DE112006004049B4

DE112006004049B4 - Leistungsversorgungssteuereinheit für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung

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Publication number: DE112006004049B4
Application number: DE112006004049T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ukai; Kazunari Morita; Shiro Sasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2026-10-21
Also published as: JP4833197B2; CN101291768A; US8420973B2; JPWO2008047451A1; WO2008047451A1; CN101291768B; DE112006004049T5; US20100147805A1

Abstract

Eine Leistungsversorgungssteuereinrichtung, die einen Entladungsimpuls steuert, der einer Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung zugeführt wird, die ein Werkstück durch Generieren von Impulsentladung in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem Werkstück bearbeitet, die Leistungsversorgungssteuereinrichtung umfassend:
eine Hochfrequenzkomponentenerfassungseinheit (4, 5, 9), die eine Hochfrequenzkomponente einer Entladungsspannung in dem Bearbeitungsspalt erfasst;
eine Spannungspegelerfassungseinheit (40), die einen Spannungspegel der Entladungsspannung erfasst;
eine Nicht-Ladezeiterfassungseinheit (42), die eine Verzögerungszeit der Entladungsspannung erfasst;
eine Hochfrequenzkomponentenvergleichseinheit (78), die eine erfasste Hochfrequenzkomponente mit einer Bezugshochfrequenzkomponente vergleicht, um ein erstes Vergleichsergebnis zu erhalten;
eine Spannungspegelvergleichseinheit (41), die einen erfassten Spannungspegel mit einem Bezugsspannungspegel vergleicht, um ein zweites Vergleichsergebnis zu erhalten; und
eine Impulssteuereinheit (43), die eine Impulsauszeit, wobei die Impulszeit ein Intervall zwischen Entladungsimpulsen ist, steuert basierend auf dem ersten Vergleichsergeb nis und einer erfassten Verzögerungszeit einer Entladung der Entladungsspannung, und einen Entladungsimpuls basierend auf dem zweiten Vergleichsergebnis abschneidet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsversorgungssteuereinrichtung, die Entladungsimpulse steuert, die einer Gesenkfräsfunkenerosionsvorrichtung zugeführt werden, die ein Werkstück durch Generieren von Impulsentladung in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem Werkstück, die einander gegenüberliegen, bearbeitet.
STAND DER TECHNIK
Es war bekannt, dass in einer Gesenkfräsfunkenerosionsvorrichtung, die ein Werkstück durch Generieren von Impulsentladung in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem Werkstück, die einander gegenüberliegen, bearbeitet, ein Entladungszustand während elektrischer Entladungsbearbeitung (Funkenerosion) durch Erfassen einer Hochfrequenzkomponente in einer Entladungsspannung und Beurteilen der Größe der Hochfrequenzkomponente bestimmt werden kann. Patentliteraturstelle 1 offenbart z. B. eine derartige Technologie zum Beurteilen des Entladungszustands aus einer Hochfrequenzkomponente.
8 ist ein Schaltungsdiagramm eines relevanten Teils einer Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in der Konfiguration im wesentlichen der in Patentliteraturstelle 1 be schriebenen identisch ist. Eine gepulste Entladungsspannung wird einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Elektrode 2 der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung und einem Werkstück 3 zugeführt. Ein Hochpassfilter 4 extrahiert eine Hochfrequenzkomponente aus der Entladungsspannung. Ein Gleichrichter 5 richtet die Hochfrequenzkomponente gleich, die durch das Hochpassfilter 4 extrahiert wird, und gibt die gleichgerichtete Hochfrequenzkomponente als ein Ausgangssignal Vrec aus. Eine Entladungsspannungserfassungseinrichtung 75 erfasst die Entladungsspannung in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Eine Entladungsstromerfassungseinrichtung 76 erfasst einen Entladungsstrom in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3.
Ein Ausgangssignal u von der Entladungsspannungserfassungseinrichtung 75 und ein Ausgangssignal i von der Entladungsstromerfassungseinrichtung 76 werden zu einer Logikschaltung 77 eingegeben. Eine Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 und eine Logikschaltung 72 bilden eine Verzögerungsschaltung. Die Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 misst eine Zeitkonstante tH des Hochpassfilters 4. Ein Ausgangssignal 79 von der Logikschaltung 77 wird zu der Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 und der Logikschaltung 72 eingegeben. Ein Ausgangssignal 71 von der Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 wird zu der Logikschaltung 72 eingegeben. Eine Integratorschaltung 9 enthält einen Kondensator C1 und einen Widerstand R1. Der Kondensator C1 ist zwischen einer invertierenden (–) Eingangsseite und einer Ausgangsseite eines Operationsverstärkers verbunden. Der Widerstand R1 ist zwischen einer Ausgangsseite des Gleichrichters 5 und der invertierenden (–) Eingangsseite des Operationsverstärkers in Reihe verbunden. Eine nicht-invertierende (+) Eingangsseite des Operationsverstärkers ist geerdet.
Eine Rücksetzungsschaltung 10 enthält einen Transistor. Ein Kollektor-Emitter des Transistors ist zwischen beiden An schlüssen des Kondensators C1 verbunden. Ein Ausgangssignal 73 von der Logikschaltung 72 wird zu der Rücksetzungsschaltung 10 eingegeben. Ein integrierter Ausgangswert Vint, der ein Ausgangssignal von dem Operationsverstärker der Integratorschaltung 9 ist, wird zu einer invertierenden (–) Eingangsseite eines Komparators 78 eingegeben. Eine Bezugsspannung Vref wird zu einer nicht-invertierenden (+) Eingangsseite des Komparators 78 eingegeben.
9 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen in der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 8 gezeigt wird. Eine Wellenform A ist eine Entladungsspannungswellenform in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Eine Wellenform B ist eine Ausgangssignalwellenform von dem Hochpassfilter 4. Eine Wellenform G ist eine Ausgangssignalwellenform von der Logikschaltung 77. Eine Wellenform H ist eine Ausgangssignalwellenform von der Zeitkonstantenmesseinrichtung 70. Eine Wellenform I ist eine Ausgangssignalwellenform von der Logikschaltung 72. Eine Wellenform F ist eine integrierte Ausgangssignalwellenform von der Integratorschaltung 9.
Als Nächstes wird die Operation mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben. In 9 ist eine Wellenform 80 die Entladungsspannungswellenform in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Ein Zeitintervall Ton zeigt eine Entladungsimpulsbreite an. Ein Zeitintervall Toff zeigt eine Impulsauszeit an. Nachdem eine Spannung an den Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 angelegt ist, wird eine elektrische Entladung generiert. Wenn die elektrische Entladung generiert wird, sind Pegel von Ausgangssignalen von der Entladungsspannungserfassungseinrichtung 75 und der Entladungsstromerfassungseinrichtung 76 beide hoch (H). Die Ausgangssignale werden zu der Logikschaltung 77 eingegeben. Wenn die Pegel von beiden Signalen, die zu der Logikschaltung 77 eingegeben werden, H sind oder wenn mit anderen Worten die elektrische Entladung in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 generiert wird, gibt die Logikschaltung 77 ein Signal vom tiefen (L) Pegel aus. Ein Zeitpunkt, in dem die Logikschaltung 77 das L-Pegel-Signal ausgibt, ist ein Entladungserfassungszeitpunkt t1. Der Zeitpunkt t2 ist ein Zeitpunkt (t2 = t1 + tH) nach der Zeitkonstante tH des Hochpassfilters 4, mit dem Entladungserfassungszeitpunkt t1 als einen Startpunkt.
Eine Wellenform 82 zeigt die Hochfrequenzkomponente der Entladungsspannung an. Eine Wellenform 83 zeigt eine Störungswellenform wegen einer transienten Charakteristik des Hochpassfilters 4 an. Die Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 gibt ein Signal vom Pegel H während der Zeit tH aus, mit einem Zeitpunkt, in dem das Ausgangssignal 79 von der Logikschaltung 77 fällt, als einen Startpunkt (H in 9). Das Ausgangssignal 79 von der Logikschaltung 77 und das Ausgangssignal 71 von der Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 werden zu der Logikschaltung 72 eingegeben. Die Logikschaltung 72 gibt das Ausgangssignal 73 aus, wie in I in 9 angezeigt. Ein Zeitpunkt, in dem das Ausgangssignal 73 fällt, wird durch t2 in I in 9 angezeigt. Die Rücksetzungsschaltung 10 setzt die Integratorschaltung 9 zurück, während ein Pegel des Ausgangssignals 73 von der Logikschaltung 72 H ist. Mit anderen Worten integriert die Integratorschaltung 9 das Ausgangssignal Vrec von dem Gleichrichter 5 nur, während der Pegel des Ausgangssignals 73 von der Logikschaltung 72 L ist. Der Komparator 78 vergleicht die Bezugsspannung Vref mit der integrierten Ausgabe Vint, die in F in 9 angezeigt wird. Wenn die integrierte Ausgabe Vint größer als die Bezugsspannung Vref in einem Ende der Entladungsimpulsbreite Ton ist, beurteilt der Komparator 78, dass der Entladungsimpuls ein normaler Entladungsimpuls ist. Wenn das Gegenteil zutrifft, beurteilt der Komparator 78, dass der Entladungsimpuls ein anoma ler Entladungsimpuls ist, wie etwa ein Lichtbogenentladungsimpuls.
Es war bekannt, dass der Entladungszustand der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung während einer Funkenerosionsbearbeitung durch eine Erfassung eines Entladungsspannungspegels beurteilt werden kann. Patentliteraturstelle 2 offenbart z. B. eine derartige Technologie zum Beurteilen des Entladungszustands aus dem Entladungsspannungspegel.
