CN1762668A - 划线器 - Google Patents

Abstract

公开了一种在由易碎材料如玻璃、半导体或类似物组成的工件上形成划线的划线器，包括一个与切割部件和激振器具有相同中心线的高度调节器，以根据工件表面的不平整度调节切割部件的高度。该划线器根据工件表面的不平整度做出精确反应，形成具有高直线度的划线。

Description

划线器

技术领域

本发明涉及一种用于在由易碎材料如玻璃、半导体或类似材料构成的工件上划线的划线器。

背景技术

通常，当切割工件如玻璃板或类似物时，工件上形成一道划线，且工件沿该划线被切割。换句话说，如果由高硬度材料如金刚石制成的切割部件紧靠工件表面振动，则工件表面在厚度方向上就会形成一道裂缝。那么，如果切割部件在工件表面上移动，就可以在工件表面形成一道连续的划线。在工件上产生这样的划线后，如果沿划线对工件施力，则工件就会断裂为两半。

如上所述，在工件上形成划线的划线器中，为保证切割的精确度，工件表面的划线必须具有极高的直线度。为此目的，需要一种能够根据工件表面的不平整度来调节切割部件高度的划线器。

发明内容

因此，鉴于上述和/或其它问题进行了本发明。本发明的一个目的是提供一种能根据工件表面的不平整度产生具有极高直线度划线的划线器。

本发明的另一个目的在于提供一种可工件表面形成划线的划线器，该划线器包括一个用以产生振动的激振器，一个用以接收激振器产生的振动并在工件上形成划线的切割部件，一个置于激振器和切割部件之间以将振动从激振器转移至切割部件的轴，一个位于激振器下部用以根据工件表面的不平整度调节切割部件高度的高度调节器，一个位于高度调节器下方用以向切割部件提供预压力的预压力供应部件，一个与切割部件、激振器以及预压力供应部件结合并通过依次对齐切割部件、激振器、高度调节器和预压力供应部件的中心线来固定切割部件、激振器、高度调节器和预压力供应部件的主盘，以及一个与主盘结合用以在竖直方向上移动主盘的竖直移送装置；激振器、切割部件、轴、高度调节器和预压力供应部件对齐。

附图说明

本发明的这些和/或其它方面的优点通过如下与附图结合的实施例将得到更好的说明，附图如下：

图1为根据本发明优选实施例的划线器的侧视图；

图2为根据本发明优选实施例的划线器的竖直移送装置的透视图；

图3为根据本发明优选实施例的划线器的切割部件结构的截面视图；

图4为根据本发明优选实施例的划线器的球塞结构的截面视图；

图5为根据本发明优选实施例的划线器的激振器结构的截面视图；

图6为根据本发明优选实施例的划线器的激振器结构的主视图；

图7为根据本发明优选实施例的划线器的杂质消除器的侧视图；

图8为根据本发明优选实施例的划线器的控制部件结构的框图；

图9为根据本发明优选实施例的划线器的信号发生器结构的框图；

图10为根据本发明优选实施例的划线器的放大器结构的框图。

具体实施方式

下面将根据附图具体描述本发明的优选实施例。

如图1所示，根据本发明优选实施例的划线器1包括一个激振器10、一个切割部件20、一个轴30、一个高度调节器40、一个预压力供应器50、一个主盘60、一个竖直移送装置70以及一个水平移送装置(未示出)。

在该优选实施例中，激振器10是一个产生振动切割部件20所必需的激振力的部件。在优选实施例中，激振器10如图1所示，包括一个致动器12、一个致动器支架14、一个致动器上板16以及一个致动器下板18。

此处，致动器12在通电时振动并提供激振力。在优选实施例中，致动器12为一个并联式预应力致动器。

接下来，如图5所示，致动器支架14是一个将致动器12和轴30与主盘60组合在一起的部件。致动器支架14将轴30与主盘60结合以在致动器14的振动下直线移动。换句话说，轴30与致动器支架14结合，***致动器支架14上的一个环形通孔，这样轴30可沿该通孔直线移动。致动器12的上端固定于致动器支架14。

