CN116690818A - 一种基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，包括：获取未发生偏移时同步导轮和线辊间金刚线的位置，并在左右侧分别设置一左右检测装置；通过左右检测装置在金刚线的左右侧分别形成左和右放电区域；启动切片机对硅棒进行切割，金刚线开始出现斜拉，不断向左或右放电区域靠近；当金刚线进入到左放电区域，左检测装置会通过信号模块发出右偏脉冲信号；同步导轮上的伺服电机装置控制同步导轮向左移动，直至金刚线脱离左放电区域；当金刚线进入到右放电区域，右检测装置会通过信号模块发出左偏脉冲信号；同步导轮上的伺服电机装置控制同步导轮向右移动，直至金刚线脱离右放电区域。本发明达到对金刚线斜拉进行快速且有效的修正的目的。

Description

一种基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法

技术领域

本发明涉及金刚线多线切割技术领域，具体涉及一种基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法。

背景技术

切片机包括放线舱室、收线舱室以及加工舱室。加工舱室有左、右、下主辊，主辊上有很多组线槽；金刚线通过在不同的主辊线槽上进行错位布线实现右旋式布线，通过收放线轮的正反转来实现对硅棒正反向切割。控制主辊的三组伺服电机系统保证收线辊、放线辊以同样的线速度运转，使金刚线在恒定张力条件下对硅棒稳定切割。

收放线工艺在实施时以每个正反转周期为一个单位，以放线量大于收线量为工艺条件，对硅棒进行切割。但是由于主辊切割时对金刚线施加的张力大于线辊绕线时的张力，使得线辊绕线张力不稳定，从而导致金刚线在线辊与同步导轮的斜切面上不垂直，出现斜拉现象。

针对上述斜拉现象，现有技术是通过切片机放线舱室内的张力轮的偏移，或者通过切片机收线舱室内的张力轮的偏移来对斜拉进行被动预判，然后再通过同步装置来修正偏移量，从而保证金刚线的垂直。

但是上述现有技术存在以下的缺点：由于张力轮的检测精度不够，并且还存在检测时间延迟，从而导致斜拉现象无法被及时发现和进行有效的修正，因此在切片机对硅棒进行切割时，斜拉的现象还是时有发生。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，用于解决现有技术无法对金刚线的斜拉现象进行及时的发现以及进行有效的修正的技术问题，从而达到精准检测、快速识别出金刚线斜拉，对金刚线斜拉进行快速且有效的修正的目的。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，包括以下步骤：