10 ist ein Schaltungsdiagramm eines relevanten Teils einer Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in der Konfiguration im wesentlichen zu der identisch ist, die in Patentliteraturstelle 2 beschrieben wird. In 10 verweisen gleiche Bezugszeichen auf Abschnitte entsprechend jenen, die in 8 gezeigt werden, und eine Erläuterung davon wird weggelassen. Eine Bearbeitungsimpulsgenerierungsschaltung enthält eine Bearbeitungsleistungsversorgung 1, einen stromaufwärtigen Widerstand 100 und einen Schalter 90. Der Schalter 90 wird durch eine Schmitt-Triggerschaltung 91, einen ersten monostabilen Flip-Flop 92, einen zweiten monostabilen Flip-Flop 92 und ein UND-Gatter 94 gesteuert. Die Schmitt-Triggerschaltung 91 wird verwendet, um die Generierung der elektrischen Entladung zu erfassen, nachdem die Spannung an den Bearbeitungsspalt angelegt ist. Der erste monostabile Flip-Flop 92 wird verwendet, um die Entladungsimpulsbreite Ton zu fixieren. Der zweite monostabile Flip-Flop 93 wird verwendet, um die Impulsauszeit Toff eines Intervalls zwischen zwei Entladungsspannungsimpulsen zu fixieren. Eine Eingabeeinheit des UND-Gatters 94 ist mit dem Flip-Flop 93 verbunden. Eine andere Eingabeeinheit des UND-Gatters 94 ist mit einer Steuerschaltung verbunden. Die Steuerschaltung enthält zwei Komparatoren 95 und 96. Die Steuerschaltung vergleicht eine obere Schwelle V2 und eine untere Schwelle V1 einer Spannung, die als Bezugsspannungswerte dienen, mit der Entla dungsspannung in dem Bearbeitungsspalt. Wenn eine gemessene Spannung in einer Mitte von zwei Bezugsspannungen enthalten ist, sendet ein UND-Gatter 97 ein Ausgangssignal während eines Ablaufs der Zeit F, die durch einen monostabilen Flip-Flop 98 fixiert ist.
11 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer Beziehung zwischen verschiedenen Entladungsspannungswellenformen 80 der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 10 gezeigt wird, und Stromwellenformen 84 basierend auf einer Dauer F eines Spannungslesefensters. Eine Wellenform A ist die Entladungsspannungswellenform. Eine Wellenform B ist eine Ausgangssignalwellenform 85 der Dauer F des Lesefensters, während dessen der Spannungspegel der Entladungsspannungswellenform 80 erfasst wird. Eine Wellenform C ist die Entladungsstromwellenform 84. Eine Form A1 und eine Form A2 der Entladungsspannungswellenform sind höher als die obere Schwelle V2 (z. B. 20 Volt) der Entladungsspannung. Die Impulsbreite der Entladungsspannung und der Strom werden während der Entladungsimpulsbreite Ton gehalten. Eine Form 81 und eine Form B2 der Entladungsspannungswellenform sind geringer als die obere Schwelle V2 der Entladungsspannung und höher als die untere Schwelle V1 (z. B. 5 Volt) der Spannung. Die Impulsbreite der Entladungsspannung und der Strom werden abgeschnitten, nachdem das Lesen abgeschlossen ist. Eine Form C der Entladungsspannungswellenform ist geringer als die untere Schwelle V1. Die Impulsbreite der Entladungsspannung und der Strom werden während der Entladungsspannungsbreite Ton gehalten.
Es war eine Technologie bekannt, in der der Entladungszustand durch Steuern der Impulsauszeit verbessert wird und Bearbeitungsbedingungen gesteuert werden, die Bearbeitungseffizienz zu steigern, wenn der Entladungsimpuls beurteilt wird, anomal zu sein. Eine derartige Technologie wird z. B. in Patentliteraturstelle 1 offenbart.
12 ist ein Schaltungsdiagramm eines relevanten Teils einer anderen Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in der Konfiguration im wesentlichen zu der identisch ist, die in Patentliteraturstelle 1 beschrieben wird. In 12 verweisen gleiche Bezugszeichen auf Abschnitte entsprechend jenen, die in 8 gezeigt werden, und eine Erläuterung davon wird weggelassen. Die Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung enthält eine Kurzschlusserfassungseinrichtung 28, einen ersten Komparator 29, eine Vergleichsbezugswertgenerierungseinrichtung 30, einen zweiten Komparator 31 und eine zweite Vergleichswertgenerierungseinrichtung 32.
13 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen in einem relevanten Teil einer in 12 gezeigten Leistungsversorgungssteuereinrichtung. Eine Wellenform A ist die Entladungsspannungswellenform in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Eine Wellenform B ist die Ausgangssignalwellenform von dem Hochpassfilter 4. Eine Wellenform C ist eine Ausgangssignalwellenform von dem Gleichrichter 5. Eine Wellenform P ist eine Ausgangssignalwellenform von einer Entladungserfassungseinrichtung 23. Eine Wellenform Q ist eine Ausgangssignalwellenform von einem Timer 24. Eine Wellenform F ist eine Ausgangssignalwellenform von der Integratorschaltung 9. Eine Wellenform S ist eine Ausgangssignalwellenform von dem ersten Komparator 29. Der erste Komparator 29 vergleicht eine Ausgabe von der Entladungserfassungseinrichtung 23 mit einem ersten Bezugswert. Eine Wellenform T ist eine Ausgangssignalwellenform von dem zweiten Komparator 31. Der zweite Komparator 31 vergleicht die Ausgabe von der Entladungserfassungseinrichtung 23 mit einem zweiten Bezugswert.
Eine Wellenform U ist eine Ausgangssignalwellenform von der Kurzschlusserfassungseinrichtung 28.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 12 und 13 die Operation beschrieben. Die Bearbeitungsleistungsversorgung 1 legt eine gepulste Spannung an den Bearbeitungsspalt an, und es wird Funkenerosionsbearbeitung durchgeführt. Das Hochpassfilter 4 extrahiert nur die Hochfrequenzkomponente von der Entladungsspannungswellenform A, die ausgegeben wird, wenn die Funkenerosionsbearbeitung durchgeführt wird. Die extrahierte Hochfrequenzkomponente wird die Ausgangssignalwellenform B. Der Gleichrichter 5 richtet die erlangte Hochfrequenzkomponente gleich. Die gleichgerichtete Hochfrequenzkomponente wird die Ausgangssignalwellenform C. Die Ausgangssignalwellenform C wird zu der Integratorschaltung 9 eingegeben. Wenn die elektrische Entladung generiert wird, steigt die Ausgangssignalwellenform P von der Entladungserfassungseinrichtung 23 an. Die Integratorschaltung 9 wird zurückgesetzt, und der Timer 24 startet. Die Ausgangssignalwellenform P wird die Ausgangssignalwellenform Q. Die Integratorschaltung 9 integriert die Ausgangssignalwellenform C. Die Ausgangssignalwellenform C wird die Ausgangssignalwellenform F. Wenn die elektrische Entladung endet, fällt eine Entladungserfassungsausgabe von der Entladungserfassungseinrichtung 23. Mit dem Fall der Entladungserfassungsausgabe geben der erste Komparator 29 und der zweite Komparator 31 Vergleichsergebnisse eines Vergleichs von Bezugswerten von der ersten Vergleichsbezugswertgenerierungseinrichtung 30 und der zweiten Vergleichsbezugswertgenerierungseinrichtung 32 (kleiner gesetzt als der erste Bezugswert) mit der Ausgabe von der Integratorschaltung 9 aus. Der erste Komparator 29 und der zweite Komparator 31 geben die Vergleichsergebnisse als die Ausgangssignalwellenform S und die Ausgangssignalwellenform T aus. Als ein Ergebnis wird der Entladungsimpuls in drei Typen klassifiziert, die der normale Entladungsimpuls, ein Quasi-Lichtbogenentladungsimpuls und der Lichtbogenentladungsimpuls sind.
Die Kurzschlusserfassungseinrichtung 28 prüft einen Spannungswert in dem Bearbeitungsspalt, wenn die Entladungserfassungsausgabe fällt. Die Kurzschlusserfassungseinrichtung 28 vergleicht den Spannungswert mit einer Kurzschlussbezugsspannung (vorzugsweise 15 Volt oder weniger) und gibt ein Kurzschlusserfassungssignal (die Wellenform U in 8) aus. Ein hierin beschriebener Kurzschlusszustand verweist nicht nur auf eine direkte Verbindung zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3, sondern auch auf einen Kurzschluss über Teer, in den Bearbeitungsabfälle und Bearbeitungsflüssigkeit transformiert wurden, einen Karbidfilm, der sich an einer Elektrodenoberfläche ausbildet, oder dergleichen. Deshalb kann der Spannungswert in dem Bearbeitungsspalt nicht vollständig Null Volt sein. Eine Spannung von ungefähr mehreren Volt wird generiert. Die Kurzschlussbezugsspannung unterscheidet sich abhängig von einem Elektrodenmaterial, wie es eine Lichtbogenentladungsspannung tut. Deshalb gibt es keinen Standardwert für alle Fälle. Die Kurzschlussbezugsspannung wird z. B. auf 15 Volt oder weniger und vorzugsweise 10 Volt oder weniger gesetzt, wenn die Elektrode 2 aus Kupfer ist und das Werkstück 3 aus Stahl ist.
