DE3941503C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abführen von Gasen und Dämpfen aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen, mit einem Arbeitsbehälter, der eine Arbeitsflüssigkeit enthält, in die ein Werkstück eingetauchht ist und mit Luftstromabsaugmittel zum Absaugen von bei der Bearbeitung aus der Arbeitsflüssigkeit erzeugtem Gas.

Eine derartige Vorrichtung zum Abführen von Gasen und Dämpfen aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen ist beispielsweise aus dem japanischen Gebrauchsmuster JP 62-68 728 U bekannt, bei dem Luftstromabsaugmittel direkt über der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit angeordnet sind, so daß in der Arbeitsflüssigkeit erzeugte Gase und Dämpfe direkt von der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit abgeführt werden können.

Aus der DE 24 18 971 C2 ist eine Funkenerosionsmaschine bekannt, bei der Luftstromabsaugmittel vorgesehen sind, die den in dem Arbeitsbehälter enthaltenen und angesammelten Dampf absaugen. Die Luftstromabsaugmittel sind dabei in der Mitte des Arbeitsbehälters über der Arbeitsflüssigkeit angeordnet, und eine Abdeckvorrichtung deckt die übrige Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit ab.

Aus der DE 33 40 980 A1 ist eine Vorrichtung zum Abführen von Gasen und Dämpfen aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen bekannt, wobei sich eine Abdeckvorrichtung über den gesamten Bearbeitungsbereich des Werkstückes erstreckt. Luftstromabsaugmittel sind über der Abdeckvorrichtung zum Absaugen des bei der Bearbeitung erzeugten Gases vorgesehen. Diese Vorrichtung zum Abführen von Gasen verwendet jedoch keinen Arbeitsbehälter. Die Arbeitsflüssigkeit wird lediglich zwischen dem Werkstück und der Bearbeitungselektrode eingespritzt.

Die bekannten Vorrichtungen zum Abführen von Gasen und Dämpfen aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen besitzen den wesentlichen Nachteil, daß die Luftstromabsaugmittel immer in derselben Höhe über der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit positioniert sind. Es ist keine kontrollierte Luftströmung über der Arbeitsflüssigkeit erzeugbar.

Im folgenden soll nun zunächst die Problematik der Erfindung bei Vorrichtungen zum Abführen von Gasen und Dämpfen aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen anhand einer in den Fig. 6 und 7 dargestellten elektrischen Entladungsmaschine beschrieben werden.

In diesen Figuren bezeichnen die Bezugszeichen: 1 - einen Arbeitsbehälter; 2 - ein Werkstück in dem Arbeitsbehälter 1; 3 - eine Elektrode zur Bearbeitung des Werkstückes 2 durch eine elektrische Entladung; 4 - die Arbeitsflüssigkeit in dem Arbeitsbehälter 1; 5 - zersetztes Gas der Arbeitsflüssigkeit, das bei der Entladungsbearbeitung erzeugt wird; 6 - Ölnebel, die durch Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit bei Raumtemperatur entstehen; 7 - eine luftstromerzeugende Einheit oberhalb des Arbeitsbehälters 1; 8 - den Luftstrom, der durch die luftstromerzeugende Einheit 7 erzeugt wird; 9 - einen Luftansaugeinlaß zum Ansaugen des erzeugten Luftstromes; und 10 - eine Luftansaugeinheit.

Bei einer so aufgebauten elektrischen Entladungsmaschine wird das durch die elektrische Entladung erzeugte zersetzte Gas 5 sowie der bei Raumtemperatur gebildete Ölnebel veranlaßt, mit dem oberhalb des Arbeitsbehälters 1 gebildeten Luftstrom in den Luftansaugeinlaß zu fließen, um dann in geeigneter Weise behandelt zu werden.

Wie oben gesagt, ist die luftstromerzeugende Einheit 7 oberhalb des Arbeitsbehälters 1 angeordnet. Deshalb handelt es sich bei dem durch die luftstromerzeugende Einheit 7 gebildeten Luftstrom nur um eine laminare Strömung. Nun ändert sich bei einem elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang das Niveau der Arbeitsflüssigkeit in dem Arbeitsbehälter in Abhängigkeit von der Größe des darin befindlichen Werkstückes. Je nach dem Niveau der Arbeitsflüssigkeit kann das für den menschlichen Körper gefährliche zersetzte Gas nicht sofort festgestellt werden, wenn es über der Arbeitsflüssigkeit erscheint, d. h., daß es erst erfaßt wird, wenn es vollständig in dem Arbeitsbehälter verteilt ist. Es ist schwierig, das zersetzte Gas zu erfassen, wenn es sich in der Nähe der Wände des Arbeitsbehälters aufhält.

