TWI635036B - 非接觸式陣列線張力控制裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露了一種非接觸式陣列線張力控制裝置，用以控制複數條放電切割用線之線張力，其包含有複數個送線軸及複數個電磁鐵。每一送線軸具有一磁性端及一送線端，送線端纏繞有一放電切割用線，用以輸出放電切割用線。每一電磁鐵磁耦合於對應之磁性端，藉由調整電力以控制施加於磁性端之磁力，藉以調整送線軸之轉動速率。其中，該等送線軸相對於該等電磁鐵之方向平行於送線軸之軸向。本發明利用電磁鐵對送線軸進行磁阻尼力控制，藉以以非接觸式方式同時地調整多條放電切割用線之線張力，以增進多重線極放電切割之切割效率。

Description

非接觸式陣列線張力控制裝置
本發明係關於一種陣列線張力控制裝置，並且特別地，關於一種用於線電極放電加工技術中控制多條放電切割用線之線張力的非接觸式陣列線張力控制裝置。
近年來，產業的製造需求逐漸趨向輕薄微小化，且製造的材料多使用難切削之材料，如：鎢、氮化硼、聚晶鑽石、單晶鑽石等。為了加工上述難切削之材料，習知業界多使用放電加工技術以完成所需之輕薄短小需求。
在線切割放電加工技術中，線張力的控制是影響加工精準度及判別線極是否斷裂的重要因素之一。目前在線切割放電成形加工技術中，放電線極多使用滾輪剎車組的方式進行線張力控制。然而，由於滾輪剎車組與放電線極需要直接接觸，容易產生不必要的摩擦力，進而增加了線電極的不穩定性。而若使用永久性磁鐵取代滾輪煞車組以進行線張力的控制，雖可改變成為非接觸式的控制方式，但因習知使用永久性磁鐵的控制方式皆是透過調變永久性磁鐵與線極之間的距離來控制線張力的大小，其距離的調變範圍有其限度，同時亦無法準確的調控線極的線張力。再者，若需要同時使用多條線電極以達 高效率切割時，亦難以對具有陣列排列的線電極進行多個線張力的調整。
由此可見，上述習知技術仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。有鑑於此，本發明將提出一種線張力控制裝置，利用可調變磁力的電磁鐵對送線軸進行微調式控制，並搭配不同模組，以便同時控制多條放電切割用線之線張力，達到具有多重線極放電切割效果之非接觸式線張力控制裝置。
本發明之一範疇在於提供一種非接觸式陣列線張力控制裝置，用以分別控制複數條放電切割用線之線張力。根據本發明之一具體實施例，本發明非接觸式陣列線張力控制裝置包含有複數個送線軸及複數個電磁鐵。每一送線軸具有一磁性端及一送線端，送線端纏繞有放電切割用線，用以輸出放電切割用線。每一電磁鐵磁耦合於對應之磁性端，藉由調整電力以控制施加於磁性端之磁力，藉以調整送線軸之轉動速率。
其中，該等送線軸相對於該等電磁鐵之方向係平行於送線軸之軸向，放電切割用線之線張力大小係由回應施加於對應之送線軸上磁力之磁阻尼力所控制。
所述之磁性端包含有一導磁墊片，電磁鐵之磁力得施加於導磁墊片上，用以調整送線軸之轉動速率。
再者，非接觸式陣列線張力控制裝置另包含有一收線軸，用以接收該等放電切割用陣列線。
其中，該等放電切割用線之線速度大小係由收線軸之轉動速率所控制。
此外，非接觸式陣列線張力控制裝置另包含有一直流馬達，用以帶動收線軸接收該等放電切割用線。
相較於習知技術，本發明非接觸式陣列線張力控制裝置利用可調變磁力的電磁鐵對送線軸進行微調式控制，藉以調整放電切割用線之線張力，進而產生不直接碰觸加工品之非接觸式方式且具微調功能之線張力控制功效。更進一步地，本發明非接觸式陣列線張力控制裝置得透過多個電磁鐵對多個送線軸進行微調式控制，以產生具有多個相同線張力或不同線張力大小的放電切割用線，以增進多重線極放電切割之切割效率。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述以及所附圖式得到進一步的了解。
