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Fädelvorrichtung für r eine Drahterodiermaschine
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fädelvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Drahterodiermaschinen, insbesondere numerisch gesteuerte, lassen sich
sehr vorteilhaft für das Schneiden komplizierter zweidimensionaler Außen- oder Innenkonturen
an metallischen Werkstücken einsetzen. Dabei bewegen sich bekanntlich drahtförmige
Elektroden und die Werkstücke während des Bearbeitungsvorgangs relativ zueinander.
Die Drahtelektrode wird von einer Vorratsrolle abgezogen, passiert das zu bearbeitende
Werkstück und durchläuft eine aus einem Rollenpaar bestehende Antriebsvorrichtung,
die der Drahtelektrode eine gleichmäßige Vorschubgeschwindigkeit erteilt.
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Schließlich wird die Drahtelektrode wieder auf eine Rolle gewikkelt
oder in kurze Stücke zerhackt, die in einen Abfallbehälter fallen. Ein zwischen
der Vorratsrolle und dem Werkstück angebrachter Meßfühler prüft das Vorhandensein
einer geringen mechanischen Zugspannung der Drahtelektrode. Fällt die Zugspannung
infolge einer Störung, z.B. Drahtriß, weg, dann bewirkt der Meßfühler dasAbschalten
der die Erodierfunken erzeugenden elektrischen Spannung und das Anhalten der numerischen
Steuerung sowie des Vorschubs der Drahtelektrode.
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Trotz der Ausstattung mit einer numerischen Steuerung erfordern die
auf dem Markt erhältlichen Drahterodiermaschinen zu ihrem Betrieb die ständige Anwesenheit
einer Bedienungsperson, da Drahtrisse oder das Einführen der Drahtelektrode in die
Startbohrungen für die Herstellung von Innen- und Außenkonturen manuelle Eingriffe
notwendig machen. Es wurde zur Vermeidung dieses Nachteils bereits vorgeschlagen,
eine spezielle Schneide- und Vorschubvorrich-
tung für die Drahtelektrode
sowie eine bewegliche Greifvorrichtung für das Einführen der Drahtelektrode in die
für den Normalbetrieb wirksame Transportbahn vorzusehen. Beide Vorrichtungen treten
in Funktion, wenn infolge einer Störung die Drahtelektrode durchgetrennt wurde oder
zum Einfädeln in eine Startbohrung des Werkstücks durchgetrennt werden muß. Die
spezielle Schneide- und Vorschub-Vorrichtung, im folgenden kurz als Fädelvorrichtung
bezeichnet, hat die Aufgabe, den zwischen der Vorratsrolle und dem Werkstück befindlichen
Teil der Drahtelektrode zunächst festzuklemmen und ihn an definierter Stelle abzuschneiden.
Sodann schiebt die Fädelvorrichtung die Drahtelektrode soweit vor, daß der neue
Anfang der Drahtelektrode ein kurzes Stück über das Werkstück hinausragt. Die Greifvorrichtung
erfaßt die Drahtelektrode und zieht sie weiter, bis sie von den Vorschubrollen der
Anttiebsvorrichtung erfaßt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer FEdelvorrichtung,
die sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und durch einfachen konstruktiven Aufbau
auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 gelöst.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 bis 3 vereinfachte Darstellungen
der Fädelvorrichtung in verschiedenen Ansichten, Fig. 4 und 5 die Drahtelektroden-Klemmeinrichtung
in Ruhe- und Arbeitsstellung, Fig. 6 bis 9 eine Einrichtung zum Abschneiden der
Drahtelektrode in verschiedenen Arbeitsphasen.
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Die Figuren 1 bis 3 geben einen Uberblick über die Fädelvorrichtung
gemä der Erfindung. Die Darstellungen sind stark vereinfacht.
