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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung,
die an einer mit elektrischer Entladung arbeitenden Draht-
Schneidemaschine angebracht ist und die die Drahtspannung
präzise zu regulieren gestattet.
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Im allgemeinen wird bei einer mit elektrischer Entladung
arbeitenden Draht-Schneidemaschine die Drahtspannung
reguliert bzw. gesteuert, um eine gewünschte Arbeitsgenauigkeit
zu erreichen. In typischer Weise wird ein Erregungsstrom
für die elektromagnetische Pulver-Kupplung einer die
Drahtspannung hervorrufenden Bremseinrichtung auf einen
bestimmten Wert gesteuert, der einem vorgegebenen Wert der
Drahtspannung entspricht, um dadurch die Drahtspannung zu
steuern; siehe hierzu JP-A-59-152022. Falls die Pulver-
Kupplung einer Alterung ausgesetzt ist, wird es jedoch
unmöglich, eine festgelegte Bremskraft auf den Draht mit
Hilfe der Bremseinrichtung auszuüben, und zwar sogar in
dem Fall, daß ein festgelegter Erregungsstrom der Pulver-
Kupplung zugeführt wird, so daß die Drahtspannung bei dem
festgelegten Wert nicht gehalten werden kann. Ferner ändern
sich verschiedene Reibungswiderstände, denen der Draht
während des Draht-Vorschubbetriebs ausgesetzt ist, und
demgemäß ändert sich die Drahtspannung.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine
Drahtspannungs-Reguliervorichtung bereitzustellen, die
die Drahtspannung präzise zu regulieren bzw. zu steuern
imstande ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Drahtspannungs-
Reguliervorrichtung geschaffen, die an einer mit
elektrischer Entladung arbeitenden Draht-Schneidemaschine
angegebracht
ist, für die Regulierung der Elektrodendraht-
Spannung, welche in einem elektrischen
Entladungs-Bearbeitungszustand vorliegt, mit einer Bremseinrichtung für die
Ausübung einer Bremskraft auf eine Drahtelektrode, um
dadurch während der Bearbeitung eine Elektrodendraht-Spannung
hervorzurufen, wobei die Bremseinrichtung eine Brensrolle
für die Ausübung einer Spannung auf die Drahtelektrode
und eine elektromagnetische Pulver-Kupplung für die
Ausübung einer Bremskraft auf die Bremsrolle aufweist, und
mit einer Steuereinrichtung, die derart betreibbar ist,
daß ein Erregungsstrom in der elektromagnetischen Pulver-
Kupplung gesteuert wird und daß dadurch die durch die
Bremseinrichtung erzeugte Bremskraft in Abhängigkeit von einem
in die Steuereinrichtung eingegebenen Wert eingestellt
wird. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß
ein Drahtspannungs-Detektiermechanismus ein
Verschiebungsglied, welches in Abhängigkeit von der elektrischen
Entladungsbearbeitungs-Drahtspannung verschoben wird, und einen
Sensor für die Messung einer Verschiebeposition des
Verschiebungsgliedes umfaßt und daß der in die
Steuereinrichtung eingegebene Wert das Ausgangssignal des Sensors umfaßt.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung
mit Rücksicht darauf, daß die durch die Bremseinrichtung
erzeugte Bremskraft in Übereinstimmung mit dem
Sensor-Ausgangssignal eingestellt wird, welches kennzeichnend ist
für die verschobene Position des Verschiebegliedes, welches
in Abhängigkeit von der Drahtspannung verschoben wird,
die Drahtspannung präzise reguliert werden, und dadurch
kann eine Abnahme in der Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund
einer Veränderung in der Drahtspannung vermieden werden.
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Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen.
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Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine
Drahtspannungs-Reguliervorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie
eine mit elektrischer Entladung arbeitende Draht-
Schneidemaschine, an der die
Drahtspannungs-Reguliervorrichtung angebracht ist.
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Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Ansicht die
Drahtspannungs-Reguliervorrichtung gemäß Fig. 1 im
einzelnen.
