一種自動上下料劃片機的制作方法

本實用新型涉及一種自動上下料劃片機，屬于精密切割劃片設備技術領域。

背景技術：

隨著計算機、網絡及通信技術的飛速發展，電子信息、通訊技術和半導體集成電路等行業得到迅猛發展，我國已經成為二極管晶圓、硅晶圓等集成電路各種半導體晶圓的需求和制造大國。

傳統的半自動砂輪式晶圓切割設備采用手工進行上料及下料操作，加工技術因人工操作存在工件安裝位置不準確，加工精度低，勞動強度大，自動化程度低，廢品率高，加工效率低。傳統半自動砂輪式晶圓切割手段已經無法滿足晶圓產品高效率、高精度生產需求。

如中國專利CN201520192182.7公開了一種全自動晶圓劃片機，其包括機架，機架的一側設置有激光器，激光器的上方設置有旋轉劃片工作臺，機架的另一側設置有自動放收料裝置，所述自動放收料裝置的旁側設置有理料機構，自動放收料裝置與理料機構之間連接有夾料機械子，理料機構與劃片工作臺之間設置有兩組相互錯位的吸料機械手，該全自動晶圓劃片機無需人手操作，大大提高設備的工作效率，而且加工前和加工后的晶圓片均放置于自動放收料裝置，節省設備的體積。

然而，由于這種激光晶圓切割設備價格昂貴，且加工過程中會對晶圓表面產生熱影響區，因此亟需進一步改進，以在自動化程度及功能滿足電子器件生產的可靠性和技術性能要求。

技術實現要素：

本實用新型旨在提供一種自動上下料劃片機，該劃片機可以高精度、高效率、自動穩定地完成工件上料、下料。

為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：

一種自動上下料劃片機，包括

機架，裝在機架上的床身，其結構特點是，還包括：

裝在床身上的劃片工作臺和Y-Z軸系進給系統，

設置在機架的一側的自動放收料裝置，

設置在劃片工作臺上方的工件自動抓取系統，以及

裝在Y-Z軸系進給系統上的劃片主軸裝置；

所述工件自動抓取系統用于將自動放收料裝置中的工件上料輸送至劃片工作臺進行劃片，并將切割完畢的工件中的工件上料；所述劃片主軸裝置用于隨Y-Z軸系進給系統移動而通過劃片刀對工件進行劃片。

由此，自動放收料裝置上料后，通過工件自動抓取系統將工件送至劃片工作臺，裝有劃片刀的劃片主軸裝置對工件進行劃片，完成切割后通過工件自動抓取系統將劃片好的工件送至自動放收料裝置下料，自動放收料裝置的下料過程與上料過程相反。本實用新型大大提高設備的工作效率，整機結構緊湊，加工前和加工后的工件盤均放置于自動放收料裝置，節省設備的體積。

本實用新型中，所述Z軸進給系統是指控制劃片主軸裝置上下運動的運動機構，用于工件劃片深度的控制，安裝于Y軸進給系統上；Y軸進給系統是指控制劃片主軸裝置前后運動的運動機構，用于工件的縱向切割；X軸進給系統是指帶動旋轉劃片工作臺進給運動的運動機構，用于工件橫向切割。

根據本實用新型的實施例，還可以對本實用新型作進一步的優化，以下為優化后形成的技術方案：

根據本實用新型的優選實施例，所述自動放收料裝置包括放收料盒與用于驅動放收料盒上下移動的工件升降平臺；所述工件升降平臺具有可上下移動的升降臺面板，所述放收料盒設置在該升降臺面板上。更優選地，所述工件升降平臺通過電機絲杠機構驅動放收料盒上下滑動。

根據本實用新型的優選實施例，所述放收料盒包括料架，該料架內的左右側壁分布有若干個料槽，所述料槽內裝設有用于裝夾工件的工件盤；優選所述料架上設置有拉手；優選所述料架靠近工件升降平臺一側設置有在上下料過程保證工件盤穩定定位的磁鐵；優選所述料架后側設置有背板，該背板通過鉸鏈與料架連接，該背板上裝有所述磁鐵，該背板上設置有超軟拉手；更優選所述背板內側中心位置設有用于在上下料過程起緩沖作用的軟磁片。

根據本實用新型的優選實施例，所述工件升降平臺包括料軸支架、設置在料軸支架上的料軸座和固定安裝在料軸座上的步進電機；優選所述料軸座上裝有豎直滑軌，該豎直滑軌上裝有所述步進電機驅動上下移動的豎直滑塊，所述豎直滑塊通過豎直滑臺固定連接所述升降臺面板；優選所述料軸座頂部和底部裝有限位開關；更優選所述升降臺面板設有多個螺尾錐銷，所述放收料盒與工件升降平臺通過所述螺尾錐銷連接固定。

