台达蓝宝石提升加工效率和精度

【编者按】随着科技进步，人工合成蓝宝石凭借高硬度、耐磨性、高温稳定性等特点，逐渐成为现代工业重要的基础材料，主要应用于LED衬底，消费类电子产品的保护玻璃，如手机后置镜头保护玻璃、屏幕保护盖片等，且随着消费类电子产品的快速发展，未来蓝宝石产业的发展前景可期。

人工合成蓝宝石在工业领域大范围应用面临的首要问题是材料切割，因为蓝宝石最大的特点是硬度非常高，在自然界材料中硬度仅次于金刚石。在当前的蓝宝石切割工艺中，主流的加工设备是蓝宝石多线切割机。蓝宝石多线切割机是一种通过金属丝的高速往复运动，把磨料带入加工区域进行研磨，将蓝宝石等硬脆材料一次同时切割为数百片薄片的新型切割加工设备，蓝宝石切割的最终质量取决于金属丝的规格及张力控制和合适的线速度。

日前，台达成功为某蓝宝石多线切割机客户提供了一套系统控制解决方案，满足了客户蓝宝石线切割工艺对设备张力和线速度的控制要求，提升了加工效率和精度。蓝宝石多线切割机主要由工作台控制系统、张力控制系统、收放线系统、自动排线系统等基本部分组成。工作原理为: 收放线轴对金属丝进行收放线控制；张力轴通过张力摆杆来实现对金属丝的张力控制；排线轴则是对金属丝在收放线轴上的排线进行控制；此外，摇摆轴和升降轴控制工件的位置；左、右主轴则通过正反转带动金属丝做往复运动，实现对工件的切割。

客户要求台达提供的系统控制解决方案需满足金属丝稳定的张力控制，保证切割过程中金属丝不会绷断。同时要求主轴提供不小于1100m/min的线速度，以确保对蓝宝石等高硬度工件的切割品质。根据多线切割机的作业流程和客户应用需求，台达制定的系统控制解决方案整合了自有HMI、PLC、变频器、伺服系统等产品，方案系统架构如下图所示：

台达蓝宝石多线切割机系统控制解决方案

此方案的控制核心采用台达总线型运动控制器DVP-10MC。该控制器包含PLC和MC运动控制两大功能模块。PLC模块可编写台达标准的逻辑程序，MC运动控制模块则可通过CANopen总线对伺服驱动器进行精密控制，以完成用户所期望的速度控制、位置控制等功能。方案主要特色：

Ø 排线系统具有自动纠偏功能，当工作中遇到金属丝排布紊乱时，可自动调整，不影响工作台切割；

Ø 成熟的PID演算调节，提供稳定的张力控制，且无需S曲线加减速；

Ø 完善的程序设计，主轴最大线速度可达1200m/min，切割误差仅±0.05mm。

经测试，台达提供的蓝宝石多线切割机解决方案操作方便、性能稳定、控制精度和工作效率高，能够充分满足客户提出的多线切割作业要求。目前，采用台达系统控制解决方案的蓝宝石多线切割机已经投入使用，为台达工控解决方案在蓝宝石多线切割机领域的深入发展积累了经验。

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