CN102629142A - 线切割压力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及切割机械技术领域，尤其涉及一种压力控制系统。线切割压力控制系统，包括放线辊、卷线辊，放线辊通过放线传动机构连接放线驱动机构，卷线辊通过卷线传动机构连接卷线驱动机构。还包括微型处理器系统，放线驱动机构的控制端、卷线驱动机构的控制端分别连接微型处理器系统。放线辊上设有第一压力传感器，卷线辊上设有第二压力传感器，第一压力传感器、第二压力传感器分别连接微型处理器系统。由于采用上述技术方案，本发明能自动调整放线和卷线时的压力，本发明的压力调整精确及时。

Description

线切割压力控制系统

技术领域

本发明涉及切割机械技术领域，尤其涉及一种压力控制系统。

背景技术

线切割技术是一种新型的硅片加工技术，线切割技术具有效率高、精度高等优点。其原理是通过高速运动的钢丝带动附着在钢丝上的切割刃料对半导体等硬脆材料进行摩擦，从而达到切割目的。

采用线切割技术对工件进行切割过程中，钢丝通过开卷辊放出，在导向辊上形成一张线网。由于钢丝绕制的直径差别，开卷辊在放线时，容易出现压力不稳定现象。要保证切割工件的加工质量，恒压力控制是设备稳定、可靠、高速的保证。加工过程中，压力不稳定，将会使钢丝在加工中震动、线弓过大，在工件切割面容易造成不规则且深浅不匀的线痕、尺寸偏差过大的现象，最终成为废品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线切割压力控制系统，以解决上述技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

线切割压力控制系统，包括一放线辊、一卷线辊，所述放线辊的前方设有导向辊，所述放线辊上设有钢丝，所述放线辊放出的钢丝在所述导向辊上绕制后由所述卷线辊收卷，其特征在于，所述放线辊通过放线传动机构连接放线驱动机构，所述卷线辊通过卷线传动机构连接卷线驱动机构；

还包括一微型处理器系统，所述放线驱动机构的控制端、所述卷线驱动机构的控制端分别连接所述微型处理器系统；

所述放线辊上设有一第一压力传感器，所述第一压力传感器用于感应所述放线辊上的钢丝对所述放线辊的压力；所述卷线辊上设有一第二压力传感器，所述第二压力传感器用于感应所述卷线辊上的钢丝对所述卷线辊的压力；所述第一压力传感器、所述第二压力传感器分别连接所述微型处理器系统。

本发明的放线辊在将钢丝放出过程中，钢丝的压力在不断变化。本发明采用第一压力传感器来检测钢丝对放线辊的压力信息，并将压力信息传送给微型处理器系统，微型处理器系统内可以内置一压力信息与放线辊转速关系信息，微型处理器系统根据压力信息，得到放线辊的转速信息，微型处理器系统控制放线驱动机构，进而控制放线辊的转速。本发明采用第二压力传感器来检测钢丝对卷线辊的压力信息，并将压力信息传送给微型处理器系统，微型处理器系统内可以内置一压力信息与卷线辊转速关系信息，微型处理器系统根据压力信息，得到卷线辊的转速信息，微型处理器系统控制卷线驱动机构，进而控制卷线辊的转速。本发明采用两个压力传感器，分别对放线辊和卷线辊进行独立控制，实现压力调节精度高，放线和卷线独立自动压力调节的目的。

所述微型处理器系统可以采用一基于PLC控制的控制系统。

所述微型处理器系统内嵌有PID控制算法；

所述放线辊上设有一放线转速传感器，所述卷线辊上设有一卷线转速传感器，所述放线转速传感器和所述卷线转速传感器分别连接所述微型处理器系统。通过检测放线辊的转速和卷线辊的转速作为反馈，反馈给微型处理器系统，以便微型处理器系统通过PID控制算法更精确的调节放线辊和卷线辊，达到压力稳定的目的。

