專利名稱：應用于led激光切割的全自動上下料機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種全自動上下料設備，尤其涉及一種應用于LED激光切割的全自動上下料機構。
背景技術：
LED激光切割設備是用于藍寶石襯底GaN藍光LED晶圓切割的一種專用激光設備， 藍光LED晶圓通常是通過在藍寶石基材上采用汽相成積工藝生長GaN晶體，最后在晶圓上采用絲網印刷技術加上電極形成若干個具有獨立發光功能的LED發光單元。目前激光切割技術已經成熟應用于藍光LED晶圓切割，在生產的過程中，采用將藍膜或白膜固定在一個鋼環上，然后將LED晶圓片粘附在藍膜或白膜上，為了 LED晶圓片更好的搬運，將粘好晶圓片的鋼環放進卡夾進行搬運，目前通用的一個卡夾容量為25片鋼環，在加工的時候，通過人工方式將粘附有LED晶圓片的鋼環從卡夾中取出，然后放在LED 激光加工設備的加工平臺上，人工調整LED晶圓片的加工參數，加工完成后再手動取料，放進用于搬運晶圓片的卡夾，整個過程中均為人工操作，據統計，一個熟練的操作人員，完成一次上料——取料——上料的循環，需要40秒至60秒，而高效率的LED晶圓切割設備加工時間在4分鐘左右(不同種類的產品加工時間有差異)，大量的時間消耗在人工上下料階段， 使得設備的有效利用率降低，采用全手工方式加工，每臺設備均需配備一個操作人員，人工成本相應提高。由于人員流動引起的LED晶圓切割質量和產量得不到保證。為了克服LED晶圓切割設備提及的以上問題，需要研制一套針對LED晶圓切割設備的全自動上下料裝置。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種應用于LED激光切割的全自動上下料機構，旨在有效解決目前LED晶圓切割效率低下和人工操作的不穩定性問題。本發明的目的通過以下技術方案來實現
應用于LED激光切割的全自動上下料機構，特點是包括相互獨立的呈X、Y、Z軸向布置的X軸傳送單元、Y軸傳送單元和Z軸傳送單元，X軸傳送單元包括X軸滾珠絲桿、X軸直線滑軌、X軸馬達和X軸滑板，X軸滑板置于X軸直線滑軌中，X軸滑板與X軸滾珠絲桿構成螺旋傳動副，X軸滾珠絲桿與X軸馬達驅動連接，X軸滑板上安裝有旋轉軸，旋轉軸通過同步帶與馬達驅動連接，旋轉軸上設置有第一吸盤和第二吸盤，第二吸盤包含第二吸盤汽缸、第二吸盤支架和吸嘴，第二吸盤汽缸的底座固定在旋轉軸上，第二吸盤汽缸的活塞桿與第二吸盤支架驅動連接，第二吸盤支架上布置有吸嘴，第一吸盤包含第一吸盤汽缸、第一吸盤支架和吸嘴，第一吸盤汽缸的底座固定在旋轉軸上，第一吸盤汽缸的活塞桿與第一吸盤支架驅動連接，第一吸盤支架上布置有吸嘴；
Y軸傳送單元包括Y軸滾珠絲桿、Y軸直線滑軌、Y軸馬達和Y軸滑板，Y軸滑板置于 Y軸直線滑軌中，Y軸滑板與Y軸滾珠絲桿構成螺旋傳動副，Y軸滾珠絲桿與Y軸馬達驅動連接，Y軸滑板上安裝有夾持機構，夾持機構包含汽缸和夾板，汽缸的活塞桿與夾板驅動連接；
Z軸傳送單元包括Z軸滾珠絲桿、Z軸直線滑軌、Z軸馬達和Z軸滑板，Z軸滑板置于Z 軸直線滑軌中，Z軸滑板與Z軸滾珠絲桿構成螺旋傳動副，Z軸滾珠絲桿與Z軸馬達驅動連接。進一步地，上述的應用于LED激光切割的全自動上下料機構，所述Z軸傳送單元上
安裝有第一傳感器。更進一步地，上述的應用于LED激光切割的全自動上下料機構，所述夾板上安裝
有第二傳感器。再進一步地，上述的應用于LED激光切割的全自動上下料機構，所述第一吸盤與第二吸盤在周向呈90°夾角。本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在
