CN104148756A - 一种张力调节装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种张力调节装置及其应用，所述装置包括机架和凸轮结构，所述凸轮结构包括凸轮、滚轮、滚轮导杆、滑轮、滑轮撑杆和导轮；所述凸轮安装在凸轮轴上，所述凸轮轴固定安装在机架上；所述滚轮通过滚轮轴安装在滚轮导杆的下端；所述滚轮导杆的上端与滑轮撑杆的下端通过固定器固定连接；所述滑轮通过滑轮轴安装在滑轮撑杆的上端；所述导轮通过导轮轴安装在机架上。本发明通过凸轮机构，不仅实现了对工作介质的张力精确调控，减小了工作介质的张力波动，还可以提高加工过程中工作介质对细微张紧力的响应。并且，本发明还具有结构简单紧凑、易于安装、使用方便等优点，可应用于线切割机床的走丝恒张力控制，具有实用价值。

Description

一种张力调节装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种张力调节装置及其应用，具体说，是涉及一种对线、丝或绳类等工作介质进行张力调节的装置及该装置在线切割机床走丝恒定张力控制中的应用，属于机电技术领域。

背景技术

工业生产中，常需要对机械设备中的线、丝或绳类工作介质进行张力调节，如线切割机床中的电极丝等。线切割机床(Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM)，属电加工范畴，是基于在液体介质中小间隙脉冲放电时材料的电腐蚀的切割加工。数控线切割机床由机械、电气和工作液系统三大部分组成。机械系统由机床床身、坐标工作台、运丝机构、线架机构、锥度机构、润滑系统等组成。线切割机床机械系统的精度直接影响到机床的工作精度，也影响到电气性能的充分发挥。而现有技术不能实现对线切割机床走丝张力的恒定控制。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种张力调节装置及其在线切割机床走丝张力恒定控制中的应用，以实现精确控制工作介质的张力，满足线切割等工业生产的需要。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种张力调节装置，包括机架和凸轮结构，所述凸轮结构包括凸轮、滚轮、滚轮导杆、滑轮、滑轮撑杆和导轮，所述凸轮安装在凸轮轴上，且以所述凸轮轴为圆心作圆周运动，所述凸轮轴固定安装在机架上，所述滚轮通过滚轮轴安装在滚轮导杆的下端，并以所述滚轮轴为圆心作圆周运动，且沿凸轮的外缘做滚动运动；所述滚轮导杆的上端与滑轮撑杆的下端通过固定器如固定螺栓等作固定连接，所述滚轮导杆与滑轮撑杆之间的内夹角可根据需要在90°～180°范围内调节，所述滚轮导杆在固定安装在机架上的导轨内做上下运动；所述滑轮通过滑轮轴安装在滑轮撑杆的上端，紧贴工作介质作滚动运动；所述导轮通过导轮轴安装在机架上，紧压工作介质作滚动运动。

所述的工作介质可为线、丝或绳类等工作介质。

作为上述方案的改进，所述滑轮及滑轮撑杆各设有二个，且每根滑轮撑杆的下端均与滚轮导杆的上端固定连接。这种采用对称式双滑轮结构的改进方案，可使滑轮沿滑轮撑杆的方向分解滚轮导杆的运动，致使滑轮与工作介质的接触点由一个变为相距一定距离的二个，从而使得滑轮与工作介质的接触力变得更加均匀，从而可减小工作介质的张力波动，保证工作介质的张力平稳。

在上述改进方案的基础上，在二根滑轮撑杆之间采用拉簧连接。通过拉簧的作用，可吸收和缓冲双滑轮结构中二根滑轮撑杆之间产生的力差，从而使得二个滑轮对工作介质产生的作用力更加均匀，致使减小工作介质的张力波动，使工作介质的张力更加平稳。

