单线切片机用切割线的张力平衡装置的制作方法

本实用新型涉及线切割技术领域，具体指一种单线切片机用切割线的张力平衡装置。

背景技术：

机床对零件机械加工的材料涉及二大领域，即塑性材料和硬脆材料。塑性材料加工的机床即金属切割加工通用机床，机床性能范围广；硬脆材料零件加工的机床即为金刚钻工具加工的专用机床(电加工机床除外)，该类机床中又有具备切片功能的金刚线工具机械加工硬脆材料零件的专用机床。

上述具有切片功能的机床切割范围包括钕铁硼磁性材料、铁氧体磁性材料、陶瓷、晶体、半导体、宝石、石英、玻璃、水晶、珍贵石材、硬质合金等硬脆材料，其发展情况如下：

1、最初的切片机为十九世纪五十年代出现的外园切片机(包括多刀切片机)，由于刀片较厚，加工效果较差，切割后的材料需要进行二次加工，导致加工成本高、材料浪费率高；

2、锯弓形多带钢条切片机，由于其使用了颗粒粘磨砂，导致切割效率低下，而且带状钢条装夹精度高，难度大，费工；

3、七十年代引进了日本的内园切片机，加工效果及效率都大大提高，但一位操作工只能操作2-3台机床，由于集成加工属于劳动密集行业，机床采用粗犷型开放加工，对环境污染大；

4、二十世纪以来，全自动切片机开始投入国内市场，进行全封闭加工，解决了三废的环境问题；并且，一位操作工可操作20-30台机床，促进了硬脆材料的集成加工发展，全国拥有十万余台这样的全自动切片机沿用至今；

5、砂浆钢线多线切片机出现，此种机床基本上为太阳能单品硅加工服务，由于环境污染、效率底、投资成本高等问题，现已退出市场；

6、金刚线多线切片机出现。由于微颗粒金刚石涂覆高科技技术工艺的突破，金刚线多线切片机快速进入硬脆材料零件加工领域。它的最大优势在于大批量产品的加工，目前该产品在市场中已经处于饱和的状态。由于该机床大型复杂、投资成本高，其每加工一种产品的规格，必须投入加工相应的切割辊(俗称“罗拉”)，而且切割辊加工精度高，日常使用成本高。因此该产品对中小批量加工及中小企业难以普及。

7、金刚线单线切片机。目前市场上的该切片机技术还是多线切片机的技术。投资成本和使用成本难以下降至中小企业能够普及的状态。

(1)收放线结构采用和放线两个独立的金刚线同步收放线结构，因此结构复杂，同时，收放线筒钢制件需定制，金刚线在筒上绕制需要金刚线生产企业加工，使用不方便；每筒线重量在30公斤左右，旋转惯性大，配套驱动电机空载耗损大；

(2)切割金刚线加工采用切割辊工艺，结构复杂，而且每加工一种产品规格必须更换切割辊。更换切割辊要配套专用液压工具，而且操作人员必须培训到合格水平，因此使用要求高、操作不方便；

(3)由于收放线筒旋转惯性大，张力控制难度大(金刚线直径小)，设备的控制成本上升。同时，张力采用开环控制，所以张力控制精度相对较低；

(4)工作台升降结构采用滚动导轨付和滚珠螺杆付，安装在机架z轴的位置，加上水平方向的调整结构，因此，结构复杂，对护罩的三废处理配套造成难度；

(5)如果切割辊上绕线布线或在断线情况下进行绕线布线，采用操作人员(必须培训合格)手工方法，难度大而且费工费时。

线切割装置中，金刚线张力的松紧及张力变化程度直接影响加工材料的切割效率和质量，而目前金刚线的松紧度一经设定则在切割过程中无法改变，但金刚线换向时松紧度变化较大，极容易出现金刚线因过紧而绷断的问题；并且，在切割过程中，金刚线也会存在一定程度的张力变化，如果无法及时平衡，则金刚线的张力控制精度差，容易影响切割效果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对收放线滚筒換向的旋转惯量产生的切割线两端张力不平衡问题，提供一种能使切割线在一定张紧力范围内自动调节从而提升切割线的工作张力稳定性、切割线的切割速度稳定性及减少金刚线断线故障，提高切割质量的单线切片机用切割线的张力平衡装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种单线切片机用切割线的张力平衡装置，包括机架、切割线及滚筒，所述滚筒能正反转动地设于所述机架上，所述切割线的第一端缠绕于滚筒上侧，所述切割线的第二端缠绕于滚筒的下侧，所述切割线的中部用于切割物料，其特征在于：还包括

