CH681701A5

CH681701A5 -

Info

Publication number: CH681701A5
Application number: CH3009/90A
Authority: CH
Inventors: Masahiro Yamamoto; Takuji Magara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1993-05-14
Also published as: US5064984A; DE4029578C2; DE4029578A1; JPH03104517A

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinheit und insbesondere auf eine Stromversorgungseinheit für eine Funkenerosionsapparatur.

Die Fig. 1 zeigt ein Verdrahtungsschema eines Beispiels einer herkömmlichen Stromversorgungseinheit für eine Funkenerosionsapparatur. Mit Bezug auf diese Figur wird mit Bezugszeichen 1 eine erste DC-Stromversorgungsschaltung bezeichnet, welche ein erstes variables DC-Span-nungssignal erzeugt; mit 2 ein Zwischenelektrodenspalt, welcher zwischen einem zu bearbeitenden Werkstück und einer Elektrode gebildet wird; mit 3 ein erstes Schaltelement zum Schalten des DC-Spannungssignals, welches von der ersten DC-Stromversorgungsschaltung 1 zum Spalt 2 zugeführt wird; mit 4 ein erster Treiberkreis zum Treiben des ersten Schaltelementes 3; mit 5 ein strombegrenzender Widerstand zur Begrenzung eines Stromes, der von der ersten Schaltung 1 zum Spalt 2 fliesst. Die erste DC-Stromversorgungsschal-tung 1, das erste Schaltelement 3, der erste Treiberkreis 4 und der strombegrenzende Widerstand 5 bilden einen Hilfsschaltkreis. Mit dem Bezugszeichen 6 wird eine zweite DC-Stromversorgungsschaltung bezeichnet, welche ein zweites variables DC-Span-nungssignal erzeugt, welches höher ist als das erste variable DC-Spannungssignal; mit 7 wird ein zweites Schaltelement zur Schaltung des zweiten DC-Spannungssignals, mit 8 ein zweiter Treiberkreis zum Treiben des zweiten Schaltelementes 7 bezeichnet. Die zweite DC-Stromversorgungs-schaltung 6, das zweite Schaltelement 7 und der zweite Treiberkreis 8 bilden einen Hauptschaltkreis. Mit dem Bezugszeichen 9 wird ein Detektor zum Erfassen einer Spannung bezeichnet, welche über dem Zwischenelektrodenspalt 2 auftritt, um dadurch den Zustand des Spaltes zu erfassen. Im Ansprechen auf das Erfassungsresultat wirkt der Detektor 9 derart, dass er den ersten Treiberkreis 4 und den zweiten Treiberkreis 8 auf der Basis einer intern programmierten Reihenfolge steuert; mit 10 und 11 werden Dioden zur Verhinderung des umgekehrten Stromflusses bezeichnet.

Der Betrieb dieser Stromversorgungseinheit wird nachfolgend beschrieben. Wenn der erste Treiberkreis 4, welcher den Hilfsschaltkreis bildet, bewirkt, dass das erste Schaltelement 3 eingeschaltet wird, so wird das erste DC-Spannungssignal am Zwischenelektrodenspalt 2 über den strombegrenzenden Widerstand 5 und die Diode 10 angelegt.

Wie oben beschrieben wurde, erfasst der Detektor 9 die Spaltspannung über dem Zwischeneiektro-denspalt 2, so dass das Erfassungsresultat dem ersten Treiberkreis 4 und dem zweiten Treiberkreis 8 als Steuersignal zugeführt wird. Im spezielleren ist der Detektor 9 ausgelegt, um drei Typen von Spaltzuständen zu erfassen, um als Steuersignal zum ersten und zweiten Treiberkreis 4 und 8 ein intern programmiertes Reihenfolgensignal zuzuführen, welches entsprechend dem erfassten Typ der Zustände ausgewählt ist. Diese drei Typen von Spaltzuständen werden detailliert beschrieben.

