CN1354060A - 线切割控制金属线运行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明在供线轮与收线轮之间有金属线绕在多槽滚轮上,开始时所述三轮正转使金属线低速运行,得出稳定运行时的相关转速比,再以其为基准使驱动各轮的电机同时高速起动,接着记下金属线高速运行中供线轮与收线轮的电机相对于多槽滚轮电机的转速比,在金属线反向运行时用该转速比控制各电机一同反转,且在以后金属线往复运行中重复进行该过程,由此实现对金属线进行的控制。本发明的应用装置结构简单,金属线附加张力稳定。

Description

线切割控制金属线运行的方法

本发明涉及在利用金属线高速往复运行并用排列着的金属线切断工件的线切割中，使金属线能处于最优张力条件下运行的控制方法。

现有技术：图3表示出采用已有技术控制金属线运行的线切割方法由电动机1的正转或反转驱动供线轮2对金属线进行送线和收线，同样由电动机3的正转或反转驱动收线轮4对金属线进行送线和收线，在供线轮2和收线轮4之间安装了三个多槽滚轮5、6、7，其中在多槽滚轮5由电动机8驱动而进行正反转的同时，从供线轮2引出的金属线经多个导向轮9后被引向多槽滚轮5、6、7，在所述多槽滚轮5、6、7的外周多回并列缠绕以后，再通过多只导向轮10，卷回到收线轮4上。

在上述多槽滚轮5、6、7的正上方，设有安装工件的工作台11。在供线轮2和收线轮4之间，金属线a高速往复运行，安装在所述工作台11上的工件b朝着多槽滚轮6，7之间的金属线进刀，工件b被同时切断成很多个。

在上述线切割方法中，如果让驱动供线轮2和收线轮4的动力电动机1、3以及驱动多槽滚轮5的动力电动机8一起运行，使金属线a高速往复运行，此时必须在处理供线轮2和收线轮4以及多槽滚轮5的旋转差异的同时，控制金属线a的张力为一定量。因此，在已有的线切割方法中，相对于多槽滚轮5、6、7，在金属线a的供线侧和收线侧的导向轮9、10的中间，设有挂在金属线a上并可作上下运动的滑车12、13，使多槽滚轮5的旋转与滑车12、13同步；使卷在多槽滚轮5、6、7上的金属线a作往复运行。此外，在导向轮9、10之间的金属线a上通过辅助轮悬挂砝码14、15来附加张力。

但是，在上述已有的切割方法中，采用滑车12、13和砝码14、15的结构有以下问题：

a、由于必须用目测方法调整和确认多槽滚轮5与滑车12、13是否同步，操作很麻烦；

b、由于采用滑车12、13，相应增加了辅助轮数量，使金属线的卷线作业很繁琐，由于辅助轮的磨损增加了维护费用，而且增大了由此而引起断线的可能性；

c、要提高金属线的运行速度，就必须延长滑车12、13的行程，整个装置的尺寸也随之加大，而且在必须加大金属线往复运行频率时，肯定要使多槽滚轮5和滑车12、13的变速时间缩短，从而增加机构负担；

d、如果多槽滚轮5和滑车12、13或者供线轮、收线轮之间产生不同步时，就会影响悬挂着的砝码14、15而使其上下移动，产生加速度，金属线a的张力也就会不稳定。

本发明的目的在于减少辅助轮，提高作业性、简化结构，进而提高金属线的运行速度；并且很容易按照加工要求来改变金属线的运行速度，同时稳定控制金属线的运行和附加张力，从而提供出线切割中给工件施加精确张力的、控制金属线运行的方法。

为了解决上述问题，实现本发明的目的，本发明的技术方案是：在供线轮和收线轮之间，金属线缠绕在一组多槽滚轮上，通过金属线的往复运行切断装在多槽滚轮之间的工件；在本发明的线切割方法中，在刚开始运行时，使分别驱动多槽滚轮、供线轮和收线轮的电动机正转，带动金属线低速运行，求出金属线稳定运行时驱动供线轮和驱动收线轮的电动机相对于驱动多槽滚轮的电动机的转速比，然后以这个转速比为基准而使各个动力电动机一起高速起动，带动金属线高速运行，接着记忆下金属线高速运行中驱动供线轮和驱动收线轮的电动机(马达)相对于驱动多槽滚轮的电动机的转速比，在金属线反方向运行时，用上述记忆的转速比控制各动力电动机一起反转；在随后的金属线往复运行中，反复进行这个过程。

