CN209425923U - 超高速走线蓝宝石多线切割机 - Google Patents

Abstract

超高速走线蓝宝石多线切割机，包括机架，所述机架上设有电气箱系统、工作台系统、切割室系统、主轴系统、导线系统、排线系统、收放线系统、张力系统和冷却系统，所述导线系统、排线系统、收放线系统、张力系统左右对称安装于机架两侧，使得线网呈U型布局。本实用新型结构紧凑、整个线网呈U型布局，其最大切割线速度达1800m/min，切割效率高，最大切料截面尺寸为520mm×150mm×150mm，通过调整切割工艺，可以得到高质量的产品。

Description

超高速走线蓝宝石多线切割机

技术领域

本实用新型涉及一种多线切割机，具体涉及一种超高速走线蓝宝石多线切割机。

背景技术

随着科技进步，人工合成蓝宝石凭借高硬度、耐磨性、高稳定性等特点，逐渐成为现代工业重要的基础材料，如LED衬底、消费类电子产品保护膜等。

蓝宝石的硬度非常高，在自然界材料中，仅次于金刚石，因其材料的特殊性，其切片工艺是用金刚线多线切割机配合主轴摇摆来完成切割的，故切割速度不高，现市场流行蓝宝石多线切割机的切割速度普遍为600m/min-1000m/min，完成4寸料棒的切割时间需要10h-13h，甚至更长，切割效率不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，为了克服现有技术的不足，提供一种超高速走线蓝宝石多线切割机，其最大切割线速度达1800m/min，切割效率高，最大切料截面尺寸为520mm×150mm×150mm，切割时间可以缩短至7h，通过调整切割工艺，可以得到高质量的产品。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：超高速走线蓝宝石多线切割机，包括机架，所述机架上设有电气箱系统、工作台系统、切割室系统、主轴系统、导线系统、排线系统、收放线系统、张力系统和冷却系统，所述导线系统、排线系统、收放线系统、张力系统左右对称安装于机架两侧，使得线网呈U型布局；所述工作台系统包括丝杠电机驱动装置、固定座、线型滑轨、保护气缸、滑动座、滚珠丝杠和摇摆系统，所述固定座安装固定在切割系统顶部，所述丝杠电机驱动装置与滚珠丝杠相连，所述滚珠丝杠与滑动座相连，所述滚珠丝杠为双头式结构，所述滑动座安装固定在线型滑轨上，所述保护气缸支撑安装于滑动座上，所述摇摆系统包括传动电机、送风装置、圆弧形交叉滚子轴承、驱动皮带、挡水罩和滑轮，当传动电机正反转时，驱动皮带通过滑轮、圆弧形交叉滚子轴承往复运动，从而实现摇摆系统的左右偏转，所述送风装置能将外界空气加压送至挡水罩内，加压后的空气从挡水罩的周边缝隙流出，形成一种气密封的装置结构，能够阻挡切削液进入摇摆系统内。

进一步，所述切割室系统包括切割室主体、接料盒、喷液装置和断线保护系统，所述接料盒、喷液装置以及断线保护系统安装固定在切割室系统内部，所述接料盒能将跌落的片料盛于其中，防止料片损伤，所述喷液装置能将切割液带入线网上，在切割过程中起冷却作用，所述喷液装置采用多个扇形广角喷嘴对称布置，扇形广角喷嘴喷射范围大于120°，所述断线保护系统安装在主轴系统两侧，为防止断线而报警停机。

进一步，所述主轴系统包括主电机、主动轴承箱、关节轴承内圈、关节轴承外圈、轻量化主辊、锁紧螺杆、从动轴承箱及锁紧螺母，所述主动轴承箱、从动轴承箱安装于切割室系统的安装孔内，通过锁紧螺杆、锁紧螺母将轻量化主辊连接，所述主动轴承箱、从动轴承箱内部采用角接触球轴承与圆柱滚子轴承组合的形式布局，所述关节轴承内圈分别安装在主动轴承箱、从动轴承箱的轴端，关节轴承外圈过盈配合安装在轻量化主辊端面的安装孔内，所述主电机采用空心结构，与主动轴承箱伸出轴直接相连；所述轻量化主辊采用碳纤维整体压铸的结构，在主滚外径加大的前提下也能保证主轴系统的低惯量，使得切割线速度高达1800m/min。