本發明應用于LED激光切割中實現全自動上下料，解決目前LED晶圓切割效率低下和人工操作的不穩定性問題，提高設備利用效率，減少人為的因素，節省成本，Z軸傳送單元對卡夾中每層的鋼環的上下位置進行調整，Y軸傳送單元和夾持機構將鋼環從卡夾中取出、 放回，第一吸盤、第二吸盤和旋轉軸配合將加工完成和未加工LED晶圓片進行取放料，X軸傳送單元將LED晶圓片從待加工區域與加工載臺處進行快速切換；在進行加工和待加工的 LED晶圓片的切換過程只需6秒鐘時間，其余動作均在晶圓片加工時間段(約4分鐘)完成， 一個人工可以同時操作多臺設備。在使用過程中，實現全自動加工，不需要人工進行干預， 對人員的技能要求也降低很多，操作人員只需要將卡夾放在Z軸傳送單元上，直接選擇加工就可以完成。


下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明 圖1 本發明的結構示意圖2 :X軸傳送單元的結構示意圖； 圖3 :Y軸傳送單元的結構示意圖； 圖4 =Z軸傳送單元的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，應用于LED激光切割的全自動上下料機構，包括相互獨立的呈Χ、Υ、Ζ 軸向布置的X軸傳送單元4、Y軸傳送單元2和Z軸傳送單元1，如圖2所示，X軸傳送單元 4包括X軸滾珠絲桿9、Χ軸直線滑軌10、Χ軸馬達16和X軸滑板13，X軸滑板13置于X軸直線滑軌10中，X軸滑板13與X軸滾珠絲桿9構成螺旋傳動副，X軸滾珠絲桿9與X軸馬達16驅動連接，X軸滑板13上安裝有旋轉軸3，旋轉軸3通過同步帶12與馬達驅動連接， 旋轉軸3上設置有第一吸盤5和第二吸盤7，第一吸盤5與第二吸盤7在周向呈90°夾角， 第二吸盤7包含第二吸盤汽缸15、第二吸盤支架17和吸嘴18，第二吸盤汽缸15的底座固定在旋轉軸3上，第二吸盤汽缸15的活塞桿與第二吸盤支架17驅動連接，第二吸盤支架17 上布置有吸嘴18，第一吸盤5包含第一吸盤汽缸30、第一吸盤支架和吸嘴，第一吸盤汽缸30的底座固定在旋轉軸3上，第一吸盤汽缸30的活塞桿與第一吸盤支架驅動連接，第一吸盤支架上布置有吸嘴；
如圖3所示，Y軸傳送單元2包括Y軸滾珠絲桿23、Y軸直線滑軌、Y軸馬達M和Y軸滑板22，Y軸滑板22置于Y軸直線滑軌中，Y軸滑板22與Y軸滾珠絲桿23構成螺旋傳動副，Y軸滾珠絲桿23與Y軸馬達M驅動連接，Y軸滑板22上安裝有夾持機構四，夾持機構 29包含汽缸19和夾板20，汽缸19的活塞桿與夾板20驅動連接，夾板20上安裝有用于檢測鋼環的第二傳感器21 ；
如圖4所示，Z軸傳送單元1包括Z軸滾珠絲桿沈、Z軸直線滑軌27、Z軸馬達25和Z 軸滑板，Z軸滑板置于Z軸直線滑軌27中，Z軸滑板與Z軸滾珠絲桿沈構成螺旋傳動副，Z 軸滾珠絲桿26與Z軸馬達25驅動連接，Z軸滑板上安裝有卡夾8，Z軸傳送單元1上安裝有用于檢測鋼環的第一傳感器觀。Z軸傳送單元1對卡夾8中每層的鋼環的上下位置進行調整，Y軸傳送單元2和夾持機構四將鋼環從卡夾8中取出、放回，第一吸盤5、第二吸盤7和旋轉軸3配合將加工完成和未加工LED晶圓片進行取放料，X軸傳送單元將LED晶圓片從待加工區域與加工載臺處進行快速切換。X軸傳送單元4、Y軸傳送單元2和Z軸傳送單元1都有獨立的驅動源，各自滑板的移動采用直線滑軌導向，滾珠絲桿和馬達作為驅動源。旋轉軸3采用軸承14作為支撐， 馬達和同步帶作為驅動。夾持機構四采用汽缸作為驅動源帶動夾板進行抓緊或松開的動作，第一吸盤5、第二吸盤7采用汽缸作為驅動源，吸嘴通過真空將鋼環吸住，第一汽缸吸盤 5、第二吸盤7上下運動。夾持機構四安裝在Y軸滑板22上，通過Y軸的前進和后退，實現將鋼環從卡夾中取出和放回的功能，第一吸盤5、第二吸盤7固定在旋轉軸上，旋轉軸3固定在X軸滑板13上，第一吸盤5、第二吸盤7在工作中將鋼環抓起和放下，旋轉軸可快速切換第一吸盤5、第二吸盤7的位置，使已加工和未加工的晶圓片在加工處進行快速的切換。跟隨X軸滑板13的移動，使得加工和未加工的晶圓片進行取、放的切換。上述裝置應用于LED激光切割全自動上下料時，其具體步驟為
