多功能藍寶石晶棒加工設備的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多功能藍寶石晶棒加工設備，包括基座、磨削裝置、定向儀、控制箱和工作臺；磨削裝置、控制箱和工作臺均設置于基座上，磨削裝置固定于基座頂面的一側，工作臺設置于基座的頂面上且可在基座上左右移動，基座的左端部設置有用于驅動工作臺在基座上左右移動的工作臺驅動電機；控制箱設置于基座的右端部上；工作臺上設置有一個用于夾緊被加工的藍寶石晶棒的夾緊裝置；定向儀設置于工作臺上，以檢測被加工的藍寶石晶棒的晶向。本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備，具有加工效率和精度高、定向精度高、設備整體占用空間小、磨頭更換方便快捷等優點。
【專利說明】多功能藍寶石晶棒加工設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種晶棒加工設備，尤其是一種用于對藍寶石材料掏棒的多功能藍寶石晶棒加工設備。
【背景技術】
[0002]由于大尺寸藍寶石襯底材料應用的普及，特別是發光二極管LED及SOS (SilicononSapphire，硅-藍寶石)半導體行業對于藍寶石晶圓需求的增長，促進了業界對藍寶石材料加工的需求快速上升。由于藍寶石材料的物理屬于硬脆材料，對大體積藍寶石晶體，例如80?IOOkg級的藍寶石晶體，進行套取大口徑晶棒(特別是6、8英寸)的加工操作非常困難，而且效率低下，因此研究藍寶石掏棒的快速有效加工成為當前的難題。
[0003]藍寶石晶體的一般分為三道工序，S卩外圓磨削、晶向測定以及最后的晶向平面(參考面)磨削。現有技術中，要完成全部三道加工工序，一般需要采用幾臺設備完成幾個工藝流程加工藍寶石晶棒。首先磨削藍寶石晶棒的外圓；待外圓磨削成型后，使用單獨的定向儀對藍寶石晶棒進行其晶向測量；確定晶向后，通過專用的磨削平面設備對其平面進行磨削加工。三道工序的完成,所需多臺不同的設備，占地面積大,加工成本高。隨著藍寶石生長技術的成熟，市場對大尺寸晶棒的需求越來越大，而對于大尺寸晶棒的加工要求很高，經過多次裝夾會對晶棒容易產生損壞，影響加工成品的質量。雖然現有技術中也有一種設備實現三個加工工序，但是由于設備機構復雜或者定向精度低，不能達到很好的加工效果。
[0004]申請號為201120392081.6的中國實用新型專利公開了一種臥式雙軸晶體滾磨機，此設備主要由定向儀、工作臺運動單元、工件旋轉及裝夾單元、機床操作箱、液壓系統、定向儀垂直運動單元、端磨水平運動單元、端磨升降單元、端磨主軸運動單元、周磨主軸運動單元、周磨水平運動單元、電器柜以及潤滑系統組成。直線運動軸導軌均選用滾動直線導軌副、滾珠絲杠副傳動。工件旋轉及裝夾單元安裝在工作臺運動單元上，跟隨工作臺一起往返運動；工件的夾緊和放松靠液壓站控制。周磨主軸運動單元安裝在周磨水平單元上，跟隨水平單元往復運動。端磨主軸單元安裝在端磨升降單元上，端磨升降單元又安裝在端磨水平運動單元上，端磨主軸單元可以跟隨端磨升降單元上下升降運動以及水平往復運動。定向儀安裝在定向儀垂直運動單元上。此設備主要有一下缺點:1)外圓磨削、定位邊磨削分為兩個主軸單獨進行加工，增加設備的復雜度，運動空間要求大；2)定向儀比較簡易，精度不聞。
【發明內容】
[0005]本發明是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種多功能藍寶石晶棒加工設備，以解決當前藍寶石材料的掏棒加工效率低下、輔料消耗大及晶棒表面質量差的問題。
