DE112009002139T5

DE112009002139T5 - Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine

Info

Publication number: DE112009002139T5
Application number: DE112009002139T
Authority: DE
Inventors: Takashi Hashimoto; Taichiro Tamida; Takayoshi Nagai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2012-01-12
Also published as: WO2010026790A1; US20110163071A1; JP5202639B2; CN102143821A; US8735763B2; JPWO2010026790A1; CN102143821B

Abstract

Ein Schaltelement SW1 arbeitet so, dass es bei einer Frequenz in der Größenordnung von Megahertz ein- und ausgeschaltet wird. Eine Drosselspule L1 liefert einen Resonanzstrom, der durch eine Resonanz der Drosselspule L1 mit einer potentialfreien Kapazität zwischen Elektroden erzeugt wird, zu und zwischen die Elektroden. Der Resonanzstrom fließt nicht in einer Gleichstromversorgung V1. Indem ein Kondensator C1 und ein potentialfreier induktiver Widerstand Lx in einen Reihenresonanzzustand versetzt werden, liefert die Drosselspule L1 ohne Einfluss des potentialfreien induktiven Widerstands Lx Idealerweise den Resonanzstrom an und zwischen die Elektroden. Eine in Plus- und Minuspolaritäten asymmetrische Hochfrequenzspannung wird an die und zwischen den Elektroden angelegt und ein Stromimpuls kann zu einem kurzen Impuls gemacht werden. Deshalb kann eine Feinbearbeitung mit hoher Oberflächenrauigkeit durchgeführt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine, um eine Bearbeitungsspannung zwischen Elektroden anzulegen, die durch eine Drahtelektrode und ein Werkstück gebildet sind, die einander zugewandt angeordnet sind, während die Polarität der Spannung abwechselnd geändert wird. Im Spezielleren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine, die für eine Feinbearbeitung verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
Bei einer Drahtelektroerosionsbearbeitungsvorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung, die ein Werkstück unter Verwendung einer Lichtbogenentladung bearbeitet, die zwischen Elektroden erzeugt wird, die durch eine Drahtelektrode und das Werkstück gebildet sind, die einander zugewandt angeordnet sind. Die Drahtelektroerosionsbearbeitungsvorrichtung verbessert die Oberflächenrauigkeit, indem ein Bearbeitungsstrom von einer Grobbearbeitungsbedingung, bei der ein relativ hoher Bearbeitungsstrom (wie etwa ein Strom mit einer Impulsdauer von ungefähr mehreren zehn Mikrosekunden) Schritt für Schritt gesenkt wird, und indem eine Feinbearbeitungsbedingung eingesetzt wird, bei der ein Bearbeitungsstrom mit einer Stromimpulsdauer verwendet wird, die schließlich auf ungefähr mehrere zehn Nanosekunden abgesenkt ist. Um dies zu erreichen, umfassen manche Drahtelektroerosionsbearbeitungsvorrichtungen mehrere schaltbare Stromversorgungsvorrichtungen (Stromversorgungsvorrichtungen für eine Elektroerosionsmaschine), die einen Bearbeitungsstrom liefern können, der jeweils verschiedenen Bearbeitungsbedingungen von der Grobbearbeitungsbedingung bis zur Feinbearbeitungsbedingung entspricht.
Bei der Feinbearbeitung wird im Allgemeinen eine Hochfrequenzspannung in der Größenordnung von Megahertz als Bearbeitungsspannung verwendet, um die Oberflächenrauigkeit des Werkstücks zu verbessern, und es wird eine Sinusspannung, die mit einem einfachen Aufbau erzielt werden kann, als Hochfrequenz- oder Bearbeitungsspannung verwendet.
Herkömmlicher Weise wurden verschiedene Arten von Stromversorgungsvorrichtungen für eine Elektroerosionsmaschine zur Verbesserung der Oberflächenrauigkeit eines Werkstücks vorgeschlagen (siehe z. B. die Patentschriften 1 bis 3).
