DE102007006595A1

DE102007006595A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Strecken und/oder Trennen von Drähten

Info

Publication number: DE102007006595A1
Application number: DE102007006595A
Authority: DE
Inventors: Ernst Bühler; Dante Scricciolo
Original assignee: Agie Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles SA
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-02-10
Also published as: CN101239410B; DE102007006595B4; CH699051B1; CN101239410A; US20080190897A1; US8129650B2

Abstract

Die Verfahren und Vorrichtungen ermöglichen einen zuverlässigen und schnellen automatischen Einfädelvorgang auf funkenerosiven Drahtschneidemaschinen mit geschlossenen Rundführungen ohne umständliche Parametereingabe. Eine Heizleistungssteuereinrichtung mit einer optimierten Leistungskennlinie wird aus einer Gleichspannungsquelle des Erosionsgenerators gespeist. Durch eine zumindest teilweise Rückkopplung von Heizstrom und Quellenspannung wird die Kennlinie so angepasst, dass verschiedene Drahttypen oder verschiedene Glühlängen des Drahtes ohne einen gesteuerten Eingriff optimale Resultate für das Strecken, Richten und Trennen der Drahtelektrode ergeben. Mit einer adaptiven Steuerung ist es möglich, ohne eine Neuprogrammierung auch zukünftige Drahttypen automatisch einzufädeln.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strecken und/oder Trennen von drahtförmigen Bearbeitungselektroden für automatische Einfädelvorrichtungen in funkenerosiven Drahtschneidemaschinen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei einem Verfahren der funkenerosiven Drahtschneidebearbeitung, sog. Drahterodieren, wird, ausgehend von einer Startbohrung oder einer Referenzfläche, mit einer ersten Elektrode – dem Erodierdraht bzw. der Drahtelektrode – eine Kontur in eine bzw. aus einer zweiten Elektrode – dem Werkstück – geschnitten. Dabei wird die Drahtelektrode von einer Vorratsrolle laufend abgezogen, über eine oberhalb des Werkstücks angeordnete Drahtführung zur Bearbeitungszone hingeführt, durch die Bearbeitungszone hindurch und über eine unterhalb des Werkstückes angeordnete Drahtführung abgeführt. Bekannte Verfahren der funkenerosiven Drahtschneidebearbeitung müssen weiter rationalisiert und vereinfacht werden. Das manuelle Trennen und Einfädeln der Drahtelektrode bei jedem Beginn einer neuen Schnittkontur, oder nach einem unbeabsichtigten Drahtriss ist dem Maschinenbediener nicht mehr zumutbar. Ein unentdeckter Drahtriss kann auch zu untolerierbar langen Maschinen-Stillstandszeiten, und damit zu materiellen Verlusten führen.
Besonders hohe Anforderungen an den Bediener stellt das manuelle Einfädeln der Drahtelektrode in geschlossene Drahtführungen, sog. Rundführungen, mit geringem Führungsspiel, und soll deshalb automatisiert werden.
STAND DER TECHNIK
In der Praxis benutzen Bediener von manuellen Drahtschneidemaschinen meist ein Feuerzeug um die Drahtelektrode zu erhitzen, und von Hand zu ziehen bis diese zerreist. Dadurch entsteht eine verjüngte und gerade Spitze, welche sich dann mit viel Geschick in eine Rundführung einfädeln lässt. Rundführungen werden wegen der einfachen Herstellbarkeit und ihren guten Führungseigenschaften insbesondere bei konischen Schneidbearbeitungen bevorzugt eingesetzt. Offene V-förmige Drahtführungen haben hingegen grosse Vorteile bei häufig wechselndem Drahtdurchmesser und der Einfädelvorgang stellt keine so hohen Anforderungen. Auch für diese Art von Führungen kann es vorteilhaft sein, den Draht durch Erwärmung zu strecken, richten und zu trennen, denn mechanische Messer können noch so perfekt schneiden, sie hinterlassen im besten Fall ein scharfkantiges Drahtende.
Viele Lösungen sind bekannt, um das Einfädeln in geschlossene Rundführungen zu automatisieren. Generell sind alle diese Lösungen sowohl im Aufbau als auch im Verfahren zu aufwendig, daher unwirtschaftlich, und auch zu langsam. Gewöhnlich müssen für jede Drahtgrösse, Drahtmaterial und Drahtlänge umfangreiche Parametertabellen in der Steuerung vorhanden sein, oder alternativ mathematische Berechnungen anhand langwieriger und komplizierten Parametereingaben ausgeführt werden.
In der US 4 547 647 Patentschrift wird vorgeschlagen den Draht in einem Heiztunnel zu glühen und zu ziehen, um diesen nachfolgend mit einem Hochdruck-Wasserstrahl durch die Startbohrung des Werkstückes und die Führungen zu treiben. Es wird zwar vorgeschlagen den Draht elektrisch zu erhitzen, auf die erforderliche Vorrichtung wird aber nicht eingegangen.
In der US 4 743 730 Patentschrift wird angegeben, wie mit elektrischem Strom die Drahtelektrode gestreckt und wie mit einer Wärmeschirmung der Ort der Trennung definiert werden kann, wobei eine nadelförmige Spitze ausgebildet wird. Als Quelle wird eine Wechselspannung oder Gleichspannung im Bereich von 10 bis 12 Volt vorgeschlagen, aber nicht weiter beschrieben.
Eine weitere Lösung ist in der US 4 929 810 Patentschrift dargestellt, bei welcher eine Gleichspannungsquelle, oder eine Hochfrequenzquelle in Verbindung mit verschiedenen Lastwiderständen vorgesehen ist. Die Hochfrequenzquelle soll dabei in der Drahtelektrode den so genannten „Skineffekt" bewirken, was dem Schnitt eine rundere Form verleihen soll. Der Einsatz von Lastwiderständen zur Einstellung des Heizstromes ist nachteilig für den Wirkungsgrad, und kann zu einer unerwünschten Erwärmung der Maschinenstruktur führen. Die günstige Wirkung einer hohen Frequenz auf die Spitzenform dürfte eher theoretischer Natur sein. Da die Drahtelektrode typischerweise einen Durchmesser von 0.25 mm aufweist, und bei realistischen Frequenzen von kleiner als 1 MHz, die Eindringtiefe des Stromes den Drahtquerschnitt annähernd ausfüllt, ist auch keine besondere Wirkung zu erwarten.