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Gemäß Fig. 1 ist an einer mit elektrischer Entladung
arbeitenden Draht-Schneidemaschine eine
Drahtspannungs-Reguliervorrichtung angebracht; die betreffende Maschine umfaßt
einen Maschinenhauptkörper 10 und eine numerische
Steuereinrichtung 20 mit eingebautem Rechner für die Steuerung des
Betriebs des Maschinenhauptkörpers. Der
Maschinenhauptkörper 10 umfaßt einen Tisch 11, einen vertikalen Ständer 12,
der sich vom Tisch des Maschinenhauptkörpers aus in
vertikaler Richtung erstreckt, sowie obere und untere Stützen 13
und 14, die sich von den oberen bzw. unteren Enden des
Ständers 12 aus in horizontaler Richtung erstrecken. Eine
obere Führungsanordnung 16 ist an einem Gehäuse 15
angebracht, welches am fern liegenden Ende der oberen
Stütze 13 angebracht ist. Ferner ist eine untere
Führungsanordnung 17 am fern liegenden Ende der unteren Stütze 14
angebracht, um zur oberen Führungsanordnung 16 hinzuzeigen.
Ein Werkstück 30 ist zwischen den Anordnungen 16 und 17
angeordnet und wird von einem (nicht dargestellten)
Arbeitstisch getragen.
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Eine Drahtelektrode 50 (nachstehend als Draht bezeichnet)
ist um eine Drahtvorratsspule 41 herumgewickelt, die von
dem vertikalen Ständer 12 drehbar getragen ist. Der Draht 50
wird von der Spule 41 zu der oberen Führungsanordnung 16
über eine Führungsrolle 42, eine Brems-Klemmrolle 43 und
eine Bremsrolle 44 herumgeleitet und dann über
Führungsrollen 45 bis 45" und eine Verschiebungsrolle eines
nachstehend erläuterten Drahtspannungs-Detektiermechanismus
weitergeleitet. Die Elemente 42 und 43 werden dabei von
der oberen Stütze 13 drehbar getragen; die Rollen 45 bis 45"
sowie die Verschiebungsrollen werden von dem Gehäuse 15
drehbar getragen. Der Draht 50 wird in den Drahtdurchgang
der oberen Führungsanordnung 16, in eine in dem Werkstück
30 gebildete Arbeitsnut und in den Drahtdurchgang der
unteren Führungsanordnung 17 eingeführt und weiter zu einem
Drahtaufnahmebehälter 49 über eine von der unteren Stütze 14
drehbar getragene Führungsrolle 46 sowie eine
Vorschubrolle 19 und eine Klemmrolle 48 weitergeleitet, die zusammen
mit der Rolle 47 von dem vertikalen Ständer 12
drehbargetragen ist. Die Elemente 41 bis 48 und die
Verschiebungsrolle des Detektiermechanismus legen einen Drahtvorschubweg
fest.
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Mit dem Bezugszeichen 60 ist eine elektromagnetische Pulver-
Kupplung bezeichnet, die eine Bremseinrichtung für die
Ausübung einer Spannung auf den Draht 50 im Zusammenwirken
mit der Bremsrolle 44 darstellt. Die Kupplung 60 umfaßt
eine Platte, die in dem mit ferromagnetischen Partikeln
gefüllten Gehäuse untergebracht ist, eine Eingangswelle,
die mit der Platte gekoppelt und an der oberen Stütze 13
angebracht ist, eine elektromagnetische Spule und eine
Abtriebs- bzw. Ausgangswelle auf, die mit der Drehwelle
der Bremsrolle 14 gekoppelt ist. Die Anordnung ist dabei
so getroffen, daß das Ausmaß der Kupplung zwischen den
Eingangs- und Ausgangswellen und demgemäß eine auf die
Bremsrolle 44 ausgeübte Bremskraft dadurch eingestellt
wird, daß ein an die elektromagnetische Spule abgegebener
Erregungsstrom eingestellt wird.
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Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 sei angemerkt, daß die
Drahtspannungs-Reguliervorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die an der mit elektrischer
Entladung arbeitenden Maschine angebracht ist, einen
Drahtspannungs-Detektiermechanismus 70 mit einer später erwähnten
Verschiebungsrolle, die in Abhängigkeit von der
Drahtspannung verschiebbar ist, einen Distanz-Sensor 80 für
die Messung der verschobenen Position der Verschiebungsrolle
und eine Steuereinheit 90 für die Steuerung eines
Erregungsstroms in der Pulver-Kupplung 60 aufweist.