[0006]本發明為解決技術問題采用以下技術方案。
[0007]多功能藍寶石晶棒加工設備，其結構特點是，包括基座、磨削裝置、定向儀、控制箱和工作臺；所述磨削裝置、定向儀、控制箱和工作臺均設置于所述基座上，所述磨削裝置固定于所述基座頂面的一側，所述工作臺設置于所述基座的頂面上且可在所述基座上左右移動，所述基座的左端部設置有用于驅動工作臺在所述基座上左右移動的工作臺驅動電機；所述控制箱設置于所述基座的右端部上；所述工作臺上設置有一個用于夾緊被加工的藍寶石晶棒的夾緊裝置；
[0008]所述夾緊裝置包括第一導軌、頭架和尾架；所述第一導軌固定設置于所述所述工作臺的上表面上，所述頭架固定設置于所述第一導軌的右端部上，所述尾架設置于所述第一導軌的左端部上且可沿著所述第一導軌的長度方向移動，所述頭架和尾架上分別設置有一個頭架頂尖和一個尾架頂尖，通過調整所述尾架在第一導軌上的位置將被加工的藍寶石晶棒夾緊于頭架頂尖和尾架頂尖之間；所述頭架上設置有頭架驅動電機，由頭架驅動電機帶動所述頭架頂尖轉動，從而帶動被加工的藍寶石晶棒和尾架頂尖一起轉動；
[0009]所述定向儀固定設置于所述基座上，以檢測被加工的藍寶石晶棒的晶向。
[0010]本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備還具有以下技術特點。
[0011]所述定向儀包括X射線管、計數管接收器、超聲波測距器、第一轉盤、第二轉盤、第一步進電機、第二步進電機、支架、滑動板和滑動板驅動電機，所述支架包括兩根導桿、底座和頂架；所述底座設置于所述工作臺上，所述導桿豎直立于所述底座之上，所述頂架位于兩根導桿的頂端，所述頂架上設有所述滑動板驅動電機，所述滑動板驅動電機的輸出端連接有一根絲杠，所述絲杠的上端固定于所述滑動板驅動電機的輸出端上，所述絲杠的下端旋入與所述滑動板的螺紋孔內，通過滑動板驅動電機帶動所述絲杠轉動，進而驅動所述滑動板沿著所述兩根導桿的長度方向上下滑動；
[0012]所述第一轉盤、第二轉盤和超聲波測距器均設置于所述滑動板的前板面上，所述第一步進電機和第二步進電機均設置于所述滑動板的后板面上；所述第一轉盤和第二轉盤分別設置于所述第一步進電機的輸出軸和第二步進電機的輸出軸上，并分別由所述第一步進電機和第二步進電機驅動而旋轉；所述X射線管設置于所述第一轉盤之上且可隨所述第一轉盤的轉動而轉動，所述計數管接收器設置于所述第二轉盤之上且可隨所述第二轉盤的轉動而轉動；所述超聲波測距器位于所述滑動板的前板面上，且位于所述第一轉盤和第二轉盤之間的位置上。
[0013]所述滑動板的前板面上還設置有指示燈。
[0014]所述磨削裝置包括固定立板、刀具固定架和刀具固定架驅動電機；所述固定立板固定于所述基座頂面的一側，所述固定立板上靠近所述基座的一側的側面上設置有一個沿著豎直方向延伸的第二導軌，所述刀具固定架卡嵌于所述第二導軌上并可沿著所述第二導軌上下移動；所述刀具固定架驅動電機設置于所述固定立板的頂面上，由所述刀具固定架驅動電機驅動所述刀具固定架在所述第二導軌上移動；
[0015]所述刀具固定架上設置有刀夾，所述刀夾上夾持有一個磨削刀具，所述刀具固定架上還設置有用于驅動所述刀夾上的磨削刀具的磨削驅動電機。
[0016]所述刀具固定架上還設置有刀庫，所述刀庫之內設置有刀盤，所述刀盤上設置有多個用于磨削刀具的磨頭。
[0017]所述刀具固定架上還設置有用于為刀夾上的磨削刀具噴灑冷卻水的冷卻水管。