致动器上板16如图5和6所示结合于致动器12的上端和致动器支架14上并使致动器12可拆卸。致动器下板18与致动器的下端和轴30结合并使致动器12可拆卸。

一个套管17，如图5和6所示，优选置于致动器支架14和轴30的接触部分之间。该套管17引导轴30的直线运动，并避免切割部件20的直线度由于轴30在直线运动中的摩擦而产生的损坏而降低。因此，套管17优选由强耐摩材料制成。在优选实施例中，一个直线金属套管用作套管17。

激振器10如图5所示，优选还包括一个位于套管17的下侧面套管盖19，以避免套管17在直线运动中脱落。套管盖19的安装要使其一侧与致动器17的下表面结合并固定其上，另一侧与套管17的下侧面接触以避免套管17分离。

激振器10如图6所示，优选还包括一个致动器冷却支架15，以避免致动器12的温度在致动器12的振动过程中升高。该致动器冷却支架15优选仅置于为致动器12提供电力的电极安装的位置，以简化划线器的结构。该致动器冷却支架15还包括一个压力调节器(未示出)，以调节为致动器冷却支架15提供的冷却剂的压力，这样致动器冷却支架15可被精确控制。

切割部件20如图3所示，包括一个切割器22和一个切割器固定件24。

这里，切割器22通过直接接触工件在其上形成划线从而在工件上产生裂缝。因此，切割器22必须由比工件硬度更高的材料制成，通常使用金刚石。

切割器固定件24如图3所示与切割器22结合并将其固定，并且将切割器22与轴30结合。在优选实施例中，切割器固定件24具有一个结合凹部24a，圆柱形轴30的末端***其中。轴30***该结合凹部24a并与切割器固定件24结合。切割器固定件24在下端具有一个凹部，这样切割器22结合在该凹部中并固定于切割器固定件24。在优选实施例中，如图3所示，切割器22与切割器固定件24中心线略偏放置。因此，当切割器固定件24旋转并移动时，切割器22沿一条与切割器固定件24的中心线间隔并与之平行的假想线移动。因此，切割器22形成的划线具有非常高的直线度。在优选实施例中，优选提供一个切割器盖(未示出)，以避免切割器22从切割器固定件24上脱落。

优选提供一个位于轴30和切割器固定件24之间的球塞26。该球塞26如图3所示，***形成于轴30下侧面的球塞凹部31中。如图4所示，球塞26包括一个置于球塞26下侧的球26a，一个置于球塞26上侧的弹簧26b，以及一个置于球26a和弹簧26b之间的盘26c。球塞26允许切割器22在与工件接触并在其上水平运动形成划线时可在预定距离内竖直移动，这样就提高了切割器22所形成划线的直线度。

此时，在该优选实施例中，切割器固定件24在与轴30结合的状态下旋转。这样，因为切割器的移位结构，切割器22具有预定的自由度，这样切割器通常沿一条与切割器固定件24的中心线间隔并与之平行的假想线水平移动。如果切割器可以自由旋转360度，就变得的很难控制了。因此，必须限制切割器固定件24在预定角度内旋转。为此目的，在优选实施例中，轴30的末端的预定部分被切除以形成一个切除凹部32，切割器固定件24在其侧壁上沿其厚度方向上与所述切除凹部32相对应形成有通孔24b。一个楔块29***通孔24b并固定其中使楔块28的末端与切除凹部32接触。楔块28的末端如图3所示具有弯曲表面，这样切割器固定件24可以在预定角度内旋转。

轴30如图1所示，位于激振器10和切割部件20之间，将激振器10产生的振动传至切割部件20。

高度调节器40如图1所示，位于激振器30上方以根据工件的不平整度来调节切割部件20的高度。通常，划线器切割的工件具有平整表面。然而，尽管工件表面具有微小的不平整区域，但工件表面也会有平整区域或工件表面完全平整。因此，必须根据工件表面的不平整度来调节切割部件20的高度，以提高工件上划线的直线度。为此目的，在该优选实施例中，设置了高度调节器从而通过实时检测工件的不平整度来调节切割部件20的高度。优选高度调节器40包括一个测力传感器(l0ad cell)，当所施加的负载超过预定值时伸长，当所施加的负载低于预定值时收缩。

