CN102179880A - 多线切割机 - Google Patents

Abstract

本发明是对单晶硅和水晶等脆硬电子材料进行切割的多线切割机，切割线速度最高达到每分钟400米，切割线往复使用率高，有效的降低了生产成本。它包括三个平行的刻有环槽的槽轮、放线机构、收线机构、工作台、储线机构等，储线机构包括往复移动机构和均套装有多个滑轮的左固定滑轮轴、左移动滑轮轴、右固定滑轮轴、右移动滑轮轴；在往复移动机构的带动下，左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离变化时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离作相反的变化；切割丝从新线轮绕出，依次绕过左固定滑轮轴和左移动滑轮轴上的滑轮，再依次从三个槽轮的环槽绕过，再依次绕过右固定滑轮轴和右移动滑轮轴上的滑轮，绕入收线轮。

Description

多线切割机

技术领域

本发明涉及一种多线切割机，它主要用于切割单晶硅、多晶硅、水晶、人造宝石等脆硬的非金属材料。

背景技术

目前的多线切割机，主要包括槽轮、放线机构，收线机构、工作台、切割丝、喷涂装置、排线装置。

槽轮有三个，相互平行，其中一个槽轮为在主轴电机带动下转动的主动槽轮，其余为通过同步带与主动槽轮联动的从动槽轮。槽轮上均刻有环槽，任意相邻个两个环槽之间的距离相等。放线机构，包括放线伺服电机、在放线伺服电机的带动下转动的新线轮、放线控制机构。收线机构，包括收线伺服电机、在收线伺服电机的带动下转动的收线轮、收线控制机构。

放线控制装置包括一个放线浮动辊，放线浮动辊设置在一个放线摆杆上，放线摆杆的一端固定在一根放线转轴上，放线摆杆与使得放线摆杆绕放线转轴摆动的放线张力弹簧相连；放线转轴与检测该放线转轴转动角度的放线角度传感器相连，放线角度传感器的输出接放线伺服电机。

收线控制装置包括一个收线浮动辊，收线浮动辊设置在一个收线摆杆上，收线摆杆的一端固定在一根收线转轴上，收线摆杆与使得收线摆杆绕收线转轴摆动的收线张力弹簧相连；收线转轴与检测该收线转轴转动角度的收线角度传感器相连，收线角度传感器的输出接收线伺服电机。

所述切割丝从新线轮绕出，经放线浮动辊后，再依次从三个槽轮上的环槽绕过，再经收线浮动辊、排线装置绕入收线轮。

在两个槽轮之间的下部的、用于放置被切割工件的工作台，可在升降机构的带动下在垂直于前述两个槽轮轴线的方向上升降。

放线伺服电机为转矩控制，它和放线张力弹簧共同控制放线轮至槽轮之间的切割丝(也可称之为放线段切割丝)的张力；收线伺服电机为转矩控制，它和收线张力弹簧共同控制槽轮至收线轮之间的切割丝(也可称之为收线段切割丝)的张力。

切割丝一般为普通钢丝，很少采用金刚石钢丝。喷涂装置用于向切割丝喷涂线切割油与研磨材料微粉混合搅拌而成的金刚石砂浆。

工作时，放线伺服电机、收线伺服电机、主轴电机先同时正方向(如顺时针)转动，三个槽轮也正方向转动，工作台两侧的两个槽轮之间的切割丝即正方向直线移动；然后，放线伺服电机、收线伺服电机、主轴电机再同时反方向(如逆时针)转动，三个槽轮也反方向转动，工作台两侧的两个槽轮之间的切割丝即反方向直线移动。在工作台两侧的两个槽轮之间的切割丝直线移动的同时，工作台带动工件作进给运动，切割丝就对工件进行切割。

现有的多线切割机的不足。放线轮和收线轮是根据放线轮和收线轮上的绕线量的变化在不断改变速度的，所以在控制收线伺服电机、放线伺服电机时都是使用的转矩控制。可是，因为三根槽轮部正反转启动速度必须和放线轮、收线轮同步(线速度相等)，为了使得三根槽轮有较高的转动速度以提高切削效率，就必须延长主轴电机的加减速时间，来配合转矩控制的收线伺服电机、放线伺服电机的加减速反应较慢的问题，也就是说，主轴电机的加减速时间较长。而且，为了与放线轮、收线轮同步转动，主轴电机在启动和停止过程中速度不稳定(会出现较大的波动)。由于主轴电机的加速和减速的时间长，启动和停止时的线速度不稳定，切割时容易产生线痕片，降低了产品的质量。如果在正反转启动和停止时减少加减速时间，又容易产生断线；所以一般槽轮启动或停止时间为5-6秒，槽轮正反转动作最多就在每分钟5-6次以内，切割效率很低。

