DE2052161B2

DE2052161B2 - Schaltungsanordnung für eine Elektroerosionsmaschine zum Steuern der relativen Bewegung zwischen mindestens einer Elektrode und mindestens einem Werkstück

Info

Publication number: DE2052161B2
Application number: DE2052161A
Authority: DE
Inventors: Silvano Locarno-Solduno Mattei; Laszlo Locarno-Monti Rabian; Arno Sieg; Peter Suter; Costantino Tadini; Werner Dr.H.C. Locarnomura Ullmann
Original assignee: Agie Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles SA
Priority date: 1970-07-15
Filing date: 1970-10-23
Publication date: 1974-09-19
Also published as: DE2052161C3; SE406164B; CA935529A; DE2052161A1; CH521815A; FR2127481A5; ZA714100B; NL7109773A; AT312763B; BE770066A; GB1361232A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Elektroerosionsmaschine zum Steuern dei relativen Bewegung zwischen mindestens einer Elektrode und mindestens einem Werkstück nach einen

Kurvenstück auf Grund von auf einem Informationsträger gespeicherten Daten, mit einem Gerät zur Korrektur der Daten unter Berücksichtigung des Durchmessers der Drahtelektrode, der Breite und des Zustands des Arbeitsspaltes, und mi! sinem als Interpolator arbeitenden Rechner zur Umrechnung der korrigierten Daten in Steuersignale für die Antriebsorgane der Relativbewegung.

Bei einer in der DT-OS 1 805 305 beschriebenen, programmgesteuerten Elektroerosionsmaschine wird die relative Bewegung zwischen einer Formelektrode oder einer Drahtelektrode und einem Werkstück durch eine elektronische Schaltungsanordnung auf Grund der Daten, welche auf einem Lochstreifen gespeichert sind, ^steuert, so daß die gewünschte Werkstückkontur erzeugt werden kann. Die Praxis ergab für komplizierte Kurven der Werkstückkontur, d. h. für Überlagerungen von einfachen Kurven einen sehr großen Aufwand der elektronischen Steuerung gegenüber dem Aufwand der Elektroerosionsmaschine. Um den Aufwand für die elektronische Steuerung nicht zu groß werden zu lassen, hat man sich auf einfache Kurven der Werkstückkontur zwischen der Elektrode und dem Werkstück beschränkt. Unter einfachen Kurven werden Gerade, Kreise, Ellipsen, Parabeln usw. verstanden, weiche zu einer Werkstückkontur mühsam zusammengesetzt werden, wobei in vielen Fällen nur eine Annäherung der einfachen Kurven an die wirkliche Werkstückkontur erreicht wird. Die erwünschte Reduzierung des Aufwandes der elektronischen Steuerung wurde mit einem Verzicht auf Anwendungsmöglichkeiten erkauft, welche von der eigentlichen Elektroerosionsmaschine ohne Schwierigkeiten erfüllt werden können. Es besteht also ein »Engpaß« bei der elektronischen Steuerung.

Um den Aufwand der elektronischen Steuerung in ein vernünftiges Verhältnis zum Aufwand der Elektroirosionsmaschine zu bringen, wobei alle nur erdenklichen Kurven der Werkstückkontur erodiert werden, wurden Steuersysteme entwickelt, welche in den DT-OS 2 052123 und 2 052178 der gleichen Anmelderin beschrieben sind. Diese Steuersysteme zeichnen sich durch ihre einfache Grundkonzeption im Baukastenprinzip aus und sind für spezielle Probleme der Elektroerosion konstruiert, wobei besonderer Wert auf einfaches Programmieren der Kurven gelegt worden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil zum Einbau in diese Steuersysteme zu schaffen, das zur Steuerung einer Formelektrode und/oder einer Drahtelektrode Verwendung finden kann und die Programmierung vereinfacht. Zu diesem Zweck werden bei einer aus mehreren kongruenten Kurvenstücken zusammengesetzten Werkstückkontur nur die Daten eines dieser Kurvenstücke sowie der Winkel, um den das Koordinatensystem für jedes weitere kongruente Kurvenstück zu drehen ist, gespeichert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch, daß zwischen einem Korrekturrechner und dem Interpolator eine Teileinrichtung mit einer Rechenschaltung eingeschaltet ist, die auf Grund der im Informationsträger gespeicherten Daten für den Drehwinkel die einer Drehung des Koordinatensystems um diesen Winkel entsprechenden neuen Daten errechnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorschubeinrichtung in perspektivischer Darstellung zur Erklärung der Wirkungsweise der Erfindung,

F i g. 2 in Blockdarstellung die gesamte Steue schaltung zum Steuern der relativen Bewegung zwischen dem Werkstück und der Elektrode,

F i g. 3, 4 und 5 in Blockdarstellung Ausführungsbeispiele der Anordnung der Teileinrichtung in die ίο Steuerschaltung der F i g. 2,

F i g. 6 ein Ausführungsbeispiel der Rechenschaltung der Teileinrichtung und

F i g. 7 eine Werkstückkontur, welche durch die in dey Steuerschaltung der Fig. 2 angeordnete Teüeinrichtung erzeugt wurde.

