CH693704A5 - Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung. - Google Patents
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Description
Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung, welche eine Grünlingelektrode als Entladungselektrode verwendet und es gestattet, dass eine impulsartige Entladung zwischen der Entladungselektrode und dem Werkstück stattfindet, um auf der Oberfläche des Werkstückes eine dünne Schicht zu bilden, welche dünne Schicht aus einem Elektrodenmaterial besteht oder einem Material, welches erhalten wird, wenn das Elektrodenmaterial auf Grund der Entladungsenergie reagiert. Stand der Technik Fig. 7 zeigt eine herkömmliche Funkenbeschichtungsvorrichtung, welche in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 54-153743 offenbart ist. Die Funkenbeschichtungsvorrichtung hat einen Arbeitstank 1 zur Aufnahme der Arbeitsflüssigkeit, eine Elektrode (beschichtete Elektrode) 10, welche so angeordnet ist, dass sie gegen ein Werkstück W im Arbeitstank 1 gerichtet ist, mit einem vorbestimmten Spalt dazwischen. Eine Stromversorgungsvorrichtung (Impulsstromversorgungsvorrichtung) 3 legt eine impulsähnliche Spannung zwischen dem Werkstück W und der Elektrode 10 an. Wenn die impulsähnliche Spannung zwischen dem Werkstück W und der Elektrode 10 angelegt ist, gestattet die Funkenoberflächenbehandlung mittels der Funkenbeschichtungsvorrichtung, dass eine impulsartige Entladung zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück W stattfindet. In der Folge wird auf der Oberfläche des Werkstückes W eine dünne Schicht gebildet, welche aus dem Material der Elektrode 10 besteht oder aus einem Material, welches erhalten wird, wenn das Material der Elektrode auf Grund der Entladungsenergie reagiert. Die Stromversorgungsvorrichtung 3 hat eine Gleichstrom-Stromversorgung 4, einen Oszillator 5, welcher einen Impulsstrom mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, indem von der Gleichstrom-Stromversorgung 4 ein Gleichstrom an den Oszillator 5 abgegeben wird, elektrische Stromabschaltmittel 6, wie beispielsweise ein Thyristor, und Spannungserfassungsmittel 7, welche eine Entladungsspannung zwischen dem Werkstück W und der Arbeitselektrode 10 erfassen. Ein Komparator 8 vergleicht die Entladungsspannung, welche durch die Spannungserfassungsmittel 7 erfasst wird, mit der Entladungsdetektionsspannung (Schwellwert Vth), welche mittels einer Entladungsdetektionsspannungseinstelleinheit 9 eingestellt wird. Nachdem ab dem Zeitpunkt, wo die Entladungsspannung (erfasster Spannungswert V) kleiner wird als der Einstellwert Vth der Entladungsdetektionsspannung, eine konstante Zeit DELTA t abgelaufen ist, gibt der Komparator 8 einen Zwangsabschaltbefehl zum Abschalten des elektrischen Stromes an die elektrischen Stromabschaltmittel 6 aus. Gemäss dem Zwangsabschaltbefehl zum Abschalten des elektrischen Stromes beenden die elektrischen Stromabschaltmittel 6 die Entladung zwangsläufig. In der Funkenbeschichtungsvorrichtung, welche den obigen Aufbau hat, legt der Oszillator 5 eine Spannung zwischen das Werkstück W und die Elektrode 10 an, welche einen vorbestimmten Abstand dazwischen haben. Wenn der Abstand zwischen dem Werkstück W und der Elektrode 10 einen vorbestimmten Wert erreicht, findet eine Entladung zwischen dem Werkstück W und der Elektrode 10 statt. Das Werkstück W wird durch die Entladungsenergie bearbeitet. Wenn die Entladung beginnt, fällt im Zeitpunkt, welcher in Fig. 8 als Punkt A bezeichnet ist, die Spannung zwischen den Elektroden abrupt ab. Die Spannungserfassungsmittel 7 erfassen einen solchen Abfall der Spannung, und nachdem vom Beginn der Entladung die konstante Zeit DELTA t abgelaufen ist, schalten die elektrischen Stromabschaltmittel 6 den Ausgang des Oszillators 5 ab, sodass die Entladung zwangsbeendet wird. Nach dem vollständigen Aussetzen des Entladungsstromes wird über den Ausgang des Oszillators 5 wieder Spannung zwischen das Werkstück W und die Elektrode 10 angelegt. Infolgedessen werden keine Langzeitimpulse erhalten, und die Spannung wird nach einer geeigneten Entladungszeit abgeschaltet. Deshalb wird das Auftreten einer Schicht, welche unterschiedliche Eigenschaften hat, auf der Oberfläche des Werkstückes vermieden, und es kann eine zufriedenstellend bearbeitete Oberfläche erhalten werden. Da zur Zeit der Funkenbearbeitung der Entladungsrückstand, welcher während der Bearbeitung zwischen dem Werkstück W und der