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Der Drahtspannungs-Detektiermechanismus 70 weist
insbesondere eine Grundplatte 71 auf, die in dem Gehäuse 15
befestigt ist und die mit einem länglichen Loch 71a
ausgestattet ist, welches sich längs der Achse der Grundplatte 71
erstreckt. Ein Gleiter 72, der einen Führungsvorsprung 72a
aufweist, welcher in dem länglichen Loch 71a untergebracht
ist, ist an der Grundplatte 71 derart angebracht, daß er
relativ zu der betreffenden Grundplatte längs des
länglichen Loches 71a bewegbar ist. Ferner ist eine
Verschiebungsrolle 73 an einem Ende des Gleiters drehbar getragen.
Eine Drehwelle 73a der Rolle 73 ist in das längliche Loch
71a eingeführt. Ferner ist ein vorstehendes Teil 71b mit
der Grundplatte am inneren Endteil der betreffenden
Grundplatte zusammenhängend gebildet, und ein vorstehendes Teil
72b, welches so angeordnet ist, daß es zu dem vorstehenden
Teil 71b hinweist, ist mit dem Gleiter 72 zusammenhängend
gebildet. Ein Führungsstab 74, der an einem Ende des
vorstehenden Teiles 71b befestigt ist, ragt durch das
vorstehende Teil 72b hindurch und erstreckt sich längs der
Achse der Grundplatte 71. Eine Schraubenfeder 75, die den
Führungsstab 74 in sich aufnimmt, ist zwischen den
vorstehenden Teilen 71b und 72b angeordnet und liegt mit ihren
gegenüberliegenden Enden an den gegenüberliegenden Seiten
der vorstehenden Teile an, die als Federauflagen wirken.
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Wie oben beschrieben, verläuft der Draht 50, der von der
Drahtvorratsspule 41 zu dem Drahtaufnahmebehälter 49 hin
geleitet wird, von der Verschiebungsrolle 43 des
Detektiermechanismus 70 aus über die Verschiebungsrolle nach
unten hin. Dabei verläuft der Draht 50, der von der
Führungsrolle 45', die auf der Oberseite von der
Verschiebungsrolle 73 aus angeordnet ist, insbesondere von der
Führungsrolle 45' zu der Verschiebungsrolle 73 im
wesentlichen
längs der Achse der Grundplatte 71, erstreckt sich
längs der Außenumfangsfläche der Verschiebungsrolle 73,
die auf der von der Schraubenfeder 75 abgewandten Seite
liegt, und verläuft weiter von der Verschiebungsrolie 73
zur Führungsrolle 45" hin, die von der Rolle 73 aus unten
angeordnet ist, und zwar im wesentlichen längs der Achse
der Grundplatte. Die Drehwelle 73a der Verschiebungsrolle
73 ist zu der von der Schraubenfeder abliegenden Seite
hin in bezug auf eine gerade Linie verschoben, welche die
Drehwellen der Führungsrollen 45' und 45" verbindet. Deshalb
drückt der über die Rollen 45', 73 und 45" gespannte Draht
50 die Verschiebungsrolle 73 zur Schraubenfeder 75 in der
axialen Richtung der Grundplatte 71 entgegen der Federkraft
der Feder 75 mit einer Kraft, die der Drahtspannung
entspricht. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß
die Verschiebungsrolle 73 so angeordnet ist, daß sie ihre
verschobene Position einnimmt, in der die Drahtspannung
und die Federkraft der Feder 75 einander ausgeglichen sind.
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Der Distanz-Sensor 80 der
Drahtspannungs-Reguliervorrichtung ist bei dieser Ausführungsform durch einen linearen
bzw. stabförmigen Sensor gebildet, der so angeordnet ist,
daß er eine kontaktlose Distanzmessung durch Verwendung
eines Laserstrahls vornimmt. Der lineare Sensor 80 ist
in Ausrichtung zur Achse der Grundplatte 71 angeordnet
und mittels geeigneter Einrichtungen (nicht dargestellt)
an dem Gehäuse 15 befestigt. Ein Teil zur Reflexion des
Laserstrahls von dem linearen Sensor 80, vorzugsweise ein
Reflexionsspiegel (nicht dargestellt), der hinsichtlich
der Strahlreflexionseigenschaften ausgezeichnet ist, ist
so an dem Gleiter 72 befestigt, daß er dem linearen Sensor
80 zugewandt ist. Der lineare Sensor 80 ist so ausgelegt,
daß er eine Distanz zwischen dem Sensor 80 und dem
Reflexionsspiegel mißt, der an dem Gleiter 72 angebracht
ist, welcher im Gleichklang mit der Verschiebungsrolle 73
bewegbar ist, die in Abhängigkeit von der Drahtspannung
verschiebbar ist, und daß er ein Ausgangssignal erzeugt,
welches kennzeichnend ist für die verschobeme Position
bzw. Verschiebeposition der Verschiebungsrolle 73.
