DE69103716T2

DE69103716T2 - ELektroerosionsvorrichtung mit Drahtelektrode.

Info

Publication number: DE69103716T2
Application number: DE69103716T
Authority: DE
Inventors: Takuji Magara; Masahiro Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1991-10-08
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: EP0480369B1; US5183986A; EP0480369A2; EP0480369A3; DE69103716D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung (EDM) der im Oberbegriff des Anspruchs 1 spezifizierten Art.
Eine herkömmliche elektrische Drahtentladungs- Bearbeitungsvorrichtung der zuvor erwähnten Art ist in den Fig. 7 bis 10 der Zeichnungen dargestellt.
In der Vorrichtung gemäß Fig. 7 sorgt eine Basis 1 für den Halt einer Säule 2. Ein oberer Arm 3 ist drehbar auf der Säule 2 montiert, und ein unterer Arm 4 wird ebenfalls von der Säule 2 gehalten. Eine obere Düse 5 ist am oberen Arm 3 so angeordnet, daß sie relativ zu dem oberen Arm 3 in einer vertikalen Richtung beweglich ist. Die obere Düse 5 ist vorgesehen, einen Strahl von Bearbeitungsflüssigkeits- Dielektrikum o.ä. in einer im Stand der Technik von EDM wohlbekannten Weise vorzusehen. Eine untere Düse 6 wird von dem unteren Arm 4 gehalten. Die untere Düse 6 ist ebenfalls dazu da, einen Strahl von Bearbeitungsdielektrikum o.ä. zu liefern.
Ein Haltetisch 7 ist auf der Basis 1 montiert, und ein X-Y- Tisch 8 wird auf dem Haltetisch 7 gehalten, um in vertikalen und horizontalen Richtungen beweglich zu sein. Eine Werkstückhalterung 9 ist fest an dem X-Y-Tisch 8 angebracht, und das Werkstück ist lösbar in der Werkstückhalterung 9 montiert.
Eine Drahtelektrode 11 wird als ein Werkzeug zum Bearbeiten in herkömmlicher Weise verwendet. Eine Spule 12, um welche herum die Elektrode 11 gewunden ist, ist drehbar an der Säule 2 montiert, um fortwährend die Elektrode 11 einem Gebiet nahe am Werkstück 10 zuzuführen. Ein Sammelkasten 13 dient dazu, die Elektrode 11 aufzunehmen, nachdem sie eine Bearbeitungsposition passiert hat. Rillenscheiben 14 und 141 führen die Elektrode 11 zu einer Bearbeitungsposition und davon weg und dienen ebenfalls dazu, die Bewegungsrichtung der Elektrode 11 zu ändern.
Eine Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungspumpe 15 führt die Bearbeitungsflüssigkeit der oberen Düse 5 und der unteren Düse 6 durch ein Zuführungsrohr 505 zu. Druckwalzen 18 und Vorschubwalzen 19 sind jeweils am oberen Arm 3 und unteren Arm 4 montiert, um die Fortschreitgeschwindigkeit der Elektrode 11 zu steuern.
Die obere Düse 5 hat eine Öffnung 5a, durch welche ein Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit zugeführt wird. In gleicher Weise hat die untere Düse 6 eine Öffnung 6a, durch welche ein Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit zugeführt wird. Öffnungen 5a und 6a sind in sich gegenüberliegender Beziehung angeordnet.
Um ein von dem Werkstück 10 abgeschnittenes Materialstück zu sammeln (in einer unten beschriebenen Weise), hat die obere Düse 5 einen Elektromagneten 5b an ihrem unteren Abschnitt, welcher in der Lage ist, das von dem Werkstück 10 abgeschnittene Material nach einer Bearbeitungsoperation anzuziehen (siehe Fig. 8). Eine Lichtquelle 16 und ein Fotosensor 17 sind so positioniert, daß das von dem Werkstück zu entfernende Material, typisch ein aus dem Werkstück ausgeschnittener Kern und im folgenden Kern oder Kernmaterial genannt, in eine Linie mit von der Lichtquelle 16 zum Fotosensor 17 laufendem Licht gebracht wird, wenn das Kernmaterial von der oberen Düse 5 aufwärts bewegt wird, während es vom Elektromagneten 5b angezogen wird. Eine Düsenpositionssteuerung 30 empfängt ein Ausgangssignal vom Fotosensor 17 und liefert eine Ausgabe an Servomotoren o.ä. (nicht dargestellt), um die Position der oberen Düse 5 auf das Ausgangssignal hin zu steuern.
Fig. 8 ist eine partielle Schnittansicht der oberen Düse 5, des Werkstückes 10 und der unteren Düse 6 eines herkömmlichen elektrischen Drahtentladungs-Bearbeitungssystems. Der Elektromagnet 5 besteht aus einem inneren Kern 501 aus Eisenmaterial und schließt einen allgemein zylindrischen Abschnitt 501d ein, einen oberen Abschnitt 501e und einen Flanschabschnitt 501a, der sich radial auswärts von dem oberen Ende des zylindrischen Abschnittes 501d erstreckt. Der obere Abschnitt 501a weist eine darin geformte Öffnung 501b auf, und der zylindrische Abschnitt 501d hat an seinem unteren Ende eine Öffnung 5a. Die Elektrode 11 erstreckt sich durch beide Öffnungen 501b und 5a. Ein Bearbeitungsliquid fließt in den inneren Kern 501 durch die Öffnung 501b und aus der Öffnung 5a. Eine Spule 502 ist um den inneren Kern 501 herumgewickelt, um eine magnetische Feldkraft zu liefern, wenn sie über einen Leiter 502a mit einem elektrischen Strom energetisiert wird.
Ein äußerer Kern 503 ist ebenfalls aus einem Eisenmaterial o.ä. hergestellt und umgibt die Spule 502 in konzentrischer Beziehung zu dem inneren zylindrischen Abschnitt 501d. Marz 504 ist zwischen dem unteren Abschnitt des äußeren Kerns 503 und dem unteren Abschnitt des inneren Kerns 501 angeordnet.