Bei der Vorschubeinrichtung nach F i g. 1 wird eine Drahtelektrode zum erosiven »Schneiden« der Werkstückkontur verwendet. Mit einer etwas anders ausgebildeten Vorschubeinrichtung kann eine Formelektrode zum Erodieren von Ausnehmungen wie z. B. Gravuren mit besonders gearteten Vertiefungen und Kurven verwendet werden. Die folgenden Ausführungen, welche sich auf eine Drahtelektrode beziehen, gelten daher in gleicher Weise für eine Formelektrode. Die in der F i g. 1 gezeigte Vorschubeinrichtung, welche bei einer Erosionsmaschine in bekannter Weise angebracht ist, besteht im wesentlichen aus den beiden Kreuztischen 15, 16. Jeder der Kreuztische kann in den beiden Koordinaten χ und y verschoben werden. Jeder Kreuztisch besteht aus den beiden beweglichen Teilen 17 und 19 bzw. 18 und 20. An jedem beweglichen Teil ist ein Antriebsmotor 11, 14, 21, 22 angeordnet. Die Antriebsmotoren sind an den entsprechend numerierten Ausgängen der in der F i g. 2 gezeigten Schaltungsanordnung angeschlossen. Die Haltevorrichtung 3 für die Drahtelektrode 36 besteht aus den beiden Drahtführungen 31, 32. Die eine Drahtführung 31 ist am beweglichen Teil 17 des Kreuztisches 16 und die andere Drahtführung 32 am beweglichen Teil 18 des Kreuztisches 15 befestigt. Die Drahtelektrode 36 besteht aus einem Kupferdraht z. B. von ein bis drei Millimeter Durchmesser, welcher auf einer nicht gezeigten Vorratsrolle aufgewickelt ist. Während des erosiven Betriebes wird die Drahtelektrode von der Vorratsrolle auf eine nicht gezeigte andere Rolle aufgewickelt, so daß die Drahtelektrode über in der F i g. 1 nur angedeuteten Umlenkrollen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt wird. Zwischen den Drahtführungen 31, 32 befindet sich das Werkstück 33, welches wegen der besseren Übersicht nur angedeutet ist. Das Werkstück 33 ist auf einer festen Auflage in dem Behälter 34 für die dielektrische Flüssigkeit befestigt, der sich auf dem Tisch der Erosionsmaschine befindet. Die Drahtelektrode 36 ist zwischen den beiden Stiften 37, welche an den Drahtführungen 31, 32 befestigt sind, gespannt, und zwar so, daß sie einen rechten Winkel zur Oberfläche des Werkstückes 33 bildet. An Stelle dieser Stifte können andere Vorrichtungen zum Spannen der Drahtelektrode, wie z. B. trichterförmige Gebilde, vorgesehen werden. Wenn die beiden Kreuztische 15, 16 parallel miteinander in der x- und v-Koordinate bewegt werden, behält die Drahtelektrode 36 die in der F i g. 1 gezeigte Winkellage zur Oberfläche des Werkstückes 33 und erodiert Konturen bzw. Figuren mit gerader Schnittfläche aus dem Werkstück 23. Diese Figuren bzw. Konturen sind, wie später noch näher erläutert wird, auf einem Informationsträger

eingegeben und werden über die in F i g. 2 gezeigte Schaltungsanordnung in Steuersignale für die Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22 der beiden Kreuztische 15, 16 umgewandelt. Wenn eine Drahtführung relativ zur anderen Drahtführung verschoben wird, bildet die Drahtelektrode 36 einen Winkel β mit der Oberfläche des Werkstückes 33. Der Winkel β ist in diesem Falle kleiner als 90°. Durch diese schräge Stellung der Drahielektrode zur Oberfläche des Werkstückes können konische Konturen bzw. Figuren aus dem Werkstück 33 geschnitten werden. Die Bewegungsteile 17, 19, 18, 20 der beiden Kreuztische 15, 16 bewegen sich beim Schneiden der konischen Konturen in gleicher Weise parallel zueinander. Dies wird später im Zusammenhang mit der F i g. 2 noch ausführlicher diskutiert. In der F i g. 1 ist mit dem Pfeil ζ angedeutet, daß die Drahtführung

31 in der z-Koordinate verschoben werden kann, und zwar entweder von Hand oder durch einen nicht gezeigten weiteren Antriebsmotor. Die Verschiebung in der z-Koordinate ist erforderlich, wenn der Abstand zwischen den beiden Drahtführungen 31, 32 der Dicke des gerade zu bearbeitenden Werkstückes 33 angepaßt werden muß. Bekanntlich befindet sich die Drahtführung 31 oberhalb und die Drahtführung

32 unterhalb des Werkstückes. Die Verschiebung der Drahtführung 31 in z-Richtung ändert beim Konischschneiden den Winkel ß.

Die Schaltungsanordnung der F i g. 2 steuert die eben beschriebenen Bewegungen der Drahtelektrode 36 an Hand von Daten, welche auf einem Informationsträger gespeichert sind. Als Informationsträger können Lochstreifen, Lochkarten und Magnetbänder Verwendung finden. Auf dem Informationsträger sind die charakteristischen Punkte der Bahn aufgezeichnet, welche von der Drahtelektrode 36 im Werkstück 33 gefahren werden soll. Als charakteristische Punkte werden die Anfangs- und Endpunkte eines Kurvenstückes verstanden, welches z. B. eine Gerade, ein Kreis, eine Ellipse, eine Parabel, eine Kreisevolvente oder eine Kreiszykloide sein kann. Die Kreisevolvente entsteht bekanntlich aus einer überlagerung einer geradlinigen Bewegung und einer Drehbewegung. Die Kreiszykloide entsteht bekanntlich aus einer Überlagerung einer kreisförmigen Bewegung und einer Drehbewegung.

