CN113352486A - 切削液循环控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切削液循环控制系统，包括：切削室、浆液缸、驱动装置以及切削液管路。其中，切削室内采用金属丝切割硅棒方案，浆液缸用于蓄存切削液，驱动装置能够将浆液缸的切削液沿切削液管路输送到切削室，还能够将浆液缸内的切削液快速地排放。通过驱动装置与切削液管路，能够实现在单根硅棒的切割过程中切削液的循环利用；而在单次硅棒切割完毕后能够将浆液缸的切削液快速排放。进而本发明还提出一种控制该系统的控制方法。

Description

切削液循环控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，特别是涉及切削液循环控制系统和控制方法。

背景技术

目前在太阳能光伏行业中，通常将生长得到的硅棒进行切割，以此来得到预定厚度的硅片。其中硅棒的切割方法主要包括两种：第一种是内圆切割法，即采用环形薄片状的内径锯和磨料进行切片，第二种是多线切割法，即通过金属丝的高速往复运动，将硅棒切割为薄片。由于多线切割法其切削效率较高，因此已经逐渐取代内圆切割法。在通过多线切割法加工硅棒的过程中，由于金属丝与硅棒高速摩擦产生的温度很高，因此需要采用切削液对金属丝进行降温，另外切削液还具有润滑金属丝的作用。

现有的多线切割法切割硅棒的过程中，一般将浆液缸中的切屑液输送到切削室，然后将切削液收集，收集后的切削液再回流到浆液缸内，以实现切削液的多次使用。这种方案能够降低切削液的使用成本，但是也存在三个问题。第一，切削室的切削液未能及时地循环流入到浆液缸，存在浆液缸的切削液不足的风险；第二，切削液多次循环使用时，切削液中混入的切削屑容易使得金属丝和硅棒折断，这降低了生产效率和产品质量；第三，位于浆液缸内的切削液采用浆液缸自身的出口排放，存在排放效率低的问题。

发明内容

基于此，有必要提出一种切削液循环控制系统，以实现在单根硅棒的切割过程中切削液的循环利用；当单根硅棒切割完毕后能够实现浆液缸内切削液的快速排放，以便于重新向浆液缸输送切削液，从而确保切削液的干净程度，提高硅棒切割的生产效率以及产品质量。进而本发明还提出一种控制该系统的控制方法。

一种切削液循环控制系统，所述切削液循环控制系统包括：

切削室；

浆液缸，用于蓄存切削液，所述浆液缸包括第一进液口和第一排液口；

驱动装置，包括第一驱动元件；

切削液管路，包括第一管路、第二管路、第三管路和第四管路；

所述第一管路包括相连通的A1端和A2端，所述A1端沿所述第一排液口延伸进入到所述浆液缸的内腔底部，所述A2端与所述第一驱动元件的进液口连通；

所述第二管路包括相连通的B1端和B2端，所述B1端与所述第一驱动元件的出液口连通，所述B2端与所述切削液循环控制系统以外的外部空间连通，所述第二管路设置有第一控制阀，所述第一控制阀控制切削液沿所述第二管路进入到所述切削液循环控制系统以外的外部空间；

所述第三管路包括相连通的C1端和C2端，所述C1端与所述第二管路连通，并位于所述第一控制阀与所述B1端之间，所述C2端与所述切削室的进液口连通，所述第三管路设置有第二控制阀，所述第二控制阀控制切削液沿所述第三管路进入到所述切削室；

所述第四管路包括相连通的D1端和D2端，所述D1端与所述第一进液口连通，所述D2端与所述切削室的出液口连通。

上述切削液循环控制系统，在单根硅棒的切削过程中切削液能够通过驱动装置的第一驱动元件沿第一管路、第三管路进入到切削室，在切削室喷淋后的切削液能够沿第四管路直接进入到浆液缸内，如此实现单根硅棒切割过程的切削液的实时循环使用，降低了浆液缸内切削液不足的风险。当单根硅棒切割完毕后，第一驱动元件沿第一管路和第二管路将切削液快速地排放到所述切削液循环控制系统以外的外部空间，切削液排放到所述切削液循环控制系统以外的外部空间时能够将切削屑同时带出，在下次切割硅棒时再重新向浆液缸内注入切削液，如此能够保证切削液的清洁，从而提高生产效率以及产品质量。

