空气静压电主轴的保护方法和装置、切割机

1.一种空气静压电主轴的保护装置，用于对由气体提供部向空气静压电主轴提供的气流进行控制，其特征在于，所述保护装置包括单向阀和气体容器，其中，所述单向阀设置于所述气体提供部与所述气体容器之间，其中，所述单向阀允许来自所述气体提供部的气体进入所述气体容器中，并且用于防止所述气体容器中的气体流向所述气体提供部；
所述气体容器与所述空气静压电主轴的气路入口连通，用于将所述气体提供部经所述单向阀输入的气体提供给空气静压电主轴的气路入口；
所述保护装置还包括压力传感器、告警部、以及多向接头，其中，所述多向接头用于将来自所述气体提供部的气体输送至所述单向阀以及所述压力传感器；所述压力传感器用于检测来自所述气体提供部的气体的气压；所述告警部用于判断由所述压力传感器检测到的气体的气压是否在预定气压范围内，并在判断结果为否的情况下进行告警。
2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，还包括：
减压阀，与所述气体容器连通，用于稳定所述气体容器中气体的气压，并且用于在所述气体容器中的气体的气压高于预定气压范围的情况下，降低所述气体容器提供至所述气路入口的气体的气压。
3.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述压力传感器进一步用于根据检测的所述气体提供部的气体的气压将相应的电信号输出至所述告警部；
并且，所述告警部包括：
压力滤波器，用于通过对所述压力传感器输出的所述电信号进行滤波，以衰减或去除所述电信号中的脉动成分；
压力信号放大器，用于对滤波后的所述电信号进行放大；
压力信号比较器，用于判断放大后的所述电信号是否满足预定气压范围所对应的信号要求；
告警器，用于在所述压力信号比较器判断放大后的所述电信号不满足所述预定气压范围所对应的信号要求的情况下进行告警。
4.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，进一步包括：
主轴控制部，用于在所述告警部判断由所述压力传感器检测到的气体的气压不在预定气压范围内的情况下停止所述空气静压电主轴的运转。
5.一种空气静压电主轴的保护方法，用于对由气体提供部向空气静压电主轴提供的气流进行控制，其特征在于，所述保护方法包括：
气体容器存储由所述气体提供部经单向阀提供的气体，并将存储的气体提供至空气静压电主轴的气路入口，其中，所述空气静压电主轴的气路入口与所述气体容器相连通；
在所述空气静压电主轴工作期间，如果所述气体提供部向所述气体容器提供的气体的气压降低至预定气压范围以下、或所述气体提供部停止向所述气体容器提供气体，则所述单向阀阻止所述气体容器中存储的气体流向所述气体提供部，由所述气体容器维持经所述气路入口提供给所述空气静压电主轴的气体的气压；
所述保护方法还包括：
与所述气体提供部连通的压力传感器检测来自所述气体提供部的气体的气压；
告警部判断由所述压力传感器检测到的气体的气压是否在预定气压范围内，并在判断结果为否的情况下进行告警。
6.根据权利要求5所述的保护方法，其特征在于，还包括：
在所述空气静压电主轴工作期间，如果所述气体提供部向所述气体容器提供的气体的气压在所述预定气压范围以上，则由与所述气体容器连通的减压阀降低所述气体容器提供至所述气路入口的气体的气压。
7.根据权利要求5所述的保护方法，其特征在于，所述压力传感器检测来自所述气体提供部的气体的气压包括：
所述压力传感器根据检测的所述气体压力将相应的电信号输出至所述告警部；
则告警部判断由所述压力传感器检测到的气体压力是否在预定气压范围内包括：
对所述压力传感器输出的所述电信号进行滤波，以衰减或去除所述电信号中的脉动成分；
对滤波后的所述电信号进行放大；
判断放大后的所述电信号是否满足预定气压范围所对应的信号要求，并在判断结果为否的情况下确定由所述压力传感器检测到的气体压力不在所述预定气压范围内。
