DE112012005787T5

DE112012005787T5 - Automatische Drahteinfädeleinrichtung

Info

Publication number: DE112012005787T5
Application number: DE112012005787.2T
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Electric Corp. Nakagawa Takayuki; Yuhei c/o Mitsubishi Electric Corp. Domori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: WO2013114531A1; DE112012005787B8; US9308595B2; DE112012005787B4; JP5128009B1; CN103347634A; US20130193111A1; JPWO2013114531A1; CN103347634B

Abstract

In einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung einer Drahterodierbearbeitungseinrichtung weist die automatische Drahteinfädeleinrichtung auf, einen Drahtzuführmotor 10, der eine Drahtzuführrolle 4 in einer Zuführrichtung antreibt, eine Drahtzuführmotorsteuereinheit, die einen Zuführrichtungsrotationsgeschwindigkeitsbezugswert an den Drahtzuführmotor 10 zu einem Zeitpunkt eines Einfädelbetriebs einer Drahtelektrode 2 ausgibt und die ein Drehmoment in einer Zuführrichtung reduziert, wenn eine erfasste Rotationsgeschwindigkeit der Drahtzuführrolle 4 größer ist als der Zuführrichtungsrotationsgeschwindigkeitsbezugswert, einen Drahtsammelmotor 12, der eine Drahtsammelrolle 7 in einer Sammelrichtung antreibt und eine Drahtsammelmotorsteuereinheit, die einen vorgegebenen Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert an den Drahtsammelmotor 12 ausgibt, um einen Draht zu sammeln. Die automatische Drahteinfädeleinrichtung führt einen Einfädelbetrieb der Drahtelektrode 2 von der Drahtzuführrolle 4 an die Drahtsammelrolle 7 durch und die Drahtzuführmotorsteuereinheit begrenzt das Drehmoment, sodass ein absoluter Wert des Motordrehmoments in einer Zurückspulrichtung einer Drahtzuführrolle geringer ist als ein absoluter Wert des Motordrehmoments in einer Zuführrichtung.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drahterodierbearbeitungseinrichtung, die wiederholt eine elektrische Entladung zwischen einem Werkstück und einer Drahtförmigen Bearbeitungselektrode erzeugt, um einen Teil des Werkstücks zu entfernen oder das Werkstück zu schneiden und insbesondere eine automatische Einfädeleinrichtung, die automatisch ein Einfädeln einer Drahtelektrode von einer Drahtzuführrolle zu einer Sammelrolle durchführt.
Hintergrund
Gemäß einer bekannten automatischen Drahteinfädeleinrichtung, wenn eine Drahtzuführrolle einen Draht mit einer Bezugsgeschwindigkeit zuführt und es aufgrund eines Signals eines Detektors ermittelt wird, dass das Drahteinfädeln abgeschlossen ist, wird ein Steuerschema der Drahtzuführrolle gewechselt, sodass die Drahtspannung gleich einer Bezugsspannung wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Ferner, um die Trennung einer dünnen Drahtelektrode zu verhindern, wird das automatische Drahteinfädeln durch eine erste Einheit durchgeführt, die einen Draht von einer ersten Drahtzuführrolle zuführt, während sie eine Drahtsammelrolle öffnet, eine zweite Einheit, die die Drahtsammelrolle schließt, nachdem der Draht mit einem vorgegebenen Abstand zugeführt wurde, und eine dritte Einheit, die ermittelt, ob das Drahteinfädeln abgeschlossen wurde, indem eine Rotation einer Rolle erfasst wird, während eine geringe Spannung in dem Draht erzeugt wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
Zitierungsliste Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 4037490
Patentliteratur 2: Japanisches Patent Nr. 4849810

Zusammenfassung
Technisches Problem
Gemäß diesen Drahterodierbearbeitungseinrichtungen rotiert in einem Zustand, wenn eine Drahtzuführrolle einen Draht gemäß einem Geschwindigkeitsbezugssteuerschema zuführt, wenn ein distales Ende der Drahtelektrode eine Drahtsammelrolle erreicht und die Drahtsammelrolle den Draht mit einer höheren Geschwindigkeit als der der Drahtzuführrolle zieht, die Drahtzuführrolle mit einer höheren Geschwindigkeit als eine Bezugsgeschwindigkeit und folglich erzeugt ein Steuersystem eines Drahtzuführmotors ein großes Drehmoment in einer Zurückspulrichtung, um die Drahtzuführrolle zu verlangsamen. Insbesondere, wenn es lange dauert, bevor ermittelt wird, dass das Drahteinfädeln abgeschlossen ist oder wenn eine Bearbeitungszeit zum Wechseln des Steuerschemas des Drahtzuführmotors zu einem Drahtspannungssteuerschema sich verlängert, kann die Drahtspannung groß werden und die Drahtelektrode kann getrennt werden.
Zusätzlich kann es bei dem System des Zuführens einer Drahtelektrode, während eine Drahtsammelrolle geöffnet wird, lange dauern, um die Drahtsammelrolle zu öffnen und zu schließen oder um die Drahtelektrode ausreichend weiter als die Sammelrolle zuzuführen und folglich kann sich eine automatische Drahteinfädelzeit verlängern.