预压力供应器50位于高度调节器40的上方，为切割部件20提供预压力。此处，预压力指的是沿轴向压迫切割部件20的力。因此，预压力供应器50沿轴向压迫切割器22，当切割器22接触工件并在工件上形成划线时在厚度方向上将振动作用至工件。

在优选实施例中，预压力供应器50包括一个汽缸以产生气压。该汽缸优选为微速汽缸(micro-speed cylinder)。

此外，根据本发明优选实施例的划线器1还包括一个压力调节器80。该压力调节器80如图1所示，位于高度调节器40和预压力供应器50之间。压力调节器80调节预压力供应器50提供的压力，这样就将其维持在低于预定值。因为当预压力供应器50提供过剩压力时工件可能遭到损坏，必须对压力进行调节以避免压力超过根据工件特性所确定的预定值。在优选实施例中，压力调节器80包括一个电气动调节器。

主盘60如图1所示与切割部件20、激振器10以及预压力供应器50结合，并使得切割部件20、激振器10、高度调节器40和预压力供应器50的中心线彼此顺序对齐。切割部件20、激振器10、高度调节器40以及预压力供应器50固定于主盘60并且在此状态下竖直和水平移动。

此外，在优选实施例中，如图1所示，一个隔离件62优选置于主盘60和预压力供应器50之间。隔离件62将预压力供应器50和切割部件20的中心线对齐，并固定预压力供应器以避免预压力供应器50在驱动时偏离其位置。

竖直移送装置70与主盘60结合，并沿竖直方向驱动主盘60。竖直移送装置70如图1和2所示，固定于一个侧基部72，包括一个马达74、一个滚珠丝杠76以及一个移动块78。马达74提供必需的驱动动力以竖直移动主盘60。在优选实施例中，为精确控制主盘60的竖直移动，马达74包括一个伺服马达。

滚珠丝杠76结合于马达74并被其驱动旋转，其在圆周具有螺纹。滚珠丝杠76与跟主盘60相固定的移动块78相结合。为此目的，移动块具有母螺纹孔，滚珠丝杠76从中穿过，母螺纹孔的内圆周有对应于滚珠丝杠76上螺纹的母螺纹。因此，当滚珠丝杠76被马达74驱动旋转时，移动块78竖直移动。

优选竖直移送装置70还包括一个直线块75和一个直线导杆77以引导主盘60的直线运动。直线块75结合于主盘60并引导主盘60直线移动。直线导杆77结合于直线块75并引导直线块75的运动。

根据本发明优选实施例的划线器1如图7所示，还包括杂质消除器90。杂质消除器90消除如玻璃粉末这样在工件上形成划线过程中产生的杂质。杂质消除器90包括一个鼓风机92和一个吸入部件94。

如图7所示的鼓风机92位于切割部件20的一侧并与之一起移动。此外，鼓风机92向切割部件20与工件S的接触点喷射气体，以吹走在工作中沿鼓风机92的相反方向产生的杂质。鼓风机92优选包括一个喷嘴92a以喷射气体，以及一个喷射角度调节器92b以调节喷嘴92a的角度。因为喷射角度调节器92b，如图7所示，可以旋转同时与喷嘴92a结合，因此从喷嘴92a喷出的喷射气体的喷射角度可被调节。

通过放置切割部件20于吸入部件94和鼓风机92之间，吸入部件94如图7所示被置于鼓风机92的另一侧，与切割部件20一同移动。吸入部件94吸入并移走鼓风机92吹送的杂质。

优选设置一个水平移送装置(未示出)以水平移动主盘60和竖直移送装置70。

根据本发明优选实施例的划线器1还包括一个控制部件以控制激振器10和激振器10产生的振动。

控制部件如图8所示包括一个信号发生器、一个控制器、一个放大器和一个显示器。

信号发生器先产生一个控制激振器10的信号。激振器10如图9所示，可产生三角波、正弦波、脉冲波或类似波。在该优选实施例中，信号发生器产生1V(伏特)和预定频率的正弦波信号，并将该信号传至控制器。

控制器相应地改变所述激振器所产生信号的频率并将改变的信号传至显示器。控制器包括一个模数转换器以将模拟信号转换为数字信号，一个微控单元以控制信号的频率，以及一个数模转换器以将数字信号转换为模拟信号。