Eine in der Patentschrift 1 offenbarte Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine ist unter Verwendung der in 1 der Patenschrift gezeigten Bezugszeichen beschrieben. Die Stromversorgungsvorrichtung umfasst eine Gleichstromversorgung (DC-Stromversorgung) V1, ein Schaltelement S1 mit einem Ende, das über eine Leitungsdrosselspule LINE (eine Drosselspule) an einen Plus-Elektrodenanschluss der DC-Stromversorgung V1 und an ein Ende einer Zwischenelektrode GAP angeschlossen ist, und ein Schaltelement S2 mit einem Ende, das zusammen mit dem anderen Ende des Schaltelements S1 an einen Minus-Elektrodenanschluss der DC-Stromversorgung V1 angeschlossen ist, und dessen anderes Ende an das andere Ende der Zwischenelektrode GAP angeschlossen ist.
Wenn die Stromversorgungsvorrichtung wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird eine Verstärkungsspannung erzeugt, wenn das Schaltelement S1 einen Schaltvorgang durchführt. Dabei lädt die Verstärkungsspannung eine im Schaltelement S2 und der Zwischenelektrode GAP vorhandene potentialfreie Kapazität Cf, indem das Schaltelement S2 ausgeschaltet gehalten wird. Man kann davon ausgehen, dass die Oberflächenrauigkeit durch einen Kurzimpuls-Stoßstrom verbessert wird, der zum Zeitpunkt des Ladens in der Zwischenelektrode GAP fließt. Darüber hinaus begrenzt die potentialfreie Kapazität Cf den In der Zwischenelektrode GAP fließenden Strom. Nach einem Fluss einer vorbestimmten Strommenge in der Zwischenelektrode GAP wird das Schaltelement S2 eingeschaltet. Elektrische Ladung, die in der potentialfreien Kapazität Cf gespeichert ist, Wird dadurch verbraucht, und das Schaltelement S2 kehrt zu einem Ausgangszustand zurück. Parallel zum Schaltelement S2 kann ein Kondensator vorgesehen sein.
Die Patentschrift 2 offenbart eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine, die eine Hochfrequenzstromversorgung mit einer Resonanzfrequenz umfasst, die durch eine potentialfreie Kapazität und eine Drosselspule zwischen Elektroden bestimmt ist. Wegen der Verwendung von Resonanz ist die zwischen den Elektroden erzeugte Spannung keine bipolare Impulsspannung sondern eine Sinusspannung.
Darüber hinaus offenbart die Patentschrift 3 ein Verfahren, das in der Lage ist, eine qualitativ hohe Oberflächenrauigkeit zu erzielen, indem die Pegel eines Bearbeitungsstroms unter Verwendung eines positiven Impulses und eines negativen Impulses verändert werden. Man geht davon aus, dass die qualitativ hohe Oberflächenrauigkeit aufgrund einer Veränderung eines Zwischenelektrodenentladungszustands zwischen einer Zeit, in der der positive Impuls angelegt wird, und einer Zeit, in der der negative Impuls angelegt wird, erzielt werden kann.
Patentschrift 1: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2005-329498
Patentschrift 2: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer H5-177435
Patentschrift 3: Japanisches Patent Nr. 3361057
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, DAS VON DER ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLL
Hier wird ein Feil berücksichtigt, bei dem ein Hochfrequenzbetrieb in einem Schaltungsaufbau durchgeführt wird, der in der Patentschrift 1 beschrieben ist. In der Patentschrift 1 wird die Drosselspule einzig zur Zerhackersteuerung verwendet, soll aber schätzungsweise mit der potentialfreien Kapazität, die im Schaltelement S2 enthalten ist, als Ergebnis des Hochfrequenzbetriebs schwingen. Dabei wird das Schaltelement S1 ein- oder ausgeschaltet, wodurch eine Stoßspannung entsteht. Man geht davon aus, dass aufgrund dessen, trotz eines Resonanzbetriebs, eine Spannung mit einer verzerrten Wellenform, die mit einer Schwingungskomponente einhergeht, an die und zwischen den Elektroden angelegt wird und keine Sinusspannung angelegt wird, wie in der Patentschrift 2 beschrieben ist. Das heißt, im Grunde wird ein in positiven und negativen Polaritäten asymmetrischer Impuls an die und zwischen den Elektroden angelegt, wie in der Patentschrift 3 beschrieben ist. Dies kann als wirksam für eine Verbesserung der Oberflächenrauigkeit erachtet werden.
