多線切割機的製作方法

2023-06-06 10:59:51 1

專利名稱：多線切割機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多線切割機，它主要用於切割單晶矽、多晶矽、水晶、人造寶石等脆硬的非金屬材料。
背景技術：
目前的多線切割機，主要包括槽輪、放線機構，收線機構、工作檯、切割絲、噴塗裝置、排線裝置。槽輪有三個，相互平行，其中一個槽輪為在主軸電機帶動下轉動的主動槽輪，其餘為通過同步帶與主動槽輪聯動的從動槽輪。槽輪上均刻有環槽，任意相鄰個兩個環槽之間的距離相等。放線機構，包括放線伺服電機、在放線伺服電機的帶動下轉動的新線輪、放線控制機構。收線機構，包括收線伺服電機、在收線伺服電機的帶動下轉動的收線輪、收線控制機構。放線控制裝置包括一個放線浮動輥，放線浮動輥設置在一個放線擺杆上，放線擺杆的一端固定在一根放線轉軸上，放線擺杆與使得放線擺杆繞放線轉軸擺動的放線張力彈簧相連；放線轉軸與檢測該放線轉軸轉動角度的放線角度傳感器相連，放線角度傳感器的輸出接放線伺服電機。收線控制裝置包括一個收線浮動輥，收線浮動輥設置在一個收線擺杆上，收線擺杆的一端固定在一根收線轉軸上，收線擺杆與使得收線擺杆繞收線轉軸擺動的收線張力彈簧相連；收線轉軸與檢測該收線轉軸轉動角度的收線角度傳感器相連，收線角度傳感器的輸出接收線伺服電機。所述切割絲從新線輪繞出，經放線浮動輥後，再依次從三個槽輪上的環槽繞過，再經收線浮動輥、排線裝置繞入收線輪。在兩個槽輪之間的下部的、用於放置被切割工件的工作檯，可在升降機構的帶動下在垂直於前述兩個槽輪軸線的方向上升降。放線伺服電機為轉矩控制，它和放線張力彈簧共同控制放線輪至槽輪之間的切割絲(也可稱之為放線段切割絲)的張力；收線伺服電機為轉矩控制，它和收線張力彈簧共同控制槽輪至收線輪之間的切割絲(也可稱之為收線段切割絲)的張力。切割絲一般為普通鋼絲，很少採用金剛石鋼絲。噴塗裝置用於向切割絲噴塗線切割油與研磨材料微粉混合攪拌而成的金剛石砂漿。工作時，放線伺服電機、收線伺服電機、主軸電機先同時正方向(如順時針)轉動， 三個槽輪也正方向轉動，工作檯兩側的兩個槽輪之間的切割絲即正方向直線移動；然後， 放線伺服電機、收線伺服電機、主軸電機再同時反方向(如逆時針)轉動，三個槽輪也反方向轉動，工作檯兩側的兩個槽輪之間的切割絲即反方向直線移動。在工作檯兩側的兩個槽輪之間的切割絲直線移動的同時，工作檯帶動工件作進給運動，切割絲就對工件進行切割。現有的多線切割機的不足。放線輪和收線輪是根據放線輪和收線輪上的繞線量的變化在不斷改變速度的，所以在控制收線伺服電機、放線伺服電機時都是使用的轉矩控制。可是，因為三根槽輪部正反轉啟動速度必須和放線輪、收線輪同步(線速度相等)，為了使得三根槽輪有較高的轉動速度以提高切削效率，就必須延長主軸電機的加減速時間，來配合轉矩控制的收線伺服電機、放線伺服電機的加減速反應較慢的問題，也就是說，主軸電機的加減速時間較長。而且，為了與放線輪、收線輪同步轉動，主軸電機在啟動和停止過程中速度不穩定(會出現較大的波動)。由於主軸電機的加速和減速的時間長，啟動和停止時的線速度不穩定，切割時容易產生線痕片，降低了產品的質量。如果在正反轉啟動和停止時減少加減速時間，又容易產生斷線；所以一般槽輪啟動或停止時間為5-6秒，槽輪正反轉動作最多就在每分鐘5-6次以內，切割效率很低。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種切割絲可以有較快的切割絲速度，切割效率高的多線切割機。本實用新型的多線切割機，包括三個平行的槽輪，均刻有環槽，在主軸電機帶動下順時針或逆時針轉動；相鄰兩個環槽之間的距離相等；放線機構，包括放線電機、在放線電機的帶動下轉動的新線輪、放線控制裝置；放線控制裝置的輸出接放線電機，以控制放線電機的轉動；收線機構，包括收線電機、在收線電機的帶動下轉動的收線輪、收線控制裝置；收線控制裝置的輸出接收線電機，以控制收線電機的轉動；工作檯，用於放置被切割的工件，在兩個槽輪之間的下部，可在垂直於前述兩個槽輪軸線的方向上升降；切割絲；儲線機構，包括左固定滑輪軸、左移動滑輪軸、右固定滑輪軸、右移動滑輪軸、往復移動機構；左固定滑輪軸、右固定滑輪軸上分別套裝有n+1個左定滑輪、n+1個右定滑輪 』左移動滑輪軸、右移動滑輪軸上分別套裝有η個左動滑輪、η個右動滑輪；左移動滑輪軸和右移動滑輪軸共同設置在往復移動機構上，在往復移動機構的帶動下，左移動滑輪軸和右移動滑輪軸分別相對於左固定滑輪軸和右固定滑輪軸往復移動，且左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離變化時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離作相反的變化；η > 1 ；所述切割絲從新線輪繞出；經一個左定滑輪、一個左動滑輪，再經另一個左定滑輪、另一個左動滑輪，如此反覆，經各個左定滑輪和左動滑輪、並從最後一個左定滑輪上繞出，再依次從三個槽輪上的環槽繞過，經一個右定滑輪、一個右動滑輪，再經另一個右定滑輪、另一個右動滑輪，如此反覆，經各個右定滑輪和右動滑輪、並從最後一個右定滑輪上繞出；再繞入收線輪。