DE1115380B - Elektroden-Vorschub-Regelvorrichtung zur Elektroerosion - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine bekannte Elektrodenvorschub-Regelvorrichtung für Elektroerosionsanlagen, bei welcher der Elektrodenhalter durch eine elektromagnetische Vorrichtung gesteuert und in einem längs einer Stütze verschiebbaren Führungsglied federnd aufgehängt ist, das gemeinsam mit der elektromagnetischen Vorrichtung sich längs der Stütze nach dem Werkstück hin verschiebt.

Es ist bereits bekannt, den Elektrodenvorschub durch einen Gleichstromstellmotor vorzunehmen, der sowohl von einer konstanten Gegenspannung als auch von der Ladespannung bzw. der Erosionsspannung am Funkenspalt beaufschlagt wird. Auch die Verwendung von elektromagnetischen Vorrichtungen für den Elektrodenvorschub, die durch den Ladestrom bzw. noch zusätzlich durch die Lade- oder Erosionsspannung gesteuert werden, ist bereits in Verwendung. Schließlich ist es auch bereits bekannt, die Elektrodenvorschubanlage zu unterteilen in einen Grobvorschub und einen Feinvorschub, wobei wiederum die elektrischen Größen des Erosionsstromkreises für die Regelung herangezogen werden. Auch der schrittweise Nachschub der Erosionselektrode unter Verwendung von verzögert schaltenden Relais ist bereits in Gebrauch. Alle diese bekannten Vorrichtungen sind in ihrem Aufbau jedoch recht umfangreich und aufwendig.

Die Erfindung bezweckt, eine einfach aufgebaute und sehr fein regelnde Elektroerosions-Vorschubeinrichtung zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermeidet.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die an sich bekannten Merkmale a) bis c):

a) Es ist eine Grob- und eine Feinvorschubeinrichtung in Abhängigkeit vom Ladestrom bzw. der Ladespannung bzw. der Spaltspannung vorhanden;

b) der Grobvorschub geschieht durch einen vom Ladestrom gesteuerten und von einer konstanten Gleichspannung beaufschlagten Gleichstrom-Stellmotor oder über eine von diesen Größen beeinflußte hydraulische Stellvorrichtung;

c) der Feinvorschub geschieht durch die elektromagnetische Vorrichtung für den im Führungsglied federnd aufgehängten Elektrodenhalter.

Wahlweise kann der Grobvorschub schrittweise erfolgen unter Anwendung von verzögert schaltenden Relais.

Die elektrische Größe für den Grobvorschub durch den Motor kann entweder kontinuierlich oder als Impuls mit Intervallen von z. B. 3 Sekunden zugeführt werden, so daß annähernd alle 3 Sekunden eine Ver-Elektroden -Vorschub - Regelvorrichtung
zur Elektroerosion

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 1. Juli 1959

Hendrik Elias de Bruyn, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

Schiebung erfolgt. In beiden Fällen kann die Funkenerosion durch Entladung mit einer hohen Frequenz von z. B-. 1000 bis 10000 Hz auftreten. Die Geschwindigkeit der Bearbeitung kann somit das Fünfbis Fünfzigfache betragen gegenüber den eingangs erwähnten bekannten Geräten.

Infolge der schwingungsfreien Bewegung des Führungsgliedes, z. B. mittels eines Elektromotors oder einer hydraulischen Vorrichtung, ist praktisch der Anstoß für das Schwingen des Federgehänges vermieden, so daß die Genauigkeit der Bearbeitung vergrößert wird.

Der erwähnte Abstand zwischen Elektroden und Werkstück kann im allgemeinen in an sich bekannter Weise zwischen 0,01 und 0,05 mm schwanken.

An Hand der schematischen Figuren der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Einrichtung mit schrittweisem Antrieb, und

Fig. 3 zeigt das Prinzip eines kontinuierlichen Antriebs.

Nach Fig. 1 besteht die Einrichtung 1 aus einer Grundplatte 2 mit einer aus zwei Säulen bestehenden Stütze, auf der ein Führungsglied 4 verschiebbar angeordnet ist. Ein Elektrodenhalter 5' ist mittels eines Nockens 7 durch Blattfedern 6 mit dem Führungsorgan 4 verbunden. Dabei kann in der Ruhelage der Nocken 7 auf dem Glied 4 aufliegen oder auch durch die Federn 6 in einem kurzen Abstand von dem

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Glied 4 gehalten, werden. Unterhalb der Elektrode 5 befindet sich das Werkstück 8. Das Relais 17 in der Schaltung ist in der nicht erregten Lage dargestellt.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Es wird angenommen, daß in der Anfangslage das Führungsglied 4 so hoch geschoben ist, daß die Elektrode 5 frei von dem Werkstück 8 ist.

