DE3620965A1 - Verfahren um die lage eines metallteiles auf einer funkenerosionsmaschine zu sichern, vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens und anwendung desselben - Google Patents
Verfahren um die lage eines metallteiles auf einer funkenerosionsmaschine zu sichern, vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens und anwendung desselbenInfo
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Description
Die durchgehende Automatisierung einer Werkzeug
maschine oder einer ganzen Werkstatt für Funkenerosion
verlangt, dass sowohl das zu bearbeitende Werkstück wie
auch die als Werkzeug dienende Elektrode durch bewegliche
Träger gehaltert und transportiert werden, wobei die Ver
bindung zwischen den Teilen und der Halterung absolut
starr sein muss. Beim Ausschneiden mittels eines Drahtes
muss eine solche Verbindung auch das Abfallstück halten,
das von einem Rohling getrennt wurde, um einerseits Span
nungen und Verformungen kurz vor dem vollständigen Abtren
nen zu vermeiden, und um andererseits zu verhindern, dass
das abgetrennte Stück am Ende des Arbeitsganges herunter
fällt. Die beweglichen Träger müssen ausserdem folgende
Funktionen erfüllen: Abtransport des Abfalles und Trans
port des Rohlinges bei Aenderung der Bearbeitungsweise,
beispielsweise beim Uebergang vom Schneiden mit einem Draht
zum Absenken mittels einer Elektrode. Eine weitere sehr
wichtige Operation ist das Fassen eines Teiles von einer
einzigen Seite her, um es von einem Ort zum anderen zu be
fördern.
Es ist das Ziel der Erfindung, die obgenannten
Operationen mittels eines einzigen Befestigungssystemes zu
bewerkstelligen, und zwar mit einer gegenüber bekannten
Lösungen erhöhten Präzision und Zuverlässigkeit.
Zu diesem Zweck ist die Erfindung wie in den
Ansprüchen 1, 9 und 16 beschrieben, definiert. Die haupt
sächlichsten Vorteile der Erfindung gehen aus der folgen
den Beschreibung hervor, es ist darüberhinaus aber zu be
merken, dass die Erfindung von besonderem Vorteil für mit
Funkenerosion arbeitenden Werkstätten ist, die beispiels
weise sowohl Schneidmaschinen mit Drahtelektroden wie auch
Werkzeugmaschinen zum Absenken von Massiven Elektroden ver
wenden. In solchen Fällen kann ein erster Träger das zu
bearbeitende Werkstück halten, während ein zweiter Trä
ger ein Absenkwerkzeug hält. Jeder dieser Träger ist dann
vorgesehen, um ein Teil, sei es das Werkstück, sei es das
Werkzeug, zwischen seiner Arbeitsstellung und einer Tran
sitstellung zu transportieren. Von dieser Transitstellung
aus wird das betreffende Teil von einem Roboter übernommen,
der es in ein Magazin schafft. Die umgekehrte Beförderung
vom Magazin zur Arbeitsstelle wird dann mit denselben Ele
menten durchgeführt. Um die Anzahl Bearbeitungsarten zu
erhöhen, kann der Träger des Absenkwerkzeuges eingerichtet
sein, um bezüglich zweier zueinander senkrechter Achsen
zu rotieren, oder um Rotations- und Translationsbewegungen
durchzuführen.
Die Erfindung sei nun anhand der Zeichnung durch
die Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform,
Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt durch einen
Positionierungsfinger,
Fig. 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen,
und
Fig. 5 eine Ausführungsform, welche die Halte
rung und die Manipulation eines Abfallstückes ermöglicht,
welches bei der Bearbeitung eines Rohlings entstanden ist.
In der besonders einfachen Ausführung der Fig.
1 wird ein zu bearbeitendes Werkstück 1 zwischen zwei Trä
gern 2 und 3 gehalten, wobei nur letzterer einen Finger 4
aufweist, der als Absenkelektrode dient, um in der oberen
Fläche des Werkstückes 1 eine Vertiefung auszunehmen.
