DE8912810U1

DE8912810U1 - Drahtvorratsspulensteuereinrichtung

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Filing date: 1989-10-28
Publication date: 1989-12-28
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Description

St-Ba/89269

Karl Kleinlein

Am Eräunleinsberg 18

8561 Ottensoos

Drahtvorratsspulensteuereinrichtung

O

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Neuerung betrifft eine Drahtvorratsspulensteuereinrichtung mit einer motorisch angetriebenen oder antriebslosen Drahtvorratsspule, von welcher Erodierdraht einer Drahterodiermaschine zuführbar ist.

Die Bearbeitungsqualität des Werkstücks hängt in besonderem Maße von der Beruhigtheit der Drahtelektrode im Arbeitsbereich ab. Jegliche Vibrationen bzw. Schwingungen der Drahtelektrode führen zu mangelhaften Schnittqualitäten und sind daher unerwünscht.

Ein Ziel der vorliegenden Neuerung besteht darin, eine besondere Beruhigung der Drahtelektrode im Arbeits- bzw. Schnittbereich zu gewährleisten, wodurch eine erhöhte Bearbeitungsqualität einer Drahterodiermaschine erzielbar ist.

Dieses Ziel wird durch eine Drahtvorratsspulensteuereinrichtung gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, ff - daß die Drahtvorratsspule axial bewegbar ist, eine Senil soreinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die jei| weilige Auslenkung der abgezogenen bzw. abgespulten ,€ Drahtelektrode feststellbar ist und über eine Steuerein-

'§■ heit die axiale Position der Drahtvorratsspule nach-I stellbar ist.

I Eine derartige Drahtvorratsspulensteuereinrichtung kann &kgr; &Lgr; gleichsam als Zusatzeinrichtung mit herkömmlichen Draht-

;| erodiermaschinen kombiniert werden, wodurch eine erheb- £ liehe Verbesserung der Verarbeitungsqualität von üb- k liehen Drahterodiermaschinen erzielbar ist. Die Neuerung : beruht auf der Erkenntnis, daß die sich während des £■ Abspulvorgangs ständig ändernde Lage der Drahtelektrode beispielsweise im Vergleich zu einer konstanten Lage a !·; nachheilig ist. Mit anderen Worten, eine besondere Be- ; ruhigung der abgezogenen oder abgespülten Drahtelektrode b dann erzielbar ist, wenn die Drahtelektrode ständig in (\ der konstanten Lage a gehalten wird. Hierdurch lassen J' sich die ansonsten beim Abspulen bzw. Abrollen auftrei tenden Schwingungen sowie Vibrationen der Drahtelektrode ¹ ■·../ vermeiden. Die Schutzansprüche 2-14 betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen der neuerungsgemäßen Drahtvorratsspulensteuereinrichtung.

Vorzugsweise ist ein separater Antrieb vorgesehen, mittels welchem in Abhängigkeit der Signale der Sensoreinrichtung die konstante Lage a durch axiale Änderung der Position der Drahtvorratsspule steuerbar ist. Der Antrieb kann hierbei beispielsweise motorisch, hydraulisch oder sogar pneumatisch erfolgen.

Zweckmäßig ist jedoch der Einsatz eines Elektromotors als Antrieb gemäß Schutzanspruch 4, wobei die Drahtvorratsspule auf einer Hülse mit Innengewinde sitzt und der Elektromotor über eine Spindel mit der Hülse verbunden ist. Hierdurch ist eine besonders exakte, schnell ansprechende jedoch mit technisch einfachen Mitteln durchzuführende Steuerung gewährleistet.

Zweckmäßigerweise ist die Drahtvorratsspule auf einem bewegbaren Schlitten angeordnet, wobei gemäß Schutzanspruch 6 bei motorisch angetriebener Drahtvorratsspule der Motor der Drahtvorratsspule ebenfalls bewegbar gelagert ist. Dies hat den Vorteil, daß die Kraftübertragungseinrichtungen (Ritzel, Riemen od. dgl.) zwischen Drahtvorratsspule und Motor unbeeinflußt gelassen werden können.

Zweckmäßigerweise ist die gesamte Komponente bestehend aus dem die Drahtvorratsspule antreibenden Motor, die Drahtvorratsspule sowie die diesbezüglichen Kraftübertragungseinrichtungen auf einem gemeinsamen, bewegbaren Schlitten angeordnet.

Bei einer besonderen Ausgestaltung ist als Sensoreinrichtung ein Drahtschwingungssensor vorgesehen, welcher zwei Führungsglieder sowie ein zwischen den beiden Führungsgliedern angeordnetes, den Drahtverlauf auslenkendes Meßglied aufweist und das Meßglied mit einem Meßwertaufnehmer gekoppelt ist, dessen Werte der Steuerungseinheit zuführbar sind. Diese Art von Sensoreinrichtung erfaßt folglich die bereits im Draht enthaltenen Schwingungen aufgrund des Abwickelvorgangs. Eine Veränderung der Lage der Drahtvorratsspule wird über die

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gemessene Intensität der Schwingung in der Drahtelektrode geregelt.

