專利名稱：一種led專用多線切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED專用多線切割機(jī)，具體說明超硬材料多線切割機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制方法。
背景技術(shù)：
在全球節(jié)能低碳的大背景下，LED照明發(fā)展迅猛，藍(lán)寶石、碳化硅切片是LED基片制造工藝流程中必不可少的工序。由于藍(lán)寶石、碳化硅的莫氏硬度大于等于9，僅次于金剛石的硬度，因此目前市場(chǎng)上無論是切單(多)晶硅，還是切水晶的多線切割機(jī)都采用平面升降切割的方式，金屬線和待切工件都是線接觸，這會(huì)導(dǎo)致藍(lán)寶石切割效率低下，甚至不能完成切割。超硬材料多線切割機(jī)采用擺動(dòng)升降方式切割，由于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，可以在一定程度上提高工效。采用擺動(dòng)切割方式后，藍(lán)寶石多線切割機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，搖擺軸做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)引起金屬線時(shí)松時(shí)緊，觀察張力擺杠會(huì)發(fā)現(xiàn)其劇烈抖動(dòng)；放線輪的半徑會(huì)逐漸變小，收線輪半徑會(huì)逐漸變大，因此，藍(lán)寶石多線切割機(jī)控制系統(tǒng)是非線性時(shí)變系統(tǒng)，控制難度很大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)藍(lán)寶石、碳化硅硬度高，難切割的特點(diǎn)，現(xiàn)有超硬材料多線切割機(jī)切割困難的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種LED專用多線切割機(jī)，該切割機(jī)繞線速度快，控制精度高，斷線率低。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是所述LED專用多線切割機(jī)包括工作臺(tái)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，還包括設(shè)置在工作臺(tái)一側(cè)的擺動(dòng)盤，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的該擺動(dòng)盤上設(shè)有多個(gè)加工輥，該多個(gè)加工輥上纏繞一根金屬切割線，該金屬切割線的一端纏繞在一收線輪上， 其另一端經(jīng)過多個(gè)導(dǎo)線輪的導(dǎo)向并纏繞在一放線輪上；所述收線輪與放線輪由一收放輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在本發(fā)明提供的藍(lán)寶石多線切割機(jī)中，主要由繞線系統(tǒng)，擺動(dòng)裝置，張力控制系統(tǒng)和工作臺(tái)裝置組成。其中繞線系統(tǒng)分成三個(gè)部分收線部分、放線部分和擺動(dòng)盤。金屬線從放線輪開始首先繞過多個(gè)導(dǎo)線輪，多個(gè)導(dǎo)線輪的作用是根據(jù)放線輪出線位置來回運(yùn)動(dòng)， 保證金屬線和放線輪垂直。所述導(dǎo)線輪一側(cè)設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)金屬切割線張力的張力擺杠，該張力擺杠一端設(shè)有張力電機(jī)，張力擺杠的作用在于保證整個(gè)繞線系統(tǒng)張力在允許范圍內(nèi)波動(dòng)，金屬線繞過張力擺杠后，然后通過多個(gè)導(dǎo)線輪，纏繞在擺動(dòng)盤上的多個(gè)加工輥上，最后金屬線纏到收線部分，收線部分是放線部分的逆過程，結(jié)構(gòu)基本對(duì)稱。所述加工輥為三個(gè)，分別為兩個(gè)主動(dòng)輪和一個(gè)從動(dòng)輪，三個(gè)加工輥呈正三角形安裝在擺動(dòng)盤上。擺動(dòng)盤是藍(lán)寶石多線切割機(jī)最具特色的結(jié)構(gòu)，由三個(gè)加工輥呈正三角對(duì)稱的安裝在擺動(dòng)盤上，擺動(dòng)盤固定在軸承上，通過皮帶連接減速機(jī)和電機(jī)。擺動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)的功能有兩種第一，在藍(lán)寶石切割之前有自動(dòng)繞線功能，擺動(dòng)盤根據(jù)自身三個(gè)加工輥開槽的數(shù)目和加工件的長(zhǎng)度決定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，做單向圓周運(yùn)動(dòng)。第二，在藍(lán)寶石切割狀態(tài)時(shí)，擺動(dòng)盤做士5°的往復(fù)擺動(dòng)，使金屬線和加工件接觸面積減少，切割效率提高。張力控制系統(tǒng)是藍(lán)寶石切割狀態(tài)的控制中的難點(diǎn)，因此在每個(gè)所述導(dǎo)線輪上均安裝有張力傳感器，一控制器根據(jù)設(shè)定張力值與該張力傳感器傳送的實(shí)際張力值的偏差來微調(diào)所述收放輪電機(jī)的轉(zhuǎn)速。首先，在藍(lán)寶石切割之前，根據(jù)金屬切割線的線徑設(shè)定一個(gè)張力值，張力設(shè)定值必須保證最少百分之二十的冗余量。其次，在切割狀態(tài)時(shí)，通過安裝在收線側(cè)和放線側(cè)導(dǎo)線輪上的兩個(gè)張力傳感器將實(shí)時(shí)張力值送到控制器，與張力設(shè)定值作比較。 