在其中一个实施例中，所述浆液缸的侧面且靠近浆液缸底部位置设置有排液通道和第三控制阀，所述排液通道连通所述浆液缸内腔与所述切削液循环控制系统以外的外部空间，所述第三控制阀控制所述排液通道连通和关闭。

在其中一个实施例中，所述排液通道和所述第三控制阀的数量为两个，两个所述排液通道位于所述浆液缸的同一水平面，两个所述第三控制阀分别控制两个所述排液通道的连通和关闭。

在其中一个实施例中，所述A1端设置有过滤罩。

在其中一个实施例中，所述切削液循环控制系统还包括补液缸，所述补液缸内蓄存有切削液；所述浆液缸还包括第二进液口，所述切削液管路还包括第五管路；

所述第五管路包括相连通的E1端和E2端，所述E1端与所述第二进液口连通，所述E2端与所述补液缸的出液口连通。

在其中一个实施例中，所述驱动装置还包括第二驱动元件，所述第二驱动元件设置在所述第五管路上。

在其中一个实施例中，所述切削液循环控制系统还包括控制模块，所述控制模块与所述第一驱动元件、所述第二驱动元件、所述第一控制阀和所述第二控制阀均电性连接。

在其中一个实施例中，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为电磁控制阀。

在其中一个实施例中，所述第一驱动元件为浆液泵或者隔膜泵。

一种控制方法，用所述的切削液循环控制系统进行控制，所述控制方法包括：

关闭所述第二管路上的所述第一控制阀，开启所述第三管路上的所述第二控制阀，所述第一驱动元件将所述浆液缸的切削液沿所述第三管路排放到所述切削室，进入所述切削室的切削液沿所述第四管路从所述切削室回流到所述浆液缸内；

当所述切削室切割完毕后，开启所述第一控制阀，关闭所述第二控制阀，所述第一驱动元件将所述浆液缸的切削液沿所述第二切削管路排放到所述切削液循环控制系统以外的外部空间；

当所述浆液缸内切削液完全排放后，向所述浆液缸内补充切削液。

附图说明

图1为本发明一实施例中的切削液循环控制系统的模块示意图；

图2为本发明一实施例中的切削液循环控制系统的结构示意图；

图3为本发明另一实施例中的切削液循环控制系统的结构示意图；

图4为本发明一实施例中控制方法的流程图。

附图说明：

100、切削室；

200、浆液缸；210、第一进液口；220、第一排液口；230、排液通道；

240、第二进液口；250、滚轮；

300、驱动装置；310、第一驱动元件；320、第二驱动元件；

400、切削液管路；410、第一管路；411、过滤罩；420、第二管路；

421、第一控制阀；430、第三管路；431、第二控制阀；440、第四管路；450、第五管路；

500、补液缸。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

目前在太阳能光伏行业中，通常将生长得到的硅棒进行切割，以此来得到预定厚度的硅片。其中硅棒的切割方法主要包括两种：第一种是内圆切割法，即采用环形薄片状的内径锯和磨料进行切片，第二种是多线切割法，即通过金属丝的高速往复运动，将硅棒切割为薄片。由于多线切割法其切削效率较高，因此已经逐渐取代内圆切割法。在通过多线切割法加工硅棒的过程中，由于金属丝与硅棒高速摩擦产生的温度很高，因此需要采用切削液对金属丝进行降温，另外切削液还具有润滑金属丝的作用。

现有的多线切割法切割硅棒的过程中，一般将浆液缸的切屑液输送到切削室，然后将切削液收集，收集后的切削液再回流到浆液缸内，以实现切削液的多次使用。这种方案能够降低切削液的使用成本，但是也存在三个问题。第一，切削室的切削液未能及时地循环流入到浆液缸，存在浆液缸的切削液不足的风险；第二，切削液多次循环使用时，切削液中混入的切削屑容易使得金属丝和硅棒折断，这降低了生产效率和产品质量；第三，位于浆液缸内的切削液采用浆液缸自身的出口排放，存在排放效率低的问题。基于此，本发明提出一种切削液循环控制系统，以实现在单根硅棒的切割过程中切削液的循环利用；当单根硅棒切割完毕后能够实现浆液缸内切削液的快速排放，以便于重新向浆液缸输送切削液，从而确保切削液的干净程度，提高硅棒切割的生产效率以及产品质量。进而本发明还提出一种控制该系统的控制方法。

