專利名稱：一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)床加工領(lǐng)域，尤其涉及一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
多線切割是指一種通過金屬絲的高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把磨料帶入工件加工區(qū)域進(jìn)行研磨，將半導(dǎo)體硅片等硬脆材料一次同時(shí)切割為數(shù)百片薄片的一種新型切割加工方法。它不同于傳統(tǒng)的刀鋸片、砂輪片等切割方式，也不同于先進(jìn)的激光切割和內(nèi)圓切割，它的原理是通過一根高速運(yùn)動(dòng)的鋼線帶動(dòng)附著在鋼絲上的切割刃料對(duì)硅棒進(jìn)行摩擦，從而達(dá)到切割效^ ο硅片是半導(dǎo)體和光伏等領(lǐng)域的主要生產(chǎn)材料，硅片多線切割技術(shù)是目前世界上比較先進(jìn)的硅片加工技術(shù)，在整個(gè)過程中，鋼線通過十幾個(gè)導(dǎo)線輪的引導(dǎo)，在主線軸上形成一張線網(wǎng)，而待加工工件通過工作臺(tái)的上升實(shí)現(xiàn)工件的進(jìn)給。硅片多線切割技術(shù)與其他技術(shù)相比有效率高，產(chǎn)能高，精度高等優(yōu)點(diǎn)，因此是目前采用最廣泛的硅片切割技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，以解決多線切割設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)張力的穩(wěn)定性控制以及加工工件一致性的問題。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)是通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括工作臺(tái)伺服，用來根據(jù)預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)，帶動(dòng)被切割材料進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)；主切割伺服，放線伺服，收線伺服，分別用來對(duì)切割、放線、收線的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制；張力傳感器，用來采集放線和收線的張力；PLC邏輯控制器，用來根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進(jìn)行PID運(yùn)算，調(diào)整所述放線伺服對(duì)主切割伺服的速度比和收線伺服對(duì)主切割伺服的速度比，實(shí)現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動(dòng)。進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)預(yù)先設(shè)定的切割高度定位完成后，工作臺(tái)伺服自動(dòng)停止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括操作界面，用來預(yù)先設(shè)定系統(tǒng)的工藝參數(shù)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述收線伺服側(cè)還包括排線伺服，所述排線伺服用來根據(jù)電子凸輪控制對(duì)使用過的鋼絲線進(jìn)行往復(fù)排線。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制方法，所述方法包括工作臺(tái)伺服根據(jù)預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)，帶動(dòng)被切割材料進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)；分別對(duì)切割、放線、收線的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，并分別采集放線和收線的張力；根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進(jìn)行PID運(yùn)算，調(diào)整所述放線伺服對(duì)主切割伺服的速度比和收線伺服對(duì)主切割伺服的速度比，實(shí)現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動(dòng)。進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)預(yù)先設(shè)定的切割高度定位完成后，工作臺(tái)伺服自動(dòng)停止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述方法還包括所述工藝參數(shù)通過一操作界面預(yù)先設(shè)定。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述方法還包括，在所述收線伺服側(cè)還配置一排線伺服，所述排線伺服根據(jù)電子凸輪控制對(duì)使用過的鋼絲線進(jìn)行收線的往復(fù)排線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法可實(shí)現(xiàn)切割、 放線和收線的同步比例聯(lián)動(dòng)，使得多線切割時(shí)的張力穩(wěn)定性較高，從而加工工件的一致性較好，且本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，使用更加方便。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)其示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明上述特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚和容易理解。圖1為本發(fā)明實(shí)施例多線切割機(jī)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例另一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行流程圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1和2所示，為本發(fā)明實(shí)施例1的一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括工作臺(tái)伺服，用來根據(jù)預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)，帶動(dòng)被切割材料進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)；主切割伺服，放線伺服，收線伺服，分別用來對(duì)切割、放線、收線的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制；張力傳感器，用來采集放線和收線的張力；PLC邏輯控制器，用來根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進(jìn)行PID運(yùn)算，調(diào)整所述放線伺服對(duì)主切割伺服的速度比和收線伺服對(duì)主切割伺服的速度比，實(shí)現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動(dòng)。