DE19619009C2 - Elektroerosionsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektroerosionsmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer Elektroerosion findet aufgrund elektrischer Ent­ ladung zwischen zwei Elektroden - von denen die eine ein zu bearbeitendes Werkstück ist und die andere ein Werkzeug bildet - ein Abtragungsvorgang statt. Die Elektroden sind aus elektrisch leitenden Werkstoffen, die in einer elekt­ risch nichtleitenden Flüssigkeit einander angenähert wer­ den. Eine angelegte Spannung löst bei genügend kleinem Ab­ stand der Elektroden eine Entladung aus. Die elektrische Energie wird unmittelbar an der Wirkstelle in thermische Energie zum Abtragen am Werkstück umgesetzt. Es erfolgen separate Entladungen mit einer hohen Folgefrequenz.

Elektroerosionsmaschinen weisen ein Maschinenbett, ein mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefülltes Arbeitsbecken, einen in diesem befindlichen Arbeitstisch sowie einen Gene­ rator und eine Steuereinheit auf. Der Generator und die Steuereinheit sind in einem Schaltschrank untergebracht, welcher über Versorgungsleitungen mit der restlichen Ma­ schine verbunden ist. Hierfür ist ein großer Stellplatz er­ forderlich; es muß eine Installation zum Verbinden der Ma­ schine mit dem Schaltschrank erfolgen. Während des Bearbei­ tens ragt der Elektrodenhalter oder der Werkzeugtisch aus der Grundabmessung der Maschine heraus.

Die Werkstücke werden auf einem Arbeitstisch aufgespannt. Der Arbeitstisch befindet sich in dem Arbeitsbecken, wel­ ches mit einem Dielektrikum gefüllt wird. Bei jedem Werk­ stückwechsel wird das Becken entleert und nach dem Aufspan­ nen wieder gefüllt. Da das Werkstück und die Elektrode in diesem Dielektrikum bis zu einem bestimmten Mindestmaß ein­ getaucht werden müssen und auf einer Maschine unterschied­ lich große Werkstücke bearbeitet werden, wird das Volumen des Arbeitsbeckens auf große Werkstücke ausgelegt. Nachtei­ lig ist hierbei, daß bei kleineren Werkstücken die Flüssig­ keitsmenge im Arbeitsbecken überdimensioniert ist. Die Fülldauer und die Entleerdauer sind bei kleineren Werk­ stücken zu lange.

Die gattungsgemäße DE 33 03 758 A1 zeigt eine Funkenerosi­ onsmaschine, bei der ein vertikal absenkbares Arbeitsbecken vorhanden ist. Diese Anordnung des Arbeitsbeckens kommt ei­ ner kompakten Bauweise zugute. Nachteilig bei dieser Ma­ schine ist, daß der Schaltschrank separat angeordnet ist. Eine rasche Installation am Einsatzort der Maschine ist nicht möglich, da beide Teile getrennt aufgestellt und aus­ gerichtet werden und anschließend verbunden werden müssen.

Die DE-Z: Jorissen, D.; Schulte, H.: Brennpunkt. In: VDI-Z 133 (1991), Nr. 9 - September, S. 36-46 betrifft Senk- und Drahterodiermaschinen mit insbesondere einen Spritzschutz gewährleistenden Kabinen und einem Maschinengestell in Po­ lymerbeton in dem Generator und Filtersystem zusammenge­ fasst sind.

Der CH-Katalog: AGIE; Agietron; "Senkerosion für alle An­ wendungen": AG für industrielle Elektronik, Schweiz, April 1986, zeigt eine Erosionsmaschine mit einzelnen separaten Untereinheiten, deren jede, wie beispielsweise der Schalt­ schrank, von einer separaten Kabine umgeben ist und daher in ihrem Inneren eine nur für diese Einheit verwendete Tragstruktur besitzt. Für andere Einheiten ist eine weitere eigene Tragstruktur erforderlich. Dies führt nachteilig zu einem höheren Platz- und Materialbedarf.

Die DE 36 01 961 C2 betrifft eine Funkenerosionsmaschine und insbesondere deren Arbeitsbehälter zum Unterbringen der Arbeitsflüssigkeit als solchem, ohne daß auf die Anordnung weiterer Untereinheiten der Funkenerosionsmaschine außer­ halb dieses Arbeitsbereiches eingegangen wird.

Den Abstracts der JP 05-104335 A und der JP 02-298431 A ist lediglich eine Einrichtung zum Abdichten des Arbeitsbehäl­ ters zu entnehmen.