进一步，所述导线系统包括安装板、导向杆、滑座、L型安装板、梅花螺丝、旋转板、导线导轮装置，所述安装板固定在切割室主体上，通过调整滑座在导向杆的相对位置，则可以调整切割线网的进出线位置，所述L型安装板与滑座相连，所述旋转板与L型安装板相连，通过梅花螺丝可以调节旋转板的角度位置，从而达到调整导线导轮装置角度的目的，使得切割线位于导轮线槽正中心位置，提高导轮切割寿命。

进一步，所述排线系统包括直线模组、安装座、配重装置和排线导轮装置，所述直线模组安装固定在机架上，所述安装座安装在直线模组上，所述直线模组的正反转运动，能够实现安装座的左右移动，所述配重装置安装在安装座上，通过调整配重装置的重量可以调节排线导轮装置的偏摆角度，使得切割线位于导轮线槽正中心位置，提高导轮切割寿命，所述排线导轮装置上装有力传感器，能感应切割线相对绕线线轮的位置，从而决定直线模组的运动方向。

进一步，所述收放线系统包括收放线电机、轴承箱组件、绕线轮，所述收放线电机采用空心结构，与轴承箱组件直接相连，所述轴承箱组件安装在机架上，所述绕线轮匹配线速度为1800m/min。

进一步，所述张力系统包括限位杆、张力杆、张力轴、张力电机、安装板、拉伸弹簧和弹簧张力臂，所述安装板安装固定在机架上，所述张力电机安装在安装板上，与张力轴相连，所述张力杆上安装固定有排线导轮装置，所述张力杆与张力轴相连接，所述弹簧张力臂与张力轴相连，所述拉伸弹簧一端与弹簧张力臂相连，另一端固定在螺钉上，所述张力电机为不带抱闸结构，在主轴系统与收放线系统加减速过程中，其线网张力处于波动状态，其张力系统采用拉伸弹簧的结构能对线网张力的波动实现柔性适应的能力。

进一步，所述电气箱系统安装固定在机架顶部，有效缩减了设备的安装空间，在电气布置时，左右两侧分别为强电区与弱电区，分别用于安装电气驱动元件与电气控制元件，使得线路布置美观，维护方便。

进一步，所述冷却系统安装固定在机架后侧，用于外接冷却源，带走设备产生的切削热量与主轴系统与收放线系统的电机、轴承箱产生的热量，提高切片质量与电机、轴承箱的使用寿命。

本实用新型中所述滚珠丝杠为双头式结构，比同规格的单头滚珠丝杠的承载性能高60％-70％，传递效率更高，调速范围更广，通过程序控制，能实现步进的无极调速功能。

本实用新型中所述保护气缸支撑安装于滑动座上，进一步保护线型滑轨、滚珠丝杠的承载，避免突然的冲击载荷对线型滑轨、滚珠丝杠的损坏以及丝杠紧固螺栓的断裂而导致滑动座跌落造成的伤害。

本实用新型所述摇摆系统属于柔性传动，相比齿轮齿条的传动结构，不仅能降低制造与啮合难度，还能减小偏摆的噪音值，所述送风装置能将外界空气加压送至挡水罩内，加压后的空气从挡水罩的周边缝隙流出，形成一种气密封的装置结构，能够阻挡切削液进入摇摆系统内，从而保护挡水罩内部的精密原件不被锈蚀；所述圆弧形交叉滚子轴承具有高刚性，高精密性，能承受复合载荷与复合扭矩，提高摇摆精度。

本实用新型所述喷液装置与瀑布式及满天星喷液结构相比，喷液更均匀，对蓝宝石切面的冲击力更小，能提高X方向的Wrap质量，提高产品的切片通过率。

本实用新型结构紧凑、整个线网呈U型布局，其最大切割线速度达1800m/min，切割效率高，最大切料截面尺寸为520mm×150mm×150mm，切割时间缩短至7h，通过调整切割工艺，可以得到高质量的产品。

附图说明

图1为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的整机结构图；

图2为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的轻量化高速走线系统线网布局简图；

图3为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的工作台系统结构图；

图4为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的摇摆系统结构图；

图5为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的摇摆系统剖视图；

图6为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的摇摆系统左摇摆状态图；

图7为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的摇摆系统右摇摆状态图；

图8为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的切割室系统结构图；

图9为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的主轴系统结构图；

图10为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的导线系统结构图；

图11为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的排线系统结构图；

图12为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的收放线系统结构图；

图13为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的张力系统结构图；

图14为本实用新型超高速走线蓝宝石多线切割的张力系统另一角度示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

