DE3917785A1 - Drahtelektrode-vertikaleinstellverfahren und -vorrichtung fuer eine mit drahtschnitt arbeitende funkenerosionsmaschine - Google Patents

Drahtelektrode-vertikaleinstellverfahren und -vorrichtung fuer eine mit drahtschnitt arbeitende funkenerosionsmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung für eine mit Drahtschnitt arbeitende Funkenerosionsmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung eines bekannten Verfahrens zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung für eine mit Drahtschnitt arbeitende Funkenerosionsmaschine. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen (1) eine Drahtelektrode; (2) eine Drahtelektrodenvorratsspule; (3) eine Drahtelektrodeaufwickelspule; (4) eine untere Führungsrolle; (5) eine obere Führungsrolle; (6) eine untere Drahtführung; und (7) eine obere Drahtführung. Die Drahtelektrode (1) wird mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit von der Drahtelektrodevorratsspule (1) über die untere Führungsrolle (4), die untere Drahtführung (6), die obere Drahtführung (7) und die obere Führungsrolle (5) zur Drahtelektrodeaufwickelspule (3) geführt, so daß sie auf letzterer aufgewickelt wird. Ist beispielsweise die Drahtelektrode (1) ein Messingdraht mit 0,2 mm Durchmesser, so wird im allgemeinen auf sie eine Zugkraft von 8 N bis 15 N (800 bis 1500 g) ausgeübt.
Ferner bezeichnet in Fig. 1 das Bezugszeichen (8) eine Drahtführungsantriebseinheit, um es der oberen Drahtführung zu gestatten, sich zweidimensional in Richtung der U-Achse und der V-Achse in einer horizontalen Ebene zu bewegen. Die Drahtführungsantriebseinheit wird dazu verwendet, um ein (nicht dargestelltes) Werkstück in erforderlicher Weise abzuschrägen.
Das Werkstück wird fest mittels einer Klemmvorrichtung an einen Bearbeitungstisch (10) festgehalten, der zweidimensional in Richtung einer X-Achse und einer Y-Achse in einer Horizontalebene bewegbar ist.
Eine Meßeinheit (12) für die Senkrechtstellung der Drahtelektrode ist am Bearbeitungstisch (10) vorgesehen. Die Meßeinheit (12) umfaßt einen am Bearbeitungstisch befestigten Körper (14) sowie ein oberes Kontaktelement (15) und ein unteres Kontaktelement (16), die mit dem Körper (14) derart gekoppelt sind, daß sich das Kontaktelement (15) über dem Kontaktelement (16) befindet und sie parallel zueinander liegen, so daß sie elektrisch in Kontakt mit der Drahtelektrode (1) gebracht werden können. Ferner ist die Meßeinheit (12) für die Senkrechtstellung der Drahtelektrode so ausgeführt, daß die Linie, die einen oberen Kontakt (151) und einen unteren Kontakt (161) verbindet, die jeweils an den Enden des oberen Kontaktelements (15) und des unteren Kontaktelements (16) befestigt sind, senkrecht zum Bearbeitungstisch (10) verläuft.
Die Kontaktsignale des oberen Kontakts (151) und des unteren Kontakts (161) mit der Drahtelektrode (1) werden jeweils als ein oberes Kontaktsignal (20) und als ein unteres Kontaktsignal (21) einer numerischen Steuereinheit (18) zugeführt. Die numerische Steuereinheit (18) führt ein X-Achse-Antriebssignal (22) und ein Y-Achse-Antriebssignal (23) jeweils einem (nicht dargestellten) X-Achse-Antriebsmotor und einem (nicht dargestellten) Y-Achse-Antriebsmotor zu, die für den Bearbeitungstisch (10) vorgesehen sind, und führt jeweils ein U-Achse-Antriebssignal (24) und ein V-Achse-Antriebssignal (25) einem (nicht dargestellten) U-Achse-Antriebsmotor und einem (nicht dargestellten) V-Achse-Antriebsmotor zu, die für die Drahtführungsantriebseinheit vorgesehen sind.
Das bekannte Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung für eine mit Drahtschnitt arbeitende Funkenerosionsmaschine wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Fig. 2 zeigt eine Verfahrensweise zur Einstellung einer Drahtelektrode vertikal in Richtung der X-Achse. Die nachfolgende Beschreibung kann in gleicher Weise auf die Verfahrensweise der Einstellung einer Drahtelektrode vertikal in Richtung der Y-Achse verwendet werden.
Falls die obere Drahtführung (7) nach rechts längs der U-Achse gemäß Fig. 1 bewegt wird, so ist die Drahtelektrode (1) nicht vertikal, wie aus Fig. 2(a) hervorgeht. Das heißt, die Drahtelektrode (1) ist in Richtung der U-Achse geneigt, und sowohl der obere Kontakt (151) als auch der untere Kontakt (161) sind ohne Anlage an der Drahtelektrode (1).