Die DE 38 24 006 A1 betrifft eine Funkenerosionsmaschine mit feststehendem Maschinentisch, und insbesondere das Ar­ beitsbecken bzw. den Arbeitsbehälter und befaßt sich ledig­ lich mit der Abdichtung des Arbeitsbehälters gegenüber dem Maschinenbett.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Erosionsmaschine zu schaffen, welche kompakt ausgeführt ist und mit der eine rationelle Bearbeitung erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Elektroerosionsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Elektroerosionsmaschine weißt eine Metallstruktur auf, deren ein Gestell bildende Träger mehrere Aufgaben überneh­ men. Diese Struktur besteht aus einzelnen Metallträgern bzw. Metallstäben, die miteinander verbunden sind und die die Wirkung eines Faraday-Käfigs aufweisen. Die elektromag­ netische Strahlung der Maschine wird dadurch abgeschirmt. Durch die Verwendung eines solchen Gestelles, das die ein­ zelnen genannten Einheiten zu einer Gesamteinheit zusammen­ fasst, kann die Maschine kompakt ausgeführt werden. Maschi­ ne, Dielektrikumsgruppe und Generator sind in diesem Ge­ stell angeordnet, wobei keine zusätzlichen Stützstrukturen, wie etwa ein Schaltschrank, benötigt werden. Die erfin­ dungsgemäß vorgesehenen Träger dienen damit sowohl zur Fi­ xierung einer durch Abdeckbleche gebildeten Kabinenaußen­ haut mit den entsprechenden Schutzfunktionen als auch als Stützrahmen zur Aufnahme von Geräten. Die die Kabinenhaut bildenden Abdeckbleche können dann einfach an den Trägern angeordnet und von diesen entfernt, bzw. weggeklappt wer­ den, um die Elektroerosionsmaschine rasch am Einsatzort in­ stallieren zu können und auch um notwendige Wartungsarbei­ ten durchzuführen. Wird der Sockel aus robusten Trägern ge­ bildet, kann die komplette Maschine beispielsweise auf ei­ nem Gabelstapler befördert werden. Außerdem ergibt sich aus der kompakten Bauweise der Vorteil, daß die Maschine ein­ fach und rasch am Betriebsort installiert werden kann. In dieser Metallstruktur können weitere Zusatzgeräte unterge­ bracht werden, beispielsweise eine Feuerlöscheinrichtung oder eine Elektrodenwechseleinrichtung.

Das Werkstück wird auf einen Arbeitstisch aufgespannt, wel­ cher ortsfest mit dem Maschinenbett verbunden ist. Die Elektrode ist beispielsweise bei einer Senkerodiermaschine an einem Elektrodenhalter angeordnet, wobei der Elektroden­ halter in der horizontalen Ebene verstellbar ist.

Dadurch wird eine sehr stabile Bauweise bei großem Ver­ stellweg der Elektrode erreicht. Durch den feststehenden Arbeitstisch wird erreicht, daß die Aufspannung der Werkstücke größerer Dimensionen mit relativ hohem Gewicht erleichtert bzw. ermöglicht wird.

Der Arbeitstisch befindet sich in einem Arbeitsbecken, wel­ ches mit einer elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit, bei­ spielsweise destilliertem Wasser oder Petroleum, gefüllt ist. Das Arbeitsbecken ist vertikal gegenüber dem Arbeits­ tisch verstellbar, d. h. das Volumen ist veränderlich. Dies hat den Vorteil, dem Arbeitsbecken diejenige Flüssigkeits­ menge zuzumessen, die für ein bestimmtes Werkstück erfor­ derlich ist. Das bedeutet, daß beispielsweise bei kleineren Werkstücken eine geringe Flüssigkeitsmenge beim Bearbeiten vorhanden ist als bei größeren. Der Vorteil liegt darin, daß nur die tatsächlich benötigte Flüssigkeitsmenge im Ar­ beitsbecken bereitgestellt wird, die Auffüllzeit wird da­ durch auf ein Minimum beschränkt.

Wenn ein Werkstückwechsel erfolgt, muß zunächst die Flüs­ sigkeit abgelassen werden. Dies geschieht dadurch, daß eine um das Arbeitsbecken umlaufende druckbeaufschlagte Schlauchdichtung drucklos gemacht wird und die Flüssigkeit an der Dichtfuge in einen Sammelbehälter sehr rasch ab­ fließt. Gegenüber herkömmlichen Abflußöffnungen kann mit diesem Verfahren die Flüssigkeit wesentlich schneller abge­ lassen werden.

Das Arbeitsbecken wird nun abgesenkt, auf den Arbeitstisch können äußerst bequem Werkstücke auf diesem plaziert wer­ den.

Durch diese Ausgestaltung des Arbeitsbeckens und der Me­ tallstruktur kann ein vertikal verschiebbarer Sichtschutz einfach an der Metallstruktur um das Arbeitsbecken herum angeordnet werden. Mittels Gegengewichten kann dieser manu­ ell und einfach in Arbeitsposition gebracht werden.

