2、定位台模组3、裂片模组4和出料模组5；还包括划线激光器6和裂片激光器7，划线激光器6的划线激光发射口6.1设置在定位台模组3上方，定位台模组3的上方还设有划线相机8；裂片激光器7的裂片激光发射口7.1设置在裂片模组4的上方，裂片模组4的上方还设有裂片相机9；划线激光器6包括皮秒激光器，裂片激光器7包括CO2激光器。
搬运模组1和/或进料模组2和/或定位台模组3和/或裂片模组4和/或出料模组5设置在安装平台10上。安装平台10为大理石平台。
搬运模组1包括从进料模组2上方延伸至出料模组5上方的搬运滑轨1.1，上料吸盘1.2和成品吸盘1.3通过滑块1.4设置在搬运滑轨1.1上，上料吸盘1.2和成品吸盘1.3分别通过气缸连接于滑块1.4。
进料模组2包括进料滑台过渡板2.1，进料滑台过渡板2.1滑动设置在进料安装座2.3的进料直线调节机构2.2上，进料安装座2.3设置在安装平台10上，滑台过渡板上设有料篮2.4。
定位台模组3包括用于夹紧蓝宝石的蓝宝石定位治具3.1，蓝宝石定位治具3.1设置在定位底座3.2上，定位底座3.2设置在定位支承座3.3上，定位支承座3.3设置在调节平台上，调节平台设有用于调节定位支承座3.3X轴和Y轴位置的X轴直线电机调节机构3.4和Y轴直线电机调节机构3.5，调节平台设置在安装平台10上。
裂片模组4包括裂片夹具4.1，裂片夹具4.1上包括真空吸附机构，用于定位蓝宝石，裂片夹具4.1通过裂片底座4.2滑动设置在裂片直线调节机构4.3上，裂片底座4.2可沿裂片直线调节机构4.3长度方向移动；裂片直线调节机构4.3通过裂片直线调节机构4.3通过裂片安装座4.4设置在安装平台10上。
裂片模组4还包括抽尘机构，抽尘机构包括对准裂片直线调节机构4.3设置的抽尘罩4.5，抽尘罩4.5通过安装板4.6设置在裂片安装座4.4上。
出料模组5包括下料托盘5.1，下料托盘5.1通过托盘底板滑动设置在下料安装座5.3的出料直线调节机构5.2上，下料安装座5.3设置在安装平台10上。
搬运模组1、进料模组2、定位台模组3、裂片模组4和出料模组5和激光器模组均由工控机PLC控制。
本实施例中的划线激光器6为皮秒激光器，用于产生皮秒激光光束，皮秒外光路组件，设置于在皮秒激光器上，用于将皮秒激光光束沿设定路径，通过激光切割头聚焦于待加工的蓝宝石上，进行激光成丝加工，划线相机8，用于对待加工的蓝宝石拍照视觉定位，获取坐标后再由皮秒激光器从皮秒激光出口发出的皮秒激光光束精准划线；
本实施例中的裂片激光器7为CO2激光器(二氧化碳激光器)，用于产生CO2激光光束；裂片激光外光路组件设置于裂片激光器7上，用于将CO2激光光束沿设定路径，通过振镜聚焦组件聚焦于已经划线的待加工蓝宝石；裂片相机9用于对已经划线的待加工蓝宝石的划线MARK点拍照视觉定位，获取坐标后再由裂片激光发射口7.1发出的CO2激光光束沿划线图形轨迹裂开待加工蓝宝石。
定位台模组3通过自动化夹具对蓝宝石本体机械精准定位，双工位加工，提高效率；
裂片模组4用于将经划线的蓝宝石运动到裂片相机9进行视觉定位的位置，裂片加工位置和抽尘机构的抽渣抽气位置，抽取裂片过程中产生的灰尘废气和碎渣。
先将待加工的蓝宝石装入进料模组2的料篮2.4中，由PLC及其硬件电路控制进料滑台过渡板2.1沿进料直线调节机构2.2运动到上料工位；