Daher wird der Bearbeitungstisch (10) in Richtung der X-Achse vorwärtsbewegt, so daß der untere Kontakt (161) in Anlage mit der Drahtelektrode gelangt. Bei diesem Vorgang wird das untere Kontaktsignal (21) der numerischen Steuereinheit (18) zugeführt. Entsprechend wird, zu gleicher Zeit, wo der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode gelangt, der Bearbeitungstisch (10) angehalten. Darauf wird der untere Kontakt (161) geringfügig rückwärtsbewegt, bis er von der Drahtelektrode gemäß Fig. 2(b) gelöst ist.
Anschließend wird die obere Drahtführung (7) bewegt, beispielsweise 1 µm nach links längs der U-Achse gemäß Fig. 2(c), so daß die Drahtelektrode (1) angehoben wird.
Der Bearbeitungstisch (10) wird erneut in Richtung der X-Achse bewegt, und es wird festgestellt, ob der obere Kontakt (151) und der untere Kontakt (161) gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gelangt oder nicht gelangt sind; d. h. es wird festgestellt, ob das obere Kontaktsignal (20) und das untere Kontaktsignal (21) gleichzeitig an die numerische Steuereinheit (18) gelangt oder nicht gelangt sind. Wird entschieden, daß der obere und untere Kontakt nicht gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gekommen sind, so wird der in bezug auf Fig. 2(b) beschriebene Vorgang erneut durchgeführt, und anschließend wird der in Verbindung mit Fig. 2(c) beschriebene Vorgang erneut ausgeführt.
Wird entschieden, daß der obere und der untere Kontakt gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht wurden, so werden der Bearbeitungstisch, die Drahtelektrode etc. gemäß Fig. 2(d) positioniert. Jedoch wird zur Bestätigung der Bearbeitungstisch (10) eine vorgegebene Strecke rückwärtsbewegt und anschließend nach vorne, um zu bestimmen, ob der obere und untere Kontakt gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht oder nicht gebracht werden. Wird entschieden, daß der obere und untere Kontakt nicht gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht worden sind, so wird der Bearbeitungstisch gemäß Fig. 2(b) erneut zurückgesetzt und wiederum 1 µm bewegt, so daß die Drahtelektrode vertikal gehalten wird. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt, bis ermittelt wird, daß der obere und der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht worden sind. Wurde festgestellt, daß der obere und untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht worden sind, so werden die Drahtelektrode, der untere und obere Kontakt etc. gemäß Fig. 2(e) positioniert. Damit ist der Vorgang der Einstellung der Drahtelektrode (1) in Vertikalrichtung durchgeführt.
Falls die Drahtelektrode (1) relativ zur U-Achse nach links geneigt ist, so wird das vorausgehend beschriebene Verfahren gleichermaßen verwendet, um die Drahtelektrode (1) vertikal zu halten, mit der Maßgabe, daß in diesem Fall der obere Kontakt (151) zuerst in Anlage mit der Drahtelektrode (1) gebracht wird.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, ist das bekannte Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung bei einer mit Drahtschnitt arbeitenden Funkenerosionsmaschine in der Praxis knifflig und mühsam. Um festzustellen, ob der obere Kontakt (151) und der untere Kontakt (161) gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht oder nicht gebracht wurden, ist es erforderlich, den Kontaktfeststellungsvorgang durchzuführen; d. h., es wird entschieden, daß die Drahtelektrode nur vertikal gehalten wird, wenn der obere und der untere Kontakt aufeinanderfolgend zweimal in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht werden. Wird daher beispielsweise die Drahtelektrode (1) aus irgendeinem Grund in Schwingung versetzt (wozu sie neigt), so kann der Vorgang, daß der obere und der untere Kontakt aufeinanderfolgend zweimal in Anlage mit der Drahtelektrode gelangen, nicht auftreten. In diesem Falle wird der Drahthebevorgang automatisch durchgeführt; d. h. er kann öfter als erforderlich durchgeführt werden, und es bedarf infolgedessen einer verhältnismäßig langen Zeit, um die Drahtelektrode vertikal einzustellen. Wird die Drahtelektrode in Schwingungen versetzt, so können der obere und untere Kontakt aufeinanderfolgend zweimal gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht werden, obgleich die Drahtelektrode noch nicht vertikal gehalten wird. In diesem Falle kann die Drahtelektrode gegebenenfalls nicht ausreichend senkrecht gehalten werden.