参阅图1，图1示出了本发明一实施例中的切削液循环控制系统的模块示意图，本发明一实施例提供了的切削液循环控制系统，包括：切削室100、浆液缸200、驱动装置300以及切削液管路400。其中，切削室100内采用金属丝切割硅棒方案，浆液缸200用于蓄存切削液，驱动装置300能够将浆液缸200的切削液沿切削液管路400输送到切削室100，还能够将浆液缸200内的切削液快速地排放。通过驱动装置300与切削液管路400，能够实现在单根硅棒的切割过程中切削液的实时循环利用；而在单次硅棒切割完毕后能够将浆液缸200的切削液快速排放。

具体地，参阅图2所示，浆液缸200用于蓄存切削液，其中浆液缸200包括第一进液口210和第一排液口220。驱动装置300包括第一驱动元件310。切削液管路400包括第一管路410、第二管路420、第三管路430和第四管路440。

其中，第一管路410包括相连通的A1端和A2端，第一管路410的A1端沿浆液缸200的第一排液口220延伸进入到浆液缸200的内腔底部，第一管路410的A2端与第一驱动元件310的进液口连通。第一管路410延伸到浆液缸200的内腔底部，便于第一驱动元件310将浆液缸200的切削液尽可能地完全排放。

第二管路420包括相连通的B1端和B2端，第二管路420的B1端与第一驱动元件310的出液口连通，第二管路420的B2端与系统以外的空间连通，例如可以排放到切削液回收缸，第二管路420设置有第一控制阀421，第一控制阀421控制切削液沿第二管路420进入到所述切削液循环控制系统以外的外部空间。当单根硅棒切削完成后，浆液缸200的切削液能够沿第二管路420排放到所述切削液循环控制系统以外的外部空间。

第三管路430包括相连通的C1端和C2端，第三管路430的C1端与第二管路420连通，并位于第二管路420上的第一控制阀421与第二管路420的B1端之间，第三管路430的C2端与切削室100的进液口连通，第三管路430设置有第二控制阀431，第二控制阀431控制切削液沿第三管路430进入到切削室100。也就是第三管路430用于将浆液缸200内的切削液输送到切削室100。

第四管路440包括相连通的D1端和D2端，第四管路440的D1端与浆液缸200的第一进液口210连通，第四管路440的D2端与切削室100的出液口连通。第四管路440用于将切削室100的切削液输送到浆液缸200内。

本实施例中切削液循环控制系统的工作原理为：在单根硅棒切削时，第一驱动元件310工作，第二管路420上的第一控制阀421关闭，第三管路430上的第二控制阀431开启，切削液从浆液缸200内沿第一管路410、第三管路430到达切削室100；到达切削室100的切削液喷淋金属丝和硅棒后，再沿第四管路440回流到浆液缸200内。如此实现单根硅棒切削的过程中，切削液的循环使用。第四管路440上还可以设置驱动元件，加快切削液回流到浆液缸200。当单根硅棒切削完毕后，第一驱动元件310工作，第二管路420上的第二控制阀431开启，第三管路430上的第二控制阀431关闭，切削液从浆液缸200内沿第一管路410和第二管路420排放到所述切削液循环控制系统以外的外部空间。如此实现在单根硅棒切削完毕后，浆液缸200内的切削液快速排放。在下次需要切削硅棒时，可以直接向浆液缸200内补充切削液，例如可以将外界蓄存的切削液输送到浆液缸200内。本实施例中的技术方案能够实现在单根硅棒的切割过程中切削液的循环利用；当单根硅棒切割完毕后能够实现浆液缸200内切削液的快速排放，以便于重新向浆液缸200输送切削液，从而确保切削液的干净程度，提高硅棒切割的生产效率以及产品质量。

