CN106025751B - 一种金属丝自动上丝机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属丝自动上丝机构。该金属丝自动上丝机构由辊轮送丝模块、定夹头模块、动夹头模块和动夹头驱动模块组成。通过该四部分协调工作，能够实现金属丝在位于定夹头模块与动夹头模块上的两电极间连续送丝、拉丝、夹持、放电等动作，特别适合应用于电爆炸金属丝断路开关实验、电爆炸丝喷涂应用等场合。本发明装置极大减少人工干预程度，提高工作效率，降低工作强度，且该装置的各种参数方便易调，便于推广应用。

Description

一种金属丝自动上丝机构

技术领域

本发明属于机械电子领域，特别涉及一种金属丝自动上丝机构。

背景技术

电爆炸金属丝是指金属丝通过瞬时的脉冲强流时，其温度急剧上升，很快达到金属熔点，并开始气化，体积急剧膨胀，产生声、光、电磁辐射等的一种物理现象。由于电爆炸金属丝能够极快的切断电路，因而作为断路开关广泛地应用在电感储能型脉冲功率系统中，并且其伴随的声、光、电磁辐射等物理现象，产生了很多相关的应用，例如电爆炸喷涂，制备纳米粉末，软X射线源等。

电爆炸金属丝的相关应用需要通过电极夹持金属丝的两端，施加脉冲强流后进行放电，每次放电之后需要更换金属丝，重新夹持。传统的方法是人工换丝，费时，费力，且无法精确控制金属丝的张紧度和长度，无法把电爆炸丝置放于密闭环境中，对电爆炸金属丝的高效应用非常不利。

为了提高电爆炸金属丝的应用效率，拓展其在特殊领域的应用，提高电爆炸金属丝的连续放电速度，必须要解决金属丝连续自动上丝的问题。通过计算机控制相关机械装置，自动完成金属丝的连续送丝，拉丝，夹持，放电等操作，由于此种自动上丝方法能够避免人工操作，因而能够把整个机械装置置放于气密性环境中，并且具备自动，高速，精确控制等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属丝自动上丝机构，该自动上丝机构能够在计算机控制下，自动完成金属丝的连续送丝，拉丝，夹持，放电等操作，能为电爆炸金属丝的相关应用，如电爆炸金属丝断路开关、电爆炸丝喷涂、纳米粉末制备等，提供自动连续运行的操作机构，且能够为纳米粉末制备等应用提供气密性实验环境，提升电爆炸金属丝的应用效率。

本发明是这样实现的：一种金属丝自动上丝机构，由辊轮送丝模块、定夹头模块、动夹头模块和动夹头驱动模块组成，它们依次安装在安装底板上。

辊轮送丝模块由辊轮驱动电机、联轴器甲、辊轮驱动电机安装板、上辊轮安装板、辊轮和下辊轮安装板组成，辊轮驱动电机通过辊轮驱动电机安装板固定在安装底板上，辊轮由弹簧螺钉固定在上辊轮安装板和下辊轮安装板之间；定夹头模块由金属丝导向座、定夹头绝缘安装板、左定夹头绝缘安装支架、电磁铁甲、右定夹头绝缘安装支架和线圈甲组成，定夹头模块的零件均安装在定夹头绝缘安装板上，定夹头绝缘安装板固定在安装底板上；动夹头模块包括动夹头绝缘安装板、左动夹头绝缘安装支架、电磁铁乙、右动夹头绝缘安装支架、线圈乙和金属丝检测传感器，动夹头模块的零件均安装在动夹头绝缘安装板上；动夹头驱动模块包括丝杠螺母、丝杠、联轴器乙、往复运动驱动电机、往复运动驱动电机安装座、直线导轨和滑块，往复运动驱动电机通过往复运动驱动电机安装座安装在安装底板上，直线导轨也安装在安装底板上，动夹头模块通过动夹头绝缘安装板与滑块和丝杠螺母固定在一起。