進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)預(yù)先設(shè)定的切割高度定位完成后，工作臺(tái)伺服自動(dòng)停止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括操作界面，用來預(yù)先設(shè)定系統(tǒng)的工藝參數(shù)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述操作界面可采用觸摸屏，以實(shí)時(shí)人工設(shè)定工藝參數(shù)。進(jìn)一步優(yōu)選地，如圖3所示，所述收線伺服側(cè)還包括排線伺服，所述排線伺服用來根據(jù)電子凸輪控制對(duì)使用過的鋼絲線進(jìn)行往復(fù)排線。多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于主切割伺服、放線伺服和收線伺服的同步比例聯(lián)動(dòng)，來保證放線側(cè)和收線側(cè)的張力平穩(wěn)，從而保證加工工件的質(zhì)量。在多線切割機(jī)的運(yùn)行過程中，各軸要求高響應(yīng)性和高穩(wěn)定性。可編程邏輯控制器PLC和各伺服作為主控，分別實(shí)現(xiàn)邏輯控制和運(yùn)動(dòng)控制。工作臺(tái)伺服根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)，帶動(dòng)被切割材料進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)。當(dāng)設(shè)定的切割高度定位完成后，自動(dòng)停止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。多線切割機(jī)的切割伺服作為系統(tǒng)主軸，依照預(yù)先設(shè)置的工藝參數(shù)進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)放線側(cè)張力測(cè)量值和收線側(cè)張力測(cè)量值(張力傳感器感測(cè)得到)，分別控制調(diào)整放線伺服對(duì)主切割伺服的速度比和收線伺服對(duì)主切割伺服的速度比，程序中使用 PID運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)，以保證張力值的穩(wěn)定性。優(yōu)選地實(shí)施方式下，系統(tǒng)收線側(cè)還配置有排線伺服，采用電子凸輪控制方法，對(duì)使用過的鋼絲線進(jìn)行往復(fù)排線，從而收線時(shí)的排線可均勻的分布于繞線管中，以免發(fā)生堆積和交織。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)切割、放線和收線的同步比例聯(lián)動(dòng)，使得多線切割時(shí)的張力穩(wěn)定性較高，從而加工工件的一致性較好，且本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，使用更加方便。具體實(shí)施表明，本發(fā)明實(shí)施例的多線切割機(jī)最高可在500m/min參數(shù)下運(yùn)行，主切割伺服達(dá)到1500r/min，張力自動(dòng)調(diào)節(jié)，且穩(wěn)定在0. 3N以內(nèi)。張力控制平穩(wěn)，切割的材料表面光滑，厚度一致。如圖4所示，整個(gè)加工材料的切割過程如下首先，進(jìn)行新線繞線，布局整個(gè)多線切割機(jī)的線網(wǎng)，在主線軸上形成切割網(wǎng)；然后進(jìn)行張力標(biāo)定，此時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值或系統(tǒng)設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行張力標(biāo)定；再進(jìn)行張力同步，這是較為關(guān)鍵的地方，也可以根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)值或是切割料的特性，進(jìn)行切割、放線和收線的張力同步，使系統(tǒng)的張力處于初始的平穩(wěn)狀態(tài)；此時(shí)可進(jìn)行相關(guān)的一些工藝參數(shù)的設(shè)定，完成工藝參數(shù)的設(shè)定后，便開始切割材料的自動(dòng)多線切割。如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多線自動(dòng)切割的控制方法，所述方法包括工作臺(tái)伺服根據(jù)預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)，帶動(dòng)被切割材料進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)；分別對(duì)切割、放線、收線的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，并分別采集放線和收線的張力；根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進(jìn)行PID運(yùn)算，調(diào)整所述放線伺服對(duì)主切割伺服的速度比和收線伺服對(duì)主切割伺服的速度比，實(shí)現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動(dòng)。進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)預(yù)先設(shè)定的切割高度定位完成后，工作臺(tái)伺服自動(dòng)停止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。多線切割機(jī)的自動(dòng)控制的關(guān)鍵在于主切割伺服、放線伺服和收線伺服的同步比例聯(lián)動(dòng)，來保證放線側(cè)和收線側(cè)的張力平穩(wěn)，從而保證加工工件的質(zhì)量。在多線切割機(jī)的運(yùn)行過程中，各軸要求高響應(yīng)性和高穩(wěn)定性?？删幊踢壿嬁刂破鱌LC和各伺服作為主控，分別實(shí)現(xiàn)邏輯控制和運(yùn)動(dòng)控制。工作臺(tái)伺服根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)，帶動(dòng)被切割材料進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)。