根據本實用新型的優選實施例，所述工件自動抓取系統包括多組滑移組件和多組氣缸組件，每組滑移組件與相應的氣缸組件相連，通過氣缸組件的相應動作驅動相應的滑移組件上下料；優選所述工件自動抓取系統包括第一滑移組件、第二滑移組件、第一氣缸組件、第三滑移組件、第二氣缸組件、第三氣缸組件、第四滑移組件；所述第一滑移組件與第二滑移組件通過第一支架連接，第一支架中間位置固定于第一連接件一端，第一氣缸組件與第三滑移組件通過第一連接件固定連接；所述第三滑移組件可上下滑動而與所述第二氣缸組件通過第二連接板滑動配合，第二氣缸組件上方設置有第二連接件，第二連接件與裝在機架上的第三氣缸組件通過連接塊固定連接；所述第四滑移組件可前后滑動而與所述第一氣缸組件通過第四連接板滑動配合。

根據本實用新型的優選實施例，所述第一滑移組件與第二滑移組件的結構相同，均包括托爪、第一滑臺和第一連接板；所述托爪固定于第一滑臺的一端，該第一滑臺的另一端固定于第一連接板上，第一連接板固定于第一支架上；所述第一滑臺通過控制電磁閥實現前進或后退；優選所述托爪內設置有緩沖塊。

根據本實用新型的優選實施例，所述第三滑移組件包括第一連接件、第二滑臺、第二連接板和光軸；所述第一連接件與第二滑臺的一端固定連接，該第二滑臺的另一端固定于第二連接板上，所述第二連接板上固定有光軸支撐套，該光軸支撐套通過光軸支撐座連接在光軸上，所述光軸支撐座固定于第一連接件上；優選所述第一連接件與第一支架之間設置有加強滑移組件與氣缸組件之間連接強度的第一加強筋。

根據本實用新型的優選實施例，所述第四滑移組件包括第三連接板、第三滑臺和氣爪；所述第三連接板與第三滑臺的一端連接，該第三滑臺的另一端固定于第四連接板上；所述第三連接板上固定連接有用于松開或夾緊工件盤的氣爪。

由此，裝有工件的工件盤安放于自動放收料裝置的放收料盒中，通過工件自動抓取系統進行上料和下料，第四滑移組件上的氣爪夾取工件盤，然后第一氣缸組件帶動夾有工件盤的第四滑移組件滑動進行拉料過程，并將其放置于第一、二滑移組件的托爪上，再通過第二氣缸組件帶動第三滑移組件將工件運輸至旋轉劃片工作臺上方，第三滑移組件帶動工件盤向下運動，通過控制氣爪松開及第一、二滑移組件托爪退回將工件盤放置于旋轉劃片工作臺，完成上料過程；再通過真空吸附后將其工件運輸至劃片主軸裝置底部，劃片主軸裝置上的砂輪刀片按照設置的參數對工件進行切割。完成切割后通過工件自動抓取系統將劃片好的工件進行下料送回放收料盒。下料過程與上料過程相反，完成下料后工件升降平臺驅動工件盒上升一層，繼續進行上料過程。通過工件升降平臺、工件自動抓取系統滑臺組件與氣缸組件之間的切換移動，可以自動穩定的完成工件的上料和下料動作。

根據本實用新型的優選實施例，所述劃片工作臺包括X軸系進給系統和真空吸附旋轉臺，用于安裝固定工件盤的真空吸附旋轉臺可旋轉地設置于X軸系進給系統上。由此，當工件自動抓取系統將工件盤放置于真空吸附旋轉臺，真空吸附旋轉臺將工件盤上的工件吸住，X軸系進給系統31的運動機構驅動工件往劃片主軸裝置靠近并在切割過程中驅使工件沿X軸往復運動進行橫向切割。

根據本實用新型的優選實施例，所述Y-Z軸系進給系統包括固定于床身上的Y軸進給系統和可上下滑動連接于Y軸進給系統上的Z軸進給系統；所述Z軸進給系統上連接有所述劃片主軸裝置，Y軸進給系統的運動機構用于驅動劃片主軸裝置進給。由此，X軸運動機構與Y軸運動機構的相互配合，完成工件單一方向的切割，隨后，真空吸附旋轉臺驅動工件盤8旋轉90°，重復上述動作完成另一方向的切割，如此循環實現自動化操作。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型的自動上下料劃片機能夠對工件的切割位置進行準確定位，能夠切割多種材料，適應性強，可以自動穩定的完成上料盒下料過程，提高了設備的工作效率，加工前后的工件均放置于自動放收料裝置，節省了設備的體積。

