CH686415A5

CH686415A5 - Elektrischer Funkenerosionsapparat.

Info

Publication number: CH686415A5
Application number: CH392392A
Authority: CH
Inventors: Tatsushi Sato; Yoshihito Imai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1996-03-29
Also published as: JP2988086B2; DE4243922A1; US5380975A; DE4243922C2; JPH05169317A

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Funkenerosionsapparat und insbesondere auf einen elektrischen Funkenerosionsappara-tetyp, in welchem die elektrische Kraft für die Funkenerosion in Kondensatoren akkumuliert werden, um die elektrische Funkenerosion durchzuführen.

Fig. 1 zeigt ein Stromkreisdiagramm, das die Konstruktion eines Beispiels eines konventionellen elektrischen Funktionserosionsapparates des La-dungsspeichertypes zeigt. In der Figur zeigt das Bezugszeichen 1 eine Ladungseinheit für die Ladung eines Kondenstors 3 durch einen Ladungswiderstand 3, für die Begrenzung des Ladungsstromes. Die Bezugszeichen 5 und 6 bezeichnen eine Bearbeitungselektrode, bzw. ein zu bearbeitendes Werkstück.

Ein Betriebsweise des Apparates wird nachstehend beschrieben. Im ursprünglichen Zustand besitzt der Kondensator 3 keine elektrischen Ladungen und ein Bearbeitungszwischenraum wird zwischen der Bearbeitungselektrode 5 und dem Werkstück 6 gebildet, wobei die gegenüberliegenden Seiten in freiem Zustand sind. Zuerst fiiesst der Strom von der Ladungseinheit 1 in den Kondensator 3 durch den Ladungswiderstand 2, damit der Kondensator 3 geladen wird. Mit der Zunahme der Ladung des Kondensators 3 wird eine Spannung im Kondensator 3 aufgebaut und die Spannung wird an den Bearbeitungszwischenraum angelegt. Dann wird mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit die Entladung induziert. Während der Entladung wird die elektrische Energie, die im Kondensator 3 gespeichert ist, dem Bearbeitungszwischenraum über den Entladungsstromkreis zugeführt, wobei die elektrische Funkenerosion stattfindet.

Bei konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparaten dieses Typs, welche wie oben beschrieben funktionieren, bestehen die nachstehend angegebenen Probleme.

Da in erster Linie die Wahrscheinlichkeit der Entladung abhängig ist, von der an den Bearbeitungszwischenraum angelegten Spannung, vaiiert die Bearbeitungsenergie für jede Entladung, was dazu führt, dass die Entladungsspur, welche auf der bearbeiteten Oberfläche zurückbleibt, ebenfalls variert. Im allgemeinen wird in der Funkenerosion die Oberflächenrauheit durch die Grösse der grössten Entladungsspur bestimmt. Andernseits wird die Effizienz der Entladung in einem grösseren Ausmass beeinträchtigt, wenn die Grösse einer Entladungsspur verkleinert wird. Unter den oben erwähnten Umständen, wo die Grösse einer Entladungsspur variert, wird demzufolge die Bearbeitung unter Bildung von Bearbeitungsspuren durchgeführt, welche sehr viel kleiner sind als ein Kriterium, welches in Anbetracht einer erforderlichen Oberflächenrauheit gesetzt wird. Demzufolge führt dies zu einer Verminderung der Bearbeitungsgeschwindigkeit.

Die Ladungsgeschwindigkeit des Kondensators 3 wird durch die Zeitkonstante bestimmt, welche durch den Widerstand des Ladungswiderstandes 2 und die Kapazität des Kondensators 3 bestimmt wird. Um die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, muss im allgemeinen die Frequenz der Entladung erhöht werden und der Kondensator muss schnell geladen werden. Wenn der Widerstand des Ladungswiderstands nieder ist und die Ladungszeitkonstante klein vorgegeben wird um die Ladungsgeschwindigkeit zu erhöhen, fiiesst jedoch eine grosse Strommenge von der Ladungseinheit 1 vor der Beendigung der Entladung in den Kondensator 3. Dies bewirkt, dass ein Strom direkt von der Ladungseinheit 1 in den Bearbeitungszwischenraum fiiesst, so dass eine ständige Bogenentladung induziert wird, was die zu bearbeitende Oberfläche beschädigt. Der Widerstand des Ladungskondensators 2 kann demzufolge nicht so hoch sein, wobei das Problem entsteht, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht verbessert werden kann.