Der Drahtschwingungssensor ist vorzugsweise im Bereich der abgezogenen Drahtelektrode zwischen Drahtvorratsspule und erster Umlenkrolle anzuordnen, da in diesem Bereich die Intensität der Drahtschwingungen am höchsten ist, somit eine erhöhte Meßgenauigkeit erzielbar ist.

Anstelle eines Drahtschwingungssensors kann zweckmäßigerweise die Sensoreinrichtung mindestens einen, die jeweilige Lage der Drahtelektrode bestimmenden Drahtpositionssensor aufweisen. Ändert sich die Lage der abgezogenen Drahtelektrode, wird dies durch den Drahtpositionssensor erfaßt und über die Steuereinrichtung eine Korrektur der axialen Lage der Drahtvorratsspule so lange vorgenommen, bis die konstante Lage a des abgezogenen Drahtes wiederhergestellt ist.

Vorteilhaft ist es, als Sensoreinrichtung zwei Drahtpositionssensoren zur Erfassung der jeweiligen Lage der Drahtelektrode vorzusehen, wobei die beiden Drahtpositionssensoren einen Meßbereich bilden, bei dessen Überschreitung durch die Drahtelektrode Steuersignale an die Steuereinheit bzw. den Antrieb der Drahtvorratsspule abgegeben werden. Die axiale Lage der Drahtvorratsspule wird dabei so lange korrigiert, bis sich die Drahtelektrode permanent im Meßbereich der beiden Drahtpositionssensoren befindet. Die Drahtelektrode kann hierdurch ständig in konstanter Lage a gehalten werden.

Vorzugsweise ist der/die Drahtpositionssenor(en) in einem Bereich knapp oberhalb der Drahtvorratsspule ange-

ordnet, da in diesem Bereich die Auslenkung der Drahtelektrode beim Abzieh- bzw. Abrollvorgang sehr groß und dadurch die Meßgenauigkeit sehr hoch ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der neuerungsgemäßen Drahtvorratsspulensteuereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung verschiebbar, jedoch feststellbar angeordnet ist. Dies hat zum einen den Vorteil, daß die Position der Sensoreinrichtung in Abhängigkeit der Größe der jeweils verwendeten Drahtvor-/"^ ratsspule verändert bzw. eingestellt werden kann. Zum anderen eine Nachstellung der Position der Sensoreinrichtung relativ zur Oberfläche der Vorratsspule erfolgen kann. Dieses Nachstellen der Position der Sensoreinrichtung ist zweckmäßig, da sich mit zunehmender Betriebsdauer der Durchmesser der Drahtvorratsspule und somit der Abstand der Sensoreinrichtung zur Oberfläche der Drahtvorratsspule laufend vergrößert. Hierdurch wird die Meßgenauigkeit erniedrigt. Durch Nachstellen der Position der Sensoreinrichtung relativ zur Drahtvorratsspule kann die ursprüngliche Genauigkeit beibehalten werden.

w Zweckmäßigerweise sind als Drahtpositionssensoren Laseroptiksensoren, Induktionssensoren, Hallsensoren, Optosensoren, Infrarotsensoren oder aber Kontakte vorgesehen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Neuerung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der neuerungsgemäßen DrahtvorratsSpulensteuereinrichtung

zur Verdeutlichung des Grundprinzips der Neuerung;

Fig. 2 einen Drahtschwingungssensor in stark

vereinfachter Darstellungsweise aus einem

Blickwinkel senkrecht zum Verlauf der abgezogenen Drahtelektrode;

Fig. 3 eine Drahtvorratsspulensteuereinrichtung unter Verwendung eines Drahtpositionssensors als Sensoreinrichtung in einem Blickwinkel senkrecht zur Längsachse der abgezogenen Drahtelektrode;

und

Fig. 4 den der Übersichtlichkeit halber stark vergrößert dargestellten Meßbereich bzw. Reaktionsbereich der Sensoreinrichtung aus einer Blickrichtung 0>&idiagr;1 gemäß Fig. 3.

