CN112461428B - 一种用于测评附加张力的轮系机构、方法及低精度轮测评方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于测评附加张力的轮系机构、方法及低精度轮测评方法，包括用于收放金刚线的绕线辊、用于将金刚线引导至切割位的导向轮以及用于使金刚线形成切割位的切割轮，所述导向轮和切割轮之间还设有附加轮系，所述附加轮系包括至少一个附加轮。本申请通过设计一种用于测评附加张力的轮系机构，并基于该轮系机构的试验平台设计一种通过附加轮系评价附加张力的测评方法和一种用于测评低精度轮对附加张力影响的方法，通过轮系机构的模拟测试，实现对金刚线在不同轮系和不同绕线路径条件下附加张力的定量分析，从而通过模拟的定量分析数据对实际切割设备轮系进行优化调整和改进。

Description

一种用于测评附加张力的轮系机构、方法及低精度轮测评 方法

技术领域

本发明属于金刚线切割技术领域，具体地说涉及一种用于测评附加张力的轮系机构、方法及低精度轮测评方法。

背景技术

金刚线的走线设计和轮系设计是线切割，尤其是多线切割的一个关键设计因素。合理的轮系布局和走线路径对获得良好的张力控制性能，最大化金刚线切割能力十分重要。掌握和评价金刚线经过轮系，并与导轮形成不同的包角，以及金刚线与导轮接触长度，对张力损失的影响情况，就可以利用研究结果结合理论分析知道实际切割设备中轮系布局、金刚线走线路径以及金刚线缠绕轮系的设计是否合理，是否可以进行优化等问题。

因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种用于测评附加张力的轮系机构、方法及低精度轮测评方法。本发明提供如下技术方案：

一种用于测评附加张力的轮系机构，包括用于收放金刚线的绕线辊、用于将金刚线引导至切割位的导向轮、用于调节金刚线张力的张力轮、用于使金刚线形成切割位的切割轮以及用于调整轮系机构附加张力的附加轮系，所述附加轮系包括至少一个附加轮。

进一步的，所述附加轮系包括三个设置于同一平面的附加轮，分别为第一附加轮、第二附加轮和第三附加轮。

进一步的，金刚线在导向轮和切割轮之间从不同方向绕经第一附加轮和/或第二附加轮和/或第三附加轮。

进一步的，所述第二附加轮设置于所述第一附加轮和/或所述第三附加轮的下方。

进一步的，所述第一附加轮和所述第三附加轮轴心设置于同一水平面上，所述第二附加轮轴心设置于所述第一附加轮和所述第三附加轮左右对称轴的中心线上。

进一步的，金刚线从导向轮经过第一附加轮时的金刚线为水平方向，第三附加轮到切割轮的金刚线为水平方向，第一附加轮和第二附加轮之间的金刚线为竖直方向，第二附加轮和第三附加轮之间的金刚线为竖直方向。

进一步的，还包括用于驱动金刚线往复运动的收放电机，所述绕线辊通过收放电机驱动金刚线在轮系机构上往复运动。

进一步的，所述附加轮系设置于张力轮和切割轮之间，或绕线辊和张力轮之间。

一种通过附加轮系评价附加张力的测评方法，采用同规格的金刚线作为样本，包括如下步骤：

间隔取样N次，测量样本的平均极限破断张力F；

将该金刚线按照不同缠绕路径缠绕在用于测评金刚线切割机附加张力的轮系机构上，使金刚线在轮系机构上往复运动，测量不同缠绕路径在预设往复运动时间t内的极限破断张力Fn；

计算金刚线不同缠绕路径的附加张力ΔF＝F-Fn；

基于金刚线的缠绕路径和对应计算的附加张力评价附加轮系对附加张力的影响。

一种用于测评低精度轮对附加张力影响的方法，将低精度轮替换轮系机构中附加轮系的附加轮，计算替换后附加张力的变化，从而评价低精度轮对金刚线张力的影响。

有益效果：

本申请通过设计一种用于测评附加张力的轮系机构，并基于该轮系机构的试验平台设计一种通过附加轮系评价附加张力的测评方法和一种用于测评低精度轮对附加张力影响的方法，通过轮系机构的模拟测试，实现对金刚线在不同轮系和不同绕线路径条件下附加张力的定量分析，从而通过模拟的定量分析数据对实际切割设备轮系进行优化调整和改进。

附图说明

图1是本发明具体实施例中一种用于测评附加张力的轮系机构各轮系布局示意图；

图2是本发明具体实施例中一种用于测评附加张力的轮系机构结构示意图；

图3是本发明具体实施例中金刚线在附加轮系上不同绕线路径示意图；

附图中：1、绕线辊；2、导向轮；3、切割轮；4、附加轮系；5、第一附加轮；6、第二附加轮；7、第三附加轮；8、金刚线；9、张力轮。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，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其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

如图1-2所示，一种用于测评附加张力的轮系机构，包括用于收放金刚线8的绕线辊1、用于将金刚线8引导至切割位的导向轮2、用于调节金刚线张力的张力轮9、用于使金刚线8形成切割位的切割轮3以及用于调整轮系机构附加张力的附加轮系4，所述附加轮系4包括至少一个附加轮。绕线辊1设置在轮系机构的上下两侧，并分别设置有用于驱动金刚线8往复运动的电机，由于线被支撑在轮系机构的各个轮上，而电机输出载荷与线的张力是力的平衡，因此可通过电机输出改变金刚线8承受的张力大小。(金刚线的张力是张力轮控制的，绕线辊是跟随调整金刚线速度)切割轮3设置于绕线辊1的右侧，上下各设置一个，上下切割轮位于同一平面内的竖直方向上。切割轮3和绕线辊1之间还设置有用于引导金刚线8走向的导向轮2，将绕线辊1上处于不同缠绕位置的金刚线8以导向轮2的固定位置和角度引向切割轮3，导向轮2同样对应上下切割轮分别设置两组，每组导向轮至少设置有一个。金刚线依次从上方绕线辊绕到上方导向轮，然后绕到上方附加轮系再绕到上方切割轮上，然后再依次从下方切割轮绕到下方附加轮系，再绕到下方导向轮回到下方绕线辊上。

进一步的，所述附加轮系4包括三个设置于同一平面的附加轮，分别为第一附加轮5、第二附加轮6和第三附加轮7。设置三个位于同一平面的附加轮为一优选实施例，满足有限次的定量分析轮系对金刚线8附加张力影响的要求，共平面可以避免金刚线8打卷等现象，降低打卷等干扰因素影响附加张力的测评。

进一步的，金刚线8在导向轮2和切割轮3之间从不同方向绕经第一附加轮5和/或第二附加轮6和/或第三附加轮7。设置3个附加轮，使得金刚线8在附加轮系4上可以设计出17条不同的绕线路径，如图3所示：

金刚线8同时经过三个附加轮时：

导向轮2出线后首先经过第一附加轮5时有两种绕线方式，从第一附加轮5上方经过或下方经过。当从第一附加轮5上方经过时，接下来依次经过第二附加轮6、第三附加轮7(路径1)，或者依次经过第三附加轮7、第二附加轮6(路径2)；当从第一附加轮5下方经过时，接下来依次经过第三附加轮7、第二附加轮6(路径3)。

导向轮2出线后首先经过第二附加轮6时，接下来经过第一附加轮5，再经过第三附加轮7时可以从第三附加轮7上方经过(路径4)，或者从第三附加轮7下方经过(路径5)。

不减少附加轮，金刚线8同时经过两个附加轮：

导向轮2出线后首先经过第一附加轮5时有两种绕线方式，从第一附加轮5上方经过或下方经过。当从第一附加轮5上方经过时，接下来经过第二附加轮6(路径6)，或者经过第三附加轮7上方(路径7)，或者经过第三附加轮7下方(路径8)；当从第一附加轮5下方经过时，接下来经过第三附加轮7上方(路径9)，或者经过第三附加轮7下方(路径10)。

导向轮2出线后首先经过第二附加轮6时，接下来经过第三附加轮7(路径11)。

只经过一个附加轮(将不经过却发生阻碍的附加轮进行去除)：

导向轮2出线后经过第一附加轮5时有两种绕线方式，从第一附加轮5上方经过或下方经过。当从第一附加轮5上方经过时，将第三附加轮7去除(路径12)；当从第一附加轮5下方经过时，将第三附加轮7去除(路径13)。