Die im Arbeitsbecken befindliche dielektrische Flüssigkeit ist bei Verwendung von Petroleum brennbar. Um eine Gefähr­ dung für Personen und die Umwelt zu reduzieren, wird in der Elektroerosionsmaschine ein Feuerlöschsystem integriert. Über einen Feuermelder wird ein ausgebrochenes Feuer einer Steuereinheit gemeldet, die Steuereinheit öffnet einen mit Löschmittel gefüllten Behälter, wobei das Löschmittel über Leitungen an Düsen weitergeleitet und somit das Feuer ge­ löscht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung von den folgenden Zeichnungen beschrieben:

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eine Senkerodier­ maschine,

Fig. 2 die gleiche Ansicht wie Fig. 1 mit Werkzeughalter und Arbeitstisch

Fig. 3 die gleiche Ansicht wie Fig. 1 mit einem näher dargestellten Sichtschutz und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer integrierten Feuerlöscheinrichtung

In Fig. 1 ist eine Senkerodiermaschine in vereinfachter Form dargestellt. Die Senkerodiermaschine besteht haupt­ sächlich aus der Steuereinheit 2, dem Maschinenbereich 3 und dem Arbeitsbereich 4. Der Maschinenbereich 3 besteht im wesentlichen aus einem Maschinenbett und einem darauf ange­ ordneten verstellbaren Elektrodenhalter, der Arbeitsbereich 4 besteht aus einem Arbeitsbecken und einem Arbeitstisch, und ein Generator ist im vorliegenden Beispiel in der Steu­ ereinheit 2 integriert. Alle Bereiche oder Einzel-Einheiten sind zu einer Gesamteinheit zusammengefasst. Diese Gesamt­ einheit weißt eine metallische Metallstruktur auf, welche aus einzelnen Trägern 6 gebildet ist. Am Fuß der Metall­ struktur ist ein Sockel 7 angeordnet, welcher aus sehr sta­ bilen Trägern gebildet ist. Unter dem Sockel 7 sind Stütz­ füße 8 angeordnet. Damit ergibt sich zwischen Boden und Ma­ schine ein Luftspalt 9, in den beispielsweise die Aufnahme­ vorrichtung eines Gabelstaplers eingeführt werden kann. Die Stützfüße sind mittels einer Höheverstellung höhenverstell­ bar, um bei einer Maschineninstallation Unebenheiten des Bodens ausgleichen zu können. Die Maschine kann somit schnell und einfach waagrecht ausgerichtet werden. Die ein­ zelnen Träger 6 sind fest miteinander verbunden. Die Anord­ nung kann beliebig erfolgen. Beispielsweise können die Trä­ ger 6 um den Arbeitsbereich klappbar oder verschiebbar aus­ gebildet sein. Es besteht auch die Möglichkeit, diese Trä­ ger nicht anzuordnen. Zwischen den Trägern 6 werden Abde­ ckungen 10 angeordnet. Dort, wo es notwendig ist, bei­ spielsweise am Arbeitsbereich oder an Wartungsstellen, wer­ den verschiebbare oder klappbare Abdeckungen vorgesehen.

In Fig. 2 wird der Arbeitsbereich 4 näher gezeigt. Aus dem Maschinenbereich 3 ragt eine verstellbare Aufnahmevorrich­ tung 11 in den Arbeitsbereich 4, an welcher die Elektrode 12 angeordnet ist. Unterhalb dieser ist der Arbeitstisch 13, an welchem ein Werkstück 14 aufspannbar ist, vorgese­ hen. Der Arbeitstisch 13 ist in einem Arbeitsbecken 15, welches mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt ist, angeordnet. Dieses Arbeitsbecken 15 ist gegenüber dem Ma­ schinenbereich höhenverstellbar. Bei einer Höhenverstellung werden die drei äußeren Beckenwände vertikal verschoben. Die Abdichtung erfolgt über eine druckbeaufschlagte Schlauchdichtung, welche entlang der Dichtstelle gelegt wird.

Am oberen Rand des Arbeitsbeckens sind Überlauföffnungen 16 angeordnet, die den Füllstand des Arbeitsbeckens bestimmen. Das Arbeitsbecken wird je nach Werkstückgröße in eine be­ stimmte Arbeitsposition gebracht. Dazu werden die Daten des Werkstückes der Steuereinheit übermittelt, mit diesen Daten wird dann die Höhenverstelleinrichtung aktiviert.