[0018]所述尾架上設置有尾架鎖緊手輪，通過轉動所述尾架鎖緊手輪可將所述尾架鎖緊于所述第一導軌上，將被加工的藍寶石晶棒鎖緊于頭架頂尖和尾架頂尖之間。
[0019]與已有技術相比，本發明有益效果體現在:
[0020]本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備，有以下幾個優點:
[0021]1、定向精度高，所用定向儀與頭架電機配合，360°檢測電流峰值，除去手動操作帶來的誤差，精度可以達到30"，并設有虛擬平面避免了晶棒和定向儀直接接觸，減少了對晶棒的表面損傷，保證了晶棒質量；
[0022]2、節省設備空間，一個主軸磨削單元完成外圓磨削和定位邊兩個工序的工作，并且磨削主軸單元只有上下運動，沒見前后運動系統，減少了設備的復雜度，節約了加工成本；
[0023]3、設置有刀庫，可根據表面質量要求更換不同粒度的磨頭，簡單快捷；
[0024]4、對于大尺寸藍寶石晶棒，實現一次裝夾。比起一般的同種加工設備，本技術方案結構簡易，加工成本低，運動空間小，定向精度和加工精度高。
[0025]本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備，尤其是適用于大尺寸藍寶石晶棒的磨削加工，可解決當前藍寶石材料的掏棒加工效率低下、輔料消耗大及晶棒表面質量差的問題，具有加工效率和精度高、定向精度高、設備整體占用空間小、磨頭更換方便快捷等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備的主視圖。
[0027]圖2為本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備的俯視圖。
[0028]圖3為本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備的磨削裝置的左視圖。
[0029]圖4為本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備的多功能X射線定向儀的結構示意圖。
[0030]圖5為本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備的多功能X射線定向儀的定向儀的結構示意圖。
[0031 ] 圖6為圖5中的A-A剖視圖。
[0032]圖7為本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備的夾緊裝置的立體圖。
[0033]圖1?圖7中標號:1基座，2磨削裝置，21固定立板，22刀具固定架，23刀具固定架驅動電機，24第二導軌，25刀夾，26磨削刀具，27磨削驅動電機，28刀庫，29主軸，210傳動皮帶，211氣動卡夾，212冷卻水管，3定向儀，31X射線管，32計數管接收器，33超聲波測距器，34第一轉盤，35第二轉盤，36第一步進電機，37滑動板，3701前板面，3702后板面，38滑動板驅動電機，39導桿，310底座，311頂架，312絲杠，313指示燈，4控制箱，5工作臺，6藍寶石晶棒，7夾緊裝置，71第一導軌，72頭架，73尾架，731尾架鎖緊手輪，74頭架頂尖，75尾架頂尖，76頭架驅動電機，8工作臺驅動電機，90F面，10左極限開關，11右極限開關。
