Устройство для резки полупроводниковых материалов Советский патент 1991 года по МПК B28D5/00 

Изобретение относится к м -амическои обработке твердых и хрупких немегаллич. ских материалов и может быть . спользона- но в электронной технике

Цель изобретения пооышение про изводительности и качества о.розаемыл пластин и выхода годных путем лвтомятиче ского управления процессом резки

На фиг.1 изображена кинематическая схема предлагаемою устройства, на фиг.2 структурная схема блока программною уп равления.

Устройство содержит станину 1, привод 2 вращения отрезного круга с отрезным барабаном 3, датчиком 4 скорости вращения, приводом 5 поперечной подачи с доос °ль ным регулятором б, приводом 7 регулятора и датчиком 8 скорости подачи, узеп 0 шаговой подачи разрезаемого ма)ериалл г пдо вым винтом 10 и кареткой t : ее слиткодержателем 12, узел 3 для пластин, узел 15 кассегирования , зел 14 транспортирования, измеритещ, 16 oonei рических параметров 16 пластин с тельными датчиками 17 и 18, датском 10 положения пластины на изм -рит-nt ной ч- зиции, опорами 20, узел 21 правки ofpe.;v) го круга с приводом OC°BOIO 7 v радиального 23 перемещения правящего инструмента 24, датчик 25 вибраций изме ритель 26 сил резания, дагчин 27 - , деформации режущей кромк,, ш. . круга и блок 28 npoi раммного yif -

Измеритель 16 геометричет-- п .л метров пластин расположен yv.u- 14 транспортирования и кг сс ч гги,-н пластин 15 Датчик 23 вибрзцш. , , кэ чл -н на станине 1, а измеритьль Я : ип рг гмия расположен между приводом 2 г. ы л отрезного круга и приводом с п р- подачи. Выходы датчика 25 ви ЗЕ гпии i ли рителя 26сил резания, датчика / , деформации режущей кромки мрс, круга, датчиков измерения скорость, возщ.; ния отрезного круга и скорости г нкречнсч подачи 8 и измерителя 18 re мс ,. параметров пластин подключи i i- f ч блока программного упрлрлг i , а е/ привода 2 вращения отрезного м /га -т вода 5 поперечной подамл уччп Г- подачи разрезаемого ма -риача и г «пдп осевого и радиального перемет -шя п- энг1- щего инструмента узла 21 аию тгическ м правки - к выходам бпока npoi раммн ,с, управления.

Блок 28 программного уП} овлен 1- с стоит из блока 29 задана i 5 г-.л ,к( 32 коррекции шаговой no,Vin .го ра 33 скорости врашенкя j кру гп 33, регулятора 34 скорости r, . Р ,

ачи, логических элементов ИЛИ 35 и 36 блоков определения знака деформации ре жущей кромки отрезною кр,тэ 37 и знака Heri ioc ociHOCги ТВ, пороювых устройств 39 ГИ басков определения неплоокостно сти 52 и толщины 53, счетчика 54 пластин, тчймера 5G и 56 вычисления проиэво д1/ тельнос и

0Выходы блока 29 задания режимов под

ключени к первым входам пороговых уст роисгв 39 51, эторые входы которых подключены соответственно к датчику 27 деформации режущей кромки, измерителю

Ь 26 сил резания датчикам вибраций 25, не- плоскоглноии 17 толщины 18 и счетчику 54 .пластин. Выходм пороговых устройств 40, 12 44,45 48 5 i подключены соответственно Y пятому и естому седьмому десятому,

|рин)дцлтому четырнадцатом/, второму и третьему в/одам блока 31 коррекции режи- Вхо,( блока 37 определения деформации р(- + /1цей кромки связан с л-чтчпком д(Ьормаций, а выход - с

5 .отертым входом блока 31 коррекции режимов Вход блока 38 определения на- прс вления неплоскостности соединен с датчиком 17 измерения неплоскостности, а ,Ч с ДРРЧ;ЫМ входом блока 51 коррек ци иежимов Вход блона 54 счетчика пла- i iiiti свя .м , д,)1М1 ком 10 счета пластин а вы, д г седине и с п роыми входами блоков ,ср--, неплп остчости 52 и толщины 53, г тпры -,-оды которых подключены к

5 итчиклм неплогкос нисли 17 и толщины 18. з оичоды к первым входам пороговые устройств 5 46 и 7 Кроме того 54 счетчр1 плас,глч гюдллючег н первому вхо д, г п i -5G В1.1числения производительности

) рс i i, д которого связ н с таймером 55, а hbtv., с одиннадцатым входом блока 3 кос; кции рожипов Выходы пороговых уст- рп 1| тв 4Г п -7 псс лючены к первом/ и грегь- t ,i,afi Спока 32 коррекции шаговом

