DE1615234B2 - Vorrichtung zum einstellen des elektrodenvorschubes und des elektrodenrueckzuges bei funkenerosionseinrichtungen unter beruecksichtigung des jeweiligen elektrodenabnutzunhs grades - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einstellen des durch einen Motor erfolgenden Elektrodenvorschubes und des Elektrodenrückzuges bei Funkenerosionseinrichtungen unter Berücksichtigung des jeweiligen Elektrodenabnutzungsgrades und unter Verwendung von Steuerschaltern mit einstellbaren Anschlägen zur Betätigung in vorherbestimmten Stellungen der Elektrode.

Bei Funkenerosionseinrichtungen wird nicht nur das Werkstück, sondern auch die Elektrode abgenutzt. Der Abnutzungsgrad hängt dabei sowohl vom Material der Elektrode als auch vom Material des Werkstückes und von verschiedenen anderen Faktoren ab. Vor allem bei tiefen Bearbeitungsvorgängen, beispielsweise beim Schneiden von Löchern, ist es notwendig, einen ausreichenden Elektrodenvorschub zu gewährleisten und die Elektrodenabnutzung auszugleichen.

Es ist eine Vorrichtung zum automatischen Kompensieren des Elektrodenabnutzungsgrades bei solchen Funkenerosionseinrichtungen bekannt (deutsche Patentschrift 1180 863), die neben dem eigentlichen Elektrodenvorschubmechanismus noch einen zusätzlichen Kompensationsvorschubmechanismus vorsieht, der bei normalem Spaltstrom unwirksam ist und erst im nachstellenden Sinne wirksam wird, wenn mehrere aufeinanderfolgende Bearbeitungszyklen, d. h., mehrere aufeinanderfolgende Elektrodenvorschübe und Elektrodenrückzüge abgelaufen sind und die Elektrode auf einen bestimmten Wert verkürzt ist. Dann wird über einen dem Elektrodenvorschubmechanismus zugeordneten Schalter der zusätzliche Kompensationsvorschubmechanismus eingeschaltet, und zwar bevor erneut ein nächster Bearbeitungszyklus ablaufen kann. Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt also die Abnutzungskompensation zwischen den eigentlichen Bearbeitungszyklen, und es entstehen hierdurch unnötige Totzeiten im Betrieb. Bei der bekannten Vorrichtung ist außerdem neben dem eigentlichen Elektrodenvorschubmotor noch ein zusätzlicher Kompensationsvorschubmotor nötig und auch die Steueranordnung ist relativ kompliziert und störanfällig.

Es sind bei Funkenerosionseinrichtungen auch Einstell- und Ablesevorrichtungen für den Elektrodenvorschub bekannt, bei denen die Elektrodenvorschubbewegung in eine Drehbewegung von Zeigern auf einem Zifferblatt abgebildet wird und nach Durchlaufen des eingestellten Abstandes ein Anschlag einen Schalter betätigt (deutsche Auslegeschrift 1192 344). Eine Kompensation der Elektrodenabnutzung ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung,· eine im Aufbau einfache Vorrichtung zum.automatischen Kompensieren des Elektrodenabnutzungsgrades bei Funkenerosionseinrichtungen zu schaffen, die einfach auf einen vorbestimmten Abnutzungsgrad eingestellt werden kann und diese Kompensation ohne Unterbrechung des Betriebes während der normalen Bearbeitungszyklen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß gelöst durch einen vom Motor nachgiebig angetriebenen ersten Anzeigearm und einen diesem zugeordneten, auf einen vorbestimmten Elektrodenvorschubweg einstellbaren ersten Anschlagarm, sowie einen ebenfalls durch den Motor nachgiebig angetriebenen zweiten Anzeigearm und einen diesem zugeordneten und unabhängig vom ersten Anschlagann auf einen anderen größeren vorbestimmten Elektrodenvorschubweg einstellbaren zweiten Anschlagarm, sowie einen am zweiten Anschlagarm angebrachten, durch den zweiten Anzeigearm betätigbaren ersten Steuerschalter (SWl) zum Einleiten des Elektrodenrückzuges und einen an der Ausgangsstelle des ersten Anzeigearms angebrachten, durch diesen betätigbaren zweiten Steuerschalter (SW2) zum Unterbrechen des

