[發明專利]無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機有效

申請號：	200910197798.2	申請日：	2009-10-28
公開（公告）號：	CN102049816A	公開（公告）日：	2011-05-11
發明（設計）人：	盧建偉	申請（專利權）人：	上海日進機床有限公司
主分類號：	B28D5/04	分類號：	B28D5/04
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	201601 上海***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	壓力傳感器張力控制數控式多線切方機
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及板材切割機械領域，具體為一種無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機。

背景技術

硅片切割是太陽能光伏產業主導材料晶體硅片生產的上游關鍵技術，切割的質量與規模直接影響到整個產業鏈的后續生產。隨著我國光伏發電和信息產業特別微電子產業的飛速發展，對硅片的需求量日益增大，加工的工件直徑越來越大，加工產品的技術要求也不斷提高。目前，硅片切片較多采用內圓切割和自由磨粒的多絲切割。內圓切割是傳統的加工方法，材料的利用率僅為40％～50％左右，同時，由于結構限制，內圓切割無法加工200mm以上的大中直徑硅片。多絲切割技術是近年來崛起的一項新型硅片切割技術，它通過金屬絲帶動碳化硅研磨料進行研磨加工來切割硅片。和傳統的內圓切割相比，多絲切割具有切割效率高、材料損耗小、成本降低、硅片表面質量高、可切割大尺寸材料、方便后續加工等特點。作為硅片生產工藝的關鍵設備——鋼絲線切方鋸以其高精度、高速度、高效率、低能耗的特點取代傳統的鋼鋸帶切割加工方法。要保證切割硅錠的加工質量，恒張力控制是該設備的穩定、可靠、高速的保證。加工過程中，如果張力不穩定，將會使鋼絲在加工中震動，線弓過大。在產品切割面造成不規則深淺不勻的線痕、尺寸偏差過大的現象，最終成為廢品。如果張力嚴重不穩定，將造成加工過程中斷線。因此，一個理想的張力控制系統應是動態的波動小，偏差小的張力系統，也稱為恒張力控制系統。但目前，多絲切割技術還存在著由于多絲切割的刀損在材料加工損耗中所占比例大，可達50％以上；材料的切屑粒微小、共存于研磨液中，分離成本高，切割效率下降；張力控制不穩定等缺陷。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，提供一種高加工能力、高加工精度、高材料利用率且能恒張力控制的硅片切割機械，本發明公開了一種無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機。

本發明通過如下技術方案達到發明目的：

一種無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機，包括底盤、機架、臺車、工作臺、切割輥、切割頭架、導線輪、排絲繞線部和電器柜，其結構為：底盤上有兩條滑軌，臺車置于滑軌上，滑軌之間固定有工作臺，底盤后固定機架，工作臺上方是切割頭架，切割頭架固定在機架的橫梁上，切割頭架下固定有切割輥，切割輥后部連接有排絲繞線部，排絲繞線部固定在機架的底座上，切割絲連接排絲繞線部的繞線輪和切割輥，機架后固定有電器柜。

所述的無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機，其結構為：對繞有切割絲的排絲繞線部的繞線輪的張力差采用無壓力傳感器的恒張力控制系統進行PID動態運算，無壓力傳感器的恒張力控制系統由伺服電機、張力臂、擺輪、導輪組成。

所述的無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機，其結構為：排絲繞線部擺輪的擺動范圍為°0～65.0°。

所述的無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機，其結構為：切割頭架中安裝伺服電機，通過多楔帶傳動帶動切割主軸與切線輪旋轉，切割絲由排絲繞線部經導入線輪導入，由導出線輪導出回排絲繞線部。

所述的無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機，其結構為：切割輥上刻有十條的V形槽，切割絲嵌在V形槽內。

所述的無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機，其結構為：切割輥共有40個，每10個共用一條主軸。

所述的無壓力傳感器的恒張力控制數控式多線切方機，其特征是：無壓力傳感器的恒張力控制系統的張力控制流程為：讀出張力臂值→判斷鋼絲是否斷線→如鋼絲未斷線則計算張力臂角度偏差值→作PID運算→計算收/放卷轉速→正常運行→判斷切割是否完成，

當鋼絲行走時，由于給定張力和鋼絲張力發生偏差時，收/放線張力臂擺動發生變化，編碼器角度發生變化，當角度發生變化的值在某個范圍時，PID進行運算并將PID運算的結果遞加到收/放卷轉速上，使收/放線張力臂擺動回到平衡位，PID運算分不完全微分和完全微分，

不完全微分的PID運算公式在微分項的輸入中加了一個一次延時過濾器的PID控制，其計算公式為：

正向動作：EVn＝PVfn*-SV

ΔMV＝Kp{(EVn-EVn-1)+EVn+Dn}

Dn＝(PVfn-2PVfn-1+PVn-2)+Dn-1

MVn＝∑ΔMV