DE19645547A1

DE19645547A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Schneiden und Einfädeln von Draht für Elektroerosionsmaschinen

Info

Publication number: DE19645547A1
Application number: DE19645547A
Authority: DE
Inventors: Larrumbide D Javier Maidagan
Original assignee: Ona Electro Erosion SA
Current assignee: Ona Electro Erosion SA
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2016-11-06
Also published as: CH692243A5; GB2318536A; GB9622056D0; DE19645547C2; BR9605995A; GB2318536B; US5796063A

Description

Eine der größten Schwierigkeiten bei Elektroerosionsmaschinen bereitet das Einfädeln des Drahtes.

Selbst in dem Fall, daß eine solche Maschine mit einem System zum auto matischen Einfädeln von Draht ausgestattet ist, wird bzw. bleibt sie nicht einsatzfähig, nachdem sie beispielsweise aufgrund wiederholter mißlungener Einfädelversuche des empfindlichen Drahtes ausgefallen ist.

Darüber hinaus entstehen unbeabsichtigt zufällige Drahtbrüche oder -abrisse oder die Notwendigkeit, die Bearbeitung mit einer neuen Drahtvorratsspule zu beginnen oder nach Beendigung eines Arbeitsvorganges eine neue Bear beitung anzufangen usw., und immer dann muß der Draht in den Arbeitskopf der Maschine neu eingefädelt werden.

Der Bereich des Drahtes, in dem eine Beschädigung entstanden ist und der somit unbrauchbar bleibt, führt die Hersteller von Elektroerosionsmaschinen vor folgende Probleme:

a) Wie kann man den unbrauchbar gewordenen Drahtbereich von dem verbleibenden nutzbaren Draht trennen;
b) wie läßt sich der unbrauchbar gewordene Drahtbereich zerlegen und beseitigen;
c) wie erleichtert man den Durchgang des nutzbaren Drahtes durch die für den Einfädelvorgang notwendigen Öffnungen und Führungen;
d) welcher Draht bietet für seinen Einfädelvorgang optimale Bedingungen hinsichtlich Härte, Geradlinigkeit und Querschnitt?

Bekannte Lösungen für vorgenannte Probleme sind in derart zahlreichem, überwiegend jüngstem Schrifttum beschrieben, daß dies der beste Nachweis dafür ist, daß die vorhandenen Schwierigkeiten bisher nicht beseitigt worden sind.

Die Anmelderin hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Ausfüh rung entwickelt, durch die auf einfache Art die vorgenannten Probleme ge löst werden.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht insbesondere darin, Rollen zur Drahtbewegung mit mehrfachen Funktionen wie Zug, Bremsung oder Hem mung vorzusehen, die Drahttemperatur unter Anwendung des Joule-Effektes an der Stelle zu erhöhen, an welcher der Draht reißen oder durchtrennt wer den soll, den elektrischen Energiedurchgang auf die genannte Stelle zu kon zentrieren, das Abführen des unbrauchbar gewordenen abgeschnittenen Drahtes zu automatisieren und die Führung des Drahtes zu verbessern.

Zum besseren Verständnis des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung auf die Zeichnung Bezug genom men, die eine bevorzugte praktische Ausführungsform der Erfindung zeigt, die aber auch nicht gezeigte beliebige zweckdienliche Änderungen mit um fassen soll, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung von Bauelementen, aus denen sich das den Gegenstand der Erfindung bildende System zusammensetzt.

Nachfolgend ist eine die Erfindung nicht beschränkende praktische Ausfüh rungsform naher erläutert. Sämtliche elektronischen Bauelemente und An triebs- oder Betätigungsbauteile unterliegen der Steuerung eines nicht ge zeigten programmierten Microprozessors.

Auf einem Servomotor m₁ ist eine Vorratsspule b für Draht 1 angeordnet. Übliche Zuführungsmittel führen den Draht 1 zu einer Zuführungsrolle 3, die zwischen zwei jeweils unter der Wirkung von Federn S₁ stehenden Anpreß rollen 2, 2 angeordnet ist.

Die Zuführungsrolle 3 wird von einem Servomotor m₂ über eine Stufen- oder Schaltkupplung c_e in der Weise betätigt, daß sie bei eingeschaltetem und gekuppeltem Servomotor m₂ ziehend bzw. mitnehmend wirkt und bei abge schaltetem und eingekuppeltem Servomotor m₂ als Bremse wirkt. Die er wünschte bzw. erforderliche Abstufung (Stufenfolge) wird vom Micropro zessor über die Stufenkupplung c_e gesteuert bzw. betätigt.