Die folgende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Probleme gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung automatisch ein Einfädeln in einer kurzen Zeit ohne eine Drahtelektrode zu trennen, sogar wenn eine dünne Drahtelektrode verwendet wird, durchzuführen.
Lösung des Problems
Es wird eine automatische Drahteinfädeleinrichtung einer Drahterodierbearbeitungseinrichtung zur Verfügung gestellt, wobei die automatische Drahteinfädeleinrichtung aufweist: einen Drahtzuführmotor, der eine Drahtzuführrolle in einer Zuführrichtung antreibt; eine Drahtzuführmotorsteuereinheit, die einen Zuführrichtungsrotationsgeschwindigkeitsbezugswert an den Drahtzuführmotor zum Zeitpunkt eines Einfädelbetriebs einer Drahtelektrode ausgibt und die das Drehmoment in einer Zuführrichtung reduziert, wenn eine erfasste Rotationsgeschwindigkeit der Drahtzuführrolle größer ist, als der Zuführrichtungsrotationsgeschwindigkeitsbezugswert; einen Drahtsammelmotor, der eine Drahtsammelrolle in einer Sammelrichtung antreibt; und eine Drahtsammelmotorsteuereinheit, die einen vorgegebenen Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert an den Drahtsammelmotor ausgibt, um einen Draht zu sammeln, wobei die automatische Drahteinfädeleinrichtung einen Einfädelbetrieb der Drahtelektrode von der Drahtzuführrolle an die Drahtsammelrolle durchführt und die Drahtzuführmotorsteuereinheit das Drehmoment begrenzt, sodass ein absoluter Wert des Motordrehmoments in einer Zurückspulrichtung der Drahtzuführrolle geringer ist, als ein absoluter Wert des Motordrehmoments in einer Zuführrichtung.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Trennen eines Drahtes, nachdem der Draht in eine Drahtsammelrolle eingefädelt wurde, zu verhindern.
Ferner, da das automatische Einfädeln durchgeführt werden kann ohne ein Steuerschema zu wechseln, kann die Drahteinfädelzeitdauer reduziert werden und eine Drahtbewegungsgeschwindigkeit kann auch erhöht werden und folglich kann die Drahteinfädelzeitdauer reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm eines Drahtzuführmotorsteuergeräts der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
3 stellt ein Verarbeitungsverfahren in einem Drehmomentsteuergerät einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dar.
4 stellt Veränderungen in einer Geschwindigkeit einer Drahtzuführrolle, einem Drehmoment, und einer Geschwindigkeit einer Drahtsammelrolle in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dar.
5 stellt ein Verarbeitungsverfahren in einem Drehmomentsteuergerät einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dar.
6 stellt Veränderungen in einer Geschwindigkeit einer Drahtzuführrolle, Drehmoment und eine Geschwindigkeit einer Drahtsammelrolle in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der zweite Ausführungsform dar.
7 stellt ein Verarbeitungsverfahren in einem Drehmomentsteuergerät einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dar.
8 stellt Veränderungen in einer Geschwindigkeit einer Drahtzuführrolle, einem Drehmoment und einer Geschwindigkeit einer Drahtsammelrolle in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform dar.
9 ist ein schematisches Diagramm einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
10 ist ein Blockdiagramm eines Geschwindigkeitssteuergeräts in einem Drahtzuführmotorsteuergerät der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform.
11 stellt eine Beziehung zwischen einer Geschwindigkeitsabweichung und Ki in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform dar.
12 stellt Veränderungen in einem Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert, einer Geschwindigkeit und einem Drehmoment in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform dar.
Beschreibung der Ausführungsformen
1 ist ein schematisches Diagramm einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Drahtelektrode 2, die aus einer Drahtspule 3 herausgezogen wird, wird zugeführt, während sie von einer Drahtzuführrolle 4 und einer Zuführvorschubrolle 5 eingeklemmt ist, verläuft durch eine obere Drahtführung 9A, ein Werkstück 1, eine untere Drahtführung 9B, und eine Führungsrolle 6 und wird nach Außen geführt, während sie zwischen einer Drahtsammelrolle 7 und einer Sammelvorschubrolle 8 eingeklemmt ist.
Die Drahtzuführrolle 4 ist mit einem Drahtzuführmotor 10 verbunden, ein Rotationswinkel von einem Drahtzuführmotordetektor 11, der in dem Drahtzuführmotor 10 eingeschlossen ist, wird abgerufen und erfasst und ein Drahtzuführmotorsteuergerät steuert einen Rotationswinkel oder Drehmoment des Drahtzuführmotors 10.
Die Drahtsammelrolle 7 ist mit einem Drahtsammelmotor 12 verbunden, ein Rotationswinkel eines Drahtsammelmotordetektors 13, der in dem Drahtsammelmotor 12 eingeschlossen ist, wird abgerufen und erfasst und ein Drahtsammelmotorsteuergerät steuert eine Rotationsgeschwindigkeit des Drahtzuführmotors 12.