第一调整轮，能上下移动地设于滚筒的前上方，所述滚筒上侧的切割线自第一调整轮的顶部边缘绕过并向下延伸；

第一调整机构，设于所述第一调整轮下方并能与切割线配合为第一调整轮提供上下浮动的驱动力；

第二调整轮，能上下移动地设于滚筒的前侧并位于第一调整轮下方，所述滚筒下侧的切割线自第二调整轮的顶部边缘绕过并向下延伸；以及

第二调整机构，设于所述第二调整轮下方并能与切割线配合为第二调整轮提供上下浮动的驱动力。

在上述方案中，所述第一调整轮的上方设置有能与第一调整机构配合对第一调整轮的上下浮动位移进行设定的第一预置件，所述第二调整轮的上方设置有能与第二调整机构配合对第二调整轮的上下浮动位移进行设定的第二预置件。上述第一预置件、第二预置件可用于设定第一调整轮/第二调整轮上浮的极限位置，并通过第一调整机构/第二调整机构对切割线预置确定数值的张力。

为了便于装配，所述第一预置件通过第一装配板约束在第一调整轮上方，所述第一预置件的输出端穿过第一装配板与第一调整轮的后部相抵；所述第二预置件通过第二装配板约束在第二调整轮上方，所述第二预置件的输出端穿过第二装配板与第二调整轮的后部相抵。

优选地，所述切片机用切割线的张力平衡装置还包括第一导向轮及第二导向轮，所述第一导向轮的轴线垂直滚筒轴线布置且位于滚筒前侧、第一调整轮后侧，所述滚筒上侧的切割线自第一导向轮的底部边缘绕过并向第一调整轮延伸，所述第二导向轮位于所述第一导向轮下方，所述滚筒下侧的切割线自第二导向轮的底部边缘绕过并向第一调整轮延伸。上述第一导向轮、第二导向轮可按滚筒正反转向转变切割线的方向，并且提高切割线输送的平稳性。

优选地，所述机架前部设置有能对切割线中部进行引导从而将其分隔为至少两个切割区域的导轮组，该导轮组件包括有多个导轮(例如切割轮、转角导轮、张力浮动轮)，至少一个用于分隔切割区域的导轮能上下移动地设于机架上，且该导轮下方设置有能使其始终保持向上移动趋势的第三调整机构。该结构与上述第一调整轮、第二调整轮共同配合，实现对不同位置切割线的张力平衡，从而使切割线整体张力保持稳定，以提高切割效果。

在上述各方案中，所述第一调整机构、第二调整机构、第三调整机构基本结构相同，均包括有本体、弹性件及调节杆，所述本体上开有上下贯通的安装孔，所述弹性件能上下移动地设于该安装孔中，所述调节杆能上下移动地约束在本体的安装孔下端，且所述调节杆的上端与弹性件的下端相抵，所述弹性件的上端露出于安装孔上方并与相应轮的下部相抵。本实用新型的弹性机构可为切割线提供一定张紧力范围内的可调位移，在切割线较松时，释放张力增大切割线的张紧力，在切割线过紧时，吸收张力减小切割线的张紧力，从而实时调整切割线的张紧度，避免切割线绷断，维持切割线的张紧力相对稳定，也有利于提高切割质量。

本实用新型的第一调整机构、第二调整机构也可以均为气缸，各气缸的动力输出端与相应轮的下部相抵。只要气缸的动力输出端能始终给予相应轮上浮的动力即可，且相较于上述弹性件，气缸的可控性更好，能更加准确的控制张力平衡。

