专利名称：水箱拉丝机的自补偿伺服排线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属制品行业用于生产硅晶片切割丝的拉丝机设备，属于机械排线装置制造技术领域，特别是一种水箱拉丝机自补偿伺服排线装置。
背景技术：
水箱拉丝机属于标准件等金属制品生产预加工设备，目的是为了把由钢材生产厂家生产的线材或棒材经过水箱拉丝机的拉拔处理，使线材或棒材的直径、圆度、内部金相结构、表面光洁度和矫直度都达到标准件等金属制品生产需要的处理要求。目前，我国太阳能光伏行业所使用的单晶硅片多为采用多丝切割技术制成，该工艺过程对切割丝的排线精度要求较高，要求卷绕切割丝的工字轮不能出现“涨轮”现象，排线沿工字轮轴向均勻分布，换向过程平稳。此外，以往的排线装置的双头丝杠排线结构的控制精度较低，无法实现恒定间距排线，生产的切割丝无法满足单晶硅片切割要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产用于切割单晶硅片的切割丝的拉丝机排线装置， 大幅提高了拉丝机的排线质量，针对排线过程金属丝间距与换向布局两方面的特性进行了优化，使得排线更加精确，并能够自动补偿。实现本发明目的的技术解决方案为一种水箱拉丝机的自补偿伺服排线装置，包括张力检测单元、排线分线装置与排线收集装置，其中张力检测单元由第一过线轮、第二过线轮、张力过线轮、角度位移传感器、张力杆以及导向槽组成，第一过线轮、第二过线轮与张力过线轮安装在拉丝机机架上，其中第一过线轮与张力过线轮在同一平面内，第二过线轮所在平面与张力过线轮所在平面垂直并与张力过线轮的圆周相切，保证金属丝在经过第一过线轮、第二过线轮、张力过线轮时平稳、顺滑；张力过线轮的转轴穿过设置在拉丝机机架上的导向槽固定连接在张力杆的一端，该张力杆绕自身另一端摆动，并在张力杆转动中心位置安装有角位移传感器测量张力杆的转动角度；排线分线装置由第三过线轮、同步带、第四过线轮、丝杠螺母、滚珠丝杠、联轴器、 排线伺服电机、第五过线轮、排线底座、端盖组成排线底座安装在拉丝机机架上，滚珠丝杠通过端盖固定在排线座上，排线伺服电机安装在排线座一端，联轴器分别与排线伺服电机、 滚珠丝杠连接，伺服电机通过联轴器驱动滚珠丝杠转动；丝杠螺母上设置支架，该支架上固定安装第三过线轮、第四过线轮以及第五过线轮，第三过线轮、第四过线轮与第二过线轮安装在同一平面内，并通过同步带保证第三过线轮、第四过线轮转动过程同步；第五过线轮安装平面与第三过线轮、第四过线轮所在平面垂直，且与第四过线轮的圆周相切；排线收集装置由工字轮、收线伺服电机组成，工字轮轴线方向与滚珠丝杠平行，并安装在气动安装自锁单元上，并采用收线伺服电机驱动工字轮转动，第三过线轮、第四过线轮、第五过线轮跟随丝杠螺母沿滚珠丝杆来回移动实现沿着工字轮轴线方向排线；金属丝分别通过第一过线轮、张力过线轮、第二过线轮、第三过线轮、第四过线轮以及第五过线轮连接至工字轮上。本发明与现有技术相比，其显著优点(1)采用张力过线轮检测金属丝的张力，结构简单，并具有金属丝断线报警功能，在金属丝出现断线状况时及时报警。(2)整个排线装置能够实现自动补偿功能，通过检测金属丝的张力监控工字轮排线状况，保证金属丝能够等间距的缠绕在工字轮上，有效避免了工字轮的“涨轮”现象以及工字轮两侧排线不到位的现象，为单晶硅切割过程中的可靠性提供了有效的保障。(3)采用伺服电机，实现排向机构的速度控制与换向动作，较大程度的提高了排线过程的精度与效率。下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明拉丝机的排线装置的总体结构示意图。图2为本发明A向局部放大示意图，即张力检测单元。