2 ist ein Blockdiagramm des Drahtzuführmotorsteuergeräts der automatischen Drahteinfädeleinrichtung und seiner Umgebung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Drahtzuführmotorsteuergerät empfängt einen Geschwindigkeitsbezugswert eines Drahtzuführmotors, einen Zuführrichtungsdrehmomentbegrenzungswert A, und einen Wickelrichtungsdrehmomentbegrenzungswert B, der als ein Trennungsgrenzwert einer Drahtspannung dient, von einem Host-Controller.
Das Drahtzuführmotorsteuergerät berechnet eine Geschwindigkeitsrückführung aus einer Positionsrückführung, die von dem Drahtzuführmotordetektor 11 empfangen wurde und berechnet eine Geschwindigkeitsabweichung, die als ein Unterschied in Bezug auf den Geschwindigkeitsbezugswert dient, der von dem Host-Controller empfangen wird.
Als nächstes berechnet ein Geschwindigkeitssteuergerät einen Drehmomentbezugswert 1 gemäß der Geschwindigkeitsabweichung.
Im Folgenden, basierend auf dem Drehmomentbegrenzungswert A und dem Drehmomentbegrenzungswert B, die von dem Host-Steuergerät empfangen wurden, und dem Drehmomentbezugswert 1 von dem Geschwindigkeitssteuergerät, gibt ein Drehmomentbegrenzer einen Drehmomentbezugswert 2 aus.
Während ein erfasstes Positionssignal, das von dem Drahtzuführmotordetektor 11 erhalten wurde, der Drehmomentbezugswert 2 und eine Stromrückführung, in der ein Strom, der dem Drahtzuführmotor 10 bereitgestellt wird, erfasst wird, eingeholt werden, führt ein Drehmomentsteuergerät eine Steuerung durch, sodass das Drehmoment, das von dem Drahtzuführmotor 10 erzeugt wird, sich mit dem Drehmomentbezugswert 2 deckt.
3 stellt ein Verarbeitungsverfahren in dem Drehmomentsteuergerät der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Aufgrund des Zuführrichtungsdrehmomentgrenzwerts A (A > 0) und des Zurückspulrichtungsdrehmomentbegrenzungswerts B (B < 0), die von dem Host-Controller empfangen werden,
wenn A < 'Drehmomentsbezugswert 1' ist, so ist 'Drehmomentbezugswert 2' = A,
wenn B < 'Drehmomentbezugswert 1' < A ist, so ist 'Drehmomentbezugswert 2' = 'Drehmomentbezugswert 1', und
wenn 'Drehmomentbezugswert 1' < B ist, so ist 'Drehmomentbezugswert 2' = B.
Dieses Beispiel nimmt eine Beziehung |A| ≥ |B| an.
4 stellt Veränderungen einer Geschwindigkeit der Drahtzuführrolle, des Drehmoments und einer Geschwindigkeit der Drahtsammelrolle in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 4 stellt dar, dass ein distales Ende der Drahtelektrode 2 zwischen die Drahtsammelrolle 7 und die Sammelvorschubrolle 8 zu einem Zeitpunkt T1 reicht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ein konstanter Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert und ein konstanter Draht zuführrollengeschwindigkeitsbezugswert während der gesamten Zeitspanne, die in 4 gezeigt ist, vermittelt.
Dieses Beispiel nimmt eine Beziehung gemäß ”'Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert' > 'Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert'” an.
Der Zuführrichtungsdrehmomentgrenzwert A (A > 0), der durch maximale Stromwerte eines Motors begrenzt wird, und Elemente, die in das Steuergerät integriert sind, und der Wickelrichtungsdrehmomentgrenzwert B (B < 0), der aus dem Trennungsgrenzwert der Drahtelektrode 2 berechnet wird, und eine Reibung der Drahtspule 3, der Drahtzuführrolle 4, des Drahtzuführmotors 10, der Zuführvorschubrolle 5, der oberen Drahtführung 9A, des Werkstücks 1, der unteren Drahtführung 9B, der Führungsrolle 6, der Drahtsammelrolle 7, des Drahtsammelmotors 12, und der Sammelvorschubrolle 8 werden von dem Host-Controller an das Drahtzuführmotorsteuergerät weitergegeben.
Unter Bezugnahme auf 4 werden die Drahtzuführrolle und die Drahtsammelrolle 7 bei einer Geschwindigkeit betrieben, die sich im Wesentlichen mit einer Bezugsgeschwindigkeit bis zum Zeitpunkt T1 deckt. Das Drahtsammelrollendrehmoment zu diesem Zeitpunkt ist geringer als A in der Zuführrichtung und im Wesentlichen konstant.
