專利名稱：多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多線切割機(jī)收、放線裝置中鋼線自動(dòng) 跟蹤控制裝置。
二、 背景技術(shù)多線切割機(jī)是一種利用細(xì)鋼線切割單晶硅、多晶硅等硬材 料的一種機(jī)器，鋼線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是由主輥輪、兩個(gè)收放線輪、張力輪等組成， 由于在切割過程中，鋼線周期性地高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且有加減速過程，每個(gè)線 輪在一個(gè)周期內(nèi)都要進(jìn)行收線和放線過程，由于收、放線輪的直徑是變化的， 收、放線輪的角速度也是變化的，這樣就必須保證鋼線在收放線輪上均勻排布。
由于鋼線在一個(gè)循環(huán)周期的運(yùn)動(dòng)過程是速度從0加速到最大速度一-勻速 運(yùn)動(dòng)一-速度減速到O---反向加速到最大速度---反向勻速運(yùn)動(dòng)一反向減速到0—-循 環(huán)結(jié)束。其中正向勻速時(shí)間比反向勻速時(shí)間長，以保證每個(gè)循環(huán)有新進(jìn)線量， 兩個(gè)線輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和鋼線的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相類似，角速度隨直徑變化自動(dòng)調(diào)整。 以前多線切割機(jī)在切割單晶硅、多晶硅等硬材料的生產(chǎn)過程中，收、放線裝置 都是采用普通齒輪減速電機(jī)調(diào)速，這種電機(jī)速度響應(yīng)慢，瞬時(shí)換向性能差，由 于線輪的頻繁正反向運(yùn)動(dòng)及角速度的變化，往往會(huì)使鋼線在線輪上不能均勻纏 繞，進(jìn)而造成收、放線輪上鋼線呈紡錘形排布，甚至?xí)?dǎo)致鋼線斷線，使硅片 破碎，造成較大經(jīng)濟(jì)損失。
三、 實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種多線切割機(jī)收、放線裝置中鋼線 自動(dòng)跟蹤控制裝置，目的是保證鋼線在線輪收線或放線的換向運(yùn)動(dòng)中保證鋼線 在線輪上緊密均勻排布，減少鋼線斷線幾率，提高機(jī)器可靠性。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案
一種多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，其中收線和放線裝置均 采用包括伺服電機(jī)以及齒輪、齒條在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在與所述齒條聯(lián)動(dòng)連接的 移動(dòng)平臺(tái)上安裝有兩個(gè)觸輪，在所述移動(dòng)平臺(tái)上與每個(gè)觸輪聯(lián)動(dòng)各設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器的編碼軸連接觸輪，每個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號連接控 制器，所述控制器控制連接伺服電機(jī)。
所述的多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，控制器含有CPU處理 器、輸入模塊、輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊，輸入模塊連接CPU處理器，旋轉(zhuǎn)
編碼器輸出連接控制器中的高速計(jì)數(shù)器模塊，高速計(jì)數(shù)器模塊輸出信號連接
CPU處理器，CPU處理器連接輸出模塊，輸出模塊控制連接伺服電機(jī)。這些模
塊插接在一個(gè)帶有電源的基板上，基板上印制有電源線和數(shù)據(jù)總線，各個(gè)模塊 通過基板上的電源線和數(shù)據(jù)總線連接起來。
輸入模塊接收外部開關(guān)量信號(按鈕、感應(yīng)開關(guān)等)，高數(shù)計(jì)數(shù)器接收編碼
器脈沖信號，這兩種信號通過基板上的數(shù)據(jù)總線傳送到CPU模塊，經(jīng)CPU邏輯
運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算后，發(fā)出信號經(jīng)基板上的數(shù)據(jù)總線傳送到輸出模塊，輸出模塊 發(fā)出信號控制外部電機(jī)等執(zhí)行元件。
所述的多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，控制器可以直接采用
可編程序控制器PLC，旋轉(zhuǎn)編碼器編碼信號接入可編程序控制器PLC的高速計(jì) 數(shù)器模塊，可編程序控制器PLC的輸出模塊控制連接伺服電機(jī)，控制伺服電機(jī) 的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，分別由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號決定。 所述的多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出編碼 信號輸入到控制器的高速計(jì)數(shù)器模塊，高速計(jì)數(shù)器內(nèi)每個(gè)通道有一個(gè)標(biāo)志寄存 器，當(dāng)CPU處理器檢測到有計(jì)數(shù)值時(shí)，標(biāo)志寄存器標(biāo)志位置l，否則置O， CPU 處理器通過編程軟件判斷標(biāo)志寄存器的標(biāo)志位，若標(biāo)志寄存器的標(biāo)志位數(shù)值是 1，則通過輸出模塊發(fā)出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)信號，控制伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