Elektrode 10 erzeugt wird, schwimmt, sinkt auf diese Weise der Widerstand zwischen den Elektroden. Infolgedessen sinkt zur Zeit der Entladung auch die Spannung zwischen den Elektroden. Aus diesem Grund ist es schwierig, die Entladung normal zu erfassen, wenn der Einstellwert Vth der Entladungsdetektionsspannung auf einen höheren Wert eingestellt ist. Deshalb sollte der Einstellwert Vth der Entladungsdetektionsspannung, wie in Fig. 8 gezeigt, auf einen vergleichsweise tiefen Wert eingestellt werden. Wenn in der Funkenoberflächenbehandlung eine Grünlingelektrode verwendet wird, welche durch Formpressen von Metallpulver oder Metallverbindungen in eine Elektrodenform erhalten wird, ist der elektrische Widerstand der Elektrode beträchtlich grösser als derjenige einer normalen Kupferelektrode. Wie in Fig. 7 gezeigt, erfassen die Spannungserfassungsmittel 7, welche mit dem Schaltkreis verbunden sind, auch den Teil der Spannung, welcher in Folge des elektrischen Widerstandes der Arbeitselektrode 10 abfällt. Der Verlauf der Spannung, welche durch die Spannungserfassungsmittel 7 erfasst wird, ist wie in Fig. 9 dargestellt, wobei die erfasste Spannung nicht genügend abfällt, sogar nachdem die Entladung beendet ist, sodass die Entladung nicht erfasst werden kann. Infolgedessen kann der Ausgang des Oszillators nicht in geeigneter Weise abgeschaltet werden, und es werden Entladungen mit Langzeitimpulsen erzeugt, sodass es schwierig ist, einen geeigneten Entladungszustand aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Erfindung ist entworfen, um die obigen Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der Erfindung, eine Stromversorgungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine Spannung nach einer geeigneten Entladungszeit abschaltet und Langzeitimpulsentladungen in einer Funkenoberflächenbehandlung, welche eine Grünlingelektrode verwendet, verhindert. Darstellung der Erfindung Die vorliegende Erfindung kann eine Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung zur Verfügung stellen, welche als Entladungselektrode eine Grünlingelektrode verwendet und es gestattet, dass eine impulsartige Entladung zwischen der Entladungselektrode und einem Werkstück stattfindet, und auf einer Oberfläche des Werkstückes eine dünne Schicht bildet, welche aus einem Elektrodenmaterial besteht oder einem Material, welches erhalten wird, wenn das Elektrodenmaterial auf Grund der Entladungsenergie reagiert, umfassend: einen Oszillator, welcher einen Impulsstrom mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wenn daran ein elektrischer Strom aus einer Stromversorgung angelegt wird; elektrische Stromabschaltmittel, welche einen Ausgang des Oszillators abschalten; und Spannungserfassungsmittel, welche eine Entladungsspannung zwischen dem Werkstück und einer Arbeitselektrode erfassen, worin, wenn die Entladungsspannung, welche durch die Spannungserfassungsmittel erfasst wird, nicht mehr den Einstellwert der Entladungsdetektionsspannung erreicht, die elektrischen Stromabschaltmittel den Ausgang des Oszillators zwangsabschalten, und der Einstellwert der Entladungsdetektionsspannung auf einen leicht tieferen Wert eingestellt ist, als die Stromversorgungsspannung. Deshalb wird in der Funkenoberflächenbehandlung, welche eine Grünlingelektrode verwendet, eine Spannung zu einer geeigneten Entladungszeit abgeschaltet, sodass Langzeitimpulsentladungen verhindert werden. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung eine Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung zur Verfügung stellen, welche als Entladungselektrode eine Grünlingelektrode verwendet und es gestattet, dass eine impulsartige Entladung zwischen der Entladungselektrode und einem Werkstück stattfindet, und auf einer Oberfläche des Werkstückes eine dünne Schicht bildet, welche aus einem Elektrodenmaterial besteht oder einem Material, welches erhalten wird, wenn das Elektrodenmaterial auf Grund der Entladungsenergie reagiert, gekennzeichnet dadurch, dass die Stromversorgungsvorrichtung einen Oszillator umfasst, welcher einen Impulsstrom mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wenn daran ein elektrischer Strom aus einer Stromversorgung angelegt wird, worin parallel zur Oszillatorschaltung des Oszillators ein Kondensator angeschlossen ist. Deshalb wird in der Funkenoberflächenbehandlung, welche eine Grünlingelektrode verwendet, die Entladung mit der Entladung des Kondensators, welche