优选地，所述导轮的上方设置有能与第三调整机构配合对导轮的上下浮动位移进行设定的第三预置件，该第三预置件通过第三装配板约束在导轮上方，所述第三预置件的动力输出端自第三装配板向下延伸并与导轮后部相抵，所述第三装配板上还设置有能检测张力和检测断线与否的传感器及能在断线状态下与导轮相抵从而对传感器进行保护的限位螺钉，所述第三预置件的动力输出端自第三装配板向下伸出的长度为a，所述限位螺钉自第三装配板向下伸出的长度为b，所述传感器自第三装配板向下伸出的长度为c，a＞b＞c。采用上述结构，第三预置件可用于设定导轮上浮的极限位置，并通过第三调整机构对切割线预置确定数值的张力；在切割过程中，当切割线断线时，导轮上所受切割线的压力瞬间消失，导轮迅速上浮并接触限位螺钉，此时，接近开关传感器将接收的信号传递给控制器，以尽快停止设备运行。

优选地，所述切片机用切割线的张力平衡装置还包括能实时检测切割线张力的传感器组件，该传感器组件能上下移动地设于所述导轮与第三调整机构之间，所述传感器组件的下端与弹性件的上端相抵，所述传感器组件的上端与导轮下部相抵。上述传感器组件不仅便于在机器运行前配合弹性机构完成对切割线的预置张力设置、对切割线切割张力的设置，还能在切割过程中将切割线上的张力实时反馈给控制器，以便于在使用较长时间切割线出线松动后，控制器控制滚筒移动从而对切割线上的张力进行控制。

为了便于预置张力，所述调节杆的上部具有外螺纹，对应的，所述安装孔下端的内壁面上具有内螺纹，所述调节杆的上部螺纹连接在安装孔下端。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的第一调整机构、第二调整机构能为切割线提供一定张紧力范围内的可调位移，在切割线较松时，释放张力驱动第一调整轮、第二调整轮与切割线的力反向移动，增大切割线的张紧力，在切割线过紧时，吸收张力允许第一调整轮、第二调整轮与切割线的力同向移动，减小切割线的张紧力，从而实时控制吸收收放线滚筒换向的旋转惯量产生的切割线两端张力大小的冲击张力不平衡，提高收放线滚筒换向效率(减少换向时间)和换向时对切割线的张力冲击，保证张力系统的张力控制精度，提升切割线的切割张力和切割速度的稳定性，提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例侧部的部分结构示意图；

图3为本实用新型实施例中第一调整机构、第二调整机构、第三调整机构的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为本实用新型实施例中导轮与第三调整机构、传感器组件的配合结构示意图；

图6为本实用新型实施例中切割线的绕向结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

在本实用新型中使用了“上”、“下”、“左”、“右”“侧”等方位词，但这些方位词仅仅表示相对位置关系，并不限定为绝对方向，比如“上”、“下”并不限定为与重力方向相反或一致的方向。

如图1～5所示，本实施例的单线切片机用切割线的张力平衡装置包括机架1、切割线2、滚筒3、第一调整轮4、第一调整机构10、第二调整轮5、第二调整机构20、第一导向轮6及第二导向轮7。

其中，滚筒3能转动地设于机架1后部，且滚筒3的轴线左右延伸布置。切割线2的第一端缠绕于滚筒3上侧，切割线2的第二端缠绕于滚筒3的下侧，切割线2部分绕制在滚筒3上，部分用于切割物料。第一调整轮4能上下移动地设于滚筒3的前上方，第一调整轮4的轴线与滚筒3的轴向相平行；第二调整轮5能上下移动地设于滚筒3的前侧并位于第一调整轮4下方，第二调整轮5的轴线也与滚筒3的轴向相平行。第一导向轮6的轴线平行滚筒3轴线布置且位于滚筒3前侧、第一调整轮4后侧，滚筒3上侧的切割线2自第一导向轮6的底部边缘绕过，再自第一调整轮4顶部边缘绕过并向下延伸。第二导向轮7位于第一导向轮6下方，滚筒3下侧的切割线2自第二导向轮7的底部边缘绕过，再自第二调整轮5顶部边缘绕过并向下延伸。

