專(zhuān)利名稱(chēng)：帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置。
背景技術(shù)：
帶擺動(dòng)裝置的多線切割機(jī)是LED芯片制造中必不可少的裝備，專(zhuān)門(mén)用于切割藍(lán)寶 石(A1203)、碳化硅(SiC)等莫氏硬度> 9的超硬晶體?，F(xiàn)在市場(chǎng)上無(wú)論是切晶體硅，還是切 水晶的多線切割機(jī)都采用平面升降切割的方式，金屬線與待切工件是線接觸，對(duì)于超硬材 料的切割效率低，甚至切不動(dòng)。帶擺動(dòng)裝置的多線切割機(jī)采用擺動(dòng)升降方式切割，金屬線和 待切工件是彈性點(diǎn)接觸，進(jìn)一步增強(qiáng)切割力，提高工效。多線切割機(jī)加工輥的繞線凹槽數(shù)目在300-800之間，切割線直徑在0. 08mm-0. 3mm 之間，要求每條槽內(nèi)切割線張力恒定，受力均勻。現(xiàn)有多線切割機(jī)采用的都是手動(dòng)繞線方 式，繞線時(shí)需要兩人同時(shí)操作，且要配合默契。采用手動(dòng)繞線方式耗時(shí)長(zhǎng)，容易出錯(cuò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種能全自動(dòng)繞線，且繞線速度快，繞線準(zhǔn)確的帶擺動(dòng) 機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置，它包括切割線 繞置在放線輪上，放線輪上方設(shè)置導(dǎo)線輪，線輪經(jīng)切割線連接擺輪，擺輪經(jīng)切割線連接上方 的另一導(dǎo)線輪，該導(dǎo)線輪經(jīng)切割線連接繞線輪，繞線輪下方設(shè)置支承輪，切割線經(jīng)繞線輪和 支承輪連接從動(dòng)工作輥；所述從動(dòng)工作輥與兩個(gè)主動(dòng)工作輥呈三角形豎直設(shè)置在擺動(dòng)圓盤(pán) 上，從動(dòng)工作輥和主動(dòng)工作輥的圓柱面上都設(shè)有若干環(huán)狀繞線凹槽；所述擺輪連接擺桿，擺 桿垂直固定在張力伺服電機(jī)的輸出軸上組成擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，張力伺服電機(jī)設(shè)有在工作狀態(tài)下能 相互切換的位置控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式；所述繞線輪連接滾珠絲杠，滾珠絲杠連接繞線 電機(jī)；所述擺動(dòng)圓盤(pán)附近設(shè)置接近開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)控制擺動(dòng)圓盤(pán)，擺動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，滾珠 絲杠和繞線輪在該周期內(nèi)做一次間歇式進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，繞線輪前進(jìn)一次且繞線一次。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化，改善、提高本發(fā)明的綜合性能，進(jìn)一步的措施是
所述繞線凹槽內(nèi)設(shè)置一根切割線；從動(dòng)工作輥和主動(dòng)工作輥經(jīng)繞線凹槽連接多根水平 切割線。所述工作圓盤(pán)的兩主動(dòng)工作輥之間安裝加工件，加工件由夾具固定。所述擺桿帶動(dòng)擺輪以張力伺服電機(jī)為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)浮動(dòng)，補(bǔ)償切割機(jī)從自動(dòng)繞線模式 切換到切割模式切割線的長(zhǎng)度誤差以及補(bǔ)償切割線在繞線輪與支承輪之間的轉(zhuǎn)換誤差。所述擺動(dòng)圓盤(pán)連接動(dòng)力源，擺動(dòng)圓盤(pán)能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也能作往復(fù)擺動(dòng)。