DE3940664C2 - Verfahren zur Positionsbestimmung der Drahtelektrode einer funkenerosiven Drahtschneidmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung der Drahtelektrode einer funkenerosiven Drahtschneidmaschine.

Aus der Druckschrift JP 59-73232 (A) ist eine funkenerosive Drahtschneidmaschine bekannt, bei welcher der Vorschub der Drahtelektrode zur Bestimmung ihrer Position relativ zum Werkstück angehalten wird. Jedoch erfolgt dort die Positionsbestimmung während der Bearbeitung des Werkstücks in dazu notwendigen Pausen, wobei sich die Drahtelektrode beim Anhalten nach einer gewissen Restspannung ausrichtet.

Nach der Druckschrift EP 00 38 658 A2 wird bei einer funkenerosiven Drahtschneidmaschine die Position der Drahtelektrode relativ zum Werkstück in der Weise bestimmt, daß die Drahtelektrode bewegt wird, bis Kontakt zwischen Werkstück und Drahtelektrode auftritt. Dort wird jedoch weder gelehrt, daß die Drahtelektrode dazu anzuhalten ist, noch wird eine Aussage darüber getroffen, daß die Drahtelektrode unter Spannung gehalten werden soll.

Ähnlich verhält es sich bei der Funkenerosionsmaschine nach der Druckschrift EP 02 59 602 A1.

Aus der Druckschrift JP 63-185533 (A) ist es bekannt, bei einer funkenerosiven Drahtschneidmaschine während des Betriebs die Zugspannung der Drahtelektrode über einen Bremsmotor und eine numerische Steuereinheit einzustellen. Ein Verfahren zur Positionsbestimmung der Drahtelektrode wird dort nicht aufgezeigt.

Eine weitere herkömmliche funkenerosive Drahtschneidmaschine ist in Fig. 2 der Zeichnungen näher dargestellt. Sie weist folgende Komponenten auf: Eine Drahtspule 1; eine Drahtelektrode 2, die von der Drahtspule 1 geliefert wird; eine Bremsrolle 3; ein Bremskraftverstärker 4, der direkt mit der Bremsrolle 3 verbunden ist; eine Hilfsrillenscheibe 7; eine Aufnehmerrolle 8; ein Elektromotor 9 zum Antreiben der Aufnehmerrolle 8; ein Tacho-Generator 10 zur Erfassung der Geschwindigkeit des Motors 9; eine Klemmrolle 11, die zum Einklemmen der Drahtelektrode 2 mit der Aufnehmerrolle 8 zusammenwirkt; eine Feder 12 zum Andrücken der Klemmrolle 11 gegen die Aufnehmerrolle; ein Werkstück 13; eine Oberflächenplatte 14 zur Befestigung des Werkstückes 13; einen Tisch 15 zur Befestigung und Bewegung der Oberflächenplatte 14; eine Spindel 16 zum Bewegen des Tisches 15; eine Mutter 17 zur Umwandlung der Drehbewegung der Spindel 16 in eine geradlinige Bewegung des Tisches 15; einen Elektromotor 18 zum Antreiben der Spindel 16; und einen Kodierer 19 zur Erfassung des Drehwinkels des Motors 18.

Die elektrische Entlademaschine weist weiter folgende Komponenten auf: ein oberes Drahtführungsglied 20 zur Halterung der Drahtelektrode 2 oberhalb des Werkstückes 13; ein unteres Drahtführungsglied 21 zur Halterung der Drahtelektrode 2 unterhalb des Werkstückes 13; ein Stromversorgungselement 22, das mit der Drahtelektrode 2 zur Versorgung mit elektrischem Strom in Kontakt gebracht ist; einen Kontaktdetektor 23 zur Erfassung des Kontaktes der Drahtelektrode 2 mit dem Werkstück 13; und eine numerische Steuereinheit 24 zum Liefern von Befehlen an die Bremse 4, den Motor 9 und den Motor 18. Die Bremsrolle 3, der Bremskraftverstärker 4 und die Hilfsrillenscheibe 5 bilden eine Drahtelektrodenspanneinheit 40b. Die Aufnehmerrolle 8, der Motor 9, der Tacho-Generator 10, die Klemmrolle 11 und die Feder 12 bilden eine Drahtelektrodenlaufeinheit 50. Der Tisch 15, die Spindel 16, die Mutter 17, der Motor 18 und der Kodierer 19 bilden eine Relativbewegungseinheit 60 zur Durchführung einer Relativbewegung zwischen der Drahtelektrode 2 und dem Werkstück 13.