Jedoch weist der in der Patentschrift 1 beschriebene Schaltungsaufbau die folgenden Probleme auf. Weil der Resonanzstrom über die DC-Stromversorgung V1 fließt, lässt (1) der Resonanzstrom die DC-Stromversorgung einen instabilen Betrieb durchführen, und (2) tritt ein Verlust am Resonanzstrom aufgrund einer internen Impedanz der DC-Stromversorgung auf. Die Probleme werden nachstehend konkret beschrieben.
(1) Instabiler Betrieb der DC-Stromversorgung
Im Allgemeinen wird die DC-Stromversorgung so gesteuert, dass sie dauerhaft eine feste Spannung liefert. Wenn die DC-Stromversorgung in einem Kreis des Resonanzstroms zwischengeschaltet ist, besteht die Möglichkeit, dass die DC-Stromversorgung selbst schwingt und es ihr an Stabilität der Funktionsabläufe mangelt. Ein Zwischenelektrodenzustand ist nicht immer feststehend, sondern verändert sich ziemlich stark, zum Beispiel von einem Nichtentladungszustand (Impedanzwert: mehrere zehn Kilo-Ohm bis mehrere Ohm) zu einem Endladungszustand (Impedanzwert: mehrere Milli-Ohm zu mehreren Ohm), einem Kurzschlusszustand (Impedanzwert: mehrere Nano-Ohm zu mehreren Milli-Ohm). Insbesondere im Nichtentladungszustand kann der Zwischenelektrodenzustand nicht als Widerstand sondern als Kondensator mit einer Zwischenelektrodenkapazität angesehen werden. In diesem Fall verändert sich die Zwischenelektrodenspannung, wenn die durch die DC-Stromversorgung erzeugte Schwingung nicht mit dem zwischen den Elektroden gebildeten Kondensator übereinstimmt, mehr als nötig, was möglicherweise zu einer instabilen Bearbeitung führt. Alternativ nimmt möglicherweise die Oberflächenrauigkeit unnötig ab.
(2) Verlust aufgrund Interner Impedanz
In der DC-Stromversorgung ist eine Impedanz vorhanden. Wenn die DC-Stromversorgung so aufgebaut ist, dass der Resonanzstrom über das Innere der DC-Stromversorgung fließt, tritt ein geringer Verlust am Resonanzstrom nicht auf. Darüber hinaus ist eine interne Induktanzkomponente der DC-Stromversorgung ein Teil einer Resonanzkonstante. Aufgrund dessen macht eine Veränderung eines Aufbaus oder Zustands der DC-Stromversorgung die Resonanz zunichte, so dass kein gewünschter Resonanzstrom zwischen den Elektroden fließt. Dies macht es schwierig, eine stabile Bearbeitung zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Probleme gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, instabile Funktionsabläufe einer DC-Stromversorgung und einen Verlust aufgrund interner Impedanz abzuschaffen, und die in der Lage ist, eine Feinbearbeitung mit qualitativ hoher Oberflächenrauigkeit stabil durchzuführen, wenn die Stromversorgungsvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie eine DC-Stromversorgung, ein Schaltelement und eine Drosselspule enthält.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Um die oben erwähnte Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine bereit, um eine Impulsspannung an und zwischen Elektroden anzulegen, die durch eine Elektrode bzw. ein Werkstück gebildet sind, wobei die Stromversorgungsvorrichtung umfasst: eine Gleichstromversorgung; einen Kondensator, der an die und zwischen den Elektroden in Reihe angeschlossen ist; eine Drosselspule, die mit einer Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, und von der ein Ende an ein Ende der Gleichstromversorgung angeschlossen ist, wobei die Reihenschaltung durch die Elektroden und den Kondensator gebildet ist; und ein Schaltelement, von dem ein Ende an das andere Ende der Gleichstromversorgung angeschlossen ist, und das andere Ende an das andere Ende der Drosselspule angeschlossen ist.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Wenn nach der vorliegenden Erfindung die Stromversorgungsvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie die DC-Stromversorgung, das Schaltelement und die Drosselspule enthält, ist es möglich, instabile Funktionsabläufe der DC-Stromversorgung und einen Verlust aufgrund interner Impedanz abzuschaffen und eine Feinbearbeitung mit qualitativ hoher Oberflächenrauigkeit durchzuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 stellt ein Beispiel einer Wellenform eines Steuersignals, das einem in 1 gezeigten Schaltelement zugeführt wird, und eine Wellenform einer Spannung dar, die während des Zuführens des Steuersignals an und zwischen Elektroden anliegt.