获取未发生偏移时同步导轮和线辊间金刚线的位置，并在所述金刚线的左侧设置一左检测装置，在所述金刚线的右侧设置一右检测装置；

通过所述左检测装置在所述金刚线的左侧形成一左放电区域，通过所述右检测装置在所述金刚线的右侧形成一右放电区域；

启动切片机对硅棒进行切割，所述同步导轮和所述线辊间金刚线开始出现斜拉，不断向所述左放电区域或所述右放电区域靠近；

当所述金刚线进入到所述左放电区域，所述左检测装置会通过信号模块发出右偏脉冲信号；

所述同步导轮上的伺服电机装置接收到所述右偏脉冲信号后，控制所述同步导轮向左移动，直至所述金刚线脱离所述左放电区域；

当所述金刚线进入到所述右放电区域，所述右检测装置会通过所述信号模块发出左偏脉冲信号；

所述同步导轮上的伺服电机装置接收到所述左偏脉冲信号后，控制所述同步导轮向右移动，直至所述金刚线脱离所述右放电区域。

作为本发明优选的实施方式，在通过所述左检测装置在所述金刚线的左侧形成一左放电区域时，包括：

按照预设的极板间距离，将第一左极板和第一右极板平行设置在所述金刚线的左侧；

并根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压；

按照所述最大击穿电压，给所述第一左极板和所述第一右极板进行通电，在所述第一左极板和所述第一右极板间形成所述左放电区域；

其中，所述左检测装置包括：所述第一左极板和所述第一右极板。

作为本发明优选的实施方式，在通过所述右检测装置在所述金刚线的右侧形成一右放电区域时，包括：

按照预设的极板间距离，将第二左极板和第二右极板平行设置在所述金刚线的右侧；

并根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压；

按照所述最大击穿电压，给所述第二左极板和所述第二右极板进行通电，在所述第二左极板和所述第二右极板间形成所述右放电区域；

其中，所述右检测装置包括：所述第二左极板和所述第二右极板。

作为本发明优选的实施方式，在所述金刚线不断向所述左放电区域或所述右放电区域靠近时，包括：

根据所述预设的极板间距离，得到一金刚线运动区间范围极值，根据所述金刚线运动区间范围极值对所述金刚线在Y轴方向上的运动范围进行限制。

作为本发明优选的实施方式，在根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，包括：

根据所述预设的极板间距离、相对空气密度以及金刚线圆柱外边缘与极板间的距离确定所述击穿电压，具体如公式1所示：

式中，U_b为所述击穿电压，δ为所述相对空气密度，d为所述金刚线圆柱外边缘与极板间的距离。

作为本发明优选的实施方式，在根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，还包括：

根据所述预设的极板间距离、所述金刚线运动区间范围极值以及金刚线直径确定所述金刚线圆柱外边缘与极板间的距离，具体如公式2所示：

式中，L为所述预设的极板间距离，O为所述金刚线运动区间范围极值；为所述金刚线直径。

作为本发明优选的实施方式，在根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，还包括：

获取所述金刚线在极值处时，所需的最大击穿距离，具体如公式3所示：

式中，d_max为所述最大击穿距离。

作为本发明优选的实施方式，在根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，还包括：

根据所述最大击穿距离以及所述公式1，确定所述最大击穿电压，具体如公

式4所示：

式中，U_bmax为所述最大击穿电压。

作为本发明优选的实施方式，在所述伺服电机装置控制所述同步导轮向左移动时，包括：

以50ms作为一个调整周期，以0.5mm作为每次的移动量，通过所述伺服电机装置控制所述同步导轮向左移动，同时通过第一通断检测器不断进行检测，直至所述金刚线脱离所述左放电区域；

其中，所述左检测装置包括所述第一通断检测器。

作为本发明优选的实施方式，在所述伺服电机装置控制所述同步导轮向右移动时，包括：

以50ms作为一个调整周期，以0.5mm作为每次的移动量，通过所述伺服电机装置控制所述同步导轮向右移动，同时通过第二通断检测器不断进行检测，直至所述金刚线脱离所述右放电区域；

其中，所述右检测装置包括所述第二通断检测器。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过在金刚线左右两侧分别设置左检测装置和右检测装置，当线辊上金刚线右偏时，可通过左检测装置检测到，当线辊上金刚线左偏时，可通过右检测装置检测到，从而实现金刚线不同方向斜拉的准确检测，从而对金刚线进行准确且有效的修正；

(2)本发明采用的检测装置利用气体介质击穿原理来检测金刚线是否偏移，只要金刚线出现斜拉并且进入到放电区域，则会立即产生击穿使极板导通，从而被通断检测器所检测到，促使信号模块发出相应的脉冲信号，本发明所采用的检测方法相较于现有利用张力轮的偏移来对斜拉进行检测，检测精度更高，并且基本不存在检测时间延迟；

(3)本发明在通过检测装置检测到金刚线出现斜拉后，信号模块会第一时间发出相应的脉冲信号，同步导轮上的伺服电机装置接收到脉冲信号后，立即控制同步导轮产生相应的移动，从而对金刚线的斜拉进行有效且及时的修正；

(4)本发明通过对金刚线斜拉现象的及时修正降低了切片机放线舱室和收线舱室的断线、跳线发生率。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1-是本发明实施例的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法步骤图；