步驟①z軸傳送單元1上升，位于Z軸傳送單元上的感應器觀檢測卡夾8中是否有鋼環，當檢測到有鋼環時，Y軸傳送單元2的Y軸滑板22帶著夾持機構四運動，將夾持機構四向前伸進鋼環，汽缸19帶動夾板20閉合，將鋼環夾住，Y軸滑板22帶著夾持機構四向后運動，將鋼環移至指定位置后，汽缸19帶動夾板20張開，Y軸滑板22帶著夾持機構四繼續向后運動一定距離停止。第一吸盤5的第一吸盤汽缸30驅動第一吸盤支架從而帶動吸嘴向下，吸嘴通過真空將鋼環吸住，第一吸盤汽缸30驅動第一吸盤支架從而帶動吸嘴向上運動，將鋼環吸附起來；
步驟②X軸傳送單元4的X軸滑板13帶動旋轉軸3移至加工載臺6，第一吸盤5的第一吸盤汽缸30驅動第一吸盤支架從而帶動吸嘴向下運動，同時關閉真空，將鋼環放在加工載臺6上，放下鋼環后，第一吸盤5的第一吸盤汽缸30驅動第一吸盤支架從而帶動吸嘴向上運動，第一吸盤5升起，此時LED晶圓片開始加工；
步驟③在加工的同時，X軸傳送單元4的X軸滑板13帶動旋轉軸3向Y軸傳送單元 2放鋼環的位置運動，到達位置后，Y軸滑板22帶著夾持機構四向Z軸傳送單元3位置移動，Z軸傳送單元向上運動一層鋼環的位置，夾持機構四通過頭部的感應器21判斷該層位置鋼環，判斷是否有鋼環，汽缸19帶動夾板20閉合，Y軸滑板22帶動夾持機構四向后運動，到達指定位置后，夾板20松開，Y軸滑板22繼續向后運動一定距離停下，第一吸盤5的第一吸盤汽缸30驅動第一吸盤支架從而帶動吸嘴向下，通過真空將鋼環吸住，第一吸盤汽缸30向上運動，將鋼環吸附起來；
步驟④旋轉軸3帶動第一吸盤5和第二吸盤7旋轉90° ；
步驟⑤X軸滑板13帶動旋轉軸3運動至加工載臺6處，等待加工完成，加工完成后，第二吸盤7的第二吸盤汽缸15驅動第二吸盤支架17從而帶動吸嘴18向下運動，吸嘴18真空吸附住鋼環，第二吸盤7的第二吸盤汽缸15驅動第二吸盤支架17從而帶動吸嘴18向上運動，吸附起已加工完成晶圓片鋼環；
步驟⑥旋轉軸3順時針旋轉90°，將未加工的帶晶圓片鋼環，第一吸盤5的第一吸盤汽缸30驅動第一吸盤支架從而帶動吸嘴向下運動，同時關閉真空，將鋼環放在加工載臺6 上，放下鋼環后，第一吸盤汽缸30向上運動，第一吸盤5升起，開始新一片晶圓片加工；
步驟⑦X軸滑板13帶動旋轉軸3向Y軸傳送單元2放鋼環的位置運動，到達位置后， 旋轉軸3逆時針旋轉90°，第二吸盤7的第二吸盤汽缸15向下運動，關閉真空，將完成加工的晶圓片放下，汽缸19將夾板20打開，Y軸滑板22帶動夾持機構四向Z軸傳送單元位置移動，當夾持機構頭部的感應器21感應有鋼環后，Y軸滑板22 —直向前運動指定位置，將加工完成的鋼環放回鋼環在卡夾原來的位置，Y軸滑板22帶動夾持機構四向后移動指定距離，Z軸傳送單元向上運動一層鋼環的位置，Y軸滑板22帶動夾持機構四向前移動指定距離，夾持機構四通過頭部的感應器21判斷該層位置鋼環，判斷是否有鋼環，汽缸19帶動夾板20閉合，Y軸滑板22帶動夾持機構四向后運動，到達指定位置后，夾板20松開，Y軸滑板22繼續向后運動一定距離停下；
步驟⑧旋轉軸3順時針旋轉90°，第一吸盤5的第一吸盤汽缸30驅動第一吸盤支架從而帶動吸嘴向下，通過真空將鋼環吸住，第一吸盤汽缸30向上運動，將鋼環吸附起來；
