DE2625349A1

DE2625349A1 - Vorrichtung zum fuehren mindestens einer elektrode fuer das funkenerosive oder elektrochemische schneiden von werkstuecken

Info

Publication number: DE2625349A1
Application number: DE19762625349
Authority: DE
Inventors: Beat Kilcher; Herbert Ruh; Bernd Dr Schumacher; Werner Dr Ullmann
Original assignee: Agie Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles SA
Priority date: 1975-11-10
Filing date: 1976-06-04
Publication date: 1977-05-12
Also published as: IT1067998B; JPS5259397A; US4242556A; GB1563907A; DE2625349C2; BR7605531A; FR2330494A2; SE7608439L; JPS614626A; SE411718B; JPH0238331B2; CH585086A5; FR2330494B2

Description

PATENTANWALTS:

DIcT. :-.H LEWINSKY

H NZ-JO* CHJMHUBER

REINER PRIETSCH ^ ¹^

MÖNCHE N 2 1 2625349

GOTTHARDSTR.81 „ 3.

AG für industrielle Elektronik

AGIE Losone bei Locarno Losone

Zusatz zur deutschen Anmeldung P 22 30 917.7

Vorrichtung zum Führen mindestens einer Elektrode für das funkenerosive oder elektrochemische Schneiden von Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen mindestens einer drahtförmigen oder bandförmigen Elektrode für das funkenerosive oder elektrochemische Schneiden von Werkstücken, welche Vorrichtung eine durch zwei Führungsköpfe definierte Arbeitsstrecke enthält, wobei die Elektrode von der Versorgungsseite über den einen Führungskopf der Arbeitsstrecke zugeführt wird und von der Arbeitsstrecke über den anderen Führungskopf zur Entsorgungsseite abgeführt wird, wobei zum Konstanthalten der Zugkraft der Drahtelektrode oder der Bandelektrode im elastischen oder plastischen Deformationsbereich ihres Materials folgende Bauteile vorgesehen sind:

- eine Treibrolle und eine Andruckrolle, welche an der Versorgungsseite angeordnet sind, transportieren die Elektrode über den einen Führungskopf zur Arbeitsstrecke mit einer konstanten Geschwindigkeit,

- eine Treibrolle und eine Andruckrolle, welche auf der Entsorgungsseite angeordnet sind, transportieren die Elektrode von der Arbeitsstrecke über den anderen Führungskopf zur Entsorgungsseite mit einer grösseren konstanten Geschwindigkeit oder mit einem konstanten Drehmoment und mit einer der gewünschten Dehnung der Elektrode angepassten Geschwin-

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Das funkenerosive oder elektrochemische Schneiden von Werkstücken mittels drahtförmigen oder bandförmigen Elektroden erfolgt in einer Arbeitsstrecke, in der die Elektrode durch zwei Führungsköpfe in geometrischer, eindeutiger Ausrichtung gegenüber dem Werkstück geführt werden muss und in der sie durch eine konstante longitudinale Zugspannung gerade gehalten wird. Der bei der Bearbeitung entstehende Verschleiss an der Elektrode wird ausgeglichen durch eine kontinuierliche Zuführung von neuem, unverschlissenem Elektrodenmaterial aus einem Vorrat (Versorgung), während die verbrauchte Elektrode auf der anderen Seite (Entsorgung) der Arbeitsstrecke abgelegt wird.

Die Draht- oder Bandelektrode, im folgenden nur noch Draht genannt, wird bei diesen Bearbeitungen bevorzugt benutzt, um durch funkenerosive oder elektrochemische Bearbeitung aus Werkstücken sehr komplizierte prismatische Konturen auszuschneiden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich der Genauigkeit gestellt werden. Aus diesem Grunde wird der Vorgang meistens nicht mehr manuell gesteuert, sondern bevorzugt durch eine, mit der Maschine verbundene numerische Steuerung.