Eine Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 27 erlangt drei Typen von Identifikationsausgaben von dem ersten Komparator 29 und dem zweiten Komparator 31. Die drei Typen sind die normale Entladung, die Quasi-Lichtbogenentladung und die Lichtbogenentladung. Die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 27 erlangt auch zwei Typen von Identifikationsausgaben von der Kurzschlusserfassungseinrichtung 28, die anzeigen, ob der Kurzschlusszustand vorhanden ist. Die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 27 erlangt die Identifikationsausgaben für jeden Impuls. Die Bearbeitungszeitbedingungssteuerein richtung 27 erlangt deshalb klassifizierte Identifikationsausgaben. Wenn der Kurzschlusszustand vorhanden ist, ändert die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 27 Bearbeitungsbedingungen nicht. In dem Fall von Quasi-Lichtbogenentladung schaltet die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 27 die Impulsauszeit auf eine längere. In dem Fall von Lichtbogenentladung schaltet die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 27 die Impulsauszeit auf eine weiter längere. In dem Fall von nicht-kurzgeschlossener normaler Entladung verkürzt die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 27 die Impulsauszeit. Wie oben beschrieben, werden zusätzlich zu einer Erkennung des Entladungszustands dadurch, ob die Hochfrequenzkomponente vorhanden ist, der Entladungsimpuls und das Vorhandensein des Kurzschlusszustands beurteilt, und die Bearbeitungsbedingungen werden gesteuert. Als ein Ergebnis wird ein optimaler Bearbeitungszustand aufrechterhalten.

Patentliteraturstelle 1: japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. H5-293714
Patentliteraturstelle 2: japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 561-159326

Zusätzlich zum oben erläuterten Stand der Technik beschreibt die EP 1 464 430 A1 ein Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten eines Werkstückes, wobei die während der Dauer eines Erosionsimpulses an der Werkzeugelektrode anliegende Spannung erfasst wird und der Erosionsimpuls unterbrochen wird, nachdem die erfasste Spannung oder eine hieraus abgeleitete Größe ein asymptotisches Verhalten zeigt.
Des Weiteren beschreibt die DE 195 29 186 A1 eine Vorrichtung zur Erfassung eines Elektroerosionszustandes in einer Elektroerosions-Bearbeitungsmaschine, wobei ebenfalls ein Hochfrequenzanteil der Elektroerosionsspannung erfasst wird.
Außerdem offenbart die JP 55 05 41 39 A ein System zur stabilen Bearbeitung über eine gepulst Spannung zwischen einem Bearbeitungsspalt. Entsprechend wird die Entladung verzögert, nachdem eine Spannung zwischen einer Bearbeitungselektrode und einem Werkstück aufgebaut wurde.
Schließlich offenbart auch die DE 690 14 093 T2 eine Vorrichtung zur Regelung des Impulses für eine Elektroerosions-Bearbeitungsmaschine. Dabei wird ebenfalls offenbart, abgegriffene Spannungsdaten zur Erzeugung eines Ansteuersignals für ein Leistungselement, das den Bearbeitungsstrom zwischen Elektrode und Werkstück steuert, heranzuziehen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN IST
Die herkömmlichen Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtungen weisen jedoch einige Probleme auf. Das erste Problem wird mit Bezug auf 14 beschrieben. 14 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen, wenn ein Abfall in einer Lichtbogenspannung wegen anomaler Lichtbogenentladung in der in 8 gezeigten Fun kenerosionsbearbeitungsvorrichtung auftritt. In 14 verweisen gleiche Bezugszeichen auf Abschnitte entsprechend jenen, die in 9 gezeigt werden, und eine Erläuterung davon wird weggelassen. In der Entladungsspannungswellenform 80 können Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 zusätzlich zu der Hochfrequenzkomponente 82 auftreten. In den Lichtbogenspannungsabfällen 84 und 85 verringert sich die Lichtbogenspannung synchron mit der anomalen Lichtbogenentladungsgenerierung (hier zeigt die Wellenform 84 einen geringen Spannungsabfall, und die Wellenform 85 zeigt einen Spannungsabfall, der um einen vorbestimmten Betrag geringer als die Wellenform 84 ist). Die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 treten häufig auf, wenn die Elektrode 2 aus Grafitmaterial oder dergleichen gebildet ist. Die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 können häufig nicht nur unmittelbar nach einem Start der elektrischen Entladung gesehen werden, sondern auch nach einem Ablauf einer gewissen Zeit, die eine Hälfte der Entladungsimpulsbreite überschreitet. Wenn die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 vorhanden sind, kann die Leistungsversorgungssteuereinrichtung, die in 8 gezeigt wird, die die Hochfrequenzkomponente der elektrischen Entladungserscheinung erfasst, einen genauen Bearbeitungszustand nicht bestimmen.
Die fehlerhafte Erfassungsoperation wird nachstehend beschrieben. Die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 in der Entladungsspannungswellenform A, die in 14 gezeigt wird, verursachen, dass Störungswellenformen in der Ausgangssignalwellenform B von dem Hochpassfilter 4 generiert werden. Die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 in der Entladungsspannungswellenform A beeinflussen auch die Ausgangssignalwellenform F von der Integratorschaltung 9. Wenn mit anderen Worten die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 auftreten, erhöht sich ein integrierter Ausgangswert der Ausgangssignalwellenform F von der Integratorschaltung 9, wie durch eine durchge hende Linie in 14 angezeigt. Der integrierte Ausgangswert Vint2 der erhöhten Fläche wird ein Wert, der um einen vorbestimmten Betrag größer als der integrierte Ausgangswert Vint ist. Der integrierte Ausgangswert Vint ist der Wert, den die integrierte Ausgabe sein sollte. Als ein Ergebnis kann die Hochfrequenzkomponente wegen einer Entladungserscheinung, die erfasst werden sollte, nicht genau erfasst werden.
Als Nächstes wird das zweite Problem beschrieben. Es wird der Fall beschrieben, wo die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 während eines Intervalls der Entladungsimpulsbreite Ton auftreten. Die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 treten auf, wenn sich der Entladungszustand verschlechtert oder die Entladungserscheinung anomal wird. Die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 reduzieren die Effizienz von Entladungsbearbeitung und Generierung von Lichtbogenentladung. Deshalb sollte der Entladungsimpuls in diesem Zustand nicht aufrechterhalten werden (die Entladungsimpulsbreite Ton sollte nicht gehalten werden). Andererseits wird in der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung in 8 die Beurteilung des Entladungszustands durch einen Vergleich der integrierten Ausgabe Vint mit der Bezugsspannung Vref auf einen Abschluss der Entladungsimpulsbreite Ton hin durchgeführt. Der Entladungszustand wird während der Entladungsimpulsbreite Ton gehalten. Die Entladungszustandserfassungseinrichtung, die in 8 gezeigt wird, die den Entladungszustand in dem Ende der Entladungsimpulsbreite Ton beurteilt, kann die Entladungsimpulsbreite Ton nicht optimal steuern, wenn die Lichtbogenspannungsabfälle 84 und 85 auftreten.
In der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 10 gezeigt wird, werden, wenn die Entladungsspannung in dem Bearbeitungsspalt höher als die obere Schwelle V2 (z. B. 20 Volt) der Entladungsspannung ist, die Impulsbreite der Entladungsspannung und der Strom während der Impulsbreite Ton gehalten. Wenn die Entladungsspannung geringer als die obere Schwelle V2 der Entladungsspannung und höher als die untere Schwelle V1 (z. B. 5 Volt) der Entladungsspannung ist, werden die Impulsbreite Ton der Entladungsspannung und der Strom auf einen Abschluss des Lesens hin abgeschnitten. Spannungspegel in einem Lesefenster, die beträchtlichen geringer als der Entladungsimpuls in dem Start der elektrischen Entladung (nachdem die Generierung der elektrischen Ladung erfasst ist) sind, werden verglichen. Eine Erscheinung, in der die Lichtbogenspannung synchron mit der anomalen Lichtbogenentladungsgenerierung in einer beliebigen Zeit innerhalb der Periode der Entladungsimpulsbreite Ton abfällt, kann nicht gelesen werden. Die Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 8 gezeigt wird, die die Impulsbreite Ton der Entladungsspannung und der Strom unter Verwendung des Spannungswertes steuert, der in dem Start der elektrischen Entladung (nachdem die Generierung der elektrischen Entladung erfasst ist) beobachtet wird, kann den Lichtbogenspannungsabfall nicht genau erfassen. Die Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung kann auch die Entladungsimpulsbreite Ton nicht optimal steuern.
Wenn die obere Schwelle V2 der Entladungsspannung 20 Volt ist, ist die Erfassung von anomalen Impulsen in der Lichtbogenentladung effektiv. Hier kann jedoch eine Bildung von granularen Vorsprüngen (Karbidablagerungen) in einem Elektrodeneckbereich, die auftreten, wenn die Elektrode aus Grafitmaterial gebildet ist, nicht reduziert werden.
Als Nächstes wird das dritte Problem mit Verweis auf 15 beschrieben. 15 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen, wenn ein Abfall in einer Lichtbogenspannung wegen einer anomalen Lichtbogenentladung in der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung auftritt, die in 12 gezeigt wird. In 15 verweisen gleiche Bezugszeichen auf Abschnitte entsprechend zu jenen, die in 13 gezeigt werden, und eine Erläuterung davon wird weggelassen. In der Entladungsspannungswellenform 80 können lichtbogenspannungsabfälle synchron mit der anomalen Lichtbogenentladungsgenerierung, angezeigt durch die Wellenformen 84 und 85, und eine Wellenform 86 zusätzlich zu der Hochfrequenzkomponente 82 auftreten. Die Lichtbogenspannungsabfälle 84, 85 und 86 treten häufig auf, wenn die Elektrode 2 aus Grafitmaterial oder dergleichen gebildet wird. Die Lichtbogenspannungsabfälle 84, 85 und 86 können häufig nicht nur unmittelbar nach dem Start der elektrischen Entladung gesehen werden, sondern auch nach dem Ablauf einer gewissen Zeit, die eine Hälfte der Entladungsimpulsbreite überschreitet. Die Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 12 gezeigt wird, unterhält einen optimalen Bearbeitungszustand durch Beurteilen des Entladungszustands abhängig von dem Vorhandensein der Hochfrequenzkomponente, Klassifizieren des Entladungsimpulses in drei Typen unter Verwendung des Entladungszustands zusätzlich dazu, ob der Kurzschlusszustand vorhanden ist, und Steuern der Bearbeitungsbedingungen basierend auf der Klassifizierung, in dem Ende der Entladungsimpulsbreite. In der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung in 12 geschieht, wenn die Lichtbogenspannungsabfälle 84, 85 und 86, wie etwa jene oben beschriebenen, vorhanden sind, eine fehlerhafte Steuerung der Bearbeitungsbedingungen wegen einer fehlerhaften Erfassung von Entladungsimpulsen.