发明内容

本发明的目的是提供一种切割丝可以有较快的切割丝速度，切割效率高的多线切割机。

本发明的多线切割机，包括：

三个平行的槽轮，均刻有环槽，在主轴电机带动下顺时针或逆时针转动；相邻两个环槽之间的距离相等；

放线机构，包括放线电机、在放线电机的带动下转动的新线轮、放线控制装置；放线控制装置的输出接放线电机，以控制放线电机的转动；

收线机构，包括收线电机、在收线电机的带动下转动的收线轮、收线控制装置；收线控制装置的输出接收线电机，以控制收线电机的转动；

工作台，用于放置被切割的工件，在两个槽轮之间的下部，可在垂直于前述两个槽轮轴线的方向上升降；

切割丝；

储线机构，包括左固定滑轮轴、左移动滑轮轴、右固定滑轮轴、右移动滑轮轴、往复移动机构；左固定滑轮轴、右固定滑轮轴上分别套装有n+1个左定滑轮、n+1个右定滑轮；左移动滑轮轴、右移动滑轮轴上分别套装有n个左动滑轮、n个右动滑轮；左移动滑轮轴和右移动滑轮轴共同设置在往复移动机构上，在往复移动机构的带动下，左移动滑轮轴和右移动滑轮轴分别相对于左固定滑轮轴和右固定滑轮轴往复移动，且左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离变化时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离作相反的变化；n≥1；

所述切割丝从新线轮绕出；经一个左定滑轮、一个左动滑轮，再经另一个左定滑轮、另一个左动滑轮，如此反复，经各个左定滑轮和左动滑轮、并从最后一个左定滑轮上绕出；，再依次从三个槽轮上的环槽绕过，经一个右定滑轮、一个右动滑轮，再经另一个右定滑轮、另一个右动滑轮，如此反复，经各个右定滑轮和右动滑轮、并从最后一个右定滑轮上绕出；再绕入收线轮。

本发明的有益效果：

本发明相对于现有技术，增加了储线机构。往复移动机构动作，带动左移动滑轮轴和右移动滑轮轴一起移动(但方向相反)。由于左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离变化时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离作相反的变化；也就是说，左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离增大时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离减小，此时槽轮顺时针转动；左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离减小时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离增大，此时槽轮逆时针转动。三个槽轮转动带动切割丝移动的距离与储线机构的储线量(往复移动机构的行程a*2n＝2na)基本相同。

具体地说，左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离增大一个行程a时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离减小一个行程a。此时由于右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离减小a而释放切割丝长度为2na，同时由于左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离增大一个行程a而收取切割丝长度为2na，此时槽轮顺时针转动带动切割丝移动的距离也是2na。同理，左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离减小一个行程a时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴增大一个行程a。此时由于左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离减小a而释放切割丝长度为2na，同时由于右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离增大一个行程a而收取切割丝长度为2na，此时槽轮逆时针转动带动切割丝移动的距离也是2na。

因此，槽轮顺时针或逆时针转动，放线电机和放线轮、收线电机和收线轮都基本不动或者有较小的转动。也就是说，通过储线机构中的往复移动机构和槽轮共同作用，使得切割丝反复移动，对工件进行切割。主轴电机无需与放线电机和收线电机同步转动，在切割丝以较快的线速度对工件切割时，放线电机和收线电机都基本不动或者有较小的转动，主轴电机的启停时间可以缩短至0.2秒，同时，切割线速度可达到每分钟400米，切割效率高。

上述的多线切割机，往复移动机构的行程为a，左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离增大a时，放线轮转动放出切割丝的长度即放线量为c，三个槽轮顺时针转动带动切割丝移动的距离为2na-c，收线轮转动绕进切割丝的长度即收线量为c；左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离减小a时，放线轮转动放出切割丝的长度即放线量为d，三个槽轮逆时针转动带动切割丝移动的距离为2na+d，收线轮转动绕进切割丝的长度即收线量为d。

下面描述这样改进的效果。为描述的简便，将槽轮转动带动切割丝移动的距离简称为槽轮转动的线距离，将左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离简称为左移动滑轮轴距离，将右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离简称为右移动滑轮轴距离。

