[發(fā)明專利]一種非接觸式多線切割機(jī)切割線張力檢測方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310494668.1
• 申請(qǐng)日: 2013-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN103528744A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳暉;賈京英;呂文利;隋紅林;蔣超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所
• 主分類號(hào): G01L5/04
• 分類號(hào): G01L5/04
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);李發(fā)軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非接觸式多線切割機(jī)切割線張力檢測方法及裝置，用于實(shí)現(xiàn)多線切割機(jī)潮濕惡劣環(huán)境下切割線張力的可靠檢測，屬于切片加工專用裝備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

多線切割機(jī)是一類高效的切片加工設(shè)備，其原理是通過金屬線的高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)把磨料帶入待切割材料加工區(qū)域進(jìn)行研磨，將待切件同時(shí)切割為數(shù)百或數(shù)千片薄片，具有切割效率高、材料損耗低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于硅基太陽能電池片、人造寶石、藍(lán)寶石、碳化硅、水晶、陶瓷玻璃等硬脆性材料的加工。多線切割機(jī)加工過程中斷線故障率是設(shè)備優(yōu)先考慮的一個(gè)核心性能指標(biāo)，斷線故障不僅使昂貴的加工材料報(bào)廢，直接造成經(jīng)濟(jì)損失，還導(dǎo)致設(shè)備非正常停機(jī)，斷線后重新布線浪費(fèi)大量的工時(shí)，大大增加設(shè)備操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。為避免斷線，多線切割機(jī)要求切割線張力精確恒定于某一范圍，該功能由多線切割機(jī)切割線張力控制系統(tǒng)保證，張力檢測裝置是是張力控制系統(tǒng)的核心部件，其張力檢測準(zhǔn)確性、工作可靠性對(duì)于實(shí)現(xiàn)切割線高精度張力控制、避免發(fā)生斷線故障具有重要意義。

目前傳統(tǒng)的多線切割機(jī)切割線張力檢測采用壓變電阻式張力計(jì)，其結(jié)構(gòu)一般由張力計(jì)底座、張力臂、壓敏電阻元件等組成。張力計(jì)底座固定于多線切割機(jī)底板，張力臂頂端裝有線輪，底端與張力計(jì)底座相聯(lián)接，壓敏電阻元件置于張力臂底端與張力計(jì)底座之間。切割機(jī)工作時(shí)，切割機(jī)切割線從張力臂線輪繞過，切割線張力通過線輪、張力臂轉(zhuǎn)換成對(duì)壓敏電阻元件的壓力，壓力的變化使壓敏元件阻值改變，傳感器根據(jù)壓敏電阻值的變化得到切割線張力值，從而實(shí)現(xiàn)切割線張力檢測功能。由于多線切割機(jī)環(huán)境潮濕惡劣，設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，切削液砂漿容易進(jìn)入到張力計(jì)內(nèi)部，污染張力計(jì)核心元件——壓敏電阻，造成壓敏電阻元件阻值發(fā)生飄移，導(dǎo)致張力計(jì)損壞頻繁。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的切割線張力檢測裝置的壓敏電阻易受污染，容易造成張力計(jì)損壞，對(duì)于惡劣壞境適應(yīng)性差的不足，本發(fā)明旨在提供一種非接觸式多線切割機(jī)切割線張力檢測方法及裝置，該檢測方法及裝置采用“測位型”張力檢測思想，首先將切割線張力轉(zhuǎn)換為張力檢測裝置中被測金屬桿的直線位移，然后采用非接觸式電渦流位移傳感元件對(duì)被測金屬桿直線位移進(jìn)行檢測，最后由數(shù)據(jù)處理器根據(jù)張力-位移之間的關(guān)系計(jì)算間接求得切割線張力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種非接觸式多線切割機(jī)切割線張力檢測裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括可繞支撐點(diǎn)擺動(dòng)的張力臂；所述張力臂的一端用于連接繞裝有切割線的線輪，該張力臂的另一端可通過一連桿帶動(dòng)一被測金屬桿作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，該金屬桿一側(cè)設(shè)有檢測被測金屬桿直線位移量△L的非接觸式探頭；所述張力臂與支撐點(diǎn)之間設(shè)有阻礙張力臂擺動(dòng)的彈性元件。

以下為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案：

所述張力臂的一端與所述連桿的一端鉸接，該連桿的另一端鉸接在被測金屬桿的一端。

所述被測金屬桿外套裝有導(dǎo)向套。

所述張力臂通過旋轉(zhuǎn)鉸鏈安裝在支撐點(diǎn)上，該旋轉(zhuǎn)鉸鏈的轉(zhuǎn)軸上裝有一作為彈性元件的扭力彈簧。

所述被測金屬桿靠近非接觸式探頭一端具有作為被測金屬面的軸肩凸臺(tái)。

所述非接觸式探頭位于被測金屬桿軸心延伸線上。

為了方便計(jì)算，所述張力臂的長度為連桿長度的兩倍，且張力臂的兩端關(guān)于所述支撐點(diǎn)對(duì)稱。

本發(fā)明還提供了一種利用上述的非接觸式多線切割機(jī)切割線張力檢測裝置檢測切割線張力的方法，包括如下步驟：

1）張力—位移轉(zhuǎn)換；切割線張力通過張力臂的擺動(dòng)帶動(dòng)所述被測金屬桿的直線移動(dòng)，張力臂的擺動(dòng)角為θ，彈性元件的剛度系數(shù)為k；

2）位移非接觸測量；采用所述非接觸式探頭檢測所述被測金屬桿的直線位移量△L；

3）信號(hào)處理；所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)張力—位移關(guān)系計(jì)算求切割線張力f；其中切割線對(duì)線輪的作用力F=2·f，被測金屬桿的位移為ΔL，則ΔL與θ的關(guān)系如下：

ΔL＝L（sinθ+cosθ-1）????????（1）