Die charakteristischen Daten des Informationsträgers werden durch die Eingabe 100 in die Schaltungsanordnung F i g. 2 gegeben. Diese Eingabe kann ein Schriftleser, Lochstreifenleser, Lochkartenleser, Magnetbandgerät oder eine Bildabtastung mittels einer Braunschen Röhre sein. Dies richtet sich danach, welcher Informationsträger für eine bestimmte Aufgabe der Erosion am zweckmäßigsten sein könnte. Für die folgende Beschreibung der Schaltungsanordnung der F i g. 2 wird angenommen, daß als Informationsträger ein Lochstreifen verwendet wird. Der Lochstreifenleser 100 gibt die Daten auf den Pufferspeicher 102. Dem Pufferspeicher 102 ist ein Umkodierer 103 nachgeordnet, der die Daten des Lochstreifens umkodieren muß. Wenn ein anderer Informationsträger verwendet wird, entfällt der Umkodierer 103. Die" umkodierten Daten gelangen nun in den Korrekturrechner 104, welcher die eingegebenen charakteristischen Punkte in entsprechende charakteristische Punkte der Bahn der Achse der Drahtelektrode 36 umrechnet. Hierbei wird die Breite des Arbeitsspaltes 111 berücksichtigt. Die im Informationsträger eingegebenen charakteristischen Punkte der Werkstückkontur unterscheiden sich von der Bahnkurve, auf welcher sich die Achse der Drahtelektrode 36 bewegt, durch den halben Durchmesser der Drahtelektrode und durch die Breite des Arbeitsspaltes 111. Wenn eine Formelektrode zum Erodieren von Ausnehmungen verwendet wird, müssen die Dicke der Formelektrode, also ihre räumlichen Abmessungen bezüglich des Mittelpunktes der Elektrodenhalterung und die Breite des Arbeitsspaltes berücksichtigt werden. Der Korrekturrechner 104 erhält zu diesem Zweck aus der Handeingabe 107 die Werte für den Durchmesser der Drahtelektrode und für die Breite des Arbeitsspaltes. Wenn erwünscht, können die Angaben über den Drahtdurchmesser bzw. die Dicke der Formelektrode und die Spaltbreite als zusätzliche Information auf dem Informationsträger gespeichert sein, so daß eine Handeingabe 107 nicht erforderlich ist. Mit der Handeingabe 107 können selbstverständlich die zusätz- _zo liehen Informationen aus dem Lochstreifen korrigiert werden. Die Ausgangssignale des Korrekturrechners, welche die Bahnkurve der Drahtelektrode 36 definieren, gelangen auf den Interpolator 105 und auf die Teileinrichtung 117. Die Punkte c und d in der F i g. 2 werden getrennt, wenn die Drahtelektrode 36 konisch schneiden soll. Der Interpolator 105 rechnet an Hand der die charakteristischen Punkte darstellenden Ausgangssignale die vollständige Bahnkurve nach einem vorgegebenen Programm um. Hierzu wird entweder das Suchschrittverfahren, welches auch als Iterauonsinterpolation bekannt ist, oder das DDA-Verfahren (Digital Differential Analyzer) verwendet. Die Steuersignale aus dem Interpolator 105, welche die zwischen den charakteristischen Punkten der Bahnkurve liegenden Punkte angeben, gelangen auf die beiden Kreuztische 15, 16, deren Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22 die Bewegungsteile 18, 20, 17, 19 in gewünschter Weise verschieben. Die Drahtelektrode 36 beschreibt die Bahnkurve und schneidet das Kurvenstück gemäß den Daten aus dem Lochstreifenleser 100 aus dem Werkstück 33. Hierbei sei angenommen, daß die Drahtelektrode einen rechten Winkel β zur Oberfläche des Werkstückes 33 aufweist. Das konische Schneiden wird später besprochen.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Teileinrichtung 117 beschrieben. Hierzu wird Bezug genommen auf die in F i g. 7 gezeigte Werkstückkontur 340. Diese ist aus mehreren kongruenten Kurvenstücken zusammengesetzt, die sich nur durch ihre Lage zueinander unterscheiden. Bisher mußten die Daten der charakteristischen Punkte jedes kongruenten Kurvenstückes im Informationsträger gespeichert sein. Dieses umständliche Programmieren ist durch die Teileinrichtung 117 nicht mehr erforderlich. Die Teileinrichtung 117 dreht das Koordinatensystem um den gewünschten Winkel, so daß nur ein kongruentes Kurvenstück ζ. B. vom Punkt 341 bis zum Punkt 342 auf dem Informationsträger gespeichert werden muß. Das Koordinatensystem x, y kann beliebig oft gedreht werden. Die Teileinrichtung 117 benötigt zu diesem Zweck nur die Angabe des Drehwinkels α aus dem Informationsträger. Nach Drehen des Koordinatensystems werden die gleichen charakteristischen Daten des bereits erodierten Kurven-Stückes verwendet zum Erodieren des sich anschließenden Kurvenstückes vom Punkt 342 bis zum Punkt 343 der Fig. 7. Wenn die Drahtelektrode den Punkt 343 erreicht hat, erfolgt eine weitere Drehung

des Koordinatensystems. Für das Erodieren des kongruenten Kurvenstückes vom Punkt 343 bis zum Punkt 341 werden die gleichen charakteristischen Daten benutzt wie für die vorherigen kongruenten Kurvenstücke. Bei der in F i g. 7 gezeichneten Werkstückkontur liegt der Bezugspunkt des Drehwinkels λ in der senkrecht auf der Rotationsebene des Koordinatensystems stehenden Mittelachse. Der Bezugspunkt kann auch an anderer Stelle liegen, so daß sich eine ebene Verschiebung des Koordinatensystems ergibt. Hierdurch werden Werkstücke bearbeitet, deren Werkstückkonturen sich aus kongruenten Kurvenstücken zusammensetzen, welche nicht mehr wie in Fig. 7 rotationssymmetrisch zueinander liegen.