当三根槽轮逆时针转动时，储线机构动作，左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴距离减少a，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴距离增大a；槽轮转动的线距离为2na+d，即三根槽轮部需要转取和送出切割丝长度为2na+d。而储线机构因左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴距离减少a提供的切割丝长度为2na，缺少的长度为d的切割丝由新线轮提供。储线机构因右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴距离增大a而收取的切割丝长度为2na，多出的长度为d的切割丝由收线轮收取。(2na+d)÷切割线速度＝主轴电机运转时间＝储线机构的左(右)移动滑轮轴行走距离a的时间＝收(放)线电机运转时间，这时收(放)线伺服电机速度很慢。

同理，当三根槽轮顺时针转动时，储线机构动作，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴距离减少a，左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴距离增大a；槽轮转动的线距离为2na-c，即三根槽轮部需要转取和送出切割丝长度为2na-c。而储线机构因右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴距离减少a提供的切割丝长度为2na，多出的长度为c的切割丝由收线轮收取。储线机构因左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴距离增大a需要收取的切割丝长度为2na，缺少的长度为c的切割丝由放线轮提供。(2na-c)÷切割线速度＝主轴电机运转时间＝储线机构的左(右)移动滑轮轴行走距离a的时间＝收(放)线电机运转时间，这时收(放)线伺服电机速度很慢。

这样，不论槽轮正方向或反方向转动，带动切割丝正方向或反方向移动而工作时，均会有新的切割丝补入，切割丝使用磨损慢，不易断裂，使用时间长，成本低。因此本多线切割机的切割丝可以长时间使用，不易断裂。而且，槽轮逆时针或顺时针转动速度可以很快，收(放)线伺服电机速度却很慢，两者线速度不同步。主轴电机可以快速启停，而收(放)线伺服电机可以慢慢启停，切割丝不会断线。主轴电机在启动和停止过程中速度不会出现较大的波动，加上切割线速度较快，切割的产品质量高。

上述的多线切割机，c＝d；c/2na＝(2-16)％。也就是说，切割丝正方向或反方向每移动一次，补入的切割丝的长度大约是储线量的(2-16)％。每次补入切割丝的长度太长，切割丝利用率不足；每次补入切割丝的长度太短，切割丝磨损较快，易断裂。本多线切割机一次切割消耗钢丝少，整卷钢丝使用寿命长，有效的降低了生产成本。

上述的多线切割机，所述切割丝为普通钢丝或金刚石钢丝，所述多线切割机还包括向缠绕在槽轮上的切割丝喷途冷却液或金刚石砂浆的喷涂装置。一般地，所述切割丝为普通钢丝，向普通钢丝喷途金刚石砂浆。所述切割丝为金刚石钢丝，向金刚石钢丝喷途冷却液。冷却液、金刚石砂浆(线切割油与研磨材料微粉混合搅拌而成)、喷涂装置属于现有技术，不再描述。

上述的多线切割机，往复移动机构包括往复电机、被动轮、在往复电机的带动下转动的主动轮、连接主动轮和被动轮的同步带，左移动滑轮轴和右移动滑轮轴分别固定在位于主动轮和被动轮两侧的同步带上。但是如果仅仅把左移动滑轮轴和右移动滑轮轴固定在同步带上，在同步带移动时，同步带难免有摆动现象，这样，左移动滑轮轴和右移动滑轮轴就会随着同步带摆动，导致切割丝的长度会出现意料不到的偏差，为此，作为进一步改进，它还包括与位于主动轮和被动轮两侧的同步带平行的左导轨和右导轨，左移动滑轮轴和右移动滑轮轴分别通过左滑板和右滑板固定在同步带上；左滑板和右滑板分别滑动设置在左导轨和右导轨上。这样，由于左导轨和右导轨对左滑板和右滑板的导向作用，左滑板和右滑板只能沿着平行于同步带的左导轨和右导轨移动，左移动滑轮轴和右移动滑轮轴就不会在垂直于其移动的方向上摆动，切割丝的长度控制更加精确。

上述的多线切割机，三个槽轮中一个槽轮为在主轴电机带动下转动的主动槽轮，另外两个槽轮为通过切割丝带动的从动槽轮。

上述的多线切割机，它还包括主要由沿着平行于收线轮的轴向往复移动的排线杆、转动设置在排线杆上的排线轮、带动排线杆往复移动的排线电机组成的排线装置，从右固定滑轮轴上的滑轮绕出的切割丝经排线轮绕入收线轮。在收线轮收线时，收线轮每转动一周，排线杆即沿着平行于收线轮的轴向移动一次(步进)。排线轮在排线杆的带动下从收线轮轴线的一端移动至另一端后，就再从收线轮轴线的另一端移动至一端。如此反复，这样，就把切割丝均匀到缠绕到收线轮的外周上。