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例隱藏機架后的結構原理圖；

圖2為本實用新型的自動放收料裝置結構示意圖；

圖3為本實用新型的放收料盒結構示意圖；

圖4為圖3中背板的結構示意圖，其中a）為背板的外側面示意圖，b）為背板的內側面示意圖；

圖5為本實用新型工件升降平臺結構示意圖；

圖6為本實用新型工件自動抓取系統的結構示意圖；

圖7為本實用新型的第一滑移組件局部放大結構示意圖；

圖8為本實用新型的第三滑移組件局部放大結構示意圖；

圖9為本實用新型的第四滑移組件局部放大結構示意圖；

圖10本實用新型的總體的主視結構示意圖；

圖11本實用新型的總體的右視結構示意圖；

在圖中：

1-機架；4-工件自動抓取系統；5-劃片主軸裝置；7-床身；8-工件盤；

2-自動放收料裝置；20-放收料盒；21-工件升降平臺；201-料架；202-料槽；203-拉手；204-背板；205-磁鐵；206-超軟拉手；207-軟磁片；208-鉸鏈；211-料軸支架；212-料軸座213-豎直滑軌；214-限位開關；215-步進電機；216-豎直滑塊；217-豎直滑臺；218-升降臺面板；219-螺尾錐銷；

3-劃片工作臺；31-X軸系進給系統；32-真空吸附旋轉臺；

41-第一滑移組件；411-托爪；412-緩沖塊；413-第一滑臺；414-第一連接板；415-第一支架；42-第一氣缸組件43-第三滑移組件；431-第一連接件；432-第二滑臺；433-第二連接板；434-光軸支撐套；435-光軸；436-光軸支撐座；437-第一加強筋；44-第二氣缸組件；45-第二連接件；46-連接塊；47-第三氣缸組件；48-第二滑移組件；49-第四滑移組件；491-第三連接板；492-第三滑臺；493-氣爪；494-第四連接板；

6-Y-Z軸系進給系統；61-Y軸進給系統；62-Z軸進給系統。

具體實施方式

以下將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對結構起限定作用。

一種自動上下料劃片機，如圖1至圖11所示，包括機架1，機架的一側設置有自動放收料裝置2，所述自動放收料裝置2包括放收料盒20與工件升降平臺21，所述自動放收料裝置2的旁側設置旋轉劃片工作臺3，所述旋轉劃片工作臺3的上方設置有工件自動抓取系統4，通過步進電機控制放收料盒20的上下運動，所述工件自動抓取系統4通過氣缸控制上料與下料，所述機架另一側設置有劃片主軸裝置5，所述劃片主軸裝置5安裝于Y-Z軸系進給系統6上，所述劃片主軸裝置6可隨Y-Z軸系進給系統6前后移動以及上下滑動，所述旋轉劃片工作臺3與Y-Z軸系進給系統6固定安裝于床身7，床身7固定于機架1。

工件盤8安放于自動放收料裝置2中的放收料盒21，通過工件自動抓取系統進行上料和下料，通過工件自動抓取系統4中第四滑移組件49的氣爪493夾取工件盤8，通過第一氣缸組件42帶動夾有工件盤8的第四滑移組件49滑動進行拉料，并將其放置于第一滑移組件41、第二滑移組件48的托爪411上，再通過第二氣缸組件44帶動第三滑移組件43將工件運輸至旋轉劃片工作臺3上方，第三滑移組件43向下運動，通過控制氣爪493及第一滑移組件41、第二滑移組件48托爪411松開將工件盤8放置于旋轉劃片工作臺3，完成上料過程；旋轉劃片工作臺3將工件吸附后將其運輸至劃片主軸裝置5底部，劃片主軸裝置5上的砂輪刀片按照設置的參數對工件進行切割；完成切割后，通過工件自動抓取系統4將劃片好的工件進行下料送回放收料盒20。下料過程與上料過程相反，完成下料后工件升降平臺21驅動工件盒8上升一層，繼續進行上料過程。通過工件升降平臺21、自動抓取系統4滑臺組件與氣缸組件之間的切換移動，可以自動穩定的完成工件的上料和下料動作，大大提高設備的工作效率，加工前后的工件盤均放置于自動放收料裝置2，節省設備的體積。

