一种硬脆材料裂片装置
技术领域
本发明涉及裂片加工技术领域，具体涉及一种硬脆材料裂片装置。
背景技术
当前半导体行业、面板显示行业、PCB行业及3C行业的硬脆性材料激光划线加工后需要进行裂片，其裂片的的工艺有：
1、人工手动裂片，存在许多不确定因素，一致性不高，无法集成自动化，且裂片用时间长。
2、CO2激光裂片，硬脆性材料采用短波长激光划线加工后，用一定功率的CO2激光，沿划线加工痕迹重复运动一遍，因为CO2激光作用于材料表面的温度低于材料的熔点，利用CO2激光聚焦产生的热应力的急速变化造成材料产生裂纹，达到裂片的目的。由于CO2激光作用材料表面，产生的热应力造成材料产生裂纹滞后几秒钟材料就会开裂；这种裂片方法有很大局限性，如：1）把50*50*1mm陶瓷片裂片成产品1*1*1mm小颗粒时，由于50*50*1mm陶瓷片上横纵布满间距为1mm的划线痕迹，走完所有划痕所需要时间较长，CO2激光还没有走完所有划线轨迹时，陶瓷片就开始裂片了，作用力与反作用力的作用，导致陶瓷片移动，造成剩下的陶瓷片无法裂片。2）当硬脆性材料厚度小于0.1mm时，很难控制CO2激光的能量，CO2激光很容易把材料边缘融化，产生不良品；还有CO2激光产生的热应力造成材料产生裂纹使材料开裂所需时间更短；3）采用这种方式裂片，为了保证产品精度，激光划线与CO2激光裂片一般采用同一台设备，同一个加工平台治具；即激光划线时CO2激光停止工作，CO2激光裂片时激光划线停止工作，浪费平台资源，使加工效率低下。
随着硬脆材料加工的零件越来越小，硬脆材料来料越来越薄，这些裂片工艺越来越不适用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硬脆材料裂片装置，其裂片精度可控，能集成到设备里，实现自动化生产；不会出现CO2激光裂片融边的问题，材料厚薄都通用，且裂片效率高。
本发明的技术方案如下：
一种硬脆材料裂片装置，包括底板、搬运机构、旋转裂片台、划片平台、裂片机构，所述划片平台、搬运机构、旋转裂片台、裂片机构固定设置在所述底板上；
所述搬运机构包括第一X轴移动驱动装置和Z轴移动驱动装置，所述Z轴移动驱动装置活动设置在所述第一X轴移动驱动装置上，通过所述第一X轴移动驱动装置带动沿X轴方向移动，所述旋转裂片台活动设置在所述Z轴移动驱动装置上，通过所述Z轴移动驱动装置带动沿Z轴方向移动；
所述旋转裂片台包括旋转装置、旋转支撑板和吸附台，所述旋转支撑板与所述旋转装置的输出端旋转连接，所述旋转支撑板上设置吸附台，所述吸附台上设有陶瓷片吸附位；
所述划片平台、裂片机构位于所述第一X轴移动驱动装置的一侧，所述划片平台上用于放置已划线好的陶瓷片，通过所述旋转裂片台的吸附台将所述划片平台上的陶瓷片吸附在所述陶瓷片吸附位上；
所述裂片机构包括第二X轴移动驱动装置、Y轴移动驱动装置、X轴滚压装置和Y轴滚压装置，所述Y轴移动驱动装置活动设置在所述第二X轴移动驱动装置上，通过所述第二X轴移动驱动装置带动沿X轴方向移动，所述X轴滚压装置、Y轴滚压装置活动设置在所述Y轴移动驱动装置上，通过所述Y轴移动驱动装置带动沿Y轴方向移动；
所述陶瓷片吸附位上的陶瓷片在所述X轴滚压装置、Y轴滚压装置的滚压下实现对陶瓷片的X方向、Y方向的裂片。
进一步的，该硬脆材料裂片装置还包括放纸机构，该放纸机构固定设置在所述底板上且位于所述第一X轴移动驱动装置的一侧，所述放纸机构包括第一连接座、导柱、活动支撑板、线性轴承、挡块和磁铁，所述导柱竖直固定在所述第一连接座上，所述活动支撑板上设有活动通孔和纸槽，所述活动通孔通过线性轴承与所述导柱活动连接，所述导柱的顶端设置有挡块，所述纸槽朝向所述第一X轴移动驱动装置，所述纸槽设有上下开口，所述纸槽的两侧设置有磁铁。
