DE2052123A1

DE2052123A1 - Digitale Schaltungsanordnung für eine Erosionsmaschine

Info

Publication number: DE2052123A1
Application number: DE19702052123
Authority: DE
Original assignee: Agie Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles SA
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1970-10-23
Publication date: 1971-12-30
Also published as: SE392411B; CH513694A; DE2052123C3; AT305454B; FR2099848A5; ZA713622B; BE768959A; JPS5417989B1; DE2052123B2; NL7108732A; GB1331672A; CA935527A

Description

Digitale Schaltungsanordnung für eine Erosionsmaschine

Die Erfindung betrifft eine digitale Schaltungsanordnung für eine Erosionsmaschine zum Steuern einer relativen Bewegung zwischen einem Werkstück und einer Drahtelektrode durch Eingabe von auf einem Informationsträger gespeicherten Daten, welche in einem Stromkreis in die von der Achse der Drahtelektrode definierte Bahnkurve unter Berücksichtigung des Durchmessers der Drahtelektrode und der Breite des Arbeitsspaltes umgerechnet werden.

Bei den bekannten, programmgesteuerten Elektroerosionsmaschinen wird entweder eine Formelektrode oder eine Drahtelektrode verwendet. Auf einem Informationsträger, der ein Lochstreifen sein kann, sind die Daten der mit der Elektrode herzustellenden Werkstückfiguren in bekannter Weise aufgezeichnet. Eine elektrische Schaltungsanordnung steuert anhand dieser Daten die Form- oder Drahtelektrode. Diese numerische Steuerung wird hauptsächlich für das Führen einer Drahtelektrode verwendet. Da komplizierte Werkstückfiguren wie z.B. Stanzwerkzeuge oder Zahnräder für die Uhrenindustrie, die optische Industrie und den Apparatebau mit der Drahtelektrode hergestellt werden sollen, müssen ent-

109853/1081

sprechend hohe Anforderungen an die numerische Steuerung gestellt werden. Dies gilt besonders für die Erschliessung weiterer Anwendungsbereiche für die numerisch gesteuert· Drahtelektrode. Mit den bekannten Steuersystemen können diese hohen Anforderungen nicht erfüllt werden, da ihre Grundkonzeption nicht ohne Komplizierung der einzelnen Bauteile und Erhöhung der Herstellungskosten erweitert werden kann.

Ein Zweck der Erfindung ist darin zu sehen, dass eine Grundkonzeption der digitalen Steuerung im Baukastenprinzip geschaffen ist, deren einzelne Bauteile eine einfache Konstruktion aufweisen und in der Herstellung billig sind, wobei Zusatzbauteile für spezielle erosive Probleme in der Grundkonzeption mühelos und leicht eingesetzt bzw. eingeschaltet werden können. Hierbei handelt es sich nicht nur um das konische "Schneiden" von Werkstücken, sondern auch um die Vereinfachung der Programmierung bei sich wiederholenden Bahnkurven oder bei kongruenten Kurvenstücken, aus denen eine Bahnkurve zusammensetzbar ist.

Gemäes der Erfindung sollen nicht nur die Daten für die gewünschte Werkstückfigur bzw. Werkstückkontur verwendet werden, welche auf die Drahtachsenbahn der Drahtelektrode umgerechnet sind, sondern auch weitere Daten zur Steuerung der elektrischen Parameter (z.B. Strom, Spannung, Repetitionefrequenz, Breite, Pause der Impulse und/oder doppelte Impulse bzw. Zündimpulse) an dem oder an den Erosionsgeneratoren und zur Steuerung der Spülverhältnisse der dielektrischen Flüssigkeit verwendet werden.

Da bekanntlich die Arbeitsbedingungen während des erosiven Bearbeitungsvorganges sich ändern infolge der unkontrollierten Veränderungen der Zustände im Arbeitsspalt, kann mit einem weiteren Zusatz in der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung eine optimale Steuerung der relativen Bewegung

109853/1081

zwischen der Drahtelektrodenachse und dem Werkstück unter Berücksichtigung der Zustände im Arbeitsspalt bewerkstelligt werden.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch»

- einen Schaltungskreie , welcher Signale für die Bahnkurve und für das Einstellen eines bestimmten Winkele zwischen der Achse der Drahtelektrode und der Oberfläche des Werkstückes anhand der Daten des Informationsträgers erzeugt,

- mindestens einen Interpolator, welcher anhand der genannten Signale nach einem vorgegebenen Programm die Bahnkurve der Achse der Drahtelektrode und ihre Winkelstellung errechnet und mittels eines Interpolationsverfahrene Steuersignale auf Antriebsmotoren an mindestens einer Vorschubeinrichtung gibt,

- Rückwärtsspeichermittel, welche bei Auftreten einer Störung im Arbeitsspalt die Drahtelektrode eine bestimmte Strecke auf der gleichen Bahnkurve zurückführen, und

- einen Stromkreis zum Uebertragen der Daten für die Winkeleinstellung, die Steuerung der elektrischen Parameter an mindestens einem Erosionsgenerator und für die Steuerung der Spülverhältnisse der dielektrischen Flüssigkeit im Arbeitsspalt«

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Teil der Vorschubeinrichtung, welcher aus einem grossen und aus einem kleinen Kreuztisch besteht, sowie die Haltevorrichtung der Drahtelektrode,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eine andere Aueführungsform der Vorschubeinrichtung mit zwei gleich grossen Kreuztischen,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung die beiden Drahtführungen der Haltevorrichtung zur Erläuterung der Winkeleinstellung zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück,

109853/1081

Fig. 4 eine mit der Drahtelektrode geschnittene Werkstückfigur, und

Pig. 5 in Blockdarstellung die digitale Schaltungaanordnung.