上述的多线切割机，它还包括中间张力控制装置，中间张力控制装置包括一个中间浮动辊，由中间张力伺服电机带动的主动中间固定辊、从动中间固定辊；中间浮动辊设置在一个中间摆杆上，中间摆杆的一端固定在一根中间转轴上；中间摆杆与使得中间摆杆绕中间转轴摆动的中间张力弹簧相连；中间转轴与检测该中间转轴转动角度的中间角度传感器相连，中间角度传感器的输出接中间张力伺服电机；从最后一个右定滑轮上绕出的切割丝经中间浮动辊后再反复绕过主动中间固定辊和从动中间固定辊，再绕入收线轮。

中间张力控制装置的工作过程：中间张力伺服电机采用转矩控制模式运行，如果切割丝的张力发生变化，中间张力弹簧即使得中间摆杆摆动，中间摆杆即带动中间转轴转动(摆动)，中间角度传感器即检测到中间转轴的角度变化，中间角度传感器即发出信号给中间张力伺服电机，使得其转动，使切割丝绕出或绕入主动中间固定辊和从动中间固定辊，使得切割丝张力保持基本不变。

本中间张力控制装置的另外一个作用是：拆除收线轮废线比较方便。下面简述其过程。由于放线轮绕制的未用过的切割丝(新线)比较紧，而收线装置在把用过的切割丝(费线)绕入收线轮上时比较松，所以一般会出现收线轮上的费线已经绕满时，放线轮上的新线还未用完。这时就需要拆除收线轮上的废线这样，就必须在收线轮处把切割丝剪断。如果没有中间张力控制装置，在剪断收线轮处切割线时，就必须用手拉住切割丝，然后把切割丝绕入更换后的收线轮上。如果有本中间张力控制装置，更换收线轮就比较方便。在割断切割丝之前，用胶带将主动中间固定辊和从动中间固定辊之间的切割丝粘住，防止切割丝在割断后失去张力。然后换上新的收线轮后，把切割丝再绕入收线轮几圈后，再用胶带将切割丝端头粘在新的收线轮上即可。

上述的多线切割机，放线电机为放线伺服电机；放线控制装置包括一个放线浮动辊，放线浮动辊设置在一个放线摆杆上，放线摆杆的一端固定在一根放线转轴上，放线摆杆与使得放线摆杆绕放线转轴摆动的放线张力弹簧相连；放线转轴与检测该放线转轴转动角度的放线角度传感器相连，放线角度传感器的输出接放线伺服电机；从新线轮绕出的切割丝绕经放线浮动辊后再绕入一个左定滑轮。

放线控制装置的工作过程：放线伺服电机采用速度控制模式，如果拉动切割丝，切割丝的张力变大拉动放线摆杆摆动，放线角度传感器即检测到放线转轴的角度变化，放线角度传感器输出电压上升即发出信号给放线伺服电机，使得其转动，使切割丝绕出放线轮，停止拉动切割丝时，放线张力弹簧使放线摆杆复位，放线伺服电机停止转动，使得切割丝张力保持基本不变。

上述的多线切割机，收线电机为收线伺服电机；收线控制装置包括一个收线浮动辊，收线浮动辊设置在一个收线摆杆上，收线摆杆的一端固定在一根收线转轴上，收线摆杆与使得收线摆杆绕收线转轴摆动的收线张力弹簧相连；收线转轴与检测该收线转轴转动角度的收线角度传感器相连，收线角度传感器的输出接收线伺服电机；从最后一个右定滑轮上绕出的切割丝经收线浮动辊后，再绕入收线轮。

收线控制装置的工作过程：如果切割丝的张力变小，收线张力弹簧即使得收线摆杆摆动，发现摆杆即带动收线转轴转动(摆动)，收线角度传感器即检测到收线转轴的角度变化，收线角度传感器即发出信号给收线伺服电机，使得其转动，使切割丝绕入收线轮，使得切割丝张力保持基本不变。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。

