线切割机的控制方法及介质、控制装置、线切割机

技术领域

本发明涉及线切割技术领域，具体涉及一种线切割机的控制方法及介质、控制装置、线切割机。

背景技术

线切割是通过切割线相对于待切割件高速往复运动，将待切割件(比如硅棒、碳化硅、半导体、蓝宝石、磁材等材料)切割的一种切割加工方法，线切割机主要包括切割总成、进给总成、绕线总成、液路总成及电控箱等。

在目前的工业应用中，为了更好地控制主辊运动，一般采用可以闭环控制的伺服电机作为主辊的动力来源。通过电机带动主辊运动，在摩擦力的作用下带动主辊上的线网作单向或往复运动，实现多线切割。

切割过程中，为了协调好各个主辊之间的转速，保证各段主辊间线网的运动速度相等，因此需要严格协调控制好各个主辊电机的转速，即选用伺服电机的速度模式对各个主轴进行控制，采用伺服电机的速度反馈信号作闭环控制。保证各个电机的转速与对应主辊直径的乘积为切割线线速，进而保证各段主辊间线网的运动速度相等。

由于切割线网的存在，使得各个主辊之间建立刚性连接，即运动的过程中各个主辊的表面线速度一致，在实际的运动过程中，由于电机之间的机械和电气特性不同，即使同型号的电机，其性能参数也不会完全相同，因此在多辊同步运动的过程中会出现载荷分配不均的问题，即有的电机负载大，有的电机负载小，长时间继续下去会使电机发热严重甚至造成切割线断线，甚至故障报警停车。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决现有切割总成因电机负载不均而导致电机发热严重，继而造成切割线断线概率高的问题，本申请提供了一种线切割机的控制方法，所述线切割机的切割总成包括主辊组件、布置在所述主辊组件上的切割线以及用于驱动所述主辊组件的驱动装置，所述主辊组件包括多个主辊，所述驱动装置包括多个电机，每个所述电机分别与对应的所述主辊驱动连接，多个所述电机中的一个为基准电机，其余的所述电机为调配电机，所述控制方法包括：

使所述基准电机和所述调配电机均按照各自的目标转速运行；

获取所述基准电机的实际转矩，记为第一转矩T1；

获取所述调配电机的实际转矩，记为第二转矩T2；

根据所述第一转矩T1和所述第二转矩T2，获取修正转速；

利用所述修正转速对所述调配电机的目标转速进行调整。

通过采用本申请的控制方法，当电机负荷分配不均时，能够及时地通过修正转速对电机的目标转速进行调整，以对电机的负荷进行调节分配，从而使电机载荷分配处于合理的范围内，进而能够降低出现电机发热严重并因此引发的切割线断线问题的概率；此外，本申请根据基准电机的实际转矩和调配电机的实际转矩来获取修正转速，通过这样的设置，能够避免出现反复调节的情况，使得本申请的控制方法的调节更加准确，也更加高效。

在上述线切割机的控制方法的优选技术方案中，“根据所述第一转矩T1和所述第二转矩T2，获取修正转速”的步骤具体包括：

计算所述第一转矩T1与所述第二转矩T2的转矩差；

根据所述转矩差，获取所述修正转速。

在上述线切割机的控制方法的优选技术方案中，“根据所述转矩差，获取所述修正转速”的步骤具体包括：

判断所述转矩差是否大于预设值，获取判断结果；

根据所述判断结果和所述转矩差，获取所述修正转速。

在上述线切割机的控制方法的优选技术方案中，“根据所述判断结果和所述转矩差，获取所述修正转速”的步骤具体包括：

若所述判断结果表征所述转矩差大于所述预设值且所述第一转矩T1大于所述第二转矩T2，则根据所述转矩差和第一转速调节系数，获取所述修正转速，其中，所述修正转速为正值；

若所述判断结果表征所述转矩差大于所述预设值且所述第一转矩T1小于所述第二转矩T2，则根据所述转矩差和第二转速调节系数，获取所述修正转速，其中，所述修正转速为负值。