In der japanischen Offenlegungsschrift JP 5 220 624 A wird eine Heizleistungssteuereinrichtung vorgeschlagen welche aus einer Gleichspannungsquelle, einem Lastwiderstand, einem Schaltelement und einer Steuerschaltung besteht. Dabei soll die Steuerschaltung mit Pulsbreitenmodulation das Schaltelement so ansteuern, dass über die Zeit ein linear ansteigender Heizstrom ausgebildet wird, bis der Draht durchtrennt wird. Dadurch sollen alle Drahtdurchmesser und verschiedene Drahtmaterialien automatisch getrennt werden können. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Tatsache, dass es offensichtlich keine „ideale Rampe" für alle Drähte gibt, da sich der Widerstandsbereich gesamthaft über mehr als 1.5 Dekaden erstreckt. Mit einer „Einheitsrampe" würden dünne Drähte tendenziell an einer undefinierten Stelle reissen, ohne die nadelförmige Spitze auszubilden. Für dickere Drähte würde der Prozess immer sehr lange dauern, und der Draht würde weder gestreckt, noch gerichtet (siehe Beispiel 9). Bei einer solchen Lösung ist eine schlechte Einfädelerfolgsrate zu erwarten.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Verfahren und Vorrichtungen der vorgenannten Art hinsichtlich deren Effizienz zu verbessern.
Nach einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Strecken und/oder Trennen von einer Drahtelektrode einer Drahtschneidemaschine, nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruches 1 zur Verfügung. Danach wird die Drahtelektrode mit einem elektrischen Laststrom aus einer Gleichstromquelle oder einem von diesem verursachten Heizstrom beaufschlagt wird, um die Drahtelektrode zu erhitzen. Weiter wird die (natürliche) Leistungskennlinie P = U²/R der Gleichspannungsquelle in Abhängigkeit des Lastwiderstandes der Drahtelektrode durch eine Rückkopplung von Laststrom und Quellenspannung derart modifiziert, dass die auf die Drahtelektrode wirkende Heizleistung auf vorgegebene Betriebsbedingungen für den Streck- und/oder Trennvorgang angepasst wird.
Ein weitere Aspekt der Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Strecken und/oder Trennen von Drahtelektroden, nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruches 15 gerichtet.
Ein weitere Aspekt der Erfindung betrifft eine funkenerosive Drahtschneidemaschine mit einer derartigen Vorrichtung zum Strecken und/oder Trennen von Drahtelektroden.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 Natürliche P = U²/R-Kennlinien einer Spannungsquelle bei verschiedenen Quellenspannungen.
2 Beispiele von optimierten Kennlinien für Maschinen mit konstanter Glühlänge nach einem Ausführungsbeispiel.
3 ein Ausführungsbeispiel einer Prinzipschaltung einer Generatoranpassung.
4 ein Ausführungsbeispiel einer Prinzipschaltung einer optimierten Heizleistungssteuereinrichtung.
5 Spannungs- und Stromverläufe bei Leerlauf.
6 Spannungs- und Stromverläufe bei einer Last von 9.4 Ω.
7 Spannungs- und Stromverläufe bei einer Last von 1.2 Ω.
8 Spannungs- und Stromverläufe bei Kurzschluss.
9 Spannungs-, Strom- und Dehnungsdiagramm bei zu geringer Heizleistung.
10 Spannungs-, Strom- und Dehnungsdiagramm bei optimaler Heizleistung.
11 Beispiel von optimierten Kennlinien für Maschinen mit variabler Glühlänge bei einem beschränkten Draht- und Längenbereich.
12 Zweites Beispiel von optimierten Kennlinien für Maschinen mit variabler Glühlänge bei einem erweiterten Draht- und Längenbereich.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Vor einer detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 12 folgen zunächst einige allgemeine Erläuterungen zu den Ausführungsbeispielen.
In einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Strecken und/oder Trennen einer Drahtelektrode einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine, für das automatische Einfädeln z. B. in eine Drahtführung, eine Startbohrung oder einen Schnittspalt im Werkstück, umfasst diese eine Gleichspannungsquelle zum Beaufschlagen der Drahtelektrode mit einem elektrischen Laststrom oder einem von diesem verursachten Heizstrom, um die Drahtelektrode zu erhitzen Heizstrom und eine Heizleistungssteuereinrichtung, die zwischen die Gleichspannungsquelle und die Drahtelektrode geschaltet ist, und die Leistungskennlinie der Gleichspannungsquelle in Abhängigkeit des Lastwiderstandes der Drahtelektrode durch eine Rückkopplung von Laststrom und Quellenspannung derart modifiziert, dass die auf die Drahtelektrode wirkende Heizleistung auf vorgegebene Betriebsbedingungen für den Streck- und/oder Trennvorgang angepasst wird. Als Gleichspannungsquelle wird die vorhandene Gleichspannungsquelle eines Erosionsgenerators der Drahtschneidemaschine verwendet und an die Heizleistungssteuervorrichtung während eines Einfädelvorganges über ein Schaltelement zum Erhitzen der Drahtelektrode zugeschaltet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen es, in einem einzigen Vorgang, mit einer Vorrichtung, welche eine optimierte Leistungskennlinie in Abhängigkeit vom Widerstand aufweist, die Drahtelektrode zu strecken, richten und spitzenförmig zu trennen.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Strecken und/oder Trennen von Drahtelektroden unter Durchleitung eine elektrischen Stromes, für das automatische Einfädeln in Führungen von funkenerosive Drahtschneidemaschinen vorgeschlagen, bei welchem die natürliche Leistungskennlinie P = U²/R einer Gleichspannungsquelle in Funktion des Lastwiderstandes der Drahtelektrode so durch eine Rück- bzw. Gegenkopplung von Laststrom und Quellenspannung modifiziert wird, dass sich experimentell ermittelte optimale Betriebspunkte für den Streck- und Trennvorgang auf der modifizierten Kennlinie befinden.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Vorrichtung zum Strecken und/oder Trennen von Drahtelektroden unter Durchleitung eine elektrischen Stromes, für das automatische Einfädeln in Führungen von funkenerosive Drahtschneidemaschinen vorgeschlagen, bei der die vorhandene Gleichspannungsquelle des Erosionsgenerators während dem Einfädelvorgang über ein Schaltelement an eine Heizleistungssteuereinrichtung mit optimierter Kennlinie angeschlossen wird, und die Heizleistungssteuereinrichtung aus einem Pulsweitenregler, Schaltelementen, einem Transformator, einer Strommesseinrichtung und einer Spannungsmesseinrichtung besteht.
