-
Vorrichtung zum Halten einer Vielzahl von Elementen
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Halten einer Vielzahl
von Elementen, insbesondere eine Vorrichtung zum Halten einer Vielzahl von Elektroden
in einem Funkenerosionsgerät zur gleichzeitigen Einbringung einer Vielzahl kleiner
Löcher an einem Werkstück.
-
Elektrische Entladungsmaschinenbzw. Funkenerosionsgeräte wurden in
der Vergangenheit zur gleichzeitigen Herstellunq einer Vielzahl kleiner Löcher in
Zusammenhang mit einem breiten Spektrum von Werkstücken eingesetzt. Diese Geräte
verwenden eine Folge gesteuerter, elektrischer Entladungen, um Metall von der Oberfläche
des Werkstückes zu entfernen.
-
Genauer gesagt, ruft jede Entladung eine rasche Erhitzung einer geringen
Menge Metalls hervor, das dabei schmilzt und teilweise verdampft. Der Metalldampfdruck
verdrAntlt das flüssige Metall von der Werkstückoberfläche und in fließendes dielektrisches
Fluid, welches die geringe Metallmenge von dem Werkstück wegträgt. Die gesteuerten,
elektrischen Erìtladungen finden mit einer Folge oder Frequenz von iilvlicher weise
15 000 bis 30 000/sek statt.
-
wodurch kontinuierlich ein Entfernen von Metall von dem Werkstück
stattfindet. Da Metall kontinuierlich entfernt wird, bildet sich eine Vertiefung
aus, und die für die Entladung verwendete Elektrode wird näher an das Werkstück
gebracht, wodurch ein bestimmter Entladespalt eingehalten wird. In dieser Weise
wird dann das Material vor dem Werkstück so lange entfernt, bis die gewünschte Metallmenge
elektrisch abgetragen ist.
-
Es ist bekannt, eine Vielzahl gegenseitig isolierter Elektroden einzusetzen,
um gleichzeitig Metall von einer Anzahl nahe benachbarter Stellen zu entfernen.
Diese Ausführung eines Funkenerosionsgeräts umfaßt ein Bündel oder eine Vielzahl
gegenseitig isolierter Elektroden, die mittels einer Patrone festgeklemmt und getragen
und selektiv semeinsam gegen das Werkstück bewegt werden. Während der Durchführung
des Funkenerosionsverfahrens wird Material sowohl von der Elektrode wie auch von
dem Werkstück entfernt oder erodiert. Die Erosion der freien Enden der Elektroden
erfolgt während der Durchführung des verfahrens nicht bei allen Elektroden gleichmäßig.
Dementsprechend müssen am Ende des Bearbeitungsganges die freien Elektrodenenden
so ausgerichtet werden, daß sie wie zu Beginn des Bearbeitungsganges angeordnet
sind, damit während des nachfolgenden Bearbeitungsganges eine ausreichende Bearbeitung
erfolgen kann. Eine erneute Ausrichtung der Elektrodensjit:zen, oder die auf diesem
technischen Gebiet so bezeichnete Einrichtung des Vorschubs ("refeed) wurde durch
Lösen der Halterung bewerkstelligt, die die Elektroden an der Patrone festhielt,
danach wurden bestimmte Elektroden in Richtung auf das Werkstück soweit bewegt,
bis die gewünschte Ausrichtung in Bezug auf das Werkstück erfolgt war, und danach
wurden die Elektroden in der Patrone wieder
festgelegt.
-
In der Vergangenheit haben zum Stand der Technik gehörende Geräte
zur erneuten Ausrichtung oder Einrichtung des Vorschubs der Elektrodenenden im wesentlichen
erfolgreiche Ergebnisse hinsichtlich der erneuten Ausrichtung der Elektroden erbracht,
die im wesentlichen parallel in der gleichen Ebene liegen. Wenn die Elektroden in
der gleichen Ebene angeordnet sind, können die der Festlegung der Elektroden in
der Patrone dienenden Klemmvorrichtungen sehr einfach aufgebaut sein, sie umfassen
zwei flache, plattenförmige Teile oder ein Rollenpaar, zwischen denen die Elektroden
eingespannt werden. Die zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtungen sind aber
nicht vollständig erfolgreich hinsichtlich der Ausrichtung gewesen, wo die Elektroden
nicht in der gleichen Ebene lagen, sondern sich in einer dreidimensionalen Anordnung
befanden.