进一步的，该硬脆材料裂片装置还包括收料盒，该收料盒固定设置在所述底板上且位于所述第一X轴移动驱动装置的一侧，所述收料盒内层设有一层弹性胶垫。
进一步的，所述第一X轴移动驱动装置、Z轴移动驱动装置、第二X轴移动驱动装置、Y轴移动驱动装置均由伺服电机和丝杆导轨机构所组成。
进一步的，所述旋转装置包括旋转电机、联轴器和第二连接座，所述第二连接座的一侧面设置旋转电机，所述第二连接座的另一侧面旋转连接旋转支撑板，所述旋转电机的输出端通过联轴器与所述旋转支撑板连接。
进一步的，所述旋转支撑板的一侧设置有挡光片和光电开关，为旋转支撑板旋转控制提供信号。
进一步的，所述旋转支撑板的一侧设置有弹性防撞块。
进一步的，所述吸附台采用具有一定韧性的弹性材料加工而成。
进一步的，所述陶瓷片吸附位的底部均匀设有若干个陶瓷吸附孔，所述陶瓷片吸附位的周部均匀围设有若干个纸吸附孔，所述陶瓷吸附孔和纸吸附孔采用两路气道分别控制。
进一步的，所述X轴滚压装置、Y轴滚压装置均由安装座、辊轮、深沟球轴承所组成，所述辊轮的两端设置有深沟球轴承，所述辊轮通过两端的深沟球轴承旋转设置在所述安装座上，所述X轴滚压装置、Y轴滚压装置通过第三连接座活动设置在所述Y轴移动驱动装置上。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、适于硬脆性材料的全自动化生产，柔性化生产；
2、适用多种硬脆性材料划线的裂片，特别适用于越来越薄、零件越来愈小的硬脆性材料的裂片（厚度在0.5mm以下的硬脆性材料）；
3、提高生产效率，省人力，提高产品的良品率；
4、减少人力成本，提高产品品质，保证产品品质稳定性，绿色环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种硬脆材料裂片装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述搬运机构的结构示意图；
图3为本发明实施例所述旋转裂片台的结构示意图之一；
图4为本发明实施例所述旋转裂片台的结构示意图之二；
图5为本发明实施例所述裂片机构的结构示意图；
图6为本发明实施例所述放纸机构的结构示意图；
图7为本发明实施例所述陶瓷片上放纸的示意图；
图8为本发明实施例所述收料盒的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例
本发明实施例提供一种应用在半导体行业、面板显示行业、PCB行业及3C行业的硬脆性材料激光加工之后，进行裂片加工的硬脆材料裂片装置。
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硅晶片、石英玻璃、蓝宝石、陶瓷等。用这些材料加工的产品零件特点是尺寸小，精度高；常见的是很小粒的长方体，用于晶振、芯片、LED灯等产品上应用。其加工工艺是采用激光对硅晶片、石英玻璃等硬脆性材料按加工零件尺寸进行划线-----半切加工（按工艺，加工其材料厚度的一定深度即从材料表面划一定深度的细线；注意：不能一次切断；因为一般加工的产品尺寸都很小，如：长1mm、宽0.9mm、厚0.01mm，尺寸精度±0.002mm的颗粒；需要XY两个方向的加工，加工过程中常常伴有XY两个方向的运动、脆性材料吸附在定位夹具上（真空吸附，产品在整个加工过程中不能移位，故加工过程不能破真空），往脆性材料上吹离子风（为了去除吸附在脆性材料上的带电粉尘）等辅助动作。如果采用切断加工而不是划线加工，这些辅助动作会导致产品1mm*0.9mm*0.01mm被离子风吹走，颗粒很难收集；加工进行到一定过程时吸附真空会破真空待切割产品移位而无法达到加工精度等等，故采用划线的加工方式）。划线加工后需要对脆性材料裂片，得到满足尺寸要求的产品。