放大器如图10所示包括一个用于初级放大信号的前置放大器、一个用于放大由前置放大器所放大信号的主放大器，以及一个与主放大器电接的调压器以稳定主放大器。前置放大器主要放大并改变控制器传送的信号，使之成为适于主放大器的信号。主放大器将该信号放大为激振器需要的电压，优选20V(伏特)。优选在主放大器和激振器之间设置缓冲器。因为主放大器直接连接于激振器，放大器可能完全受激振器影响。如果主放大器受这种方式影响就可能损坏。所以，缓冲器通过阻断激振器的影响来保护主放大器。

显示器用来显示控制器和放大器传送的频率和电压值。因此，显示器能让工作人员直接确认控制部件是正常运行还是非正常运行。

一个电源为信号发生器、控制器、放大器和显示器提供电力。

接下来，将描述划线器1的使用方式。

首先，根据要划线的工件确定预压力并将预压力输入压力调节器80，以防止压力调节器80为工件提供过剩的预压力。驱动竖直移送装置70使切割器22与工件表面接触。驱动预压力供应器50为工件提供预压力，控制部件将信号传至致动器12以产生振动。接着，切割器22振动并在工件表面形成裂缝。同时，驱动水平移送装置水平移动划线器1。这样在划线器1的移动方向上形成划线。

根据本发明，划线器实时响应表面的不平整从在工件表面形成统一的划线。此外，根据本发明优选实施例的划线器由于不会剥落所以使用寿命延长。

尽管出于描述的目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员可以理解，在不背离所附权利要求所揭示的本发明要旨和范围的情况下，可以对本发明作出各种改进、添加和替换。

Claims (32)

1.一种在工件表面形成划线的划线器，包括：

一个激振器，用以产生振动；

一个切割部件，用于接收激振器产生的振动并在工件表面形成划线；

一个轴，置于激振器和切割部件之间并将激振器产生的振动传至切割部件；

一个高度调节器，低于激振器放置，可根据工件表面的不平整度调节切割部件的高度；

一个预压力供应部件，置于高度调节器下方用来为切割部件提供预压力；

一个与切割部件、激振器和预压力供应部件结合的主盘，通过依次对齐切割部件、激振器、高度调节器和预压力供应部件的中心线来固定切割部件、激振器、高度调节器和预压力供应部件；以及