Wird die Erosionsgleichspannungsquelle an die Klemmen 9 angeschlossen, so laden sich die Kondensatoren 10 und 11 über die Widerständeil und 13 auf. Die elektromagnetische Vorrichtung 14 zur Steuerung des Elektrodenhalters 5' wird gemeinsam mit dem Glied 4 (an dein sie befestigt ist) von dem Motor 15 über die Kontakte.iö des Relais 17 mit dem Verzögerungskondensator 18 in Richtung auf das Werkstück angetrieben. .Am Ende der Verzögerungszeit wird der Anker des Relais 17 gehoben, wodurch die Kontakte 16 und Ii* unterbrochen und die Kontakte 20 geschlossen werden. Infolgedessen hält der Motor 15 an. Hat die Elektrode5 das Werkstücke noch nicht erreicht, so fällt nach kurzer Zeit der Anker des Relais 17 ab, und die Kontakte 16 und 19 schließen sich wieder, worauf der Zyklus nach Bedarf wiederholt wird.

Ist dann der Abstand zwischen der Elektrode 5 und dem Werkstücks so klein geworden, daß die Entladung des Kondensators 11 über die Elektrode 5 und das Werkstück 8 einsetzt, so fängt ein Ladestrom durch den Widerstand 12 an zu fließen, so daß durch diesen ein Spannungsabfall auftritt, der ausreicht, um das Relais 17 in der erregten Lage über den Kontakten 20 zu halten. Der Spannungsabfall über den Widerstand 12 tritt alsdann auch an der Spule der Vorrichtung 14 auf. Infolge des die Vorrichtung 14 durchfließenden Stromes wird die Elektrode 5 über einen kleinen Abstand hochgezogen, so daß der Abstand zwischen Nocken 7 und Führungsglied 4 größer wird und damit auch zwischen Elektrode und Werkstück. Durch den Erosiönsspalt entlädt sich der inzwischen teilweise aufgeladene Kondensator 11, worauf er über den Widerstand 13 aufgeladen wird usw., so daß Entladungen mit einer hohen Frequenz stattfinden. Infolgedessen wird das Werkstück erodiert, und der Spalt zwischen Elektroden und Werkstück vergrößert sich.

Dies hat zur Folge, daß der Kondensator sich stets zu einer höheren Spannung auflädt, bevor eine Entladung eintritt. Infolgedessen nimmt der mittlere, den Widerstands durchfließende Elektrodenstrom entsprechend ab. Der Kondensator 10, der im Vergleich zu dem Kondensator 11 eine hohe Kapazität hat (z. B. 500 μΡ gegen 1 μΡ), dient als Glättungskondensator für die Spannung am Widerstand 12. Der Spannungsabfall über den Widerstands nimmt ab, so daß der Strom durch die Vorrichtung 14 abnimmt und der Anker mit der Elektrode 5 langsam herabsinkt, so daß der Erosionsspalt möglichst konstant gehalten und nur sehr langsam größer wird. Nach z. B. 3 Sekunden ist die Elektrode so weit gesunken, daß sie infolge der entgegengesetzten Wirkung der Blattfedern 6 oder durch das Anstoßen des Nockens an das Glied 4 nicht weitersinken kann. Infolge der sich fortsetzenden Funkenerosion vergrößert sich der erwähnte Spalt, wodurch der mittlere Elektrodenstrom durch den Widerstand derart abnimmt, daß der Anker des Relais 17 abfällt und die Kontakte 20 sich öffnen und die Kontakte 16 und 19 sich schließen. Dann wird der Motor. 15 wieder einen Augenblick erregt, auch das Relais 20 wird erregt, die Kontakte 16 und 19 werden geöffnet, und die Kontakte 20 schließen sich, so daß alsdann, als Grobvorschub, eine schwingungsfreie Verschiebung des Gliedes 4 stattgefunden hat. Der Zyklus wiederholt sich darauf. Dieser Vorgang ist in Fig. 2 schaubildlich dargestellt. Als Abszisse sind die Zeitdauer und als Ordinate aufgetragen in der oberen Figur die Abstände, die bei jeder Verschiebung des Gliedes 4 nach dem ίο Werkstück hin zurückgelegt werden, und in der unteren Figur die Spannung am Kondensator 11.

In dem Augenblick 21 ist das Führungsglied 4 in der dargestellten Lage. Der Kondensator 11 ist dann aufgeladen, aber kann sich noch nicht entladen. Bei einer weiteren schwingungsfreien Verschiebung des Gliedes 4 längs der gestrichelten Linie in dem oberen Teil der Fig. 2 wird z. B. in dem Augenblick 22 Durchschlag auftreten. Das Glied 4 verschiebt sich weiter bis in die Lage 4'. Während dieser Verschiebung findet z. B. noch zweimal eine Aufladung und eine Entladung statt, wie dies in der Figur veranschaulicht ist. In der Lage 4' in dem Augenblick 23 lädt und entlädt sich wiederholt der Kondensator 11, so daß infolge des mittleren Elektrodenstroms die Elektrode 5 as in die Höhe bewegt wird und frei von der Lage 4' des Gliedes 4 wird, wie dies durch die Linie 24 angegeben ist. Der Kondensator 11 lädt und entlädt sich viele Male, was durch die Kurven 25, 25', 25" usw. angedeutet ist. Infolge der Abnahme des Stromes durch den Widerstand 12 sinkt die Elektrode langsam längs der Linie 24 bis zu dem niedrigsten Punkt 26. Infolge der Abnahme des mittleren Elektrodenstroms durch die stetige Zunahme der Aufladedauer des Kondensators 11 fällt schließlich das Relais 17 ab, worauf wieder die Speisespannung dem Motor 15 zugeführt wird, so daß eine neue Verschiebung in dem Augenblick 21' auftritt usw. Die Zeitdauer zwischen 21 und 21' kann z. B. 3 Sekunden betragen (in Abhängigkeit von der Maschine, dem Material des Werkstücks, der Größe des Querschnittes der Elektrode usw.), während die Anzahl von Funken in dieser Strecke z. B. 20000 beträgt.