为了将浆液缸200内沉淀的切削屑等杂以及残留的切削液完全排放，一实施例中，参阅图2所示，浆液缸200的侧面且靠近浆液缸200底部位置设置有排液通道230和第三控制阀(图中未显示)，其中排液通道230连通浆液缸200内腔与切削液循环控制系统以外的外部空间，第三控制阀控制排液通道230连通和关闭。当需要将浆液缸200的切削液完全排尽时，此时可以将第三控制阀开启，从而使得浆液缸200内的切削液完全排出。排液通道230还可以与第一驱动元件310共同加快浆液缸200内的切削液排放。

进一步地，一实施例中，参阅图3所示，排液通道230和第三控制阀的数量为两个，其中两个切削通道位于浆液缸200的同一水平面，两个第三控制阀分别控制两个排液通道230的连通和关闭。通过在浆液缸200上设置两个排液通道230能够加快浆液缸200内切削液排尽的速度。

考虑在单根硅棒切割完毕后，需要再次向浆液缸200内补充切削液，为了便于切削液向浆液缸200内的添加，一实施例中，参阅图3所示，切削液循环控制系统还包括补液缸500，其中补液缸500内蓄存有切削液，浆液缸200还包括第二进液口240，切削液管路400还包括第五管路450。第五管路450包括相连通的E1端和E2端，第五管路450的E1端与第二进液口240连通，第五管路450的E2端与补液缸500的出液口连通。当需要向浆液缸200内添加切削液时，此时可以将补液缸500的切削液沿第五管路450排放到浆液缸200内。补液缸500可以利用与浆液缸200的中高度差，例如补液缸500的位置高于浆液缸200，从而实现补液缸500的切削液排放到浆液缸200内。

在另一实施例中，参阅图3所示，驱动装置300还包括第二驱动元件320，其中第二驱动元件320设置在第五管路450上。通过第二驱动元件320能够快速地将补液缸500内的切削液排放到浆液缸200内。

为了防止进入切削室100的切削液混入切削液屑，一实施例中，参阅图3所示，第一管路410的A1端设置有过滤罩411。其中过滤罩411能够较好地防止浆液缸200内的切削屑沿第一管路410、第三管路430进入到切削室100。

为了实现切削液循环控制系统的智能控制，切削液循环控制系统的智能控制还包括控制模块，其中控制模块与第一驱动元件310、第二驱动元件320、第二管路420上的第一控制阀421和第三管路430上的第二控制阀431均电性连接，并控制他们工作。当需要将浆液缸200内的切削液排放到切削室100时，控制模块可以通过高低电平控制第一驱动元件310工作，例如控制模块可以为PLC控制器，第一驱动元件310可以为浆液泵或者隔膜泵，同时采用同样的方式控制第一控制阀421关闭，第二控制阀431开启，例如第一控制阀421和第二控制阀431均可以为电磁控制阀，此时可以将浆液缸200内的切削液输送到切削室100。同理第一控制模块控制第一驱动元件310、第一控制阀421和第二控制阀431实现浆液缸200内的切削液快速排放以及实现驱动第二驱动元件320从补液缸500内向浆液缸200内补充切削液。

为了提高浆液缸200的可移动性，从而便于浆液缸200后续的维护。一实施例中，参阅图3所示，浆液缸200的底端还设置有滚轮250，当浆液缸200需要维护时，此时可以通过推动滚轮250使得浆液缸200具有更好地移动性，更快地到达厂房集中维护位置。

一种控制方法，用于控制上述的切削液循环控制系统，参阅图4所示，其中控制方法包括：

S110：关闭第二管路420上的第一控制阀421，开启第三管路430上的第二控制阀431，第一驱动元件310将浆液缸200的切削液沿第三管路430排放到切削室100，进入切削室100的切削液沿第四管路440从切削室100回流到浆液缸200内；

S120：当切削室100切割完毕后，开启第一控制阀421，关闭第二控制阀431，第一驱动元件310将浆液缸200的切削液沿第二切削管路排放到切削液循环控制系统以外的外部空间；

