DE4241708C2

DE4241708C2 - Elektroerodiermaschine

Info

Publication number: DE4241708C2
Application number: DE4241708A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kanaya; Toshiya Nagata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2012-12-11
Also published as: US5264676A; DE4241708A1; JPH05162018A; JP2818061B2; CH686346A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektroerodiermaschine mit einem vertikal verstellbaren Arbeitsbehälter gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 4.

Aus der DE 38 20 686 A1 ist eine Funkenerosionsmaschine be kannt, die einen höhenverstellbaren Behälter aufweist, der mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt ist. Der Behäl ter selbst ist faltenbalgartig ausgebildet und besitzt an seiner Oberseite einen Rahmen. Eine Hubvorrichtung greift an diesem Rahmen und am Aufspanntisch an und verändert die Hö henlage des Rahmens. Der Rahmen wird zusätzlich mittels soge nannter Nürnberger Scheren (Kurbelgetriebe) geführt, die wie derum einerseits am Rahmen und andererseits am Aufspanntisch an gegenüberliegenden Seiten des Faltenbalgbehälters befe stigt sind. Die sogenannten Nürnberger Scheren werden von ei ner Spindel angetrieben, um den Rahmen höhenverstellbar zu bewegen.

Nachteilig bei einer derartigen Konstruktion ist, daß zum einen die Kraftübertragung mittels Spindelantrieb umständlich und zum anderen störanfällig ist. Ferner müssen die sogenann ten Nürnberger Scheren noch zusätzlich in der jeweiligen Ver stellposition eine Haltekraft aufbringen, was zum baldigen Verschleiß des Kurbelgetriebes führt.

Ähnlich verhält es sich bei der Funkenerosionsmaschine, die in der JP 2-48113 A beschrieben ist und einen verstellbaren Behälter aufweist. Dort ist ebenfalls ein Scheren- oder Kur bel-Getriebe offenbart, welches mittels einer rotierenden Spindel angetrieben ist.

Aus der CH 373 832 ist ferner eine Einrichtung zur Auf nahme dielektrischer Flüssigkeit und des Werkstückes an einer mit Funkenerosion im Flüssigkeitsbad arbeitenden Werkzeugma schine bekannt. Hierbei ist gemäß einem Ausführungsbeispiel die Spindel von zwei Faltbälgen zum Schutz gegen die Arbeits flüssigkeit umgeben. Mittels der Spindel wird der Arbeits tisch höhenverstellt, wobei jeweils zwei Führungssäulen zur Führung des Arbeitstisches dienen. Die Führungssäulen selbst sind im Boden des mit Flüssigkeit gefüllten Gefäßes nicht dichtend angeordnet, mit dem Zweck, daß ständig eine Zirkula tion von Arbeitsflüssigkeit erreicht wird.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Arbeitstisch mit Hilfe von Dichtlippen flüssigkeitsdicht gegen den Ar beitsbehälter abgedichtet. Da der Arbeitstisch jedoch ständig in der Höhe verstellt wird, führt die damit einhergehende Reibung der Dichtlippen an dem Arbeitsbehälter zwangsläufig zum Verschleiß. Auch wird die vertikale Bewegbarkeit des Ar beitstisches nachteilig beeinträchtigt. Darüber hinaus ist auch hier kein Mittel zur Entlastung der aufzubringenden Hal tekraft vorgesehen.

Um eine nachteilige Beweglichkeit des Arbeitstisches zu ver meiden, sind in der CH-PS 600 982 Dichtungslippen oder -Bän der vorgeschlagen, die federnd an einer Führungsplatte anlie gen. Ein Verschleiß der Dichtungslippen bzw. -Bänder wird je doch nicht vermieden, da auch sie bei der Vertikalbewegung entlang der Führungsplatte durch die auftretende Reibung be einträchtigt werden. Auch sind hier keine Mittel zur leichte ren Betätigung bzw. zur Minimierung der Antriebs- oder Halte kraft vorhanden.

Des weiteren soll der Stand der Technik noch anhand der Fig. 9 bis 14 beschrieben werden.

Fig. 9 ist eine schematische Perspektivansicht einer Elek troerodiermaschine mit C-Konfiguration in Seitenansicht. Bei diesem konventionellen Beispiel ist die Elektroerodierma schine eine Graviermaschine. Die Elektroerodiermaschine 1 hat ein Bett 2, einen Sattelschlitten 3 und einen Tisch 4, die auf dem Bett 2 angebracht sind. Ein Arbeitsbehälter 5 ist auf dem Tisch 4 angebracht. Ein Kopf 7 ist an einem Ständer 6 an gebracht, der von dem Bett 2 ausgeht. Eine Werkzeugelektrode 8 ist an dem Kopf 7 über einen Werkzeugträger 9 fest ange bracht. Außerdem bezeichnet 10 einen Y-Antriebsmotor, 11 einen X-Antriebsmotor, 12 eine Arbeitsflüssigkeit, die in dem Arbeitsbehälter 5 vorrätig ist, 13 einen Werkstückspanntisch, auf dem ein Werkstück (nicht gezeigt) aufgespannt und der im allgemeinen ein plattenförmiges Element ist.

