专利名称：电主轴的过热保护装置、过热保护方法及切割机的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路封装设备制造领域，特别是涉及一种电主轴的过热保护装置、过热保护方法及切割机。
背景技术：
切割机是半导体后封装关键设备，其作用是将晶圆分割成单个的电路单元。切割机的工作机理是强力磨削，电主轴是强力磨削的执行部件。电主轴是将电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部，有时也称作直接驱动主轴(Direct Drive Spindle)，是内装式电机主轴。为了保证晶圆切割质量，要求电主轴具备高转速、高精度及高稳定性，通常采用空气静压电主轴。电主轴如空气静压电主轴高速运转时，电主轴温升引起的热变形是影响电主轴精度的重要因素之一，为减小电主轴温升，通常是在主轴内设置有冷却液通道，通过接入冷却液进行冷却，而对冷却液流量的监测和电主轴温升监测考虑的少。本发明的发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术的切割机电主轴过热保护方法及装置对电主轴温升的考虑不够，而当电主轴温升超过正常温度时，如系统不使电主轴停止运行，则将影响电主轴工作的精度甚至烧坏电主轴电机。
发明内容
本发明的实施例提供一种电主轴的过热保护装置、过热保护方法及切割机，以解决现有技术未充分考虑切割机电主轴过热保护的技术问题。为了实现上述目的，本发明提供一种电主轴的过热保护装置，其中，包括温度监测模块，用于监测电主轴的温度，并输出第一信号；冷却液流量监测模块，用于监测冷却液的流量，并输出第二信号，所述冷却液用于冷却所述电主轴；控制模块，用于当所述第一信号表明所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/ 或所述第二信号表明所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。优选地，所述的过热保护装置，其中，所述温度监测模块包括温度传感器，用于检测所述电主轴的温度，并根据所述检测出的温度输出对应的
第三信号；第一滤波电路模块，用于对所述第三信号进行滤波；第一放大电路模块，用于对所述第一滤波电路模块输出的信号进行放大；第一比较电路模块，用于比较所述第一放大电路模块输出的信号与预定的第三阈值，当所述第一放大电路模块输出的信号的值大于所述第三阈值时，输出所述第一信号。优选地，所述的过热保护装置，其中，所述冷却液流量监测模块包括
流量传感器，用于检测所述冷却液的流量，并根据所述检测出的冷却液流量输出对应的第四信号；第二滤波电路模块，用于对所述第四信号进行滤波；第二放大电路模块，用于对所述第二滤波电路模块输出的信号进行放大；第二比较电路模块，用于比较所述第二放大电路模块与预定的第四阈值，当所述第二放大电路模块输出的信号的值小于所述第四阈值时，输出所述第二信号。优选地，所述的过热保护装置，其中，所述控制模块包括处理模块，用于当所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，发出第一控制信号；电主轴驱动模块，用于根据所述第一控制信号，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。优选地，所述的过热保护装置，其中，所述控制模块还包括报警模块，所述处理模块进一步用于在所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，发出第二控制信号；所述报警模块根据所述第二控制信号发出报警信息。优选地，所述的过热保护装置，其中，所述温度传感器与内置于所述电主轴的电机定子相接触。另一方面，提供一种电主轴的过热保护方法，其中，包括监测电主轴的温度；监测冷却液的流量，所述冷却液用于冷却所述电主轴；当所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。 优选地，所述的过热保护方法，其中，所述监测电主轴的温度的步骤包括温度传感器根据检测出的电主轴的温度，输出第三信号；第一滤波电路模块对所述温度传感器输出的第三信号进行滤波；第一放大电路模块对所述第一滤波电路模块输出的信号进行放大；第一比较电路模块比较所述第一放大电路模块输出的信号与预定的第三阈值，当所述第一放大电路模块输出的信号的值大于所述第三阈值时，确定出所述电主轴的温度高于所述第一阈值。优选地，所述的过热保护方法，其中，所述监测冷却液的流量的步骤包括流量传感器根据检测出的冷却液的流量，输出第四信号；第二滤波电路模块对所述第四信号进行滤波；第二放大电路模块对所述第二滤波电路模块输出的信号进行放大；第二比较电路模块比较所述第二放大电路模块输出的信号与预定的第四阈值，当所述第二放大电路模块输出的信号的值小于所述第四阈值时，确定出所述冷却液的流量低于所述第二阈值。又一方面，提供一种切割机，包括电主轴，其中，还包括与所述电主轴相连接的过热保护装置，所述过热保护装置包括温度监测模块，用于监测电主轴的温度，并输出第一信号；