Da die Zuführungsrolle 3 eine Beschichtung oder einen Belag 31 aus elasti schem Material trägt, das unter Hitzeinwirkung entarten oder sich zersetzen kann, mündet in der Nahe des Ausgangs des Drahtes von der Zuführungsrol le ein kleines Rohr 33, durch das der Kontaktbereich zwischen Belag 31 und Draht 1 mit Kühlluft beaufschlagt und gekühlt wird.

Die Zuführungsrolle 3 ist außerdem mit einer Kodiereinrichtung 32 verse hen, welche die Drehbewegung der Rolle 3 quantifiziert, da sie, wie weiter unten beschrieben, einen unter Berücksichtigung des jeweilig benutzten Drahttyps bestimmten Drehweg zurücklegen soll.

Am bzw. hinter dem Austritt des Drahtes von der Zuführungsrolle 3 sind eine erste Führung g₁ sowie ein Rohr 13 vorgesehen, das einen seitlich ab klappbaren oder umlegbaren Oberflächenabschnitt aufweist, so daß der Draht 1 von außen zugänglich ist. Am Ausgang des Rohres 13 sind nachein ander eine zweite Führung g₂, zwei durch herkömmliche Einrichtungen, bei spielsweise Pneumatikzylinder betätigte Elektroden e₂, die aufgrund der Steuerung des Microprozessors mit dem Draht 1 entweder in oder außer Eingriff kommen, sowie eine dritte Führung g₃ angeordnet.

Der Führungsweg des Drahtes 1 setzt sich anschließend fort zwischen zwei elektrisch leitenden Zugrollen 8, die von einem Motor m₃ und dessen Unter setzungsgetriebe r₁ aus angetrieben werden und unter der Steuerung des Microprozessors gegeneinander gedrückt oder voneinander entfernt werden können.

Auf dem weiteren Führungsweg des Drahtes sind nacheinander ein Detektor 6 für die Anwesenheit von Draht und eine Ablenkeinrichtung 7 angeordnet, die eine den Draht unter normalen Arbeitsbedingungen weiterleitende senk rechte konische Führung (Führungstrichter) t₁ sowie eine konische Abfall-Füh rung t₂ aufweist, um Ausschußdraht 11 abzuführen. Die Ablenkeinrich tung 7 wird durch Betätigung eines Pneumatikzylinders 9 verstellt.

Der Funktionsablauf geht wie folgt vor sich, wobei bezüglich des Drahtes 1 von zwei Möglichkeiten ausgegangen wird:

I. - Entweder befindet sich der Draht in schlechtem Zustand, weil er un beabsichtigt gebrochen oder gerissen ist oder weil der Einfädelvorgang mehrmals fehlgeschlagen ist usw. Der Draht ist somit in anomaler Situation.
II. - Oder der Draht befindet sich in guten Verhältnissen, und er ist einge fädelt, da ein Arbeitsvorgang abgeschlossen worden ist und ein neuer Ar beitsvorgang begonnen werden soll.

Für beide Möglichkeiten sind zwei grundlegende Phasen oder Arbeitsstufen vorgesehen:

- Vorbereitung/Bereitstellung des Drahtes,
- Schneiden des Drahtes und Einfädeln.

Möglichkeit I

Der Draht 1 befindet sich in anomaler Situation. Vorbereitungsstufe für den Draht.

Es muß der Teil oder Abschnitt des Drahtes beseitigt werden, der sich in schlechtem/unbrauchbarem Zustand befindet.

Wenn der Draht 1 sich in schlechtem Zustand befindet, beispielsweise ge brochen ist, erzeugt ein üblicher Bruchdetektor ein entsprechendes Signal, das der Microprozessor umformt, um den Servomotor m₂ dahingehend zu steuern, daß die Zuführungsrolle 3 ihre Laufrichtung umkehrt, um anstelle der Maschine Draht zuzuführen, diesen wieder einzuziehen oder zurückzu holen.