1‧‧‧非接觸式陣列線張力控制裝置
11‧‧‧轉向件
12‧‧‧送線軸
121‧‧‧磁性端
122‧‧‧送線端
13‧‧‧放電切割用線
14‧‧‧電磁鐵
15‧‧‧導磁墊片
16‧‧‧儲線筒
17‧‧‧吸震器
18‧‧‧收線軸
19‧‧‧調節輪
3‧‧‧待切割物
F‧‧‧磁力
L‧‧‧距離
R‧‧‧圓軸半徑
Z1‧‧‧切割區
圖一係繪示本發明之非接觸式陣列線張力控制裝置之一具體實施例之示意圖。
圖二係繪示本發明之非接觸式陣列線張力控制裝置之另一具體實施例之一送線軸之示意圖。
圖三係繪示圖二之磁力方向之示意圖。
圖四係繪示本發明之非接觸式陣列線張力控制裝置之另一具體實施例之示意圖。
圖五係繪示圖四之俯視示意圖。
圖六係繪示圖五之切割區之切割示意圖。
為使本發明之目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明作進一步詳細說明。
請參照圖一，圖一係繪示本發明之非接觸式陣列線張力控制裝置1之一具體實施例之示意圖。根據本發明之一具體實施例，本發明非接觸式陣列線張力控制裝置1包含有複數個送線軸12及複數個電磁鐵14。每一送線軸12具有一磁性端121及一送線端122，送線端122纏繞有放電切割用線13，用以輸出放電切割用線13。每一電磁鐵14磁耦合於對應之磁性端121，藉由調整電力以控制施加於磁性端121之磁力，藉以調整對應之送線軸12之轉動速率。
其中，該等送線軸12相對於該等電磁鐵14之方向係平行於送線軸12之一軸向，放電切割用線13之線張力大小係由回應施加於對應之送線軸12之磁力之磁阻尼力所控制。
於一具體實施例中，該等送線軸12可自成一陣列，而電磁鐵14成另一陣列，兩陣列彼此平行排列，藉以形成送線軸12陣列以送線軸12之軸向設置於電磁鐵14陣列之一側。於一實施例中，該等送線軸12與該等電磁鐵14可依不同需求分別成不同形式之規則或不規則陣列之排列。
於實際應用中，非接觸式陣列線張力控制裝置1另包含有儲線桶16，耦合於送線端122，使放電切割用線13得以纏繞於儲線桶16上。更進一步地，儲線桶16係以可更換方式耦合於送線端122上，用 以有效率且方便地更換放電切割用線13。需注意的是，為使圖面更為清晰，圖一中每一儲線筒16上僅繪示單條之放電切割用線13。於實際應用中，儲線筒16可纏繞有足夠之放電切割用線13，再者，儲線筒16係以可更換方式耦合於送線端122，藉以形成方便有效率之可替換式裝置。更進一步地，該等送線端122係以可調整相對位置方式設置。於一實施例中，送線端122具有一固定件，用以卡固儲線筒16，藉以避免儲線筒16相對送線端122產生滑移。此外，所述之放電切割用線13可為任一金屬線，如：金屬鎢線。更進一步地，可以是一線徑13微米寬之鎢線。於一實施例中，該等送線軸12所使用之放電切割用線13可分別為不同材質或線徑大小之金屬線，藉以形成不同張力或不同放電切割效率之放電切割用線13。
於實際應用中，磁性端121另包含有一導磁墊片15，電磁鐵14之磁力施加於導磁墊片15上，用以調整送線軸12之轉動速率。於一實施例中，導磁墊片15可以為一磁性元件。更進一步地，導磁墊片15可以為低碳鋼磁盤。
請參閱圖二，圖二係繪示本發明之非接觸式陣列線張力控制裝置1之另一具體實施例之一送線軸12之示意圖。於一實施例中，一個送線軸12可對應三個電磁鐵14，藉以利用該等電磁鐵14控制放電切割用線13之線張力。於一實施例中，磁性端121係可穿設於對應之電磁鐵14陣列，藉以固設送線軸12之軸承使之不產生偏移。