Da der konstruktive Aufbau einer ElektroerosionBmaschine allgemein bekannt ist, wird hierauf nicht näher eingegangen.

Gemäss Pig. 1 ist der Kreuztisch 1 auf der Grundplatte 2 in der Richtung der y-Koordinate verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung erfolgt durch den Antriebsmotor 11, welcher mit dem Ausgang der in Pig. 5 gezeigten Schaltungsanordnung ver-

W bunden ist. Der in der Richtung der x-Koordinate verschiebbare Bewegungsteil 12 ist am Joch 13 angeordnet. Die Verschiebung erfolgt durch den Antriebsmotor 14, welcher mit dem Ausgang der in Pig. 5 gezeigten Schaltungsanordnung verbunden ist. Der zweite Kreuztisch 2 ist am Teil 12 des ersten Kreuztisches 1 befestigt und kann in den drei Koordinaten x^, y·, , z-, verschoben werden. Der Einfachheit halber sind nur die Antriebsmotoren 21, 22 für die Verschiebung in den Koordinaten ^xl' ^vl S^ezeiS^· ^ie Verschiebung in der z-Achse ist durch den Pfeil z-, angedeutet. Am Teil 22 des zweiten, kleinen Kreuztisches 2 ist die Drahtführung 31 angebracht, welche oberhalb des Werkstückes 33 vorgesehen ist. Am Teil 12 des ersten,

^ grossen Kreuztisches 1 ist die andere Drahtführung 32 angebracht, welche unterhalb des Werkstückes 33 vorgesehen ist. Das Werkstück 33 ist in bekannter Weise im Behälter 34 auf einer Unterlage 35 aufgespannt. Für die erosive Bearbeitung des Werkstückes 33 ist in dem Behälter 34 eine dielektrische Flüssigkeit vorgesehen. Die Drahtelektrode 36 besteht bekanntlich aus einem Draht von 20 bis 100 m. Länge, welcher auf nicht gezeigten Spulen aufgewickelt bzw. abgewickelt wird. Die Drahtelektrode bewegt sich bekanntlich während des erosiven Bearbeitungsvorganges in einer Richtung und wird durch entsprechende Führungsrollen, welche in der Fig. 1 nur angedeutet sind, so geführt, daes die Drahtelektrode zwischen den beiden Drahtführungen 31, 32

^109853/1081 BADORIGINAL

gespannt ist und die gewünschte Figur "bzw. Kontur aus dem Werkstück 33 herausschneidet. Die hierzu erforderlichen Bewegungen bewerkstelligen die Antriebsmotoren 11 und 14 des ersten Kreuztisches. Die Drahtelektrode 36 bildet in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel einen rechten Winkel zur Oberfläche des Werkstückes. In dieser Stellung schneidet die Drahtelektrode z.B. zylinderförmige Flächen. In der Fig. 5 ist die digitale Schaltungsanordnung gezeigt, welche aufgrund der auf einem Informationsträger gespeicherten Daten für die Bahnkurven, welche die Drahtelektrode abfahren soll, die Antriebsmotoren 11, 14 entsprechend steuert. Dies wird später näher erläutert. Mit dem bis jetzt beschriebenen Beispiel können alle beliebigen Bahnkurven mit der Drahtelektrode gefahren werden. Die Bahnkurven können auch erzeugt werden, wenn die Drahtelektrode 36 feststeht und das Werkstück 33 durch den Kreuztisch 1 bewegt wird. Es kommt also nur auf die relative Bewegung zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück an. Daher gelten auch die Ausführungen über die Bewegung der Drahtelektrode bei feststehendem Werkstück in gleicher Weise wie für die Bewegung des Werkstückes 33 bei feststehender Drahtelektrode. Mit dem beschriebenen Beispiel können Jedoch keine schrägen Schnittflächen erzeugt werden, wie sie z_eB. bei Kegelzahnrädern oder Stanzwerkzeugen verlangt werden. Zu diesem Zwecke ist die Haltevorrichtung der Drahtelektrode 36 mit ihrer einen Drahtführung 31 an dem zweiten, kleinen Kreuztisch angebracht. Durch entsprechendes Verschieben mittels der Antriebsmotoren 21, 22 in den Koordinaten x-j^ und/oder y·, erfolgt eine Winkeleinstellung der Drahtelektrode 36 zur Oberfläche des Werkstückes 33. Die Bewegungen zur gewünschten Winkeleinstellung werden aufgrund von Daten, welche entweder auf dem Informationsspeicher eingespeichert sind, oder von Hand eingegeben werden können, durch die Schaltungsanordnung in der Fig. 5 gesteuert. Dies wird später im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 5 näher beschrieben. Es ist auch ohne weiteres möglich, dass die Drahtelektrode 32 verschiebbar ist und die Drahtelektrode 31 fest-