Die Träger 2 und 3 werden durch Arme 6 und 7 ge
tragen, deren gegenseitigerAbstand mittels eines Motores
5 verändert werden kann, wobei dieser Motor durch einen
funkenerosiven Prozess gesteuert wird, welcher es gestat
tet, den Finger 4 um einen gewissen Betrag in das Werk
stück 1 abzusenken. Ein Leitung 9 führt eine Bearbeitungs
flüssigkeit bis zu einem Kanal, welcher den Träger 3 und
den Finger 4 durchläuft, um den zwischen diesem Finger und
dem Werkstück 1 befindlichen Raum mit Flüssigkeit zu ver
sorgen. Es zeigt die Fig. 1 schematisch die Hauptelemen
te, die für ein funkenerosives Absenken notwendig sind,
nämlich:
Ein Impulsgenerator 8, Leitungen 14 und 15, um
die Impulse über den unteren Arm 2 resp. über den Finger 4
zum Werkstück 1 zu bringen, und eine Schaltung 16 zur Re
gulierung des Spaltes, welcher während der Funkenerosion
den Finger vom Werkstück 1 trennt. Die Hauptbestandteile
des Impulsgenerators 8 sind eine Spannungsquelle 11, ein
monostabiler Vibrator 12 und ein Schalter 13. Alle diese
Organe und Schaltungen sind bekannte Elemente, die auf
übliche Art zusammengefügt sind, um den Finger 4 mittels
Funkenerosion in das Werkstück 1 abzusenken. Zu diesem
Zweck ist es auch notwendig einen Fluss von Verarbeitungs
flüssigkeit zwischen dem Finger 4 und dem Werkstück 1 auf
recht zu erhalten. Zur Vereinfachung und Klarheit der
Zeichnung sind die Organe, welche der Versorgung mit Flüs
sigkeit und der Erneuerung derselben dienen in der Figur
ausgelassen worden, da sie dem Fachmann wohlbekannt sind.
Wenn man, unter Verwendung des Fingers 4 als
Absenkelektrode, eine hinreichend tiefe Vertiefung erhal
ten hat, wird die Funkenerosion unterbrochen und fallwei
se werden die Träger 2 und 3 einander noch etwas näher
gebracht, damit sie das Werkstück 1 zwischen sich einklem
men. Es ist dann dieses Werkstück 1 bezüglich der Träger
2 und 3 mit grösster Präzision und Zuverlässigkeit posi
tioniert. Dadurch ist sichergestellt, dass während einer
darauffolgenden Verarbeitung des Werkstückes (mittels an
derer, in der Zeichnung nicht dargestellter funkenerodie
render Werkzeuge) jede simultane Bewegung beider Träger
das Werkstück 1 auf genau kontrollierter Weise positionie
ren wird, und zwar mit praktisch ebenso grosser Genauig
keit wie die Arme selbst. Die gleichzeitige Verschiebung
beider Träger kann beispielsweise mittels zweier, synchro
nisierter Translationsmotore 18,19 bewerkstelligt werden,
welche dazu dienen die Arme 6 und 7 zu verlängern und zu
verkürzen; die Arme können auch unter der Einwirkung eines
Drehmotores 20 um denselben Winkel geschwenkt werden. All
dies erlaubt natürlich eine sehr präzise Verarbeitung. Die
gegenseitige Verriegelung zwischen den zwei Trägern einer
seits und dem zu verarbeitenden Werkstück auf der anderen
Seite kann noch dadurch verbessert werden, dass man den
unteren Träger 2 mit einem (in der Figur nicht gezeigten)
Finger versieht, der ähnlich demjenigen des oberen Trägers
ist, und indem man diesen zweiten Finger benützt, um auch
in der unteren Fläche des Werkstückes eine Vertiefung aus
zunehmen.