8.根据权利要求5所述的保护方法，其特征在于，进一步包括：
在所述告警部判断由所述压力传感器检测到的气体的气压不在预定气压范围内的情况下，停止所述空气静压电主轴的运转。
9.一种切割机，包括根据权利要求1至4中任一项所述的空气静压电主轴的保护装置。

空气静压电主轴的保护方法和装置、切割机\n技术领域\n[0001] 本发明涉及集成电路封装设备制造领域，尤其涉及一种空气静压电主轴的保护方法和装置、切割机。\n背景技术\n[0002] 目前，空气静压电主轴是一种常用的部件，其具备精度高、转速高、稳定性好、摩擦小、容易散热等优势，主要可以应用于切割机等设备中。\n[0003] 在空气静压电主轴工作时，经过精密过滤的压缩空气会经过管道进入空气静压电主轴壳体的通道，之后流入轴承的节流小孔，然后流入轴承和转轴之间的间隙，形成一层压力气膜，将转轴浮起，这样，转轴就能够在空气压力的作用下稳定旋转。\n[0004] 通常，采用了空气静压电主轴的切割机主要可以对诸如硅集成电路和发光二极管等零部件进行加工，可以切割铌酸锂、砷化镓、石英、玻璃、压电陶瓷、蓝宝石、氧化铝和氧化铁等多种材料。\n[0005] 在这种切割机中，空气静压电主轴是实现强力磨削的核心部件，空气静压电主轴的回转速度、精度、输出功率及稳定性等性能指标直接决定了切割机的划切精度。\n[0006] 但是，在装备了空气静压电主轴的设备中，空气静压电主轴运转所需的气体通常由用于提供气体的气体提供部直接输入到空气静压电主轴的气路入口，因此，当空气静压电主轴处于工作状态时，气体提供部的供气压力低于要求的最低压力时，空气静压电主轴就无法正常旋转，使得空气静压电主轴在旋转的过程中出现较大振动，甚至被卡死，不仅会降低工件加工的质量或使工件直接报废，而且会导致昂贵的主轴性能降低甚至使主轴报废。\n[0007] 类似地，对于其他采用空气静压电主轴的设备，同样会出现空气静压电主轴磨损甚至报废的问题。\n[0008] 针对相关技术中由于供气的气压过低导致空气静压电主轴被磨损甚至报废的问题，目前尚未提出有效的解决方案。\n发明内容\n[0009] 针对相关技术中由于供气的气压过低导致空气静压电主轴被磨损甚至报废的问题，本发明提出一种空气静压电主轴的保护方法和装置、切割机，能够在供气的气压过低的情况下维持空气静压电主轴的气压，从而有效避免空气静压电主轴被损坏。\n[0010] 本发明的技术方案是这样实现的：\n[0011] 本发明提供了一种空气静压电主轴的保护装置，用于对由气体提供部向空气静压电主轴提供的气流进行控制。\n[0012] 根据本发明的空气静压电主轴的保护装置包括单向阀和气体容器，其中，单向阀设置于气体提供部与气体容器之间，其中，单向阀允许来自气体提供部的气体进入气体容器中，并且用于防止气体容器中的气体流向气体提供部；气体容器与空气静压电主轴的气路入口连通，用于将气体提供部经单向阀输入的气体提供给空气静压电主轴的气路入口。\n[0013] 该装置还可以包括：减压阀，与气体容器连通，用于稳定气体容器中气体的气压，并且用于在气体容器中的气体的气压高于预定气压范围的情况下，降低气体容器提供至气路入口的气体的气压。\n[0014] 并且，该装置还包括压力传感器、告警部、以及多向接头，其中，多向接头用于将来自气体提供部的气体输送至单向阀以及压力传感器；压力传感器用于检测来自气体提供部的气体的气压；告警部用于判断由压力传感器检测到的气体的气压是否在预定气压范围内，并在判断结果为否的情况下进行告警。\n[0015] 其中，压力传感器进一步用于根据检测的气体提供部提供的气体的气压将相应的电信号输出至告警部；并且，告警部包括：压力滤波器，用于通过对压力传感器输出的电信号进行滤波，以衰减或去除电信号中的脉动成分；压力信号放大器，用于对滤波后的电信号进行放大；压力信号比较器，用于判断放大后的电信号是否满足预定气压范围所对应的信号要求；\n[0016] 告警器，用于在压力信号比较器判断放大后的电信号不满足预定气压范围所对应的信号要求的情况下进行告警。