-
Diese und andere Ziele, dle im folgenden auftauchen werden, sind,
kurz gesagt, mit der vorliegenden Erfindung erreichbar, wobei in einem Ausführungsbeispiel
eine Vorrichtung zum Halten einer Vielzahl von Elementen ein einen Hohlraum einschließendes
Gehäuse umfaßt, wobei mindestens eines der Elemente in den Hohlraum hineinragt.
Innerhalb des liohlraums wird ein hydrostatisch kompricaierbares Fluid ein9setzt,
und es sind Mittel in - - -dem Hohlraum vorgesehen, die aufgrund der Einwirkung
des hydrostatischen Drucks des Mediums eine Kraft zur Halten bzw. Klemmen des Elements
liefern.
-
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels einer
Zeichnung erläutert. Es zeiten
Fig. 1 eine schematische Darstellung
eines elektrischen Funkenerosionsgeräts, Fig. 2 in gegenüber der Darstellung in
Fig. 1 vergrößertem Maßstab eine schematische Teilansicht des Geräts nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt des Geräts gemäß Fig. 2, gegenüber dieser in vergrößertem
Maßstab, und Fig. 4 einen Querschnitt entlang einer Linie 4-4 in Fig. 3.
-
Aus Fig. l ist schematisch ein erfindungsgemäßes Funkenerosionsgerät
10 ersichtlich. Eine Zahnstange 12, die mit einem beweglichen Tisch oder einem Träger
14 verbunden ist, erhält einen Vorschub über ein Zahnrad 16 entsprechend einer von
einem Motor 18 über ein Getriebe 20 gelieferten Antriebskraft. Ein selektiv lösbarer
Elektrodenhalter 22 ist fest auf dem Träger 14 befestigt und nimmt eine Vielzahl
von Elektroden 24 auf, die durch den Elektrodenhalter 22 bis zu einer Stelle nahe
einem Werkstück 26 hindurchragen.
-
Während des Bearbeitungsvorgangs wird das Werkstück 26 auf einem feststehenden
Tragklotz 28 befestigt und befindet sich in einem Bad fließenden, dielektrischen
Fluids, das über eine Düse 30 zugeführt wird. Das Werkstück 26 ist über eine elektrische
Leitung 32 an einen positiven Anschluß galvanisch angeschlossen, und der elektrische
Kreis wird dadurch geschlossen, daß man jede Elektrode 24 über elektrische Leitungen
34 galvanisch mit einem negativen Anschluß verbindet.
-
Während des Betriebs des Funkenerosionsgeräts 10 bewegt der Motor
18 und damit die Zahnstange 12 den Träger 14 in Richtu;,g auf das Werkstück 26.
Wenn die freien Enden einer jeden
Elektrode 24 eine vorbestimmte
Entfernung oder einen Zwischenraum zum Werkstück 26 erreichen, wird die elektrische
Funkenerosion durch Einschalten des elektrischen Kreises in Tätigkeit gesetzt, um
Metall von dem Werkstück 26 zu entfernen. Wenn Metall von dem Werkstück 26 entfernt
ist, bewegt der Motor 18 den Träger 14 und die Elektroden 24 auf das Werkstück 26
zu, damit der vorerwähnte Spalt zwischen jedem Ende der Elektroden 24 und dem Werkstück
26 erhalten bleibt. In dieser Weise wird die Bearbeitung des Werkstücks 26 so lange
durchgeführt, bis die gewünschte Metallmenge entfernt ist, und dann der Motor 18
dazu eingesetztlden Träger 14 und die Elektroden 24 von dem Werkstück 26 zurückzuziehen.