Ein Verbindungsabschnitt 506 ist zwischen einem Zuführungsrohr 505 und dem inneren Kern 501 angeordnet, um Bearbeitungsliquid von dem Zuführungsrohr 505 zu einem hohlen Abschnitt 501f des inneren Kerns 501 zu führen. Der Verbindungsabschnitt 506 hat eine Öffnung 506a an seinem oberen Ende, durch welche sich die Drahtelektrode 11 erstreckt.
Ein Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit wird durch eine an dem oberen Ende der unteren Düse 6 gebildete Öffnung 6a aufgebracht. Ein zweiter Verbindungsabschnitt 601 richtet die Bearbeitungsflüssigkeit von dem Zuführungsrohr 505 zu einem Düsenabschnitt 6b der unteren Düse 6. Der Verbindungsabschnitt 601 hat eine Öffnung 601a an seinem unteren Ende, durch welche sich die Elektrode 11 erstreckt.
Führungsteile 507 und 602 sind in dem hohlen Abschnitt 501f des inneren Kerns 501 bzw. dem hohlen Abschnitt 603 montiert, um die Elektrode 11 entlang einem Zuführungspfad nahe dem Werkstück 10 in einer gewünschten Weise zu führen.
Im Betrieb wird vor einem Bearbeitungszyklus ein Werkstück 10 entfernbar an einer Halterung 9 montiert. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird die Elektrode 11 von einer Versorgungsspule 12 zugeführt, zwischen Druckwalzen 18, um die Rillenscheibe 14, durch die Öffnung 5a, durch das zuvor im Werkstück 10 gebildete Loch 10a, durch die Öffnung 6a, um die Rillenscheibe 141, zwischen Zuführungswalzen 19, und schließlich in den Drahtelektrodensammelkasten 13.
Dann wird die Zuführungspumpe 15 betrieben, um Strahlen von Bearbeitungsflüssigkeit durch die Öffnungen 5a und 6a zu richten, während ein Spannungspotential intermittierend zwischen das Werkstück 10 und die Elektrode 11 angelegt wird, um intermittierende elektrische Entladungen zu erzeugen. Die Energie dieser Entladungen schneidet das Werkstück 10 an Gebieten nahe der Elektrode 11 in herkömmlicher Weise. Gleichzeitig wird der X-Y-Tisch 8 in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Programm bewegt, um das Werkstück 10 mittels elektrischer Entladungsbearbeitungstechniken in eine vorbestimmte Gestalt zu bearbeiten. Wenn ein gewünschter Schnitt durchgeführt ist, wird das elektrische Potential entfernt.
Nun wird die Zuführungspumpe 15 abgeschaltet, so daß die Bearbeitungsflüssigkeit nicht mehr länger der oberen Düse 5 und unteren Düse 6 zugeführt wird. Dann wird die Elektrode 11 geschnitten. Danach wird der Elektromagnet 5b auf das von dem Schnitt definierte Material zu bewegt, und ein elektrischer Strom wird an die Spule 502 gelegt, um das Material 20 anzuziehen, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Die Düsenpositionssteuerung 30 befiehlt der oberen Düse 5, sich in einer Aufwärtsrichtung zu bewegen (mittels Servomotoren o.ä.).
Die Anziehung des Kernmaterials an den Elektromagneten 5b wird von dem Fotosensor 17 wie folgt bestätigt. Die Spule 502 wird zuerst magnetisiert, während das Ende des Elektromagneten 5b auf das Material 20 zu bewegt wird. Wie in Fig. 9 gezeigt, wird dann die obere Düse 5 aufwärts bewegt, bis die untere Oberfläche des Materials 20 oberhalb der oberen Oberfläche des Werkstückes 10 ist. Wenn das Material 20 vom Elektromagneten 5b gehoben wird, wird Licht von der Lichtquelle 16 durch das Kernmaterial 20 unterbrochen und kann den Fotosensor 17 nicht erreichen. Wenn andererseits das Material 20 nicht angezogen wird, oder wenn das Material 20 angezogen und dann fallengelassen wird, kann Licht von der Lichtquelle 16 den Fotosensor 17 erreichen.
Somit kann es ohne weiteres auf der Grundlage der Ausgabe des Fotosensors 17 bestimmt werden, ob das Material 20 an den Elektromagneten 5b angezogen ist oder nicht. Wenn der Fotosensor 17 erfaßt, daß das Material 20 nicht am Elektromagneten 5b befestigt ist, während die obere Düse 5 aufwärts bewegt wird, wird der Systembetrieb unterbrochen und ein Alarm ertönt. Wenn das Kernmaterial 20 am Elektromagneten 5b fest ist, sendet die Düsenpositionssteuerung 30 Instruktionen an die (nicht gezeigten) Düsenservos, um den Elektromagneten 5b zu bewegen. Dann wird der obere Arm 3 gedreht, um das Kernmaterial 20 zu einem Kernmaterialsammelkasten (nicht gezeigt) zu bringen. Zu dieser Zeit wird das Anlegen von elektrischem Strom an den Elektromagneten 5b beendet, so daß das Kernmaterial 20 in den Sammelkasten fällt. Unter der Steuerung der Düsenpositionssteuerung 30 wird danach der obere Arm 3 in umgekehrter Richtung gedreht und kehrt in seine ursprüngliche Position für den nächsten Betriebszyklus zurück.