参照图1，一种超高速走线蓝宝石多线切割，包括机架500，所述机架500上设有电气箱系统100、工作台系统200、切割室系统300、主轴系统400、导线系统600、排线系统700、收放线系统800、张力系统900和冷却系统1000，所述导线系统600、排线系统700、收放线系统800、张力系统900左右对称安装于机架两侧，使得线网呈U型布局，其线速度高达1800m/min，切割效率高，线网效果图如图2所示。

参照图3-图7，所述工作台系统200包括丝杠电机驱动装置2001、固定座2002、线型滑轨2003、保护气缸2004、滑动座2005、滚珠丝杠2006和摇摆系统2007，所述固定座2002安装固定在切割室系统300顶部，所述丝杠电机驱动装置2001与滚珠丝杠2006相连，所述滚珠丝杠2006与滑动座2005相连，所述滚珠丝杠2006为双头式结构，比同规格的单头滚珠丝杠的承载性能高60％-70％，传递效率更高，调速范围更广，通过程序控制，能实现步进的无极调速功能。所述滑动座2005安装固定在线型滑轨2003上，所述保护气缸2004支撑安装于滑动座2005上，进一步保护线型滑轨2003、滚珠丝杠2006的承载，避免突然的冲击载荷对线型滑轨2003、滚珠丝杠2006的损坏以及丝杠紧固螺栓的断裂而导致滑动座2005跌落造成的伤害。所述摇摆系统2007包括传动电机2007-3、送风装置2007-1、圆弧形交叉滚子轴承2007-2、驱动皮带2007-4、挡水罩2007-5和滑轮2007-6，当传动电机2007-3正反转时，驱动皮带2007-4通过滑轮2007-6、圆弧形交叉滚子轴承2007-2往复运动，从而实现摇摆系统2007的左右偏转，此装置属于柔性传动，相比齿轮齿条的传动结构，不仅能降低制造与啮合难度，还能减小偏摆的噪音值，所述送风装置2007-1能将外界空气加压送至挡水罩2007-5内，加压后的空气从挡水罩2007-5的周边缝隙流出(见图示箭头)，形成一种气密封的装置结构，能够阻挡切削液进入摇摆系统2007内，从而保护挡水罩2007-5内部的精密原件不被锈蚀；所述圆弧形交叉滚子轴承2007-2具有高刚性，高精密性，能承受复合载荷与复合扭矩，提高摇摆精度。

参照图8，所述切割室系统300包括切割室主体3001、接料盒3002、喷液装置3003和断线保护系统3004，所述接料盒3002、喷液装置3003和断线保护系统3004安装固定在切割室系统300内部，所述接料盒3002能将跌落的片料盛于其中，防止料片损伤，所述喷液装置3003能将切割液带入线网上，在切割过程中起冷却作用，所述喷液装置3003采用多个扇形广角喷嘴对称布置，扇形广角喷嘴喷射范围大于120°，与瀑布式及满天星喷液结构相比，喷液更均匀，对蓝宝石切面的冲击力更小，能提高X方向的Wrap质量，提高产品的切片通过率，所述断线保护系统3004安装在主轴系统400两侧，为防止断线而报警停机。

参照图9，所述主轴系统400包括主电机4001、主动轴承箱4002、关节轴承内圈4003、关节轴承外圈4004、轻量化主辊4005、锁紧螺杆4006、从动轴承箱4007及锁紧螺母4008，所述主动轴承箱4002、从动轴承箱4007安装于切割室系统300的安装孔内，通过锁紧螺杆4006、锁紧螺母4008将轻量化主辊4005连接，其轴承箱内部采用角接触球轴承与圆柱滚子轴承组合的形式布局，对比行业的角接触球轴承与深沟球轴承的布局形式，不仅能够满足主轴系统的高速运转性能，还提高了期承载性能，继而提高了主轴系统的使用寿命。所述关节轴承内圈4003分别安装在主动轴承箱4002、从动轴承箱4007的轴端，关节轴承外圈4004过盈配合安装在轻量化主辊4005端面的安装孔内，与锥面装配结构相比，提高了主轴系统400对中的自适应性；所述主电机4001采用空心结构，与主动轴承箱4002伸出轴直接相连，避免了中间联轴器的过渡，提高了传动效率与整体的传动刚性，减小了传动噪音值，使得噪音值在65db-70db之间；所述轻量化主辊4005采用碳纤维整体压铸的结构，在主滚外径加大的前提下也能保证主轴系统的低惯量，使得切割线速度高达1800m/min。