所述放线驱动机构和所述卷线驱动机构优选采用伺服电机。以便实现精确的转速自适应控制目的。

所述微型处理器系统连接一显示模块，所述微型处理器系统通过所述显示模块显示放线辊和卷线辊的当前转速。

所述显示模块可以采用基于触摸的触摸显示模块，通过触摸显示模块可以根据钢丝的规格、切割速度等需要，调整放线辊和卷线辊的额定转速。

所述微型处理器系统还连接一上位机，所述微型处理器系统将检测到的参数信息实时传送给所述上位机，所述上位机对参数信息进行保存；

所述参数信息包括放线辊转速、卷线辊转速。通过上位机对本发明的各参数信息进行登记保存，以便于查看。

所述上位机连接一网络通信模块，所述上位机通过所述网络通信模块接入互联网。本发明的放线转速传感器、卷线转速传感器、微型处理器系统、上位机及外部远程设备之间形成一物联网系统。互联网上的其他远程设备可以通过互联网访问上位机，查看本发明的各机构的运行情况。

所述微型处理器系统还可以连接至少两个摄像装置，至少一个所述摄像装置的摄像镜头朝向所述放线辊，至少一个所述摄像装置的摄像镜头朝向所述卷线辊。以便远程监控放线辊和卷线辊的工作情况。

还包括以喷浆系统，所述喷浆系统包括一喷嘴、一储料罐，所述喷嘴连接所述储料罐的出料口，所述喷嘴包括一主管路、复数个分管路、一出料管路，所述主管路的进料口与所述储料罐的出料口联通，复数个所述分管路的一端分别与所述主管路联通，复数个所述分管路的另一端分别与所述出料管路联通；

所述出料管路上设有出料口，所述出料口成条状，所述出料口朝向所述放线辊与所述导向辊之间的钢丝。本发明采用上述喷嘴结构来将浆磨料喷到钢丝上，喷出的浆磨料呈现布状散布，能覆盖到绕制在导向辊上纵向的所有钢丝，有利于更好的钢丝切割硅锭。

复数个所述分管路相互平行设置，复数个所述分管路呈排设置在所述主管路的下方，所述出料管路设置在复数个所述分管路的下方。所述出料口优选设置在所述出料管路的下方。

所述储料罐内设有一搅拌机构，所述搅拌机构通过一搅拌传动机构连接一搅拌驱动机构。储料罐内的浆磨料需均匀排出，以便钢丝能均匀切割工件，因此本发明在储料罐内设有搅拌机构对储料罐内的浆磨料进行均匀搅拌。

所述储料罐内的浆磨料包括碳化硅原料和切割油料的混合料。

所述储料罐包括一进料口，所述储料罐的进料口连接一第一进料泵，所述储料罐通过所述第一进料泵连接外部送料机构；

所述第一进料泵的控制端连接一信号处理模块，所述信号处理模块连接一压力传感器，所述压力传感器设置在所述储料罐内，优选设置在所述储料罐的底部；

所述压力传感器检测所述储料罐内浆磨料的压力信息，并将所述压力信息传送给所述信号处理模块，所述信号处理模块根据压力信息，计算出所述储料罐内浆磨料的重量信息，当重量信息低于一设定范围时，所述信号处理模块控制所述第一进料泵工作；当重量信息高于所述设定范围时，所述信号处理模块控制所述第一进料泵停止工作。上述设计实现了储料罐内的浆磨料恒压，结合搅拌机构的均匀搅拌，实现恒压搅拌。

所述储料罐的出料口与所述喷嘴的进料口之间设有一第二进料泵，所述第二进料泵连接所述信号处理模块，所述信号处理模块控制所述第二进料泵均匀出料，实现所述喷嘴的出料口均匀出料。

所述信号处理模块计算出的所述重量信息低于一最小设定值时，所述信号处理模块控制所述第二进料泵停止工作。以便于避免喷嘴在喷料时出现断喷、喷出不均匀等问题。

本发明喷出的浆磨料需要具备低温功能，以便于降低钢丝对硅锭切割时产生的热量。本发明采用下述方法降低浆磨料的温度：

还包括一冷却系统，所述冷却系统包括一内部热交换机构、一外部热交换机构、一循环泵，所述内部热交换机构、所述外部热交换机构和所述循环泵通过连接管的连接构成一闭合回路；