搬运模组1的滑块1.4沿搬运滑轨1.1运动到取料工位后，由上料吸盘1.2从料篮2.4上抓取待加工的蓝宝石，滑块1.4再沿搬运滑轨1.1滑动到定位工作台的上方，再有上料吸盘1.2将抓取上来的待加工的蓝宝石放置到定位台模组3上，动作过程包括：上料气缸落下、上料吸盘1.2吸气、上料气缸抬起、上料吸盘1.2移动到上下料位置(同时定位工作台移动到上下料位置)、上料气缸落下、划线夹具夹紧产品、上料吸盘真空断开(产品放在了划线夹具上)、上料气缸抬起归位；
定位台模组3的蓝宝石定位治具3.1带动待加工的蓝宝石移动到划线相机8下方位置，划线相机8拍照获取产品绝对坐标，定位工作台移动到划线激光发射口6.1，划线激光发射口6.1发出的皮秒激光对第一个蓝宝石定位治具3.1上的待加工蓝宝石划线，皮秒激光对第二个蓝宝石定位治具3.1上的待加工蓝宝石划线，定位工作台移动到上下料位置；
搬运模组1的成品吸盘1.3成品移动到定位工作台上下料位置，取走已经划好线的两片待加工蓝宝石，上料吸盘1.2放上搬运模组1的上料吸盘1.2吸附的两片待加工产品；
两个下料气缸下降，划线夹具松开，固定在两个下料气缸正下方的两个成品吸盘1.3真空打开吸住产品，两个下料气缸上升，搬运模组1往左移动至上料吸盘1.2到定位台模组3上下料位置，上料气缸落下，划线夹具真空吸气，上料吸盘1.2真空断开放下两片待加工产品，上料气缸抬起；重复本步骤中全部动作，接着放2片待加工蓝宝石产品。
同时搬运模组1的下料气缸移动到裂片模组4，第一个下料气缸落下，固定在第一个下料气缸正下方的第一个下料吸盘真空断开放下划好线的产品，裂片夹具4.1真空吸气吸住产品，第一个下料气缸抬起，裂片夹具4.1移动到裂片相机9下方位置，拍照，裂片夹具4.1移动到振镜下方，裂片动作，裂片夹具4.1移动到裂片下料位置，第一个下料气缸落下，裂片夹具4.1真空断开，第一个下料吸盘真空吸气，第一个下料气缸抬起——裂片夹具4.1移动到除渣位置除渣；
第二个下料气缸重复第一个下料气缸动作：第二个下料气缸移动到裂片轴，第二个下料气缸落下，固定在下料气缸正下方的第二个下料吸盘真空断开放下划好线的产品，裂片夹具4.1真空吸气吸住产品，第二个下料气缸抬起，裂片夹具4.1移动到裂片相机9下方位置拍照——裂片夹具4.1移动到振镜下方，裂片动作，裂片夹具4.1移动到裂片下料位置，第二个下料气缸落下，裂片夹具4.1真空断开，第二个下料吸盘真空吸气，第二个下料气缸抬起，裂片夹具4.1移动到除渣位置除渣。
搬运模组1两个下料气缸移动到出料轴下料托盘5.1，两个下料气缸下降，两个成品吸盘1.3真空断开，两个下料气缸上升，上料吸盘1.2移动到取料位，继续循环完成整个流程动作。
进料直线调节机构、X轴直线电机调节机构、Y轴直线电机调节机构和出料直线调节机构，以及滑块沿搬运滑轨的动作均有PLC控制。
本实施例由工控机、软件控制和硬件电路控制激光器工作，采用皮秒激光与CO2激光复合加工。先用皮秒激光进行激光成丝加工，再用CO2激光器进行裂片。由于运动轨迹相同，在皮秒激光加工工件的同时，CO2激光可对搬运过来的之前一片工件进行裂片处理。该皮秒激光器为红外光，工作波长为1064nm。