Nach dem Zeitpunkt T1, wenn das Einfädeln abgeschlossen ist, wird die Drahtelektrode 2 von der Drahtsammelrolle 7 und der Sammelvorschubrolle 8 gezogen. Demgemäß wird die Spannung der Drahtelektrode 2 erhöht und eine Drahtsammelrollengeschwindigkeit ist leicht geringer als der Bezugswert. Zwischenzeitlich, da das Drehmoment in der Zurückspulrichtung der Drahtzuführrolle begrenzt ist, beträgt eine Abnahme der Drahtsammelrollengeschwindigkeit im Wesentlichen Null und ein Anstieg der Drahtzuführrolle ist groß, sodass eine Drahtzuführrollengeschwindigkeit größer als der Bezugswert ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Abschluss des Einfädelns der Drahtelektrode ermittelt, wenn die Drahtzuführrollengeschwindigkeit aufrechterhalten wird, um größer zu sein, als die Drahtzuführrollenbezugsgeschwindigkeit für eine vorgegebene Zeitdauer (beispielsweise ungefähr 2 Sekunden). Die vorgegebene Zeitdauer wird als ausreichende Zeitdauer zur Ausdehnung und Zusammenziehung eingestellt, die an der Drahtelektrode, die von der Drahtsammelrolle zum Zeitpunkt des Einfädelns gezogen wird, um zu konvergieren, auftritt.
Da eine erfasste Geschwindigkeit größer ist, als der Geschwindigkeitsbezugswert, verändert das Geschwindigkeitssteuergerät in dem Drahtzuführmotorsteuergerät den Drehmomentbezugswert 1, sodass ein absoluter Wert des Drehmomentbezugswerts 1 in seinem negativen Wert groß ist, um die Geschwindigkeit zu reduzieren. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung begrenzt der Drehmomentbegrenzer den Drehmomentbezugswert 2, um gleich oder größer als der Drehmomentgrenzwert B zu sein.
Gemäß dieser Konfiguration, da ein absoluter Wert des Drehmomentgrenzwerts B eingestellt ist, um kleiner zu sein, als der Drehmomentgrenzwert A wird in Anbetracht des Trennungsgrenzwerts der Drahtelektrode 2 und der Reibung der Drahtspule 3, der Drahtzuführrolle 4, dem Drahtzuführmotor 10, der Zuführvorschubrolle 5, der oberen Drahtführung 9A, dem Werkstück 1, der unteren Drahtführung 9B, der Führungsrolle 6, der Drahtsammelrolle 7, dem Drahtsammelmotor 12, und der Sammelvorschubrolle 8, keine übermäßige Drahtspannung ohne das Steuerschema zu wechseln, sogar nachdem das distale Ende der Drahtelektrode 2 einen Abschnitt erreicht, an dem die Drahtsammelrolle 7 die Sammelvorschubrolle 8 kontaktiert, erzeugt. Folglich, sogar wenn eine Drahtzuführgeschwindigkeit ansteigt, ist ein automatisches Einfädeln ohne die Drahtelektrode 2 zu trennen möglich. Ferner kann eine Trennung eines Drahts nachdem eine Drahteinfädelung an der Drahtsammelrolle durchgeführt wurde, verhindert werden, ohne separat einen Sensor zur Verfügung zu stellen, der einen Abschluss des Einfädelns erfasst.
Zweite Ausführungsform.
5 stellt ein Verarbeitungsverfahren in einem Drehmomentsteuergerät einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Durch den Zuführrichtungsdrehmomentgrenzwert A (A > 0), der von dem Host-Controller empfangen wird,
wenn A ≤ 'Drehmomentbezugswert 1' ist, ist der 'Drehmomentbezugswert 2' = A,
wenn 0 < 'Drehmomentbezugswert 1' < A ist, ist der 'Drehmomentbezugswert 2' = 'Drehmomentbezugswert 1', und
wenn 'Drehmomentbezugswert 1' ≤ 0 ist, ist der 'Drehmomentbezugswert 2' = 0.
6 stellt Veränderungen einer Geschwindigkeit einer Drahtzuführrolle, eines Drehmoments und einer Geschwindigkeit einer Drahtsammelrolle in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das distale Ende der Drahtelektrode 2 reicht zwischen die Drahtsammelrolle 7 und die Sammelvorschubrolle 8 zum Zeitpunkt T1.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ein konstanter Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert und ein konstanter Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert in der gesamten Zeitspanne, die in 6 gezeigt ist, vermittelt.
Dieses Beispiel nimmt eine Beziehung gemäß ”'Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert' > 'Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert'” an.
Ferner wird der Zuführrichtungsdrehmomentbegrenzungswert A (A > 0), der durch maximale Ströme eines Motors und Elemente, die in ein Steuergerät aufgenommen sind, von dem Host-Controller an das Drahtzuführmotorsteuergerät weitergegeben.
Unter Bezugnahme auf 6 werden die Drahtzuführrolle und die Drahtsammelrolle bei einer Geschwindigkeit, die gleich einer Bezugsgeschwindigkeit ist, bis zum Zeitpunkt T1 betrieben. Das Drahtzuführrollendrehmoment zu diesem Zeitpunkt ist geringer als A in der Zuführrichtung und im Wesentlichen konstant.
Nach dem Zeitpunkt T1, da die Drahtelektrode 2 von der Drahtsammelrolle 7 und der Sammelvorschubrolle 8 gezogen wird, wird die Spannung der Drahtelektrode 2 erhöht und eine Drahtsammelrollengeschwindigkeit ist leicht geringer als der Bezugswert.