\n[0017] 该装置还可以进一步包括：主轴控制部，用于在告警部判断由压力传感器检测到的气体的气压不在预定气压范围内的情况下停止空气静压电主轴的运转。\n[0018] 本发明还提供了一种空气静压电主轴的保护方法，用于对由气体提供部向空气静压电主轴提供的气流进行控制。\n[0019] 根据本发明的空气静压电主轴的保护方法包括：气体容器存储由气体提供部经单向阀提供的气体，并将存储的气体提供至空气静压电主轴的气路入口，其中，空气静压电主轴的气路入口与气体容器相连通；在空气静压电主轴工作期间，如果气体提供部向气体容器提供的气体的气压降低至预定气压范围以下、或气体提供部停止向气体容器提供气体，则单向阀阻止气体容器中存储的气体流向气体提供部，由气体容器维持经气路入口提供给空气静压电主轴的气体的气压。\n[0020] 该方法还可以包括：在空气静压电主轴工作期间，如果气体提供部向气体容器提供的气体的气压在预定气压范围以上，则由与气体容器连通的减压阀降低气体容器提供至气路入口的气体的气压。\n[0021] 该方法还包括：与气体提供部连通的压力传感器检测来自气体提供部的气体的气压；\n[0022] 告警部判断由压力传感器检测到的气体的气压是否在预定气压范围内，并在判断结果为否的情况下进行告警。\n[0023] 其中，压力传感器检测来自气体提供部的气体的气压包括：压力传感器根据检测的气体压力将相应的电信号输出至告警部；并且，告警部判断由压力传感器检测到的气体压力是否在预定气压范围内包括：对压力传感器输出的电信号进行滤波，以衰减或去除电信号中的脉动成分；对滤波后的电信号进行放大；判断放大后的电信号是否满足预定气压范围所对应的信号要求，并在判断结果为否的情况下确定由压力传感器检测到的气体压力不在预定气压范围内。\n[0024] 优选地，该方法可以进一步包括：在告警部判断由压力传感器检测到的气体的气压不在预定气压范围内的情况下，停止空气静压电主轴的运转。\n[0025] 本发明还提供了一种切割机，包括根据本发明的上述空气静压电主轴的保护装置。\n[0026] 本发明通过设置能够存储具有一定气压的气体的气体容器以及防止气体容器中的气体朝向气体提供部回流的单向阀，在气体提供部出现异常或气体泄漏等其他原因导致提供的气体气压过低、甚至供气停止的情况下，即使空气静压电主轴不能够立即停止运转，也能够在气体容器中存储的气体压力的作用下逐步停止工作，解决了相关技术中一旦供气气压过低就会使空气静压电主轴运转出现异常，进而在停止运转前损坏的问题，达到了保护空气静压电主轴的目的，同时能够避免工件被损坏，提高了工件加工过程的可靠性，降低了成本。\n附图说明\n[0027] 图1是本发明实施例的空气静压电主轴的保护装置的框图；\n[0028] 图2是根据本发明实施例的空气静压电主轴的保护装置的具体结构实例的框图；\n[0029] 图3是本发明实施例的空气静压电主轴的保护方法的流程图。\n具体实施方式\n[0030] 针对相关技术中由于供气的气压过低导致空气静压电主轴被磨损甚至报废的问题，本发明提出，在空气静压电主轴与气体提供部之间设置单向阀以及气体容器，其中，单向阀可允许来自气体提供部的气体进入气体容器中，并且能够防止气体容器中的气体流向气体提供部，这样，即使气体提供部所提供气体的气压过低或气体提供部意外停止供气，空气静压电主轴也能够在气体容器中存储的气体的气压作用下停止工作，避免相关技术中由于气压过低而空气静压电主轴不能立即停止旋转导致空气静压电主轴磨损的问题，能够有效保护空气静压电主轴。\n[0031] 下面将结合附图，详细描述本发明的实施例。\n[0032] 根据本发明的实施例，提供了一种空气静压电主轴的保护装置，用于对由气体提供部向空气静压电主轴提供的气流进行控制。