[发明专利]划片机X轴用伺服系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种划片机X轴用伺服系统的选用方法，划片机在试运行和正常使用过程中，采用伺服系统驱动的X轴运行情况良好，工作台定位精确，启停平稳，无振荡且噪声很小。高速、低速频繁切换运行时无异常现象。性能与以往步进电机相比有较大提升，大大提高了划片机的切割精度和工作效率。本发明设计的X轴伺服电机选型和系统调试方法同样适用于划片机转角伺服系统的选型和调试。

背景技术

精密划片机是一种以极薄的金刚石砂轮刀片，通过主轴高速旋转提供的切割线速度，将规定尺寸的芯片从整个工件上切分下来的精密设备。是半导体生产后道工序的专用设备之一。可以切割硅片、砷化镓、铌酸锂、氧化铝、陶瓷、玻璃、石英、蓝宝石、磁钢等硬脆材料。也可用于精密开槽。在半导体、医疗器械、太阳能电池、NTC，半导体制冷行业应用广泛。

划片机采用工业控制计算机+运动控制器的电气控制方式，滚珠丝杠+直线导轨的机械传动方式。在伺服电机与步进电机驱动下，进行X、Y、Z及θ方向的四轴精密运动。划片机工作时，X向的传动动精确，是一个很重要的定位指标。如果这个指标的误差过大，就会影响切割的加工精度、加工质量，还会增加制造成本和操作人员的劳动强度。为满足高效切割的要求，划片机X轴方向运动采用伺服系统驱动，达到调速范围宽，运行平稳的目的。

目前划片机上采用步进电机加同步带的传动装置，通常是小步进电机连接同步带轮，使用同步带连接另一端的带轮，把工作台连接同步带来运行，这样在运动过程中很容易造成工作台的抖动，尤其是在低速运行过程中，由于步进电机的固有频率的影响，在切割过程中工作台的抖动会使切割物的切口边缘质量下降，刀口变宽，使加工精度降低，加工质量下降，结果是产品合格率下降，生产成本增加。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种运行平稳、震动小、工作性能可靠的划片机X轴用伺服系统，在切割过程中，由于所切割的工件材质各异，切割速度也各不相同。伺服电机能够根据负载的变化调整转矩，在高速与低速之间频繁切换，并且能够保证各种速度情况下都能非常平稳的运行。从根本上解决现有切割机上使用步进电机加同步带传动机构存在的易磨损、震动大、致使切割机传动精度及加工精度低等问题，使切割机的传动运行长期保持高精度，提高机构的稳定性，从而提高了产品的合格率，降低了生产成本。

本发明的技术方案是划片机在X轴方向上采用伺服系统控制，电机轴芯与滚珠丝杠直连，直接驱动承载芯片的工作台。然后做容量选择计算，是由机械结构的组成计算出必要的伺服电机容量。一般来说是不能直接测定系统惯性矩和负载转矩的，因此，计算过程得到的是系统惯性和负载转矩的近似值。伺服系统的参数设置与调试，切割机在X轴伺服系统采用的是位置控制模式。伺服放大器的参数设置主要依赖于X轴方向所带的负载和运行要求。

本发明的优点和所产生的积极的技术效果是：本发明专利是在划片机过程中，由于所切割的工件材质各异，切割速度也各不相同。有时甚至需要以0.1mm/s的超慢速切割，又要以400mm/s的高速返回。伺服电机能够根据负载的变化调整转矩，在高速与低速之间频繁切换，并且能够保证各种速度情况下都能非常平稳的运行。切割机在X轴方向上采用了伺服系统控制，电机轴芯与滚珠丝杠直连，直接驱动承载芯片的工作台。

附图说明

附图是：容量计算包括的项目有负载惯性矩(机械系统的惯性矩)、负载转矩(驱动机械所需的转矩)、极限加速/减速的时间和转矩等。如果计算所得实际转矩比所选电机的额定转矩小，则可以在指定的运行模式和工况下运转，容量选择结束。

具体实施方式

伺服系统在划片机X轴方向上是一种可变速电机直接驱动滚珠丝杠的应用类型，需要距离较短的高精度定位。电机和滚珠丝杠只用连轴节连接，减速比为1/1。

容量计算包括的项目有：负载惯性矩(机械系统的惯性矩)、负载转矩(驱动机械所需的转矩)、极限加速/减速的时间和转矩等。如果计算所得实际转矩比所选电机的额定转矩小，则可以在指定的运行模式和工况下运转，容量选择结束。