所述内部热交换机构设置在所述储料罐内，所述外部热交换机构设置在所述储料罐外。本发明通过冷却系统的内部热交换机构带走储料罐内的热量，使储料罐内浆磨料处于低温状态。

所述循环泵的控制端连接所述信号处理模块，所述信号处理模块连接一温度传感器，所述温度传感器设置在所述储料罐内。优选设置在所述储料罐底部的内壁上。温度传感器检测储料罐内浆磨料的温度信息，并将温度信息传送给信号处理模块，当温度信息高于一设定范围时，信号处理模块控制循环泵工作，对储料罐内的浆磨料进行冷却；当温度信息低于一设定范围时，信号处理模块控制循环泵停止工作。以便节能。

所述内部热交换机构也可以设置在所述储料罐与所述喷嘴之间的管路中，所述内部热交换机构与所述管路内的浆磨料进行热交换，在所述喷嘴喷出浆磨料之前降低浆磨料的温度。此时，所述温度传感器设置在所述喷嘴内或内部热交换机构前方的管路中。

所述储料罐内可以设有至少两个温度传感器，至少两个所述温度传感器分别设置在储料罐内的不同位置，至少两个温度传感器分别连接信号处理模块；所述搅拌驱动机构连接所述信号处理模块，所述信号处理模块控制所述搅拌驱动机构的工作状态，进而控制所述搅拌机构的转动状态。当至少两个温度传感器检测的温度信息差值大于一设定范围时，信号处理模块控制搅拌驱动机构，进而控制搅拌机构加速搅拌。

有益效果：由于采用上述技术方案，本发明能自动调整放线和卷线时的压力，本发明的压力调整精确及时。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的另一种结构示意图；

图3为本发明的电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2、图3，线切割压力控制系统，包括一放线辊1、一卷线辊2，放线辊1的前方设有导向辊3，放线辊1上设有钢丝4，放线辊1放出的钢丝4在导向辊3上绕制后由卷线辊2收卷，放线辊1通过放线传动机构连接放线驱动机构11，卷线辊2通过卷线传动机构连接卷线驱动机构21。还包括一微型处理器系统5，放线驱动机构11的控制端、卷线驱动机构21的控制端分别连接微型处理器系统5。

放线辊1上设有一第一压力传感器12，第一压力传感器12用于感应放线辊1上的钢丝4对放线辊1的压力值。卷线辊2上设有一第二压力传感器22，第二压力传感器22用于感应卷线辊2上的钢丝4对卷线辊2的压力值。第一压力传感器12、第二压力传感器22分别连接微型处理器系统5。本发明的放线辊1在将钢丝4放出过程中，钢丝4的压力在不断变化。本发明采用两个压力传感器，分别对放线辊1和卷线辊2进行独立控制，实现压力调节精度高，放线和卷线独立自动压力调节的目的。

微型处理器系统5可以采用一基于PLC控制的控制系统。微型处理器系统5内嵌有PID控制算法。放线辊1上设有一放线转速传感器13，卷线辊2上设有一卷线转速传感器23，所述放线转速传感器13和卷线转速传感器23分别连接微型处理器系统5。放线驱动机构11和卷线驱动机构21优选采用伺服电机。以便实现精确的转速自适应控制目的。本发明通过检测放线辊1的转速和卷线辊2的转速作为反馈，反馈给微型处理器系统5，以便微型处理器系统5通过PID控制算法更精确的调节放线辊1和卷线辊2，达到压力稳定的目的。

微型处理器系统5连接一显示模块，微型处理器系统5通过显示模块显示放线辊1和卷线辊2的当前转速。显示模块可以采用基于触摸的触摸显示模块，通过触摸显示模块可以根据钢丝4的规格、切割速度等需要，调整放线辊1和卷线辊2的额定转速。