作為一個優選的實施方式，本實施例的自動放收料裝置2包括放收料盒20與工件升降平臺21，工件升降平臺21通過電機絲杠機構驅動放收料盒20上下滑動，放收料盒20可以上下滑動連接于工件升降平臺21升降臺面板218；放收料20盒包括料架201、背板204、磁鐵205、和軟磁片207，料架201內的左右側壁內部由上至下分布若干料槽202，料槽202設置有用于裝夾工件的工件盤8，料架201上設置有拉手203，料架201靠近工件升降平臺21一側設置有能夠保證上下料過程工件盤8穩定定位的六塊兩組相互對稱的磁鐵205，料架201后側設置有背板204，背板204與料架201之間通過鉸鏈208連接，方便進行工人進行換料操作，背板204外側靠近邊緣處連接六塊相互對稱的能夠保證上下料過程工件盤穩定定位的磁鐵205，背板204內側中心位置連接有軟磁片207，以便穩定的完成放收料動作以及對放收料過程起緩沖作用；所述工件升降平臺21包括料軸支架211、料軸座212、步進電機215，料軸支架211設置有料軸座212，料軸座212滑動連接有豎直滑軌213，料軸座212靠近頂部與底部處設置有限位開關214，料軸座212上方固定安裝有步進電機215，豎直滑軌213滑動連接有豎直滑塊216，步進電機215通過絲杠機構驅動豎直滑塊216上下往復運動，豎直滑塊216連接有豎直滑臺217，豎直滑臺217固定連接升降臺面板218，升降臺面板218上連接有四個均布螺尾錐銷219；放收料盒20與工件升降平臺21通過螺尾錐銷219連接固定。

作為一個優選的實施方式，本實施例的工件自動抓取系統包括第一滑移組件41、第二滑移組件48、第一氣缸組件42、第三滑移組件43、第二氣缸組件44、第三氣缸組件47、第四滑移組件49，第一滑移組件41與第二滑移組件48通過第一支架415連接，第一支架415中間位置固定于第一連接件431一端，第一氣缸組件42與第三滑移組件43通過第一連接件431固定連接，第三滑移組件43可上下滑動與第二氣缸組件44通過第二連接板433滑動配合，第二氣缸組件44上方設置有第二連接件45，第二連接件45與第三氣缸組件47通過對稱安裝的兩塊L型連接塊46固定連接，所述第三氣缸組件47連接有機架1，所述第四滑移組件49可前后滑動與第一氣缸組件42通過第四連接板494滑動配合，以便實現推料與拉料過程。

作為一個優選的實施方式，本實施例的第一滑移組件41包括托爪411、第一滑臺413，第一連接板414，托爪411設置有緩沖塊412，托爪411固定于第一滑臺413一端，所述第一滑臺413另一端固定于第一連接板414，通過控制電磁閥可實現第一滑臺413前進后退，第一連接板414固定于第一支架415；第一滑移組件41與第二滑移組件48相同。

作為一個優選的實施方式，本實施例的第三滑移組件43包括第一連接件431、第二滑臺432、第二連接板433、光軸435，所述第一連接件431與第二滑臺432一端固定連接，所述第二滑臺432另一端固定于第二連接板433，所述光軸支撐套434固定于第二連接板433，所述光軸支撐套434與光軸支撐座436連接光軸435，所述光軸支撐座436固定于第一連接件431，所述第一連接件431與第一支架415之間設置有加強滑移組件與氣缸組件之間連接的第一加強筋437。

作為一個優選的實施方式，本實施例的第四滑移組件49包括第三連接板491、第三滑臺492、氣爪493，第三連接板491一側與第三滑臺492一端連接，第三滑臺492另一端固定于第四連接板494，氣爪493固定于第三連接板491另一側，氣爪493可實現松開與夾緊工件盤8。

作為一個優選的實施方式，本實施例的旋轉劃片工作臺3包括X軸系進給系統31和真空吸附旋轉臺32，真空吸附旋轉臺32可旋轉設置于X軸系進給系統31，當工件自動抓取系統4將工件盤8放置于真空吸附旋轉臺32，真空吸附旋轉臺32將工件盤8上的工件吸住，X軸系進給系統31的運動機構驅動工件往劃片主軸裝置5靠近并在切割過程中驅使工件沿X軸往復運動進行橫向切割。

作為一個優選的實施方式，本實施例的Y-Z軸系進給系統6包括Y軸進給系統61、Z軸進給系統62，Y軸進給系統61固定于床身7，所述Z軸進給系統62可上下滑動連接于Y軸進給系統61，所述Z軸進給系統61連接有劃片主軸裝置5，Y軸進給系統61運動機構驅動劃片主軸裝置5逐級進給，X軸運動機構與Y軸運動機構的相互配合，完成工件單一方向的切割，隨后，真空吸附旋轉臺32驅動工件盤8旋轉90°，重復上述動作完成另一方向的切割，如此循環實現自動化操作。

上述實施例闡明的內容應當理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本實用新型，而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落入本申請所附權利要求所限定的范圍。