DE1194079B - Servorrichtung fuer die Steuerung der Verschiebungen einer Elektrode in einer Elektroerosionsmaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOSb

Deutsche Kl.: 21h-30/02

Nummer: 1194 079

Aktenzeichen: A 30140 VIII d/21h

Anmeldetag: 22. August 1958

Auslegetag: 3. Juni 1965

Man kennt bereits Servomechanismen für die Steuerung der Verschiebungen einer Elektrode in einer Elektroerosionsmaschine. Diese Servomechanismen weisen einen in einem Zylinder gleitenden und zur Steuerung der Elektrodenverschiebungen dienenden Differentialkolben auf, dessen Verschiebungen in zwei Arbeitskammern ungleiche und einander entgegengesetzte Volumenveränderungen hervorrufen, wobei ein hydraulischer Kreislauf eine eine Flüssgikeit unter gleichbleibendem Druck abgebende Pumpe umfaßt, wobei diese Flüssigkeit durch eine erste Leitung in jene Arbeitskammer gelenkt wird, die die in bezug auf die Verschiebungen des Differentialkolbens kleineren Volumenveränderungen erfährt, wobei eine zweite Leitung vorgesehen ist, die die Verbindung zwischen der ersten Leitung und der anderen Arbeitskammer herstellen soll, wobei diese zweite Leitung einen verengten Durchgang und stromabwärts in bezug auf denselben einen Durchgang mit einstellbarer lichter Weite aufweist, dank welcher die Flüssigkeit unter Druck abgelassen werden kann, wobei dieser Durchgang mit einstellbarer lichter Weite durch eine Vorrichtung gesteuert wird, die auf die elektrischen Betriebsverhältnisse der Maschine anspricht.

Derartige Servomechanismen haben zwar den Vorteil, daß sie sehr schnell ansprechen. Wenn diese Servomechanismen jedoch außer Betrieb sind und der Kolben sich auf Grund seines Eigengewichtes oder einer von außen kommenden Wirkung verschiebt, so ergibt sich ein Unterdruck in einer der beiden Arbeitskammern, was den Lufteintritt in diese Kammer begünstigt. Angesichts der Verdichtbarkeit der Luft, aus der sich mangelhafte Genauigkeit des Servomechanismus ergibt, bildet ein solcher Lufteintritt einen wesentlichen Nachteil. Darüber hinaus ist es schwierig, den Kolben von Hand zu verschieben, denn die lichte Weite des verengten Durchgangs und jene des Durchgangs mit einstellbarer lichter Weite sind sehr klein, so daß es eines erheblichen Kraftaufwandes bedarf, um den Flüssigkeitsdurchfluß durch die erwähnten Durchgänge hervorzurufen.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch beseitigt, daß zwei automatisch wirkende Ventile vorgesehen sind, die im Ruhezustand geöffnet sind und dazu dienen, die Entleerung jeder dieser beiden Arbeitskammern zu ermöglichen, und daß andererseits die verschiedenen Teile des Kolbens, die aus einem Zylinder herausragen, jeweils durch eine Kammer hindurchgreifen, die mit dem flüssigen Medium gefüllt ist und mit

Servovorrichtung für die Steuerung

der Verschiebungen einer Elektrode in einer

Elektroerosionsmaschine

Anmelder:

Ateliers des Charmilles S. A., Genf (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. D. Jander, Patentanwalt,

Berlin 33, Hüttenweg 15

Als Erfinder benannt:

Nicolas Mironoff, Genf (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 26. August 1957

einem auf höherem Niveau gelegenen Behälter verbunden ist.
Die automatisch wirkenden Ventile können federbelastete Ventile sein, wobei die Feder bestrebt ist, das Ventil entgegen der Wirkung des von der Pumpe erzeugten Flüssigkeitsdruckes zu öffnen. Dabei kann die Anordnung so sein, daß der Durchgang mit einstellbarer lichter Weite und die beiden automatisch wirkenden Ventile auf dem Boden eines Flüssigkeitsbehälters angeordnet sind. Die automatisch wirkenden Ventile können auch elektromagnetisch gesteuerte Ventile sein, die gleichzeitig mit der Inbetriebsetzung der Pumpe, die die Flüssigkeit unter Druck abgeben soll, geschlossen werden.