冷却液流量监测模块，用于监测冷却液的流量，并输出第二信号，所述冷却液用于冷却所述电主轴；控制模块，用于当所述第一信号表明所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/ 或所述第二信号表明所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。上述技术方案中的一个技术方案具有如下技术效果通过利用温度监测模块监测电主轴的温度、利用冷却液流量监测模块监测用于冷却电主轴的冷却液的流量，可在出现电主轴的温度高于第一阈值或冷却液的流量低于第二阈值中的至少一种情况时，对电主轴的运行进行控制，停止电主轴运行或控制电主轴按照预定的方式运行，实现了对电主轴温度和冷却液流量的同时监测，较佳的实现了对电主轴的过热保护，稳定了电主轴的工作状态，避免了过热导致的主机工作精度受影响，提高了工作质量，并保护了电主轴。
图1为本发明实施例的电主轴的过热保护装置的结构示意图；图2为本发明另一实施例的电主轴的过热保护装置的结构示意图；图3为本发明又一实施例的电主轴的过热保护装置的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。图1为本发明实施例的电主轴的过热保护装置的结构示意图。如图1，本发明一实施例的电主轴的过热保护装置包括温度监测模块，用于监测电主轴的温度，并输出第一信号；冷却液流量监测模块，用于监测冷却液如冷却水的流量，并输出第二信号，所述冷却液用于冷却所述电主轴；控制模块，用于当所述第一信号表明所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述第二信号表明所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。本发明实施例的技术方案，针对现有技术未充分考虑切割机的电主轴的过热保护的技术问题，通过同时检测电主轴的温度和用于冷却电主轴的冷却液的流量来避免切割机电主轴如空气静压电主轴在工作过程中电主轴温升过高，从而避免了由于电主轴的温升过高可能引起的电主轴较大热变形、降低切割机切割品质、以及甚至发生电主轴电机烧坏的严重后果，起到了温度电主轴工作状态和保护电主轴的作用。图2为本发明另一实施例的电主轴的过热保护装置的结构示意图。如图2，该实施例的过热保护装置中，温度监测模块包括温度传感器，用于检测所述电主轴的温度，并根据所述检测出温度输出对应的第三信号；第一滤波电路模块，用于对所述第三信号进行滤波；第一放大电路模块，用于对所述第一滤波电路模块输出的信号进行放大；第一比较电路模块，用于比较所述第一放大电路模块输出的信号与预定的第三阈值，当所述第一放大电路模块输出的信号的值大于所述第三阈值时，输出所述第一信号。冷却液流量监测模块包括流量传感器，用于检测所述冷却液的流量，并根据所述检测出的冷却液流量输出对应
6的第四信号；第二滤波电路模块，用于对所述第四信号进行滤波；第二放大电路模块，用于对所述第二滤波电路模块输出的信号进行放大；第二比较电路模块，用于比较所述第二放大电路模块与预定的第四阈值，当所述第二放大电路模块输出的信号的值小于所述第四阈值时，输出所述第二信号。示例性地，温度传感器根据检测出的温度输出的信号可以是电压信号或电流信号，对应的第一比较电路模块可以是电压比较器或电流比较器。类似的，冷却液流量传感器根据检测出的冷却液流量输出的信号可以是电压信号或电流信号，对应的第二比较电路模块可以是电压比较器或电流比较器。优选地，本发明实施例的电主轴的过热保护装置中，控制模块包括处理模块，用于当所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，发出第一控制信号；电主轴驱动模块，用于根据所述第一控制信号，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。示例性地，处理模块可通过一电脑如PC机实现；电主轴驱动模块可为一电主轴驱动器，电主轴驱动器与电主轴相连接。进一步地，本发明的其它实施例中，控制模块还包括报警模块，处理模块进一步用于在所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，发出第二控制信号；报警模块根据所述第二控制信号发出报警信息。