Es wird die fehlerhafte Erfassungsoperation beschrieben. Wenn die Lichtbogenspannungsabfälle 84, 85 und 86 auftreten, wird die Ausgangssignalwellenform von der Integratorschaltung 9 eine Wellenform, wie etwa Wellenform F in 15, und wird als entweder der Quasi-Lichtbogenentladungsimpuls oder der Lichtbogenentladungsimpuls erkannt. In den Lichtbogenspannungsabfällen 84 und 85 wird die Impulsauszeit zu einer längeren umgeschaltet. In dem Lichtbogenspannungsabfall 86 wird die Impulsauszeit zu einer weiter längeren umgeschaltet. Die Entladungsspannungen der Lichtbogenspannungsabfälle 85 und 86, worin die Lichtbogenspannungen abgefallen sind, reduzieren die Generierung der Lichtbogenentladungen und die Funkenerosionsbearbeitungseffizienz. Der Entladungsimpuls sollte nicht aufrechterhalten werden (die Entladungsimpulsbreite sollte nicht für eine lange Zeitperiode gehalten werden). In der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung in 12, die den Entladungszustand beurteilt und die Impulsauszeit in dem Ende der Entladungsimpulsbreite steuert, wird die Beurteilung des Entladungszustands verzögert. Die Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung kann die Impulsauszeit nicht genau steuern, wenn die Lichtbogenspannungsabfälle 84, 85 und 86 auftreten.
Die vorliegende Erfindung wurde erreicht, um die obigen Probleme in der herkömmlichen Technologie zu lösen, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung vorzusehen, die einen Entladungszustand genau erfassen und einen Entladungsimpuls und eine Impulsauszeit basierend auf dem Entladungszustand genau steuern kann, selbst wenn ein Lichtbogenspannungsabfall auftritt.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Um die obigen Probleme zu überwinden, enthält gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die Entladungsimpulse steuert, die einer Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung zugeführt werden, die ein Werkstück bearbeitet durch Generieren von Impulsentladungen in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem Werkstück, die einander gegenüberliegen, eine Spannungspegelerfassungseinheit, die einen Entladungsspannungspegel in dem Bearbeitungsspalt erfasst, eine Nicht-Ladezeiterfassungseinheit, die eine Nicht-Ladezeit einer Entladungs spannung in dem Bearbeitungsspalt erfasst, eine Spannungspegelvergleichseinheit, die den erfassten Entladungsspannungspegel mit einem Bezugsspannungspegel vergleicht, und eine Impulssteuereinheit, die eine Impulsauszeit steuert basierend auf einem Vergleichsergebnis, das durch die Spannungspegelvergleichseinheit erhalten wird, und der Nicht-Ladezeit.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, enthält eine Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die Entladungsimpulse steuert, die einer Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung zugeführt werden, die ein Werkstück bearbeitet durch Generieren von Impulsentladungen in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem Werkstück, die einander gegenüberliegen, eine Hochfrequenzkomponentenerfassungseinheit, die eine Hochfrequenzkomponente einer Entladungsspannung in dem Bearbeitungsspalt erfasst, eine Spannungspegelerfassungseinheit, die einen Entladungsspannungspegel in dem Bearbeitungsspalt erfasst, eine Nicht-Ladezeiterfassungseinheit, die eine Nicht-Ladezeit der Entladungsspannung in dem Bearbeitungsspalt erfasst, eine Hochfrequenzkomponentenvergleichseinheit, die die erfasste Hochfrequenzkomponente mit einer Bezugshochfrequenzkomponente vergleicht, eine Spannungspegelvergleichseinheit, die den erfassten Entladungsspannungspegel mit einem Bezugsspannungspegel vergleicht, und eine Impulssteuereinheit, die eine Impulsauszeit steuert basierend auf einem Vergleichsergebnis, das durch die Hochfrequenzkomponentenvergleichseinheit erhalten wird, und der Nicht-Ladezeit, und einen Entladungsimpuls basierend auf einem Vergleichsergebnis abschaltet, das durch die Spannungspegelvergleichseinheit erhalten wird.
EFFEKT DER ERFINDUNG
In der Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert die Impulssteuereinheit eine Impulsauszeit basierend auf einem Vergleichsergebnis von der Hochfrequenzkomponentenvergleichseinheit und einer Nicht-Ladezeit. Die Impulssteuereinheit schneidet auch einen Entladungsimpuls ab basierend auf einem Vergleichsergebnis von der Spannungspegelvergleichseinheit. Selbst wenn ein Lichtbogenspannungsabfall auftritt, kann deshalb der Entladungszustand genau erfasst werden. Basierend auf dem Entladungszustand können der Entladungsimpuls und die Impulsauszeit genau gesteuert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines relevanten Teils einer Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels einer Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung der Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung.
3 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen in der Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 1 gezeigt wird.
4 ist ein Funktionsblockdiagramm eines relevanten Teils einer Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, von der ein Teil ein Schaltungsdiagramm ist.
5 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen in der Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 4 gezeigt wird.
6 ist ein Flussdiagramm der Operation einer Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung, die in 4 gezeigt wird.
7 ist eine Grafik von Bearbeitungszeitkurven, die einen Vergleich zwischen Bearbeitungsleistungsverhalten einer Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die die Leistungsversorgungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet, und der, die eine herkömmliche verwendet, zeigt.
8 ist ein Schaltungsdiagramm eines relevanten Teils einer herkömmlichen Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in der Konfiguration der in Patentliteraturstelle 1 beschriebenen im wesentlichen identisch ist.
9 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen in der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 8 gezeigt wird.
10 ist ein Schaltungsdiagramm eines relevanten Teils einer Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in der Konfiguration der in Patentliteraturstelle 2 beschriebenen im wesentlichen identisch ist.
11 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen in der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 10 gezeigt wird.
12 ist ein Schaltungsdiagramm eines relevanten Teils einer anderen Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in der Konfiguration der in Patentliteraturstelle 1 beschriebenen im wesentlichen identisch ist.
13 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen in der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 12 gezeigt wird.
14 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen, wenn ein Abfall in einer Lichtbogenspannung wegen anomaler Lichtbogenentladung in der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung auftritt, die in 8 gezeigt wird.
15 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen, wenn ein Abfall in einer Lichtbogenspannung wegen anomaler Lichtbogenentladung in der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung auftritt, die in 12 gezeigt wird.

1: Bearbeitungsleistungsversorgung
2: Elektrode
3: Werkstück
4: Hochpassfilter (Hochfrequenzkomponentenerfassungseinheit)
5: Gleichrichter (Hochfrequenzkomponentenerfassungseinheit)
9: Integratorschaltung (Hochfrequenzkomponentenerfassungseinheit)
10: Rücksetzungsschaltung
23: Entladungserfassungseinrichtung
24: Timer
27: Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung
28: Kurzschlusserfassungseinrichtung
29: Erster Komparator
30: Erste Vergleichsbezugswertgenerierungseinrichtung
31: Zweiter Komparator
32: Zweite Vergleichsbezugswertgenerierungseinrichtung
40: Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung (Spannungspegelerfassungseinheit)
41: Komparator (Spannungspegelvergleichseinheit)
42: Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung (Nicht-Ladezeiterfassungseinheit)
43: Impulssteuereinrichtung (Impulssteuereinheit)
44: Schaltelement
45: Mittelwertauszeitkalkulationseinrichtung (Mittelwertauszeitkalkulationseinheit)
46: Gut-/Schlechtimpulszähler (Impulszähleinheit)
47: Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung (Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinheit)
48: Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung (Bearbeitungsbedingungssteuereinheit)
70: Zeitkonstantenmesseinrichtung
72: Logikschaltung
75: Entladungsspannungserfassungseinrichtung
76: Entladungsstromerfassungseinrichtung
77: Logikschaltung
78: Komparator (Hochfrequenzkomponentenvergleichseinheit)
89: Logikschaltung

BESTER MODUS/BESTE MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen eine Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert.
Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die Ausführungsformen begrenzt wird.
Erste Ausführungsform
1 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines relevanten Teils einer Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine gepulste Entladungsspannung wird einem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung und dem Werkstück 3 zugeführt. Das Hochpassfilter 4 extrahiert eine Hochfrequenzkomponente aus der Entladungsspannung. Der Gleichrichter 5 richtet die Hochfrequenzkomponente gleich, die durch das Hochpassfilter 4 extrahiert wird, und gibt ein Ausgangssignal Vrec aus. Die Entladungsspannungserfassungseinrichtung 75 erfasst die Entladungsspannung in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Die Entladungsstromerfassungseinrichtung 76 erfasst einen Entladungsstrom in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3.
Ein Ausgangssignal u von der Entladungsspannungserfassungseinrichtung 75 und ein Ausgangssignal i von der Entladungsstromerfassungseinrichtung 76 werden zu der Logikschaltung 77 eingegeben. Die Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 und die Logikschaltung 72 bilden eine Verzögerungsschaltung. Die Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 misst eine Zeitkonstante tH des Hochpassfilters 4. Das Ausgangssignal 79 von der Logikschaltung 77 wird zu der Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 und der Logikschaltung 72 eingegeben. Das Ausgangssignal 71 von der Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 wird zu der Logikschaltung 72 eingegeben. Die Integratorschaltung 9 enthält einen Kondensator C1 und einen Widerstand R1. Der Kondensator C1 ist zwischen einer invertierenden (–) Eingangsseite und einer Ausgangsseite eines Operationsverstärkers verbunden. Der Widerstand R1 ist zwischen einer Ausgangsseite des Gleichrichters 5 und der invertierenden (–) Eingangsseite des Operati onsverstärkers in Reihe verbunden. Eine nicht-invertierende (+) Eingangsseite des Operationsverstärkers ist geerdet.
