本發(fā)明涉及電子元件制造裝備領(lǐng)域，具體是指片式電子元件高速智能切割機。

背景技術(shù)：

電子產(chǎn)品品種越來越多，功能日益強大，體積越來越小。這就要求制造電子產(chǎn)品的主要電子元件如電容、電阻、電感、傳感器等，體積要盡量小，可靠性要盡量高。目前，只有片式陶瓷電子元件才能同時滿足上述要求，陶瓷電子元件經(jīng)過1000°C以上高溫煅燒，其絕緣性、耐熱性、耐久性及其他方面的均呈現(xiàn)優(yōu)異性能。因此，片式陶瓷電子元件的制造、銷售和使用得到蓬勃的發(fā)展。

生產(chǎn)片式陶瓷電子元件的過程為：

1、將電子陶瓷粉料加入粘合劑和溶劑，經(jīng)過分散成為可流動性的陶瓷漿料；

2、陶瓷漿料經(jīng)過鋼帶流延機或者PET薄膜流延機，流延干燥成陶瓷膜片，厚度為5-30μm；

３、將數(shù)張?zhí)沾赡てM成的底保護層，用壓力固定在載板即不銹鋼板上，印刷內(nèi)電極，再人工壓上第二張?zhí)沾赡て?，再印刷電極，直至達到需要的層數(shù)，最后壓上由數(shù)張?zhí)沾赡てM成的面保護層；

４、經(jīng)過高壓靜水壓的層壓成為結(jié)實的巴塊，然后用切割機進行切割，最后用將電子元件生坯從不銹鋼板上分離；

５、電子元件生坯經(jīng)過1000℃以上的高溫?zé)Y(jié)后，進行拋光、上端電極、電鍍，成為成品。

上述第4步提到的切割機，即本發(fā)明涉及到的切割機。上述提及的巴塊，其上層為未切割的電子元件生坯，下層為不銹鋼板，兩層經(jīng)過高壓靜水壓層壓后，緊密結(jié)合在一起的物體，行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一稱為巴塊。

現(xiàn)有技術(shù)陶瓷膜片切割機采用伺服電機、絲桿和導(dǎo)軌組成傳動系統(tǒng)，在高速傳送與定位過程中絲桿會有以下不良現(xiàn)象：響聲大、易磨損、傳送絲桿螺母壓力變化、絲桿直線度變化造成傳送阻力變化會影響傳送力矩和速度，造成切割精度的下降，無法切割小尺寸片式陶瓷電子元件，如0201，0402產(chǎn)品，0201即長寬高為0.5╳0.25╳0.25mm,0402即長寬高為1.0╳0.5╳0.5mm。現(xiàn)有技術(shù)陶瓷膜片切割機是由伺服電機的轉(zhuǎn)動，帶動絲桿轉(zhuǎn)動，驅(qū)動吸附巴塊的載臺，沿著導(dǎo)軌進行直線運動，切割機上的切刀，依次對巴塊進行一刀一刀的切割，切割完X軸，巴塊和載臺轉(zhuǎn)動90度，進給到切刀下，繼續(xù)切割Y軸，直到全部切割完成。巴塊和載臺的前進和后退，均由電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)檩d臺直線運動來完成。

現(xiàn)有技術(shù)陶瓷膜片切割機，其送料和收料，采用人工操作，巴塊很難整齊對位，切割精度下降，效率低。

現(xiàn)有技術(shù)陶瓷膜片切割機，其檢測定位機構(gòu)中的攝像機，其攝像頭沒有自動調(diào)整和自動對焦功能，也降低了切割精度，容易出現(xiàn)切錯切割線的問題，錯誤的切割是：對位時，切割刀左邊對準(zhǔn)巴塊左邊第一條切割線，而切割刀右邊則對準(zhǔn)巴塊右邊第二條切割線，這樣切割下來，整個巴塊數(shù)千只產(chǎn)品，無一合格，全部作廢。

