CN116690817B - 一种多线切割机的排线自动纠偏装置及方法 - Google Patents
一种多线切割机的排线自动纠偏装置及方法Info
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Abstract
本发明提供一种多线切割机的排线自动纠偏装置及方法，包括PLC控制器及与PLC控制器连接的收放线辊机构、排线及纠偏机构、张力调节机构、张力监测机构；所述收放线辊机构用于切割线往复走线；所述排线及纠偏机构包括纠偏装置及排线导轮组，所述排线导轮组用于切割线走线；所述排线导轮组中首端排线导轮以所述纠偏装置驱动沿切割线走线方向具有移动量；所述首端排线导轮包括第一力传感器；所述张力检测机构包括第二力传感器，所述第二力传感器设置在所述排线导轮组中尾端排线导轮上；以所述第一力传感器与第二力传感器的力感应差值为所述纠偏装置的移动量；所述张力调节机构作用于所述排线导轮组，以使得所述切割线达到预设张力。
Description
技术领域
本申请涉及多线切割设备的技术领域，尤其涉及一种多线切割机的排线自动纠偏装置及方法。
背景技术
多线切割机在蓝宝石、太阳能硅片等硬脆材料的切片中得到了广泛的应用，金刚石切割线从放线辊放出，经过一系列导轮到达罗拉轮上，通过罗拉轮上的平行凹槽缠绕成一个等间距平行的切割线网后，再经过一系列导轮缠绕到收线辊上，电机对各辊子施加转矩使其旋转，使得金刚石切割线网能够实现高速往复运动一次性将工件切割为数百或者数千片薄片，由于多线切割机采用往复走线模式，收放线辊交替执行收、放卷动作，因此需要排线机构将切割线均匀的排在收放线辊上。但在使用过程中，会出现排线偏移的现象，切割线堆叠或者少排，造成切割线张力的不稳定，严重时还会导致断线。因此，需要一种易于控制、响应速度快、精度高的排线自动纠偏装置及方法，来实现收放线辊上切割线的均匀排布，保证设备切割张力稳定，降低断线风险。
发明内容
针对现有多线切割机中排线机构存在的偏移现象的不足，本发明所要解决的主要技术问题是提供一种多线切割机的排线自动纠偏装置及方法，能够检测切割线是否偏移，并且自动调整排线导轮的位置。
为了解决上述的技术问题，本申请提供一种多线切割机的排线自动纠偏装置及方法，采用如下的技术方案：
一种多线切割机的排线自动纠偏装置，包括PLC控制器及与PLC控制器连接的收放线辊机构、排线及纠偏机构、张力调节机构、张力监测机构；
所述收放线辊机构用于切割线往复走线；所述排线及纠偏机构包括纠偏装置及排线导轮组，所述排线导轮组用于切割线走线；所述排线导轮组中首端排线导轮以所述纠偏装置驱动沿切割线走线方向具有移动量；
所述首端排线导轮包括第一力传感器；所述张力检测机构包括第二力传感器，所述第二力传感器设置在所述排线导轮组中尾端排线导轮上；以所述第一力传感器与第二力传感器的力感应差值为所述纠偏装置的移动量；
所述张力调节机构作用于所述排线导轮组，以使得所述切割线达到预设张力。
在一较佳实施例中，所述张力调节机构包括张力摆臂；所述排线导轮组中除去首尾的其中之一导线轮固定在所述张力摆臂上；
所述张力摆臂驱动所述其中之一导线轮左右摆动，以使得所述切割线达到预设张力。
在一较佳实施例中，设置在所述张力摆臂上的所述其中之一导线轮为位于所述尾端排线导轮之后的第二个导线轮。
在一较佳实施例中，所述PLC控制器连接所述第一力传感器、第二力传感器，以实时采集第一力传感器、第二力传感器的力感应数值。
在一较佳实施例中，所述纠偏装置为丝杆滑台模组，所述丝杆滑台模组包括驱动电机、连接杆及滑台，所述首端排线导轮固定在连接杆上；
所述驱动电机驱动所述连接杆沿所述滑台长度方向移动，以使得所述首端排线导轮具有移动量。
在一较佳实施例中，所述排线及纠偏机构位于所述收放线辊机构上方，沿切割线走线方向依次设置所述纠偏装置、所述张力调节机构、所述张力监测机构。
在一较佳实施例中，所述排线导轮组的排线导轮具有一绕线部；在所述第一力传感器、第二力传感器的头部均安装其对应的排线导轮的绕线部。
一种多线切割机的排线自动纠偏方法，应用上述中任一项所述的排线自动纠偏装置；所述排线自动纠偏方法包括以下步骤：
步骤1，在设备启动后，所述张力调节机构以给定的转矩作用于所述排线导轮组，带动所述排线导轮组上的切割线，使切割线达到预设张力；
