CN104741989A - 偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿装置及其补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿装置及其补偿方法，解决了现有技术存在的偏光片侧边加工尺寸精度提高困难和加工误差波动大的问题。在偏光片传送台（10）上设置有龙门架（9），在龙门架（9）上设置有涡电流位移传感器（6）；在切削刀盘（4）的切削面上设置有涡电流位移传感器感应环（20），涡电流位移传感器（6）依次通过传感器控制器（21）和A/D转换模块（22）后与设备控制器CPU（24）电连接在一起；在切削电机机座（2）的侧面中心位置上设置有读数头（15），在与读数头(15）相对应的伺服电机机座（1）的侧面上设置有光栅尺（19），读数头（15）与伺服控制器(23）电连接。满足了在大批量生产高端偏光片产品时对加工精度的苛刻要求。

Description

偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿装置及其补偿方法

技术领域

 本发明涉及一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿装置，特别涉及一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿装置及其补偿方法。

背景技术

液晶偏光片是用于生产电脑、手机的显示屏的原材料，首先将中小尺寸偏光片的剪切成需要的尺寸，然后，对切好的一摞显示屏在磨边设备上进行侧边的磨削加工，使其侧边尺寸精度和加工表面质量满足高端产品的要求。偏光片侧边加工设备将剪切后的偏光片叠成一叠后对其侧边进行镜面切削加工的具体过程是：将叠成一摞的液晶偏光片先由传送台传送到磨边机的加工位置，磨边机上的两伺服电机带动两加工电机相向向液晶偏光片移动一定的加工位移，加工电机上带有的切削旋转刀盘对一叠液晶偏光片进行切削。在长时间大批量切削加工过程中，由于加工主电机的长时间旋转，加工主电机的主轴会产生变形热位移，造成液晶偏光片切削误差发生大的波动。此外，由于作为切削执行部件的加工主电机的机座是设置在伺服电机的输出轴所连接的丝杠上的，由伺服电机的旋转来实现两磨边切削刀盘的相向的进刀和相背的退刀，其加工的轴向位移是由伺服电机来控制实现的，所以伺服电机的输出轴的旋转位置对加工精度尤其重要，现有的磨边机在设定加工程序时均是将伺服电机的位置作为定值进行处理的，由于温升等其他原因伺服电机的机座位置也会发生微动，这种微小的轴向位移也会累加到对液晶偏光片切削的误差中去。现有的磨边机的加工偏光片的尺寸精度仅能达到±0.1毫米的水平，现有技术尽管在生产管控方面作了大量工作，但仍无法达到大批量生产高端产品的磨边精度要求。

发明内容

本发明提供了一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿装置及其补偿方法，解决了现有技术存在的偏光片侧边加工尺寸精度提高困难和大批量生产加工误差波动大的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿装置，包括偏光片磨边机工作台和设备控制器CPU，在偏光片磨边机工作台的一端设置有伺服电机机座，在伺服电机机座上设置有伺服电机，伺服电机的输出轴上连接有丝杠，在丝杠上设置有丝杠螺母，在丝杠螺母上设置有切削主电机机座，在切削主电机机座上设置有切削主电机，在切削主电机的输出轴上连接有切削刀盘；在偏光片磨边机工作台的另一端设置有偏光片传送台，在偏光片传送台上设置有龙门架，在龙门架上设置有涡电流位移传感器安装架，在涡电流位移传感器安装架上设置有涡电流位移传感器安装套，在涡电流位移传感器安装套中设置有涡电流位移传感器；在切削刀盘的切削面上设置有涡电流位移传感器感应环，涡电流位移传感器依次通过传感器控制器和A/D转换模块后与设备控制器CPU电连接在一起；在伺服电机机座的侧面上设置光栅尺安装架，在光栅尺安装架上设置光栅尺，在与光栅尺相对应的切削电机机座的侧面中心位置上设置有读数头安装块，在读数头安装块上连接有读数头，读数头与伺服控制器电连接在一起。