本實用新型的有益效果本實用新型相對於現有技術，增加了儲線機構。往復移動機構動作，帶動左移動滑輪軸和右移動滑輪軸一起移動(但方向相反)。由於左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離變化時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離作相反的變化；也就是說，左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離增大時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離減小， 此時槽輪順時針轉動；左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離減小時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離增大，此時槽輪逆時針轉動。三個槽輪轉動帶動切割絲移動的距離與儲線機構的儲線量(往復移動機構的行程a*2n = 2na)基本相同。具體地說，左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離增大一個行程a時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離減小一個行程a。此時由於右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離減小a而釋放切割絲長度為2na，同時由於左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離增大一個行程a而收取切割絲長度為2na，此時槽輪順時針轉動帶動切割絲移動的距離也是2na。同理，左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離減小一個行程a時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸增大一個行程a。此時由於左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離減小a而釋放切割絲長度為2na，同時由於右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離增大一個行程a而收取切割絲長度為2na，此時槽輪逆時針轉動帶動切割絲移動的距離也是2na。因此，槽輪順時針或逆時針轉動，放線電機和放線輪、收線電機和收線輪都基本不動或者有較小的轉動。也就是說，通過儲線機構中的往復移動機構和槽輪共同作用，使得切割絲反覆移動，對工件進行切割。主軸電機無需與放線電機和收線電機同步轉動，在切割絲以較快的線速度對工件切割時，放線電機和收線電機都基本不動或者有較小的轉動，主軸電機的啟停時間可以縮短至0. 2秒，同時，切割線速度可達到每分鐘400米，切割效率高。上述的多線切割機，往復移動機構的行程為a，左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離增大a時，放線輪轉動放出切割絲的長度即放線量為c，三個槽輪順時針轉動帶動切割絲移動的距離為2na-C，收線輪轉動繞進切割絲的長度即收線量為c ；左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離減小a時，放線輪轉動放出切割絲的長度即放線量為d，三個槽輪逆時針轉動帶動切割絲移動的距離為2na+d，收線輪轉動繞進切割絲的長度即收線量為d。下面描述這樣改進的效果。