DE19517370C2 - Drahtzuführvorrichtung an einer Maschine zum funkenerosiven Bearbeiten von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drahtzuführvorrichtung an einer Maschine zum funkenerosiven Bearbeiten von Werkstücken mit einem Elektrodendraht, der von einer Ablaufspule abgezogen und über Leitrollen zu einer Bearbeitungsstrecke geleitet wird, wobei die Ablaufspule auf einem Achsbolzen drehbar gelagert ist, der Achsbolzen an einem Träger befestigt ist, der in Achsrichtung der Ablaufspule verschiebbar ist, zwischen der Ablaufspule und der ersten Leitrolle eine Meßeinrichtung an­ geordnet ist, die Abweichungen der Lage des Elektrodendrahts von einer vorgegebenen Lage feststellt, und der Träger mit einem Verschiebeantrieb verbunden ist, der festgestellte Ab­ weichungen der Lage des von der Ablaufspule ablaufenden Elek­ trodendrahts durch axiales Verschieben des Trägers korrigiert.

Bei einer bekannten Drahtzuführvorrichtung dieser Gattung (DE 89 12 810 U1) beruht die axiale Verschiebbarkeit der Ab­ laufspule, die einen Drahtvorrat enthält, auf der Erkenntnis, daß an der unmittelbar auf die Ablaufspule folgenden Leitrolle Schwingungen angeregt werden können, die auf die Bearbeitungs­ strecke übertragen werden und sich ungünstig auf Maßhaltigkeit und Oberflächengüte der bearbeiteten Werkstücke auswirken kön­ nen. Solche Schwingungen entstehen bei axial unverschiebbarer Anordnung der Ablaufspule dadurch, daß der auf ihr lagenweise angeordnete Elektrodendraht am Anfang jeder Lage unter einem anderen Winkel abläuft als am Ende, und von einem bestimmten Winkel an die Tendenz hat, auf Flanken einer ihn aufnehmenden Nut der unmittelbar auf die Ablaufspule folgenden Leitrolle periodisch aufzuklettern und wieder in den Nutgrund zu rut­ schen. Dies wird bei der bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung vermieden, indem die Ablaufspule in gesteuerter Weise so ver­ schoben wird, daß der Elektrodendraht eine bestimmte Lage ständig beibehält, in der er sich unter einem rechten Winkel zur Achse der Ablaufspule erstreckt.

Es ist auch bekannt (JP 07 001 247 A), gebrauchten Elektroden­ draht zum Zwecke der Entsorgung auf eine Aufwickelspule aufzu­ wickeln und diese Spule währenddessen gesteuert axial hin- und herzubewegen, damit ihr Wickelraum vollständig ausgenutzt wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß auch beim Auf­ wickeln des gebrauchten Elektrodendrahtes Schwingungen angeregt werden können, die sich bis zur Bearbeitungsstrecke fortpflan­ zen und dort einen ungünstigen Einfluß auf Maßhaltigkeit und Oberflächengüte des bearbeiteten Werkstücks ausüben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch solche Schwin­ gungen zu vermeiden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß ausgehend von einer Drahtzu­ führvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung dadurch ge­ löst, daß

• - zum Aufwickeln des gebrauchten Elektrodendrahtes eine Aufwickelspule vorgesehen ist, die auf einem zweiten Achsbolzen gelagert ist,
• - der zweite Achsbolzen parallel zum ersten Achsbolzen auf dem Träger befestigt ist,
• - beide Spulen gegenüber ihrem Achsbolzen (42, 44) axial unver­ schiebbar sind, und
• - der Elektrodendraht so geführt ist, daß er beim Aufwickeln auf die Aufwickelspule ebenso wie beim Abwickeln von der Ab­ laufspule immer in derselben achsnormalen Ebene läuft.

Damit wird erreicht, daß der Elektrodendraht auf die Aufwickel­ spule ebenso lagenweise aufgewickelt wird, wie er ursprünglich auf der Ablaufspule aufgewickelt gewesen ist. Somit ist ausge­ schlossen, daß der Elektrodendraht auf der Aufwickelspule von einer zuvor gelegten Drahtwindung abrutscht und dadurch in Schwingung gerät.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise dadurch weitergebildet, daß

• - die Meßeinrichtung eine Meßrolle aufweist, die achsparallel zur Ablaufspule axial frei verschiebbar gelagert ist und eine den Elektrodendraht führende Ringrille aufweist, und
• - die Meßeinrichtung ferner Sensoren aufweist, die bei Aus­ lenkungen der Meßrolle von einer normalen Axialstellung Korrek­ tursignale an den Verschieberantrieb abgibt.

Die Sensoren sind vorzugsweise induktive Näherungsschalter.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Verschiebeantrieb ei­ nen Servomotor und einen Gewindeantrieb aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert: Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Funkenerosionsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 den senkrechten Schnitt III-III in Fig. 2,

Fig. 4 den waagerechten Schnitt IV-IV in Fig. 2.

