DE9421085U1 - Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten eines Werkstückes - Google Patents

Description

SAMSON & PARTNEErr

PATENTANWÄLTE · EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

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AG für industrielle Elektronik

AGIE Losone bei Locarno
CH-6616 Losone bei Locarno

eVorrichtung

zum elektroerosion Bearbeiten eines Werkstückes

Die Erfindung befaßt sich mit —— einer Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten, insbesondere zum elektroerosiven Schneiden eines Werkstückes, mit einer in wenigstens einer Elektrodenführung, insbesondere einem Drahtführungskopf, geführten Bearbeitungselektrode.

Elektroerosive bzw. funkenerosive Bearbeitungsvorrichtungen sind in den vielfältigsten Ausführungsformen bekannt. In der Praxis haben sich vor allem zwei Anlagentypen durchgesetzt: Schneid- und Senkvorrichtungen. Diese weisen im allgemeinen die nachfolgenden Konstruktionselemente auf: ein Maschinengestell mit Antriebsvorrichtungen und einem Führungssystem für eine Draht- oder Senkelektrode; ein Spülsystem; einen Generator; sowie eine NC- oder CNC-Steuerung.

Im Falle einer Elektroerosions-Schneidvorrichtung wird 0 ausgehend von einer Startbohrung oder einer Referenzfläche - mit einer ersten Elektrode - dem Erodierdraht - eine Kontur in eine bzw. aus einer zweiten Elektrode - dem Werkstück - geschnitten. Damit der Erodierdraht gegenüber dem zu erodierenden Werkstück eine eindeutige und geometrisch beherrschbare Bearbeitungslage erhält, wird dieser im allgemeinen in einer oberen - oberhalb des Werkstückes angeordneten - und einer unteren - unterhalb des Werkstückes

angeordneten - Drahtführung präzise geführt und unter axialen Zug gesetzt (Drahtspannung). Dabei wird der Erodierdraht regelmäßig von einer Vorratsrolle laufend abgezogen, durch die zwischen den Drahtführung liegende Bearbeitungszone hindurch geführt und danach entsorgt. Die Drahtführungen sind häufig in einem Drahtführungskopf untergebracht, welcher im allgemeinen auch die Zuführung des Entladestromes und der dielektrischen Spülflüssigkeit umfaßt- Das zu schneidende Werkstück ist auf einem Bearbeitungstisch eingespannt. Die zum Schneiden notwendige, die Schnittkonturen bestimmende Relativbewegung zwischen Werkstück und Erodierdraht besorgt ein - meist mit dem Bearbeitungstisch gekoppelter - in X/Y-Richtung bewegbarer X/Y-Antrieb. Zum Schneiden konischer Schnitte ist zusätzlich ein - meist mit dem oberen Drahtführungskopf gekoppelter - in U/V-Richtung bewegbarer U/V-Antrieb vorgesehen; bisweilen auch noch ein in Z-Richtung bewegbarer Z-Antrieb.

Ein Problem besonderer Art beim Betreiben von Elektroerosionsanlagen besteht darin, daß die Elektrodenführung, insbesondere ein Drahtführungskopf bei unsachgemäßer Bedienung der Anlage gegen das Werkstück oder das Spannsystem kollidieren. Meist führt das zu größeren mechanischen Schäden am hochpräzisen und aufwendig gefertigten Führungskopf; mindestens aber zu einer starken Dejustierung der Drahtführung und damit zu einer Fehljustage des Erodierdrahtes relativ zum Werkstück, was die Schnittgenauigkeit erheblich beeinträchtigt. ~~l / 2^u/*!

Ein wirksamer Kollisionsschutz, zwischen Werkstück und Führungskopf, kann über die Programmierung der CNC-Steuerung nicht oder nur unter extrem hohem Aufwand erreicht werden. Die CNC-Steuerung kennt nämlich vor der Bearbeitung des Werkstückes weder dessen exakte Lage noch dessen Ausdehnung. Sie müßte daher für jeden einzelnen Bearbeitungsprozess erst darauf abgestimmt werden. Auch elektronische oder optische Detektionssysteme, welche die Lage des Werk-

In der Druckschrift DE 39 41 335 Al wird eine Kollisionsschutzvorrichtung vorgeschlagen in Form eines elektrischleitenden Gummielementes, das am oberen Bearbeitungskopf einer Schneiderosionsvorrichtung befestigt ist. Falls der Bearbeitungskopf gegen ein Werkstück stößt, verändert sich der Widerstand des Gummielements infolge der darauf wirkenden Kompressionskräfte. Die Widerstandsänderung dient als Steuersignal zum Unterbrechen der Bewegung des Bearbeitungskopfes im Falle einer Kollision.

