DE3990541C2 - Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung für eine funkenerosive Drahtschneidemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung für eine funkenerosive Drahtschneidemaschine mit einer durch ein Führungsrohr einzufädelnden Drahtelektrode, die ein zu bearbeitendes Werkstück unter Belassung eines Spaltes durchdringt.

Eine Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung dieser Art ist aus der US 46 52 716 bekannt. Dort wird der Vorschub der Drahtelektrode zum Werkstück hin durch einen Strahl eines Fluids bewirkt, der am Auslaß des Führungsrohres erzeugt wird.

Aus der US 31 85 909 ist es bekannt, in einem elektromagnetischen System das Anheben und Absenken einer Stange in einem röhrenförmigen Gehäuse mittels einer Gruppierung von Elektromagneten zu bewirken, die in zyklischer Abfolge nacheinander bestromt werden.

Die Druckschriften JP 53-27 193 A und JP 61-192 469 A offenbaren Vorrichtungen zur Oberflächenbehandlung eines Werkstückes mittels magnetischer abrasiver Werkstoffe, die von veränderlichen Magnetfeldern in Bewegung versetzt werden, um auf diese Weise die Oberflächenbehandlung des Werkstückes zu bewirken.

Aus der US 27 31 212 ist eine Einrichtung zum Fördern und Spannen eines Materialstreifens bekannt, bei welcher mittels mehrerer Elektromagnete, die in Bewegungsrichtung des Streifens angeordnet sind, ein laufendes Magnetfeld erzeugt wird, das die Bewegung des Streifens beschleunigt oder hemmt.

Schließlich sind aus einer Veröffentlichung in der deutschen Zeitschrift ETZ-A, Bd. 96 (1975), Heft 9, Seiten 401-409, technisch-physikalische Prinzipien von Kurzstator- Linearmotoren generell bekannt.

Bei funkenerosiven Drahtschneidemaschinen ergibt sich die Notwendigkeit der Einfädelung der Drahtelektrode in eine Öffnung des Werkstückes jeweils am Anfang eines Bearbeitungsabschnittes oder auch bei Drahtbruch. Die Einfädelung wird noch schwieriger, wenn die Drahtelektrode entsprechend einer häufigen Forderung aus der Praxis relativ dünn ist. Dadurch wird die Automatisierung des Arbeitsablaufs behindert oder zumindest erschwert.

Es wurde auch schon eine Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung für eine funkenerosive Drahtschneidemaschine vorgeschlagen, wie sie im folgenden anhand von Fig. 8 der Zeichnungen näher beschrieben ist.

In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Drahtelektrode, die in einem Führungsrohr 2 verläuft. Zum Antrieb dienen Rollenpaare 3, 4. Zwischen Drahtführungen 5a, 5b für die Stromzuführung wird das Werkstück 6 angeordnet. Elektromotore 7, 8 dienen zum Antrieb der Rollenpaare 3, 4. Beim Einführen der Drahtelektrode 1 wird diese zunächst vom oberen Rollenpaar 3 erfaßt und so angetrieben, daß sie in das Führungsrohr 2 eingefädelt wird. Nach dem Durchtritt durch die Drahtführungen 5a, 5b und das dazwischen angeordnete Werkstück 6 wird sie dem unteren Rollenpaar 4 zugeführt.

