专利名称：全自动晶片定向分选仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测分选装置，更确切地说是涉及一种晶片的全自动定向分选设备。
水晶晶片是晶振的主要组成部分，晶片的特性决定晶振的性能，而将水晶单晶切成晶片的切角决定着晶振频率的稳定性和使用温度范围，因而格外重要。随着通信业的发展，对晶振的要求也越来越高，为了保证晶振性能的一致性，就必须对切好的晶片进行分选。目前国内相关生产单位对晶片的分选是完全由人工完成的。所使用的定向分选仪只包括X射线发生器和手摇式测角仪，操作时由人工取放料，摇动测角仪，用人眼观察指示X射线强度的指针表，在指针摆到最大位置时读测角仪摇把的刻度值，再根据此读数将晶片分放到不同的分选盒内。整个操作过程不仅劳动强度大、工作效率低、分选质量差，且因人工干予分选过程造成X射线伤害人体，而且只能分选方形或长方形晶片。
本实用新型的目的是设计一种全自动晶片定向分选仪，利用当今先进的自动控制技术，不仅可定向、分选方形或长方形晶片，而且可定向分选圆片，可自动送料、用X射线测晶片的切角并根据晶片切角对晶片进行分选，使晶片的定向分选全过程实现自动化，提高分选的效率和精度，保证分选的稳定性及可靠性，避免操作人员受X射线的伤害。
本实用新型的目的是这样实现的，一种全自动晶片定向分选仪，包括基座和设置在基座上的X射线源、X射线检测装置、测角装置、分选装置、程序控制单元、气动机构和自动送料装置，其特征在于所述的自动送料装置包括由振动电机及位于振动电机上方的振荡皿构成的电磁振荡送料器和由拔叉控制器及与之联结的Γ型拨叉构成的拔叉驱动装置，所述的电磁振荡送料器、分选装置及测角装置分设在拔叉驱动装置周围；所述的测角装置包括圆盘、位于圆盘中心处的测样台、与圆盘联结的齿轮组、与齿轮组啮合的电机及与齿轮组啮合的光栅编码器，所述的电机及光栅编码器与所述的程序控制单元电连接；所述的X射线源及X射线检测装置分设在测角装置的圆盘两侧，X射线源及X射线检测装置分别与所述的程序控制单元电连接。
所述电磁振荡送料器的振荡皿是碗状体，碗体内壁上设有螺旋状导轨，螺旋状导轨末端连接直导轨，直导轨出口处设有定位棒，直导轨端部还设有与激光器及激光检测器联结的光纤端口，激光检测器与所述的程序控制单元电连接。
所述的螺旋状导轨内还设有碎片漏出口和可前后调节的厚度挡板。
所述拨叉驱动装置的Γ型拨叉是由支杆和位于支杆顶部的左侧臂、右侧臂一体联结构成；左、右侧臂中空，左、右侧臂端部设有气管，与所述的气动机构联结，所述的支杆与拨叉控制器联接，所述的拨叉控制器与所述的程序控制单元电连接。
所述测角装置的测样台位于圆盘的中心位置处，测样台面上设有定位针、喇叭口及气孔，所述的气孔与气动机构联结；所述的齿轮组包括设置在电机轴上的小齿轮和与小齿轮啮合的大齿轮，所述的圆盘固定在大齿轮上，所述的光栅编码器与大齿轮啮合。
所述的X射线源包括X射线管套和电磁快门及单色器，所述的单色器包括基板、位于基板上的底板、位于底板上且对X射线进行衍射的半导体单晶片及其前后调整机构，电磁快门与所述的程序控制单元电连接。
所述的X射线检测装置设置在以测样台为中心、与单色器相对应且与测样台上的待测水晶片成15.64度的位置上。
所述的分选装置包括分选盒、导向盒和步进电机；导向盒位于分选盒上方并与步进电机联结，步进电机与所述的程序控制单元电连接。
所述的程序控制单元是一可编程序控制器。