Fig. 10 ist ein teilweise schematischer Querschnitt des kon ventionellen Arbeitsbehälters 5, der beispielsweise in der JP 2-48113 A angegeben ist. Fig. 10 zeigt ein Beispiel für teleskopartig in Vertikalrichtung bewegbare Arbeitsbe hälter 5, wobei der bekannte Arbeitsbehälter 5 in drei Stufen vertikal bewegbar ist. 14, 15 und 16 bezeichnen eine Außen wand, eine Bodenwand bzw. eine Innenwand einer ersten Stufe des Arbeitsbehälters 5; 17 und 18 bezeichnen eine Außenwand und eine Innenwand einer zweiten Stufe des Arbeitsbehälters 5; und 19, 20 und 21 bezeichnen eine Außenwand, eine Ober seite und eine Innenwand einer dritten Stufe des Arbeitsbe hälters 5.

Außerdem ist 22 ein Abdichtelement, das zwischen dem Werk stückspanntisch 13 und der Bodenfläche 15 der ersten Stufe im Arbeitsbehälter 5 angeordnet ist; 23 ist ein Abdichtelement zwischen der Innenwand 16 der ersten Stufe im Arbeitsbehälter 5 und der Innenwand 18 der zweiten Stufe im Arbeitsbehälter 5; und 24 ist ein Abdichtelement zwischen der Innenwand 18 der zweiten Stufe im Arbeitsbehälter 5 und der Innenwand 21 der dritten Stufe im Arbeitsbehälter 5. Die Bodenfläche 15 der ersten Stufe im Arbeitsbehälter 5 bildet eine Bodenfläche für den gesamten Arbeitsbehälter 5, während die Oberseite 20 der dritten Stufe im Arbeitsbehälter 5 die Oberseite des ge samten Arbeitsbehälters 5 bildet.

Fig. 11 ist eine schematische Seitenansicht einer Arbeitsbe hälter-Vertikalbewegungseinheit der konventionellen Elektro erodiermaschine und zeigt den Arbeitsbehälter 5 von der lin ken Seite in Fig. 10. Eine Tragwelle 25 ist an der Außenwand 17 der zweiten Stufe im Arbeitsbehälter 5 fest angebracht. Ein Paar von Armen 26, die auf der Tragwelle 25 abgestützt sind, und ein Paar von Führungselementen 28 mit entsprechen den Führungsschlitzen in Führungsbolzen 27, die jeweils an Vorderenden der Arme 26 angebracht sind, ist an der Außenwand 19 der dritten Stufe des Arbeitsbehälters 5 angeordnet. Eine Kugelumlaufspindel 29 und ein Paar von Muttern 30 sind an der Außenwand 14 der ersten Stufe des Arbeitsbehälters 5 ange ordnet und halten die Arme 26 fest.

Nachfolgend wird der Betrieb beschrieben. Wie Fig. 9 zeigt, ist der Sattelschlitten 3 auf dem Bett 2 durch den Y-An triebsmotor in Richtung der Y-Achse verfahrbar. Der Tisch 4 ist auf dem Sattelschlitten 3 durch den X-Antriebsmotor 11 in Richtung der X-Achse verfahrbar. Der Werkzeugträger 9 wird von einem Z-Antriebsmotor (nicht gezeigt) in dem Kopf 7 in Richtung der Z-Achse bewegt. Somit kann das auf dem Werk stückspanntisch 13 aufgespannte Werkstück (nicht gezeigt) in X- und Y-Richtung bewegt werden, während gleichzeitig die an dem Werkzeughalter 9 befestigte Werkzeugelektrode 8 in Z- Richtung bewegt werden kann. Die Arbeitsflüssigkeit 12 ist in dem Arbeitsbehälter 5 gehalten, und die elektroerosive Bear beitung wird an einer Stelle zwischen der Werkzeugelektrode 8 und dem Werkstück durch die Arbeitsflüssigkeit 12 hindurch ausgeführt.

Wie Fig. 10 zeigt, sind die Außenwand 14, die Bodenwand 15 und die Innenwand 16 der ersten Stufe des Arbeitsbehälters 5 auf dem Werkstückspanntisch 13 über das Abdichtelement 22 fest montiert, so daß die Außenwand 14, die Bodenwand 15 und die Innenwand 16 in Vertikalrichtung nicht bewegbar sind. Andererseits können die Außenwand 17 und die Innenwand 18 der zweiten Stufe des Arbeitsbehälters 5 in Vertikalrichtung durch eine Arbeitsbehälter-Hauptantriebseinheit (Fig. 11) bewegt werden, und zwar integral zueinander. Ferner werden die Außenwand 19, die Oberseite 20 und die Innenwand 21 der dritten Stufe des Arbeitsbehälters 5 in gleicher Weise in Vertikalrichtung bewegt. Es ist somit möglich, die vertikale Höhe des gesamten Arbeitsbehälters nach Wunsch zu ändern.

Wie Fig. 11 zeigt, bilden die Tragwelle 25, die Arme 26, die Führungsbolzen 27, die Führungselemente 28, die Kugelumlauf spindel 29 und die Muttern 30 ein Kurbelgetriebe, das die Vertikalbewegungseinheit des Arbeitsbehälters ist. Die Kugel umlaufspindel 29, die an der Außenwand 14 der ersten Stufe des Arbeitsbehälters 5, die nicht vertikalbewegt wird, ange ordnet ist, wird von einem Motor (nicht gezeigt) zum Verti kalbewegen des Arbeitsbehälters gedreht, und die Muttern 30 bewegen sich in ihren jeweiligen, voneinander verschiedenen Richtungen, wodurch die Arme 26, die jeweils von den Muttern 30 gehalten sind, geöffnet bzw. geschlossen werden. Infolge dessen wird die Tragwelle 25, d. h. werden die Außenwand 17 der zweiten Stufe des Arbeitsbehälters 5 und die Außenwand 19 der dritten Stufe des Arbeitsbehälters 5 in Vertikalrichtung bewegt, was es ermöglicht, die vertikale Höhe des gesamten Arbeitsbehälters 5 in gewünschter Weise zu ändern.

