DE3926972C2

DE3926972C2 - Drahtelektroden-Zuführungsvorrichtung zur Verwendung in einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine

Info

Publication number: DE3926972C2
Application number: DE3926972A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Iwasaki; Takuji Magara; Toshio Suzuki; Masahiro Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: CH678929A5; KR920006512B1; KR900002886A; DE3926972A1; US5001321A; JPH0253529A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drahtelektroden- Zuführungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt aus EP 0 238 670 A1. Fig. 4 zeigt eine konventionelle Drahtelektroden- Zuführungsvorrichtung. Bei einer solchen Vorrichtung wird, eingezwängt durch einen Flüssigkeitsstrahl der Bearbeitungslösung, eine Drahtelektrode durch eine Drahtelektroden- Zuführungseinheit (nicht dargestellt) von einem Drahtführungselement auf der Drahtelektroden-Zufuhrseite zu einem Drahtführungselement auf der Drahtelektroden- Empfangsseite transportiert, wobei die genannten Einheiten auf beiden Seiten eines zu bearbeitenden Werkstückes angeordnet sind, wie es etwa aus DE 30 14 084 C2 bekannt ist.

In Fig. 4 bezeichnen die Bezugszeichen: 1 - ein Werkstück; 2 - ein Bearbeitungsstartloch; 3 - eine Drahtelektrode; 4 - eine Drahtführung auf der Drahtelektroden-Zuführungsseite; 5 - eine Drahtführung auf der Drahtelektroden-Aufnahmeeite; 6 - eine Strahldüse; und 7 - einen Flüssigkeitsstrahl.

Bei der automatischen Zuführung der Drahtelektrode mit Hilfe der so aufgebauten Drahtelektroden-Zuführungsvorrichtung wird der Flüssigkeitsstrahl 7 von der Drahtführung 4 auf der Drahtelektroden-Zuführungsseite ausgestoßen, und in diesem Zustand wird die Drahtelektrode durch das Bearbeitungsstartloch 2 und die Drahtführung 5 auf der Drahtelektroden-Aufnahmeseite mit Hilfe eines Drahtelektroden-Zuführungsmechanismus (nicht dargestellt) hindurchgeführt. Dabei wird er vom Flüssigkeitsstrahl eingezwängt und durch einen Drahtaufnehmermechanismus (nicht dargestellt) übernommen oder in einen vorausbestimmten Behälter aufgenommen. Somit kann der Bearbeitungsvorgang durch Drahtschnitt mit elektrischer Entladung eingeleitet werden.

Die herkömmliche Drahtelektroden-Zuführungsvorrichtung in einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine ist, wie oben beschrieben, aufgebaut. Wenn daher die Drahtelektrode aus dem Flüssigkeitsstrahl austritt und nicht mehr von diesem bedeckt ist, wird es unmöglich, die Drahtelektrode zuzuführen. Die Fig. 5(a) und 5(b) veranschaulichen die Schwierigkeit, die entsteht, wenn die Drahtelektrode während des Vorganges der Drahtelektrodenzufuhr aus dem Flüssigkeitsstrahl austritt. In den Fig. 5(a) und 5(b) tragen die bereits vorher in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Bauteile die gleichen Bezugszeichen. Fig. 5(a) zeigt den Fall, daß der Endabschnitt der Drahtelektrode vor Erreichen der Drahtführung 5 auf der Drahtelektroden-Zufuhrseite aus dem Flüssigkeitsstrahl austritt. In diesem Falle wird die Drahtelektrode nicht in die Drahtführung 5 eingeführt, so daß der Vorgang der Drahtelektrodenzufuhr gestoppt werden muß. Diese Schwierigkeit tritt besonders dann auf, wenn die Drahtelektrode stark wellig bleibt.