Aus der Druckschrift DE 37 23 250 Al ist ebenfalls eine Kollisionsschutzvorrichtung entnehmbar, wobei eine Werkstückshalt erung elastisch gelagert ist. Im Kollisionsfall erleidet ein an der Werkstückhalterung angeordnetes elastisches Element eine Verformung, die von einem Detektor festgestellt und zur Unterbrechung der Werkstückbewegung führt.

Die bekannten Systeme liefern keine befriedigenden Ergebnisse, insbesondere nicht bei hohen Kollisionskräften, die 0 zu einer Beschädigung, mindestens aber zu einer irreversiblen Deformation, der vorgeschlagenen elastischen Dämpfungselemente führt.

Stückes relativ zum Drahtführungskopf kontinuierlich erfassen, sind entweder nicht wirkungsvoll oder nur äußerst aufwendig zu realisieren.

Gleichwohl möchte die Erfindung hier Abhilfe schaffen.

din.

Dieses Ziel erreicht die Erfindung durch t-i Gegenstand!^ te Anspruches 1,

Demnach besteht eine Grundidee der Erfindung in einem Verfahren bzw. in einer Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten, insbesondere elektroerosiven Schneiden eines Werkstückes mit einer, in wenigstens einer Elektrodenführung, insbesondere Drahtführung geführten Bearbeitungselektrode, wobei die Elektrodenführung und/oder das Werkstück mittels einer Dämpfungs- bzw. Kompensationseinheit gelagert ist/sind, derart, daß etwaige Kollisionen zwischen der Elektrodenführung und dem Werkstück gedämpft bzw. kompensiert werden.

Die hier vorgeschlagene Lagerung der Elektrodenführung und/oder des Werkstückes ist technisch einfach zu realisieren, dämpft bzw. reduziert zuverlässig die bei etwaigen Kollisionen auftretenden Kräfte und vermeidet dadurch größere - mit hohem Reparatur-Kostenaufwand verbundene - Schaden an der Elektrodenführung. Etwaige Kollisionen zwischen Werkstück und Elektrodenführung treten vor allem in der Anfahr- oder Justierphase der Elektroerosionsvorrichung, also vor dem eigentlichen Bearbeitungsvorgang auf - oder bedingt durch unkontrolliert herabfallende Ausfall- bzw. Ausschnittstücke während der Bearbeitung.

Statt einer plastisch deformierbaren Dämpfungseinheit wird vorzugsweise eine elastische Dämpfungseinheit, insbesondere Federeinheit, verwendet, um nach etwaigen Kollisionen reversibel in einen kollisionsfreien Ausgangszustand zurückkehren zu können /.

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Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung ist/sind die bei der Lagerung der Elektrodenführung und/oder des Werkstückes eingesetzte(n) Dämpfungseinheit(en) mit dem Steuerrechner einer CNC-Steuerung verbunden, derart, daß die durch einen X/Y- bzw. U/V-Antrieb verursachte - Bewegung der Elektrodenführung und/oder des Werkstückes in Abhängigkeit der auf die Dämpfungseinheit wirkenden Kraft gesteuert, insbesondere unterbrochen wird. Dabei wird die auf die Dämpfungseinheit wirkende Kraft - insbesondere deren Stärke und Verlauf - erfaßt und daraus Steuersignale zu Steuerung, insbesondere Aktivierung oder Deaktivierung des Antriebes der Elektrodenführung und/oder des Werkstücks abgeleitet.

In der Praxis wird die Bewegung von Elektrodenführung und/- oder Werkstück gestoppt, sobald die auf die Dämpfungseinheit wirkende Kraft einen vorgegebenen Wert überschreitet. Somit ist gewährleistet, daß die Dämpfungseinheit die bei einer Kollision auftretenden Kräfte zunächst bis zum Erreichen eines vorgegebenen Wertes dämpft bzw. abfedert und beim Überschreiten dieses Wertes den X/Y-Antrieb und/oder den U/V-Antrieb über den Steuerrechner schnellabschaltet.