图3为本发明又一实施例的电主轴的过热保护装置的结构示意图。如图3，该例中，温度监测模块和冷却液流量监测模块都包括滤波电路、放大电路和比较电路；控制模块包括处理器如PC机、电主轴驱动器、报警器；电主轴驱动器与电主轴相连接，可根据PC 机发出的控制信号对电主轴的运行进行控制，如停止电主轴的运行。如图3，温度监测模块301中，滤波电路(第一滤波电路)包括电阻R11、电阻 R13、电阻R14、电容Cll和第一滤波器302。示例性地，该第一滤波器为LM6132BIN运算放大器。电阻Rll的一端与温度传感器相连接，另一端与运算放大器的第一输入端(正输入端)相连接，电容Cll的一端接地，另一端与运算放大器的第一输入端相连接；电阻R13的一端与运算放大器的输出端相连接，另一端与运算放大器的第二输入端(负输入端)相连接；电阻R14的一端与运算放大器的负输入端相连接，另一端作为参考电压的输入端；运算放大器的电源端(Vcc)连接电源。放大电路(第一放大电路)包括电阻R15、电阻R16、电阻R17和第一放大器303。示例性地，该第一放大器为M54565放大器。第一滤波电路的输出端通过电阻R15与第一放大器的第一输入端(正输入端)相连接，电阻R16的一端接地、另一端与放大器的第二输入端(负输入端)相连接，电阻R17与的一端与运算放大器的输出端相连接，另一端与运算放大器的第二输入端(负输入端)相连接，放大器的电源端(Vcc) 连接电源。比较电路(第一比较电路)包括电阻R18、电阻R19和第一比较器304。示例性地，该第一比较器为LM393比较器。第一放大电路的输出端通过电阻R18与第一比较器的第一输入端(正输入端)相连接；电阻R19的一端与第一比较器的第二输入端(负输入端)相连接，另一端作为参考电压的输入端；第一比较器的电源端(Vcc)连接电源。电主轴的温度传感器输出的信号通过电阻Rll输入到滤波电路，经过放大电路放大、再经过比较电路，将比较结果输入到PC机。第一比较器LM393的参考电压(第三阈值)根据温度与电压的关系以及切割机电主轴的工作要求预先设置好。当电主轴的温度超过设定值(第一阈值)时，比较电路输出
7高电平信号。高电平信号输入到PC机，PC机控制报警器发出报警信号，并发出停止电主轴运行信号给电主轴驱动器，电主轴驱动器可根据该信号停止电主轴的运行。如图3，冷却液流量监测模块305中，滤波电路(第二滤波电路)包括电阻R21、 电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C21、电容C22和第二滤波器306。示例性地，第二滤波器为LM6132BIN运算放大器。电阻Rll的一端与温度传感器相连接，另一端与电阻R22的串联连接，电阻R22的另一端与运算放大器的第一输入端(正输入端)相连接；电容C21的一端接地，另一端与电阻R21的一端相连接；电容C22的一端接地，另一端与运算放大器的第一输入端相连接；电阻R23的一端与运算放大器的输出端相连接，另一端与运算放大器的第二输入端(负输入端)相连接；电阻R24的一端与运算放大器的负输入端相连接，另一端作为参考电压的输入端；运算放大器的电源端(Vcc)连接电源。放大电路(第二放大电路) 包括电阻R25、电阻R26、电阻R27和第二放大器307。示例性地，该第二放大器为M54565 放大器。第二滤波电路的输出端通过电阻R25与第二放大器的第一输入端(正输入端)相连接，电阻R26的一端接地、另一端与放大器的第二输入端(负输入端)相连接，电阻R27与的一端与运算放大器的输出端相连接，另一端与运算放大器的第二输入端(负输入端)相连接，放大器的电源端(Vcc)连接电源。比较电路(第二比较电路)包括电阻R28、电阻 R29和第二比较器308。示例性地，该第二比较器为LM393比较器。第二放大电路的输出端通过电阻R28与第二比较器的第一输入端(正输入端)相连接；电阻R29的一端与第二比较器的第二输入端(负输入端)相连接，另一端作为参考电压的输入端；第二比较器的电源端(Vcc)连接电源。冷却液流量传感器将检测输出的信号输入滤波电路滤波、放大电路放大后，再经过第二比较电路，比较结果输入到PC机。第二比较器的参考电压(第四阈值)根据流量与电压的关系以及切割机电主轴的工作要求预先设置好，当流量小于设定值(第二阈值)时，第二比较电路输出高电平信号。 高电平信号输入到PC机，PC机控制报警器发出报警信号，并发出停止电主轴运行信号给电主轴驱动器，电主轴驱动器可根据该信号停止电主轴的运行。图3中，电主轴驱动器简称驱动器；电主轴简称为主轴。