3 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 stellt ein Beispiel einer Wellenform eines Steuersignals, das einem in 3 gezeigten Schaltelement zugeführt wird, und eine Wellenform einer Spannung dar, die während des Zuführens des Steuersignals an und zwischen Elektroden anliegt.
5 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 stellt ein Beispiel von Wellenformen von Steuersignalen, die mehreren in 5 gezeigten Schaltelementen zugeführt werden, und eine Wellenform einer Spannung dar, die während des Zuführens des Steuersignals an und zwischen den Elektroden anliegt.
7 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein erläuterndes Schema eines Aufbaubeispiels eines Falls, bei dem die in 8 gezeigte Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine auf eine Drahtelektroerosionsbearbeitungsvorrichtung angewendet ist.
10 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f: Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine
2: Drahtelektrode
3: Werkstück
V1: DC-Stromversorgung
SW1, SW2, SW3, SW4: Schaltelement
L1: Drosselspule
C1, C2, C11, C21, C22: Kondensator
Lx: potentialfreier induktiver Widerstand
Ly: Drosselspule (induktive Last)
Cy: Kondensator (kapazitive Last)
T1: Transformator

BESTE ART(EN) UND WEISE(N) ZUR UMSETZUNG DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine werden nachstehend im Einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 handelt es sich bei einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1a um eine Stromversorgungsvorrichtung, die abwechselnd Bearbeitungsspannungen und für eine Feinbearbeitungsbedingung ausgelegt ist, an und zwischen Elektroden anlegt, die durch eine Drahtelektrode 2 und ein Werkstück 3 gebildet sind, die einander zugewandt angeordnet sind, und durch Umschalten ihrer Polaritäten eine Lichtbogenentladung zwischen den Elektroden erzeugt, die zur Feinbearbeitung des Werkstücks 3 erforderlich ist.
Ein Stromversorgungskabel schließt die Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1a an die und zwischen den Elektroden an. Ein nicht niedrigpotentialfreier induktiver Widerstand ist nahe und zwischen den Elektroden, insbesondere dem Stromversorgungskabel vorhanden, das die Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1a an die und zwischen den Elektroden anschließt. Lx, das in 1 gezeigt ist, bezeichnet den potentialfreien induktiven Widerstand. Während 1 nur den potentialfreien induktiven Widerstand darstellt, der auf der Seite des Werkstücks 3 vorhanden ist, ist auch ein potentialfreier induktiver Widerstand auf der Seite einer Drahtelektrode 2 vorhanden.
Die Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1a ist so aufgebaut, dass sie die DC-Stromversorgung V1, ein Schaltelement SW1, eine Drosselspule L1 und einen Kondensator C1 enthält.
In dem in 1 gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Schaltelement SW1 um einen FET (Feldeffekttransistor). Ein Drain-Anschluss, der als ein Ende des Schaltelements SW1 dient, ist zum Beispiel an einen Plus-Elektrodenanschluss der DC-Stromversorgung V1 angeschlossen. Ein Source-Anschluss, der als das andere Ende des Schaltelements SW1 dient, ist zusammen mit einem Ende der Drosselspule L1 zum Beispiel an die Drahtelektrode 2 angeschlossen. Eine (nicht gezeigte) Steuerschaltung liefert ein Steuersignal mit einer Schaltfrequenz in der Größenordnung von Megahertz an einen Gate-Anschluss des Schaltelements SW1.
Die Drosselspule L1 hat einen solchen induktiven Widerstandswert, dass sich bei einer potentialfreien Kapazität zwischen den Elektroden mit der Frequenz in der Größenordnung von Megahertz ein Resonanzzustand ergibt. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist das andere Ende der Drosselspule L1 an einen Minus-Elektrodenanschluss der DC-Stromversorgung V1 und auch an das Werkstück 3 angeschlossen.
