CN220995020U - 主辊装置、切割总成及线切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及线切割技术领域，具体涉及一种主辊装置、切割总成及线切割机。本申请旨在解决现有主辊布置导致的电机额定转速高、占用轴向空间的问题。为此目的，本申请提供一种主辊装置，该主辊装置包括多个主辊和多个驱动机构，多个驱动机构与多个主辊一一对应连接，其中，多个主辊用于绕设切割线以形成切割线网，且多个主辊沿一预设方向分层排列，主辊，部分主辊之间的切割线网形成切割位置，并且用于形成切割位置的主辊通过传动副与对应的驱动机构连接，有利于根据需求选取不同规格的驱动机构来为主辊提供动力，还可以改善主辊装置内部的结构布置，避让主辊的轴向空间，有利于主辊轴通水冷却装置的布置。

Description

主辊装置、切割总成及线切割机

技术领域

本实用新型涉及线切割技术领域，具体涉及一种主辊装置、切割总成及线切割机。

背景技术

线切割是一种通过切割线的高速往复运动，并和待切割工件(比如光伏硅棒、半导体、碳化硅、蓝宝石、磁材等材料)相对移动，以使切割线切割待切割工件的一种加工方法。

具体来说，在现有的线切割机运用过程中，待切割工件在切割过程中相对于线网在水平和竖直方向上运动，通常情况下，设置两根主辊或三根主辊，将切割线缠绕在主辊上并形成线网，而后线网在高速移动过程中把待切割工件切割成多个切片。但现有的主辊由其后端的电机直接提供动力，一方面随着对切割主辊直径要求越来越小，为保持当前的线速，需要提高电机额定转速，另一方面随着线切割机高线速的发展，对电机额定转速的要求也逐渐提高，电机的选型受到较多的限制，提高了线切割机的成本和故障率，此外，随着切割主辊轴距要求越来越小，即直连方式的电机之间的安装空间越来越受限，而对电机的转速，扭矩及功率需求逐渐增大，电机体积越来越大，用直连的方式电机互相干涉的风险越来越大，另外，主辊后端的电机也会妨碍主辊轴通水冷却装置的布置。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决现有的主辊布置导致的电机额定转速高、占用轴向空间的问题，本申请提供了一种主辊装置该主辊装置包括：

多个主辊，用于绕设切割线以形成切割线网，多个主辊沿一预设方向分层排列，部分所述主辊之间的切割线网形成切割位置；

多个驱动机构，多个所述驱动机构与多个所述主辊一一对应连接，其中，用于形成所述切割位置的主辊通过传动副与对应的所述驱动机构连接。

在采用上述技术方案的情况下，通过传动副将部分主辊与驱动机构连接，有利于根据需求选取不同规格的驱动机构来为主辊提供动力，还可以改善主辊装置内部的结构布置，避让主辊的轴向空间，有利于主辊轴通水冷却装置的布置。

在上述主辊装置的优选技术方案中，所述的用于形成所述切割位置的主辊的直径相等。

在上述主辊装置的优选技术方案中，所述的用于形成所述切割位置的主辊直径小于所述的其它主辊。

在采用上述技术方案的情况下，通过小直径的主辊间的配合可以在保证切割空间的前提下，使得主辊间轴距减小，从而减小线网的宽度，提高切割线在切割过程中的工作强度，如此提高切割效率。

在上述主辊装置的优选技术方案中，所述传动副包括传动带、第一带轮和第二带轮，所述第一带轮与所述驱动机构的输出轴连接，所述第二带轮与所述的用于形成所述切割位置的主辊连接，所述传动带设置于所述第一带轮和所述第二带轮上；或者

所述传动副包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合连接，所述第一齿轮与所述驱动机构的输出轴连接，所述第二齿轮与所述的用于形成所述切割位置的主辊连接；或者