Falls man des weiteren nicht nur eine äusserst
exakte Positionierung des Werkstückes verlangt, sondern
auch dass diese Positionierung nach einem vorübergehenden
Lösen der Verbindung zwischen dem Werkstück und den Trä
gern exakt wieder reproduzierbar ist, wie dies gelegent
lich bei komplizierten Verarbeitungen notwendig sein kann,
dann genügt es, mindestens einen Finger mit einem nicht
kreisförmigen Querschnitt zu versehen, so dass das Werk
stück bezüglich dieses Fingers nur eine kleine Anzahl von
Orientierungen einnehmen kann, wenn es mit diesem Finger
in Eingriff steht. Dasselbe kann natürlich erreicht werden,
indem man auf der einen oder auf beiden Seiten des Werk
stückes mindestens zwei Finger - und entsprechende Vertie
fungen - verwendet.
Die Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten einer
besonderen Ausführungsform eines Fingers. Dieser Finger 4
verjüngt sich von seiner Basis her in Richtung auf sein
freies Ende, in dessen Nähe der Finger einen isolierenden
Teil 21 aufweist. Wenn der Finger als Funkenerosionselek
trode dient und das Werkstück 1 bearbeitet, d.h. sich in
Richtung des Pfeiles F in das Werkstück hineinarbeitet,
wird der isolierende Teil 21 schliesslich auf dem Werk
stück 1 aufliegen. Es geschieht dies wegen der Verjüngung
des Fingers und weil sein isolierender Teil kein Material
vom Werkstück abträgt, und daher die durch den lei
tenden Teil des Fingers geschaffene Vertiefung nicht ver
breitert. Wenn weiterhin Funkenimpulse erzeugt werden,
nachdem der isolierende Teil des Fingers das Werkstück be
rührt, wird letzteres weiter erodiert, bis der Verarbei
tungsspalt 22 asymptotischen Wert erreicht; danach hört
die Funkenerosion auf, da der Finger wegen des Aufliegens
seines isolierenden Teiles nicht weiter in das Werkstück
hineindringen kann. Man kann den Druck des Fingers gegen
das Werkstück verstärken, sei es mit Hilfe des Servomotors
5, welcher während der Funkenerosion den Vorschub des Fin
gers bewirkt, sei es durch Verwendung einer (nicht darge
stellten) Rückholfeder, die den oberen und den unteren
Träger gegeneinander drängt.
In der Fig. 2 ist noch ein weiteres Mittel ge
zeigt, um, unabhängig der Wirkung eines zweiten, unter dem
Werkstück gelegenen Trägers, das Werkstück 1 gegen den
Finger 4 zu pressen. Zu diesem Zwecke ist auf der Leitung
9 eine Saugpumpe 23 vorgesehen, die in Richtung des Pfei
les P arbeitet. Mit dieser Pumpe kann man nach Beendigung
der Funkenerosion im Arbeitsspalt 22 einen Unterdruck er
zeugen, welcher das Werkstück 1 gegen den Finger drückt.
Dieser Druck kann verstärkt werden, indem man den Finger
so formt, dass eine grössere Unterdruckkammer entsteht
als durch den asymptotischen Arbeitsspalt bedingt.
Die Fig. 3, in welcher Elemente, die analog zu
denjenigen der vorangehenden Figuren sind, dieselben Re
ferenzzahlen tragen wie in jenen, zeigt eine Ausführungs
form mit einem Paar halbkugelförmiger Finger 34, 34′ und
35, 35′ auf jedem der beiden Träger 2, 3. Diese Finger
weisen keinen Zufuhrkanal für die Verarbeitungsflüssigkeit
auf und diese wird mittels Düsen 36, 37 aufgespritzt. Die
Relativbewegungen der Träger werden durch einen einzelnen
Servomotor 31 gesteuert, welcher durch den Funkenerosions
vorgang gesteuert ist und auf einen hydraulischen Druck
kolben 32 wirkt. Eine in diesem Kolben befindliche Rück
hohlfeder 33 bewirkt, dass das Werkstück 1 zwischen den
Trägern 2 und 3 eingeklemmt wird. In dieser Ausführungs
form ist die auf den Arbeitsspalt (oder auf die Funken
erosionsbedingungen in diesem Spalt) wirkende Regelschal
tung 16, welche den Servomotor 31 steuert, eingerichtet,
um die Werte der Parameter zu berücksichtigen, welche im
kleineren der beiden Arbeitsspalte herrschen.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, in wel
cher das Werkstück 1 nicht mehr zwischen zwei beidseits
des Werkstückes einander gegenüberliegende Finger geklemmt
ist, sondern wo die Finger 44, 45 das Werkstück in zwei
konvergenten Richtungen D und E aushöhlen, um danach das
Werkstück von einer einzigen Seite her fassen zu können.
