專利名稱：一種晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置的制作方法
—種晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明涉及晶體硅剖方機(jī)，尤其涉及一種用于剖方機(jī)上的切割線張力控制裝置。
背景技術(shù)：
在目前的半導(dǎo)體和太陽(yáng)能行業(yè)中，硅錠的加工多使用剖方機(jī)，它的原理是通過(guò)一根高速運(yùn)動(dòng)的鋼絲，帶動(dòng)附著在鋼絲的切割磨料對(duì)硅等半導(dǎo)體脆硬材料進(jìn)行磨削加工，從而達(dá)到切割效果。在整個(gè)切割過(guò)程中，鋼絲通過(guò)多個(gè)導(dǎo)向輪的換向引導(dǎo)，在主輥上形成一張由一組互相垂直的鋼絲組成的十字線網(wǎng)，通過(guò)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行切割，可以將硅錠等脆硬材料一次同時(shí)切割為數(shù)十個(gè)硅棒，是目前采用最廣泛的半導(dǎo)體等脆硬材料的切割技術(shù)。剖方機(jī)的核心部件“切割鋼絲”，其張力控制在一定范圍內(nèi)是決定設(shè)備能否順利進(jìn)行，切割過(guò)程是否斷線的關(guān)鍵，目前同類機(jī)床“鋼絲張力”控制種類繁多，一般控制不準(zhǔn)確和精細(xì)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的剖方機(jī)切割線張力控制裝置控制不準(zhǔn)確和精細(xì)的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制精度高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置，包括多個(gè)導(dǎo)向輪，依次繞在各導(dǎo)向輪上的切割鋼絲，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，多個(gè)導(dǎo)向輪中的至少一個(gè)導(dǎo)向輪上裝有張力傳感器，多個(gè)導(dǎo)向輪中的至少一個(gè)導(dǎo)向輪與調(diào)節(jié)切割鋼絲張緊度的擺臂相連，該擺臂與轉(zhuǎn)軸固定連接，所述轉(zhuǎn)軸與一伺服電機(jī)的輸出軸相聯(lián)。所述擺臂的運(yùn)動(dòng)方向上設(shè)有用于限制擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)范圍的下限位塊和上限位塊，用于限制擺臂的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，防止伺服電機(jī)在失去控制的情況下和設(shè)備其他部分相撞。所述伺服電機(jī)裝在法蘭盤(pán)上，轉(zhuǎn)軸與伺服電機(jī)輸出軸的連接處設(shè)有裝在法蘭盤(pán)上的保護(hù)罩。轉(zhuǎn)軸與伺服電機(jī)軸的連接處有保護(hù)罩，為半封閉結(jié)構(gòu)，在擺臂擺動(dòng)范圍內(nèi)有開(kāi)□。所述導(dǎo)向輪包括第一導(dǎo)向輪、第二導(dǎo)向輪、第三導(dǎo)向輪；所述切割鋼絲依次繞在第一導(dǎo)向輪、第二導(dǎo)向輪、第三導(dǎo)向輪上，第一導(dǎo)向輪上安裝有張力傳感器，所述擺臂與第二導(dǎo)向輪相連。籍由上述結(jié)構(gòu)，伺服電機(jī)安裝在法蘭盤(pán)上，調(diào)節(jié)張力的擺臂安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器電機(jī)相連，切割鋼絲依次繞在第一導(dǎo)向輪、第二導(dǎo)向輪、第三導(dǎo)向輪上，第一導(dǎo)向輪安裝在張力傳感器上，當(dāng)鋼絲張力發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)張力傳感器的數(shù)據(jù)分析，調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使切割鋼絲達(dá)到切割時(shí)所需的張力，保證切割的順利進(jìn)行。所述的晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置，擺臂運(yùn)動(dòng)方向裝有下限位塊和上限位塊，可以限制擺臂的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，防止伺服電機(jī)在失去控制的情況下和設(shè)備其他部分相撞。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是當(dāng)切割鋼絲張力發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)張力傳感器的數(shù)據(jù)分析后，調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，帶動(dòng)擺臂向下或向上運(yùn)動(dòng)，使切割鋼絲達(dá)到切割時(shí)所需的張力，保證了切割的順利進(jìn)行，整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程為閉環(huán)控制，最快高達(dá)125us的位置控制環(huán)，系統(tǒng)響應(yīng)極快，遠(yuǎn)高于同業(yè)其他控制手段的響應(yīng)速度，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制精度高。