Im allgemeinen ist eine Drahtelektrode vor dem Gebrauch auf eine Drahtelektroden-Zufuhrspule aufgewickelt und bleibt daher in einem gewissen Umfang wellig gekrümmt. Weiter ist die Drahtelektode wellig, wenn sie gezogen wird. Darüber hinaus sind die Rillenscheiben und Rollen der funkenerosiven Drahtschneidemaschine gewöhnlich entlang des Drahtelektroden-Laufweges zwischen der Drahtelektroden-Zufuhrspule und der Drahtführung auf der Drahtelektroden-Aufnahmeseite angeordnet, so daß die Drahtelektrode während ihrer Weiterleitung entlang des Drahtelektroden-Laufweges wellig gekrümmt wird. Es gibt also viele Ursachen für das Welligwerden der Drahtelektrode. Dabei ändert sich die Krümmung und die Richtung der welligen Abschnitte der Drahtelektroden während der Fortbewegung entlang des Drahtelektroden-Zufuhrweges verschiedentlich.

Andererseits bewirkt der Düsenstrahl eine geradlinige Streckung der welligen Drahtelektrode und zwängt sie so ein, daß sie auf der Mittelachse des Düsenstrahls positioniert wird. Die Einschnürungskraft trägt zur Scherkraft des Bearbeitungsfluids bei. Die Geschwindigkeit des Düsenstrahles ist größer als die Zuführungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode. Daher wirkt eine Scherkraft gleichmäßig in Richtung der Drahtzufuhr auf die kleinen Partien der Drahtelektrode ein, während auf einen Punkt der Drahtelektrode eine Kraft einwirkt, die dem Abstand zwischen dem Punkt und dem Ende der Drahtelektrode proportional ist, wodurch die Drahtelektrode auf die Drahtelektroden-Zufuhrseite gezogen wird. Dadurch wird die gewellte Drahtelektrode gestreckt und in der Mitte des Flüssigkeitsstrahls gehalten. Es versteht sich jedoch von selbst, daß die auf die Drahtelektrode ausgeübte einzwängende Kraft des Düsenstrahls begrenzt ist. Aufgrund eines vom Erfinder durchgeführten Versuches wurde in dem Falle, daß ein 0,3 mm dicker Messingdraht mit einem Düsenstrahl von 1,5 mm Durchmesser und 49 N/cm² (5 kg f/cm²) Druck bewegt wird, der mit einem Krümmungsradius (p) von mindestens 200 mm gewellte Elektrodendraht, vgl. Fig. 3, positiv durch den Düsenstrahl eingezwängt, während eine mit einem Krümmungsradius von weniger als 200 mm gewellte Drahtelektrode durch den Düsenstrahl nicht eingezwängt wird, also aus dem letzteren heraustritt. Im Falle der Fig. 2(a) baut sich nach dem passieren des Endabschnittes des Elektrodendrahtes durch die Drahtführung auf der Elektrodenempfangsseite an der Drahtführung eine Belastung auf, die die Einführung des Elektrodendrahtes vereitelt, so daß der zugeführte Elektrodendraht keinen Platz mehr für die Weiterbewegung hat und aus dem Düsenstrahl austritt. In diesem Falle muß die Fortleitung der Drahtelektrode unterbrochen werden.

Das bedeutet, daß bei der konventionellen Elektrodendraht-Zuführungsvorrichtung im Falle, daß die Drahtelektrode sehr gewellt ist oder daß sich eine Belastung an der Drahtführung auf der Elektrodendraht-Empfangsseite aufbaut, die die Einführung des Elektrodendrahtes verhindert, die Drahtelektrode nicht vom Düsenstrahl eingezwängt wird, also aus demselben austritt, so daß der Vorgang der Elektrodendrahtzufuhr unterbrochen werden muß.

Aus DE 28 26 270 C2 ist ein Verfahren zum Korrigieren der Vorschubbahn bei einem Drahterosionsvorgang bekannt, wobei die Auslenkung der Drahtelektrode bezüglich der Ruhelage mittels einer Lichtquelle und eines Lichtsensors vermessen wird und mit Hilfe dieser Auslenkinformation die Vorschubbahn korrigiert wird.