In dem oben beschriebenen, herkömmlichen elektronischen Drahtentladungs-Bearbeitungssystem müssen die Position und der Winkel der Lichtquelle 16 und des Fotosensors 17 präzise eingestellt werden, so daß das Kernmaterial 20, wenn es am Elektromagneten 5b fest ist, einen Pfad behindert, entlang welchem Licht von der Lichtquelle 16 zum Fotosensor 17 ausgesendet wird. Die Position und der Winkel der Lichtquelle 16 und des Fotosensors 17 sind jedoch Anderungen unterworfen, beispielsweise wenn das System falsch bedient wird, und Kernmaterial 20 in Kontakt damit gerät, oder wenn eine Kraft auf die Lichtquelle 16 und den Fotosensor 17 mittels der Hände des Bedieners, Vibrationen, usw. aufgebracht wird. Ebenfalls müssen die Lichtquelle 16 und der Fotosensor 17 präzise montiert werden, weil das Kernmaterial 20 typisch sehr klein ist. Demgemäß ist ein wiederholter Positionsabgleich erforderlich, um Fehlfunktionen in dem System zu vermeiden. Ein weiteres Problem mit dem herkömmlichen System ist, daß eine Erfassung nur in einer festen Position bewirkt werden kann. Ebenfalls umgeben gewöhnlich Abdeckungen die obere Düse 5, um zu verhindern, daß die Bearbeitungsflüssigkeit spritzt. Abdeckungen oder andere zugehörige Vorrichtungen dienen jedoch dazu, Positionen einzuschränken, in welchen der Fotosensor 17 und die Lichtquelle 16 montiert werden können. Dieses macht den Systementwurf schwierig.
Zusätzlich kann das herkömmliche Drahtentladungs- Bearbeitungssystem eine Trennung des Kernmaterials 20 vom Elektromagneten 5b während eines Transfervorganges zum Sammelkasten nicht erfassen. Demgemäß fährt die Maschine fort zu arbeiten, nachdem entferntes Material nicht ordnungsgemäß fallengelassen wurde. Dieses kann in einer Beschädigung des Systems resultieren.
Ebenfalls kann das herkömmliche System nicht erfassen, wenn der Elektromagnet 5b nahe am Material 24 positioniert ist. Demgemäß wird eine Bewegung des Elektromagneten 5b selbst dann nicht gestoppt, wenn der Elektromagnet 5b versehentlich so bewegt wird, daß er mit dem Material 20 kollidiert. Dieses kann in einer Beschädigung des Elektromagneten 5b resultieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Drahtentladungs-Bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art vorzusehen, welche konsistent erfassen kann, ob entferntes Material vom Elektromagneten gehalten wird, selbst wenn das entfernte Material klein ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2.
Zusätzliche Verbesserungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen eines der Ansprüche 1 oder 2 spezifiziert.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Fig. 1 bis 7 der Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden detaillierter und zusammen mit ihren Vorteilen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine elektrische Drahtentladungs- Bearbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, welche die Hauptteile des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels zeigt.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches den reiterativen Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
Fig. 7 zeigt die Gesamtstruktur einer herkömmlichen elektrischen Drahtentladungs- Bearbeitungsvorrichtung.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht, welche die Hauptteile des in Fig. 7 dargestellten Systems zeigt.
Fig. 9 illustriert, wie ein Kernmaterial an einen Elektromagneten in einer herkömmlichen Vorrichtung gezogen wird.
Fig. 10 illustriert, wie eine herkömmliche Vorrichtung arbeitet, nachdem das entfernte Material von dem Elektromagneten angezogen worden ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun mittels der in den anhängenden Zeichnungen dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Gesamtstruktur des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Elemente, die ähnlich entsprechenden Elementen in der herkömmlichen Maschine arbeiten, sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht nochmals erläutert. Ein erster Druckanalysator 214 ist in der Lage zu bestimmen, ob oder ob nicht Material 20 gegen den Elektromagneten 5b der oberen Düse 5 stößt, oder nahe daran ist, auf der Grundlage von ausgegebener Information eines Druckmessers 213. Die Ausgabe des ersten Druckanalysators 214 wird an eine erste Düsenpositionssteuerung 30 gesendet.
Fig. 2 erläutert die neuartige Konfiguration der Düse 5 der vorliegenden Erfindung. Eine Vakuumvorrichtung 212 kommuniziert mit einem hohlen Abschnitt 501 der oberen Düse 5. Demgemäß erzeugt die Vakuumvorrichtung 212 niedrigeren Druck im Inneren der Luftkammer der Düse 5 im Betrieb. Ein Vakuummeßinstrument 213 überwacht den Druck in der Luftkammer mittels einer Leitung 211.
Der Druckanalysator 214 empfängt ein Eingangssignal von dem Druckmeßinstrument 213 und gibt ein Signal an die Düsenpositionssteuerung 30 aus. Die Düsenpositionssteuerung 30 betreibt (nicht dargestellte) Servos, um die obere Düse 5 in einer gewünschten Weise zu positionieren. Der Betrieb dieser Elemente wird detailliert unten beschrieben.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, welches das Verfahren zum Bestimmen, ob ein zu entfernender Kern nahe am Elektromagneten 5b ist, erläutert. Zuerst wird ein elektrischer Strom an den Elektromagneten 5b angelegt, um Kernmaterial 20 in einem Abstand von ungefähr 0,2 mm weg von dem Elektromagneten 5b (Schritt S301) anzuziehen, und der Elektromagnet 5b wird dann 1 mm angehoben (Schritt S302).