Im vorliegenden Falle ist es zur Erhöhung der Erfassungsrate des zersetzten Gases erforderlich, den Druck der luftstromerzeugenden Einheit zu erhöhen, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft zu steigern. Die Methode der Vergrößerung des Luftstrahldruckes ist insofern von Nachteil, als die Gerätekosten der elektrischen Entladungsmaschine erhöht werden und eine elektrische Entladungsbearbeitungsoperation nicht mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann, weil sich die Temperatur in der Maschine lokal verändert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Abführen von Gasen und Dämpfen aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen der eingangs genannten Art zu schaffen, die unabhängig von einer Niveauänderung der Arbeitsflüssigkeit, Gase und Dämpfe mit hoher Genauigkeit abführen kann, bevor diese vollständig in dem Arbeitsbehälter verteilt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Somit können also die Gase immer direkt von der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit abgeführt werden, nachdem mindestens die Luftstromerzeugungsmittel über die Luftstromabsaugmittel immer in einer vorbestimmten Höhe über der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit gehalten werden. Auch wenn sich das Niveau der Arbeitsflüssigkeit aufgrund einer Größenänderung des in die Arbeitsflüssigkeit eingetauchten Werkstückes ändert, können die Gase über der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit abgeführt werden, bevor sie sich über die gesamte Oberfläche verteilt haben. Somit kann das gefährlich zersetzte Gas den menschlichen Körper nicht erreichen.

Weitere voteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abführen von Gasen und Dämpfen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abführen von Gasen und Dämpfen bewegt eine Antriebseinheit die Luftstromerzeugungsmittel und/oder Luftstromabsaugmittel, wenn das Niveau der Arbeitsflüssigkeit durch die Arbeitsflüssigkeitsniveauerfassungsmittel festgestellt worden ist, so daß der Luftstrom in einer vorbestimmten Höhe über der Arbeitsflüssigkeitsoberfläche entsteht.

Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Niveaueinstellglied zum Einstellen des Pegels der Arbeitsflüssigkeit vorgesehen, und die Luftstromerzeugungsmittel und/oder die Luftstromabsaugmittel werden in Verbindung mit der Verschiebung des Niveaueinstellgliedes in der Senkrechten zur Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit bewegt, so daß der Luftstrom in der vorherbestimmten Höhe über der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit in dem Arbeitsbehälter erzeug wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende, detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

In den Figuren zeigt:

Fig. 1 und Fig. 2 stellen jeweils einen Längsschnitt und eine Draufsicht dar, die ein Beispiel einer Funkenerosionsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;

Fig. 3 ist eine Vorderansicht einer Luftstromerzeugungseinheit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Funkenerosionsmaschine;

Fig. 4 und Fig. 5 stellen jeweils einen Längsschnitt und eine Draufsicht dar, die ein weiteres Beispiel einer Funkenerosionsmaschine gemäß der Erfindung veranschaulichen; und

Fig. 6 und 7 stellen jeweils einen Längsschnitt und eine Draufsicht dar, die die Problematik der Erfindung bei einer Funkenerosionsmaschine veranschaulichen.

Nachfolgend soll das erste Beispiel einer Funkenerosionsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 beschrieben werden, in denen jene Komponenten, die bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Die Funkenerosionsmaschine weist also weiter folgende Komponenten auf: eine Säule 12, die senkrecht in dem Arbeitsbehälter 1 steht; einen Luftdruckversorgungsblock 13, der durch eine Antriebseinheit 14 entlang der Säule 12 angehoben wird; einen Arbeitsflüssigkeitsniveaudetektor 17, der in einem vorherbestimmten Abstand von den in der Luftstromerzeugungseinheit 7 gebildeten Luftstromlöchern 7a bis 7e gebildet und mit der Luftstromerzeugungseinheit 7 verbunden ist; eine Signalleitung 18 zur Übertragung des Ausgangssignals des Detektors 17 an die Antriebseinheit 14; eine Pumpe 15 zur Erzeugung des Luftdruckes, der an den Luftdruckversorgungsblock 13 weitergeleitet wird; ein Steuerventil 16 zur Einstellung des so erzeugten Luftdruckes; und eine Stauplatte 11 zur Bestimmung des Niveaus der Arbeitsflüssigkeit in dem Arbeitsbehälter 1.