Da überdies der Bearbeitungsstromkreis, welcher durch den Kondensator 3 und den Bearbeitungszwischenraum zusammengesetzt ist, eine sehr niedrige Impedanz besitzt, werden elektrische Ladungen, die einmal im Kondensator 3 gespeichert sind, während einer sehr kurzen Zeitdauer entladen, so dass die Wellenform des Entladungsstromkreise abrupt geändert wird. Je steiler im allgemeinen die Wellenform eines Entladungsstroms ist (insbesondere sein ansteigender Teil), umso grösser wird die Abnutzung der Elektrode. Um demzufolge die Abnutzung der Elektrode zu reduzieren, war es erforderlich, dass die Wellenform des Entladungsstroms gemässigt wurde. Zu diesem Zweck wurde eine Gegenmessung vorgeschlagen, in welcher die Entladungszeitkonstante vergrössert wurde, beispielsweise durch Verbinden eines Induktionselementes im Entladungsstromkreis. Um jedoch eine anhaltende Bogenentladung zu vermeiden, ist es erforderlich, dass die Ladungzeitkonstante genügend grösser vorgegeben wird als die Entladungszeitkonstante. Wenn demzufolge die Entladungszeitkonstante gross vorgegeben wird, wird die Entladungsfrequenz vermindert. Es besteht demzufolge insofern ein Problem, dass es schwierig ist, die Elektrodenabnützung zu reduzieren und gleichzeitig die Bearbeitungsgeschwindigkeit auf einem praktischen Niveau zu halten.

Als Lösung der Probleme, die im Zusammenhang mit solchen konventionellen Funkenerosionsapparaten des Ladungsspeichertyps auftreten, wurde vorgeschlagen, eine Vielzahl von Ladungs- und Entladungsstromkreisen vorzusehen, von welchen jede einen Ladungsschalter und einen Entladungsschalter aufweist, wie sie beispielsweise in der publizierten ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. sho-50-101 997 beschrieben ist. Der Einfachheit halber wird nachstehend bei der Diskussion eines solchen Bearbeitungsapparates auf einen elektrischen Funkenerosionsapparat des Kondensatorsschalttyps Bezug genommen.

Fig. 2 ist ein Stromkreisdiagramm, welches die Konstruktion eines konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparates des Kondensatorschalttyps darstellt. In Fig. 2 sind die Stromkreiskomponenten die gleichen oder entsprechende wie diejenigen des konventionellen Funkenerosionsapparates gemäss Fig. 1 und besitzen die gleichen

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Bezugszeichen, demzufolge wird auf ihre Beschriebung verzichtet.

In Fig. 2 bezeichnen die Bezugszeichen 1-1 und 1-2 eine erste Ladungseinheit, bzw. eine zweite Ladungseinheit; 2-1 ein erster Ladungswiderstand; 2-2 ein zweiter Ladungswiderstand; 3-1 ein erster Kondensator; 3-2 ein zweiter Kondensator; 4-1 ein erster Entladungsschalter; 4-2 ein zweiter Entladungsschalter; 13 ein Stromkreis zur Steuerung des Ladungsschalters; 14-1 eine erste Zener-Diode; 14-2 eine zweite Zeneriode; 15-1 ein erster Ladungsschalter; und 15-2 ein zweiter Ladungsschalter.

Nachstehend wird der Betrieb des konventionellen Apparates gemäss Fig. 2 beschrieben.

In einem Anfangszustand (unmittelbar nach einer vorhergehenden Entladung) speichert der zweite Kondensator 3-2 keine elektrischen Ladungen wegen der vorhergehenden Entladung. In diesem Fall wird der zweite Ladungsschalter 15-2 in einem Aus-Zustand gehalten, während der erste Ladungsschalter 15-2 in einem Ein-Zustand gehalten wird, damit der erste Kondensator 3-1 durch das erste Ladungsgerät 1-1 geladen wird. Die Grösse der elektrischen Ladung, welche im ersten Kondensator 3-1 vorhanden ist, hängt von der Periode ab, welche abgelaufen ist, nachdem der erste Ladungsschalter 15-1 eingeschaltet wurde. Mit der Zunahme der Ladungsmenge des ersten Kondensators 3-1 erscheint eine Spannung an den Endstücken. Wenn diese Spannung eine Zener-Spannung der ersten Zener-Diode 14-1 überschreitet, wird die erste Zener-Diode 14-1 leitend gemacht und der erste Entladungsschalter 4-1 wird dann eingeschaltet, um den ersten Kondensator 3-1 mit dem Bearbeitungszwischenraum zu verbinden. Gleichzeitig steuert das Steuersignal des Ladungsschalters, welches durch den Stromkreis 13 generiert wird, den zweiten Ladungsschalter 15-2, damit er eingeschaltet wird.