Um die vorausgehend beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden, die beim bekannten Verfahren vorliegen, wurde beispielsweise durch die japanische Patentanmeldung (OPI) Nr. 61 420/1982 folgendes Verfahren vorgeschlagen (der Ausdruck "OPI" bedeutet in diesem Zusammenhang eine ungeprüfte veröffentlichte Anmeldung): Der obere und untere Kontakt ist derart ausgebildet, daß er mittels Schrauben, wie beispielsweise Mikrometerschrauben, bewegt wird. Die Bewegungen des oberen und unteren Kontakts zur Drahtelektrode werden gemessen, und die Korrekturgröße in der Position der oberen Drahtführung wird entsprechend den gemessenen Bewegungen berechnet, und die obere Drahtführung wird im Einklang mit der auf diese Weise berechneten Korrekturgröße bewegt, um die Drahtelektrode vertikal einzustellen. Es muß jedoch angemerkt werden, daß das bekannte Verfahren unter der Bedingung verläuft, daß die Drahtelektrode nicht in Schwingungen versetzt wird. Ferner erfolgt beim bekannten Verfahren der Vorgang von Hand. Daher eignet sich das bekannte Verfahren nicht zum kontinuierlichen Betrieb oder zum unbeaufsichtigten Betrieb einer Funkenerosionsmaschine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorausgehend beschriebenen Schwierigkeiten bei einem bekannten Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung für eine mit Drahtschnitt arbeitende Funkenerosionsmaschine zu beseitigen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung bei einer mit Drahtschnitt arbeitenden Funkenerosionsmaschine zu schaffen, bei welchem, selbst wenn der obere Kontakt und der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode infolge einer Schwingung der letzteren gebracht werden, die Senkrechtstellung der Drahtelektrode unter Verwendung eines statistischen Verfahrens entschieden werden kann, so daß die Drahtelektrode automatisch mit hoher Genauigkeit vertikal eingestellt wird, und ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung bei einer mit Schneiddraht arbeitenden Funkenerosionsmaschine werden, nachdem erfaßt wurde, wenn der obere und untere Kontakt gleichzeitig in Anlage und der Drahtelektrode kommen, dabei die Trennung die Anlage des oberen und unteren Kontakts mit der Drahtelektrode, die bei einer Schwingung der Drahtelektrode veranlaßt werden, bei jeder Abtastzeitspanne während einer vorgegebenen Zeitspanne gezählt, um eine Gesamtanzahl von Vorfällen N der Abtastvorgänge zu erhalten. Die Gesamtanzahl der Vorfälle N kann erhalten werden, indem die Abtastzeitspannen (wovon jede beispielsweise 35,5 ms beträgt,) für die vorgegebene Zeitspanne zu zählen. Insbesondere umfaßt die Gesamtanzahl der Vorfälle N folgende Daten:
N = N₁ + N₂ + N₃ + N₄ (1)
wobei N₁ die Anzahl von Vorfällen ist, bei welchen der obere und untere Kontakt nicht in Anlage mit der Drahtelektrode gelangen; N₂ ist die Anzahl der Vorfälle, bei welchen nur der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode gelangt; N₃ ist die Anzahl der Vorfälle, bei denen nur der obere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode gelangt; und N₄ ist die Anzahl der Vorfälle, bei welchen der obere und der untere Kontakt gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gelangen.
Ist im Ausdruck (1) N₂+N₃<K₁ (wobei K₁<N) und k₂<N₃/N₂<k₁ (wobei k₁ und k₂ Konstante sind), so wird entschieden, daß der obere und untere Kontakt im wesentlichen gleichmäßig in Anlage mit der Drahtelektrode sind. Anders ausgedrückt, die Anzahl der oberen Kontaktsignale und unteren Kontaktsignale, die während der vorgegebenen Zeitspanne geliefert werden, werden gezählt, und es wird entschieden, daß die Drahtelektrode im wesentlichen vertikal eingestellt ist, wenn die auf diese Weise gezählten beiden Anzahlen gleich groß miteinander werden.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorausgehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung, nämlich eine Vorrichtung zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung, umfaßt: eine Vorrichtung zur Entnahme einer Gesamtzahl von Vorfällen N von Abtastvorgängen; eine Vorrichtung zur Beurteilung N₂+N₃<K₁; eine Vorrichtung zur Beurteilung N₃/N₂<k₂; und eine Vorrichtung zur Beurteilung N₁<N₄ zwecks Bestimmung, ob der obere und untere Kontakt exzessiv vorwärtsbewegt wurden, wenn das Ergebnis der Beurteilung von N₂+N₃<K₁ ein "NEIN" ergibt.