Die so aufgebaute elektrische Entladungsmaschine arbeitet wie folgt:

Die Drahtelektrode 2 wird von der Drahtspule 1 zugeführt und entsprechend ihrem Durchmesser durch Herumführen über die Bremsrolle 3 gespannt. Bei diesem Vorgang wird die Drahtelektrode 2 für Vermeidung von Schlupf und um sie dadurch passend zu spannen, in einer Windung um eine Hilfsrillenscheibe 5 und dann um die Bremsrolle 3 gewickelt. Die Drahtelektrode 2 wird dann über die obere Rillenscheibe 6 verlegt und durch die oberen und unteren Drahtführungselemente 20 und 21 in ihrer Position gehalten, und sie wird weiter über die untere Rillenscheibe 7 geführt. Die so verlegte Drahtelektrode wird erfaßt, wobei sie durch die Aufnehmerrolle 8 und die Klemmrolle 11 eingeklemmt wird. Bei diesem Vorgang wird die Klemmrolle 11 durch die Feder 12 gegen die Aufnehmerrolle 8 gedrückt, so daß sich die Klemmrolle 11 und die Aufnehmerrolle 8 ohne Schlupf drehen. Auf diese Weise wird also die Drahtelektrode 2 unter Spannung entlang des Drahtelektrodenlaufweges verlegt.

Bei dieser elektrischen Drahtschneidmaschine wird die relative Stellung zwischen der Drahtelektrode 2 und dem Werkstück 13 vor dem Betrieb sensorisch erfaßt. Dies wird nachfolgend näher beschrieben.

Die Drahtelektrode 2 wird durch Einregulieren ihrer Geschwindigkeit und Spannung in Stellung gebracht. Der an die Aufnehmerrolle 8 gekuppelte Motor 9 wird durch die Steuerung der numerischen Steuereinheit 24 zum Fortbewegen der Drahtelektrode 2 angetrieben. Die Drahtelektrode 2 läuft mit konstanter Geschwindigkeit aufgrund eines Rückkopplungssignals vom Tacho-Generator 10.

Die Spannung der Drahtelektrode 2 wird durch die numerische Steuereinheit 24 geregelt, die den Bremskraftverstärker 4 steuert. Der Bremskraftverstärker 4 erzeugt eine Bremskraft, die dem ihm zugeführten Strom proportional ist. Daher ist die auf die Drahtelektrode 2 aufgebrachte Spannung dem an den Bremskraftverstärker gelieferten Strom proportional. Der Bremskraftverstärker 4 arbeitet nur dann, wenn die Drahtelektrode 2 läuft. Daher wird die Drahtelektrode 2 nur positioniert, während sie mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit und unter einer vorherbestimmten Spannung läuft. Wenn die numerische Steuereinheit 24 an den Motor 18 einen Befehl erteilt, sich in Drehung zu versetzen, wird der Tisch 15 langsam nach links bewegt, und zwar so lange, bis die Drahtelektrode 2 mit dem Werkstück 13 in Berührung kommt. Daraufhin liefert der Kontaktdetektor 23 ein Erfassungssignal an die numerische Steuereinheit 24, während die Stellung des Tisches 15 vom Ausgangssignal des Kodierers 19 erfaßt und in der numerischen Steuereinheit 24 gespeichert wird. Auf diese Weise wird die relative Stellung der Drahtelektrode 2 und die linke Endseite des Werkstückes 13 bestätigt.