Nach einer Weile wird die Entladung im Bearbeitungszwischenraum induziert und die elektrischen Ladungen werden im ersten Kondensator 3-1 konsumiert und die erste Zener-Diode 14-1 wird nicht leitend gemacht. Gleichzeitig steuert der Ladungsschalter-Steuersignalstromkreis 13 den ersten Ladungsschalter 15-1 zum Ausschalten. Während dieser Zeitdauer bleibt der zweite Ladungsschalter 15-2 ein und demzufolge wird der zweite Kondensator 3-2 durch die zweite Ladungseinheit 1-2 geladen. Die Menge der elektrischen Entladungen, welche im zweiten Kondensator 3-2 gespeichert sind, hängt von der Periode ab, welche nach dem Einschalten des zweiten Ladungsschalters 15-2 verstrichen ist. Mit der Zunahme des Ladungsgrades des zweiten Kondensators 3-2 wird eine Spannung an den Endstücken aufgebaut. Wenn diese Spannung die Zener-Spannung überschreitet, wird die zweite Zener-Diode 14-2 leitend gemacht und der zweite Entladungsschalter 4-2 wird in Betrieb gesetzt um den zweiten Kondensator 3-2 mit dem Bearbeitungszwischenraum zu verbinden. Gleichzeitig steuert der Ladungsschalter den signalgenerierenden Stromkreis 13, und schaltet den ersten Ladungsschalter 15-1 ein. Nach einer Weile wird eine zweite Entladung im Bearbeitungszwischenraum induziert und die elektrischen Ladungen werden im zweiten Kondensator 3-2 konsumiert und die zweite Zener-Di-ode 14-2 wird nicht leitend gemacht. Gleichzeitig steuert der Signalstromkreis 13 für die Ladungsschaltersteuerung den zweiten Ladungsschalter 15-2 um diesen auszuschalten. Der Zustand des Apparates wird in seinen ursprünglichen Zustand zurückgesetzt. Bei der Wiederholung des oben genannten Betriebes wird demzufolge die elektrische Funkenerosion fortgesetzt.

Bei konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparaten des Kondensatorschalttypes, die in der oben genannten Art arbeiten, wird die Funkenerosion durch einen Kondensator durchgeführt, während der andere Kondensator geladen wird. Es kann demzufolge erwartet werden, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit in einem gewissen Ausmass erhöht werden kann. Da jedoch die Entladung mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit induziert wird, kann es in einem ungünstigen Fall vorkommen, dass die Spannung, welche zwischen den Endstük-ken des einen Kondensators auftritt, die Zener-Spannung überschreitet, bevor die elektrischen Ladungen des anderen Kondensators vollständig entladen sind. Wenn die Entladung zu diesem Zeitpunkt induziert wird, folgt die Entladung der elektrischen Ladungen des anderen Kondensators derjenigen der elektrischen Ladungen des einen Kondensators. Als Resultat wird eine unerwartet grosse Entladungsspur auf der Oberfläche des Werkstückes gebildet, wobei die bearbeitete Oberfläche beschädigt wird. Überdies ist die Elektrodenabnützung gross, in ähnlicher Weise wie bei einem konventionellen Funkenerosionsapparates des Ladungsspeichertyps.

Wenn die Ladungsschalter langsam arbeiten, fiiesst ein Ladungsstrom von der Gleichstromquelle während der Entladung direkt in den Bearbeitungszwischenraum. Dies bewirkt, dass die bearbeitete Oberfläche beschädigt wird. Demzufolge ist es erforderlich, einen Ladungsschalter zu verwenden, welcher in einer hohen Geschwindigkeit arbeitet, wobei das Problem verursacht wird, dass der Apparat teuer wird.

Wie oben beschrieben ist mit den konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparaten das Problem verbunden, dass die Beartoeitungsgeschwin-digkeit nicht erhöht werden kann und dass die Abnützung der Elektroden gross ist. Zusätzlich besteht das Problem, dass eine unerwartet grosse Entladungsspur auf der Oberfläche eines Werkstückes gebildet wird, so dass die bearbeitete Oberfläche beschädigt wird. Weiter besteht ein Problem darin, dass die Verwendung eines Ladungsschalters, welcher in einer hohen Geschwindigkeit arbeitet, den Apparat verteuert.