Die Rücksetzungsschaltung 10 enthält einen Transistor. Ein Kollektor-Emitter des Transistors ist zwischen beiden Anschlüssen des Kondensators C1 verbunden. Das Ausgangssignal 73 von der Logikschaltung 72 wird zu der Rücksetzungsschaltung 10 eingegeben. Ein integrierter Ausgangswert Vint, der ein Ausgangssignal von dem Operationsverstärker der Integratorschaltung 9 ist, wird zu einer invertierenden (–) Eingangsseite des Komparators (Hochfrequenzkomponentenvergleichseinheit) 78 eingegeben. Eine Bezugsspannung Vref wird zu einer nicht-invertierenden (+) Eingangsseite des Komparators 78 eingegeben. Eine Hochfrequenzkomponentenerfassungseinheit, die die Hochfrequenzkomponente der Entladungsspannung in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 erfasst, enthält das Hochpassfilter 4, den Gleichrichter 5 und die Integratorschaltung 9.
Zusätzlich zu der herkömmlichen Konfiguration, die in 8 gezeigt wird, enthält die Leistungsversorgungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung (Spannungspegelerfassungseinheit) 40, einen Komparator (Spannungspegelvergleichseinheit) 41, eine Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung (Nicht-Ladezeiterfassungseinheit) 42 und die Logikschaltung 89. Die Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 erfasst einen Entladungsspannungspegel in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Eine VCP-Spannung, die ein Ausgangssignal von der Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 ist, wird zu einer nichtinvertierenden (+) Eingangsseite des Komparators 41 eingegeben. Eine Bezugsspannung Vc wird zu einer invertierenden (–) Eingangsseite des Komparators 41 eingegeben. Ein Ausgangssignal 111 von dem Komparator 41 wird zu einer Impulssteuerein richtung (Impulssteuereinheit) 43 und der Logikschaltung 89 eingegeben. Die Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 misst eine Zeit, seitdem die Spannung an den Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 angelegt wird, bis das Ausgangssignal von der Logikschaltung 77 ausgegeben wird und vergleicht die gemessene Zeit mit einer Bezugszeit t, wobei dadurch eine rasche Entladung erfasst wird. Ein Ausgangssignal 112 von der Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 wird zu der Logikschaltung 89 eingegeben. Ein Ausgangssignal 113 von der Logikschaltung 89 wird zu der Impulssteuereinrichtung (Impulssteuereinheit) 43 eingegeben.
2 ist ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels der Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 der Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung. In dem Beispiel enthält die Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 einen Bearbeitungsspannungspegeldetektor 40A, ein Schaltelement 44 und einen Stromerfassungswiderstand R3. Mit dem Bearbeitungsspannungspegeldetektor 40A sind eine Gleichstromleistungsversorgung, die als die Bearbeitungsleistungsversorgung 1 dient, und die Elektrode 2 verbunden. Das Schaltelement 44 arbeitet basierend auf einem Ergebnis eines Steuersignals von der Impulssteuereinrichtung 43.
3 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen in der Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 1 gezeigt wird. Eine Wellenform A ist die Entladungsspannungswellenform in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Eine Wellenform b ist die Ausgangssignalwellenform von dem Hochpassfilter 4. Eine Wellenform G ist die Ausgangssignalwellenform von der Logikschaltung 77. Die Wellenform H ist die Ausgangssignalwellenform von der Zeitkonstantenmesseinrichtung 70. Die Wel lenform I ist die Ausgangssignalwellenform von der Logikschaltung 72. Eine Wellenform F ist die integrierte Ausgangssignalwellenform von der Integratorschaltung 9. Eine Wellenform J ist eine Ausgangssignalwellenform von dem Komparator 78. Eine Wellenform k ist eine Ausgangssignalwellenform von der Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40. Eine Wellenform L ist eine Ausgangssignalwellenform von dem Komparator 41. Eine Wellenform M ist eine Ausgangssignalwellenform von der Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42. Eine Wellenform N ist eine Ausgangssignalwellenform von der Logikschaltung 89. Eine Wellenform O1 ist eine erste Ausgangssignalwellenform von der Impulssteuereinrichtung 43. Eine Wellenform O2 ist eine zweite Ausgangssignalwellenform von der Impulssteuereinrichtung 43.
Als Nächstes wird die Operation mit Bezug auf 1, 2 und 3 beschrieben. In 3 ist die Wellenform 80 die Entladungsspannungswellenform in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Das Zeitintervall Ton zeigt die Entladungsimpulsbreite an. Das Zeitintervall Toff zeigt eine Impulsauszeit an. Die elektrische Entladung wird generiert, nachdem die Spannung an den Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 angelegt wird. Wenn die elektrische Entladung generiert wird, sind die Pegel der Ausgangssignale von der Entladungsspannungserfassungseinrichtung 75 und der Entladungsstromerfassungseinrichtung 76 beide H (hoch). Die Ausgangssignale werden zu der Logikschaltung 77 eingegeben. Wenn beide Signale, die zu der Logikschaltung 77 eingegeben werden, auf dem H-Pegel sind, wenn mit anderen Worten die elektrische Entladung in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 generiert wird, gibt die Logikschaltung ein Signal vom L-Pegel (tief) aus. Ein Zeitpunkt, in dem die Logikschaltung 77 das L-Pegel-Signal ausgibt, ist ein Entladungserfassungszeitpunkt t1. Ein Zeitpunkt t2 ist eine Zeit (t2 = t1 + H) nach der Zeitkonstante tH des Hochpassfilters 4, mit dem Entladungserfassungszeitpunkt t1 als einen Startpunkt.
Die Wellenform 82 zeigt die Hochfrequenzkomponente der Entladungsspannung an. Die Wellenform 82 zeigt eine Störungswellenform wegen einer transienten Charakteristik des Hochpassfilters 4 an. Die Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 gibt ein H-Pegel-Signal für eine Periode der Zeit tH aus, mit einem Zeitpunkt, in dem das Ausgangssignal 79 von der Logikschaltung 77 fällt, als einen Startzeitpunkt (H in 3). Das Ausgangssignal 79 von der Logikschaltung 77 und das Ausgangssignal 71 von der Zeitkonstantenmesseinrichtung 70 werden zu der Logikschaltung 72 eingegeben. Die Logikschaltung 72 gibt das Ausgangssignal 73 aus, wie in I in 3 angezeigt. Ein Zeitpunkt, in dem das Ausgangssignal 73 fällt, wird in I in 3 als t2 angezeigt. Die Rücksetzungsschaltung 10 setzt die Integratorschaltung 9 zurück, während ein Pegel des Ausgangssignals 73 von der Logikschaltung 72 hoch ist. Mit anderen Worten integriert die Integratorschaltung 9 das Ausgangssignal Vrec von dem Gleichrichter 5 nur, während der Pegel des Ausgangssignals 73 von der Logikschaltung 72 tief ist. Der Komparator 78 vergleicht die Bezugsspannung Vref mit der integrierten Ausgabe Vint, die in F in 3 angezeigt ist. Wenn die integrierte Ausgabe Vint größer als die Bezugsspannung Vref in einem Ende der Entladungsimpulsbreite Ton ist, beurteilt der Komparator 78, dass der Entladungsimpuls der normale Entladungsimpuls ist. Wenn das Gegenteil zutrifft, beurteilt der Komparator 78, dass der Entladungsimpuls der anomale Entladungsimpuls ist, wie etwa ein Lichtbogenentladungsimpuls. Der Komparator 78 gibt ein Ausgangssignal J aus.
In dem in 2 gezeigten Beispiel erfasst die Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 eine Spannung, die durch den Stromerfassungswiderstand R3 in 2 fließt. Es kann ein Verfahren verwendet werden, in dem ein Elektrodenspalt direkt erfasst wird, wie in 1 gezeigt. Dann gibt die Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 ein Ausgangssignal K einer Spannungswellenform aus, die ein Gegenteil der Entladungsspannung ist, wie in 3 gezeigt. Der Komparator 41 vergleicht die Bezugsspannung Vc mit dem Ausgangssignal von der Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40. Wenn die ausgegebene VCP-Spannung von der Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 größer als die Bezugsspannung Vc ist, wird der Entladungsimpuls beurteilt, der anomale Entladungsimpuls zu sein. Das Ausgangssignal L, das in 3 gezeigt wird, wird ausgegeben. Die Bezugsspannung Vc unterscheidet sich abhängig von dem Elektrodenmaterial und dergleichen. Deshalb gibt es keinen Standardwert. Wenn jedoch z. B. die Grafitelektrode Stahl bearbeitet, wird die Bezugsspannung Vc auf einen Spannungswert von 20 Volt bis 25 Volt gesetzt. Alternativ wird die Bezugsspannung Vc auf einen Spannungswert äquivalent 25% bis 30% einer Zwischenelektrodenleerlaufspannung (z. B. 80 Volt) einer Hauptleistungsversorgung einer Leistungsversorgungsschaltung gesetzt.
Die Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 erfasst die Zeit, seitdem die Spannung an den Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 angelegt wird, bis das Ausgangssignal 79 von der Logikschaltung 77 ausgegeben wird (fallendes Ausgangssignal des Entladungserfassungsausgangssignals). Die Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 vergleicht die erfasste Zeit mit der Bezugszeit t. Wenn die erfasste Zeit kürzer als die Bezugszeit t ist, wird die Entladung beurteilt, die rasche Entladung zu sein. Das Ausgangssignal 112, das in M in 3 angezeigt wird, wird ausgegeben. Hier unterscheidet sich die Bezugszeit t abhängig von dem Elektrodenmaterial und dergleichen. Deshalb gibt es keinen Standardwert. Wenn jedoch z. B. die Grafitelektrode Stahl bearbeitet, wird die Bezugszeit t auf 3 Mikrosekunden oder weniger gesetzt. Wenn der Pegel des Ausgangssignals 111 von dem Komparator ”H” ist und das Ausgangssignal 111 ausgegeben wird, während der Pegel des Ausgangssignals 112 von der Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 ”H” ist, gibt die Logikschaltung 89 ein ”H”-Pegel-Signal aus. Wenn mit anderen Worten die rasche Entladung in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 generiert wird und die anomale Entladung, in der der Bearbeitungsspannungspegel tief ist, generiert wird, wird der Entladungsimpuls beurteilt, der anomale Entladungsimpuls zu sein. Das Ausgangssignal 113, das in N in 3 angezeigt wird, wird ausgegeben.
Als Nächstes wird die Entladungsimpulssteuerung, die durch die Impulssteuereinrichtung 43 durchgeführt wird, die basierend auf einem Ausgangssignal 110 von dem Komparator 78, dem Ausgangssignal 111 von dem Komparator 41 und dem Ausgangssignal 113 von der Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 arbeitet, erläutert. Wenn der Pegel des Ausgangssignals 111 von dem Komparator 41 ”H” ist (L in 3) und der Entladungsimpuls beurteilt wird, der anomale Entladungsimpuls zu sein, werden die Impulsbreite der Entladungsspannung und der Strom abgeschnitten. Zu dieser Zeit vergleicht der Komparator 78 die integrierte Ausgabe Vint mit der Bezugsspannung Vref in dem Ende der Entladungsimpulsbreite nicht. Wie durch eine punktierte Linie in 3 angezeigt, die nicht tatsächlich betrieben wird, wird, wenn der Pegel des Ausgangssignals 110 von dem Komparator 78 ”H” ist, der Entladungsimpuls beurteilt, der anomale Entladungsimpuls zu sein, und die Impulsauszeit wird zu einer längeren umgeschaltet.
Wenn der Pegel des Ausgangssignals 113 von der Logikschaltung 89 ”H” ist (N in 3), wird außerdem eine Impulsauszeit ΔToff der eingestellten Impulszeit Toff hinzugefügt, und die Impulsauszeit wird zu einer längeren umgeschaltet.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann der Funkenerosionsbearbeitungszustand genau erfasst werden, und es kann genau beurteilt werden, ob der Entladungsimpuls normal oder anomal ist. Die Bearbeitungsimpulsbreite und die Impulsauszeitbreite werden basierend auf dem Vorhandensein der Hochfrequenzkomponente und der Entladungsbedingungen gemäß dem Bearbeitungsspannungspegel und der Nicht-Ladezeit gesteuert. Deshalb kann die Generierung kontinuierlicher Lichtbögen in dem Bearbeitungsspalt verhindert werden. Es kann auch ein Schaden an der Elektrode oder dem Werkstück verhindert werden. Die Bezugsspannung Vc ist zwischen dem normalen Entladungsimpuls (Bearbeitungsspannung ist ungefähr 30 Volt, wenn die Elektrode aus Grafitmaterial gebildet ist) und dem anomalen Entladungsimpuls (die Bearbeitungsspannung ist ungefähr 20 Volt, wenn die Elektrode aus Grafitmaterial gebildet ist). Wenn die Impulsbreite Ton der Entladungsspannung abgeschnitten wird und die Impulsauszeit erweitert wird, wenn der Spannungspegel erfasst wird und die Nicht-Ladezeit klein ist, wird eine Bildung von granularen Vorsprüngen (Karbidablagerungen) beträchtlich reduziert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden Entladungsimpulse und Impulsauszeit gesteuert, unmittelbar nachdem anomale Entladungsimpulse klassifiziert und identifiziert sind; Entladungsimpulse und Impulsauszeit können jedoch gesteuert werden, wenn die Zählung von klassifizierten und identifizierten Ausgangssignalen einen vorbestimmten Wert erreicht. Zusätzlich zur Impulsauszeitsteuerung können auch Bearbeitungsbedingungen, wie etwa eine Zeit eines Elektrodensprungs nach unten (so genannter ”Jump”) und einen Abstand eines Elektrodensprungs nach oben (Anheben der Elektrode), gesteuert werden. Außerdem setzt die Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 eine Spannungswellenform entgegengesetzt zu einer Entladungsspannung ein, um einen Entladungsspannungspegel zu erfassen, wie in 2 gezeigt; es kann jedoch ein Elektrodenspalt direkt erfasst werden, wie in 1 gezeigt.
Zweite Ausführungsform
4 ist ein Funktionsblockdiagramm eines relevanten Teils einer Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Abschnitt des Diagramms ist ein Schaltungsdiagramm. Der Bearbeitungsspalt wird zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 gebildet. Die Bearbeitungsleistungsversorgung 1 führt die gepulste Entladungsspannung dem Bearbeitungsspalt zu. Das Hochpassfilter 4 erfasst die Hochfrequenzkomponente von der Entladungsspannung. Der Gleichrichter 5 richtet die Hochfrequenzkomponente von dem Hochpassfilter 4 gleich. Der Gleichrichter 5 gibt das gleichgerichtete Ausgangssignal aus. Die Entladungserfassungseinrichtung 23 erfasst die Entladungsspannung und den Entladungsstrom in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Die Integratorschaltung 9 wird zurückgesetzt und der Timer 24 wird gestartet durch die Ausgabe von der Entladungserfassungseinrichtung 23. Es ist eine Kurzschlusserfassungseinrichtung 38 als eine Kurzschlusserfassungseinheit vorgesehen. Der erste Komparator 29 ist als eine Vergleichseinheit zum Durchführen eines Vergleichs mit dem ersten Bezugswert vorgesehen. Die erste Vergleichsbezugswertgenerierungseinrichtung 30 ist als eine erste Vergleichsbezugswertgenerierungseinheit vorgesehen. Der zweite Komparator 31 ist als eine Vergleichseinheit zum Durchführen eines Vergleichs mit dem zweiten Bezugswert vorgesehen. Die zweite Vergleichsbezugswertgenerierungseinrichtung 32 ist als eine zweite Vergleichsbezugswertgenerierungseinheit vorgesehen.
Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält, zusätzlich zu der in 12 gezeigten herkömmlichen Konfiguration, die Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung (Spannungspegelerfassungsein heit) 40, den Komparator (Spannungspegelvergleichseinheit) 41, die Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung (Nicht-Ladezeiterfassungseinheit) 42 und eine Logikschaltung 89, wie in der ersten Ausführungsform. Die Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 erfasst den Entladungsspannungspegel in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Das Ausgangssignal von der Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 und die Bezugsspannung Vc werden zu dem Komparator 41 eingegeben. Das Ausgangssignal von dem Komparator 41 wird zu der Impulssteuereinrichtung 43 eingegeben. Die Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 misst die Zeit, seitdem die Spannung an den Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 angelegt wird, bis die Entladungsspannung und der Entladungsstrom erfasst werden, und vergleicht die gemessene Zeit mit einer Bezugszeit t, wobei dadurch eine rasche Entladung erfasst wird. Das Ausgangssignal von der Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 wird zu der Logikschaltung 89 mit dem Ausgangssignal von dem Komparator 41 eingegeben. Das Ausgangssignal von der Logikschaltung 89 wird zu der Impulssteuereinrichtung 43 eingegeben.
Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält, zusätzlich zu der in 12 gezeigten herkömmlichen Konfiguration, eine Mittelwertauszeitkalkulationseinrichtung (Mittelwertauszeitkalkulationseinheit) 45, einen Gut-/Schlechtimpulszähler (Impulszähleinheit) 46, eine Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung (Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinheit) 47 und eine Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung (Bearbeitungsbedingungssteuereinheit) 48.
Die Mittelwertauszeitkalkulationseinrichtung 45 bestimmt einen Mittelwert von schwankenden Auszeitwerten des Entladungs impulses, der durch die Impulssteuereinrichtung 43 gesteuert wird. Der Gut-/Schlechtimpulszähler 46 zählt die normalen Entladungsimpulse, die Entladungsimpulse sind, die als normal beurteilt wurden. Die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47 beurteilt, ob ein Bearbeitungszustand ”stabil” oder ”instabil” ist, durch die Mittelwertimpulsauszeit, die durch die Mittelwertauszeitkalkulationseinrichtung 45 bestimmt wird. Die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 48 schaltet die Bearbeitungsbedingungen basierend auf einer Ausgabe von der Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47 um.
5 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von eingegebenen und ausgegebenen Signalwellenformen in der Leistungsversorgungssteuereinrichtung für die Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die in 4 gezeigt wird. Eine Wellenform A ist die Entladungsspannungswellenform in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3. Eine Wellenform B ist die Ausgangssignalwellenform von dem Hochpassfilter 4. Eine Wellenform C ist die Ausgangssignalwellenform von dem Gleichrichter 5. Eine Wellenform P ist die Ausgangssignalwellenform von der Entladungserfassungseinrichtung 23. Eine Wellenform Q ist die Ausgangssignalwellenform von dem Timer 24. Eine Wellenform F ist die Ausgangssignalwellenform von der Integratorschaltung 9. Eine Wellenform S ist die Ausgangssignalwellenform von dem ersten Komparator 29. Der erste Komparator 29 vergleicht die Ausgabe von der Entladungserfassungseinrichtung 23 mit dem ersten Bezugswert. Eine Wellenform T ist die Ausgangssignalwellenform von dem zweiten Komparator 31. Der zweite Komparator 31 vergleicht die Ausgabe von der Entladungserfassungseinrichtung 23 mit dem zweiten Bezugswert. Eine Wellenform U ist die Ausgangssignalwellenform von der Kurzschlusserfassungseinrichtung 28. Eine Wellenform K ist die Ausgangssignalwellenform von der Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40. Eine Wellenform L ist die Ausgangssignalwellenform von dem Komparator 41. Eine Wellenform M ist die Ausgangssignalwellenform von der Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42. Eine Wellenform N ist die Ausgangssignalwellenform von der Logikschaltung 89. Eine Wellenform O1 ist die erste Ausgangssignalwellenform von der Impulssteuereinrichtung 43. Eine Wellenform O2 ist die zweite Ausgangssignalwellenform von der Impulssteuereinrichtung 43.