Die hohen Anforderungen an die Arbeitsgüte solcher Anlagen führen naturgemäss auch zu besonders hohen Ansprüchen bezüglich der Führungsgüte und Zugspannungsgleichmässigkeit des Drahtes in der Bearbeitungszone. Aus diesem Grunde sind gegenüber bekannten Spul- und Wickelsystemen bereits verbesserte Einrichtungen angemeldet worden, wie sie in der Anmeldung P 22 30 917.7 bereits geschützt worden sind. Merkmal dieser Anmeldung ist es, dass durch die Einführung von zwei Klemmrollenpaaren die Arbeitszone der Maschine abgeschirmt wird von den störenden Einflüssen, die von der Versorgungsseite und der Entsorgungsseite her auftreten können. Eines der erwähnten Klemmrollenpaare wird gemäss der zitierten Erfindung benutzt um die Drahtlaufgeschwindigkeit

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vorzuwählen. Das zweite Klemmrollenpaar hat einen Antrieb, der drehmoment-geregelt ist und der dazu dient, die vorgewählte Zugspannung in der Arbeitsschleife geregelt beizubehalten. Ausführungen dieser Art haben in der Praxis gezeigt, dass die Zugspannung des Drahtes bei diesem Verfahren mit einer Gleichmässigkeit von + 5% erreicht werden kann. Dabei spielt die Regelträgheit des kraftgeregelten Motors eine Rolle und wirkt sich störend aus, dass der Antrieb zum Abzug des Drahtes ausser durch die Kräfte der Arbeitsschleife auch von der Entsorgungsseite her mit zwar kleinen, aber nicht vernachlässxgbaren Kräften beansprucht wird.

Aufgabe der neuen Erfindung ist es, unter Beibehaltung des Entkopplungsprinzips mit zwei Rollenpaaren eine weitere Verbesserung der Abkopplung zu erreichen und eine Gleichmässigkeit der Drahtzugkraft zu erreichen, dass die Schwankungen unter 1% des eingestellten Zugkraftwertes bleiben. Die verbesserte Erfindung soll gleich-zeitig eine Unterdrückung von Störungen erlauben, die in der Arbeitsschleife dadurch entstehen, dass der verbrauchte Draht auf dem Drahtführungskopf der Auslaufseite durch schwankenden Reibungskoefizient zu Kraftschwankungen führt. Mit den vorgenannten Massnahmen soll insbesondere die Arbeitsqualität der funkenerosiven oder elektrochemischen Schneidanlagen verbessert werden. Durch die neue Erfindung kann als technischer Fortschritt aber gleichzeitig auch eine wesentliche Verminderung des mechanischen und elektrischen Bauaufwandes erreicht werden, weil alle in der Zeichnung dargestellten Einrichtungen für die Veränderung von Klemmkräften zwischen den Rollen und die elektronischen Einrichtungen für die Ansteuerung eines zweiten Motortyps entfallen können.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass:

- beide Klemmrollenpaare durch Motoren drehmomentstarr und mit vorwählbarer Geschwindigkeit angetrieben sind, so dass die Arbeitsstrecke der Elektrode unbeeinflusst ist von der

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• δ.

Versorgungsseite und der Entsorgungsseite der Elektrode;