图2是放线机构，恒张力控制装置、收线机构、排线装置等立体示意图。

图3是放线机构，恒张力控制装置等示意图(去掉切割丝)。

图4是放线机构，恒张力控制装置、收线机构、排线装置等立体示意图。

图5是放线机构，恒张力控制装置、收线机构、排线装置等侧面示意图。

图6是储线机构的立体示意图(去掉切割丝)。

图7是储线机构的侧面示意图(去掉切割丝)。

图8是储线机构的立体示意图。

图9是储线机构的侧面示意图。

图10是槽轮机构的立体示意图。

图11是槽轮机构的侧面示意图。

图12是左(右)固定滑轮轴及左(右)定滑轮的示意图。

图13是左(右)移动滑轮轴及左(右)动滑轮的示意图。

图14是左(右)移动滑轮轴及左(右)动滑轮的剖视图(示意)。

图15是左(右)固定滑轮轴及左(右)定滑轮的侧面示意图。

图16是主动中间固定辊、从动中间固定辊等的示意图。

图17是主动中间固定辊、从动中间固定辊等的侧面示意图。

图18是排线装置的主视图。

图19是图18的右视图。

图20是排线装置的示意图。

具体实施方式

参见图1，本多线切割机，包括槽轮机构1、储线机构2、放线机构3，恒张力控制装置(中间张力控制装置)4、收线机构5、排线装置6、工作台机构7、切割丝8、喷涂装置9、可编程控制器(PLC)。

参见图11、12，槽轮机构1包括三个轴线相互平行的主动槽轮11、被动槽轮12、13及带动主动槽轮转动的主轴电机14、进线导轮15、出线导轮16、出线导轮17。主动槽轮和被动槽轮的外周均有环槽(V型槽)。相邻两个环槽之间的距离均相等。环槽截面呈V型。

参见图7-13，储线机构2包括左固定滑轮轴21、左移动滑轮轴23、右固定滑轮轴22、右移动滑轮轴24、往复移动机构25；左固定滑轮轴、右固定滑轮轴上分别套装有n+1个左定滑轮261、n+1个右定滑轮262；左移动滑轮轴、右移动滑轮轴上分别套装有n个左动滑轮263、n个右动滑轮264。n＝5。往复移动机构25包括往复电机251、减速机256、在往复电机251和减速机256的带动下转动的主动轮253、连接主动轮253和被动轮252的同步带254，与位于主动轮和被动轮两侧的同步带平行的左导轨255和右导轨257，左滑板258和右滑板259分别滑动设置在左导轨和右导轨上，并分别固定在位于主动轮和被动轮两侧的同步带上。左固定滑轮轴21、右固定滑轮轴22分别固定在左滑板258和右滑板259上。

往复电机251逆时针转动时，带动主动轮253逆时针转动，同步带即逆时针转动。固定在主动轮和被动轮左侧的同步带上的左滑板258即在同步带的带动下沿着左导轨255向下滑动，左滑板258上固定的左移动滑轮轴23与左固定滑轮轴21的距离逐渐增大；同时，固定在主动轮和被动轮右侧的同步带上的右滑板259即在同步带的带动下沿着右导轨257向上滑动，右滑板259上固定的右移动滑轮轴24与右固定滑轮轴22的距离逐渐减小。

相反，往复电机251顺时针转动时，带动主动轮253顺时针转动，同步带即顺时针转动。固定在主动轮和被动轮左侧的同步带上的左滑板258即在同步带的带动下沿着左导轨255向上滑动，左滑板258上固定的左移动滑轮轴23与左固定滑轮轴21的距离逐渐减小；同时，固定在主动轮和被动轮右侧的同步带上的右滑板259即在同步带的带动下沿着右导轨257向下滑动，右滑板259上固定的右移动滑轮轴24与右固定滑轮轴22的距离逐渐增大。

也就是说，在往复移动机构的带动下，左移动滑轮轴和右移动滑轮轴分别相对于左固定滑轮轴和右固定滑轮轴往复移动，且左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离变化时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离作相反的变化。

为了不使得左滑板和右滑板不会与主动轮和被动轮相撞，往复移动机构的行程a(左滑板和右滑板上下移动最大距离)小于主动轮和被动轮之间的距离。左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离增大一个行程a时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离减小一个行程a。此时由于右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离减小a而释放切割丝长度为2na(储线机构的储线量)，同时由于左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离增大一个行程a而收取切割丝长度为2na。同理，左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离减小一个行程a时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴增大一个行程a。此时由于左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离减小a而释放切割丝长度为2na，同时由于右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离增大一个行程a而收取切割丝长度为2na。

放线机构3包括放线伺服电机31、在放线伺服电机的带动下转动的新线轮32、放线控制装置。放线控制装置包括设置在一个放线摆杆37上的放线浮动辊33，放线摆杆37的一端固定在一根放线转轴38上，放线转轴38与检测该放线转轴转动角度的放线角度传感器相连。放线角度传感器的输出接放线伺服电机，用于调节放线伺服电机运行速度。放线张力弹簧34的两端分别连接放线摆杆和一固定杆，用于控制放线侧切割丝的张力。从放线轮绕出的切割丝8经导线轮35、放线浮动辊33、再绕经导线轮36。