Bevor die Teileinrichtung 117 näher beschrieben wird, werden die einzelnen Bauteile der gesamten Schaltungsanordnung der F i g. 2 kurz erläutert. Wenn mit der Drahtelektrode 36 konisch geschnitten werden soll, werden die gestrichelt gezeichneten Einrichtungen und Verbindungen benötigt. In diesem Falle fällt die Verbindung der Punkte c und d sowie die strichpunktierte Verbindungslinie zwischen dem Eingang des Kreuztisches 15 und dem Eingang des Kreuztisches 16 fort. Der Konizitätsrechner 118 ist zwischen der Teileinrichtung 117 und dem Interpolator 105 für den Kreuztisch 15 im Hauptverbindungszug angeordnet. Der Konizitätsrechner 118 gibt seine Ausgangssignale auf den bereits beschriebenen Interpoia'.or 105 für den Kreuztisch 15 und auf den Interpolator 119, welcher die Antriebsmotoren 21, 22 des Kreuztisches 16 steuert. Der Konizitätsrechner 118 errechnet die charakteristischen Punkte des Kurvenstückes unter Berücksichtigung des Konizitätswinkels ß, des Abstandes der beiden Stifte 37 an den Drahtführungen 31, 32 und des Abstandes eines Stiftes 37 von einer Oberfläche des Werkstückes 33. Diese Angaben können durch die Handeingabe 121 oder aber durch zusätzliche Daten aus dem Informationsträger auf den Konizitätsrechner 118 gegeben werden. Die Handeingabe 121 kann selbstverständlich die zusätzlichen Daten aus dem Informationsträger ergänzen bzw. korrigieren. Beim konischen Schneiden beschreibt die Drahtelektrode auf z. B. der oberen Fläche des Werkstückes 33 eine Bahnkurve, welche in einem äquidistanten Abstand zu der Bahnkurve auf der unteren Fläche des Werkstückes liegt. Mit der Handeingabe 109 können die Antriebsmotoren 11. 14, 21. 22 der Kreui-.tische 15, 16 ebenfalls gesteuert werden, was in manchen Fällen notwendig sein kann.

Jeder Interpolator 105, 119 hat einen Rückwärtsspeicher 108, 122. Diese Rückwärtsspeicher sind dafür vorgesehen, daß bei einer Störung im Arbeitsspalt 111 die Drahtelektrode 36 auf dem gleichen Kurvenstück zurückfahren kann. In dem Rückwärtsspeicher werden parallel zu jedem zugeordneten Interpolator die charakteristischen Daten aus dem Korrekturrechner 104 (bei geradem Schneiden der Drahtelektrode 36) oder aus dem Konizitätsrechner 118 (bei konischem Schneiden der Drahtelektrode) gespeichert. Die Überwachungseinrichtung 110 gibt bei Feststellung einer Störung oder eines Kurzschlusses im Arbeitsspalt 111 auf den Interpolator 105 (bei geradem Schneiden) oder auf die beiden Interpolatoren 105, 119 (konisches Schneiden) ein Störungssignal, so daß die Steuersignale auf die Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22 der beiden Kreuztische 15, 16 gestoppt werden. Ein weiteres Signal gelangt von der Überwachungseinrichtung 110 auf die Rückwärtsspeicher 108, 122, wodurch diese die eingespeicherten charakteristischen Daten des von der Drahtelektrode 36 gerade gefahrenen Kurvenstückes auf die Interpolatoren gegeben werden. Diese interpolieren in rückwärtiger Reihenfolge die charakteristischen Daten und geben die Steuersignale auf die Antriebsmotoren der beiden Kreuztische. Die Drahtelektrode 36 fährt das zuletzt gefahrene Kurvenstück wieder zurück, bis die Störung im Arbeitsspalt 111 aulgehoben ist. Sollte die Störung im Arbeitsspalt noch nicht behoben sein, so fährt die Drahtelektrode das davor liegende Kurvenstück ebenfalls zurück. Die Rückwärtsspeicher 108. 122 sind nämlich so konstruiert, daß sie mehrere Kurvenstücke speichern können. Sobald die Störung im Arbeitsspalt 111 aufgehoben ist, gibt die Überwachungseinrichtung 110 auf die Interpolatoren und Rückwärtsspeicher ein Entstörungssignal. Hierdurch wird die Drahtelektrode 36 die gleichen Kurvenstücke in Vorwärtsrichtung geführt, bis sie zu der Position gelangt, an welcher die Störung bzw. der Kurzschluß im Arbeitsspalt 111 stattfand. Anschließend beginnt der normale Erodiervorgang für das Schneiden der Werkstückkontur. Mit der Handeingabe 115 können Angaben über die gewünschte Rauhigkeit der Schnittßächen der Werkstückkontur, über die Schnittgeschwindigkeit der Drahtelektrode und über die Spaltbreite auf die Überwachungseinrichtung 110 gegeben werden.

Zur Steuerung der bisher beschriebenen Vorgänge in der Schaltungsanordnung der F i g. 2 ist der Rechentaktgenerator 113 vorgesehen. Dieser erhält aus dem Lochstreifenleser 100 über den Pufferspeicher 102 die für die Steuerung wichtigen Daten wie z. B. »Positionieren der Drahtelektrode 36 an den Schnittanfang der Werkstückkontur«. »Programmanfang«, »Programmende«, »Unterbrechung« und Angaben über die Interpolationsart usw. Diese Angaben können durch die Handeingabe 112 ergänzt werden. Mit dem Block 114 ist der Erosionsgenerator und ein Gerät zum Steuern der Spülverhältnisse des dielektrischen Mediums im Arbeitsspalt 111 symbolisch dargestellt. Von den vielen Einflußlinien des Rechentaktgenerators 113 auf die verschiedenen Bauteile ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Steuerleitung zum Block 114 gezeigt. Hiermit soll angedeutet sein, daß der Erosionsgenerator und das Gerät für das dielektrische Medium aus dem Lochstreifen über das Lesegerät 100 und den Pufferspeicher 102 steuerbar sind.