Bei der Funkenerosionsmaschine wird der durch die Pumpe 15 erzeugte Luftdruck durch Betätigung des Steuerventils 16 optimal eingestellt und über den Luftdruckversorgungsblock 13 und die Luftstromerzeugungseinheit 7 an die Luftstromlöcher 7a bis 7e geliefert, so daß über der Arbeitsflüssigkeit 4 der Luftstrom 8 erzeugt wird. Der so erzeugte Luftstrom 8 wird zusammen mit dem zersetzten Gas 5 und den Ölnebel 6 durch die an der entgegengesetzten Seite angeordnete Luftabsaugeinheit 9 abgesaugt, so daß das zersetzte Gas und der Ölnebel in geeigneter Weise weiterbehandelt werden können. Andererseits erfaßt der Arbeitsflüssigkeitsniveaudetektor 17 die in dem Arbeitsbehälter 1 stattfindende Niveauänderung der Arbeitsflüssigkeit 4 und gibt entsprechend der Änderung ein Ausgangssignal aus. Das Ausgangssignal wird über die Signalleitung 18 an die Antriebseinheit 14 geliefert.

Als Antwort auf das Erfassungssignal verschiebt die Antriebseinheit 14 den Luftdruckversorgungsblock 13 in der Senkrechten, so daß sich die Luftstromlöcher 7a bis 7e stets in der vorherbestimmten Höhe über dem Niveau der Arbeitsflüssigkeit 4 befinden. Somit können das zersetzte Gas 5 und der Ölnebel 6 sehr wirksam aufgefangen und die Umweltbedinungen beträchtlich verbessert werden. Weiter wird durch eine so weit wie mögliche Verringerung des Luftdruckes die ungleichmäßige Wärmeverteilung im Maschinenkörper unterdrückt. Damit werden nicht nur die Umweltbedingungen im Bereich um die Funkenerosionsmaschine verbessert, sondern es kann auch der Betrieb der funkenerosiven Bearbeitung mit hoher Genauigkeit erfolgen.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Arbeitsflüssigkeitsniveaudetektor 17 in einer vorherbestimmten Höhe über den Luftstromlöchern 7a bis 7e angeordnet. Diese Höhe kann jedoch entsprechend der Gestalt des Werkstückes und der Elektrode durch Verwendung eines numerischen Steuerprogramms geändert werden.

Weiter wird bei der oben beschriebenen Ausführungsform zur Erfassung des Niveaus der Arbeitsflüssigkeit der Arbeitsflüssigkeitsniveaudetektor 17 eingesetzt. Er kann jedoch durch irgendein Mittel ersetzt werden, das das Niveau der Arbeitsflüssigkeit erfassen kann, beispielsweise durch einen Schwimmer.

Nachfolgend soll das zweite Beispiel der Bearbeitungseinrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben werden. Bei dem oben beschriebenen ersten Beispiel der Vorrichtung zum Abführen von Gasen und Dämpfen werden das Niveau der Arbeitsflüssigkeit erfaßt und das zersetzte Gas sowie der Ölnebel in Verbindung mit der Erfassung des Lösungsniveaus abgesaugt. Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird das Absaugen in Verbindung mit der Verschiebung eines Elementes durchgeführt, das das Arbeitsflüssigkeitsniveau feststellt.

In den Fig. 4 und 5 bezeichnen die Bezugszeichen: 1 bis 10 - die gleichen Komponenten wie die der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 beschriebenen Funkenerosionsmaschine; 11 - eine Stauplatte zur Bestimmung des Niveaus der Arbeitsflüssigkeit 4, wobei die Stauplatte 11 mit der Luftstromerzeugungseinheit 7 verbunden ist; 15 - eine Pumpe zur Erzeugung des Luftdruckes, der an die Luftstromerzeugungseinheit 7 weitergeleitet wird; und 16 - ein Steuerventil zum Einstellen des so erzeugten Luftdruckes.