最后，根據(jù)比較的差值微調(diào)收放線輪的速度，使張力保持在允許范圍內(nèi)。可切割最大工件尺寸為150毫米X 150毫米X 270毫米；所述金屬切割線的直徑為 0. 08-0. 18 毫米。所述金屬切割線運(yùn)行速度最高為600米/分鐘。所述控制器的張力控制精度小于0. 6牛頓。該LED專用多線切割機(jī)還包括冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)，用于在切割過程中冷卻工件。通過本發(fā)明所述的LED專用多線切割機(jī)切割的產(chǎn)品，其最小切片厚度為0. 1毫米； 單片平行度< 0. 005毫米；切片的進(jìn)給速度為0. 1-999. 9毫米/小時(shí)；工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式是自上而下，根據(jù)加工件的直徑設(shè)定一次切割所需要的時(shí)間， 然后再依據(jù)藍(lán)寶石切片加工工藝要求，做幾次變速直線運(yùn)動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本LED專用多線切割機(jī)繞線速度快，最高為600米/分鐘；控制精度高，小于0. 6牛頓，切割質(zhì)量好；切片薄，最小切片厚度為0. 1毫米；單片平行度 ≤ 0. 005毫米；斷線率低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述張力控制系統(tǒng)的原理圖。在圖中1-放線輪；2-張力擺杠；3-導(dǎo)線輪；
4-張力電機(jī)；5-主動(dòng)輪；6-從動(dòng)輪；
7-待切工件；8-切割面；9-工作臺(tái)；
10-擺動(dòng)軸；11-控制器；12-收放輪電機(jī)
13-收放輪電機(jī)；14-張力設(shè)定值；15-實(shí)際張力值
16-17位編碼器；17-金屬線；18-擺動(dòng)盤；
19-收線輪。
具體實(shí)施例方式
一種LED專用多線切割機(jī)，如圖1所示，包括工作臺(tái)9，設(shè)置在工作臺(tái)9 一側(cè)的擺動(dòng)盤18，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的該擺動(dòng)盤18上設(shè)有三個(gè)加工輥，該三個(gè)加工輥上纏繞一根金屬切割線 17，該金屬切割線17的一端纏繞在一收線輪19上，其另一端經(jīng)過四個(gè)導(dǎo)線輪3的導(dǎo)向并纏繞在一放線輪1上；所述導(dǎo)線輪3 —側(cè)設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)金屬切割線17張力的張力擺杠2，該張力擺杠2—端設(shè)有張力電機(jī)4，其中張力控制的要點(diǎn)在于保持整個(gè)繞線系統(tǒng)線速度恒定。 所述收線輪19與放線輪1由一收放輪電機(jī)12驅(qū)動(dòng)。每個(gè)所述導(dǎo)線輪3上均安裝有張力傳感器，一控制器11根據(jù)設(shè)定張力值14與該張力傳感器傳送的實(shí)際張力值15的偏差來微調(diào)所述收放輪電機(jī)12的轉(zhuǎn)速。為保證本發(fā)明的控制精度，控制器11選用日本YASKAWA公司的MP2300運(yùn)動(dòng)控制器，電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)均選用YASKAWA公司的Σ V和Σ III系列電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器，張力傳感器和變送器選用瑞士 FMS公司的RMG2121A和H14+EMGB06A導(dǎo)線輪式張力傳感器。整個(gè)藍(lán)寶石多線切割機(jī)主要由繞線系統(tǒng)，擺動(dòng)裝置，張力控制系統(tǒng)和工作臺(tái)裝置組成。繞線系統(tǒng)中，鑲嵌金剛石顆粒的金屬切割線17從放線輪1出發(fā)，首先通過張力擺杠 2，通過張力電機(jī)4調(diào)節(jié)張力擺杠2的運(yùn)動(dòng)快慢和位置，觀察到張力變化情況；之后連接到裝有張力傳感器的導(dǎo)線輪3上，張力傳感器將實(shí)時(shí)變化的實(shí)際張力值15傳送給控制器11，控制器11再通過收放輪電機(jī)微調(diào)放線輪1的轉(zhuǎn)速，使張力保持在允許的范圍內(nèi)。金屬線17 然后通過四個(gè)導(dǎo)線輪3繞在擺動(dòng)盤18上的加工輥上，最后纏繞在收線輪19上。收線部分是放線部分的逆過程。擺動(dòng)盤上裝有的三個(gè)加工輥分別為兩個(gè)主動(dòng)輪5和一個(gè)從動(dòng)輪6，三個(gè)加工輥呈 120。夾角均勻安裝在擺動(dòng)盤18上，由電機(jī)帶動(dòng)高速往返運(yùn)動(dòng)。擺動(dòng)盤18上與三個(gè)加工輥成60°夾角的三個(gè)位置鉆空以減輕擺動(dòng)盤18的重量，擺動(dòng)電機(jī)通過傳動(dòng)部分帶動(dòng)擺動(dòng)盤 18運(yùn)動(dòng)。在自動(dòng)繞線功能中，控制器11根據(jù)三個(gè)加工輥?zhàn)陨黹_槽的數(shù)目和加工件的長(zhǎng)度決定擺動(dòng)盤18旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，做單向圓周運(yùn)動(dòng)。在藍(lán)寶石切割狀態(tài)時(shí)，擺動(dòng)盤18做士50的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使金屬線17和加工件7接觸面積減少，切割效率提高。