CN107962692B - 金刚线切割机的排线控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金刚线切割机的排线控制方法，其步骤为：驱动移动模组将移动导轮移动到线辊中点，再启动线辊排线使得出线点从最左端一直移动到最右端，实时采集移动张力传感器的张力值Fa和摆动张力传感器的张力值Fb，并用Fa/Fb获得张力臂率P，并根据Px所在的区间进行分段控制，选择对应的修正系数K，再将移动导轮的基准移动速度Vry和Px所在的区间的修正系数K，带入公式KVry＝Vy，以获得移动导轮的修正移动速度Vy；然后以修正移动速度Vy运行移动导轮。该控制方法使金刚线尽量保持竖直排线。

Description

金刚线切割机的排线控制方法
技术领域
本发明涉及切割机械设备领域，具体讲是一种金刚线切割机的排线控制方法。
背景技术
近年来，随着科技的快速发展，对于单晶硅、多晶硅和压电陶瓷等硬脆材料的需求急速上升。而金刚线切割机作为太阳能硅片等硬脆材料的主要切削设备，由于其具备切削效率高、加工稳定性好等优点而得到越来越广泛的应用。
金刚线切割机的机架上设有放线辊、主动轴、从动轴和收线辊，金刚线的两端分别与放线辊和收线辊连接，金刚线在主动轴和从动轴上缠绕成线网，其动作原理为：通过一个线辊放线同时另一个线辊收线，使得线网上的金刚线高速运动以实现切割。
本申请的排线是指，一个线辊放线或收线的动作，该线辊可以是放线辊，也可以是收线辊。每个线辊排线，会牵涉到一个移动导轮和一个摆动导轮，该摆动导轮安装在一个摆臂上，该移动导轮安装在一个与线辊平行的移动模组也就是一个滚珠丝杠副的滑块上，而摆臂和移动模组均安装在机架上。导线从线辊引出后，经移动导轮换向呈水平状，再绕过摆动导轮换向180度引向线网。移动导轮与移动模组之间设有移动张力传感器，而摆动导轮和摆臂之间设有摆动张力传感器。
为保证金刚线切割机长时间稳定运行，确保排线平顺，则需要使得线辊与移动导轮之间的金刚线段与线辊长度方向尽量保持垂直，也就是金刚线尽量保持竖直向出线或回线。从理论上讲，只要协调好线辊放线的转速和移动导轮横移的速度之间的关系就能实现竖直向排线。但在实际操作过程中，由于线辊的半径、线辊上相邻金刚线的距离也就是螺距均时刻变化，所以很难实现竖直向排线，经常会由于移动导轮速度过快或过慢出现斜拉的状况。而一旦出现斜拉，就有可能使得金刚线上的颗粒脱落、导致线的切割性能下降，甚至由于斜拉张力不均衡，导致断线状况发生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种使金刚线尽量保持竖直向出线或回线的金刚线切割机的排线控制方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种金刚线切割机的排线控制方法，其步骤包括：
a、初始状态下，线辊的出线点位于最左侧，驱动移动模组将移动导轮移动到线辊中点，再启动线辊放线或收线且放线或收线过程中移动导轮位置固定，这样线辊的出线点从最左端一直移动到最右端，放线过程中，实时采集移动张力传感器的张力值Fa和摆动张力传感器的张力值Fb，并用Fa/Fb获得张力比率P；以最左侧的出发点为0点，以中间的点为4点，以最右侧的点为8点，采集上述9个点的张力比率P0、P1、P2……P8，上述个点的P值从左往右依次递增，其中P4等于1；
b、当出线点位于4点时，采集此刻的线辊半径Rt、线辊螺距δ和线辊的放线或收线速度Vr，并根据公式δVr/2πRt＝Vry，获得移动导轮的基准移动速度Vry；
c、正常放线过程中，实时采集此刻的张力比率Px，并根据Px所在的区间进行分段控制，选择对应的修正系数K，
当P0＜Px≤P1时，K＝k0；
当P1＜Px≤P2时，K＝k1；
当P2＜Px≤P3时，K＝k2；
当P3＜Px≤P5时，K＝1；
当P5＜Px≤P6时，K＝k3；
当P6＜Px≤P7时，K＝k4；
当P7＜Px≤P8时，K＝k5；
其中，k0<k1<k2<1，k5>k4>k3>1；
再将移动导轮的基准移动速度Vry和Px所在的区间的修正系数K，带入公式KVry＝Vy，以获得移动导轮的修正移动速度Vy；然后以修正移动速度Vy运行移动导轮。
采用以上的金刚线切割机的排线控制方法与现有技术相比，具有以下优点。
上述控制方法的原理如下。
在针对各个排线角度进行张力受力分析之前，先厘清几个概念，令线辊与移动导轮之间的金刚线段为线段a，令移动导轮与摆动导轮之间的水平金刚线段为线段b，线段a和线段b之间的夹角为α。
竖直排线时，也就是线段a与线段b垂直时，夹角α为直角，此时两个张力传感器的张力值相等，此刻的张力比率Px为1，导轮的移动速度与线辊的排线速度正好协同，无需修正，故K也为1。
向左倾斜排线时，也就是夹角α为钝角时，移动张力传感器的张力值Fa小于摆动张力传感器的张力值Fb，此刻的张力比率Px小于1，此刻导轮的移动速度过大而线辊的排线速度过小，所以修正系数K小于1；而且排线左倾幅度越大，夹角α的值也越大，对应的张力比率Px越小，导轮的移动速度相对线辊的排线速度也就越快，需要被减速修正的幅度也就越大，故K值也就越小。