所述传动副包括传动链条、第一链轮和第二链轮，所述第一链轮与所述驱动机构的输出轴连接，所述第二链轮与所述的用于形成所述切割位置的主辊连接，所述传动链条分别与所述第一链轮和所述第二链轮啮合连接。

在上述主辊装置的优选技术方案中，所述第一带轮的直径大于所述第二带轮的直径；或者

所述第一齿轮的直径大于所述第二齿轮的直径；或者

所述第一链轮的直径大于所述第二链轮的直径。

在采用上述技术方案的情况下，可以通过额定转速较低的电机来实现对部分主辊的驱动，实现高转速、高扭矩的同时保证线网的旋转切割速度不受影响，增加了电机规格的可选空间，也有利于提高线网的切割效率。

在上述主辊装置的优选技术方案中，所述传动带设置为多楔带、V带、同步带中的任意一种。

在采用上述技术方案的情况下，通过传动带进行传动时，在保证较高的传动速率的同时，其安装与维护较为简单，还可以在传动过程中吸收一定的振动与冲击，从而保证一定的切割效率。

在上述主辊装置的优选技术方案中，所述的非用于形成所述切割位置的主辊通过联轴器与所述驱动机构的输出轴连接。

在采用上述技术方案的情况下，将主辊直接与驱动机构相连接时维护难度相对较低。

在上述主辊装置的优选技术方案中，所述主辊设置为两层排列。

在上述主辊装置的优选技术方案中，所述主辊包括第一切割辊、第二切割辊和第三切割辊，所述第一切割辊、所述第二切割辊和所述三切割辊呈三角形排列。

在上述主辊装置的优选技术方案中，所述第一切割辊、所述第二切割辊和所述第三切割辊分布为倒三角形，所述第一切割辊和所述第二切割辊位于上层，并且所述第一切割辊和所述第二切割辊直径相等且小于所述第三切割辊的直径。

在采用上述技术方案的情况下，第一切割辊、第二切割辊和第三切割辊的布置使得线网切割的深度更大，有利于切割更大尺寸的待切割工件，或是减少同类尺寸待切割工件的切割次数，提高单次切割生产效率。

本申请还提供一种切割总成，所述切割总成包括切割室框架和上述任一种主辊装置，所述主辊装置设置于所述切割室框架。

在采用上述技术方案的情况下，可以改善切割总成内部的结构布置，避让善切割总成内部的轴向空间，有利于通水冷却装置的布置。

本申请还提供一种线切割机，所述线切割机包括上述任一种主辊装置或切割总成。

在采用上述技术方案的情况下，可以改善线切割机内部的结构布置，优化线切割机内部空间的利用方式。

在上述线切割机的优选技术方案中，所述线切割机为切片机。

附图说明

下面参照附图来描述本申请的主辊装置。附图中：

图1为本申请的主辊装置的主视图；

图2为现有的主辊装置的结构图；

图3为本申请的主辊与电机的第一种连接方式示意图；

图4为本申请的主辊与电机的第二种连接方式示意图；

图5为图4的左视图。

附图标记列表

10、主辊组件；11、第一切割辊；12、第二切割辊；13、第三切割辊；14、线网；15、转轴；16、轴承箱；

20、驱动结构；21、电机；211、输出轴；22、传动副；221、第一带轮；222、第二带轮；223、传动带；23、联轴器；

30、主辊结构；31、主辊；32、伺服电机。

具体实施方式

下面参照附图来描述本申请的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。例如，虽然附图中的主辊装置设置有三根主辊，但是这并非旨在于限制本申请的保护范围，在不偏离本申请原理的条件下，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整。例如，在上下两层各设置有两根主辊。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。另外，本申请的描述中，“多个”指的是至少两个。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如背景技术所述，线切割是一种通过切割线的高速往复运动，并和待切割工件(比如光伏硅棒、半导体、碳化硅、蓝宝石、磁材等材料)相对移动，以使切割线切割待切割工件的一种加工方法。