辊轮驱动电机通过联轴器甲驱动辊轮转动，辊轮转动时带动金属丝向定夹头模块和动夹头模块方向运动，并穿过金属丝导向座，最终送到动夹头模块上，完成向定夹头模块和动夹头模块送丝的动作。

定夹头模块在送丝过程中通过金属丝导向座完成金属丝的导向动作，金属丝在辊轮送丝模块的送丝和定夹头模块的导向作用下向动夹头模块送丝，送丝完成后控制电路给线圈甲通电，电磁铁甲吸合，左定夹头绝缘安装支架和右定夹头绝缘安装支架相对运动，定夹头模块完成对金属丝的夹持动作，使金属丝连接高压脉冲电源的地电极；定夹头模块与其他模块之间绝缘。

动夹头模块在动夹头驱动模块的驱动下沿直线导轨往复运动，当金属丝检测传感器检测到金属丝时，控制电路给线圈乙通电，电磁铁乙吸合，左动夹头绝缘安装支架和右动夹头绝缘安装支架相对运动，夹持金属丝，并沿直线导轨运动到指定距离，完成拉丝动作；同时动夹头模块夹持金属丝时与高压脉冲电源的高压电极连接；动夹头模块与其他模块之间绝缘。

往复运动驱动电机通过联轴器乙驱动丝杆转动，动夹头模块在直线导轨和滑块的作用下沿直线导轨往复运动，当动夹头模块的运动距离达到预设值时，往复运动驱动电机停止转动，完成拉丝动作，并能够精确控制拉丝长度。

本发明的金属丝自动上丝机构能够取得以下有益效果：

1、能够实现全自动上丝，极大减少人工干预，提高工作效率，降低工作强度。

2、整套自动上丝机构能够放置在密闭腔内，实现自动上丝机构工作在特定气体氛围或弱真空环境下。

3、能够通过编程精确控制金属丝上丝长度和张紧度，以满足实验或应用研究对准确度的高要求。

4、能够方便控制自动上丝机构的工作频率，以满足不同应用对上丝速度的要求。

5、金属丝的夹持采用弹性或磁力压紧的方式，能够适应不同直径金属丝的自动上丝。

附图说明

图1为本发明金属丝自动上丝机构的整体结构图。

图2为本发明金属丝自动上丝机构的辊轮送丝模块结构图。

图3为本发明金属丝自动上丝机构的定夹头模块结构图。

图4为本发明金属丝自动上丝机构的动夹头模块结构图。

图5为本发明金属丝自动上丝机构的动夹头驱动模块结构图。

图中标记：1-辊轮送丝模块；2-定夹头模块；3-动夹头模块；4-动夹头驱动模块；5-安装底板；101-辊轮驱动电机；102-联轴器甲；103-辊轮驱动电机安装板；104-上辊轮安装板；105-辊轮；106-下辊轮安装板；107-金属丝；201-金属丝导向座；202-定夹头绝缘安装板；203-左定夹头绝缘安装支架；204-电磁铁甲；205-右定夹头绝缘安装支架；206-线圈甲；301-动夹头绝缘安装板；302-左动夹头绝缘安装支架；303-电磁铁乙；304-右动夹头绝缘安装支架；305-线圈乙；401-丝杠螺母；402-丝杠；403-联轴器乙；404-往复运动驱动电机；405-往复运动驱动电机安装座；406-直线导轨；407-滑块。

具体实施方式

实施例：

以下将结合附图1~5对金属丝自动上丝机构的具体实施方式进行说明。

如图1所示，本实施例的金属丝自动上丝机构由辊轮送丝模块1、定夹头模块2、动夹头模块3和动夹头驱动模块4组成，他们均依次安装在安装底板5上，安装底板5的材质为铝合金。