在本实施例中，机架1前部设置有能对切割线2中部进行引导从而将其分隔为至少两个切割区域a的导轮组件b，该导轮组件b包括有多个导轮。具体的，如图6所示，本实施例采用这样的绕线方式，即切割线2自滚筒3上侧向前依次绕过第一导向轮6下缘、第一调整轮4上缘及前缘、第十三导轮413右缘、第八导轮408右下缘、第六导轮406下缘及左缘及上缘、第七导轮407后缘及右缘及前缘、第一导轮401上缘及左缘及下缘、第二导轮402下缘及右缘、导轮403左缘及上缘及右缘、第四导轮404左缘及下缘、第五导轮405下缘及右缘及上缘、第十导轮410前缘及左缘及后缘、第九导轮409上缘及右缘及下缘、第十一导轮411下缘及左缘、第二调整轮5前缘及上缘、第二导向轮7下缘向后缠绕在滚筒3的下侧上。当然，本实用新型的绕线方式并不仅限于上述绕线方式，本实施例仅采用上述绕线方式来说明用于分隔切割区域的导轮403的作用。

上述第一调整机构10设于第一调整轮4下方并使第一调整轮4始终保持向上移动的趋势；第二调整机构20设于第二调整轮5下方并使第二调整轮5始终保持向上移动的趋势。导轮403能上下移动地设于机架1上，且该导轮403下方设置有能使其始终保持向上移动趋势的第三调整机构30。该结构与上述第一调整轮4、第二调整轮5共同配合，实现对不同位置切割线2的张力平衡，从而使切割线2整体张力保持稳定，以提高切割效果。

在本实施例中，第一调整轮4的上方设置有能与第一调整机构10配合对第一调整轮4的上下浮动位移进行设定的第一预置件100，第二调整轮5的上方设置有能与第二调整机构20配合对第二调整轮5的上下浮动位移进行设定的第二预置件200，导轮403的上方设置有能与第三调整机构30配合对导轮403的上下浮动位移进行设定的第三预置件300。具体的，第一预置件100通过第一装配板101固定在第一调整轮4上方，第一预置件100的输出端102穿过第一装配板101与第一调整轮4的后部相抵；第二预置件200通过第二装配板201固定在第二调整轮5上方，第二预置件200的输出端202穿过第二装配板201与第二调整轮5的后部相抵；第三预置件300通过第三装配板301固定在导轮403上方，第三预置件300的动力输出端302自第三装配板301向下延伸并与导轮403后部相抵。第三装配板301上还设置有能检测断线与否的传感器303及能在断线状态下与导轮403相抵从而对传感器303进行保护的限位螺钉304，第三预置件300的动力输出端302自第三装配板301向下伸出的长度为a，限位螺钉304自第三装配板301向下伸出的长度为b，传感器303自第三装配板301向下伸出的长度为c，a＞b＞c。

上述第一预置件100、第二预置件200可用于设定第一调整轮4/第二调整轮5上浮的极限位置，并通过第一调整机构10/第二调整机构20对切割线2预置确定数值的张力；上述第三预置件300可用于设定导轮403上浮的极限位置，并通过第三调整机构30对切割线2预置确定数值的张力；在切割过程中，当切割线2断线时，导轮403上所受切割线2的压力瞬间消失，导轮403迅速上浮并接触限位螺钉304，此时，传感器303将接收的信号传递给控制器，以尽快停止设备运行。

本实施例的第一调整机构10、第二调整机构20、第三调整机构30结构相同，如图3、4所示，均包括有本体11、弹性件12及调节杆13，本体11上开有上下贯通的安装孔111，弹性件12能上下移动地设于该安装孔111中，调节杆13能上下移动地约束在本体11的安装孔111下端，且调节杆13的上端与弹性件12的下端相抵，弹性件12的上端露出于安装孔111上方。