具体来说，在现有的线切割机运用过程中，待切割工件在切割过程中相对于线网在水平和竖直方向上运动，通常情况下，设置两根主辊或三根主辊，将切割线缠绕在主辊上并形成线网，而后线网在高速移动过程中把待切割工件切割成多个切片。但现有的主辊由其后端的电机直接提供动力，一方面随着对切割主辊直径要求越来越小，为保持当前的线速，需要提高电机额定转速，另一方面随着线切割机高线速的发展，对电机额定转速的要求也逐渐提高，电机的选型受到较多的限制，提高了线切割机的成本和故障率，此外，随着切割主辊轴距要求越来越小，即直连方式的电机之间的安装空间越来越受限，而对电机的转速，扭矩及功率需求逐渐增大，电机体积越来越大，用直连的方式电机互相干涉的风险越来越大，另外，主辊后端的电机也会妨碍主辊轴通水冷却装置的布置。

为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决现有的主辊布置导致的电机额定转速高、占用轴向空间的问题，本申请提供了一种主辊装置，该主辊装置包括多个主辊和多个驱动机构，多个主辊沿一预设方向分层排列，切割线绕设多个主辊形成线网后，部分主辊之间的线网形成切割位置；多个驱动机构与多个主辊一一对应连接，其中，用于形成切割位置的主辊通过传动副与对应的驱动机构连接。

在采用上述技术方案的情况下，通过传动副将部分主辊与驱动机构连接，有利于根据需求选取不同规格的驱动机构来为主辊提供动力，还可以改善主辊装置内部的结构布置，避让主辊的轴向空间，有利于主辊轴通水冷却装置的布置。

下面参照图1至图5，来对本申请的主辊装置进行描述。其中，图1为本申请的主辊装置的主视图；图2为现有的主辊装置的结构图；图3为本申请的主辊与电机的第一种连接方式示意图；图4为本申请的主辊与电机的第二种连接方式示意图；图5为图4的左视图。

如图1至图5所示，一种优选实施方式中，本申请的主辊装置包括主辊组件10和驱动结构20，主辊组件10设置为两层，且呈倒三角形排列，其中，主辊组件10包括第一切割辊11、第二切割辊12和第三切割辊13，第一切割辊11和第二切割辊12均设置于上层，第一切割辊11和第二切割辊12的直径相等并且小于第三切割辊13的直径。在本实施方式中，将切割线绕设于第一切割辊11、第二切割辊12和第三切割辊13上并形成线网14，由第一切割辊11和第二切割辊12之间的线网14形成切割位置。在切割过程中，待切割工件由上向下进给，待切割工件与线网14间相对运动，同时由喷淋装置向待切割工件喷洒切割液，如此实现对待切割工件的切割。

需要解释的是，虽然上述主辊组件10是结合第一切割辊11、第二切割辊12和第三切割辊13介绍的，但主辊组件10的数量并非是固定的，主辊组件10的设置方式也可更改。一种可替换实施方式中，第一切割辊11、第二切割辊12和第三切割辊13可以水平设置或者呈正三角形设置，在水平设置时，第一切割辊11、第二切割辊12和第三切割辊13之间可以形成两个切割工位，在呈正三角形设置时，待切割工件也可以任意选择由下至上进给或是由上至下进给，在待切割工件由上至下进给时可形成两个切割工位。另一种可替换实施方式中，可以更改主辊组件10的数量，例如，将主辊组件10设置为四个，并且两两一层分别设置，当然，主辊组件10的数量还可以为两个、五个、六个等等。另外，待切割工件相对线网的进给方向也可以根据需求进行更改，例如，由左至右或由右至左进给，相应地主辊组件10的设置方式也可根据进给方向进行调整。

如图3所示，主辊组件10还包括转轴15和轴承箱16，转轴15设置于轴承箱16，驱动结构20包括电机21，电机21前端设置有输出轴211，第一切割辊11、第二切割辊12和第三切割辊13均与其两侧的轴承箱16传动连接。在本实施方式中，用于驱动第三切割辊13的驱动结构20还包括联轴器23，电机21前端的输出轴211与转轴15通过联轴器23连接，并且通过输出轴211的转动带动第三切割辊13转动。