An einem weiteren Ausgang des Pufferspeichers 102 angeschlossen ist die Schaltungseinrichtung 116.

Sie erhält aus dem Pufferspeicher 102 zusätzliche Informationen, welche auf dem Lochstreifen eingespeichert sind. Die zusätzlichen Informationen können sein:

a) Angaben für den Korrekturrechner 104, ζ. Β. Durchmesser der Drahtelektrode 36, Breite des Arbeitsspaltes 111,

b) Angaben für die Teileinrichtung 117, ζ. Β. Winkel -*, um welchen das Koordinatensystem eines kongruenten Kurvenstückes gedreht werden soll,

c) Angaben für den Konizitätsrechner 118, z. B. Konizitätswinkel ß, Abstand der Stifte 37 der

beiden Drahtführungen 31, 32 und Abstand des interpoliert die charakteristischen Daten des kon-

Stiftes 37 der unteren Drahtführung 32 von dem gruenten Kurvenstückes vom Punkt 341 bis zum

theoretischen Schnittpunkt, welcher sich be- Punkt 342 und gibt die entsprechenden Steuersignale

kanntlich auf der unteren Fläche des Werkstük- auf die Antriebsmotoren 11, 14, 21, 22 der Kreuz-

kes 33 befindet, 5 tische 15, 16. Da aus Gründen der Vereinfachung

d) Angaben für die Überwachungseinrichtung 110, angenommen wird, daß keine konischen Schnittz. B. Rauhigkeit der von der Drahtelektrode 36 figuren erzeugt werden, ist der Konizitätsrechner im Werkstück 33 erodierten Schnittfläche, 118, welcher in der F i g. 2 gestrichelt gezeichnet ist, Schnittgeschwindigkeit der Drahtelektrode 36, an den Punkten c und d nicht angeschlossen. Diese Breite des Arbeitsspaltes 111, io Punkte sind statt dessen miteinander verbunden.

e) Angaben zur Steuerung der elektrischen Para- Während also der Interpolator 105 die Antriebsmeter für den Erosionsgenerator 114, z. B. motoren 11, 14, 21, 22 der Kreuztische 15, 16 so Strom, Spannung, Repetitionsfrequenz, Breite, steuert, daß die Drahtelektrode 36 das kongruente Pause der Impulse und/oder doppelte Impulse Kurvenstück vom Punkt 341 bis zum Punkt 342 ero- bzw. Zündimpulse, und 15 dieren kann, errechnet die Rechenschaltung 117, in

f) Angaben für das Einstellen oder Ändern der einem Multiplikationskreis, Addierkreis und Sub-Spülverhältnisse des dielektrischen Mediums an trahierkreis die lnkremente des nachfolgenden, um das Gerät 114. den Winkel α von z. B. 120° gedrehten kongruenten

Kurvenstückes von Punkt 342 bis zum Punkt 343.

Diese zusätzlichen Informationen aus dem Loch- 20 Die Rechenschaltung 117, geht hierbei nach den beistreifen können durch die Handeingaben 107, 115, den bereits erwähnten Gleichungen vor. In diesen 121 korrigiert werden, sofern es notwendig sein Gleichungen stellen die Werte Ax. iy die charaktesollte. ristischen Daten des ersten kongruenten Kurvenstük-

Im folgenden wird die Teileinrichtung 117 an kes von Punkt 341 bis Punkt 342 und die Werte Ax,

Hand der Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 näher beschrieben. 25 Ay' die Werte des um den Winkel a von z. B. 120

Ihre Wirkungsweise zur Vereinfachung der Pro- gedrehten nachfolgenden Kurvenstückes vom Punkt

grammierung von Schnittfiguren, die aus mehreren 342 bis Punkt 343 dar. Die Werte A χ', Α y' werden

kongruenten Kurvenstücken zusammengesetzt sind in den Speicher 117₂ gegeben. Hat die Drahtelek-

(Fig. 7), wurde bereits erläutert. Der Winkel α, der trode 36 den Punkt 342 erreicht, so ruft der Inter-

die Drehung des Koordinatensystems zwischen den 30 polator 105 aus dem Speicher 117., gemäß F i g. 3

einzelnen kongruenten Kurvenstücken angibt, kann die Werte für das Kurvenstück ab, welches die

entweder als cosa und als sina (Fig. 3 und 4) oder Drahtelektrode vom Punkt342 bis zum Punkt 343

als a (F i g. 5) auf dem Lochstreifen gespeichert und fahren soll. Gleichzeitig werden diese Werte in den

in die Teileinrichtung 117 gegeben werden. Die rota- zweiten Eingang der Rechenschaltung 117, gegeben,

torische Koordinatentransformation welche nach 35 in welcher das kongruente Kurvenstück errechnet

den Gleichungen wird, welches die Drahtelektrode 36 vom Punkt 343

bis zum Punkt 341 fahren soll. Die Rechenschaltung

Ax' = Ax cosa — J y sin λ speichert die neu errechneten Werte im Speicher

Ay' =^ j χ sin a + A y cos a 1V1.₂ an Stelle der vom Interpolator 105 bereits ab-

40 gefragten alten Werte ein.