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Die Steuereinheit 90 der Drahtspannungs-Reguliervorrichtung
weist einen Aufnahme- bzw. Empfangsbereich für die Aufnahme
eines Ausgangssignals von dem linearen Sensor 80 her und
einen Rechenbereich für die Aufnahme eines Ausgangssignals
auf, welches gekennzeichnet ist für den festgelegten bzw.
vorgegebenen Wert der Drahtspannung. Der Rechenbereich ist
so angeordnet bzw. ausgelegt, daß er beispielsweise aus
einer in dem Rechenbereich enthaltenen Nachschlagtabelle
einen Ausgabe- bzw. Ausgangssignalwert des linearen Sensors
(Referenzwert) ausliest, der einem vorgegebenen bzw.
festgelegten Wert der Drahtspannung entspricht, welcher
veränderbar festgelegt ist, und einen tatsächlichen Sensor-
Ausgangssignalwert von einem Wert subtrahiert, der gleich
dem Zweifachen des Referenzwertes ist. Die Steuereinheit 90
weist ferner einen Ausgabe- bzw. Ausgangsbereich auf, der
entsprechend dem Ergebnis der Operation einen
Erregungsstrom an die Pulver-Kupplung 60 abgibt.
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Nunmehr wird die Arbeitsweise der
Drahtspannungs-Reguliervorrichtung erläutert.
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Wenn die Bedienperson vor der Inbetriebnahme der mit
elekrischer Entladung arbeitenden Maschine verschiedene
Bedingungen bzw. Zustände der mit elektrischer Entladung
arbeitenden Maschine festlegt bzw. einstellt, einschließlich
des festgelegten Wertes der Drahtspannung, speichert die
numerische Steuereinrichtung 20 die elektrischen Entladungs-
Bearbeitungsbedingungen in einem eingebauten Speicher und
gibt ein für den festgelegten Wert der Drahtspannung
kennzeichnendes Ausgangssignal an den Rechenbereich der
Steuereinheit 90 der Drahtspannungs-Reguliervorrichtung ab.
Daraufhin liest der Rechenbereich einen Ausgangssignalwert
des linearen Sensors (Referenzwert), der dem festgelegten
Wert der Drahtspannung entspricht, aus der in dem
Rechenbereich
enthaltenen Nachschlagtabelle aus und speichert
den Referenzwert in einem in dem Rechenbereich enthaltenen
Register.
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Wenn der Maschinenhauptkörper 10 unter der Steuerung der
numerischen Steuereinrichtung 20 arbeitet, wird der Draht
längs der Drahtvorschubbahn geleitet, die sich von der
Drahtvorratsspule 41 zu dem Drahtaufnahmebehälter 49 hin
erstreckt, und Arbeitsimpulse werden zwischen dem
Werkstück 20 und dem Draht 50 so abgegeben, daß die elektrische
Entladungs-Bearbeitung ausgeführt wird. Während der
elektrischen Entladungs-Bearbeitung wird ein Erregungsstrom
von dem Ausgangsbereich der Steuereinheit 90 an die Pulver-
Kupplung 60 abgegeben, die eine dem
Kupplungs-Erregungsstrom entsprechende Bremskraft auf die Bremsrolle 44
ausübt. Infolgedessen wird eine Spannung auf den Draht 50
mit Hilfe der Bremsrolle 44 ausgeübt.
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Die Verschiebungsrolle 73 des
Drahtspannungs-Detektiermechanismus 70 nimmt die Drahtspannung, die auf die
Schraubenfeder 75 in einer axialen Richtung der Grundplatte 71
des Detektiermechanismus 70 wirkt, und außerdem über den
Gleiter 72 die Federkraft der Schraubenfeder 75 auf, die
in einer entgegengesetzten Richtung zu jener der
Drahtspannung längs der Achse der Grundplatte 71 wirkt.