为保证滚轮与凸轮有良好的接触，可在滚轮的外缘设有滚轮凸起，在凸轮的外缘设有与滚轮凸起相适配的凸轮凹槽，以保证滚轮能在凸轮的外缘上作滚动运动。

为方便调整滚轮导杆与滑轮撑杆之间的角度，可在滚轮导杆与滑轮撑杆之间安装角度盘。

本发明提供的一种张力调节装置进行工作介质张力调节的操作如下：

1、将本发明所述的张力调节装置固定安装在需要对工作介质进行张力控制的部位，使滑轮穿入工作介质；

2、调整滚轮导杆与滑轮撑杆之间的夹角，确定本发明所述的张力调节装置与工作介质的相对距离，使滑轮紧贴工作介质，然后用固定器使滚轮导杆与滑轮撑杆之间固定；

3、转动凸轮，改变凸轮与滚轮的接触位置，通过滚轮导杆、滑轮撑杆和滑轮的传导，将滚轮与凸轮接触位置的改变转化为本发明所述的张力调节装置与工作介质间相对距离的改变，从而使工作介质产生张力并进行张力的控制和调节。

本发明提供的张力调节装置，对工作介质张力的调节和控制主要由凸轮机构完成。由于凸轮外缘是连续光滑的，转动凸轮，滚轮与凸轮接触位置的改变也是连续和平稳的，因而，转动凸轮，张力调节装置与工作介质相对距离的改变也是连续和平稳的，滑轮与工作介质的接触力的改变也是连续和平稳的，最后导致工作介质张力的改变也必然是连续和平稳的，从而可以实现利用本发明提供的张力调节装置对工作介质张力的精确调控目的。

本发明提供的张力调节装置的一种应用，是用于线切割机床走丝张力的恒定控制，具体应用为：将本发明所述的张力调节装置固定安装在线切割机床的走丝系统，并使张力调节装置中的滑轮穿入电极丝；在丝筒与张力调节装置之间的电极丝通路上设置张力传感器，所述的张力传感器与控制器电连接；与所述的控制器同时并联电连接的还有用于驱动张力调节装置中的凸轮转动的伺服电机A和用于驱动走丝系统中的速度轮转动的伺服电机B。

作为优选方案，在伺服电机A上设有用于获取电机转角数据的光电编码器。

张力传感器将实时测定的电极丝张力数据传输给控制器，控制器对采集到的张力数据与设定值进行比较并判断是否在恒张力误差范围内；如果判断为否，控制器就会根据张力差值符号与大小驱动伺服电机A转动，从而带动张力调节装置中的凸轮转动，而凸轮的转动就会改变凸轮与滚轮的接触位置，从而改变本发明所述的张力调节装置与电极丝间的相对距离，致使电极丝的张力改变；当控制器再次采集到的实时张力数据经判断仍不在恒张力的误差范围内，且判断本发明所述的张力调节装置已达到调节极限范围，控制器此时就会驱动伺服电机B转动，以带动速度轮加速电极丝的运行；如此反复，直至控制器再次采集到的实时张力数据经判断已符合恒张力的误差要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的张力调节装置，通过凸轮机构，不仅实现了对工作介质的张力精确调控，减小了工作介质的张力波动，还可以提高加工过程中工作介质对细微张紧力的响应。另外，本发明提供的张力调节装置还具有结构简单紧凑、易于安装及使用方便等优点，既可应用于线切割机床走丝张力的恒张力控制，也可以广泛推广于其它丝、线或绳类等工作介质的恒张力调节和控制，应用范围广泛，具有实用性。

附图说明

图1为实施例1提供的一种张力调节装置的结构示意图。

图2为实施例2提供的一种具有双滑轮的张力调节装置的结构示意图。

图3为实施例3提供的一种滚轮的结构示意图。

图4为实施例3提供的一种凸轮的结构示意图。

图5为实施例4提供的一种角度盘的安装结构示意图。

图6为本发明提供的张力调节装置用于线切割机床走丝恒张力控制的结构示意图。

图7为本发明提供的张力调节装置用于线切割机床走丝恒张力控制的流程图。

图中：1、机架；2、凸轮结构；20、凸轮；201、凸轮轴；202、凸轮的外缘；203、凸轮凹槽；21、滚轮；211、滚轮轴；212、滚轮凸起；22、滚轮导杆；23、滑轮；231、滑轮轴；24、滑轮撑杆；25、导轮；251、导轮轴；26、固定器；27、导轨；28、拉簧；29、角度盘；291、下固定销；292、上固定销；3、工作介质；31、电极丝；4、丝筒；5、张力传感器；6、控制器；7、伺服电机A；8、伺服电机B；9、速度轮。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细、完整地说明。

