CH618116A5 - Threading device for an electrical discharge wire cutting machine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fädelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Drahterodiermaschinen, insbesondere numerisch gesteuerte, lassen sich sehr vorteilhaft für das Schneiden komplizierter zweidimensionaler Aussen- oder Innenkonturen an metallischen Werkstücken einsetzen. Dabei bewegen sich bekanntlich drahtförmige Elektroden und die Werkstücke während des Bearbeitungsvorganges relativ zueinander. Die Drahtelektrode wird von einer Vorratsrolle abgezogen, passiert das zu bearbeitende Werkstück und durchläuft eine aus einem Rollenpaar bestehende Antriebsvorrichtung, die der Drahtelektrode eine gleichmässige Vorschubgeschwindigkeit erteilt. Schliesslich wird die Drahtelektrode wieder auf eine Rolle gewickelt oder in kurze Stücke zerhackt, die in einen Abfallbehälter fallen.

Ein zwischen der Vorratsrolle und dem Werkstück angebrachter Messfühler prüft das Vorhandensein einer geringen mechanischen Zugspannung der Drahtelektrode. Fällt die Zugspannung infolge einer Störung, z. B. Drahtriss, weg, dann bewirkt der Messfühler das Abschalten der die Erodierfunken erzeugenden elektrischen Spannung und das Anhalten der numerischen Steuerung sowie des Vorschubs der Drahtelektrode.

Trotz der Ausstattung mit einer numerischen Steuerung erfordern die auf dem Markt erhältlichen Drahterodiermaschinen zu ihrem Betrieb die ständig Anwesenheit einer Bedienungsperson, da Drahtrisse oder das Einführen der Drahtelektrode in die Startbohrungen für die Herstellung von Innen-und Aussenkonturen manuelle Eingriffe notwendig machen. Es wurde zur Vermeidung dieses Nachteils bereits vorgeschlagen, eine spezielle Schneide- und Vorschub Vorrichtung für die Drahtelektrode sowie eine bewegliche Greifvorrichtung für das Einführen der Drahtelektrode in die für den Normalbetrieb wirksame Transportbahn vorzusehen. Beide Vorrichtungen treten in Funktion, wenn infolge einer Störung die Drahtelektrode durchgetrennt wurde oder zum Einfädeln in eine Startbohrung des Werkstücks durchgetrennt werden muss. Die spezielle Schneide-und Vorschubvorrichtung, in folgenden kurz als Fädelvorrichtung bezeichnet, hat die Aufgabe, den zwischen der Vorratsrolle und dem Werkstück befindlichen Teil der Drahtelektrode zunächst festzuklemmen und ihn an definierter Stelle abzuschneiden. Sodann schiebt die Fädelvorrichtung die Drahtelektrode soweit vor, dass der neue Anfang der Drahtelektrode ein kurzes Stück über das Werkstück hinausragt. Die Greifvorrichtung erfasst die Drahtelektrode und zieht sie weiter, bis sie von den Vorschubrollen der Antriebsvorrichtung erfasst wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer Fädelvorrichtung, die sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und durch einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 vereinfachte Darstellungen der Fädelvorrichtung in verschiedenen Ansichten,

Fig. 4 und 5 die Drahtelektroden-Klemmeinrichtung in Ruhe- und Arbeitsstellung,

Fig. 6 bis 9 eine Einrichtung zum Abschneiden der Drahtelektrode in verschiedenen Arbeitsphasen.

Die Fig. 1 bis 3 geben einen Überblick über die Fädelvorrichtung gemäss der Erfindung. Die Darstellungen sind stark vereinfacht. So sind insbesondere konstruktive Einzelheiten, die dem Fachmann ohnehin geläufig sind und nicht in einem engeren Zusammenhang mit der Erfindung stehen, zur Vereinfachung der Zeichnung und zur Verbesserung der Übersichtlichkeit ganz weggelassen. Darüber hinaus sind in den Fig. 1 bis 3, welche eine Seitenansicht, die Ansicht von unten und die Ansicht von oben betreffen, einzelne Teile entfernt oder abgebrochen gezeichnet. Die Blickrichtungen für die Darstellungen in den Fig. 2 und 3 sind in der Fig. 1 durch Pfeile bezeichnet.