在上述线切割机的控制方法的优选技术方案中，“根据所述判断结果和所述转矩差，获取所述修正转速”的步骤具体包括：

若所述判断结果表征所述转矩差不大于所述预设值，则所述修正转速为0。

在上述线切割机的控制方法的优选技术方案中，“利用所述修正转速对所述调配电机的目标转速进行调整”的步骤具体包括：

将所述修正转速与所述目标转速相加，得到新的目标转速；

控制所述调配电机按照所述新的目标转速运行。

在上述线切割机的控制方法的优选技术方案中，所述主辊组件包括两个主辊，两个所述主辊沿水平方向平行间隔分布，所述驱动装置包括两个电机，两个所述电机分别与两个所述主辊驱动连接，两个所述主辊的直径相同，“使所述基准电机和所述调配电机均按照各自的目标转速运行”的步骤具体包括：

使所述基准电机和所述调配电机均按照相同的目标转速运行。

在上述线切割机的控制方法的优选技术方案中，所述主辊组件包括两个第一主辊和一个第二主辊，两个所述第一主辊沿水平方向平行间隔分布，所述第二主辊平行的设置在两个所述第一主辊的下方，所述驱动装置包括三个电机，三个所述电机分别与两个所述第一主辊和一个所述第二主辊驱动连接，两个所述第一主辊和所述第二主辊的直径均相同，“使所述基准电机和所述调配电机均按照各自的目标转速运行”的步骤具体包括：

使所述基准电机和两个所述调配电机均按照相同的目标转速运行。

在上述线切割机的控制方法的优选技术方案中，所述主辊组件包括两个第一主辊和一个第二主辊，两个所述第一主辊沿水平方向平行间隔分布，所述第二主辊平行的设置在两个所述第一主辊的下方，所述驱动装置包括三个电机，三个所述电机分别与两个所述第一主辊和一个所述第二主辊驱动连接，两个所述第一主辊的直径相同且大于所述第二主辊的直径，以两个用于驱动所述第一主辊转动的电机中的一个为基准电机，

“使所述基准电机和所述调配电机均按照各自的目标转速运行”的步骤具体包括：

使所述基准电机和用于驱动所述第一主辊转动的所述调配电机均按照第一目标转速运行，使用于驱动所述第二主辊转动的所述调配电机按照第二目标转速运行；

其中，所述第一目标转速小于所述第二目标转速。

在上述线切割机的控制方法的优选技术方案中，所述主辊组件包括两个第一主辊和一个第二主辊，两个所述第一主辊沿水平方向平行间隔分布，所述第二主辊平行的设置在两个所述第一主辊的下方，所述驱动装置包括三个电机，三个所述电机分别与两个所述第一主辊和一个所述第二主辊驱动连接，两个所述第一主辊的直径相同且大于所述第二主辊的直径，以用于驱动所述第二主辊转动的电机为基准电机，

“使所述基准电机和所述调配电机均按照各自的目标转速运行”的步骤具体包括：

使两个所述调配电机均按照第一目标转速运行，使所述基准电机按照第二目标转速运行；

其中，所述第一目标转速小于所述第二目标转速。

本申请第二方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述技术方案中任一项所述的线切割机的控制方法。

本申请第三方面，还提供了一种控制装置，包括处理器和存储器，所述存储器适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行上述技术方案中任一项所述的线切割机的控制方法。

本申请第四方面，还提供了一种线切割机，所述线切割机包括上述技术方案所述的控制装置。

本申请的线切割机，通过设置上述控制方法，能够使电机载荷分配处于合理的范围内，降低出现电机发热严重继而造成切割线断线的情况。

附图说明

下面参照附图来描述本申请的线切割机及其控制方法、介质、控制装置及线切割机。附图中：

图1为本申请的线切割机的切割总成的实施例一的结构示意图；

图2为本申请的线切割机的切割总成的实施例二的结构示意图；

图3为本申请的线切割机的控制方法的流程图；

图4为本申请的线切割机的控制方法的实施例的流程图。

附图标记列表

1、主辊；1A、第一主辊；1B、第二主辊；2、电机；3、切割线。

具体实施方式

下面参照附图来描述本申请的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“水平”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