Aus JP 60-80 528 A ist eine Drahtelektroden- Zuführungsvorrichtung bekannt, welche eine Rohrführung umfaßt, sowie einen Detektor, welcher einen Kontakt zwischen der Rohrführung und dem Werkstück erfaßt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Drahtelektroden-Zuführungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die ordnungsgemäße Zuführung der Drahtelektrode zuverlässig sicherstellt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß wird eine Elektrodendraht-Zuführungsvorrichtung zur Verwendung in einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine geschaffen, die Mittel zur Erfassung des Vorganges aufweisen, daß die Drahtelektrode vom Düsenstrahl der Bearbeitungslösung freigegeben wird und aus ihm austritt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 gibt schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Elektrodendraht-Zuführungsvorrichtung gemäß der Erfindung zur Verwendung in einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine wieder;

Fig. 2 stellt ein Schaltungsdiagramm einer Kontakterfassungsschaltung in der Elektrodendraht- Zuführungsvorrichtung gemäß Fig. 4 dar; und

Fig. 3(a) und 3(b) stellen schematisch weitere Beispiele einer Drahtelektroden-Zuführungsvorrichtung gemäß der Erfindung dar;

Fig. 4 veranschaulicht schematisch eine konventionelle Elektrodendraht-Zuführungsvorrichtung;

Fig. 5(a) und 5(b) veranschaulichen schematisch die mit der konventionellen Elektrodendraht-Zuführungsvorrichtung verbundenen Schwierigkeiten;

Fig. 6 stellt ein Erläuterungsdiagramm zur Welligkeit einer Drahtelektrode dar.

Nachfolgend sollen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

In Fig. 4 sind Teile, die wirkungsmäßig mit den bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Teilen übereinstimmen, durch die gleichen Bezugszeichen und Buchstaben gekennzeichnet.

Weiter bedeutet in Fig. 4: 8 - eine Kapstan-Rolle; 9 - eine Klemmrolle; 10 - einen Drahtelektroden-Zuführungsmotor, der an die Kapstan-Rolle angekuppelt ist; 11 - eine Trennvorrichtung; 12 - ein Schnittbalken, wobei die Teile 11 und 12 auf einem konventionellen Elektrodendraht-Schneidmechanismus montiert sind, der beispielsweise in der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung JP 60-20 528 A offenbart worden ist; 13 - ein Führungselement zur Führung der Drahtelektrode 3 zu einer Drahtführung 4 auf der Drahtelektroden-Zufuhrseite (im folgenden als "eine obere Drahtführung 4" bezeichnet, falls passend); und 14 - ein Führungselement zur Abstützung der Drahtelektrode, wobei das Führungselement an die obere Drahtführung 4 angelötet ist. Die obere Drahtführung 4 ist zylindrisch ausgebildet und weist eine darin eingebaute elektrische Einspeisung 15 auf. Die Drahtelektrode 3 wird entlang der Mittelachse der oberen Drahtführung 4 auf beiden Seiten der elektrischen Einspeisung 15 durch die Führungselemente 13 und 14 geführt, derart, daß der Draht über die Schneide der elektrischen Einspeisung 15 reibt.

Weiter bezeichnen in Fig. 4 die Bezugszeichen 16 einen in der Strahldüse 6 angebrachten Fluideinlaß, und 17 eine numerische Steuervorrichtung. Die numerische Steuervorrichtung 17 umfaßt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, eine Kontakterfassungsschaltung 20. Die eine Klemme der Schaltung 20 ist mit dem Werkstück 1, und die andere Klemme über die obere Drahtführung 4 und die elektrische Einspeisung 15 mit der Drahtelektrode 3 verbunden. In der Schaltung vergleicht ein Komparator 23 eine Zwischenelektrodenspannung Eo einer Gleichstromquelle 21, die zwischen das Werkstück 1 und die Drahtelektrode 3 angelegt ist, mit einer Vergleichsspannung Ec einer Vergleichsspannungsquelle 22. Wenn die Drahtelektrode 3 derart mit dem Werkstück in Kontakt gelangt, daß die Zwischenelektrodenspannung Eo niedriger als die Vergleichsspannung Ec wird, gibt der Komparator 23 ein Kontakterfassungssignal aus, welches an die Zentraleinheit (CPU) der numerischen Steuervorrichtung 17 angelegt wird.