Wie Fig. 10 zeigt, wirken ferner die erste und die zweite Stufe des Arbeitsbehälters 5 zusammen, um eine dichte Kon struktion mit Hilfe der Abdichtelemente 23 und 24 zu bilden. Wenn daher dem Arbeitsbehälter 5 Arbeitsflüssigkeit 12 zuge führt wird, ist es möglich, die Arbeitsflüssigkeit 12 in einem durch den Arbeitsbehälter 5 und den Werkstückspanntisch 13 definierten Raum aufzubewahren. Ganz allgemein wird ferner die Menge der in dem Arbeitsbehälter 5 befindlichen Arbeits flüssigkeit 12, d. h. die Höhe des Flüssigkeitsspiegels, in Abhängigkeit von der vertikalen Höhe des Arbeitsbehälters 5 geändert. Es ist üblich, daß ein Programmbetrieb wie Heben des Arbeitsbehälters 5 an eine gewünschte Stelle, Aufbewah rung der Arbeitsflüssigkeit 12 im Arbeitsbehälter 5 zur Durchführung der elektroerosiven Bearbeitung, Anbringen und Abnehmen der Werkzeugelektrode/des Werkstücks und dergleichen unter der Bedingung durchgeführt wird, daß der Arbeitsbehäl ter 5 abgesenkt ist.

Fig. 12 zeigt ein Schema des Kurbelgetriebes in der Vertikal bewegungseinheit des Arbeitsbehälters nach Fig. 11. Dabei bezeichnet F eine Last, die von der Vertikalbewegungseinheit des Arbeitsbehälters vertikal abgestützt wird und gleich der Eigenlast bzw. dem Eigengewicht des Arbeitsbehälters 5 ist. In der normalen oder üblichen Vertikalbewegungseinheit des Arbeitsbehälters sind zwei Gruppen von Kurbelgetrieben ange ordnet, und zwar an der Vorder- und der Rückseite des Ar beitsbehälters oder an jeder Seite des Arbeitsbehälters 5. In diesem Fall ist die Last F das halbe Eigengewicht des Ar beitsbehälters 5. l bezeichnet die Länge des Arms 26; θ be zeichnet einen Winkel, der zwischen den Armen 26 und der Horizontalen definiert ist; H bezeichnet die Höhe des Ar beitsbehälters 5; T bezeichnet eine Haltekraft in Horizon talrichtung zur Abstützung der Last F durch das Kurbelge triebe. Wie Fig. 11 zeigt, ist die Haltekraft T von der Ver tikalbewegungseinheit des Arbeitsbehälters, die die Kugelum laufspindel 29, die Muttern 30 und den Vertikalbewegungsmotor (nicht gezeigt) für den Arbeitsbehälter aufweist, aufgenom men. Zwischen den obigen Parametern besteht die folgende Be ziehung:

H = l · sin θ
T = F/(2 · tan θ)

Fig. 13 ist ein Diagramm der oben beschriebenen Beziehung. Auf der Ordinate ist die Haltekraft T aufgetragen, während auf der Abszisse der Winkel θ und die Höhe H kombiniert auf getragen sind. Beispielsweise ist in diesem Fall die Last F = 50 kgf, während die Länge l = 300 mm.

Fig. 14 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines weiteren kon ventionellen Beispiels der Elektroerodiermaschine. In Fig. 14 bezeichnet 41 einen Arbeitsbehälter zur Aufbewahrung einer Arbeitsflüssigkeit 50, der eine Seitenfläche und eine Boden fläche aus Metallblech hat; 42 ist ein auf einem Bett 44 von einem Tragtisch 43 abgestützter Werkstückspanntisch; 45 ist eine Dichtung, die eine Stelle zwischen dem Tragtisch 43 und der Bodenfläche des Arbeitsbehälters 41 abdichtet und in Ver tikalrichtung gleitverschiebbar ist, so daß eine Oberfläche des Tisches schleifend bearbeitet wird; 46 sind vier Kugel umlaufspindeln, die jeweils an einem Außenumfang der Boden fläche des Arbeitsbehälters 41 angeordnet sind; 47 sind vier Kettenräder, die jeweils an den unteren Enden der Kugelum laufspindeln 46 angebracht sind; 48 ist eine auf dem Ket tenrad angeordnete Kette; und 49 ist ein untersetzter Motor zum Treiben der Kette 48.

Nachfolgend wird der Betrieb beschrieben. Wenn der Arbeits behälter 41 bis zu einer Untergrenze oder untersten Position abgesenkt wird, tritt der Werkstückspanntisch 42 aus der Ar beitsflüssigkeit 50 aus, die in dem Arbeitsbehälter 41 ent halten ist, wie im linken Teil von Fig. 14 gezeigt ist, so daß ein Zustand erhalten wird, in dem das Werkstück auf dem Werkstückspanntisch 42 aufgespannt werden kann. Nachdem das Werkstück auf dem Werkstückspanntisch 42 angeordnet ist, startet der untersetzte Motor 49. Die Kette 48 ist an dem untersetzten Motor 49 angeordnet. Durch Drehen der Ketten räder 47, die an dem Unterende der Kugelumlaufspindeln 46 angebracht sind, läuft die Kette 48 und dreht in diesem Fall die vier Kugelumlaufspindeln 46 synchron miteinander. Da Mut ternabschnitte der jeweiligen drehenden Kugelumlaufspindeln 46 an der Bodenfläche des Arbeitsbehälters 41 angebracht sind, wird der Arbeitsbehälter 41 durch die Drehung der Kugelumlaufspindeln 46 gehoben bzw. aufwärtsbewegt, wie im rechten Teil von Fig. 14 zu sehen ist. Vier Stellen an der Bodenfläche des Arbeitsbehälters 41 werden von den vier Ku gelumlaufspindeln 46 auf gleicher Höhe gehalten. Außerdem wird ein Spielraum zwischen der Dichtung 45, die an der Bodenfläche des Arbeitsbehälters 41 angebracht ist, und dem Tragtisch 43, der eine polierte oder geschliffene Oberfläche hat, konstantgehalten.