圖I是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖I的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的控制原理圖；圖4是本發(fā)明控制系統(tǒng)的電路框圖。在圖中
I 一張力傳感器，2—第一導(dǎo)向輪， 3—切割鋼絲，
4一第二導(dǎo)向輪，5—下限位塊，6—第三導(dǎo)向輪，
7—上限位塊，8—搖臂，9 一保護(hù)罩，
10—伺服電機(jī)，11 一聯(lián)軸器，12—轉(zhuǎn)軸，
13—法蘭盤(pán)，
具體實(shí)施例方式一種晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置，如圖I和圖2所示，伺服電機(jī)10安裝在法蘭盤(pán)13上，調(diào)節(jié)張力的擺臂8固定在轉(zhuǎn)軸12上，轉(zhuǎn)軸12通過(guò)聯(lián)軸器11與伺服電機(jī)10相連。切割鋼絲3依次繞在第一導(dǎo)向輪2、第二導(dǎo)向輪4、第三導(dǎo)向輪6上,第一導(dǎo)向輪2安裝在張力傳感器I上，擺臂8下裝有下限位塊5和上限位塊7，轉(zhuǎn)軸12與伺服電機(jī)10軸的連接處有保護(hù)罩9，所述保護(hù)罩9為半封閉結(jié)構(gòu)，在擺臂8擺動(dòng)范圍內(nèi)有開(kāi)口。剖方機(jī)工作時(shí)，切割鋼絲在導(dǎo)向輪2，4，6的引導(dǎo)下沿一定的路徑運(yùn)行，當(dāng)切割鋼絲的張力發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)張力傳感器的數(shù)據(jù)分析，調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使切割鋼絲達(dá)到切割時(shí)所需的張力，保證切割的順利進(jìn)行。本發(fā)明的控制原理如圖3和圖4，當(dāng)鋼絲的張力發(fā)生變化時(shí)，張力傳感器I將信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)張力的設(shè)定值和反饋值進(jìn)行比較，通過(guò)張力PID運(yùn)算器運(yùn)算后，調(diào)節(jié)伺服電機(jī)10的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，將張力調(diào)節(jié)到穩(wěn)定狀態(tài)，整個(gè)過(guò)程采用閉環(huán)控制，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置，包括多個(gè)導(dǎo)向輪(2，4，6)，依次繞在各導(dǎo)向輪上的切割鋼絲(3)，其特征是，多個(gè)導(dǎo)向輪(2，4，6)中的至少一個(gè)導(dǎo)向輪上裝有張力傳感器(I)，多個(gè)導(dǎo)向輪(2，4，6)中的至少一個(gè)導(dǎo)向輪與調(diào)節(jié)切割鋼絲(3)張緊度的擺臂(8)相連，該擺臂(8)與轉(zhuǎn)軸(12)固定連接，所述轉(zhuǎn)軸(12)與一伺服電機(jī)(10)的輸出軸相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置，其特征是，所述擺臂(8)的運(yùn)動(dòng)方向上設(shè)有用于限制擺臂⑶轉(zhuǎn)動(dòng)范圍的下限位塊(5)和上限位塊(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置，其特征是，所述伺服電機(jī)(10)裝在法蘭盤(pán)(13)上，轉(zhuǎn)軸(12)與伺服電機(jī)(10)輸出軸的連接處設(shè)有裝在法蘭盤(pán)(13)上的保護(hù)罩(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3之一所述的晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置，其特征是，所述導(dǎo)向輪包括第一導(dǎo)向輪(2)、第二導(dǎo)向輪(4)、第三導(dǎo)向輪(6);所述切割鋼絲(3)依次繞在第一導(dǎo)向輪(2)、第二導(dǎo)向輪(4)、第三導(dǎo)向輪(6)上,第一導(dǎo)向輪(2)上安裝有張力傳感器(I)，所述擺臂⑶與第二導(dǎo)向輪⑷相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種晶體硅剖方機(jī)切割線張力控制裝置，包括伺服電機(jī)、擺臂、導(dǎo)向輪、轉(zhuǎn)軸、限位塊、張力傳感器等。伺服電機(jī)安裝在法蘭盤(pán)上，調(diào)節(jié)張力的擺臂安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)相連，切割鋼絲依次繞在第一導(dǎo)向輪、第二導(dǎo)向輪、第三導(dǎo)向輪上，第一導(dǎo)向輪安裝在張力傳感器上，當(dāng)鋼絲張力發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)張力傳感器的數(shù)據(jù)分析，調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而帶動(dòng)整根鋼線的張力變化，使切割鋼絲達(dá)到切割時(shí)所需的張力。
文檔編號(hào)B28D7/00GK102615728SQ201210091048
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者劉嘉賓, 呂文利, 寧宗娥, 王學(xué)仕 申請(qǐng)人:湖南紅太陽(yáng)光電科技有限公司