Erfindungsgemäß wird, nachdem der obere und untere Kontakt gleichzeitig einmal in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht worden sind, eine Gesamtzahl von Vorfällen N von Abtastvorgängen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erhalten, und es wird entschieden, ob N₂+N₃<K₁ ist oder nicht ist, um die Wirkung einer Schwingung der Drahtelektrode auf den oberen und unteren Kontakt in den gegenwärtigen Positionen zu beurteilen. Das heißt, falls N₂+N₃<K₁ ist, werden die Kontakte in Anlage an die Drahtelektrode durch Schwingung der letzteren gebracht. Daher wird aus N₃/N₂ entschieden, ob der obere und untere Kontakt im wesentlichen gleichförmig in Anlage mit der Drahtelektrode sind oder nicht sind. Falls im Gegensatz dazu N₂+N₃<K₁ nicht vorliegt, so liegen der obere und untere Kontakt von der Drahtelektrode entfernt, oder sie wurden exzessiv nach vorne bewegt. In diesem Falle werden die Positionen des oberen und unteren Kontakts und der Drahtführung korrigiert, und der Vorgang der Erzielung einer Gesamtzahl von Vorfällen N von Abtastvorgängen wird erneut durchgeführt, und die vorausgehend beschriebenen Vorgänge werden wiederum durchgeführt, beginnend mit dem Vorgang der Erzielung einer Gesamtanzahl von Vorfällen N von Abtastvorgängen.
Ist N₃/N₂<k₁ bei N₂+N₃<K₁, so steht nur der obere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode; und falls unter der gleichen Bedingung N₃/N₂<k₂ ist, so steht nur der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode. In diesem Fall wird die Position der Drahtführung korrigiert, und die vorausgehend beschriebenen Vorgänge werden erneut durchgeführt, beginnend mit dem Vorgang der Erzielung einer Gesamtanzahl von Vorfällen N von Abtastvorgängen. Ist k₂<N₃/N₂<k₁, so wird entschieden, daß der obere und untere Kontakt im wesentlichen gleichförmig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht sind. Somit wurde die Drahtelektrode vertikal eingestellt.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabenstellung betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode für eine mit Drahtschnitt arbeitende Funkenerosionsmaschine senkrecht zu einer Bezugsfläche eines Bearbeitungstisches und ist gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bewegen des Bearbeitungstisches (10), auf dem eine Erfassungsvorrichtung für die Senkrechtstellung der Drahtelektrode (1) vorgesehen ist, die mindestens ein Paar eines oberen und unteren Kontaktelements (151, 161) enthält;
Erfassen, daß sowohl das obere als auch das untere Kontaktelement (151, 161) gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht sind;
Abtasten des Auftretens einer Anlage von zumindest des oberen oder unteren Kontaktelements mit der Drahtelektrode während einer vorgegebenen Zeitspanne an jeweils einem vorbestimmten Zeitpunkt;
Bestimmen der Lage der Drahtelektrode (1) entsprechend einer Gesamtzahl von Vorfällen eines Kontakts eines der oberen und unteren Kontaktelemente (151, 161) mit der Drahtelektrode und ein Verhältnis von Anzahl von Kontaktvorfällen allein des oberen Kontaktelements (151) mit der Drahtelektrode zu einer Anzahl von Vorfällen eines Kontakts allein des unteren Kontaktelements mit der Drahtelektrode; und
Einstellen der Drahtelektrode senkrecht zur Bezugsfläche, abhängig von einem Ergebnis der Bestimmung.
Die Drahtelektrode-Vertikaleinstellvorrichtung für eine Drahtschnitt-arbeitende Funkenerosionsmaschine ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch:
eine Drahtelektrode (1);
eine Drahtelektrodezufuhrvorrichtung, die eine Drahtelektrodevorratsrolle (2), eine erste Führungsrolle (4) und eine erste Drahtführung (6) umfaßt;
eine Drahtelektrode-Aufwickelvorrichtung, die eine Drahtelektrode-Aufwickelspule (3), eine zweite Führungsrolle (5) und eine zweite Drahtführung (7) umfaßt;
einen Bearbeitungstisch (10) zur Feststellung eines Werkstücks und Ermöglichung einer zweidimensionalen Bewegung;
eine Erfassungsvorrichtung (12) für die Senkrechtstellung der Drahtelektrode, die am Bearbeitungstisch (10) vorgesehen ist und ein oberes Kontaktelement (151) und ein unteres Kontaktelement (161) enthält;
eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage der Drahtelektrode entsprechend einer Gesamtzahl von Vorfällen einer Anlage des oberen oder unteren Kontaktelements an der Drahtelektrode und eines Verhältnisses einer Anzahl von Vorfällen einer Anlage allein des oberen Kontaktelements (151) an der Drahtelektrode (1) zu einer Anzahl von Anlagen allein des unteren Kontaktelements (161) an der Drahtelektrode; und
eine Drahtführungsantriebsvorrichtung, um der Drahtführung eine zweidimensionale Bewegung, abhängig von einer durch die Bestimmungsvorrichtung erfolgten Bestimmung zu gestatten.