109853/1081

steht. Es können auch beide Elektroden gemeinsam verschiebbar sein. Die Verschiebung des zweiten kleinen Kreuztisches 2 in der z-^-Koordinate ist dann zweckmässig, wenn der Abstand der beiden Drahtführungen 31, 32 verändert werden soll. Dies wird* im Zusammenhang mit der Fig. 3 näher beschrieben. Mit des beschriebenen Ausführungsbeispiel kann also jede beliebige Bahnkurve erzeugt werden, wobei die Schnittflächen der aus dem Werkstück geschnittenen Figur bzw. Kontur konische Schnittflächen hat. Der Winkel dieser koniechen Schnittflächen kann während der Erosion verändert werden, so dass Schnittflächen mit veränderlicher Konizität entstehen.

In der Fig. 2 sind zwei grosse Kreuztische 15, 16 gezeigt. Jeder dieser Kreuztische kann in den beiden Koordinaten χ und y verschoben werden. Wegen der besseren Verständlichkeit sind die Antriebsmotoren am Kreuztisch 15 mit 11 und 14 und die Antriebsmotoren am Kreuztisch 16 mit 21 und 22 bezeichnet. Diese Antriebsmotoren sind mit den entsprechend nummerierten Ausgängen der Schaltungsanordnung in Fig. 5 verbunden. Die Haltevorrichtung 3 für die Drahtelektrode 36 ist so angeordnet, dass die eine Drahtführung 31, welche oberhalb des Werkstückes 33 sich befindet, an dem in y-Richtung verschiebbaren Teil 17 des Kreuztisches 16 befestigt ist und die Drahtführung, welche unterhalb des Werkstückes 33 sich befindet, an dem in y-Richtung verachiebbaren Teil 18 des Kreuztiaches 15 befestigt ist. Die Drahtführung 31 kann in z-Richtung verschoben werden. Die Verschiebung kann entweder von Hand oder mit einem weiteren Antriebsmotor erfolgen. Die Steuerimpulse aus der Schaltungsanordnung der Fig. 5 bewegen die Drahtelektrode in dem Aueführungsbeispiel der Fig. 2 in der Weise, dass beide Drahtführungen 31, 32 gleichsinnig sich verschieben. Eine relative Bewegung der beiden Drahtführungen zueinander findet in diesem Falle nicht statt. In diesem Falle sind die Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22 parallel an den Ausgängen 11, der Schaltungsanordnung der Fig. 5 angeschlossen. Zur Erzeugung einer relativen Bewegung der beiden Drahtführungen 31,

10 9 8 5 3/1081

und somit zur Einstellung eines Winkels der Drahtelektrode zur Oberfläche des Werkstückes 33 sind die Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22 parallel an den Anschlüssen 11, 14, 21, 22 der Schaltungsanordnung der Fig. 5 angeschlossen, so dass die Antriebemotoren sowohl Steuersignale für die Bahnkurve als auch Steuersignale für die Konizität bzw. Winkeleinstellung erhalten. Die Konizität kann auch in diesem Ausführungsbeispiel während des Erosionsvorganges geändert werden, sofern solche Werkstückfiguren ausgeschnitten werden sollen. Wie bereits erwähnt, werden die Daten für die Winkeleinstellung in die Schaltungsanordnung der Fig. 5 entweder von Hand oder vom Informationsträger eingegeben. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 hat also die gleiche Wirkungsweise wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 1, unterscheidet sich jedoch nur im Konstruktiven.

Die Pig. 3 zeigt schematisch die beiden Drahtführungen 31_f der Haltevorrichtung 3 für die Drahtelektrode 36. Zwischen den beiden Drahtführungen ist das Werkstück 34 mit der Auflage gezeigt. Von den Bewegungsrichtungen in den drei Koordinaten sind nur die x- und z-Koordinate dargestellt« Damit die Drahtelektrode 36 eine eindeutige Lagerung erhält, sind die Stifte 37 an den Draht führungen 31, 32 vorgesehen. In der i'ig. 3 ist die Verschiebung der Stifte 37 der Drahtführung 31 in der. i^-Koordinate gestrichelt dargestellt. Durch diese x-j^-Verschiebung ändert sich der Winkel oc der Drahtelektrode 36 zur Oberfläche des Werkstücks 34 in gewünschter Weise. Eine Winkeländerung findet ebenfalls statt, wenn der Abstand B, welcher auch als Rachenweite bezeichnet wird, durch Verschiebung der Drahtführung 31 in die z-Koordinate vergröesert oder verkleinert wird. Es sei nun angenommen, dass der Stift 37 aus der mittleren Position in die rechte Position bewegt, wodurch der Winkel α sich ändert. Durch diese Winkeländerung ergibt sich zwangsläufig eine Aenderung der Bahnkurve auf der oberen Fläche und auf der unteren Fläche des Werkstückes 34. Diese Aenderung der Bahnkurven ist natürlich nicht erwünscht. Daher wird ein