durch die Kapazität des Kondensators bestimmt ist, beendet, und es werden Langzeitimpulsentladungen in der Funkenoberflächenbehandlung, welche die Grünlingelektrode verwendet, verhindert. Weiter kann die vorliegende Erfindung eine Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung zur Verfügung stellen, worin eine Reaktanz in Serie mit der Oszillatorschaltung geschaltet ist. Deshalb kann der Entladungsstrom verformt werden, wobei der Entladungsstrom so kontrolliert werden kann, dass er die für die Funkenoberflächenbehandlung geeignete Kurvenform aufweist. Weiter kann die vorliegende Erfindung eine Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung zur Verfügung stellen, welche als Entladungselektrode eine Grünlingelektrode verwendet und es gestattet, dass eine impulsartige Entladung zwischen der Entladungselektrode und einem Werkstück stattfindet und auf einer Oberfläche des Werkstückes eine dünne Schicht bildet, welche aus einem Elektrodenmaterial besteht oder einem Material, welches erhalten wird, wenn das Elektrodenmaterial auf Grund der Entladungsenergie reagiert, umfassend: einen Oszillator, welcher einen Impulsstrom mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wenn daran ein elektrischer Strom aus einer Stromversorgung angelegt wird; elektrische Stromabschaltmittel, welche einen Ausgang des Oszillators abschalten; und Zeitgebermittel, worin die elektrischen Stromabschaltmittel jeweils nach einer konstanten Zeit, welche durch die Zeitgebermittel gezählt wird, den Ausgang des Oszillators zwangsabschalten. Auf diese Weise wird die Zeitdauer, während welcher die Entladung einmal stattfindet, durch den Zeitgeber gesteuert. Deshalb werden Langzeitimpulsentladungen in der Funkenoberflächenbehandlung, welche die Grünlingelektrode verwendet, verhindert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 2 ist eine grafische Darstellung, welche den Verlauf der Spannung zwischen den Elektroden und einen Einstellwert der Entladungsdetektionsspannung in der ersten Ausführungsform zeigt; Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, welches die Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 4(a) ist eine grafische Darstellung, welche den Verlauf der Spannung zwischen den Elektroden in der zweiten Ausführungsform zeigt; Fig. 4(b) ist eine grafische Darstellung, welche den Verlauf des Stromes zwischen den Elektroden in der zweiten Ausführungsform zeigt; Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, welches die Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung gemäss einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, welche den Verlauf der Spannung zwischen den Elektroden in der dritten Ausführungsform zeigt; Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, welches eine herkömmliche Funkenbeschichtungsvorrichtung zeigt; Fig. 8 ist eine grafische Darstellung, welche den Verlauf der Spannung zwischen den Elektroden und einen Einstellwert der Entladungsdetektionsspannung in der herkömmlichen Funkenbeschichtungsvorrichtung zeigt; und Fig. 9 ist eine grafische Darstellung, welche den Verlauf der Spannung zwischen den Elektroden und den Einstellwert der Entladungsdetektionsspannung im Falle zeigt, wo eine Grünlingelektrode verwendet wird. Wege zur Ausführung der Erfindung Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nachstehend bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche nachstehend erläutert sind, wurden Teile eines Aufbaus, welche die gleichen sind, wie diejenigen des herkömmlichen Aufbaus mit derselben Zeichenerklärung versehen und die Erläuterung derselben weggelassen. Erste Ausführungsform Fig. 1 zeigt eine Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung. Die Entladungselektrode (Elektrode für die Bearbeitung) 10 ist eine Grünlingelektrode, welche durch Formpressen von Metallpulver oder Metallverbindungen in eine Elektrodenform erhalten wird. Die Entladungsdetektionsspannungseinstelleinheit 11 legt den Einstellwert Vth der Entladungsdetektionsspannung, wie in Fig. 2 gezeigt, auf einen Wert von Vmax - DELTA V fest, was etwas tiefer ist als die Entladungsversorgungsspannung Vmax. Hier ist DELTA V ungefähr 5 bis 20% von Vmax. Wenn in dieser Stromversorgungsvorrichtung 3 die Entladungsspannung V, welche durch die Spannungserfassungsmittel 7 erfasst wird, kleiner oder gleich dem Einstellwert Vth der Entladungsdetektionsspannung ist, welcher gleich Vmax - DELTA V ist, was ein Wert ist, welcher etwas