隨著科技進步，人工合成藍寶石憑借高硬度、耐磨性、高溫穩(wěn)定性等特點，逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)重要的基礎(chǔ)材料，主要應用于LED襯底，消費類電子產(chǎn)品的保護玻璃，如手機后置鏡頭保護玻璃、屏幕保護蓋片等，且隨著消費類電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，未來藍寶石產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景可期。
人工合成藍寶石在工業(yè)領(lǐng)域大范圍應用面臨的首要問題是材料切割，因為藍寶石最大的特點是硬度非常高，在自然界材料中硬度僅次于金剛石。在當前的藍寶石切割工藝中，主流的加工設備是藍寶石多線切割機。藍寶石多線切割機是一種通過金屬絲的高速往復運動，把磨料帶入加工區(qū)域進行研磨，將藍寶石等硬脆材料一次同時切割為數(shù)百片薄片的新型切割加工設備，藍寶石切割的最終質(zhì)量取決于金屬絲的規(guī)格及張力控制和合適的線速度。
日前，臺達成功為某藍寶石多線切割機客戶提供了一套系統(tǒng)控制解決方案，滿足了客戶藍寶石線切割工藝對設備張力和線速度的控制要求，提升了加工效率和精度。藍寶石多線切割機主要由工作臺控制系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng)、收放線系統(tǒng)、自動排線系統(tǒng)等基本部分組成。工作原理為: 收放線軸對金屬絲進行收放線控制；張力軸通過張力擺桿來實現(xiàn)對金屬絲的張力控制；排線軸則是對金屬絲在收放線軸上的排線進行控制；此外，搖擺軸和升降軸控制工件的位置；左、右主軸則通過正反轉(zhuǎn)帶動金屬絲做往復運動，實現(xiàn)對工件的切割。
客戶要求臺達提供的系統(tǒng)控制解決方案需滿足金屬絲穩(wěn)定的張力控制，保證切割過程中金屬絲不會繃斷。同時要求主軸提供不小于1100m/min的線速度，以確保對藍寶石等高硬度工件的切割品質(zhì)。根據(jù)多線切割機的作業(yè)流程和客戶應用需求，臺達制定的系統(tǒng)控制解決方案整合了自有HMI、PLC、變頻器、伺服系統(tǒng)等產(chǎn)品，方案系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：
臺達藍寶石多線切割機系統(tǒng)控制解決方案
此方案的控制核心采用臺達總線型運動控制器DVP-10MC。該控制器包含PLC和MC運動控制兩大功能模塊。PLC模塊可編寫臺達標準的邏輯程序，MC運動控制模塊則可通過CANopen總線對伺服驅(qū)動器進行精密控制，以完成用戶所期望的速度控制、位置控制等功能。方案主要特色：
>>排線系統(tǒng)具有自動糾偏功能，當工作中遇到金屬絲排布紊亂時，可自動調(diào)整，不影響工作臺切割；
>>成熟的PID演算調(diào)節(jié)，提供穩(wěn)定的張力控制，且無需S曲線加減速；
>>完善的程序設計，主軸最大線速度可達1200m/min，切割誤差僅±0.05mm。
經(jīng)測試，臺達提供的藍寶石多線切割機解決方案操作方便、性能穩(wěn)定、控制精度和工作效率高，能夠充分滿足客戶提出的多線切割作業(yè)要求。目前，采用臺達系統(tǒng)控制解決方案的藍寶石多線切割機已經(jīng)投入使用，為臺達工控解決方案在藍寶石多線切割機領(lǐng)域的深入發(fā)展積累了經(jīng)驗。