109853/1081

theoretischer Schnittpunkt P z.B. an der unteren Werkettickflache angenommen. Die Winkeländerung hat daher eo eu erfolgen, dass die Drahtelektrode immer durch den theoretiechen Schnittpunkt P geht. Dies ist besonders wichtig, wenn während der Erosion der Winkel flt "der Konizität geändert werden soll. Die in den Fig. 1 und 2 beschriebenen vielfältigen Verschiebungsmöglichkeiten der beiden Drahtführungen 31, 32 erlauben das Einhalten der Bedingung Bewegen der Drahtelektrode auf der Bahnkurve dee theoretischen Drehpunktee P. Die Drahtelektrode beschreibt bei einer bestimmten Winkeleinstellung auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstückes zwei aequidistante Bahnkurven.

Zur Berücksichtigung des theoretischen Drehpunktes an der unteren Fläche des Werkstückes 34 ist der Abstand A von Bedeutung, welcher die Strecke zwischen der unteren Werkstückfläche und dem Auflagepunkt der DrahteJ,ektrode

36 am Stift 37 des Drahtarmes 32 angibt. Bekanntlich verschiebt Bich bei einer Verstellung des Winkele cc dieser Auflagepunkt zwischen der Drahtelektrode und dem Stift 37. Dieser Führungsfehler tritt auch auf, wenn statt der Stifte

37 eine andere Vorrichtung benutzt wird. Diese andere Anordnung kann z.B. ein Trichter sein, welcher kardanisch an den Drahtführungen 31, 32 aufgehängt ist. Dieser Führungsfehler der Drahtführungen wird in der Schaltungsanordnung der Fig. von Hand oder durch einen Informationsträger korrigiert. Die Rachenweite B beträgt z.B. 120 ram bis 50 mm je nach Werkstückhöhe. Der Abstand A beträgt z.B. 15 mm. Wenn zwischen dem Werkstück 34 und der Auflage 35 eine Platte angeordnet ist, muss die Dicke dieser Platte selbstverständlich berücksichtigt werden.

In der Fig. 4 ist eine Kontur 340 gezeigt, welche mit der Drahtelektrode entsprechend den eingegebenen Daten auf dem Informationsträger aus dem Werkstück 34 geschnitten wurde. Es sei angenommen, dass die Schnittflächen dieser Kontur

10 9 8 5 3/1081 _ßAD

an einigen Stellen konisch sind, was wegen der einfacheren Darstellung nicht besonders gezeichnet ist. An dieser Pigur soll erklärt werden, dass bei sich wiederholenden Schnittfiguren eine Vereinfachung der Programmierung der Schaltungeanordnung der Pig. 3 in der Weise vorgenommen werden kann, dass das Koordinatenkreuz x, y gedreht wird. Diese Drehung erfolgt nicht mit Hilfe der Kreuztische der Pig. I und 2, sondern mit Hilfe eines besonderen Schaltungsteiles in der Anordnung der Pig. 5· Die Werkstückkontur 340 der Pig. 4 besteht aus drei gleichen Einzelkonturen, welche um jeweils 120° zueinander versetzt sind. Der Informationsträger braucht daher nur die Daten für die Bahnkurve einer Einzelfigur zu enthalten. Der Befehl für die Drehung des Koordinatenkreuzes x, y kann entweder von Hand oder durch denselben oder durch einen anderen Informationsträger in die Schaltungsanordnung der Pig. 5 eingegeben werden. Gemäss Pig. 4 sind die Daten für die Bahnkurve der Einzelkontur von der Position 341 bis zur Position 342 auf den Informationsträger eingespeichert, Die Drahtelektrode 36 fährt diese Einzelkontur ab. Bei der Position 342 erfolgt durch den besonderen Schaltungsteil die Drehung des Koordinatenkreuzes um 120°. Wenn die Drahtelektrode 36 die Position 343 erreicht hat, erfolgt die Drehung des Koordinatenkreuzes x, y um weitere 120°. Die Drehung des Koordinatenkreuzes x, y kann selbstverständlich in jeder beliebigen Weise erfolgen, je nachdem welche Werkstückfigur mit der Drahtelektrode 36 geschnitten werden soll. Durch diese Massnahme wird die Programmierung bei sich wiederholenden Bahnkurven oder bei kongruenten Kurvenstücken, aus denen eine Bahnkurve zusammensetzbar ist, erzielt.

