CN111230242B - 电磁式芯部移除方法与装置 - Google Patents
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Abstract
一种电磁式芯部移除的方法与装置，以线切割放电方式切割可导磁性的工件材料时，使用电磁铁通电开关的状态，使金属上喷嘴导磁或消磁，将工件中可完全切割分离的芯部吸附，并利用金属上喷嘴检知吸附与否，芯部吸附后移至目标区域，消磁后使芯部落于弃置区的方法。一电磁式芯部移除的装置，应用于线切割放电加工机中，使用金属可导磁的上喷嘴，以电磁铁使上喷嘴导磁后，用以吸附完全切断可分离的导磁性芯部，并利用金属喷水盖检知吸附与否，以线切割放电机的运动系统将芯部移至目标区域，上喷嘴消磁后使芯部落于弃置装置。
Description
技术领域
本发明为一种应用于线形电极放电加工系统中，以线切割放电方式切割可导磁性的材料时，使用电磁铁通电开关导磁的方法，将可完全切割分离的芯部吸附后移除的方法与装置。可应用于线切割放电加工机于模具加工领域，由于现今制造业90％以上的模具为可导磁的金属材料，因此特别适合使用电磁铁导磁方式来将芯部吸附后移除。
背景技术
线切割放电加工机应用于模具加工领域，在完成加工路径形状时，切下的许多废料往往需要靠人力将废料一一捡出移除，对于在自动化的制造流程中是人力需求量很大的环节，尤其是当线切割放电机应用于加工冲模时，工件的芯部通常具有重覆且简单的图几何图形，完全分离的芯部不会被后续加工使用，且必须于后续加工前移除，以利后续加工的程序顺利进行。在传统加工程序所使用的方法，会将数个芯部切断前，预留一小段加工路径不完全切断，待人力介入后，执行数个芯部的切断动作，并以人力方式将芯部从工件中移除，最后再执行后续加工动作，非常耗费人力与工时。
在公知的线切割放电加工机(WEDM)中，如美国发明专利第 US00517334号所记载，一种使用永久磁铁的吸附装置，在其实施例中的喷嘴头具有永久磁性以吸附被加工的材料，必须以一AC电源的电路提供电磁性线圈，使磁化的喷嘴头产生退磁，才能释放被吸附的工件部分，永久磁性的吸附装置，容易造成被加工材料(模板)也产生永久磁性，感磁的作用会影响材料的物理性质。
如美国发明申请专利公开第US2016/0059369A1号所记载的，在公知的线切割放电加工机的公知技术中，有说明以真空装置利用负压去产生举升力而移除加工中的废料，这种以真空装置吸附废料的有效性，关系于被移除废料的接触表面状况，粗糙表面的、阶梯状的、有孔洞及表面不平坦的废料，都会大大降低吸附的有效性；另外公开的一利用流体力学的白努利定律所设计的夹持器，在公知线切割放电加工机中，于上机头以固定或可动方式安装夹持器，该夹持器可以移动至夹持器的底部面向工件的芯部，夹持器具有液体进口和在底部的液体流出口，正压力下的流体流动可以通过流体进口进入夹持器，流体流动可以通过流体出口离开该夹持器，夹持器的内部具有引导流体流动的功能，使通过在流体出口离开夹持器的流体流动时，在夹持器底部产生低压区域，应用夹持器正压液体喷流的高低压力，来移出线切割放电加工中所产生的废料，但使用此白努利夹持器，尺寸过小的废料(例如：直径
4mm以下)是无法有效移除。
另有如美国发明专利第US9993888B2号所记载，在公知线切割放电加工机中，当已经加工完成的芯部与工件完全分离时，由较低处的下喷嘴喷出流体，使已分离的芯部向上方浮起，待由感测器检知到废料资讯，或芯部浮起到达由加工程式设定的一预定地量时，由一芯部移除单元抓取废料，将芯部移除并回收，此先前技术所公开的，对于过小的废料会有夹取不牢的可能，过大的废料有无法有效向上抬起的可能。
本发明提出一种电磁式芯部移除的方法与装置，主要应用于可导磁性金属材料的模具加工时，减少对人力的需求量，以电磁铁导磁方式的装置及设备，自动且有效地将芯部吸附后移除。
发明内容
本发明关于一种电磁式芯部移除的方法，以线切割放电方式切割可导磁性的工件材料时，使用电磁铁通电开关的状态，使金属上喷嘴导磁或消磁，将工件中可完全切割分离的芯部吸附，并利用金属上喷嘴检知吸附与否，芯部吸附后移至目标区域，消磁后使芯部落于弃置区的方法。