Auf dieses Weise wird z.B. das Anfahren einer Elektroerosionsvorrichtung erst dann unterbrochen, wenn ein ernsthafter Schaden an der Elektrodenführung durch Kollision mit dem Werkstück droht. Dieser Schaden wird durch die zuvor genannte Schnellabschaltung verhindert. Nach Ausfahren aus der Kollisionssituation kehrt die Dämpfungseinheit in ihren 0 unbeanspruchten Ruhezustand zurück und die Elektrodenführung, insbesondere der Drahtführungskopf, ist für den weiteren Betrieb wieder einsatzbereit - zumindest nach Durchführung einer Kalibrierung.

Bei einer besonders vorteilhaften Steuerstrategie wird der U/V- bzw. X/Y-Antrieb des-Führungskopfes und/oder des Werkstückes bei etwaigen Kollisionen in ähnlicher Weise gesteu-

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ert, wie es bei Kurzschlußsituationen zwischen Elektrode und Werkstück üblich ist: nach Auftreten einer Kollision und Überschreiten einer vorgegebenen auf die Dämpfungseinheit wirkenden mechanischen Kraft unterbricht die CNC-Steuerung die für die Sollkontur vorgesehene U/V- bzw. X/Y-Bewegung des Führungskopfes und/oder des Werkstückes und fährt diese entlang der unmittelbar vor der Kollision zurückgelegten Verfahrstrecke in einen kollisionsfreien Zustand zurück. Danach ist der Führungskopf für die Wiederholung der vorgesehenen Bearbeitung wieder einsatzbereit, und zwar in einer eindeutig definierten Lage - zumindest nachdem eine Drahtausrichtung und/oder Acchsenkalibrierung durchgeführt wurde.

Vorzugsweise dämpft bzw. nimmt die erfindungsmäßige Dämpfungseinheit nur solche Kräfte auf, die oberhalb eines (weiteren) vorgegebenen Wertes liegen. ■ j Die Dämpfungseinheit verhält sich gegenüber geringeren Kräften - also etwa den beim Schneiden auf den Erodierdraht wirkenden Querkräften - wie ein starrer Körper.

Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße federnde Lagerung der Elektrodenführung und/oder des Werkstückes derart "starr", daß während des normalen funkenerosiven Bearbeitens des Werkstückes keine wie auch immer gearteten Auslenkung durch die Dämpfungseinheit verursacht wird. Hierdurch bleibt die im Normalzustand einer elektroerosiven Bearbeitung nötige Präzision und Stabilität der Justierung zwischen der Elektrodenführung und dem Werkstück gewährleistet. Erst bei (ungewollter) Kollision findet eine Auslenkung der Elektrodenführung und/oder des Werkstückes statt, um die auf die Elektrodenführung wirkende mechanische Zerstörungskraft abzufangen.

5 Mit geringem konstruktiven Aufwand wird die federnde Lagerung der Elektrodenführung, insbesondere des Drahtfuhrungskopfes einer Schneiderosionsvorrichtung realisiert, indem

die Elektrodenführung über die Dämpfungseinheit mit einem Arm eines Maschinengestells verbunden ist. Alternativ dazu ist die Elektrodenführung wenigstens zweiteilig ausgebildet, wobei der dem Werkstück zugewandte Teil über die Dämpfungseinheit mit dem/den übrigen Teil(en) verbunden ist. .

In ähnlich vorteilhafter Weise wird die federnde Lagerung des Werkstückes dadurch realisiert, daß eine das Werkstück aufnehmende Spannvorrichtung über die Dämpfungseinheit mit dem Bearbeitungstisch verbunden ist. Alternativ dazu ist der Bearbeitungstisch selber über die Dämpfungseinheit mit einem Sockel des Maschinengestells verbunden, -.

Um einen möglichst vollständigen Kollisionsschutz für die Drahtführung zu gewährleisten, ist die erfindungsgemäße Dämpfungseinheit vorzugsweise zur Aufnahme bzw. Dämpfung horizontal und/oder vertikal gerichteter Kräfte ausgelegt, die bei einer möglichen Kollision der Drahtführung mit dem Werkstück auftreten können, -

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Dämpfungseinheit einen beweglichen - an die Elektrodenführung und/oder das Werkstück gekoppelten ' Abschnitt bzw. Kolben auf, der in einem ortsfesten - mit dem Maschinengestell gekoppelten - Abschnitt bzw. Zylinder mit Außenflasch entlang einer/eines vorgegebenen Strecke bzw. Federweges verschiebbar gelagert ist, ■■— Auf diese Weise ist auch eine definierte Führung der Elektrodenführung und/oder des Werkstückes im Falle einer Kollision gewährleistet.