In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die oben genannten Probleme und Schwierigkeiten, welche mit den konventionellen Apparaten verbunden sind, zu lösen. Demzufolge ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Funkenerosionsapparat zur Verfügung zu stellen, in welchem die Entladung mit einer konstanten elektrischen Energie gebildet wird, die Entladungsfrequenz er5

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höht werden kann, ohne eine Bogenentladung zu bewirken, die Wellenform des Entladungsstroms gemässigt ist, ein langsamer Schalter verwendet werden kann, die Bearbeitungsgeschwindigkeit hoch ist, die bearbeitete Oberfläche nicht beschädigt wird, die Elektrodenabnützung klein ist und der Apparat kostengünstig ist.

Die obigen und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden erreicht durch einen elektrischen Funkenerosionsapparat, welcher eine Vielzahl von Widerständen besitzt, welche parallel mit einem Bearbeitungszwischenraum verbunden sind, welcher durch eine Bearbeitungselektrode und ein Werkstück gebildet wird, wobei die genannte Bearbeitungselektrode und das genannte Werkstück einander gegenüberliegen, ein Ladungsmittel für die Ladung der genannten Kondensatoren, Ladungswiderstände in einem Ladungsstromkreis vorliegen, welcher sich zwischen dem genannten Ladungsmittel und der genannten Vielzahl von Kondensatoren befindet, Schalter, die alle in Serie mit einem Entladungsstromkreis verbunden sind, der genannte Entladungsstromkreis zwischen der genannten Vielzahl von Kondensatoren und dem genannten Bearbeitungszwischenraum verbunden ist, und ein erstes Steuermittel für die aufeinander folgende Ein/AusOperation der genannten Schalter.

Erfindungsgemäss wird ein genügend geladener Kondensator mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden, um eine Entladung zu erzeugen. Als Resultat wird eine Bearbeitung bewirkt und es werden Entladungsspuren gleicher Grösse gebildet. Eine Vielzahl von Kondensatoren wird überdies so geschaltet, dass sie mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden sind und ihre Entladungsfrequenz wird so gross gehalten, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird.

Erfindungsgemäss wird das Induktionselement im Entladungsstromkreis eingebaut, damit die Elektrodenabnützung verbessert wird. Eine ständige Bogenentladung wegen der Verbindung des Induktionselementes wird vermieden, indem die Ladungszeitkonstante genügend gross eingestellt wird, damit die Kondensatoren langsam geladen werden. Überdies wird eine Vielzahl von Kondensatoren so geschaltet, dass sie mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden sind, damit die scheinbare Ladungszeitkonstante klein wird, wobei die Verringerung der Verarbeitungszeit vermieden wird, was durch eine grosse Ladungszeitkonstante bewirkt werden kann.

Erfindungsgemäss wird mindestens ein Induktivitätselement parallel mit einem Induktivitätselement verbunden, welches mit dem Entladungsstromkreis verbunden ist, damit die Induktivitätselemente in Übereinstimmung mit der Kapazität der verwendeten Kondensatoren zweckmässig ausgewählt werden und der gewünschte Bearbeitungszustand erzielt wird, wobei die Bearbeitung auf effiziente Weise durchgeführt werden kann.

Erfindungsgemäss wird ein Strom, welcher von einem Kondensator zu einem anderen Kondensator durch ein Gleichrichtelement blockiert, damit eine langsame Ausschaltoperation des entsprechenden Schalters nicht zu einer Verminderung der Frequenz der Entladung führt, wobei der Apparat ein konstengünstiger Niedergeschwindigkeitsschalter verwenden kann.

Die beiliegenden Zeichnungen stellen einen Bestandteil der Beschreibung dar und erläutern die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Sie dienen zusammen mit der obigen allgemeinen Beschreibung und der nachstehenden Spezialbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den beiliegenden Zeichnungen wird in

Fig. 1 ein Stromkreisdiagramm dargestellt, welches die Konstruktion eines konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparates darstellt, welcher Ladungs- und Entladungseinheiten besitzt;

Fig. 2 ebenfalls ein Strokreisdiagramm dargestellt, welches eine Konstruktion eines konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparates mit La-dungs- und Entladungseinheiten darstellt;

Fig. 3 ein Stromkreisdiagramm darstellt, welches die Konstruktion eines elektrischen Funkenerosions-appartes gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 4 ein Stromkreisdiagramm darstellt, welches die Konstruktion eines elektrischen Funkenerosionsapparates gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ein Stromkreisdiagramm zeigt, welches die Konstruktion eines elektrischen Funkenerosionsapparates gemäss einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 6 ein Stromkreisdiagramm darstellt, welches die Konstruktion eines elektrischen Funkenerosionsapparates gemäss einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und

Fig. 7 ein Stromkreisdiagramm darstellt, welches die Konstruktion eines elektrischen Funkenerosionsapparates gemäss einer achten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist ein Diagramm, welches die Konstruktion eines elektrischen Funkenerosionsapparates, der eine Ausführungsform der Erfindung ist, zeigt. In der Fig. sind die Komponenten die gleichen oder entsprechende wie diejenigen, welche im konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparat des Ladungsspeichertyps gemäss Fig. 1 und im konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparat des Kondensatorschalttypes gemäss Fig. 2 verwendet werden und sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, weshalb ihre Beschreibung ausgelassen wird.