Bei der ersten oben beschriebenen Elektroerodiermaschine ergeben sich die folgenden Probleme: Der Arbeitsbehälter ist sehr groß, wodurch die Herstellungskosten für die Maschine hoch sind. Außerdem ist die Funktionsfähigkeit beim Gebrauch der Elektroerodiermaschine nicht gut.

Die vorgenannten Probleme werden nun im einzelnen unter Be zugnahme auf Fig. 13 erläutert. Gemäß Fig. 13 ist dabei die Last F, die von der Vertikalbewegungseinheit des Arbeitsbe hälters aufgenommen werden soll, 50 kgf, wogegen die Halte kraft T, die von der Vertikalbewegungseinheit des Arbeitsbe hälters aufgenommen wird, kleiner als 50 kgf ist, wenn der Winkel θ < 26,6° (Höhe H < 134 mm), ist jedoch größer als 50 kgf, wenn der Winkel θ < 26,6° (Höhe H < 134 mm). Wenn man beispielsweise annimmt, daß der Winkel θ unter der Bedingung, daß der Arbeitsbehälter 5 in die unterste Position abgesenkt ist, θ = 10° (Höhe H_L = 52 mm), erreicht die Haltekraft T zu diesem Zeitpunkt T_L = 142 kgf. Diese Last entspricht etwa der dreifachen Last F, die ursprünglich von der Vertikalbewe gungseinheit des Arbeitsbehälters abgestützt werden soll. So mit ergeben sich die folgenden Probleme. Allgemein ist die Vertikalbewegungseinheit für den Arbeitsbehälter, die die Kugelumlaufspindel, die Mutter und den Vertikalbewegungsmotor für den Arbeitsbehälter aufweist, auf der Basis der maximalen abzustützenden Haltekraft T_L ausgelegt. Die Vertikalbewe gungseinheit für den Arbeitsbehälter ist daher sehr groß. In folgedessen ist die gesamte Arbeitsbehälter-Hauptantriebsein heit sehr groß, wodurch die Herstellungskosten für die Ma schine steigen.

Außerdem treten die folgenden Probleme auf. Da die Vertikal bewegungseinheit für den Arbeitsbehälter groß ist, ist der Arbeitsbehälter, in dem die Vertikalbewegungseinheit unter gebracht ist, ebenfalls groß. Wenn der Arbeitsbehälter groß ist, ist die Zugangsmöglichkeit in bezug auf die am Werkzeug halter befestigte Werkzeugelektrode und das auf dem Werk stückspanntisch befestigte Werkstück verschlechtert. Auch die Betriebsfähigkeit beim Gebrauch der Elektroerodiermaschine ist eingeschränkt.

Die zweite oben beschriebene konventionelle Elektroerosions maschine weist die folgenden Probleme auf. Um die Stelle zwi schen dem Arbeitsbehälter und dem Tragtisch abzudichten, muß die Oberfläche des Tragtischs geschliffen oder poliert sein, und der relative Abstand zwischen dem Arbeitsbehälter und dem Tragtisch muß konstantgehalten werden. Infolgedessen sind die Herstellungskosten der Maschine sehr hoch, und die Zuverläs sigkeit der Maschine ist herabgesetzt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Elektroerosionsma schine anzugeben, bei der eine Vertikalbewegungseinheit für den Arbeitsbehälter klein ist, die Kosten niedrig sind und die Betriebsfähigkeit im Gebrauch verbessert ist.

Ein Vorteil der Erfindung besteht dabei in der Bereitstellung einer Elektroerodiermaschine, bei der eine Oberfläche eines Tragtisches nicht poliert sein muß, der Arbeitsbehälter nicht vertikalbewegt werden muß, um den Abstand zwischen dem Ar beitsbehälter und dem Tragtisch konstantzuhalten, eine in Vertikalrichtung bewegbare Abdichteinrichtung sowie ein Ver tikalbewegungsmechanismus in einfacher Weise angeordnet sind, die Kosten niedrig sind und die Zuverlässigkeit hoch ist.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Antriebseinrichtung zur Erzeugung der vertikalen Ver stellung des Arbeitsbehälters ein hydraulischer oder pneuma tischer Zylinder ist und daß zusätzlich eine Feder an den Ar men eines an sich bekannten Kurbelgetriebes derart angreift, daß mittels der Federkraft die durch die Antriebseinrichtung aufzubringende Haltekraft in den unterschiedlichen Vertikal- und Verstellpositionen des Arbeitsbehälters gesenkt wird. Hierdurch kann die Größe des hydraulischen bzw. pneumatischen Zylinders verringert werden.