步骤2，PLC控制器通过第一力传感器与第二力传感器实时采集切割线作用在所述排线导轮组对应的排线导轮上的作用力数值；
步骤3，PLC控制器以采集的作用力数值与设定数值进行判定，判断排线导轮上的导线的偏移方向；
步骤4，PLC控制器以采集的第一力传感器与第二力传感器的作用力差值，作为纠偏装置的纠偏移动量。
在一较佳实施例中，在所述步骤2中，所述第一力传感器或第二力传感器所采集的作用力数值为具有预设张力切割线对其相应排线导轮的作用力。
在一较佳实施例中，在所述步骤4中，所述纠偏装置包括一驱动电机；所述纠偏装置为所述驱动电机的修正量。
综上所述，本申请包括以下有益效果：
本发明提供的一种基于力传感器的排线自动纠偏装置及方法，通过两个安装在不同部位的力传感器，判断切割线是否偏移，并自动纠正排线导轮位置，使得排线导轮的着线点与切割线出现位基本保持垂直状态，切割线在收放线辊上排布均匀，从而避免造成断线故障，降低断线风险，提高设备运转稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例所述排线自动纠偏装置整体结构示意图；
图2为本发明实施例所述排线导轮组结构示意图；
图3为本发明实施例所述张力监测机构结构示意图；
图4为本发明实施例所述金刚石切割线缠绕情况示意图；
图5为本发明实施例所述排线向前偏移情况示意图；
图6为本发明实施例所述排线向后偏移情况示意图。
附图标记说明：1、收放线辊伺服电机；2、伺服电机支座；3、联轴器；4、轴承支座；5、线辊；6、排线伺服电机；7、丝杆滑台模组；8、连接杆；9、排线导轮组；10、金刚石切割线；11、其中之一的排线导轮；12、张力摆臂；13、张力摆臂伺服电机；14、储线室机架板；15、过轮；16、张力监测机构；17、衔接杆；18、导线轮。
9、排线导轮组；901、首端排线导轮安装盖板；902、首端排线导轮；903、第一安装螺母；904、第一力传感器；905、第一力传感器出线口。
16、张力监测机构；1601、尾端排线导轮安装盖板；1602、尾端排线导轮；1603、第二安装螺母；1604、固定座；1605、第二力传感器；1606、第二力传感器出线口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，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，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图1－6对本申请作进一步详细说明。
如图1－4所示，一种多线切割机的排线自动纠偏装置由收放线辊机构、排线及纠偏机构、张力调节机构、张力监测机构16组成。其中收放线辊机构上的收放线辊5通过两个轴承支座4固定，收放线辊伺服电机1固定在伺服电机支座2上，通过联轴器3将收放线辊5与收放线辊伺服电机1轴相连接。
排线及纠偏机构固定在收放线辊机构上方，排线及纠偏机构中的丝杆滑台模组7通过螺栓固定在储线室机架板14上，排线伺服电机6轴伸端固定在丝杆滑台模组7的法兰座上，通过联轴器与连接杆轴连接，连接杆8安装在丝杆滑台模组7的滑台上。
排线及纠偏机构中的排线导轮组，其中其首端排线导轮902借助首端排线导轮安装盖板901安装于第一力传感器904头部，并通过第一力传感器904上的两个第一安装螺母903将排线导轮组9的首端排线导轮902安装于丝杆滑台模组7的连接杆8上。
张力调节机构位于排线及纠偏机构左部，张力摆臂伺服电机13通过螺栓固定在多线切割机储线室机架板14上，排线导轮组9的其中之一的排线导轮11的轴承内圈套在张力摆臂12上，张力摆臂12通过螺钉固定在电机轴上，且其中之一的排线导轮11与首端排线导轮902位于同一水平线上。
排线导轮组9剩余的排线导轮为过轮15，过轮15固定在收放线辊机构左上方，张力监测机构16与过轮15位于一条垂直线，处于其正下方。排线导轮组9的尾端排线导轮1602借助尾端排线导轮安装盖板1601安装于第二力传感器1605头部，并通过第二力传感器1605上的两个第二安装螺母1603将张力监测机构16安装于固定座1604上，并固定在机架板上。衔接杆17上装有导线轮18，并固定在机架板14的最左部，导线轮18的线槽与尾端排线导轮1602的线槽相切。