Vorzugsweise umfaßt die Dämpfungseinheit wenigstens ein Dämpfungselement, welches den beweglichen Abschnitt gegen den ortsfesten Abschnitt .vorspannt. Vorteilhaft ist das Dämpfungselement eine mechanische Feder, insbesondere Tel-

lerfeder oder - alterantiv dazu - ein Druckkraft bzw. Hydraulikzylinder. Bei einer bevorzugten Variante ist die Feder auf einem konzentrischen Führungselement, insbesondere Führungsstift gelagert. — Auf diese Weise wird die Auslenkung im Falle einer Kollision zwischen Elektrodenführung und Werkstück auf einem definierten Auslenkungs- bzw. Federweg oder Kolbenhub geführt - und vor allem nach Beenden der Kollisionssituation durch entsprechendes Zurücksetzen der Verfahrachsen - kontrolliert in den unbeanspruchten Zustand der Dämpfungseinheit zurückgeführt.

Eine besonders kostengünstige Lösung besteht darin, daß das Dämpfungselement aus deformierbarem Material, insbesondere Gummimaterial, gefertigt ist.. .

Um den Antrieb der Verfahrachsen von Elektrodenführung und/oder Werkstück zu steuern, insbesondere zu unterbrechen, ist ein mit dem Steuerrechner verbundener Sensor, insbesondere ein Drucksensor, in der erfindungsgemäßen Dämpfungseinheit vorgesehen. Sobald der Sensor eine auf Elektrodenführung und/oder Werkstück wirkende Kraft mißt, die eine vom Steuerrechner vorgegebene Kraft überschreitet, wird die Bewegung der Elektrodenführung und/oder des Werk-Stückes unmittelbar unterbrochen - um größeren mechanischen Schaden zu vermeiden. Eine besonders kostengünstige Alternative dazu besteht in einem dem beweglichen Abschnitt des Dämpfungssystems zugeordneten Steuerschalter, insbesondere Druckschalter. Dieser ist dem beweglichen Abschnitt der Dämpfungseinheit derart zugeordnet, daß er durch die Auslenkung des beweglichen Abschnittes geschaltet wird. Dieser Schaltvorgang steuert wiederum dem Antrieb von Elektrodenführung und/oder Werkstück in der zuvor beschreibenen Art und Weise. c

Um zu vermeiden, daß während des Dämpfungs- bzw. Kompensationsvorganges die Elektrodenführung und/oder das Werkstück

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in unkontrollierter Weise ausgelenkt und vor allem um die Achse der Dämpfungseinheit gedreht, ist dem beweglichen Abschnitt der erfindungsgemäßen Däpfungseinheit eine Verdrehsicherung zugeordnet.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung wird auf die beigefügte schematische Zeichnung Bezug genommen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Teilschnittes einer Elektroerosions-Senkvorrichtung zur Veranschaulichung einer Anordnung der erfindungsgemäßen Dämpfungseinheit bzw. Kompensationseinheit;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinheit im unbelasteten Zustand, welche einem oberen Drahtführungskopf einer Elektroerosion-Schneidvorrichtung zugeordnet ist; und

Fig. 3 die Dämpfungseinheit in Fig. 2 im belasteten Zustand.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand einer Elektroerosions-Senkvorrichtung - in Fig. .1 - sowie anhand einer Elektroerosions-Schneidvorrichtung - in Fig. 2 und 3 - beschrieben, um zu verdeutlichen, daß die Erfindung grundsätzlich in der Funkenerosion eine breiten Anwendungsbe-0 reich hat.

Zunächst beschränkt sich Fig. 1 auf eine rein schematische Darstellung der wesentlichen - zum Verständnis der Erfindung erfoderlichen - Teile einer Elektroerosions-Senkvorrichtung. Grundelemente wie Spülsystem, Generator und CNC-Steuerung sind nicht dargestellt, da sie als selbstverständlich vorausgesetzt werden. Es wird ferner eine Termi-

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nologie verwendet, die der leichteren Lesbarkeit der Beschreibung dient, jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist. Beispielsweise beziehen sich die Ausdrücke "oben" bzw. "unten" auf Elektroerosionsvorrichtungen üblicher Arbeits— aufstellung und Größe sowie auf in üblicher Weise angeordnete Werkstücke.

