CN103990878A - 用于高速线切割机床的高精度张紧力控制装置及方法 - Google Patents

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于贺春
张国庆
赵则祥
乔雪涛
赵惠英
张洪
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Abstract

本发明公开一种用于高速线切割机床的高精度张紧力控制装置和控制方法，所述装置包括左线筒、左导线轮、右线筒和右导线轮，左线筒和左导线轮之间、右线筒和右导线轮之间设有张紧力装置，所述张紧力装置包括力矩电机，力矩电机的输出轴与摆杆相连，摆杆与压线轮铰接相连，力矩电机还与旋转编码器相连，右导线轮左侧设有电容传感器。与现有技术相比，本发明具有下述优点：1.结合力矩电机旋转编码器和非接触式电容传感器，实现了对切割线的在线实时监测；2.张紧力控制装置由力矩电机驱动，可实现高精度恒张紧力控制；3.力矩电机由机床数控系统控制，可以实现张紧力的在线实时调节。

Description

用于高速线切割机床的高精度张紧力控制装置及方法
技术领域
本发明涉及一种高速线切割机床，具体涉及一种控制线切割丝的张紧力的装置和方法。
背景技术
目前现有的线切割机床有单线筒和双线筒两种。这两种机床在切割线张紧力的控制方面主要采用重锤机构、弹簧机构或气缸机构，这几种控制方法均存在控制精度低、响应速度低、张紧力不易调节等缺点，无法满足高速度、高精度线切割加工的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是线切割机床的张紧力不易调节、响应速度低，提供一种容易调节张紧力、响应速度高的高速线切割机床的高精度张紧力控制装置，还介绍了改装置的控制方法。
本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种用于高速线切割机床的高精度张紧力控制装置，包括左线筒、左导线轮、右线筒和右导线轮，左线筒和左导线轮之间、右线筒和右导线轮之间设有张紧力装置，所述张紧力装置包括力矩电机，力矩电机的输出轴与摆杆相连，摆杆与压线轮铰接相连，力矩电机还与旋转编码器相连，右导线轮左侧设有电容传感器。
一种用于高速线切割机床的高精度张紧力控制方法，是按照下述方式实现的：（1）以左线筒为放线筒，右线筒为收线筒，此时左侧的张紧力装置不工作，左压线轮与切割线不接触，右侧的张紧力装置工作，右力矩电机通过右摆杆带动右压线轮与切割线接触以提供张紧力，数控系统控制右力矩电机输出转矩，右力矩电机上安装的旋转编码器测量电机的转动角度，由控制系统计算得出右线筒与右导线轮之间的切割线的变形长度，进一步得出此段切割线的张紧力，此时电容传感器测量左导线轮与右导线轮之间切割线的弯曲角度，进而由控制系统计算得出切割线的变形长度，进一步得出此段切割线的张紧力；（2）当左线筒的线即将放完时，左、右线筒的转动方向反转，功能互换，左线筒作为收线筒，右线筒作为放线筒，左侧的张紧力装置开始工作，右侧的张紧力装置停止工作，以此往复。
与现有技术相比，本发明具有下述优点：1. 结合力矩电机旋转编码器和非接触式电容传感器，实现了对切割线的在线实时监测；2.张紧力控制装置由力矩电机驱动，可实现高精度恒张紧力控制；3. 力矩电机由机床数控系统控制，可以实现张紧力的在线实时调节。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如附图所示，一种用于高速线切割机床的高精度张紧力控制装置，包括左线筒1、左导线轮5、右线筒6和右导线轮10，左线筒1和左导线轮5之间、右线筒6和右导线轮10之间设有张紧力装置，所述张紧力装置包括力矩电机，力矩电机的输出轴与摆杆相连，摆杆与压线轮铰接相连，力矩电机还与旋转编码器相连，右导线轮10左侧设有电容传感器12。
本发明中，左线筒1和左导线轮5之间的左张紧力装置、右线筒6和右导线轮10之间的右张紧力装置结构相同。左张紧力装置由左力矩电机2、左摆杆3和左压线轮4组成，右张紧力装置由右力矩电机7、右摆杆8和右导线轮10组成。
本发明用在双线筒线切割机床上，其切割线的运动方式为往复式，即机床在工作时一个线筒为放线筒，另一个线筒为收线筒，当放线筒上的线即将放完时，两个线筒的转动方向反转，功能互换，放线筒变为收线筒，收线筒变为放线筒，切割线反向转动。
本发明所述的用于高速线切割机床的高精度张紧力控制方法，是按照下述方式实现的：（1）以左线筒1为放线筒，右线筒6为收线筒，此时左侧的张紧力装置不工作，左压线轮4与切割线11不接触，右侧的张紧力装置工作，右力矩电机7通过右摆杆8带动右压线轮9与切割线11接触以提供张紧力，数控系统控制右力矩电机7输出转矩，右力矩电机7上安装的旋转编码器测量电机的转动角度，由控制系统计算得出右线筒与右导线轮之间的切割线的变形长度，进一步得出此段切割线的张紧力，此时电容传感器12测量左导线轮5与右导线轮10之间切割线的弯曲角度，进而由控制系统计算得出切割线的变形长度，进一步得出此段切割线的张紧力；（2）当左线筒1的线即将放完时，左、右线筒的转动方向反转，功能互换，左线筒1作为收线筒，右线筒6作为放线筒，左侧的张紧力装置开始工作，右侧的张紧力装置停止工作，以此往复。
本发明中，旋转编码器可以记录摆杆的转动角度，由转动角度可以换算出收线筒与导线轮之间的切割线的长度，记为L1，进而得出收线筒与导线轮之间的切割线在张力作用下的变形长度ΔL1。
本发明在右导线轮10靠近工件一侧安装有一个非接触式电容传感器12，此电容传感器可以测量两个导线轮之间的切割线在切割工件时由于受到阻力而产生的变形角度，进而换算成变形长度ΔL2，结合ΔL1可以得出切割线的张紧力，实现切割线张紧力的在线实时监测。机床控制系统结合实际加工工艺要求和监测的张紧力控制力矩电机的转动，达到在线实时精确控制张紧力的目的。
控制系统根据旋转编码器和传感器实时反馈的数据，结合加工工艺的具体要求，对力矩电机进行实时高响应控制，即可实现恒张紧力控制也可实现变张紧力控制。