微型处理器系统5还连接一上位机，微型处理器系统5将检测到的参数信息实时传送给上位机，上位机对参数信息进行保存。参数信息包括放线辊1转速、卷线辊2转速。通过上位机对本发明的各参数信息进行登记保存，以便于查看。上位机连接一网络通信模块，上位机通过网络通信模块接入互联网。本发明的放线转速传感器13、卷线转速传感器23、微型处理器系统5、上位机及外部远程设备之间形成一物联网系统。互联网上的其他远程设备可以通过互联网访问上位机，查看本发明的各机构的运行情况。

微型处理器系统5还可以连接至少两个摄像装置，至少一个摄像装置的摄像镜头朝向放线辊1，至少一个摄像装置的摄像镜头朝向卷线辊2。以便远程监控放线辊1和卷线辊2的工作情况。参照图1，可以设置三个摄像装置，一个朝向放线辊1、一个朝向卷线辊2，另一个朝向导向辊3。参照图2，可以设置两个摄像装置，一个朝向放线辊1和卷线辊2，放线辊1和卷线辊2共用一个摄像装置，另一个摄像装置朝向导向辊3。

微型处理器系统5还可以内置有一动态据库，使用者在运行本发明前，经人机界面，如触摸显示模块或键盘的操作，将钢丝的直径、钢丝缠绕在放线辊1上的厚度、卷线辊2的外径、等信息输入微型处理器系统5，微型处理器系统5将这些参数记录在动态数据库中。在运行本发明后，微型处理器系统5按运行时间，将放线辊1的转速、卷线辊2的转速记录在动态数据库中。以便于下次采用同一规格的放线辊1、卷线辊2和钢丝对同一规格的工件进行切割时，可以根据运行时间，实时调用动态数据库中的数据，对放线辊1和卷线辊2的转速进行分别控制。上述设计适合于大批量生产同一工件的场所，这样省去了压力传感器的检测，且压力调整更为及时可靠。

还包括以喷浆系统，喷浆系统包括一喷嘴、一储料罐，喷嘴连接储料罐的出料口，喷嘴包括一主管路、复数个分管路、一出料管路，主管路的进料口与储料罐的出料口联通，复数个分管路的一端分别与主管路联通，复数个分管路的另一端分别与出料管路联通。出料管路上设有出料口，出料口成条状，出料口朝向放线辊与导向辊之间的钢丝。本发明采用上述喷嘴结构来将浆磨料喷到钢丝上，喷出的浆磨料呈现布状散布，能覆盖到绕制在导向辊上纵向的所有钢丝，有利于更好的钢丝切割硅锭。复数个分管路相互平行设置，复数个分管路呈排设置在主管路的下方，出料管路设置在复数个分管路的下方。出料口优选设置在出料管路的下方。

储料罐内设有一搅拌机构，搅拌机构通过一搅拌传动机构连接一搅拌驱动机构。储料罐内的浆磨料需均匀排出，以便钢丝能均匀切割工件，因此本发明在储料罐内设有搅拌机构对储料罐内的浆磨料进行均匀搅拌。

储料罐内的浆磨料包括碳化硅原料和切割油料的混合料。

储料罐包括一进料口，储料罐的进料口连接一第一进料泵，储料罐通过第一进料泵连接外部送料机构。第一进料泵的控制端连接一信号处理模块，信号处理模块连接一压力传感器，压力传感器设置在储料罐内，优选设置在储料罐的底部。压力传感器检测储料罐内浆磨料的压力信息，并将压力信息传送给信号处理模块，信号处理模块根据压力信息，计算出储料罐内浆磨料的重量信息，当重量信息低于一设定范围时，信号处理模块控制第一进料泵工作。当重量信息高于设定范围时，信号处理模块控制第一进料泵停止工作。上述设计实现了储料罐内的浆磨料恒压，结合搅拌机构的均匀搅拌，实现恒压搅拌。

储料罐的出料口与喷嘴的进料口之间设有一第二进料泵，第二进料泵连接信号处理模块，信号处理模块控制第二进料泵均匀出料，实现喷嘴的出料口均匀出料。信号处理模块计算出的重量信息低于一最小设定值时，信号处理模块控制第二进料泵停止工作。以便于避免喷嘴在喷料时出现断喷、喷出不均匀等问题。