In einer weiteren Ausführungsform ermöglichen die Verfahren und Vorrichtungen einen zuverlässigen und schnellen automatischen Einfädelvorgang auf funkenerosiven Drahtschneidemaschinen mit geschlossenen Rundführungen ohne umständliche Parametereingabe. Eine Heizleistungssteuereinrichtung mit einer optimierten Leistungskennlinie wird aus einer Gleichspannungsquelle des Erosionsgenerators gespeist. Durch eine Rückkopplung von Heizstrom und Quellenspannung wird die Kennlinie so angepasst, dass verschiedene Drahttypen oder verschiedene Glühlängen des Drahtes ohne einen gesteuerten Eingriff optimale Resultate für das Strecken, Richten und Trennen der Drahtelektrode ergeben. Mit einer adaptiven Steuerung ist es möglich, ohne eine Neuprogrammierung auch zukünftige Drahttypen automatisch einzufädeln.
Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen eignen sich in Ausführungsbeispielen der Erfindung besonders für den automatischen Einfädelprozess von Drahtelektroden in geschlossene Rundführungen mit normalem oder geringem Führungsspiel, sowie in offene V-Führungen von Drahterodiermaschinen.
Besonders interessante Anwendungen in Ausführungsbeispielen der Erfindung sind: das Einfädeln in Startbohrungen welche nur unwesentlich grösser sind als die Drahtelektrode, und das Einfädeln nach einem Drahtriss direkt in den Schnittspalt, ohne zur Startbohrung zurückzukehren. Ein Hauptanwendungsfeld danach ist somit die vollautomatisierte und autonome funkenerosive Bearbeitung von Werkstücken auf Drahtschneidemaschinen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung haben den Vorteil, dass Drahtelektroden von beliebigem Durchmesser, Material und Länge schnell und mit hoher Erfolgsquote automatisch gerichtet, getrennt und eingefädelt werden können. Es sind nur die schon vorhandenen Parameterangaben für den automatischen Einfädelprozess erforderlich, und zukünftige Drahtmaterialien sollten keine Neuprogrammierung benötigen. Die Verlustwärme der Heizleistungssteuereinrichtung ist in Ausführungsbeispielen so gering, dass diese an einem beliebigen Ort in der Maschine platziert werden kann, ohne nennenswerte thermische Deformationen der Maschinenstruktur zu verursachen.
Nun zurück zur detaillierten Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele:
In 1 sind die natürlichen hyperbolischen Leistungskennlinien P = U²/R einer Spannungsquelle, wie sie einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Verwendung findet, in Abhängigkeit eines variablen Lastwiderstandes R dargestellt. Die auf den variablen Lastwiderstand einer Drahtelektrode wirkende Quellenspannung beträgt für die Kennlinien P1_W = 6.46 V, P2_W = 9.86 V, P3_W = 11.05 V und P4_W = 14.11 V. Man erkennt, dass die abgegebene Leistung einer idealen Spannungsquelle bei geringem Widerstand einer Drahtelektrode asymptotisch gegen Unendlich strebt. Ein Kurzschluss würde die Quelle wahrscheinlich zerstören.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäss optimierten Leistungskennlinien Popt1_W bis Popt4_W bei gleichen Bedingungen wie 1. Diese Aus führung ist besonders für Maschinen geeignet, welche eine konstante Länge der Drahtelektrode im Glühbereich aufweisen. Zusätzlich sind die optimalen, experimentell ermittelten Betriebspunkte von verschiedenen Drahtelektroden eingezeichnet. Die kreisförmigen Betriebspunkte L500 mm gelten für eine Drahtlänge von 500 mm und die quadratischen Betriebspunkte L800 mm für eine solche von 800 mm. Die benötigte Heizleistung wächst prinzipiell proportional mit der Drahtlänge.
Es sind darum drei Geraden, auf welcher alle Zwischenpunkte für andere Drahtlängen liegen, eingezeichnet: ∅ 0.33 Cu für einen mit Zink beschichteten 0.33 mm Reinkupferdraht mit einem extrem tiefen Widerstand, ∅ 0.20 ZnCu für einen 0.2 mm Messingdraht mit einem mittleren Widerstand, und ∅ 0.10 ZnCu für einen mit Zink beschichteten 0.1 mm Messingdraht mit einem extrem hohen Widerstand. Das Ziel der Kennlinienoptimierung ist nun, mit geringem bzw. geringstem Steuerungsaufwand alle Betriebspunkte möglichst genau zu treffen.
In dem Ausführungsbeispiel werden folgende Maßnahmen vorgenommen: Erstens wird der effektive Last- bzw. Heizstrom, und damit die auf die Drahtelektrode beaufschlagte Heizleistung, auf einen vorgegebenen Maximalwert limitiert (im Beispiel 2 auf 22 A), zweitens wird dieser Maximalwert proportional zur Spannung nochmals reduziert (im Beispiel 2 um 1 A/V), und drittens wird die Quellenspannung, sofern notwendig, dem Drahttyp angepasst. Die letzte Massnahme ist nur bei speziellen Konstruktionen von Drahtschneidemaschinen erforderlich, wenn nämlich die Drahtlänge im Glühbereich mit unterschiedlicher Werkstückhöhe ändert, wie nachfolgend anhand der 11 und 12 beschrieben wird.
Aus 2 ist ersichtlich, dass ein ∅ 0.33 Cu-Draht mit der Kennlinie Popt1_W auch ohne einen Eingriff auf die Quellenspannung gut auf unterschiedliche Drahtlängen angepasst wäre. Ebenfalls die zwei nächsten Drähte, mit etwas höherem Widerstand könnten nach dem gleichen Prinzip mit Popt3_W respektive Popt4_W ideal getroffen werden. Alle nachfolgenden Drähte ∅ 0.20 ZnCu bis ∅ 0.10 ZnCu würden hingegen eine Anpassung der Quellenspannung an die Drahtlänge voraussetzen.
Da in diesem Beispiel die Drahtlänge im Glühbereich aber als konstant angenommen wird, kann man eine grosse Anzahl von Drahttypen mit einer einzigen optimierten Kennlinie (d. h. bei konstanter Quellenspannung) die optimalen Betriebspunkte treffen.