tiefer ist als die Stromversorgungsspannung Vmax, dann wird der Ausgang des Oszillators 5 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit DELTA t durch die elektrischen Stromabschaltmittel zwangsabgeschaltet. Infolgedessen wird in der Funkenoberflächenbehandlung, welche eine Grünlingelektrode verwendet, die Spannung zu einer geeigneten Entladungszeit abgeschaltet, und Langzeitimpulsentladungen werden verhindert. In der Funkenoberflächenbehandlung fällt eine Spannung im nicht belasteten Zustand nicht ab, da zwischen den Elektroden kein Entladungsrückstand erzeugt wird. Aus diesem Grund kann die Entladung normalerweise erfasst werden, wenn die Entladungsdetektionsspannung auf einen etwas tieferen Wert als die Stromversorgungsspannung eingestellt wird, sogar wenn der Spannungswert während der Entladung hoch ist. Zweite Ausführungsform Fig. 3 zeigt die Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung. Ein Kondensator 20 ist parallel zur Oszillatorschaltung des Oszillators 5 angeschlossen, und eine Reaktanz 21 ist in Serie mit der Oszillatorschaltung angeschlossen. Die Oszillatorschaltung des Oszillators 5 legt eine Spannung zwischen der Entladungselektrode 10 und dem Werkstück W an. Die Entladungselektrode 10 ist eine Grünlingelektrode. Entsprechend sind Parallel- und Serieschaltungen mit dieser Oszillatorschaltung äquivalent zu denjenigen, wenn die Oszillatorschaltung parallel und in Serie mit der Entladungselektrode 10 und dem Werkstück W angeschlossen ist. Eine elektrische Ladung ist im Kondensator 20 des Oszillators 5 gespeichert. Wenn die Grösse der im Kondensator 20 gespeicherten elektrischen Ladung eine spezifische Grosse überschreitet, findet zwischen der Entladungselektrode 10 und dem Werkstück W eine Entladung statt, sodass ein elektrischer Strom fliesst. Wenn ein elektrischer Strom fliesst, nimmt die elektrische Ladung im Kondensator 20 ab und die Entladung bricht ab. Infolgedessen kann der normale Entladungszustand mit dem Verlauf der Spannung zwischen den Elektroden, wie in Fig. 4(a) gezeigt, realisiert werden, sogar wenn die Entladungsspannung nicht erfasst wird. D.h., die Entladung endet zusammen mit der Kondensatorentladung, welche von der Kapazität des Kondensators abhängt, und in der Funkenoberflächenbehandlung, welche die Grünlingelektrode verwendet, werden Langzeitimpulsentladungen verhindert. Nur mit dem Kondensator 20 besteht jedoch, wie durch die punktierte Linie in Fig. 4(b) gezeigt, die Möglichkeit, dass der Entladungsstrom eine hohe Spitze erreicht und nach kurzer Zeit endet. Deshalb kann in der Funkenoberflächenbehandlung manchmal keine geeignete Kurvenform des elektrischen Stromes erhalten werden. Wenn dagegen die Reaktanz 21 in Serie eingefügt wird, kann der Entladungsstrom, wie durch die ausgezogene Linie in Fig. 4(b) gezeigt, verformt werden. Aus diesem Grund werden der Wert des Kondensators 20 und der Wert der Reaktanz 21 zusammen so eingestellt, dass der Entladungsstrom eingestellt werden kann, sodass er eine geeignete Kurvenform für die Funkenoberflächenbehandlung hat. Infolgedessen kann eine geeignete Funkenoberflächenbehandlung erreicht werden. Die Reaktanz 21 kann durch eine interne Reaktanz, welche in der Schaltung enthalten ist, ersetzt werden, und der Kondensator 20 und die Reaktanz 21 können auswechselbar sein. Dritte Ausführungsform Fig. 5 zeigt die Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung. Diese Stromversorgungsvorrichtung ist mit Zeitgebermitteln 30 versehen. Diese Zeitgebermittel 30 zählen den Ablauf einer spezifischen Zeit Tcon. Jedes Mal, wenn die Zeitgebermittel 30 zählen, dass die Zeit Tcon abgelaufen ist, schalten die elektrischen Stromabschaltmittel 6 den Ausgang des Oszillators 5 zwangsläufig ab. In dieser Ausführungsform wird die angelegte Spannung, wie in Fig. 6 gezeigt, unabhängig vom Entladungszustand nach einer konstanten Zeit Tcon abgeschaltet, und in der Funkenoberflächenbehandlung, welche die Grünlingelektrode verwendet, können Langzeitimpulsentladungen ohne Erfassung der Entladungsspannung verhindert werden. Gewerbliche Anwendbarkeit Wie oben beschrieben, verwirklicht die Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung die Verhinderung von Langzeitimpulsentladungen in der Funkenoberflächenbehandlung, welche die Grünlingelektrode verwendet, und kann als Stromversorgungsvorrichtung einer Funkenbeschichtungsvorrichtung benützt werden, welche die Grünlingelektrode verwendet.