Das Einspritzen von Verabeitungsflüssigkeit geschieht, wie
in der vorhergehenden Figur, durch getrennte Düsen 36, 37.
Wegen der schrägen Arbeitsweise der Finger 45,46 besitzt
jeder dieser Finger eigene funkensteuernde Schaltungen und
Vorschubsvorrichtungen, nämlich: Zum unteren Finger 44 ge
hören der Impulsgenerator 48, die Schaltkreise 46 für den
Arbeitsspalt und der hydraulische Servomotor 42, während
die entsprechenden Elemente 49,47 und 43 zum oberen Finger
45 gehören. Um eine grosse Verwendungsbreite zu erzielen
wird die Orientierung der die Finger tragenden Arme eben
falls durch zwei getrennte Motore bewerkstelligt, nämlich
40 für den unteren Arm und 41 für den oberen Arm. Natür
lich kann das Werkstück auch auf andere Weise von einer
einzigen Seite her ergriffen werden, beispielsweise mittels
zweier divergierender Finger, durch Verwendung von drei im
Dreieck liegender Finger usw.
Die Fig. 5 zeigt die Verwendung einer erfindungs
gemässen Vorrichtung, um den mittleren Teil 51 (im folgen
den einfachheitshalber als Abfall bezeichnet) zu stützen, der
durch funkenerosives Schneiden mittels einer zwischen einem
unteren Führungskopf 52 und einem oberen Führungskopf 53
gespannten Drahtelektrode vom Werkstück 1 abgetrennt wird.
Der Abfall 51 wird durch die Finger 54, 55 gehalten, wel
che auf Trägern 56, 57 fixiert sind. Ein Paar von Motoren
18, 19 ist vorgesehen, um die Arme, welche die Träger
tragen, auszufahren und einzuziehen. Ein Paar von Motoren
58, 59 steuert die vertikalen Bewegungen der Arme, wobei
die Motore jedes Paares für bestimmte Operationen synchro
nisiert werden können. Der Motor 20 steuert die gleichzei
tige Winkelbewegung beider Arme. Steuerkreise, welche in
der Zeichnung nicht dargestellt sind, gestatten es die Mo
tore so zu steuern, dass sie die die Träger tragenden Arme
derart bewegen, dass diese die Bewegungen der Führungsköpfe
52, 53 nicht behindern, während der Abfallteil 51 vom Werk
stück 1 durch Schneiden mittels einer Drahtelektrode ge
trennt wird. Nach vollendeter Trennung können die beiden
Arme durch synchrone Operation der beiden Motore 18, 19
nach oben verschoben werden, damit ein Roboterarm oder
eine ähnliche Vorrichtung das Abfallstück 51 ergreifen und
es aus der Arbeitszone entfernen kann.