本發(fā)明采用切割線繞置在放線輪上，放線輪上方設(shè)置導(dǎo)線輪，線輪經(jīng)切割線連接 擺輪，擺輪經(jīng)切割線連接上方的另一導(dǎo)線輪，該導(dǎo)線輪經(jīng)切割線連接繞線輪，繞線輪下方設(shè) 置支承輪，切割線經(jīng)繞線輪和支承輪連接從動(dòng)工作輥；所述從動(dòng)工作輥與兩個(gè)主動(dòng)工作輥 呈三角形豎直設(shè)置在擺動(dòng)圓盤(pán)上，從動(dòng)工作輥和主動(dòng)工作輥的圓柱面上都設(shè)有若干環(huán)狀繞線凹槽；所述擺輪連接擺桿，擺桿垂直固定在張力伺服電機(jī)的輸出軸上組成擺動(dòng)機(jī)構(gòu)；所 述繞線輪連接滾珠絲杠，滾珠絲杠連接繞線電機(jī)；繞線凹槽內(nèi)設(shè)置一根切割線；從動(dòng)工作 輥和主動(dòng)工作輥經(jīng)繞線凹槽連接多根水平切割線，所述擺動(dòng)圓盤(pán)附近設(shè)置接近開(kāi)關(guān)，接近 開(kāi)關(guān)控制擺動(dòng)圓盤(pán)的方案，克服了采用手動(dòng)繞線方式耗時(shí)長(zhǎng)，容易出錯(cuò)的缺陷。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果
1、采用自動(dòng)化繞線，繞線速度快，繞線準(zhǔn)確高，效率高；不會(huì)發(fā)生跳線和同一槽重復(fù)壓 線的現(xiàn)象。2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，制造成本低。3、采用擺動(dòng)機(jī)構(gòu)能自動(dòng)消除切割機(jī)從繞線狀態(tài)切換到切割狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差。4、采用滾珠絲杠的周期性進(jìn)給，能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)每個(gè)繞線凹槽內(nèi)壓一根切割線。5、采用本發(fā)明制造的切割機(jī)，有數(shù)百條切割線同時(shí)工作，生產(chǎn)效率高。6、切割產(chǎn)品的表面翹曲變形小、厚薄均勻，能大批量生產(chǎn)LED芯片制造中的藍(lán)寶 石和碳化硅基片。本發(fā)明適用于LED芯片制造中切割藍(lán)寶石和碳化硅的切割機(jī)及類(lèi)似機(jī)械。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為從動(dòng)工作輥和主動(dòng)工作輥結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的局部I視圖。圖4為繞線輪和滾珠絲杠的連接示意圖。圖中1、放線輪，2、擺輪，3、切割線，4、導(dǎo)線輪，5、擺桿，6、張力伺服電機(jī)，7、夾具， 8、加工件，9、主動(dòng)工作輥，10、擺動(dòng)圓盤(pán)，11、從動(dòng)工作輥，12、繞線輪，13、繞線凹槽，14、滾珠 絲杠，15、繞線電機(jī)，16、支承輪，17、接近開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式由附1、圖2和圖3所示，一種帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置，包 括切割線3繞置在放線輪1上，放線輪1上方設(shè)置導(dǎo)線輪4，線輪4經(jīng)切割線3連接擺輪2， 擺輪2經(jīng)切割線3連接上方的另一導(dǎo)線輪4，該導(dǎo)線輪4經(jīng)切割線3連接繞線輪12，繞線輪 12下方設(shè)置支承輪16，切割線3經(jīng)繞線輪12和支承輪16連接從動(dòng)工作輥11 ；從動(dòng)工作輥 11與兩個(gè)主動(dòng)工作輥9呈三角形豎直設(shè)置在擺動(dòng)圓盤(pán)10上，從動(dòng)工作輥11和主動(dòng)工作輥 9的圓柱面上都設(shè)有若干環(huán)狀繞線凹槽13 ；擺輪2連接擺桿5，擺桿5垂直固定在張力伺服 電機(jī)6的輸出軸上組成擺動(dòng)機(jī)構(gòu)；張力伺服電機(jī)6設(shè)有在工作狀態(tài)下能相互切換的位置控 制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式；繞線輪12連接滾珠絲杠14，滾珠絲杠14連接繞線電機(jī)15。