Wird zur Erzielung einer hohen Schnittgenauigkeit eine dünne Drahtelektrode verwendet, so ist zu berücksichtigen, daß sie eine geringere mechanische Festigkeit besitzt, so daß sie leicht verformt werden kann, was die Schnittgenauigkeit beeinträchtigt. Um die dünne Drahtelektrode einwandfrei zu fördern, müssen deshalb die Rollenpaare 3, 4 hinsichtlich Anordnung und Ausbildung eine hohe mechanische Genauigkeit aufweisen. Um dieser Forderung zu genügen, müssen die Abmessungen der Rollenpaare vergrößert und dementsprechend in einem größeren Abstand vom Werkstück angeordnet werden, so daß auch das zwischen den Rollenpaaren und dem Werkstück angeordnete Führungsrohr entsprechend verlängert werden muß. Bei der Führung der flexiblen Drahtelektrode in dem so verlängerten Führungsrohr wird zwischen der Drahtelektrode und dem Führungsrohr, eine Reibungskraft erzeugt. Das bedeutet, daß es recht schwierig ist, die Drahtelektrode sanft in das Führungsrohr einzuführen. Im Betrieb findet ein etwaiger Drahtbruch meist zwischen den beiden Rollenpaaren 3 und 4 statt, wobei das Rollenpaar 3 die Drahtförderung auch nach dem Drahtbruch noch bis zu einer Abschaltung der Vorrichtung fortsetzt, was die Wiederinbetriebnahme der Vorrichtung zusätzlich erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für eine funkenerosive Drahtschneidemaschine bestimmte Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei vergleichsweise geringen räumlichen Abmessungen die Erzeugung hinreichend starker, auf die Drahtelektrode wirkender Antriebskräfte ermöglicht, um eine sichere und genaue Führung der Drahtelektrode auch dann zu gewährleisten, wenn sie vergleichsweise dünn ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 oder 2 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 Teile des Gegenstandes von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 Teile einer erfindungsgemäßen beispielhaften Ausgestaltung einer Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung teils in der Draufsicht, teils im Schnitt quer zur Drahtelektrodenförderrichtung,

Fig. 4 den Gegenstand von Fig. 3 im Schnitt parallel zur Drahtelektrodenförderrichtung,

Fig. 5 Teile einer weiteren erfindungsgemäßen beispielhaften Ausgestaltung einer Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung im Schnitt quer zur Drahtelektrodenförderrichtung,

Fig. 6 den Gegenstand von Fig. 5 im Schnitt parallel zur Drahtelektrodenförderrichtung,

Fig. 7 Teile des Gegenstandes von Fig. 5 und 6 in der Ansicht und

Fig. 8 eine bekannte Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung.

In Fig. 1 bis 7 sind Teile, welche mit Teilen der bekannten Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung nach Fig. 8 gleich oder gleichwirkend sind und bei der obigen Beschreibung dieser bekannten Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung schon erwähnt wurden, mit den gleichen Bezugszahlen versehen.

Wie Fig. 1 und 2 zeigen, sind am Drahtelektrodenführungsrohr 2 jeweils drei Spulen 9a, 9b, 9c wiederholt angeordnet und entsprechend dem in Fig. 1 und 2 enthaltenen Schaltplan an Stromquellen 10a, 10b, 10c einer Stromversorgungseinrichtung 10 angeschlossen. Die drei Stromquellen liefern jeweils Wechselströme 11, 12, 13, die hinsichtlich Frequenz und Amplitude übereinstimmen. Jedoch sind die Wechselströme 11, 12, 13 in der genannten Reihenfolge phasenmäßig jeweils um gleiche Beträge gegeneinander verschoben.

Wenn die Spulen 9a, 9b, 9c durch die jeweiligen Stromquellen 10a, 10b, 10c der Stromversorgungseinrichtung 10 erregt werden, werden aufgrund der Anordnung der Spulen 10a, 10b, 10c elektromagnetische Wechselfelder B₁, B₂, B₃ mit Feldkomponenten senkrecht zur Förderrichtung der Drahtelektrode erzeugt. Infolge der Phasenverschiebung zwischen den Wechselströmen I₁, I₂, I₃ wird entlang des Führungsrohres 2 ein magnetisches Feld induziert, das sich entlang dieses Führungsrohres in Bewegungsrichtung der Drahtelektrode 1 verschiebt.

Es entsteht somit ein magnetisches Wanderfeld, dessen Bewegungsrichtung in Fig. 2 mit der Bezugszahl 11 bezeichnet ist. Demgemäß wird die längs der Mittelachse des Führungsrohres 2 verlaufende Drahtelektrode 1 in der Bewegungsrichtung 11 des magnetischen Wanderfeldes angetrieben, d. h. in Fig. 2 nach unten bewegt.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform besteht die Drahtelektrode 1 aus magnetischem Material. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da bei Stromfluß durch die Drahtelektrode eine elektromagnetische Induktion auf die Drahtelektrode einwirkt.