Beim funkenerosiven Senken ist eine mit elektrischen Impulsen beaufschlagte Senkelektrode 2 in einer Elektrodenführung bzw. einem Elektrodenführungskopf 4 eingespannt, der über einen in Z-Richtung beweglichen Vorschubschlitten 6 in Richtung einer Bearbeitungszone fahrbar ist. Der Vorschubschlitten 5 sitzt am oberen Arm 8 eines C-Maschinengestells

10 der hier beschreibenen Senkvorrichtung, Vorzugsweise ist der Vorschubschlitten 6 auch für eine Bewegung in U/V-Richtung ausgelegt.

In der Berarbeitungszone ist ein Werkstück 11 an einer Spannvorrichtung 12 befestigt. Die Spannvorrichtung 12 ist wiederum an einem Bearbeitungstisch 14 angebracht, der über einen in X/Y-Richtung verschiebbaren Antriebsschlitten 15 mit einem unteren Arm bzw. Sockel 16 des C-Gestells 10 verbunden ist.

Während des Senkvorganges wird der Vorschubschlitten 6 über eine sog. Vorschub- bzw. Servoregelung derart gesteuert, daß die Senkelektrode 2 entsprechend dem Bearbeitungsfortschrittes am Werkstück 11 nachgeführt wird, um einen Arbeitsspalt zwischen Werstück 11 und Elektrode 2 konstant zu halten. Als Regelgröße wird meist die zwischen Werstück

11 und Elektrode 2 wirkende Arbeitsspannung verwendet.

Bei Fehlern im Steuerprogramm während des Senkvorganges oder beim Positionieren des Werkstückes 11 in die für¹ den 5 Start des Senkvorganges geeigenete Position durch Betreiben des Schlittens 15 und/oder des Schlittens 6 besteht die Gefahr, daß der Führungskopf 4 mit dem Werkstück 11 zusam-

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menstö'ßt. Bei den bekannten Erosionsvorrichtungen sind dabei größere Schaden an dem aufwendig gefertigten und hochpräzisen Führungskopf 4 unvermeidlich.

Nach dem hier vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel ist der Führungskopf 4 über eine Dämpfungs- bzw. Federeinheit 19 mit dem Schlitten &bgr; verbunden. Auf diese Weise ist der Führungskopf 4 elastisch aufgehängt bzw. gelagert, so daß bei etwaiger Kollision mit dem Werkstück 11, die auf dem Führungskopf 4 wirkenden Kräfte durch die Dämpfungseinheit 19 gedämpft bzw. aufgenommen werden. Die Dämpfungseinheit 19 ist dabei derart ausgelegt, daß sie vertikal und/oder horizontal am Führungskopf 4 angreifende mechanische Kräfte elastisch dämpft. Falls die auf den Führungskopf 4 wirkenden Kräfte oberhalb eines bestimmten Wertes liegen, sorgt die mit der CNC-Steuerung gekoppelte Dämpfungseinheit 19 dafür, daß der Antriebsschlitten 15 und/oder der Vorschubschlitten 6 sofort die Verfahrbewegung des Führungskopfes 4 und/oder des Werkstückes 11 unterbricht - und ggf. die unmittelbar vor der Kollision gefahrene Strecke zurückfährt. Auf diese Weise wird ein mechanischer Schaden am Führungskopf 4 vermieden. Dieser befindet sich nach der Kollision in einem kollisionsfreien - zumindest nach erfolgter Kalibrierung auch einsatzbereiten - Zustand.

In Fig. 1 ist die Dämpfungseinheit 19, welche dem Führungskopf 4 zugeordnet ist, schraffiert dargestellt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine weitere Dämpfungseinheit 20 der Spannvorrichtung 12 des Werkzeuges 11 zugeordnet sein - wie in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellt. Die Dämpfungseinheit 20 ist dabei zwischen der Spannvorrichtung 12 und dem Bearbeitungstisch 14 angeordnet, derart, daß sämtliche - durch Kollision bedingte - und vom Werkstück auf die damit starr verbundene Spannvorrichtung 5 übertragene Kräfte aufgenommen werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Variante für den Einsatz der erfindungsgemäßen Dämpfungseinheit 19 in einer Elektroerosions-Schneidvorrichtung - und zwar in einem unbelasteten kollisionsfreien Zustand.
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Im Falle einer Elektroerosions-Schneidvorrichtung wird mit einem - mit elektrischen Impulsen beaufschlagter - Erodierdraht eine Kontur in ein Werkstück geschnitten. Damit der Erodierdraht gegenüber dem zu erodierenden Werkstück eine eindeutige und geometrisch beherrschbare Bearbeitungslage erhält, wird dieser im allgemeinen in einer oberen und einer unteren Drahtführung präzise geführt. Die Drahtführungen sind meist in einem obebren bzw. unteren Drahtführungskopf untergebracht, welcher im allgemeinen auch die Zuführung des Entladestromes und der dielektrischen Spülflüssigkeit sowie eine Drehtspannvorichtung umfaßt. Das zu schneidende Werkstück ist auf einem Bearbeitungstisch eingespannt. Die zum Schneiden notwendige, die Schnittkonturen bestimmende Relativbewegung zwischen Werkstück und Erodierdraht besorgt ein - meist mit dem Bearbeitungstisch gekoppelter - in X/Y-Richtung bewegbarer X/Y-Antrieb. Zum Schneiden konischer Schnitte ist zusätzlich ein - meist mit dem oberen Drahtführungskopf gekoppelter - in U/V-Richtung bewegbarer U/V-Antrieb vorgesehen; bisweilen auch noch ein 5 in Z-Richtung bewegbarer Z-Antrieb.