具体实施例方式结合图1和图2，本发明水箱拉丝机的自补偿伺服排线装置，包括张力检测单元、 排线分线装置与排线收集装置，其中张力检测单元由第一过线轮1、第二过线轮2、张力过线轮4、角度位移传感器17、张力杆18以及导向槽19组成，第一过线轮1、第二过线轮2与张力过线轮4安装在拉丝机机架上，其中第一过线轮1与张力过线轮4在同一平面内，第二过线轮2所在平面与张力过线轮4所在平面垂直并与张力过线轮4的圆周相切，保证金属丝在经过第一过线轮1、第二过线轮2、张力过线轮4时平稳、顺滑；张力过线轮4的转轴穿过设置在拉丝机机架上的导向槽19固定连接在张力杆18的一端，该张力杆18绕自身另一端摆动，并在张力杆18转动中心位置安装有角位移传感器17测量张力杆18的转动角度；排线分线装置由第三过线轮5、同步带6、第四过线轮7、丝杠螺母8、滚珠丝杠9、联轴器10、排线伺服电机11、第五过线轮12、排线底座13、端盖14组成排线底座13安装在拉丝机机架上，滚珠丝杠9通过端盖14固定在排线座13上，排线伺服电机11安装在排线座 13 —端，联轴器10分别与排线伺服电机11、滚珠丝杠9连接，伺服电机11通过联轴器10 驱动滚珠丝杠9转动；丝杠螺母8上设置支架，该支架上固定安装第三过线轮5、第四过线轮7以及第五过线轮12，第三过线轮5、第四过线轮7与第二过线轮2安装在同一平面内， 并通过同步带6保证第三过线轮5、第四过线轮7转动过程同步；第五过线轮12安装平面与第三过线轮5、第四过线轮7所在平面垂直，且与第四过线轮7的圆周相切；排线收集装置由工字轮15、收线伺服电机16组成，工字轮15轴线方向与滚珠丝杠 9平行，并安装在气动安装自锁单元上(该气动安装自锁单元是同时申报发明专利“水箱拉丝机的气动自锁式自动升降排线装置，，中的气动安装自锁单元)，并采用收线伺服电机16 驱动工字轮15转动，第三过线轮5、第四过线轮7、第五过线轮12跟随丝杠螺母8沿滚珠丝杆9来回移动实现沿着工字轮15轴线方向排线；金属丝3分别通过第一过线轮1、张力过线轮4、第二过线轮2、第三过线轮5、第四过线轮7以及第五过线轮12连接至工字轮15上。本发明水箱拉丝机的自补偿伺服排线装置的张力检测单元通过张力杆18摆动角位移确定金属丝3的张力大小，进而控制工字轮15的转速。在出现金属丝断丝时，张力过线轮4由于失去金属丝3的牵引作用使得张力杆18摆动到最大角位移处，角度位移传感器17检测到张力杆18的最大角度位移信号后中断拉丝机的工作，并向操作人员发出警报。因此，张力检测单元结构简单，并具有金属丝断线报警功能，在金属丝出现断线状况时及时报警。。本发明水箱拉丝机的自补偿伺服排线装置的排线分线装置采用排线伺服电机11 驱动滚珠丝杠9转动，驱动滚珠丝杠9驱动安装在丝杠螺母8上的第三过线轮5、第四过线轮7、第五过线轮12沿滚珠丝杠9的轴线方向往返移动。排线自补偿功能主要体现在收线伺服电机16转动换向过程中，通过张力杆18检测工字轮15左右两侧是否排线到位换向过程中，张力杆18向下超过了摆杆下偏差，说明上个周期在该换向过程中排线不到边，工字轮排线表面出现凹陷，在程序中补偿一个值，即在该换向处增加排线次数，使排线到边， 直到张力杆稳态后停止增加，该过程可有效避免工字轮15出现两侧排线不到位现象。当张力杆向上超过了摆杆上偏差时，说明上个周期在该换向过程中排线过多，工字轮排线表面出现凸起，通过程序使排线减少一个值，即在该换向处减少排线次数，直到张力杆稳态后停止减少，该过程可有效避免工字轮15出现“涨轮”现象。本发明水箱拉丝机的自补偿伺服排线装置的排线收集装置由工字轮15、收线伺服电机16组成。通过控制收线伺服电机16的转速实现排线间距大小的控制，使得排线分布均勻，易于实现等速排线或等间距排线。收线伺服电机16根据张力检测单元的信号控制工字轮15的转速来保证金属丝3的张力恒定。