一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿方法，包括以下步骤：

第一步、在伺服电机机座的侧面上设置光栅尺安装架，在光栅尺安装架上设置有光栅尺，在与光栅尺相对应的切削电机机座的侧面中心位置上设置读数头安装块，在读数头安装块上安装读数头，将读数头与伺服控制器电连接在一起；在偏光片传送台的龙门架上设置涡电流位移传感器安装架，在涡电流位移传感器安装架上设置涡电流位移传感器安装套，在涡电流位移传感器安装套中设置涡电流位移传感器，在切削刀盘的切削面上设置涡电流位移传感器感应环，涡电流位移传感器与传感器控制器连接后，再与A/D转换模块连接后与设备控制器CPU电连接在一起；

第二步、对涡电流传感器及光栅尺和读数头进行初始调节与设置，首先调节涡电流传感器输出特性并设置涡电流传感器控制器，开始调节涡电流传感器输出特性，先初始化传感器，接着涡电流传感器与检测环平稳接触，进行0距离调节设置，再将涡电流传感器与检测环间的距离调整至标准检测距离，进行标准检测距离调节设置，再将涡电流传感器与检测环间距离调节到测量距离，进行测量距离调节设置，至此涡电流传感器输出特性调节完成；

第三步、设置涡电流传感器控制器先进行工作方式设置接着进行采样方式设置、采样周期设置、精度设置、输出电压曲线设置和报警设置，涡电流传感器控制器设置完成；

第四步、对光栅尺与读数头进行调节，读数头通过通讯电缆与电脑连接后，打开调试软件，先进行信号连接检查，接着进行信号增益检查，然后调节光栅尺与读数头配合关系，进行信号强度调节，达到标准后，进行信号精度检测和原点设定；

第五步、涡电流传感器根据设置的采样周期和采样方式检测轴向热位移，获得热位移量对应的输出电压值通过A/D转换模块和总线传输给设备控制器CPU；

第六步、当偏光片传送台上设置的龙门架移动进入两个切削主电机的切削刀盘之间，涡电流位移传感器与检测环之间的距离达到测量要求，切削刀盘同步旋转到达设定转速，涡电流位移传感器将采集到的输出电压信号通过A/D转换模块和总线传输给设备控制器CPU，设备控制器CPU中设置的液晶偏光片切削机构进行补偿的程序计算出补偿量，将计算出的补偿量输出给伺服控制器，伺服控制器通过伺服电机驱动丝杠螺母移动完成对切削机构轴向热位移的补偿；

第七步、伺服控制器接收来自设备控制器CPU的指令驱动伺服电机组成的伺服系统运行，光栅尺与读数头返回实际位置到伺服控制器，进行实时比较，动态检测到位否，没有到位则继续进行伺服系统运行，到位后则保持位置并给出信号到设备控制器CPU，通过伺服控制器对伺服驱动系统的进行动态补偿，完成对切削机构轴向热位移的动态补偿。

 本发明提高了偏光片加工的尺寸精度，降低了生产过程的管控成本，满足了在大批量生产高端偏光片产品时对加工精度的苛刻要求。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的主视方向上的光栅尺安装示意图；

图3是本发明的侧视方向上的光栅尺安装示意图；

图4是本发明的伺服驱动系统示意图；

图5是本发明的加工电机轴向位移及伺服电机轴向位移检测框图；

图6是本发明的涡电流传感器输出特性调节步骤图；

图7是本发明的涡电流传感器控制器设置步骤图；

图8是本发明的光栅尺读数头调节步骤图；

图9是本发明的光栅尺读数头控制流程图；

图10是本发明的热位移软件补偿流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿装置，包括偏光片磨边机工作台11和设备控制器CPU24，在偏光片磨边机工作台11的一端设置有伺服电机机座1，在伺服电机机座1上设置有伺服电机14，伺服电机14的输出轴上连接有丝杠18，在丝杠18上设置有丝杠螺母17，在丝杠螺母17上设置有切削主电机机座2，在切削主电机机座2上设置有切削主电机3，在切削主电机3的输出轴上连接有切削刀盘4；在偏光片磨边机工作台11的另一端设置有偏光片传送台10，在偏光片传送台10上设置有龙门架9，在龙门架9上设置有涡电流位移传感器安装架8，在涡电流位移传感器安装架8上设置有涡电流位移传感器安装套7，在涡电流位移传感器安装套7中设置有涡电流位移传感器6；在切削刀盘4的切削面上设置有涡电流位移传感器感应环20，涡电流位移传感器6依次通过传感器控制器21和A/D转换模块22后与设备控制器CPU24电连接在一起；在伺服电机机座1的侧面上设置光栅尺安装架12，在光栅尺安装架12上设置光栅尺19，在与光栅尺19相对应的切削电机机座2的侧面中心位置上设置有读数头安装块13，在读数头安装块13上连接有读数头15，读数头15与伺服控制器23电连接在一起。