Gemäß einem zweiten Grundgedanken der Erfindung ist anstelle der Feder ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder als Hilfs-Antriebseinrichtung an den Armen des Kurbelgetriebes angeordnet, um einen vorgegebenen Teilbereich von Vertikal verstellpositionen die von der Antriebseinrichtung aufzubrin gende Kraft zu verringern.

Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird ein an sich bekanntes Balgelement so zwischen der Unterseite des Werkzeugspanntisches und der Oberseite der Bodenfläche des Arbeitsbehälters flüssigkeitsdicht angeordnet, daß ein nach oben offener und dichter Raum zur Flüssigkeitsaufnahme gebil det wird. Zusätzlich wird zwischen der Unterseite der Boden fläche und dem Bett der Erodiermaschine eine Feder zur Unter stützung der Vertikalbewegung des Arbeitsbehälters angeord net. Die Antriebseinrichtung ist in diesem Fall eine vertikal geführte, an einem Teil der Bodenfläche angreifende Kette.

Gemäß einem weiteren Grundgedanken ist ein Balgelement zwi schen der Unterseite der Bodenfläche des Arbeitsbehälters und dem Bett flüssigkeitsdicht angeordnet, so daß ein von der Seitenfläche und der Bodenfläche des Arbeitsbehälters sowie dem Tragtisch begrenzter Raum zur Flüssigkeitsaufnahme gebil det wird. In der letztgenannten Ausführungsform ist die An triebseinrichtung vorzugsweise eine an einem Teil der Boden fläche des Arbeitsbehälters angreifende Kugelumlaufspindel, wobei zusätzlich zur Entlastung der Aufwärtsbewegung des Aus gleichsbehälters über eine entsprechende Rolle ein Aus gleichsgewicht vorgesehen ist.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine erläuternde Darstellung, die einen viel-stufi gen Arbeitsbehälter in einer Vertikalbewegungsein heit einer Elektroerodiermaschine nach der Erfin dung zeigt;

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die ein Kurbelge triebe in der Vertikalbewegungseinheit für den Arbeitsbehälter der Elektroerodiermaschine von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3a und 3b erläuternde Ansichten, die einen vielstufigen Ar beitsbehälter in einer anderen Vertikalbewegungs einheit der Elektroerodiermaschine gemäß der Erfindung zeigen;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Kurbelgetriebes in einer weiteren Vertikalbewegungseinheit für den Arbeitsbehälter der Elektroerodiermaschine nach der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Kurbelgetriebes einer weiteren Vertikalbewegungseinheit für den Arbeitsbehälter der Elektroerodiermaschine nach der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Kurbelgetriebes einer weiteren Vertikalbewegungseinheit für den Arbeitsbehälter der Elektroerodiermaschine nach der Erfindung;

Fig. 7 eine erläuternde Ansicht einer anderen Ausführungs form der Elektroerodiermaschine nach der Er findung;

Fig. 8 eine erläuternde Ansicht einer Modifikation der Elektroerodiermaschine von Fig. 7;

Fig. 9 eine Perspektivansicht einer schematischen Anord nung einer allgemeinen Elektroerodiermaschine;

Fig. 10 eine Teilquerschnittsansicht, die einen Arbeits behälter einer konventionellen Elektroerodier maschine zeigt;

Fig. 11 eine erläuternde Ansicht einer Vertikalbewegungs einheit für einen Arbeitsbehälter der konventio nellen Elektroerodiermaschine;

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Kurbelgetriebes der Vertikalbewegungseinheit des Arbeitsbehälters der konventionellen Elektroerodiermaschine;

Fig. 13 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Winkel θ und einer Haltekraft/Federkraft S/einer Kraft U zeigt; und

Fig. 14 eine erläuternde Ansicht eines weiteren Beispiels der Auslegung der konventionellen Elektroerodier maschine.

Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der Elek troerodiermaschine beschrieben. Dabei entspricht die allge meine Auslegung der gesamten Elektroerodiermaschine der kon ventionellen Elektroerodiermaschine nach Fig. 9, und diese allgemeine Auslegung wird nicht beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Vertikalbewegungseinheit eines Arbeitsbe hälters mit einem vielstufigen Arbeitsbehälter 5, der im Teilquerschnitt gezeigt ist. Dabei ist ein dreistufiger Arbeitsbehälter 5 gezeigt. 31 bezeichnet einen Luftzylinder, der eine Arbeitsbehälter-Hauptantriebseinheit ist und mit einer Luftsteuereinheit (nicht gezeigt) verbunden ist; 32 ist eine Feder, die als Hilfsantriebseinheit dient und über den Gesamthub wirksam ist, bei der jedoch eine Haltekraft in Abhängigkeit von der Hubposition ohne die Notwendigkeit einer Steuerung von außen änderbar ist. In diesem Zusammenhang ist die Feder 32 hier als Zugfeder gezeigt. Bei dem konventio nellen Beispiel von Fig. 11 weist die Arbeitsbehälter- Hauptantriebseinheit die Kugelumlaufspindel 29, die Muttern 30 und den Vertikalbewegungsmotor (nicht gezeigt) auf. Fig. 1 dagegen zeigt ein Beispiel, bei dem die Vertikalbewegungs einheit des Arbeitsbehälters den Luftzylinder 31 verwendet. Dabei zeigt Fig. 1 einen Zustand, in dem der Arbeitsbehälter 5 in eine oberste Position gehoben ist.