重復步驟④ 步驟⑧直至所有晶圓片全部加工完成。在整個加工過程中，步驟⑤、步驟 ⑥為已加工晶圓片和未加工晶圓片的上下料時間，由于采用旋轉吸盤，比單工位上下料大大縮短時間。綜上所述，本發明應用于LED激光切割中全自動上下料，解決目前LED晶圓切割效率低下和人工操作的不穩定性問題，提高設備利用效率，減少人為的因素，節省成本，在進行加工和待加工的LED晶圓片的切換過程只需6秒鐘時間，其余動作均在晶圓片加工時間段(約4分鐘)完成，從時間效益來講，2個卡夾(50片晶圓片)總的上下料時間為5分鐘，如果采用人工上下料，其上下料的總時間在，33分鐘至50分鐘，對于全自動，加工完成2個卡夾的總時間在(4+0. 1))(50=205分鐘約3.5小時)，一個人工可以同時操作多臺設備。在使用過程中，實現全自動加工，不需要人工進行干預，對人員的技能要求也降低很多，操作人員只需要將卡夾放在Z軸傳送單元上，直接選擇加工就可以完成。需要理解到的是以上所述僅是本發明的優選實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.應用于LED激光切割的全自動上下料機構，其特征在于包括相互獨立的呈X、Y、Z 軸向布置的X軸傳送單元(4)、Y軸傳送單元(2)和Z軸傳送單元(1)，X軸傳送單元(4)包括X軸滾珠絲桿(9)、X軸直線滑軌(10)、X軸馬達(16)和X軸滑板(13)，X軸滑板(13)置于X軸直線滑軌(10)中，X軸滑板(13)與X軸滾珠絲桿(9)構成螺旋傳動副，X軸滾珠絲桿(9)與X軸馬達(16)驅動連接，X軸滑板(13)上安裝有旋轉軸(3)，旋轉軸(3)通過同步帶(12)與馬達驅動連接，旋轉軸(3)上設置有第一吸盤(5)和第二吸盤(7)，第二吸盤(7) 包含第二吸盤汽缸(15)、第二吸盤支架(17)和吸嘴(18)，第二吸盤汽缸(15)的底座固定在旋轉軸(3)上，第二吸盤汽缸(15)的活塞桿與第二吸盤支架(17)驅動連接，第二吸盤支架 (17)上布置有吸嘴(18)，第一吸盤(5)包含第一吸盤汽缸(30)、第一吸盤支架和吸嘴，第一吸盤汽缸(30)的底座固定在旋轉軸(3)上，第一吸盤汽缸(30)的活塞桿與第一吸盤支架驅動連接，第一吸盤支架上布置有吸嘴；Y軸傳送單元(2)包括Y軸滾珠絲桿(23)、Y軸直線滑軌、Y軸馬達(24)和Y軸滑板 (22)，Y軸滑板(22)置于Y軸直線滑軌中，Y軸滑板(22)與Y軸滾珠絲桿(23)構成螺旋傳動副，Y軸滾珠絲桿(23)與Y軸馬達(24)驅動連接，Y軸滑板(22)上安裝有夾持機構(29)， 夾持機構(29)包含汽缸(19)和夾板(20)，汽缸(19)的活塞桿與夾板(20)驅動連接；Z軸傳送單元(1)包括Z軸滾珠絲桿(26)、Z軸直線滑軌(27)、Z軸馬達(25)和Z軸滑板，ζ軸滑板置于Z軸直線滑軌(27)中，Z軸滑板與Z軸滾珠絲桿(26)構成螺旋傳動副，Z 軸滾珠絲桿(26)與Z軸馬達(25)驅動連接。
2.根據權利要求1所述的應用于LED激光切割的全自動上下料機構，其特征在于所述Z軸傳送單元(1)上安裝有第一傳感器。
3.根據權利要求1所述的應用于LED激光切割的全自動上下料機構，其特征在于所述夾板(20 )上安裝有第二傳感器。
4.根據權利要求1所述的應用于LED激光切割的全自動上下料機構，其特征在于所述第一吸盤(5)與第二吸盤(7)在周向呈90°夾角。
全文摘要
本發明涉及應用于LED激光切割的全自動上下料機構，包括X軸傳送單元、Y軸傳送單元和Z軸傳送單元，X軸傳送單元的X軸滑板置于X軸直線滑軌中，X軸滑板與X軸滾珠絲桿構成螺旋傳動副，X軸滾珠絲桿與X軸馬達驅動連接，X軸滑板上安裝旋轉軸，旋轉軸上設置第一吸盤和第二吸盤；Y軸傳送單元的Y軸滑板置于Y軸直線滑軌中，Y軸滑板與Y軸滾珠絲桿構成螺旋傳動副，Y軸滾珠絲桿與Y軸馬達驅動連接，Y軸滑板上安裝夾持機構；Z軸傳送單元的Z軸滑板置于Z軸直線滑軌中，Z軸滑板與Z軸滾珠絲桿構成螺旋傳動副，Z軸滾珠絲桿與Z軸馬達驅動連接。應用于LED激光切割中實現全自動上下料，解決目前LED晶圓切割效率低下和人工操作的不穩定性問題。
文檔編號B23K26/42GK102350593SQ201110346579
公開日2012年2月15日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者胡劍, 趙裕興 申請人:蘇州德龍激光有限公司