為描述的簡便，將槽輪轉動帶動切割絲移動的距離簡稱為槽輪轉動的線距離，將左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離簡稱為左移動滑輪軸距離，將右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離簡稱為右移動滑輪軸距離。當三根槽輪逆時針轉動時，儲線機構動作，左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸距離減少a，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸距離增大a ；槽輪轉動的線距離為2na+d，即三根槽輪部需要轉取和送出切割絲長度為2na+d。而儲線機構因左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸距離減少a提供的切割絲長度為2na，缺少的長度為d的切割絲由新線輪提供。儲線機構因右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸距離增大a而收取的切割絲長度為2na，多出的長度為d的切割絲由收線輪收取。(2na+d)-切割線速度=主軸電機運轉時間=儲線機構的左(右)移動滑輪軸行走距離a的時間=收(放)線電機運轉時間，這時收(放)線伺服電機速度很慢。同理，當三根槽輪順時針轉動時，儲線機構動作，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸距離減少a，左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸距離增大a;槽輪轉動的線距離為2na-C， 即三根槽輪部需要轉取和送出切割絲長度為2na-C。而儲線機構因右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸距離減少a提供的切割絲長度為2na，多出的長度為c的切割絲由收線輪收取。 儲線機構因左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸距離增大a需要收取的切割絲長度為2na， 缺少的長度為c的切割絲由放線輪提供。(2na-C)-切割線速度=主軸電機運轉時間=儲線機構的左(右)移動滑輪軸行走距離a的時間=收(放)線電機運轉時間，這時收(放)線伺服電機速度很慢。這樣，不論槽輪正方向或反方向轉動，帶動切割絲正方向或反方向移動而工作時， 均會有新的切割絲補入，切割絲使用磨損慢，不易斷裂，使用時間長，成本低。因此本多線切割機的切割絲可以長時間使用，不易斷裂。而且，槽輪逆時針或順時針轉動速度可以很快， 收(放)線伺服電機速度卻很慢，兩者線速度不同步。主軸電機可以快速啟停，而收(放) 線伺服電機可以慢慢啟停，切割絲不會斷線。主軸電機在啟動和停止過程中速度不會出現較大的波動，加上切割線速度較快，切割的產品質量高。上述的多線切割機，c = d ；c/2na = (2_16) %。也就是說，切割絲正方向或反方向每移動一次，補入的切割絲的長度大約是儲線量的(2-16)%。每次補入切割絲的長度太長，切割絲利用率不足；每次補入切割絲的長度太短，切割絲磨損較快，易斷裂。本多線切割機一次切割消耗鋼絲少，整卷鋼絲使用壽命長，有效的降低了生產成本。上述的多線切割機，所述切割絲為普通鋼絲或金剛石鋼絲，所述多線切割機還包括向纏繞在槽輪上的切割絲噴途冷卻液或金剛石砂漿的噴塗裝置。一般地，所述切割絲為普通鋼絲，向普通鋼絲噴途金剛石砂漿。所述切割絲為金剛石鋼絲，向金剛石鋼絲噴途冷卻液。冷卻液、金剛石砂漿(線切割油與研磨材料微粉混合攪拌而成)、噴塗裝置屬於現有技術，不再描述。上述的多線切割機，往復移動機構包括往復電機、被動輪、在往復電機的帶動下轉動的主動輪、連接主動輪和被動輪的同步帶，左移動滑輪軸和右移動滑輪軸分別固定在位於主動輪和被動輪兩側的同步帶上。但是如果僅僅把左移動滑輪軸和右移動滑輪軸固定在同步帶上，在同步帶移動時，同步帶難免有擺動現象，這樣，左移動滑輪軸和右移動滑輪軸就會隨著同步帶擺動，導致切割絲的長度會出現意料不到的偏差，為此，作為進一步改進， 它還包括與位於主動輪和被動輪兩側的同步帶平行的左導軌和右導軌，左移動滑輪軸和右移動滑輪軸分別通過左滑板和右滑板固定在同步帶上；左滑板和右滑板分別滑動設置在左導軌和右導軌上。這樣，由於左導軌和右導軌對左滑板和右滑板的導向作用，左滑板和右滑板只能沿著平行於同步帶的左導軌和右導軌移動，左移動滑輪軸和右移動滑輪軸就不會在垂直於其移動的方向上擺動，切割絲的長度控制更加精確。