本实用新型的全自动晶片定向分选仪，对晶片的送料、用X射线测晶片的切角及根据晶片切角对晶片进行分选的全过程实现全自动操作。具体地说就是根据X射线的衍射原理测水晶晶片的切角；利用Γ型拔叉的上、下、左、右运动实现晶片在送料器、测样台、分选装置间的搬运；利用可编程控制器对定向分选全过程实施时序控制，包括角度测量、X射线强度检测、定向分选和分选操作中的任意分区，从而完成了以晶片的切角为基准，对晶片进行定向分选的设计目的。整个操作中，需要由人工完成的工作只是将晶片放入电磁振荡送料器中和从分选盒中取出分选好的晶片。可确保工作人员在整个操作过程中不会受到X射线幅射，并且消除了因人为因素造成的分选误差(读数误差及疲劳因素等)，提高了分选效率和精度，保证了分选工作的稳定性及可靠性。
下面结合实施例及附图进一步说明本实用新型的技术
图1是全自动晶片定向分选仪立体组合结构示意图图2是
图1中振荡皿的俯视结构示意图图3是
图1中Γ型拨叉及其控制器的立体结构示意图图4是
图1中测角仪的正视结构示意图图5是
图1中单色器的立体结构示意图图6是
图1中分选装置的立体结构示意图图7是全自动晶片定向分选仪的程序控制电路原理框图参见
图1，本实用新型的全自动晶片定向分选仪，主要包括X射线源1、X射线检测装置2、测角装置3、分选装置4、由电磁振荡送料器5及拔叉驱动装置6构成的自动送料装置，还有未在
图1中示出的程序控制单元7及气动机构。上述部件及装置可全部设置在一基座上(图中未示出)。
其中，电磁振荡送料器5主要包括振荡皿51、振动电机53及直导轨52。拔叉驱动装置6主要包括Γ型拨叉61和拔叉控制器62。分选装置4主要包括步进电机43、导向盒42和分选盒41。测角装置3主要包括电机33、光栅编码器34、齿轮组35、测样台32和圆盘31。X射线源1主要包括X射线管套11、快门及单色器12。图中所示的X射线检测装置2主要包括一计数器。
结合参见图2，电磁振荡送料器5的振荡皿51是一电磁振荡送料碗体，碗体内壁上没有螺旋状导轨511，导轨未端连接直导轨52，直导轨52未端设有定位棒515及光纤端口54，光纤端口54与由激光器、激光探测器组成的激光检测装置连接。导轨511内设有碎片漏出口512和可前后调节的厚度挡板613，碎片漏出口512的大小可通过上、下调节设置在口上的挡板实现，厚度挡板513则用于调节导轨511内的厚度，以晶片在导轨内不发生重叠为调节标准。
切好的晶片经研磨洗净后投入电磁振荡送料器5的振荡皿51中，启动振动电机53，振动作用使晶片沿着导轨511向上爬，有序地排在振荡皿51的导轨511上，经过碎片漏出口512及导轨厚度挡板513后的晶片中，不会再有碎片及重叠的晶片。当晶片到达直导轨52的最前端时，由定位棒515挡住最前端的晶片，此时光纤端口54内的激光探测器可检测到有晶片的信号，向可编程控制器(PLC)发出有晶片信号，负责时序控制的可编程控制器接收到此信号后开始控制整个设备进行晶片分选。
结合参见图3，拔叉驱动装置6主要包括Γ型拨叉61和拔叉控制器62。其中Γ型拔叉61由支杆613及位于支杆顶部的左侧臂611、右侧臂612一体连结构成。支杆613及左、右侧臂611、612中空，并与拨叉控制器62相连，左、右侧臂611、612处于同一平面上且保持90度夹角。拔叉控制器62内部可没有两个气动阀门及四个光耦并与程序控制单元7电连接，由程序控制单元7通过拔叉控制器62使Γ型拔叉61作上、下、左、右四个方向的运动，同时通过气动机构控制吸气、吹气，来完成晶片在整个分选过程中的搬运。此为自动控制中普遍采用的技术，不再详述。
结合参见图4，测角装置3主要包括圆盘31、测样台32、电机33、光栅编码器34及齿轮组35。测样台32位于圆盘31的中心位置处，测样台32面上设有定位针321、气孔322和喇叭状导向口323。由数支定位针321托住晶片并使其保持水平，晶片不会因台面上有灰尘而产生倾斜以致影响测量精度。气孔322在晶片被测量时吸气，使晶片在旋转时不会移位，保证测角精度。所设的喇叭口323可使晶片保持在测样台的中心位置处，即使在测样台上的晶片旋转时，也能使X射线源发出的X射线始终照在测样台的中心处，确保测角精度。