Fig. 2 zeigt nur einen Ausschnit einer derartigen Schneidvorrichtung mit einem oberen Drahtführungskopf 21, der über eine erfindungsgemäße Dämpfungseinheit 19 mit einem oberen Arm 22 eines C-Gestells gekoppelt ist. Die Dämpfungseinheit 19 ist hier zum Kollisionsschutz des oberen Drahtführungskopfes 21 vorgesehen. Neben einer als Führungsring 23 darggestellten oberen Drahtführung umfaßt dieser eine Stromzufuhreinheit 24, eine (obere) Spüldüse 25 zur Zufuhr der dielektrischen Spülflüssigkeit und eine Bremsrolle 25' zur kontrollierten Drahtversorgung.

Die dargestellten Pfeile A, B geben die Transportrichtung des Erodierdrahtes an, der durch den Drahtführungskopf 21 von oben nach unten in Richtung der Bearbeitungszone zugeführt wird. Dabei tritt der Erodierdraht in Richtung des Pfeiles A in den Drahtfühtungskopf 21 ein, umschlingt die Bremsrolle 25', tritt aus dem Drahtführungskopf 21 in Richtung des Pfeiles B aus und durchläuft das zu bearbeitende Werkstück.

Der Drahtführungskopf 21 ist starr mit einem stempelartigen Kolben 2 6 verbunden. Der Kolben 2 6 besteht im wesentlichen aus einem zentralen Mittelabschnitt 27, der an seinem - dem Drahtführungskopf 21 abgewandten - Ende mit einer ringartigen Schulter 27' versehen ist. Die Schulter 27' wird im Hohlraum eines Zylinders 28 - bestehend aus einer Mantelwand 29 und einer Boden- bzw. Trägerwand 3 0 - aufgenommen. Die Bodenwand 30 ist auf die Mantelwand 29 des Zylinders 28 derart auf- bzw. eingeschoben, derart, daß sich die Bodenwand 28 abschnittsweise bis zur äußeren Begrenzungsfläche der Mantelwand 29 erstreckt - vorzugsweise sogar darüber hinausreicht.

Der Zylinder 28 sitzt auf dem oberen Arm 22 eines C-Gestells der Elektroerosions-Schneidvorrichtung. Meist ist der Arm 22 mit einem - hier nicht dargestellten - U/V-Antrieb zum Konischschneiden ausgestattet.

Der Zylinder 28 ist an seinem offenen - dem Drahtführungskopf 21 zugewandten - Ende mit einem rinförmigen Außen-0 flansch 3 2 versehen, der die Schulter 27' am Kolben 2 6 derart umgreift, daß die Bewegung des Kolbens 2 6 im Zylinder 28 in horizontaler Richtung aus dem Zylinder 28 heraus gesperrt ist. Daher wird die Bewegung des Kolbenes 2 6 entlang der Zylinderwand 27 einerseits begrenzt durch die Bodenwand 3 0 und andererseits durch den übergreifenden Außenflansch 32. Die vom Kolben 26 überstreichbare horizontale Strecke entspricht im wesentlichen dem Federweg,

den die Dämpfungseinheit 19 zur Aufnahme der am Führungskopf 21 einwirkeden Kollisionskräfte vorsieht.