[0034]以下通過【具體實施方式】，并結合附圖對本發明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0035]參見圖1?圖7，多功能藍寶石晶棒加工設備，其包括基座1、磨削裝置2、定向儀
3、控制箱4和工作臺5 ;所述磨削裝置2、定向儀3、控制箱4和工作臺5均設置于所述基座I上，所述磨削裝置2固定于所述基座I頂面的一側，所述工作臺5設置于所述基座I的頂面上且可在所述基座I上左右移動，所述基座的左端部設置有用于驅動工作臺5在所述基座上左右移動的工作臺驅動電機8 ;所述控制箱4設置于所述基座I的右端部上；所述工作臺5上設置有一個用于夾緊被加工的藍寶石晶棒6的夾緊裝置7 ；
[0036]所述夾緊裝置7包括第一導軌71、頭架72和尾架73 ;所述第一導軌71固定設置于所述所述工作臺5的上表面上，所述頭架72固定設置于所述第一導軌71的右端部上，所述尾架73設置于所述第一導軌71的左端部上且可沿著所述第一導軌71的長度方向移動，所述頭架72和尾架73上分別設置有一個頭架頂尖74和一個尾架頂尖75，通過調整所述尾架73在第一導軌71上的位置將被加工的藍寶石晶棒6夾緊于頭架頂尖74和尾架頂尖75之間；所述頭架72上設置有頭架驅動電機76，由頭架驅動電機76帶動所述頭架頂尖74轉動，從而帶動被加工的藍寶石晶棒6和尾架頂尖75 —起轉動；
[0037]所述定向儀3固定設置于所述基座I上，以檢測被加工的藍寶石晶棒6的晶向。
[0038]如圖1?3為本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備的視圖，磨削裝置2、定向儀3、控制箱4和工作臺5等裝置均設置于基座上。磨削裝置位于基座的一側，即圖2中的上側，工作臺位于基座上表面之上，定向儀位于基座上表面上靠近基座右端部的一端；控制箱位于右端部上，用于控制工作臺、磨削裝置、定向儀的工作并顯示相關參數等。定向儀的底座穿透所述工作臺后固定于基座上表面上，在工作臺上相對應于所述定向儀底座之處設置有一個長方形槽，以便于工作臺能自如地在基座上左右移動。
[0039]基座上設置有兩個極限開關，分別為左極限開關10和右極限開關11。工作臺5運動至左極限開關10的位置時，為藍寶石晶棒的磨削位置，此時夾緊裝置的晶棒恰好位于磨削裝置的磨削刀具26的正下方，在該位置處對藍寶石晶棒進行磨削加工。頭架和尾架一起將藍寶石晶棒夾緊并由頭架驅動電機帶動兩個頂尖和晶棒一起轉動，由控制箱控制磨削裝置開始磨削。如圖7為本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備的夾緊裝置的立體圖。
[0040]工作臺運動至右極限開關11的位置時，為藍寶石晶棒的晶向測量位置，此時夾緊裝置上的晶棒恰好位于定向儀的滑動架的正下方，由定向儀對晶棒的晶向進行測量。通過定向儀對晶向進行測量之后，工作臺再次移回左極限開關10處，對晶棒進行再次磨削加工。
[0041]具體實施時，工作臺驅動電機的輸出端設置有滾珠絲杠，通過滾珠絲杠驅動工作臺做直線運動。
[0042]工作臺上設置兩個極限開關，以便于控制工作臺的左右移動極限位置。夾緊裝置的頭架和尾架安裝在工作臺上的第一導軌上，尾架可自由滑動，便于不同長度晶棒夾持，并能鎖緊固定在工作臺上。工作臺驅動電機驅動工作臺往復運動，并通過兩個極限開關限定工作臺的左右移動極限位置。