Bezugszeichen 1 in Fig. 1 bezeichnet die neuerungsgemäße Drahtvorratsspulensteuereinrichtung in ihrer Gesamtheit. ^!_,f Die Drahtvorratsspule 2 ist zusammen mit dem Motor 3 zum Antrieb der Drahtvorratsspule 2 auf einen axial zur Drahtvorratsspule 2 bewegbaren Schlitten 9 angeordnet. Die Kraftübertragung zwischen Motor 3 und Drahtvorratsspule 2 erfolgt über geeignete Kraftübertragungsmittel, beispielsweise Zahnräder, Riemen od. dgl. Von der Drahtvorratsspule 2 wird eine Drahtelektrode 6 aufgrund des Drahtantriebs einer nicht dargestellten Drahterodiermaschine abgezogen bzw. durch die motorisch angetriebene Drahtvorratsspule 2 abgewickelt.

■ ■ · ·

Die abgewickelte Drahtelektrode 6 läuft über eine erste Umlenkspule 7 der Drahterodiervorrichtung (DEV) zu.

Während des Abspulens der Drahtelektrode 6 führt die Drahtelektrode 6 im Bereich von Drahtvorratsspule 2 sowie erster Umlenkspule 7 eine zwischen den beiden Seitenbereichen der Drahtvorratsspule 2 hin- und herbewegende Pendelbewegung aus (Drahtelektrode 6 - durchgezogene Linie in Fig. 1). Mit anderen Worten, der Winkel zwischen Drahtvorratspulenoberflache und abgezogener Drahtelektrode 6 nimmt ständig unterschiedliehe Werte an.

Dieses hin- und herpendelnde Abziehen bzw. Abrollen der Drahtelektrode 6 bewirkt alternierende Biegungen der Drahtelektrode sowie die Erzeugung zusätzlicher Schwingungen, was sich - wie eingangs bereits erwähnt - nachteilig auf die Bearbeitungsqualität der Drahterodiervorrichtung auswirkt.

Zur Einstellung einer konstanten Lage a (gestrichelte Linie in Fig. 1) wird der die Drahtvorratsspule 2 sowie den Antrieb 3 der Drahtvorratsspule 2 tragende Schlitten 9 über einen Antrieb 8 entsprechend vorgegebener Steuersignale bewegt.

Die Steuersignale werden mittels einer geeigneten Sensoreinrichtung 5, welche zwischen Oberfläche der Vorratsspule 2 sowie der ersten Umlenkspule 7 angeordnet ist, erzeugt. Die Steuersignale werden einer Steuereinheit 15 zugeführt, welche wiederum den Antrieb 8 zur Veränderung der Lage der Drahtvorratsspule ansteuert.

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Im folgenden werden unterschiedliche Sensoreinrichtungen für einen Einsatz in der neuerungsgemäßen Drahtvorratsspulensteuereinrichtung näher erläutert. Fig. 2 zeigt einen sogenannten Drahtschwingungssensor 10, welcher zwei Führungsglieder 11 sowie 12 aufweist, über die die abgezogene Drahtelektrode geführt wird. Zwischen den beiden Führungsgliedern 11 sowie 12 ist ein den Drahtverlauf etwas auslenkendes axial bewegbar gelagertes Meßglied 13 vorgesehen, dessen Auslenkung senkrecht zum Verlauf der Drahtelektrode über einen Meßwertaufnehmer 14, welcher seinerseits mit der Steuerungseinheit 15 in Verbindung steht, ermittelbar ist. Folglich wird in Abhängigkeit der über das Meßglied 13 aufgenommenen Drahtschwingungen die jeweilige Position der Drahtvorratsspule derart gesteuert, daß die Lage der abgezogenen Drahtelektrode 6 möglichst der konstant bleibenden Lage a entspricht. In der Lage a kann die abgezogene Drahtelektrode 6 beispielsweise mit der Oberfläche der Drahtvorratspule 2 einen Winkel von 90° (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) bilden.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der neuerungsgemäßen Drahtvorratsspulensteuereinrichtung, bei der die Sensoreinrichtung 5 zwei Drahtpositionssensoren 16 und 17 aufweist, welche einen jeweiligen Tastbereich A (vgl. Fig. 4) festlegen.

Entsprechend Fig. 4 sind als Drahtpositionssensoren 17 und 18 zwei Optosensoren vorgesehen, welche jeweils einen von einer Lichtquelle 20, 21 stammenden Lichtstrahl 19, 19' aufnehmen. Die beiden Lichtstrahlen 19, 19' begrenzen einen Meßbereich A, in dem keine Steuersignale von den Drahtpositonssensoren abgegeben

werden. Geht die in Fig. 4 senkrecht zur Zeichenoberfläche verlaufende Drahtelektrode 6 über den Bereich A hinaus, wird der Photostrom einer der Drahtpositionssensoren unterbrochen, wodurch die Steuereinheit aktiviert wird und diese ein Steuersignal an den Antrieb 8 zur axialen Verschiebung der Drahtvorratsspule 2 abgibt. Diese Nachsteuerung erfolgt so lange, bis sich die Drahtelektrode 6 wieder in dem Meßbereich A folglich in konstanter Lage a befindet.