Ein Kapazitätswert des Kondensators C1 ist so gewählt, dass der Kondensator C1 mit dem potentialfreien induktiven Widerstand Lx schwingt. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Kondensator C1 in einem Verbindungspfad zwischengeschaltet, der das andere Ende der Drosselspule L1 mit dem Werkstück 3 verbindet. Alternativ kann der Kondensator C1 in einem Verbindungspfad zwischengeschaltet sein, der ein Ende der Drosselspule L1 mit der Drahtelektrode 2 verbindet. Das heißt, eine Resonanzreihenschaltung, die durch den Kondensator C1 und den potentialfreien induktiven Widerstand Lx gebildet ist, ist in Reihe an die und zwischen den Elektroden angeschlossen.
Anzumerken ist, dass der Kondensator C1 nicht immer die Form eines sogenannten Kondensators annimmt. Zum Beispiel kann eine Kapazität zwischen einem zentralen Leiter und einem an der Außenoberfläche befindlichen Leiter eines Koaxialkabels als Kondensator C1 verwendet werden. Alternativ kann ein notwendiger Kapazitätswert unter Verwendung eines Isolators (eines Dielektrikums) wie etwa ein Keramiksubstrat erzielt werden.
Als Nächstes wird ein Funktionsablauf der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 stellt ein Beispiel einer Wellenform eines Steuersignals, das dem in 1 gezeigten Schaltelement zugeführt wird, und eine Wellenform einer Spannung dar, die während des Zuführens des Steuersignals zwischen den Elektroden anliegt.
Wie in 2 gezeigt ist, wird ein Steuersignal mit einer Einschaltzeitdauer mit einer Periode t1 und einer Ausschaltzeitdauer mit einer Periode s1 aus einer (nicht gezeigten) Steuerschaltung in den Gate-Anschluss des Schaltelements SW1 eingegeben. Das Schaltelement SW1 führt einen Schaltvorgang entsprechend diesem Steuermuster mit der Hochfrequenz in der Größenordnung von Megahertz durch. Entsprechend wird eine Hochfrequenzspannung, die wie in 2 gezeigt als Vg bezeichnet ist, mit einer in Plus- und Minuspolaritäten asymmetrischen Wellenform durch die Wirkung der Drosselspule L1 und des Kondenstors C1, die später noch beschrieben wird, an die und zwischen den Elektroden angelegt.
In der Periode t1, in der das Schaltelement SW1 eingeschaltet ist, fließt Strom von der DC-Stromversorgung V1 zur Drosselspule L1. Energie, die zum Zeitpunkt des Ausschaltens des Schaltelements SW1 in der Drosselspule L1 gespeichert ist, wird an die und zwischen den Elektroden ausgegeben.
Indem vorgesehen wird, dass es sich bei einer Schaltbetriebsfrequenz des Schaltelements SW1 um eine hohe Frequenz handelt, die zum Beispiel gleich oder höher als 5 Megahertz ist, entsteht ein Resonanzzustand zwischen der Drosselspule L1 und der potentialfreien Kapazität zwischen den Elektroden, wodurch ein kontinuierlicher Impuls stabil an die und zwischen den Elektroden angelegt werden kann.
In diesem Fall ist es notwendig, einen Stromimpuls kurz auszulegen, um die Oberflächenrauigkeit des Werkstücks 3 zu verbessern. Allerdings verzögert sich ein Anstieg eines steifen Impulses, der im Moment des Ausschaltens des Schaltelements SW1 in der Drosselspule L1 erzeugt wird, aufgrund der potentialfreien Kapazität zwischen Elektroden und den potentialfreien induktiven Widerständen Lx, die im Stromversorgungskabel vorhanden sind. Dies macht es schwierig, den Stromimpuls zu einem kurzen Impuls werden zu lassen.
