專利名稱：水箱拉絲機的自補償伺服排線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及金屬制品行業(yè)用于生產(chǎn)硅晶片切割絲的拉絲機設(shè)備，屬于機械排線裝置制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種水箱拉絲機自補償伺服排線裝置。
背景技術(shù)：
水箱拉絲機屬于標(biāo)準(zhǔn)件等金屬制品生產(chǎn)預(yù)加工設(shè)備，目的是為了把由鋼材生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的線材或棒材經(jīng)過水箱拉絲機的拉拔處理，使線材或棒材的直徑、圓度、內(nèi)部金相結(jié)構(gòu)、表面光潔度和矯直度都達到標(biāo)準(zhǔn)件等金屬制品生產(chǎn)需要的處理要求。目前，我國太陽能光伏行業(yè)所使用的單晶硅片多為采用多絲切割技術(shù)制成，該工藝過程對切割絲的排線精度要求較高，要求卷繞切割絲的工字輪不能出現(xiàn)“漲輪”現(xiàn)象，排線沿工字輪軸向均勻分布，換向過程平穩(wěn)。此外，以往的排線裝置的雙頭絲杠排線結(jié)構(gòu)的控制精度較低，無法實現(xiàn)恒定間距排線，生產(chǎn)的切割絲無法滿足單晶硅片切割要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種生產(chǎn)用于切割單晶硅片的切割絲的拉絲機排線裝置，大幅提高了拉絲機的排線質(zhì)量，針對排線過程金屬絲間距與換向布局兩方面的特性進行了優(yōu)化，使得排線更加精確，并能夠自動補償。實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為一種水箱拉絲機的自補償伺服排線裝置，包括張力檢測單元、排線分線裝置與排線收集裝置，其中張力檢測單元由第一過線輪、 第二過線輪、張力過線輪、角度位移傳感器、張力桿以及導(dǎo)向槽組成，第一過線輪、第二過線輪與張力過線輪安裝在拉絲機機架上，其中第一過線輪與張力過線輪在同一平面內(nèi)，第二過線輪所在平面與張力過線輪所在平面垂直并與張力過線輪的圓周相切，保證金屬絲在經(jīng)過第一過線輪、第二過線輪、張力過線輪時平穩(wěn)、順滑；張力過線輪的轉(zhuǎn)軸穿過設(shè)置在拉絲機機架上的導(dǎo)向槽固定連接在張力桿的一端，該張力桿繞自身另一端擺動，并在張力桿轉(zhuǎn)動中心位置安裝有角位移傳感器測量張力桿的轉(zhuǎn)動角度；排線分線裝置由第三過線輪、同步帶、第四過線輪、絲杠螺母、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、 排線伺服電機、第五過線輪、排線底座、端蓋組成，排線底座安裝在拉絲機機架上，滾珠絲杠通過端蓋固定在排線座上，排線伺服電機安裝在排線座一端，聯(lián)軸器分別與排線伺服電機、 滾珠絲杠連接，伺服電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動；絲杠螺母上設(shè)置支架，該支架上固定安裝第三過線輪、第四過線輪以及第五過線輪，第三過線輪、第四過線輪與第二過線輪安裝在同一平面內(nèi)，并通過同步帶保證第三過線輪、第四過線輪轉(zhuǎn)動過程同步；第五過線輪安裝平面與第三過線輪、第四過線輪所在平面垂直，且與第四過線輪的圓周相切；排線收集裝置由工字輪、收線伺服電機組成，工字輪軸線方向與滾珠絲杠平行，并安裝在氣動安裝自鎖單元上，并采用收線伺服電機驅(qū)動工字輪轉(zhuǎn)動，第三過線輪、第四過線輪、第五過線輪跟隨絲杠螺母沿滾珠絲桿來回移動實現(xiàn)沿著工字輪軸線方向排線；金屬絲分別通過第一過線輪、張力過線輪、第二過線輪、第三過線輪、第四過線輪以及第五過線輪連接至工字輪上。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(1)采用張力過線輪檢測金屬絲的張力，結(jié)構(gòu)簡單，并具有金屬絲斷線報警功能，在金屬絲出現(xiàn)斷線狀況時及時報警。(2)整個排線裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動補償功能，通過檢測金屬絲的張力監(jiān)控工字輪排線狀況，保證金屬絲能夠等間距的纏繞在工字輪上，有效避免了工字輪的“漲輪”現(xiàn)象以及工字輪兩側(cè)排線不到位的現(xiàn)象，為單晶硅切割過程中的可靠性提供了有效的保障。(3)采用伺服電機，實現(xiàn)排向機構(gòu)的速度控制與換向動作，較大程度的提高了排線過程的精度與效率。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。