辊轮送丝模块1由辊轮驱动电机101、联轴器甲102、辊轮驱动电机安装板103、上辊轮安装板104、辊轮105和下辊轮安装板106组成，辊轮驱动电机101通过辊轮驱动电机安装板103固定在安装底板5上，辊轮105由弹簧螺钉固定在上辊轮安装板104和下辊轮安装板106之间；定夹头模块2由金属丝导向座201、定夹头绝缘安装板202、左定夹头绝缘安装支架203、电磁铁甲204、右定夹头绝缘安装支架205和线圈甲206组成，定夹头模块2的零件均安装在定夹头绝缘安装板202上，定夹头绝缘安装板202固定在安装底板5上；动夹头模块3包括动夹头绝缘安装板301、左动夹头绝缘安装支架302、电磁铁乙303、右动夹头绝缘安装支架304、线圈乙305和金属丝检测传感器，动夹头模块3的零件均安装在动夹头绝缘安装板301上；动夹头驱动模块4包括丝杠螺母401、丝杠402、联轴器乙403、往复运动驱动电机404、往复运动驱动电机安装座405、直线导轨406和滑块407，往复运动驱动电机404通过往复运动驱动电机安装座405安装在安装底板5上，直线导轨406也安装在安装底板5上，动夹头模块3通过动夹头绝缘安装板301与滑块407和丝杠螺母401固定在一起。

自动上丝机构在开始工作时，由辊轮驱动电机101通过联轴器甲102驱动辊轮105转动，辊轮105转动时带动金属丝107向定夹头模块2和动夹头模块3方向运动，并穿过金属丝导向座201，最终送到动夹头模块3上，完成向定夹头模块2和动夹头模块3送丝的动作。

定夹头模块2在送丝过程中通过金属丝导向座201完成金属丝107的导向动作，金属丝107在辊轮送丝模块1的送丝和定夹头模块2的导向作用下向动夹头模块3送丝，送丝完成后控制电路给线圈甲206通电，电磁铁甲204吸合，左定夹头绝缘安装支架203和右定夹头绝缘安装支架205相对运动，定夹头模块2完成对金属丝107的夹持动作，使金属丝107连接高压脉冲电源的地电极；定夹头模块2与其他模块之间绝缘。

动夹头模块3在动夹头驱动模块4的驱动下沿直线导轨407往复运动，当金属丝检测传感器检测到金属丝107时，控制电路给线圈乙305通电，电磁铁乙303吸合，左动夹头绝缘安装支架302和右动夹头绝缘安装支架304相对运动，夹持金属丝107，并沿直线导轨407运动到指定距离，完成拉丝动作；同时动夹头模块3夹持金属丝107时与高压脉冲电源的高压电极连接；动夹头模块3与其他模块之间绝缘。

往复运动驱动电机404通过联轴器乙403驱动丝杆402转动，动夹头模块3在直线导轨406和滑块407的作用下沿直线导轨406往复运动，当动夹头模块3的运动距离达到预设值时，往复运动驱动电机404停止转动，完成拉丝动作；由于采用的往复运动驱动电机404为步进电机，其控制电路能够通过控制复运动驱动电机404的转动圈数来准确控制动夹头模块3的运动距离，从而能够精确控制拉丝长度。

定夹头模块2和动夹头模块3的金属丝夹头分别连接高压脉冲电源的地电极和高压电极，这就意味着当动夹头模块3和定夹头模块2分别完成对金属丝107的夹持后，金属丝107两端分别连接高压脉冲电源的地电极和高压电极。此后，控制电路给高压脉冲电源发送触发信号，则高压脉冲电源中的空气开关闭合，脉冲能量释放到金属丝107上，完成放电动作。

放电完成后，定夹头模块2和动夹头模块3里的线圈甲和线圈乙（206和305）断电，电磁铁甲和电磁铁乙（204和303）释放，夹头分开，控制电路控制往复运动驱动电机404反向转动，动夹头模块3沿直线导轨406向定夹头模块2运动到初始位置，完成一次自动上丝的循环。