Die Zeichnung veranschaulicht beispielhaft und schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Servomechanismus.

F i g. 1 ist ein Schema einer Elektroerosionsmaschine;

F i g. 2 veranschaulicht den Servomechanismus dieser Maschine im Schnitt.

Das in F i g. 1 veranschaulichte Schema einer Elektroerosionsmaschine zeigt, daß die Maschine einen Stromerzeuger^ aufweist, dessen Klemmen α und b einesteils an eine Elektrode E und andernteils an ein Werkstück P angeschlossen sind, welche beide in eine dielektrische Flüssigkeit eingetaucht sind. Der Stromerzeuger liefert die für die Erzeugung einer Reihe von elektrischen Funkenentladungen zwischen dem Werkstück P und der Elektrode E nötige Energie. Jeder Funke hebt etwas Metall vom

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Werkstück ab. Ein Servomechanismus S dient dazu.. den werden, die auf die Trägheit der Flüssigkeit in die Elektrode E in Richtung des Werkstückes P zu der Leitung 8 zurückzuführen sind, welche bei den schieben, und zwar in dem Maße, in dem die Be- Mengenveränderungen in der Leitung 8 entstehen,
arbeitung desselben fortschreitet. Beide Enden des Zylinders 3 werden durch ein Die Steuerung des Servomechanismus erfolgt elek- 5 Stück 26 bzw. 27 abgeschlossen, welches ein Bohrtrisch über eine Vorrichtung B, die die Spannung loch 28 bzw. 29 aufweist, das mit einer Dichtung zwischen der Elektrode E und dem WerktückP versehen ist und in welchem die Stange 2 gleitet, mißt und dem Servomechanismus einen von der er- Jedes der Stücke 26 und 27 weist ferner einen Hohlwähnten Spannung abhängenden Steuerstrom liefert. raum 30 und 31 auf, der mit dem Behälter 6 a in Der in F i g. 2 in allen Einzelheiten gezeigte io Verbindung steht, in welchen die Flüssigkeit durch Servomechanismus umfaßt einen Differentialkol- die Leitung 32 fließt. Wie ersichtlich, stehen die ben 1, der kraftschlüssig mit einer Stange 2 verbun- beiden Hohlräume 30 und 31 durch eine in der Wanden ist, welche auf jeder Seite desselben einen ver- dung des Zylinders 3 vorgesehene Leitung 33 mitschiedenen Durchmesser aufweist. Die Elektrode £ einander in Verbindung. Der Behälter 6 a liegt etwas ist durch eine nicht. dargestellte Vorrichtung am 15 höher als die Hohlräume 30 und 31, so daß diese unteren Teil der Stange 2 angebracht. Der Differen- letzteren ständig mit Flüssigkeit gefüllt sind, die tialkolben gleitet in einem Zylinder 3, wodurch un- unter einem durch die Niveauhöhe im Behälter 6 a gleiche und einander entgegengesetzte Volumenver- bestimmten Druck steht. Die Stange 2 geht mit Spiel änderungen in zwei Arbeitskammern 4 bzw. 5 her- durch ein Bohrloch 34 bzw. 35 hindurch, das in vorgerufen werden. Der hydraulische Kreislauf um- 20 jedem der erwähnten Stücke vorgesehen und faßt einen Behälter 6, der eine Pumpe 7 speist, die zwischen jedem der erwähnten Hohlräume 30 und 31 Steuerflüssigkeit unter, gleichbleibendem Druck ab- und der anliegenden Arbeitskammer 4 bzw. 5 angeben soll. Diese Flüssigkeit wird über eine erste geordnet ist.