Als Dämpfungselemente der Dämpfungseinheit 19 sind mehrere Federn 3 3 zwischen der Bodenwand 3 0 des Zylinderes 28 und der Stirnfläche des Kolbenes 26 - exzentrisch zu dessen Achse 34 - derart angeordnet, daß die Federn 33 den Kolben 26 mit seiner Schulter 27' gegen den Außenflansch 32 mit einer definierten Federkraft drücken bzw. vorspannen. Diese Federkraft ist dabei so bemessen, daß im Normalfall bei regulärer Bedienung der Erosionsvorrichtung keine Dämpfung - durch Kompression der Federn 3 3 - der an der Dämpfungseinheit 19 angreifenden mechanischen Kräfte erfolgt. Derartige Kräfte werden beispielsweise verursacht durch die während der Bearbeitung am Erodierdraht angreifende Querbelastung oder durch das Gewicht des Führungskopfes 21, der von der Dämpfungseinheit 19 seitlich getragen wird. Die Summe dieser Kräfte überschreitet in der Praxis kaum den Wert von etwa 200N. Daher wird die Mindestauslösekraft der Dämpfungseinheit 19 bevorzugt auf etwa 200N oder mehr festgelegt.

Die Federn 33 werden jeweils an einem konzentrischen Führungsstift 36 gelagert, der fest am oder im Kolben 26 sitzt und verschiebbar in einem - in der Bodenwand 30 des Zylinderes 28 vorgesehenen - Führungskanal 37 gelagert ist. Dieser ist der Orientierung und Dimension des Führungsstiftes 3 6 entsprechend angepaßt.

0 " Ferner ist in der Bodenwand 3 0 des Zylinders 28 konzentrisch zu dessen Achse 3 4 ein Steuerschalter 3 8 angeordnet, der mit der CNC-Steuerung verbunden ist. Der Steuerschalter 3 8 steht im wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche des Kolbens 2 6 und berührt diese mit einem Druckkopf, der an seinem äußeren dem Kolben 26 zugewandten Ende vorgesehen ist. Bei dem in Fig. 2 dargestellten unbelasteten kollisionsfreien Zustand liegt auch der Druckknopf des Steuer-

Schalters 3 8 auf der Stirnfläche des Kolbens 26 unbelastet auf und befindet sich in einem Normalzustand - ohne Einfluß auf den Betrieb der Elektroerosionsvorrichtung.

Fig. 3 zeigt die Slektroerosions-Schneidvorrichtung von Fig. 2 mit der Dämpfungseinheit 19 in einem belasteten Zustand während der Kollision des Führungskopfes 21 mit einem (hier nicht dargestellten) Werkstück - z.B. aufgrund eines Fehlers im Steuerprogreamm.

Sobald der Führungskopf 21 am Werkstück auffährt wirkt auf den Führungskopf 21 eine in Richtung des dargestellten Pfeiles C gerichtete Kollisionskraft, die von der Dämpfungseinheit 19 gedämpft bzw. aufgenommen wird. Nach Fig.

15. 3 wird dabei vor allem die untere der dargestellten Federn 3 3 zusammengedrückt und der Führungskopf 21 in Richtung des dargestellten Pfeiles ausgelenkt bzw. gedreht. Bei diesem Vorgang öffnet sich ein Spalt 40 zwischen der Schulter 21' des Kolbenes 26 und dem Außenflansch 32.

Überschreitet die Auslenkung des Führungskopfes 21 ein bestimmtes Maß, so wird der Druckknopf des Steuerschalters 3 8 durch die Stirnfläche des Kolbenes 26 derart angedrückt, daß dort ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Dies bewirkt eine Schnellabschaltung des U/V- bzw. X/Y-Antriebes des Führungskopfes 21 und/oder des Werkstückes und damit eine Unterbrechung der Bewegung des Führungskopfes 21 und/oder des Werkstückes, um eine mechanische Beschädigung am Führungskopf 21 zu verhindern.

Die Erfindung sieht ferner eine dem Kolben 2 6 zugeordnete Verdrehsicherung 3 9 vor, um zu vermeiden, daß der Führungskopf 21 während des Dämpfungsvorganges in unkontrollierter Weise um die Achse 34 der Kolbenes 26 gedreht wird. Die Verdrehsicherung 39 ragt dabei z.B. senkrecht zur Achse 34 durch den Außenflansch 3 2 -in einen in Richtungder Achse 34

verlaufenden Schlitz 42, der außen am Mittelteil 27 des Kolbenes 26 ausgebildet ist.