所述鋼線自動(dòng)跟蹤控制裝置，在線輪電機(jī)換向旋轉(zhuǎn)且鋼線偏離緊密排列軌 道時(shí)，鋼線觸及其中一個(gè)觸輪帶動(dòng)其連接的旋轉(zhuǎn)編碼器編碼，控制器根據(jù)接收 的編碼信號，控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；當(dāng)鋼線向另一個(gè)方 向偏離排列軌道時(shí)，鋼線觸及另外一個(gè)觸輪帶動(dòng)其連接的旋轉(zhuǎn)編碼器編碼，控 制器根據(jù)接收的編碼信號，控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。從 而自動(dòng)校正鋼線在收、放線裝置中的位置，使鋼線在收、放線裝置中緊密均勻 排布。本實(shí)用新型的積極有益效果
1、 本實(shí)用新型多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，使鋼線在多線 切割機(jī)收、放線輪上均勻緊密排布，使得多線切割機(jī)收、放線裝置因收、放線 不均而造成斷線減少95%以上，提高了機(jī)器可靠性。
2、 本實(shí)用新型多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，有效地保證了
鋼線在線輪收線或放線的換向運(yùn)動(dòng)中鋼線在線輪上緊密均勻排布，迸而保證了 多線切割機(jī)對單晶硅、多晶硅等硬材料的切割質(zhì)量，增加了經(jīng)濟(jì)效益，具有較 好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
四、


圖l:本實(shí)用新型多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖
五具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見圖l。本實(shí)施例多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置 中，收線和放線裝置均均采用包括伺服電機(jī)2以及齒輪3、齒條l在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)，在與齒條1聯(lián)動(dòng)連接的移動(dòng)平臺(tái)4上安裝有兩個(gè)觸輪5，在所述移動(dòng)平臺(tái)上 與每個(gè)觸輪聯(lián)動(dòng)各設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器6，旋轉(zhuǎn)編碼器的編碼軸連接觸輪，每個(gè) 旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號連接到控制器9，所述控制器9控制連接伺服電機(jī)2。圖 中8為放線輪，7為收線輪。
所述控制器含有CPU處理器、輸入模塊、輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊，輸 入模塊連接CPU處理器,旋轉(zhuǎn)編碼器輸出信號連接控制器中的高速計(jì)數(shù)器模塊， 高速計(jì)數(shù)器模塊輸出信號連接CPU處理器，CPU處理器連接輸出模塊，輸出模 塊控制連接伺服電機(jī)。這些模塊插接在一個(gè)帶有電源的基板上，基板上印制有 電源線和數(shù)據(jù)總線，各個(gè)模塊通過基板上的電源線和數(shù)據(jù)總線連接起來。輸入 模塊接收外部一些開關(guān)量信號(按鈕、感應(yīng)開關(guān)等)，高數(shù)計(jì)數(shù)器接收外部脈沖 信號(編碼器信號)，這兩種信號通過基板上的數(shù)據(jù)總線傳送到CPU模塊，經(jīng) CPU邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算后，發(fā)出信號經(jīng)基板上的數(shù)據(jù)總線傳送到輸出模塊， 輸出模塊發(fā)出信號控制外部電機(jī)等執(zhí)行元件。
實(shí)施例二參見圖l。多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，控制器 直接采用帶有高速計(jì)數(shù)器模塊的可編程序控制器PLC，旋轉(zhuǎn)編碼器編碼信號接入可編程序控制器PLC的高速計(jì)數(shù)器模塊，可編程序控制器PLC的輸出模塊控 制連接伺服電機(jī)，控制伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向分別由兩 個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號決定。
本實(shí)用新型多線切割機(jī)自動(dòng)收、放線裝置中鋼線自動(dòng)跟蹤控制裝置，收、 放線裝置分別采用伺服電機(jī)和齒輪、齒條驅(qū)動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)，在移動(dòng)平臺(tái)上安裝有 兩個(gè)觸輪，鋼線從兩個(gè)觸輪中間穿過，移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)鋼線在兩個(gè)線輪軸向方移 動(dòng)，通過在移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置兩個(gè)與觸輪聯(lián)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)編碼器，每個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的 編碼軸連接一個(gè)觸輪，旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號通過導(dǎo)線與一控制器連接，控制 