Dann wird ein erstes Magnetventil 205 geschlossen, und das zweite Magnetventil 207 wird geöffnet. In diesem Zustand wird die Vakuumvorrichtung 212 betrieben, dazu zu neigen, ein Vakuum in der Luftleitung 200 zu erzeugen, und der Druck in der Leitung 200 wird mittels des Druckmeßinstrumentes 213 gemessen (Schritt S303). Das Ergebnis der Druckmessung wird in den ersten Druckanalysator 214 eingegeben, um zu beurteilen, ob das Kernmaterial 20 vom Elektromagneten 10 angezogen worden ist (Schritt S304). Wenn das Kernmaterial 20 vom Elektromagneten 5b angezogen wird, wird die Öffnung 5a vom Kernmaterial 20 behindert. Deshalb wird von dem Druckmeßinstrument 213 ein verringerter Druck gemessen.
Wenn andererseits ein Kern 20 von dem Elektromagneten 5b nicht angezogen wird, wird ein Abstand von 1 mm zwischen dem Kernmaterial und dem Elektromagneten 5b definiert. Das ist so, weil der Elektromagnet 5b zuvor um 1 mm angehoben worden ist. Luft wird dann durch die Öffnung 5a eingeführt, um den Druck in der Luftleitung 200 im Vergleich zu dem Fall, daß die Öffnung 5a behindert wird, anzuheben. Demgemäß ist es möglich zu bestimmen, ob Kernmaterial 20 gegen den Elektromagneten 5 stößt oder nicht, auf der Grundlage des Ergebnisses einer mittels des Druckmeßinstrumentes 213 durchgeführten Messung.
Wenn bestimmt worden ist, daß das Kernmaterial 20 im Schritt S304 nicht von dem Elektromagneten 5b angezogen worden ist, wird der Elektromagnet 5b um 1 mm abgesenkt oder auf das Kernmaterial 20 zu bewegt (Schritt S305) und das Verfahren kehrt zurück zu Schritt S301. Dann werden die Vorgänge der Schritte S301, S302, S303, S304 und S305 zyklisch wiederholt, bis bestimmt ist, daß das Kernmaterial 20 im Schritt S304 von dem Elektromagneten 5b angezogen worden ist.
Nachdem bestimmt worden ist, daß das Kernmaterial vom Elektromagneten 5b in Schritt S304 angezogen worden ist, wird der Elektromagnet 5b bis zu seiner oberen Begrenzung angehoben (Schritt S306). Dann wird der obere Arm 3 auf einen Befehl von der ersten Düsenpositionssteuerung 30 hin gedreht, um den Elektromagneten 5b in eine Position oberhalb des Materialsammelkastens zu bewegen (S307), und das Anlegen von elektrischem Strom an den Elektromagneten 5b wird beendet, um das Kernmaterial 20 in den Materialsammelkasten (Schritt S308) fallen zu lassen.
Danach wird der obere Arm 3 in umgekehrter Richtung auf einen Befehl von der ersten Düsenpositionssteuerung 30 hin gedreht und in seine ursprüngliche Position für den nächsten Betriebszyklus zurückgebracht.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb eines (nicht gezeigten) Zählers zum Bestimmen, wieviele Iterationen der Schritte S301 bis S305 durchgeführt worden sind, erläutert. Zuerst wird der Zähler auf Null zurückgesetzt (S400) Vorgänge in den Schritten S401 bis S408 sind identisch jenen in den Schritten S301 bis S308, gezeigt in Fig. 3.
Wenn nämlich bestimmt worden ist, daß das Kernmaterial 20 im Schritt S404 nicht vom Elektromagneten 5b angezogen wird, und der Elektromagnet 5b um 1 mm abgesenkt wird, um sich dem Kernmaterial 20 im Schritt S405 zu nähern, wird bestimmt, ob der Wert des Zählers größer als ein vorbestimmter Wert ist, beisPielsweise 3 (S409). Wenn der Wert gleich oder kleiner als 3 ist, wird der Zähler um 1 erhöht (Schritt S410) und das Verfahren kehrt zurück zu Schritt 401. Der vorbestimmte Wert wird auf der Grundlage des Beliebens des Bedieners und von Systemvariablen bestimmt.
Wenn bestimmt wird, daß der Wert des Zählers größer als 3 ist im Schritt S409, werden (nicht dargestellte) Servomechanismen angetrieben, um die obere Düse 5 relativ zum X-Y-Tisch 8 in der X- und/oder Y-Richtung um eine vorbestimmte Entfernung zu bewegen. Diess resultiert in einer Veränderung der Position, an welcher das Kernmaterial von dem Elektromagneten 5b angezogen wird (Schritt S411).
Der Zähler wird dann zurückgesetzt (Schritt S412), das Programm kehrt zurück zu Schritt S401, und das Verfahren wird wiederum ausgeführt. Wenn durch eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen des obigen Vorganges die Anziehung nicht erreicht werden kann, bewirkt die erste Düsenpositionssteuerung 30, daß ein Alarm angezeigt wird oder ertönt, und beendet den programmierten Vorgang.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines elektrischen Drahtentladungs-Bearbeitungssystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5 sind gleichen Teilen wie denen in Fig. 2 gleiche Bezugszeichen zugewiesen, und sie werden nicht weiter beschrieben.
Eine Injektionsdrucksteuerung 20 ist mit einem Ende eines Rohres 210 verbunden. Ein Rohr 221 hat ein Ende, welches mit der Injektionsdrucksteuerung 220 verbunden ist, und das andere Ende ist mit einem Kompressor 222 verbunden. Der Kompressor 222 injiziert Luft oder ein anderes Fluid in das Rohr 221. Die Injektionsdrucksteuerung 220 reguliert den Druck der von dem Kompressor 222 injizierten Luft, um einer Kraft zu entsPrechen, die niedriger ist als die Anziehungskraft des Elektromagneten 5b der oberen Düse 5, und erlaubt, daß Luft mit diesem kontrollierten Druck in das Rohr 210 eintritt.
Wenn das erste Magnetventil 205 geschlossen wird, wird das zweite Magnetventil 207 geöffnet, und der Kompressor 222 wird gestartet. Das Druckmeßgerät 213 mißt den Druck in der Luftleitung 200, welche einen hohlen Abschnitt 501f eines inneren Abschnittes 501 in der oberen Düse 5 umfaßt, einen hohlen Abschnitt 506b eines Verbindungsabschnittes 506, ein Rohr 201, eine Verbindung 202, ein Rohr 203, ein Rohr 204, ein zweites Magnetventil 207, ein Rohr 208, eine Verbindung 209, ein Rohr 210 und ein Rohr 211.