首先参照图1和图2，对本申请的线切割机的切割总成进行描述。

如图1和图2所示，本申请的线切割机的切割总成包括主辊组件、布置在主辊组件上的切割线3以及用于驱动主辊组件的驱动装置。

其中，主辊组件包括多个主辊1，多个主辊1平行设置，驱动装置包括多个电机2，每个电机2分别与对应的主辊1驱动连接，电机2能够驱动各自的主辊1转动。

需要说明的是，主辊1的数量可以是两个、三个或者四个等等，相应地，电机2的数量也可以是两个、三个或者四个等等，这种对主辊1和电机2的具体数量的调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

在第一种优选的实施例中，如图1所示，本实施例的主辊组件包括三个平行设置的主辊，三个主辊呈倒三角形布置，将位于上方的两个主辊记为第一主辊1A，将位于下方的一个主辊记为第二主辊1B，两个第一主辊1A沿水平方向平行间隔分布，第二主辊1B平行的设置在两个第一主辊1A的下方。

在本实施例中，切割总成的驱动装置包括三个电机2，三个电机2分别与两个第一主辊1A和一个第二主辊1B驱动连接。其中，三个电机2优选为伺服电机。

需要说明的是，在本实施例中，两个第一主辊1A的直径是相同的，而第二主辊1B的直径可以与第一主辊1A的直径相同，或者，也可以使第二主辊1B的直径小于第一主辊1A的直径。

在第二种优选的实施例中，如图2所示，本实施例的主辊组件包括两个主辊1，两个主辊1沿水平方向平行间隔分布，两个主辊1的直径相同。在本实施例中，切割总成的驱动装置包括两个电机2，两个电机2分别与两个主辊1驱动连接，其中，两个电机2也优选为伺服电机。

下面参照图3和图4，对本申请的线切割机的控制方法进行介绍。

如图3所示，本申请的线切割机的控制方法具体包括步骤S100至S500。

S100：使基准电机和调配电机均按照各自的目标转速运行。

其中，基准电机为切割总成的多个电机中的任意一个，其余的电机均为调配电机。也就是说，以多个电机中的一个为基准，对其余的电机进行调节，以使其余的电机与该基准电机相匹配。

需要说明的是，每个电机都有各自的目标转速，其中，各个电机的目标转速可以是相同的，也可以是不同的，具体根据其驱动的主辊的直径来确定。

示例性地，电机的目标转速n＝v÷(π×d)，其中，v为切割线的线速度，d为主辊的直径。切割线的线速度v由用户来设定，例如，线速度v＝2400m/min,主辊的直径d＝0.2m，电机的目标转速n＝2400÷(3.14×0.2)，通过计算得出目标转速n为3821r/min。

在上述切割总成的优选实施例一中，切割总成的主辊组件包括两个直径相同的主辊1，则用于驱动两个主辊1转动的电机2的目标转速就是相同的。在本实施例中，可以将两个电机2中的任意一个设定为基准电机，而另一个电机2则为调配电机，在步骤S100中，具体步骤为，使基准电机和调配电机按照相同的目标转速运行。

在上述切割总成的优选实施例二中，切割总成的主辊组件包括三个平行设置的主辊，位于上方的两个第一主辊1A的直径是相同的，而位于下方的第二主辊1B的直径可以与第一主辊1A的直径相同，也可以小于第一主辊1A的直径。

在第二主辊1B的直径与第一主辊1A的直径相同的情形下，用于驱动两个第一主辊1A的电机2的目标转速以及用于驱动第二主辊1B的电机2的目标转速均是相同的，可以任选三个电机2中的一个为基准电机，则其余两个电机2均为调配电机，在步骤S100中，具体步骤为，使基准电机和两个调配电机按照相同的目标转速运行。

在第二主辊1B的直径小于第一主辊1A的直径的情形下，用于驱动两个第一主辊1A的电机2的目标转速(记为第一目标转速)与用于驱动第二主辊1B的电机2的目标转速(记为第二目标转速)就是不同的，其中，第一目标转速小于第二目标转速。