從國家專利網(wǎng)查詢到的專利：片式多層陶瓷電容電感切割機，專利號2003101077178，公告號CN 1260049 C,介紹了一種由機床架、承載板、切刀機構(gòu)、攝像裝置和控制系統(tǒng)構(gòu)成的切割機，其為人工送料，攝像裝置沒有自動對焦、自動尋找巴塊標(biāo)記點功能，承載板的前進后退使用普通的伺服電機，達不到高切割精度，切割小尺寸產(chǎn)品的能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種自動化、實用、效率高、誤判率低的一種片式電子元件高速智能切割機。

本發(fā)明的目的：提高切割定位精度要求高、切割厚度要求大、切割速度高、變形小的問題，可適應(yīng)小規(guī)格產(chǎn)品切割如0201、0402尺寸產(chǎn)品。

本發(fā)明使用的技術(shù)方案如下：

一種片式電子元件高速智能切割機，包括機體結(jié)構(gòu)、載臺、檢測定位機構(gòu)、切割機構(gòu)和控制系統(tǒng)，載臺內(nèi)部設(shè)有真空通道，在所述載臺左右兩側(cè)，還分別設(shè)置包括真空吸盤、傳送電機和巴塊倉的送料機構(gòu)和收料機構(gòu)，在巴塊倉底部的機體結(jié)構(gòu)中，設(shè)有可令巴塊上下移動的電動頂桿；所述載臺下部連接承載板，在載臺和承載板連接處內(nèi)部，設(shè)有可以讓載臺相對于承載板轉(zhuǎn)動一定角度的DD直驅(qū)伺服轉(zhuǎn)動機構(gòu)，承載板下面設(shè)置可以令承載板前后直線移動的直驅(qū)機構(gòu)，直驅(qū)機構(gòu)采用磁懸浮結(jié)構(gòu)的直線驅(qū)動伺服電機；所述檢測定位機構(gòu)為左右設(shè)置的兩組CCD檢測儀，CCD檢測儀設(shè)有能帶動CCD移動、尋找巴塊標(biāo)記點并且自動對焦的電機；所述切割機構(gòu)包括刀座機構(gòu)和切割電機，所述刀座機構(gòu)采用由刀座、切割刀、導(dǎo)向柱、導(dǎo)柱軸承、夾刀塊、護刀塊、彈簧機構(gòu)構(gòu)成的一體化結(jié)構(gòu)，護刀塊相對于夾刀塊可移動。

所述切割刀為雙刃刀口，即刀口截面為Ｖ形；所述控制系統(tǒng)為工業(yè)計算機，工業(yè)計算機與CCD檢測儀、DD直驅(qū)伺服轉(zhuǎn)動機構(gòu)、直線驅(qū)動伺服電機、切割機構(gòu)、送料和收料機構(gòu)電連接；所述機體結(jié)構(gòu)為鑄造的框架結(jié)構(gòu)。

設(shè)置電動頂桿的目的，是縮短送料機構(gòu)和收料機構(gòu)的真空吸盤的行程，減少送料和收料的時間，提高效率。

切割時，護刀塊下降壓住巴塊，然后切割刀下切、升起，最后護刀塊升起，載臺和承載板向前位移一定距離后停止，護刀塊再下降壓住巴塊，切割刀下切、升起，最后護刀塊升起，進入下一個切割循環(huán)。

使用雙刃刀口，切割時刀口兩邊的電子元件受力均勻，切割整齊劃一。

本發(fā)明有如下特點：

１、具備巴塊（29）自動送料傳送功能及切割后自動收料功能；通過采用電機傳送控制，實現(xiàn)更優(yōu)的加速、恒速、減速階段控制使巴塊運行平穩(wěn)，運行時間達到最優(yōu)；

２、采用DD直驅(qū)伺服轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制巴塊的角度調(diào)整，DD直驅(qū)伺服轉(zhuǎn)動機構(gòu)，控制系統(tǒng)內(nèi)藏高精度編碼系統(tǒng)，具有定位精度高、平穩(wěn)、靜聲、速度快；