Im folgenden wird die Betriebsweise der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es wird angenommen, daß ehe der Vorgang der Elektrodendrahtzufuhr beginnt, die Klinge 11 durch den Elektrodendraht-Schneidmechanismus (nicht dargestellt) gegen den Schnittbalken 12 bewegt worden ist; d. h., daß die Drahtelektrode mit dem Messer durchgeschnitten worden ist. Nach Anlaufen des Vorganges der Drahtelektrodenzufuhr geht als Antwort auf ein Signal der numerischen Steuervorrichtung 17 der Drahtzuführungsmotor 10 in Betrieb und versetzt die Kapstan-Rolle 8 und die Klemmrolle 9 in Drehung, womit die Zuführung der Drahtelektrode 3 beginnt. Die Drahtelektrode 3 wird in das Führungselement 13 und die Drahtführung 4 eingeführt und dann durch das Führungselement 14 in die Strahldüse 6 geleitet. Der Strahl 7 der Bearbeitungslösung wird wie folgt ausgestoßen: Gleichzeitig mit dem Anlaufen des Drahtelektroden- Zuführungsmotors oder nach einer durch die numerische Steuervorrichtung 17 eingestellten Verzögerungszeit wird eine Bearbeitungslösung durch den Fluideinlaß 16 mit Hilfe einer Versorgungsvorrichtung für die Bearbeitungslösung (nicht dargestellt) in die Strahldüse 6 eingeleitet und bildet den vorerwähnten Flüssigkeitsstrahl. Die Drahtelektrode 3 wird also in Richtung auf die untere Drahtführung 5 fortbewegt, während sie durch den Düsenstrahl eingezwängt wird.

Nunmehr soll der Vorgang erläutert werden, der ausgeführt wird, wenn die Drahtelektrode vom Düsenstrahl freigegeben wird und somit aus demselben heraustritt. Auch wenn die Drahtelektrode aus dem Düsenstrahl austritt, läuft der Drahtelektroden-Zuführungsmotor weiter. Dadurch wird die Drahtelektrode veranlaßt, entweder außerhalb der unteren Drahtführung 5 weiterzulaufen, oder sie wird in das Bearbeitungsstartloch hineingebogen und berührt somit das Werkstück. Diese Berührung wird als Signal an die numerische Steuervorrichtung 17 übertragen, woraufhin die numerische Steuervorrichtung das Weiterlaufen des Drahtelektroden- Zuführungsmotors 10 unterbricht. Anschließend wird die Drahtelektrode 3 durch Bewegen der Klinge 11 mit Hilfe des Drahtschnittmechanismus gegen den Schnittbalken 12 durchgeschnitten, und das so abgeschnittene Endstück wird entfernt. Anschließend wird der Drahtelektroden-Zuführungsvorgang erneut im Ganzen durchgeführt.

Es wurde also der gewellte Abschnitt der Drahtelektrode, der den Fehlschlag des Drahtelektroden-Zuführungsvorganges verursachte, entfernt, d. h., daß die Wiederaufnahmeoperation abgeschlossen ist. Unter diesen Bedingungen wird die übrigbleibende Drahtelektrode wieder zugeführt, so daß der Drahtelektroden-Zuführungsvorgang fortgesetzt wird. Die Einführung der Drahtelektrode in die untere Drahtführung 5 wird in dem Falle verhindert, daß beim Einführen der Drahtelektrode 3 ihr Gleitwiderstand mit der Krümmung des gewellten Abschnittes der Drahtelektrode zunimmt, oder der Gleitwiderstand in dem Maße zunimmt, wie der Annäherungswinkel der Drahtelektrode, unter Berücksichtigung eines gewissen Freiheitsgrades wahrscheinlich zunimmt. Deshalb wird auch in diesen Fällen die oben erwähnte Wiederaufnahmeoperation im Interesse der Fortsetzung des Elektrodendraht-Zuführungsvorganges durchgeführt.