Nach Fig.3 sind an einer Aufbauplatte 1 zwei Blattfedern 2 und 3 befestigt. Die Blattfedern 2 und 3 setzen sich in zwei annähernd parallel laufende Arme 4 und 5 fort. Die Blattfedern sind so vorgespannt, dass die freien Enden der Arme 4 und 5 die Tendenz haben, sich voneinander zu entfernen. Zwei Vorschubrollen 6 und 7 sind einander gegenüberstehend so angeordnet, dass sie im Ruhezustand der Fädelvorrichtung einen geringen Abstand zueinander haben und die zwischen ihnen (senkrecht zur Zeichnungsebene) verlaufende Drahtelektrode 8 in ihrer freien Bewegung nicht hindern. Die die beiden Vorschubrollen tragenden Wellen 9 und 10 sind in den Lagern 11 und 12 an den freien Enden der Arme 4 und 5 drehbar ge5

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lagert. Die Welle 9 wird durch einen an der Aufbauplatte 1 befestigten Motor 13 über ein Zwischengetriebe zur Drehzahluntersetzung angetrieben. Das Zwischengetriebe besteht beispielsweise aus einem Schneckenrad 14 und einem Zahnrad 15. Mit Hilfe von zwei gleichen Zahnrädern 16 und 17 erhält die Welle 10 und damit die Vorschubrolle 7 die entgegengesetzte Drehrichtung zur Welle 9 bzw. zur Vorschubrolle 6.

An den Aussenseiten der beiden Arme 4 und 5 sind in der Nähe ihrer freien Enden zwei Blattfedern 18 und 19 angeordnet, die mit den Armen einen kleinen Winkel (10 bis 30°) ein-schliessen. An einer in Fig. 3 nur teilweise dargestellten, in ihrer Längsrichtung bewegbaren Schubstange 20 ist ein Bügel 21 befestigt, der an beiden Enden Stifte oder Rollen 22 und 23 trägt. Die Stifte oder Rollen 22, 23 gleiten auf den Blattfedern 18 und 19 auf, wenn der Bügel 21 nach rechts verschoben wird. Dadurch werden die Vorschubrollen 6 und 7 gegeneinander gedrückt. Sie erfassen die Drahtelektrode 8 und klemmen sie fest. Vorzugsweise weisen die Vorschubrollen ein leichtes Sägezahn-Profil auf. Es wird dadurch ein Durchgleiten der Drahtelektrode verhindert und erreicht, dass Ablagerungen des Abriebs der Drahtelektrode nur in den Vertiefungen zwischen den Zähnen entstehen. Sie können hier bei der Wartung nach längeren Zeitabständen leicht entfernt werden.

Die Vorschubbewegung der Schubstange 20 kann, wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, durch einen Drehmagnet 24 vorgenommen werden. Sie wird ausgelöst, wenn der Drehmagnet stromdurchflossen ist.

Beim Vorschub der Schubstange 20 wird auch eine Drahtschneideeinrichtung, auf die später noch näher eingegangen wird, betätigt. Das Abschneiden der Drahtelektrode 8 erfolgt unmittelbar über einer Drahtführungsdüse 25 aus Hartkeramik

(Fig- 1).

Für die Ausbildung der in den Fig. 1 und 3 nur schematisch angedeuteten, mit der Aufbauplatte 1 in Verbindung stehenden Lager für die Wellen 9 und 10 in der Nähe der Zahnräder 16 und 17 bestehen verschiedene Möglichkeiten. Wegen der Schwenkbewegung, die die Wellen beim Festklemmen der Drahtelektrode 8 zwischen den beiden Vorschubrollen 6 und 7 auszuführen haben, könnte man daran denken, die Lager selbst schwenkbar auszubilden. Beachtet man jedoch, dass sich der von den beiden Wellen 9 und 10 eingeschlossene Winkel bei einer bevorzugten Ausführungsform der Fädelvorrichtung beim Übergang von der Ruhe- in die Arbeitsstellung um weniger als 1/2° ändert, dann erweist sich eine derart aufwendige Ausbildung der Lager als überflüssig. Vielmehr genügt es, für die in Rede stehenden Lager kurze Gleitlager vorzusehen, die ein ausreichendes radiales Spiel zulassen. Dabei muss nur darauf geachtet werden, dass die Zahnräder 13 bis 17 weder klemmen noch zuviel Spiel erhalten. Wenn die Wellen 9,10 nicht übertrieben starr ausgebildet sind, könnte auch eine geringe Verbiegung derselben zugelassen werden.

Zur Verdeutlichung der Vorgänge beim Festklemmen der Drahtelektrode ist in den Fig. 4 und 5 nochmals der rechte Teil der Fädelvorrichtung nach Fig. 3 dargestellt. Wie schon in Fig. 3, ist auch in den Fig. 4 und 5 die Drahtschneideeinrichtung entfernt. In der Darstellung nach Fig. 4 befinden sich die Schubstange 20 und der mit ihr verbundene Bügel 21 in ihrer linken Endstellung. Diese Stellung, die während des normalen Betriebsablaufes der Erodiermaschine eingenommen wird,

wird als Ruhestellung bezeichnet. Die Stifte bzw. Rollen 22 und 23 befinden sich dabei noch an einer Stelle, an der die Blattfedern 18 und 19 auf den Armen 4 bzw. 5 aufliegen. Die Arme 4, 5 nehmen daher die grösstmögliche Entfernung voneinander ein. Das wirkt sich so aus, dass auch die Vorschubrollen 6 und 7 voneinander entfernt sind und die zwischen ihnen befindliche Drahtelektrode 8 nicht beeinflussen.