Eine Ablauföffnung ist bei dieser Maschine nicht vorgese­ hen. Um das Arbeitsbecken zu entleeren, wird einfach die Schlauchdichtung drucklos gemacht, die Flüssigkeit läuft dann sehr rasch entlang der Dichtungsfuge in ein Auffangbe­ cken und wird dem Flüssigkeitskreislauf wieder zugefügt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist um das Arbeitsbecken herum ein Sichtschutz 17 angeordnet. Dieser ist ebenfalls verti­ kal verschiebbar. An den oberen, dem Maschinenbereich zuge­ wandten Ecken 18 sind Zugmittel in Form von Kettenstücken 19 fest angeordnet. Am anderen Ende der Kettenstücke 19 sind Gegengewichte 20 angeordnet. Die Kettenstücke 19 sind über zwei Umlenkzahnräder 21 geführt. Die Verschiebung er­ folgt manuell über zwei Hangriffe 31. Es ist auch möglich, einen Antrieb vorzusehen. Dies könnte beispielsweise durch Anschließen eines Motors an den Umlenkzahnrädern 21 erfol­ gen. Über einen Sensor 22 wird die Arbeitsposition an die Steuereinheit gemeldet. Mit diesem Signal wird die Bearbei­ tung freigegeben. Der Sichtschütz 17 kann bis unter den Ar­ beitstisch abgesenkt werden.

In Fig. 4 wird eine in der Maschine integrierte Feuerlösch­ anlage gezeigt. Über dem Arbeitstisch 13 ist ein Rauchmel­ der 23 angeordnet, welcher über eine Leitung 24 mit einem Rechnerelement 25 verbunden ist. Dieses Rechnerelement 25 schaltet bei einer Feuermeldung ein Öffnerventil 26, wel­ ches über eine Leitung 27 mit dem Rechnerelement 25 verbun­ den ist. Das Öffnerventil 26 ist mit einem Feuerlöscher 28 wirkverbunden. Wird der Feuerlöscher 28 durch das Öffner­ ventil 26 geöffnet, strömt Löschmittel des Feuerlöschers 28 über die Leitungen 29 an zwei trichterförmigen Düsen 30 aus. Die trichterförmigen Düsen 30 sind so ausgerichtet, daß das Löschmittel direkt auf den Arbeitsbereich zuströmt.

Claims (12)

1. Elektroerosionsmaschine mit den Einheiten: Maschinenbereich (3) mit einem Maschinenbett, einem mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefülltes und vertikal verstellbares Arbeitsbecken (15), in welchem ein Arbeitstisch (13) angeordnet ist, einer Steuerein­ heit (2) mit einem Generator, dadurch gekennzeichnet, dass alle Einheiten (2, 3, 13, 15) der Maschine zu einer Gesamteinheit zusammengefasst und von einer gemeinsa­ men Metallstruktur umgeben sind, welche einzelne, ein Gestell bildende Träger (6) aufweist.

2. Elektroerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass alle Einheiten (2, 3, 13, 15) auf einem gemeinsamen Sockel (7) angeordnet sind.

3. Elektroerosionsmaschine nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Sockel (7) aus Trägern besteht, welche eine höhere Festigkeit als die restlichen Trä­ ger (6) der Metallstruktur aufweisen und dass an der Unterseite des Sockels (7) höhenverstellbare Stützfüße (8) angeordnet sind.

4. Elektroerosionsmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, dass die Metallstruktur so aus­ gebildet ist, dass sie die Wirkung eines Faraday- Käfigs aufweist und somit die elektromagnetische Strahlung der Maschine abgeschirmt wird.

5. Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsbecken (15) auf ein auf das jeweils zu bearbeitende Werkstück ab­ gestimmtes Niveau einstellbar ist, um eine optimale Füllmenge zu erhalten.

6. Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsbecken (15) am oberen Rand Überlauföffnungen (16) aufweist, die den Füllstand des Arbeitsbeckens (15) bestimmen.

7. Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeitsab­ laßöffnung eine an der Dichtstelle des Arbeitsbeckens (15) gegenüber dem Maschinenbett angeordnete druckbe­ aufschlagte Schlauchdichtung ist, welche zum Ablassen drucklos machbar ist.

8. Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ablaufende Flüs­ sigkeit in einem unter dem Arbeitstisch (13) angeord­ neten Auffangbecken auffangbar ist und dem Flüssig­ keitskreislauf von dem Auffangbecken aus wieder zu­ führbar ist.

9. Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass um das Arbeitsbecken (15) herum ein Sichtschutz (17) angeordnet ist, der gegenüber dem Arbeitsbecken (15) vertikal verschiebbar ist.

10. Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichtschutz (17) manuell unter der Wirkung von Gegengewichten oder au­ tomatisch über einen Motor verstellbar ist.

11. Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsposition bzw. die Endlage des Sichtschutzes (17) durch einen Sensor erfaßbar ist und der Sensor ein Signal an die Steuereinheit (2) bei Erreichen der Arbeitsposition weiterleitet.

12. Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein automatisch steu­ erbares Feuerlöschsystem (23-30) in der Metallstruktur angeordnet ist.