Bei dieser herkömmlichen Maschine kann die Position der Drahtelektrode relativ zum Werkstück nicht ohne Laufen der Drahtelektrode durchgeführt werden. Wenn die Drahtelektrode in dieser Weise läuft, schwingt sie leicht, wodurch die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Positions­ bestimmung der Drahtelektrode relativ zum Werkstück vermindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Position der Drahtelektrode einer funkenerosiven Drahtschneidmaschine in bezug auf ein zu bearbeitendes Werkstück mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bestimmt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch Anhalten der Längsbewegung der Drahtelektrode und Spannen der Drahtelektrode zur Bestimmung ihrer Position relativ zum Werkstück vor dessen Bearbeitung wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Drahtelektrode zu diesem Zeitpunkt frei von unerwünschten Schwingungen ist, wodurch in einfacher Weise eine hohe Genauigkeit der Positionsbestimmung erzielbar ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im folgenden anhand von Fig. 1 der Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform einer funkenerosiven Drahtschneidmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Position der Drahtelektrode in bezug auf ein zu bearbeitendes Werkstück und

Fig. 2 eine funkenerosive Drahtschneidmaschine zur Durchführung eines herkömmlichen Verfahrens zur Bestimmung der Position der Drahtelektrode in bezug auf ein zu bearbeitendes Werkstück.

In Fig. 1 sind Teile, die bereits in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, jedoch mit der Abweichung, daß in Fig. 1 das Bezugszeichen 30 einen Gleichstrommotor und das Bezugszeichen 40a eine Drahtelektrodenspanneinheit mit der Bremsrolle 3, der Hilfsrillenscheibe 5 und dem Gleichstrommotor 30 bezeichnen.

Die so aufgebaute funkenerosive Drahtschneidmaschine arbeitet wie folgt.

Der Laufweg der Drahtelektrode 2 ist der gleiche wie der Laufweg der Drahtelektrode in der in Fig. 2 dargestellten herkömmlichen elektrischen Drahtschneid-Entladungsmaschine.

Bei der Maschine nach Fig. 1 wird die Drahtelektrode 2 durch Ausnützen der Tatsache gespannt, daß ein Gleichstrommotor ein Drehmoment erzeugt, das dem ihm zugeführten Strom proportional ist, d. h., daß die Drahtelektrode 2 durch Steuerung des Stromes des Gleichstrommotors 30 durch die numerische Steuereinheit 24 gespannt wird. Da der Gleichstrommotor zum Spannen der Drahtelektrode 2 auch dann dient, wenn die Geschwindigkeit der Längsbewegung der Drahtelektrode bis auf Null reduziert wird, kann die Drahtelektrode gespannt werden. Dementsprechend wird die Drahtelektrode mit auf Null eingestellter Geschwindigkeit der Drahtelektrode relativ zum Werkstück 13 in der gleichen Weise positioniert wie bei der oben beschriebenen, herkömmlichen elektrischen Drahtschnittentladungsmaschine nach Fig. 2.

Wie oben beschrieben, wird die Drahtelektrode beim Verfahren gemäß der Erfindung relativ zum Werkstück positioniert, nachdem sie angehalten und gespannt worden ist. Deshalb wird die Drahtelektrode während der Einstellung nicht in Schwingung versetzt, so daß sie relativ zum Werkstück mit hoher Genauigkeit und Wiederholbarkeit positioniert und die Position mit entsprechend hoher Genauigkeit und Wiederholbarkeit bestimmt werden kann.

Claims (2)

1. Verfahren zur Positionsbestimmung der Drahtelektrode einer funkenerosiven Drahtschneidmaschine, bezogen auf ein zu bearbeitendes Werkstück, vor der Bearbeitung mit den Schritten:

• - Anhalten der Längsbewegung der Drahtelektrode (2) und Spannen der Drahtelektrode,
• - Bewegen der gespannten Drahtelektrode (2) und des Werkstücks (13) aufeinander zu und
• - Beenden der Bewegung zwischen der gespannten Drahtelektrode (2) und dem Werkstück (13), wenn die gespannte Drahtelektrode (2) und das Werkstück (13) sich berühren, zur Erfassung der relativen Position der Drahtelektrode (2) zum Werkstück (13).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Drahtelektrode (2) durch Steuern des Stromes eines Gleichstrommotors (30) der Drahtschneidmaschine durch eine numerische Steuereinheit (24) gespannt wird, wobei der Gleichstrommotor (30) mit einer Bremsrolle (3) verbunden ist, über welche die Drahtelektrode (2) geführt wird.