-
Da während der Bearbeitung die Elektrodenerosion ungleichmäßig verläuft,
sind nach dem Ende der Bearbeitung die freien Enden der Elektroden 24 nicht mehr
gegenseitig ausgerichtet. Damit während der nachfolgenden Bearbeitung die elektrische
Funkenerosion an allen Elektrodenenden gleichzeitig beginnt, müssen die Elektrodenenden
gegenseitig ausgerichtet werden. Die Ausrichtung wird durch Lösen des Elektrodenhalters
22 zum Halten der Elektroden 24 erreicht, wobei das Lösen soweit erfolgt, daß die
Elektroden 24 von dem Elektrodenhalter 22 zwar noch getragen werden, edoch gegenüber
diesem verschiebbar sind.
-
Der Träger 14 und der Elektrodenhalter 22 werden dann in Richtung
auf das neue Werkstück (oder eine entsprechende Fläche) bewegt. Da die Elektroden
24 lose auf den Elektrodenhalter 22 sitzen, werden sie auch in Richtung auf das
Werkstück bewegt. Während dieser Bewegung wird ein erstes Elektrodenende das neue
Werkstück (oder dessen betreffende Fläche) berühren, wodurch ein weiterer Vorschub
dieser
Elektrode verhindert wird, wodurch sich diese Elektrode
gegenüber dem Elektrodenhalter 22 verschiebt, sofern dieser weiterbewegt wird. Eine
weitere Bewegung bringt ein zweites Elektrodenende in Kontakt mit dem Werkstück
26, wobei jene Elektrode 24 gegenüber dem Elektrodenhalter 22 verschoben wird. In
dieser Weise werden alle Elektroden 24 in Kontakt mit dem neuen Werkstück gebracht.
Sobald die letzte Elektrode 24 in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wurde, sind
alle Elektroden ausgerichtet, und der Elektrodenhalter 22 kann alle Elektroden 24
festlegen, so daß jede weitere Bewegung zwischen dem Elektrodenhalter 22 und den
Elektroden 24 vermieden wird. Der Träger 14 und damit die Elektroden 24 werden dann
etwas von dem Werkstück zurückgezogen, damit der oben erwähnte dielektrische Spalt
geschaffen wird und das elektrische Funkenerosionsverfahren des neuen Werkstücks
durchgeführt werden kann.
-
Aus Fig. 2 geht eine gegenüber der Darstellung gemäß Fig. 1 vergrößerte,
schematische Teilansicht des Trägers 14 und des Elektrodenhalters 22 hervor. Letzterer
umfaßt ein hohles, im wesentlichen fluiddichtes Gehäuse 36 für die Aufnahme der
Elektroden 24 und ist dafür ausgelegt, ein unter hydrostatischem Druck stehendes
Medium aufzunehmen, das als Fluid über eine Leitung 37 zugeführt wird, die mit einer
Quelle zur Lieferung eines hydrostatischen Drucks in Gestalt einer Pumpe 39 verbunden
ist. Die Vielzahl der Elektroden 24 ist in einer dreidimensionalen Anordnung untergebracht.
Wie weiter unten noch beschrieben werden wird, ist es möglich, durch gezielte Druckerhöhung
im Medium oder Fluid innerhalb des Gehäuses 36 ein Halten der dreidimenbionalen
Anordnung der Elektroden 24 zu erreichen.
-
Aus Fig. 3 geht eine schematische Teilansicht in vergr8Bertem Maßstab
einer Elektrode 24 in Bezug auf das Gehäuse 36
hervor. Letzteres
umschließt einen Hohlraum 38, in den das vorerwähnte Medium eingeschlossen ist.
Das Gehäuse 36 schließt paarweise fluchtende Öffnungen 40, 42 ein, die jeweils durch
paarweise parallel zueinander stehende Wandungen 44 und 46 in dem Gehäuse 36 durchdringen.
Ein zylindrisches, längliches und steifes Hohlteil oder ein Klemmring 48 ragt durch
die Öffnung 40, durch den Mohlraumm hindurch und endet neben der Öffnung 42 der
Wandung 46.
-
Ein zweites, zylindrisches und steifes Hohlteil oder ein Klemmring
50 sitzt in der Öffnung 42 der Wandung 46. Die Klemmringe 48 und 50, die einstückig
ausgeführt sein können, umfassen Innenflächen 49 bzw. 51, die im wesentlichen zentral
angeordnete Längskanäle 52 bzw. 54 umgrenzen sowie miteinander fluchten und für
die Aufnahme einer einen Elektrode 24 gedacht sind, die durch das Gehäuse 36 )iindurchläuft.