在第二主辊1B的直径小于第一主辊1A的直径的情形下，如果将两个用于驱动第一主辊1A转动的电机2中的一个设定为基准电机，则另一个驱动第一主辊1A转动的电机2和驱动第二主辊1B转动的电机2为调配电机，在步骤S100中，具体步骤为，使基准电机和用于驱动第一主辊1A转动的调配电机均按照第一目标转速运行，使用于驱动第二主辊1B转动的调配电机按照第二目标转速运行；如果将用于驱动第二主辊1B转动的电机2设定为基准电机，则用于驱动第一主辊1A转动的两个电机2均为调配电机，在步骤S100中，具体步骤为，使两个调配电机均按照第一目标转速运行，使基准电机按照第二目标转速运行。

S200：获取基准电机的实际转矩，记为第一转矩T1。

示例性地，使基准电机的控制器将基准电机的实际转矩传输至线切割机的控制装置。

S300：获取调配电机的实际转矩，记为第二转矩T2。

示例性地，使调配电机的控制器也将调配电机的实际转矩传输至线切割机的控制装置。

S400：根据第一转矩T1和第二转矩T2，获取修正转速；

S500：利用修正转速对调配电机的目标转速进行调整。

线切割机的控制装置在获取到基准电机的实际转矩(第一转矩T1)以及调配电机的实际转矩(第二转矩T2)后，根据二者来获取修正转速，然后利用该修正转速对调配电机的目标转速进行调节，以使电机载荷分配处于合理的范围内，从而降低出现电机发热严重、切割线断线问题的概率。

需要说明的是，在实际应用中，可以先计算第一转矩T1和第二转矩T2的差值，然后根据该差值来计算修正转速，或者，也可以先计算第一转矩T1和第二转矩T2的比值，然后根据该比值来计算修正转速，等等，这种灵活地调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

此外，还需要说明的是，本申请的控制方法的步骤S200和步骤S300的执行顺序还可以互相调换，或者同时执行步骤S200和步骤S300，调整之后的技术方案与本申请描述的技术方案属于等同技术方案，因此也将落入本申请的保护范围之内。

优选地，如图4所示，步骤S400“根据第一转矩T1和第二转矩T2，获取修正转速”的步骤具体包括S410和S420。

S410：计算第一转矩T1与第二转矩T2的转矩差ΔT。

示例性地，ΔT＝∣T2-T1∣。

S420：根据转矩差ΔT，获取修正转速。

优选地，“根据转矩差ΔT，获取修正转速”的步骤具体包括：

判断转矩差ΔT是否大于预设值A，获取判断结果；

根据判断结果和转矩差ΔT，获取修正转速。

具体而言，在计算得到转矩差ΔT之后，先将转矩差ΔT与预设值A进行比较，判断转矩差ΔT是否大于预设值A，然后再根据判断结果和转矩差ΔT来获取修正转速。

优选地，“根据判断结果和转矩差ΔT，获取修正转速”的步骤具体包括：

若判断结果表征转矩差ΔT大于预设值A，且第一转矩T1大于第二转矩T2，则根据转矩差ΔT和第一转速调节系数K1，获取修正转速，其中，修正转速为正值；

若判断结果表征转矩差ΔT大于预设值A，且第一转矩T1小于第二转矩T2，则根据转矩差ΔT和第二转速调节系数K2，获取修正转速，其中，修正转速为负值。

具体而言，当ΔT＞A，且T1＞T2时，说明调配电机的实际转矩小于基准电机的实际转矩且二者的转矩差值较大，造成调配电机负荷分配较小，通过修正转速(正值)对调配电机的目标转速进行调整修正，以增大调配电机的目标速度，能够增加调配电机的输出转矩，从而使调配电机的负荷增加，从而使电机载荷的分配重新回到一个合理的范围内。

当ΔT＞A，且T1＜T2时，说明调配电机的实际转矩大于基准电机的实际转矩且二者的转矩差值较大，造成调配电机的负荷较大，通过修正转速(负值)对调配电机的目标转速进行调整修正，以减小调配电机的目标速度，能够降低调配电机的输出转矩，调配电机的输出转矩减小后，负荷会自动分配到基准电机上，从而使电机载荷分配重新回到一个合理的范围内。

优选地，如图4所示，步骤S500“利用修正转速对调配电机的目标转速进行调整”的步骤具体包括：

S510：将修正转速与目标转速相加，得到新的目标转速；

S520：控制调配电机按照新的目标转速运行。

优选地，“根据判断结果和转矩差ΔT，获取修正转速”的步骤还包括：

若判断结果表征转矩差ΔT不大于预设值A，则修正转速为0。

具体而言，当ΔT≤A时，说明调配电机的实际转矩与基准电机的实际转矩相差不大，电机荷载的分配在合理范围内，无需对调配电机的目标转速进行调整，使调配电机按照当前的目标转速继续运行即可。

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以根据试验或者经验来灵活地设定预设值A的具体数值，只要通过预设值A确定的临界点能够判断出是否需要对调配电机的目标转速进行调整即可。

本申请优选将预设值设置为20至80中的任意值，例如，可以将预设值设置为20、30、40、50、60、70或者80等。

优选地，“根据转矩差ΔT和第一转速调节系数K1，获取修正转速”的步骤具体包括：

根据转矩差ΔT和第一转速调节系数K1直接计算修正转速，其中，计算公式为：修正转速N＝ΔT×K1。

当然，也可以将转矩差ΔT和第一转速调节系数K1的相加值作为修正转速，还可以将转矩差ΔT和第一转速调节系数K1的乘积与预设修正值的相加值作为修正转速，预设修正值可以根据实际需求设定，预设修正值例如可以是0.1至0.8之间的任意值。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据试验或经验灵活地设定第一转速调节系数K1的具体数值。

优选地，第一转速调节系数K1为0.001至0.1中的任意值，例如，可以将第一转速调节系数设置为0.001、0.01或0.1等。

优选地，“根据转矩差ΔT和第二转速调节系数K2，获取修正转速”的步骤具体包括：

根据转矩差ΔT和第二转速调节系数K2直接计算修正转速，其中，计算公式为：修正转速N＝-ΔT×K2。

当然，也可以将转矩差ΔT和第二转速调节系数K2的相加值取负作为修正转速，其中，计算公式为N＝-(ΔT+K2)，或者，还可以将转矩差ΔT和第二转速调节系数K2的乘积与预设修正值的相加值作为修正转速，此时，K2为负值，预设修正值可以根据实际需求设定，预设修正值例如可以是-0.1至-0.8之间的任意值。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据试验或经验灵活地设定第二转速调节系数K2的具体数值。

优选地，第二转速调节系数K2为0.001至0.1中的任意值，例如，可以将第二转速调节系数设置为0.001、0.01或0.1等。

需要说明的是，尽管上文详细描述了本申请方法的详细步骤，但是，在不偏离本申请的基本原理的前提下，本领域技术人员可以对上述步骤进行组合、拆分及调换顺序，如此修改后的技术方案并没有改变本申请的基本构思，因此也落入本申请的保护范围之内。

此外，还需要说明的是，本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的服务器、客户端中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，PC程序和PC程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在PC可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本申请的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质。在根据本申请的一个计算机可读存储介质实施例中，计算机可读存储介质可以被配置成存储执行上述方法实施例的线切割机的控制方法的程序，该程序可以由处理器加载并运行以实现上述线切割机的控制方法。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该计算机可读存储介质可以是包括各种电子设备形成的存储装置设备，可选的，本发明实施例中计算机可读存储介质是非暂时性的计算机可读存储介质。

本申请还提供了一种控制装置。在根据本申请的一个控制装置实施例中，控制装置包括处理器和存储器，存储器可以被配置成存储执行上述方法实施例的线切割机的控制方法的程序，处理器可以被配置成用于执行存储器中的程序，该程序包括但不限于执行上述方法实施例的线切割机的控制方法的程序。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该控制装置可以是包括各种电子设备形成的装置设备。

当然，上述线切割机的具体布置形式和组成仅仅为一种优选的实施方式，在不偏离本申请原理的前提下，本领域技术人员可以对上述线切割机的组成和设置方式进行调整。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。