Wenn der beispielsweise induktiv arbeitende Anwesenheitsfühler 6 feststellt, daß kein Draht vorhanden ist, laufen danach die folgenden grundsätzlichen Vorgänge ab:

a) Entsprechend der programmierten Steuerung des Microprozessors bleibt die Zuführungsrolle 3 frei/freilaufend oder wird leicht gebremst, und die Spann- oder Zugrollen 8 werden gegeneinander bewegt, um als abwärts wirkende Zugeinrichtung auf den Draht einzuwirken.
b) Die Ablenkeinrichtung 7 wird dahingehend betätigt bzw. verstellt, daß der hinter bzw. unter dem Detektor 6 angeordnete Abfall-Führungstrich ter t₂ mit der Drahtführungsrichtung oder -bahn fluchtet, so daß der Ab fall-Draht l₁ durch das Führungsrohr 12 zu Schneidmessern oder Zerteileinrich tungen 11 gelangt, wo er zerstückelt wird und in den Abfallbehälter 10 fällt.

Nach Ablauf einer gewissen vorbestimmten Zeitdauer oder Umdrehungszahl der Zuführungsrolle 3, die von der Kodiereinrichtung 32 in Abhängigkeit von der als Abfall zu beseitigenden Drahtmenge oder Drahtlänge quantifi ziert worden ist, sorgt der Microprozessor dafür, daß

c) die Zug- oder Spannrollen 8 vereinigt bleiben, jedoch als Bremse wir ken, d. h. ohne Draht hindurchlaufen zu lassen, und daß die Zuführungsrolle 3 den Draht 1 aufwärts zieht und dabei mit ihrer Kodiereinrichtung 32 um einen vorbestimmten Winkel α dreht, d. h. eine vorbestimmte Streckung/Zug kraft auf den Draht ausübt, die für jeden verwendeten Drahttyp im Microprozessor einprogrammiert ist.
d) Zur gleichen Zeit wird ein erster elektrischer Stromkreis, der durch eine erste elektrische Stromquelle P₁, die eine bestimmte, aber auch nach Programm variable Stromstärke liefert, - die eine Andrückrolle 2, - den Draht 1 - und die Zug- oder Spannrollen 8 gebildet ist, über Kontaktmittel beispielsweise Kontaktelektroden e₁ geschlossen, so daß sich der Draht er wärmt und dadurch eine Streckung und Querschnittsverringerung beispiels weise von 250 µ bis 230 µ erfährt.

Die Drehung der Zuführungsrolle 3 entsprechend dem vorbeschriebenen für jeden Drahttyp vorbestimmten Winkel α führt zum Eintritt in die folgende Arbeits-oder Funktionsstufe.

Schneid- und Einfädel-Stufe für den Draht:

a) Die Zufürungsrolle 3 bleibt durch vollständige Bremsung stillgesetzt, die Zug- oder Streckrollen 8 bleiben gegeneinander gedrückt und üben auf den Draht eine nach unten gerichtete Zugwirkung aus.
b) Zur gleichen Zeit wird der erste elektrische Stromkreis geöffnet und ein zweiter elektrischer Stromkreis geschlossen, der durch eine auf eine Stromstärke P₂ geschaltete Stromquelle, die eine höhere Stromstärke liefert als die im ersten elektrischen Stromkreis, - Schneidelektroden e₂, die einan der gegenüberliegend so angeordnet sind, daß durch ihren Kontakteingriff der Draht 1 nicht verbogen wird - und die Zug- oder Spannrollen 8 gebildet ist.
c) Indem dem Draht 1 in einer kurzen Schneidzone e2-8 in erheblicher Menge sich in Wärme umsetzende Energie zugeführt und die mechanische Zugspannung aufrechterhalten wird, reißt der Draht 1.
d) Die Zugrollen 8 nehmen das untere Teilstück des Drahtes mit und befördern es in den Abfall-Führungstrichter t₂, durch den es in den Abfallbe hälter 10 gelangt.
e) Der Pneumatikzylinder 9 verstellt die Ablenkeinrichtung 7 so, daß der senkrechte Führungstrichter t₁ unter den Detektor 6 gelangt, die Schneide lektroden e₂ werden auseinanderbewegt, die Zugrollen 8 werden auseinan der bewegt, die Zuführungsrolle 3, die den Draht 1 nach unten zieht und ihn wie bei einem herkömmlichen Einfädelvorgang weiterbefördert, bringt den Draht zur Ausgangsführung A des oberen Arbeitskopfes C der Maschine.