Zwischenzeitlich, da das Drehmoment in der Zurückwickelrichtung der Drahtzuführrolle begrenzt wird, ist eine Abnahme der Drahtsammelrollengeschwindigkeit im Wesentlichen gleich Null und ein Anstieg der Drahtzuführrollengeschwindigkeit ist groß, sodass eine Drahtzuführrollengeschwindigkeit größer als der Bezugswert ist.
Da eine erfasste Geschwindigkeit größer ist als der Geschwindigkeitsbezugswert, verändert das Geschwindigkeitssteuergerät in dem Drahtzuführmotorsteuergerät den Drehmomentbezugswert 1, sodass ein absoluter Wert des Drehmomentbezugswerts 1 seinem negativen Wert groß ist, um die Geschwindigkeit zu reduzieren. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, begrenzt der Drehmomentbegrenzer den Drehmomentbezugswert 2, um gleich Null zu sein.
Gemäß dieser Konfiguration, da ein Drahtzuführmotor kein Drehmoment in der Zurückspulrichtung erzeugt, ist die Spannung der Drahtelektrode 2 begrenzt, um ein Wert zu sein, der durch die Reibung der Drahtspule, der Drahtzuführrolle 4, des Drahtzuführmotors 10, der Zuführvorschubrolle 5, der oberen Drahtführung 9A, des Werkstücks 1, der unteren Drahtführung 9B, der Führungsrolle 6, der Drahtsammelrolle 7, des Drahtsammelmotors 12 und der Sammelvorschubsrolle 8 erzeugt wird. Demgemäß, sogar nachdem das distale Ende der Drahtelektrode 2 die Drahtsammelrolle 7 und die Sammelvorschubrolle 8 erreicht, kann eine übermäßige Drahtspannung unterdrückt werden, ohne das Steuerschema zu verändern.
Daher, sogar wenn eine Drahtzuführgeschwindigkeit ansteigt, ist ein automatisches Einfädeln möglich ohne eine Drahtelektrode zu trennen.
Ferner, da ein Grenzwert, der von dem Trennungsgrenzwert der Drahtelektrode abhängt, nicht benötigt wird, muss der Wert nicht in Abhängigkeit von einer verwendeten Drahtelektrode, beispielsweise einem Material der Drahtelektrode oder einem Durchmesser des Drahtes, eingestellt werden und folglich kann eine automatische Einfädeleinrichtung leicht konfiguriert werden.
Dritte Ausführungsform
7 stellt ein Verarbeitungsverfahren in einem Drehmomentsteuergerät einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Durch den Zuführrichtungsdrehmomentbegrenzungswert A (A > 0) und einen unteren Grenzwert C (C > 0), der von dem Host-Steuergerät erhalten wird,
wenn A < 'Drehmomentbezugswert 1' ist, so ist der 'Drehmomentbezugswert 2' = A,
wenn C < 'Drehmomentbezugswert 1' < A ist, so ist der 'Drehmomentbezugswert 2' = 'Drehmomentbezugswert 1', und
wenn der 'Drehmomentbezugswert 1' < C ist, so ist der 'Drehmomentbezugswert 2' = C.
Ein Drehmomentbezugswert C wird auf eine solche Weise eingestellt, dass, wenn die gesamte Reibung eines Drahtelektrodenbewegungssystems umfassend die Drahtzuführrolle 4, den Drahtzuführmotor 10, die Zuführvorschubsrolle 5, die Führungsrolle 6, die Drahtsammelrolle 7 und die Sammelvorschubsrolle 8 einen Trennungsgrenzwert einer Drahtelektrode überschreitet, der Drehmomentgrenzwert C durch Abziehen der Trennungsgrenzwertspannung der Drahtelektrode von der gesamten Reibung des Drahtelektrodenbewegungssystems zur Verführung gestellt wird.
8 stellt Veränderungen einer Geschwindigkeit einer Drahtzuführrolle, eines Drehmoments und einer Geschwindigkeit einer Drahtsammelrolle in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das distale Ende der Drahtelektrode 2 reicht zwischen die Drahtsammelrolle 2 und die Sammelvorschubrolle 8 zum Zeitpunkt T1.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ein konstanter Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert und ein konstanter Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert während der gesamten Zeitdauer, die in 8 gezeigt ist, vermittelt.
Dieses Beispiel nimmt eine Beziehung gemäß ”'Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert' > 'Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert'” an.
Der Zuführrichtungsdrehmomentgrenzwert A (A > 0), der begrenzt wird von maximalen Strömen eines Motors und Elementen, die in ein Steuergerät aufgenommen sind, und der untere Grenzwert C (C > 0) des Zuführrichtungsdrehmoments, das durch eine Reibung der Drahtzuführrolle 4, des Drahtzuführmotors 10 und der Zuführvorschubrolle 5 berechnet wurde, werden von dem Host-Controller an das Drahtzuführmotorsteuergerät weitergegeben.
