本發(fā)明屬于藍(lán)寶石單晶的研磨領(lǐng)域，特別涉及一種全自動(dòng)藍(lán)寶石研磨機(jī)。

背景技術(shù)：

藍(lán)寶石的主要應(yīng)用：航空航天大尺寸直徑大于162mm的光學(xué)級(jí)晶體平板狀藍(lán)寶石光電窗口；藍(lán)寶石襯底80％LED用；大尺寸高品質(zhì)藍(lán)寶石軍工窗口及器件，藍(lán)寶石窗口時(shí)馬赫數(shù)大于2的高速整流罩、光電窗口的首選材料，藍(lán)寶石窗口及光學(xué)透鏡。

藍(lán)寶石基片加工過程的研磨目的是去除切片時(shí)造成的晶片切割損傷層及改善晶片的平坦度,晶片研磨是從粗到細(xì)的漸進(jìn)過程，晶片與磨料在一定的壓力下進(jìn)行相對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)達(dá)到預(yù)定的厚度及隨之可進(jìn)行拋光的良好表面。

隨著LED產(chǎn)品高性能化的發(fā)展，藍(lán)寶石襯底加工制備所經(jīng)過的一系列工藝步驟，如切片、磨削、研磨和拋光等，均會(huì)在襯底表面產(chǎn)生表面/亞表面損傷層，降低了襯底的發(fā)光功率、使用性能和壽命等重要性能指標(biāo)，因此，必須對(duì)藍(lán)寶石襯底表面/亞表面損傷層進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，并在后續(xù)加工過程中將其去除，為各步驟加工工藝參數(shù)的優(yōu)化提供參考依據(jù)。

隨著行業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化的應(yīng)用在藍(lán)寶石的加工生產(chǎn)中也越來越多，人們正在嘗試將自動(dòng)化引入到研磨工藝，CN104924197A一種自動(dòng)雙盤研磨機(jī)；CN05415166A一種藍(lán)寶石研磨機(jī)都是很好的嘗試，但是目前尚且沒有將藍(lán)寶石研磨過程中的研磨、清洗、檢驗(yàn)等設(shè)置為一體的嘗試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是應(yīng)用在藍(lán)寶石的研磨過程中，嘗試著將研磨、清洗、檢驗(yàn)等一系列流程自動(dòng)化。

一種全自動(dòng)藍(lán)寶石研磨機(jī)，包括設(shè)有操作臺(tái)1的機(jī)架、與機(jī)架2Y向滑動(dòng)連接的X向橫梁3和控制系統(tǒng)，所述操作臺(tái)1包括原料區(qū)4、定位研磨區(qū)5、清洗區(qū)6、位于定位研磨區(qū)5和清洗區(qū)6正下方的廢液區(qū)、檢驗(yàn)區(qū)7、廢料區(qū)8和成品區(qū)9，所述X向橫梁3上設(shè)有Z向加液槍10和Z向機(jī)械手11，所述定位研磨區(qū)5、Z向加液槍10和Z向機(jī)械手11設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述控制系統(tǒng)均電性連接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功能，機(jī)架和X向橫梁3上均設(shè)有滑軌、同步帶、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等器件，使得X向橫梁3能夠在機(jī)架2上沿Y軸前后移動(dòng)，Z向加液槍10和Z向機(jī)械手11能夠在X向橫梁3沿X軸前后移動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述定位研磨區(qū)5包括研磨機(jī)構(gòu)12和排水機(jī)構(gòu)13，所述清洗區(qū)6包括若干個(gè)設(shè)有閥門的清洗槽14和振動(dòng)電機(jī)，廢液區(qū)包括兩個(gè)槽，所述定位研磨區(qū)5產(chǎn)生的研磨廢液通過排水機(jī)構(gòu)13和所述清洗區(qū)6的清洗廢液通過閥門分別排到廢液區(qū)的兩個(gè)槽體內(nèi)。之所以設(shè)置排水機(jī)構(gòu)13，一是為了保持臺(tái)面的清潔，二是對(duì)研磨液進(jìn)行回收，避免造成過多的環(huán)境污染。清洗槽14一般為長(zhǎng)方形，它的尺寸大小應(yīng)能涵蓋圓片、厚度薄的透鏡等，為了避免清洗過程由振動(dòng)帶來的摩擦損傷，清洗槽14的內(nèi)壁應(yīng)選用光滑、彈性材料。廢液區(qū)包括兩個(gè)槽體，是為了方便研磨液和清洗液的分別回收，如果混合在一起，回收時(shí)會(huì)額外增加工作量。