Leitung 8 in die Arbeitskammer 5 geschickt. Eine Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: zweite Leitung 9 verbindet die erste Leitung 8 mit 25 Die Pumpe 7 bringt die Flüssigkeit unter Druck, und der andern Arbeitskammer 4. Diese zweite Leitung 9 dieser Druck wird auf die Kammer 5 übertragen. Die weist einen verengten Durchgang 10 und stromab- von der Pumpe abgegebene Flüssigkeit fließt durch wärts in bezug auf denselben einen Durchgang 11 mit den verengten Durchgang 10, wodurch ein Druckvereinstellbarer lichter Weite auf, durch welchen die lust entsteht, so daß der Druck in der Leitung 9 Flüssigkeit abgelassen werden kann. Die aus dem 30 und der Kammer 4 niedriger ist als in der Leitung 8 Durchgang 11 ausfließende Flüssigkeit ergießt sich in und der Kammer 5. Die durch die Pumpe abgeeinen Behälter 6 α und dann durch ein Überlauf rohr 6 b gebene Flüssigkeit fließt darauf durch den Durchin den Behälter 6. Dieser Durchgang 11 mit einstell- gang 11 mit einstellbarer lichter Weite, in welchem barer lichter Weite besteht aus einer Kugel 12, die erneut ein Druckabfall entsteht. Zufolge der in den mit Hilfe eines Fingeis 14 einer auf die elektrischen 35 Leitungen 8 und 9 herrschenden Drücke werden die Betriebsverhältnisse der Maschine ansprechenden Ventile 18 und 20 entgegen der Wirkung ihrer Feder Vorrichtung 15 mehr oder weniger stark ihrem in 19 bzw. 21 geschlossen. Es liegt auf der Hand, daß einem Stück 13 vorgesehenen Sitz genähert werden der Druck in der Kammer 4 durch die lichte Weite kann. Diese Vorrichtung 15 ist nicht eingehend be- des Durchgangs 11 mit einstellbarer lichter Weite beschrieben, da sie nicht zur Erfindung gehört. 40 stimmt ist. Wenn bei einer gegebenen Öffnung dieses

, Die Leitung 9 weist ferner einen Durchgang auf, Durchgangs das Verhältnis der Drücke in den Kam-

dessen lichte Weite mit Hilfe einer durch ein Bohr- mern 4 und 5 gleich dem umgekehrten Verhältnis

loch 17 erreichbaren Schraube 16 von außen einge- der Wirkungsflächen des Differentialkolbens in

stellt werden kann. Diese Leitung kann mit dem Be- diesen Kammern 4 und 5 ist, so besteht ein

halter 6 α in Verbindung gesetzt werden, und zwar 45 Gleichgewichtszustand, und der Kolben verschiebt

dank einem Durchgang, der durch ein selbsttätiges sich nicht, wenn man das Gewicht der Stange 2

Ventil 18 geschlossen werden kann, welches der und der Elektrode E vernachlässigt. Wenn man

Wirkung einer Feder 19 ausgesetzt ist, die bestrebt in diesem Augenblick die Kugel 12 von ihrem

ist, es zu öffnen. Die Leitung 8 kann ebenfalls mit Sitz abrückt, so nimmt der Druck in der Kammer 4

dem Behälter 6 α in Verbindung stehen, auf dessen 50 ab, was zu einer Verschiebung des Kolbens 1 nach

Boden ein zweites selbsttätiges Ventil 20 vorgesehen oben führt. Das Schließen des Durchgangs 11 durch

ist, das der Wirkung einer Feder 21 ausgesetzt ist, die Kugel 12 verursacht eine Bewegung in um-

die bestrebt ist, es zu öffnen. gekehrter Richtung. Durch Betätigen der Schraube

Zur Gewährleistung eines gleichbleibenden 16 kann man den Abflußwiderstand der Leitung 9

Druckes in der Kammer 5 weist die Leitung 8 ein 55 verändern und so die Schnelligkeit, mit welcher der