参见图3-6、图16-19，中间张力控制装置4包括一个中间浮动辊43，由中间张力伺服电机41带动的主动中间固定辊42、从动中间固定辊49；中间浮动辊43设置在一个中间摆杆47上，中间摆杆47的一端固定在一根中间转轴48上；中间张力弹簧44的两端分别连接中间摆杆和一固定杆，用于控制中间段切割丝的张力。中间转轴与检测该中间转轴转动角度的中间角度传感器相连。中间角度传感器的输出接中间张力伺服电机41，控制中间张力伺服电机运行速度。从最后一个右定滑轮上绕出的切割丝经导线轮45、中间浮动辊43、导线轮46后，再反复绕过主动中间固定辊和从动中间固定辊，再主动中间固定辊绕出。

参见图3、6，收线控制装置5包括收线伺服电机51、在收线伺服电机的带动下转动的收线轮52、收线控制装置。收线控制装置包括一个收线浮动辊53，收线浮动辊设置在一个收线摆杆57上，收线摆杆的一端固定在一根收线转轴58上，收线转轴58与检测该收线转轴转动角度的收线角度传感器相连。收线角度传感器的输出接收线伺服电机，用于调节收线伺服电机运行速度。收线张力弹簧54的两端分别连接收线摆杆和一固定杆，用于控制收线侧切割丝的张力。从主动中间固定辊绕出的切割丝8经收线浮动辊53、再绕经导线轮55、再经排线装置6绕入收线轮。

参见图3，排线装置6包括沿着平行于收线轮的轴向往复移动的排线杆61、安装在排线杆上的排线轮62、安装在排线杆上的两个平行并相接触的导线辊64、带动排线杆往复移动的排线步进电机63。排线轮62的径向与两个导线辊64之间的接触线在同一个平面上。切割丝8经导线轮55绕出后，从两个导线辊64之间穿过、再经排线轮62绕入收线轮。切割丝在收线轮上没缠绕一周，排线步进电机63步进一次。这样，即可把费线整齐的缠绕到收线轮上。

工作台机构7包括在两个被动槽轮12、13之间的下部的、用于放置被切割工件的工作台71，升降机构。工作台71可在升降机构的带动下在垂直于两个被动槽轮轴线所在平面的方向上升降。

切割丝8从新线轮32绕出，经导线轮35、放线浮动辊33，接着经过导线轮36进入左固定滑轮轴上的最里面一个左定滑轮，再经过左移动滑轮轴上的最里面一个左动滑轮，再经和最里面一个左定滑轮相邻的一个左定滑轮，再经和最里面一个左动滑轮相邻的一个左定滑轮，如此反复，经各个左定滑轮和左动滑轮、并经左固定滑轮轴上的最外面一个左定滑轮绕出，然后通过导线轮15，再依次绕入三个槽轮的V型槽(沿槽轮的轴向，从一侧的V型槽开始绕切割丝)，手动绕入10圈以后用胶带纸固定线头部位开始自动绕线，直到绕满所有开好的等距V型槽，拆除固定胶带纸，取出线头进入导线轮16、17。

切割丝接着进入右固定滑轮轴上的最里面一个右定滑轮，再经过右移动滑轮轴上的最里面一个右动滑轮，再经和最里面一个右定滑轮相邻的一个右定滑轮，再经和最里面一个右动滑轮相邻的一个右定滑轮，如此反复，经各个右定滑轮和右动滑轮、并经右固定滑轮轴上的最外面一个右定滑轮绕出。然后切割丝进入导线轮45后，再经中间浮动辊43进入导线轮46、再反复绕过主动中间固定辊42和从动中间固定辊49，再主动中间固定辊42绕出，再经收线浮动辊53、导线轮55。接着，切割丝从两个导线辊64之间穿过，再经排线轮62后绕入收线轮用胶带纸固定。