In Fig. 3 bedeutet das Bezugszeichen 2-1 einen ersten Ladungswiderstand; 2-2 einen zweiten Ladungswiderstand; 2-N einen N-ten Ladungswiderstand; 3-1 einen ersten Kondensator; 3-2 einen zweiten Kondensator; 3-N einen N-ten Kondensator; 4-1 einen ersten Entladungsschalter; 4-2 einen zweiten Entladungsschalter; 4-N einen N-ten Entladungsschalter; und 7 ein Steuergerät für die Steuerung der Entladungsschalter 4.

Im folgenden wird der Betrieb des Apparates gemäss Fig. 3 beschrieben.

Es wird angenommen, dass die gesamte Anzahl

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der verbundenen Kondensatoren 3 N ist und die entsprechenden Kondensatoren 3 und die Schalter 4, welche in Serie verbunden sind, mit den Nummern 1 bis N bezeichnet sind. Wenn der l-te Schalter 4-I eingeschaltet wird, kann der l-te Kondensator 3-I mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden werden. Im ursprünglichen Zustand (unmittelbar nach der vorhergehenden Entladung), wird nur der erste Schalter 4-1 eingeschaltet und der erste Kondensator 3-1 speichert keine elektrische Ladungen. Die verbleibenden Schalter 4-2 bis 4-N, die vom ersten Schalter 4-1 verschieden sind, werden ausgeschaltet und die Kondensatoren 3-2 bis 3-N, die in Serie mit diesen Schaltern verbunden sind, speichern elektrische Ladungen. Die Menge der elektrischen Ladungen, die in jedem der Kondensatoren gespeichert ist, hängt von der Periode ab, welche verstrichen ist, nachdem der entsprechende Schalter ausgeschaltet wurde. Die Steuervorrichtung 7 steuert den ersten Schalter zum Ausschalten. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer steuert die Steuervorrichtung 7 den ersten Schalter 4-1 zum Ausschalten und dann (wenn nötig nach einer gewissen Pause) wird der zweite Schalter 4-2 ausgeschaltet. Nach einer Weile wird die Entladung induziert und die elektrischen Ladungen im zweiten Kondensator 3-2 werden für die Bearbeitung konsumiert. In gleicher Weise wiederholt die Kontrollvorrichtung 7 den Betrieb, in welchem der l-te Schalter 4-I ausgeschaltet wird und dann (wenn nötig nach einer gewissen Pause) der (1+1 )te Schalter 4-1+1 eingeschaltet wird und dieser Zustand eine Weile aufrecht erhalten wird. Nachdem der N-te Schalter 4-N ausgeschaltet ist, wird der erste Schalter 4-1 eingeschaltet, dann werden die elektrischen Ladungen im ersten Kondensator 3-1 entladen und der Zustand des Apparates wird wiederum in den ursprünglichen Zustand zurückgesetzt.

Im obigen Verfahren wird der Zeitablauf des Schaltens der Schalter 4 in solcher Weise stattfinden, dass der Kondensator 3 mit dem Entladungszwischenraum verbunden wird, nachdem der Kondensator 3 genügend aufgeladen wurde. Z.B. werden die Kondensatoren 3 durch das Steuermittel 7 gesteuert, damit die Kondensatoren 3 nacheinander mit dem Bearbeitungszwischenraum in einem Zeitintervall, das gleich oder grösser als dreimal die Ladungszeitkonstante ist, verbunden. Als Resultat kann immer eine Entladung mit einer festgelegten Energiemenge stattfinden, wobei die Bearbeitung effizient durchgeführt werden kann. Da die Ladung jedes Kondensators unter einer grossen Zeitkonstante ohne Verminderung der Entladungsfrequenz durchgeführt werden kann, wird die bearbeitete Oberfläche nicht beschädigt, sogar wenn verhältnismässig langsame Schalter verwendet werden. Sogar wenn eine Ladung nicht während einem Ei-nustand eines Schalters im oben genahnten Verfahren induziert wird, wird die bearbeitete Oberfläche nicht beschädigt, da die Vielzahl der Kondensatoren im Gegensatz zum konventionellen Apparat nicht simultan mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden sind.