Nur für die extremen Drähte müsste man allenfalls die Quellenspannung etwas korrigieren.
Die beschriebene Optimierung und angegebenen Werte dient zum besseren Verständnis der Schaltungen nach 3 und 4, und sind natürlich nur ein Beispiel unter unendlich vielen möglichen Lösungen, andere Ansätze können zu ähnlichen Resultaten führen.
In 3 ist die Prinzipschaltung einer Generatoranpassung nach einem Ausführungsbeispiel angegeben. Drahtschneidemaschinen haben im allgemeinen eine Gleichspannungsquelle 1, um den Impulsgenerator zu speisen, welcher während dem Einfädelvorgang natürlich keine Leistung benötigt. Solche Gleichspannungsquellen 1 haben typische Bauleistungen von etwa 4 kW und deren Ausgangsspannung ist normalerweise über die Maschinensteuerung 2 (Control) einstellbar. Die Gleichspannungsquelle 1 ist darum ideal geeignet die etwa 100 W betragende maximale Heizleistung bereitzustellen. In einer Maschinensteuerung 2 sind schon alle benötigten Eingabeparameter, wie Drahttyp und Werkstückhöhe, für eine Optimierung des Einfädelprozesses vorhanden, und müssen nur noch verarbeitet werden. Beispielsweise wird man allen Drahttypen welche wie beschrieben keine Anpassung an die Drahtlänge brauchen, die gleiche, optimale Quellenspannung zuordnen. Für die übrigen Drahttypen würde man die Quellenspannung anhand einer mathematischen Funktion in Abhängigkeit einer variablen Drahtlänge anpassen.
Es braucht demzufolge keine zusätzlichen Eingaben um den Einfädelprozess zu optimieren.
Die Generatoranpassung nach 3 umfaßt noch ein Schaltelement 3 (welches auch ein einfaches Relais sein könnte) um den Heizstrom ein- und auszuschalten, einen Stromdetektor 4 (I > a), zur Detektion eines Stromes von grösser als einem Minimalwert a, von beispielsweise a = 0.1 A, sowie einem Entstörfilter bestehend aus einer Kapazität 5 und zwei Induktivitäten 6, 7 um die Störungen der Funkenentladungen während des Erosionsprozesses von der Maschinensteuerung fernzuhalten. Der Stromdetektor 4 kann beispielsweise aus einem Messwiderstand und einem Bipolartransistor bestehen, wobei der Widerstand gleich Basis-Emitterspannung/a gewählt wird (0.7 V/0.1 A = 7 Ω). Andere bekannte Lösungen, wie ein Messwiderstand mit einem Komparator, oder magnetische Stromdetektoren sind natürlich auch möglich. Die Quellenspannung wird über die Ausgangsklemmen 8, 9 und eine Zweidrahtleitung von etwa 1.5 mm² Leiterquerschnitt an die Eingangsklemmen 10, 11 einer Heizleistungssteuereinrichtung, die in 4 näher dargestellt ist, weitergeleitet. Eine solche Gleichspannungsübertragung kann mit hohem Wirkungsgrad, über fast beliebige Distanzen erfolgen, und benötigt nur einen geringen Filteraufwand um die Störsicherheit zu gewährleisten.
Die Heizleistungssteuereinrichtung wird vorteilhafterweise in nächster Umgebung des zu erwärmenden Drahtes in die Maschine eingebaut, um einen maximalen Heizstrom von gegen 20 A möglichst verlustarm übertragen zu können. Eine alternative Anordnung wäre, nur einen Transformator 18 (siehe 4) in die Maschine einzubauen, und den Rest der Heizleistungssteuereinrichtung zusammen mit der Generatoranpassung im Generator vorzusehen. Auf diese Anordnung könnte man zurückgreifen, sollte die Gleichspannungsquelle 1 des Impulsgenerators nicht programmierbar sein. Im zweiten Fall würde man die Spannung über die Pulsweitenmodulation eines Pulsweitenreglers 15 einstellen, und die Spannungsrückkopplung könnte ebenfalls mit einem proportionalen Steuersignal erzeugt werden.
Im ersten Fall übermittelt die Maschinensteuerung 2 der Gleichspannungsquelle 1 den Sollwert für die Spannung, und schaltet anschliessend den Heizstrom über das Schaltelement 3 ein. Vom Stromdetektor 4 empfängt die Maschinensteuerung 2 die Informationen, ob die Drahtelektrode überhaupt den Heizstrom führt, und wann die Trennung erfolgt. Daraus kann die Zeitdauer des Trennprozesses ermittelt, und gegebenenfalls kann die Optimierung für nachfolgende Trennprozesse noch automatisch verfeinert werden (Adaptive Steuerung).
Die optimierte Heizleistungssteuereinrichtung in 4 enthält ebenfalls eine Filterkapazität 12 und zwei Pufferkapazitäten 22, 23. Ein Pulsweitenregler 15 steuert eine Halbbrücke bestehend aus den Schaltelementen 16, 17. Für die Schaltelemente 16, 17 werden MOSFET-Bauelemente wegen deren parasitären Dioden bevorzugt eingesetzt, damit die Blindleistung (besonders in einem Kurzschlussfall) in die Gleichspannungsquelle zurückgeführt werden kann. Andere Bauelemente, wie Bipolartransistoren oder IGBT könnten zusammen mit Antiparalleldioden auch eingesetzt werden. Die Halbbrückenanordnung 16, 17, 22, 23 hat den Vorteil, dass selbst bei unpräzisen, asymmetrischen Pulsbreiten der Transformator 18 nie gesättigt wird, weil die Spannungen über den Pufferkapazitäten 22, 23 sofort an eine Asymmetrie angeglichen werden. Andere Ausführungsformen wie Vollbrücken- oder Einzelschalter- Prinzipien sind natürlich nicht ausgeschlossen.