ίο Elektrodenrückzuges.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann über die Zeiger je nach Elektrodenmaterial und Werkstückmaterial jede gewünschte Elektrodenbewegung unter Berücksichtigung des Abnutzungsgrades eingestellt werden, und durch das funktioneile Zusammenwirken der Anzeige- und Anschlagarme wird

zo automatisch während jedes einzelnen Elektrodenvorschubes und Elektrodenrückzuges, also während jedes einzelnen Bearbeitungszyklus, die Elektrodenabnutzung entsprechend dem eingestellten Abnutzungsverhältnis ausgeglichen. Damit steht nach jedem einzelnen Bearbeitungszyklus die Elektrode in der richtigen Länge zur Ausführung eines neuen Bearbeitungszyklus zur Verfügung, ohne daß hierzu die Aufeinanderfolge der einzelnen Bearbeitungszyklen unterbrochen werden muß. Der Mechanismus zur Ausführung dieser Kompensation ist denkbar einfach und robust und damit auch störunempfindlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht neben der automatischen Kompensation gleichzeitig auch noch das einfache Ablesen des jeweiligen Elektroden-Standes und auch die optische Überwachung der richtigen Arbeitsweise der Funkenerosionseinrichtung, wozu bisher gesonderte elektrische Anzeigeeinrichtungen od. dgl. nötig waren.

Soll z. B. ein Werkstück von 7,5 mm Dicke durchlocht werden und setzt man einen Abnutzungsgrad von 1:1 voraus, so wird der erste Anschlagarm auf einen Wert von 7,5 mm eingestellt und der zweite Anschlagarm auf einen Wert von 15 mm. Wird daraufhin die Elektrode insgesamt durch den Motor um 15 mm verschoben und kommt damit der zweite Anzeigearm am zweiten Anschlagarm zur Anlage, so wird der Motorantrieb umgepolt und der Elektrodenrückzug wird eingeleitet. Die Länge dieses Rückzugweges wird nun bestimmt durch den beim Vorschub auf 7,5 mm festgelegten ersten Anzeigearm, denn dieser kommt bereits nach dem Zurückschieben der Elektrode um 7,5 mm wieder in seine Ausgangsstellung und löst damit den Stillstand des Motors aus. Auf diese Weise wird unter Berücksichtigung jedes beliebigen Abnutzungsgrades die richtige Elektrodenstellung für den nächsten Bearbeitungsvorgang wieder eingestellt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 zeigt perspektivisch die Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer üblichen Elektrodenvorschubeinrichtung von Funkenerosionseinrichtungen;

F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in Sicht des Pfeiles A nach Fig. 1;

F i g. 3 zeigt einen Teilquerschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1;

F i g. 4 zeigt einen Teilschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild, an Hand dessen die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert wird.

Am oberen Ende der Säule 10, die auf einer nicht gezeigten Bodenplatte befestigt ist, ist eine senkrechte Spulenhalterplatte 12 mit Hilfe einer Klemme 14 und eines Haltebolzens 15 befestigt. Die Spulenhalterplatte 12 ist sowohl senkrecht wie radial an der Säule 10 verschiebbar. An dieser Spulenhalterplatte 12 ist eine Spule 16 drehbar angebracht, die eine nach unten abziehbare Drahtelektrode 18 trägt. An der Säule 10 ist ferner ein Gehäuse 20 mit einem Antriebsmotor 22 zum Verschieben der Elektrode vorgesehen.

Die nach unten abgeführte Elektrode 18 wird durch die mit Öffnungen versehene Platte 19 und die Leerlaufrollen 24, 26, 28 geführt. Die öffnung der Platte 19 besitzt gemäß F i g. 3 einen Carboloy-Einsatz 19 a. Der Druck, der durch die Rolle 26 gegen die Elektrode 18 ausgeübt wird, kann mit Hilfe einer Schraube 30 seitlich verändert werden. Eine Anzeigeplatte 34 ist am vorderen Ende des Gehäuses 20 angebracht. Eine untere Leitrohreinheit 36 erstreckt sich nach unten und umfaßt ein Isolierrohr 38, eine Mutter 40 und eine Haltehülse 42. Das untere Ende der Elektrode 18 erstreckt sich unter die Mutter 40. Die negative Anschlußklemme der elektrischen Stromquelle ist normalerweise durch die Mutter 40 mit der Elektrode 18 verbunden.