Möglichkeit II

Arbeitsstufe der Draht-Zubereitung:
Der Funktionsablauf dieser Stufe findet in der gleichen Art und Weise statt, wie er zuvor für die Möglichkeit 1 erläutert worden ist, jedoch ohne die Schritte a) und b).

Schneid- und Einfädelstufe des Drahtes:

a) Die Zugrollen 8 werden gegeneinander bewegt, wobei sie unter Bremswirkung stehen und ein Durchgang/Weiterbeförderung des Drahtes verhindert wird. Während die Zuführungsrolle 3 veranlaßt, daß der Draht nach oben gezogen wird.
b) c) Diese Verfahrensschritte laufen in der gleichen Weise ab, wie dies für die Möglichkeit 1 beschrieben worden ist.
d) Die Zugrollen 8 werden auseinander bewegt und die Zugelemente des nicht dargestellten unteren Arbeitskopfes der Maschine erfassen den unteren Abschnitt des Drahtes.
e) Die Schneidelektroden e₂ werden auseinander bewegt, die Zufüh rungsrolle 3 besorgt das Heranziehen des Drahtes 1 (bzw. dessen oberen Abschnittes) nach unten und fährt darin fort wie bei einem herkömmlichen Einfädelvorgang.

Claims

1. Vorrichtung zum automatischen Schneiden und Einfädeln von Draht für eine mit einem oberen und einem unteren Draht-Führungskopf versehene Elektroerosionsmaschine,
gekennzeichnet durch:

a) eine Draht-Vorratsspule (b), von welcher der Draht (1) abgegeben wird an eine
b) über einen Motor oder eine Bremse betätigbare Zuführungsrolle (3), un terhalb der
c) elektrisch leitende Zug- oder Spannrollen (8) vorgesehen sind, die mittels Motor oder Bremse betätigbar sind und bezüglich des Drahtes (1) gegenein ander gedrückt und auseinander bewegt werden können,
d) ferner durch einen Anwesenheitsdetektor (6) für Draht, dem
e) eine Ablenkeinrichtung (7) nachgeschaltet ist, die einen mit einem Abfall behälter (10) in Verbindung stehenden Abfall-Führungstrichter (t₂) sowie Betätigungsmittel (9) aufweist, um den Abfalltrichter mit der Drahtführungs linie auszufluchten oder diese Ausfluchtung zu beseitigen,
f) eine den Draht zwischen der Zuführungsrolle (3) und den Zugrollen (8) nach Bedarf beaufschlagende erste elektrische Energiequelle (P₁),
g) eine den Draht zwischen den Zugrollen (8) und Schneidelektroden (e₂) nach Bedarf beaufschlagende zweite elektrische Energiequelle (P₂), wobei die Schneidelektroden (e₂) in der Nahe der Zugrollen (8) angeordnet und unter der Wirkung von durch einen Prozessor gesteuerten Betätigungsmitteln mit dem Draht (1) entweder in oder außer Kontakt bringbar sind,
h) wobei sämtliche elektrischen oder elektronischen Betätigungsmittel der vorgenannten Bauelemente von einem programmierbaren (Mikro)Prozessor gesteuert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuführungsrolle (3) und den Zugrollen (8) in Folge hintereinander eine erste Führungseinrichtung (g₁), ein Rohr (13) mit seitlichem Zugang von außen und beiderseits bzw. vor und hinter den Schneidelektroden (e₂) eine zweite sowie eine dritte Führungseinrichtung (g₂ bzw. g₃) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenk einrichtung (7) durch einen Pneumatikzylinder (9) verstellbar ist und einen senkrechten Führungstrichter (t₁) sowie einen Abfäll-Führungstrichter (t₂) aufweist, an den ein Rohr (12) angeschlossen ist, dessen Ausgang in den Abfallbehälter (10) mündet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zuführungsrolle (3) einen aus nachgiebigem Material be stehenden Außenbelag (31) sowie eine Kodiereinrichtung (32) für den Drehwinkel der Rolle aufweist.