测样台32上气孔322通过气管36与气动机构联结，电机33通过齿轮组35与圆盘31联结，带动圆盘31匀速转动。光栅编码器34通过齿轮组35与圆盘31联结并与程序控制单元7电连接，随着圆盘31的转动，光栅编码器34向程序控制单元7发出电脉冲，用于测量圆盘转过的角度。
结合参见图5，X射线源1及X射线检测装置2分别位于测角装置3测样台32的台面两侧，X射线源1主要包括X射线管套11和快门及单色器12，其中单色器是由基板123、底板122、半导体单晶片121和前后调整螺丝124构成。X射线经电磁快门照射到单色器的半导体单晶片121上，经半导体单晶片121的衍射，X射线成为平行单色Kα线，用Kα线照射待测水晶片，可大大提高水晶片的测角精度。经单色器衍射出的Kα线与水晶片夹角设置在11度。而X射线检测器2则设置在与待测水晶片成15.64°、并以测样台32的中心为中心且与单色器12相对应的位置上。
当图4中电机33驱动圆盘31转动时，在360度的范围内，X射线检测器2可接收到两个衍射峰信号，在接收到第一个衍射峰信号时，可编程控制单元7命令光栅编码器34开始计数，在接收到第二个衍射峰信号时停止计数，根据计数值即可计算出晶片的切角值，据此便可根据分选装置4所预定的分区中心值确定该晶片应放在分选盒41的哪一个盒中。
结合参见图6，分选装置4主要包括分选盒41、步进电机43和导向盒42。程序控制单元7根据测角装置3对晶片切角值的测量结果，确定晶片应投放的分选盒41中的具体位置后，向步进电机43发出脉冲串，使导向盒42转向分选盒的相应位置处。此时拔叉驱动装置6中Γ型拔叉61的右侧臂612从测样台32将晶片吸起，再右转、下移、吹气，将该晶片投入导向盒42，并进一步落入分选盒41中的某分类盒中，完成晶片的定向分选。
本实用新型在实施时可通过计算机对分选过程实施自动监控，对晶片质量进行分析及认证，并可实现分选的任意分区，即以标准晶片的标准角度为中心角度值，或以标准角度加上或减去一个设定角度为中心角度值，再根据分选的不同要求，分别设定每个分选盒的角度范围，如图中的0、+1、+2、-1、-2所示。
结合参见图7，以一个晶片的测量流程来说明本实用新型的技术。程序控制单元7采用松下公司生产的FPO可编程控制器，并与微机PC连接。FPO与拔叉驱动装置6、X射线检测装置2、光栅编码器34、步进电机43、电磁快门及单色器12和光纤端口54处的激光探测器连接。
设备上电后，导向盒42的出口位于out盒上方，Γ型拔叉61位于左侧、上方，电磁振荡送料器5开始工作，测角装置3中的圆盘31开始转动。人工取标准晶片放在测样台32上，开启X射线源1的高压，计算机选择调整程序，开始执行程序。开X射线电磁快门12，测量标准晶片的切角，然后根据标准晶片的切角设置分选的中心值及分区值，为正式测量作好准备。
将晶片投入电磁振荡送料器5的振荡皿51中，启动测量程序。当晶片到达直导轨52的前端时，光纤端口54处的激光探测器向程序控制单元7发出有晶片的信号，可编程控制器控制Γ型拔叉61下落，其左侧臂611前端的橡胶口正好落在最前端晶片的中心处，控制气动元件动作，吸气吸住晶片，Γ型拔叉61再上移、右移、下落，最后下落在测样台32上方中心处，吹气。测样台32吸气吸住晶片，由测角装置3进行切角测量，而此时Γ型拔叉61向上再向左。测角装置3测量晶片的切角并根据切角的大小及所设置的分区确定该晶片要分的分选位置，可编程控制器控制导向盒42转向分选盒41的该位置处，同时Γ型拔叉61下落，测样台32停止吸气，Γ型拔叉61吸气，其右侧臂612吸住晶片，再向上、向右、向下、吹气，将晶片投入导向盒42，即进入分选盒41中。而在右侧臂612将测过的晶片投入导向盒42的同时，其左侧臂611又将另一晶片从振荡皿51的直导轨52处送到测样台32的中心处，并周而复始地工作着，实现了晶片从送料到分选的全自动化操作。