An der Antriebswelle 48 sind zwei Anzeigearme 44, 46 gelagert. Verschiebbare obere Anschlagteile 50 und 51 sind für die Arme 44 bzw. 46 vorgesehen. Ferner ist ein Anschlagschalter 51^2 auf der Platte 34 vorgesehen, dessen Betätigungsteil mit der rechten Kante des Armes 46 in seiner senkrechten Stellung in Eingriff zusammenwirken kann. Ein erster Anschlag- oder Begrenzungsarm 56 ist auf der Platte 34 drehbar um die Welle 48 angebracht. Der Begrenzungsarm 56 trägt einen sich seitlich erstreckenden Ansatz 58, der mit dem Arm 46 in Eingriff treten kann, um dessen nach links gerichtete Bewegung anzuhalten. Ein zweiter Anschlagarm 60 ist in ähnlicher Weise angebracht und um die Welle 48 auf der Platte 34 drehbar. Der Arm 60 trägt einen unteren Anschlagteil 52 in Form einer Stellschraube für die Bewegung des Armes 44. Auf dem Anschlagarm 60 ist ferner ein Motorumkehrschalter SWl angebracht, dessen Betätigungsteil mit der linken Kante des Armes 44 zusammenwirken kann. Die unterste Stellung des Armes 44 ist in strichpunktierten Linien in F i g. 2 gezeigt. Es ist ferner ersichtlich, daß der Arm 44 einen sich nach unten erstreckenden Arm 62 aufweist, der einen um die Welle 48 drehbaren Kurbelhebel bildet. Der Arm 62 ist mit dem Kolben 67 des Solenoids 65 durch ein Verbindungsglied 68 verbunden. Durch dieses Solenoid 65, das auf die Betätigung des Schalters SW 2 über das Verbindungsglied 68 anspricht, kann der Arm 44 nach rechts und in seine obere rechte Stellung gegen den Anschlag 50 gedreht werden; die Elektrode 18 wird durch die Rändel-Antriebsrolle 61 nach unten bewegt, die an der Triebwelle 48 des Motors 22 angebracht ist.

Zwischen dem Motor 22 und der die Anzeigearme 44 und 46 tragenden Welle 48 ist ein spielfreies Gestänge 64 vorgesehen. Die Welle 48 erstreckt sich durch die Platte 34 und ist in einem Lager 66 eingesetzt. Die Arme 44 und 46 sind auf dem äußeren Teil der Welle 48 in nachgiebiger Reibungsverbindung zwecks Antrieb sowohl mit der Welle wie miteinander angebracht. Zu diesem Zweck sind mehrere nachgiebige Dichtungsringe 69 zwischen einer Haltekappe 70, einer Halteklemme 72 und einem einstellbaren Druckknopf 74 vorgesehen. Zwei Dichtungsringe 76, 78 aus Reibungswerkstoff sind zwischen

ίο den Armen 44, 46 und ihren Haltevorrichtungen eingesetzt. Die Hülse 80 ist an der Welle 48 wie gezeigt festgemacht. F i g. 3 zeigt auch den unteren Teil eines Halters 41, an dem die Hülse 42 befestigt ist, um das Rohr 38 und die sich durch das Rohr erstreckende Elektrode 18 zu halten.

Fig. 4 zeigt weitere Einzelheiten der Antriebsvorrichtung für die Elektrode 18. Die Rändel-Antriebsrolle 61 ist auf der Welle 48 angebracht und wird von dem Motor 22 angetrieben. Eine Druckrolle 84 wird von einem drehbaren Arm 86 getragen. Dieser Arm kann so eingestellt werden, daß er gegen die Elektrode 18 drückt, wenn sie zwischen der Rolle 84 und der Antriebsrolle 61 hindurchgeht. Die Einstellung erfolgt durch einen Rändel-Knopf 88. Auf die obere Rändel-Rolle 26 wirkt eine Druckfeder 82. Durch die Stellschraube 32 wird die Rolle 26 in Richtung der Elektrode 18 und der Rolle 24, 28 gedrückt. Die Rolle 26 ist drehbar auf einem verstellbaren Block 27 angebracht. Der Block 27 ist durch die Schraube 30 seitlich verschiebbar.