In Fig. 3 sind die von der Abb. 1 abweichenden Einzelteile dargestellt. Der Motor 15 ist in diesem Falle an die Spannung zwischen der Elektrode 5 und dem Werkstück 8 angeschlossen, die durch den Widerstand 27 und den Kondensator 26 geglättet ist. Hat noch keine Funkenerosion stattgefunden, so verschiebt der Motor durch die volle Erosionsspannung das Führungsglied 4 langsam in Richtung auf das Werkstück. Sobald Funkenerosion stattfindet, nimmt die Spannung zwischen der Elektrode 5 und dem Werkstück 8 ab, wodurch die Drehzahl des Motors 15 auch abnimmt. Der mittlere Elektrodenstrom durch den Widerstand 12 und der Spannungsabfall über diesen Widerstand ziehen den Elektrodenhalter gegen die Spannung der Federn 7 in die Spule der Vorrichtung 14 aufwärts. Sobald der Spalt zwischen 5 und 8 größer wird, nimmt der mittlere Elektrodenstrom durch den Widerstand 12 ab, und der Elektrodenhalter sinkt langsam herab.

Die Spannung, zu welcher der Kondensator 11 sich auflädt, wird dabei auch größer. Auch die Spannung am Kondensator 26 und somit die Drehzahl des Motors 15 werden zunehmen. Dies hat weiter zur Folge, daß die Spaltbreite korrigiert wird. Die Spaltbreite wird auf diese Weise möglichst konstant gehalten. An den Motor 15 brauchen jedoch keine

hohen Anforderungen in bezug auf Genauigkeit und Trägheit gestellt zu werden, da die elektromagnetische Vorrichtung im Führungsglied die Korrektur herbeiführt.

Bei Anwendung eines hydraulischen Antriebs des Gliedes 4 kann eine zweite elektromagnetische Vorrichtung eine Klappe der hydraulischen Vorrichtung derart betätigen, daß die Bewegung des Gliedes 4 verzögert wird bei zunehmendem Strom durch die elektromagnetische Vorrichtung. Beide Vorrichtungen, die durch Kondensatoren überbrückt sind, sind in Reihe mit dem Entladekreis geschaltet. Bei zunehmendem Spalt zwischen Elektrode und Werkstück wird der mittlere Elektrodenstrom abnehmen, so daß die Klappe sich weiter öffnet, wodurch die Bewegung des Führungsgliedes nach dem Werkstück beschleunigt wird, und die Elektrode gegenüber dem Führungsglied derart hochbewegt wird, daß der Spalt zwischen Werkstück und Elektrode sich wieder vergrößert. Dies wirkt sich darin aus, daß der Spalt zwischen Werkstück und Elektrode annähernd konstant gehalten wird. Die hydraulische Vorrichtung braucht jedoch nicht genau zu regeln, da die elektromagnetische Vorrichtung im Führungsglied den Feinvorschub herbeiführt.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrodenvorschub-Regelvorrichtung für Elektroerosionsanlagen, bei welcher der Elektrodenhalter durch eine elektromagnetische Vor- 30 S. b)

richtung gesteuert und in einem längs einer Stütze verschiebbaren Führungsglied federnd aufgehängt ist, das gemeinsam mit der elektromagnetischen Vorrichtung sich längs der Stütze nach dem Werkstück hin verschiebt, gekennzeichnet durch die an sich bekannten Merkmale a) bis c):
a) Es ist eine Grob- (15, 25, 4) und eine Fein-Vorschubeinrichtung (14, 6, 7) in Abhängigkeit vom Ladestrom bzw. der Ladespannung bzw. der Spaltspannung(5/8) vorhanden,
der Grobvorschub geschieht durch einen vom Ladestrom gesteuerten und von einer konstanten Gleichspannung beaufschlagten Gleichstrom-Stellmotor (15) oder über eine von diesen Größen beeinflußte hydraulische Stellvorrichtung,

c) der Feinvorschub geschieht durch die elektromagnetische Vorrichtung (14) für den im Führungsglied (4) federnd (6) aufgehängten Elektrodenhalter (5).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobvorschub schrittweise erfolgt unter Anwendung von verzögert schaltenden Relais (16 bis 20).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 189 894;
britische Patentschrift Nr. 800 061;
»Schriftenreihe des Verlages Technik«, »SVT 186«
9, 19, 20, 28, 30, 34.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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