[0043]所述定向儀3包括X射線管31、計數管接收器32、超聲波測距器33、第一轉盤34、第二轉盤35、第一步進電機36、第二步進電機、支架、滑動板37和滑動板驅動電機38，所述支架包括兩根導桿39、底座310和頂架311 ;所述底座310設置于所述工作臺5上，所述導桿39豎直立于所述底座310之上，所述頂架311位于兩根導桿39的頂端，所述頂架311上設有所述滑動板驅動電機38，所述滑動板驅動電機38的輸出端連接有一根絲杠312，所述絲杠312的上端固定于所述滑動板驅動電機38的輸出端上，所述絲杠312的下端旋入與所述滑動板37的螺紋孔內，通過滑動板驅動電機38帶動所述絲杠轉動，進而驅動所述滑動板37沿著所述兩根導桿39的長度方向上下滑動；
[0044]所述第一轉盤34、第二轉盤35和超聲波測距器33均設置于所述滑動板37的前板面3701上，所述第一步進電機36和第二步進電機均設置于所述滑動板37的后板面3702上；所述第一轉盤34和第二轉盤35分別設置于所述第一步進電機36的輸出軸和第二步進電機的輸出軸上，并分別由所述第一步進電機36和第二步進電機驅動而旋轉；所述X射線管31設置于所述第一轉盤34之上且可隨所述第一轉盤34的轉動而轉動，所述計數管接收器32設置于所述第二轉盤35之上且可隨所述第二轉盤35的轉動而轉動；所述超聲波測距器33位于所述滑動板37的前板面3701上，且位于所述第一轉盤34和第二轉盤35之間的位置上。
[0045]圖4-6為定向儀的結構圖。定向儀根據布拉格公式將射線管和計數管接收器設置成不同角度，可以測量不同晶向的角度。設置超聲波測距，預先設置虛擬被測晶體平面，即圖4中的OF面9，以防止定向頭直接與晶體接觸。滑動板的后板面上設置有多個連接柱，所述連接柱上設有穿孔，所述導桿有兩根，兩根導桿均通過位于滑動板的后板面上的連接柱與滑動板相連接，導桿插入所述連接柱的穿孔之內，使得連接柱和滑動板可沿著導桿的長度方向滑移。需要向上拉動滑動板時，開啟滑動板驅動電機使得絲杠轉動，從而驅動滑動板沿著所述導桿向上或向下移動。底座310固定在基座I上，且不會影響工作臺在基座上左右移動。
[0046]第一轉盤和第二轉盤可分別在第一步進電機和第二步進電機附圖中未示出的驅動下轉動，從而調整X射線管、計數管接收器的旋轉角度。
[0047]工作臺運動至右極限開關11的位置時，被測晶棒固定于夾緊裝置7內并被夾緊，晶棒被360°旋轉掃描，測出電流最大峰值，電流最大峰值對應的方向為被測晶體端面標準晶向；在該標準晶向的基礎上偏轉90°的角度為被測晶體端面晶向偏差最大方向，根據偏差角度校正晶向。滑動板上設有高壓指示燈，指示燈在開關按鈕按下時亮，以對定向儀的開關機狀態進行指不。
[0048]另外，所述控制箱上還設有用于控制定向儀工作的控制操作按鈕和顯示屏。首先，打開電源開機通電，利用石英晶片檢測定向儀的精準度，如果顯示屏上顯示的曲線的最大值處為直線且波動微小，說明儀器是正常的。
[0049]然后，開始測量被測晶體的晶向角度，比如測量藍寶石晶體C面。按下控制按鈕以驅動第一、第二步進電機驅動第一、第二轉盤轉動至測量C向所需的角度，轉至設定位置后，滑動板驅動電機帶動滑動板沿導桿向下運動，超聲波測距器連續發出信號檢測是否達到虛擬平面即如圖4所示的OF面9的位置。根據設定的晶向確定距離，即:在設定好晶向后，測距器與虛擬平面之間的距離被確定。當被測晶體某點到達虛擬平面時，測距器探測信號反饋回控制箱內的單片機，單片機經過處理控制滑動板驅動電機停止，滑動板停止運動。