具体的，参阅图1，该硬脆材料裂片装置包括底板1、搬运机构2、旋转裂片台3、划片平台4、放纸机构5、裂片机构6和收料盒7，划片平台4、搬运机构2、旋转裂片台3、放纸机构5、裂片机构6、收料盒7均固定设置在底板1上，划片平台4上用于放置已划线好的陶瓷片，搬运机构2用于带动旋转裂片台3移动，通过旋转裂片台3将划片平台4上的陶瓷片取走，放纸机构5用于在旋转裂片台3的陶瓷片上铺上一层纸，裂片机构6用于对旋转裂片台3的陶瓷片进行裂片，收料盒7用于收集裂片后的成品。在PLC的控制下，它能自动取料，自动翻面，自动放纸，自动裂片及自动下料的功能。
其中，如图2所示，所述搬运机构2包括第一X轴移动驱动装置21和Z轴移动驱动装置22，Z轴移动驱动装置22活动设置在第一X轴移动驱动装置21上，通过第一X轴移动驱动装置21带动沿X轴方向移动，旋转裂片台3活动设置在Z轴移动驱动装置22上，通过Z轴移动驱动装置22带动沿Z轴方向移动。所述第一X轴移动驱动装置21、Z轴移动驱动装置22是由伺服电机和丝杆导轨机构所组成。划片平台4、放纸机构5、裂片机构6、收料盒7均位于第一X轴移动驱动装置21的一侧。
如图3、图4所示，所述旋转裂片台3包括旋转装置31、旋转支撑板32和吸附台33，旋转支撑板32与旋转装置31的输出端旋转连接，旋转支撑板32上设置吸附台33，旋转装置31包括旋转电机311、联轴器312和第二连接座313，第二连接座313的一侧面设置旋转电机311，第二连接座313的另一侧面旋转连接旋转支撑板32，旋转电机311的输出端通过联轴器312与旋转支撑板32连接，吸附台33上设有陶瓷片吸附位，陶瓷片吸附位的底部均匀设有若干个陶瓷吸附孔331，陶瓷片吸附位的周部均匀围设有若干个纸吸附孔332，陶瓷吸附孔331用于将划片平台上的陶瓷片吸附在陶瓷片吸附位上，纸吸附孔332用于吸附住放纸机构5所提供的纸，旋转支撑板32内通过设计两路气道对陶瓷吸附孔331和纸吸附孔332分别控制，气流量、气压单独控制，保证陶瓷片被裂成小片后位置不动，保证裂片成功率，由于两路气道分别控制，在裂片过程中可以按要求变化气压及气流量，达到裂片的要求。所述旋转支撑板32采用硬铝或者高强度钢制成。所述陶瓷吸附孔331采用小孔，孔径为1mm，孔间距较小；纸吸附孔332采用直径直径比较大一些的孔，孔径为2mm。
进一步的，所述旋转支撑板32的一侧设置有挡光片34、光电开关35和弹性防撞块36，挡光片34、光电开关35可为旋转支撑板32旋转控制提供信号，弹性防撞块36上下设有两个，使旋转支撑板32顺时针、逆时针旋转防撞，旋转支撑板32的旋转行程为190°。
较佳的，所述吸附台33采用具有一定韧性的弹性材料（如硅胶）加工而成，当陶瓷片裂片产生微小变形时，吸附台微变，避免陶瓷小片之间的相互挤压，硬碰硬接触造成崩边、压碎而产生NG产品。