\n[0033] 具体地，如图1所示，根据本实施例的空气静压电主轴的保护装置包括单向阀3和气体容器4，其中，单向阀3设置于气体提供部1与气体容器3之间，其中，单向阀3允许来自气体提供部1的气体(通常，气体提供部1能够提供具有一定气压的气体(例如，可以是压缩空气)，该气体的气压应当在空气静压电主轴正常工作所要求的气压范围内)进入气体容器4中，并且用于防止气体容器4中的气体流向气体提供部1；气体容器4与空气静压电主轴的气路入口连通，用于将气体提供部1经单向阀3输入的气体提供给空气静压电主轴的气路入口，其中，气体容器4中存储的气体的气压与气体提供部1所提供的气体的气压是相同或相近的。\n[0034] 借助于上述装置，通过设置能够存储具有一定气压的气体的气体容器以及防止气体容器中的气体朝向气体提供部回流的单向阀，在气体提供部出现异常或气体泄漏等其他原因导致提供的气体气压过低、甚至供气停止的情况下，即使空气静压电主轴不能够立即停止运转，也能够在气体容器中存储的气体压力的作用下逐步停止工作，解决了相关技术中一旦供气气压过低就会使空气静压电主轴运转出现异常，进而在停止运转前损坏的问题，达到了保护空气静压电主轴的目的，同时能够避免工件被损坏，提高了工件加工过程的可靠性，降低了成本。\n[0035] 图2是根据本发明实施例的空气静压电主轴的保护装置的具体结构实例的框图。\n[0036] 在图2所示的结构中，同样包括上述的气体提供部1、单向阀3和气体容器4。如图2所示，优选地，为了避免由于气体提供部1提供的气体的气压过高而影响空气静压电主轴的正常工作，根据本实施例的静压电主轴的保护装置还包括：\n[0037] 减压阀5，与气体容器4连通，该减压阀可以如图2中所示连接在气体容器4与空气静压电主轴的气路入口之间，也可以仅与气体容器4连通或与气体容器合一设置，该减压阀5能够稳定气体容器4中气体的气压，并且用于在气体容器4中的气体的气压高于预定气压范围(空气静压电主轴正常工作所需的气压范围)的情况下，降低气体容器4提供至气路入口的气体的气压，这样就能够保证空气静压电主轴的工作气压在正常范围内。\n[0038] 在图2所示的连接方式下，减压阀5连接在气体容器4与气路入口之间，这样，减压阀5不仅能够控制气体容器4内气体的气压，而且能够更加有效地对气体容器4出口处气压较高的气体进行气压调节和稳定，并将此处气体的气压降低到符合空气静压电主轴使用要求的气路入口处气压。\n[0039] 为了在向空气静压电主轴提供的气体气压出现异常的情况下及时将异常通知给工作人员，根据本实施例的装置还可以包括压力传感器6、告警部(未示出)、以及多向接头(例如，可以是T形接头)2，其中，多向接头2用于将来自气体提供部1的气体输送至单向阀3以及压力传感器6；压力传感器6用于检测来自气体提供部的气体的气压；告警部用于判断由压力传感器6检测到的气体的气压是否在预定气压范围内，并在判断结果为否的情况下进行告警，以通知工作人员进行设备检查和维护。\n[0040] 具体地，压力传感器可用于根据检测的气体的气压将相应的电信号输出至告警部。\n[0041] 并且，如图2所示，告警部具体可以包括：压力滤波器7，用于通过对压力传感器输出的电信号(例如，微分波脉冲，该信号可以是电压信号)进行滤波，以衰减或去除电信号中的脉动成分(其中，脉动成分包括噪声等外界因素引起的信号失真变形)；压力信号放大器8，用于对滤波后的电信号进行放大，这样就能够使得比较的结果更加精确，放大的倍数可以根据压力传感器6的规格以及压力信号比较器9比较时所参照的信号来确定；压力信号比较器9，用于判断放大后的电信号是否满足预定气压范围所对应的信号要求；告警器\n10，用于在压力信号比较器判断放大后的电信号不满足预定气压范围所对应的信号要求的情况下进行告警。可选地，告警器可以通过声音和/或光的方式进行告警，告警器10本身可以是计算机或其他能够进行告警的设备。