３、采用鑄件框架減振機構(gòu)，吸收切割過程產(chǎn)生的振動，切割性能穩(wěn)定；

４、采用CCD高速攝像定位機構(gòu)進行檢測定位，通過電機帶動CCD根據(jù)切割標(biāo)記實時調(diào)整位置，自動采集定位標(biāo)記圖像及自動定位切割數(shù)據(jù)，智能識別圖像，響應(yīng)速度快，定位精度高。

５、采用直驅(qū)伺服電機系統(tǒng)驅(qū)動切割載臺高速精密傳送的切割方式，響應(yīng)速度快,定位精度高。本發(fā)明采用的直線伺服電機是由動子和定子組成，采用磁懸浮原理傳送，動子與定子間保持一定間隙，具有以下優(yōu)點：傳送聲小、不磨損、傳送平穩(wěn)、高速、定位準(zhǔn)確、一致性高；

６、采用雙刃刀片直動切割方式，雙刃刀片通過設(shè)計兩級斜度，能有效的減少切入產(chǎn)品時對產(chǎn)品擠壓力和擠壓變形、崩裂現(xiàn)象，切割縫隙窄、切割阻力小、切割厚度大。多刃刀口設(shè)計可實現(xiàn)切厚產(chǎn)品；

7、采用半穹形三色光源，設(shè)計專用的半穹形三色光源，光源燈珠由紅、綠、藍三色組成，設(shè)置了多路獨立控制電路，可單獨控制各向光的強弱，可適應(yīng)不同機體材料的清晰圖像采集。光源主要由光源外殼、光源內(nèi)殼和光源燈珠組成。

本發(fā)明的有益效果是：

1、全自動切割功能，自動送料和自動收料功能，能減少人工操作，提高產(chǎn)品質(zhì)量，運行平穩(wěn)，運行時間達到最優(yōu)；有效解決目前生瓷片切割工序一人一機、管理難、勞動強度高的問題；

2、高精度定位結(jié)構(gòu)：采用直線驅(qū)動伺服電機控制載臺切割過程的精確移動,載臺采用真空吸附方式對產(chǎn)品吸附固定，響應(yīng)速度快,定位精度高，相對目前絲桿傳動的切割機在速度上提高40%以上，噪聲降低10分貝以上，使用壽命提高近10倍；

3、一體化刀夾結(jié)構(gòu)，采用由夾刀塊和護刀塊組成一體化結(jié)構(gòu)，護刀塊與導(dǎo)向柱連接，通過導(dǎo)向柱與導(dǎo)柱軸承相互移動，使護刀塊相對于夾刀塊可移動。切割時, 護刀塊起到壓住被切巴塊,使切割刀切割后易于從被切巴塊脫離。具有各規(guī)格更換快速，可獨立檢驗，切割一致性好，相對更換刀片的換刀方式可降低20%換刀停機時間，消除刀片安裝失誤，可靠性提高；

4、全自動精準(zhǔn)對位檢測，通過電機帶動CCD移動自動調(diào)整焦距定位檢測標(biāo)記點，實現(xiàn)自動對位檢測，檢測準(zhǔn)確，智能識別；

5、雙刃刀可實現(xiàn)切割厚度達到5mm，比現(xiàn)有技術(shù)提高66%以上，也可延伸設(shè)計多刃刀實現(xiàn)更厚的巴塊，適應(yīng)更多類別生陶瓷產(chǎn)品切割需求；

6、設(shè)備正常運行后可實現(xiàn)1人管5臺設(shè)備，單臺生產(chǎn)效率提高一倍，合格率提高10%,實現(xiàn)最小規(guī)格0.5╳0.25╳0.25mm的切割。