包括：执行线切割放电加工形状接近完成时；判断该芯部是否完全切割分离，而后开始进行电磁式芯部移除；若否，继续放电加工切断芯部，切换切断加工参数至该芯部分离；若是，进行电磁式吸附装置开始通电导磁，具有磁性吸附力；判断该芯部是否可以被完全吸起；若否，则继续该电磁式吸附装置导磁；若是，则将被吸附的该芯部移动至指定的区域位置时；进行该电磁式吸附装置消磁；进行是否完成落料的判断步骤，若否，则该上喷嘴持续对下方的该芯部冲水使脱离；若是，则结束该落料的判断步骤；使该芯部脱离该电磁式吸附装置，脱落至指定区弃置。
作为上述技术方案的优选，较佳的，判断该芯部是否完全切割分离，是通过一检知回路来判断芯部区是否完全切断。
作为上述技术方案的优选，较佳的，判断该芯部是否完全切割分离，是由控制器软体内部设定的检知功能来执行。
作为上述技术方案的优选，较佳的，该电磁式吸附装置置于一可导磁的上喷嘴中。
作为上述技术方案的优选，较佳的，移动该上喷嘴至断线点进行电磁式芯部移除。
作为上述技术方案的优选，较佳的，移动该上喷嘴至起割点进行电磁式芯部移除。
作为上述技术方案的优选，较佳的，移动该上喷嘴至预设重心位置进行电磁式芯部移除。
作为上述技术方案的优选，较佳的，由该下喷嘴向该芯部喷水产生向上推力，使该芯部靠近该电磁式吸附装置。
作为上述技术方案的优选，较佳的，由线切割放电加工机的运动控制，移动上机头连同该上喷嘴吸附着的该芯部到指定的区域位置。
作为上述技术方案的优选，较佳的，该是否完成落料的判断为否时，以一反向电路消磁步骤，以短时间送出一反向电流消除该上喷嘴电磁铁的磁滞吸附，使该芯部能脱离。
作为上述技术方案的优选，较佳的，是否完成落料的判断为否时，以一机构刮除动作步骤，使用一收集装置与该芯部以相对运动彼此接近，至可将该芯部由该上喷嘴刮除。
本发明关于一电磁式芯部移除的装置，应用于线切割放电加工机中，使用金属可导磁的上喷嘴，以电磁铁使上喷嘴导磁后，用以吸附完全切断可分离的导磁性芯部，并利用金属喷水盖检知吸附与否，以线切割放电机的运动系统将芯部移至目标区域，上喷嘴消磁后使芯部落于弃置装置。
包括：一控制电路，控制输入电源产生激磁作用与消磁作用；一上水盖上部，具有绝缘性 ；一线圈，以供激磁电磁铁；一检测装置，由电性连接至可导电导磁的上喷嘴，吸附该芯部后，电性连接至工件形成完整一回路，由该回路导通与否，以检测该芯部是否被吸附；也可藉由电性连接至可导电的下喷嘴，该芯部落下接触该下喷嘴，与电性连接至该工件形成完整一回路，以检测判断该芯部是否被切断分离；由该控制电路以控制该电磁铁吸附力，吸附可导磁性的该芯部，移动吸附的该芯部至指定区域，检测该芯部是否完成落料，若否，则启动该上喷嘴持续对下方的该芯部冲水直至脱离，该芯部落料以达到排除。
作为上述技术方案的优选，较佳的，该控制电路可以短时间送出一反向电流，消除该电磁铁消磁后会有的残余磁力。
作为上述技术方案的优选，较佳的，使用一芯部集中盒的边缘处与该芯部相对运动，将该芯部刮除。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)为图本发明方法流程图。
图1(b)为本发明说明图。
图2为本发明装置一实施例的结构剖面动作示意图。
图3(a)为本发明装置一实施例的结构剖面另二动作示意图一。
图3(b)为本发明装置一实施例的结构剖面另二动作示意图二。
图4为本发明装置的剖面示意图。
图5为本发明装置的3D立体外观示意图。
图6为本发明装置的激磁电流方向示意图。
图7为本发明装置的消磁电流方向示意图。
图8(a)为本发明装置的结构剖面刮除芯部动作示意图一。
图8(b)为本发明装置的结构剖面刮除芯部动作示意图二。
