CN102615728A - 一种晶体硅剖方机切割线张力控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅剖方机切割线张力控制装置，包括伺服电机、摆臂、导向轮、转轴、限位块、张力传感器等。伺服电机安装在法兰盘上，调节张力的摆臂安装在转轴上，转轴通过联轴器与电机相连，切割钢丝依次绕在第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮上，第一导向轮安装在张力传感器上，当钢丝张力发生变化时，控制***通过对张力传感器的数据分析，调节伺服电机的转动角度，从而带动整根钢线的张力变化，使切割钢丝达到切割时所需的张力。
Description
技术领域
本发明涉及晶体硅剖方机，尤其涉及一种用于剖方机上的切割线张力控制装置。
背景技术
在目前的半导体和太阳能行业中，硅锭的加工多使用剖方机，它的原理是通过一根高速运动的钢丝，带动附着在钢丝的切割磨料对硅等半导体脆硬材料进行磨削加工，从而达到切割效果。在整个切割过程中，钢丝通过多个导向轮的换向引导，在主辊上形成一张由一组互相垂直的钢丝组成的十字线网，通过电机的驱动对工件进行切割，可以将硅锭等脆硬材料一次同时切割为数十个硅棒，是目前采用最广泛的半导体等脆硬材料的切割技术。
剖方机的核心部件“切割钢丝”，其张力控制在一定范围内是决定设备能否顺利进行，切割过程是否断线的关键，目前同类机床“钢丝张力”控制种类繁多，一般控制不准确和精细。
发明内容
针对现有的剖方机切割线张力控制装置控制不准确和精细的缺陷，本发明旨在提供一种晶体硅剖方机切割线张力控制装置，结构简单，控制精度高。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种晶体硅剖方机切割线张力控制装置，包括多个导向轮，依次绕在各导向轮上的切割钢丝，其结构特点是，多个导向轮中的至少一 个导向轮上装有张力传感器，多个导向轮中的至少一个导向轮与调节切割钢丝张紧度的摆臂相连，该摆臂与转轴固定连接，所述转轴与一伺服电机的输出轴相联。
所述摆臂的运动方向上设有用于限制摆臂转动范围的下限位块和上限位块，用于限制摆臂的转动范围，防止伺服电机在失去控制的情况下和设备其他部分相撞。
所述伺服电机装在法兰盘上，转轴与伺服电机输出轴的连接处设有装在法兰盘上的保护罩。转轴与伺服电机轴的连接处有保护罩，为半封闭结构，在摆臂摆动范围内有开口。
所述导向轮包括第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮；所述切割钢丝依次绕在第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮上，第一导向轮上安装有张力传感器，所述摆臂与第二导向轮相连。
籍由上述结构，伺服电机安装在法兰盘上，调节张力的摆臂安装在转轴上，转轴通过联轴器电机相连，切割钢丝依次绕在第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮上，第一导向轮安装在张力传感器上，当钢丝张力发生变化时，控制***通过对张力传感器的数据分析，调节伺服电机的转动角度，使切割钢丝达到切割时所需的张力，保证切割的顺利进行。
所述的晶体硅剖方机切割线张力控制装置，摆臂运动方向装有下限位块和上限位块，可以限制摆臂的转动范围，防止伺服电机在失去控制的情况下和设备其他部分相撞。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：当切割钢丝张力发生变 化时，控制***通过对张力传感器的数据分析后，调节伺服电机的转动角度，带动摆臂向下或向上运动，使切割钢丝达到切割时所需的张力，保证了切割的顺利进行，整个调节过程为闭环控制，最快高达125us的位置控制环，***响应极快，远高于同业其他控制手段的响应速度，且其结构简单，控制精度高。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图；
图2是图1的局部俯视结构示意图；
图3是本发明的控制原理图；
图4是本发明控制***的电路框图。
在图中：
具体实施方式
一种晶体硅剖方机切割线张力控制装置，如图1和图2所示，伺服电机10安装在法兰盘13上，调节张力的摆臂8固定在转轴12上，转轴12通过联轴器11与伺服电机10相连。切割钢丝3依次绕在第一导向轮2、第二导向轮4、第三导向轮6上，第一导向轮2安装在张力传感器1 上，摆臂8下装有下限位块5和上限位块7，转轴12与伺服电机10轴的连接处有保护罩9，所述保护罩9为半封闭结构，在摆臂8摆动范围内有开口。
剖方机工作时，切割钢丝在导向轮2，4，6的引导下沿一定的路径运行，当切割钢丝的张力发生变化时，控制***通过对张力传感器的数据分析，调节伺服电机的转动角度，使切割钢丝达到切割时所需的张力，保证切割的顺利进行。
本发明的控制原理如图3和图4，当钢丝的张力发生变化时，张力传感器1将信号反馈给控制***，控制***根据张力的设定值和反馈值进行比较，通过张力PID运算器运算后，调节伺服电机10的转动角度，将张力调节到稳定状态，整个过程采用闭环控制，可以实现实时调节。上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (4)
1.一种晶体硅剖方机切割线张力控制装置，包括多个导向轮(2，4，6)，依次绕在各导向轮上的切割钢丝(3)，其特征是，多个导向轮(2，4，6)中的至少一个导向轮上装有张力传感器(1)，多个导向轮(2，4，6)中的至少一个导向轮与调节切割钢丝(3)张紧度的摆臂(8)相连，该摆臂(8)与转轴(12)固定连接，所述转轴(12)与一伺服电机(10)的输出轴相联。
2.根据权利要求1所述的晶体硅剖方机切割线张力控制装置，其特征是，所述摆臂(8)的运动方向上设有用于限制摆臂(8)转动范围的下限位块(5)和上限位块(7)。
3.根据权利要求1所述的晶体硅剖方机切割线张力控制装置，其特征是，所述伺服电机(10)装在法兰盘(13)上，转轴(12)与伺服电机(10)输出轴的连接处设有装在法兰盘(13)上的保护罩(9)。
4.根据权利要求1～3之一所述的晶体硅剖方机切割线张力控制装置，其特征是，所述导向轮包括第一导向轮(2)、第二导向轮(4)、第三导向轮(6)；所述切割钢丝(3)依次绕在第一导向轮(2)、第二导向轮(4)、第三导向轮(6)上，第一导向轮(2)上安装有张力传感器(1)，所述摆臂(8)与第二导向轮(4)相连。
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