附圖說明

圖1為片式電子元件高速智能切割機示意圖。

圖2為送料機構(gòu)和收料機構(gòu)示意圖。

圖3為CCD高速智能檢測定位機構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中B-B剖視示意圖。

圖5為圖4中未切割巴塊示意圖。

圖6為切割刀座機構(gòu)在本發(fā)明中的位置示意圖。

圖7為圖6中切割刀座機構(gòu)放大示意圖。

圖8為圖7中A-A剖視示意圖。

圖9為片式電子元件高速智能切割機立體示意圖。

圖10為DD直驅(qū)伺服轉(zhuǎn)動機構(gòu)和直驅(qū)機構(gòu)立體放大示意圖。

圖11為右CCD檢測儀放大示意圖。

圖12為圖12中光源立體放大圖。

圖13為切割刀座機構(gòu)放大示意圖。

圖14為圖14中C-C剖視示意圖。

圖15為圖9中直驅(qū)機構(gòu)即磁懸浮結(jié)構(gòu)的直線驅(qū)動伺服電機放大示意圖。

圖中 1—機體結(jié)構(gòu)，2—切割機構(gòu)，3—承載板，4—送料機構(gòu)，5—收料機構(gòu)，6—操作屏，7—左CCD檢測儀，8—右CCD檢測儀，9—載臺，10—直驅(qū)機構(gòu)，11—未切割巴塊，12—已切割X軸巴塊，13—切割完成巴塊，14—正確切割線，15—錯誤切割線，16—巴塊標(biāo)記點，21—刀座機構(gòu)，22—切割電機，23—刀座，24—夾刀塊，25—護刀塊，26—切割刀，27—彈簧機構(gòu),28—巴塊盒,29—巴塊，30—電動頂桿, 31—滾珠導(dǎo)套，33—DD直驅(qū)伺服轉(zhuǎn)動機構(gòu)，41—送料機構(gòu)傳送電機，51—收料機構(gòu)傳送電機，81—傳感器，82—CCD鏡頭，83—電機，84—光源，85—角度調(diào)整塊，86—高度調(diào)整塊，87—光源內(nèi)殼，88—光源外殼，89—光源燈珠，101－動子，102－定子。

具體實施方式

圖1為片式電子元件高速智能切割機示意圖。包括機體結(jié)構(gòu)1、載臺9、檢測定位機構(gòu)、切割機構(gòu)2和控制系統(tǒng)，以及操作屏6，載臺9內(nèi)部設(shè)有真空通道，在載臺9左右兩側(cè)上方，設(shè)置送料和收料機構(gòu)5，見圖2，送料和收料機構(gòu)5設(shè)有真空吸盤和送料收料傳送電機，在真空吸盤下方，設(shè)置用于存取巴塊29的巴塊倉，在巴塊倉底部的機體結(jié)構(gòu)1中，設(shè)有令巴塊29上下位移的電動頂桿30，見圖4、5，載臺9下部連接承載板3，在載臺9和承載板3連接處，設(shè)有可以讓載臺9相對于承載板3轉(zhuǎn)動180度的DD直驅(qū)伺服轉(zhuǎn)動機構(gòu)33，承載板3下面設(shè)置可以令承載板3前后直線移動的直驅(qū)機構(gòu)10，直驅(qū)機構(gòu)10采用磁懸浮結(jié)構(gòu)的直線驅(qū)動伺服電機。

檢測定位機構(gòu)為左右設(shè)置的兩組CCD檢測儀，見圖3，CCD檢測儀設(shè)有能帶動CCD移動、尋找巴塊29標(biāo)記點并且自動對焦的電機。

切割機構(gòu)2包括刀座機構(gòu)21和切割電機22，見圖6、7、8，刀座機構(gòu)21采用由刀座23、切割刀26、夾刀塊24、護刀塊25、彈簧機構(gòu)27構(gòu)成的一體化結(jié)構(gòu)，護刀塊25相對于夾刀塊24可移動。

切割刀26為雙刃刀口，即刀口截面為Ｖ形；控制系統(tǒng)與CCD檢測儀、直驅(qū)機構(gòu)10、切割機構(gòu)2、送料和收料機構(gòu)5電連接（圖中未示出）；所述機體結(jié)構(gòu)1為鑄造的框架結(jié)構(gòu)，使用時牢固不振動。