图2-是本发明实施例的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法原理图；

图3-是本发明实施例的金刚线在Y轴上的运动示意图；

图4-是本发明实施例的左检测装置和右检测装置的设置示意图；

图5-是本发明实施例的金刚线偏向示意图。

附图标号说明：1、金刚线；2、左检测装置；3、右检测装置；4、同步导轮；5、线辊；6、伺服电机装置；7、第一左极板；8、第一右极板；9、第一通断检测器。

具体实施方式

本发明所提供的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1：获取未发生偏移时同步导轮4和线辊5间金刚线1的位置，并在金刚线1的左侧设置一左检测装置2，在金刚线1的右侧设置一右检测装置3；

步骤S2：通过左检测装置2在金刚线1的左侧形成一左放电区域，通过右检测装置3在金刚线1的右侧形成一右放电区域；

步骤S3：启动切片机对硅棒进行切割，同步导轮4和线辊5间金刚线1开始出现斜拉，不断向左放电区域或右放电区域靠近；

步骤S4：当金刚线1进入到左放电区域，左检测装置2会通过信号模块发出右偏脉冲信号；

步骤S5：同步导轮4上的伺服电机装置6接收到右偏脉冲信号后，控制同步导轮4向左移动，直至金刚线1脱离左放电区域；

步骤S6：当金刚线1进入到右放电区域，右检测装置3会通过信号模块发出左偏脉冲信号；

步骤S7：同步导轮4上的伺服电机装置6接收到左偏脉冲信号后，控制同步导轮4向右移动，直至金刚线1脱离右放电区域。

在上述步骤S2中，在通过左检测装置2在金刚线1的左侧形成一左放电区域时，包括：

按照预设的极板间距离，将第一左极板7和第一右极板8平行设置在金刚线1的左侧；

并根据预设的极板间距离确定一最大击穿电压；

按照最大击穿电压，给第一左极板7和第一右极板8进行通电，在第一左极板7和第一右极板8间形成左放电区域；

其中，左检测装置包括：第一左极板7和第一右极板8。

在上述步骤S2中，在通过右检测装置3在金刚线1的右侧形成一右放电区域时，包括：

按照预设的极板间距离，将第二左极板和第二右极板平行设置在金刚线1的右侧；

并根据预设的极板间距离确定一最大击穿电压；

按照最大击穿电压，给第二左极板和第二右极板进行通电，在第二左极板和第二右极板间形成右放电区域；

其中，右检测装置3包括：第二左极板和第二右极板。

本发明的实现原理如下：

利用气体介质击穿原理来检测金刚线1是否偏移，从而实现同步导轮4的同步调整。气体介质击穿原理：气体介质在电场作用下发生碰撞电离而导致电极间贯穿性放电的现象。本发明通过两个相互平行，并且相互靠近的金属板所组成的平行板类电容器装置对金刚线1是否偏移进行检测，当极板带电时内部的电场为匀强电场，并且该匀强电场中的击穿电压如公式1所示，通过设置极板间距和电压差使得金刚线1未进入板间放电区域时，两极板处于不可导通状态。

根据实际设计需要，两个极板间的距离L＝25±1mm，金刚线1沿着两个极板的中心延长线进入两极板放电区域，设置电压高于一定程度(最大击穿电压)时，两极板击穿金刚线1两端空气通过金刚线1形成回路，此时通断检测器检测到金刚线1出现偏移，具体如图2所示。

在金刚线1的使用过程中，由于线辊5上线量的减小，金刚线1会在Y轴上从正方向向负方向运动，为了避免金刚线1在运动过程直接触碰到极板，故对金刚线运动区间范围极值进行限制，具体如图3所示。

一般当两个极板间的距离L＝25±1mm时，金刚线运动区间范围极值O＝7.5mm，则根据公式2可得到

当金刚线1在极值处时，金刚线1要满足两极板导通，需要击穿的最大距离如公式3所示，最大击穿电压如公式4所示。

在公式1和公式4中，相对空气密度δ一般取1.29Kg/m³。

同步导轮4两侧边在使用过程中也会发生磨损，但同步导轮4的磨损量会小于线辊5放线时在Y轴方向上的减小量，所以因同步导轮4磨损需要修正的补偿量在此处被公式4所覆盖，不需要另作说明。