Bei der oben beschriebenen Elektrodendraht-Zuführungsvorrichtung können die Mittel zur Erfassung des Vorganges des Austretens der Drahtelektrode aus dem Düsenstrahl so aufgebaut sein, wie in den Fig. 6(a) und 6(b) dargestellt. Im Falle der Fig. 6(a) ist ein Detektor 18 auf der unteren Drahtführung 5 angebracht, die dem Werkstück gegenübersteht, so daß der Kontakt der Drahtelektrode mindestens mit einem Teil eines Bauteils der unteren Drahtführung 5 erfaßt wird. Im Falle der Fig. 6(b) sind Sensoren 19, beispielsweise optische Sensoren oder Wahlbereichssensoren, fest oder beweglich in der Nähe des Düsenstrahls angeordnet, um das Austreten der Drahtelektrode aus dem Strahl zu erfassen.

Wie oben beschrieben, ist die Drahtelektroden-Zuführungsvorrichtung gemäß der Erfindung so gestaltet, daß sie den Umstand erfaßt, daß die Drahtelektrode vom Düsenstrahl der Bearbeitungslösung freigegeben wird und aus ihm austritt. Deshalb wird stets dann, wennn die Drahtelektrode aus dem Düsenstrahl austritt, der Drahtelektroden-Zuführungsvorgang unterbrochen und die Wiederaufnahmeoperation durchgeführt.

Auf diese Weise kann der Drahtelektroden-Versorgungsvorgang positiv durchgeführt werden und der unbemannte Betrieb der elektrischen Drahtschnitt-Entladungsmaschine mit höherer Zuverlässigkeit erfolgen.

Claims

1. Drahtelektroden-Zuführungsvorrichtung zur Verwendung in einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine, bei dem eine Drahtelektrode (3) durch Drahtelektroden-Zuführungsmittel (8, 9, 10) von einer Drahtführung (4) auf der Drahtelektroden-Zuführungsseite zu einer Drahtführung (5) auf der Drahtelektroden-Aufnahmeseite fortbewegt wird, und die Drahtelektrode (3) beim Einfädeln in einem Flüssigkeitsstrahl (7) zur Drahtelektroden-Aufnahmeseite geführt wird, gekennzeichnet durch Erfassungsmittel (17), welche das Austreten der Drahtelektrode (3) aus dem Flüssigkeitsstrahl (7) durch Erfassung des Kontaktes der Drahtelektrode (3) mit dem zu bearbeitenden Werkstück (1) feststellen und ein Signal ausgeben, auf welches hin der Drahtelektroden- Zuführungsvorgang unterbrochen und erneut begonnen wird.

2. Drahtelektroden-Zuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Erfassungsmittel (17), welche das Austreten der Drahtelektrode (3) aus dem Flüssigkeitsstrahl (7) durch Erfassung des Kontaktes der Drahtelektrode (3) mit der Drahtführung auf der Drahtelektroden-Aufnahmeseite feststellen.

3. Drahtelektroden-Zuführungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch Erfassungsmittel (17, 19), welche das Austreten der Drahtelektrode (3) aus dem Flüssigkeitsstrahl (7) mittels optischer Sensoren (19), die in der Nähe des Flüssigkeitsstrahls (7) angeordnet sind, feststellen und ein Signal ausgeben, auf welches hin der Drahtelektroden- Zuführungsvorgang unterbrochen und erneut begonnen wird.