本發(fā)明的工作過程：

1、人工將待切割的巴塊29放進本發(fā)明左側(cè)巴塊倉；

2、電動頂桿30將巴塊29往上頂?shù)缴蟼鞲形恢?，送料機構(gòu)4的真空吸盤下降，吸住巴塊29，升高，右移至載臺9上，下降載臺9，放下巴塊29，載臺9真空吸住巴塊29；

3、載臺9和巴塊29在直驅(qū)機構(gòu)10作用下前進，進入刀座機構(gòu)21下面；

4、CCD檢測儀自動移動、尋找巴塊29標(biāo)記點并且自動對焦，載臺9和巴塊29在控制系統(tǒng)指揮直驅(qū)機構(gòu)10作用下前進到位，停止；

5、刀座機構(gòu)21下降，切割刀26對準(zhǔn)巴塊29左右標(biāo)記點下面的第一條切割線，護刀塊25下降壓住巴塊29，然后切割刀26下切、升起，最后護刀塊25升起，載臺9和承載板3向前位移一定距離后停止，護刀塊25再下降壓住巴塊29，切割刀26下切、升起，進入下一個切割循環(huán)，直到切割完成全部X軸切割線；

6、巴塊29、載臺9和承載板3在直驅(qū)機構(gòu)10作用下后退，巴塊29和載臺9在DD直驅(qū)伺服轉(zhuǎn)動機構(gòu)33作用下轉(zhuǎn)動90度換向，巴塊29、載臺9和承載板3在控制系統(tǒng)指揮直驅(qū)機構(gòu)10作用下前進，CCD檢測儀移動、尋找巴塊29標(biāo)記點并且自動對焦，載臺9和巴塊29在控制系統(tǒng)指揮直驅(qū)機構(gòu)10作用下前進到位，停止；

7、刀座機構(gòu)21下降，切割刀26對準(zhǔn)左右標(biāo)記點下面的第一條切割線，護刀塊25下降壓住巴塊29，然后切割刀26下切、升起，最后護刀塊25升起，巴塊29、載臺9和承載板3向前位移一定距離后停止，護刀塊25再下降壓住巴塊29，切割刀26下切、升起，進入下一個切割循環(huán)，直到切割完成全部Y軸切割線；

8、巴塊29、載臺9和承載板3在直驅(qū)機構(gòu)10作用下后退，到位后停止，關(guān)閉載臺9真空系統(tǒng)，收料機構(gòu)5的真空吸盤移動至載臺9和巴塊29上方，下降，吸住巴塊29，上升，右移，下降，電動頂桿30往上頂，迎接巴塊29，將已經(jīng)切割完成的巴塊29放進右邊的巴塊倉，人工將巴塊倉中全部巴塊29取出，本發(fā)明的全部工作完成。

本發(fā)明主要技術(shù)參數(shù)：

（1）自動上下料功能：效率比人工提高5-7倍，過去一人只可以操作2-3臺機器，提高至一人可以操作10-20臺機器；

（2）切割標(biāo)記線自動檢測定位功能：解決了切錯切割線，巴塊（29）報廢問題，見圖5：錯誤的切割線和正確的切割線；

（3）Y軸重復(fù)定位精度±0.01mm；

（4）切割巴塊最大尺寸:220mm╳220mm；

（5）最快切割速度≥2刀/s(巴塊厚度≤3mm,切割間距為1mm)。

本發(fā)明的研制成功，有效提升國內(nèi)基于視覺系統(tǒng)的全自動切割機的制造技術(shù)，將促進設(shè)備國產(chǎn)化和元件小型化的發(fā)展。

本發(fā)明圖4、5表現(xiàn)的巴塊29上的切割線，為方便理解，采用超寬布置，實際上若切割0201產(chǎn)品，切割線寬度為：X軸0.5mm,Y軸0.25mm，在附圖上表現(xiàn)出來的是一片灰黑色，無法理解及解決問題。

本發(fā)明自主開發(fā)的軟件已取得軟件著作權(quán)。

本發(fā)明與現(xiàn)在技術(shù)設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比表，見表1如下。