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So sind insbesondere konstruktive Einzelheiten, die dem Fachmann ohnehin
geläufig sind und nicht in einem engeren Zusammenhang mit der Erfindung stehen,
zur Vereinfachung der Zeichnung und zur Verbesserung der Ubersichtlichkeit ganz
weggelassen. Darüber hinaus
sind in den Figuren 1 bis 3, welche
eine Seitenansicht, die Ansicht von unten und die Ansicht von oben betreffen, einzelne
Teile entfernt oder abgebrochen. gezeichnet. Die I3lickrichtungen für die Darstellungen
in den Figuren 2 und 3 sind in der Fig. 1 durch Pfeile bezeichnet.
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Nach Fig. 3 sind an einer Aufbauplatte 1 zwei Blattfedern 2 und 3
befestigt. Die Blattfedern 2 und 3 setzen sich in zwei annähernd parallel laufende
Arme 4 und 5 fort. Die Blattfedern sind so vorgespannt, daß.die freien Enden der
Arme 4 und 5 die Tendenz haben, sich voneinander zu entfernen. Zwei Vorschubrollen6
und 7 sind einander gegenüberstehend so angeordnet, daß sie im Ruhezustand der Fädelvorrichtung
einen geringen Abstand zueinander haben und die zwischen ihnen senkrecht zur Zeichnungsebene)
verlaufende Drahtelektrode 8 in ihrer freien Bewegung nicht hindern. Die die beiden
Vorschubrollen tragenden Wellen 9 und 10 sind in den Lagern 11 und 12 an den freien
Enden der Arme 4 und 5 drehbar gelagert. Die Welle 9 wird durch einen an der Aufbauplatte
1 befestigten Motor 13 über ein Zwischengetriebe zur Drehzahluntersetzung angetrieben.
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Das Zwischengetriebe besteht beispielsweise aus einem Schneckenrad
14 und einem Zahnrad 15. Mit Hilfe von zwei gleichen Zahnrädern 16 und 17 erhält
die Welle 10 und damit die Vorschubrolle 7 die entgegengesetzte Drehrichtung zur
Welle 9 bzw. zur Vorschubrolle 6.
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An den Außenseiten der beiden Arme 4 und 5 sind in der Nähe ihrer
freien Enden zwei Blattfedern 18 und 19 angeordnet, die mit den Armen einen kleinen
Winkel (10 bis 300) einschließen. An einer in Fig. 3 nur teilweise dargestellten,
in ihrer Längsrichtung bewegbaren Schubstange 20 ist ein Bügel 21 befestigt, der
an beiden Enden Stifte oder Rollen 22 und 23 trägt. Die Stifte oder Rollen 22, 23
gleiten auf den Blattfedern 18 und 19 auf, wenn der BUgel 21 nach rechts verschoben
wird. Dadurch werden die Vorschubrollen 6 und 7 gegeneinander gedrückt. Sie erfassen
die Drahtelektrode 8 und klemmen sie fest. Vorzugsweise weisen die Vorschubrollen
ein leichtes Sägezahn-Profil auf. Es wird dadurch ein Durchgleiten
der
Drahtelektrode verhindert und erreicht, daß Ablagerungen des Abriebs der Drahtelektrode
nur in den Vertiefungen zwischen den Zähnen entstehen. Sie können hier bei der Wartung
nach längeren Zeitabständen leicht entfernt werden.
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Die Vorschubbewegung der Schubstange 20 kann, wie aus Fig. 1 und 2
zu ersehen ist, durch einen Drehmagnet 24 vorgenommen werden.
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Sie wird ausgelöst, wenn der Drehmagnet stromdurchflossen ist.
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Beim Vorschub der Schubstange 20 wird auch eine Drahtschneideeinrichtung,
auf die später noch näher eingegangen wird, betätigt.
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Das Abschneiden der Drahtelektrode 8 erfolgt unmittelbar über einer
Drahtführungsdüse 25 aus Hartkeramik (Fig. 1).