圖1為本實用新型拉絲機的排線裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型A向局部放大示意圖，即張力檢測單元。
具體實施方式
結(jié)合圖1和圖2，本實用新型水箱拉絲機的自補償伺服排線裝置，包括張力檢測單元、排線分線裝置與排線收集裝置，其中張力檢測單元由第一過線輪1、第二過線輪2、張力過線輪4、角度位移傳感器17、張力桿18以及導(dǎo)向槽19組成，第一過線輪1、第二過線輪2 與張力過線輪4安裝在拉絲機機架上，其中第一過線輪1與張力過線輪4在同一平面內(nèi)， 第二過線輪2所在平面與張力過線輪4所在平面垂直并與張力過線輪4的圓周相切，保證金屬絲在經(jīng)過第一過線輪1、第二過線輪2、張力過線輪4時平穩(wěn)、順滑；張力過線輪4的轉(zhuǎn)軸穿過設(shè)置在拉絲機機架上的導(dǎo)向槽19固定連接在張力桿18的一端，該張力桿18繞自身另一端擺動，并在張力桿18轉(zhuǎn)動中心位置安裝有角位移傳感器17測量張力桿18的轉(zhuǎn)動角度；排線分線裝置由第三過線輪5、同步帶6、第四過線輪7、絲杠螺母8、滾珠絲杠9、聯(lián)軸器10、排線伺服電機11、第五過線輪12、排線底座13、端蓋14組成排線底座13安裝在拉絲機機架上，滾珠絲杠9通過端蓋14固定在排線座13上，排線伺服電機11安裝在排線座 13 —端，聯(lián)軸器10分別與排線伺服電機11、滾珠絲杠9連接，伺服電機11通過聯(lián)軸器10 驅(qū)動滾珠絲杠9轉(zhuǎn)動；絲杠螺母8上設(shè)置支架，該支架上固定安裝第三過線輪5、第四過線輪7以及第五過線輪12，第三過線輪5、第四過線輪7與第二過線輪2安裝在同一平面內(nèi)， 并通過同步帶6保證第三過線輪5、第四過線輪7轉(zhuǎn)動過程同步；第五過線輪12安裝平面與第三過線輪5、第四過線輪7所在平面垂直，且與第四過線輪7的圓周相切；排線收集裝置由工字輪15、收線伺服電機16組成，工字輪15軸線方向與滾珠絲杠 9平行，并安裝在氣動安裝自鎖單元上(該氣動安裝自鎖單元是同時申報實用新型專利“水箱拉絲機的氣動自鎖式自動升降排線裝置”中的氣動安裝自鎖單元)，并采用收線伺服電機 16驅(qū)動工字輪15轉(zhuǎn)動，第三過線輪5、第四過線輪7、第五過線輪12跟隨絲杠螺母8沿滾珠絲桿9來回移動實現(xiàn)沿著工字輪15軸線方向排線；金屬絲3分別通過第一過線輪1、張力過線輪4、第二過線輪2、第三過線輪5、第四過線輪7以及第五過線輪12連接至工字輪15 上。本實用新型水箱拉絲機的自補償伺服排線裝置的張力檢測單元通過張力桿18擺動角位移確定金屬絲3的張力大小，進而控制工字輪15的轉(zhuǎn)速。在出現(xiàn)金屬絲斷絲時，張力過線輪4由于失去金屬絲3的牽引作用使得張力桿18擺動到最大角位移處，角度位移傳感器17檢測到張力桿18的最大角度位移信號后中斷拉絲機的工作，并向操作人員發(fā)出警報。因此，張力檢測單元結(jié)構(gòu)簡單，并具有金屬絲斷線報警功能，在金屬絲出現(xiàn)斷線狀況時及時報警。本實用新型水箱拉絲機的自補償伺服排線裝置的排線分線裝置采用排線伺服電機11驅(qū)動滾珠絲杠9轉(zhuǎn)動，驅(qū)動滾珠絲杠9驅(qū)動安裝在絲杠螺母8上的第三過線輪5、第四過線輪7、第五過線輪12沿滾珠絲杠9的軸線方向往返移動。排線自補償功能主要體現(xiàn)在收線伺服電機16轉(zhuǎn)動換向過程中，通過張力桿18檢測工字輪15左右兩側(cè)是否排線到位換向過程中，張力桿18向下超過了擺桿下偏差，說明上個周期在該換向過程中排線不到邊，工字輪排線表面出現(xiàn)凹陷，在程序中補償一個值，即在該換向處增加排線次數(shù)，使排線到邊，直到張力桿穩(wěn)態(tài)后停止增加，該過程可有效避免工字輪15出現(xiàn)兩側(cè)排線不到位現(xiàn)象。當(dāng)張力桿向上超過了擺桿上偏差時，說明上個周期在該換向過程中排線過多，工字輪排線表面出現(xiàn)凸起，通過程序使排線減少一個值，即在該換向處減少排線次數(shù)，直到張力桿穩(wěn)態(tài)后停止減少，該過程可有效避免工字輪15出現(xiàn)“漲輪”現(xiàn)象。本實用新型水箱拉絲機的自補償伺服排線裝置的排線收集裝置由工字輪15、收線伺服電機16組成。