in der Teileinrichtung 117 vorgenommen wird, soll Die Drehung des Koordinatensystems bzw. eines an Hand des Beispiels der F i g. 7 mit der Anord- kongruenten Kurvenstückes wird so oft von der nung der Teileinrichtung der Fig. 3 beschrieben Rechenschaltung 117, errechnet wie bei der ersten werden. Hierbei wird angenommen, daß keine korn- Winkelangabe angegeben wurde. Bei der Werkstückschen Schnittfiguren erzeugt werden sollen. Die ge- 45 kontur 340 in der F i g. 7 wurde eine zweimalige strichelt gezeichneten Bauteile der F i g. 2 sind außer Winkeldrehung des Koordinatensystems a-, 31 bzw. Betrieb und die Punktec und d (Fig. 2 und 3) mit- des kongruenten Kurvenstückes um je 120- bei der einander verbunden. Das kongruente Kurvenstück ersten Winkelangabe angeben. Bei der Herstellung der Werkstückkontur 340 vom Punkt 341 bis zum eines Zahnrades, welches bekanntlich aus wesent-Punkt 342 und der Drehwinkel a sollen im Loch- 50 lieh mehr kongruenten Kurvenstücken bzw. Zähnen streifen programmiert sein. Die charakteristischen besteht, ist die Drehung des kongruenten Kurven-Daten des kongruenten Kurvenstückes gelangen über Stückes, d. h. des Zahnes bzw. des Koordinatenden Lochstreifenleser 100, den Pufferspeicher 102, systems, viel häufiger vorzunehmen. Wenn der Koniden Umkodierer 103 und den Korrekturrechner 104 zitätsrechner 118 (F' i g. 2) vorgesehen ist, können auf den Interpolator 105 und parallel hierzu auf die 55 konische Zahnräder, z. B. Kegelräder oder konische Rechenschaltung 117,. Die Rechenschaltung wird an Schnittfiguren bzw. Werkstückkonturen mit der Hand der F i g. 6 später detailliert beschrieben. Bei Drahtelektrode 36 aus dem Werkstück 33 geschnitder Anordnung der Teileinrichtung gemäß F i g. 3 ist ten werden. Die Anordnung der elektronischen Teilder Drehwinkel a auf dem Lochstreifen als sin a und einrichtung 117 gemäß F i g. 3 besteht im wesentcosa gespeichert. Diese trigonometrischen Winkel- 60 liehen aus einem geschlossenen Steuerkreis zwischen angaben gelangen über den Lochstreifenleser 100, der Rechenschaltung 117,, dem Speicher 117₂, so den Pufferspeicher 102 und die Schaltungseinrich- daß der Winkel α und die Angabe, wie oft der Wintung 116 auf einen Speicher 117₃ der Teileinrich- kel α gedreht werden soll, im Lochstreifen gespeitung 117. Der Speicher 117₃ gibt d"iese Werte auf die chert sein müssen.

Rechenschaltung 117,. Die Rechenschaltung enthält 55 In der Anordnung der Teileinrichtung gemäß

vier Eingangsspeicher für die Werte Ax, Ay (charak- Fig. 4 muß jede Winkeldrehung einzeln im Loch-

teristische Punkte des kongruenten Kurvenstückes). streifen angegeben werden. Nach jeder Winkel-

sin \, cos * (Drehwinkel α). Der Interpolator 105 angabe werden die charakteristischen Daten des kon-

gruenten Kurvenstückes aus dem Lochstreifen in die Rechenschaltung 117, eingegeben. Zu diesem Zweck kann ein Lochstreifenleser 100 verwendet werden, der rückwärts die charakteristischen Daten des vorhergehenden kongruenten Kurvenstückes noch einmal liest und in die Rechenschaltung 117, eingeben kann. Es kann auch ein zweiter Lochstreifen verwendet werden, der über einen zweiten Lochstreifenleser die charakteristischen Daten des kongruenten Kurvenstückes periodisch abliest, sobald aus dem ersten Lochstreifen bzw. Hauptlochstreifen die gewünschte Winkeldrehung auf die Rechenschaltung IVJ₁ gegeben wurde. Der zweite Lochstreifen bzw. der Hilfslochstreifen kann als ein Endlosband ausgebildet sein. Die Wirkungsweise dieser beiden verschiedenen Lochstreifenprogrammierungen ist die gleiche. Gemäß der Anordnung der F i g. 4 werden zuerst die charakteristischen Daten aus dem Lochstreifen über den Lochstreifenleser 100, den Pufferspeicher 102, den Umkodierer 103 und den Korrekturrechner 104 auf den Interpolator 105 und in die Rechenschaltung 117j gegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ebenfalls angenommen, daß der Interpolator 105 die Ansteuermotoren 11, 14, 21, 22 der Kreuztische 15, 16 mit Steuersignalen versorgt. Der Konizitätsrechnerll8, der Interpolator 119, der Rückwärtsspeicher 122 und die Handeingabe 121 (Fig. 2) sollen nicht vorhanden sein, so daß die Verbindungslinie zwischen den Punkten c und d, wie in den F i g. 2 und 4 gezeigt, durchgezogen ist. Während der Interpolator 105 die Drahtelektrcde 36 für das Erodieren des kongruenten Kurvenstückes (Punkte 341, 342 der F i g. 7) steuert, werden die Werte sin \ und cos -x aus dem Lochstreifen über den Lochstreifenleser 100, den Pufferspeicher 102, die Schaltungseinrichtung 116 und den Speicher 117₃ auf die Rechenschaltung 117, gegeben. Die Rechenschaltung 117, errechnet nun genau, wie bei der F i g. 3 beschrieben, aus den charakteristischen Daten J χ und J y des ersten kongruenten Kurvenstückes und aus den Werten sin -v und cos-v die charakteristischen Daten! λ' und Jy' des zweiten kongruenten Kurvenstückes (Punkte 342 und 343 der F i g. 7). Hat die Drahtelektrode 36 den Punkt 342 der Werkstückkontur 340 der F i g. 7 erreicht, gelangen die Werte J*' und Iy' in den Interpolator 105. so daß das zweite kongruente Kurvenstück von der Drahtelektrode geschnitten werden kann. Während dieser Zeit werden aus dem Lochstreifen die Werte für die zweite Winkeldrehung sin 2 τ. und cos 2 \ sowie die charakteristischen Daten des ersten kongruenten Kurvenstückes auf die Rechenschaltung 117, gegeben. Die Wiederholung der Daten des ersten Kurvenstückes erfolgt wie gesagt entweder über einen rückwärts lesenden Lochstreifenleser 100 oder aus einem zweiten Lochstreifenleser mit Hilfslochstreifen. Bei Verwendung des Hilfslochstreifens sind die Daten für die zweite Winkeldrehung im Hauptlochstreifen programmiert. Die charakteristischen Daten des ersten kongruenten Kurvenstückes gelangen über den bereits beschriebenen Weg (Pufferspeicher 102, Umkodierer 103, Korrekturrechner 104) auf die Rechenschaltung 117,. Die Werte für die zweite Winkeldrehung gelangen über den bereits beschriebenen Weg (Pufferspeicher 102, Schaltungseinrichtung 116) auf die Rechenschaltung 117,. Die Rechenschaltung errechnet in der bereits beschriebenen Weise die charakteristischen Daten für das dritte Kurvenstück (Punkte 343, 341 der F i g. 7). Hat die Drahtelektrode 36 den Punkt 343 erreicht, werden die neuen Werte für das dritte kongruente Kurvenstück, welche in der Rechenschaltung 117, zwischenzeitlich gespeichert sind, auf den Interpolator 105 gegeben, welcher die Drahtelektrode 36 zum Erodieren des dritten kongruenten Kurvenstückes steuert.