\n[0042] 在压力信号比较器9进行比较时，可以根据气压与电压的关系，对压力信号比较器9预先设置适当的参考电压(可以是一个数值，也可以是一个数值范围)，当实际气体的气压低于设置的报警压力时，压力滤波器7的输出信号经过压力信号放大器8和压力比较器9后，将输出一个低电平报警信号(此外，也可以将高电平信号作为报警信号)并发送到告警器10。\n[0043] 该装置还可以进一步包括：主轴控制部(未示出)，用于在告警部判断由压力传感器6检测到的气体的气压不在预定气压范围内的情况下停止空气静压电主轴的运转。在实际应用中，主轴控制部可以与作为告警器10的计算机合一设置。\n[0044] 在该装置中，压力传感器6、压力滤波器7、压力信号放大器8、以及压力信号比较器9可以以多种方式实现。\n[0045] 例如，如图2所示，压力滤波器7可以包括电阻R1、反馈电阻Rf1、电阻R2、电容C1、电阻R3、电容C2和型号为LM6132BIN的滤波放大器(根据实际需要，也可以采用其他型号的滤波放大器)F1，其中，电阻R2、电容C1、电阻R3将压力传感器6的输出端与滤波放大器F1的正输入端串联，电容C2一端接地，另一端连接至电阻R3与滤波放大器F1的正输入端之间，滤波放大器F1与偏置电压VCC连接，反馈电阻Rf1将滤波放大器F1的负输入端与滤波放大器F1的输出端连接，电阻R1的一端与REF端连接，另一端连接至反馈电阻Rf1与滤波放大器F1的负输入端之间；\n[0046] 压力信号放大器8包括电阻R4、反馈电阻Rf2、电阻R5和型号为M54561的芯片(该芯片的型号不限于此，根据实际需要，也可以采用其他型号的芯片)F2。其中，电阻R4的一端连接至滤波放大器F1的输出端，另一端连接至芯片F2的正输入端，芯片F2的负输入端经电阻R5接地，反馈电阻Rf2将芯片F2的正输入端与输出端连接；\n[0047] 压力信号比较器包括电阻R6、电阻R7和型号为LM393的芯片(该芯片的型号不限于此，根据实际需要，也可以采用其他型号的芯片)F3，其中，电阻R6的一端连接至芯片F2的输出端，另一端连接至芯片F3的正输入端，芯片F3的负输入端经电阻R5与REF端连接，芯片F3的输出端与告警器10连接。\n[0048] 为了增加整个装置的可控性，在空气提供部1与多向接头2之间，还可以设置有阀门11，以便操作人员控制是否进行供气。\n[0049] 在根据本实施例的装置工作时，气体提供部1提供的压缩空气先经过管路阀门\n11，再经过多向接头2后分别进入压力传感器6和单向阀3，从单向阀3输出的压缩空气进入气体容器(气体容器中存储的空气与气体提供部1提供的压缩空气的气压相同或相近)4，最后经过减压阀5进入空气静压电主轴的气路入口。\n[0050] 一旦气体提供部1出现异常、或压缩空气管路故障、或操作者误关闭气路阀门等情况下使得供气的气压不稳定或供气停止时，气体容器中储备的气体将为空气静压电主轴提供停止转动前的稳定气压，保持主轴不受摩擦和碰撞导致精度降低甚至损毁，同时也能够避免被包含空气静压电主轴的设备加工的工件的质量下降甚至报废。\n[0051] 应当注意，尽管图2中示出了压力滤波器、压力信号放大器、压力信号比较器的具体结构，但是本发明并不限于此，在实际应用中，可以采用各种能够执行相同功能的设备替换图2中的上述设备；另外，本发明的压力传感器同样可以采用各种能够检测压力或气压的设备，本文不再一一列举。\n[0052] 本发明提供的上述装置可以应用于各种采用空气静压电主轴的设备，例如，切割机等用于工件加工的设备，从而避免这些设备中的主轴被损坏。