In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine erläuternde Darstellung einer bekannten Vorrichtung zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung;
Fig. 2(a) bis 2(e) erläuternde Darstellungen zur Beschreibung eines Verfahrens zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Ablaufdarstellung für eine Steuerschaltung in einer Vorrichtung, die ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung verwendet;
Fig. 4(a) bis 4(e) erläuternde Darstellungen zur Beschreibung der Betriebsvorgänge beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung; und
Fig. 5 eine erläuternde Darstellung, die die Beziehungen der Konstanten K₁, k₁ und k₂ mit der Gesamtzahl von Vorfällen N der Abtastvorgänge beim erfindungsgemäßen Verfahren angibt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
Fig. 3 ist eine Ablaufdarstellung für eine Steuerschaltung einer Vorrichtung, die ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung durchführt und die den Ablauf der Betriebsvorgänge darstellt, die ausgehend von dem Zeitpunkt durchgeführt werden, wo der obere und untere Kontakt gleichzeitig zum ersten Mal in Anlage mit der Drahtelektrode gelangen, bis hin zur vertikalen Einstellung der Drahtelektrode. Fig. 3 zeigt ein Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode in Vertikalrichtung gegenüber einer U-Achse und einer X-Achse; es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die gleiche Steuerschaltung für die V-Achse und Y-Achse vorgesehen ist.
In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen (101) eine Stufe zur Entnahme einer Gesamtzahl von Vorfällen N von Abtastvorgängen in einer vorgegebenen Zeitspanne, nachdem der obere und untere Kontakt gleichzeitig zum ersten Mal in Anlage an die Drahtelektrode gebracht werden. In der Stufe (101) werden die Anzahl von Vorfällen N₁, N₂, N₃ und N₄ in dem vorausgehend beschriebenen Ausdruck (1) gezählt. Die Gesamtzahl der Vorfälle N ist die Summe der Anzahl der Vorfälle N₁, bei denen sowohl der obere als auch der untere Kontakt an der Drahtelektrode wegbleiben, der Anzahl der Vorfälle N₂, bei denen nur der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode gelangt, der Anzahl von Vorfällen N₃, bei denen nur der obere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode gelangt, und der Anzahl von Vorfällen N₄, bei denen der obere und untere Kontakt gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht werden. Daher sind aus der Anzahl der Vorfälle jene entsprechend N₂ und N₃ die wesentlichen Bestimmungsfaktoren. Es sei der Fall betrachtet, wo eine Abtastzeit beispielsweise auf 35,5 ms eingestellt ist, und die Gesamtanzahl der Vorfälle N durch Zählen der Abtastzeit während einer vorgegebenen Zeitspanne erhalten wird. Die vorgegebene Zeitspanne beträgt vorzugsweise etwa 1 s, obgleich sie so kurz wie möglich sein sollte. Die Anzahl der Vorfälle N wird auf 30 (N=30) bei der Ausführungsform festgelegt, da sie einen bestimmten Wert haben soll, um erfindungsgemäß eine statistische Wirkung zu ergeben, obgleich sie von der mechanischen Genauigkeit der verwendeten Funkenerosionsmaschine abhängt.
Ferner bezeichnet in Fig. 3 das Bezugszeichen (102) eine Stufe der Beurteilung von N₂+N₃<K₁. Das heißt, in der Stufe (102) wird die Summe von N₂ und N₃ aus der Gesamtzahl der Vorfälle N erhalten. Bei der infrage stehenden Ausführungsform wird K₁ mit 25 (K₁=25) festgesetzt. Jedoch kann mit der Beurteilung von (N₂+N₃) allein nicht bestimmt werden, ob die Frequenzen der Anlage des oberen Kontakts (151) und des unteren Kontakts (161) gleich groß sind. Daher wird erfaßt, ob das Verhältnis N₃/N₂ in einem vorbestimmten Bereich numerischer Werte liegt.
Somit wird in einer Beurteilungsstufe (103) bestimmt, ob N₃/N₂<k₁ ergibt oder nicht ergibt. In der Ausführungsform wird k₁ auf 3,0 festgelegt (k₁=3,0).
Ist das Ergebnis der Bestimmung "ja", so wird eine Stufe (104) ausgeführt, in der bestimmt wird, ob N₃/N₂<k₂ gilt oder nicht gilt. In der Ausführungsform wird k₂ auf 0,3 festgesetzt (k₂=0,3). Ist das Ergebnis der Bestimmungen "ja", so ist der Einstellvorgang der Drahtelektrode in Vertikalrichtung beendet, da das Verhältnis N₃/N₂ im vorbestimmten Bereich numerischer Werte liegt.