[0050]然后，打開X射線管，此時X射線管射出的X射線經晶體端面某點產生相干衍射，衍射線被計數管接收器接收，經過單片機處理在曲線顯示屏上顯示電流曲線，同時夾緊裝置7轉動被加工的藍寶石晶棒，對晶體端面進行晶向掃描。顯示屏上X軸為旋轉角度，Y軸為電流值，找出電流值的峰值，讀出相應位置的旋轉角度。然后，通過控制箱內的的控制鍵盤輸入峰值的旋轉角度，在顯示屏上顯示確認。最后，開動磨削裝置2，對被加工的藍寶石晶棒進行磨削加工。[0051]本發明的多功能藍寶石晶棒加工設備的定向儀，具有以下幾個優點:1測量精度高，消除手動操作的誤差；2利于大尺寸晶體和不規則晶體測量晶向，對于晶體形狀要求不高，適用于多種晶向測量和校正；3自動化程度高，操作簡便，測量方法簡單。
[0052]所述滑動板37的前板面3701上還設置有指示燈313。指示燈在開關按鈕按下時売，以對定向儀的開關機狀態進行指不。
[0053]所述磨削裝置2包括固定立板21、刀具固定架22和刀具固定架驅動電機23 ;所述固定立板21固定于所述基座I頂面的一側，所述固定立板21上靠近所述基座I的一側的側面上設置有一個沿著豎直方向延伸的第二導軌24，所述刀具固定架22卡嵌于所述第二導軌24上并可沿著所述第二導軌24上下移動；所述刀具固定架驅動電機23設置于所述固定立板21的頂面上，由所述刀具固定架驅動電機23驅動所述刀具固定架22在所述第二導軌24上移動；
[0054]所述刀具固定架22上設置有刀夾25，所述刀夾25上夾持有一個磨削刀具26，所述刀具固定架22上還設置有用于驅動所述刀夾25上的磨削刀具26的磨削驅動電機27。
[0055]磨削刀具26包括刀柄和磨頭，磨頭設置在刀柄上，一般磨頭是可更換的。刀具固定架22上設置有一個用于夾緊磨削刀具的刀夾25，所述刀夾25為氣動卡夾，將磨削刀具26的刀柄夾緊，磨削刀具26的磨頭安裝在刀柄上固定。具體實施時，刀具固定架22設置有一個用于帶動刀夾25和刀夾所夾持的磨削刀具26高速轉動的主軸29，磨削驅動電機27來驅動主軸29高速轉動。
[0056]磨削驅動電機27在刀具固定架22上的主軸29后方，所述刀夾25設置于所述主軸29的下端部上，磨削驅動電機27的輸出軸上設置有一個傳動皮帶210，由設置于所述磨削驅動電機27的輸出軸和主軸之間的驅動傳動皮帶210驅動主軸29旋轉，從而驅動磨削刀具轉動，對被加工的藍寶石晶棒進行磨削加工。
[0057]刀具固定架驅動電機23的輸出軸上連接有滾珠絲桿傳動裝置，由刀具固定架驅動電機23通過滾珠絲桿傳動裝置來驅動刀具固定架，使得刀具固定架能夠沿著所述固定立板21上的第二導軌24上下移動，從而可調整磨削刀具的加工位置。
[0058]所述刀具固定架22上還設置有刀庫28，所述刀庫28之內設置有刀盤，所述刀盤上設置有多個用于磨削刀具26的磨頭。圖4所示刀庫28內置旋轉刀盤，可以放置16柄不同型號磨頭，根據不同的加工精度，選擇不同的磨頭，從而可以非常方便地更換磨頭，實現不同精度的磨削加工，提高了加工效率，也避免了另外設置刀庫，節約了成本。
[0059]所述刀具固定架22上還設置有用于為刀夾25上的磨削刀具26噴灑冷卻水的冷卻水管211。冷卻水管211內噴出冷卻水給磨削刀具26的磨頭，使得磨頭的溫度不至于過高而降低加工精度。
[0060]所述尾架73上設置有尾架鎖緊手輪731，通過轉動所述尾架鎖緊手輪731可將所述尾架73鎖緊于所述第一導軌71上，將被加工的藍寶石晶棒6鎖緊于頭架頂尖74和尾架頂尖75之間。
[0061]圖7所示的夾緊裝置中，兩個頂尖分別安裝在頭架和尾架中，頂尖帶有晶棒對中的支架，頭架驅動電機帶動頂尖旋轉從而實現晶棒旋轉，并作為定向旋轉用，尾架帶有螺旋式的尾架鎖緊手輪，轉動手輪即可將尾架鎖緊在第一導軌上，可以非常可靠地將晶棒夾持在夾緊裝置中的兩個頂尖之間。附圖中箭頭表示各個電機的轉動方向或者裝置的直線移動方向。