喷涂装置9位于成三角形排列的三个槽轮的中间，用于向位于两个被动槽轮之间的切割丝喷涂冷却液(切割丝采用金刚石钢丝时)或金刚石砂浆(切割丝采用普通钢丝时)。

多线切割机在正常切割时，主要是重复利用绕在三根槽轮上的多道钢丝(切割丝)往复行走切割，三根槽轮部一往返行走钢丝为2倍的储线量。如左移动滑轮轴23(或左移动滑轮轴23)上下往复行走距离为a，由于左移动滑轮轴23上安装n个动滑轮，则储线量b＝a×n×2。根据切割钢丝磨损情况设定的新线补充量c；三个槽轮部逆时针转动时收取因左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴距离减少a而放出的储线量b+新线补充量c；三个槽轮部顺时针转动时收取因右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴距离减少a而放出的储线量b-新线补充量c；这样就达到了三个槽轮部一往返行走切割钢丝2倍储线量b的要求。因为切割时必须保证三根槽轮部线速度一致，储线机构的储线量一致，只有改变储线机构上下往复行走的速度，即三个槽轮部逆时针转动时(b+c)÷选择切割线速度＝时间＝左移动滑轮轴23向上、左移动滑轮轴23向下行走距离a使用的时间；三个槽轮部顺时针转动时(b-c)÷选择切割线速度＝时间＝储线部移动轴23向下、24向上逆时针行走距离a使用的时间。储线机构上下往复行走距离a的时间由工控PLC根据槽轮直径、切割线速度和新线补充量c计算调整。

下面用数字替代举例说明：设定储线机构上下往复行走距离a＝1M，并安装左(右)动滑轮数n＝5个，新线补充量c＝0.8M；左右储线量分别为b＝1×5×2＝10M，当三个槽轮部逆时针转动时，槽轮转动的线距离b+c＝10.8M，储线机构中上下往复移动机构同时也动作，因左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴距离减少a而提供10M钢丝和新线轮提供c＝0.8M钢丝，同时因右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴距离增加而接收10M钢丝，多出的0.8M钢丝由收线轮同步收取。

同理，当三个槽轮部顺时针转动时，槽轮转动的线距离b-c＝9.2M，上下往复移动机构25同时动作，由储线机构提供9.2M钢丝，而因右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴距离减小而放出的储线量是10M，多出的0.8M钢丝由收线轮同步收取；同时因左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴距离增加而需要接收10M钢丝，可三个槽轮只返回9.2M钢丝，缺少0.8M钢丝由新线轮同步补充。

这样，三根槽轮部往返切割时，均会有新的切割丝同步均匀补入，替换磨损后的钢丝。补充新线和收取费线是在一个往返动作中同步进行的，收放线轮转动速度慢，所以不易产生断线。根据一次切割材料的片数和切割钢丝磨损情况设定新线补充量c，延长了钢丝使用寿命，降低了生产成本。

三个槽轮往复转动带动切割丝移动的时间与往复移动机构上下往复行走的时间相同。也就是说，通过往复移动机构和槽轮共同作用，使得切割丝反复移动，对工件进行切割，因为主轴电机和往复电机都是使用位置控制模式联动，减少了主轴电机启动、停止时间，所以可以保持切割线在槽轮上的高速往复行走，切割效率高。既使在没有新线补充的情况下也可以切割，这时放线轮和收线轮基本保持不动。但是，切割线在反复切割过程中因为磨损而变细或者断线，有一定的使用寿命限制，所以不断的有新线补充能够延长切割丝的使用寿命，同时切割效率高。

本发明是一种可选择金刚石钢丝或普通钢丝作为切割线的、对单晶硅和水晶等脆硬电子材料进行切割的多线切割机，切割线速度最高达到每分钟400米，切割线往复使用率高。因此，本多线切割机一次切割消耗钢丝少，整卷钢丝使用寿命长，有效的降低了生产成本。

Claims (10)

1.多线切割机，包括：

三个平行的槽轮，均刻有环槽，在主轴电机带动下顺时针或逆时针转动；相邻两个环槽之间的距离相等；

放线机构，包括放线电机、在放线电机的带动下转动的新线轮、放线控制装置；放线控制装置的输出接放线电机，以控制放线电机的转动；

收线机构，包括收线电机、在收线电机的带动下转动的收线轮、收线控制装置；收线控制装置的输出接收线电机，以控制收线电机的转动；

工作台，用于放置被切割的工件，在两个槽轮之间的下部，可在垂直于前述两个槽轮轴线的方向上升降；

切割丝；

其特征是：它还包括：

储线机构，包括左固定滑轮轴、左移动滑轮轴、右固定滑轮轴、右移动滑轮轴、往复移动机构；左固定滑轮轴、右固定滑轮轴上分别套装有n+1个左定滑轮、n+1个右定滑轮；左移动滑轮轴、右移动滑轮轴上分别套装有n个左动滑轮、n个右动滑轮；左移动滑轮轴和右移动滑轮轴共同设置在往复移动机构上，在往复移动机构的带动下，左移动滑轮轴和右移动滑轮轴分别相对于左固定滑轮轴和右固定滑轮轴往复移动，且左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离变化时，右移动滑轮轴相对于右固定滑轮轴的距离作相反的变化；n≥1；