Fig. 2 ist ein Schema eines Kurbelgetriebes bei der Vertikal bewegungseinheit des Arbeitsbehälters von Fig. 1. In Fig. 2 zeigen die Vollinien den Zustand, in dem der Arbeitsbehälter 5 in die oberste Position gehoben ist, wogegen die Strich linien den Zustand zeigen, in dem er in eine unterste Posi tion gesenkt ist. θ ist ein Winkel, der zwischen dem Arm 26 und der Horizontalen definiert ist, und H ist die Höhe des Arbeitsbehälters. Die tiefstehenden Indizes H und L zeigen den Zustand, in dem der Arbeitsbehälter 5 in die oberste Position gehoben ist, bzw. einen Zustand, in dem der Arbeits behälter in die unterste Position gesenkt ist.

Die Fig. 3(a) und 3(b) sind seitliche Teilquerschnittsan sichten des vielstufigen Arbeitsbehälters 5 in einer Verti kalbewegungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der Elektroerodiermaschine. Fig. 3(a) zeigt den Zustand, in dem der Arbeitsbehälter 5 in die oberste Stellung gehoben ist, während Fig. 3(b) den Zustand zeigt, in dem der Arbeitsbe hälter in die unterste Position gesenkt ist. Dabei ist 33 eine Hilfsantriebseinheit, die nur über einen Teil des Hubs wirksam und bei dieser Ausführungsform ein Luftzylinder ist.

Nachstehend wird die Betriebsweise beschrieben. Nach Fig. 1 werden beim Aus- bzw. Einfahren des Luftzylinders die Arme 26 geöffnet bzw. geschlossen, so daß die Tragwelle 25, d. h. die Außenwand 17 der zweiten Stufe des Arbeitsbehälters 5 und die Außenwand 19 der dritten Stufe des Arbeitsbehälters 5 in Ver tikalrichtung bewegt werden. Es ist daher möglich, die ver tikale Höhe des gesamten Arbeitsbehälters 5 zu ändern. Zu diesem Zeitpunkt wird auch die Feder 32 gleichzeitig mit dem Öffnen und Schließen der Arme 26 ausgedehnt und zusammenge zogen, so daß eine Federkraft S erzeugt wird, die die Halte kraft T verringert, die von der Arbeitsbehälter-Hauptan triebseinheit abgestützt wird. Es sei angenommen, daß die Federkonstante der Feder 32 k und eine natürliche Länge l_o ist. Dann wird die Federkraft S durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

S = k · (l · cos θ - l_o)

Fig. 13 zeigt die Beziehung zwischen dem Winkel θ und der Federkraft S. Dabei gilt in der obigen Gleichung die Feder konstante k = 1,4 kgf/mm, die Länge l des Arms 26 = 300 mm und die natürliche Länge l_o der Feder = 194 mm. Bei der Ver tikalbewegungseinheit für den Arbeitsbehälter gemäß Fig. 1 ist die von der Vertikalbewegungseinheit abzustützende Kraft die Differenz zwischen der Haltekraft T und der Federkraft S. In Fig. 13 ist ein Höchstwert der Kraft ca. 60 kgf. Das ist gegenüber dem konventionellen Fall, in dem keine Feder 32 vorgesehen ist, ungefähr 40%. Es ist daher möglich, die Größe der Arbeitsbehälter-Hauptantriebseinheit zu verringern.

Wenn ferner, wie in Fig. 3(a) gezeigt ist, der Arbeitsbehäl ter 5 gehoben ist, ist die gesamte Haltekraft T von dem Luft zylinder 31 ebenso wie bei der konventionellen Anordnung ab gestützt, weil der Hilfsluftzylinder 33 dem Kurbelgetriebe keinen Vorteil verschafft bzw. keinen Einfluß darauf ausübt. Wenn andererseits der Arbeitsbehälter 5 gesenkt ist, wie Fig. 3(b) zeigt, wirkt der Hilfsluftzylinder 33 auf das Kurbelge triebe derart, daß eine Kraft U (siehe Fig. 13) erzeugt wird. Es ist daher möglich, die auf den Luftzylinder 31 aufgebrach te Last zu verringern.

Fig. 13 zeigt dabei die Annahme, daß der Hilfsluftzylinder 33 die Kraft U = 75 kgf in einem Bereich des Hilfsluftzylinders 33 erzeugt, in dem der Winkel θ < 20° (Höhe H < 100 mm) ist.

Ebenso wie bei der vorgenannten Anordnung ist die von der Vertikalbewegungseinheit des Arbeitsbehälters aufzunehmende Kraft eine Differenz zwischen der Haltekraft T und der Kraft U, und der Höchstwert der von der Vertikalbewegungseinheit aufzunehmenden Kraft beträgt ca. 60 kgf, was gegenüber der konventionellen Anordnung ohne Hilfsluftzylinder 33 ungefähr 40% ist. Es ist somit möglich, die Größe der Arbeitsbehäl ter-Hauptantriebseinheit zu verringern.

Im Zusammenhang mit den obigen Ausführungen zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform, bei der eine Zugfeder als die Feder 32 ver wendet wird und horizontal angebracht ist, um das öffnen und Schließen der Arme 26 zu unterstützen. Wie Fig. 4 zeigt, kann die Anordnung aber auch so sein, daß als Feder 32 eine Druckfeder verwendet wird und vertikal angebracht ist, um die Tragwelle 25 zu heben. In diesem Zusammenhang wird die Feder kraft S durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

S = k · (l · sin θ/2 - l_o)

Ferner kann das Kurbelgetriebe, das als Hebe- oder Vertikal bewegungsvorrichtung für den Arbeitsbehälter verwendet wird, beispielsweise ein zweistufiges Kurbelgetriebe sein, wie Fig. 5 zeigt. Alternativ kann das Kurbelgetriebe ein Parallelo grammgetriebe gemäß Fig. 6 sein. Das Kurbelgetriebe ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform beschränkt. Die Art der Anbringung des Luftzylinders 31 und der Feder 32 ändert sich je nach der Auslegung des Kurbelgetriebes.