Ein zweiter Druckanalysator 223 bestimmt, ob der Elektromagnet 5b das Kernmaterial 20 angezogen hat, gemäß der Ausgabe des Druckmeßgerätes 213. Zusätzlich bestimmt der zweite Druckanalysator 223, ob der Elektromagnet 5b nahe dem Kernmaterial 20 ist. Die Ausgabe des zweiten Druckanalysators 223 wird an eine zweite Düsenpositionssteuerung 224 übertragen. Der Betrieb des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispieles wird nun in Übereinstimmung mit einem Betriebsflußdiagramm in Fig. 6 und unter Bezug auf Fig. 5 beschrieben.
Zuerst wird, wenn das Kernmaterial 20 vollständig vom Werkstück 10 getrennt ist, die Drahtelektrode 11 entfernt. Dann wird, nachdem ein erstes Magnetventil 205 geschlossen ist, und das zweite Magnetventil 207 geöffnet ist, ein (nicht dargestellter) Zähler auf Null gesetzt (Schritt S600). Der Zähler ist angepaßt zu zählen, wie oft die Prozedur des Anlegens eines elektriscen Stromes an den Elektromagneten 5b durchgeführt wird, ohne das Kernmaterial 20 anzuziehen.
Ein elektrischer Strom wird dann an den Elektromagneten 5b gelegt, um das ungefähr 0,1 mm weg vom Elektromagneten 5b beabstandete Kernmaterial 20 anzuziehen (Schritt S601), und der Elektromagnet 5b wird um 1 mm angehoben (Schritt S602).
Dann aktiviert die zweite Düsenpositionssteuerung 224 die Injektionsdrucksteuerung 220, welche den Druck vom Kompressor 220 reguliert, einer Kraft zu entsprechen, die niedriger ist als die Anziehungskraft des Elektromagneten 5b, und injiziert zur selben Zeit Luft in die Luftleitung 200. Die Druckmeßeinrichtung 213 mißt den Druck in der Leitung 200 (Schritt S603).
Das Ergebnis dieser mittels des Druckmeßinstrumentes 213 durchgeführten Messung wird von dem zweiten Druckanalysator 223 verwendet, um zu bestimmen, ob das Kernmaterial 20 an den Elektromagneten 5b angezogen ist oder nicht (Schritt S604).
Die von dem Kompressor 222 in die Leitung 200 injizierte Luft wird aus der Leitung 200 durch eine Öffnung 506a und eine Öffnung 5a entlassen. Wenn das Kernmaterial 20 an den Elektromagneten 5b angezogen wird, um die Öffnung 5a zu behindern, steigt der Druck in der Leitung 200 an. Wenn andererseits das Kernmaterial 20 nicht an den Elektromagneten 5b angezogen ist, ergibt sich ein Abstand von 1 mm zwischen dem Kernmaterial 20 und dem Elektromagneten 5b, weil der Elektromagnet 5b um 1 mm angehoben wurde. Luft wird dann durch die Öffnung 5a entlassen, um den Druck in der Leitung 200 im Vergleich zu dem Fall, daß die Öffnung 5a behindert ist, abzusenken. Mit dem um eine kleine Entfernung von 1 mm angehobenen Elektromagneten 5b ist es möglich zu bestimmen, ob Kernmaterial 20 an den Elektromagneten 5b angezogen worden ist, mittels Verwenden der Ergebnisse einer mit dem Druckmeßgerät 213 durchgeführten Messung.
Wenn bestimmt worden ist, daß das Kernmaterial 20 nicht an den Elektromagneten 5b im Schritt S604 angezogen worden ist, wird der Elektromagnet 5b um 1 mm abgesenkt, um sich dem Kernmaterial 20 zu nähern (S605) und die im folgenden beschriebene reiterative Operation wird durchgeführt.
Wenn bestimmt worden ist, daß das Kernmaterial 20 an den Elektromagneten 5b in Schritt S604 angezogen worden ist, wird der Elektromagnet 5b zu seiner oberen Begrenzung angehoben (Schritt S606). Dann wird der obere Arm 3 gemäß einem Befehl von einer zweiten Düsenpositionssteuerung 224 gedreht, um den Elektromagneten 5b in eine Position oberhalb des Sammelkastens zu bewegen (Schritt S607). Der Elektromagnet 5b wird dann abgeschaltet und gleichzeitig wird der Injektionsdruck mittels der Injektionsdrucksteuerung 220 angehoben, um das Kernmaterial 20 in den Sammelkasten fallenzulassen (Schritt S608).
Danach wird der obere Arm 3 in entgegengesetzter Richtung gemäß einem Befehl von der zweiten Düsenpositionssteuerung 224 gedreht, und kehrt zu seiner ursprünglichen Position für den nächsten Betriebszyklus zurück.
Die reiterative Operation, die durchgeführt wird, wenn bestimmt wurde, daß das Kernmaterial 20 im Schritt S604 nicht an den Elektromagneten 5b angezogen worden ist, wird nun beschrieben. Insbesondere wird, wenn der Elektromagnet 5b um 1 mm in Schritt S604 abgesenkt wird, um sich dem Kernmaterial 20 zu nähern, dann bestimmt, ob der Wert des Zählers größer als 3 ist oder nicht (Schritt S609). Wenn der Wert gleich oder kleiner als 3 ist, wird der Neuversuchszähler um einen Schritt hochgezählt (S610) und die Verarbeitung kehrt zurück zu Schritt S601. Dann wird der Betrieb der Schritte S601, S602, S603, S604, S605 und S609 wiederholt, bis gefunden worden ist, daß der Wert des Neuversuchszählers 3 erreicht oder daß das Kernmaterial 20 im Schritt S604 an den Elektromagneten 5b angezogen worden ist.
Wenn bestimmt worden ist, daß der Wert des Zählers größer ist als 3 im Schritt S609, werden (nicht dargestellte) Servos angetrieben, die obere Düse 5 relativ zu dem X-Y-Tisch 8 in der X-Y-Richtung um eine vorbestimmte Distanz zu bewegen, wodurch die Position verändert wird, in welcher das Kernmaterial angezogen wird (Schritt S611).