上述的多線切割機，三個槽輪中一個槽輪為在主軸電機帶動下轉動的主動槽輪， 另外兩個槽輪為通過切割絲帶動的從動槽輪。上述的多線切割機，它還包括主要由沿著平行於收線輪的軸嚮往復移動的排線杆、轉動設置在排線杆上的排線輪、帶動排線杆往復移動的排線電機組成的排線裝置，從右固定滑輪軸上的滑輪繞出的切割絲經排線輪繞入收線輪。在收線輪收線時，收線輪每轉動一周，排線杆即沿著平行於收線輪的軸向移動一次(步進)。排線輪在排線杆的帶動下從收線輪軸線的一端移動至另一端後，就再從收線輪軸線的另一端移動至一端。如此反覆，這樣，就把切割絲均勻到纏繞到收線輪的外周上。上述的多線切割機，它還包括中間張力控制裝置，中間張力控制裝置包括一個中間浮動輥，由中間張力伺服電機帶動的主動中間固定輥、從動中間固定輥；中間浮動輥設置在一個中間擺杆上，中間擺杆的一端固定在一根中間轉軸上；中間擺杆與使得中間擺杆繞中間轉軸擺動的中間張力彈簧相連；中間轉軸與檢測該中間轉軸轉動角度的中間角度傳感器相連，中間角度傳感器的輸出接中間張力伺服電機；從最後一個右定滑輪上繞出的切割絲經中間浮動輥後再反覆繞過主動中間固定輥和從動中間固定輥，再繞入收線輪。中間張力控制裝置的工作過程中間張力伺服電機採用轉矩控制模式運行，如果切割絲的張力發生變化，中間張力彈簧即使得中間擺杆擺動，中間擺杆即帶動中間轉軸轉動(擺動)，中間角度傳感器即檢測到中間轉軸的角度變化，中間角度傳感器即發出信號給中間張力伺服電機，使得其轉動，使切割絲繞出或繞入主動中間固定輥和從動中間固定輥， 使得切割絲張力保持基本不變。本中間張力控制裝置的另外一個作用是拆除收線輪廢線比較方便。下面簡述其過程。由於放線輪繞制的未用過的切割絲(新線)比較緊，而收線裝置在把用過的切割絲 (費線)繞入收線輪上時比較松，所以一般會出現收線輪上的費線已經繞滿時，放線輪上的新線還未用完。這時就需要拆除收線輪上的廢線這樣，就必須在收線輪處把切割絲剪斷。如果沒有中間張力控制裝置，在剪斷收線輪處切割線時，就必須用手拉住切割絲，然後把切割絲繞入更換後的收線輪上。如果有本中間張力控制裝置，更換收線輪就比較方便。在割斷切割絲之前，用膠帶將主動中間固定輥和從動中間固定輥之間的切割絲粘住，防止切割絲在割斷後失去張力。然後換上新的收線輪後，把切割絲再繞入收線輪幾圈後，再用膠帶將切割絲端頭粘在新的收線輪上即可。上述的多線切割機，放線電機為放線伺服電機；放線控制裝置包括一個放線浮動輥，放線浮動輥設置在一個放線擺杆上，放線擺杆的一端固定在一根放線轉軸上，放線擺杆與使得放線擺杆繞放線轉軸擺動的放線張力彈簧相連；放線轉軸與檢測該放線轉軸轉動角度的放線角度傳感器相連，放線角度傳感器的輸出接放線伺服電機；從新線輪繞出的切割絲繞經放線浮動輥後再繞入一個左定滑輪。放線控制裝置的工作過程放線伺服電機採用速度控制模式，如果拉動切割絲，切割絲的張力變大拉動放線擺杆擺動，放線角度傳感器即檢測到放線轉軸的角度變化，放線角度傳感器輸出電壓上升即發出信號給放線伺服電機，使得其轉動，使切割絲繞出放線輪， 停止拉動切割絲時，放線張力彈簧使放線擺杆復位，放線伺服電機停止轉動，使得切割絲張力保持基本不變。上述的多線切割機，收線電機為收線伺服電機；收線控制裝置包括一個收線浮動輥，收線浮動輥設置在一個收線擺杆上，收線擺杆的一端固定在一根收線轉軸上，收線擺杆與使得收線擺杆繞收線轉軸擺動的收線張力彈簧相連；收線轉軸與檢測該收線轉軸轉動角度的收線角度傳感器相連，收線角度傳感器的輸出接收線伺服電機；從最後一個右定滑輪上繞出的切割絲經收線浮動輥後，再繞入收線輪。收線控制裝置的工作過程如果切割絲的張力變小，收線張力彈簧即使得收線擺杆擺動，發現擺杆即帶動收線轉軸轉動(擺動)，收線角度傳感器即檢測到收線轉軸的角度變化，收線角度傳感器即發出信號給收線伺服電機，使得其轉動，使切割絲繞入收線輪，使得切割絲張力保持基本不變。

圖1是本實用新型的原理示意圖。圖2是放線機構，恆張力控制裝置、收線機構、排線裝置等立體示意圖。圖3是放線機構，恆張力控制裝置等示意圖(去掉切割絲)。[0045]圖4是放線機構，恆張力控制裝置、收線機構、排線裝置等立體示意圖。圖5是放線機構，恆張力控制裝置、收線機構、排線裝置等側面示意圖。圖6是儲線機構的立體示意圖(去掉切割絲)。圖7是儲線機構的側面示意圖(去掉切割絲)。圖8是儲線機構的立體示意圖。圖9是儲線機構的側面示意圖。圖10是槽輪機構的立體示意圖。圖11是槽輪機構的側面示意圖。圖12是左(右)固定滑輪軸及左(右)定滑輪的示意圖。圖13是左(右)移動滑輪軸及左(右)動滑輪的示意圖。圖14是左(右)移動滑輪軸及左(右)動滑輪的剖視圖(示意)。