图8(c)为本发明装置的结构剖面刮除芯部动作示意图三。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为一种电磁式芯部移除方法与装置，如图1(a)所示其方法为一流程步骤，当线切割放电加工程序10执行至最后路径剩余(0.1mm+线径)时，进行切断芯，切换切断加工参数11步骤，确保芯部切断；检测切断芯部12 是通过一检知回路来判断芯部区是否完全切断，亦可由控制器软体内部设定的检知功能来执行，若否则继续切断芯11至线切割放电加工路径形状切割完成；若是则进行下一步程序切断线电极13，线电极是线切割放电加工时的刀具，由上、下机头砸夹持，在上、下机头移动前须先行剪断；移到断线点、起割点、预设重心位置14的步骤，是为提高移除的成功率，可以移动上机头连同上喷嘴至该加工形状路径的断线点，或是起割点，或是预设重心位置处，如图1(b)所示，以一个十字型冲子的加工路径为例，位置141为断线点、位置142起割点、位置143为预设重心位置；进行上喷嘴导磁15，此时上机头中的上喷嘴开始通电导磁，具有磁性吸附力；接着下喷嘴冲水16，位于下机头中的下喷嘴开始喷水，可以帮助芯部有向上的抬升力；芯吸起？17则开始判断芯部是否可以由工件中被完全吸起，若否则继续回到上喷嘴导磁15及下喷嘴冲水16，至芯部被完全吸起；若是则进行下一步程序机头上升18，由上机头吸附着芯部运动上升以能远离工件；移到指定区19，由线切割放电加工机的运动控制，移动上机头吸附着的芯部到指定的区域位置时；则进行上喷嘴消磁101，在上机头中的上喷嘴断电开始消磁，上喷嘴的吸附力消失；上喷嘴冲水102，使上喷嘴也开始冲水产生推力，让芯部脱落至指定区弃置；上述的上喷嘴冲水102步骤，可以取代为一种反向电路消磁方式，以短时间送出一反向电流消除上喷嘴电磁铁的磁滞现象，让芯部脱落至指定区弃置；上述的上喷嘴冲水102步骤，可以取代为一种机构刮除动作，使用一收集装置与芯部以相对运动彼此接近，相对运动至可将芯部由上喷嘴刮除；进行落料否？103的判断，若否则回到上喷嘴冲水102步骤持续喷水；若是则到达结束104，完成执行电磁式芯部移除方法。
本发明为一种电磁式芯部移除方法与装置，其装置动作示意由图2实施例的结构剖面所示，当以线切割放电加工时，工件24安置在工作台21上，被工件夹持夹具20固定住，当一加工的形状路径完成时，也会使芯部23完成切断与工件可分离，上机头26中的上喷嘴22开始通电进行导磁动作，并由下机头27以下喷嘴25喷水的作用，对芯部23产生抬举力量，缩小芯部 23与上喷嘴22的间隙以利吸附。
如图3本发明装置实施例的结构剖面另二动作示意图，在图3(a)中，一切断检测回路31电性连接至下喷嘴25、工件24，当芯部23完成切断落下时，接触到下喷嘴25形成一回路，通过由此回路导通与否，达到侦测 芯部 23是否切断功能，在图3(b)中一吸附检测回路30电性连接至上喷嘴22、工件24，通过由可导电导磁的上喷嘴22，吸附芯部23后，可与工件24形成一回路，通过由此回路导通与否，达到侦测功能，以检查芯部23是否已被导磁的上喷嘴22吸附住，如未被上喷嘴22吸附住，则再以下喷嘴25持续冲水，帮助芯部23向上喷嘴22接近，如已经吸附完成，上机头26拉升至指定高度后，线切割放电加工机运动控制上机头26移动，连同上喷嘴22吸附住芯部23，移动至目标区域，上喷嘴22断电进行消磁动作，使芯部23落于指定区弃置完成动作。
如图4本发明装置的剖面示意图，一电磁式吸附装置50套接至一上水盖上部40，该电磁式吸附装置50包括，一可导磁性的上水盖下部41，该上水盖下部41内设置环绕的电磁线圈42，该电磁线圈42由一控制器控制输入电源，控制可导磁性的上水盖下部的吸附力，以吸取可导磁性的芯部。该电磁式吸附装置50可安置于上喷嘴22内，线切割放电加工机运动控制系统移动上机头26连同上喷嘴22吸附的芯部至指定区域，达到排除芯部功能。
如图5为本发明装置的3D立体外观图，电磁式吸附装置50为可导磁性金属材料，内部包含电磁铁线圈产生激磁作用也可与吸附检测回路电性连接，以供判断芯部是否被吸附。如图6本发明装置的激磁电流方向示意，由自制控制电路70以控制电磁铁60输入电源，在激磁状态时的电流方向。如图7本发明装置的消磁电流方向示意，可由自制控制电路70以控制电磁铁60输入电源，在短暂时间内作用的消磁状态电流方向。因消磁后电磁铁60 会有余残余磁力，因此使用全桥电路，长时间正向激磁，消磁方式为以短时间送出一反向电流消除电磁铁60的磁滞现象，达成电磁式吸附装置50退磁，让芯部23脱落。