\n[0053] 借助于上述装置，通过设置能够存储具有一定气压的气体的气体容器以及防止气体容器中的气体朝向气体提供部回流的单向阀，在气体提供部出现异常或气体泄漏等其他原因导致提供的气体气压过低、甚至供气停止的情况下，即使空气静压电主轴不能够立即停止运转，也能够在气体容器中存储的气体压力的作用下逐步停止工作，而在气压过高的情况下，还能够借助于减压阀来减小气体的压力，从而解决了相关技术中一旦供气气压过低就会使空气静压电主轴运转出现异常，进而在停止运转前损坏的问题，达到了保护空气静压电主轴的目的，同时能够避免工件被损坏，提高了工件加工过程的可靠性，降低了成本。\n[0054] 根据本发明的实施例，还提供了一种空气静压电主轴的保护方法，用于对由气体提供部向空气静压电主轴提供的气流进行控制。\n[0055] 如图3所示，根据本发明实施例的空气静压电主轴的保护方法包括：\n[0056] 步骤S301，气体容器存储由气体提供部经单向阀提供的气体，并将存储的气体提供至空气静压电主轴的气路入口，其中，空气静压电主轴的气路入口与气体容器相连通；\n[0057] 步骤S303，在空气静压电主轴工作期间，如果气体提供部向气体容器提供的气体的气压降低至预定气压范围以下、或气体提供部停止向气体容器提供气体，则单向阀阻止气体容器中存储的气体流向气体提供部，由气体容器维持经气路入口提供给空气静压电主轴的气体的气压。\n[0058] 借助于上述方法，通过能够存储具有一定气压的气体的气体容器以及防止气体容器中的气体朝向气体提供部回流的单向阀，在气体提供部出现异常或气体泄漏等其他原因导致提供的气体气压过低、甚至供气停止的情况下，即使空气静压电主轴不能够立即停止运转，也能够在气体容器中存储的气体压力的作用下逐步停止工作，从而解决了相关技术中一旦供气气压过低就会使空气静压电主轴运转出现异常，进而在停止运转前损坏的问题，达到了保护空气静压电主轴的目的，同时能够避免工件被损坏，提高了工件加工过程的可靠性，降低了成本。\n[0059] 此外，在空气静压电主轴工作期间，如果气体提供部向气体容器提供的气体的气压在预定气压范围以上，则由与气体容器连通的减压阀降低气体容器提供至气路入口的气体的气压，并且，在气体容器中的气压不稳定、或气体容器向气路入口提供的气体不稳定的情况下，减压阀能够保证气体容器供气的稳定性。\n[0060] 为了对供气异常进行及时告警，根据本实施例的方法还可以包括：\n[0061] 与气体提供部连通的压力传感器检测来自气体提供部的气体的气压；告警部判断由压力传感器检测到的气体的气压是否在预定气压范围内，并在判断结果为否的情况下进行告警。\n[0062] 具体地，在压力传感器检测来自气体提供部的气体的气压时，压力传感器可以根据检测的气体压力将相应的电信号输出至告警部；而在告警部判断由压力传感器检测到的气体压力是否在预定气压范围内时，则可以对压力传感器输出的电信号进行滤波，以衰减或去除电信号中的脉动成分，并对滤波后的电信号进行放大，最后判断放大后的电信号是否满足预定气压范围所对应的信号要求，并在判断结果为否的情况下确定由压力传感器检测到的气体压力不在预定气压范围内。\n[0063] 并且，在告警部判断由压力传感器检测到的气体的气压不在预定气压范围内的情况下，可以立即停止空气静压电主轴的运转。\n[0064] 综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过设置能够存储具有一定气压的气体的气体容器以及防止气体容器中的气体朝向气体提供部回流的单向阀，在气体提供部出现异常或气体泄漏等其他原因导致提供的气体气压过低、甚至供气停止的情况下，即使空气静压电主轴不能够立即停止运转，也能够在气体容器中存储的气体压力的作用下逐步停止工作，而在气压过高的情况下，还能够借助于减压阀来减小气体的压力，从而解决了相关技术中一旦供气气压过低就会使空气静压电主轴运转出现异常，进而在停止运转前损坏的问题，达到了保护空气静压电主轴的目的，同时能够避免工件被损坏，提高了工件加工过程的可靠性，降低了成本。\n[0065] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。