Um den Programmieraufwand für die Werte sine* und cos α im Lochstreifen zu senken, kann statt dieser Werte der Winkel α direkt im Lochstreifen gespeichert werden. In diesem Fall muß im Lochstreifen eine zusätzliche Angabe, wie oft der Winkel gedreht werden soll, vorhanden sein. Bei der Anordnung der Teileinrichtung 117 gemäß Fig. 5 ist zwischen der Schaltungsanordnung 116, welche bekanntlich die Angaben über den Drehwinkel des kongruenten Kurvenstückes bzw. des Koordinatensystems auf den Speicher 117₃ der Teileinrichtung 117 überträgt, ein Interpolator 117₄ zusätzlich angeordnet. Dieser Interpolator ermittelt aus der Winkelangabe \ die trigonometrischen Werte sin a, cos a und gibt diese auf den Speicher 117.,. Die Anordnung der Teileinrichtung 117 nach Fig. 5 arbeitet in gleicher Weise wie die Anordnungen der F i g. 3 und 4 und wird daher nicht näher beschrieben. Zur Vereinfachung der Anordnung der Fig. 5 kann der Interpolator 117₄ ohne weiteres durch den Interpolator 105 oder 119 ersetzt werden. In diesem Fall muß nur gewährleistet sein, daß der Interpolator 105 oder 119. welcher die Steuersignale für die Antriebsmotoren der beiden Kreuztische 15, 16 erzeugt, nur in der Zeit für die interne Bestimmung von sin \, cos λ benutzt wird, wenn e; keine Steuersignale auf die Antriebsmotoren der beiden Kreuztische gibt. Es ist ohne weiteres möglich, daß der zeitliche Abstand der einzelnen Steuersignale aus dem Interpolator 105 oder 119 groß genug ist, so daß er zwischenzeitlich für die Winkeldrehung verwendet werden kann.

Im folgenden wird die Rechenschaltung 117, der Teileinrichtung 117 gemäß Fig. 6 beschrieben. Wie bereits bei den F i g. 3 und 4 gesagt, werden die Werte J χ, J y, sin \, cos λ auf die Rechenschaltung 117, gegeben. In vier Speichern 117,,, 117,.,, 117,₃ 117,₄ werden diese Werte zwischenzeitlich gespeichert. Die nun näher beschriebene Rechenfolge gemäß F i g. 6 ergibt sich an Hand der beiden früher erwähnten Gleichungen. Jeweils zwei von diesen Werten werden von der Anwahlschaltung 117,. ausgewählt und im Multiplikationskreis 117₁₍₎ multipliziert. Die multiplizierten Werte 1 χ ■ sin \, J χ ■ cos «, Jy -sin -v, Jy-cos* gelangen auf die Verteilerschaltung 117_]7 und werden auf die Zwischenspeicher 117_1S, 117_1B, 117„₀, 117,,, verteilt. Diese Zwischenergebnisse werden von einer zweiten Anwahlschaltung 117,,, einem umschaltbaren Addierkreis, Subtrahierkreis 117_U3 in der Weise zugeteilt, daß das Endergebnis entsteht. Die zweite Verteilerschaltung 117„₄ gibt dieses Endergebnis in die beiden Ausgabespeicher 117,,., 117_lle. Aus diesen beiden Ausgabespeichern fragt der Interpolator 105 oder der Konizitätsrechner 118 (F i g. 2) die charakteristischen Daten für das kongruente Kurvenstück ab, welches um den Winkel α gedreht werden soll. Die Rechenschaltung 117, der Fig. 6 kann selbstverständlich dadurch vereinfacht werden, daß die dort beschriebenen einzelnen Bauteile in ihrer Funktionsweise mehrfach ausgenutzt werden. So besteht die