Im Folgenden wird die.digitale Schaltungsanordnung der Pig. beschrieben. Auf einem Informationsträger, welcher als Lochstreifen oder als Magnetband ausgebildet sein kann, sind in bekannter Weise die Daten gespeichert, welche die relative Bewegung zwischen der Drahtelektrode ^b und dem Werkstück 34 steuern. Selbstverständlich können auch Daten für andere Zwecke ge speichert .sein. Diebe t.is_!;n~

deren Daten werden im Folgenden noch erwähnt. Es sei nun angenommen, dass als Informationsträger ein Lochstreifen verwendet wird, dessen Daten bekanntlich blockweise von der Eingabe 100, welche im Ausführungsbeispiel ein Lochstreifenleser ist, in den Pufferspeicher 102 eingelesen werden. Von diesem Pufferspeicher gelangen die Informationen in einen Umkodierer 103» welcher dann vorgesehen werden muss, wenn die Informationen aus dem Lochstreifen digital umkodiert werden müssen. Die umkodierten Informationen gelangen nun in den als Korrekturrechner ausgebildeten Stromkreis 104. Der Korrekturrechner 104 berechnet aus den vom Lochstreifenleser 101 eingegebenen charakteristischen Punkte der gewünschten Werkstückkontur die entsprechenden charakteristischen Punkte der Bahn der Achse der Drahtelektrode 36. Dazu erhält er au3 der Handeingabe 107 die Werte des Durchmessers der Drahtelektrode 36 und der Breite des Arbeitsspaltes. Wenn erwünscht, können diese Angaben über Drahtdurchmesser und Spaltbreite als zusätzliche Information auf dem Lochstreifen gespeichert sein, so dass eine Handeingabe 107 nicht erforderlich ist. Diee ist z.B. der Fall, wenn bei der Massenherstellung von gleichen Werkstückkonturen der Drahtdurchnesser und die Spaltbreite vorgegeben sind. Die Auegangesignale des Korrekturrechners 104, welche die von der Achse der Drahtelektrode 36 wirklich gefahrene Bahnkurve angeben, gelangen nun auf den Konizitätsrechner 118, welcher den Winkel ä zwischen der Drahtelektrode 36 und dem Werkstück 33 errechnet. Hierzu erhält er aus der Handeingabe 121 die Daten für die Rachenweite B, welche sich nach der Dicke des Werkstückes richtet, den Abstand A und für den Winkel Ot (Fig. 3). Die Werte B, A₁Oc können auch als zusätzliche Information auf den Lochstreifen gespeichert sein. Die Ausgangssignale des Konizitätsrechners 118 werden auf die Interpolatoren 105 und 119 gegeben. Die Interpolatoren Bind gleich konstruiert. Jeder Interpolator errechnet anhand der Auegangssignale in einem ersten Abschnitt nach einem vorge-

'!09853/ 1 ü 3 1 BAD ORIGINAL

gebenen Programm die Bahnkurve der Achse der Drahtelektrode 36 sowie den Winkel ος der gewünschten Konizität. Als vorgegebenes Programm wird eine Gerade, ein Kreis, eine Ellipse, eine Parabel usw. bezeichnet. In dem vorgegebenen Programm sind die charakteristischen Punkte der geometrischen Figuren eingespeichert. Je nachdem, welche Bahnkurve die Drahtelektrode 36 fahren soll, werden, die entsprechenden Kurvenstücke der einzelnen geometrischen Figuren zusammengesetzt. Dies wird durch die Ausgangssignale aus dem Konizitätsrechner 318 bestimmt, welche z.B. für eine kreisförmige Bahnkurve aus dem Anfangs-iEndpunkt, Radius und eventuell aus dem Winkel Λ der Konizität bestehen können. Die hierdurch festgelegten Stücke der Bahnkurve werden in einem zweiten Abschnitt der Interpolatoren mittels eines der bekannten Interpolationsverfahren als Steuersignale auf die Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22 gegeben. Die zu diesen Antriebsmotoren gehörenden Kreuztische sind in der Fig. 5 symbolisch als Blöcke 1, 16 und 2, 15 dar* gestellt. Wie bekannt, arbeiten die Interpolatoren entweder nach der Festwertspeichermethode oder nach dem Suchschrittverfahren, welches auch als Iterationsinterpolation bekannt ist, oder nach dem DDa-Verfähigen, das als Digital Differential Analyzer bzw. als Näherungsverfahren bekannt ist. Aus diesem Grunde werden keine näheren Ausführungen zur Arbeitsweise des zweiten Abschnittes der Interpolatoren mittels dieser Interpolationsverfahren gemacht. In jedem Interpolator 1051 119 sind Speichermittel vorgesehen, welche die charakteristischen Punkte der Bahnkurven aufgrund der Ausgangssignale dee Konizitätsrechners 118 speichern. Wenn gewünscht, können auf diese Weise ein Kurvenstück oder mehrere aufeinanderfolgende Kurvenstücke, welche bekanntlich zu einer Bahnkurve zusammengesetzt werden, gespeichert werden. Diese Speicherung der Kurvenstücke bzw. des Kurvenstückes erfolgt aus dem Zweck, dass bei Auftreten einer Störung oder eines Kurzschlusses im Arbeitsspalt 111 das von der Drahtelektrode 36 zuletzt gefahrene Kurvenstück, dessen charakteristische Punkte im Interpolator gespeichert sind, in rückwärtiger Reihenfolge