圖15是左(右)固定滑輪軸及左(右)定滑輪的側面示意圖。圖16是主動中間固定輥、從動中間固定輥等的示意圖。圖17是主動中間固定輥、從動中間固定輥等的側面示意圖。圖18是排線裝置的主視圖。圖19是圖18的右視圖。圖20是排線裝置的示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本多線切割機，包括槽輪機構1、儲線機構2、放線機構3，恆張力控制裝置(中間張力控制裝置)4、收線機構5、排線裝置6、工作檯機構7、切割絲8、噴塗裝置9、可編程控制器(PLC)。參見圖11、12，槽輪機構1包括三個軸線相互平行的主動槽輪11、被動槽輪12、13 及帶動主動槽輪轉動的主軸電機14、進線導輪15、出線導輪16、出線導輪17。主動槽輪和被動槽輪的外周均有環槽(V型槽)。相鄰兩個環槽之間的距離均相等。環槽截面呈V型。參見圖7-13，儲線機構2包括左固定滑輪軸21、左移動滑輪軸23、右固定滑輪軸 22、右移動滑輪軸24、往復移動機構25 ；左固定滑輪軸、右固定滑輪軸上分別套裝有n+1個左定滑輪261、n+l個右定滑輪262 ；左移動滑輪軸、右移動滑輪軸上分別套裝有η個左動滑輪263、η個右動滑輪264。η = 5。往復移動機構25包括往復電機251、減速機256、在往復電機251和減速機256的帶動下轉動的主動輪253、連接主動輪253和被動輪252的同步帶 254，與位於主動輪和被動輪兩側的同步帶平行的左導軌255和右導軌257，左滑板258和右滑板259分別滑動設置在左導軌和右導軌上，並分別固定在位於主動輪和被動輪兩側的同步帶上。左固定滑輪軸21、右固定滑輪軸22分別固定在左滑板258和右滑板259上。往復電機251逆時針轉動時，帶動主動輪253逆時針轉動，同步帶即逆時針轉動。 固定在主動輪和被動輪左側的同步帶上的左滑板258即在同步帶的帶動下沿著左導軌255 向下滑動，左滑板258上固定的左移動滑輪軸23與左固定滑輪軸21的距離逐漸增大；同時，固定在主動輪和被動輪右側的同步帶上的右滑板259即在同步帶的帶動下沿著右導軌 257向上滑動，右滑板259上固定的右移動滑輪軸24與右固定滑輪軸22的距離逐漸減小。相反，往復電機251順時針轉動時，帶動主動輪253順時針轉動，同步帶即順時針轉動。固定在主動輪和被動輪左側的同步帶上的左滑板258即在同步帶的帶動下沿著左導軌255向上滑動，左滑板258上固定的左移動滑輪軸23與左固定滑輪軸21的距離逐漸減小；同時，固定在主動輪和被動輪右側的同步帶上的右滑板259即在同步帶的帶動下沿著右導軌257向下滑動，右滑板259上固定的右移動滑輪軸24與右固定滑輪軸22的距離逐漸增大。也就是說，在往復移動機構的帶動下，左移動滑輪軸和右移動滑輪軸分別相對於左固定滑輪軸和右固定滑輪軸往復移動，且左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離變化時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離作相反的變化。為了不使得左滑板和右滑板不會與主動輪和被動輪相撞，往復移動機構的行程 a(左滑板和右滑板上下移動最大距離)小於主動輪和被動輪之間的距離。左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離增大一個行程a時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離減小一個行程a。此時由於右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離減小a而釋放切割絲長度為2na(儲線機構的儲線量)，同時由於左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離增大一個行程a而收取切割絲長度為2na。同理，左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離減小一個行程a時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸增大一個行程a。此時由於左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離減小a而釋放切割絲長度為2na，同時由於右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離增大一個行程a而收取切割絲長度為2na。