Entlastungsventil auf, welches eine Ventilnadel 22 Servomechanismus ansprechen soll, einstellen,

umfaßt, die der Wirkung einer Feder 23 ausgesetzt Wenn vom Werkstück P Werkstoff abgehoben

ist, welche bestrebt ist, sie gegen einen Sitz 24 zu worden ist, so vergrößert sich der Abstand zwischen

drücken. Das Entlastungsventil kann mit Hilfe eines dem Werkstück P und der Elektrode E, was zur Er-

. Schraubenstöpsels 25 angebracht und entfernt wer- 60 höhung der Durchschlagsspannung zwischen diesen

den. Wenn die in die Leitung 8 geschickte Flüssig- Teilen und somit der mittleren Spannung an den

keit einen bestimmten Druck übersteigt, so ver- Klemmen des Kondensators führt. Die Vorrichtung B

schiebt sie die Ventilnadel 22 entgegen der Wirkung spricht an und schickt in die Vorrichtung 15 einen

der Feder 23, so daß sie ausfließen und durch die Strom, der die Verschiebung des Fingers 14 nach

Leitung66 in den Behälter 6 zurückkehren kann. 65 unten bewirkt. Daraus ergibt sich eine Verkleinerung

Das Entlastungsventil liegt so nahe wie möglich des Durchgangs 11 und eine Zunahme des Druckes

beim verengten Durchgang 10 und bei der Arbeite- in der Kammer 4, was zur Verschiebung der Stange 2

kammer 5, so daß die Druckschwankungen vermie- und somit der Elektrode E in Richtung des Werk-

Stückes P führt. Dadurch, daß der Abstand zwischen der Elektrode und dem Werkstück verkleinert wird, nimmt die mittlere Spannung zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P ab, so daß der Finger 14 in seine Ausgangsstellung zurückkehrt und der Druck in der Kammer 4 wieder jenen Wert erhält, der zu keiner Verschiebung des Differentialkolbens 1 führt. Es ist leicht verständlich, daß, wenn der Abstand zwischen der Elektrode E und dem Werkstück? z.B. infolge der Ansammlung leitenden Staubes abnähme, der Servomechanismus umgekehrt reagieren und zur Entfernung der Elektrode E vom Werkstück P führen würde.

Während des Betriebs des Servomechanismus fließt Flüssigkeit aus den Kammern 4 bzw. 5 in die in den Stücken 26 und 27 vorgesehenen Hohlräume 30 und 31. Die abfließende Flüssigkeitsmenge ist jedoch sehr gering, denn zwischen der Stange 2 und den Bohrlöchern 34 und 35 ist nur ein sehr geringes Spiel von einigen Hundertstelmillimetern vorgesehen. Da übrigens die lichte Weite zwischen diesen Bohrlöchern und der Stange 2 gleichbleibt, behelligen die geringen Flüssigkeitsverluste aus den Kammern 4 und 5 den Betrieb des Servomechanismus in keiner Weise. Diese Anordnung hat vielmehr den Vorteil, daß die Dichtungen dadurch nicht dem in den Kammern 4 und 5 herrschenden verhältnismäßig hohen Druck ausgesetzt sind, sondern lediglich dem sehr schwachen Druck der im Behälter 6 α enthaltenen Flüssigkeit.

Nach Abschluß oder bei Unterbrechung der Bearbeitung wird die Pumpe 7 abgestellt, so daß sich die Flüssigkeit in den Leitungen 8 und 9 und den Kammern 4 und 5 nicht mehr unter Druck befindet. Die selbsttätigen Ventile 18 und 20 öffnen sich dann unter der Wirkung ihrer Feder 19 und 21, so daß die Kammern 4 und 5 unmittelbar mit dem Behälter 6 a in Verbindung stehen. Die "Stange 2 kann alsdann sehr leicht von Hand verschoben werden, da die Verbindung der Kammern 4 und 5 mit dem Behalter 6 a durch Leitungen hergestellt wird, die nur sehr kleine Druckverluste erleiden. Dadurch wird ferner vermieden, daß bei der Verschiebung der Stange 2 von Hand Luft in die Kammern 4 und 5 eintritt.