Fig. 4 ist ein Diagramm, welches die Konstruktion eines elektrischen Funkenerosionsapparates,

welcher eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist, zeigt. Die Komponenten, sind die gleichen oder entsprechende wie diejenigen der ersten Ausführungsform und sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, weshalb ihre Beschreibung nicht wiederholt wird.

In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 8 ein Induktivitätselement.

Die Arbeitsweise des Apparates wird beschrieben. Der Ein/Aus-Betrieb der Schalter und die La-dungs- und Entladungssequenz der Kondensatoren sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsform darin, dass das Induktivitätselement 8 mit dem Entladungsstromkreis in der Weise verbunden ist, dass der Entladungsstrom graduell zunimmt. Demzufolge wird die Wellenform des Entladungsstroms gemässigt, damit eine unerwünschte Abnützung der Elektrode vermieden wird. Das Induktivitätselement 8 im Entladungsstromkreis erhöht die Entladungszeitkonstante. In einem konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparat des Ladungsspeichertyps kann diese erhöhte Entladungszeitkonstante eine dauernde Bogenentladung induzieren. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine genügend grosse Ladungzeitkonstante vorgegeben, da wegen einem grossen Ladungswiderstand keine dauernde Bogenentladung gebildet werden kann. Diese grosse Ladungszeitkonstante vermindert die Entladungsfrequenz. In einem konventionellen elektrischen Funkenerosionsapparat des Ladungsspeichertyps kann diese verminderte Entladungsfrequenz eine verminderte Bearbeitungsgeschwindigkeit verursachen. Im Gegensatz dazu wird in dieser Ausführungsform die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht vermindert, da eine genügend grosse Anzahl von Kondensatoren 3 und Schaltern 4 parallel mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden sind und die geladenen Kondensatoren 3 sequenziell mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden sind. D.h., in diesem Beispiel kann die Elektrodenabnützung verbessert werden, ohne dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit vermindert wird und die bearbeitete Oberfläche beschädigt wird.

Fig. 5 ist ein Stromkreisdiagramm, welches die Konstruktion eines elektrischen Funkenerosionsapparates zeigt, welcher eine dritte Ausführungsform der Erfindung darstellt. Diese, von den Induktivitätselementen 8-1 bis 8-M verschiedenen Komponenten, ein Selektionsschalter 9 für die selektrive parallele Verbindung eines oder mehrer Induktivitätselemente 8 und ein Schaltersteuergerät 10 für die Steuerung der Auswahlschalter 9 sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen in Fig. 4. Nachstehend wird der Betrieb des Apparates gemäss Fig. 5 beschrieben, welcher im wesentlichen gleich ist wie derjenige von Fig. 4. In dieser Ausführungsform ist ein paralleler Stromkreis einer Vielzahl von Induktivitätselementen 8-1 bis 8-M in Serie mit dem Entladungsstromkreis angeordnet. Ein paralleler Stromkreis, einschliesslich einer oder mehrerer der Induktivitätselemente ist in Serie mit dem Entladungsstromkreis durch den Selekkionsschalter 9 verbunden, welcher durch das Schaltsteuergerät 10

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gesteuert wird. Demzufolge kann ein zweckmässiges Induktivitätselement, welches eine gewisse Induktivität besitzt, selektiv verwendet werden, gemäss den Bedingungen, wie der Kapazität der verwendeten Kondensatoren 3 und den gewünschten Bearbeitungseigenschaften, wobei die Bearbeitung effizienter durchgeführt werden kann.

Fig. 6 ist ein Stromkreisdiagramm, welches die Konstruktion eines elektrischen Funkenerosionsapparates zeigt, welcher die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Komponenten sind die gleichen oder entsprechende wie diejenigen von der ersten Ausführungsform und besitzen die gleichen Bezugszeichen, weshalb ihre Beschreibung unterlassen wird.

In Fig. 6 stellt das Bezugszeichen 11-1 einen ersten Gleichrichter; 11-2 eine zweiten Gleichrichter; 11-N einen N-ten Gleichrichter und 12 einen Entladungssensor.