當(dāng)設(shè)定的切割高度定位完成后，自動(dòng)停止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。多線切割機(jī)的切割伺服作為系統(tǒng)主軸，依照預(yù)先設(shè)置的工藝參數(shù)進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)放線側(cè)張力測(cè)量值和收線側(cè)張力測(cè)量值(張力傳感器感測(cè)得到)，分別控制調(diào)整放線伺服對(duì)主切割伺服的速度比和收線伺服對(duì)主切割伺服的速度比，程序中使用PID運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)，以保證張力值的穩(wěn)定性。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述方法還包括，在所述收線伺服側(cè)還配置一排線伺服，所述排線伺服根據(jù)電子凸輪控制對(duì)使用過的鋼絲線進(jìn)行收線的往復(fù)排線，采用電子凸輪控制方法， 對(duì)使用過的鋼絲線進(jìn)行往復(fù)排線，從而收線時(shí)的排線可均勻的分布于繞線管中，以免發(fā)生堆積和交織。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的多線切割機(jī)自動(dòng)控制方法可實(shí)現(xiàn)切割、放線和收線的同步比例聯(lián)動(dòng)，使得多線切割時(shí)的張力穩(wěn)定性較高，從而加工工件的一致性較好，且本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，使用更加方便。需要注意的是，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，在本發(fā)明的上述指導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)或者變形落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括工作臺(tái)伺服，用來根據(jù)預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)，帶動(dòng)被切割材料進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)；主切割伺服，放線伺服，收線伺服，分別用來對(duì)切割、放線、收線的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制；張力傳感器，用來采集放線和收線的張力；PLC邏輯控制器，用來根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進(jìn)行PID運(yùn)算，調(diào)整所述放線伺服對(duì)主切割伺服的速度比和收線伺服對(duì)主切割伺服的速度比，實(shí)現(xiàn)所述主切割伺服， 放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)預(yù)先設(shè)定的切割高度定位完成后，工作臺(tái)伺服自動(dòng)停止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括操作界面，用來預(yù)先設(shè)定系統(tǒng)的工藝參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述收線伺服側(cè)還包括排線伺服，所述排線伺服用來根據(jù)電子凸輪控制對(duì)使用過的鋼絲線進(jìn)行往復(fù)排線。
5.一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述方法包括工作臺(tái)伺服根據(jù)預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)，帶動(dòng)被切割材料進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)；分別對(duì)切割、放線、收線的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，并分別采集放線和收線的張力；根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進(jìn)行PID運(yùn)算，調(diào)整所述放線伺服對(duì)主切割伺服的速度比和收線伺服對(duì)主切割伺服的速度比，實(shí)現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，當(dāng)預(yù)先設(shè)定的切割高度定位完成后，工作臺(tái)伺服自動(dòng)停止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括所述工藝參數(shù)通過一操作界面預(yù)先設(shè)定。
8.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述收線伺服側(cè)還配置一排線伺服，所述排線伺服根據(jù)電子凸輪控制對(duì)使用過的鋼絲線進(jìn)行收線的往復(fù)排線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于機(jī)床加工領(lǐng)域，所述系統(tǒng)包括工作臺(tái)伺服，用來根據(jù)預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)，帶動(dòng)被切割材料進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)；主切割伺服，放線伺服，收線伺服，分別用來對(duì)切割、放線、收線的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制；張力傳感器，用來采集放線和收線的張力；PLC邏輯控制器，用來根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進(jìn)行PID運(yùn)算，調(diào)整所述放線伺服對(duì)主切割伺服的速度比和收線伺服對(duì)主切割伺服的速度比。本發(fā)明還提供了一種多線切割機(jī)自動(dòng)控制方法，可實(shí)現(xiàn)切割、放線和收線的同步比例聯(lián)動(dòng)，使得多線切割時(shí)的張力穩(wěn)定性較高，從而加工工件的一致性較好，且控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，使用更加方便。
文檔編號(hào)G05B19/18GK102331740SQ20111019620
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
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