GK4620多線切割機(jī)的斷線與排線檢測技術(shù)

陜西漢江機(jī)床有限公司（漢中 723003） 田廣利 昝 弢 劉 輝

我公司生產(chǎn)的太陽能硅片多線切割機(jī)GK4620的面世，打破了國外壟斷，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，改變了光伏產(chǎn)業(yè)中硅片加工關(guān)鍵設(shè)備完全依賴進(jìn)口的局面，滿足了關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化的迫切需求，對振興民族工業(yè)意義深遠(yuǎn)。該機(jī)床對運(yùn)行的可靠性要求很高，保護(hù)功能齊全，本文主要介紹斷線與排線檢測裝置在該機(jī)床上實(shí)現(xiàn)的方法。

1.機(jī)床工作原理簡介

該機(jī)床的工作原理如圖1所示，控制系統(tǒng)采用西門子SIMOTION運(yùn)動控制器，由9個伺服電動機(jī)組成，其中SP1/SP2為收放線電動機(jī)，完成鋼線的收放控制，Z1/Z2為排線電動機(jī)，使鋼線在收放線輪上按實(shí)際的螺距排列，A1/A2為張力控制電動機(jī)，運(yùn)行過程中對張力進(jìn)行調(diào)節(jié)，C1/C2為導(dǎo)絲輥電動機(jī)，驅(qū)動導(dǎo)絲輥恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動，切割過程中鋼線以12m/s的速度運(yùn)動，Y軸為工件切割進(jìn)給電動機(jī)，導(dǎo)絲輥帶動鋼線運(yùn)動，工件向下進(jìn)給完成進(jìn)行切割運(yùn)動。a、b、c、d為斷線檢測傳感器。s1、s2為放線檢測傳感器，s3、s4為收線檢測傳感器。本文只介紹斷線與排線檢測電路的工作原理。

圖1 機(jī)床原理圖

2.斷線檢測原理

斷線檢測電路如圖2所示，該電路為一電壓比較器。導(dǎo)絲輥C1/C2旁裝有a、b、c、d四個不銹鋼管制作的傳感器，這四個傳感器與床身絕緣，其中一端短接在一起連接到斷線檢測裝置的輸入端I1，斷線檢測裝置的輸出端Q1接到PLC的輸入端，正常工作情況下，Q1輸出為高電平，綠色指示燈D1亮，切割區(qū)產(chǎn)生斷線故障時，Q1輸出低電平，綠色指示燈滅，紅色指示燈D2亮。WR1為基準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)電位器，基準(zhǔn)電壓可以調(diào)到正常切割時不報(bào)為止，一般可調(diào)到2V左右，斷線檢測裝置的靈敏度也是通過基準(zhǔn)電壓來調(diào)整的，電路中三極管V1、V2為射極跟隨器，起阻抗匹配作用，電路中阻容元件組成抗干擾電路。當(dāng)斷線產(chǎn)生時鋼線和傳感器接通，斷線檢測裝置的輸入端I1電壓變低，當(dāng)I1電壓低于檢測裝置內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時輸出端將產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，從而使Q1由高電平轉(zhuǎn)換為低電平，當(dāng)PLC檢測到斷線信號時，控制器發(fā)出緊急停車指令，使各電動機(jī)以最快的速度停止，從而保證導(dǎo)絲輥不被損壞。

圖2

3.排線檢測原理

硅片切割機(jī)工作時，SP1為放線電動機(jī)，SP2為收線電動機(jī)，Z2/Z1為收放線排線電動機(jī)，收放線時要求鋼線盡量垂直于收放線輪軸線，如果誤差太大，就會在放線時導(dǎo)致斷線現(xiàn)象，因?yàn)闄C(jī)器在切割過程中為正反向切割，收放線輪在不斷變換轉(zhuǎn)動方向，所以兩側(cè)都需要檢測傳感器。

排線檢測電路如圖3所示，該電路由四個獨(dú)立的電壓比較器組成，每路比較器接一個傳感器，比較器的輸出接到PLC輸入點(diǎn)上，比較器的基準(zhǔn)電壓可由WR2電位器來調(diào)整，一般調(diào)到12V即可。切割機(jī)正常工作時，鋼線在兩個傳感器中間位置，檢測電路輸出為高電平，運(yùn)動控制程序不進(jìn)行調(diào)整，排線運(yùn)動按設(shè)好的螺距進(jìn)行運(yùn)動，當(dāng)鋼線產(chǎn)生傾斜時，鋼絲和某一邊傳感器接觸，工作中通過s1、s2、s3、s4四個傳感器和排線檢測電路，使輸入到PLC信號產(chǎn)生電平變化，運(yùn)動控制器檢測到此信號時，排線機(jī)電動機(jī)Z1/Z2就在原來螺距的基礎(chǔ)上附加一個運(yùn)動，使排線運(yùn)動速度加快或減慢，從而使鋼線與傳感器脫開，保持了鋼線與收放線輪軸線的垂直狀態(tài)，避免了收放線時產(chǎn)生斷線現(xiàn)象，增加了機(jī)床的可靠性。

圖3 排線檢測圖

4.結(jié)語

該電路在我公司生產(chǎn)的GK4620多線切片機(jī)上經(jīng)過長時間應(yīng)用，在斷線情況發(fā)生時，能夠立即發(fā)出檢測信號，確保機(jī)床緊急停車，有效防止了切割機(jī)斷線導(dǎo)致導(dǎo)絲輥損壞的現(xiàn)象。以前無排線檢測電路時，設(shè)備只能進(jìn)行單向切割，雙向切割時很容易產(chǎn)生斷線現(xiàn)象，無法正常使用，但采用排線檢測電路后，徹底解決了收放線過程中由于排線不好造成的斷線現(xiàn)象。以上兩個電路經(jīng)過長時間運(yùn)行檢驗(yàn)，效果良好，達(dá)到了我們的預(yù)期效果，大大降低了斷線的概率，提高了機(jī)床的可靠性，縮短了國產(chǎn)硅片多線切割機(jī)與進(jìn)口設(shè)備的差距。