Die Heizleistungssteuereinrichtung weist ferner einen Stromsensor 21 (I av) auf, welcher den Primärstrom des Transformators 18 misst, und in ein Gleichspannungssignal umwandelt. Als Stromsensor 21 ist beispielsweise ein kleiner 100:1-Stromtransformator mit Gleichrichterdioden, einem 10 Ω Messwiderstand und einer Filterkapazität geeignet. Das so erhaltene Gleichspannungssignal wird über einen Widerstand 13 an einen Stromlimitierungs-Eingang des Pulsweitenreglers 15 zurückgeführt. An den gleichen Eingang wird die Spannung der Gleichspannungsquelle 1 über einen Widerstand 14 skaliert und zugeführt, wobei der Pulsweitenregler 15 anhand der Summe der beiden Messwerte über die Schaltelemente 16, 17 den effektiven Primärstrom des Transformators 18 so regelt, dass eine gesetzter Grenzwert für diese Summe nicht überschritten wird. Die Rückkopplung des Primärstromes an den Pulsweitenregler 15 bewirkt, dass dieser in Reaktion darauf über entsprechende Pulsweitenregelung der Steuersignale der Schaltelemente 16 und 17 den effektiven Primärstrom in der Primärwicklung des Transformators auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Infolge davon wird auch der effektive Sekundärstrom (Heizstrom) in der Sekundärspule des Transformators 18 und damit die auf die Drahtelektrode wirkende mittlere elektrische Leistung (Heizleistung) auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Dieser Wert kann experimentell ermittelt werden und hängt u.a. ab von dem Widerstand der Drahtelektrode und der Quellenspannung.
Mit anderen Worten je höher die Spannung am Stromlimitierungs-Eingang des Pulsweitenreglers 15 ist, umso niedriger fällt die Stromlimitierung aus. So erreicht man die gewünschte Optimierung der Kennlinie, um bei niedrigem Widerstand der Last einen erhöhten Strom zu liefern, jedoch keine exzessiven Ströme oder Leistungen zuzulassen. Über die Einstellung der Stromlimitierung, die Werte der beiden Widerstände 13, 14 und die Höhe der Quellenspannung kann man die Kennlinien fast beliebig festlegen. Die Ausdrücke Stromlimitierung bzw. Leistungslimitierung beziehen sich jeweils auf die Effektivwerte von Strom/Spannung bzw. die mittlere elektrische Leistung, die auf die Drahtelektrode übertragen wird.
Die Drahtelektrode wird über kurze Leitungen von etwa 2.5 mm² Leiterquerschnitt an die AC-Ausgänge 19, 20 angeschlossen.
Die 5 bis 8 zeigen Oszillogramme einer optimierten Heizleistungssteuereinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel bei fester Betriebsfrequenz von etwa 14.5 kHz. Mit einer künstlichen Last, werden verschiedene Betriebszustände nachbildet. Auch die Betriebsfrequenz kann optimiert werden, je höher sie nämlich gewählt wird, umso kleiner wird der Transformator 18, und je tiefer sie gewählt wird, umso geringer fallen die Kommutationsverluste der Schaltelemente 16, 17 aus. Der Transformator 18 besteht in diesem Beispiel aus einem hochpermeablen R36-Ferritringkern mit primär 34 Windungen Kupferdraht von 0.85 mm Durchmesser und sekundär 12 Windungen Litzendraht von 2.5 mm² Kupferquerschnitt. Der Kanal 1 (Ch1) zeigt jeweils das Steuersignal für das Schaltelement 17, Kanal 2 (Ch2) den Verlauf der Brückenzweig-Spannung zwischen den Schaltelementen 16, 17, Kanal 3 (Ch3) den Verlauf der Ausgangsspannung über den AC-Ausgängen 19, 20 und Kanal 4 (Ch4) den Verlauf des Ausgangsstromes auf dem AC-Ausgang 19. Die Spannung der Gleichspannungsquelle 1 ist in allen Fällen 67 V. Der eingestellte Maximalstrom der Heizleistungssteuereinrichtung beträgt 16A_aver und wird um 0.13 A/V bei 67 V Quellenspannung auf etwa 7 A aver reduziert.
5 zeigt den Fall bei Leerlauf, wenn z. B. die Drahtelektrode keinen Kontakt macht, oder schon durchtrennt ist. Der Strom im Stromdetektor 4 beträgt im Leerlauffall 30 mA, und der Detektor 4 würde nicht ansprechen. Die AC-Ausgangsspannung beträgt 11.68V_rms, und die Gesamtverlustleistung beträgt 2 W. Das Tastverhältnis ist fest auf 90% limitiert um Querströme in den Schaltelementen 16, 17 zu vermeiden.
6 zeigt den Fall einer sehr dünnen und langen Drahtelektrode mit einem Widerstand von 9.8 Ω. Der Strom im Stromdetektor 4 beträgt jetzt 220mA_aver, und dieser würde ansprechen. Die AC-Ausgangsspannung beträgt 11.36V_rms, der Ausgangsstrom 1.154A_rms, und die Gesamtverlustleistung beträgt nur gerade 1.64 W, was ei nem Wirkungsgrad von 89% entspricht. Das Tastverhältnis bleibt bei 90%, da der Arbeitspunkt sich immer noch im natürlichen U²/R-Bereich der Kennlinie befindet.
7 zeigt den Fall einer typischen Drahtelektrode von 0.25 mm Durchmesser, 800 mm Länge und einem Widerstand von 1.2 Ω. Der Strom im Stromdetektor 4 beträgt 1.22A_aver, und dieser würde ebenfalls ansprechen. Die AC-Ausgangsspannung beträgt 9.68V_rms, der Ausgangsstrom 7.80A_rms, und die Gesamtverlustleistung beträgt 6.24 W, was einem guten Wirkungsgrad von 92.4% entspricht. Das Tastverhältnis reduziert sich auf etwa 73%, da der Arbeitspunkt sich jetzt im Bereich der Stromlimitierung der Kennlinie befindet.
8 zeigt den ausserordentlichen Störfall eines Kurzschlusses. Der Strom im Stromdetektor 4 beträgt hier 310mA_aver, und dieser würde ebenfalls ansprechen. Die AC-Ausgangsspannung beträgt entsprechend 0V_rms, der Ausgangsstrom 13.76A_rms, und die Gesamtverlustleistung beträgt nun etwa 20 W, was auf den hohen Spitzenstrom von etwa 43A_peak auf der Sekundärseite und etwa 15A_peak auf den Schaltelementen 16, 17 zurückzuführen ist. Das Tastverhältnis reduziert sich drastisch auf 16% weil der Maximalstrom, welcher zusätzlich durch die Rückführung der Quellenspannung 1 reduziert wird, überschritten wurde, und sich beim erwähnten Effektivwert von 13.76A_rms einregelt, was bei dieser Stromform etwa dem erwarteten Mittelwert von 7A_aver entspricht.