Die dargestellte Vorrichtung hat ein Gehäuse 10, das in einer bei Erodiermaschinen üblichen Weise (z. B. DE 41 15 107 C2), längs einer waagerechten Achse Y numerisch gesteuert verstell­ bar ist. Am Gehäuse 10 ist eine Führung 12 ausgebildet, an der ein Schlitten 14 längs einer senkrechten Achse W numerisch ge­ steuert verschiebbar geführt ist. Der Schlitten 14 trägt einen Werkzeugkopf 16, der um eine senkrechte Achse E, ebenfalls numerisch gesteuert, drehbar ist. Am Werkzeugkopf 16 ist ein gabelförmiger Drahthalter 18 für einen Elektrodendraht 20 be­ festigt.

Unterhalb des Werkzeugkopfes 16 ist in z. B. aus der DE 41 15 107 C2 bekannter und deshalb nicht dargestellter Weise ein Werkstück­ träger senkrecht verstellbar und um eine waagerechte Achse dreh­ bar angeordnet.

Der Elektrodendraht 20 wird von einer Ablaufspule 22 geliefert, auf der er wie üblich lagenweise gewickelt ist. Achsparallel zur Ablaufspule 22 sind am Gehäuse Leitrollen 24 und 26 gela­ gert. Der Elektrodendraht 20 läuft zunächst über die Leitrollen 24 und 26, sodann über am Schlitten 14 gelagerte Leitrollen 28 und 30, anschließend im wesentlichen senkrecht nach unten zum Drahthalter 18, wo der Elektrodendraht 20, von weiteren Leit­ rollen geführt, eine Bearbeitungsstrecke 32 durchläuft, in de­ ren Mitte er von der Drehachse E gekreuzt wird. Von der Bear­ beitungsstrecke 32 läuft der Elektrodendraht 20 über eine wei­ tere am Schlitten 14 gelagerte Leitrolle 34 und schließlich über am Gehäuse 10 achsparallel zu den Leitrollen 24 und 26 gelagerte Leitrollen 36 und 38 zu einer Aufwickelspule 40, die unterhalb der Ablaufspule 22, achsparallel zu dieser, gelagert ist.

Die Ablaufspule 22 und die Aufwickelspule 40 sind auf je einem Achsbolzen 42 bzw. 44 gelagert, jedoch durch eine Verschluß­ schraube 46 bzw. 48 im Betrieb daran gehindert, sich in bezug auf den zugehörigen Achsbolzen axial zu verschieben. Die Ver­ schlußschrauben 46 und 48 werden nur zum Auswechseln der Ablauf­ spule 22 bzw. Aufwickelspule 40 gelöst. Die beiden Achsbolzen 42 und 44 sind waagerecht und parallel zueinander an einem Trä­ ger 50 befestigt, der die Form einer senkrechten Platte hat und mittels einer an ihm befestigten Führungsbüchse 52 auf einer waagerechten Führungsstange 54 geführt ist, welche am Gehäuse 10 befestigt ist. Damit der Träger 50 sich nicht um die Führungs­ stange 54 drehen kann, sind in größtmöglicher Entfernung von ihr am Träger zwei Führungsrollen 56 um je eine senkrechte Achse drehbar gelagert, zwischen denen eine am Gehäuse 10 be­ festigte, zur Führungsstange 54 parallele Führungsleiste 58 angeordnet ist.

Dem Träger 50 ist ein Verschiebeantrieb 60 zugeordnet, der so gesteuert ist, daß der Elektrodendraht 20 den Leitrollen 24 und 26 immer rechtwinklig zu deren Drehachsen zugeführt wird und auf die Aufwickelspule 40 ebenso lagenweise aufgewickelt wird, wie er von der Ablaufspule 22 abgewickelt worden ist. Zum Ver­ schiebeantrieb 60 gehört ein Servomotor 62, der über einen Rie­ mentrieb 64 mit einer im Gehäuse 10 gelagerten, zu den Dreh­ achsen der Ablaufspule 22 und der Aufwickelspule 40 parallelen Gewindespindel 66 verbunden ist. Die Gewindespindel 66 bildet mit einer am Träger 50 ausgebildeten Gewindemutter 68 einen spielfreien Gewindetrieb, so daß die Lage des Trägers 50, und somit auch der Ablaufspule 22 und der Aufwickelspule 44, über den Servomotor 62 mit hoher Genauigkeit regelbar ist.

Der Verschiebeantrieb 60 ist Bestandteil eines Regelkreises, zu dem eine Meßanordnung 70 mit einer Meßrolle 72 gehört. Die Meßrolle 72 ist auf einem am Gehäuse 10 befestigten, zu den Achsbolzen 42 und 44 parallelen Achsbolzen 74 frei drehbar und frei axial verschiebbar gelagert. Axiale Verschiebungen der Meßrolle 72 auf dem Achsbolzen 74 werden von Sensoren 76 und 78 überwacht, die am Gehäuse 10 befestigt sind.