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Für die Ausbildung der in den Figuren 1 und 3 nur schematisch angedeuteten,
mit der Aufbauplatte 1 in Verbindung stehenden Lager für die Wellen 9 und 10 in
der Nähe der Zahnräder 16 und 17 bestehen verschiedene Möglichkeiten. Wegen der
Schwenkbewegung, die die Wellen beim Festklemmen der Drahtelektrode 8 zwischen den
beiden Vorschubrollen 6 und 7 auszuführen haben, könnte man daran denken, die Lager
selbst schwenkbar auszubilden. Beachtet man jedoch, daß sich der von den beiden
Wellen 9 und 10 eingeschlossene Winkel bei einer bevorzugten Ausführungsform der
Fädelvorrichtung beim Ubergang von der Ruhe- in die Arbeitsstellung um weniger als
1/2 ° ändert, dann erweist sich eine derart aufwendige Ausbildung der Lager als
überflüssig. Vielmehr genügt es, für die in Rede stehenden Lager kurze Gleitlager
vorzusehen, die ein ausreichendes radiales Spiel zulassen. Dabei muß nur darauf
geachtet werden, daß die Zahnräder 13 bis 17 weder klemmen noch zuviel Spiel erhalten.
Wenn die Wellen 9, 10 nicht übertrieben starr ausgebildet sind, könnte auch eine
geringe Verbiegung derselben zugelassen werden.
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Zur Verdeutlichung der Vorgänge beim Festklemmen der Drahtelektrode
ist in den Figuren 4 und 5 nochmals der rechte Teil der Fädelvorrichtung nach Fig.
3 dargestellt. Wie schon in Fig. 3, ist auch in den Figuren 4 und 5 die Drahtschneideeinrichtung
entfernt. In
der Darstellung nach Fig. 4 befinden sich die Schubstange
20 und der mit ihr verbundene Bügel 21 in ihrer linken Endstellung. Diese Stellung,
die während des normalen Betriebsablaufes der rodierschine eingenommen wird, wird
als Ruhestelllmg bezeichnet. Die Stifte bzw. Rollen 22 und 23 befinden sich dabei
noch an einer Stelle, an der die Blattfedern 18 und 19 auf den Armen 4 bzw. 5 aufliegen.
Die Arme 4, 5 nehmen daher die größtmögliche Entfernung voneinander ein. Das wirkt
sich so aus, daß auch die Vorschubrollen 6 und 7 voneinander entfernt sind und die
zwischen ihnen befindliche Drahtelektrode 8 nicht beeinflussen.
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In Fig. 5 ist der Bügel 21 vermittels der Schubstange 20 nach rechts
verschoben. Die Stifte oder Rollen 22, 23 sind auf die schrägen Teile der Blattfedern
18, 19 aufgeschoben worden und üben Ueber die Blattfedern Kräfte auf die Arme 4
und 5 aus, welche diese und damit auch die Antriebsrollen 6 und 7 zusammendrZkken.
Die Drahtelektrode 8 wird dabei zwischen den Vorschubrollen 6 und 7 festgeklemmt.
Die in Fig. 5 gezeichnete Stellung des Bügels 21 muß noch nicht die zweite Endstellung
sein.
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In den Fig. 6 bis 9 ist die Mechanik für das Abschneiden der Drahtelektrode
(Drahtschneideeinrichtung) in vier verschiedenen Funktionsphasen dargestellt. Es
sei vorweggenommen, daß die Lager 26 für die Schubstange 20 nur zum besseren Verständnis
in die Zeichnung aufgenommen wurden. Tatsächlich ist dieses Lager entbehrlich, da
bereits der Bügel 21 (vergleiche Fig. 4) die Schubstange 20 an einem seitlichen
Ausweichen hindert. Der Drehpunkt 27, der die Schubstange 20 mit dem Hebel 28 drehbar
verbindet, besitzt vorzugsweise die gleiche Achse wie der Verbindungspunkt des Bügels
21 mit der Schubstange 20.
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Die Drahtschneideeinrichtung muß so ausgebildet sein, daß das durch
eine Vorschubbewegung der Schubstange 20 ausgelöste Durchtrennen der Drahtelektrode
erst dann erfolgt, wenn diese durch die Vorschubrollen 6 und 7 festgehalten ist.