Eine solche Störung würde von der Maschinensteuerung 2 jedoch entdeckt, abgeschaltet und gemeldet, da eine gespeicherte Maximalzeit überschritten würde.
Es kann vorteilhaft zusätzlich eine Maximaltemperatur-Sicherheitsabschaltung vorgesehen werden, um die Heizleistungssteuereinrichtung nicht für eine (sowieso unwahrscheinliche) Verlustleistung von 20 W dimensionieren zu müssen.
9 zeigt den wirklichen Trennvorgang einer 800 mm langen Drahtelektrode aus 0.3 mm hochfestem Messing bei zu geringer Heizleistung. Kanal 1 (Ch1) ist die Spannung der Gleichspannungsquelle 1, in diesem Fall 34 V. Kanal 2 (Ch2) ist der Ausgang des Stromdetektors 4, Kanal 3 (Ch3) ist ein Wegsensor welcher die Verlängerung der Drahtelektrode erfasst, und Kanal 4 (Ch4) wiedergibt den Strom aus der Gleichspannungsquelle 1 (mit negativer Amplitude). Man erkennt sofort, dass die auf gebrachte Leistung von etwa 50 W für diesen Drahttyp viel zu gering ist, der optimale Wert für 800 mm läge bei 81 W. Darum wird die Trenndauer mit 9.95 s extrem lang, und eine Maschinensteuerung 2 hätte wegen Zeitüberschreitung den Vorgang wahrscheinlich abgebrochen und eine Fehlermeldung ausgegeben. Eine Maschinensteuerung 2 mit adaptiver Steuerung hätte zwar ebenfalls den Trennvorgang abgebrochen, jedoch anstelle der Fehlermeldung automatisch die Heizleistung um einen berechneten Betrag erhöht, und selbstständig einen neuen Versuch gestartet.
Eine einfache Strategie für eine adaptive Steuerung könnte beispielsweise darin bestehen, die Zeitdifferenz (Trenndauer minus Optimalzeit) mit einer Konstante (experimenteller Erfahrungswert und teils abhängig vom Drahttyp) zu multiplizieren, und diesen Wert zum Sollwert für die Gleichspannungsquelle 1 je nach Vorzeichen zu addieren oder subtrahieren. Diese Strategie hat den Vorteil, dass sie tendenziell zum Optimalwert konvergiert, da immer kleinere Zeitabweichungen entsprechend kleiner werdende Korrekturen bewirken.
Ferner kann aus 9, Kanal 3 entnommen werden, dass bei einer zu geringen Heizleistung die Drahtelektrode nicht, oder nur unwesentlich gestreckt wird, hier nur dank dem tieferen Kaltwiderstand der Drahtelektrode nach etwa 1 s um vernachlässigbare 2 mm, um dann bis zum Trennbeginn bei etwa 7.5 s absolut unverändert zu bleiben. Eine so durchtrennte Drahtelektrode hat eine schlechte Prognose für den Einfädelerfolg.
In 10 ist nochmals ein wirklicher Trennvorgang einer 800 mm langen und 0.33 mm dicken Messing-Drahtelektrode mit hohem Kupferanteil, jetzt aber bei optimaler Heizleistung aufgezeichnet. Der Vorgang dauert 3.86 s, und über die ersten 3 s verlängert sich die Drahtelektrode gleichmässig um 10 mm. Eine so durchtrennte Drahtelektrode lässt sich mit höchster Wahrscheinlichkeit auch in geschlossene Rundführungen mit geringem Führungsspiel einfädeln.
In 11 sind nochmals vier optimierte Kennlinien wie in 2 dargestellt. Diese Kennlinien sind für den Einsatz in einer gewöhnlichen Universalmaschine mit einem variablen Glühbereich von typisch 500 mm bis 800 mm optimiert.
Der Vorteil dieser Optimierung liegt in der ausgezeichneten Übereinstimmung der Drahtkennlinien mit dem linear ansteigenden Teil der Heizleistungssteuereinrichtungnkennlinien, im Bereich wo die Strombegrenzung aktiv ist. Infolge dieser Übereinstimmung ist keine Anpassung der Quellenspannung an die Länge der Drahtelektrode erforderlich. Man benötigt dabei allerdings, im Unterschied zu den Kennlinien der 2, für jeden Drahttyp jeweils eine individuelle Quellenspannung. Die vier dargestellten Kennlinien Popt5_W bis Popt8_W erlauben Drahtelektroden im Bereich von 0.1 mm bis 0.25 mm Durchmesser und bei einer Länge im Bereich von etwa 10 mm bis 800 mm einwandfrei zu strecken und zu trennen.
Die Quellenspannungen der Gleichspannungsquelle 1 betragen für: Popt5_W = 56 V, Popt6_W = 66 V, Popt7_W = 73.5 V und Popt8_W = 78 V. Auf der Drahtelektrode (nach dem Transformator 18) entspricht dies für: Popt5_W = 9.52 V, Popt6_W = 11.22 V, Popt7_W = 12.5 V und Popt8_W = 13.6 V.
Auf die Drahtelektrode bezogen, ist die Strombegrenzung bei dieser Optimierung auf 25 A festgesetzt und wird mit 1.765 A/V über die Spannung reduziert. Damit ergeben sich folgende spannungsabhängige Stromlimitierungn: Popt5_W = 8.2 A, Popt6_W = 5.2 A, Popt7_W = 2.95 A und Popt8_W = 1.6 A.
In 12 sind weitere vier optimierte Kennlinien dargestellt. Diese Kennlinien sind für den Einsatz in einer Grossmaschine optimiert, welche ebenfalls einen Glühbereich von variabler Länge aufweist.
Die vier dargestellten Kennlinien Popt9_W bis Popt12_W erlauben Drahtelektroden in einem erweiterten Durchmesserbereich von 0.1 mm bis 0.33 mm und bei einer Glühlänge im Bereich von etwa 10 mm bis über 1000 mm ebenfalls einwandfrei zu strecken und zu trennen.
Die Quellenspannungen der Gleichspannungsquelle 1 betragen nun für Popt9_W = 38 V, Popt10_W = 77 V, Popt11_W = 89 V und Popt12_W = 106 V. Auf der Drahtelektrode entspricht dies: Popt9_W = 6.46 V, Popt10_W = 13.1 V, Popt11_W = 15.1 V und Popt12_W = 18.1 V.