Der untere Grenzwert B des Zuführrichtungsdrehmoments wird eingestellt, um kleiner zu sein, als die Reibung der Drahtzuführrolle 4, des Drahtzuführmotors 10 und der Zuführvorschubrolle 5, sodass, wenn der Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert und der Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert null sind, die Drahtzuführrolle angehalten wird.
Unter Bezugnahme auf 8 werden die Zuführrolle und die Drahtsammelrolle bei einer Geschwindigkeit gleich einer Bezugsgeschwindigkeit bis zum Zeitpunkt T1 betrieben. Das Drahtzuführrollendrehmoment zu diesem Zeitpunkt ist geringer als A in der Zuführrichtung und im Wesentlichen konstant.
Nach dem Zeitpunkt T1, da die Drahtelektrode 2 von der Drahtsammelrolle 7 und der Sammelvorschubrolle 8 gezogen wird, steigt die Spannung der Drahtelektrode 2 an und eine Drahtsammelrollengeschwindigkeit ist leicht geringer als der Bezugswert.
Zwischenzeitlich, da die Drahtelektrode 2 von der Drahtsammelrolle 7 gezogen wird, die bei einer größeren Geschwindigkeit als die der Drahtzuführrolle rotiert, ist eine Drahtzuführrollengeschwindigkeit größer als der Bezugswert, aufgrund der Spannung der Drahtelektrode 2. In anderen Worten, da das Drehmoment der Drahtzuführrolle begrenzt ist, ist eine Verringerung der Drahtsammelrollengeschwindigkeit im Wesentlichen gleich Null und ein Anstieg der Drahtzuführrollengeschwindigkeit ist groß.
Während das Geschwindigkeitssteuergerät in dem Drahtzuführmotorsteuergerät den Drehmomentbezugswert 1 verändert, so dass ein absoluter Wert des Drehmomentbezugswerts 1 in seinem negativen Wert groß ist, um die Geschwindigkeit zu reduzieren, begrenzt der Drehmomentbegrenzer den Drehmomentbezugswert 2, um gleich oder größer als der Drehmomentgrenzwert C zu sein.
Gemäß dieser Konfiguration, sogar wenn eine Drahtelektrode aus einem Material oder mit einem Durchmesser verwendet wird, bei dem die Drahtspannung, die durch die Reibung der Drahtspule 3, der Drahtzuführrolle 4, des Drahtzuführmotors 10, der Zuführvorschubrolle 5, der oberen Drahtführung 9A, des Werkstücks 1, der unteren Drahtführung 9B, der Führungsrolle 6, der Drahtsammelrolle 7, des Drahtsammelmotors 12 und der Sammelvorschubrolle 8 erzeugt wird, einen Trennungsgrenzwert überschreitet, ist ein automatisches Einfädeln ohne Trennung möglich. Das heißt, sogar wenn ein Drahtmaterial oder ein Drahtdurchmesser mit einem geringeren Trennungsgrenzwert als einer Reibung der Drahtbewegungsbahn verwendet wird, kann die Drahteinfädelzeitdauer ohne Trennung reduziert werden.
Vierte Ausführungsform.
9 ist ein schematisches Diagramm einer automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die vierte Ausführungsform ist ausgebildet, um eine Konfiguration aufzuweisen, die zu der in 1 gezeigten, ersten oben beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt wurde, bei der ein Drahtpassierdetektor 14 zwischen der Führungsrolle 6 und der Drahtsammelrolle 7 vorgesehen ist, um das Passieren der Drahtelektrode 2 zu erfassen, wobei ein Erfassungssignal an einen Host-Controller gesendet wird.
10 ist ein Blockdiagramm eines Geschwindigkeitssteuergerätes in einem Drahtzuführmotorsteuergerät der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Geschwindigkeitssteuergerät gibt den Drehmomentbezugswert 1 mit einer Geschwindigkeitsabweichung, die in dem Drahtzuführmotorsteuergerät berechnet wurde, als einen Eingangswert aus.
Eine Verstärkung eines Proportionalanteils zum Verändern des Drehmomentbezugswerts 1 im Verhältnis zu der Geschwindigkeitsabweichung wird durch Kp bezeichnet und eine Verstärkung eines Integralanteils zum Verändern des Drehmomentbezugswerts 1, indem er mit einem Integralwert der Geschwindigkeitsabweichung multipliziert wird, wird mit Ki bezeichnet. Ki ist eingestellt, um sich gemäß der Geschwindigkeitsabweichung zu verändern.
11 stellt eine Beziehung zwischen einer Geschwindigkeitsabweichung und Ki in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Ki ist ausgebildet, um sich gemäß einem Vorzeichen der Geschwindigkeitsabweichung zu verändern, sodass,
wenn die Geschwindigkeitsabweichung ≥ 0 ist, Ki = D (D > 0) ist, und,
wenn die Geschwindigkeitsabweichung < 0 ist, Ki = E (E > 0, E > D) ist.