Sobald die Pumpe 7 wieder in Betrieb gesetzt wird, werden die Ventile 18 und 20 dadurch, daß die Flüssigkeit unter Druck gesetzt wird, geschlossen, so daß der Servomechanismus wieder betriebsbereit ist.

Selbstverständlich könnten zahlreiche Abänderungsformen vorgesehen werden, und die selbsttätigen Ventile könnten an verschiedenen Stellen angebracht werden. Eines der Ventile könnte, z. B. im Differentialkolben untergebracht werden, damit es die beiden Arbeitskammern unmittelbar miteinander in Verbindung setzt, wenn der Druck praktisch gleich Null ist. Dieses Ventil müßte so eingestellt sein, daß es sich automatisch schließt, wenn der Druck in der Kammer 5 größer wird als jener in der Kammer 4. Das zweite Ventil könnte entweder auf der Leitung 8 oder auf der Leitung 9 angebracht werden, damit eine dieser Leitungen mit dem Behälter 6 a in Verbindung steht. In einer Abänderungsform könnte man ferner die selbsttätigen Ventile durch elektromagnetisch gesteuerte Ventile ersetzen, die gleichzeitig mit dem Inbetriebsetzen der Pumpe 7 geschlossen würden.

Die Ventile 18 und 20 könnten ebenfalls durch andere Elemente ersetzt werden, z. B. durch selbsttätige Schieber, durch welche die Kammern 4 und 5 geöffnet werden könnten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Senkvorrichtung für die Steuerung der Verschiebung einer Elektrode in einer Elektroerosionsmaschine mit einem Differentialkolben, bei der die Verschiebungen des Kolbens ungleiche und einander entgegengesetzte Volumenänderungen in zwei Arbeitskammern verursachen, und mit einer Pumpe, die eine Flüssigkeit unter gleichbleibendem Druck abgibt und diese in einem hydraulischen Kreislauf durch eine erste Leitung in die Arbeitskammer drückt, wobei eine zweite Leitung dazu dient, die erste Leitung mit einer weiteren Arbeitskammer zu verbinden, und einen Durchgang mit einstellbarer Weite besitzt, durch den die Flüssigkeit unter Druck abgelassen werden kann und der von einer Vorrichtung gesteuert wird, die auf die elektrischen Betriebsverhältnisse der Maschine anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß zwei automatisch wirkende Ventile vorgesehen sind, die im Ruhezustand geöffnet sind und dazu dienen, die Entleerung jeder dieser beiden Arbeitskammern zu ermöglichen, und daß andererseits die verschiedenen Teile des Kolbens, die aus einem Zylinder (3) herausragen, jeweils durch eine Kammer hindurchgreifen, die mit dem flüssigen Medium gefüllt ist und mit einem auf höherem Niveau gelegenen Behälter verbunden ist.

2. Senkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatisch wirkenden Ventile federbelastete Ventile (18, 20) sind, wobei die Feder (19 bzw. 21) bestrebt ist, das Ventil entgegen der Wirkung des von der Pumpe (7) erzeugten Flüssigkeitsdruckes zu öffnen.

3. Senkvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (11) mit einstellbarer lichter Weite und die beiden automatisch wirkenden Ventile (18, 20) auf dem Boden eines Flüssigkeitsbehälters (6 a) angeordnet sind.

4. Senkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatisch wirkenden Ventile elektromagnetisch gesteuerte Ventile sind, die gleichzeitig mit der Inbetriebsetzung der Pumpe (7), die die Flüssigkeit unter Druck abgeben soll, geschlossen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 189 894;
USA.-Patentschrift Nr. 2784 619.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 578/298 5. 65 © Bundesdruckerei Berlin