In Anbetracht dessen ist eine Konstante des Kondensators C1 so gewählt, dass der Kondensator C1 mit dem potentialfreien induktiven Widerstand Lx schwingt und in Reihe an die und zwischen den Elektroden angeschlossen ist. Wenn der Kondensator C1 und der potentialfreie induktive Widerstand Lx in einen Reihenresonanzzustand übergehen, kann der Resonanzstrom, der sich aus in der Drosselspule L1 erzeugter Energie ergibt, idealerweise den und zwischen den Elektroden geliefert werden, ohne den potentialfreien induktiven Widerstand Lx zu beeinflussen. Dies kann den zwischen den Elektroden fließenden Stromimpuls kurz machen.
Weil dieser Resonanzstrom zwischen den Elektroden und der Drosselspule L1 fliegt, ohne über die DC-Stromversorgung V1 zu fließen, entsteht kein Verlust im Resonanzstrom aufgrund einer Internen Impedanz der DC-Stromversorgung V1. Dieser Resonanzstrom hat auch keine Auswirkung auf die DC-Stromversorgung V1. Dadurch ist es möglich, einen Hochfrequenzimpuls stabil an die und zwischen den Elektroden zuzuführen und eine Bearbeitung mit qualitativ hoher Oberflächenrauigkeit stabil durchzuführen.
Die Bedeutung des Vorhandenseins des Kondensators C1 wird hier beschrieben. Der induktive Widerstand Lx ist der potentialfreie induktive Widerstand und kann im Vergleich zumindest mit der Drosselspule L1 als ziemlich niedrig angesehen werden. Vorausgesetzt, dass der Kondensator C1, der auch so funktioniert, dass eine DC-Komponente abgetrennt wird, nicht in ein System eingebunden ist, fließt ein Strom der DC-Stromversorgung V1 in dem Moment zwischen den Elektroden ein, in dem das Schaltelement SW1 mit dem Einschalten beginnt. Eine Entladung findet je nach einem Wert der Spannung statt, die an und zwischen den Elektroden anliegt. Ein Entladungsstrom ist wegen eines fehlenden Eingreifens eines Widerstands (Nichtvorhandensein eines strombegrenzenden Widerstands) zu diesem Zeitpunkt ziemlich hoch.
Dies verschlechtert die Oberflächenrauigkeit. Alternativ fließt ein Kurzschlussstrom, wenn die Elektroden miteinander kurzgeschlossen werden. Wenn Strom im Schaltelement SW1 in einer Menge fließt, die gleich oder höher als ein Sollwert ist, ist das Schaltelement SW1 möglicherweise kaputt. Umgekehrt ist es notwendig, ein Hochstromelement zu wählen, das als Schaltelement dem Kurzschlussstrom widerstehen kann, was die Schaltung kompliziert und teuer macht.
Wird der Kondensator C1 hingegen wie in 1 gezeigt in Reihe in das System mit eingebunden, lädt der Stromversorgungsstrom den Kondensator C1 auf und hört auf zu fließen. Aufgrund dessen gibt es keinen unnötigen Anstieg in der Zwischenelektrodenspannung, und der Kurzschlussstrom fließt nicht kontinuierlich. Zusätzlich hält dieser Kondensator C1 die Zwischenelektrodenspannung auf einem Mittelwert von 0 V.
Nichtsdestoweniger ist die Spannung, wie in 2 gezeigt, die an und zwischen den Elektroden anliegt, nicht unbedingt symmetrisch in den Plus- und Minuspolaritäten. Das heißt, obwohl ein Bereich (ein Ladungsbetrag) einer Stromwellenform in den Plus- und Minuspolaritäten symmetrisch ist, wird eine in 2 gezeigte, verzerrte Wellenform erhalten, weil ein Spitzenstrom von den Ein-/Ausschaltzeitpunkten der Drosselspule L1 und des Schaltelements SW1 abhängt, der einen Stoßimpuls bildet. Dabei ist es möglich, von einer Verbesserung der Oberflächenrauigkeit auszugehen, wenn die Polaritäten der angelegten Spannung so eingestellt werden, dass der Spitzenstrom auf der Seite des Werkstücks 3 höher ist als auf der Seite der Drahtelektrode 2.
