概述
隨著切割技術(shù)的飛速發(fā)展, 硅材料(寶石、水晶)等合成材料的加工技術(shù)也 越來越受到重視, 其中切割是待加工材料的第一道關(guān)鍵工序, 其加工質(zhì)量的好 壞將直接影響到后續(xù)的加工效率和成品率。本方案中的多線切割是通過一根鋼 絲線( 直徑 0.12mm～ 0.16mm, 長度 90Km～100Km) 的高速往復(fù)運動把磨料帶 入加工區(qū)域進行研磨, 將待切割材料一次性同時切割成數(shù)百或數(shù)千片薄片的創(chuàng) 新性切片工藝 。 多線切割機以其極高的生產(chǎn)效率和出片率, 逐漸取代內(nèi)圓和外圓切割等傳 統(tǒng)方式, 所切硅片具有彎曲度小, 翹曲度小, 平行度好, 刃口切割損耗小, 表 面損傷層淺, 晶片表面粗糙度值小等優(yōu)點。本方案給出了武漢飛控公司一種多 線切割機控制系統(tǒng)的研制方法, 重點講述了多線切割機中張力控制和多電機同 步控制的實現(xiàn)。
多線切割機是通過金屬絲的高速往復(fù)運動，將半導(dǎo)體等硬脆材料切割成眾多的薄片，可實現(xiàn)高精度、高速度、低損耗的切割。隨著光伏行業(yè)的快速發(fā)展，關(guān)于硅片的切割主要采用多線切割技術(shù)。飛控多線切割機CT伺服解決方案，可以滿足高速、高精度、高性能等復(fù)雜機器要求。
飛控多線切割機的CT伺服控制解決方案主要采用了英國CTM88X系列伺服系統(tǒng)：
應(yīng)用行業(yè)
◆ 切割工業(yè)水晶、釹鐵硼、半導(dǎo)體單晶硅和多晶硅、陶瓷片、紅藍寶石、高級光學(xué)玻璃、鐵氧體，氧化鋯等貴重脆硬材料。
控制要點
◆ 收放線卷徑計算；
◆ 恒張力控制；
◆ 排線精確跟蹤
◆ 同步控制；
◆ 多軸同步換向
工藝特點
◆ 主動軸通過轉(zhuǎn)矩反饋實現(xiàn)閉環(huán)同步控制；主軸上纏繞多達幾百圈金屬線用于切割產(chǎn)品 ；
◆ 左右張力擺桿提供恒定的線網(wǎng)張力；
◆ 收放卷通過收放金屬線完成高速切割動作；
◆ 排線機構(gòu)實現(xiàn)金屬線在收放卷上均勻排布及糾偏動作；
◆ 升降臺通過升降、橫移完成產(chǎn)品的切割；
◆ 內(nèi)置運動器控制器、開發(fā)軟件
◆ 計算機、 觸摸屏
◆ 通過Ethercat高速以太網(wǎng)總線通訊，代替?zhèn)鹘y(tǒng)總線和脈沖模擬量方式，輕松實現(xiàn)多軸控制；
◆ Ethercat遠程 I/O 進行邏輯控制；（可選驅(qū)動器內(nèi)部I/O）
◆ 伺服電機、驅(qū)動器為英國CT系列
◆ 內(nèi)置運動控制器支對接 Ethercat、 CANopen、Modbus_TCP、Prof ibus_DP等總線協(xié)議，RS422/485串口等多種通訊接口，程序運行周期設(shè)置最快4uS。
◆ 高響應(yīng)、高精度的轉(zhuǎn)矩控制、速度控制、位置控制及聯(lián)動插補等功能；
◆ 適配多類型編碼器，如絕對值編碼器、正余弦編碼器、數(shù)字增量編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等；
◆ 內(nèi)部集成PLC可編程功能，可使用多種編程語言對驅(qū)動器進行二次開發(fā)，可復(fù)雜控制應(yīng)用；
◆ 自帶擴展I/O、模擬量輸入，模擬量輸出；
◆ CANopen、EtherCAT及RS485/232串口等多種通訊接口，方便實現(xiàn)多軸應(yīng)用的控制；
◆ 采樣循環(huán)時間：125 uS (Max)，以適用于高性能高精度的多軸控制應(yīng)用中；
我司方案優(yōu)點：
◆ 內(nèi)置運動控制器軟件為開放性操作平臺，內(nèi)有完整功能程序包，如電子凸輪，同步，卷徑計算，PID運算及其他機器人控制系統(tǒng)算法等；
◆ 現(xiàn)有軟件平臺上對不同客戶行業(yè)做特定算法開發(fā)，完成后加密存庫打包，有效保護軟件知識產(chǎn)權(quán)，提高客戶行業(yè)競爭力；
◆系統(tǒng)電機均配海德漢絕對式編碼器，位置數(shù)(19 bits)，系統(tǒng)精度± 180“；
◆張力控制部份采用定制力矩電機 ，小電流大力矩，節(jié)能降成本；
◆ 排線精確跟蹤，確保線輪切割線均勻分布，防止切割線堆積；
◆ 雙主軸同步控制力矩偏差<0.5N；
◆ 整體系統(tǒng)響應(yīng)周期 125uS；
◆ 軟件虛擬主軸曲線規(guī)劃，多軸同步換向最快1.5S加減速時間可調(diào)；
◆ 系統(tǒng)線速度 3500-4000M/MIN 可調(diào)；
◆ 斷線可受控停車；
◆ 基于自主研發(fā)的核心技術(shù)，飛控公司將持續(xù)推進多線切割技術(shù)在磁性材料、水晶、玻璃、太陽能硅片和硬質(zhì)合金等脆硬性材料加工領(lǐng)域的產(chǎn)品化應(yīng)用，為切割加工環(huán)節(jié)提供“切割裝備+切割工藝”的系統(tǒng)切割解決方案，助力客戶降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品品質(zhì)，讓企業(yè)實現(xiàn)從“制造”到“智造”的轉(zhuǎn)型升級。
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