实施例1

如图1所示：本实施例提供的一种张力调节装置，包括机架1和凸轮结构2，所述凸轮结构2包括凸轮20、滚轮21、滚轮导杆22、滑轮23、滑轮撑杆24和导轮25。

其中：凸轮20安装在凸轮轴201上，能以凸轮轴201为圆心作圆周运动，凸轮轴201固定安装在机架1上；滚轮21通过滚轮轴211安装在滚轮导杆22的下端，能以滚轮轴211为圆心作圆周运动，且沿凸轮20的外缘202做滚动运动；滚轮导杆22的上端与滑轮撑杆24的下端通过固定器26作固定连接，滚轮导杆22与滑轮撑杆24之间的内夹角α可根据需要在90°～180°范围内调节，滚轮导杆22在固定安装在机架1上的导轨27内做上下运动；滑轮23通过滑轮轴231安装在滑轮撑杆24的上端，紧贴工作介质3作滚动运动；导轮25通过导轮轴251安装在机架1上，紧压工作介质3作滚动运动。所述的工作介质3可为线、丝或绳类等工作介质。

转动凸轮20，可以改变滚轮21与凸轮20的外缘202的接触位置，通过滚轮导杆22、滑轮撑杆24和滑轮23的传导可改变张力调节装置与工作介质3的相对距离，从而调节滑轮23与工作介质3的接触力，进而控制调节工作介质3的张力。由于凸轮20的外缘202与滚轮21是连续光滑接触，故可进行凸轮20与工作介质3间的相对距离的精确细微调节，从而实现对工作介质3的张力精确调节和控制。

当确定了滚轮21与凸轮20的外缘202的接触位置后，固定凸轮20的位置，即可确定工作介质3的张力，改变滚轮21与凸轮20的外缘202的接触位置，即可对工作介质3的张力进行调整和控制。

实施例2

如图2所示：本实施例提供的一种具有双滑轮的张力调节装置与实施例1所述装置具有相同的功能结构，所不同的是，本实施例装置具有两根对称分布的滑轮撑杆24，且每根滑轮撑杆24的上端均安装有滑轮23，每根滑轮撑杆24的下端均与滚轮导杆22作固定连接。

由于两根滑轮撑杆24沿其杆的方向分解了滚轮导杆22的运动，使滑轮23与工作介质3的接触点由一个变为相距一定距离的二个，致使滑轮23与工作介质3的接触力变得更加均匀，从而减小了工作介质3的张力波动，保证了工作介质3的张力平稳。

本实施例装置，在对称式双滑轮结构的两根滑轮撑杆24之间采用拉簧28连接，由于拉簧28的作用，吸收和缓冲了双滑轮结构中二根滑轮撑杆24之间的力差，从而使得二个滑轮23对工作介质3产生的作用力更加均匀，进一步减小了工作介质3的张力波动，使工作介质3的张力更加平稳。

实施例3

图3所示为本实施例提供的一种滚轮的结构示意图，由图3可见：在滚轮21的外缘上设有滚轮凸起212。

图4所示为本实施例提供的一种凸轮的结构示意图，由图4可见：在凸轮20的外缘上设有与滚轮凸起212相适配的凸轮凹槽203。

通过改进滚轮21和凸轮20的外缘结构，可以使滚轮21和凸轮20的外缘能够更好地贴合滚动，使本发明提供的张力调节装置调节张力能更加精确细致。

实施例4

为方便调整滚轮导杆22与滑轮撑杆24之间的角度，可以在滚轮导杆22与滑轮撑杆24之间安装角度盘29。

图5所示为本实施例提供的一种关于角度盘29的安装结构示意图，由图5可见：图中角度盘29通过固定器26与滚轮导杆22和滑轮撑杆24固定在一起。滚轮导杆22的中心线在角度盘29的0°线上，并通过下固定销291固定；当滚轮导杆22与滑轮撑杆24间的角度调整确定后，用上固定销292固定。