進(jìn)一步地，所述研磨機(jī)構(gòu)12包括主機(jī)，研磨盤，太陽(yáng)輪，游星輪和修正輪。主機(jī)采用變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配置大功率減速系統(tǒng)，軟啟動(dòng)、軟停止，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。太陽(yáng)輪可以正反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，游星輪自轉(zhuǎn)方向可以改變，工件在載體內(nèi)作既公轉(zhuǎn)且自轉(zhuǎn)的游星運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述Z向加液槍10從上到下依次設(shè)置有儲(chǔ)液盒、電動(dòng)注液泵和加液管。電動(dòng)注液泵的入液口和出液口分別與儲(chǔ)液盒、加液管相連，電動(dòng)注液泵的使用使得加液的速度、數(shù)量得以有效控制。

進(jìn)一步地，所述Z向機(jī)械手11包括一個(gè)外殼，一個(gè)基座，一個(gè)設(shè)置于基座上的機(jī)械手伸縮部件及一個(gè)與所述機(jī)械手伸縮部件連接的手指部件，所述手指部件包括兩個(gè)夾持臂及一個(gè)設(shè)置于所述夾持臂內(nèi)側(cè)壁之間的彈簧。夾持臂與夾持件接觸的部位設(shè)有彈性件，為了避免因?yàn)閵A持給夾持件造成二次損傷。

進(jìn)一步地，所述外殼上安裝有高強(qiáng)度匯聚光源和大面積漫射光源。藍(lán)寶石晶體表面/亞表面的損傷檢測(cè)方法有X射線衍射法、角度拋光法、橫截面透射電子顯微鏡法等，這些方法目前需要配合大型檢驗(yàn)儀器方能使用，并不適合此處研磨階段的檢驗(yàn)，由于研磨之后還要拋光工藝，研磨階段的檢驗(yàn)相對(duì)來說可以簡(jiǎn)單一點(diǎn)，本發(fā)明選擇的就是在特定光源的幫助下，操作人員由肉眼對(duì)加工件進(jìn)行損傷、劃痕等的檢驗(yàn)。

進(jìn)一步地，所述檢驗(yàn)區(qū)7設(shè)有真空吸筆。之所以選用真空吸筆是為了在操作時(shí)，避免給加工件表面造成污痕。

進(jìn)一步地，所述廢料區(qū)8和成品區(qū)9之間設(shè)置有觸摸屏15。這里的觸摸屏與控制系統(tǒng)是同步的，使得操作人員可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作與遠(yuǎn)程操作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)對(duì)于藍(lán)寶石的自動(dòng)化操作，提供了一種新的思路；

(2)將與研磨工藝相關(guān)的研磨、清洗、檢驗(yàn)等流程徹底融合在一起，機(jī)械手的使用使得自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)成為可能；

(3)廢液區(qū)的設(shè)置，提高了設(shè)備的環(huán)保效率，廢液的回收，降低了設(shè)備運(yùn)行的成本。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、操作臺(tái)；3、X向橫梁；4、原料區(qū)；5、定位研磨區(qū)；6、清洗區(qū)；7、檢驗(yàn)區(qū)；8、廢料區(qū)；9、成品區(qū)；10、Z向加液槍；11、Z向機(jī)械手；12、研磨機(jī)構(gòu)；13、排水機(jī)構(gòu)；14、清洗槽；15、觸摸屏。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