如图8(a)至图8(c)为本发明装置的结构剖面刮除芯部动作示意图，因消磁后电磁铁60会有余残余磁力，因此提出另一种使用芯部集中盒80进行刮除芯部23，如图8(a)所示上机头26中的上喷嘴22已将芯部23吸附住时，图8(b)芯部集中盒80与芯部23以相对运动彼此接近，图8(c)芯部集中盒80的边缘处相对运动至可将芯部23刮除，使芯部23落入芯部集中盒80 内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (11)
1.一种电磁式芯部移除的方法，其特征在于，该方法主要包括步骤：
执行线切割放电加工形状接近完成时；
通过一检知回路判断该芯部是否完全切割分离，其中该检知回路与一上喷嘴、一下喷嘴及工件分别电性连接，判断芯部是否自工件上完全切割分离而与下喷嘴接触，进而导通该检知回路；
若否，继续放电加工切断芯部，切换切断加工参数至该芯部分离；
若是，芯部完成切断落下与下喷嘴接触进而导通检知回路，上喷嘴开始通电导磁具有磁性吸附力，下喷嘴朝上方芯部冲水，缩小芯部与上喷嘴的距离；
通过该检知回路判断该芯部是否被上喷嘴完全吸起，其中判断芯部是否被吸起而与上喷嘴接触，进而导通该检知回路；
若否，则继续上喷嘴导磁，且下喷嘴继续朝向芯部冲 水至芯部被上喷嘴吸起；
若是，则将被吸附的该芯部移动至指定的区域位置时；
进行上喷嘴消磁，使芯部脱离上喷嘴而落至指定区；
进行是否完成落料的判断步骤，若否，则该上喷嘴持续对下方的该芯部冲水使脱离；若是，则结束该落料的判断步骤。
2.根据权利要求1所述的电磁式芯部移除的方法，其特征在于：移动该上喷嘴至断线点进行电磁式芯部移除。
3.根据权利要求1所述的电磁式芯部移除的方法，其特征在于：移动该上喷嘴至起割点进行电磁式芯部移除。
4.根据权利要求1所述的电磁式芯部移除的方法，其特征在于：移动该上喷嘴至预设重心位置进行电磁式芯部移除。
5.根据权利要求2至4任一项所述的电磁式芯部移除的方法，其特征在于：由该下喷嘴向该芯部喷水产生向上推力，使该芯部靠近上喷嘴。
6.根据权利要求5所述的电磁式芯部移除的方法，其特征在于：由线切割放电加工机的运动控制，移动该上喷嘴吸附着的该芯部到指定的区域位置。
7.根据权利要求6所述的电磁式芯部移除的方法，其特征在于：该是否完成落料的判断为否时，以一反向电路消磁步骤，以短时间送出一反向电流消除该上喷嘴电磁铁的磁滞吸附，使该芯部能脱离。
8.根据权利要求7所述的电磁式芯部移除的方法，其特征在于：该是否完成落料的判断为否时，以一机构刮除动作步骤，使用一收集装置与该芯部以相对运动彼此接近，至可将该芯部由该上喷嘴刮除。
9.一种电磁式芯部移除的装置，置于线切割放电加工机内，其特征在于，它主要包括：
一控制电路，控制输入电源产生激磁作用与消磁作用；
一上水盖上部，具有绝 缘性；
一线圈，以供激磁电磁铁；
一检测装置，分别电性连接至可导电导磁的上喷嘴、下喷嘴及工件，通过该检测装置是否因芯部自工件上切割分离而接触下喷嘴，进而被导通，以检测判断该芯部是否被切断分离；通过该检测装置是否因芯部接触上喷嘴而被导通，以检测该芯部是否被吸附
由该控制电路控制该电磁铁产生吸附力，吸附可导磁性的该芯部，移动吸附的该芯部至指定区域，检测该芯部是否完成落料，若否，则启动该上喷嘴持续对下方的该芯部冲水直至脱离，该芯部落料以达到排除。
10.根据权利要求9所述的电磁式芯部移除的装置，其特征在于：该控制电路可以短时间送出一反向电流，消除该电磁铁消磁后会有的残余磁力。
11.根据权利要求10所述的一种电磁式芯部移除的装置，其特征在于：使用一芯部集中盒的边缘处与该芯部相对运动，将该芯部刮除。
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