Als Hilfs-Vertikalbewegungseinheit ist in den Ausführungs beispielen eine Feder 32 gezeigt. Diese Hilfs-Vertikalbewe gungseinheit muß jedoch nicht als Feder ausgebildet sein. Sie kann auch einen Luftzylinder oder dgl. umfassen. Wichtig ist lediglich, daß die Haltekraft T, welche von der Arbeitsbe hälter-Hauptantriebseinheit aufgenommen wird, verringert wird.

Die Arbeitsbehälter-Hauptantriebseinheit besteht aus dem Luftzylinder in Fig. 1, während die Arbeitsbehälter-Hauptan triebseinheit der konventionellen Anordnung aus der Kugelum laufspindel 29, der Mutter 30 und dem Vertikalbewegungsmotor (nicht gezeigt) besteht. Die Arbeitsbehälter-Hauptantriebs einheit kann aber auch aus einem Mechanismus wie beispiels weise einem Zahnstangensatz bestehen. Die Arbeitsbehälter- Hauptantriebseinheit ist nicht auf eine spezielle Ausfüh rungsform beschränkt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. Fig. 7 zeigt wiederum eine Elektroerodierma schine. Dabei bezeichnet 41 einen Arbeitsbehälter mit einer Seiten- und einer Bodenfläche aus Metallblech; 42 ist ein Werkstückspanntisch, der auf einem Bett 44 von einem Trag tisch 43 abgestützt ist; 51 ist ein Balgelement, das an der Bodenfläche des Werkstückspanntisches 42 mit einem Bolzen 53 durch eine Dichtungsvorrichtung 52 gegenüber einer Arbeits flüssigkeit 50 dicht festgelegt ist. Das Balgelement 51 ist mit seinem anderen bzw. unteren Ende fest an der Bodenfläche des Arbeitsbehälters 41 mittels eines Bolzens 53 durch eine Dichtungsvorrichtung 54 gegenüber der Arbeitsflüssigkeit 50 dicht festgelegt. Ferner bezeichnet 55 eine Kette, die an einem Teil der Bodenfläche des Arbeitsbehälters 41 befestigt ist; 56 ist ein Kettenrad, das die Kette 55 trägt; 49 ist ein untersetzter Motor zum Treiben der Kette 55; und 57 sind Fe dern, die zwischen der Oberseite des Betts 44 und der Boden fläche des Arbeitsbehälters 41 angeordnet sind.

Nachstehend wird der Betrieb beschrieben. Wenn in Fig. 7 das Werkstück auf der Oberfläche des Werkstückspanntischs 42 auf gespannt ist, wird der Arbeitsbehälter 41 in die unterste Position (entsprechend der linken Seite von Fig. 7) gesenkt. Die Arbeitsflüssigkeit 50 befindet sich in einem durch den Arbeitsbehälter 41 und das Balgelement 51 definierten Raum. Das Paar von Dichtungsvorrichtungen 52 und 54 ist an einem Befestigungsabschnitt zwischen dem Balgelement 51 und dem Arbeitsbehälter 41 bzw. einem Befestigungsabschnitt zwischen dem Balgelement 51 und der Bodenfläche des Werkstückspann tisches 42 angebracht, so daß eine Anordnung erhalten wird, aus der keine Arbeitsflüssigkeit austritt. Nachdem das Werk stück auf der Oberfläche des Werkstückspanntisches 42 fest gelegt ist, beginnt der untersetzte Motor 49, die Kette zu treiben. Die Kette 55 ist an einem Bereich des Arbeitsbehäl ters 41 über das Paar von Kettenrädern 56 angebracht, und daher wird die Kette 55 von dem untersetzten Motor 49 ange trieben, so daß der Arbeitsbehälter 41 aufwärtsbewegt wird (entsprechend der rechten Seite von Fig. 7). Die Federn 57 sind zwischen dem Bett 44 und dem Arbeitsbehälter 41 befe stigt, um die Aufwärtsbewegung des Arbeitsbehälters 41 zu unterstützen.

Fig. 8 zeigt eine Modifikation der in Fig. 7 gezeigten Vor richtung. 51 ist ein Balgelement mit einem oberen und einem unteren Ende, die an dem Arbeitsbehälter 41 über Bolzen 53 durch Dichtungseinrichtungen 52 und 54 hindurch gegenüber der Arbeitsflüssigkeit dicht befestigt sind; 46 ist eine Kugelum laufspindel mit einem Mutterabschnitt, der an einem Teil der Bodenfläche des Arbeitsbehälters 41 fest angebracht ist und ein Unterende hat, an dem ein Kettenrad 47 befestigt ist; 48 ist eine Kette; 49 ist ein untersetzter Motor zum Drehen der Kugelumlaufspindel 46 über das Kettenrad 47; 60 ist ein Ket tenrad; 61 ist ein Draht; 62 ist ein Ausgleichsgewicht. Die beiden Enden des Drahts 61 sind mit dem Ausgleichsgewicht 62 bzw. einem Bereich des Arbeitsbehälters 41 verbunden.