Claims (2)

1. 一种用于高速线切割机床的高精度张紧力控制装置，包括左线筒（1）、左导线轮（5）、右线筒（6）和右导线轮（10），其特征在于：左线筒（1）和左导线轮（5）之间、右线筒（6）和右导线轮（10）之间设有张紧力装置，所述张紧力装置包括力矩电机，力矩电机的输出轴与摆杆相连，摆杆与压线轮铰接相连，力矩电机还与旋转编码器相连，右导线轮（10）左侧设有电容传感器（12）。
2. 一种用于高速线切割机床的高精度张紧力控制方法，其特征在于是按照下述方式实现的：（1）.以左线筒（1）为放线筒，右线筒（6）为收线筒，此时左侧的张紧力装置不工作，左压线轮（4）与切割线（11）不接触，右侧的张紧力装置工作，右力矩电机（7）通过右摆杆（8）带动右压线轮（9）与切割线（11）接触以提供张紧力，数控系统控制右力矩电机（7）输出转矩，右力矩电机（7）上安装的旋转编码器测量电机的转动角度，由控制系统计算得出右线筒与右导线轮之间的切割线的变形长度，进一步得出此段切割线的张紧力，此时电容传感器（12）测量左导线轮（5）与右导线轮（10）之间切割线的弯曲角度，进而由控制系统计算得出切割线的变形长度，进一步得出此段切割线的张紧力；（2）.当左线筒（1）的线即将放完时，左、右线筒的转动方向反转，功能互换，左线筒（1）作为收线筒，右线筒（6）作为放线筒，左侧的张紧力装置开始工作，右侧的张紧力装置停止工作，以此往复。
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