12 stellt Veränderungen in einem Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert, einer Geschwindigkeit und einem Drehmoment in der automatischen Drahteinfädeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Gemäß den obigen Ausführungsformen wurden Erklärungen unter der Annahme gemacht, dass der Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert zum Zeitpunkt des Drahtelektrodeneinfädelns konstant ist. Auf der anderen Seite erklärt die vorliegende Erfindung ein Beispiel bei dem, wenn der Drahtpassierdetektor 14 das Passieren der Drahtelektrode zwischen der Führungsrolle 6 und der Drahtsammelrolle 7 erfasst, der Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert erhöht wird, um eine Geschwindigkeit in einem stabilen Zustand aufzuweisen nachdem T3 verstrichen ist.
Von einem Zeitpunkt 0 bis zu einem Zeitpunkt T2, damit das distale Ende der Drahtelektrode 2 zuverlässig durch das Werkstück 1 und die untere Drahtführung 9B verläuft, ist der Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert eine niedrige Geschwindigkeit. Wenn erfasst wird, dass das distale Ende der Drahtelektrode 2 den Drahtpassierdetektor 14 zum Zeitpunkt T2 erreicht, erhöht der Host-Controller den Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert vom Zeitpunkt T2 bis zum Zeitpunkt T3, um die automatische Drahteinfädelzeitdauer zu reduzieren. Zu diesem Zeitpunkt muss die Drahtspule 4 auch simultan beschleunigt werden und folglich, wenn ein Veränderungsbetrag des Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswerts exzessiv wird, überschreitet eine Drahtspannung einen Trennungsgrenzwert durch einen Einfluss der Trägheit der Drahtspule 4. Dieser Drahtzuführrollengeschwindigkeitsgrenzwert wird anschließend mit einem Gradient erhöht, der den Draht nicht trennt. Ferner ist ein Anstieg der Geschwindigkeit begrenzt, sodass die Geschwindigkeit gleich oder geringer als eine maximale Rotationsgeschwindigkeit der Drahtsammelrolle 7 oder der Drahtzuführrolle 10 ist.
Zum Zeitpunkt T1 reicht das distale Ende der Drahtelektrode 2 zwischen die Drahtsammelrolle 7 und die Sammelvorschubrolle 8.
Von dem Zeitpunkt 0 bis zu einem Zeitpunkt T11, von T12 bis T13, von T14 bis T15, von T16 bis T17 und von T18 bis T1 ist der Drahtführrollengeschwindigkeitsbezugswert größer als die Drahtzuführrollengeschwindigkeit. In anderen Zeitintervallen ist der Geschwindigkeitsbezugswert geringer als die Drahtzuführrollengeschwindigkeit.
Ein Betrieb wird unter der Annahme, dass Kp = 0 ist, beschrieben.
Wenn die Drahtzuführrollengeschwindigkeit größer ist als der Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert, wird die Geschwindigkeitsabweichung negativ und folglich wird Ki = E (E > D), wie in 11 gezeigt, ausgewählt.
Da ein Drehmomentbezugswert nicht in der Zurückspulrichtung angelegt werden kann, sogar wenn eine tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit größer ist als ein Rotationsgeschwindigkeitsbezugswert, benötigt es eine gewisse Zeit, um die Rotationsgeschwindigkeit zu reduzieren. Im Ergebnis kann die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit größer sein als der Rotationsgeschwindigkeitsbezugswert und die Steuerbarkeit verschlechtert sich.
Daher, wenn der Drehmomentbezugswert von dem Zeitpunkt T11 bis zum Zeitpunkt T12 reduziert wird, ist der Gradient groß, und, wenn der Drehmomentbezugswert von dem Zeitpunkt T12 bis zum Zeitpunkt T13 erhöht wird, ist der Gradient gering.
Es sei angemerkt, dass, da ein absoluter Wert der Geschwindigkeitsabweichung von dem Zeitpunkt T2 zu dem Zeitpunkt T15 groß ist, sogar wenn Ki = D ausgewählt wird, der Gradient der Geschwindigkeit groß ist.
Da der Drehmomentbezugswert gleich ”Ki x integraler Wert der Geschwindigkeitsabweichung” ist, ist der Betrag der Veränderung des Drehmomentbezugswerts gleich ”Ki x Geschwindigkeitsabweichung”. Sogar wenn ”Ki = D” ausgewählt wird, ist die Geschwindigkeitsabweichung groß und folglich ist eine Veränderung des Drehmoments groß.
Gemäß dieser Konfiguration, sogar wenn ermittelt wird, dass das distale Ende der Drahtelektrode 2 den Drahtpassierdetektor 14 erreicht und anschließend der Geschwindigkeitsbezugswert der Drahtzuführrolle 4 ansteigt, kann ein Anstieg eines Überschwingbetrags, der als ein Betrag der Zuführrollengeschwindigkeit, der die Bezugsgeschwindigkeit überschreitet, dient, verhindert werden. Daher ist es möglich zu erfassen, dass das automatische Einfädeln abgeschlossen ist, indem die Drahtzuführrollengeschwindigkeit mit dem Geschwindigkeitsbezugswert ohne separates Vorsehen eines Detektors verglichen wird.