Der Zähler wird dann auf Null zurückgesetzt (Schritt S612), die Verarbeitung kehrt zurück zu Schritt S601, und der Vorgang wird nochmals durchgeführt. Wenn die Anziehung durch Wiederholen des obigen Neuversuchsvorganges für eine vorbestimmte Anzahl von Malen nicht erreicht werden kann, läßt die zweite Düsenpositionssteuerung 224 einen Alarm ertönen oder zeigt diesen an und beendet den Vorgang.
In Schritt S611 kann die Position, an welcher das Kernmaterial angezogen wird, entweder kontinuierlich oder intermittierend während einer vorbestimmten Zeitdauer verändert werden. Während dieser Dauer mißt das Druckmeßgerät 213 entweder kontinuierlich oder intermittierend den Druck in der Leitung 200. Eine neue Anziehungsposition kann an einer Position bestimmt werden, an welcher die Leitung 200 einen maximalen Druck aufweist.
In den in Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen wird bestimmt, ob das Kernmaterial 20 an den Elektromagneten 5b angezogen wird. Es ist ebenfalls möglich zu bestimmen, ob das Kernmaterial 20 fallengelassen worden ist, nachdem es an den Elektromagneten 5b angezogen wurde, auf der Grundlage des Ergebnisses der mittels des Druckmeßgerätes 213 durchgeführten Messungen. Spezifisch wird die Ausgabe des Druckmeßgerätes 213 entweder kontinuierlich oder intermittierend überwacht, nachdem das Kernmaterial 20 an den Elektromagneten 5b angezogen worden ist.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird bestimmt, daß das Kernmaterial 20 fallengelassen worden ist, wenn der Druck über ein vorbestimmtes Niveau angestiegen ist. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird bestimmt, daß das Kernmaterial 20 fallengelassen worden ist, wenn der Druck unter ein vorbestimmtes Niveau abgefallen ist. Das System wird im Fall, daß das Kernmaterial 20 zwischen beweglichen und unbeweglichen Komponenten des Systems fallengelassen worden ist, dann sofort gestoppt, wodurch das System vor Beschädigung geschützt wird.
Wenn der Elektromagnet 5b ferner auf das Kernmaterial 20 zu bewegt wird, verändert sich das Volumen der durch die Öffnung 5a der oberen Düse 5 strömenden Luft, und der Druck in der Leitung 200 wird entsprechend verändert. Als solches ist es möglich, versehentlichen Kontakt des Elektromagneten 5b mit dem Kernmaterial 20 oder anderen Komponenten zu verhindern, durch Überwachen des Ergebnisses von mittels des Druckmeßgerätes 213 durchgeführten Messungen. Das heißt, wenn der Druck in der Leitung 200 unter ein vorbestimmtes Niveau in dem ersten Ausführungsbeispiel gefallen ist, oder wenn der Druck in der Leitung 200 in dem zweiten Ausführungsbeispiel über ein vorbestimmtes Niveau angestiegen ist, wird die Bewegung des Elektromagneten 5b automatisch gestoppt, um solch einen versehentlichen Kontakt zu verhindern.
In den in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen bildet die Öffnung 5a eine Apertur, durch welche ein Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit gerichtet wird, und durch welche Luft eingeführt wird. Alternativ kann ein separates Luftloch entweder in oder bei dem Elektromagneten 5b gebildet werden, an welchen das Kernmaterial 20 angezogen wird.
Ebenfalls schließt in beiden in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen die obere Düse 5 den Elektromagneten 5b ein, der aus einem inneren Kern 501 besteht, der von der Spule 502 umwickelt ist, und dem äußeren Kern 503, der in einer koaxialen Beziehung zueinander vorgesehen ist, und ist konstruiert, einen Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit von einem hohlen Abschnitt 501f des inneren Kerns 501 zu injizieren. Alternativ kann die Bearbeitungsflüssigkeit außerhalb des Elektromagneten 5b injiziert werden, und der Düsenabschnitt kann von dem Elektromagnetabschnitt separiert sein.
Mit der so konstruierten, vorliegenden Erfindung wird, sobald das Kernmaterial von dem Elektromagneten 5b angezogen ist, das sich in Verbindung mit dem Elektromagneten bewegende Luftloch von dem Kernmaterial 20 blockiert, wodurch der Druck in der Leitung 200, der von einer Vakuumvorrichtung 212 oder Injektionseinrichtung 222 erzeugt wird, verändert wird, und fließt durch das Loch 5a. Auf der Grundlage dieser Druckveränderung wird bestimmt, ob das Kernmaterial 20 an den Elektromagneten 5b angezogen ist. Demgemäß hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, solch eine Anziehung des Kernmaterials 20 vollständig zu erfassen, selbst wenn das Kernmaterial 20 klein ist, wo auch immer das Kernmaterial sich befindet.
Es ist ebenfalls möglich zu bestimmen, ob das Kernmaterial 20 fallengelassen worden ist, nachdem es ursprünglich von dem Elektromagneten 5b angezogen worden ist. Wenn gefunden wird, daß das Kernmaterial 20 von dem Elektromagneten 5b während eines Transfers fallengelassen worden ist, wird der Elektromagnet 5b sofort angehalten. Dieses verhindert, daß das Kernmaterial 20, wenn es zwischen die beweglichen und stationären Komponenten der Vorrichtung fallengelassen wird, die Vorrichtung beschädigt.