如图5所示，所述裂片机构6包括第二X轴移动驱动装置61、Y轴移动驱动装置62、X轴滚压装置63和Y轴滚压装置64，Y轴移动驱动装置62活动设置在第二X轴移动驱动装置61上，通过第二X轴移动驱动装置61带动沿X轴方向移动，X轴滚压装置63、Y轴滚压装置64活动设置在Y轴移动驱动装置62上，通过Y轴移动驱动装置62带动沿Y轴方向移动。陶瓷片在X轴滚压装置63、Y轴滚压装置64的滚压下实现对陶瓷片的X方向、Y方向的裂片。其中，第二X轴移动驱动装置61、Y轴移动驱动装置62由伺服电机和丝杆导轨机构所组成。X轴滚压装置63、Y轴滚压装置64均由安装座631、辊轮632、深沟球轴承633所组成，辊轮632的两端设置有深沟球轴承633，辊轮632通过两端的深沟球轴承633旋转设置在安装座631上，X轴滚压装置63、Y轴滚压装置64通过第三连接座65活动设置在Y轴移动驱动装置62上。辊轮632采用不锈钢加工，或者采用工具钢加工，表面镀硬铬；要求表面光滑，表面粗糙度Ra0.4，表面硬度高。
如图6所示，所述放纸机构5包括第一连接座51、导柱52、活动支撑板53、线性轴承54、挡块55和磁铁56，导柱52竖直固定在第一连接座51上，活动支撑板53上设有活动通孔和纸槽，活动通孔通过线性轴承54与导柱52活动连接，线性轴承54具有导向滑动的作用，导柱52的顶端设置有挡块55，避免活动支撑板53脱离导柱52，纸槽朝向第一X轴移动驱动装置21，纸槽设有上下开口，纸槽用于放置吸附纸，纸槽的两侧设置有磁铁56，通过磁铁56压紧吸附纸。通过该放纸机构5可实现把纸平方到陶瓷片表面，如图7所示，而对于纸的作用，1、是隔离辊轮632与陶瓷片，避免辊轮632与陶瓷片硬碰硬的接触，造成陶瓷片崩边；2、通过吸附压紧陶瓷片，避免陶瓷片裂片时移动产生NG产品；3、防止产生的静电，使陶瓷微粒与辊轮632吸附在一起，裂片时造成NG产品。
所述收料盒7的外层是由不锈钢材质加工而成，如图8所示，在内层附有一层弹性胶垫71，避免了陶瓷片与收料盒不锈钢相撞产生NG产品。
运动流程如下：
A、由搬运机构2带着旋转裂片台3向划片平台4运动，快要到达划片平台4时，旋转支撑板32旋转，使吸附台33朝下，直到陶瓷片吸附位位于划片平台4的陶瓷片的正上方（注意：陶瓷片的激光划线加工面是朝上放置在划片平台4上）；
B、旋转裂片台3向下运动，从划片平台4上吸附起陶瓷片，由搬运机构2带着旋转裂片台3向放纸机构5运动，快到达放纸机构5时，旋转支撑板32旋转，使陶瓷片翻面，使陶瓷片没有划线的面朝上（不翻面，在裂片时容易使划线入口边缘崩边造成NG产品），旋转裂片台3运动到放纸机构5正下方时，向上运动，放纸机构5上的纸正好贴合在陶瓷面上；
C、旋转裂片台3继续向上运动，运载着陶瓷片，放纸机构5上的纸到达裂片指定位置；
D、X轴滚压装置63和Y轴滚压装置64运动到放纸机构5正上方，旋转裂片台3向上运动微小的位置，如：1mm，使得辊轮632与陶瓷片上的纸接触，辊轮632能对陶瓷片施加压力（裂片时，辊轮632对纸施加一定的压力，压力的大小通过调节陶瓷片与辊轮632中心距离来调节）；
E、X轴滚压装置63的辊轮632从右到左裂片运动一次，完成左右方向的裂片，Y轴滚压装置64的辊轮632从后到前裂片运动两次（Y轴滚压装置64的辊轮632从后到前运动裂片一次后，旋转裂片台3向下运动，Y轴滚压装置64复位，旋转裂片台3向上运动到裂片位置，Y轴滚压装置64的辊轮632从后到前裂片运动第二次，完成前后方向的两次裂片）。此过程中要注意的是：1、每次裂片运动时只能一个方向运动，不能往复裂片运动（如从左到右，再从右到左），不然容易产生NG产品；2、每次辊轮632返回裂片位置时，旋转裂片台3都向下运动，让吸附台33上的纸远离辊轮632；3、裂片压力大小通过调节旋转裂片台3向上移动的距离来调节；
F、完成裂片后，搬运机构2带着旋转裂片台3运动到收料盒7正上方，旋转支撑板32旋转，陶瓷吸附孔331反吹气体，保证所有裂片零件倒干净及吸附台33干净。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