擺動(dòng) 圓盤(pán)10附近設(shè)置接近開(kāi)關(guān)17，接近開(kāi)關(guān)17控制擺動(dòng)圓盤(pán)10，擺動(dòng)圓盤(pán)10轉(zhuǎn)動(dòng)一周，滾珠 絲杠14和繞線輪12在該周期內(nèi)做一次間歇式進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，繞線輪12前進(jìn)一次且繞線一次。 繞線凹槽13內(nèi)設(shè)置一根切割線3 ；從動(dòng)工作輥11和主動(dòng)工作輥9經(jīng)繞線凹槽13連接多根 水平切割線3。擺動(dòng)圓盤(pán)10的兩主動(dòng)工作輥9之間安裝加工件8，加工件8由夾具7固定。 擺桿5帶動(dòng)擺輪2以張力伺服電機(jī)6為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)浮動(dòng)，補(bǔ)償切割機(jī)從自動(dòng)繞線模式切換到切割模式切割線3的長(zhǎng)度誤差以及補(bǔ)償切割線3在繞線輪12與支承輪16之間的轉(zhuǎn)換誤差。本發(fā)明采用控制器編程，在人機(jī)界面中進(jìn)行操作，首先選擇按下自動(dòng)繞線模式按 鈕，使機(jī)器進(jìn)入自動(dòng)繞線模式狀態(tài)。此時(shí)將張力伺服電機(jī)6的工作狀態(tài)設(shè)置為位置控制模 式，擺杠5自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到水平位置，并將這個(gè)位置設(shè)定為原點(diǎn)。然后選擇繞線電機(jī)15的固定 點(diǎn)，使得繞線電機(jī)15通過(guò)滾珠絲杠14帶動(dòng)繞線輪12作縱向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繞線輪12運(yùn)動(dòng)到與從 動(dòng)工作輥11和主動(dòng)工作輥9第一條繞線凹槽13平行的位置時(shí)，啟動(dòng)放線輪1的電機(jī)，切割 線3輸出，如圖1所示，切割線3依次繞過(guò)第一個(gè)導(dǎo)線輪4、擺輪2、第二個(gè)導(dǎo)線輪4、繞線輪 12和支承輪16，最后將切割線3纏繞在擺動(dòng)圓盤(pán)10上的從動(dòng)工作輥11和主動(dòng)工作輥9組 成的三角形工作架的第一圈繞線凹槽13上。然后將切割線3的線頭固定好。最后，將張力 伺服電機(jī)6的工作狀態(tài)切換到轉(zhuǎn)矩控制模式，并設(shè)定好切割線3切割加工件8所需的張力， 開(kāi)始自動(dòng)繞線。繞線電機(jī)15以裝在擺動(dòng)圓盤(pán)10旁邊的接近開(kāi)關(guān)為觸發(fā)信號(hào)，以擺動(dòng)圓盤(pán)10轉(zhuǎn)動(dòng) 一周的時(shí)間為一個(gè)周期，以最末一條繞線凹槽13的中心線為終點(diǎn)，帶動(dòng)滾珠絲杠14在該周 期內(nèi)做一次間歇式進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，滾珠絲杠14前端的繞線輪12前進(jìn)一次，繞線輪12的前進(jìn)距 離為一個(gè)繞線凹槽13槽距加0. 5個(gè)槽面距。接著，擺杠5帶動(dòng)擺輪2浮動(dòng)，切割線3脫離 繞線輪12，附著在支承輪16上，支承輪16牽引切割線3緊壓在下一個(gè)由從動(dòng)工作輥11和 主動(dòng)工作輥9組成的繞線凹槽13內(nèi)，保證切割線3不發(fā)生跳線和同一槽重復(fù)壓線。然后繞 線輪12后退0. 5個(gè)槽面距，保證一個(gè)周期內(nèi)滾珠絲杠14前進(jìn)的距離為一個(gè)繞線凹槽13的 槽距。當(dāng)擺動(dòng)圓盤(pán)10不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，切割線3會(huì)不斷纏繞在從動(dòng)工作輥11和兩個(gè)主動(dòng)工作 輥9的繞線凹槽13內(nèi)，直至所有繞線凹槽13中繞有一根切割線3。在調(diào)試時(shí)，要保證從動(dòng) 工作輥11和兩個(gè)主動(dòng)工作輥9相對(duì)應(yīng)的繞線凹槽13在同一水平面上，以保證所有切割線 3呈水平狀態(tài)。