In Abweichung von der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform können anstelle von jeweils drei Spulen 9a, 9b, 9c und anstelle von drei hierdurch gebildeten elektrischen Stromkreisen jeweils auch nur zwei oder auch mehr als drei Spulen und Stromkreise vorgesehen werden. Dabei ist es für die Praxis zweckmäßig, jeweils drei bis sechs elektrische Spulen und Stromkreise vorzusehen, wobei der Phasenunterschied zwischen den jeweiligen Wechselströmen entsprechend der jeweiligen Anzahl der so geschaffenen elektrischen Kreise festgesetzt werden und eine gleiche Phasenverschiebung zwischen den jeweiligen Wechselstromkreisen vorgesehen werden sollte.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die jeweiligen Spulen 9a, 9b, 9c oberhalb und unterhalb der Stelle vorgesehen, an welcher das Werkstück 6 angeordnet wird. Jedoch können diese Spulen an jeder beliebigen Stelle angebracht werden, an der die Drahtelektrode 1 verläuft. Die die Drahtelektrode in Förderrichtung treibende Kraft wird in dem Maße höher, wie die Spulen nach Anzahl und Breite größer werden. Die Spulen können also über den gesamten Weg der Drahtelektrode 1 angeordnet werden.

Bei der Einfädelung der Drahtelektrode 1 in das Führungsrohr 2 wirkt das die Drahtelektrode fördernde magnetische Wanderfeld auf das Stirnende der Drahtelektrode, so daß die von einer punktförmigen Kraftquelle, nämlich von dem Rollenpaar 3 ausgehende Antriebskraft in eine entsprechend der Ausdehnung des magnetischen Wanderfeldes linear ausgedehnte Antriebsquelle erweitert wird. Die erfindungsgemäße Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung ist somit zum Fördern der Drahtelektrode als linearem Objekt besonders geeignet.

Mit der erfindungsgemäßen Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung wird die Drahtelektrode 1 unabhängig von ihrem Durchmesser im Führungsrohr 2 sanft gefördert, so daß ein automatisches Zuführen auch einer extrem dünnen Drahtelektrode problemlos erreicht werden kann. Eine entsprechend ausgebildete funkenerosive Drahtschneidemaschine kann also automatisch, d. h. ohne manuelle Bedienung, betrieben werden.

Vorzugsweise weist der die Drahtelektrode 1 aufnehmende Endabschnitt des Führungsrohres 2 die Form eines Trichters auf, so daß eine sanfte Zuführung der Drahtelektrode erleichtert wird.

Ein Mittelabschnitt 12 des Führungsrohres 2 kann ohne weiteres gekrümmt sein, wie z. B. Fig. 1 zeigt. Dabei wird die auf die Drahtelektrode 1, wirkende Antriebskraft nicht negativ beeinflußt. Die Drahtelektrode kann deshalb auch in einem engen Raum verlaufen.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung sind gemäß Fig. 3 und 4 U-förmige Eisenkerne 13 vorgesehen, die magnetische Pfade bilden. Auf die Eisenkerne 13 sind jeweils Spulen 14 aufgewickelt, welche den obengenannten Spulen 9a bzw. 9 bzw. 9c von Fig. 1 und 2 entsprechen. Die U-förmigen Eisenkerne 13 sind in der Darstellung gemäß Fig. 4 übereinander entlang der Achse des Führungsrohres 2 so angeordnet, daß sich das Führungsrohr 2 zwischen den Polen, also den freien Endflächen der Schenkel der jeweiligen U-förmigen Eisenkerne 13 befindet. Diese Pole sind also längs zweier Streifen angeordnet, die auf gegenüberliegenden Seiten des Führungsrohres 2 parallel zu dessen Achse verlaufen. Infolge dieser Anordnung weist der magnetische Fluß zwischen den jeweils einander gegenüberliegenden Polen eines jeden Eisenkernes 13 praktisch keine Streuverluste auf.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung sind zur weiteren Verringerung des gegenseitigen Abstandes zwischen den Spulen 9a, 9b, 9c gemäß Fig. 5 bis 7 die jeweiligen Spulen 9a, 9b, 9c unter Bildung von Streifen auf zwei Spulenträgern 16a, 16b angeordnet, die an gegenüberliegenden Seiten des Führungsrohres 2 für die Drahtelektrode 1 vorgesehen sind. Die Spulen 9a, 9b, 9c sind hierauf durch Fotoätzen, also fotolithografisch, gebildet werden.