[0062]將定好C向的晶棒放置在夾緊裝置上的兩個頂尖之間夾緊，通過螺旋尾架鎖緊手輪將晶棒很好固定。通過頂尖帶有的對應晶棒尺寸的支架，能很好的在夾緊晶棒的過程中使晶棒中心和頂尖中心對中。此時工作臺停留在機床左側的極限開關位置上，將刀庫中裝入所需的磨頭。
[0063]選定的磨頭從刀庫更換至刀具固定架，由刀具固定架的氣動卡夾211將磨削刀具夾緊。先由刀具固定架驅動電機23帶動刀具固定架沿著第二導軌24下移至預定的加工位置。然后，開啟磨削驅動電機，由磨削驅動電機帶動刀具固定架上的轉動主軸29運動，從而帶動位于轉動主軸下端的磨削刀具26的磨頭高速轉動，同時冷卻水系統開啟，磨頭向下進給，頭架驅動電機通過頂尖帶動晶棒旋轉，工作臺同時做左右往復運動，加工晶棒外圓。待晶棒外圓加工完畢，刀具固定架上升并停止磨削驅動電機，頭架電機也停止旋轉，工作臺移至機床右側的極限開關位置上。
[0064]此時，正好將晶棒移至定向儀的下方，滑動板37在滑動板驅動電機38驅動下沿導桿39下移，下降至測定晶向設定平面OF面9，頭架電機低速旋轉360°，在控制箱4的顯示屏上顯示電流值曲線圖，并顯示六個峰值，將晶棒旋轉至任意峰值處，此時參考定位邊定向完畢，定向儀的滑動板37上升，工作臺移至機床左側極限開關位置上。對磨削裝置2更換磨頭后，再次控制刀具固定架驅動電機23帶動刀具固定架沿著第二導軌24下移至加工位置，開啟磨削驅動電機，對定位邊進行磨削，此時頭架驅動電機自鎖，保持晶棒固定不動，冷卻水系統開啟。然后，工作臺往復運動，達到磨削定位面的工作。
【權利要求】
1.多功能藍寶石晶棒加工設備，其特征是，包括基座(1)、磨削裝置(2)、定向儀(3 )、控制箱(4)和工作臺(5);所述磨削裝置(2)、定向儀(3)、控制箱(4)和工作臺(5)均設置于所述基座(1)上，所述磨削裝置(2)固定于所述基座(1)頂面的一側，所述工作臺(5)設置于所述基座(1)的頂面上且可在所述基座(1)上左右移動，所述基座的左端部設置有用于驅動工作臺(5)在所述基座上左右移動的工作臺驅動電機(8);所述控制箱(4)設置于所述基座(1)的右端部上；所述工作臺(5)上設置有一個用于夾緊被加工的藍寶石晶棒(6)的夾緊裝置(7)； 所述夾緊裝置(7)包括第一導軌(71)、頭架(72)和尾架(73);所述第一導軌(71)固定設置于所述所述工作臺(5)的上表面上，所述頭架(72)固定設置于所述第一導軌(71)的右端部上，所述尾架(73)設置于所述第一導軌(71)的左端部上且可沿著所述第一導軌(71)的長度方向移動，所述頭架(72)和尾架(73)上分別設置有一個頭架頂尖(74)和一個尾架頂尖(75)，通過調整所述尾架(73)在第一導軌(71)上的位置將被加工的藍寶石晶棒(6)夾緊于頭架頂尖(74)和尾架頂尖(75)之間；所述頭架(72)上設置有頭架驅動電機(76)，由頭架驅動電機(76)帶動所述頭架頂尖(74)轉動，從而帶動被加工的藍寶石晶棒(6)和尾架頂尖(75) —起轉動； 所述定向儀(3)固定設置于所述基座(1)上，以檢測被加工的藍寶石晶棒(6)的晶向。