Nach Beendigung der Kollisionssituation 2.B. nach Ausfahren aus der Kollisionsslage kehrt die Dämpfungseinheit 19 in ihren Ruhezustand zurück, der Steuerschalter 3 8 wird ebenfalls durch den zurücktretenden Kolben 26 in den Normalzustand (zurück)geschaltet und der Führungskopf 21 ist für den weiteren Bearbeitungsvorgang ohne Beschädigung 'wieder einsatzbereit.

Vorzugsweise wird der U/V- bzw. X/Y-Antrieb des Führungskopfes 21 und/oder des Werkstückes bei einer etwaigen Kollision in ähnlicher Weise gesteuert wie bei Kurzschluß-Situationen zwischen Elektrode und Werkstück: nach Auftreten einer Kollision und Auslösen des Steuerschalters 38 unterbricht die Steuerung die vorgesehene Ü/V- bzw. X/Y-Bewegung des Führungskopfes 21 und/oder des Werkstückes und fährt diese entlang der unmittelbar vor der Kollision zurückgelegten Strecke in einen kollisionsfreien Zustand zurück. Wiederum ist der Führungskopf 21 für die Wiederholung der vorgesehenen Schnittkontur in einer eindeutig definierten Lage einsatzbereit.

Claims (16)

UNSER ZE1CHEN/0UR REF OATUM/DATE A108-201-S 94 G 16. Februar 1995 vS/5 AG für industrielle Elektronik AGIE Losone bei Locarno CH-6616 Losone bei Locarno Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten eines Werkstückes (neue) Ansprüche

1. Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten, insbesondere elektroerosiven Schneiden eines Werkstückes (11) , mit einer in wenigstens einer Elektrodenführung (4; 21) , insbesondere einem Drahtführungskopf, geführten Bearbeitungselektrode (2) , bei welchem die Elektrodenführung (4; 21) und/oder das Werkstück (4) über eine Dämpfungseinheit (19; 20) gelagert ist/sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinheit (19; 20) einen beweglichen - mit Elektrodenführung (4; 21) und/oder Werkstück (11) gekoppelten - Abschnitt (26) aufweist, der in einem ortsfesten - mit dem Maschinengestell (10) gekoppelten - Abschnitt (28, 32) entlang einer/eines vorgegebene(n) Strecke bzw. Federweges verschiebbar gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elastische Dämpfungseinheit (19; 20).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenführung (4; 21) und/oder das Werkstück (11) über die mit einem Steuerrechner gekoppelte Dämpfungseinheit (19; 20) derart gelagert ist/sind, daß die Bewegung der Elektrodenführung (4;

21) und/oder des Werkstückes (11) in Abhängigkeit der auf die Dämpfungseinheit (19; 20) wirkenden Kraft steuerbar, insbesondere unterbrechbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinheit (19;

20) derart ausgebildet ist, daß nur Kräfte gedämpft werden, die oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegen.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenführung (4;

21) über die Dämpfungseinheit (19) mit einem Arm (8) eines Maschinengestells (10) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenführung (4; 21) wenigstens zweiteilig ausgebildet ist, wobei der dem Werkstück (11) zugewandte Teil über die Dämpfungseinheit (19) mit dem/den übrigen Teil(en) der Elektrodenführung verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Werkstück (11) aufnehmende Spannvorrichtung (12) über die Dämpfungseinheit (20) mit einem Bearbeitungstisch (14) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungstisch (14) über 0 die Dämpfungseinheit (2 0) mit einem Sockel (16) des Maschinengestells (10) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinheit (19;

20) für die Aufnahme bzw. Dämpfung horizontal und/oder vertikal gerichteter Kräfte ausgelegt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorsteheden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Dämpfungseinheit (19; 20) wenigstens ein Dämpfungselement umfaßt, welches den beweglichen Abschnitt (2 6) gegen den ortsfesten Abschnitt (28, 32) vorspannt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement eine Feder, insbesondere eine Tellerfeder (33), oder ein Druckkraft bzw. Hydraulikzylinder ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mit einem konzentrischen Führungselement, insbesondere einem Führungsstift (36) ausgestattet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement aus einem elastischen Material, insbesondere Gummimaterial, ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch daß ein mit dem Steuerrechner verbundener Sensor, insbesondere Drucksensor in der Dämpfungseinheit (19; 20) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch daß ein Steuerschalter (38) dem beweglichen Abschnitt der Dämpfungseinheit (19; 20) derart zugeordnet ist, daß er durch die Auslenkung des beweglichen Abschnittes (26) geschaltet wird.

16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem beweglichen Abschnitt (2 6) eine Verdrehsicherung (39) zugeordnet ist.