In Fig. 5 ist der Bügel 21 vermittels der Schubstange 20 nach rechts verschoben. Die Stifte oder Rollen 22, 23 sind auf die schrägen Teile der Blattfedern 18, 19 aufgeschoben worden und üben über die Blattfedern Kräfte auf die Arme 4 und 5 aus, welche diese und damit auch die Antriebsrollen 6 und 7 zusammendrücken. Die Drahtelektrode 8 wird dabei zwischen den Vorschubrollen 6 und 7 festgeklemmt. Die in Fig. 5 gezeichnete Stellung des Bügels 21 muss noch nicht die zweite Endstellung sein.

In den Fig. 6 bis 9 ist die Mechanik für das Abschneiden der Drahtelektrode (Drahtschneideeinrichtung) in vier verschiedenen Funktionsphasen dargestellt. Es sei vorweggenommen, dass die Lager 26 für die Schubstange 20 nur zum besseren Verständnis in die Zeichnung aufgenommen wurden. Tatsächlich ist dieses Lager entbehrlich, da bereits der Bügel 21 (vergleiche Fig. 4) die Schubstange 20 an einem seitlichen Ausweichen hindert. Der Drehpunkt 27, der die Schubstange 20 mit dem Hebel 28 drehbar verbindet, besitzt vorzugsweise die gleiche Achse wie der Verbindungspunkt des Bügels 21 mit der Schubstange 20.

Die Drahtschneideeinrichtung muss so ausgebildet sein,

dass das durch eine Vorschubbewegung der Schubstange 20 ausgelöste Durchtrennen der Drahtelektrode erst dann erfolgt, wenn diese durch die Vorschubrollen 6 und 7 festgehalten ist. Das ist durch eine geeignete Justierung der auf den Armen 4 und 5 seitlich befestigten Blattfedern 18 und 19 in bezug auf die Stifte oder Rollen 22 und 23 leicht zu erreichen. Sogleich nach dem Abschneiden der Drahtelektrode muss diese von der Drahtschneideeinrichtung wieder freigegeben werden. Dagegen müssen die Vorschubrollen 6 und 7 die Drahtelektrode noch weiterhin festhalten, da nunmehr erst der Vorschub der Drahtelektrode an dem Werkstück vorbei oder durch eine Öffnung des Werkstücks hindurch erfolgen muss. Zu diesem Zweck müssen also die beiden Schneidmesser 29 und 30 wieder in ihre Ruhestellung zurückkehren, ohne dass gleichzeitig auch die Schubstange 20 in die Ruhestellung zurückgeführt wird.

Die dem Hebel 28 eines ersten Kniehebelgelenkgetriebes aufgezwungene Vorschubbewegung der Schubstange 20 teilt sich auch dem Hebel 31 mit. Über die Zwischenglieder 32 und 33, die einem zweiten Kniehebelgelenkgetriebe angehören, werden damit auch die Schneidmesser 29 und 30 entgegen der Kraft der Zugfeder 34 gegenseitig verschoben. Dadurch verschieben sich auch die Bohrungen 35 in den beiden Schneidmessern 29 und 30, die im Ruhezustand übereinanderstehen und der Drahtelektrode 8 einen freien Durchgang gewähren, soweit gegeneinander, dass die Drahtelektrode nunmehr abgeschert wird.

Zu Beginn der Vorschubbewegung der Schubstange 20 wird ein seitliches Ausknicken der Hebel 28 und 31 durch das Zusammenwirken des Stifts 36, der Sperrnase 37 und des seitlichen Versatzes des die beiden Hebel 28 und 29 verbindenden Drehpunkts 38 gegenüber der Verbindungslinie zwischen dem schon erwähnten Drehpunkt 27 und dem Drehpunkt 39, in dem der Hebel 31 an den Zwischengliedern 32 und 33 angreift, zunächst verhindert. Mit zunehmendem Vorschub der Schubstange 20 gleitet indessen die Fläche (Kulisse) 40, die einen Teil einer seitlichen Ausbuchtung des Hebels 31 bildet, auf dem Bolzen 41 auf. Das hat zur Folge, dass sich der Drehpunkt 38 der Verbindungslinie zwischen den Drehpunkten 27 und 39 nähert, bis er schliesslich auf dieser Verbindungslinie zu liegen kommt. Dieser Zustand, in dem das Abschneiden der Drahtelektrode bereits erfolgt sein muss, ist in der Fig. 7 dargestellt.