Wenn der Spalt 2 in einem offenen Zustand als erstem Zustand ist, wird das erste Schaltelement 3 eingeschaltet, wie in Fig. 2 (a) gezeigt, um die Aus-gangsgrösse der ersten DC-Stromversorgung 1 an den Spalt 2 anzulegen. Da der Spalt 2 offengehalten wird, ist die durch den Detektor 9 erfasste Spannung gleich der Ausgangsspannung der ersten DC-Stromversorgungsschaltung 1, die, wie in Fig. 2 (c) gezeigt, zugeführt wird. Nach der Erfassung des ersten Zustandes steuert der Detektor 9 den ersten Treiberkreis 4 entsprechend einer vorprogrammierten Reihenfolge, um damit zu bewirken, dass das erste Schaltelement 3 seinen Durchlasszustand aufrechterhält.

Nach dem Auftreten einer Entladung am Spalt 2 fliesst ein in Fig. 2 (d) gezeigter Entladungsstrom, welcher durch den strombegrenzenden Widerstand 5 begrenzt ist, als Resultat des Spannungsabfalls am Spalt 2, wie in Fig. 2 (c) gezeigt ist. Nach Erfassung des Spannungsabfalls am Spalt 2 erfasst der Detektor 9, dass der zweite Zustand vorhanden ist, wobei als Folge davon eine vorbestimmte Reihenfolgensteuerung durchgeführt wird. Im spezielleren ist der Hilfsschaltkreis mit dem strombegrenzenden Widerstand 5 versehen, und daher wird ein genügender Entladungsstrombetrag am Durchfliessen gehindert. Als Folge davon beginnt der Detektor 9 nach Erfassen des zweiten Zustandes, den zweiten Treiberkreis 8 zu steuern, basierend auf der obenbeschriebenen Reihenfolgensteuerung, um dabei das zweite Schaltelement 7, wie in Fig. 2 (b) gezeigt, einzuschalten, so dass die Ausgangsgrösse der zweiten DC-Stromversorgungsschaltung 6 an den Spalt 2 angelegt wird. Danach fliesst ein grosser Strom durch den Spalt 2, wie in Fig. 2 (d) gezeigt, aus dem Grunde, dass die Ausgangsspannung der zweiten DC-Stromversorgungsschaltung 6 höher ist als diejenige der ersten DC-Stromversorgungsschaltung 1, und dass sich kein strombegrenzender Widerstand auf der Ausgangsseite der zweiten DC-Stromversorgungsschaltung 6 befindet. Als Folge davon ist es möglich, die Funkenerosionsbearbeitung mit einem maximalen Strom durchzuführen. Nach Erfassung des zweiten Zustandes steuert der Detektor 9 auch den ersten Treiberkreis 4, so dass das erste Schaltelement 3 mit einer Verzögerung von einer vorbestimmten Zeitspanne, wie in Fig. 2 (b) gezeigt, ausgeschaltet wird. Die Zeitdauer, während welcher das zweite Schaltelement 7 seinen Durchlasszustand aufrechterhält, entspricht einer Entladeperiode, welche durch eine vorbestimmte Reihenfolgensteuerung spezifiziert wird.

Mit der herkömmlichen so konstruierten Stromversorgungseinheit für eine elektrische Funkenerosionsapparatur kann nur ein Potential mit einer vorbestimmten Polarität zwischen dem Werkstück und der Elektrode angelegt werden. Dies verursacht nicht nur elektrolytische Korrosion und Elektrolyse, welche die Abnützung der zu bearbeitenden Oberfläche fördern, sondern auch den elektromagnetischen Effekt der von der Anwendung von Potentialen einer einzigen Polarität herührt, welcher die Magnetisierung fördert, worauf sich das Problem ergibt, dass zeitaufwendige Nachbehand-

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lungen nach der Bearbeitung und ähnliches erforderlich sind.

Im Hinblick auf die obenbeschriebenen Nachteile oder Schwierigkeiten, die bei der herkömmlichen Einheit auftreten, ist es eine Aufgabe der vorlie- 5 genden Erfindung, eine Stromversorgungseinheit zur Verwendung in einer Funkenerosionsapparatur zu schaffen, mit welcher verhindert wird, dass bei einem Werkstück elektrolytische Korrosion, Elektrolyse oder Magnetisierung während der Funken- 10 erosionsbearbeitung auftritt.

Diese Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfindung durch die Schaffung einer Stromversorgungseinheit für eine Funkenerosionsapparatur gelöst, welche ein AC-Pulserzeugungsmittel als ei- 15 ne Bearbeitungsstromversorgung für die Anlegung eines AC-Pulsspannungssignals zwischen einem Werkstück und einer Elektrode aufweist, wobei die Bearbeitungsstromversorgung eine zweifache AC-Stromversorgung ist. 20

Da durch die Stromversorgungseinheit für die Funkenerosion eine AC-Pulsstromversorgung zwischen dem Werkstück und der Elektrode als Bearbeitungsstromversorgung angelegt wird, ändert die Polarität der Bearbeitungsstromversorgung ab- 25 wechselnd. Als Resultat wird die zu bearbeitende Oberfläche nicht einem Potential nur für eine Spannungsrichtung ausgesetzt, wodurch verhindert wird, dass das Werkstück elektrolytisch korrodiert, elektrolysiert und magnetisiert wird. 30

Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Verdrahtungsschema einer herkömmli- 35 chen Stromversorgungseinheit für die Funkenerosion,

Fig. 2 eine Zeittafel mit den Wellenformen, wenn verschiedene Teile der Schaltung gemäss Fig. 1 betrieben werden, 40

Fig. 3 ein Verdrahtungsschema eines Ausführungsbeispieles einer Stromversorgungseinheit für die Funkenerosion und

Fig. 4 eine Zeittafel mit verschiedenen Wellenformen, wenn verschiedene Teile der Schaltung ge- 45 mäss Fig. 3 betrieben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. 50

Fig. 3 zeigt ein Verdrahtungsschema eines Ausführungsbeispieles einer Stromversorgungseinheit zur Verwendung in einer Funkenerosionsapparatur gemäss dieser Erfindung. Mit dem Bezugszeichen 1 wird eine erste DC-Stromversorgungsschaltung 55 bezeichnet, welche ein erstes variables DC-Span-nungssignal erzeugt; 2 ist ein Zwischenelektrodenspalt, der zwischen einem Werkstück und einer Elektrode gebildet wird; 3a-3d sind Schaltelemente, welche bewirken, dass das erste DC-Spannungs- 60 signal der ersten DC-Stromversorgungsschaltung 1 einer Schaltsteuerung unterzogen wird, um die AC-Pulsspannung zwischen den Spalt 2 anzulegen;

4a ist eine erste Treiberschaltung zum Treiben der Schaltelemente 3a-3d; 5 ist ein strombegrenzender 65

Widerstand zur Begrenzung des Stromes, der von der ersten DC-Stromversorgungsschaltung 1 fliesst. Die erste DC-Stromversorgungsschaltung 1, die Schaltelemente 3a-3d, die erste Treiberschaltung 4 und der strombegrenzende Widerstand 5 bilden einen Hilfsschaltstromkreis. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine zweite DC-Stromversorgungsschaltung, welche ein zweites variables DC-Spannungssignal liefern kann, das höher ist als das erste DC-Spannungssignal; 7a-7d bezeichnen Schaltelemente, welche bewirken, dass das zweite DC-Spannungssignal der zweiten DC-Stromversorgungsschaltung 6 einer Schaltsteuerung unterzogen wird, um die AC-Pulsspannung zwischen den Spalt 2 anzulegen; 8a bezeichnet eine zweite Treiberschaltung zum Treiben der Schaltelemente 7a-7d. Die zweite DC-Stromversorgungs-schaltung 6, die Schaltelemente 7a-7d und die zweite Treiberschaltung 8a bilden einen Hauptschaltungsstromkreis. Mit Bezugszeichen 9a wird ein Erfassungsstromkreis bezeichnet, welcher eine Spannung, die über den Zwischenelektrodenspalt 2 auftritt, in beiden Polaritäten erfasst, um dadurch die Spaltzustände zu ermitteln. Entsprechend dem Resultat der Erfassung funktioniert die Erfas-sungsschaitung 9a so, um den ersten Treiberkreis 4a und den zweiten Treiberkreis 8a, basierend auf einer intern programmierten Reihenfolge zu steuern; mit 10 und 11 werden Dioden zum Kontrollieren und Verhindern des umgekehrten Stromflusses bezeichnet.

Der Betrieb dieser Stromversorgungseinheit wird nachfolgend beschrieben. Ein DC-Ausgangs-signal der ersten DC-Stromversorgungsschaltung

1 wird in ein AC-Pulssignal umgewandelt, indem veranlasst wird, dass die erste Treiberschaltung 4 die Schaitelemente 3a-3d in der folgenden Weise treibt und das so umgesetzte AC-Pulssignal an den Spalt

2 angelegt wird. D.h., die Schaltelemente 3a und 3b werden simultan eingeschaltet, damit die Ausgangs-grösse der ersten DC-Stromversorgungsschaltung 1 an den Spalt 2 angelegt werden kann. Die Spannung am Spalt 2 zu dieser Zeit ist positiv, wie die erste Hälfte des offenen Zustandes in Fig. 4(a) zeigt. Dann werden nach Abschalten der Schaltelemente 3a und 3b die Schaltelemente 3c und 3d der Reihe nach eingeschaltet. Als Resultat wird eine Spannung, deren Polarität entgegengesetzt der vorhergehenden Spannung ist, über dem Spalt 2 angelegt. Die Spannung ist in diesem Falle daher negativ, wie die letztere Hälfte des offenen Zustandes in Fig. 4(a) zeigt.

Dementsprechend, wie ein Paar von Schaltelementen 3a und 3b und ein Paar von Schaltelementen 3c und 3d des Hiifsschaltkreises abwechselnd durch die erste DC-Stromversorgungsschaltung 1 getrieben werden, wird die AC-Pulsspannung, wie durch den offenen Zustand in Fig. 4(a) gezeigt, an den Zwischenelektrodenspalt 2 angelegt. Die so an den Spalt 2 angelegte AC-Pulsspannung wird durch den Detektor 9 ermittelt, welcher beurteilt, ob eine Entladung erfolgt ist oder nicht. Der Detektor 9 erzeugt ein Entladungserfassungs-Hemmungssignal A zur Hemmung der Erfassung der Entladung, um einen irrtümlichen Betrieb in der Phase zu verhin-

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dem, während welcher die ermittelte Spannung, wie in Fig. 4(c) gezeigt, umgekehrt wird.

Wenn der Detektor 9 das Auftreten einer Entladung am Spalt 2 erfasst, liefert er ein in Fig. 4(e) gezeigtes Treibersignal C zum zweiten Treiberkreis 8a, welcher der Reihe nach vom ersten Treiberkreis 4a ein Poiaritätsbeurteilungssignal B empfängt zur Anzeige der Richtung, in welcher die Entladung, wie in Fig. 4(d) gezeigt, erfolgt. Von diesen zwei Signaltypen treibt der zweite Treiberkreis 8a selektiv die Schaltelemente 7a-7d, so dass die DC-Spannung derselben Polarität wie diejenige, die durch den ersten Treiberkreis 4a zugeführt wird, angelegt wird. Daher wird, wie in Fig. 4(g) gezeigt, eine positive Spannung angelegt, währenddem der erste Treiberkreis 4a eine positive Spannung am Spalt 2 anlegt, wogegen eine negative Spannung angelegt wird, währenddem der erste Treiberkreis 4a eine negative Spannung am Spalt 2 anlegt. Simultan mit dem Start des zweiten Treiberkreises 8a wird der erste Treiberkreis 4a gestoppt.

Da das Treiben des zweiten Treiberkreises 8a bewirkt, dass die zweite DC-Stromversorgungsschal-tung 6 mit dem Spalt 2 verbunden wird, kann ein grosser Strom fliessen. Daher kann ein Entladungszustand, wie in Fig. 4 gezeigt, erhalten werden, indem gewährt wird, dass ein grosser Strom, der nicht durch die erste DC-Stromversorgungsschaltung erhalten werden kann, durch den Spalt 2 fliesst. Er ist so angeordnet, dass der erste Treiberkreis 4a getrieben wird, nachdem die Stromzuführung durch den zweiten Treiberkreis 8a beendet wurde.

Da kein Strom über den notwendigen hinaus in einem in Fig. 4 gezeigten Kurzschaltungszustand fliessen kann, fliesst ein kleiner, in Fig. 4(b) gezeigter Strom durch den Spalt, indem beide, die positive und negative DC-Spannungen nur für eine kurze Periode, wie in Fig. 4(a) gezeigt, angelegt werden.

Die Stromversorgungseinheit für eine Funkenerosionsapparatur, die wie oben beschrieben konstruiert wird, produziert konstant einen entweder positiven oder negativen Spannungspuls, welcher an den Spalt angelegt wird. D.h., dass die angelegte Spannung als Ganzes ein AC-Puls ist, der nicht nur zu verhindern hilft, dass das Werkstück infolge elektrolytischer Korrosion und Elektrolyse beschädigt wird, sondern ebenfalls verhindert, dass das Werkstück infolge des elektromagnetischen Effektes magnetisiert wird.

Obschon im obenerwähnten Ausführungsbeispiel die Funkenerosion mit der AC-Pulsspannung ausgeführt wird, welche durch die abwechselnde Betätigung des Paares von Schaltelementen 3a und 3b und des Paares von Schaltelementen 3c und 3d erzeugt wird, versteht es sich von selbst, dass die Funkenerosion im gleichen Betrieb wie die herkömmliche Stromzuführungseinheit, d.h. mit einer DC-Pulsstromversorgung nur für eine Spannungsrichtung durch Treiben nur eines der Paare durchgeführt werden kann.

Wie oben beschrieben, ermöglicht die Stromversorgungseinheit für eine Funkenerosionsapparatur gemäss der vorliegenden Erfindung, dass Funkenerosion durchgeführt werden kann, währenddem ein AC-Puls an den Spalt angelegt wird, wobei auch ein grösserer Strom fliessen kann, wenn die elektrische Entladung im Spalt beginnt. Es werden Vorteile erzielt, indem die elektrolytische Korrosion oder Elektrolyse verhindert werden, ohne die Funkenerosionsgeschwindigkeit zu reduzieren, wobei auch die Magnetisierung des Werkstückes verhindert wird.

Claims

Patentansprüche

1. Stromversorgungseinheit für eine Funkenerosionsapparatur, gekennzeichnet durch ein erstes Mittel zur Zuführung eines variablen Gleichspannungssignals; einen Hilfsschaltkreis zur Schaltung der variablen Gleichspannung, um ein Wechsel-spannungspulssignal zu erzeugen, welches an einen Zwischenelektrodenspalt zwischen einem zu bearbeitenden Werkstück und einer Elektrode angelegt wird; ein zweites Mittel zur Erzeugung einer Spannung, die höher ist als das durch das erste Mittel erzeugte Gleichspannungssignal; einen Hauptschaltkreis zur Schaltung eines Ausganges des zweiten Mittels, um ein Haupt-Wechselspan-nungspulssignal zu erzeugen, welches an den Zwischenelektrodenspalt angelegt wird, wobei der Hauptschaltkreis ein Leistungsvermögen zur Zuführung eines Spitzenstromes aufweist, das höher als dasjenige des Hilfsschaltkreises ist; und einen Detektor zur Erfassung, ob eine Entladung am Zwischenelektrodenspalt erfolgt, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne vergangen ist, nachdem das durch den Hilfsschaltkreis erzeugte Wechsel-Spannungspulssignal an den Zwischenelektrodenspalt angelegt wird, wobei der Hauptschaltkreis, basierend auf einer Ausgangsgrösse des Detektors und einer Steuerausgangsgrösse vom Hilfsschaltkreis gesteuert wird.

2. Stromversorgungseinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerausgangsgrösse des Hilfsschaltkreises eine Richtung des Auftretens einer Entladung am Zwischenelektrodenspalt darstellt.

3. Stromversorgungseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel das variable Gleichspannungssignal durch einen strombegrenzenden- Widerstand zum Zwischenelektrodenspalt zuführt.

4. Stromversorgungseinheit nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor das Auftreten der Entladung bei beiden Polaritäten des Wechselspannungssignals erfasst.

5. Stromversorgungseinheit nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor so gesteuert ist, dass die Erfassung des Auftretens der Entladung während einer Periode, in welcher die Polarität des Wechselspannungssignals umgekehrt wird, gehemmt wird.

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