Ferner, während der Drahtpassierdetektor 14 zwischen der Führungsrolle 6 und der Drahtsammelrolle 7 angeordnet ist, können identische Effekte erhalten werden, wenn der Drahtpassierdetektor 14 zwischen der unteren Drahtführung 9B und der Führungsrolle 6 angeordnet wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Drahteinfädeleinrichtung und eine Technik zum Verhindern einer Trennung und eine Hochgeschwindigkeitseinfädeltechnik kann umgesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2: Drahtelektrode
3: Drahtspule
4: Drahtzuführrolle
5: Zuführvorschubrolle
6: Führungsrolle
7: Drahtsammelrolle
8: Sammelvorschubrolle
9A: obere Drahtführung
9B: untere Drahtführung
10: Drahtzuführmotor
11: Drahtzuführmotordetektor
12: Drahtsammelmotor
13: Drahtsammelmotordetektor
14: Drahtpassierdetektor

Claims

Automatische Drahteinfädeleinrichtung einer Drahterodierbearbeitungseinrichtung, wobei die automatische Drahteinfädeleinrichtung aufweist: einen Drahtzuführmotor (10), der eine Drahtzuführrolle (4) in einer Zuführrichtung antreibt; eine Drahtzuführmotorsteuereinheit, die einen Zuführrichtungsrotationsgeschwindigkeitsbezugswert an einen Drahtzuführmotor zu einem Zeitpunkt eines Einfädelbetriebes einer Drahtelektrode (2) ausgibt und die ein Drehmoment in einer Zuführrichtung reduziert, wenn eine erfasste Rotationsgeschwindigkeit der Drahtzuführrolle größer ist als der Zuführrichtungsrotationsgeschwindigkeitsbezugswert; einen Drahtsammelmotor (12), der eine Drahtsammelrolle (7) in einer Sammelrichtung antreibt; und eine Drahtsammelmotorsteuereinheit, die einen vorgegebenen Drahtsammelrollengeschwindigkeitsbezugswert an den Drahtsammelmotor ausgibt, um einen Draht zu sammeln, wobei die automatische Drahteinfädeleinrichtung einen Einfädelbetrieb der Drahtelektrode von der Drahtzuführrolle an die Drahtsammelrolle durchführt, und wobei die Drahtzuführmotorsteuereinheit das Drehmoment begrenzt, sodass ein absoluter Wert eines Motordrehmoments in einer Zurückspulrichtung der Drahtzuführrolle geringer ist als ein absoluter Wert des Motordrehmoments in einer Zuführrichtung der Drahtzuführrolle.
Automatische Drahteinfädeleinrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Drahtzuführmotorsteuereinheit eine Rotationsgeschwindigkeit der Drahtzuführrolle basierend auf einem Ausgangswert eines Encoders erfasst, der mit dem Drahtzuführmotor verbunden ist, und ermittelt, dass das Einfädeln der Drahtelektrode durchgeführt wird, wenn eine Drahtzuführrollengeschwindigkeit, die den erfassten Ergebnissen entspricht, aufrechterhalten wird, um für eine vorgegebene Zeitdauer größer zu sein als ein Drahtzuführrollengeschwindigkeitsbezugswert und dadurch eine Motordrehmomentsteuerung durchführt.
Automatische Drahteinfädeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Drahtzuführmotorsteuereinheit einen Strom des Drahtzuführmotors steuert, um kein Drehmoment in einer Zurückspulrichtung des Drahtzuführmotors zu erzeugen.
Automatische Drahteinfädeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Drahtzuführmotorsteuereinheit einen Strom des Drahtzuführmotors steuert, um ein Drehmoment des Drahtzuführmotors konstant in einer Zuführrichtung zu erzeugen.
Automatische Drahteinfädeleinrichtung nach Anspruch 4, bei der die Drahtzuführmotorsteuereinheit einen Drehmomentgrenzwert in einer Zuführrichtung durch eine Beziehung zwischen einer Reibungskraft eines Drahtelektrodenbewegungssystems und einer Trennungsgrenzwertspannung einer Drahtelektrode (2), die vorab eingestellt wurde, um einen Strom des Drahtzuführmotors zu steuern, festlegt, wobei das Drahtelektrodenbewegungssystem durch zumindest eine Drahtzuführrolle, eine Zuführvorschubrolle und eine Führungsrolle gebildet wird.
Automatische Drahteinfädeleinrichtung nach Anspruch 5, bei der der Drehmomentbegrenzungswert ein Wert ist, der durch Subtrahieren der Trennungsgrenzwertsspannung der Drahtelektrode von der Reibungskraft des Drahtelektrodenbewegungssystems erhalten wird.
Automatische Drahteinfädeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Drahtzuführmotorsteuereinheit einen Rotationsgeschwindigkeitsbezugswert der Drahtelektrode erhöht, wenn erfasst wird, dass die Drahtelektrode durch eine Führungsrolle (6) verläuft.
Automatische Drahteinfädeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der ein Gradient, wenn das Drahtzuführmotordrehmoment in einer Wicklungsrichtung erhöht wird, größer ist, als ein Gradient, wenn das Drahtzuführmotordrehmoment in einer Zuführrichtung erhöht wird.