放線機構3包括放線伺服電機31、在放線伺服電機的帶動下轉動的新線輪32、放線控制裝置。放線控制裝置包括設置在一個放線擺杆37上的放線浮動輥33，放線擺杆37 的一端固定在一根放線轉軸38上，放線轉軸38與檢測該放線轉軸轉動角度的放線角度傳感器相連。放線角度傳感器的輸出接放線伺服電機，用於調節放線伺服電機運行速度。放線張力彈簧34的兩端分別連接放線擺杆和一固定杆，用於控制放線側切割絲的張力。從放線輪繞出的切割絲8經導線輪35、放線浮動輥33、再繞經導線輪36。參見圖3-6、圖16-19，中間張力控制裝置4包括一個中間浮動輥43，由中間張力伺服電機41帶動的主動中間固定輥42、從動中間固定輥49 ；中間浮動輥43設置在一個中間擺杆47上，中間擺杆47的一端固定在一根中間轉軸48上；中間張力彈簧44的兩端分別連接中間擺杆和一固定杆，用於控制中間段切割絲的張力。中間轉軸與檢測該中間轉軸轉動角度的中間角度傳感器相連。中間角度傳感器的輸出接中間張力伺服電機41，控制中間張力伺服電機運行速度。從最後一個右定滑輪上繞出的切割絲經導線輪45、中間浮動輥43、 導線輪46後，再反覆繞過主動中間固定輥和從動中間固定輥，再主動中間固定輥繞出。參見圖3、6，收線控制裝置5包括收線伺服電機51、在收線伺服電機的帶動下轉動的收線輪52、收線控制裝置。收線控制裝置包括一個收線浮動輥53，收線浮動輥設置在一個收線擺杆57上，收線擺杆的一端固定在一根收線轉軸58上，收線轉軸58與檢測該收線轉軸轉動角度的收線角度傳感器相連。收線角度傳感器的輸出接收線伺服電機，用於調節收線伺服電機運行速度。收線張力彈簧54的兩端分別連接收線擺杆和一固定杆，用於控制收線側切割絲的張力。從主動中間固定輥繞出的切割絲8經收線浮動輥53、再繞經導線輪 55、再經排線裝置6繞入收線輪。參見圖3，排線裝置6包括沿著平行於收線輪的軸嚮往復移動的排線杆61、安裝在排線杆上的排線輪62、安裝在排線杆上的兩個平行並相接觸的導線輥64、帶動排線杆往復移動的排線步進電機63。排線輪62的徑向與兩個導線輥64之間的接觸線在同一個平面上。切割絲8經導線輪55繞出後，從兩個導線輥64之間穿過、再經排線輪62繞入收線輪。 切割絲在收線輪上沒纏繞一周，排線步進電機63步進一次。這樣，即可把費線整齊的纏繞到收線輪上。工作檯機構7包括在兩個被動槽輪12、13之間的下部的、用於放置被切割工件的工作檯71，升降機構。工作檯71可在升降機構的帶動下在垂直於兩個被動槽輪軸線所在平面的方向上升降。切割絲8從新線輪32繞出，經導線輪35、放線浮動輥33，接著經過導線輪36進入左固定滑輪軸上的最裡面一個左定滑輪，再經過左移動滑輪軸上的最裡面一個左動滑輪， 再經和最裡面一個左定滑輪相鄰的一個左定滑輪，再經和最裡面一個左動滑輪相鄰的一個左定滑輪，如此反覆，經各個左定滑輪和左動滑輪、並經左固定滑輪軸上的最外面一個左定滑輪繞出，然後通過導線輪15，再依次繞入三個槽輪的V型槽(沿槽輪的軸向，從一側的V 型槽開始繞切割絲)，手動繞入10圈以後用膠帶紙固定線頭部位開始自動繞線，直到繞滿所有開好的等距V型槽，拆除固定膠帶紙，取出線頭進入導線輪16、17。切割絲接著進入右固定滑輪軸上的最裡面一個右定滑輪，再經過右移動滑輪軸上的最裡面一個右動滑輪，再經和最裡面一個右定滑輪相鄰的一個右定滑輪，再經和最裡面一個右動滑輪相鄰的一個右定滑輪，如此反覆，經各個右定滑輪和右動滑輪、並經右固定滑輪軸上的最外面一個右定滑輪繞出。然後切割絲進入導線輪45後，再經中間浮動輥43進入導線輪46、再反覆繞過主動中間固定輥42和從動中間固定輥49，再主動中間固定輥42 繞出，再經收線浮動輥53、導線輪55。接著，切割絲從兩個導線輥64之間穿過，再經排線輪 62後繞入收線輪用膠帶紙固定。噴塗裝置9位於成三角形排列的三個槽輪的中間，用於向位於兩個被動槽輪之間的切割絲噴塗冷卻液(切割絲採用金剛石鋼絲時)或金剛石砂漿(切割絲採用普通鋼絲時)。多線切割機在正常切割時，主要是重複利用繞在三根槽輪上的多道鋼絲(切割絲)往復行走切割，三根槽輪部一往返行走鋼絲為2倍的儲線量。如左移動滑輪軸23 (或左移動滑輪軸2 上下往復行走距離為a，由於左移動滑輪軸23上安裝η個動滑輪，則儲線量b = aXnX20根據切割鋼絲磨損情況設定的新線補充量c ；三個槽輪部逆時針轉動時收取因左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸距離減少a而放出的儲線量b+新線補充量c ； 三個槽輪部順時針轉動時收取因右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸距離減少a而放出的儲線量b-新線補充量c ；這樣就達到了三個槽輪部一往返行走切割鋼絲2倍儲線量b的要求。