Auf die Drahtelektrode bezogen, ist die Strombegrenzung bei dieser Optimierung auf 24 A festgesetzt und wird mit 1.235 A/V über die Spannung reduziert. Damit ergeben sich für die verschiedenen Drahtelektroden folgende spannungsabhängige Stromlimitierungn: Popt9_W = 16.02 A (∅0.33Cu), Popt10_W = 7.83 A (∅0.25ZnCu), Popt11_W = 5.31 A (∅0.20ZnCu) und Popt12_W = 1.7 A (∅0.10ZnCu).
Die Beispiele nach den 2, 11 und 12 zeigen, wie mit geringfügigen Änderungen der Quellenspannung, Strombegrenzung und spannungsabhängiger Beeinflussung der Strombegrenzung die Kennlinien an unterschiedlichste Anforderungen angepasst werden können.
Vorteilhafterweise wird nur die Quellenspannung als variabler Parameter vorgesehen, die restlichen Parameter werden bevorzugt über Festwerte (wie z. B. das maximale Tastverhältnis, die Strombegrenzung und die Widerstände 13, 14) definiert. Das ist aber nicht einschränkend für zu verstehen, und auch andere Verfahren und Lösungen, welche dem Sinn und Zweck der vorliegenden Erfindung entsprechen, sollen wie nachfolgend in den Ansprüchen definiert, geschützt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4547647 [0006]
- US 4743730 [0007]
- US 4929810 [0008]
- JP 5220624 A [0009]

Claims

Verfahren zum Strecken und/oder Trennen einer Drahtelektrode einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine, bei welchem: die Drahtelektrode mit einem elektrischen Laststrom aus einer Gleichstromquelle (1) oder einem von diesem verursachten Heizstrom beaufschlagt wird, um die Drahtelektrode zu erhitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungskennlinie (P = U²/R) der Gleichspannungsquelle (1) in Abhängigkeit des Lastwiderstandes der Drahtelektrode durch eine zumindest teilweise Rückkopplung von Laststrom und Quellenspannung derart modifiziert wird, dass die auf die Drahtelektrode wirkende Heizleistung auf vorgegebene Betriebsbedingungen für den Streck- und/oder Trennvorgang angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungskennlinie der Gleichspannungsquelle (1) so modifiziert wird, dass sich experimentell ermittelte optimale Betriebspunkte für den Streck- und/oder Trennvorgang auf der modifizierten Kennlinie befinden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierte Kennlinie bei geringer Quellenspannung eine hohe Stromlimitierung aufweist, und bei hoher Quellenspannung eine geringere Stromlimitierung aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laststrom mit einem Stromsensor (21) gemessen wird, und dass der Messwert mit einem zur Quellenspannung proportionalen Faktor erhöht, und dieser Wert mit einem eingestellten Grenzwert verglichen wird, und dass bei einer Überschreitung des Grenzwertes die Ausgangsleistung der Spannungsquelle gerade so weit reduziert wird, dass der eingestellte Grenzwert nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert des Stromsensors (21) über einen ersten Widerstand (13), welcher den Strom skaliert, an einen Stromlimitierungseingang eines Pulsweitenreglers (15) zugeführt wird, und dass über einen zweiten Widerstand (14), welcher die Spannung skaliert, die Quellenspannung ebenfalls dem Stromlimitierungseingang zugeführt wird, und dass der Pulsweitenregler (15) anhand der Summe der beiden Messwerte, über ein oder mehrere Schaltelemente (16, 17) den Laststrom so regelt, dass der gesetzte Grenzwert für diese Summe nicht überschritten wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Quellenspannung aus einer vorhandenen Gleichspannungsquelle (1) eines Erosionsgenerators über ein zweites Schaltelement (3) und einen Stromdetektor (4) bereitgestellt wird, und dass zwischen ersten Schaltelementen (16, 17) und der Drahtelektrode ein Transformator (18) zur Spannungsanpassung an die Gleichspannungsquelle (1) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtelektrode direkt die Wechselspannung einer Sekundärwicklung des Transformators (18) zugeführt wird, und dass der Stromsensor (21) den Strom einer Primärwicklung des Transformators (18) misst.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (3) und der Stromde tektor (4) in der Nähe der Gleichspannungsquelle (1) und einer Maschinensteuerung (2) angeordnet sind, und dass zumindest der Transformator (18) in der Nähe der Drahtelektrode angeordnet ist, und dass die Maschinensteuerung (2) an die Gleichspannungsquelle (1) einen Sollwert sendet, um die Quellenspannung so einzustellen, dass die Kennlinie an die zu trennenden Drahtelektroden angepasst wird, und dass die Maschinensteuerung (2) das zweite Schaltelement (3) einschaltet, um einen Trennvorgang zu starten, und dass die Maschinensteuerung (2) vom Stromdetektor (4) ein Signal empfängt, welches den Stromdurchgang durch die Drahtelektrode bestätigt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlendem Stromdurchgang zu Beginn des Trennvorgangs eine Maschinensteuerung (2) den Trennvorgang abbricht, und eine erste Fehlermeldung ausgibt, und andernfalls die Zeit misst bis der Stromdurchgang durch die Trennung unterbrochen wird, und dass bei Überschreitung einer vorprogrammierten Maximalzeit der Trennvorgang ebenfalls abgeschaltet wird, und eine zweite Fehlermeldung ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung (2) die gemessene Zeit für den Trennvorgang mit einer abgespeicherten, optimalen Zeit vergleicht, und aus der Differenz eine neue optimale Quellenspannung berechnet, welche für die nachfolgenden Trennvorgängen an die Gleichspannungsquelle (1) gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass falls die Gleichspannungsquelle (1) keine Spannungseinstellung vorgesehen hat, alle Elemente (12, 13, 14, 15, 16, 17, 21, 22 und 23) mit Ausnahme des Transformators (18) in der Nähe der Gleichspannungsquelle (1) und der Maschinensteuerung (2) angeordnet werden, und dass die Spannungseinstellung an einen Pulsweiteneingang des Pulsweitenreglers (15) und über den zweiten Widerstand (14) an den Stromlimitierungseingang des Pulsweitenreglers (15) gesendet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für Maschinen mit konstanter Drahtlänge im Glühbereich die Kennlinie so festgelegt wird, dass alle verwendeten Drahttypen ohne eine Änderung der Parameter optimal gestreckt, gerichtet und spitzenförmig durchtrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für Maschinen mit variabler Drahtlänge im Glühbereich die Kennlinie so festgelegt wird, dass allen verwendeten Drahttypen eine optimale Quellenspannung zugeordnet werden, und dass bei einer Änderung der Drahtlänge die Drahtelektrode ohne einen Eingriff auf die Parameter optimal gestreckt, gerichtet und spitzenförmig durchtrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass neuartige oder vom Standard abweichende Drahtelektroden anhand der Differenz der gemessenen Zeit für den Trennvorgang zur optimalen Zeit, erkannt werden, und dass die Quellenspannung mithilfe einer mathematischen Korrekturgleichung neu berechnet und für die nachfolgenden Trennvorgänge verwendet wird.