显然，第一、第二滤波电路不限于图3中的实现方式，现有技术的其它滤波电路也可用于实现作为本发明实施例的第一、第二滤波电路。同样，第一、第二放大电路不限于图 3中的实现方式，现有技术的其它放大电路也可用于实现作为本发明实施例的第一、第二放大电路；第一、第二比较电路不限于图3中的实现方式，现有技术的其它比较电路也可用于实现作为本发明实施例的第一、第二比较电路。在本发明实施例的实现中，可在电主轴的外壳上钻孔，将主轴温度传感器探头伸入到孔内、与内置与电主轴的电机定子相接触。在本发明实施例的实现中，冷却液如冷却水的流量传感器可安装在切割机的机架上，主轴冷却液经过流量传感器输入主轴内部冷却液通道如冷却水通道，并经主轴冷却水排水口排出，实现主轴的冷却。本发明实施例还公开了一种电主轴的过热保护方法，包括如下步骤监测电主轴的温度；监测冷却液的流量，所述冷却液用于冷却所述电主轴；当所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。优选地，该实施例的过热保护方法中，通过温度传感器对电主轴的温度进行检测， 并根据检测出的温度输出第一信号，通过冷却液流量传感器对电主轴的温度进行检测，并根据检测出的流量输出第二信号，当第一信号表明所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述第二信号表明所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。优选地，上述第一、第二信号可以是电压信号或电流信号。优选地，本发明实施例的电主轴的过热保护方法中，监测电主轴的温度的步骤又包括如下步骤温度传感器根据检测出的电主轴的温度，输出第三信号；第一滤波电路模块对所述温度传感器输出的第三信号进行滤波；第一放大电路模块对所述第一滤波电路模块输出的信号进行放大；第一比较电路模块比较所述第一放大电路模块输出的信号与预定的第三阈值，当所述第一放大电路模块输出的信号的值大于所述第三阈值时，确定出所述电主轴的温度高于所述第一阈值。优选地，本发明实施例的电主轴的过热保护方法中，监测冷却液的流量的步骤又包括如下步骤流量传感器根据检测出的冷却液的流量，输出第四信号；第二滤波电路模块对所述第四信号进行滤波；第二放大电路模块对所述第二滤波电路模块输出的信号进行放大；第二比较电路模块比较所述第二放大电路模块输出的信号与预定的第四阈值，当所述第二放大电路模块输出的信号的值小于所述第四阈值时，确定出所述冷却液的流量低于所述第二阈值。本发明实施例还公开了一种切割机，包括电主轴，其中，还包括与所述电主轴相连接的过热保护装置，所述过热保护装置包括温度监测模块，用于监测电主轴的温度，并输出第一信号；冷却液流量监测模块，用于监测冷却液的流量，并输出第二信号，所述冷却液用于冷却所述电主轴；控制模块，用于当所述第一信号表明所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/ 或所述第二信号表明所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。优选地，本发明实施例的切割机，温度监测模块包括温度传感器，用于检测所述电主轴的温度，并根据所述检测出的温度输出对应的第三信号；第一滤波电路模块，用于对所述第三信号进行滤波；第一放大电路模块，用于对所述第一滤波电路模块输出的信号进行放大；第一比较电路模块，用于比较所述第一放大电路模块输出的信号与预定的第三阈值，当所述第一放大电路模块输出的信号的值大于所述第三阈值时，输出所述第一信号；优选地，本发明实施例的切割机，所述冷却液流量监测模块包括流量传感器，用于检测所述冷却液的流量，并根据所述检测出的冷却液流量输出对应的第四信号；第二滤波电路模块，用于对所述第四信号进行滤波；第二放大电路模块，用于对所述第二滤波电路
9模块输出的信号进行放大；第二比较电路模块，用于比较所述第二放大电路模块与预定的第四阈值，当所述第二放大电路模块输出的信号的值小于所述第四阈值时，输出所述第二信号。上述过热保护装置的其它实施方式可参照上文对电主轴的过热保护装置的实施例的描述，在此不再赘述。上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电主轴的过热保护装置，其特征在于，包括温度监测模块，用于监测电主轴的温度，并输出第一信号；冷却液流量监测模块，用于监测冷却液的流量，并输出第二信号，所述冷却液用于冷却所述电主轴；控制模块，用于当所述第一信号表明所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述第二信号表明所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。