金刚石切割线10从收放线辊5引出，缠绕到排线及纠偏机构上的首端排线导轮902，再水平连接到其中之一的排线导轮11上，随后缠绕到过轮15上，垂直从过轮15引出，绕到张力监测机构16的尾端排线导轮1602线槽里，最后引到衔接杆17上的导线轮18，依次完成切割线走线。
如图4，进一步的，在上述技术方案中，在没有发生偏移的情况下，收放线辊5与首端排线导轮902之间的切割线段1001应当处于垂直线上。首端排线导轮902与张力摆臂上的其中之一的排线导轮11之间的切割线段1002为水平，与切割线段1001呈90度。过轮15与张力监测机构16上的尾端排线导轮1602之间的切割线段1003始终在垂线上。衔接杆17上的导线轮18与张力监测机构16上的尾端排线导轮1602之间的切割线段1004位于水平线上，与切割线段1003始终呈90度。
在本实施例中，多线切割机的排线自动纠偏包括PLC控制器，第一力传感器904、第二力传感器1605、伺服电机通过现场总线与PLC控制器实现电连接。
一种多线切割机的排线自动纠偏方法，包括以下步骤：
(1)张力调节机构上的张力摆臂伺服电机13通过给定转矩来驱动张力摆臂12带动排线导轮组9上的金刚石切割线，使金刚石切割线达到预设张力；
(2)安装于排线及纠偏机构上的第一力传感器904和安装于张力监测机构16上的第二力传感器1605采集出切割线在其对应的对排线导轮上的作用力数值；
(3)PLC控制器通过比对两个力传感器所采集到的数值，判断排线导轮上的金刚石切割线是向前还是向后偏移；
(4)根据两个力传感器所采集到的数值的差值，得到纠偏装置的纠偏量。
其中，所述步骤(2)中的力传感器是由具有预设张力的切割线对排线导轮施加作用力，使得力传感器上的应变材料受力变形，采集出切割线的作用力数值。
所述步骤(3)中的力传感器采集数值通过现场总线传给PLC控制器。
所述步骤(4)中的纠偏量作为纠偏装置的驱动电机的修正量，PLC将修正后的指令通过总线发送给纠偏装置的驱动电机。
本发明的排线自动纠偏方法的具体工作流程是：
设备运行时，所述张力摆臂伺服电机13根据设定张力值给定转矩来驱动张力摆臂12带动其中之一的排线导轮11上的金刚石切割线10，使金刚石切割线具有一定张力，切割线实际张力值记为F实际；所述收放线辊伺服电机1驱动收放线辊正转或反转，将其上面的金刚石切割线10收回或放出，同时所述排线伺服电机6驱动丝杆滑台模组7使其上面的连接杆8向左或向右做往复直线运动，带动安装于连接杆8上首端排线导轮902，使得金刚石切割线能够逐圈排布在收放线辊上或逐圈放出切割线。所述安装于排线及纠偏机构上的第一力传感器904和安装于张力监测机构16上的第二力传感器1605实时采集出各自切割线作用力数值F排线、F监测，并通过现场总线将其采集数值传给PLC控制器。所述张力监测机构16上的尾端排线导轮1602的两端的切割线呈90°，则其第二力传感器1605采集值应为所述首端排线导轮902的两端切割线在如图4理想状态下也呈90°，其第一力传感器904采集值也应为
由于误差，所述切割线段1001并不能绝对的垂直，会发生图5、6所示的向左或者向右偏移。此时，安装于排线及纠偏机构上的第一力传感器904所测得的切割线对排线导轮作用力F排线会由于角度改变而发生变化，在PLC控制器中将F排线与F监测进行对比，当F排线>F监测，为排线导轮组向右偏移即图5所示情况；当F排线<F监测，为排线导轮组向左偏移即图6所示情况。设备运行过程中，切割线的实际张力可由张力监测机构16上的第二力传感器1605实际采集并换算得，其值如图5、6所示，将排线导轮两端切割线对导线轮18的实际作用合力F排线与切割线实际张力F实际之间的夹角记为θ，切割线段1001与收放线辊上轴线之间的夹角则为2θ，通过公式求得排线导轮与收放线辊上轴线的垂直距离H在设备安装后便确定，是已知的，因此可以推算出排线导轮所需的纠偏量X，令向左向纠偏为正，右向纠偏为负，得PLC控制器将计算得到的纠偏量X通过现场总线发送给排线伺服电机6，排线伺服电机6驱动丝杆滑台模组7将完成排线导轮组9的位置调节，实现排线的自动纠偏。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多线切割机的排线自动纠偏装置，其特征在于；包括PLC控制器及与PLC控制器连接的收放线辊机构、排线及纠偏机构、张力调节机构、张力监测机构；