2.根據權利要求1所述的多功能藍寶石晶棒加工設備，其特征是，所述定向儀(3)包括X射線管(31)、計數管接收器(32)、超聲波測距器(33)、第一轉盤(34)、第二轉盤(35)、第一步進電機(36)、第二步進電機、支架、滑動板(37)和滑動板驅動電機(38)，所述支架包括兩根導桿(39)、底座(310)和頂架(311);所述底座(310)設置于所述工作臺(5)上，所述導桿(39)豎直立于所述底座(310)之上，所述頂架(311)位于兩根導桿(39)的頂端，所述頂架(311)上設有所述滑動板驅動電機(38 )，所述滑動板驅動電機(38 )的輸出端連接有一根絲杠(312)，所述絲杠(312)的上端固定于所述滑動板驅動電機(38)的輸出端上，所述絲杠(312)的下端旋入與所述滑動板(37)的螺紋孔內，通過滑動板驅動電機(38)帶動所述絲杠轉動，進而驅動所述滑動板(37)沿著所述兩根導桿(39)的長度方向上下滑動。` 所述第一轉盤(34 )、第二轉盤(35 )和超聲波測距器(33 )均設置于所述滑動板(37 )的前板面(3701)上，所述第一步進電機(36 )和第二步進電機均設置于所述滑動板(37 )的后板面(3702)上；所述第一轉盤(34)和第二轉盤(35)分別設置于所述第一步進電機(36)的輸出軸和第二步進電機的輸出軸上，并分別由所述第一步進電機(36)和第二步進電機驅動而旋轉；所述X射線管(31)設置于所述第一轉盤(34)之上且可隨所述第一轉盤(34)的轉動而轉動，所述計數管接收器(32)設置于所述第二轉盤(35)之上且可隨所述第二轉盤(35)的轉動而轉動；所述超聲波測距器(33)位于所述滑動板(37)的前板面(3701)上，且位于所述第一轉盤(34)和第二轉盤(35)之間的位置上。
3.根據權利要求2所述的多功能藍寶石晶棒加工設備，其特征是，所述滑動板(37)的前板面(3701)上還設置有指示燈(313)。
4.根據權利要求1和2所述的多功能藍寶石晶棒加工設備，其特征是，所述磨削裝置(2)包括固定立板(21)、刀具固定架(22)和刀具固定架驅動電機(23);所述固定立板(21)固定于所述基座(1)頂面的一側，所述固定立板(21)上靠近所述基座(1)的一側的側面上設置有一個沿著豎直方向延伸的第二導軌(24)，所述刀具固定架(22)卡嵌于所述第二導軌(24)上并可沿著所述第二導軌(24)上下移動；所述刀具固定架驅動電機(23)設置于所述固定立板(21)的頂面上，由所述刀具固定架驅動電機(23)驅動所述刀具固定架(22)在所述第二導軌(24)上移動； 所述刀具固定架(22)上設置有刀夾(25)，所述刀夾(25)上夾持有一個磨削刀具(26)，所述刀具固定架(22)上還設置有用于驅動所述刀夾(25)上的磨削刀具(26)的磨削驅動電機(27)。
5.根據權利要求1所述的多功能藍寶石晶棒加工設備，其特征是，所述刀具固定架(22 )上還設置有刀庫(28 )，所述刀庫(28 )之內設置有刀盤，所述刀盤上可設置有多個用于磨削刀具(26)的磨頭。
6.根據權利要求1所述的多功能藍寶石晶棒加工設備，其特征是，所述刀具固定架(22)上還設置有用于 為刀夾(25)上的磨削刀具(26)噴灑冷卻水的冷卻水管(211)。
7.根據權利要求1所述的多功能藍寶石晶棒加工設備，其特征是，所述尾架(73)上設置有尾架鎖緊手輪(731)，通過轉動所述尾架鎖緊手輪(731)可將所述尾架(73 )鎖緊于所述第一導軌(71)上，可以將被加工的藍寶石晶棒(6)鎖緊于頭架頂尖(74)和尾架頂尖(75)之間。
【文檔編號】B24B5/36GK103692304SQ201310722056
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】林鴻良, 陳俊, 湯志誠 申請人:合肥晶橋光電材料有限公司