确定最大击穿电压后，根据最大击穿电压对极板进行通电，分别形成左放电区域和右放电区域。当金刚线1状态为极板外时极板不导通，当金刚线由于斜拉原因进入极板间时极板导通。所以，根据判断极板是否导通可以得知金刚线1是否出现斜拉现象，斜拉导通后，信号模块将输出相关的脉冲信号，同步导轮4上的伺服电机装置6得到以上信号后将进行自动纠偏，具体如图4所示。

在上述步骤S3中，在金刚线1不断向左放电区域或右放电区域靠近时，包括：

根据预设的极板间距离，得到一金刚线运动区间范围极值，根据金刚线运动区间范围极值对金刚线1在Y轴方向上的运动范围进行限制。

在上述步骤S2中，在根据预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，包括：

根据预设的极板间距离、相对空气密度以及金刚线圆柱外边缘与极板间的距离确定击穿电压，具体如公式1所示：

式中，U_b为击穿电压(kv)，δ为相对空气密度，d为金刚线圆柱外边缘与极板间的距离(cm)。

进一步地，在根据预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，还包括：

根据预设的极板间距离、金刚线运动区间范围极值以及金刚线直径确定金刚线圆柱外边缘与极板间的距离，具体如公式2所示：

式中，L为预设的极板间距离，O为金刚线运动区间范围极值；为金刚线直径。

更进一步地，在根据预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，还包括：

获取金刚线1在极值处时，所需的最大击穿距离，具体如公式3所示：

式中，d_max为最大击穿距离。

更进一步地，在根据预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，还包括：

根据最大击穿距离以及公式1，确定最大击穿电压，具体如公式4所示：

式中，U_bmax为最大击穿电压。

在上述步骤S5中，在伺服电机装置6控制同步导轮4向左移动(向X轴负方向)时，包括：

以50ms作为一个调整周期，以0.5mm作为每次的移动量，通过伺服电机装置6控制同步导轮4向左移动，同时通过第一通断检测器9不断进行检测，直至金刚线1脱离左放电区域；

其中，左检测装置2包括第一通断检测器9。

具体地，在本发明中对右偏的定义具体如图5所示。

在上述步骤S7中，在伺服电机装置6控制同步导轮4向右移动(向X轴正方向)时，包括：

以50ms作为一个调整周期，以0.5mm作为每次的移动量，通过伺服电机装置6控制同步导轮4向右移动，同时通过第二通断检测器不断进行检测，直至金刚线1脱离右放电区域；

其中，右检测装置3包括第二通断检测器。

具体地，在本发明中对左偏的定义具体如图5所示。

具体地，本发明因为检测频率高、检测时间短、调整时间快，所以将伺服电机装置6的调整单位量设为0.5mm。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过在金刚线左右两侧分别设置左检测装置和右检测装置，当线辊上金刚线右偏时，可通过左检测装置检测到，当线辊上金刚线左偏时，可通过右检测装置检测到，从而实现金刚线不同方向斜拉的准确检测，从而对金刚线进行准确且有效的修正；

(2)本发明采用的检测装置利用气体介质击穿原理来检测金刚线是否偏移，只要金刚线出现斜拉并且进入到放电区域，则会立即产生击穿使极板导通，从而被通断检测器所检测到，促使信号模块发出相应的脉冲信号，本发明所采用的检测方法相较于现有利用张力轮的偏移来对斜拉进行检测，检测精度更高，并且基本不存在检测时间延迟；

(3)本发明在通过检测装置检测到金刚线出现斜拉后，信号模块会第一时间发出相应的脉冲信号，同步导轮上的伺服电机装置接收到脉冲信号后，立即控制同步导轮产生相应的移动，从而对金刚线的斜拉进行有效且及时的修正；

(4)本发明通过对金刚线斜拉现象的及时修正降低了切片机放线舱室和收线舱室的断线、跳线发生率。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取未发生偏移时同步导轮和线辊间金刚线的位置，并在所述金刚线的左侧设置一左检测装置，在所述金刚线的右侧设置一右检测装置；