向右倾斜排线时，也就是夹角α为锐角时，移动张力传感器的张力值Fa大于摆动张力传感器的张力值Fb，此刻的张力比率Px大于1，此刻导轮的移动速度过小而线辊的排线速度过大，所以修正系数K大于1；而且排线右倾幅度越大，夹角α的值也越小，对应的张力比率Px越大，导轮的移动速度相对线辊的排线速度也就越慢，需要被加速修正的幅度也就越大，故K值也就越大。
由以上分析可知，上述排线控制方法能通过对张力比率Px的实时监测，准确判断出排线的具体状态，并根据不同的排线状态来分区域对移动导轮的速度进行调控，从而尽量确保移动导轮的平移速度Vy与线辊的放线或收线的速度Vr相互协调，使金刚线尽量保持竖直向出线或回线，避免出现斜拉状况，有效防止金刚线颗粒脱落，保证金刚线张力平衡，防止金刚线切割性能下降，降低断线概率。
作为优选，当出线点位于4点时，δ为600um，Rt为200～210mm，k0为0.1，k1为0.2，k2为0.6，k3为1.2，k4为1.4，k5为1.6；上述具体数据，能进一步确保排线竖直稳定。
附图说明
图1是本发明金刚线切割机的排线控制方法涉及到的线辊、移动导轮和摆动导轮的正视结构示意图。
图2是本发明金刚线切割机的排线控制方法在竖直排线时的金刚线、移动导轮和摆动导轮的正视结构示意图。
图3是本发明金刚线切割机的排线控制方法在向左倾斜排线时的金刚线、移动导轮和摆动导轮的正视结构示意图。
图4是本发明金刚线切割机的排线控制方法在向右倾斜排线时的金刚线、移动导轮和摆动导轮的正视结构示意图。
图5是本发明金刚线切割机的排线控制方法的原理图。
图中所示 1、线辊，2、移动模组，3、移动导轮，4、摆动导轮，5、摆臂，6、金刚线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明金刚线切割机的排线控制方法，其步骤如下。
先厘清几个概念，本申请的排线包括，放线辊放线、放线辊收线、收线辊收线和收线辊放线四种情况。为表述方便，本实施例侧重介绍放线辊放线的状况，即金刚线6从线辊1引出后，先绕过一个移动导轮3换向成水平状，再绕过一个摆动导轮4换向180度，向线网引去。而且，本申请的线辊1的左侧是指远离摆动导轮4和摆臂5的一侧，而右侧是指靠近摆动导轮4和摆臂5的一侧。而移动导轮3安装在移动模组2上且两者之间设有移动张力传感器，而摆动导轮4安装在摆臂5上且两者之间设有摆动张力传感器。
a、初始状态下，线辊1的出线点位于最左侧，驱动移动模组2将移动导轮3移动到线辊1中点，再启动线辊1放线且放线过程中移动导轮3位置固定，这样线辊1的出线点从最左端一直移动到最右端。放线过程中，实时采集移动张力传感器的张力值Fa和摆动张力传感器的张力值Fb，并用Fa/Fb获得张力比率P；以最左侧的出发点为0点，以中间的点为4点，以最右侧的点为8点，采集上述9个点的张力比率P0、P1、P2……P8，上述个点的P值从左往右依次递增，其中P4等于1。当然，虽然本实施例只是采集了9个点，但显然可以采集其它数目的点，如采集8个点、10个点、11个点等。总之，是通过采集点划分区域对移动导轮3的平移速度进行调控。
b、当出线点位于4点时，采集此刻的线辊1半径Rt、线辊1螺距δ和线辊1的放线速度Vr，并根据公式δVr/2πRt＝Vry，获得移动导轮3的基准移动速度Vry。该步骤中，δ为600um，Rt为200～210mm，如Rt选取205mm，而式中线辊1的放线速度就是指放线辊的转动线速度。
c、正常放线过程中，实时采集此刻的张力比率Px，并根据Px所在的区间进行分段控制，选择对应的修正系数K，
当P0＜Px≤P1时，K＝k0；
当P1＜Px≤P2时，K＝k1；
当P2＜Px≤P3时，K＝k2；
当P3＜Px≤P5时，K＝1；
当P5＜Px≤P6时，K＝k3；
当P6＜Px≤P7时，K＝k4；
当P7＜Px≤P8时，K＝k5；
其中，k0<k1<k2<1，k5>k4>k3>1；本实施例中，k0为0.1，k1为0.2，k2为0.6，k3为1.2，k4为1.4，k5为1.6；
再将移动导轮3的基准移动速度Vry乘以Px所在的区间的修正系数K，以获得移动导轮3的修正移动速度Vy，即公式KVry＝Vy，然后以此修正移动速度Vy运行移动导轮3。
d、以修正移动速度Vy运行移动导轮3，并不断的实时采集当下的张力比率Px，并根据Px所在的区间进行分段控制，选择对应的修正系数K，以获得最新的移动导轮3的修正移动速度Vy’；并根据最新的修正移动速度来实时调整移动导轮3当前的移动速度，以此循环往复，直至停止排线。
专门针对性的分析论述图5，即电路框图的操作逻辑。首先，由Vr、Rt、δ换算出基准移动速度Vry，然后直接由PI控制器经驱动器驱动移动模组2的滚珠丝杠副的伺服电动机，平移移动导轮3，且由两个张力传感器采集张力值，算出此刻的张力比率Px，并反馈给分段控制器，以选择对应的修正系数K，进而获得修正移动速度Vy，同时编码器将此时移动导轮3的实际速度s反馈给PI，由PI进行比对，给出目标值Vy和实际速度s之间的差值，并发出弥补调整信号，再次由驱动器驱动伺服电动机，以使移动导轮3达到目标速度Vy；同时，在排线过程中，两个张力传感器不停息的采集张力值，换算当时的张力比率Px，持续修正移动导轮3的移动速度。