Nach Fig. 8 ist die Arbeitsflüssigkeit 50 in einem Raum ent halten, der durch den Arbeitsbehälter 41, das Balgelement 51 und den Tragtisch 43 definiert ist. Die Aufwärtsbewegung des Arbeitsbehälters 41 gleicht derjenigen der konventionellen Anordnung, aber im Gegensatz zu der bekannten Maschine braucht die Kugelumlaufspindel 47 nicht vorgesehen zu sein, um präzise arbeiten zu können. Unter der Bedingung, daß der Arbeitsbehälter 41, in dem das Werkstück aufgespannt ist, bis zur untersten Grenze bzw. in die unterste Position gesenkt ist (siehe den linken Teil von Fig. 8), wird die Kette 48 von dem untersetzten Motor 49 angetrieben, um das Kettenrad 47 am unteren Ende der Kugelumlaufspindel 46 anzutreiben, wodurch die Kugelumlaufspindel 46 angetrieben wird, so daß der Ar beitsbehälter 41 von der Mutter der Kugelumlaufspindel 46, die an der Bodenfläche des Arbeitsbehälters 41 angebracht ist, nach oben bewegt wird (siehe den rechten Teil von Fig. 8). Das Ausgleichsgewicht 62 ist an dem Arbeitsbehälter 41 an dem Draht 61 über das Kettenrad 60 angebracht, um die Auf wärtsbewegung des Arbeitsbehälters 41 zu unterstützen.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde beispiels weise eine elektroerosive Graviermaschine beschrieben. Die Erfindung ist natürlich auch bei zahlreichen anderen Elektro erodiermaschinen wie elektroerosiven Schneidmaschinen und dergleichen anwendbar.

Claims

1. Elektroerodiermaschine mit einem vertikal verstellbaren Arbeitsbehälter (5) zum Aufnehmen einer Arbeits flüssigkeit, einem Kurbelgetriebe (25, 26), welches am Arbeitsbehälter (5) zur Vertikalverstellung angreift, und einer Antriebseinrichtung zur Betätigung des Kur belgetriebes (25, 26), dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung ein hydraulischer oder pneu matischer Zylinder (31) ist und daß eine Feder (32) an den Armen (26) des Kurbelgetriebes derart angeordnet ist, daß mittels der Federkraft die durch die Antriebs einrichtung aufzubringende Haltekraft in den unter schiedlichen Vertikalverstellungspositionen des Ar beitsbehälters (5) verringert wird.

2. Elektroerodiermaschine mit einem vertikal verstellbaren Arbeitsbehälter (5) zum Aufnehmen einer Arbeitsflüssig keit, einem Kurbelgetriebe (25, 26), welches am Arbeits behälter (5) zur Vertikalverstellung angreift, und einer Antriebseinrichtung zur Betätigung des Kurbelgetriebes (25, 26), dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung ein hydraulischer oder pneu matischer Zylinder (31) ist und daß ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder (33) als Hilfs-An triebseinrichtung an den Armen (26) des Kurbelgetriebes angeordnet ist, um über einen vorgegebenen Teilbereich von Vertikalverstellpositionen die von der An triebseinrichtung (31) aufzubringende Kraft zu verrin gern.

3. Elektroerodiermaschine mit einem vertikal verstellbaren Arbeitsbehälter (41) mit einer Seiten- und einer Boden fläche zur Aufnahme einer Arbeitsflüssigkeit (50), einem auf einem Tragtisch (43) befestigten Werkstück-Spann tisch (42) zum Aufspannen eines Werkstückes, einem Bett (44), einer Antriebseinrichtung zur Erzeugung der Verti kalbewegung und einem zylindrischen Balgelement (51), dadurch gekennzeichnet,
daß das zylindrische Balgelement (51) zwischen der Un terseite des Werkstück-Spanntisches (42) und der Ober seite der Bodenfläche des Arbeitsbehälters (41) flüs sigkeitsdicht angeordnet ist, so daß ein nach oben of fener dichter Raum zur Flüssigkeitsaufnahme gebildet wird;
daß zwischen der Unterseite der Bodenfläche des Ar beitsbehälters (41) und dem Bett (44) eine Feder (57) zur Unterstützung der Vertikalbewegung des Arbeitsbe hälters (41) angeordnet ist und daß die Antriebsein richtung eine über Kettenräder (56) bewegte, vertikal geführte und an einem Teil der Bodenfläche des Ar beitsbehälters (41) angreifende Kette (55) ist.

4. Elektroerodiermaschine mit einem vertikal verstellbaren Arbeitsbehälter (41) mit einer Seiten- und einer Boden fläche zur Aufnahme einer Arbeitsflüssigkeit (50), einem auf einem Tragtisch (43) befestigten Werkzeug-Aufspann tisch (42), einem Bett, einer Antriebseinrichtung zur Erzeugung der Vertikalbewegung und einem zylindrischen Balgelement (51), dadurch gekennzeichnet, daß das Balgelement (51) zwischen der Unterseite der Bodenfläche des Arbeitsbehälters (41) und dem Bett flüs sigkeitsdicht angeordnet ist, so daß ein von der Seiten fläche, der Bodenfläche und dem Tragtisch (43) begrenz ter Raum zur Flüssigkeitsaufnahme gebildet wird, und daß die Antriebseinrichtung eine an einem Teil der Bodenflä che angreifende Kugelumlaufspindel (46) ist, wobei zur Entlastung der Aufwärtsbewegung des Arbeitsbehälters (41) ein über eine Rolle (60) geführtes Ausgleichsge wicht (62) vorgesehen ist.