Ist das Ergebnis der Bestimmung durch die vorausgehend beschriebene Bestimmungsstufe (102) "nein", so ist sowohl der obere Kontakt (151) als auch der untere Kontakt (161) von der Drahtelektrode (1) entfernt, oder beide sind in Anlage mit der Drahtelektrode (1), die exzessiv bewegt wird. Daher wird zum Vergleich von N₁ und N₄ eine Stufe (105) durchgeführt, um zu bestimmen, ob N₁ größer als N₄ ist oder nicht ist (N₁<N₄). Ist das Ergebnis der Bestimmung seitens der Stufe (105) "ja", wird eine X-Achse/U-Achsevorschubstufe (106) für 1 µm in Betrieb genommen, so daß der Bearbeitungstisch (10) und die obere Drahtführung (10) 1 µm jeweils längs der X-Achse und U-Achse vorwärtsbewegt werden. Anschließend wird die vorausgehend beschriebene Stufe (101) zur Entnahme einer Gesamtzahl von Vorfällen N von Abtastvorgängen erneut betrieben. Somit werden die vorausgehend beschriebenen Vorgänge erneut durchgeführt. Ist dagegen das Ergebnis der Beurteilung von N₁<N₄ ein "nein", so wird eine X-Achse/U-Achserückzugsstufe (107) um 1 µm betätigt, so daß der Bearbeitungstisch (10) und die obere Drahtführung (7) um 1 µm jeweils rückwärts längs der X-Achse und der U-Achse bewegt werden. Anschließend wird die Stufe (101) erneut durchgeführt, und die vorausgehend beschriebenen Vorgänge werden erneut durchgeführt.
Ist das Ergebnis der Beurteilung von N₃/N₂<K₁ in der Stufe (103) ein "nein", so befindet sich nur der obere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode. Deshalb wird eine Rückzugsstufe (108) für den alleinigen Rückzug der U-Achse um 1 µm betätigt, so daß nur die obere Drahtführung (7) 1 µm rückwärts längs der U-Achse bewegt wird, und anschließend wird die Stufe (101) zur Entnahme einer Gesamtanzahl von Vorfällen N der Abtastvorgänge erneut betrieben. Und die vorausgehend beschriebenen Vorgänge werden erneut durchgeführt.
Ist das Ergebnis der Bestimmung von N₃/N₂<K₂ seitens der Stufe (104) ein "nein", so befindet sich nur der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode. Daher wird mittels einer Vorschubstufe (109) zum alleinigen Vorschub der U-Achse um 1 µm nur die Drahtführung (7) längs der U-Achse 1 µm vorwärtsbewegt, und anschließend wird die Stufe (101) erneut betrieben, und die vorausgehend beschriebenen Vorgänge werden erneut durchgeführt.
Die vorausgehend beschriebenen Vorgänge sind wie in Fig. 4 angegeben, die der Fig. 2 entspricht. Die Fig. 4(a) bis 4(d) entsprechen jeweils den Fig. 2(a) bis 2(d). Jedoch wird darauf hingewiesen, daß sich der Fall gemäß Fig. 4 von jenem der Fig. 2 darin unterscheidet, daß in Fig. 4(d), nachdem der obere und untere Kontakt einmal gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht wurden, der vorausgehend beschriebene Bestimmungsvorgang in der Vertikalstellung während 1 s durchgeführt wird.
Zusammenfassend ergibt sich
  • (1) für N₂+N₃<K₁,
    falls N₃/N₂<K₁ ist, so steht nur der obere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode;
    falls K₂<N₃/N₂<K₁ ist, so steht der obere und der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode; und
    falls N₂/N₃<K₂ ist, so ist nur der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode.
  • (2) Für N₂+N₃≦K₁,
    falls N₁<N₄ ist, so sind der obere und untere Kontakt nicht in Anlage mit der Drahtelektrode; und falls N₁<N₄ ist, so sind sowohl der obere und untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode.
Die Daten K₁, k₁ und k₂ werden bezüglich N unter Bezugnahme auf die Fig. 5(a) bis 5(d) erläutert.
In jenem Fall, wo gemäß Fig. 5(a) der obere und untere Kontakt überhaupt nicht in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht werden oder nur einige wenige Male, gilt N=N, N₁≒N, N₂≒0, N₃≒0 und N₄≒0. Somit ist N₂+N₃≒0 und N₁<N₄. Entsprechend sind sowohl der obere als auch der untere Kontakt nicht in Anlage mit der Drahtelektrode. Da N₃/N₂ instabil ist, ist es eine Bedingung der gleichzeitigen Anlage des oberen und unteren Kontakts, daß N₂′+N₃ gleich oder größer als die Konstante K₁ ist.