由於送線軸12與電磁鐵14之相對位置係以平行於送線軸12之軸向設置，送線軸12之導磁墊片15可以很容易的與複數個電磁 鐵14磁耦合，反之亦然，此意味著本發明非接觸式陣列線張力控制裝置1可利用一電磁鐵14施加一磁力於一送線軸12之導磁墊片15上、亦可使多個電磁鐵14控制一送線軸12，如三個電磁鐵14控制一送線軸12(如圖二所示)、或是使用一個電磁鐵14控制多個送線軸12，以產生具有相同或不同線張力的放電切割用線13，皆可輕易達成。
請參閱圖三，圖三係繪示圖二之磁力F方向之示意圖。若將圖二之A處放大並以側視方式觀看可得知，電磁鐵14之磁力F方向係平行於送線軸12之軸向，同時電磁鐵14與導磁墊片15保持一定距離，並未與導磁墊片15接觸，藉以避免了與送線軸12間之摩擦，進而使送線軸12轉動時不會產生摩擦耗能及元件磨損，同時亦避免了因摩擦所產生之不必要的震動。
請再次參閱圖二及圖三，本發明非接觸式陣列線張力控制裝置1係利用楞次定律(Lenz's law)中多個電磁鐵14圍繞造成磁場改變，所產生的磁吸引力作用於導磁墊片15，以達到磁阻尼力f的效果。其中，磁阻尼力f得滿足f=F×μ，並透過扭矩T×R=f×L之等式，藉以達到控制線張力的效果，其中F為磁力，μ為導磁係數，T為線張力，R為放電切割用線13到送線軸12軸心之圓軸半徑，L為磁阻尼力f至放電切割用線13之距離。
利用上述等式可知，本發明可藉由調整電磁鐵14的電壓或電流參數，以輸出不同的磁力F大小，藉以產生不同的磁阻尼效果，進而調整各送線軸12的轉動速率，使各送線軸12各自拉緊對應之放電切割用線13，以產生彼此相同或彼此不同的線張力。於一實施例中， 每一電磁鐵14施加有相同之電壓及電流，同時該等電磁鐵14與該等送線軸12彼此規則排列且各成一陣列，藉以使每一送線軸12所接收之電磁鐵14的磁力總和相同，以使該等放電切割用線13產生相同之線張力大小。於實際應用中，為了確保線張力的穩定，可進一步利用溫度控制及線張力計算為基礎，藉以監控更準確之線張力。此外，放電切割用線13之輸出速度可以由送線軸12之轉動速率所控制。於實際應用中，放電切割用線13之纏繞方向係與送線軸12之轉動方向相同。
請參閱圖四、圖五及圖六，圖四係繪示本發明之非接觸式陣列線張力控制裝置1之另一具體實施例之示意圖，圖五係繪示圖四之俯視示意圖，圖六係繪示圖五之切割區Z1之切割示意圖。於實際應用中，非接觸式陣列線張力控制裝置1另包含有一收線軸18，用以接收該等放電切割用線13。於一實施例中，放電切割用線13之線張力大小係由送線軸12之磁阻尼力所控制，放電切割用線13之線速度大小係由收線軸18之轉動速率所控制。此外，非接觸式陣列線張力控制裝置1另包含有一直流馬達，用以帶動收線軸18接收該等放電切割用線13並使其做等速運動。於一實施例中，所述之直流馬達可使收線軸18產生1rpm之旋轉速率，藉以使該等放電切割用線13產生相同之移動速率。於實際應用中，待切割物3可置於切割區Z1，待切割物3以實線箭頭方向向下移動，而放電切割用線13藉由收線軸18之帶動朝虛線方向作川流等速移動，藉以切削待切割物3。
請再次參閱圖四及圖五，於一實施例中，非接觸式陣列線張力控制裝置1另包含有一轉向件11，用以將放電切割用線13之運動 方向轉向。於另一實施例中，非接觸式陣列線張力控制裝置1得包含有多組轉向件11，藉以產生使用同一送線軸12陣列及同一收線軸18但具有位於不同切割位置之複數個切割區Z1。此外，非接觸式陣列線張力控制裝置1另包含有一調節輪19，用以引導放電切割用線13之方向及控制放電切割用線13彼此間之間距。於一實施例中，非接觸式陣列線張力控制裝置1得包含有多個調節輪19，使由送線軸12所輸出之該等放電切割用線13不被彼此干涉，藉以降低放電切割用線13之干擾可能。再者，非接觸式陣列線張力控制裝置1另包含有一吸震器17，設置於送線軸12至收線軸18間放電切割用線13途經之任一位置。於一實施例中，吸震器17可以位於收線軸18前，藉以穩定放電切割用線13使其不會擺動，亦可於收線軸18接收放電切割用線13前將其上方之髒汙擦除，以避免收線軸18因髒汙造成的收線速率不一，並可同時抑制放電切割用線13在傳送時產生之振動，使放電切割用線13在切割區Z1保持相當之筆直度。其中，吸震器17可以為一高密度吸振海綿。