2.根据权利要求1所述的过热保护装置，其特征在于，所述温度监测模块包括温度传感器，用于检测所述电主轴的温度，并根据所述检测出的温度输出对应的第三信号；第一滤波电路模块，用于对所述第三信号进行滤波； 第一放大电路模块，用于对所述第一滤波电路模块输出的信号进行放大； 第一比较电路模块，用于比较所述第一放大电路模块输出的信号与预定的第三阈值， 当所述第一放大电路模块输出的信号的值大于所述第三阈值时，输出所述第一信号。
3.根据权利要求1或2所述的过热保护装置，其特征在于，所述冷却液流量监测模块包括流量传感器，用于检测所述冷却液的流量，并根据所述检测出的冷却液流量输出对应的第四信号；第二滤波电路模块，用于对所述第四信号进行滤波； 第二放大电路模块，用于对所述第二滤波电路模块输出的信号进行放大； 第二比较电路模块，用于比较所述第二放大电路模块与预定的第四阈值，当所述第二放大电路模块输出的信号的值小于所述第四阈值时，输出所述第二信号。
4.根据权利要求1所述的过热保护装置，其特征在于，所述控制模块包括处理模块，用于当所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，发出第一控制信号；电主轴驱动模块，用于根据所述第一控制信号，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。
5.根据权利要求1或4所述的过热保护装置，其特征在于，所述控制模块还包括报警模块，所述处理模块进一步用于在所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，发出第二控制信号； 所述报警模块根据所述第二控制信号发出报警信息。
6.根据权利要求2所述的过热保护装置，其特征在于，所述温度传感器与内置于所述电主轴的电机定子相接触。
7.一种电主轴的过热保护方法，其特征在于，包括 监测电主轴的温度；监测冷却液的流量，所述冷却液用于冷却所述电主轴；当所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。
8.根据权利要求7所述的过热保护方法，其特征在于，所述监测电主轴的温度的步骤包括温度传感器根据检测出的电主轴的温度，输出第三信号；第一滤波电路模块对所述温度传感器输出的第三信号进行滤波；第一放大电路模块对所述第一滤波电路模块输出的信号进行放大；第一比较电路模块比较所述第一放大电路模块输出的信号与预定的第三阈值，当所述第一放大电路模块输出的信号的值大于所述第三阈值时，确定出所述电主轴的温度高于所述第一阈值。
9.根据权利要求7或8所述的过热保护方法，其特征在于，所述监测冷却液的流量的步骤包括流量传感器根据检测出的冷却液的流量，输出第四信号；第二滤波电路模块对所述第四信号进行滤波；第二放大电路模块对所述第二滤波电路模块输出的信号进行放大；第二比较电路模块比较所述第二放大电路模块输出的信号与预定的第四阈值，当所述第二放大电路模块输出的信号的值小于所述第四阈值时，确定出所述冷却液的流量低于所述第二阈值。
10.一种切割机，包括电主轴，其特征在于，还包括与所述电主轴相连接的过热保护装置，所述过热保护装置包括温度监测模块，用于监测电主轴的温度，并输出第一信号；冷却液流量监测模块，用于监测冷却液的流量，并输出第二信号，所述冷却液用于冷却所述电主轴；控制模块，用于当所述第一信号表明所述电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或所述第二信号表明所述冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制所述电主轴停止运行或按预定的方式运行。
全文摘要
本发明提供了一种电主轴的过热保护装置、过热保护方法及切割机，该过热保护装置包括温度监测模块，用于监测电主轴的温度，并输出第一信号；冷却液流量监测模块，用于监测冷却液的流量，并输出第二信号，冷却液用于冷却电主轴；控制模块，用于当第一信号表明电主轴的温度高于预定的第一阈值和/或第二信号表明冷却液的流量低于预定的第二阈值时，控制电主轴停止运行或按预定的方式运行。利用所述技术方案，较佳的实现了对电主轴的过热保护，稳定了电主轴的工作状态，避免了过热导致的主机工作精度受影响，提高了工作质量，并保护了电主轴。
文档编号B28D5/00GK102343634SQ20101024341
公开日2012年2月8日 申请日期2010年8月2日 优先权日2010年8月2日
发明者常亮, 李战伟, 杨云龙, 王兵锋, 王明权, 贾月明 申请人:北京中电科电子装备有限公司