伺服排线功能体现在工字轮15的转速采用公知 PID控制算法控制，当金属丝3张力减小时，张力过线轮4沿顺时针方向移动，通过角位移传感器17检测到张力杆18的角位移信号后，工字轮15根据检测到的角位移信号的大小以及PID参数自动加快收线伺服电机16的转速，以增加金属丝3的张力维持在预先设定值； 当金属丝3张力增加时，张力过线轮4沿逆时针方向移动，通过角位移传感器17检测到张力杆18的角位移信号后，工字轮15根据检测到的角位移信号的大小以及PID参数自动降低收线线伺服电机16的转速，以减小金属丝3的张力维持在预先设定值。
权利要求
1. 一种水箱拉丝机的自补偿伺服排线装置，其特征在于包括张力检测单元、排线分线装置与排线收集装置，其中张力检测单元由第一过线轮(1)、第二过线轮O)、张力过线轮 G)、角度位移传感器(17)、张力杆(18)以及导向槽(19)组成，第一过线轮(1)、第二过线轮O)与张力过线轮(4)安装在拉丝机机架上，其中第一过线轮(1)与张力过线轮(4)在同一平面内，第二过线轮(2)所在平面与张力过线轮(4)所在平面垂直并与张力过线轮(4) 的圆周相切，保证金属丝在经过第一过线轮(1)、第二过线轮O)、张力过线轮(4)时平稳、 顺滑；张力过线轮的转轴穿过设置在拉丝机机架上的导向槽(19)固定连接在张力杆 (18)的一端，该张力杆(18)绕自身另一端摆动，并在张力杆(18)转动中心位置安装有角位移传感器(17)测量张力杆(18)的转动角度；排线分线装置由第三过线轮(5)、同步带(6)、第四过线轮(7)、丝杠螺母(8)、滚珠丝杠 (9)、联轴器(10)、排线伺服电机(11)、第五过线轮(12)、排线底座(13)、端盖(14)组成排线底座(13)安装在拉丝机机架上，滚珠丝杠(9)通过端盖(14)固定在排线座(13)上，排线伺服电机(11)安装在排线座(13) —端，联轴器(10)分别与排线伺服电机(11)、滚珠丝杠(9)连接，伺服电机(11)通过联轴器(10)驱动滚珠丝杠(9)转动；丝杠螺母⑶上设置支架，该支架上固定安装第三过线轮(5)、第四过线轮(7)以及第五过线轮(12)，第三过线轮(5)、第四过线轮(7)与第二过线轮(2)安装在同一平面内，并通过同步带(6)保证第三过线轮(5)、第四过线轮(7)转动过程同步；第五过线轮(12)安装平面与第三过线轮(5)、 第四过线轮(7)所在平面垂直，且与第四过线轮(7)的圆周相切；排线收集装置由工字轮(15)、收线伺服电机(16)组成，该工字轮(15)轴线方向与滚珠丝杠(9)平行，并安装在气动安装自锁单元上，并采用收线伺服电机(16)驱动工字轮(15) 转动，第三过线轮( 、第四过线轮(7)、第五过线轮(1 跟随丝杠螺母(8)沿滚珠丝杆(9) 来回移动实现沿着工字轮(15)轴线方向排线；金属丝(3)分别通过第一过线轮(1)、张力过线轮(4)、第二过线轮(2)、第三过线轮(5)、第四过线轮(7)以及第五过线轮(12)连接至工字轮(15)上。
全文摘要
本发明公开了一种水箱拉丝机的自补偿伺服排线装置，包括张力检测单元、排线分线装置与排线收集装置，其中张力检测单元由第一过线轮、第二过线轮、张力过线轮、角度位移传感器、张力杆以及导向槽组成；排线分线装置由第三过线轮、同步带、第四过线轮、丝杠螺母、滚珠丝杠、联轴器、排线伺服电机、第五过线轮、排线底座、端盖组成；排线收集装置由工字轮、收线伺服电机组成。本发明采用张力过线轮检测金属丝的张力，结构简单，并具有金属丝断线报警功能，在金属丝出现断线状况时及时报警。
文档编号B21C47/02GK102172669SQ201110060150
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者仲秋, 孙中圣, 李小宁, 许兴旺 申请人:江苏恒力组合机床有限公司