F i g. 5 ist eine schematische Darstellung des elektrischen Steuersystems, das im Zusammenwirken mit der erfindungsgemäßen Elektroden-Abtragausgleichsvorrichtung verwendet wird. Die Speisespannungsquelle 89 der Funkenerosionseinrichtung, z. B. ein bekannter Impulsgenerator, die mit dem leitenden Werkstück 90 und der Elektrode 18 verbunden ist, und die Steuerschaltung 101 zum Feststellen der Spaltspannung, durch welche der Motor 22 in bekannter Weise gesteuert wird, sind nur schematisch angedeutet. Die Anordnung ist in bekannter Weise so getroffen, daß stets eine optimale Spaltbreite zwischen der Elektrode und dem Werkstück während der Materialabtragung aufrechterhalten wird. Die von der Steuerschaltung 101 gelieferte Steuerspannung wird der linken Anschlußklemme des Motorankers 98 zugeführt.

Eine Bezugsgleichspannungsquelle 100 kann mit der rechten Anschlußklemme des Ankers 98 verbunden werden. Die Richtung des Stromflusses durch den Anker 98 bestimmt, ob die Elektrode nach unten vorgeschoben oder nach oben zurückgezogen wird.

Der Schalter SW1 wird durch den Anzeigearm 44 in seiner niedrigsten Stellung betätigt und dient zur Betätigung des Steuerrelais 1CR, das durch seine beweglichen Kontakte ICRa und ICRb den Anker 98 umpolt und damit die Drehrichtung des Motors 22 umkehrt, um ein Zurückziehen der Elektrode vom Werkstück zu bewirken.

Bei Betätigung des Relais 1CR wird der Kondensator 94 durch den Widerstand 93 und die Diode 95 aufgeladen. Der Schalter SW 2 wird durch das Zurückgehen des Armes 46 in seine obere rechte Stellung betätigt. Der Schalter SW 2 hat die Aufgabe, die Steuerschaltung 101 vom Anker 98 bei Beendigung des Arbeitsvorganges zu trennen und den Lauf des Antriebsmotors 22 anzuhalten. Das wird durch

Betätigung des Relais 2 CR erreicht, um den vorher von Hand geschlossenen Schalter SW 3 zu öffnen.

Der Schalter SW 2 hat die zusätzliche Aufgabe, das Solenoid 65 zu betätigen, um eine Rückwärtsbewegung des Armes 44 bei Beendigung des Arbeits-Vorganges zu bewirken. Das wird durch die Kontakte 2 CRa und 2 CRb erreicht, die eine Entladung des Kondensators 94 durch die Steuerspule des Solenoids 65 ermöglichen.

Eine geeignete Wechselstromquelle 97 ist für die Relais ICi? und 2Ci? vorgesehen.

Der Arbeitsvorgang vollzieht sich wie folgt. Am Anfang wird die Stromquelle 89 mit der Elektrode 18 und dem Werkstück 90 verbunden und es werden Arbeitsimpulse dem Arbeitsspalt zugeführt. Der Schalter SW 3 wird von Hand geschlossen, um den Beginn des Arbeitsvorganges auszulösen. Der Schalter SW 2 ist in seiner normalen, d. h. offenen Stellung. Ein Spaltspannungssignal liegt an der linken Anschlußklemme des Ankers 98 an. Ein Bezugs-Spannungssignal liegt an der rechten Anschlußklemme des Ankers 98 mit derartiger Polarität an, daß ein Strom in einer den Beginn der Abwärtsbewegung der Elektrode 18 auslösenden Richtung fließt.

Sollte der Arbeitsspalt gerade kurzgeschlossen sein, so gewährt die Steuerschaltung auf bekannte Weise eine zeitweilige Rückwärtsbewegung der Elektrode, um den Kurzschluß zu beseitigen.

Der Antrieb zur Abwärtsbewegung der Elektrode wird durch die Antriebsrolle 61, die auf der Welle 48 des Motors 22 angebracht ist, bewirkt. Der Begrenzungsarm 56 wird so eingestellt, daß er die Bewegung des Armes 46 bestimmt. Diese Einstellung erfolgt entsprechend der gewünschten Arbeitstiefe. Wenn ein durchgehendes Loch geschnitten werden soll, so zeigt die Nummernskala an, wie dick das Werkstück 90 einschließlich eines erlaubten Spielraumes ist.