在本发明中，张力是通过调整轮和角度检测器以及张力附加电动机而附加在金属线上。金属线的张力用荷重检测器测定。金属线低速运行时，调整轮的位移量由角度检测器感测，感测值及时反馈给驱动供线轮和驱动收线轮的电动机，由此调控电动机的旋转，使驱动供线轮和收线轮的电动机转速与驱动多槽滚轮的电动机转速同步；记忆下调整轮无位移且金属线稳定运行时，供线轮电动机和收线轮电动机相对于多槽滚轮电动机的转速比；然后以这个记忆了的转速比为基准，使多槽滚轮的电动机、供线轮电动机以及收线轮电动机一起高速起动，带动金属线稳定往复运行；在往复运行的同时记忆调整轮位移稳定时的转速比，然后用这个转速比进行控制，使各个电动机再次反转，在运行中不断地反复进行这个过程。

本发明的实施方式结合图1做出说明。

图1是采用本发明控制金属线运行的线切割方法的一种实施例。通过动力电动机21的正反转来进行金属线a的送线和收线的供线轮22和同样通过动力电动机23的正反转来进行金属线的收线和送线的收线轮24之间，安装三个多槽滚轮25、26、27，其中一个多槽滚轮25通过动力电动机28的驱动进行正反转的同时，从供线轮22引出的金属线a通过多个导向轮29，引向多槽滚轮25、26、27，在多槽滚轮25、26、27的外周反复多次并列状缠绕后，再经多个导向轮30和可由动力电动机31驱动实现金属线纵向位移的纵向导轮32后，由收线轮24卷回。

相对上述多槽滚轮25、26、27，在金属线的供线侧，金属线a在导向轮29之间的运行途中，配置有附加张力电动机34和测定张力用荷重检测器35，金属线a卷挂在测定张力用荷重检测器35的传递轮39上，由检测器36控制的附加张力电动机34上的摇臂37一端的调整轮38也卷挂在金属线a上。

同样，相对上述多槽滚轮25、26、27，在金属线的收线侧，金属线a在导向轮30之间的运行途中，配置有附加张力电动机40和测定张力用荷重检测器41，金属线a卷挂在测定张力用荷重检测器41的传递轮45上，由检测器41控制的附加张力电动机42上的摇臂43一端的调整轮44也卷挂在金属线a上。

以下接着阐明本发明中控制金属线运行的方法。

如图1所示，金属线a的运行路径是：首先从供线轮22不断供出新线，经过一组导向轮29和调整轮38以及荷重检测器35的传递轮39，送到多槽滚轮25、26、27。在多槽滚轮25、26、27上，金属线被很多次来回卷绕，然后同样经过一组导向轮30和调整轮44，荷重检测器41的传递轮45以及纵向导轮32，被卷回收线轮24。

上述附加在金属线上的张力，是通过调整轮38、44，根据预先设定的张力(基准值)，由附加张力电动机34、40施加扭矩获得。金属线的张力随即分别由荷重检测器35、41测得，计算出相对基准值的误差。这个误差被反馈给调整轮38、44，不断地控制它来保持处于设定状态的张力条件。无论是在金属线的运行中，还是停止状态，都在金属线上附加张力。

在金属线运行中，使供线轮22的动力电动机21和收线轮的动力电动机23相对于多槽滚轮25的动力电动机28同步正反转。此时，尽量使调整轮38、44不产生上下位移而有高的同步精度，这样使金属线a的张力变化也很轻微。但是，因供线轮22和收线轮24的直径在不断变化，故必须用PI法控制调整轮38、44的位移(偏差)，并迅速反馈给供线轮22的动力电动机21和收线轮24的动力电动机23。然而，处理速度有一定限度，且处理速度越快，角度检测用检测器36、42的分辨率也必须相应提高，这不是一个令人满意的途径。