因為切割時必須保證三根槽輪部線速度一致，儲線機構的儲線量一致，只有改變儲線機構上下往復行走的速度，即三個槽輪部逆時針轉動時(b+c)+選擇切割線速度=時間=左移動滑輪軸23向上、左移動滑輪軸23向下行走距離a使用的時間；三個槽輪部順時針轉動時(b-c) +選擇切割線速度=時間=儲線部移動軸23向下、24向上逆時針行走距離a使用的時間。儲線機構上下往復行走距離a的時間由工控PLC根據槽輪直徑、切割線速度和新線補充量c計算調整。下面用數字替代舉例說明設定儲線機構上下往復行走距離a = 1M，並安裝左 (右)動滑輪數η = 5個，新線補充量c = 0. 8Μ ；左右儲線量分別為b = 1 X 5 X 2 = 10M,當三個槽輪部逆時針轉動時，槽輪轉動的線距離b+c = 10. 8M，儲線機構中上下往復移動機構同時也動作，因左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸距離減少a而提供IOM鋼絲和新線輪提供c = ο. 8M鋼絲，同時因右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸距離增加而接收IOM鋼絲， 多出的0. 8M鋼絲由收線輪同步收取。同理，當三個槽輪部順時針轉動時，槽輪轉動的線距離b-c = 9. 2M，上下往復移動機構25同時動作，由儲線機構提供9. 2M鋼絲，而因右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸距離減小而放出的儲線量是10M，多出的0.8M鋼絲由收線輪同步收取；同時因左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸距離增加而需要接收IOM鋼絲，可三個槽輪只返回9. 2M鋼絲，缺少0. 8M 鋼絲由新線輪同步補充。這樣，三根槽輪部往返切割時，均會有新的切割絲同步均勻補入，替換磨損後的鋼絲。補充新線和收取費線是在一個往返動作中同步進行的，收放線輪轉動速度慢，所以不易產生斷線。根據一次切割材料的片數和切割鋼絲磨損情況設定新線補充量C，延長了鋼絲使用壽命，降低了生產成本。三個槽輪往復轉動帶動切割絲移動的時間與往復移動機構上下往復行走的時間相同。也就是說，通過往復移動機構和槽輪共同作用，使得切割絲反覆移動，對工件進行切割，因為主軸電機和往復電機都是使用位置控制模式聯動，減少了主軸電機啟動、停止時間，所以可以保持切割線在槽輪上的高速往復行走，切割效率高。既使在沒有新線補充的情況下也可以切割，這時放線輪和收線輪基本保持不動。但是，切割線在反覆切割過程中因為磨損而變細或者斷線，有一定的使用壽命限制，所以不斷的有新線補充能夠延長切割絲的使用壽命，同時切割效率高。本實用新型是一種可選擇金剛石鋼絲或普通鋼絲作為切割線的、對單晶矽和水晶等脆硬電子材料進行切割的多線切割機，切割線速度最高達到每分鐘400米，切割線往復使用率高。因此，本多線切割機一次切割消耗鋼絲少，整卷鋼絲使用壽命長，有效的降低了生產成本。
權利要求1.多線切割機，包括三個平行的槽輪，均刻有環槽，在主軸電機帶動下順時針或逆時針轉動；相鄰兩個環槽之間的距離相等；放線機構，包括放線電機、在放線電機的帶動下轉動的新線輪、放線控制裝置；放線控制裝置的輸出接放線電機，以控制放線電機的轉動；收線機構，包括收線電機、在收線電機的帶動下轉動的收線輪、收線控制裝置；收線控制裝置的輸出接收線電機，以控制收線電機的轉動；工作檯，用於放置被切割的工件，在兩個槽輪之間的下部，可在垂直於前述兩個槽輪軸線的方向上升降；切割絲；其特徵是它還包括儲線機構，包括左固定滑輪軸、左移動滑輪軸、右固定滑輪軸、右移動滑輪軸、往復移動機構；左固定滑輪軸、右固定滑輪軸上分別套裝有n+1個左定滑輪、n+1個右定滑輪；左移動滑輪軸、右移動滑輪軸上分別套裝有η個左動滑輪、η個右動滑輪；左移動滑輪軸和右移動滑輪軸共同設置在往復移動機構上，在往復移動機構的帶動下，左移動滑輪軸和右移動滑輪軸分別相對於左固定滑輪軸和右固定滑輪軸往復移動，且左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離變化時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離作相反的變化；η > 1 ；所述切割絲從新線輪繞出；經一個左定滑輪、一個左動滑輪，再經另一個左定滑輪、另一個左動滑輪，如此反覆，經各個左定滑輪和左動滑輪、並從最後一個左定滑輪上繞出，再依次從三個槽輪上的環槽繞過，經一個右定滑輪、一個右動滑輪，再經另一個右定滑輪、另一個右動滑輪，如此反覆，經各個右定滑輪和右動滑輪、並從最後一個右定滑輪上繞出；再繞入收線輪。