5. Verfahren zum automatischen Schneiden und Einfädeln von Draht für eine Elektroerosionsmaschine unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine anomale Drahtsituation durch Detektoren festgestellt wird, deren Signale einem dahingehend programmierten Prozessor zugeführt werden, daß er im Verfahrensablauf folgende Schritte oder Stufen einleitet:

a) eine Draht-Vorbereitungsstufe, in der die Zuführungsrolle (3) ihre Lauf richtung umkehrt und den Draht (1) zurückzieht, bis der Detektor (6) an zeigt, daß kein Draht mehr vorhanden ist, so daß die CPU folgende Schritte veranlaßt:
Aa) die Zuführungsrolle (3) wird in Freilauf gesetzt und der Draht über die Zugrollen (8) für die Dauer einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen abwärts gezogen, wobei gleichzeitig
Ab) die Ablenkeinrichtung (7) mit ihrem Abfall-Führungstrichter (t₂) auf die Drahtführungsrichtung ausgefluchtet wird,
Ac) die Zugrollen (8) stillgesetzt werden und damit ein Durchgang/Weiter befördern von Draht verhindert wird, während die Zuführungsrolle (3) ent sprechend einem vorbestimmten Drehwinkel (α) Draht nach oben zieht und gleichzeitig
Ad) ein erster elektrischer Stromkreis über den Draht (1) zwischen der An preßrolle (2) und den Zugrollen (8) während der Zeitdauer geschlossen wird, in der die Zuführungsrolle (3) sich um einen vom Microprozessor gesteuer ten vorbestimmten Winkel (α) dreht,
b) in einer Schneid- und Einfädelstufe für den Draht veranlaßt der Micropro zessor als weitere Schrittfolge
Ba) die Bremsung/Stillsetzung der Zuführungsrolle (3) und damit des Wei terbeförderns von Draht, während die Zugrollen (8) den Draht nach unten ziehen und zur gleichen ZeitBb) der erste elektrische Stromkreis unterbrochen und ein zweiter elektri scher Stromkreis über in eine kurze Drahtlänge zwischen Schneidelektroden (e₂) und den Zugrollen (8) geschlossen wird, in dem eine größere Energie als im ersten Stromkreis zur Verfügung steht,
Bc) wobei der Stromkreis bis zum Reißen des Drahtes geschlossen wird und ein unteres Drahtabfallstück verbleibt,
Bd) auf das die Zugrollen (8) weiterhin Zugwirkung ausüben und es zum Abfallbehälter (10) befördern,
Be) worauf der senkrechte Führungstrichter (t₁) auf die Drahtleitbahn aus gefluchtet wird, die Zugrollen (8) auseinander bewegt werden und die Zugrolle (3) den Draht zum Einfädeln nach unten zieht.

6. Verfahren zum automatischen Schneiden und Einfädeln von Draht für eine Elektroerosionsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingefädeltem Draht und mit dem Beginn eines neuen Bearbeitungs ganges der Microprozessor folgende Schritte veranlaßt,

a) eine Draht-Vorbereitungsstufe, in der
Aa) die Zugrollen (8) gebremst/stillgesetzt sind, so daß ein Weiterbefördern von Draht verhindert wird, wobei die Zuführungsrolle (3) während eines vorbestimmten Drehwinkels den Draht nach oben zieht und gleichzeitig
Ab) ein erster elektrischer Stromkreis eingeschaltet wird, der sich über den Draht (1) zwischen der Anpreßrolle (2) und den Zugrollen (8) schließt,
b) eine Schneid- und Einfädelphase, in welcher der Microprozessor nachein ander veranlaßt, daß
Ba) die Zugrollen (8) gebremst/stillgesetzt werden und die Drahtbeförde rung verhindern und die Zuführungsrolle (3) den Draht nach oben zieht,
Bb) der erste elektrische Stromkreis abgeschaltet und ein zweiter elektri scher Stromkreis über den Draht in einem kurzen Bereich zwischen Schnei delektroden (e₂) und Zugrollen (8) eingeschaltet bzw. geschlossen wird, der eine größere Leistung als der erstere Stromkreis zur Verfügung stellt,
Bc) die Einschaltdauer anhält bis der Draht (1) reißt und ein unterer Draht sowie ein oberer Draht verbleiben,
Bd) die Zugrollen (8) auseinander bewegt werden und die Zugelemente ei nes unteren Arbeitskopfes der Maschine den unteren Draht erfassen/mit nehmen,
Be) die Zugrollen (8) auseinander bewegt werden und die Zuführungsrolle (3) den oberen Draht bis zum Einfädeln weiterzieht.