大連連城數(shù)控機(jī)器股份有限公司 ■ 劉淑華 馬云鵬

一 引言

多線切割機(jī)是當(dāng)前太陽電池所用晶體硅切割的主要設(shè)備，它是利用快速移動的鋼絲線對晶體硅原料進(jìn)行研磨的過程。繞線輥機(jī)構(gòu)是機(jī)器的主要部分，其成對出現(xiàn)，即收線輥和放線輥。

二 繞線輥的運(yùn)行原理

繞線輥的轉(zhuǎn)動由伺服電機(jī)驅(qū)動，鋼絲線由布線輪拖動，按節(jié)距有序地從繞線輥上放出和回收；機(jī)器切割過程，鋼絲線由放線輥進(jìn)入切割區(qū)，多次折繞并切割成若干個硅片，纏回到收線輥上；鋼絲線運(yùn)行中必須保持恒定的線速度和張力，才使切割過程平穩(wěn)，不斷線。所以，根據(jù)機(jī)器主導(dǎo)輪的線速度和不斷變化的繞線輥直徑，機(jī)器的電控系統(tǒng)PLC時刻監(jiān)控，并不斷調(diào)節(jié)繞線輥驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

三 多線切割機(jī)的繞線機(jī)構(gòu)

1 多線切方機(jī)

多線切方機(jī)繞線輥如圖1所示，繞線輥為直連式機(jī)構(gòu)，即電機(jī)通過聯(lián)軸器、傳動軸直接驅(qū)動繞線輥轉(zhuǎn)動。這種結(jié)構(gòu)中間環(huán)節(jié)少，傳動精度高。在電機(jī)性能的選擇上，考慮的因素為：切割線上張力保持在70N以上，線速度12m/min以上，另外由于頻繁啟動，啟動加速度較高，故電機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動慣量都要合適。本機(jī)選擇電機(jī)為1PH7133（95N·m，1500 r/min，18.5kW）。

圖1 多線切方機(jī)

線輥機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式是：懸臂裝在立板上，立板前裝有線輥，立板后是電機(jī)及支撐箱體等。立板除承載線輥機(jī)構(gòu)的重量外，隔斷砂漿的侵入。線輥依靠兩端的錐面與支撐軸定位，用鍵傳遞扭矩；支撐軸的伸出端裝入蝶簧，并用大螺釘緊固，擰緊力為180N。

線輥體很重，特別是繞滿線時(線長約150km)，所以線輥要求承載能力強(qiáng)且重量輕，本機(jī)采用了高強(qiáng)度的鍛鋁合金，內(nèi)孔熱壓鋼套。另外，線輥要頻繁拆裝，因回收的鋼絲線要及時廢棄，為拆裝安全，本機(jī)設(shè)置了插板機(jī)構(gòu)，即手動將插銷推入固定盤的開口中，此時，由接近開關(guān)控制不能開機(jī)，可安全拆裝，裝好后，手動拉出插銷，接近開關(guān)發(fā)出信號，可開機(jī)切割。

2 多線切斷機(jī)

圖2 多線切斷機(jī)

多線切斷機(jī)是用金剛石線切割，如圖2所示。金剛石線是在鋼絲線上鍍一層金剛石微粉，切割中不用噴涂砂漿，即沒有砂漿對金屬件的腐蝕，工作環(huán)境比較清潔，但切割中會有金剛石微粉脫落，會污染環(huán)境，但比砂漿對環(huán)境的污染要少得多。

繞線輥驅(qū)動電機(jī)選擇：金剛石線切割時在線輥上纏繞的層數(shù)不能多，因?yàn)榻饎偸€互相擠碰，使金剛石粉易脫落，所以線輥的直徑小，重量輕，在同樣的線張力情況下負(fù)載扭矩小，轉(zhuǎn)動慣量較小，因此，選擇線輥的驅(qū)動電機(jī)規(guī)格小，本機(jī)選擇1FK7083-5(3kW，10.5N·m，3000r/min)

繞線輥的結(jié)構(gòu)及布線方式為：布線過程是繞線輥機(jī)構(gòu)移動(包括驅(qū)動電機(jī)，支撐軸線輥等)，布線輪固定；繞線輥機(jī)構(gòu)由滾珠絲杠傳動，在直線導(dǎo)軌上滑動，而直線導(dǎo)軌垂直安裝在立板上。這種布線方式，為機(jī)器線管理部分的布局設(shè)計(jì)帶來方便，即過輪容易布置。另一特點(diǎn)是：收、放線輥相同；根據(jù)工件需要的線長度，在專用的繞線機(jī)上繞線，繞線輥互換性好，精度易保證；線輥由支撐軸上的定位盤定位，用脹套緊固，結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便。

三 結(jié)束語

由上述分析可見不同多線機(jī)繞線輥的結(jié)構(gòu)及布線方式不同，合理設(shè)計(jì)將給機(jī)器的切割質(zhì)量和效益帶來更多好處。