109853/1081

interpoliert wird, so dass die Drahtelektrode 36 auf der aus dem oder aus den Stücken zusammengesetzten Bahnkurvt zurückgeführt wird. Die Störung im Arbeitsspalt 111 wird durch die Ueberwachungseinrichtung 110 festgestellt, weicht auf die einen Eingänge der Interpolatoren 105, 119 ein Störungeiignal gibt. Dieses Störungesignal bewirkt, dass die Interpolatoren keine weiteren Steuersignale auf die Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22 geben. Die Drahtelektrode fährt daher nicht weiter, sondern bleibt auf ihrer Position stehen. Weiterhin bewirkt das Steuersignal, dass die eingespeicherten charakteristischen Werte der Kurvenstücke, bzw. des Kurvenstückes, in rückwärtiger Reihenfolge vom zweiten Abschnitt der Interpolatoren interpoliert werden. Die Steuersignale dieser rückwärtigen Interpolation gelangen auf die Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22, so dass die Drahtelektrode 36 die gleiche Bahnkurve aurückfährt. Dieses Zurückfahren erfolgt so lange, bis die Ueberwachungseinrichtung 110 festgestellt hat, dass im Arbeitsspalt 111 die Störung bzw. der Kurzschluss behoben worden ist* Die Ueberwachungseinrichtung 110 gibt in diesem Falle ein weiteres Signal auf einen Eingang der Interpolatoren 105, 119, so dass die Interpolatoren solche Steuersignale auf die Antriebsmotoren geben können, wodurch die Drahtelektrode 36 wieder vorfährt, bis zu der Stelle, an welcher die Störung stattgefunden hatte. Wenn alles im Arbeitsspalt in Ordnung ist, beginnt die Erosion an dieser Stelle, so dass die Drahtelektrode weiter fortschreiten kann. Eine andere Ausführungeform der Rückwärtespeichermittel ist z#B. in der Fig. 5 gezeigt, Dort ist jedem Interpolator 105, 119 ein Rückwärtsspeicher 108, 122 zugeordnet. Jeder Rückwärtsspeicher speichert die interpolierten Steuersignale, welche, wie bereits erwähnt, auf die Antriebsmotoren gegeben werden. Wenn im Arbeitsspalt 111 eine Störung, wie z.B. ein Kurzschluss, durch die Ueberwachungseinrichtung 110 festgestellt wurde, wird die Ausgabe der Steuersignale auf die Antriebsmotoren der Kreuztische gestoppt, so dass die Drahtelektrode auf ihrer Position stehen bleibt. Wie bereits erwähnt, erfolgt dieses durch ein Störunge-

109853/1081

signal aus der Ueberwachungseinrichtung 110 auf einen Eingang der Interpolatoren. Das gleiche Störungssignal der Ueberwachungseinrichtung 110 gelangt aber auch auf die Eingänge der Rückwärtsspeicher 108, 122 und bewirkt, dass die zuletzt eingespeicherten Steuersignale in rückwärtiger Reihenfolge auf die Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22 der Kreuztische gegeben werden. Hierdurch fährt die Drahtelektrode 36 ein oder mehrere Kurvenstücke zurück. Es hängt von der Kapazität dieser Rückwärtsspeicher ab, wie gross die Strecke der zurückgefahrenen Bahnkurve sein kann. Normalerweise haben solche Rückwärtsspeicher eine begrenzte Kapazität von z.B. 500 bis 1000 Steuersignalen, welche auch als "Schritte" bezeichnet werden. Diese Schritte, welche die Antriebsmotoren ausführen, stellen eine Strecke von ein bis drei Millimeter dar, auf welcher die Drahtelektrode 36 zurückfahren kann. Die Kapazität der Rückwärtsspeicher kann selbstverständlich kleiner oder grosser sein. Wenn im Arbeitsspalt 111 alles in Ordnung ist, gibt die Ueberwachungseinrichtung 110 ein weiteres Signal auf die Interpolatoren und auf die Rückwärtsspeicher, so dass die Drahtelektrode bis zur Position vorfährt, wo die Störung stattgefunden hat und nach Wiederaufnahme der Erosion weitervorrückt.

Die im letzten Absatz beschriebenen Rückwärtsspeichermittel können also entweder in den Interpolatoren angeordnet sein oder als Rückwärtsspeicher den einzelnen Interpolatoren zugeordnet sein. Die unterschiedlichen Merkmale der beiden Ausführungsformen liegen darin, dass bei der Anordnung in den Interpolatoren die charakteristischen Punkte der Bahnkurve gespeichert werden und hiervon die Schritte bzWo die Steuerimpulse der gesamten rückzuführenden Bahnkurve berechnet werden, und dass der gesonderte Rückwärtsspeicher die einzelnen Schritte bzw. Steuerimpulse der gesamten rückzuführenden Bahnkurve speichert. Die Kapazität des Rückwärtsspeichers muss für eine bestimmte Strecke der "Rückwartabahnkurve" wesentlich grosser sein als bei der

1 0 9 8 h 1 ! ι 0 2 1

"Rückwärts-Interpolation". Der Rückwärtespeicher wird daher in den Fällen eingesetzt, in welchen nur einige Schritte der Antriebsmotoren zur Rückführung der Drahtelektrode 36 notwendig sind. Daher ist der Einsatz des Rückwärtsapeichere als wirtschaftlich zu bezeichnen. Beim "Bückwärts-Interpolieren" ist die Länge der "Rückwärtsbahnkurve¹¹ praktisch unbegrenzt. Wenn in der Fig. 5 nur die Rückwärtsepeioher 108, 122 eingezeichnet sind, so wird darauf hingewiesen, dass das "Rückwärts-Interpolieren" ebenfalls im Sinne der Erfindung liegt.