- eine Belastungseinrichtung zum Belasten der Elektrode zwischen dem an der Versorgungsseite vorgesehenen Rollenpaar und der Arbeitsstrecke angeordnet ist, wobei die vor der Arbeitsstrecke angeordnete Belastungseinrichtung die Elektrode in der Arbeitsstrecke auf Zugspannung beansprucht und einen Stromkreis beeinflusst zum Feinregulieren der Zufuhrgeschwindigkeit des auf der Versorgungsseite vorgesehenen Rollenpaars, um die durch die Belastung hervorgerufene Dehnungslänge der Elektrode auszugleichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt mit einer Bezifferung entsprechend der Anmeldung P 22 30 917.7 die Drahtelektrode 1, die auf der Versorgungsseite durch das Klemmrollenpaar 4 und 3 zugeführt wird, welches über ein Getriebe 6 von dem Motor 5 drehmomentstarr und mit vorwählbarer Geschwindigkeit angetrieben wird. Nach dem Durchlaufen der Arbeitszone 9 zwischen den Führungsköpfen 7 und 8 wird der Draht in dem zweiten Klemmrollenpaar 10, 11 aus der Arbeitszone gefördert und dem Entsorgungssystem (nicht gezeichnet) zugeführt. Die Rolle 10 wird dabei ebenfalls über ein Getriebe 13 und einen Motor 14 drehmomentstarr und mit gleichbleibender vorwählbarer Geschwindigkeit angetrieben. Die Vorwahl der Geschwindigkeit erfolgt durch die Eingabe 231 am Steuergerät 230 für die Motoren 5 und 14. Zur Einstellung der benötigten Zugkraft in der Arbeitsschleife wird gemäss der Erfindung hinter den Zuführrollen des Drahtes vor der Bearbeitungszone eine Umlenkrollenanordnung 220 und 223 eingeführt, von denen die Rolle 220 verschieblich gelagert ist und durch ein Gewicht 221 belastet wird. Die Kraft dieses Gewichtes 221, das in seiner Grosse entsprechend den Betriebsbedürfnissen gewählt werden kann, bestimmt damit die herrschende Drahtspannung in der Arbeitsschleife. Diese Drahtspannung ist bei einer reibungsarmen Ausführung der Führungselemente sehr gleichmässig und ungestört vorhanden und kann

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auch nicht mehr beeinflusst werden durch Reibungsschwankungen des verschlissenen Drahtes auf dem Arbeitskopf 8 beim Auslauf aus der Bearbeitungsstrecke 9. Durch den konstanten Antrieb des Klemmrollenpaares 10 und 11 über die Getriebereduktion mit dem Motor 14 werden diese Einflüsse auf Zugkraftschwankungen in der Strecke von 8 bis zu der Rolle 10 begrenzt. Auch die Restkraftschwankungen von der Entsorgunsseite können nicht in die Arbeitsschleife eindringen, weil das Klemmrollenpaar 11 und 10 nunmehr drehmomentstarr angetrieben ist.

Statt der längsverschieblichen Lagerung der Rolle 220 in den Lagern 224 sind natürlich auch beliebige andere mechanische Ausführungen wie die Führung in Membranfedern oder über Hebel anwendbar. Statt der Aufbringung der Spannkraft durch ein Gewicht 221 sind ebenfalls andere Systeme mit Gewichten an Uebersetzungshebeln (Prinzip der Waage) oder Federn oder elektromagnetischen/ hydraulischen und pneumatischen Mitteln möglich. Bei der Gestaltung solcher Lösungen ist besonderes Augenmerk darauf zu richten, dass durch die Verstellung der Rolle aufgrund der elastischen Verlängerung des Drahtes bei Einführung des Gewichtes keine Aenderung der beabsichtigten Kraftwirkung auftritt. Bei Systemen mit Hebelübersetzung muss darum insbesondere darauf geachtet werden, dass die Auslenkwinkel sehr klein bleiben.

Durch die Gewichtsbelastung der Rolle 220 in der Arbeitsschleife wird der zugeführte Draht 1 stets gedehnt, so dass die durch das Signal 231 voreingestllte Geschwindigkeit der Motoren 14 und 5 um einen kleinen Betrag unterschiedlich eingestellt werden muss, um diesen Längungsbetrag auszugleichen. Bei der bestehenden Einrichtung wird das dadurch erreicht, dass eine überlagerte Feineinstellung die Zuführgeschwindigkeit für das Klemmrollenpaar 3 und 4 mit Hilfe eines Regelkreises niedriger eingestellt wird als die Abzuggeschwindigkeit des Klemmrollenpaares 11 und 10. Durch diese Regelung soll die Belastungsrolle 220 immer in gleicher Lage