裂片模组包括伺服电机模组、裂片夹具装配体、抽尘组件、拖链组件、模组安装座组件和真空吸附气路组件，该模组动作由PLC及其硬件电路控制。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种蓝宝石切片装置，其特征在于：包括搬运模组(1)，在所述搬运模组(1)的搬运路线上依次设置有进料模组(2)、定位台模组(3)、裂片模组(4)和出料模组(5)；还包括激光器模组，所述激光器模组包括划线激光器(6)和裂片激光器(7)，所述划线激光器(6)的划线激光发射口(6.1)设置在所述定位台模组(3)上方，所述定位台模组(3)的上方还设有划线相机(8)；所述裂片激光器(7)的裂片激光发射口(7.1)设置在所述裂片模组(4)的上方，所述裂片模组(4)的上方还设有裂片相机(9)；所述划线激光器(6)包括皮秒激光器，所述裂片激光器(7)包括CO2激光器。
2.根据权利要求1所述的一种蓝宝石切片装置，其特征在于：所述搬运模组(1)和/或所述进料模组(2)和/或所述定位台模组(3)和/或所述裂片模组(4)和/或所述出料模组(5)设置在安装平台(10)上。
3.根据权利要求1所述的一种蓝宝石切片装置，其特征在于：所述搬运模组(1)包括从所述进料模组(2)上方延伸至所述出料模组(5)上方的搬运滑轨(1.1)，上料吸盘(1.2)和成品吸盘(1.3)通过滑块(1.4)设置在所述搬运滑轨(1.1)上，所述上料吸盘(1.2)和所述成品吸盘(1.3)分别通过气缸连接于所述滑块(1.4)。
4.根据权利要求1所述的一种蓝宝石切片装置，其特征在于：所述进料模组(2)包括进料滑台过渡板(2.1)，所述进料滑台过渡板(2.1)滑动设置在进料安装座(2.3)的进料直线调节机构(2.2)上，所述进料安装座(2.3)设置在安装平台(10)上，所述滑台过渡板上设有料篮(2.4)。
5.根据权利要求1所述的一种蓝宝石切片装置，其特征在于：所述定位台模组(3)包括用于夹紧蓝宝石的蓝宝石定位治具(3.1)，所述蓝宝石定位治具(3.1)设置在定位底座(3.2)上，所述定位底座(3.2)设置在定位支承座(3.3)上，所述定位支承座(3.3)设置在调节平台上，所述调节平台设有用于调节所述定位支承座(3.3)X轴和Y轴位置的X轴直线电机调节机构(3.4)和Y轴直线电机调节机构(3.5)，所述调节平台设置在安装平台(10)上。
6.根据权利要求1所述的一种蓝宝石切片装置，其特征在于：所述裂片模组(4)包括裂片夹具(4.1)，所述裂片夹具(4.1)通过裂片底座(4.2)滑动设置在调节轨道(4.3)上，所述裂片底座(4.2)可沿所述调节轨道(4.3)长度方向移动；所述调节轨道(4.3)通过裂片安装座(4.4)设置在安装平台(10)上。
7.根据权利要求6所述的一种蓝宝石切片装置，其特征在于：所述裂片模组(4)还包括抽尘机构，所述抽尘机构包括对准所述调节轨道(4.3)设置的抽尘罩(4.5)，所述抽尘罩(4.5)通过安装板(4.6)设置在所述裂片安装座(4.4)上。
8.根据权利要求1所述的一种蓝宝石切片装置，其特征在于：所述出料模组(5)包括下料托盘(5.1)，所述下料托盘(5.1)通过托盘底板滑动设置在下料安装座(5.3)的出料直线调节机构(5.2)上，所述下料安装座(5.3)设置在安装平台(10)上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种蓝宝石切片装置，其特征在于：所述搬运模组(1)、进料模组(2)、定位台模组(3)、裂片模组(4)和出料模组(5)和所述激光器模组均由工控机控制。
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