Claims

1. Elektrische Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung, mit

(a) einer Werkstückhalterung (9) zum Halten eines Werkstückes (10) während eines Bearbeitungsvorganges;

(b) einem Elektromagneten (5b), der betreibbar ist, ein von dem Werkstück (10) während des Bearbeitungsvorganges geschnittenes Material (20) anzuziehen;

(c) Erfassungseinrichtungen zum Erfassen der Anziehung des von dem Werkstück geschnittenen Materials an den Elektromagneten (5b), und zum Ausgeben eines Erfassungssignals; und

(d) Transfersteuerungseinrichtungen (30), die mit der Erfassungseinrichtung verbunden sind, um eine Bewegung des Elektromagneten (5b) relativ zu der Werkstückhalterung (9) auf ein von der Erfassungseinrichtung empfangenes Erfassungssignal hin zu steuern;

dadurch gekennzeichnet, daß

(e) die Erfassungseinrichtung umfaßt

(e1) Luftlocheinrichtungen (5a), die zusammen mit dem Elektromagneten (5b) beweglich und angeordnet sind, behindert zu werden, wenn das von dem Werkstück geschnittene Material zu dem Elektromagneten (5b) angezogen wird;

(e2) Vakuumerzeugungseinrichtungen (212), die durch Verbindungseinrichtungen mit der Luftlocheinrichtung (5a) verbunden sind, um einen Luftstrom durch eine Öffnung der Luftlocheinrichtungen (5a) vorzusehen;

(e3) Druckmeßeinrichtungen (213) zum Messen eines Druckes in den Verbindungseinrichtungen und zum Ausgeben eines Meßsignals in Übereinstimmung hiermit; und

(e4) Druckbestimmungseinrichtungen (214), die mit den Druckmeßeinrichtungen (213) verbunden sind, um eine Anziehung von Material an den Elektromagneten (5b) auf das Meßsignal von der Druckmeßeinrichtung (213) aufgrund einer Behinderung der Luftlocheinrichtungen (5a) durch an den Elektromagneten (5b) angezogenes Material zu bestimmen.