通过所述左检测装置在所述金刚线的左侧形成一左放电区域，通过所述右检测装置在所述金刚线的右侧形成一右放电区域；

启动切片机对硅棒进行切割，所述同步导轮和所述线辊间金刚线开始出现斜拉，不断向所述左放电区域或所述右放电区域靠近；

当所述金刚线进入到所述左放电区域，所述左检测装置会通过信号模块发出右偏脉冲信号；

所述同步导轮上的伺服电机装置接收到所述右偏脉冲信号后，控制所述同步导轮向左移动，直至所述金刚线脱离所述左放电区域；

当所述金刚线进入到所述右放电区域，所述右检测装置会通过所述信号模块发出左偏脉冲信号；

所述同步导轮上的伺服电机装置接收到所述左偏脉冲信号后，控制所述同步导轮向右移动，直至所述金刚线脱离所述右放电区域。

2.根据权利要求1所述的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，在通过所述左检测装置在所述金刚线的左侧形成一左放电区域时，包括：

按照预设的极板间距离，将第一左极板和第一右极板平行设置在所述金刚线的左侧；

并根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压；

按照所述最大击穿电压，给所述第一左极板和所述第一右极板进行通电，在所述第一左极板和所述第一右极板间形成所述左放电区域；

其中，所述左检测装置包括：所述第一左极板和所述第一右极板。

3.根据权利要求1所述的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，在通过所述右检测装置在所述金刚线的右侧形成一右放电区域时，包括：

按照预设的极板间距离，将第二左极板和第二右极板平行设置在所述金刚线的右侧；

并根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压；

按照所述最大击穿电压，给所述第二左极板和所述第二右极板进行通电，在所述第二左极板和所述第二右极板间形成所述右放电区域；

其中，所述右检测装置包括：所述第二左极板和所述第二右极板。

4.根据权利要求2或3所述的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，在所述金刚线不断向所述左放电区域或所述右放电区域靠近时，包括：

根据所述预设的极板间距离，得到一金刚线运动区间范围极值，根据所述金刚线运动区间范围极值对所述金刚线在Y轴方向上的运动范围进行限制。

5.根据权利要求4所述的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，在根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，包括：

根据所述预设的极板间距离、相对空气密度以及金刚线圆柱外边缘与极板间的距离确定所述击穿电压，具体如公式1所示：

式中，U_b为所述击穿电压，δ为所述相对空气密度，d为所述金刚线圆柱外边缘与极板间的距离。

6.根据权利要求5所述的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，在根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，还包括：

根据所述预设的极板间距离、所述金刚线运动区间范围极值以及金刚线直径确定所述金刚线圆柱外边缘与极板间的距离，具体如公式2所示：

式中，L为所述预设的极板间距离，O为所述金刚线运动区间范围极值；为所述金刚线直径。

7.根据权利要求6所述的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，在根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，还包括：

获取所述金刚线在极值处时，所需的最大击穿距离，具体如公式3所示：

式中，d_max为所述最大击穿距离。

8.根据权利要求7所述的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，在根据所述预设的极板间距离确定一最大击穿电压时，还包括：

根据所述最大击穿距离以及所述公式1，确定所述最大击穿电压，具体如公式4所示：

式中，U_bmax为所述最大击穿电压。

9.根据权利要求1所述的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，在所述伺服电机装置控制所述同步导轮向左移动时，包括：

以50ms作为一个调整周期，以0.5mm作为每次的移动量，通过所述伺服电机装置控制所述同步导轮向左移动，同时通过第一通断检测器不断进行检测，直至所述金刚线脱离所述左放电区域；

其中，所述左检测装置包括所述第一通断检测器。

10.根据权利要求1所述的基于气体介质击穿实时调整金刚线斜拉的方法，其特征在于，在所述伺服电机装置控制所述同步导轮向右移动时，包括：

以50ms作为一个调整周期，以0.5mm作为每次的移动量，通过所述伺服电机装置控制所述同步导轮向右移动，同时通过第二通断检测器不断进行检测，直至所述金刚线脱离所述右放电区域；

其中，所述右检测装置包括所述第二通断检测器。