GK4620多线切割机的断线与排线检测技术

陕西汉江机床有限公司（汉中 723003） 田广利 昝 弢 刘 辉

我公司生产的太阳能硅片多线切割机GK4620的面世，打破了国外垄断，填补了国内空白，改变了光伏产业中硅片加工关键设备完全依赖进口的局面，满足了关键设备国产化的迫切需求，对振兴民族工业意义深远。该机床对运行的可靠性要求很高，保护功能齐全，本文主要介绍断线与排线检测装置在该机床上实现的方法。

1.机床工作原理简介

该机床的工作原理如图1所示，控制系统采用西门子SIMOTION运动控制器，由9个伺服电动机组成，其中SP1/SP2为收放线电动机，完成钢线的收放控制，Z1/Z2为排线电动机，使钢线在收放线轮上按实际的螺距排列，A1/A2为张力控制电动机，运行过程中对张力进行调节，C1/C2为导丝辊电动机，驱动导丝辊恒转速运动，切割过程中钢线以12m/s的速度运动，Y轴为工件切割进给电动机，导丝辊带动钢线运动，工件向下进给完成进行切割运动。a、b、c、d为断线检测传感器。s1、s2为放线检测传感器，s3、s4为收线检测传感器。本文只介绍断线与排线检测电路的工作原理。

图1 机床原理图

2.断线检测原理

断线检测电路如图2所示，该电路为一电压比较器。导丝辊C1/C2旁装有a、b、c、d四个不锈钢管制作的传感器，这四个传感器与床身绝缘，其中一端短接在一起连接到断线检测装置的输入端I1，断线检测装置的输出端Q1接到PLC的输入端，正常工作情况下，Q1输出为高电平，绿色指示灯D1亮，切割区产生断线故障时，Q1输出低电平，绿色指示灯灭，红色指示灯D2亮。WR1为基准电压调节电位器，基准电压可以调到正常切割时不报为止，一般可调到2V左右，断线检测装置的灵敏度也是通过基准电压来调整的，电路中三极管V1、V2为射极跟随器，起阻抗匹配作用，电路中阻容元件组成抗干扰电路。当断线产生时钢线和传感器接通，断线检测装置的输入端I1电压变低，当I1电压低于检测装置内部基准电压时输出端将产生反转，从而使Q1由高电平转换为低电平，当PLC检测到断线信号时，控制器发出紧急停车指令，使各电动机以最快的速度停止，从而保证导丝辊不被损坏。

图2

3.排线检测原理

硅片切割机工作时，SP1为放线电动机，SP2为收线电动机，Z2/Z1为收放线排线电动机，收放线时要求钢线尽量垂直于收放线轮轴线，如果误差太大，就会在放线时导致断线现象，因为机器在切割过程中为正反向切割，收放线轮在不断变换转动方向，所以两侧都需要检测传感器。

排线检测电路如图3所示，该电路由四个独立的电压比较器组成，每路比较器接一个传感器，比较器的输出接到PLC输入点上，比较器的基准电压可由WR2电位器来调整，一般调到12V即可。切割机正常工作时，钢线在两个传感器中间位置，检测电路输出为高电平，运动控制程序不进行调整，排线运动按设好的螺距进行运动，当钢线产生倾斜时，钢丝和某一边传感器接触，工作中通过s1、s2、s3、s4四个传感器和排线检测电路，使输入到PLC信号产生电平变化，运动控制器检测到此信号时，排线机电动机Z1/Z2就在原来螺距的基础上附加一个运动，使排线运动速度加快或减慢，从而使钢线与传感器脱开，保持了钢线与收放线轮轴线的垂直状态，避免了收放线时产生断线现象，增加了机床的可靠性。

图3 排线检测图

4.结语

该电路在我公司生产的GK4620多线切片机上经过长时间应用，在断线情况发生时，能够立即发出检测信号，确保机床紧急停车，有效防止了切割机断线导致导丝辊损坏的现象。以前无排线检测电路时，设备只能进行单向切割，双向切割时很容易产生断线现象，无法正常使用，但采用排线检测电路后，彻底解决了收放线过程中由于排线不好造成的断线现象。以上两个电路经过长时间运行检验，效果良好，达到了我们的预期效果，大大降低了断线的概率，提高了机床的可靠性，缩短了国产硅片多线切割机与进口设备的差距。