Der Begrenzungsarm 56 wird z. B. auf eine Elekbodenbewegung von 7,5 mm eingestellt. Für ein Abtragungsverhältnis von 1:1 muß der Begrenzungsarm 60 dann auf 15 mm eingestellt werden. Bei der Elektrodenabsenkung bewegen sich die Anzeigearme 44 und 46 gleichzeitig. Der Anzeigearm 46 wird nach unten gedreht, bis er durch den Ansatz 58 auf dem Begrenzungsarm 56 gestoppt wird. Der Anzeigearm 44 bewegt sich weiter, bis er sich am Anschlag 52 des Begrenzungsarms 60 anlegt und den darauf befindlichen Schalter SWl betätigt. Wenn der Schalter SWl geschlossen wird, so betätigt er das Relais ICi?, das den Anker 98 durch die Kontakte lCi?a und ICRb umpolt. Dadurch wird der Motor auf Rückwärtsbewegung geschaltet, und die Elektrode wird vom Werkstück weggeführt. Wenn die Welle 48 ihre Drehrichtung ändert, so werden die Anzeigearme 44 und 46 nach oben in ihre normale senkrechte Stellung gebracht. Da der Anzeigearm 46 eine kürzere Entfernung zurückzulegen hat, erreicht er zuerst seine Ausgangsstellung und schließt den Schalter SW 2.

Durch Schließen des Schalters SW 2 wird das Relais 2 CR betätigt und der vorher geschlossene Schalter SW 3 geöffnet, wodurch die Verbindung zwischen Steuerschaltung 101 und Anker 98 unterbrochen und der Motor 22 gestoppt wird. Zur gleichen Zeit wird der normalerweise offene Kontakt 2 CRb geschlossen und der Kontakt 2 CRa geöffnet. Dadurch erfolgt eine Entladung des Kondensators 94 durch die Steuerspule des Solenoids 65. Dadurch wird das Solenoid 65 betätigt und der Anzeigearm 44 in die Normalstellung gebracht, wodurch ein weiterer Arbeitsvorgang durch den Schalter SW 3 vorbereitet werden kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einstellen des durch einen Motor erfolgenden Elektrodenvorschubes und des Elektrodenrückzuges bei Funkenerosionseinrichtungen unter Berücksichtigung des jeweiligen Elektrodenabnutzungsgrades und unter Verwendung von Steuerschaltern mit einstellbaren Anschlägen zur Betätigung in vorherbestimmten Stellungen der Elektrode, gekennzeichnet durch einen durch den Motor (22) nachgiebig angetriebenen ersten Anzeigearm (46) und einen diesem zugeordneten, auf einen vorbestimmten Elektrodenvorschubweg einstellbaren ersten Anschlagarm (56) sowie einen ebenfalls durch den Motor (22) nachgiebig angetriebenen zweiten Anzeigearm (44) und einen diesem zugeordneten und unabhängig vom ersten Anschlagarm (56) auf einen anderen größeren vorbestimmten Elektrodenvorschubweg einstellbaren zweiten Anschlagarm (60), sowie einen am zweiten Anschlagarm (60) angebrachten, durch den zweiten Anzeigearm (44) betätigbaren ersten Steuerschalter (SWl) zum Einleiten des Elektrodenrückzuges und einen an der Ausgangsstelle des ersten Anzeigearms (46) angebrachten, durch diesen betätigbaren zweiten Steuerschalter (SW 2) zum Unterbrechen des Elektrodenrückzuges.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit dem zweiten Anzeigearm (44) zusammenwirkenden Elektromagneten (65), der durch den zweiten Steuerschalter (SW 2) derart steuerbar ist, daß nach dem Unterbrechen des Elektrodenrückzuges der zweite Anzeigearm (44) durch diesen Elektromagneten (65) in die Ausgangsstellung zurückgedreht wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlag- und Anzeigearme um eine gemeinsame Achse (48) schwenkbar auf einer Platte (34) angebracht sind, die mit einer den Elektrodenweg anzeigenden Skala versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen