用于测量和/或调节线电极相对 于电火花加工机床上有关机床轴 的位置的方法和装置 本发明涉及一种用于测量和/或调节线电极相对于电火花加工机床上有关机器轴的位置的方法与装置，其中使线电极在两个线材导板之间张紧，而该两个线材导板彼此可以相对移动。
电火花加工机床可以借助于线电极对加工体进行高精度的加工。因此，根据不同的应用可以设计不同构型的电极。当用一个工件截取阳模或阴模时，就可以使用线电极。在此，如下面所述的所谓线电极是指连续导线上作为电极的有效区段。通常该区段由两个联接点所限定，导板端头在该点处夹紧。该导线自身从一个导线存储器，例如绕线架经过电极区伸向导线废物排除处。在电火花加工期间它连续不断地运送，以便补充在电极区内的损耗。
通常上述的导板端头，以及与之相连的联接点，可以在机器给定的范围内彼此相对自由地定位。通常它们不是用机械直接地，而是通过控制相互联接。如果要对上述线电极进行高精度的操纵，就需要使其平直并精确地平行于一个主轴。特别是当使用机械方式分离导板端头时，会产生碰撞或在维修工作时发生偏差。为此，就需要在这之后施加更大的机械力，以便使线电极重新矫直。
为了适应上述现有技术，可以在通入电压的条件下，将线电极多次引向相对于主轴长度设置的两个接触点。当在两个接触点同时形成电接触时，就完成了矫直工作。这种方法已在德国专利文献DE4012530A，(Mitsubishi-Nakayama Inagoga)，日本专利文献JP63-139617A(NEC CORP-Hirono)或美国专利文献US5003147(Brother-Kawanabe/Momonoi)中有所叙述，其中首先考虑了垂直的方位误差。然而，这种方法是以持久地特别精确的接触点的矫直作为先决条件的。因此，在以微米计的范围内是难于实现的。为此，就需要数量相当多的工作步骤，直至使其达到矫直为止。由此，就使电火花加工机床的起动变得困难或变得迟缓。
德国专利文献DE3940664C2(Mitsubishi-Morishita等人)涉及一种用于测定线电极相对于工件的位置的方法。
日本专利文献JP62-208826(Mitsubishi)为此建议把一个基准球体或基准棒固定在一个预定的位置上。而为了对线电极进行矫直，首先故意使其离开主轴的方向—这里是指与工作面的表面法线倾斜。在此要固定住下方的线材导板，而上方的线材导板则可以在预期的方向上移动预定的间距，(第1运动步骤)。然后该倾斜了的线电极与上述基准球体(或基准棒)的一侧形成电接触(第2运动步骤)。这样就确定了线材导板的坐标系。紧接着又以同样方式使该线电极在相反的方向上相对于主轴倾斜(第3运动步骤)，而且与和基准球体(或基准棒)相对的一侧接触(第4-7运动步骤)。由此，还可以进行新的倾斜动作。其中固定住下方的线材导板，而上方的线林导板对着第一方向，以相对于第一次的加倍的间距进行移动(第4运动步骤)。为了能够与上述球体的相反一侧进行接触，必须使线电极围绕上述球体运动(第5-7)运动步骤)。在形成上述的第二个接触时，将重新确定线材导板的坐标系。上述总体方法将在上方的线材导板沿着工作平面的表面法线偏移之后得以重复(第8，9-15运动步骤)。接着，在这种情况下通过上述所得的坐标系，可以计算出线电极相对于主轴的偏差，并进行相关的修正。
本发明提供了一种用于矫直特别是电火花加工机床中的线电极的简化方法。
本发明的方法权利要求1或装置权利要求10的主题可以达到上述目的。据本发明方法可以测量和/或调节线电极相对于一个电火花加工机床上有关机器轴的位置，其中该线电极被两个线材导板所夹紧，而且该两个线材导板彼此间可以相对运动。在该方法中，至少上述两个线材导板中的一个导板，从与平行于机器轴的第一个位置向第二个位置移动。由此可以确定线电极相对于与至少一个方向分量有关的任意一个轴的倾斜度变化的大小。根据上述的被测量以及移动的大小，就可以计算出在至少一个方向分量中线电极相对于有关机器轴的空间位置(权利要求1)。用本发明的装置，即用一个电火花加工机床可以达到上述目的，特别是实现本发明的方法，其中的线电极被两个线材导板所张紧，上述两个线材导板可以彼此相对运动，而且还装有一个数控装置，其用于根据本发明的方法步骤测量和/或调节平行于有关机器轴的线电极(权利要求10)。
利用本发明方法和装置，可以以更高的精度控制操纵导线加工机床上的每个联接作用点。因此，它可以直截了当地沿着任意一个主轴的纵向，以所需的精度移动。可以借助一个接触点，光栅以及诸如此类的物体容易地测量出所形成的线电极的倾斜度变化(以及线电极伸展的方向、长度)。与上述方法相比可以省去多个工作步骤。这样，就不再需要使用上述精确矫直的接触点或精确运转的基准球体，以及类似物。相反地，甚至于还可以把欲加工处理的工件边缘作为接触点(请见权利要求9)。
根据本发明方法的一个优选实施方案，至少有一个线材导板相对于有关机床轴横向地或者既在横向又与之平行移动，直至将该线电极引到测量部位上，将上述至少一个线材导板在这个位置上的数据作为第一个位置数据存储起来；并且至少有一个线材导板平行于有关机床轴移动，由此，和/或通过线材导板的附加平行移动，使线电极又离开测量部位；此外，两个线材导板横向地或者既在横向又平行于有关机器轴平行移动，直至该线电极又再次被引到测量部位上，由此可以将至少一个线材导板到达第二个位置上的数据确定为第二个位置数据。然后根据第一个和第二个位置数据以及两个线材导板中至少一个导板平行于有关机器轴移动之前和之后线材导导板平面的间距，以及在测量部位上的数据可以计算出在平行移动平面上线电极相对于有关机器轴的位置(见权利要求2)。
上述实施方案可以特别简单地测量出线电极倾斜度的变化，按照使用情况只需要线材导板进行3-8个直线运动步骤，下文将对此进一步详细说明。与此相反，在日本专利文献JP62-208826记载的方法中就需要15个如此的运动步骤。这样，电火花加工机床的工作程序的准备工作将明显地简化，并且大大地缩短了时间。实施该方法时只要相对一个移动方向(第3-4运动步骤)基本上就是以使线电极上垂直于移动方向的直线截面充分矫直。尤其是不会妨碍线电极沿着截面方向的偏倾。
还有一个优选的做法，其中至少要重复一个作为第二方法的方法步骤，该步骤中的移动方向与第一个步骤中的方向不平行(线性不相关的)或者使其与第一个方法步骤相组合(权利要求3)。
通常重复一次第二方法步骤，即可使线电极在第一线性不相干的移动方向上得到充分矫直。在这种情况下，通过继续重复还可以不断提高其精确度。
在一个优选实施方案中，两个线材导板中只有一个导板平行于有机器轴移动。另一个线材导板在测量部位上的位置数据将作为第一个或第二个位置数据被测定(权利要求4)。
按此方法，将能够尽可能大地减少运动步骤。同时使得用于计算线电极相对于主轴的倾斜偏差的费用也降低到最低限度。
最好用一个导电性构件的部分区域作为测量点，在实施本方法时向线电极施加电压，通过在线电极与导电性构件之间建立或解除电接触，就可以确定该线电极是到达测量部位，还是离开测量部位(见权利要求5)。按此方法，就可以简易并费用极少地建立本发明的测量部位。
在另一个优选实施方案中，上述的有关机器轴与第一个和/或第二个平行移动的方向相互垂直(见权利要求6)。
由此可以使线电极的矫直精确度达到最佳化。同时又可以使线电极相对于主轴的倾斜偏差的计算进一步得到简化。
最好把可用作测量部位的导电性构件的部分区域设计成直线型形状，或棱角型形状(见权利要求7)。
与别的几何形状相比，上述直线型形状将可以简化所需的计算。此外，这样的直线性边缘还可以容易得到更高的精确度。例如，它可以使细长的导线，如同所用的电极一样绷紧。按此方法，就需要使用一个独特的结构构件，以便能够经济地解决本发明要解决的问题。
最好使平行移动的方向分别与导电性构件的直线边缘相互垂直(见权利要求8)。
按此方法，可以避免线电极在矫直中的误差。否则在通过一个相对于线电极的移动方向斜置的导电体部分地补偿因联接作用点的平行移动而造成的线电极倾斜度的变化时就会出现上述误差。
在本发明方法的另一个优选实施方案中，把一个工件的边缘作为测量点(见权利要求9)。按此方法就不需要另加导体构件。这使得本发明的方法变得特别地经济。