結(jié)合圖1作出說明，圖1所示適合包括但不限于圓片或透鏡形狀的原料。

一種全自動(dòng)藍(lán)寶石研磨機(jī)，包括設(shè)有操作臺(tái)1的機(jī)架、與機(jī)架2Y向滑動(dòng)連接的X向橫梁3和控制系統(tǒng)，所述操作臺(tái)1包括設(shè)置有八個(gè)插槽的原料區(qū)4、定位研磨區(qū)5、設(shè)置有八個(gè)清洗槽14的清洗區(qū)6、位于定位研磨區(qū)5和清洗區(qū)6正下方的廢液區(qū)位于操作臺(tái)1下的柜體內(nèi)，圖中未示出、設(shè)置有六個(gè)檢驗(yàn)槽的檢驗(yàn)區(qū)7、廢料區(qū)8和成品區(qū)9，所述X向橫梁3上設(shè)有Z向加液槍10和Z向機(jī)械手11，所述定位研磨區(qū)5、Z向加液槍10和Z向機(jī)械手11設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述控制系統(tǒng)均電性連接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

所述定位研磨區(qū)5包括研磨機(jī)構(gòu)12和排水機(jī)構(gòu)13，圖1所示排水機(jī)構(gòu)13為柵柵式，所述清洗區(qū)6包括八個(gè)設(shè)有閥門的清洗槽14和振動(dòng)電機(jī)位于操作臺(tái)1下的柜體內(nèi)，圖中未示出，廢液區(qū)包括兩個(gè)槽，所述定位研磨區(qū)5產(chǎn)生的研磨廢液通過排水機(jī)構(gòu)13和所述清洗區(qū)6的清洗廢液通過閥門分別排到廢液區(qū)的兩個(gè)槽體內(nèi)。

所述研磨機(jī)構(gòu)12包括主機(jī)，研磨盤，太陽(yáng)輪，游星輪和修正輪。這里的研磨機(jī)構(gòu)12采用的是目前常見的單面研磨機(jī)構(gòu)，研磨機(jī)構(gòu)12的操作面與操作臺(tái)1平行。

所述Z向加液槍10從上到下依次設(shè)置有儲(chǔ)液盒、電動(dòng)注液泵和加液管。

所述Z向機(jī)械手11包括一個(gè)外殼，一個(gè)基座，一個(gè)設(shè)置于基座上的機(jī)械手伸縮部件及一個(gè)與所述機(jī)械手伸縮部件連接的手指部件，所述手指部件包括兩個(gè)夾持臂肌一個(gè)設(shè)置于所述夾持臂內(nèi)側(cè)壁之間的彈簧。機(jī)械手伸縮部件包括一個(gè)Z向電機(jī)，Z向電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械手在Z軸上做上下運(yùn)動(dòng)。彈簧的使用使得夾持臂與夾持件的作用力增大，且夾持件的大小可調(diào)。

所述外殼上安裝有高強(qiáng)度匯聚光源和大面積漫射光源，所述檢驗(yàn)區(qū)7設(shè)有真空吸筆。檢驗(yàn)槽設(shè)置成通孔，檢驗(yàn)區(qū)7下對(duì)應(yīng)的柜體內(nèi)可以設(shè)置光源，當(dāng)外殼上的光源不足以檢驗(yàn)損傷時(shí)，可以開啟柜體內(nèi)的光源。

所述廢料區(qū)8和成品區(qū)9之間設(shè)置有觸摸屏15。

使用時(shí)，Z向機(jī)械手11從原料區(qū)4夾取原料，傳送至定位研磨區(qū)5，Z向加液槍10加研磨液，研磨機(jī)構(gòu)進(jìn)行研磨，研磨完畢后，Z向機(jī)械手11將工件傳送至清洗區(qū)6，振動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，清洗工件，清洗完畢后通過Z向機(jī)械手11傳送至檢驗(yàn)區(qū)7，啟動(dòng)光源，必要時(shí)輔助真空吸筆，對(duì)工件進(jìn)行肉眼檢測(cè)，合格的通過Z向機(jī)械手11傳送至成品區(qū)9，不合格的根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果通過Z向機(jī)械手11傳送至定位研磨區(qū)5或者廢料區(qū)。