实施例5

图6所示为本发明提供的张力调节装置用于线切割机床走丝恒张力控制的结构示意图。参见图6所示：将本发明所述的张力调节装置固定安装在线切割机床的走丝系统，并使张力调节装置中的滑轮23穿入电极丝31；在丝筒4与张力调节装置之间的电极丝通路上设置张力传感器5，所述的张力传感器5与控制器6电连接；与所述的控制器6同时并联电连接的还有用于驱动张力调节装置中的凸轮转动的伺服电机A7和用于驱动走丝系统中的速度轮9转动的伺服电机B8。

作为优选方案，在伺服电机A7上设有用于获取电机转角数据的光电编码器(图中未示出)。

图7所示为本发明提供的张力调节装置用于线切割机床走丝恒张力控制的流程图，参加图6和图7所示：张力传感器5将实时测定的电极丝张力数据传输给控制器6，控制器6对采集到的张力数据与设定值进行比较并判断是否在恒张力误差范围内；如果判断为否，控制器6就会根据张力差值符号与大小驱动伺服电机A7转动，从而带动张力调节装置中的凸轮20转动，而凸轮20的转动就会改变凸轮20与滚轮21的接触位置，从而改变本发明所述的张力调节装置与电极丝间的相对距离，致使电极丝的张力改变；当控制器6再次采集到的实时张力数据经判断仍不在恒张力的误差范围内，且判断本发明所述的张力调节装置已达到调节极限范围(控制器可通过采集设置在伺服电机A7上的光电编码器发送的电机转角数据予以调节极限范围的判断)，控制器6此时就会驱动伺服电机B8转动，以带动速度轮9加速电极丝31的运行；如此反复，直至控制器6再次采集到的实时张力数据经判断已符合恒张力的误差要求。

最后有必要在此说明的是：

上述实施例只用于对本发明提出的技术方案作进一步详细说明，仅用于帮助理解本发明的技术方案，不能解释为对本发明保护范围的限制。本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的非本质改进和调整均属于本发明所要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种张力调节装置，其特征在于：包括机架和凸轮结构，所述凸轮结构包括凸轮、滚轮、滚轮导杆、滑轮、滑轮撑杆和导轮；所述凸轮安装在凸轮轴上，所述凸轮轴固定安装在机架上；所述滚轮通过滚轮轴安装在滚轮导杆的下端；所述滚轮导杆的上端与滑轮撑杆的下端通过固定器固定连接；所述滑轮通过滑轮轴安装在滑轮撑杆的上端；所述导轮通过导轮轴安装在机架上。

2.如权利要求1所述的张力调节装置，其特征在于：所述的滑轮撑杆设有二根，每根滑轮撑杆的一端连接一滑轮，每根滑轮撑杆的另一端均与滚轮导杆固定连接。

3.如权利要求2所述的张力调节装置，其特征在于：二根滑轮撑杆之间采有拉簧连接。

4.如权利要求1或2所述的张力调节装置，其特征在于：滚轮导杆与滑轮撑杆间的内夹角为90°～180°。

5.如权利要求4所述的张力调节装置，其特征在于：在滚轮导杆与滑轮撑杆之间的连接处设有角度盘。

6.如权利要求1所述的张力调节装置，其特征在于：在滚轮的外缘上设有滚轮凸起，在凸轮的外缘上设有与滚轮凸起相适配的凸轮凹槽。

7.如权利要求1所述的张力调节装置，其特征在于：所述的固定器为固定螺栓。

8.权利要求1或2所述的张力调节装置在线切割机床的走丝恒张力控制中的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于：将所述的张力调节装置固定安装在线切割机床的走丝系统，并使张力调节装置中的滑轮穿入电极丝；在丝筒与张力调节装置之间的电极丝通路上设置张力传感器，所述的张力传感器与控制器电连接；与所述的控制器同时并联电连接的还有用于驱动张力调节装置中的凸轮转动的伺服电机A和用于驱动走丝系统中的速度轮转动的伺服电机B。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：在伺服电机A上设有用于获取电机转角数据的光电编码器。