2. Elektrische Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung, mit

(c) Erfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Anziehung des von dem Werkstück geschnittenen Materials zu dem Elektromagneten (5b), und zum Ausgeben eines Erfassungssignals; und

(d) Transfersteuerungseinrichtungen (224), die mit den Erfassungseinrichtungen verbunden sind, um eine Bewegung des Elektromagneten (5b) relativ zu der Werkstückhalterung (9) auf ein von den Erfassungseinrichtungen empfangenes Erfassungssignal hin zu steuern;

dadurch gekennzeichnet, daß

(e) die Erfassungseinrichtung umfaßt

(e1) Luftlocheinrichtungen (5a), die zusammen mit dem Elektromagneten (5b) bewegbar und angeordnet sind, um ein Auslassen von Luft durch die Luftlocheinrichtungen (5a) zu unterbinden, wenn von dem Werkstück geschnittenes Material zu dem Elektromagneten (5b) angezogen wird;

(e2) Druckerzeugungseinrichtungen (220 bis 222), die mit den Luftlocheinrichtungen (5a) durch Verbindungseinrichtungen verbunden sind, um einen durch eine Öffnung der Luftlocheinrichtungen (5a) entweichenden Luftstrom vorzusehen;

(e3) Druckmeßeinrichtungen (213) zum Messen von Druck in den Verbindungseinrichtungen und zum Ausgeben eines Meßsignals in Übereinstimmung hiermit; und

(e4) Druckbestimmungseinrichtungen (223), die mit den Druckmeßeinrichtungen (213) verbunden sind, um eine Anziehung des Materials zu dem Elektromagneten (5b) auf das Meßsignal von den Druckmeßeinrichtungen (213) hin aufgrund einer Unterbindung eines Luftauslassens durch die Öffnung der Luftlocheinrichtungen (5a) durch an den Elektromagneten (5b) angezogenes Material zu bestimmen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbestimmungseinrichtung (214; 223) betreibbar ist, zu bestimmen, auf das Meßsignal von den Druckmeßeinrichtungen (213) hin, ob der Elektromagnet (5b), wenn er mittels der Transfersteuerungseinrichtungen (30; 224) auf das von dem Werkstück geschnittene Material zu bewegt wird, sich in der Nähe des Materials befindet, und daß die Transfersteuerungseinrichtung (30; 224) betreibbar ist, eine Bewegung des Elektromagneten (5b) zu stoppen, wenn die Erfassungseinrichtung (214; 223) bestimmt, daß der Elektromagnet (5b) eine Position nahe bei dem Material erreicht hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbestimmungseinrichtung (214; 223) betreibbar ist, auf das Meßsignal von der Druckmeßeinrichtung (213) hin zu bestimmen, ob das von dem Werkstück geschnittene Material zu dem Elektromagneten (5b) angezogen worden ist, wenn er das Material in einer Richtung orthogonal zu einer Oberfläche des Werkstückes um eine vorbestimmte Distanz angehoben hat, nach dem Versuch, das Material anzuziehen, und daß die Transfersteuerungseinrichtung (30; 224) betreibbar ist, den Elektromagneten (5b) zu veranlassen, zu versuchen, das Material wieder anzuziehen, wenn die Bestimmungseinrichtung (214; 223) bestimmt hat, daß das Material nicht an den Elektromagneten (5b) angezogen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenn die Druckbestimmungseinrichtung (214; 223) bestimmt hat, daß das von dem Werkstück geschnittene Material nicht an den Elektromagneten (5b) angezogen ist, die Transfersteuerungseinrichtung (30; 224) betreibbar ist, den Elektromagneten (5b) in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Werkstückes um eine vorbestimmte Distanz zu bewegen, bevor der Elektromagnet (5b) veranlaßt wird, wiederum zu versuchen, das Material anzuziehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (213) betreibbar ist zum kontinuierlichen Messen von Druck in der Verbindungseinrichtung und zum intermittierenden Messen von Druck in der Verbindungseinrichtung, wenn die Anziehungsposition des Materials sich verändert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (213) betreibbar ist zum intermittierenden Messen von Druck in der Verbindungseinrichtung, wenn die Anziehung des Materials in einer Position durchgeführt wird, worin ein Druckwert entweder ein Minimalwert oder unterhalb eines vorbestimmten Wertes ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (5b) innere und äußere Kerne (501, 503) sowie eine um den inneren Kern (501) gewickelte Spule (502) einschließt, wobei der äußere Kern (503) von dem inneren Kern (501) beabstandet ist, und daß der innere Kern (501) und der äußere Kern (503) jeweils ein Ende aufweisen, welches angepaßt ist, das Material anzuziehen, und ein anderes Ende, die magnetisch miteinander verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlocheinrichtung (5a) gebildet wird mittels einer an dem Ende des inneren Kerns (501) des Elektromagneten (5b) vorgesehenen Öffnung, welche angepaßt ist, das Material anzuziehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlocheinrichtung (5a) mittels einer an einem konischen Endabschnitt des inneren Kerns (501) des Elektromagneten (5b) vorgesehenen Öffnung gebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (505) vorgesehen sind zum Richten eines Strahls von Bearbeitungsflüssigkeit von dem inneren Kern (501) des Elektromagneten (5b) durch die Luftlocheinrichtungen (5a).