從動(dòng)工作輥11和兩個(gè)主動(dòng)工作輥9上若干繞線凹槽13的總長(zhǎng)度要在滾珠 絲杠14的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，同時(shí)對(duì)滾珠絲杠14的節(jié)距誤差進(jìn)行補(bǔ)償。擺動(dòng)圓盤(pán)10連接動(dòng)力源，擺動(dòng)圓盤(pán)10能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也能作往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)切割機(jī) 繞線時(shí)，擺動(dòng)圓盤(pán)10作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)切割機(jī)切割加工件8時(shí)，擺動(dòng)圓盤(pán)10作往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)， 使切割線3與加工件8點(diǎn)接觸加工，由于點(diǎn)接觸比線接觸具有更好的切割性，使采用本擺動(dòng) 圓盤(pán)10的切割機(jī)能加工莫氏硬度> 9的超硬晶體。繞線完畢后，切割機(jī)從自動(dòng)繞線模式切換到切割模式。為了使自動(dòng)繞線狀態(tài)和切 割狀態(tài)能夠順利切換，切割線3從放線輪1開(kāi)始到擺動(dòng)圓盤(pán)10的長(zhǎng)度應(yīng)該近似等于切割線 3經(jīng)自動(dòng)繞線輪12到擺動(dòng)圓盤(pán)10旋轉(zhuǎn)一周的繞線的長(zhǎng)度，兩者誤差不差過(guò)10mm。這個(gè)誤 差通過(guò)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)能自動(dòng)消除。消除方法是1、將張力伺服電機(jī)6工作狀態(tài)設(shè)置為位置控制 模式，使擺杠5運(yùn)動(dòng)到水平位置，并將這個(gè)位置設(shè)定為原點(diǎn)。2、將切割線3經(jīng)繞線輪12對(duì) 從動(dòng)工作輥11和兩個(gè)主動(dòng)工作輥9繞線一圈。3、將張力伺服電機(jī)6切換到轉(zhuǎn)矩控制模式， 設(shè)定切割線3的張力值為30N。4、通過(guò)放線輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)消除從自動(dòng)繞線模式切換到切割模 式的誤差。放線輪1電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度的計(jì)算公式為
α =Sgnxlx β/2r
其中α為放線輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度， 1為張力擺杠長(zhǎng)度，
5β為張力擺杠偏轉(zhuǎn)角度，從張力伺服電機(jī)自帶的絕對(duì)值編碼器讀出，
sgn為符號(hào)函數(shù)，控制放線輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，滿足
_ |+1 誤差為正值 sgn=t-1 誤差為負(fù)值。 本發(fā)明在繞線完成后，將切割線3牽引到擺動(dòng)圓盤(pán)10另一側(cè)的，切割線3經(jīng)該側(cè) 的支承輪16輸出。
權(quán)利要求
一種帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置，其特征在于它包括切割線(3)繞置在放線輪(1)上，放線輪(1)上方設(shè)置導(dǎo)線輪(4)，線輪(4)經(jīng)切割線(3)連接擺輪(2)，擺輪(2)經(jīng)切割線(3)連接上方的另一導(dǎo)線輪(4)，該導(dǎo)線輪(4)經(jīng)切割線(3)連接繞線輪(12)，繞線輪(12)下方設(shè)置支承輪(16)，切割線(3)經(jīng)繞線輪(12)和支承輪(16)連接從動(dòng)工作輥(11)；所述從動(dòng)工作輥(11)與兩個(gè)主動(dòng)工作輥(9)呈三角形豎直設(shè)置在擺動(dòng)圓盤(pán)(10)上，從動(dòng)工作輥(11)和主動