Claims (1)

1.一种金属丝自动上丝机构，其特征在于该金属丝自动上丝机构由辊轮送丝模块(1)、定夹头模块(2)、动夹头模块(3)和动夹头驱动模块(4)组成，它们依次安装在安装底板(5)上；

辊轮送丝模块(1)由辊轮驱动电机(101)、联轴器甲(102)、辊轮驱动电机安装板(103)、上辊轮安装板(104)、辊轮(105)和下辊轮安装板(106)组成，辊轮驱动电机(101)通过辊轮驱动电机安装板(103)固定在安装底板(5)上，辊轮(105)由弹簧螺钉固定在上辊轮安装板(104)和下辊轮安装板(106)之间；定夹头模块(2)由金属丝导向座(201)、定夹头绝缘安装板(202)、左定夹头绝缘安装支架(203)、电磁铁甲(204)、右定夹头绝缘安装支架(205)和线圈甲(206)组成，定夹头模块(2)的零件均安装在定夹头绝缘安装板(202)上，定夹头绝缘安装板(202)固定在安装底板(5)上；动夹头模块(3)包括动夹头绝缘安装板(301)、左动夹头绝缘安装支架(302)、电磁铁乙(303)、右动夹头绝缘安装支架(304)、线圈乙(305)和金属丝检测传感器，动夹头模块(3)的零件均安装在动夹头绝缘安装板(301)上；动夹头驱动模块(4)包括丝杠螺母(401)、丝杠(402)、联轴器乙(403)、往复运动驱动电机(404)、往复运动驱动电机安装座(405)、直线导轨(406)和滑块(407)，往复运动驱动电机(404)通过往复运动驱动电机安装座(405)安装在安装底板(5)上，直线导轨(406)也安装在安装底板(5)上，动夹头模块(3)通过动夹头绝缘安装板(301)与滑块(407)和丝杠螺母(401)固定在一起；

辊轮驱动电机(101)通过联轴器甲(102)驱动辊轮(105)转动，辊轮(105)转动时带动金属丝(107)向定夹头模块(2)和动夹头模块 (3)方向运动，并穿过金属丝导向座(201)，最终送到动夹头模块(3)上，完成向定夹头模块(2)和动夹头模块(3)送丝的动作；

定夹头模块(2)在送丝过程中通过金属丝导向座(201)完成金属丝(107)的导向动作，金属丝(107)在辊轮送丝模块(1)的送丝和定夹头模块(2)的导向作用下向动夹头模块(3)送丝，送丝完成后控制电路给线圈甲(206)通电，电磁铁甲(204)吸合，左定夹头绝缘安装支架(203)和右定夹头绝缘安装支架(205)相对运动，定夹头模块(2)完成对金属丝(107)的夹持动作，使金属丝(107)连接高压脉冲电源的地电极；定夹头模块(2)与其他模块之间绝缘；

动夹头模块(3)在动夹头驱动模块(4)的驱动下沿直线导轨(407)往复运动，当金属丝检测传感器检测到金属丝(107)时，控制电路给线圈乙(305)通电，电磁铁乙(303)吸合，左动夹头绝缘安装支架(302)和右动夹头绝缘安装支架(304)相对运动，夹持金属丝(107)，并沿直线导轨(407)运动到指定距离，完成拉丝动作；同时动夹头模块(3)夹持金属丝(107)时与高压脉冲电源的高压电极连接；动夹头模块(3)与其他模块之间绝缘；

往复运动驱动电机(404)通过联轴器乙(403)驱动丝杠(402)转动，动夹头模块(3)在直线导轨(406)和滑块(407)的作用下沿直线导轨(406)往复运动，当动夹头模块(3)的运动距离达到预设值时，往复运动驱动电机(404)停止转动，完成拉丝动作，并能够精确控制拉丝长度。