GK4620多線切割機的斷線與排線檢測技術

陜西漢江機床有限公司（漢中 723003） 田廣利 昝 弢 劉 輝

我公司生產的太陽能硅片多線切割機GK4620的面世，打破了國外壟斷，填補了國內空白，改變了光伏產業中硅片加工關鍵設備完全依賴進口的局面，滿足了關鍵設備國產化的迫切需求，對振興民族工業意義深遠。該機床對運行的可靠性要求很高，保護功能齊全，本文主要介紹斷線與排線檢測裝置在該機床上實現的方法。

1.機床工作原理簡介

該機床的工作原理如圖1所示，控制系統采用西門子SIMOTION運動控制器，由9個伺服電動機組成，其中SP1/SP2為收放線電動機，完成鋼線的收放控制，Z1/Z2為排線電動機，使鋼線在收放線輪上按實際的螺距排列，A1/A2為張力控制電動機，運行過程中對張力進行調節，C1/C2為導絲輥電動機，驅動導絲輥恒轉速運動，切割過程中鋼線以12m/s的速度運動，Y軸為工件切割進給電動機，導絲輥帶動鋼線運動，工件向下進給完成進行切割運動。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，切割區產生斷線故障時，Q1輸出低電平，綠色指示燈滅，紅色指示燈D2亮。WR1為基準電壓調節電位器，基準電壓可以調到正常切割時不報為止，一般可調到2V左右，斷線檢測裝置的靈敏度也是通過基準電壓來調整的，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。當斷線產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I1電壓低于檢測裝置內部基準電壓時輸出端將產生反轉，從而使Q1由高電平轉換為低電平，當PLC檢測到斷線信號時，控制器發出緊急停車指令，使各電動機以最快的速度停止，從而保證導絲輥不被損壞。

圖2

3.排線檢測原理

硅片切割機工作時，SP1為放線電動機，SP2為收線電動機，Z2/Z1為收放線排線電動機，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，就會在放線時導致斷線現象，因為機器在切割過程中為正反向切割，收放線輪在不斷變換轉動方向，所以兩側都需要檢測傳感器。

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輸入點上，比較器的基準電壓可由WR2電位器來調整，一般調到12V即可。切割機正常工作時，鋼線在兩個傳感器中間位置，檢測電路輸出為高電平，運動控制程序不進行調整，排線運動按設好的螺距進行運動，當鋼線產生傾斜時，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信號產生電平變化，運動控制器檢測到此信號時，排線機電動機Z1/Z2就在原來螺距的基礎上附加一個運動，使排線運動速度加快或減慢，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，避免了收放線時產生斷線現象，增加了機床的可靠性。

圖3 排線檢測圖

4.結語

該電路在我公司生產的GK4620多線切片機上經過長時間應用，在斷線情況發生時，能夠立即發出檢測信號，確保機床緊急停車，有效防止了切割機斷線導致導絲輥損壞的現象。以前無排線檢測電路時，設備只能進行單向切割，雙向切割時很容易產生斷線現象，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象。以上兩個電路經過長時間運行檢驗，效果良好，達到了我們的預期效果，大大降低了斷線的概率，提高了機床的可靠性，縮短了國產硅片多線切割機與進口設備的差距。