Claims (4)
1. Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung, welche als Entladungselektrode eine Grünlingelektrode verwendet und es gestattet, dass eine impulsartige Entladung zwischen der genannten Entladungselektrode und einem Werkstück stattfindet, und auf einer Oberfläche des genannten Werkstückes eine dünne Schicht bildet, welche aus einem Elektrodenmaterial besteht oder einem Material, welches erhalten wird, wenn das Elektrodenmaterial auf Grund der Entladungsenergie reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Stromversorgungsvorrichtung umfasst:
einen Oszillator, welcher einen Impulsstrom mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wenn daran ein elektrischer Strom aus einer Stromversorgung angelegt wird; elektrische Stromabschaltmittel, welche den Ausgang des genannten Oszillators abschalten;
und Spannungserfassungsmittel, welche eine Entladungsspannung zwischen der genannten Elektrode und dem genannten Werkstück erfassen, worin, wenn nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, nachdem die genannten Spannungserfassungsmittel die Entladungsspannung als kleiner oder gleich dem Einstellwert der Entladungsdetektionsspannung erfasst haben, dann die genannten elektrischen Stromabschaltmittel den Ausgang des genannten Oszillators zwangsabschalten, und der Einstellwert der Entladungsdetektionsspannung auf einen leicht tieferen Wert eingestellt ist als eine Stromversorgungsspannung.
2.
Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung, welche als Entladungselektrode eine Grünlingelektrode verwendet und es gestattet, dass eine impulsartige Entladung zwischen der genannten Entladungselektrode und einem Werkstück stattfindet, und auf einer Oberfläche des genannten Werkstückes eine dünne Schicht bildet, welche aus einem Elektrodenmaterial besteht oder einem Material, welches erhalten wird, wenn das Elektrodenmaterial auf Grund der Entladungsenergie reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Strom-versorgungsvorrichtung umfasst: einen Oszillator, welcher einen Impulsstrom mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wenn daran ein elektrischer Strom aus einer Stromversorgung angelegt wird, worin parallel zu einer Oszillatorschaltung des genannten Oszillators ein Kondensator angeschlossen ist.
3.
Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reaktanz in Serie mit der genannten Oszillatorschaltung geschaltet ist.
4. Stromversorgungsvorrichtung für Funkenoberflächenbehandlung, welche als Entladungselektrode eine Grünlingelektrode verwendet und es gestattet, dass eine impulsartige Entladung zwischen der genannten Entladungselektrode und einem Werkstück stattfindet, und auf einer Oberfläche des genannten Werkstückes eine dünne Schicht bildet, welche aus einem Elektrodenmaterial besteht oder einem Material, welches erhalten wird, wenn das Elektrodenmaterial auf Grund der Entladungsenergie reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Stromversorgungsvorrichtung umfasst:
einen Oszillator, welcher einen Impulsstrom mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wenn daran ein elektrischer Strom aus einer Stromversorgung angelegt wird; elektrische Stromabschaltmittel, welche den Ausgang des genannten Oszillators abschalten; und Zeitgebermittel, worin die genannten elektrischen Stromabschaltmittel jeweils nach einer kons-tanten Zeit, welche durch die Zeitgebermittel gezählt wird, den Ausgang des genannten Oszillators zwangsabschalten.
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