Möglichkeit, den Speicheraufwand erheblich zu senken.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die Teileinrichtung 117 nicht auf die Vorschubeinrichtung 3 ist sondern auch bei einer Vorschubeinrichtung verwe'ndS wird, die einen Kreuztisch und einen Dreh-S für die relative Bewegung der Drahtelektrode 36 und des Werkstückes 33 in kartesischen Koordii Plkoordinaten ermöglicht

einrichtung 117 nicht auf die Vorschubeinrichtung3 .""^poiarkoordinaten ermöglicht,

der Fig. 1 mit zwei Kreuztischen 15, 1 beschrankt 5 naten und/oder in ru

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine Elektroerosionsmaschine zum Steuern der relativen Bewegung zwischen mindestens einer Elektrode und mindestens einem Werkstück nach einem Kurvenstück auf Grund von auf einem Informationsträger gespeicherten Daten, mit einem Gerät zur Korrektur der Daten unter Berücksichtigung des Durchmessers der Drahtelektrode, der Breite und des Zustands des Arbeitsspaltes, und mit einem als Interpolator arbeitenden Rechner zur Umrechnung der korrigierten Daten in Steuersignale für die Antriebsorgane der Relativbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Korrekturrechner (104) und dem Interpolator (105) eine Teileinrichtung (117) mit einer Rechenschaltung (117,) eingeschaltet ist, die auf Grund der im Informationsträger gespeicherten ao Daten für den Drehwinkel (\) die einer Drehung des Koordinatensystems um diesen Winkel entsprechenden neuen Daten errechnet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Teileinrichtung (117) ein Konizitätsrechner (118) angeschlossen ist, der unter Berücksichtigung der Angaben für den Konizitätswinkel (/?), für den Abstand zweier an der Haltevorrichtung (3) der Drahtelektrode (36) angebrachten Drahtführungen (31 und 32) und für den Abstand einer Drahtführung (32) zum theoretischen Schnittpunkt an der Fläche des Werkstücks (33) die Konizitätsdaten erzeugt, und dem ein weiterer Interpolator (119) zugeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang eines Speichers (117₃), welcher die Daten des Drehwinkels empfängt, mit dem Ausgang eines Interpolators (117₄) verbunden ist und daß der Interpolator (117₄) einer Schaltungseinrichtung (116) nachgeordnet ist, die über Datenleitungen mit dem Korrekturrechner (104), gegebenenfalls dem Konizitätsrechner (118), einer Überwachungseinrichtung (110), dem Erosionsgenerator (114) und einem Gerät (114) zum Steuern der Dielektrikums-Spülung verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung (117j) drei Eingänge aufweist, von denen der erste Eingang mit dem Ausgang des Korrekturrechners (104) verbunden ist zum Empfangen der korrigierten Daten des Kurvenstückes aus dem Informationsträger, der zweite Eingang mit dem Ausgang der Schaltungseinrichtung (116) oder mit dem Ausgang eines Interpolators (117₄) verbunden ist zum Empfangen der Daten des Drehwinkels (λ) aus dem Informationsträger und der dritte Eingang mit einem Zwischenspeicher (117₂) verbunden ist zum Empfangen der durch die Rechenschaltung errechneten Daten des Kurvenstückes für die Durchführung einer weiteren Drehung des gleichen Kurvenstückes um den gleichen Winkel (<x).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung (117j) zwei Eingänge aufweist, von denen der erste Eingang mit dem Ausgang des Korrekturrechners (104) verbunden ist zum Empfangen der korrigierten Daten des Kurven-Stückes und der zweite Eingang mit dem Ausgang der Schaltungseinrichtung (116) oder mit dem Ausgang eines Interpolators (117₄) verbunden ist zum Empfangen der Daten des Drehwinkels (a) aus dem Informationsträger.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Korrekturrechners (104), welcher mit dem ersten Eingang der Rechenschaltung (117_X) verbunden ist, an einem Eingang des Interpolators (105) oder des Konizitätsrechners (118) angeschlossen ist, wobei der Ausgang der Rechenschaltung (117_X) entweder über den Zwischenspeicher (117_O) mit einem Eingang des Interpolators (105) oder des Korrekturrechners (104) und mit dem dritten Eingang der Rechenschaltung verbunden ist oder direkt mit dem anderen Eingang des Interpolators (105) verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung (117j) folgende Bauteile aufweist:

Eingabespeicher (117,,, H7₁₂, H7₁₃, H7,₄) für jeden Wert der Daten der charakteristischen, durch den Korrekturrechner (104) korrigierten Daten des Kurvenstückes und der Daten des Drehwinkels (α),
eine Wahlschaltung (117,₅) für die Auswahl der in dem Multiplikationskreis (117₁₇) zu multiplizierenden Daten,
eine Verteilerschaltung (H7₁₇), welche die Ergebnisse aus dem Multiplikationskreis dl7₁₅) auf Zwischenspeicher gibt,
Zwischenspeicher (117_1S, 117₁₉, H7₁₁₀, 117,_u) zum Speichern der Ergebnisse aus dem Multiplikationskreis (117,-),
eine weitere Wahlschaltung (H7„₂) für die Auswahl der Zwischenergebnisse, welche im Addier- und Subtrahierkreis (117,,.,) verarbeitet werden, und

eine weitere Verteilerschaltung (117,, ₄), welche die Endergebnisse aus dem Addier- und Subtrahierkreis (117,,₃) auf zwei Ausgabespeicher (117,,₅, HT₁₁₆) gibt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungseinrichtung (HO) vorgesehen ist, um bei Änderungen der erosiven Zustände im Arbeitsspalt (111) die elektrischen Parameter des Erosionsgenerators (114), zu beeinflussen, daß jeder Interpolator (105, 119) einen Rückwärtsspeicher (108, 122) zum Speichern der charakteristischen Daten des Kurvenstückes hat und daß die Rückwärtsspeicher so eingerichtet sind, daß sie bei Abgabe eines Störungssignals aus der Überwachungseinrichtung (110) die gespeicherten Daten auf den zugehörenden Interpolator (105,119) geben zum Erzeugen der Steuersignale in rückwärtiger Reihenfolge, so daß die Drahtelektrode (36) das gleiche Kurvenstück zurückfährt.