Nachstehend wird der Betrieb des Apparates beschrieben. Der Betrieb des Apparates gemäss Fig. 6 ist im wesentlichen der gleiche wie in der ersten Ausführungsform. In diesem Fall sind jedoch im Entladungsstromkreis Gleichrichter 11 angeordnet, damit sogar wenn eine Vielzahl von Schaltern 4 eingeschaltet sind, kein Strom von einem Kondensator 3 zu einem anderen Kondensator fliessen kann. Wenn demzufolge der Entladungssensor 12 das Vorkommen und das Unterbrechen einer Entladung nachweist, kann die Steuervorrichtung 7 einen nächsten Schalter 4 steuern, damit dieser ausschaltet und zu einem willkürlichen Zeitablauf und ohne Verzögerung den vorhergehenden Schalter ausschalten. In einigen Fällen, nach einem Befehl zum Einschalten des nächsten Schalters 4 (z.B. während einer Nichtladeperiode der folgenden Entladung), kann ein Befehl zum Ausschalten des vorhergehenden Schalters 4 erlassen werden. Demzufolge kann die Entladungsfrequenz weiter verbessert werden. Gemäss der oben erwähnten Konstruktion wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht herabgesetzt, sogar wenn langsam arbeitende Schaltelemente als Schalter 4 verwendet werden, mit dem Resultat, dass der Apparat kostengünstig wird. Wenn solche langsame Schaltelemente verwendet werden, steuert die Steuervorrichtung 7 im Gegensatz zum konventionellen Apparat den nächsten Schalter 4 und schaltet diesen aus, nachdem das Vorkommen und das Aufhören der Entladung nachgewiesen wurde. Dies verhindert, dass der nächste Kondensator 3 mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden wird, während eine anderer Kondensator 3, welcher noch nicht genügen entladen ist, seine elektrische Ladung an den Bearbeitungszwischenraum abgibt, wobei sichergestellt wird, dass die bearbeitete Oberfläche nicht beschädigt wird.

In den vorhergehenden Ausführungsformen steuert das Steuermittel 7 den Ein/Aus-Betrieb der Schalter 4 auf Basis der abgelaufenen Zeitperiode. Alternativ kann ein Entladungsdetektor für den Nachweis des Auftretens einer Entladung im Entladungsstromkreis vorgesehen werden. Die Schaltoperation wird gemäss der Ausgabe des Detektors durchgeführt. Gemäss dieser Konfiguration ist es möglich, auf sichere Weise eine Entladung für jede Ladung zu induzieren. Unmittelbar nachdem die Entladung beendet ist, kann das Steuermittel 7 überdies seine nächste Operation beginnen, damit die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden kann. Das Nachweismittel kann durch verschiedene Techniken realisiert werden, auf solche Weise, dass die Spannung am Bearbeitungszwischenraum gemessen wird und die Existenz der Entladung auf Basis der gemessenen Spannung beurteilt wird und dass das Vorkommen der Entladung auf Basis eines Entladungsstroms, welcher durch den Entladungstromkreis fiiesst, beurteilt wird.

Die oben genannten Ausführungsformen, können auf solche Weise geändert werden, dass die Einheit, welche den Entladungszustand misst, für die Messung des Entladungszustandes in den Entladungsstromkreis eingebaut wird und in Übereinstimmung mit dem indikativen Output des Entladungszustandes die Schalter vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand geschaltet werden. Gemäss dieser Konfiguration kann eine Pause von zweckmässiger Länge in Abhängigkeit des Interelektroden-Zustan-des eingeschaltet werden. Im Messmittel kann eine Nichtladeperiode, ein mittlerer Spannungswert oder dergleichen verwendet werden. In einem üblichen elektrischen Funkenerosionsapparat ist ein Detektor für den Nachweis einer Entladung, wie einem Entladungsstromdetektor oder 5 ein Interelektroden-Spannungsdetektor vorgsehen, um ein Elektroden-Servo System für die Zufuhr einer Bearbeitungselektrode gegen das Werkstück zu realisieren. Bei der Verwendung der ausgegebenen Signale eines solchen Nachweismittels, kann die Steuerung der Schalter in feiner Weise wie oben beschrieben durchgeführt werden, sogar wenn die oben erwähnten Entladungsnachweismittel oder Entladungszu-standmessmittel nicht separat vorgesehen sind.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Kondensatoren sequenziell mit dem Bearbeitungszwischenraum in einer vorbestimmten Ordnung verbunden. In diesem Beispiel ist eine Messeinheit für den Ladungszustand vorgesehen, für den Nachweis des Ladungszustandes jedes Kondensators 3. Auf Basis des Outputs der Messeinheit für den Ladungszustand wird einer der Kondensatoren 3, welcher genügend geladen ist, durch ein zweckmässiges Mittel ausgewählt und mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden. Gemäss dieser Konfiguration kann die Bearbeitung präziser mit einer festgelegten Energiemenge durchgeführt werden. Der Nachweis des Ladungszustandes kann durch verschiedene Techniken durchgeführt werden, wie z.B., dass die Spannung, welche zwischen den Klemmen für jeden Kondensator 3 auftritt, gemessen wird und dass ein Strom, welcher durch die Ladungseinheit fiiesst, durch ein Hall-Element oder dergleichen gemessen wird und dass der Output des Hall-Elementes integriert wird. Wenn eine solche Konfiguration verwendet wird, können z.B. Kondensatoren mit verschiedenen Kapazitäten als Kondensatoren 3 verwendet werden und die Arten der Kapazitäten zur Verbindung mit dem Bearbeitungszwischenraum können wie erforderlich ausge-wechstelt werden. Alternativ können zwei oder