相較於習知技術，本發明非接觸式陣列線張力控制裝置利用可調變磁力的電磁鐵對送線軸進行微調式控制，藉以調整放電切割用線之線張力，進而產生不直接碰觸加工品之非接觸式方式且具微調功能之線張力控制功效。更進一步地，本發明非接觸式陣列線張力控制裝置得透過多個電磁鐵對多個送線軸進行微調式控制，以產生具有多個相同線張力或不同線張力大小的放電切割用線，以增進多重線極放電切割之切割效率。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描 述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

Claims (9)

  1. 一種非接觸式陣列線張力控制裝置，用以分別控制複數條放電切割用線之一線張力，其包含有：複數個送線軸，每一送線軸具有一磁性端及一送線端，該送線端纏繞有一放電切割用線，用以輸出該放電切割用線；以及複數個電磁鐵，每一電磁鐵磁耦合於對應之該磁性端，藉由調整一電力以控制施加於該磁性端之一磁力，藉以調整對應之該送線軸之一轉動速率；其中，每一該磁性端磁耦合複數個該電磁鐵，且該等電磁鐵的該磁力之方向係平行於該送線軸之一軸向，每一該磁性端與對應之複數個該電磁鐵的距離恆定且相互平行，該放電切割用線之該線張力大小係由回應施加於對應之該送線軸之該等磁力之一磁阻尼力所控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式陣列線張力控制裝置，另包含有一儲線桶，耦合於該送線端，該放電切割用線纏繞於該儲線桶上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之非接觸式陣列線張力控制裝置，其中該儲線桶以可更換方式耦合於該送線端上，且該等送線端係以可調整相對位置方式設置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式陣列線張力控制裝置，其中該放電切割用線係為一金屬線。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式陣列線張力控制裝置，其中該磁性端包含有一導磁墊片，該電磁鐵之該磁力施加於該導磁墊片上，用以調整該送線軸之該轉動速率。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式陣列線張力控制裝置，另包含有一收線軸，用以接收該等放電切割用線，該收線軸具有複數個溝槽，用以分別接收對應的該放電切割用線。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之非接觸式陣列線張力控制裝置，其中該等放電切割用線之一線速度大小係由該收線軸之一轉動速率所控制。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之非接觸式陣列線張力控制裝置，另包含有一直流馬達及一調節件，該直流馬達用以帶動該收線軸接收該等放電切割用線，該調節件用以調整該等放電切割用線於該送線端及該收線軸間的送線方向或彼此間距。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式陣列線張力控制裝置，其中該放電切割用線之一纏繞方向與該送線軸之一轉動方向相同。
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