[发明专利]一种非接触式多线切割机切割线张力检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触式多线切割机切割线张力检测方法及装置，用于实现多线切割机潮湿恶劣环境下切割线张力的可靠检测，属于切片加工专用装备领域。

背景技术

多线切割机是一类高效的切片加工设备，其原理是通过金属线的高速往复运动把磨料带入待切割材料加工区域进行研磨，将待切件同时切割为数百或数千片薄片，具有切割效率高、材料损耗低等优点，广泛应用于硅基太阳能电池片、人造宝石、蓝宝石、碳化硅、水晶、陶瓷玻璃等硬脆性材料的加工。多线切割机加工过程中断线故障率是设备优先考虑的一个核心性能指标，断线故障不仅使昂贵的加工材料报废，直接造成经济损失，还导致设备非正常停机，断线后重新布线浪费大量的工时，大大增加设备操作者的劳动强度。为避免断线，多线切割机要求切割线张力精确恒定于某一范围，该功能由多线切割机切割线张力控制系统保证，张力检测装置是是张力控制系统的核心部件，其张力检测准确性、工作可靠性对于实现切割线高精度张力控制、避免发生断线故障具有重要意义。

目前传统的多线切割机切割线张力检测采用压变电阻式张力计，其结构一般由张力计底座、张力臂、压敏电阻元件等组成。张力计底座固定于多线切割机底板，张力臂顶端装有线轮，底端与张力计底座相联接，压敏电阻元件置于张力臂底端与张力计底座之间。切割机工作时，切割机切割线从张力臂线轮绕过，切割线张力通过线轮、张力臂转换成对压敏电阻元件的压力，压力的变化使压敏元件阻值改变，传感器根据压敏电阻值的变化得到切割线张力值，从而实现切割线张力检测功能。由于多线切割机环境潮湿恶劣，设备高速运转过程中，切削液砂浆容易进入到张力计内部，污染张力计核心元件——压敏电阻，造成压敏电阻元件阻值发生飘移，导致张力计损坏频繁。

发明内容

为了克服现有的切割线张力检测装置的压敏电阻易受污染，容易造成张力计损坏，对于恶劣坏境适应性差的不足，本发明旨在提供一种非接触式多线切割机切割线张力检测方法及装置，该检测方法及装置采用“测位型”张力检测思想，首先将切割线张力转换为张力检测装置中被测金属杆的直线位移，然后采用非接触式电涡流位移传感元件对被测金属杆直线位移进行检测，最后由数据处理器根据张力-位移之间的关系计算间接求得切割线张力。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种非接触式多线切割机切割线张力检测装置，其结构特点是，包括可绕支撑点摆动的张力臂；所述张力臂的一端用于连接绕装有切割线的线轮，该张力臂的另一端可通过一连杆带动一被测金属杆作往复直线运动，该金属杆一侧设有检测被测金属杆直线位移量△L的非接触式探头；所述张力臂与支撑点之间设有阻碍张力臂摆动的弹性元件。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

所述张力臂的一端与所述连杆的一端铰接，该连杆的另一端铰接在被测金属杆的一端。

所述被测金属杆外套装有导向套。

所述张力臂通过旋转铰链安装在支撑点上，该旋转铰链的转轴上装有一作为弹性元件的扭力弹簧。

所述被测金属杆靠近非接触式探头一端具有作为被测金属面的轴肩凸台。

所述非接触式探头位于被测金属杆轴心延伸线上。

为了方便计算，所述张力臂的长度为连杆长度的两倍，且张力臂的两端关于所述支撑点对称。

本发明还提供了一种利用上述的非接触式多线切割机切割线张力检测装置检测切割线张力的方法，包括如下步骤：

1）张力—位移转换；切割线张力通过张力臂的摆动带动所述被测金属杆的直线移动，张力臂的摆动角为θ，弹性元件的刚度系数为k；

2）位移非接触测量；采用所述非接触式探头检测所述被测金属杆的直线位移量△L；

3）信号处理；所述数据处理器根据张力—位移关系计算求切割线张力f；其中切割线对线轮的作用力F=2·f，被测金属杆的位移为ΔL，则ΔL与θ的关系如下：

ΔL＝L（sinθ+cosθ-1）        （1）