最好使用一种测量部位，它是通过基本上呈环形的导电性构件的内边缘构成的，并通过线电极实施的(见权利要求11)。它具有如下的优点，即可以在导体构件上只用一个接触式测量仪表就可以根据本发明的方法，对例如两个相互垂直的移动方向进行测量。
下面将通过实施例并结合附图对本发明进行更详细说明，附图包括：
图1-4，是分别表示用于获取本发明所需测量数据的有关各步骤的示意图。
图5，是用于说明相关计算的示意图。
图6，是本发明所述导体构件的横截面图。
图7、8，是导体构件优选结构的俯视图。
图1，表示一个呈直线伸展的线电极10及位于其上方与下方的联接作用点12与14。该线电极10在X方向上相对于从下向上伸展的主轴Z倾斜，也就是说，如图所示，其上方联接作用点14比下方联接作用点12处于更右边的位置。因此，X方向自左向右伸展。该下方联接作用点12在Z方向上处于一个零高度H。而上方联接作用点14相应处于第一个高度H1上。下方联接作用点12在X方向上的开始位置用X表示。主轴Z与X方向是相互垂直的。
根据图1-4所描述的方法的目的在于使线电极10在X方向上平行于主轴Z进行矫直。为了达到这个目的要求在线电极上通有电压。为此，需要在X方向上，即在线电极10的右侧，以及在Z方向上的接触或触及高度HA上安置一个导电体16。触及高度HA在Z方向上是处于零高度H0与带一个高度H1之间。该导电体16的横截面具有尖端或成圆形尖端的构型(请参见图6)。它与X方向以及Z方向相垂直。如前所述，在本实例中线电极10是从主轴E向左移动，并因此向导电体16倾斜。在这种特定的情况下，还可以省略导电体16，并用一个工件的边缘18代替之，如在图1用箭头20表示。只要人们通常不采用一种特殊的导电体16，就必须在开始实施矫直方法以前，通过手工方式使线电极10向一个工件的边缘18倾斜，或者使机械坐标系统向工件的边缘倾斜。
图2表示了线电极10在X方向上向右移动的情况，图中用第一个移动箭头V1表示。其中该线电极10的倾斜度保持不变。在图2还可以用直线表示更多的移动位置，它们全都必须平行伸展。并用虚线22表示。一旦线电极10与导电体16之间出现电接触，上述移动V1就立即停止。此时，下方联接作用点12就处于Z方向上的第一个位置X1上，该位置X1的数据被测定并存储。诚然，也可以在移动过程中确定和存储各位置的有关数据。
图3表示将线电极10的上联接作用点14平行于主轴Z向上移动到一个新的高度H2上，图中用第二个移动箭头V2表示。在这种情况下，用作线电极10的导线部分的长度由第一个长度L1延长为第二个长度L2。如上所述，由于线电极10有可能只涉及到移动导线的部分区域，其中通过导向端头在两个联接作用点12，14或14′上移动。由于图3中的上方联接作用点14向上移动V2，使线电极10与导电体16之间的接触中断。因为下方联接作用点12仍保持在其原处，而且线电极10向导电体16倾斜的程度也因此减轻。但是这种作用只有当线电极首先向导电体16倾斜时才能达到。在一般情况下，当需要反方向的倾斜时，就必须附加地使线电极10从导电体16上离开并朝远离X轴的方向移动。因此，有可能控制好线电极10，使之只是需要时才实施上述附加的移动，或者用该移动V2来实现相对主轴的矫直。为了这个目的，可以测量在上方联接作用点14移动V2的过程中，其与导电体16的接触是否中断，而且只有当状态为不时，才提出一个附加的整个线电极10相对于X方向向左的移动。
图4描述了延长的线电极10重新保持向右的倾斜，同样在X方向上朝着导电体16移动，如图中用第三个移动箭头V3表示。这种移动也会由于与导电体16的电接触而立即终止。确定下方联接作用点12的这个新的位置X2并将其存储，且与其第一个位置X进行比较。只要该线电极10在实施方法的开始时已经进行了平行于主轴X的矫直，那么，上述下方联接作用点12的老位置与新位置X1、X2就会重合。只要如图所示该线电极10相对主轴Z产生偏倾，那么，在老的位置X1与新的位置X2之间就会有ΔX的间距并使之彼此分离。由此，可以从触及高度HA，以及上方联接作用点14，14′的第一个高度H1和第二个高度H2计算出在X方向上线电极10相对于主轴Z的倾斜偏移，这将在图5中作进一步评述。一旦算出上述偏移就可以通过两个联接作用点12，14或通过其中之一的联接作用点的相应的补偿偏移进行纠正。只要在与X方向相垂直的Y方向上实现完全的直线相截，那么该矫直方法在这个位置上就终止。否则就必须在与X方向不平行且最好是相垂直的Y方向上重复进行矫直。此外，还可以使用矩形或圆形的导电体16(请参见图7及8)。在这种情况下，只要一个用于测量线电极10与导电体16之间的电接触的测量仪器，就足以进行两个测量。