如图4和图5所示，用于驱动第一切割辊11或第二切割辊12的驱动结构20还包括传动副22，传动副22包括第一带轮221、第二带轮222和传动带223，其中，第一带轮221与输出轴211连接，第二带轮222与转轴15连接，第一带轮221的直径大于第二带轮222的直径，传动带223设置于第一带轮221和第二带轮222上，并且通过输出轴211的转动带动第一带轮221转动，进而通过第二带轮222带动第一切割辊11或第二切割辊12转动。换句话说，本实施方式中第一切割辊11、第二切割辊12和第三切割辊13与驱动结构20之间均为间接连接。其中，传动带223可以设置为多楔带、V带、同步带中的任意一种。

需要解释的是，在保证切割空间的前提下，降低第一切割辊11和第二切割辊12的直径，用于形成切割位置的切割辊间的距离越小，有利于提高切割线网的稳定性，进而提高切割的效率及良品率。另外在线网旋转切割过程中，第一切割辊11、第二切割辊12和第三切割辊13需保持相同的线速度，由于第一切割辊11和第二切割辊12直径小于第三切割辊13的直径，因此第一切割辊11和第二切割辊12的转速更高，在一定的电机额定转速的条件下，有利于实现高线速切割。如图2所示，现有技术中，主辊结构30中主辊31通过与之直接相连的伺服电机32为其提供动力，因此，为小直径的切割辊提供动力的伺服电机所需的转速更高，在实际生产过程中，为达到更高的切割效率及良品率，切割线除保证一定的速度外，还需要具有一定的克服切割阻力的能力，因此需要电机输出较大的扭矩使得切割线具有切割能力，而电机的转速和扭矩之间是反比例关系，因此可能需要定制具有高扭矩、高转速的电机而提高生产难度。在本实施方式中，第一带轮221的直径大于第二带轮222的直径，传动比大于1，此时可以通过额定转速较低的电机来驱动小直径的切割辊，在保证电机具有较大扭矩的同时减少了对高转速电机的需求，增加了电机规格的可选空间，降低了生产难度。一种示例中，为第一切割辊11和第二切割辊12提供动力的电机转速设置为6000rpm，直径100mm为第三切割辊13提供动力的电机转速设置为3000rpm，直径200mm。

本领域技术人员理解的是，传动副的具体设置并非是一成不变的，传动形式可以根据本领域技术人员的需求进行选择，一种可替换实施方式中，传动副包括第一齿轮和第二齿轮，其中，第一齿轮与第二齿轮啮合连接且第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，第一齿轮与输出轴211连接，第二齿轮与转轴15连接；另一种可替换实施方式中，传动副包括传动链条、第一链轮和第二链轮，第一链轮与输出轴211连接，第二链轮与转轴15连接，第一链轮的直径大于第二链轮的直径，传动链条分别与第一链轮和第二链轮啮合连接。但是在考虑到传动速率及安装维护的前提下，将传动副设置为传动带及带轮是一种较优的选择。

还需要解释的是，虽然本实施方式中第一切割辊11和第二切割辊12的直径相等并且小于第三切割辊13的直径，但其设置并非是必须的，一种可替换实施方式中，第一切割辊11、第二切割辊12和第三切割辊13的直径也可以相等，此时第一切割辊11、第二切割辊12也可通过传动副22与电机21连接以避让其后方的轴向空间，同样有利于通水冷却装置的布置，当然在设置多个主辊组件10时同样可以采用上述设置以优化驱动机构20的安装布局。但在考虑到切割效率的情况下，将用于形成切割位置的切割辊设置为小直径，并通过传动副降低其所需电机转速是一种较优的选择。另外，虽然本实施方式中第三切割辊13通过联轴器23与电机21的输出轴211直接连接，但其设置也可根据本领域技术人员的需求进行更改，例如，将第三切割辊13设置为同样通过传动副22与电机21连接，但在考虑设置成本及后期维护的情况下，将第三切割辊13设置为与电机21直接连接，即非用于形成切割位置的主辊与驱动结构直接连接是一种较优的选择。