权利要求1一种全自动晶片定向分选仪，包括基座和设置在基座上的X射线源、X射线检测装置、测角装置、分选装置、程序控制单元、气动机构和自动送料装置，其特征在于所述的自动送料装置包括由振动电机及位于振动电机上方的振荡皿构成的电磁振荡送料器和由拔叉控制器及与之联结的Γ型拨叉构成的拔叉驱动装置，所述的电磁振荡送料器、分选装置及测角装置分设在拔叉驱动装置周围；所述的测角装置包括圆盘、位于圆盘中心处的测样台、与圆盘联结的齿轮组、与齿轮组啮合的电机及与齿轮组啮合的光栅编码器，所述的电机及光栅编码器与所述的程序控制单元电连接；所述的X射线源及X射线检测装置分设在测角装置的圆盘两侧，X射线源及X射线检测装置分别与所述的程序控制单元电连接。
2．根据权利要求1所述的全自动晶片定向分选仪，其特征在于所述电磁振荡送料器的振荡皿是碗状体，碗体内壁上设有螺旋状导轨，螺旋状导轨末端连接直导轨，直导轨出口处设有定位棒，直导轨端部还设有与激光器及激光检测器联结的光纤端口，激光检测器与所述的程序控制单元电连接。
3．根据权利要求2所述的全自动晶片定向分选仪，其特征在于所述的螺旋状导轨内还设有碎片漏出口和可前后调节的厚度挡板。
4．根据权利要求1所述的全自动晶片定向分选仪，其特征在于所述拨叉驱动装置的Γ型拨叉是由支杆和位于支杆顶部的左侧臂、右侧臂一体联结构成；左、右侧臂中空，左、右侧臂端部设有气管，与所述的气动机构联结，所述的支杆与拨叉控制器联接，所述的拨叉控制器与所述的程序控制单元电连接。
5．根据权利要求1所述的全自动晶片定向分选仪，其特征在于所述测角装置的测样台位于圆盘的中心位置处，测样台面上设有定位针、喇叭口及气孔，所述的气孔与气动机构联结；所述的齿轮组包括设置在电机轴上的小齿轮和与小齿轮啮合的大齿轮，所述的圆盘固定在大齿轮上，所述的光栅编码器与大齿轮啮合。
6．根据权利要求1所述的全自动晶片定向分选仪，其特征在于所述的X射线源包括X射线管套和电磁快门及单色器，所述的单色器包括基板、位于基板上的底板、位于底板上且对X射线进行衍射的半导体单晶片及其前后调整机构，电磁快门与所述的程序控制单元电连接。
7．根据权利要求1或6所述的全自动晶片定向分选仪，其特征在于所述的X射线检测装置设置在以测样台为中心、与单色器相对应且与测样台上的待测水晶片成15.64度的位置上。
8．根据权利要求1所述的全自动晶片定向分选仪，其特征在于所述的分选装置包括分选盒、导向盒和步进电机；导向盒位于分选盒上方并与步进电机联结，步进电机与所述的程序控制单元电连接。
9．根据权利要求1或2或4或6或8所述的全自动晶片定向分选仪，其特征在于所述的程序控制单元是一可编程序控制器。
专利摘要本实用新型涉及一种全自动晶片定向分选仪,是以晶片的切角为基准对晶片进行分选的设备。主要包括X射线源、X射线检测装置、测角装置、分选装置、程序控制单元、由电磁振荡送料器及拨叉驱动装置组成的自动送料装置和气动机构。对晶片的送料、用X射线测晶片的切角、根据晶片切角对其进行定向分选的全过程,采用可编程控制器实施时序控制及机械动作控制、X射线强度测量及根据两个衍射峰位置角度求出晶片切角的测量。
文档编号B07C5/342GK2332500SQ98206849
公开日1999年8月11日 申请日期1998年7月15日 优先权日1998年7月15日
发明者顾力 申请人:北京市理学电机产品开发公司