2.如權利要求1所述的多線切割機，其特徵是往復移動機構的行程為a，左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離增大a時，放線輪轉動放出切割絲的長度即放線量為c，三個槽輪順時針轉動帶動切割絲移動的距離為2na-C，收線輪轉動繞進切割絲的長度即收線量為c;左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離減小a時，放線輪轉動放出切割絲的長度即放線量為d，三個槽輪逆時針轉動帶動切割絲移動的距離為2na+d，收線輪轉動繞進切割絲的長度即收線量為d。
3.如權利要求2所述的多線切割機，其特徵是c= d ；c/2na = Q-16) %。
4.如權利要求1-3所述的任一多線切割機，其特徵是往復移動機構包括往復電機、被動輪、在往復電機的帶動下轉動的主動輪、連接主動輪和被動輪的同步帶，左移動滑輪軸和右移動滑輪軸分別固定在位於主動輪和被動輪兩側的同步帶上。
5.如權利要求4所述的多線切割機，其特徵是它還包括與位於主動輪和被動輪兩側的同步帶平行的左導軌和右導軌，左移動滑輪軸和右移動滑輪軸分別通過左滑板和右滑板固定在同步帶上；左滑板和右滑板分別滑動設置在左導軌和右導軌上。
6.如權利要求1-3所述的任一多線切割機，其特徵是三個槽輪中一個槽輪為在主軸電機帶動下轉動的主動槽輪，另外兩個槽輪為通過切割絲帶動的從動槽輪。
7.如權利要求1-3所述的任一多線切割機，其特徵是它還包括主要由沿著平行於收線輪的軸嚮往復移動的排線杆、轉動設置在排線杆上的排線輪、帶動排線杆往復移動的排線電機組成的排線裝置，從右固定滑輪軸上的滑輪繞出的切割絲經排線輪繞入收線輪。
8.如權利要求1-3所述的任一多線切割機，其特徵是它還包括中間張力控制裝置，中間張力控制裝置包括一個中間浮動輥，由中間張力伺服電機帶動的主動中間固定輥、從動中間固定輥；中間浮動輥設置在一個中間擺杆上，中間擺杆的一端固定在一根中間轉軸上； 中間擺杆與使得中間擺杆繞中間轉軸擺動的中間張力彈簧相連；中間轉軸與檢測該中間轉軸轉動角度的中間角度傳感器相連，中間角度傳感器的輸出接中間張力伺服電機；從最後一個右定滑輪上繞出的切割絲經中間浮動輥後再反覆繞過主動中間固定輥和從動中間固定輥，再繞入收線輪。
9.如權利要求1-3所述的任一多線切割機，其特徵是放線電機為放線伺服電機；放線控制裝置包括一個放線浮動輥，放線浮動輥設置在一個放線擺杆上，放線擺杆的一端固定在一根放線轉軸上，放線擺杆與使得放線擺杆繞放線轉軸擺動的放線張力彈簧相連；放線轉軸與檢測該放線轉軸轉動角度的放線角度傳感器相連，放線角度傳感器的輸出接放線伺服電機；從新線輪繞出的切割絲繞經放線浮動輥後再繞入一個左定滑輪。
10.如權利要求1-3所述的任一多線切割機，其特徵是收線電機為收線伺服電機；收線控制裝置包括一個收線浮動輥，收線浮動輥設置在一個收線擺杆上，收線擺杆的一端固定在一根收線轉軸上，收線擺杆與使得收線擺杆繞收線轉軸擺動的收線張力彈簧相連；收線轉軸與檢測該收線轉軸轉動角度的收線角度傳感器相連，收線角度傳感器的輸出接收線伺服電機；從最後一個右定滑輪上繞出的切割絲經收線浮動輥後，再繞入收線輪。
專利摘要本實用新型是對單晶矽和水晶等脆硬電子材料進行切割的多線切割機，切割線速度最高達到每分鐘400米，切割線往復使用率高，有效的降低了生產成本。它包括三個平行的刻有環槽的槽輪、放線機構、收線機構、工作檯、儲線機構等，儲線機構包括往復移動機構和均套裝有多個滑輪的左固定滑輪軸、左移動滑輪軸、右固定滑輪軸、右移動滑輪軸；在往復移動機構的帶動下，左移動滑輪軸相對於左固定滑輪軸的距離變化時，右移動滑輪軸相對於右固定滑輪軸的距離作相反的變化；切割絲從新線輪繞出，依次繞過左固定滑輪軸和左移動滑輪軸上的滑輪，再依次從三個槽輪的環槽繞過，再依次繞過右固定滑輪軸和右移動滑輪軸上的滑輪，繞入收線輪。
文檔編號B28D5/04GK202037744SQ201120087659
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者王衛鋒 申請人:蘇州市匯峰機械設備廠