本申请还提供一种切割总成，包括切割室框架和上述方案中的主辊装置，并且主辊装置设置于切割室框架中。

通过在切割总成内设置上述方案中的主辊装置，可以改善切割总成内部的结构布置，通过避让切割总成内部的轴向空间，有利于通水冷却装置的布置。

本申请还提供一种线切割机，包括以上任一种主辊装置或切割总成，优选地，该线切割机为切片机，当然，上述主辊装置或切割总成也可以设置于砂浆机中。

通过在线切割机或砂浆机上采用上述主辊装置或切割总成，可以改善线切割机或砂浆机内部的结构布置，优化线切割机或砂浆机内部空间的利用方式。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本申请的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种主辊装置，其特征在于，包括：

多个主辊，用于绕设切割线以形成切割线网，多个主辊沿一预设方向分层排列，部分所述主辊之间的切割线网形成切割位置；

多个驱动机构，多个所述驱动机构与多个所述主辊一一对应连接，其中，用于形成所述切割位置的主辊通过传动副与对应的所述驱动机构连接。

2.根据权利要求1所述的主辊装置，其特征在于，所述的用于形成所述切割位置的主辊的直径相等。

3.根据权利要求2所述的主辊装置，其特征在于，所述的用于形成所述切割位置的主辊直径小于其它的所述主辊。

4.根据权利要求3所述的主辊装置，其特征在于，

所述传动副包括传动带、第一带轮和第二带轮，所述第一带轮与所述驱动机构的输出轴连接，所述第二带轮与所述的用于形成所述切割位置的主辊连接，所述传动带设置于所述第一带轮和所述第二带轮上；或者

所述传动副包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合连接，所述第一齿轮与所述驱动机构的输出轴连接，所述第二齿轮与所述的用于形成所述切割位置的主辊连接；或者

所述传动副包括传动链条、第一链轮和第二链轮，所述第一链轮与所述驱动机构的输出轴连接，所述第二链轮与所述的用于形成所述切割位置的主辊连接，所述传动链条分别与所述第一链轮和所述第二链轮啮合连接。

5.根据权利要求4所述的主辊装置，其特征在于，

所述第一带轮的直径大于所述第二带轮的直径；或者

所述第一齿轮的直径大于所述第二齿轮的直径；或者

所述第一链轮的直径大于所述第二链轮的直径。

6.根据权利要求4所述的主辊装置，其特征在于，所述传动带设置为多楔带、V带、同步带中的任意一种。

7.根据权利要求4所述的主辊装置，其特征在于，非用于形成所述切割位置的所述主辊通过联轴器与所述驱动机构的输出轴连接。

8.根据权利要求1所述的主辊装置，其特征在于，所述主辊设置为两层排列。

9.根据权利要求8所述的主辊装置，其特征在于，所述主辊包括第一切割辊、第二切割辊和第三切割辊，所述第一切割辊、所述第二切割辊和所述三切割辊呈三角形排列。

10.根据权利要求9所述的主辊装置，其特征在于，所述第一切割辊、所述第二切割辊和所述第三切割辊分布为倒三角形，所述第一切割辊和所述第二切割辊位于上层，并且所述第一切割辊和所述第二切割辊直径相等且小于所述第三切割辊的直径。

11.一种切割总成，其特征在于，包括切割室框架和如权利要求1-10中任一项所述的主辊装置，所述主辊装置设置于所述切割室框架。

12.一种线切割机，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的主辊装置或如权利要求11所述的切割总成。

13.根据权利要求12所述的线切割机，其特征在于，所述线切割机为切片机。