Wie vorstehend beschrieben, fließt nach der ersten Ausführungsform der Resonanzstrom, der durch die Resonanz der Drosselspule mit der potentialfreien Kapazität zwischen den Elektroden erzeugt wird, nicht in die DC-Stromversorgung und fließt idealerweise zwischen den Elektroden, wenn eine kapazitive Last (der Kondensator C1, ein Koaxialkabel oder ein Isolator) mit einem potentialfreien Induktiven Widerstand schwingt.
Das heißt, weil der in der Drosselspule erzeugte Resonanzstrom nicht über die DC-Stromversorgung fließt, ist die DC-Stromversorgung frei von einem instabilen Zustand, und es gibt aufgrund des Innenwiderstands der DC-Stromversorgung keinen Verlust im Resonanzstrom, der zu und zwischen den Elektroden zugeführt wird. Darüber hinaus kann eine stabile Feinbearbeitung mit der qualitativ hohen Oberflächenrauigkeit sichergestellt werden, weil die in den Plus- und Minuspolaritäten asymmetrische Hochfrequenzspannung an und zwischen den Elektroden anliegt und der Stromimpuls dadurch kurz ausgelegt werden kann.
Zweite Ausführungsform
3 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 3 sind Bestandteile, die den in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Bestandteilen ähnlich oder gleichwertig sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder -zahlen bezeichnet. Nachstehend werden hauptsächlich Teile erklärt, die für die zweite Ausführungsform relevant sind.
Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1b gemäß der zweiten Ausführungsform im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Aufbau (der ersten Ausführungsform) so aufgebaut, dass eine Reihenschaltung mit einem Kondensator Cy, der als kapazitive Last dient, und einer Drosselspule Ly, die als induktive Last dient, parallel zu und zwischen Elektroden angeschlossen ist. Diese Reihenschaltung ist eine Schaltung, die mit einer potentialfreien Kapazität zwischen den Elektroden schwingt.
Anzumerken ist, dass der Kondensator Cy nicht unbedingt die Form eines Sogenannten Kondensators annimmt, sondern auch eine andere Stromversorgungsvorrichtung als eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1b, d. h. eine Stromversorgungsvorrichtung wie etwa eine Stromversorgungsvorrichtung zur Grobbearbeitung sein kann, die mit dem Anlegen einer Spannung an die und zwischen den Elektroden abgeschlossen wird. Darüber hinaus nimmt die Drosselspule Ly nicht unbedingt die Form einer sogenannten Drosselspule an, sondern kann zum Beispiel auch ein potentialfreier induktiver Widerstand eines Stromversorgungskabels sein.
Als Nächstes wird ein Funktionsablauf der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 stellt ein Beispiel einer Wellenform eines Steuersignals, das einem in 3 gezeigten Schaltelement zugeführt wird, und eine Wellenform einer Spannung dar, die während des Zuführens des Steuersignals an und zwischen den Elektroden anliegt. 4 unterscheidet sich dadurch von 2, dass eine Frequenz einer Spannung Vg, die an und zwischen den Elektroden anliegt, sich mit einer zweimal so schnellen Geschwindigkeit verändert wie diejenige der in 2 gezeigten Spannung Vg. Die Frequenz ist nur ein Beispiel und nicht auf die in 4 gezeigte beschränkt.
Bei dem in 3 gezeigten Aufbau tritt eine Resonanz nicht nur zwischen der Drosselspule L1 und einer potentialfreien Kapazität zwischen den Elektroden auf, sondern auch zwischen der potentialfreien Kapazität zwischen den Elektroden und der Parallelschaltung, die die Drosselspule Ly und den Kondensator Cy enthält. Deshalb kann, wenn die Drosselspule Ly und der Kondensator Cy angemessen gewählt werden, die Spannung Vg, die sich bei einer Frequenz verändert, die gleich der oder höher als die Betriebsfrequenz (eine Schaltfrequenz) des Schaltelements SW1 ist, an die und zwischen den Elektroden angelegt werden. Es erübrigt sich, zu erwähnen, dass in diesem Fall die Spannung stabil angelegt werden kann, solange nur die Frequenz der Spannung Vg, die an die und zwischen den Elektroden angelegt wird, ein ganzes Vielfaches der Betriebsfrequenz des Schaltelements SW1 ist.