Claims (19)
1. Verfahren, um während einer Bearbeitung durch
Funkenerosion die Lage eines Metallteiles auf einer mit
Funkenerosion arbeitenden Werkzeugmaschine zu sichern, da
durch gekennzeichnet, dass man mit mindestens einem, als
Absenkelektrode dienenden Finger durch Funkenerosion min
destens eine Vertiefung in mindestens einer Seitenfläche
eines zu bearbeitenden Werkstückes, eines von einem Roh
ling zu entfernenden Abfallstückes, oder eines Funkenero
sions-Werkzeuges einsenkt, und dann das Metallteil durch
Eingriff des Fingers in die Vertiefung festhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Metallteil durch den Eingriff von zwei
Fingern in zwei auf entgegengesetzen Seiten des Teiles
befindlichen Vertiefungen festgehalten wird, wobei jeder
Finger in eine von ihm geschaffene Vertiefung eingreift.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Lage durch zwei in verschiedenen Rich
tungen ausgerichtete Finger festgelegt wird, wobei jeder
in einer von ihm geschaffenen Vertiefungen eingreift, wel
che Vertiefungen auf derselben oder auf verschiedenen Sei
ten des Metallteiles angebracht sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass sich der Finger in Richtung seines freien
Endes verjüngt und im Abstand von diesem freien Ende einen
isolierenden Mantel aufweist, welche das Einsenken des Fin
gers durch Funkenerosion beendet, wenn der Mantel in der
Vertiefung aufzuliegen kommt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Teil zwischen zwei
Trägern gehalten wird, von denen mindestens einer einen
als funkenerosive Senkelektrode dienenden Finger aufweist
und dass man nach Ende des Absenkens die Trägeraufeinan
der zu bewegt, um das Metallteil einzuklemmen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Finger einen nicht-kreis
förmigen Querschnitt aufweist, derart, dass das mit diesem
Finger in Eingriff stehende Metallteil nur eine kleine An
zahl von Orientierungen gegenüber dem Finger einnehmen kann.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass man den Raum zwischen den
Oberflächen des Metallteiles und des Fingers mit
einer Bearbeitungs-Flüssigkeit durchspült, welche durch
einen im Finger ausgesparten Kanal fliesst, indem man
durch Anlegen eines Soges an den Kanal in besagtem Raum
einen Unterdruck gegenüber der Umgebung aufrecht hält.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass man den gegenseitigen Eingriff zwischen
Finger und Metallteil während des Transfers des letzteren
bis zur Bearbeitungszone und während seines Rücktranspor
tes bis zu einer ausserhalb der Werkzeugmaschine befindli
chen Stelle aufrechthält.
9. Vorrichtung, um während eines Bearbeitungsvor
ganges ein Metallteil auf einer Werkzeugmaschine zu posi
tionieren, gekennzeichnet durch mindestens einen metalli
schen, auf einem beweglichen Träger montierten Finger,
durch einen Spannungsimpulsgenerator, um zwischen dem Fin
ger und der Oberfläche des Metallteiles elektroerosive
Funken zu erzeugen, durch einen Servomotor, um die Funken
strecke während des Absenkens des Fingers in das Metall
teil auf eine bestimmte Länge zu halten, und durch Mittel,
um nach beendeter Funkenerosion den Finger gegen das Me
tallteil zu pressen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass sie zwei, gleichzeitig durch denselben Ser
vomotor aufeinander zu bewegliche Finger aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass sie zwei, in konvergierenden Richtungen
bewegliche und je durch einen Servomotor angetriebene Finger
aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass sich der Finger an seinem freien Ende ver
jüngt und dort einen nicht-kreisförmigen Querschnitt auf
weist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass sich der Finger an seinem freien Ende ver
jüngt und im Abstand von diesem Ende einen elektrisch iso
lierenden Ueberzug aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet
durch einen im Finger ausgesparten Absaug-Kanal und durch
eine Saugpumpe, um in dem zwischen Metallteil und Finger
befindlichen Raum einen Unterdruck zu erzeugen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet
durch Mittel, um den Finger und das damit im Eingriff
stehende Metallteil zwischen der Bearbeitungszone und
einer ausserhalb der Werkzeugmaschine befindlichen Stelle
in beiden Richtungen zu fördern.
16. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1,
um ein Metallteil während seiner Bearbeitung durch Funken
erosion zu halten.
17. Verwendung nach Anspruch 16, um ein Werk
stück zu halten.
18. Verwendung nach Anspruch 16, um ein von
einem Rohling zu entfernendes Abfallstück zu halten.
19. Verwendung nach Anspruch 16, um eine Absenk-
Elektrode während der Funkenerosion zu halten.
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