S130：当浆液缸200内切削液完全排放后，向浆液缸200内补充切削液。

通过本实施例中的控制方法，能够实现在单根硅棒的切割过程中切削液的实时循环利用；当单根硅棒切割完毕后能够实现浆液缸200内切削液的快速排放，以便于重新向浆液缸200输送切削液，从而确保切削液的干净程度，提高硅棒切割的生产效率以及产品质量。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种切削液循环控制系统，其特征在于，所述切削液循环控制系统包括：

切削室；

浆液缸，用于蓄存切削液，所述浆液缸包括第一进液口和第一排液口；

驱动装置，包括第一驱动元件；

切削液管路，包括第一管路、第二管路、第三管路和第四管路；

所述第一管路包括相连通的A1端和A2端，所述A1端沿所述第一排液口延伸进入到所述浆液缸的内腔底部，所述A2端与所述第一驱动元件的进液口连通；

所述第二管路包括相连通的B1端和B2端，所述B1端与所述第一驱动元件的出液口连通，所述B2端与所述切削液循环控制系统以外的外部空间连通，所述第二管路设置有第一控制阀，所述第一控制阀控制切削液沿所述第二管路进入到所述切削液循环控制系统以外的外部空间；

所述第三管路包括相连通的C1端和C2端，所述C1端与所述第二管路连通，并位于所述第一控制阀与所述B1端之间，所述C2端与所述切削室的进液口连通，所述第三管路设置有第二控制阀，所述第二控制阀控制切削液沿所述第三管路进入到所述切削室；

所述第四管路包括相连通的D1端和D2端，所述D1端与所述第一进液口连通，所述D2端与所述切削室的出液口连通。

2.根据权利要求1所述的切削液循环控制系统，其特征在于，所述浆液缸的侧面且靠近浆液缸底部位置设置有排液通道和第三控制阀，所述排液通道连通所述浆液缸内腔与所述切削液循环控制系统以外的外部空间，所述第三控制阀控制所述排液通道连通和关闭。

3.根据权利要求2所述的切削液循环控制系统，其特征在于，所述排液通道和所述第三控制阀的数量为两个，两个所述排液通道位于所述浆液缸的同一水平面，两个所述第三控制阀分别控制两个所述排液通道的连通和关闭。

4.根据权利要求1所述的切削液循环控制系统，其特征在于，所述A1端设置有过滤罩。

5.根据权利要求1所述的切削液循环控制系统，其特征在于，所述切削液循环控制系统还包括补液缸，所述补液缸内蓄存有切削液；所述浆液缸还包括第二进液口，所述切削液管路还包括第五管路；

所述第五管路包括相连通的E1端和E2端，所述E1端与所述第二进液口连通，所述E2端与所述补液缸的出液口连通。

6.根据权利要求5所述的切削液循环控制系统，其特征在于，所述驱动装置还包括第二驱动元件，所述第二驱动元件设置在所述第五管路上。

7.根据权利要求6所述的切削液循环控制系统，其特征在于，所述切削液循环控制系统还包括控制模块，所述控制模块与所述第一驱动元件、所述第二驱动元件、所述第一控制阀和所述第二控制阀均电性连接。

8.根据权利要求7所述的切削液循环控制系统，其特征在于，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为电磁控制阀。

9.根据权利要求8所述的切削液循环控制系统，其特征在于，所述第一驱动元件为浆液泵或者隔膜泵。

10.一种控制方法，用权利要求1所述的切削液循环控制系统进行控制，其特征在于，所述控制方法包括：

关闭所述第二管路上的所述第一控制阀，开启所述第三管路上的所述第二控制阀，所述第一驱动元件将所述浆液缸的切削液沿所述第三管路排放到所述切削室，进入所述切削室的切削液沿所述第四管路从所述切削室回流到所述浆液缸内；

当所述切削室切割完毕后，开启所述第一控制阀，关闭所述第二控制阀，所述第一驱动元件将所述浆液缸的切削液沿所述第二切削管路排放到所述切削液循环控制系统以外的外部空间；

当所述浆液缸内切削液完全排放后，向所述浆液缸内补充切削液。

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