器控制連接伺服電機(jī)，通過控制器分別根據(jù)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器來決定伺服電機(jī)的 運(yùn)動(dòng)方向，自動(dòng)校正鋼線在收、放線裝置中的位置，使鋼線在收、放線裝置中 緊密均勻排布，1)在線輪電機(jī)換向旋轉(zhuǎn)且鋼線偏離緊密排列軌道時(shí)，鋼線觸及 其中一個(gè)觸輪并同時(shí)帶動(dòng)其連接的旋轉(zhuǎn)編碼器編碼，控制器根據(jù)接收的編碼信 號控制伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，即 當(dāng)其中編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)，控制器控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向一個(gè)方向(正向或 反向)旋轉(zhuǎn)，來修正鋼線在線輪上的位置；2)當(dāng)鋼線向另一個(gè)方向偏離排列軌 道時(shí)，鋼線觸及另外一個(gè)觸輪并帶動(dòng)其連接的旋轉(zhuǎn)編碼器編碼，控制器根據(jù)接 收的編碼信號，控制伺服電機(jī)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)向另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，來修 正鋼線在線輪上的位置。
控制器或可編程序控制器PLC同時(shí)根據(jù)線輪的角速度w和繞線間隙S對伺 服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度V進(jìn)行運(yùn)算，輸出速度信號給伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，控制伺服 電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度，以適應(yīng)線輪不同角速度的變化，伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度按式V-o^S 進(jìn)行計(jì)算，式中線輪角速度co是根據(jù)裝在線輪電機(jī)上的編碼器輸入到控制器 的信號測得的，繞線間距S為人工從操作臺(tái)設(shè)定的常數(shù)。
權(quán)利要求1、一種多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，其中收線和放線裝置均采用包括伺服電機(jī)以及齒輪、齒條在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在與所述齒條聯(lián)動(dòng)連接的移動(dòng)平臺(tái)上安裝有兩個(gè)觸輪，其特征是在所述移動(dòng)平臺(tái)上與每個(gè)觸輪聯(lián)動(dòng)各設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器的編碼軸連接觸輪，每個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號連接控制器，所述控制器控制連接伺服電機(jī)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，其 特征是所述控制器含有CPU處理器、輸入模塊、輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊， 輸入模塊連接CPU處理器，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出連接控制器中的高速計(jì)數(shù)器模塊，高速計(jì)數(shù)器模塊輸出信號連接CPU處理器，CPU處理器控制連接輸出模塊，輸出模塊控制連接伺服電機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制裝置，其 特征是控制器采用可編程序控制器PLC,旋轉(zhuǎn)編碼器編碼信號接入可編程序 控制器PLC的高速計(jì)數(shù)器模塊，可編程序控制器PLC的輸出模塊控制連接伺服 電機(jī)，控制伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多線切割機(jī)收、放線裝置中鋼線自動(dòng)跟蹤控制裝置。自動(dòng)收、放線裝置分別采用伺服電機(jī)和齒輪、齒條驅(qū)動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)，在所述移動(dòng)平臺(tái)上安裝兩個(gè)觸輪，鋼線從兩個(gè)觸輪中間穿過，移動(dòng)平臺(tái)上與兩個(gè)觸輪聯(lián)動(dòng)分別設(shè)有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器連接控制器，控制器連接伺服電機(jī)，通過控制器分別由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器來決定伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，從而自動(dòng)校正鋼線在收、放線裝置中的位置，使鋼線在收、放線裝置中緊密均勻排布。本實(shí)用新型多線切割機(jī)鋼線收、放線自動(dòng)跟蹤控制方法及裝置，使得多線切割機(jī)收、放線裝置因收、放線不均而造成斷線減少95％以上，提高了機(jī)器可靠性，保證了多線切割機(jī)對單晶硅、多晶硅等硬材料的切割質(zhì)量，增加了經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號B28D5/04GK201380553SQ20092008971
公開日2010年1月13日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者倪永帥, 孟紅軍, 張萬進(jìn), 胡蓬輝 申請人:新鄉(xiāng)市華盛天龍數(shù)控設(shè)備有限公司