具体的，本实施例的弹性件12包括线性弹簧121及顶杆122，线性弹簧121隐藏在安装孔111中，顶杆122设于线性弹簧121上方，线性弹簧121的上端与顶杆122下端相抵，线性弹簧121的下端与调节杆13上端相抵，顶杆122的上端露出于安装孔111上方。顶杆122可将线性弹簧121的预置张力向上传递，相比于线性弹簧121直接传递而言，上述顶杆122能提高张力传递的稳定性。为了便于装配及调节，调节杆13的上部具有外螺纹，对应的，安装孔111下端的内壁面上具有内螺纹，调节杆13的上部螺纹连接在安装孔111下端。旋转上述调节杆13，可对弹性件12设定大小可控的张力，以满足切割机金刚线的张力调节要求。

当然，本实施例的第一调整机构10、第二调整机构20、第三调整机构30也可以均为气缸，而不采用上述本体11、弹性件12及调节杆13的配合结构，各气缸的动力输出端与相应轮的下部相抵。只要气缸的动力输出端能始终给予相应轮上浮的动力即可，且相较于上述弹性件，气缸的可控性更好，能更加准确的控制张力平衡。

在本实施例中，导轮403与第三调整机构30之间设置有传感器组件8，事实上，该传感器组件8并不一定要设置在导轮403与第三调整机构30之间，亦可在下方，只要能检测金刚线上的张力即可。

该传感器组件8能上下滑移并用于实时检测切割线2张力。传感器组件8的下端与顶杆122的上端相抵，传感器组件8的上端与导轮403下部相抵。上述传感器组件8不仅便于在机器运行前配合第三调整机构30完成对切割线2的预置张力设置、对切割线2切割张力的设置，还能在切割过程中将切割线2上的张力实时反馈给控制器，以便于控制器控制滚筒3移动从而对切割线2上的张力进行宏观控制。

本实施例中切片机在使用前，先通过上述第三调整机构30、第三预置件300设定金刚线的张力，即金刚线自线筒上出来的一端依次绕过第一导向轮6、第一调整轮4、导轮组件、第二调整轮5、第二导向轮7后固定在滚筒3的一端，然后通过滚筒转动及轴向移动而将线筒上的线缠绕至滚筒3上，缠绕完毕后切断金刚线，金刚线的断端固定在滚筒3的另一端；

通过第一调整机构10/第二调整机构20/第三调整机构30给相应的第一调整轮4/第二调整轮5/导轮403预置张力，即使第一预置件100的输出端、第二预置件200的输出端、第三预置件300的输出端分别向下伸出一定长度，使第一调整机构10/第二调整机构20/第三调整机构30的输出端分别推动相应的第一调整轮4/第二调整轮5/导轮403克服自身重力向上移动并与相应第一预置件100/第二预置件200/第三预置件300的输出端相抵，此时，第一调整机构10、第二调整机构20、第三调整机构30对金刚线预置的张力为f，该力f会通过传感器组件8传递给控制器并显示在控制屏幕上；

通过滚筒3收紧切割线2，切割线2向下拉动相应的第一调整轮4/第二调整轮5/导轮403，切割线2上张力f的信号通过传感器组件8传递给控制器并实时显示在控制屏幕上，直至切割线2上张力f的数值满足要求，第一预置件100的输出端102、第二预置件200的输出端202、第三预置件300的输出端302上行离开预置位置；

切片机运行时，当滚筒3上的切割线2沿一个方向输送完毕后进行换向，在换向过程中，第一调整轮4、第二调整轮5、导轮403上下浮动自动对切割线2进行张紧或放松，使切割线2上的张力保持相对稳定。

本实施例中的金刚线是目前市场上本领域的代表性切割线，而切片机本身的结构并不受金刚线约束，只要具有切割能力的线束采用本实施例的切片机，原则都上可以实现本实用新型所述的切割功能。

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