Der von der Ablaufspule 22 kommende Elektrodendraht 20 läuft, ehe er die Leitrollen 24 und 26 erreicht, über eine im Quer­ schnitt V-förmige Ringrille der Meßrolle 72, so daß deren Lage auf dem Achsbolzen 74 durch eine vom Elektrodendraht 20 auf die Meßrolle 72 ausgeübte Axialkraft veränderbar ist. Die Axial­ kraft hat nur dann den Betrag Null, wenn der Elektrodendraht 20 in einer zu den Drehachsen der Ablaufspule 22 sowie der beiden Leitrollen 24 und 26 normalen, im dargestellten Beispiel senk­ rechten, Ebene läuft. Jede Abweichung von diesem Sollzustand bewirkt, daß die Meßrolle 72 sich auf ihrem Achsbolzen 74 axial verschiebt, und dies hat zur Folge, daß je nach Richtung der Axialverschiebung der eine oder andere Sensor 76 oder 78 ein Signal an den Servomotor 62 abgibt und diesen veranlaßt, sich in der einen oder anderen Richtung zu drehen, um den beschrie­ benen Sollzustand wiederherzustellen. Aus Fig. 3 und 4 ist er­ sichtlich, daß der Träger 50 längs der Führungsstange 54 in dem Maß hin- und hergeschoben wird, in dem die einzelnen vom Elek­ trodendraht 20 auf der Ablaufspule 22 gebildeten Drahtlagen verbraucht werden. Die Strecke, um die der Träger 50 samt Ab­ laufspule 22 und Aufwickelspule 40 hin- und hergeschoben wird, stimmt mit der Breite des Wickelraumes dieser Spulen überein.

Durch die gemeinsame Verschiebung der beiden Spulen 22 und 40 wird also erreicht, daß der Elektrodendraht 20 sowohl beim Ablaufen von der Ablaufspule 22 wie auch beim Aufwickeln auf die Aufwickelspule 40 immer in derselben, im dargestellten Beispiel senkrechten, Ebene läuft. Damit wird einerseits jegliche Tendenz des Elektrodendrahts 20 vermieden, auf eine seitliche Begrenzung der ihn führenden Rille der Leitrolle 24 oder der folgenden Leitrollen auf zuklettern; andererseits wird der Elektrodendraht 20 auf der Aufwickelspule 40 lagenweise in eng nebeneinander liegenden Windungen aufgewickelt, so daß er dort keinen Wickelberg bildet, von dem er abrutschen könnte.

Claims (4)

1. Drahtzuführvorrichtung an einer Maschine zum funkenerosiven Bearbeiten von Werkstücken mit einem Elektrodendraht (20), der von einer Ablaufspule (22) abgezogen und über Leitrollen (24-30) zu einer Bearbeitungsstrecke (32) geleitet wird, wobei

• - die Ablaufspule (22) auf einem Achsbolzen (42) drehbar gela­ gert ist,
• - der Achsbolzen (42) an einem Träger (50) befestigt ist, der in Achsrichtung der Ablaufspule (22) verschiebbar ist,
• - zwischen der Ablaufspule (22) und der ersten Leitrolle (24) eine Meßeinrichtung (70) angeordnet ist, die Abweichungen der Lage des Elektrodendrahts (20) von einer vorgegebenen Lage feststellt, und
• - der Träger (50) mit einem Verschiebeantrieb (60) verbunden ist, der festgestellte Abweichungen der Lage des von der Ablaufspule (22) ablaufenden Elektrodendrahts (20) durch axiales Verschieben des Trägers (50) korrigiert, dadurch gekennzeichnet, daß
• - zum Aufwickeln des gebrauchten Elektrodendrahtes (20) eine Aufwickelspule (40) vorgesehen ist, die auf einem zweiten Achsbolzen (44) gelagert ist,
• - der zweite Achsbolzen (44) parallel zum erstgenannten Achsbolzen (42) auf dem Träger (50) befestigt ist,
• - beide Spulen (22, 40) gegenüber ihrem Achsbolzen (42, 44) axial unverschiebbar sind, und
• - der Elektrodendraht (20) so geführt ist, daß er beim Auf­ wickeln auf die Aufwickelspule (40) ebenso wie beim Abwickeln von der Ablaufspule (22) immer in derselben achsnormalen Ebene läuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Meßeinrichtung (70) eine Meßrolle (72) aufweist, die achsparallel zur Ablaufspule (22) axial freiverschiebbar gelagert ist und eine den Elektrodendraht (20) führende Ring­ rille aufweist, und
• - die Meßeinrichtung (70) ferner Sensoren (76, 78) aufweist, die bei Auslenkungen der Meßrolle (72) von einer normalen Axial­ stellung Korrektursignale an den Verschiebeantrieb (60) abgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (76, 78) induktive Näherungsschalter sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb (60) einen Servomotor (62) und eine Gewindespindel (66) aufweist.