在本发明方法中，用于切断工件b的金属线在往复运行之前，先让金属线低速行走，通过PI控制使调整轮38、44没有位移而处于稳定状态此时计算机记忆多槽滚轮25的动力电动机28和供线轮22的动力电动机21、以及多槽滚轮25的动力电动机28和收线轮24的动力电动机23的转速比。以这个记忆转速比为基准，让多槽滚轮25的动力电动机28和供线轮22的动力电动机21以及收线轮的动力电动机23一起同时高速起动，调整轮38、44的位移处于最小状态时，金属线开始往复运行。

此处所谓的金属线低速运行仅是2、3秒钟程度的单向运行；例如，只有切割速度的1/5；具体地说，是100m/min。

供线轮22和收线轮24的直径在未确定状态下，如果从最初开始就高速行走，那么多槽滚轮25的动力电动机28和供线轮22的动力电动机21以及收线轮24的动力电动机23的旋转速度就不能很好地保持同步。结果，调整轮的位移就很大，在这种情况下必须高速反馈调整轮38、44的位移量，而对PI控制而言过于苛求，会产生误动作。为此，在首先运行时使金属线低速运行。线轮的直径比，即供线轮22和收线轮24的转速比(速度比)在最稳定的状态(调整轮无位移状态)时，记忆这个稳定比率。这个记忆比率是多槽滚轮25的动力电动机28和供线轮22的动力电动机21、多槽滚轮25的动力电动机28和收线轮24的动力电动机23的转速比，以多槽滚轮25的动力电动机28的转速作为基准。

另外，所谓PI控制就是比例积分控制，亦即测出每个单位时间(例如每秒)的调整轮38、44的位移量，将这个位移量反馈给供线轮22的动力电动机21和收线轮24的动力电动机23，以控制动力电动机21和23的旋转。

根据这种控制方法，使供线轮22的动力电动机21相对于多槽滚轮25的的动力电动机28，还有收线轮24的动力电动机23相对于多槽滚轮25的动力电动机28分别同步旋转(正反转)，这样决定了供线轮22和收线轮24的旋转速度，还可以使金属线a的引出量和卷回量与多槽滚轮25的动力电动机28的旋转同步进行。

上述金属线往复运行过程中，记忆调整轮38、44的转动角稳定时的转速比，然后在下次多槽滚轮25的动力电动机28和供线轮22的动力电动机21以及收线轮24的动力电动机23反转时，以这个新的转速比为基准来运行。

这样，对于供线轮和收线轮，金属线即使新线减少而旧线增加，常常能稳定运行。这种动态控制是因为供线轮22和收线轮24的直径不断地变化，由于这个变化，必须不断地对供线轮22的动力电动机21和收线轮24的动力电机机23的旋转进行控制。所以，每当金属线a进行往复运行时，对于正转状态，如前所述，记忆多槽滚轮25的动力电动机28和供线轮22的动力电动机21、多槽滚轮25的动力电动机28和收线轮24的动力电动机23的转速比。然后用这个转速比来控制，使多槽滚轮25的动力电动机28和供线轮22的动力电动机21以及收线轮24的动力电动机23反转；然后在运行中不断地反复进行这个过程。