一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿方法，包括以下步骤：

第一步、在伺服电机机座1的侧面上设置光栅尺安装架12，在光栅尺安装架12上设置有光栅尺19，在与光栅尺19相对应的切削电机机座2的侧面中心位置上设置读数头安装块13，在读数头安装块13上安装读数头15，将读数头15与伺服控制器23电连接在一起；在偏光片传送台10的龙门架9上设置涡电流位移传感器安装架8，在涡电流位移传感器安装架8上设置涡电流位移传感器安装套7，在涡电流位移传感器安装套7中设置涡电流位移传感器6，在切削刀盘4的切削面上设置涡电流位移传感器感应环20，涡电流位移传感器6与传感器控制器21连接后，再与A/D转换模块22连接后与设备控制器CPU24电连接在一起；

第二步、对涡电流传感器及光栅尺和读数头进行初始调节与设置，首先调节涡电流传感器6输出特性并设置涡电流传感器控制器21，开始调节涡电流传感器6输出特性，先初始化传感器，接着涡电流传感器6与检测环20平稳接触，进行0距离调节设置，再将涡电流传感器6与检测环20间的距离调整至标准检测距离，进行标准检测距离调节设置，再将涡电流传感器6与检测环20间距离调节到测量距离，进行测量距离调节设置，至此涡电流传感器6输出特性调节完成；

第三步、设置涡电流传感器控制器先进行工作方式设置接着进行采样方式设置、采样周期设置、精度设置、输出电压曲线设置和报警设置，涡电流传感器控制器设置完成；

第四步、对光栅尺19与读数头15进行调节，读数头通过通讯电缆与电脑连接后，打开调试软件，先进行信号连接检查，接着进行信号增益检查，然后调节光栅尺19与读数头15配合关系，进行信号强度调节，达到标准后，进行信号精度检测和原点设定；

第五步、涡电流传感器6根据设置的采样周期和采样方式检测轴向热位移，获得热位移量对应的输出电压值通过A/D转换模块22和总线传输给设备控制器CPU24；

第六步、当偏光片传送台10上设置的龙门架9移动进入两个切削主电机3的切削刀盘4之间，涡电流位移传感器6与检测环20之间的距离达到测量要求，切削刀盘4同步旋转到达设定转速，涡电流位移传感器6将采集到的输出电压信号通过A/D转换模块22和总线传输给设备控制器CPU24，设备控制器CPU24中设置的液晶偏光片切削机构进行补偿的程序计算出补偿量，将计算出的补偿量输出给伺服控制器23，伺服控制器23通过伺服电机14驱动丝杠螺母17移动完成对切削机构轴向热位移的补偿；

第七步、伺服控制器23接收来自设备控制器CPU24的指令驱动伺服电机14组成的伺服系统运行，光栅尺19与读数头15返回实际位置到伺服控制器23，进行实时比较，动态检测到位否，没有到位则继续进行伺服系统运行，到位后则保持位置并给出信号到设备控制器CPU24，通过伺服控制器23对伺服驱动系统的进行动态补偿，完成对切削机构轴向热位移的动态补偿。

涡电流位移传感器可以检测出切削电机的轴向热位移及伺服驱动系统的轴向热位移；读数头的位置使读数头读出的位置不受伺服驱动系统轴向热位移的影响。

Claims (2)