Infolgedessen nimmt die Verschiebungsrolle 73, die im Gleichklang
mit dem Gleiter 72 relativ zu der Grundplatte 71
verschiebbar ist, ihre Verschiebeposition ein, in der die
Drahtspannung und die Federkraft der Feder 75 einander
ausgeglichen sind. Während dieser Zeit mißt der lineare Sensor
80 eine Distanz zwischen Sensor und dem Reflexionsspiegel,
der an dem Gleiter 72 befestigt ist, das heißt der
Verschiebeposition der Verschiebungsrolle 73, und gibt ein für
die verschobene Rollenposition kennzeichnendes
Ausgangssignal ab. Zu diesem Zeitpunkt wird die Messung der
Rollenposition in einer kontaktlosen Weise durchgeführt, so
daß eine verbesserte Meßgenauigkeit erreicht werden kann
und auf die elektrische Entladungs-Bearbeitung keinerlei
nachteilige Auswirkung vorhanden sein wird.
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Der Rechenbereich der Steuereinheit 90 subtrahiert einen
tatsächlichen Sensor-Ausgangssignalwert von einem Wert,
der gleich dem Zweifachen des Ausgangssignalwerts
(Referenzwerts) des linearen Sensors ist, welcher dem festgelegten
Wert der Drahtspannung entspricht. Wenn die Drahtspannung
bei dem festgelegten Wert gehalten wird und damit der
tatsächliche Sensor-Ausgangssignalwert gleich dem Referenzwert
ist, ist das Ergebnis der Berechnung durch den Rechenbereich
gleich auf den Referenzwert eingestellt. In diesem Falle
wird ein vom Ausgangsbereich der Steuereinheit an die
Pulver-Kupplung 60 abgegebener Erregungsstrom bei dem
festgelegten Stromwert gehalten, so daß die Drahtspannung
weiter bei dem festgelegten Wert gehalten wird.
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Wenn demgegenüber die Drahtspannung mit der Alterung der
Pulver-Kupplung 60 zunimmt, tritt eine Erhöhung in der
auf den Draht 50 und dergleichen ausgeübten Reibungskraft
auf, und die Verschiebungsrolle 73 wird zusammen mit dem
Gleiter 72 in einer Richtung zu der Schraubenfeder 75 hin
entgegen der Federkraft der Schraubenfeder 75 verschoben.
Infolgedessen nimmt eine Strecke zwischen dem
Reflexionsspiegel am Gleiter 72 und dem linearen Sensor 80 zu, und
der Wert des tatsächlichen Sensor-Ausgangssignals wird
groß. Deshalb sinkt der in dem Rechenbereich erhaltene
berechnete Wert ab, und damit sinkt ein vom Ausgangsbereich
an die Kupplung 60 abgegebener Erregungsstrom ab.
Infolgedessen ist die auf die Bremsrolle 44 durch die Kupplung 60
augeübte Bremskraft herabgesetzt, so daß die Drahtspannung
verringert ist. Wenn die Drahtspannung auf den festgelegten
Wert herabgesetzt ist, wird da nach der Erregungsstrom in
der Kupplung 60 bei dem festgelegten bzw. festgesetzten
Wert gehalten, so daß die Drahtspannung bei dem
festgelegten Wert gehalten wird.
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Wenn die Drahtspannung kleiner wird als der festgelegte
Wert, steigt der Erregungstrom der Kupplung 60 an. Eine
Veränderung in der Drahtspannung kann in der obigen Art
und Weise schnell kompensiert werden, und somit kann die
Drahtspannung stets bei dem festgelegten Wert gehalten
werden. Demgemäß kann eine Verminderung in der
Arbeitsgenauigkeit infolge einer Veränderung in der Drahtspannung
vermieden werden.
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Die vorliegende Erfindung ist auf die obige Ausführungsform
nicht beschränkt, sondern kann in verschiedener Art und
Weise modifiziert werden.
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So wird beispielsweise bei der obigen Ausführungsform eine
Kombination aus dem linearen Sensor und dem Drahtspannungs-
Detektiermechanismus eingesetzt, der die Verschiebungsrolle
aufweist. Alternativ dazu kann eine Kombination aus einem
von der Verschiebungsrolle verschiedenen Verschiebungsglied,
welches in Abhängigkeit von der Drahtspannung verschiebbar
ist, und einem von dem linearen Sensor verschiedenen Sensor
verwendet werden, der die Verschiebeposition des
Verschiebungsgliedes zu ermitteln imstande ist. Ferner ist bei
der obigen Ausführungsform die ausschließlich für die
Drahtspannungsregulierung eingesetzte Steuereinheit verwendet
worden; die Steuerfunktion der Steuereinheit kann jedoch
durch eine numerische Steuereinrichtung erreicht werden.