5 32. связанного г, узлог-i 9 шаговой подач. Плод i i jrn4cc1 riоэломента ИЛИ35свя jrinb. с порогового у( фойства 43 и iioC tit.iM ьы д | блока 3 оррскции мо , вы -од i. .единен с первым R/ОДОМ блок

0 : ,urv i;.jci и.о управления погиче- CKOI о та ч нта ИЛИ 36 соединен.-s с выходами пооою ч у(лройств 39 и 41, а ыход - с вторым в-одом блока 30 логического управления При этом второй, третий четвертый

г-. пятый и шестой выходы блока 31 коррекции режи лов. датчиков скорости вращения 4 и скород ги вращения 4 и скорости подачи 8 подк/ючены к входам регуляторов вращения отрвоного кр. ,i 38, поперечной подачи 34 и /зл 21 auTOMd гической правки

Устройство работает следующим образом.

После установки слитка разрезаемого материала в слиткодержатель 12 или при замене отрезного круга в барабане 3 в блоке 28 программного управления устанавливают граничные значения технологического регламента и выходных параметров плг, стин. Блок 29 задания режимов подает на первые входы пороговых устройств (ПУ) 39 - 51 электрические сигналы, соответствующие предельным значениям, превышение которых требует коррекции режимов или прекращения цикла резки. В ПУ 39 и 41 устанавливают предельные значения деформации режущей кромки отрезного круга и усилий резания, возникающие при поломке инструмента или катастрофическом износе режущей кромки и -требующие аварийного прекращения цикла резки. В ПУ 43 устанавливают предельные значения вибраций, вызываемых резким ухудшением вибрационного состояния устройства из-за срыва пластин или загрязнения отрезного барабана, требующих останова устройства после завершения цикла резки для очистки или балансировки барабана. В ПУ 40, 42. 44 и 45 устанавливают максимально допустимые значения параметров процесса, превышение которых требует коррекции режимов или правки отрезного круга. Так, в ПУ 40 устанавливают значения максимально допустимой деформации режущей кромки отрезного круга, в ПУ 42 - максимально допустимое усилие резания, в ПУ 44 - максимально допустимую вибрацию и в ПУ 45 - максимально допустимую неплоскостность пластин. В ПУ 46 и 47 устанавливают максимально и минимально допустимые значения толщины пластины. В ПУ 48 и 49 устанавливают допустимые границы изменения скорости вращения отрезного круга, а в ПУ 50 и 51 - допустимые границы изменения скорости поперечной подачи при работе в автоматическом режиме коррекции параметров резки.

После задания режимов блок 31 коррекции, управляя регулятором 33 скорости вращения, устанавлиоает скорость вращения отрезного круга в заданном диапазоне. Блок 32 коррекции шага устанавливает необходимый шаг подачи в соответствии с заданной толщиной пластины. После этого слиток разрезаемого материала подается в зону обработки на шаг узлом 9 шаговой подачи через ходовой винт 10 и каретку 11 со слиткодержателем 12. Отрезной круг, закрепленный в барабане 3, разрезает слиток на пластины, осуществляя вращательное движение через привод 2 вращения и радиальное перемещение с помощью привода 5 поперечной подачи со скоростью, заданной блоком 31 коррекции и установленной регулятором 34 через привод регулятора 7 и

дроссель б. Во время резания датчиком 27 непрерывно контролируется деформация режущей кромки отрезного круга, измерителем 26 - сила резания и датчиком 25 - вибросмещение отрезного барабана. При

превышении критических значений деформации режущей кромки или сил резания ПУ 39 или ПУ 41 подает сигнал на логический элемент ИЛИ 36, который вырабатывает сигнал аварийного останова в блок 30 логического управления. При этом цикл резки прерывается, привод вращения отрезного круга выключается Резкое увеличение вибраций, выходящее за установленный предел, вызывает блокирование следующего

цикла резки с помощью ПУ 43 и логического элемента ИЛИ 35.

Превышения максимально допустимых пределов деформации режущей кромки, сил

резания или вибраций фиксируются ПУ 40, ПУ 42 и ПУ 44 и запоминаются вместе со знаком деформации режущей кромки (блок 37) в блоке 31 коррекции для дальнейшего анализа и расчетов режимов резания.

При завершении цикла резки пластина

удерживается узлом 13 съема, а после отвода отрезного круга укладывается на транспортер 14 и подается в измеритель 16 геометрических параметров пластин. Здесь

пластина попадает на позицию измерения, состоящую из трех расположенных по окружности опор 20. где ее положение фиксируется датчиком 19 и отмечается в счетчике 54, с помощью датчиков 17 и 18 измеряется

толщина и неплоскостность пластины.