参照图10，所述导线系统600包括安装板6001、导向杆6002、滑座6003、L型安装板6004、梅花螺丝6005、旋转板6006和导线导轮装置6007，所述安装板6001固定在切割室系统300上，通过调整滑座6003在导向杆6002的相对位置，则可以调整切割线网的进出线位置，所述L型安装板6004与滑座6003相连，所述旋转板6006与L型安装板6004相连，通过梅花螺丝6005可以调节旋转板6006的角度位置，从而达到调整导线导轮装置6007角度的目的，使得切割线位于导轮线槽正中心位置，提高导轮切割寿命。

参照图11，所述排线系统700包括直线模组7001、安装座7002、配重装置7003和排线导轮装置7004，所述直线模组7001安装固定在机架500上，所述安装座7002安装在直线模组7001上，所述直线模组7001的正反转运动，能够实现安装座7002的左右移动，所述配重装置7003安装在安装座7002上，通过调整配重装置7003的重量可以调节排线导轮装置7004的偏摆角度，使得切割线位于导轮线槽正中心位置，提高导轮切割寿命，所述排线导轮装置7004上装有力传感器。

参照图12，所述收放线系统800包括收放线电机8001、轴承箱组件8002和绕线轮8003，所述收放线电机8001采用空心结构，与轴承箱组件8002直接相连，提高了传动效率与整体的传动刚性，减小了传动噪音值，使得噪音值在65db-70db之间，所述轴承箱组件8002安装在机架500上，所述绕线轮匹配线速度为1800m/min。

参照图13、图14，所述张力系统900包括限位杆9001、张力杆9002、张力轴9003、张力电机9004、安装板9005、张力导轮9006、拉伸弹簧9008和弹簧张力臂9009，所述安装板9005安装固定在机架500上，所述张力电机9004安装在安装板9005上，与张力轴9003相连，所述张力杆9002上安装固定有张力导轮9006，所述张力杆9002与张力轴9003相连接，所述弹簧张力臂9009与张力轴9003相连，所述拉伸弹簧9008一端与弹簧张力臂9009相连，另一端固定在螺钉9007上，所述张力电机9004为不带抱闸结构，在主轴系统400与收放线系统800加减速过程中，其线网张力处于波动状态，其张力系统900采用拉伸弹簧的结构能对线网张力的波动实现柔性适应的能力，避免了电机的突然抱死而将线网拉断的风险，从而降低了一定的断线率，更适应高速切割性能。

所述电气箱系统100安装固定在机架顶部，有效缩减了设备的安装空间，在电气布置时，左右两侧分别为强电区与弱电区，分别用于安装电气驱动元件与电气控制元件，使得线路布置美观，维护方便。

所述冷却系统1000安装固定在机架后侧，用于外接冷却源，带走设备产生的切削热量与主轴系统与收放线系统的电机、轴承箱产生的热量，提高切片质量与电机、轴承箱的使用寿命。

当绕线轮8003在收线与放线的往复运动过程中，切割线与导轮的接触角发生变化，此时力传感器发生信号控制直线模组7001的电机与张力电机9004的旋转方向，从而达到控制排线导轮装置7004运动轨迹的目的。

工作过程：当丝杠电机驱动装置2001带动滚珠丝杠2006做旋转运动时，所述滑动座2005沿线型滑轨2003做上下运动，从而完成蓝宝石料棒2008的上下进给，摇摆系统2007使得蓝宝石料棒2008能够左右偏摆，使得高硬度的蓝宝石料棒2008能被充分切割，摇摆系统2007的偏摆图如图6和图7所示；蓝宝石料棒2008在被切成片料取出的过程，接料盒3002能将跌落的片料盛于其中，防止料片损伤，断线保护系统3004安装在轻量化主辊4003两侧，为防止断线而报警停机，喷液装置3003能将切割液带入线网上，在切割过程中起冷却作用。

Claims (9)

1.超高速走线蓝宝石多线切割机，包括机架，其特征在于：所述机架上设有电气箱系统、工作台系统、切割室系统、主轴系统、导线系统、排线系统、收放线系统、张力系统和冷却系统，所述导线系统、排线系统、收放线系统、张力系统左右对称安装于机架两侧，使得线网呈U型布局；所述工作台系统包括丝杠电机驱动装置、固定座、线型滑轨、保护气缸、滑动座、滚珠丝杠和摇摆系统，所述固定座安装固定在切割系统顶部，所述丝杠电机驱动装置与滚珠丝杠相连，所述滚珠丝杠与滑动座相连，所述滚珠丝杠为双头式结构，所述滑动座安装固定在线型滑轨上，所述保护气缸支撑安装于滑动座上，所述摇摆系统包括传动电机、送风装置、圆弧形交叉滚子轴承、驱动皮带、挡水罩和滑轮，当传动电机正反转时，驱动皮带通过滑轮、圆弧形交叉滚子轴承往复运动，从而实现摇摆系统的左右偏转，所述送风装置能将外界空气加压送至挡水罩内，加压后的空气从挡水罩的周边缝隙流出，形成一种气密封的装置结构，能够阻挡切削液进入摇摆系统内。