所述切割丝从新线轮绕出；经一个左定滑轮、一个左动滑轮，再经另一个左定滑轮、另一个左动滑轮，如此反复，经各个左定滑轮和左动滑轮、并从最后一个左定滑轮上绕出；，再依次从三个槽轮上的环槽绕过，经一个右定滑轮、一个右动滑轮，再经另一个右定滑轮、另一个右动滑轮，如此反复，经各个右定滑轮和右动滑轮、并从最后一个右定滑轮上绕出；再绕入收线轮。

2.如权利要求1所述的多线切割机，其特征是：往复移动机构的行程为a，

左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离增大a时，放线轮转动放出切割丝的长度即放线量为c，三个槽轮顺时针转动带动切割丝移动的距离为2na-c，收线轮转动绕进切割丝的长度即收线量为c；

左移动滑轮轴相对于左固定滑轮轴的距离减小a时，放线轮转动放出切割丝的长度即放线量为d，三个槽轮逆时针转动带动切割丝移动的距离为2na+d，收线轮转动绕进切割丝的长度即收线量为d。

3.如权利要求2所述的多线切割机，其特征是：c＝d；c/2na＝(2-16)％。

4.如权利要求1-3所述的任一多线切割机，其特征是：往复移动机构包括往复电机、被动轮、在往复电机的带动下转动的主动轮、连接主动轮和被动轮的同步带，左移动滑轮轴和右移动滑轮轴分别固定在位于主动轮和被动轮两侧的同步带上。

5.如权利要求4所述的多线切割机，其特征是：它还包括与位于主动轮和被动轮两侧的同步带平行的左导轨和右导轨，左移动滑轮轴和右移动滑轮轴分别通过左滑板和右滑板固定在同步带上；左滑板和右滑板分别滑动设置在左导轨和右导轨上。

6.如权利要求1-3所述的任一多线切割机，其特征是：三个槽轮中一个槽轮为在主轴电机带动下转动的主动槽轮，另外两个槽轮为通过切割丝带动的从动槽轮。

7.如权利要求1-3所述的任一多线切割机，其特征是：它还包括主要由沿着平行于收线轮的轴向往复移动的排线杆、转动设置在排线杆上的排线轮、带动排线杆往复移动的排线电机组成的排线装置，从右固定滑轮轴上的滑轮绕出的切割丝经排线轮绕入收线轮。

8.如权利要求1-3所述的任一多线切割机，其特征是：它还包括中间张力控制装置，中间张力控制装置包括一个中间浮动辊，由中间张力伺服电机带动的主动中间固定辊、从动中间固定辊；中间浮动辊设置在一个中间摆杆上，中间摆杆的一端固定在一根中间转轴上；中间摆杆与使得中间摆杆绕中间转轴摆动的中间张力弹簧相连；中间转轴与检测该中间转轴转动角度的中间角度传感器相连，中间角度传感器的输出接中间张力伺服电机；从最后一个右定滑轮上绕出的切割丝经中间浮动辊后再反复绕过主动中间固定辊和从动中间固定辊，再绕入收线轮。

9.如权利要求1-3所述的任一多线切割机，其特征是：放线电机为放线伺服电机；放线控制装置包括一个放线浮动辊，放线浮动辊设置在一个放线摆杆上，放线摆杆的一端固定在一根放线转轴上，放线摆杆与使得放线摆杆绕放线转轴摆动的放线张力弹簧相连；放线转轴与检测该放线转轴转动角度的放线角度传感器相连，放线角度传感器的输出接放线伺服电机；从新线轮绕出的切割丝绕经放线浮动辊后再绕入一个左定滑轮。

10.如权利要求1-3所述的任一多线切割机，其特征是：收线电机为收线伺服电机；收线控制装置包括一个收线浮动辊，收线浮动辊设置在一个收线摆杆上，收线摆杆的一端固定在一根收线转轴上，收线摆杆与使得收线摆杆绕收线转轴摆动的收线张力弹簧相连；收线转轴与检测该收线转轴转动角度的收线角度传感器相连，收线角度传感器的输出接收线伺服电机；从最后一个右定滑轮上绕出的切割丝经收线浮动辊后，再绕入收线轮。

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