Vorrichtung zum Strecken und/oder Trennen einer Drahtelektrode einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine, aufweisend: eine Gleichspannungsquelle (1) zum Beaufschlagen der Drahtelektrode mit einem elektrischen Laststrom oder einem von diesem verursachten Heizstrom, um die Drahtelektrode zu erhitzen Heizstrom, gekennzeichnet durch: eine Heizleistungssteuereinrichtung (15–21), die zwischen die Gleichspannungsquelle (1) und die Drahtelektrode geschaltet ist, und die Leistungskennlinie der Gleichspannungsquelle (1) in Abhängigkeit des Lastwiderstandes der Drahtelektrode durch eine zumindest teilweise Rückkopplung von Laststrom und Quellenspannung derart modifiziert, dass die auf die Drahtelektrode wirkende Heizleistung auf vorgegebene Betriebsbedingungen für den Streck- und/oder Trennvorgang angepasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichspannungsquelle die vorhandene Gleichspannungsquelle (1) eines Erosionsgenerators der Drahtschneidemaschine verwendet und an die Heizleistungssteuervorrichtung während eines Einfädelvorganges über ein Schaltelement zum Erhitzen der Drahtelektrode zugeschaltet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistungssteuervorrichtung einen Pulsweitenregler (15) zum Steuern des Laststromes und eine Strommesseinrichtung (21) zum Messen des Laststromes aufweist, wobei der Laststrom an den Eingang des Pulsweitenreglers (15) rückgekoppelt wird, um die Leistungskennlinie auf vorgegebene Betriebsbedingungen anzupassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsmeßeinrichtung (14) vorgesehen ist zum Messen der von der Gleichspannungsquelle (1) verursachten Eingangsspannung am Pulsweitenregler sowie eines oder mehrere Schaltelemente (16, 17), welche vom Pulsweitenregler zur Anpassung des Laststromes angesteuert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert des Stromsensors (21) über einen ersten Widerstand (13), welcher den Strom skaliert, an einen Stromlimitierungseingang eines Pulsweitenreglers (15) zugeführt wird, und dass über einen zweiten Widerstand (14), welcher die Spannung skaliert, die Quellenspannung ebenfalls dem Stromlimitierungseingang zugeführt wird, und dass der Pulsweitenregler (15) anhand der Summe der beiden Messwerte, über ein oder mehrere Schaltelemente (16, 17) den Laststrom so regelt, dass der gesetzte Grenzwert für diese Summe nicht überschritten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Quellenspannung aus einer vorhandenen Gleichspannungsquelle (1) eines Erosionsgenerators über ein zweites Schaltelement (3) und einen Stromdetektor (4) bereitgestellt wird, und dass zwischen ersten Schaltelementen (16, 17) und der Drahtelektrode ein Transformator (18) zur Spannungsanpassung an die Gleichspannungsquelle (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtelektrode direkt die Wechselspannung einer Sekundärwicklung des Transformators (18) zugeführt wird, und dass der Stromsensor (21) den Strom einer Primärwicklung des Transformators (18) misst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gleichspannungsquelle (1) und der Heizleistungssteuereinrichtung ein Stromdetektor (4) angeordnet ist, welcher das Vorhandensein eines Heizstromes in der Drahtelektrode einem Eingang einer Maschinensteuerung (2) meldet, und dass die Maschinensteuerung (2) einen ersten Ausgang für die Gleichspannungsquelle (1) aufweist, um einen Sollwert für die Spannung zu übermitteln, und dass die Maschinensteuerung (2) einen zweiten Ausgang aufweist, um das Schaltelement (3) ein- und auszuschalten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizleistungssteuereinrichtung und/oder zwischen der Heizleistungssteuereinrichtung und der Maschinensteuerung (2) Filtermittel (5, 6, 7, 12) angeordnet sind, um Störungen von Funkenentladungen zu unterdrücken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (16, 17) eine Halbbrücke bilden, und dass eine Primärwicklung des Transformators (18) einerseits an diese Halbbrücke angeschlossen ist, und anderseits über einen Stromsensor (21) an zwei in Serie geschaltete Pufferkapazitäten (22, 23) verbunden ist, und dass die Sekundärwicklung des Transformators (18) direkt mit der Drahtelektrode verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsweitenregler (15) einen Eingang zur Festsetzung eines maximalen Tastverhältnis ses aufweist, und einen Eingang zur Festsetzung einer Stromlimitierung aufweist, und einen Eingang zur Festsetzung der Schaltfrequenz aufweist, und zwei Ausgänge zur alternativen Steuerung der Schaltelemente (16, 17) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistungssteuereinrichtung auf der Maschine in direkter Nähe der Drahtelektrode angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass nur der Transformator (18) auf der Maschine in direkter Nähe der Drahtelektrode angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei Maschinen mit konstanter Glühlänge der Drahtelektrode die Heizleistungssteuereinrichtung mit einem ersten Satz von Werten für die Stromlimitierung, den Widerstand (13) und den Widerstand (14) versehen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei Maschinen mit variabler Glühlänge der Drahtelektrode, die Heizleistungssteuereinrichtung mit einem zweiten Satz von Werten für die Stromlimitierung, den Widerstand (13) und den Widerstand (14) versehen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maschinensteuerung (2) Steuer-, Regel- oder adaptive Steuerkreise zur Überwachung, Regelung und/oder adaptiven Steuerung und Diagnose für den Trennprozess aufweist.
Funkenerosive Drahtschneidemaschine mit einer Vorrichtung zum Strecken und/oder Trennen von Drahtelektroden, nach einem der Ansprüche 15 bis 30.