Die Längskanäle 52 und 54 weisen einen etwas größeren Durchmesser als dem Durchmesser
der EleR 24 auf.
-
Aus der Fig. 4 geht in Verbindung mit Fig. 3 hervor, daß das feste
Teil oder der Klemmring 48 ein abgesetztes Stück 56 umfaßt, in das ein beweglicher
Einsatz oder ein Segment 58 eingreift. Letzteres umfaßt eine Innenfläche 60 zur
Begrenzung des Längskanals 52 und entspricht in komplementärer Weise der Gestalt
der Elektrode 24, die darin aufgenommen werden muß.
-
Bewegliche oder flexible Mittel in Form eines hohlen, zylindrischen,
dünnwandigen und flexiblen Teils oder einer Membrane 62 ist zwischen das Fluid im
Hohlraum 38 innerhalb des Gehäuses 36 und der Elektrode 24 angeordnet. Genauer gesagt
dient die Membrane 62 dazu, die Klemmringe 48 und 50 rundum dicht und im wesentlichen
koaxial abzuschließer und
reicht durch die Öffnung 40 innerhalb
des Hohlraums und durch die Öffnung 42 hindurch. An ihren Enden ist die Membrane
62 zwischen dem Klemmring 48 und den Wandungen der Öffnung 40 sowie zwischen dem
Klemmring 50 und der Wandung der Öffnung 42 eingespannt. Auf diese Weise eingespannt,
bildet die Membrane 62 eine Abdichtung, die ein Ausdringen des Fluids aus dem Hohlraum
38 innerhalb des Gehäuse 36 über die Öffnungen 40, 42 verhindert. Ferner besteht
die flexible Membrane 62 aus elektrisch isolierendem Material, da sie die Klemmringe
48, 50 von dem Gehäuse 36 trennt, wodurch eine galvanische Trennung zwischen dem
Gehäuse 36 und den Klemmringen 48 und 50 sichergestellt ist.
-
Auf diese Weise ist dann auch jede Elektrode 24 von anderen Elektroden
24 elektrisch isoliert.
-
Die gegenüber dem Fluid dichte Membrane 62 bildet eine Barr.iere zwischen
der Elektrode 24 und dem Medium in dem Hohlraum 38 im Gehäuse 36. Die Elektrode
24 ist von den steifen Klemmringen 48 und 50 umgeben, wobei jeweils eine solche
Anordnung zwischen der Elektrode und der flexiblen Membrane 62 liegt. Die Membrane
62 verhindert, daß die Klemmringe 48 und 50 sowie die Elektrode 24 in direkten Kontakt
mit dem Fluid in dem Hohlraum 38 im Gehäuse 36 kommen.
-
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben. Wenn
die Durchführung des Ftunkenerosionsverfahrens sich in dem Stadium befindet, in
dem die Elektroden festgelegt werden Sollen, dann wird daß im Wohlraum 38 im 6ehause
36hunter hydrostatischen Druck gesetzt. Die Membrane 62 tabt unter der Einwirkung
des hydrostatischen Drucks eine Kraft auf die Elektrode 24 zum Halten derselben
aus. Genauer gesagt, wegen des Drucks des Mediums im Hohlraum 38 im +/befindliche
Medium
Gehäuse 36, der auf die Fläche der Membrane 62 einwirkt,
wird eine Kraft in Richtung auf die Elektrode 24 erzeugt.