(dòng)工作輥(9)的圓柱面上都設(shè)有若干環(huán)狀繞線凹槽(13)；所述擺輪(2)連接擺桿(5)，擺桿(5)垂直固定在張力伺服電機(jī)(6)的輸出軸上組成擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，張力伺服電機(jī)(6)設(shè)有在工作狀態(tài)下能相互切換的位置控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式；所述繞線輪(12)連接滾珠絲杠(14)，滾珠絲杠(14)連接繞線電機(jī)(15)；所述擺動(dòng)圓盤(pán)(10)附近設(shè)置接近開(kāi)關(guān)(17)，接近開(kāi)關(guān)(17)控制擺動(dòng)圓盤(pán)(10)，擺動(dòng)圓盤(pán)(10)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，滾珠絲杠(14)和繞線輪(12)在該周期內(nèi)做一次間歇式進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，繞線輪(12)前進(jìn)一次繞線一次。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置，其特征在于 所述繞線凹槽(13)內(nèi)設(shè)置一根切割線(3);從動(dòng)工作輥(11)和主動(dòng)工作輥(9)經(jīng)繞線凹槽(13)連接多根水平切割線(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置，其特征在于 所述擺動(dòng)圓盤(pán)(10)的兩主動(dòng)工作輥(9)之間安裝加工件(8)，加工件(8)由夾具(7)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置，其特征在于 所述擺桿(5)帶動(dòng)擺輪(2)以張力伺服電機(jī)(6)為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)浮動(dòng)，補(bǔ)償切割機(jī)從自動(dòng)繞線模 式切換到切割模式切割線(3)的長(zhǎng)度誤差以及補(bǔ)償切割線(3)在繞線輪(12)與支承輪(16) 之間的轉(zhuǎn)換誤差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置，其特征在于 所述擺動(dòng)圓盤(pán)(10)連接動(dòng)力源，擺動(dòng)圓盤(pán)(10)即能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也能作往復(fù)擺動(dòng)。
全文摘要
一種帶擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的多線切割機(jī)的自動(dòng)繞線裝置，采用切割線繞置在放線輪上，放線輪上方設(shè)置導(dǎo)線輪，線輪經(jīng)切割線連接擺輪，擺輪經(jīng)切割線連接上方的另一導(dǎo)線輪，該導(dǎo)線輪經(jīng)切割線連接繞線輪，繞線輪下方設(shè)置支承輪，切割線經(jīng)繞線輪和支承輪連接從動(dòng)工作輥；所述從動(dòng)工作輥與兩個(gè)主動(dòng)工作輥呈三角形豎直設(shè)置在擺動(dòng)圓盤(pán)上，從動(dòng)工作輥和主動(dòng)工作輥的圓柱面上都設(shè)有若干環(huán)狀繞線凹槽；擺輪連接擺桿，擺桿垂直固定在張力伺服電機(jī)的輸出軸上組成擺動(dòng)機(jī)構(gòu)；繞線輪連接滾珠絲杠，滾珠絲杠連接繞線電機(jī)；擺動(dòng)圓盤(pán)附近設(shè)置接近開(kāi)關(guān)的方案方案，克服了采用手動(dòng)繞線方式耗時(shí)長(zhǎng)，容易出錯(cuò)的缺陷。適用于LED芯片制造中切割藍(lán)寶石和碳化硅的切割機(jī)及類(lèi)似機(jī)械。
文檔編號(hào)B28D5/04GK101973084SQ20101055364
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者彭思齊 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)