Als Nächstes wird die Operation mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben. Die Bearbeitungsleistungsversorgung 1 legt die gepulste Spannung an den Bearbeitungsspalt an, und es wird die Funkenerosionsbearbeitung durchgeführt. Das Hochpassfilter extrahiert nur die Hochfrequenzkomponente aus der Entladungsspannungswellenform A, die ausgegeben wird, wenn die Funkenerosionsbearbeitung durchgeführt wird. Die extrahierte Hochfrequenzkomponente wird die Ausgangssignalwellenform B. Der Gleichrichter 5 richtet die erlangte Hochfrequenzkomponente gleich. Die gleichgerichtete Hochfrequenzkomponente wird die Ausgangssignalwellenform C. Die Ausgangssignalwellenform C wird zu der Integratorschaltung 9 eingegeben. Wenn die elektrische Entladung generiert wird, steigt die Ausgangssignalwellenform P von der Entladungserfassungseinrichtung 23 an. Die Integratorschaltung 9 wird zurückgesetzt und der Timer 24 startet. Die Ausgangssignalwellenform P wird die Ausgangssignalwellenform Q. Die Integratorschaltung 9 integriert die Ausgangssignalwellenform C. Die Ausgangssignalwellenform C wird die Ausgangssignalwellenform F. Wenn die elektrische Entladung endet, fällt die Entladungserfassungsausgabe von der Entladungserfassungseinrichtung 23. Mit dem Fall der Entladungserfassungsausgabe geben der erste Komparator 29 und der zweite Komparator 31 Vergleichsergebnisse eines Vergleichs der Ausgabe von der Integratorschaltung 9 mit Bezugswerten der ersten Vergleichsbezugswertgenerierungseinrichtung 30 und der zweiten Vergleichsbezugswertgenerierungseinrichtung 32 (kleiner eingestellt als der erste Bezugswert) aus. Der erste Komparator 29 und der zweite Komparator 31 geben die Vergleichsergebnisse als die Ausgangssignalwellenform S und die Ausgangssignalwellenform T aus.
Die Kurzschlusserfassungseinrichtung 28 prüft den Spannungswert in dem Bearbeitungsspalt in dem Fall der Entladungserfassungsausgabe. Die Kurzschlusserfassungseinrichtung 28 vergleicht den Spannungswert mit der Kurzschlussbezugsspannung (vorzugsweise 15 Volt oder weniger) und gibt das Kurzschlusserfassungssignal aus (U in 5). Die Kurzschlussbezugsspannung unterscheidet sich abhängig von dem Elektrodenmaterial und dergleichen, wie es die Lichtbogenentladungsspannung tut. Deshalb gibt es keinen Standardwert für alle Fälle. Die Kurzschlussbezugsspannung ist z. B. auf 15 Volt oder weniger und vorzugsweise 10 Volt oder weniger gesetzt, wenn die Elektrode 2 aus Grafitmaterial gebildet ist und das Werkstück Stahl ist.
Die Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 erfasst die Spannung, die durch den Stromerfassungswiderstand R3 in 2 fließt, und gibt eine Spannungswellenform K entgegengesetzt zu der Entladungsspannung aus. Der Komparator 41 vergleicht die Bezugsspannung Vc mit dem Ausgangssignal von der Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40. Wenn beurteilt wird, dass die ausgegebene VCP-Spannung von der Bearbeitungsspannungspegelerfassungseinrichtung 40 größer als die Bezugsspannung Vc ist, wird der Entladungsimpuls beurteilt, der anomale Entladungsimpuls zu sein und das Ausgangssignal L wird ausgegeben. Die Bezugsspannung Vc unterscheidet sich abhängig von dem Elektrodenmaterial und dergleichen. Deshalb gibt es keinen Standardwert. Wenn jedoch die Grafitelektrode Stahl bearbeitet, wird die Bezugsspannung Vc gesetzt, der Bezugsspannungswert äquivalent zu der Bearbeitungsspannung von 20 Volt bis 25 Volt zu sein. Alternativ wird die Bezugsspannung Vc auf einen Spannungswert äquivalent zu der Bearbeitungsspannung gesetzt, der 25% bis 30% der Zwischenelektrodenöffnungsspannung (z. B. 80 Volt) der Hauptleistungsversorgung der Leistungsversorgungsschaltung ist.
Die Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 erfasst die Zeit, seitdem die Spannung an den Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 angelegt wird, bis die Entladungsspannung und der Entladungsstrom in dem Bearbeitungsspalt erfasst wird. Die Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 vergleicht die erfasste Zeit mit der Bezugszeit t. Wenn die erfasste Zeit kleiner als die Bezugszeit t ist, wird die Entladung beurteilt, die rasche Entladung zu sein. Das Ausgangssignal, das in M angezeigt wird, wird ausgegeben. Hier unterscheidet sich die Bezugszeit t abhängig von dem Elektrodenmaterial und dergleichen. Deshalb gibt es keinen Standardwert. Wenn jedoch die Grafitelektrode Stahl bearbeitet, wird die Bezugszeit t gesetzt, drei Mikrosekunden oder weniger zu sein. Wenn der Pegel des Ausgangssignals von dem Komparator 41 ”H” ist und das Ausgangssignal ausgegeben wird, während der Pegel des Ausgangssignals von der Nicht-Ladezeiterfassungseinrichtung 42 ”H” ist und das Ausgangssignal ausgegeben wird, wird das ”H”-Pegel-Signal ausgegeben. Mit anderen Worten wird die rasche Entladung in dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 generiert. Wenn die anomale Entladung, in der der Bearbeitungsspannungspegel tief ist, generiert wird, wird der Entladungsimpuls beurteilt, der anomale Entladungsimpuls zu sein. Das Ausgangssignal, das in N angezeigt wird, wird ausgegeben.
Die Impulssteuereinrichtung 43 erlangt die Identifikationsausgaben des Entladungsimpulses von dem ersten Komparator 29, dem zweiten Komparator 31, dem Komparator 41 und der Logikschaltung 89. Die Impulssteuereinrichtung 43 erlangt auch die Identifikationsausgaben, die in zwei Typen klassifiziert sind von der Kurzschlusserfassungseinrichtung 28. Die zwei Typen von Identifikationsausgaben zeigen an, ob der Kurzschlusszustand für jeden Impuls vorhanden ist.
Wenn der Pegel des Ausgangssignals von dem zweiten Komparator 31 ”H” ist und das Ausgangssignal ausgegeben wird, wie in T angezeigt, wenn der Pegel des Ausgangssignals von der Kurzschlusserfassungseinrichtung 28 ”L” ist (Nicht-Kurzschlussentladungsimpuls), wie in U angezeigt, wird der Entladungsimpuls beurteilt, der anomale Entladungsimpuls zu sein, basierend auf der Hochfrequenzkomponente. Die Impulsauszeit wird zu Toff + ΔToff2 geschaltet. Wenn der Pegel des Ausgangssignals von dem Komparator 41 ”H” ist und das Ausgangssignal ausgegeben wird, wie in L angezeigt, wird der Entladungsimpuls beurteilt, der anomale Entladungsimpuls zu sein, basierend auf dem Bearbeitungsspannungspegel. Die Impulsbreite der Entladungsspannung und der Strom werden abgeschnitten. Wenn der Pegel des Ausgangssignals von der Logikschaltung 89 ”H” ist und das Ausgangssignal ausgegeben wird, wie in N angezeigt, wird der Entladungsimpuls des weiteren beurteilt, der anomale Entladungsimpuls zu sein. Die Impulsauszeit wird zu Toff + ΔToff1 (O2 in 5) umgeschaltet. Wenn beurteilt wird, der Nicht-Kurzschlussnormalentladungsimpuls zu sein, wird die Impulsauszeit zu einem Einstellwert vor einer Änderung zurückgeführt. Wie oben beschrieben, wird der Entladungszustand aus der Hochfrequenzkomponente, dem Entladungsspannungspegel und einer Nicht-Ladeanwendungszeit bestimmt, zusätzlich dazu, ob der Kurzschlusszustand vorhanden ist. Der Entladungsimpuls wird für jeden Entladungsimpuls optimal gesteuert.
6 ist ein Flussdiagramm der Operation der in 4 gezeigten Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 48. Die Operation der Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 48 wird mit Bezug auf 6 beschrieben. Die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47 gibt ein Signal aus, das ”stabil” oder ”instabil” in jeder eingestellten Periode anzeigt (z. B. eine Abtastzeit von 0,25 Sekunden). Wenn die Impulszeit gesteuert wird, kann durch eine Weise, in der die Impulsauszeit erweitert wird, beurteilt werden, ob der Bearbeitungszustand ”stabil” oder ”instabil” ist. Wenn z. B. in 5 eine Steuerung so durchgeführt wird, dass die Impulsauszeit ΔToff1 = Toff und ΔToff2 = Toff ist, ist die Impulsauszeit (2 + 1+ 2 + 1), wenn die Impulszeit Toff als eine Basislinie dient und 1 ist. Deshalb ist die mittlere Impulsauszeit (2 + 1 + 2 + 1)/4 = 1,5. In diesem Beispiel ist das Abschneiden des Entladungsimpulses nicht in einer Kalkulation der mittleren Impulsauszeit enthalten. Die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47 beurteilt den Wert. Wenn z. B. der Wert der mittleren Impulsauszeit gleich oder größer 1,6 ist, beurteilt die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47, dass der Bearbeitungszustand ”instabil” ist. Wenn der Wert der mittleren Impulsauszeit kleiner als 1,6 ist, beurteilt die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47, dass der Bearbeitungszustand ”stabil” ist (Schritt S1).