1.一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿装置，包括偏光片磨边机工作台（11）和设备控制器CPU（24），在偏光片磨边机工作台（11）的一端设置有伺服电机机座（1），在伺服电机机座（1）上设置有伺服电机（14），伺服电机（14）的输出轴上连接有丝杠（18），在丝杠（18）上设置有丝杠螺母（17），在丝杠螺母（17）上设置有切削主电机机座（2），在切削主电机机座（2）上设置有切削主电机（3），在切削主电机（3）的输出轴上连接有切削刀盘（4），在偏光片磨边机工作台（11）的另一端设置有偏光片传送台（10），其特征在于，在偏光片传送台（10）上设置有龙门架（9），在龙门架（9）上设置有涡电流位移传感器安装架（8），在涡电流位移传感器安装架（8）上设置有涡电流位移传感器安装套（7），在涡电流位移传感器安装套（7）中设置有涡电流位移传感器（6）；在切削刀盘（4）的切削面上设置有涡电流位移传感器感应环（20），涡电流位移传感器（6）依次通过传感器控制器（21）和A/D转换模块（22）后与设备控制器CPU（24）电连接在一起；在伺服电机机座（1）的侧面上设置光栅尺安装架（12），在光栅尺安装架（12）上设置光栅尺（19），在与光栅尺（19）相对应的切削电机机座（2）的侧面中心位置上设置有读数头安装块（13），在读数头安装块（13）上连接有读数头（15），读数头（15）与伺服控制器（23）电连接在一起。

2.一种偏光片磨边设备的刀盘轴向热位移补偿方法，包括以下步骤：

第一步、在伺服电机机座（1）的侧面上设置光栅尺安装架（12），在光栅尺安装架（12）上设置有光栅尺（19），在与光栅尺（19）相对应的切削电机机座（2）的侧面中心位置上设置读数头安装块（13），在读数头安装块（13）上安装读数头（15），将读数头（15）与伺服控制器(23)电连接在一起；在偏光片传送台（10）的龙门架（9）上设置涡电流位移传感器安装架（8），在涡电流位移传感器安装架（8）上设置涡电流位移传感器安装套（7），在涡电流位移传感器安装套（7）中设置涡电流位移传感器（6），在切削刀盘（4）的切削面上设置涡电流位移传感器感应环（20），涡电流位移传感器（6）与传感器控制器（21)连接后，再与A/D转换模块（22）连接后与设备控制器CPU（24）电连接在一起；

第二步、对涡电流传感器及光栅尺和读数头进行初始调节与设置，首先调节涡电流传感器（6）输出特性并设置涡电流传感器控制器（21），开始调节涡电流传感器（6）输出特性，先初始化传感器，接着涡电流传感器（6）与检测环（20）平稳接触，进行0距离调节设置，再将涡电流传感器（6）与检测环（20）间的距离调整至标准检测距离，进行标准检测距离调节设置，再将涡电流传感器（6）与检测环（20）间距离调节到测量距离，进行测量距离调节设置，至此涡电流传感器（6）输出特性调节完成；

第三步、设置涡电流传感器控制器先进行工作方式设置接着进行采样方式设置、采样周期设置、精度设置、输出电压曲线设置和报警设置，涡电流传感器控制器设置完成；

第四步、对光栅尺（19）与读数头（15）进行调节，读数头通过通讯电缆与电脑连接后，打开调试软件，先进行信号连接检查，接着进行信号增益检查，然后调节光栅尺（19）与读数头（15）配合关系，进行信号强度调节，达到标准后，进行信号精度检测和原点设定；

第五步、涡电流传感器（6）根据设置的采样周期和采样方式检测轴向热位移，获得热位移量对应的输出电压值通过A/D转换模块（22）和总线传输给设备控制器CPU（24）；

第六步、当偏光片传送台（10）上设置的龙门架（9）移动进入两个切削主电机（3）的切削刀盘（4）之间，涡电流位移传感器（6）与检测环（20）之间的距离达到测量要求，切削刀盘（4）同步旋转到达设定转速，涡电流位移传感器（6）将采集到的输出电压信号通过A/D转换模块（22）和总线传输给设备控制器CPU（24），设备控制器CPU（24）中设置的液晶偏光片切削机构进行补偿的程序计算出补偿量，将计算出的补偿量输出给伺服控制器（23），伺服控制器（23）通过伺服电机（14）驱动丝杠螺母（17）移动完成对切削机构轴向热位移的补偿；

第七步、伺服控制器（23）接收来自设备控制器CPU（24）的指令驱动伺服电机（14）组成的伺服系统运行，光栅尺（19）与读数头（15）返回实际位置到伺服控制器（23），进行实时比较，动态检测到位否，没有到位则继续进行伺服系统运行，到位后则保持位置并给出信号到设备控制器CPU（24），通过伺服控制器（23）对伺服驱动系统的进行动态补偿，完成对切削机构轴向热位移的动态补偿。