Die Stauplatte 11 kann senkrecht zur Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit bewegt werden. Ihr oberer Rand bestimmt das Niveau der Arbeitsflüssigkeit 14 in dem Arbeitsbehälter 1. Dementsprechend fließt, selbst wenn das Niveau durch Zugabe zusätzlicher Arbeitsflüssigkeit 4 in dem Arbeitsbehälter 1 oder durch Eintauchen des Werkstückes 2 oder der Elektrode 3 angehoben wird, die Arbeitsflüssigkeit über die Stauplatte, so daß das Flüssigkeitsniveau durch die Stellung der Stauplatte 11 bestimmt wird.

Das heißt also, daß die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Vorrichtung speziell aus der Stauplatte zur Einstellung des Niveaus der Arbeitsflüssigkeit und der Luftstromerzeugungseinheit 7 mit den Luftstromlöchern 7a bis 7e besteht, die an der Stauplatte befestigt ist und in Verbindung mit der Verschiebung der Stauplatte wirksam wird, so daß sich die Luftstromlöcher stets in der vorherbestimmten Höhe über der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit befinden.

Bei der so aufgebauten Funkenerosionsmaschine wird der von der Pumpe 15 gelieferte Luftdruck durch das Steuerventil 16 optimal eingestellt, so daß die Luftstromerzeugungseinheit 7 über der Arbeitsflüssigkeit 4 einen laminaren Luftstrom erzeugt. Die zersetzten Gase 5 und der Ölnebel 6 werden zusammen mit der laminaren Luftströmung 8 durch den an der entgegengesetzten Seite des Arbeitsbehälters angeordneten Absaugeinlaß 9 abgesaugt und einer geeigneten Bearbeitung zugeführt. Die an der Luftstromerzeugungseinheit 7 zur Einstellung des Niveaus der Arbeitsflüssigkeit 4 befestigte Stauplatte 11 wird in einer vorherbestimmten Höhe über der Flüssigkeitsoberfläche gehalten. Dementsprechend werden das bei der Bearbeitung des Werkstückes zersetzte Gas 5 sowie der bei der Bearbeitung erzeugte Ölnebel wirksam abgefangen und ohne Adaption zurückgewonnen. Als Ergebnis werden die Umweltbedingungen beträchtlich verbessert, während eine soweit wie mögliche Absenkung des Luftdruckes die ungleichmäßige Wärmeverteilung im Maschinenkörper verbessert. Gemäß der Erfindung kann also eine Automatisierung der Funkenerosionsmaschine, eine Verbesserung der Umweltbedingungen und eine Werkstückbearbeitung mit hoher Genauigkeit erreicht werden.

Bei den oben beschriebenen beiden Ausführungsformen der Erfindung wir die Luft durch Luftstromlöcher 7a bis 7e ausgestoßen. Diese Lösung kann jedoch durch jedes andere Mittel ersetzt werden, mit dem Luftstrahlen erzeugt werden können.

Weiter ist bei den genannten Ausführungsformen das Luftstromerzeugungsmittel beweglich. Stattdessen können jedoch anstelle der Luftstromerzeugungsmittel die Luftstromabsaugmittel beweglich sein, oder es können sowohl die Luftstromerzeugungsmittel als auch die Luftstromabsaugmittel beweglich ausgeführt werden.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Funkenerosions­ maschine beschrieben wurde, kann das technische Konzept der Erfindung bei jeder anderen Bearbeitungseinrichtung angewandt werden, bei der Gas erzeugt und abgeführt werden muß.

Wie oben erläutert wurde, ist gemäß der Erfindung mindestens eines der Luftstromerzeugungsmittel und der Luftstromabsaugmittel senkrecht beweglich, so daß es im Zusammenhang mit der Niveauänderung der Arbeitsflüssigkeit arbeitet und dabei einen Luftstrom in einer bestimmten Höhe über der Flüssigkeitsoberfläche liefert. Damit können unerwünschte Gase mit Hilfe einer kleinen Luftmenge beseitigt werden, was die Automatisierung der Vorrichtung, die Verbesserung der Umweltbedingungen im Bereich um die Vorrichtung und die Werkstückbearbeitung mit hoher Genauigkeit möglich macht.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Abführen von Gasen (5) und Dämpfen (6) aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen, die folgende Komponenten aufweist:

• a) einen Arbeitsbehälter (1), der eine Arbeitsflüssigkeit (4) enthält, in die ein Werkstück (2) eingetaucht ist; und
• b) Luftstromabsaugmittel (9) zum Absaugen von bei der Bearbeitung aus der Arbeitsflüssigkeit (4) erzeugtem Gas (5);

dadurch gekennzeichnet, daß

• d) Luftstromerzeugungsmittel (7) vorgesehen sind, zur Erzeugung eines Luftstromes (8) oberhalb der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit (4) in dem Arbeitsbehälter (1), derart, daß der Luftstrom (8) parallel zur Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit (4) in dem Arbeitsbehälter (1) verläuft;
• e) die Luftstromabsaugmittel (9) vorgesehen sind zum Absaugen des so erzeugten Luftstromes, wodurch das bei der Bearbeitung aus der Arbeitsflüssigkeit erzeugte Gas (5) entfernt wird; und
• f) die Vorrichtung Mittel zum Positionieren (12, 14) mindestens der Luftstromerzeugungsmittel (7) oder der Luftstromabsaugmittel (9, 10) in einer vorherbestimmten Höhe über der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit (4) in dem Arbeitsbehälter (1) aufweist, wobei die vorbestimmte Höhe, unabhängig von einer Niveauänderung der Arbeitsflüssigkeit (4) in dem Arbeitsbehälter (1) eingehalten wird.

2. Vorrichtung zum Abführen von Gasen (5) und Dämpfen (6) aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (12, 14) eine Stauplatte (11) zum Einstellen des Niveaus der Arbeitsflüssigkeit (4) aufweisen, und daß die Luftstromerzeugungsmittel (7) eine Luftstromerzeugungseinheit (7) mit Luftstromlöchern (7a-7e) aufweisen, die an der Stauplatte (11) befestigt ist und in Verbindung mit der Verschiebung der Stauplatte (11) arbeitet, so daß sich die Luftstromlöcher (7a-7e) stets in der vorherbestimmten Höhe über der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit (4) befinden.

3. Vorrichtung zum Abführen von Gasen (5) und Dämpfen (6) aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauplatte (11) in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit (4) beweglich ist.

4. Vorrichtung zum Abführen von Gasen (5) und Dämpfen (6) aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmachinen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (12, 14) weiter folgende Komponenten aufweisen:

• a) Mittel zum Erfassen des Pegels (17) der Arbeitsflüssigkeit (4) in dem Arbeitsbehälter (1); und
• b) Mittel zum Bewegen mindestens eines der Luftstromerzeugungsmittel (7) und der Luftstromabsaugmittel (9, 10) in die vorherbestimmte Höhe entsprechend dem so erfaßten Niveau der Arbeitsflüssigkeit (4) in dem Arbeitsbehälter (1).

5. Vorrichtung zum Abführen von Gasen (5) und Dämpfen (6) aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungsmittel ein Arbeitsflüssigkeitsniveaudetektor (17) ist, der die Niveauänderung der Arbeitsflüssigkeit (4) in dem Arbeitsbehälter (1) erfaßt und ein dieser Änderung entsprechendes Erfassungssignal ausgibt.

6. Vorrichtung zum Abführen von Gasen (5) und Dämpfen (6) aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmittel (13, 14) folgende Komponenten aufweisen:

• a) eine aufrechtstehende Säule (12) in dem Arbeitsbehälter (1);
• b) einen Luftdruckversorgungsblock (13), der mit den Luftstromerzeugungsmitteln (15, 16) zusammenwirkt;
• c) eine Antriebseinheit (14) zum Anheben des Luftdruckversorgungsblockes (13) entlang der Säule (12); und
• d) eine Signalleitung (18) zur Übertragung des Ausgangssignals des Detektors an die Antriebseinheit (14).

7. Vorrichtung zum Abführen von Gasen (5) und Dämpfen (6) aus dem Bearbeitungsraum von Funkenerosionsmaschinen, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (14) als Antwort auf das Erfassugssignal in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit bewegt wird, derart, daß die Luftstromerzeugungsmittel (13) auf die vorherbestimmte Höhe über dem Niveau der Arbeitsflüssigkeit (4) eingestellt werden.