导向轮2出线后只经过第二附加轮6(路径14)。

导向轮2出线后经过第三附加轮7时有两种绕线方式，从第三附加轮7上方经过或下方经过。当从第三附加轮7上方经过时，将第一附加轮5去除(路径15)；当从第三附加轮7下方经过时，将第一附加轮5去除(路径16)。

不经过附加轮(将不经过却发生阻碍的附加轮进行去除)：

导向轮2出线后直接进入切割轮3，将第一附加轮5、第三附加轮7去除(路径17)。

进一步的，所述第二附加轮6设置于所述第一附加轮5和/或所述第三附加轮7的下方。第二附加轮6与第一附加轮5和第三附加轮7共同构成倒三角形，从而提供在同一平面内更多的不同绕线方向。

进一步的，所述第一附加轮5和所述第三附加轮7轴心设置于同一水平面上，所述第二附加轮6轴心设置于所述第一附加轮5和所述第三附加轮7左右对称轴的中心线上。优选的，将三个附加轮设置成倒立的等腰三角形，并将三个附加轮位置固定，此时，绕线路径固定为17种，每种绕线路径对附加张力的影响因素除绕线路径本身因素影响外，其余影响因素相同，因而可以用来平行比较不同绕线路径对附加张力的影响。

进一步的，金刚线从导向轮经过第一附加轮时的金刚线为水平方向，第三附加轮到切割轮的金刚线为水平方向，第一附加轮和第二附加轮之间的金刚线为竖直方向，第二附加轮和第三附加轮之间的金刚线为竖直方向。

进一步的，还包括用于驱动金刚线8往复运动的收放电机，所述绕线辊1通过收放电机驱动金刚线8在轮系机构上往复运动。金刚线8通过收放电机的驱动在轮系机构上往复运动，模拟金刚线8切割机中金刚线8的实际使用情况。

进一步的，附加轮系设置于张力轮和切割轮之间，或绕线辊和张力轮之间。导向轮包括左导向轮和右导向轮，张力轮设置在左导向轮和右导向轮之间，附加轮系可以设置在任意相邻的绕线辊、左导向轮、张力轮、右导向轮和切割轮之间，通过改变附加轮系的设置位置，测量金刚线在不同位置的附加张力，从而评价附加轮系在不同位置时对附加张力的影响。

进一步的，导向轮或张力轮9的轴心处设有用于检测金刚线8张力的张力传感器。位于同侧绕线辊1和切割轮3之间的导向轮2设置有两个，两个导向轮2之间设有张力轮9。张力传感器设置在张力轮9或右侧导向轮的轴心处。设置张力轮9和张力驱动电机10，方便金刚线8的安装，使得金刚线8与各轮系紧密贴合，降低打滑现象，同时提供张力增减变化，张力驱动电机10驱动张力轮9调整金刚线8在导轮上的张力大小，更为精细，避免过度调节现象发生。张力传感器在金刚线8的安装环节用于辅助安装人员调整张力轮9的张紧度，待轮系及金刚线8均固定后，通过张力传感器检测电机施加给金刚线8的张力，进而用于评价附加轮系的附加张力。

一种通过附加轮系评价附加张力的测评方法，采用同规格的金刚线8作为样本，包括如下步骤：

间隔取样N次，测量样本的平均极限破断张力F；

将该金刚线8按照不同缠绕路径缠绕在用于测评金刚线8切割机附加张力的轮系机构上，使金刚线8在轮系机构上往复运动，测量不同缠绕路径在预设往复运动时间t内的极限破断张力Fn；

计算金刚线8不同缠绕路径的附加张力ΔF＝F-Fn；

基于金刚线8的缠绕路径和对应计算的附加张力评价附加轮系4对附加张力的影响。

进一步的，金刚线8在附加轮系4上没有打卷，在除附加轮系外的相邻两轮间打卷不超过一圈。

根据设计出的17条不同绕线路径，测量各条路径附加张力的方法相同，使用的金刚线8型号相同，设备运动参数设置相同，每条路径测量附加张力时，重复下述步骤：

S1、同一卷金刚线8间隔取样至少5次，测量样本的平均极限破断张力，记为F。

S2、将这卷金刚线8按照一种设计路径绕到轮系上，并保证金刚线8在经过导向轮2到切割轮3之间的附加轮系4时没有打卷现象，除附加轮系外的相邻两轮间打卷不超过1圈。金刚线8打卷过多金刚线容易断裂，进而影响附加张力的检测。