本发明喷出的浆磨料需要具备低温功能，以便于降低钢丝对硅锭切割时产生的热量。本发明采用下述方法降低浆磨料的温度：

还包括一冷却系统，冷却系统包括一内部热交换机构、一外部热交换机构、一循环泵，内部热交换机构、外部热交换机构和循环泵通过连接管的连接构成一闭合回路。内部热交换机构设置在储料罐内，外部热交换机构设置在储料罐外。本发明通过冷却系统的内部热交换机构带走储料罐内的热量，使储料罐内浆磨料处于低温状态。

循环泵的控制端连接信号处理模块，信号处理模块连接一温度传感器，温度传感器设置在储料罐内。优选设置在储料罐底部的内壁上。温度传感器检测储料罐内浆磨料的温度信息，并将温度信息传送给信号处理模块，当温度信息高于一设定范围时，信号处理模块控制循环泵工作，对储料罐内的浆磨料进行冷却；当温度信息低于一设定范围时，信号处理模块控制循环泵停止工作。以便节能。

内部热交换机构也可以设置在储料罐与喷嘴之间的管路中，内部热交换机构与管路内的浆磨料进行热交换，在喷嘴喷出浆磨料之前降低浆磨料的温度。此时，温度传感器设置在喷嘴内或内部热交换机构前方的管路中。

储料罐内可以设有至少两个温度传感器，至少两个温度传感器分别设置在储料罐内的不同位置，至少两个温度传感器分别连接信号处理模块。搅拌驱动机构连接信号处理模块，信号处理模块控制搅拌驱动机构的工作状态，进而控制搅拌机构的转动状态。当至少两个温度传感器检测的温度信息差值大于一设定范围时，信号处理模块控制搅拌驱动机构，进而控制搅拌机构加速搅拌。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.线切割压力控制系统，包括一放线辊、一卷线辊，所述放线辊的前方设有导向辊，所述放线辊上设有钢丝，所述放线辊放出的钢丝在所述导向辊上绕制后由所述卷线辊收卷，其特征在于，所述放线辊通过放线传动机构连接放线驱动机构，所述卷线辊通过卷线传动机构连接卷线驱动机构；

还包括一微型处理器系统，所述放线驱动机构的控制端、所述卷线驱动机构的控制端分别连接所述微型处理器系统；

所述放线辊上设有一第一压力传感器，所述第一压力传感器用于感应所述放线辊上的钢丝对所述放线辊的压力值；所述卷线辊上设有一第二压力传感器，所述第二压力传感器用于感应所述卷线辊上的钢丝对所述卷线辊的压力值；所述第一压力传感器、所述第二压力传感器分别连接所述微型处理器系统。

2.根据权利要求1所述的线切割压力控制系统，其特征在于，所述微型处理器系统采用一基于PLC控制的控制系统。

3.根据权利要求2所述的线切割压力控制系统，其特征在于，所述微型处理器系统内嵌有PID控制算法；

所述放线辊上设有一放线转速传感器，所述卷线辊上设有一卷线转速传感器，所述放线转速传感器和所述卷线转速传感器分别连接所述微型处理器系统。

4.根据权利要求3所述的线切割压力控制系统，其特征在于，所述放线驱动机构和所述卷线驱动机构均采用伺服电机。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的线切割压力控制系统，其特征在于，所述微型处理器系统连接一显示模块，所述微型处理器系统通过所述显示模块显示放线辊和卷线辊的当前转速。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的线切割压力控制系统，其特征在于，所述微型处理器系统连接一上位机，所述微型处理器系统将检测到的参数信息实时传送给所述上位机，所述上位机对参数信息进行保存；

所述参数信息包括放线辊转速、卷线辊转速。

7.根据权利要求6所述的线切割压力控制系统，其特征在于，所述上位机连接一网络通信模块，所述上位机通过所述网络通信模块接入互联网。

8.根据权利要求7所述的线切割压力控制系统，其特征在于，所述微型处理器系统连接至少两个摄像装置，至少一个所述摄像装置的摄像镜头朝向所述放线辊，至少一个所述摄像装置的摄像镜头朝向所述卷线辊。

Images