После измерений пластина транспортируется в узел 15 кассетирования. Измеренные геометрические параметры обрабатываются в блоках усреднения толщины 52 и неплоскостности 53. Информация о знаке неплоскостности, (блок 38) и выходе ее за допустимые пределы (ПУ 52) подается в блок 31 коррекции режимов для дальнейшего анализа. Среднее, в определенной выборке, значение толщины сравнивается в ПУ 45 и ПУ 46 с минимально и максимально допустимыми значениями толщины и в случае выхода за указанные пределы выдается сигнал в блок 32 коррекции шага, который и изменяет настройку привода 9 на требуемую толщину пластины. После замера геометрических параметров пластин вычисляется в блоке 56 производительность процесса резки и данные об этом поступают в блок коррекции режимов.

Перед началом нового цикла резки в блоке 31 коррекции режимов выполняются анализ текущих значений параметров процесса: величины деформаций режущей кромки, силы резания и вибрации отрезного барабана, направления неплоскостности пластин, и анализ статистических характеристик: средняя в выборке неплоскостность, производительность, количество правок, количество циклов резки. При ухуд- шении качества пластин, снижение производительности или износе режущей кромки в результате анализа принимаются решения и выдаются соответствующие сигналы на приводы и системы устройства, напри- мер, уменьшение скорости поперечной подачи, увеличение скорости вращения отрезного круга, правка радиальная или осевая отрезного круга, или прекращение резки пластин для вмешательств операто- ров. Если значениям деформации режущей кромки, сил резания и неплоскостности не выходят за установленные пределы, т.е. оцениваются как удовлетворительные режущие свойства отрезного круга, то скоро- сть поперечной подачи увеличивается. Возрастание вибраций отрезного барабана, зачастую вызванное разбалансировкой его отходами резки, требует снижения скорости вращения отрезного круга.

В измерителе геометрических параметров пластин в качестве датчиков толщины и неплоскостности применяются контактные датчики линейных перемещений с фотоэлектрическими преобразователями,а в ка- честве датчика счета пластин фотоэлектрический преобразователь. Измеритель сил резания расположен между гидроцилиндром привода поперечной подачи и коромыслом станка и представляет собой, например, динамометр с кольцевыми упругими элементами повышенной жесткости с полупроводниковыми тензопреобразова- телями. В качестве-датчика вибраций используется индукционный датчик виброскорости МВ-23. Узел автоматической правки имеет два числовых электропривода

с диапазоном регулирования скоростей 0,01 - 30 мм/мин и дискретностью шага 1 мкм Блок программного управления реализуется на базе микро-ЭВМ.

Формула изобретения

Устройство для резки полупроводниковых материалов на пластины алмазным отрезным кругом с внутренней режущей кромкой, содержащее станину с приводом вращения отрезного круга, приводом поперечной подачи и приводом шаговой подачи разрезаемого материла, узла для съема, транспортирования и кассетирования пластин, датчик контроля деформации режущей кромки отрезного круга и блок программного управления, выходы которого связаны с приводом вращения отрезного круга и приводом поперечной подачи, о т- личающееся тем, что, с целью повышения производительности, качества отрезаемых пластин и выхода годных путем автоматического управления процессом резки, устройство снабжено расположенным между узлами транспортирования и кассетирования пластин измерителем геометрических параметров пластин, установленными на станине датчиком вибрации. измерителем сил резания, установленным между приводом вращения отрезного круга и приводом поперечной подачи, и узлом автоматической правки отрезного круга, который выполнен в виде двухкоординатного управляемого привода с возможностью поступательного перемещения правящего инструмента в плоскости отрезного круга и вдоль его оси, при этом выходы датчика контроля деформации режущей кромки отрезного круга, измерителя геометрических параметров пластин, датчика вибраций и измерителя сил резания соединен с входами блока программного управления, а входы узла автоматической правки и узла шаговой подачи разрезаемого материала соединены с выходами блока программного управления.

м

f- tf

Изобретение относится к механической обработке твердых и хрупких неметаллических материалов, а именно для разделения 23 полупроводниковых материалов на пластины алмазными отрезными кругами с внутренней режущей кромкой, и может быть использовано в электронной технике Цель изобретения - повышение производительности и качества отрезаемых пластин и выхода годных путем автоматического управления процессом резки Устройство содержит станину 1 с приводом вращения отрезного круга 2 приводом поперечной подачи 5 и приводом шаговой подачи разрезаемого материала 9 узлы для сьема 13 транспортирования и кассетирования пластин датчик контроля деформации режущей кромки отрезного круга 27 датчик вибраций 25 измеритель геометрических параметров пластин 19 узел автоматической правки отрезаемого круга и блок программного управления 2 ил 22 27 t & Г 25 Ё 26 О ел VI GJ У О