Wenn die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47 den Bearbeitungszustand als ”instabil” beurteilt, führt die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 48 eine Umgehungsoperation durch (Schritt S2). Z. B. werden die eingestellten Bearbeitungsbedingungen (wie etwa die Impulsauszeit) umgangen, indem sie deutlich abgeändert werden. Wenn anschließend die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47 den Bearbeitungszustand als ”stabil” beurteilt, führt die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 48 eine Rückführungsoperation durch, um die Einstellung der Bearbeitungsbedingungen zu der ursprüngliche Einstellung zurückzuführen, bevor die Umgehungsoperation durchgeführt wird (Schritt S3).
Wenn die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47 den Bearbeitungszustand als ”stabil” beurteilt und eine Ausgabe, die ”stabil” anzeigt, ausgegeben wird, bis eine eingestellte vorbestimmte Zeit (z. B. 400 Abtastzeiten je 0,25 Sekunden) abgelaufen ist (Schritt S4), führt die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 48 eine Optimierungsoperation durch, um die eingestellten Bearbeitungsbedingungen (wie etwa eine Zeit eines Elektrodensprungs nach unten (so genannter ”Jump”), einen Abstand eines Elektrodensprungs nach oben (Anheben der Elektrode) und Impulsauszeit) zu optimieren, um Bearbeitungseffizienz zu steigern (Schritt S5). Die Optimierungsoperation wird von z. B. der Absprungzeit (Zähler Jd = Jd + 1) zu dem Aufsprungabstand (Zähler Ju = Ju – 1) zu der Impulsauszeit (Zähler Off = Off – 1) sequenziell durchgeführt. Wenn die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinrichtung 47 den Bearbeitungszustand als ”stabil” während einer Periode (z. B. 24 Sekunden) beurteilt, die eingestellt ist, nachdem die Änderungen an der Bearbeitungsbedingung durchgeführt sind (Schritt S6), beurteilt die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 48, ob die Zahl von normalen Entladungsimpulsen, die durch den Gut-/Schlechtimpulszähler gezählt werden, gleich oder größer einem vorbestimmten Koeffizienten ist (z. B. 1,03 Zeiten). Die Bearbeitungsbedingungssteuereinrichtung 48 beurteilt, dass sich die normalen Entladungsimpulse erhöht haben, wenn die Zahl von normalen Entladungsimpulsen gleich oder größer dem vorbestimmten Koeffizienten ist und setzt die Optimierungsoperation fort (Schritt S7).
Als Nächstes wird ein Bearbeitungsleistungsverhaltensbeispiel beschrieben, das die Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. 7 ist eine Grafik von Bearbeitungszeitkurven, die einen Vergleich zwischen einem Bearbeitungsleistungsverhalten der Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung, die die Leistungsversorgungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, und der, die eine herkömmliche verwendet, zeigt. Eine Bearbeitung wird an einem Stahlwerkstück mit einer Φ30-Millimeter-Grafitelektrode durch eine Flüssigkeitsbehandlung ohne Düsenfluss unter Bearbeitungsbedingungen durchgeführt, dass ein Spitzenstromwert 55 Ampere ist, die Impulsbreite 384 Mikrosekunden ist, die Impulsauszeit 115 Mikrosekunden ist, die Absprungzeit 500 Mikrosekunden ist, der Aufsprungabstand 1,4 Millimeter ist und die Bearbeitungstiefe 25 Millimeter ist. Es ist klar, dass im Vergleich zu der herkömmlichen Funkenerosionsbearbeitung, die Funkenerosionsbearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer vorbestimmten Tiefe innerhalb einer kürzeren Zeitperiode durchgeführt wird. Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform steuert die Entladungsimpulse für jeden Entladungsimpuls optimal. Deshalb kann die Zahl von normalen Entladungsimpulsen erhöht werden. Der ”instabile” Bearbeitungszustand kann durch eine geringere mittlere Impulsauszeit reduziert werden. Deshalb kann die Umgehungsoperation, die durchgeführt wird, um die Bearbeitungsbedingungen (Impulsauszeit) zeitweilig zu umgehen, beträchtlich reduziert werden. Die Bearbeitungsbedingungen können durch die Operation eingestellt werden, um die Bearbeitungsbedingungen zu optimieren, sodass die Bearbeitungsgeschwindigkeit auf einem Maximum ist. Als ein Ergebnis kann die Bearbeitungseffizienz gesteigert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden Entladungsimpulse und Impulsauszeit gesteuert, unmittelbar nachdem anomale Entladungsimpulse klassifiziert und identifiziert sind; Entladungsimpulse und Impulsauszeit können jedoch gesteuert werden, wenn die Zählung von klassifizierten und identifizierten Ausgangssignalen einen vorbestimmten Wert erreicht. An Stelle einer Impulsauszeitsteuerung kann eine Steuerung durchgeführt werden, in der ein gewünschter Betrag von Spannungsimpulsen von Spannungsimpulsen subtrahiert wird, die an den Bearbeitungsspalt angelegt werden. Außerdem können zusätzlich zu einer Impulsauszeitsteuerung Bearbeitungsbedingungen, wie etwa eine Zeit eines Elektrodensprungs nach unten (so genannter ”Jump”) und einen Abstand eines Elektrodensprungs nach oben (Anheben der Elektrode), gesteuert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Bearbeitungszustand als ”stabil” oder ”instabil” basierend auf der Mittelwertimpulsauszeit während einer vorbestimmten Periode beurteilt. Der Bearbeitungszustand kann jedoch als ”stabil” oder ”instabil” basierend auf klassifizierten und identifizierten anomalen Entladungsimpulsen oder der Zahl von anomalen Entladungsimpulsen beurteilt werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird geeignet verwendet, um Entladungsimpulse zu steuern, die einer Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung zugeführt werden, die ein Werkstück durch Generieren von Impulsentladungen in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem Werkstück, die einander gegenüberliegen, bearbeitet. Insbesondere ist die Leistungsversorgungssteuereinrichtung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung für eine Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung geeignet, in der ein Lichtbogenspannungsabfall als ein Ergebnis anomaler Lichtbogenentladung leicht auftritt.

Claims

Eine Leistungsversorgungssteuereinrichtung, die einen Entladungsimpuls steuert, der einer Funkenerosionsbearbeitungsvorrichtung zugeführt wird, die ein Werkstück durch Generieren von Impulsentladung in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem Werkstück bearbeitet, die Leistungsversorgungssteuereinrichtung umfassend: eine Hochfrequenzkomponentenerfassungseinheit (4, 5, 9), die eine Hochfrequenzkomponente einer Entladungsspannung in dem Bearbeitungsspalt erfasst; eine Spannungspegelerfassungseinheit (40), die einen Spannungspegel der Entladungsspannung erfasst; eine Nicht-Ladezeiterfassungseinheit (42), die eine Verzögerungszeit der Entladungsspannung erfasst; eine Hochfrequenzkomponentenvergleichseinheit (78), die eine erfasste Hochfrequenzkomponente mit einer Bezugshochfrequenzkomponente vergleicht, um ein erstes Vergleichsergebnis zu erhalten; eine Spannungspegelvergleichseinheit (41), die einen erfassten Spannungspegel mit einem Bezugsspannungspegel vergleicht, um ein zweites Vergleichsergebnis zu erhalten; und eine Impulssteuereinheit (43), die eine Impulsauszeit, wobei die Impulszeit ein Intervall zwischen Entladungsimpulsen ist, steuert basierend auf dem ersten Vergleichsergeb nis und einer erfassten Verzögerungszeit einer Entladung der Entladungsspannung, und einen Entladungsimpuls basierend auf dem zweiten Vergleichsergebnis abschneidet.
Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Impulssteuereinheit (43) den Entladungsimpuls abschneidet, wenn der erfasste Spannungspegel gleich oder kleiner dem Bezugsspannungspegel ist.
Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungspegelvergleichseinheit (41) den Bezugsspannungspegel auf 25% bis 30% einer Zwischenelektrodenleerlaufspannung einer Hauptleistungsversorgung setzt.
Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Bearbeitungsbedingungssteuereinheit (48), die eine Bearbeitungsbedingung ändert, um Bearbeitungseffizienz in stabiler Bearbeitung zu erhöhen basierend auf einer Ausgabe der Impulssteuereinheit (43).
Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Impulszähleinheit (46), die eine Zahl von normalen Entladungsimpulsen zählt, wobei die Bearbeitungsbedingungssteuereinheit (48) die Bearbeitungsbedingung ändert, um normale Entladungsimpulse zu erhöhen basierend auf einer Ausgabe von der Impulszähleinheit (46).
Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, ferner umfassend: eine Mittelwertauszeitkalkulationseinheit (45), die eine Mittelwertimpulsauszeit basierend auf einer Ausgabe der Impulssteuereinheit (43) kalkuliert; und eine Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinheit (47), die einen Bearbeitungszustand unter Verwendung der Mittelwertimpulsauszeit als erstes oder zweites Beurteilungsergebnis (STABIL, INSTABIL) beurteilt, wobei die Bearbeitungsbedingungssteuereinheit (48) die Bearbeitungsbedingung ändert basierend auf einem Beurteilungsergebnis (STABIL, INSTABIL), das durch die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinheit (47) erhalten wird.
Die Leistungsversorgungssteuereinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Bearbeitungsstabilitätsbeurteilungseinheit (47) den Bearbeitungszustand als instabil beurteilt, wenn die Mittelwertimpulsauszeit einen vorbestimmten Wert überschreitet, und den Bearbeitungszustand als stabil beurteilt, wenn die Mittelwertimpulsauszeit gleich oder kleiner dem vorbestimmten Wert ist.