[发明专利]具有自动张力调整的硅片切割设备

说明书

技术领域

本发明涉及切割机械技术领域，尤其涉及一种硅片切割设备。

背景技术

线切割技术是一种新型的硅片加工技术，线切割技术具有效率高、精度高等优点。其原理是通过高速运动的钢丝带动附着在钢丝上的切割刃料对半导体等硬脆材料进行摩擦，从而达到切割目的。

采用线切割技术对工件进行切割过程中，钢丝通过开卷辊放出，在导向辊上形成一张线网。由于钢丝绕制的直径差别，开卷辊在放线时，容易出现张力不稳定现象。要保证切割工件的加工质量，恒张力控制是设备稳定、可靠、高速的保证。加工过程中，张力不稳定，将会使钢丝在加工中震动、线弓过大，在工件切割面容易造成不规则且深浅不匀的线痕、尺寸偏差过大的现象，最终成为废品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自动张力调整的硅片切割设备，以解决上述技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

具有自动张力调整的硅片切割设备，包括一放线辊、一卷线辊，所述放线辊的前方设有导向辊，所述放线辊上设有钢丝，所述放线辊放出的钢丝在所述导向辊上绕制后由所述卷线辊收卷，其特征在于，所述放线辊通过放线传动机构连接放线驱动机构，所述卷线辊通过卷线传动机构连接卷线驱动机构；

还包括一微型处理器系统，所述放线驱动机构的控制端、所述卷线驱动机构的控制端分别连接所述微型处理器系统；

所述放线辊和所述导向辊之间设有一张力检测机构，所述张力检测机构包括一转轴、一设置在所述转轴上的转速传感器，所述放线辊放出的钢丝在所述转轴上绕制至少一圈后，再绕制在所述导向辊上；所述转速传感器的信号输出端连接所述微型处理器系统。

本发明的放线辊将钢丝放出后，钢丝首先经过放线转轴，然后再经过导向辊，切割工件后的钢丝由卷线辊收卷。本发明在钢丝走动路径上增设了一个转轴，微型处理器系统通过转速传感器检测转轴的转速，进而得到钢丝放出和收卷时的线速度。放线辊转动一周时，当放线辊出现张力不稳定情况时，转轴在钢丝的带动下转速出现不一致情况，微型处理器系统认为放线处的张力不稳定，通过控制放线驱动机构对放线辊的转速进行调节，以使转轴的转速与张力稳定时的转速情况一致。采用本发明的方式调节钢丝放线处的张力，与传统采用张力传感器的方式相比，其结构简单、成本低廉，且张力调节精度高。

所述导向辊与所述卷线辊之间也设有一张力检测机构，经所述导向辊导出后的所述钢丝在所述张力检测机构的转轴上绕制至少一圈后，由所述转轴收卷；所述张力检测机构的转速传感器的信号输出端连接所述微型处理器系统。本发明在卷线处也增设了一个张力检测机构，微型处理器系统通过转速传感器检测转轴的转速，卷线辊转动一周时，当卷线辊出现张力不稳定情况时，转轴在钢丝的带动下转速出现不一致情况，微型处理器系统认为卷线处的张力不稳定，通过控制卷线驱动机构对卷线辊的转速进行调节，以使转轴的转速与张力稳定时的转速情况一致。

所述转速传感器可以采用编码器或测速发电机。

所述转轴上沿圆周表面设有至少一圈螺旋状凹槽，所述钢丝设置在所述凹槽中。由于转轴的转动需要钢丝的走动来带动，在转轴的表面设有凹槽后，钢丝在转轴上的走动路径稳定，转轴的转动也稳定，张力检测机构检测张力情况也较为精确，不会由于张力问题，钢丝在转轴上往复移动，而影响检测。

所述转轴包括轴芯和设置在轴芯外的保护层，所述保护层采用聚氨酯层，所述聚氨酯层上设有所述螺旋状凹槽。

所述轴芯可以采用钢管，所述轴芯与所述聚氨酯层可拆卸连接。以便于在聚氨酯层磨损严重情况下，可以方便更换聚氨酯层而不必更换整个张力检测机构，减少了成本。

所述微型处理器系统可以采用一基于PLC控制的控制系统。

所述微型处理器系统内嵌有PID控制算法；

所述放线辊上设有一放线转速传感器，所述卷线辊上设有一卷线转速传感器，所述放线转速传感器和所述卷线转速传感器分别连接所述微型处理器系统。通过检测放线辊的转速和卷线辊的转速作为反馈，反馈给微型处理器系统，以便微型处理器系统通过PID控制算法更精确的调节放线辊和卷线辊，达到张力稳定的目的。

所述微型处理器系统连接一显示模块，所述微型处理器系统通过所述显示模块显示放线辊和卷线辊的当前转速。

所述显示模块可以采用基于触摸的触摸显示模块，通过触摸显示模块可以根据钢丝的规格、切割速度等需要，调整放线辊和卷线辊的额定转速。