In dem Fall, wo gemäß Fig. 5(b) der obere Kontakt (151) und der untere Kontakt (161) exzessiv vorwärtsbewegt werden, sind sie beide in Anlage mit der Drahtelektrode, und N=N, N₁≒0, N₂≒0, N₃≒0 und N₄≒N.
Entsprechend ist N₂+N₃≒0 und N₁<N₄. Somit sind sowohl der obere als auch der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode. Und N₃/N₂ ist instabil.
Es sei der Fall betrachtet, bei welchem gemäß Fig. 5(c) nur der obere Kontakt (151) oder der untere Kontakt (161) in Anlage mit der Drahtelektrode steht. Befindet sich nur der obere Kontakt (151) in Anlage mit der Drahtelektrode, so ist N=N, N₁≒0, N₂≒0, N₃≒N und N₄≒0. Befindet sich nur der untere Kontakt (161) in Anlage an der Drahtelektrode, so ist N=N, N₁≒0, N₂≒N, N₃≒0 und N₄≒0. Somit ist N₂+N₃≒N und N₃/N₂≒0 (wenn der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode steht) oder ∞ (wenn der obere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode steht). Im Einklang hiermit wird die Konstante k₂ als Bezugswert ausgewählt, um zu bestimmen, daß nur der untere Kontakt oder der obere und der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode stehen, und die Konstante k₁ wird als Bezugswert ausgewählt, um zu bestimmen, daß der obere Kontakt oder der obere und der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode stehen.
In dem Fall, wo gemäß Fig. 5(d) der obere Kontakt (151) und der untere Kontakt (161) im wesentlichen gleichförmig in Anlage mit der Drahtelektrode (1) stehen, gilt N=N, N₁≒0, N₂≒N/2, N₃≒N/2 und N₄≒0, und somit ist N₂+N₃≒N und N₃/N₂≒1.
Bei der vorausgehend beschriebenen Ausführungsform wird bestimmt, ob N₂+N₃ größer als K₁ ist oder nicht ist. Jedoch kann statt dieser Bestimmung N₄<K₁ oder N₁<K₁ verwendet werden, um zu bestimmen, ob sowohl der obere als auch der untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode stehen oder ob sowohl der obere und untere Kontakt außer Anlage mit der Drahtelektrode stehen oder nicht stehen, und die Senkrechtstellung der Drahtelektrode wird aus dem Wert N₃/N₂ ermittelt, der das Verhältnis der Kontaktfrequenz des oberen Kontakts zur Kontaktfrequenz des unteren Kontakts darstellt.
Wie vorausgehend beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß ein statistisches Verfahren zur Bestimmung der Senkrechtstellung der Drahtelektrode verwendet. Daher werden, selbst wenn der obere und untere Kontakt in Anlage mit der Drahtelektrode infolge einer Schwingung der letzteren gebracht werden, im Einklang mit der Gesamtanzahl von Vorfällen von Abtastvorgängen in der vorgegebenen Zeitspanne, die erhalten wird, nachdem der obere und untere Kontakt zum ersten Mal in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht wurden, die Anzahl von Vorfällen einer Anlage des oberen und unteren Kontakts als Bestimmungsfaktoren verwendet, so daß die Senkrechtstellung der Drahtelektrode mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann. Somit kann die Drahtelektrode mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit automatisch vertikal eingestellt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Einstellung einer Drahtelektrode bei einer Drahtschnitt-Funkenerosionsmaschine senkrecht zu einer Bezugsfläche eines Bearbeitungstisches,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bewegen des Bearbeitungstisches (10), auf dem eine Erfassungsvorrichtung für die Senkrechtstellung der Drahtelektrode (1) vorgesehen ist, die mindestens ein Paar eines oberen und unteren Kontaktelements (151, 161) enthält;
Erfassen, daß sowohl das obere als auch das untere Kontaktelement (151, 161) gleichzeitig in Anlage mit der Drahtelektrode gebracht sind;
Abtasten des Auftretens einer Anlage von zumindest des oberen oder unteren Kontaktelements mit der Drahtelektrode während einer vorgegebenen Zeitspanne an jeweils einem vorbestimmten Zeitpunkt;
Bestimmen der Lage der Drahtelektrode (1) entsprechend einer Gesamtzahl von Vorfällen eines Kontakts eines der oberen und unteren Kontaktelemente (151, 161) mit der Drahtelektrode und ein Verhältnis einer Anzahl von Kontaktvorfällen allein des oberen Kontaktelements (151) mit der Drahtelektrode zu einer Anzahl von Vorfällen eines Kontakts allein des unteren Kontaktelements mit der Drahtelektrode; und
Einstellen der Drahtelektrode senkrecht zur Bezugsfläche, abhängig von einem Ergebnis der Bestimmung.
2. Einstellverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bestimmungsschritt bestimmt wird, ob die Gesamtzahl größer als ein vorgegebener Wert ist oder nicht ist, und daß ferner bestimmt wird, ob das Verhältnis in einem vorgegebenen Bereich liegt oder nicht liegt.
3. Einstellverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einstellschritt eine Drahtführung abhängig von dem Ergebnis der Bestimmung bewegt wird.
4. Einstellverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungs- und Einstellschritte wiederholt werden, bis die Drahtelektrode (1) senkrecht relativ zur Bezugsfläche eingestellt ist.
5. Einstellverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungs- und Einstellschritte wiederholt werden, bis die Gesamtzahl größer als der vorbestimmte Wert ist und das Verhältnis in dem vorbestimmten Bereich liegt.
6. Einstellverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bestimmungsschritt eine Anzahl von Vorfällen, bei welchen sowohl das obere als auch das untere Kontaktelement (151, 161) in Anlage mit der Drahtelektrode (1) stehen und eine Anzahl von Vorfällen verglichen wird, bei denen sowohl das untere als auch das obere Kontaktelement außer Anlage mit der Drahtelektrode stehen, wenn die Gesamtzahl kleiner als der vorbestimmte Wert ist; und daß in dem Einstellungsschritt der Bearbeitungstisch (10) rückwärts bewegt wird, wenn die Anzahl der Vorfälle, bei denen beide Kontaktelemente in Anlage mit der Drahtelektrode stehen, größer ist, und der Bearbeitungstisch vorwärts bewegt wird, wenn die Anzahl der Vorfälle, bei denen beide Kontaktelemente in Anlage mit der Drahtelektrode stehen, kleiner ist.
7. Drahtelektrode-Vertikaleinstellvorrichtung für eine Drahtschnitt-Funkenerosionsmaschine, gekennzeichnet durch:
eine Drahtelektrode (1);
eine Drahtelektrodezufuhrvorrichtung, die eine Drahtelektrodevorratsrolle (2), eine erste Führungsrolle (4) und eine erste Drahtführung (6) umfaßt;
eine Drahtelektrode-Aufwickelvorrichtung, die eine Drahtelektrode-Aufwickelspule (3), eine zweite Führungsrolle (5) und eine zweite Drahtführung (7) umfaßt;
einen Bearbeitungstisch (10) zur Feststellung eines Werkstücks und Ermöglichung einer zweidimensionalen Bewegung;
eine Erfassungsvorrichtung (12) für die Senkrechtstellung der Drahtelektrode, die am Bearbeitungstisch (10) vorgesehen ist und ein oberes Kontaktelement (151) und ein unteres Kontaktelement (161) enthält;
eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage der Drahtelektrode entsprechend einer Gesamtzahl von Vorfällen einer Anlage des oberen oder unteren Kontaktelements an der Drahtelektrode und eines Verhältnisses einer Anzahl von Vorfällen einer Anlage allein des oberen Kontaktelements (151) an der Drahtelektrode (1) zu einer Anzahl von Anlagen allein des unteren Kontaktelements (161) an der Drahtelektrode; und
eine Drahtführungsantriebsvorrichtung, um der Drahtführung eine zweidimensionale Bewegung, abhängig von einer durch die Bestimmungsvorrichtung erfolgten Bestimmung zu gestatten.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, ob die Gesamtzahl größer als ein vorgegebener Wert ist oder nicht ist, und daß sie ferner bestimmt, ob das Verhältnis in einem vorbestimmten Bereich liegt oder nicht liegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestimmungsvorrichtung eine Anzahl von Vorfällen, bei denen sowohl das obere als auch das untere Kontaktelement (151, 161) in Anlage mit der Drahtelektrode (1) stehen, mit einer Anzahl von Vorfällen vergleicht, bei denen sowohl das obere als auch das untere Kontaktelement außer Anlage mit der Drahtelektrode stehen, wenn die Gesamtzahl kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und
daß die Drahtführungsantriebsvorrichtung den Bearbeitungstisch rückwärts bewegen läßt, wenn die Anzahl der Vorfälle, bei denen beide Kontaktelemente in Anlage mit der Drahtelektrode stehen, größer ist, und den Bearbeitungstisch vorwärts bewegen läßt, wenn die Anzahl der Vorfälle, bei denen beide Kontaktelemente in Anlage mit der Drahtelektrode stehen, kleiner ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungsvorrichtung für die Senkrechtstellung der Drahtelektrode am Bearbeitungstisch (10) in zwei verschiedenen Richtungen vorgesehen ist.
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