如上所述，当控制调整轮38、44的位移量处于最小状态时，能够减轻PI控制的负担。

如图2所示，可以使多槽滚轮25的动力电动机28和供线轮22的动力电动机21以及收线轮24的动力电动机23在很短时间内进行旋转的加减速。

图2表示了在低速旋转和高速正转以及高速反转时，记忆多槽滚轮25的动力电动机28和供线轮22的动力电动机21以及收线轮24的动力电动机23的转速比和反馈的关系。在低速旋转时，多槽滚轮25的动力电动机28的稳定旋转数设为A，供线轮22的动力电动机21的稳定旋转数为B，收线轮24的动力电动机23和稳定旋转数设为C，供线轮22的动力电动机21在起动后产生的不稳定旋转同调整轮38的位移量反馈给电动机21来控制旋转数。还有收线轮24的动力电动机23在起动后产生不稳定旋转，由调整轮44的位移量来反馈给动力电动机40而控制旋转数，保持旋转数的稳定。关于上述记忆旋转数A∶B和A∶C的比率，例如，设多槽滚轮25的动力电动机28是1000rpm，供线轮22的动力电动机21是500rpm，收线轮24的动力电动机23是670rpm，A∶B是2∶1，A∶C是2∶1.5，记忆这些比值，在开始高速正转时反馈出去。再则，在高速正转时，将多槽滚轮25的动力电动机28的稳定旋转数作为A’，供线轮22的动力电动机21的稳定旋转数作B’，收线轮24的动力电动机23的稳定旋转数作为C’，记忆旋转数A’∶B’和A’∶C’的值，在下次高速正转开始时进行反馈，使各动力电动机21、23、28能够在非常短时间内加减速旋转。

本发明应用效果：如上所述，本发明在刚开始运转时，首先使金属线低速运行，求出在金属线稳定运行时供线轮的动力电动机和收线轮的动力电动机相对多槽滚轮的动力电动机的转速比。然后以这个转速比为基准，使各个动力电动机同时高速起动，带动金属线高速运行；接着记忆高速运行状态下供线轮动力电动机和收线轮动力电动机相对于多槽滚轮的动力电动机的转速比；在反向运行时，用这个转速比来控制各动力电动机反转；以后在金属线往复运行中，不断进行这个过程；因而有以下优点：

1、由于控制附加张力的传递轮减少，而且省去滑车，可以不必像过去那样要进行琐杂的挂线，使挂线作业变得简便；

2、由于省去了滑车，而且轮子和电动机连为一体，金属线驱动机构的构造很简单；

3、只需增加电动机转速，而不用加装置的尺寸，就可以提高金属线的运行速度；

4、只需给电动机指令，就可以改变金属线的运行速度和频率，轻易地得到符合加工要求的金属线运行条件；

5、金属线的运行和附加张力被连续控制，处于稳定状态；

6、因为金属线张力附加装置和多槽滚轮之间传递轮很少，所以能精确地控制加在工件上的张力。

附图的简单要说明

图1是本发明的控制金属线运行的线切割方法示意图；

图2是多槽滚轮25的动力电动机28(曲线L)、供线轮22的动力电动机21(曲线M)、收线轮24的动力电动机23(曲线N)的正反转时的速度(旋转数)示意图；

图3是采用现有技术控制金属线运行的线切割方法示意图。

在附图中：

21-动力电动机，            33-进刀工作台，

22-供线轮，                34-附加张力电动机，

23-动力电动机              35-测张力用荷重检测器，

24-收线轮，                36-检测器，

25-多槽滚轮，              37-摇臂，

26-多槽滚轮，              38-调整轮，

27-多槽滚轮，              39-传递轮，

28-动力电动机，            40-附加张力电动机

29-导向轮，                41-测张力用荷重检测器，

30-导向轮，                42-检测器，

31-动力电动机，            43-摇臂，

32-纵向导轮，              44-调整轮

45-传递轮，                a-金属线，

b-工件。

Claims (1)

1、一种线切割控制金属线运行的方法，在供线轮和收线轮之间有金属线缠绕在一组多槽滚轮上，通过金属线的往复运行来切断在多槽滚轮之间的工件，其特征是，在刚开始运行时，让分别驱动多槽滚轮、供线轮和收线轮的电动机正转，带动金属线低速运行，求出金属线稳定运行时驱动供线轮和驱动收线轮的电动机相对于驱动多槽滚轮的电动机的转速比，再以这个转速比为基准使所述各个动力电动机一起高速起动，带动金属线高速运行，接着记忆金属线高速运行中驱动供线轮和驱动收线轮的电动机相对于驱动多槽滚轮的电动机的转速比，在金属线反方向运行时，用上述记忆下的转速比控制各动力电动机一起反转；在以后的的金属线往复运行中，反复进行这个过程，实现控制金属线的运行。

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