Claims (1)

1.一种金刚线切割机的排线控制方法，其特征在于：其步骤包括：
a、初始状态下，线辊(1)的出线点位于最左侧，驱动移动模组(2)将移动导轮(3)移动到线辊(1)中点，再启动线辊(1)放线或收线且放线或收线过程中移动导轮(3)位置固定，这样线辊(1)的出线点从最左端一直移动到最右端，放线过程中，实时采集移动张力传感器的张力值Fa和摆动张力传感器的张力值Fb，并用Fa/Fb获得张力比率P；以最左侧的出发点为0点，以中间的点为4点，以最右侧的点为8点，采集上述9个点的张力比率P0、P1、P2……P8，上述个点的P值从左往右依次递增，其中P4等于1；
b、当出线点位于4点时，采集此刻的线辊(1)半径Rt、线辊(1)螺距δ和线辊(1)的放线或收线速度Vr，并根据公式δVr/2πRt＝Vry，获得移动导轮(3)的基准移动速度Vry；
c、正常放线过程中，实时采集此刻的张力比率Px，并根据Px所在的区间进行分段控制，选择对应的修正系数K，
当P0＜Px≤P1时，K＝k0；
当P1＜Px≤P2时，K＝k1；
当P2＜Px≤P3时，K＝k2；
当P3＜Px≤P5时，K＝1；
当P5＜Px≤P6时，K＝k3；
当P6＜Px≤P7时，K＝k4；
当P7＜Px≤P8时，K＝k5；
其中，k0<k1<k2<1，k5>k4>k3>1；
当出线点位于4点时，δ为600um，Rt为200～210mm，k0为0.1，k1为0.2，k2为0.6，k3为1.2，k4为1.4，k5为1.6；
再将移动导轮(3)的基准移动速度Vry和Px所在的区间的修正系数K，带入公式KVry＝Vy，以获得移动导轮(3)的修正移动速度Vy；然后以修正移动速度Vy运行移动导轮(3)。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108453912A (zh) * 2018-04-30 2018-08-28 宁波钜德精工机械有限公司 金刚线切割机的绕线机构
CN112140375A (zh) * 2020-09-28 2020-12-29 中电化合物半导体有限公司 一种碳化硅晶片的多线切割系统及切割方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5259248B2 (ja) * 2008-05-14 2013-08-07 トーヨーエイテック株式会社 ワイヤソー
CN201271959Y (zh) * 2008-05-28 2009-07-15 大连连城数控机器有限公司 多线切割机的线运动机构
CN101284401B (zh) * 2008-05-28 2011-08-17 大连连城数控机器股份有限公司 多线切割机同步伺服传动和恒张力控制系统
CN101644934B (zh) * 2009-09-09 2013-09-18 中国电子科技集团公司第四十五研究所 单线切割机切割线恒张力闭环控制方法
US8881716B2 (en) * 2010-02-08 2014-11-11 Toyo Advanced Technologies Co., Ltd. Wire saw with tension detecting means and guide roller speed control
CN101817209B (zh) * 2010-04-01 2012-09-12 大连理工大学 一种金刚石线锯精密切割过程实时纠偏方法
CN201900690U (zh) * 2010-12-15 2011-07-20 湖南宇晶机器实业有限公司 多线切割机自动排线装置的径向平衡机构
JP5841742B2 (ja) * 2011-05-12 2016-01-13 トーヨーエイテック株式会社 ワイヤソー装置及び切断加工方法
CN203210537U (zh) * 2013-05-08 2013-09-25 重庆源启科技发展有限公司 一种多线切割机的排线辅助机构
CN204431530U (zh) * 2015-02-11 2015-07-01 无锡中硅新材料股份有限公司 一种线锯的收放线装置
CN205291303U (zh) * 2016-01-07 2016-06-08 金建华 一种收放线筒垂直布置的多线切割机

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