通過控制收線伺服電機16的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)排線間距大小的控制，使得排線分布均勻，易于實現(xiàn)等速排線或等間距排線。收線伺服電機16根據(jù)張力檢測單元的信號控制工字輪15的轉(zhuǎn)速來保證金屬絲3的張力恒定。伺服排線功能體現(xiàn)在工字輪15的轉(zhuǎn)速采用公知PID控制算法控制，當(dāng)金屬絲3張力減小時，張力過線輪4沿順時針方向移動，通過角位移傳感器17檢測到張力桿18的角位移信號后，工字輪15根據(jù)檢測到的角位移信號的大小以及PID參數(shù)自動加快收線伺服電機16的轉(zhuǎn)速，以增加金屬絲3的張力維持在預(yù)先設(shè)定值；當(dāng)金屬絲3張力增加時，張力過線輪4沿逆時針方向移動，通過角位移傳感器17檢測到張力桿18的角位移信號后，工字輪15根據(jù)檢測到的角位移信號的大小以及PID參數(shù)自動降低收線線伺服電機16的轉(zhuǎn)速，以減小金屬絲3的張力維持在預(yù)先設(shè)定值。
權(quán)利要求1. 一種水箱拉絲機的自補償伺服排線裝置，其特征在于包括張力檢測單元、排線分線裝置與排線收集裝置，其中張力檢測單元由第一過線輪(1)、第二過線輪(2)、張力過線輪 (4)、角度位移傳感器(17)、張力桿(18)以及導(dǎo)向槽(19)組成，第一過線輪(1)、第二過線輪(2)與張力過線輪(4)安裝在拉絲機機架上，其中第一過線輪(1)與張力過線輪(4)在同一平面內(nèi)，第二過線輪(2)所在平面與張力過線輪(4)所在平面垂直并與張力過線輪(4) 的圓周相切，保證金屬絲在經(jīng)過第一過線輪(1)、第二過線輪(2)、張力過線輪(4)時平穩(wěn)、 順滑；張力過線輪(4)的轉(zhuǎn)軸穿過設(shè)置在拉絲機機架上的導(dǎo)向槽(19)固定連接在張力桿 (18)的一端，該張力桿(18)繞自身另一端擺動，并在張力桿(18)轉(zhuǎn)動中心位置安裝有角位移傳感器(17)測量張力桿(18)的轉(zhuǎn)動角度；排線分線裝置由第三過線輪(5)、同步帶(6)、第四過線輪(7)、絲杠螺母(8)、滾珠絲杠 (9)、聯(lián)軸器(10)、排線伺服電機(11)、第五過線輪(12)、排線底座(13)、端蓋(14)組成，排線底座(13)安裝在拉絲機機架上，滾珠絲杠(9)通過端蓋(14)固定在排線座(13)上，排線伺服電機(11)安裝在排線座(13) —端，聯(lián)軸器(10)分別與排線伺服電機(11)、滾珠絲杠(9)連接，伺服電機(11)通過聯(lián)軸器(10)驅(qū)動滾珠絲杠(9)轉(zhuǎn)動；絲杠螺母⑶上設(shè)置支架，該支架上固定安裝第三過線輪(5)、第四過線輪(7)以及第五過線輪(12)，第三過線輪(5)、第四過線輪(7)與第二過線輪(2)安裝在同一平面內(nèi)，并通過同步帶(6)保證第三過線輪(5)、第四過線輪(7)轉(zhuǎn)動過程同步；第五過線輪(12)安裝平面與第三過線輪(5)、 第四過線輪(7)所在平面垂直，且與第四過線輪(7)的圓周相切；排線收集裝置由工字輪(15)、收線伺服電機(16)組成，該工字輪(15)軸線方向與滾珠絲杠(9)平行，并安裝在氣動安裝自鎖單元上，并采用收線伺服電機(16)驅(qū)動工字輪(15) 轉(zhuǎn)動，第三過線輪(5)、第四過線輪(7)、第五過線輪(12)跟隨絲杠螺母(8)沿滾珠絲桿(9) 來回移動實現(xiàn)沿著工字輪(15)軸線方向排線；金屬絲(3)分別通過第一過線輪(1)、張力過線輪(4)、第二過線輪(2)、第三過線輪(5)、第四過線輪(7)以及第五過線輪(12)連接至工字輪(15)上。
專利摘要本實用新型公開了一種水箱拉絲機的自補償伺服排線裝置，包括張力檢測單元、排線分線裝置與排線收集裝置，其中張力檢測單元由第一過線輪、第二過線輪、張力過線輪、角度位移傳感器、張力桿以及導(dǎo)向槽組成；排線分線裝置由第三過線輪、同步帶、第四過線輪、絲杠螺母、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、排線伺服電機、第五過線輪、排線底座、端蓋組成；排線收集裝置由工字輪、收線伺服電機組成。本實用新型采用張力過線輪檢測金屬絲的張力，結(jié)構(gòu)簡單，并具有金屬絲斷線報警功能，在金屬絲出現(xiàn)斷線狀況時及時報警。
文檔編號B21C51/00GK202021230SQ20112006490
公開日2011年11月2日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者仲秋, 孫中圣, 李小寧, 許興旺 申請人:江蘇恒力組合機床有限公司