Eine geringfügige weitere Verschubbewegung genügt sodann, um die Hebelverbindung völlig ausknicken zu lassen (vergleiche Fig. 8). Die Zugfeder 34 stellt die Schneidmesser 29 und 30 wieder in ihre Ruhestellung zurück, so dass der neue Anfang der Drahtelektrode für den Vorschub freigegeben wird. Bei der Rückkehr der Schubstange 20 in ihre Ruhe-

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Stellung nach Beendigung des Fädelvorgangs streckt sich die aus den Hebeln 28 und 31 bestehende Gelenkverbindung wieder. Die Streckbewegung kann durch eine am Drehpunkt 38 oder in dessen Nähe angreifende Federkraft noch unterstützt werden.

Es ist noch zu erwähnen, dass auf den Stift 36 und die Sperrnase 37 verzichtet werden kann, wenn die Gleitfläche 40 in ihrer Zuordnung zum Bolzen 41 entsprechend ausgebildet ist.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

618 116 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Fädelvorrichtung für eine Drahterodiermaschine zum Festklemmen und Abschneiden des auf das zu bearbeitende Werkstück zulaufenden Teils der Drahtelektrode kurz vor dem Werkstück und zum Vorschieben des neuen Anfangs der Drahtelektrode über das Werkstück hinaus, gekennzeichnet durch zwei annähernd parallel verlaufende Arme (4, 5) die einseitig von zwei an einer Aufbauplatte (1) befestigten, vorgespannten Blattfedern (2, 3) getragen sind, derart, dass die freien Enden der Arme (4, 5) durch die Vorspannung der Blattfedern (2, 3) bestrebt sind, sich in einer zur Vorschubrichtung der Drahtelektrode (8) senkrechten Richtung voneinander zu entfernen, durch zwei einander gegenüberstehende Vorschubrollen (6, 7), zwischen denen die Drahtelektrode (8) verläuft und deren an den freien Enden der Arme (4, 5) gelagerte, im wesentlichen in Richtung der Arme (4, 5) verlaufende Antriebswellen (9,10) gegensinnig antreibbar sind, durch eine in Längsrichtung betätigbare Schubstange (20), die in der Richtung der Arme (4, 5) verläuft und bei ihrer Bewegung einen senkrecht zu den Armen (4, 5) liegenden Bügel (21) mitnimmt, an dessen beiden Enden Stifte oder Rollen (22,23) angeordnet sind, die bei einer Vorschubbewegung der Schubstange (21) auf an den Aussenseiten der Arme (4, 5) in der Nähe ihrer freien Enden angeordnete, mit den Aussenseiten der Arme (4, 5) im unbeeinflussten Zustand einen Winkel zwischen 10 und 30° einschliessende Blattfedern (18,19) aufgleiten, und durch eine mit der Schubstange (20) verbundene Drahtschneideeinrichtung mit Kippverhalten, deren Schneidmesser beim Vorschieben der Schubstange (20) zunächst in die Schneidstellung gebracht werden, beim weiteren Vorschieben der Schubstange wieder in die Ruhestellung zurückkehren und beim Zurückziehen der Schubstange dort verbleiben.

2. Fädelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Schubstange (20) ein erstes Kniehebelgelenkgetriebe (28, 31, 38) mit einseitig wirkender Knicksperre verbunden ist, dass das freie Ende des ersten Kniehebelgelenkgetriebes auf das Kniehebelgelenk (39) eines zweiten Kniehebelgelenkgetriebes (32, 33, 39) derart einwirkt, dass das zweite Kniehebelgelenkgetriebe beim Vorschieben der Schubstange (20) aus ihrer Ruhestellung gestreckt wird, wobei die Streckung entgegen der von einer sich spannenden Schraubenfeder (34) ausgeübten Kraft erfolgt und eine gegenseitige Verschiebung von durch das zweite Kniehebelgelenkgetriebe mitbewegten Schneidmessern (29, 30) bewirkt, und dass der eine Hebel (31) des ersten Kniehebelgelenkgetriebes eine seitliche Ausbuchtung mit einer Gleitfläche (49) besitzt, die beim Vorschieben der Schubstange (20) auf einen Bolzen (41) aufgleitet, wodurch das erste Kniehebelgelenkgetriebe in einen labilen Zustand gebracht wird und schliesslich schlagartig ausknickt und dabei die Schneidmesser (29, 30) in ihre Ruhelage bringt.