Zur Steuerung der bisher beschriebenen Vorgänge in der Schaltungsanordnung der Fig. 5 ist der Rechentaktgenerator

113 vorgesehen. Aus Gründen der Vereinfachung sind die Einflusslinien in der Fig. 5 nicht eingezeichnet worden. Der Rechentaktgenerator erhält aus dem Lochstreifenleser 100 über den Pufferspeicher 102 die für die Steuerung wichtigen Daten wie z.B. "Positionieren der Drahtelektrode an den Schnittanfang", "Programmanfang", "Programmende", "Unterbrechung", und Angaben über die Interpolationsart usw. Diese Zusatzinformation aus dem Lochstreifen, welche auch auf den symbolisch gezeigten Erosionsgenerator 114 gegeben werden, können durch die Handeingabe 112 geändert werden.

Die zusätzlichen Informationen wie Durchmesser der'Drahtelektrode 36, Breite des Arbeitsspaltee 111, Rachenweite B, Abstand A, Winkel cc, Einstellen oder Aendern der elektrischen Parameter an aem oder an den Erosionsgeneratoren 114, können, wie bereits erwähnt, auf dem Informationsträger gespeichert sein. In diesem Falle ist eine Schaltungsanordnung 116 vorgesehen, welche aus dem Pufferspeicher 102 die zusätzlichen Informationen erhält und an den Korrekturrechner 104, den Konizitätsrechner 118, die Erosionsgeneratoren

114 und die Ueberwachungseinrichtung 110 gibt. Wenn auf dem Informationsträger Daten für die Veränderung der Spülverhältnisse der dielektrischen Flüssigkeit in dem Arbeits-

10 9 8 5 3/1081

spalt 111 vorgesehen sind, gelangen diese Informationen über die Anordnung 116 auf ein entsprechendes Gerät, welches symbolisch im Block 114 ebenfalls untergebracht sein soll. Die früher beschriebenen Handeingaben 107, 112, 121 können durch die Anordnung 116 ganz oder teilweise ersetzt bew. ergänzt werden.

Die Ueberwachungseinrichtung 110 ist mit ihrem einen Eingang am Arbeitsspalt 111 angeschlossen und ermittelt die jeweiligen Zustände im Arbeitsspalt anhand der Spannung oder des Stromes oder der Frequenz. Diese Ueberwachungseinrichtung gibt entsprechende Steuerimpulse an die Interpolatoren 105, 119 zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit der Drahtelektrode 56. Die Ueberwachungseinrichtung beeinflusst auch die elektrischen Parameter, z.B. Strom, Spannung, Repetitionsfrequenz, Breite, Pause der Impulse und/oder doppelte Impulse bzw. Zündimpulse, an den oder an die Erosionsgeneratoren 114. Me Spülverhältnisse werden ebenfalls von der Ueberwachungseinrichtung beeinflusst. Mit der Handeingabe 115 kann die Ueberwachungseinrichtung 110 ergänzt werden.

In der Verbindungslinie zwischen dem Korrekturrechnar 104 und dem Konizitätsrechner 118 ist ein Stromkreis 117 vorgesehen, welcher die charakteristischen Daten eines Kurvenstückes bzw. einer Einzelkontur (Fig. 4) in die des um einen bestimmten Winkel gedrehten KurvenstückeB umrechnet. Dieser Vorgang kann entsprechend einer Lochstreifeneingabe mehrfach wiederholt werden. Hierdurch wird die Programmierung von Kurven stark vereinfacht. Die elektronische Teileinrichtung 117 ist zwischen den Punkten a und b der Verbindungslinie gestrichelt dargestellt, was bedeuten soll, dass diese Teileinrichtung wahlweise in den Verbindungszug einschaltbar ist. Die elektronische Teileinrichtung ist aus der Datenverarbeitungstechnik bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.

Die Führung der Drahtelektrode in bestimmte Bahnkurven muss nicht nur nach karthesi3chen Koordinaten erfolgen. Es können auch ohnr weiteres Polarkoordinaten verwendet werden,

10 9 8 5 3/1081 ÖAD ORiGlNAU

Claims

Patentansprüche

G Digitale Schaltungsanordnung für eine Eroeionemaechine sum Steuern einer relativen Bewegung zwischen einem Werkstück und einer Drahtelektrode durch die Eingabe von auf einem Informationsträger gespeicherten Daten, welche in einem Stromkreis in die von der Achse der Drahtelektrode definierte Bahnkurve unter Berücksichtigung des Durchmesser« der Drahtelektrode und der Breite des Arbeitsspaltes umgerechnet werden, gekennzeichnet durch:

- einen Schaltungskreis (118), welcher Signale für die Bahnkurve und für das Einstellen eines bestimmten Winkeis zwischen der Achse der Drahtelektrode (36) und der Oberfläche des Werkstückes (33) anhand der Daten des Informationsträgers erzeugt,

- mindestens einen Interpolator (105» 119)» welcher anhand der genannten Signale nach einem vorgegebenen Programm die Bahnkurve der Achse der Drahtelektrode (36) und ihre Winkelstellung errechnet und mittels eines Interpolationsverfahrens Steuersignale auf Antriebsmotoren (11, 14, 21, 22) an mindestens einer Vorschubeinrichtung gibt,

- Rückwärtsspeichermittel (108, 122; 105, 119), welche bei Auftreten einer Störung im Arbeitsspalt die Drahtelektrode (36) eine bestimmte Strecke auf der gleichen Bahnkurve zurückführen, und

- einen Stromkreis (116) zum üebertragen der Daten für die Winkeleinstellung, die Steuerung der elektrischen Parameter an mindestens einem Erosionsgenerator (114) und für die Steuerung der Spülverhältnisse der dielektrischen Flüssigkeit im Arbeitsspalt (111).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis (104), welcher die die Werkstückfigur darstellenden Daten unter Berücksichtigung des Durchmeesers

109853/ 1081

BAD ORlGlNAU

der Drahtelektrode (36) und der Breite des Arbeitsspaltee (111) in korrigierte Daten für die Bahnkurve umrechnet, mit einer Handeingabe (107) oder mit dem Stromkreis (116) verbunden ist zur Eingabe des Drahtdurchmessers und der Spaltbreite.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel als Rückwärtsspeicher (108, 122) ausgebildet sind, und jedem Interpolator (105» 119) ein Rückwärtsspeicher zugeordnet ist, wobei jeder Rückwärtsspeicher so eingestellt ist, dass er die Steuersignale speichert, die aus dem zugeordneten Interpolator auf die Antriebsmotoren (11, 14, 21, 22) gelangen und durch ein Störungssignal aus einer Ueberwachungseinrichtung (110), welche die Steuersignale aus dem Interpolator stoppt, die Steuerimpulse des letzten Stückes der Bahnkurve in rückwärtiger Reihenfolge auf die Antriebsmotoren gibt, wodurch die Drahtelektrode (36) eine bestimmte Strecke zurückfährt.
4. Schaltungeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel in jedem Interpofator (105_t 119) zum Speichern der charakteristischen Punkte der Bahnkurve angeordnet sind und so eingestellt sind, dass bei einem Störungesignal aus einer Ueberwachungseinriohtung (110), welche die Ausgabe der Steuerimpulse aus dem Interpolator für das weitere erosive Vorfahren der Drahtelektrode (36) unterbricht, die gespeicherten charakteristischen Punkte in rückwärtiger Reihenfolge interpoliert und auf die Antriebeeotoren (11, 14, 21, 22) gegeben werden, wodurch die Drahtelektrode (36) eine bestimmte Strecke zurückfährt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! daee eine ueberwachungseinrichtung (110) vorgesehen iet, welche bei Aenderungen der Zustände im Arbeitsspalt (111) die elektrischen Parameter dee Erosionigeneratore (114), die Rückwärtsepeicher (108, 122) und die Interpolatoren (105, 119) beeinflusst.

109853/108 1.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Korrekturrechner (104) und dem Konizitätsrechner (118) eine !Feileinrichtung (117) angeordnet ist tür Verschiebung des Koordinatenkreuzes.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung aus einen eriten, in mti Koordinaten verschiebbaren Kreuztisch (1) für den Voreohub der Drahtelektrode (36) auf der unter Berücksichtigung de· Durchmessers der Drahtelektrode und der Breite des Arbeitsspaltes (111) korrigierten Bahnkurve und aus einem «weiten, in mindestens zwei Koordinaten verschiebbaren Kreuztisch

(2) für die Winkeleinstellung besteht, wobei der zweite Kreuztisch an einem in einer Koordinate verschiebbaren Teil (12) des ersten Kreuztieches angeordnet ist (Pig. I).
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Kreuztisch (2) eine Haltevorrichtung (3) für die Drahtelektrode (36) mit je einer oberhalb und unterhalb des Werkstückes (33) vorgesehenen Drahtführung (31, 32) angebracht ist, wobei die beiden Drahtführungen relativ zueinander verschiebbar sind (Fig. 1).
9. Schaltungsanordnung naoh Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die eine Drahtführung (32) der Haltevorrichtung (3) am ersten Kreuztisch (1) und die andere Drahtführung (31) am zweiten Kreuztisch (2) angeordnet sind (flg. 1).
10. Schaltungsanordnung naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (3) der Drahtelektrode (36) je eine oberhalb und unterhalb dee Werketüoke· (33) vorgesehene Drahtführung (31» 32) enthält, wobei die obere Drahtführung an einem ersten, in mindestens zwei Koordinaten verschiebbaren Kreuztisch (16) und die andere Drahtführung einen zweiten, in zwei Koordinaten verschiebbaren Kreuztisch (15) angebracht ist (Yig. 2).

Op/r 2.Sept.1970

109853/1081