2.根据权利要求1所述的超高速走线蓝宝石多线切割机，其特征在于：所述切割室系统包括切割室主体、接料盒、喷液装置和断线保护系统，所述接料盒、喷液装置以及断线保护系统安装固定在切割室系统内部，所述接料盒能将跌落的片料盛于其中，所述喷液装置能将切割液带入线网上，在切割过程中起冷却作用，所述喷液装置采用多个扇形广角喷嘴对称布置，扇形广角喷嘴喷射范围大于120°，所述断线保护系统安装在主轴系统两侧，为防止断线而报警停机。

3.根据权利要求1或2所述的超高速走线蓝宝石多线切割机，其特征在于：所述主轴系统包括主电机、主动轴承箱、关节轴承内圈、关节轴承外圈、轻量化主辊、锁紧螺杆、从动轴承箱及锁紧螺母，所述主动轴承箱、从动轴承箱安装于切割室系统的安装孔内，通过锁紧螺杆、锁紧螺母将轻量化主辊连接，所述主动轴承箱、从动轴承箱内部采用角接触球轴承与圆柱滚子轴承组合的形式布局，所述关节轴承内圈分别安装在主动轴承箱、从动轴承箱的轴端，关节轴承外圈过盈配合安装在轻量化主辊端面的安装孔内，所述主电机采用空心结构，与主动轴承箱伸出轴直接相连，所述轻量化主辊采用碳纤维整体压铸的结构。

4.根据权利要求1或2所述的超高速走线蓝宝石多线切割机，其特征在于：所述导线系统包括安装板、导向杆、滑座、L型安装板、梅花螺丝、旋转板、导线导轮装置，所述安装板固定在切割室主体上，通过调整滑座在导向杆的相对位置，则可以调整切割线网的进出线位置，所述L型安装板与滑座相连，所述旋转板与L型安装板相连，通过梅花螺丝可以调节旋转板的角度位置，从而达到调整导线导轮装置角度的目的，使得切割线位于导轮线槽正中心位置。

5.根据权利要求1或2所述的超高速走线蓝宝石多线切割机，其特征在于：所述排线系统包括直线模组、安装座、配重装置和排线导轮装置，所述直线模组安装固定在机架上，所述安装座安装在直线模组上，所述直线模组的正反转运动，能够实现安装座的左右移动，所述配重装置安装在安装座上，通过调整配重装置的重量可以调节排线导轮装置的偏摆角度，使得切割线位于导轮线槽正中心位置，提高导轮切割寿命，所述排线导轮装置上装有力传感器，能感应切割线相对绕线线轮的位置，从而决定直线模组的运动方向。

6.根据权利要求1或2所述的超高速走线蓝宝石多线切割机，其特征在于：所述收放线系统包括收放线电机、轴承箱组件、绕线轮，所述收放线电机采用空心结构，与轴承箱组件直接相连，所述轴承箱组件安装在机架上，所述绕线轮匹配线速度为1800m/min。

7.根据权利要求1或2所述的超高速走线蓝宝石多线切割机，其特征在于：所述张力系统包括限位杆、张力杆、张力轴、张力电机、安装板、拉伸弹簧和弹簧张力臂，所述安装板安装固定在机架上，所述张力电机安装在安装板上，与张力轴相连，所述张力杆上安装固定有排线导轮装置，所述张力杆与张力轴相连接，所述弹簧张力臂与张力轴相连，所述拉伸弹簧一端与弹簧张力臂相连，另一端固定在螺钉上，所述张力电机为不带抱闸结构。

8.根据权利要求1或2所述的超高速走线蓝宝石多线切割机，其特征在于：所述电气箱系统安装固定在机架顶部，在电气布置时，左右两侧分别为强电区与弱电区，分别用于安装电气驱动元件与电气控制元件。

9.根据权利要求1或2所述的超高速走线蓝宝石多线切割机，其特征在于：所述冷却系统安装固定在机架后侧，用于外接冷却源，带走设备产生的切削热量与主电机、收放线电机、主动轴承箱及从动轴承箱产生的热量。