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gehalten werden. Deshalb wird ein wegmessendes Element 222 mit der Lage dieser Rolle verbunden. Für diese Wegaufnahme

optische, kommen passive (z.B. Feinwiderstände, induktive^6Ser~1ta.pazitive Geber) oder auch aktive Fühler (z.B. Drehgeber) in Frage, deren Signalausgang 235 dazu benutzt wird, das von der Voreinstelleinrichtung 230 kommende Signal 232 in einer Schaltung 233 so fein zu variieren, dass das dem Motor 5 zugeführte Signal 234 eine um den entstehenden Dehnungsbetrag kompensierte Geschwindigkeit an den Klemmrollen 3 und 4 ergibt. Je nach gewähltem Gebertyp und Bedarf an präziser Lage für die Rolle 220 kann dabei das Signal 23 5 in einem Vorverstärker 236 auch so aufbereitet werden, dass es in der Schaltung 233 direkt verarbeitet werden kann.

Als technische Vorzüge der beschriebenen, neuen Lösung ergibt sich ausser einer sehr guten Dämpfung der durch Umlenkrollen und ReibSchwankungen oder Verschmutzungseffekte entstehenden Reststörungen in der Arbeitsschleife der Vorzug, dass auch die unterschiedlichen Dehnungen aufgrund zonenweiser schwankender Eigenschaften des zugeführten Drahtes (z.B. mehr oder weniger hart aufgrund seines Erzeugungsvorganges) gleichzeitig mit ausgeregelt werden.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Führen mindestens einer drahtförmigen oder bandförmigen Elektrode für das funkenerosive oder elektrochemische Schneiden von Werkstücken nach dem Hauptpatent, dadurch gekennzeichnet, dass:

- beide Klemmrollenpaare (3, 4, 10, 11) durch Motoren (5, 6) drehmomentstarr und mit vorwählbarer Geschwindigkeit angetrieben sind, so dass die Arbeitsstrecke (9) der Elektrode (1) unbeeinflusst ist von der Versorgungsseite und der Entsorgungsseite der Elektrode (1);

- eine Belastungseinrichtung (220, 221, 222, 223) zum Belasten der Elektrode (1) zwischen dem an der Versorgungsseite vorgesehenen Rollenpaar (3, 4) und der Arbeitsstrecke (9) angeordnet ist, wobei die vor der Arbeitsstrecke (9) angeordnete Belastungseinrichtung die Elektrode (1) in der Arbeitsstrecke (9) auf Zugspannung beansprucht und einen Stromkreis (233) beeinflusst zum Feinregulieren der Zufuhrgeschwindigkeit des auf der Versorgungsseite vorgesehenen Rollenpaars, um die durch die Belastung hervorgerufene Dehnungslänge der Elektrode (1) auszugleichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Belastungseinrichtung aus einer verschiebbaren Rolle . (220) und einer festen Rolle (223) besteht, um welche Rollen die Elektrode (1) geführt ist, wobei die verschiebbare Rolle (220) durch mindestens ein Gewicht (221) verschoben wird und die vor der Arbeitsstrecke (9) erfolgte Belastung der Elektrode (1) in der Arbeitsstrecke (9) als Zugkraft der Elektrode (1) wirkt.

709819/0582 oriqjnal inspected

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der verschiebbaren Rolle (220) Gewichte (221) angeordnet sind zum Aufbringen der Zugbeanspruchung auf die Elektrode (1),

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messorgan (222) an der Belastungseinrichtung vorgesehen ist zum Messen des Weges der Einrichtung.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messorgan als Potentiometer oder als ein magnetfeldabhängiger Widerstand ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Belastungseinrichtung (220, 221, 222, 223) und dem Motor (5) des auf der Versorgungsseite vorgesehenen Rollenpaars (3, 4) ein elektrischer Stromkreis (233,236) zum Steuern der Geschwindigkeit des Rollenpaars, mit welcher die Elektrode in Richtung Belastungseinrichtung zugeführt wird.

14. 5. 1976
Gp/rg/lf

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