張力控制系統(tǒng)主要由控制器11接受張力傳感器傳送的實(shí)際張力值15與設(shè)定張力值14的偏差來微調(diào)收放輪電機(jī)12的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。張力控制的要點(diǎn)在于保持整個(gè)繞線系統(tǒng)線速度恒定，由于開始的時(shí)候放線輪1是滿線輪，直徑大，收線輪19是空線輪，直徑小，設(shè)定轉(zhuǎn)速的時(shí)候放線輪1轉(zhuǎn)速要慢，收線輪19要快；切割快結(jié)束時(shí)，情況正好相反?？刂七^程分成三個(gè)步驟首先，在藍(lán)寶石切割之前，根據(jù)金屬切割線的線徑設(shè)定一個(gè)張力值，張力設(shè)定值至少保持百分之二十的冗余量。其次，在切割狀態(tài)時(shí)，通過安裝在收線側(cè)和放線側(cè)導(dǎo)線輪 3上的兩個(gè)張力傳感器將實(shí)時(shí)張力值送到控制器11與預(yù)先設(shè)定的張力設(shè)定值14作比較。 最后，根據(jù)比較的差值微調(diào)收放輪電機(jī)12來調(diào)節(jié)收線輪19和放線輪1的速度，使張力保持在允許控制精度內(nèi)。工作臺(tái)9的運(yùn)動(dòng)方式有快進(jìn)，切割，退刀三種，根據(jù)加工件的直徑設(shè)定一次切割所需要的時(shí)間，然后再依據(jù)藍(lán)寶石切片加工工藝要求，做幾次變速直線運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種LED專用多線切割機(jī)，包括工作臺(tái)(9)，其特征是，還包括設(shè)置在工作臺(tái)(9) 一側(cè)的擺動(dòng)盤(18)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的該擺動(dòng)盤(18)上設(shè)有多個(gè)加工輥，所述多個(gè)加工輥上纏繞一根金屬切割線(17)，該金屬切割線(17)的一端纏繞在一收線輪(19)上，其另一端經(jīng)過多個(gè)導(dǎo)線輪(3)的導(dǎo)向并纏繞在一放線輪(1)上；所述收線輪(19)與放線輪(1)由一收放輪電機(jī)(12)驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED專用多線切割機(jī)，其特征是，所述導(dǎo)線輪(3)—側(cè)設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)金屬切割線(17)張力的張力擺杠O)，該張力擺杠O) —端設(shè)有張力電機(jī)G)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED專用多線切割機(jī)，其特征是，每個(gè)所述導(dǎo)線輪(3)上均安裝有張力傳感器，一控制器(11)根據(jù)設(shè)定張力值(14)與該張力傳感器傳送的實(shí)際張力值 (15)的偏差來微調(diào)所述收放輪電機(jī)(1 的轉(zhuǎn)速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED專用多線切割機(jī)，其特征是，所述加工輥為三個(gè)，分別為兩個(gè)主動(dòng)輪( 和一個(gè)從動(dòng)輪(6)，三個(gè)加工輥呈正三角形安裝在擺動(dòng)盤(18)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的LED專用多線切割機(jī)，其特征是，所述擺動(dòng)盤(18)在切割狀態(tài)時(shí)做士5°的往復(fù)擺動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED專用多線切割機(jī)，其特征是，所述金屬切割線(17) 的直徑為0. 08-0. 18毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED專用多線切割機(jī)，其特征是，所述金屬切割線(17) 運(yùn)行速度最高為600米/分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的LED專用多線切割機(jī)，其特征是，所述控制器(11)的張力控制精度小于0.6牛頓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的LED專用多線切割機(jī)，其特征是，該LED專用多線切割機(jī)還包括冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種LED專用多線切割機(jī)，為了解決藍(lán)寶石、碳化硅硬度高，普通多線切割機(jī)切割困難的問題，該切割機(jī)包括工作臺(tái)，設(shè)置在工作臺(tái)一側(cè)的擺動(dòng)盤，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的該擺動(dòng)盤上設(shè)有多個(gè)加工輥，該多個(gè)加工輥上纏繞一根金屬切割線，該金屬切割線的一端纏繞在一收線輪上，其另一端經(jīng)過多個(gè)導(dǎo)線輪的導(dǎo)向并纏繞在一放線輪上；所述收線輪與放線輪由一收放輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明控制精度高，斷線率低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，尤其適用于藍(lán)寶石、碳化硅等高硬度材料的切割。
文檔編號(hào)B28D5/04GK102166793SQ20111004109
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者張義兵, 彭思齊, 戴瑜興, 楊宇紅, 湯睿, 蔣近 申請(qǐng)人:湖南宇晶機(jī)器實(shí)業(yè)有限公司