我们明显地看出，本说明书是从在一个固定的测量部位上移动的两个线材导板12，14出发的。当然它只是同各自的相对运动有关。同样地，本发明的方法也可以如此进行：即当上述测量部位运动时，也就相当于这两个线材导板或线电极作了一次平行位移。此外，还可以是只有两个线材导板中之一进行运动，而另一个线材导板不动。这种状况甚至也是通常的。仅仅为了使立体的描述成为可能，就要借助于直观的描述形成。这种计算完全适应于与其相当的运动。
图5描述了在一个方向上线电极10相对于主轴Z的倾斜偏移。其中概括了在图1-4中描述的所有移动步骤。其中要计算出误差距离或较正距离F。为此，必须使在第一个高度H1′和第二个高度H2′之间的上方联接作用点相对X方向，例如向左偏移。以便使线电极10在X方向上平行于主轴Z进行矫直。然而，在两个高度H1′，H2′之间的校正距离F的长度是固定的，这是因为上述的上方联接作用点14在实施本方法的过程中只是单独地沿着Z方向移动。
在这种情况下，下方联接作用点12的第一位置和第二位置X1、X2用直线距离X1′、X2′描述它们分别是由起始位置X0′测量的。总的直线距离G，位于工件边缘18的起始位置X0′和X位置之间。而且，它是由直线距离X1′、X2′和与线电极10的倾斜度相关的差额距离dX1′、dX2′所组成的，即
总的距离＝第一距离X1′+第一差额距离dX1′
＝第二距离X2′+第二差额距离dX2′
而且，第一距离X1′比第二距离X2′小，与此相应地，第一个差额距离dX1′比第二差额距离dX2′大。
当上方联接作用点14在Z方向上从第一高度向第二高度H1′，H2′转移时，那么在X方向上相对主轴Z的偏倾角度由第一个钝角Φ1变成第二个的锐角Φ2。根据定义可以计算出第一个角度Φ1的正切。
正切Φ1＝勾/股＝F/H1，
下述所用的缩写词表示了：
X，Y，Z 彼此互相垂直的轴线方向(Z是主轴)。
H0 表示零高度(即下方联接作用点12的高度)。
H1、H2 表示上方联接作用点14的第一个及第二个高度。
HA 触及高度(导电体16的接触点的高度)。
X0、X1、X2 表示下方联接作用点12的X位置。
ΔX 表示X2与X1之间的差额。
dX1、dX2 第一个及第二个差额距离。
G X1+dX1＝X2+dX2(总距离)。
Φ1、2 主轴方向X与线电极10的第一个及第二个空间
定向之间的夹角。
F 用于矫直线电极时的上方联接作用点14的校正
距离。
正切Φ1同时适用于对称原则，即：
正切Φ1＝dX1′/HA′，并由此得出FH1=dX1HA→dX1=FXHAH1]]>
同样地，也可以如上述方法得出第二个差额距离dX2′FH2=dX2HA→dX2=FXHAH2]]>
现在我们从较大的第一个差额距离dX1′中减去较小的第二个差额距离dX2′，并注意到上述差值等于由较大的第二距离X2′与较小的第一距离X1′之间形成的差值。因此我们可以求得校正距离F：dX1-dX2=FXHAH1-FXHAH1]]>dX1-dX2=F(HAH1-HAH2)]]>
X2-X1＝dX1-dX2X2-X1=F(HAH1-HAH2)]]>F=X2-X1(HAH1-HAH2)]]>
当工件代替下方的联接作用点在X方向上移动时，也可以使用这个公式。此时参数X1及X2将关系到测量部位16、18的位置。对于本发明的方法而言至关重要的只是位置的变化X2-X1。
前述的方法原则上可以应用于两个任意的主轴和每个任意的移动方向。当然最终的计算一般地说是昂贵的。对第二个校正距离的计算可以类似于第二个移动距离的计算进行。