Das ist durch eine geeignete Justierung der auf den Armen 4 und 5 seitlich befestigten
Blattfedern
18 und 19 in bezug auf die Stifte oder Rollen 22 und 23 leicht zu erreichen. Sogleich
nach dem Abschneiden der Drahtelektrode muß diese von der Drahtschneideeinrichtung
wieder freigegeben werden. Dagegen müssen die Vorschubrollen 6 und 7 die Drahtelektrode
noch weiterhin festhalten, da nunmehr erst der Vorschub der Drahtelektrode an dem
Werkstück vorbei oder durch eine Öffnung des 1;1erk6tücks hindurch erfolgen muß.
Zu diesem Zweck mdssen also die beiden Schneidmesser 29 und 30 wieder in ihre Ruhestellung
zurückkehren, ohne daß gleichzeitig auch die Schubstange 20 in die Ruhestellung
zurückgeführt wird.
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Die dem Hebel 28 eines ersten Kniehebelgelenkgetriebes aufgezwungene
Vorschubbewegung der Schubstange 20 teilt sich auch dem Hebel 31 mit. Uber die Zwischenglieder
32 und 33, die einem zweiten Kniehebelgelenkgetriebe angehören, werden damit auch
die Schneid messer 29 und 30 entgegen der Kraft der Zugfeder 34 gegenseitig verschoben.
Dadurch verschieben sich auch die Bohrungen 35 in den beiden Schneidmessern 29 und
30, die im Ruhezustand übereinanderstehen und der Drahtelektrode 8 einen freien
Durchgang gewähren, soweit gegeneinander, daß die Drahtelektrode nunmehr abgeschert
wird.
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Zu Beginn der Vorschubbewegung der Schubstange 20 wird ein seitlidies
Ausknicken der Hebel 28 und 31 durch das Zusammenwirken des Stifts 36, der Sperrnase
37 und des seitlichen Versatzes des die beiden Hebel 28 und 29 verbindenden Drehpunkts
38 gegenüber der Verbindungslinie zwischen dem schon erwS mten Drehpunkt 27 und
dem Drehpunkt 39, in dem der Hebel 31 an den Zwischengliedern 32 und 33 angreift,
zunächst verhindert. Mit zunehmendem Vorschub der Schubstange 20 gleitet indessen
die Fläche (Kulisse) 40, die einen Teil einer seitlichen Ausbuchtung des Hebels
31 bildet, auf dem Bolzen 41 auf. Das hat zur Folge, daß sich der Drehpunkt 38 der
Verbindungslinie zwischen den Drehpunkten 27 und 39 nähert, bis er schließlich auf
dieser Verbindungslinie zu liegen kommt. Dieser Zustand, in dem das Abschneiden
der Drahtelektrode bereits erfolgt sein muß, ist in der Fig. 7 dargestellt.
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Eine geringfügige weitere Vorschubbewegung genügt sodann, um die Hebelverbindung
völlig ausknicken zu lassen (vergl. ig. 8). Die Zugfeder 34 stellt die Schneidmesser
29 und 30 wieder in ihre Rahestellung zurück, so daß der neue Anfang der Drahtelektrode
für den Vorschub freigegeben wird. Bei der Rückkehr der Schubstange 20 in ihre Ruhestellung
nach Beendigung des Fädelvorgangs streckt sich die aus den Hebeln 28 und 31 bestehende
Gelenkverbindung wieder. Die Streckbewegung kann durch eine am Drehpunkt 38 oder
in dessen Nähe angreifende Federkraft noch unterstützt werden.
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Es ist noch zu erwähnen, daß auf den Stift 36 und die Sperrnase 37
verzichtet werden kann, wenn die Gleitfläche 40 in ihrer Zuordnung zum Bolzen 41
entsprechend ausgebildet ist.
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9 Figuren 2 Patentansprüche
L e e r s e i t e