-
Da die Membrane 62 flexibel ist, bewegt sie sich in die Nähe des abgesetzten
Stücks 56 des Klemmrings 48 in Richtung auf die Elektrode 24. Beim.Auslenken der
Membrane 62 stößt diese an das Segment 58 im Stück 56 an und bewegt das Segment
58 in Richtung auf die Elektrode 24 zu, wobei die Innenfläche 60 des Segments 58
oder Einsatzes an der Elektrode 24 zur Anlage kommt. Dementsprechend bewirkt der
in dem Hohlraum 38 vorhandene Druck des Fluids auf der Fläche der Membrane 62 eine
Kraft, die zur Durchbiegung der Membrane 62 führt. Das Segment 58 oder ein Einsatz
ist in Abhängigkeit von der Verformung der Membrane 62 zum Zweck des Haltens der
Elektrode 24 zwischen der Innenfläche 60 des Segments 58 und der Innenfläche 49
des Klemmrings 48 beweglich.
-
Auf diese Weise wird dann die Elektrode 24 gegen Bewegung.
-
gegenüber dem Gehäuse 36 festgeklemmt. Das Festklemmen der Elektrode
24 an der Innenfläche 49 des Klemmrings 48, an den die elektrische Leitung 34 angeschlossen
ist, führt zu einem Kontakt zwischen der Elektrode 24 und dem Klemmring 48. Dieser
Flächenkontakt bildet einen ausgezeichneten galvanischen Kontakt zwischen dem Klemmring
48 und der Elektrode 24, so daß der oben erwähnte elektrische Kreis geschlossen
wird. Wie oben schon erwähnt, isoliert die flexible Membrane 62 jede Elektrode 24
von den anderen Elektroden elektrisch. Dieses Merkmal ist wichtig, da in der Praxis
die Funktionsfähigkeit einer jeden Elektrode 9n Zusammenhang mit dem elektrischen
Kreis nachgeprüft werden kann. Durch die separate Isolierung einer jeden Elektrode
von den anderen, kann ihre Beschaffenheit bzw.
-
Unversehrtheit nachgeprüft und ein eventuelles Versagen
überwacht
werden.
-
Wenn bei der Durchführung des Funkenerosionsverfahrens die Vorrichtung
in einem Zustand ist, in dem die Elektroden 24 gelöst werden sollen, dann wird der
hydrostatische Druck des Fluids vom Hohlraum 38 im Gehäuse 36 genommen.
-
Durch Beseitigung des Drucks verschwindet die Kraft an der flexiblen
Membrane 62, wodurch das Segment 58 bzw.
-
der Einsatz seine Klemmwirkung gegenüber der Elektrode 24 verliert.
Wenn der Druck aus dem Hohlraum im Gehäuse 36 nicht mehr besteht, kann die Vielzahl
der Elektroden 24 gegenüber dem Gehäuse 36 verschoben werden, und die Elektroden
24 können wie oben beschrieben ausgerichtet werden.
-
Erfindungsgemäß können die Elektroden in dreidimensionaler Anordnung
gemäß Fig. 2 angeordnet werden, wobei eine Klemm-bzw. Haltevorrichtung gemäß den
Fig. 3 und 4 eingesetzt werden kann. Mit dieser Vorrichtung kann jede der großen
Anzahl der Elektroden 24 gleichzeitig und genau lediglich durch Erhöhung des hydrostatischen
Drucks in dem Hohlraum im Gehäuse 36 festgelegt werden. Da jede einzelne der Vielzahl
von Elektroden mit den oben erwähnten Klemmringen, Einsätzen bzw. Segmenten und
der flexiblen Membrane versehen ist, kann durch gemeinsamen Einsatz eines Fluids
die Stärke der Klemmkraft an jeder Elektrode unabhängig von der Klemmkraft anderer
Elektroden eingestellt werden. Dieses Merkmal stellt eine bemerkenswerte Verbesserung
gegenüber Vorrichtungen aus dem Stand der Technik dar, wo Toleranzänderungen zwischen
den Elektroden und der gemeinsamen Klemmvorrichtung zu voneinander unabhängigen
Klemm- bzw.
-
Haltenkräften an verschiedenen Elektroden fUhren wird.
-
Diese bekannten Vorrichtungen mit ihren Toleranzabweichungen würden
hohe Klemmkraft an manchen Elektroden und geringe
Klemmkraft an
anderen Elektroden in der Anordnung bewirken. Dementsprechend schafft die vorliegende
Erfindung eine bemerkenswerte Verbesserung gegenüber Vorrichtungen aus dem Stand
der Technik.
-
Leerseite