Auf diese Weise erfolgt eine kontinuierliche Regelung dahingehend, daß die jeweilige Position der Drahtvorratsspule zwei ständig zur Gewährleistung der Optimallage a der abgezogenen Drahtelektrode geregelt wird.

St-Ba/89269

BEZUGSZEICHENLISTE

#" 1 Drahtvorratsspulensteuereinrichtung

&Igr; 2 Drahtvorratsspule

I 3 Motor/Drahtvorratsspule

£ 4 Kraf tübertragungsinittel

r. 5 Sensoreinrichtung

*; 6 Drahtelektrode

I < ' 7 erste Umlenkspule

|i 8 Elektromotor

9 bewegbarer Schlitten

; 10 Drahtschwingungssensor

11 Führungsglied

12

■. 13 Meßglied

14 Meßwertaufnehmer

15 Steuereinheit

u 17 Drahtpositionssensor

P ¹⁸

% > 19 Lichtstrahl

f -^J 19' "

i^v 20 Lichtquelle y 21

Claims

.••..■&ngr; ie·.-". I ■ > « i t t ■ tit f · St-Ba/89269 SCHUTZANSPRUCHE

1. Drahtvorratsspulensteuereinrichtung mit einer motorisch angetriebenen oder antriebslosen Drahtvorratsspule, von welcher Erodierdraht einer Drahterodiermaschine zuführbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Drahtvorratsspule (2) axial bewegbar ist, eine Sensoreinrichtung (5) vorgesehen ist, mittels welcher die jeweilige Auslenkung der abgezogenen bzw. abgespulten Drahtelektrode (6) feststellbar ist und über eine Steuereinheit (15) die axiale Position der Drahtvorratsspule (2) nachstellbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß anstelle von oder zusätzlich zur axialen Bewegbarkeit der Drahtvorratsspule (2) mindestens die erste Umlenkspule (7) axial verschiebbar und entsprechend der Signale der Sensoreinrichtung (5) in ihrer Position einstellbar ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Antrieb vorgesehen ist, mittels welchem in Abhängigkeit der Signale der Sensoreinrichtung (5)

eine konstante Lage a der Drahtvorratsspule (2) durch axiale Änderung der Position der Drahtvorratsspule (2) einstellbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß als Antrieb ein Elektromotor (8) vorgesehen ist, die Drahtvorratsspule (2) auf einer Hülse mit Innen- / . gewinde sitzt und der Elektromotor (8) über eine Spindel mit der Hülse verbunden ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Drahtvorratsspule (2) auf einem bewegbaren Schlitten (9) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß bei motorisch angetriebener Drahtvorratsspule

(2) der Motor (3) der Drahtvorratsspule ebenfalls bewegbar gelagert ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß der die Drahtvorratsspule (2) antreibende Motor

(3) sowie die Drahtvorratsspule (2) auf einem gemeinsamen, bewegbaren Schlitten (9) angeordnet sind.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß als Sensoreinrichtung (5) ein Drahtschwingungssensor (10) vorgesehen ist, welcher zwei Führungsglieder (11, 12) sowie ein zwischen den beiden Führungsgliedern (11, 12) angeordnetes, den Drahtverlauf auslenkendes Meßglied (13) aufweist und das Meßglied (13) mit einem Meßwertaufnehmer (14) ge-, . koppelt ist, dessen Werte der Steuerungseinheit (15) zuführbar sind.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Sensoreinrichtung (5) im Bereich der abgezogenen Drahtelektrode (6) zwischen Drahtvorratsspule (2) und erster Umlenkrolle (7) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8,
( ) dadurch gekennzeichnet,

daß die Sensoreinrichtung (5) mindestens einen, die jeweilige Lage der Drahtelektrode (6) bestimmenden Drahtpositionssensor (17 oder 18) aufweist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Sensoreinrichtung (5) zwei Drahtpositionssensoren (17, 18) zur Erfassung der jeweiligen Lage

der Drahtelektrode (6) aufweist, wobei die beiden Drahtpositionssensoren (17, 18) einen Meßbereich bilden, bei dessen Überschreitung durch die Drahtelektrode (6) Steuersignale an die Steuereinheit abgegeben werden.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet,

{ ") daß der oder die Drahtpositionssensoren (17 bzw- 17 und 18) in einem Bereich knapp oberhalb der Drahtvorratsspule (2) angeordnet ist.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Sensoreinrichtung (5) verschiebbar, jedoch feststellbar angeordnet ist.

14. Einrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13,

^ dadurch gekennzeichnet,

daß als Drahtpositionssensor (17, 18) Laseroptiksensoren, Induktionssensoren, Hallsensoren, Optosensoren, Infrarotsensoren oder Kontakte vorgesehen sind.

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