S3、在非切割状态下设置一个张力F1，由于设备运转通常为往返运行，因此预设金刚线8在轮系机构上往复运动，设置轮系机构运行时长为t，若t时间内金刚线8未断裂，则增大设置张力的大小，设置为F2，再次将设备运行t时长，若t时间内金刚线8未断裂，继续增大设置张力的大小，设置为F3，…按照此步骤进行，直至金刚线8在Fn张力下，运行t时长内发生断裂。记录该设计路径下的极限动态破断张力为Fn。张力大小的改变通过张力电机进行调整，通过一点一点的增大张力，调试出金刚线8在该设计路径下的极限动态破断张力大小。张力数值为极限动态破断时张力电机设置的张力。

S4、则在使用这种金刚线8及运动参数下，这种设计路径的附加张力ΔF＝F-Fn。

S5、更换设计路径，使用同种金刚线8，设置同样运动参数，重复上述步骤，记录其他路径的附加张力数值。

S6、将不同路径下的附加张力数值进行比较大小，进而判断不同路径的附加轮系4对附加张力的影响。

一种用于测评低精度轮对附加张力影响的方法，将低精度轮替换轮系机构中附加轮系4的附加轮，计算替换后附加张力的变化，从而评价低精度轮对金刚线8张力的影响。对于通过切割轮3支撑的金刚线8切割这种回转体运动，由于轮体精度问题，通常会给回转体运动带来较大的回转误差，进而造成金刚线8的波动，影响切割质量。因此，通过在轮系机构的附加轮系4中改变附加轮的不平衡量，使附加轮回转不平衡，进而用来模拟低精度轮的不平衡对金刚线8附加张力的不利影响。另外，还可以通过替换附加轮，在其他试验条件不变的情况下，评价该替换的附加轮精度是否满足实际生产需求。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (5)

1.一种用于测评附加张力的轮系机构，其特征在于，包括用于收放金刚线的绕线辊、用于将金刚线引导至切割位的导向轮、用于调节金刚线张力的张力轮、用于使金刚线形成切割位的切割轮以及用于调整轮系机构附加张力的附加轮系；

所述附加轮系包括三个设置于同一平面的附加轮，分别为第一附加轮、第二附加轮和第三附加轮；

所述附加轮系设置于张力轮和切割轮之间，或绕线辊和张力轮之间；

所述第二附加轮设置于所述第一附加轮和/或所述第三附加轮的下方；

还包括用于驱动金刚线往复运动的收放电机，所述绕线辊通过收放电机驱动金刚线在轮系机构上往复运动；

金刚线在导向轮和切割轮之间从不同方向绕经第一附加轮和/或第二附加轮和/或第三附加轮；

位于同侧绕线辊和切割轮之间的导向轮设置有两个，两个导向轮之间设有张力轮。

2.根据权利要求1所述的一种用于测评附加张力的轮系机构，其特征在于，所述第一附加轮和所述第三附加轮轴心设置于同一水平面上，所述第二附加轮轴心设置于所述第一附加轮和所述第三附加轮左右对称轴的中心线上。

3.根据权利要求1所述的一种用于测评附加张力的轮系机构，其特征在于，金刚线从导向轮经过第一附加轮时的金刚线为水平方向，第三附加轮到切割轮的金刚线为水平方向，第一附加轮和第二附加轮之间的金刚线为竖直方向，第二附加轮和第三附加轮之间的金刚线为竖直方向。

4.一种使用如权利要求1-3中任一项所述轮系机构评价附加张力的测评方法，其特征在于，采用同规格的金刚线作为样本，包括如下步骤：

间隔取样N次，测量样本的平均极限破断张力F；

将该金刚线按照不同缠绕路径缠绕在所述轮系机构上，使金刚线在轮系机构上往复运动，测量不同缠绕路径在预设往复运动时间t内的极限破断张力Fn；

计算金刚线不同缠绕路径的附加张力ΔF＝F-Fn；

基于金刚线的缠绕路径和对应计算的附加张力评价附加轮系对附加张力的影响。

5.一种使用如权利要求1-3中任一项所述轮系机构测评低精度轮对附加张力影响的方法，其特征在于，将低精度轮替换轮系机构中附加轮系的附加轮，计算替换后附加张力的变化，从而评价低精度轮对附加张力的影响。

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