一个竖直移送装置，与主盘结合并竖直移动主盘；

其中激振器、切割部件、轴、高度调节器和预压力供应部件对齐。

2.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，其中竖直移送装置包括：

一个马达，提供竖直移动主盘所需的驱动力；

一个滚珠丝杠，与马达结合并在其圆周具有螺纹；以及

一个移动块，与主盘结合并形成有母螺纹孔，滚珠丝杠通过该母螺纹孔与其结合。

3.如权利要求2所述的在工件表面形成划线的划线器，其中竖直移送装置还包括：

一个直线块，与主盘结合并引导主盘的直线运动；以及

一个直线导杆，与直线块结合并引导直线块的运动。

4.如权利要求2所述的在工件表面形成划线的划线器，其中马达包括一个伺服马达。

5.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，其中切割部件包括：

一个切割器，用于接触工件并在工件表面形成划线；以及

一个切割器固定件，具有一个结合孔且所述轴的末端可旋转地***并与之结合，以及一个与切割器结合的外下端。

6.如权利要求5所述的在工件表面形成划线的划线器，其中切割器偏离切割器固定件的中心线放置。

7.如权利要求5所述的在工件表面形成划线的划线器，还包括一个球塞，位于切割器固定件与轴接触的位置，以补偿切割器的直线度。

8.如权利要求5所述的在工件表面形成划线的划线器，其中切割器固定件还包括一个切割器盖，以避免切割器与切割器固定件分离。

9.如权利要求5所述的在工件表面形成划线的划线器，其中切割器固定件在侧壁具有一个通孔，

所述轴具有一个切除凹部，在其末端的侧面并与通孔对应以及

一个楔块***通孔以避免切割器固定件的旋转超出预定角度。

10.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，其中激振器包括：

一个用于提供振动动力的致动器；

一个致动器支架，将致动器和轴与主盘结合，这样所述轴可以在致动器的振动下直线移动；

一个与致动器上端和致动器支架结合的致动器上板，以拆分致动器；以及

一个与致动器下端和所述轴结合的致动器下板，以拆分致动器。

11.如权利要求10所述的在工件表面形成划线的划线器，其中致动器包括一个并联式预应力致动器。

12.如权利要求10所述的在工件表面形成划线的划线器，还包括一个套管，位于致动器支架与轴接触的位置，用于引导轴的直线运动。

13.如权利要求12所述的在工件表面形成划线的划线器，其中套管包括一个直线金属套管。

14.如权利要求12所述的在工件表面形成划线的划线器，还包括一个套管盖，位于致动器支架的下端，用来防止套管脱离。

15.如权利要求10所述的在工件表面形成划线的划线器，还包括一个致动器冷却支架，位于致动器的一侧，用于在致动器运行时冷却致动器。

16.如权利要求15所述的在工件表面形成划线的划线器，其中致动器冷却支架被限定在致动器的一侧，该处设置有为致动器供应电力的电极。

17.如权利要求15所述的在工件表面形成划线的划线器，其中致动器冷却支架还包括一个压力调节器，以调节供应给致动器冷却支架的冷却剂的压力。

18.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，其中高度调节器包括一个测力传感器，当施加的负载超过预定值时伸长，当施加的负载低于预定值时收缩。

19.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，其中预压力供应部件包括一个汽缸以提供气压。

20.如权利要求19所述的在工件表面形成划线的划线器，其中汽缸包括一个微速汽缸。

21.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，还包括一个压力调节器，位于高度调节器和预压力供应部件之间并调节预压力供应部件所供应的压力，使其低于预定值。

22.如权利要求21所述的在工件表面形成划线的划线器，其中压力调节器包括一个电气动调节器。

23.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，还包括一个位于主盘和预压力供应部件之间的隔离件，将预压力供应部件固定于主盘使得预压力供应部件的中心线与切割部件的中心线对齐。

24.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，还包括一个杂质消除器，用于除去在工件上形成划线时产生的杂质。

25.如权利要求24所述的在工件表面形成划线的划线器，其中杂质消除器包括：

一个鼓风机，位于切割部件的一侧并向切割部件与工件的接触点喷射气体，以吹走在工作中沿鼓风机92相反方向产生的杂质；

一个吸入部件，通过将切割部件放置于吸入部件和鼓风机之间这样位于鼓风机的相对侧，并且与切割部件20一同移动，用来吸入并移走鼓风机吹送的杂质。

26.如权利要求25所述的在工件表面形成划线的划线器，其中鼓风机还包括：

一个喷射气体的喷嘴；以及

一个喷射角度调节器，以调节喷嘴的角度。

27.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，还包括一个水平移送装置，以沿水平方向移动主盘和竖直移送装置。

28.如权利要求1所述的在工件表面形成划线的划线器，还包括一个控制部件以控制激振器和激振器产生的振动。

29.如权利要求28所述的在工件表面形成划线的划线器，其中控制部件包括：

一个信号发生器，用于产生控制激振器的信号；

一个控制器，用以改变激振器所产生信号的频率；

一个放大器，用以放大控制器所传送信号的电压；

一个显示器，用于显示控制器和放大器所传送的频率和电压值；以及

一个电源，用于为信号发生器、控制器、放大器和显示器提供电力。

30.如权利要求29所述的在工件表面形成划线的划线器，其中控制器包括：

一个模数转换器以将模拟信号转换为数字信号；

一个微控单元以控制信号的频率；以及

一个数模转换器以将数字信号转换为模拟信号。

31.如权利要求29所述的在工件表面形成划线的划线器，其中放大器包括：

一个前置放大器以初级放大信号；

一个主放大器以放大经前置放大器放大的信号；以及

一个与主放大器连接的调压器以稳定主放大器。

32.如权利要求31所述在工件表面形成划线的划线器，其中放大器还包括一个缓冲器，位于主放大器和激振器之间，用于阻断激振器传至主放大器的影响。

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