所述收放线辊机构用于切割线往复走线；所述排线及纠偏机构包括纠偏装置及排线导轮组，所述排线导轮组用于切割线走线；所述排线导轮组中首端排线导轮以所述纠偏装置驱动沿切割线走线方向具有移动量；
所述首端排线导轮包括第一力传感器；所述张力监测机构包括第二力传感器，所述第二力传感器设置在所述排线导轮组中尾端排线导轮上；以所述第一力传感器与第二力传感器的力感应差值为所述纠偏装置的移动量；
所述张力调节机构作用于所述排线导轮组，以使得所述切割线达到预设张力。
2.根据权利要求1所述的一种多线切割机的排线自动纠偏装置，其特征在于；所述张力调节机构包括张力摆臂；所述排线导轮组中除去首尾的其中之一导线轮固定在所述张力摆臂上；
所述张力摆臂驱动所述其中之一导线轮左右摆动，以使得所述切割线达到预设张力。
3.根据权利要求2所述的一种多线切割机的排线自动纠偏装置，其特征在于；设置在所述张力摆臂上的所述其中之一导线轮为位于所述尾端排线导轮之后的第二个导线轮。
4.根据权利要求1所述的一种多线切割机的排线自动纠偏装置，其特征在于；所述PLC控制器连接所述第一力传感器、第二力传感器，以实时采集第一力传感器、第二力传感器的力感应数值。
5.根据权利要求1所述的一种多线切割机的排线自动纠偏装置，其特征在于；所述纠偏装置为丝杆滑台模组，所述丝杆滑台模组包括驱动电机、连接杆及滑台，所述首端排线导轮固定在连接杆上；
所述驱动电机驱动所述连接杆沿所述滑台长度方向移动，以使得所述首端排线导轮具有移动量。
6.根据权利要求1所述的一种多线切割机的排线自动纠偏装置，其特征在于；所述排线及纠偏机构位于所述收放线辊机构上方，沿切割线走线方向依次设置所述纠偏装置、所述张力调节机构、所述张力监测机构。
7.根据权利要求1所述的一种多线切割机的排线自动纠偏装置，其特征在于；所述排线导轮组的排线导轮具有一绕线部；在所述第一力传感器、第二力传感器的头部均安装其对应的排线导轮的绕线部。
8.一种多线切割机的排线自动纠偏方法，其特征在于；应用权利要求1－7中任一项所述的排线自动纠偏装置；所述排线自动纠偏方法包括以下步骤：
步骤1，在设备启动后，所述张力调节机构以给定的转矩作用于所述排线导轮组，带动所述排线导轮组上的切割线，使切割线达到预设张力；
步骤2，PLC控制器通过第一力传感器与第二力传感器实时采集切割线作用在所述排线导轮组对应的排线导轮上的作用力数值；
步骤3，PLC控制器以采集的作用力数值与设定数值进行判定，判断排线导轮上的导线的偏移方向；
步骤4，PLC控制器以采集的第一力传感器与第二力传感器的作用力差值，作为纠偏装置的纠偏移动量。
9.根据权利要求8所述的一种多线切割机的排线自动纠偏方法，其特征在于；在所述步骤2中，所述第一力传感器或第二力传感器所采集的作用力数值为具有预设张力切割线对其相应排线导轮的作用力。
10.根据权利要求8所述的一种多线切割机的排线自动纠偏方法，其特征在于；在所述步骤4中，所述纠偏装置包括一驱动电机；所述纠偏装置为所述驱动电机的修正量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 362000 North China Road, Dongcheng, Fengze District, Quanzhou City, Fujian Province, 269 Patentee after: HUAQIAO University Country or region after: China Patentee after: Huaqiao University Nan'an Intelligent Manufacturing Research Institute Address before: 362000 North China Road, Dongcheng, Fengze District, Quanzhou City, Fujian Province, 269 Patentee before: HUAQIAO University Country or region before: China Patentee before: Nan'an Huada Stone Industry Technology Research Institute |