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mehr Kondensatoren 3 simultan mit dem Bearbeitungszwischenraum verbunden werden, so dass die Kapazität wesentlich erhöht wird. Wenn die Ladungsschalter in Serie entsprechend mit den Kondensatoren 3 im Ladungsstromkreis verbunden sind und die Schalter gesteuert sind, damit die Menge der gespeicherten elektrischen Ladungen eingestellt ist, kann die Entladungsenergie präzise auf einem festgelegten Niveau gehalten werden. In der Folge kann die Menge der gespeicherten elektrischen Ladungen unabhängig von der Kapazität der Kondensatoren eingestellt werden.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Ladungswiderstände 2 in Serie mit den entsprechenden Kondensatoren 3 verbunden. Alternativ können die Widerstände in Serie mit dem Ladungsstromkreis wie in Fig. 7 dargestellt, verbunden werden. In dieser Ausführungsform ist es möglich, separat einen Widerstand für die Begrenzung eines Stroms von einer Bearbeitungsstromzufuhr zu installieren und dies für die Begrenzung eines Stromes vom entsprechenden Kondensator 3. Demzufolge ist es in vorteilhafter Weise unnötig, eine grosse Anzahl von Widerständen mit einem hohen Widerstand auf präzise Weise vorzusehen.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrischer Funkenerosionsapparat, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Kondensatoren, welche parallel mit einem Bearbeitungszwischenraum, welcher durch eine Bearbeitungselektrode und ein Werkstück gebildet wird, verbunden ist, wobei die Bearbeitungselektrode und das Werkstück einander gegenüberliegen;

ein Lademittel für die Ladung der genannten Kondensatoren;

Ladewiderstände in einem Ladestromkreis, welcher zwischen dem Lademittel und der Vielzahl von Kondensatoren verbunden ist;

Schalter, die einzeln in Serie mit einem Entladungsstromkreis verbunden sind, wobei der Entladungsstromkreis zwischen der Vielzahl von Kondensatoren und dem Bearbeitungszwischenraum verbunden ist und ein erstes Steuermittel für die aufeinanderfolgende Ein/Aus-Operation der Schalter.

2. Elektrischer Funkenerosionsapparat gemäss Anspruch 1, worin das erste Steuermittel die Ein/ Ausperation nacheinander mit einer vorbestimmten Pause steuert.

3. Elektrischer Funkenerosionsapparat gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Induktivitätsmittel aufweist, welches in Serie mit dem Entladungsstromkreis verbunden ist.

4. Elektrischer Funkenerosionsapparat gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Induktivitätsmittel eine Spirale umfasst.

5. Elektrischer Funkenerosionsapparat gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Induktivitätsmittel einen parallelen Stromkreis von Induktivitätselementen und ein Schaltelement für die selektive Verbindung mindestens eines Induktionselementes mit dem Entladungsstromkreis als Reaktion auf einen Output eines zweiten Steuermittels umfasst.

6. Elektrischer Funkenerosionsapparat gemäss einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Gleichrichtermittel zwischen dem Entladungsstromkreis und den Kondensatoren enthält.

7. Elektrischer Funkenerosionsapparat gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuermittel die Ein/Aus-Operation der Schalter nacheinander steuert, als Reaktion des Zustandes jeder Entladung, welche im Bearbeitungszwischenraum stattfindet.

8. Elektrischer Funkenerosionsapparat gemäss Anspruch 7, worin das erste Steuermittel die Ein/ Aus-Operation der Schalter nacheinander steuert, als Reaktion auf die Beendigung jeder Entladung, welche im Bearbeitungszwischenraum stattfindet.

9. Elektrischer Funkenerosionsapparat gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungszustand nachgewiesen wird durch Nachweis einer Änderung der Spannung, welche im Bearbeitungszwischenraum auftritt.

10. Elektrischer Funkenerosionsapparat gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungszustand nachgewiesen wird, durch Nachweis einer Änderung des Entladungsstroms, welcher durch den Entladungsstromkreis fiiesst.

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