Die Spulen bilden in ihrer jeweils paarweisen Anordnung an gegenüberliegenden Seiten des Führungsrohres 2 jeweils ein und denselben magnetischen Fluß, wodurch streuungsbedingte Verluste im magnetischen Fluß minimiert werden. Obwohl die Spulen klein sind, kann ihre Amperewindungszahl relativ groß sein. Deshalb kann trotz Miniaturisierung der Vorrichtung ein hoher magnetischer Fluß erzeugt werden. Bei extrem kleinen Abmessungen dieser Elektrodendrahtzuführungsvorrichtung kann eine vergleichsweise starke Antriebskraft auf die Drahtelektrode 1 ausgeübt werden. Mit dieser Vorrichtung kann deshalb auch eine extrem dünne Drahtelektrode wirksam angetrieben werden.

Claims (5)

1. Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung für eine funkenerosive Drahtschneidemaschine mit einer durch ein Führungsrohr (2) einzufädelnden Drahtelektrode (1), die ein zu bearbeitendes Werkstück (6) unter Belassung eines Spaltes durchdringt,
dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) eine Vielzahl von Magnetfelderzeugungsspulen (9a, 9b, 9c) derart um das Führungsrohr (2) herum angeordnet sind, daß sie Magnetfelder mit wesentlichen Komponenten senkrecht zur Einführungsrichtung der Drahtelektrode erzeugen,
• (b) die Magnetfelderzeugungsspulen (9a, 9b, 9c) streifenförmig durch ein photolithographisches Verfahren auf dem Führungsrohr (2) erzeugt sind, und
• (c) eine Stromversorgung (10) in der Phase gegeneinander verschobene Wechselströme an sich wiederholende Folgen von jeweils mindestens zwei Magnetfelderzeugungsspulen (9a, 9b, 9c) liefert, wodurch ein magnetisches Wanderfeld erzeugt wird, das die Drahtelektrode (1) mittels elektromagnetischer Kraftwirkung durch das Führungsrohr (2) hindurch in das Werkstück (6) einführt.

2. Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung für eine funkenerosive Drahtschneidemaschine mit einer durch ein Führungsrohr (2) einzufädelnden Drahtelektrode (1), die ein zu bearbeitendes Werkstück (6) unter Belassung eines Spaltes durchdringt,
dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) eine Vielzahl von Polen von Magnetfelderzeugungsspulen (14) aufweisenden U-förmigen Eisenkernen (13) derart um das Führungsrohr (2) angeordnet sind, daß sie Magnetfelder mit wesentlichen Komponenten senkrecht zur Einführungsrichtung der Drahtelektrode erzeugen,
• (b) die die Pole der Magnetfelderzeugungsspulen (14) aufweisenden U-förmigen Eisenkerne (13) an gegenüberliegenden Seiten des Führungsrohres (2) längs zweier Streifen angeordnet sind, und
• (c) eine Stromversorgung (10) in der Phase gegeneinander verschobene Wechselströme an sich wiederholende Folgen von jeweils mindestens zwei Magnetfelderzeugungsspulen (14) liefert, wodurch ein magnetisches Wanderfeld erzeugt wird, das die Drahtelektrode (1) mittels elektromagnetischer Kraftwirkung durch das Führungsrohr (2) hindurch in das Werkstück (6) einführt.

3. Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Verwendung einer Drahtelektrode (1) aus magnetischem Material bestimmt ist.

4. Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endabschnitt des Führungsrohres (2) die Form eines Trichters aufweist.

5. Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungsspulen (9a, 9b, 9c) bzw. Pole von Magentfelderzeugungsspulen (14) aufweisenden Eisenkernen (13) paarweise jeweils einen magnetischen Fluß erzeugen.