Solch ein ganzer vielfacher Resonanzzustand wird insbesondere dann, wenn ein Resonanzstrom in der DC-Stromversorgung V1 wegen eines Verlusts in der Resonanz aufgrund einer Innenimpedanz der DC-Stromversorgung fließt, stark gedämpft. Im Ergebnis kommt es vor, dass eine große Spitzendifferenz zwischen einer in einer Periode t1 erzeugten Spannungswellenform und einer in einer Periode s1 erzeugten Spannungswellenform besteht.
Bei dem Aufbau nach der vorliegenden Ausführungsform hingegen, bei dem die Drosselspule L1 parallel zu und zwischen den Elektroden ist, und der Kondensator C1 mit und zwischen den Elektroden in Reihe geschaltet ist, fließt der Resonanzstrom nicht über die DC-Stromversorgung V1. Deshalb ist die Spitzendifferenz zwischen der in der Periode t1 erzeugten und der in Periode s1 erzeugten Spannungswellenform gering, und die Zwischenelektrodenspannung Vg kann in einer beinahe konstanten Form angelegt werden, wodurch es möglich wird, eine Feinbearbeitung mit qualitativ hoher Oberflächenrauigkeit stabil durchzuführen.
Wie vorstehend beschrieben, ist nach der zweiten Ausführungsform die Resonanzschaltung zusätzlich an die und zwischen den Elektroden angeschlossen. Deshalb ist es möglich, die Hochfrequenzspannung, die sich bei einer Frequenz (einer ganzen vielfachen Frequenz) verändert, die gleich oder höher als die Schaltfrequenz des Schaltelements und asymmetrisch in den Plus- und Minuspolaritäten ist, an die und zwischen den Elektroden anzulegen und die Oberflächenrauigkeit im Vergleich zu derjenigen der ersten Ausführungsform weiter zu verbessern.
Dritte Ausführungsform
5 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 5 sind Bestandteile, die den in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Bestandteilen ähnlich oder gleichwertig sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder -zahlen bezeichnet. Nachstehend werden hauptsächlich Teile erklärt, die für die dritte Ausführungsform relevant sind.
In der ersten und zweiten Ausführungsform sind die Fälle beschrieben, in denen die Hochfrequenzspannung in der Größenordnung von Megahertz an die und zwischen den Elektroden unter Verwendung eines Schaltelements angelegt wird. Allerdings ist es für ein Schaltelement allein schwierig, die Frequenz der Spannung, die an die und zwischen den Elektroden angelegt wird, auf diejenige in der Größenordnung von mehreren Megahertz bis mehreren zehn Megahertz zu erhöhen. Deshalb wird in der dritten Ausführungsform ein Aufbaubeispiel beschrieben, in dem eine Hochfrequenzspannung in der Größenordnung von mehreren Megahertz bis mehreren zehn Megahertz an die und zwischen den Elektroden unter Verwendung mehrerer parallelgeschalteter Schaltelemente angelegt wird.
Wie in 5 gezeigt ist, ist eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1c nach der dritten Ausführungsform im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Aufbau (der ersten Ausführungsform) so aufgebaut, dass zum Beispiel drei Schaltelemente SW2, SW3 und SW4 parallel zum Schaltelement SW1 vorgesehen sind.
Zur Bearbeitungsstabilität ist es wichtig, einen Resonanzstrom zwischen den Elektroden durch eine Resonanz der Drosselspule L1 mit einer potentialfreien Kapazität zwischen den Elektroden unabhängig von der DC-Stromversorgung V1 fließen zu lassen. Wenn jedoch eine Resonanzspannung gleich oder höher als eine Stromversorgungsspannung ist, fließt der Strom in der DC-Stromversorgung möglicherweise in der Gegenrichtung. Deshalb sind in 5 Rückstromverhinderungsdioden D1, D2, D3 und D4 zwischen einem Plus-Elektrodenanschluss der DC-Stromversorgung V1 und einem Drain-Anschluss der jeweiligen Schaltelemente SW1, SW2, SW3 und SW4 im Hinblick darauf vorgesehen, die DC-Stromversorgung V1 unabhängiger zu machen. Obwohl Darstellungen und Erläuterungen von diesen in 1 und 3 weggelassen sind, sind Rückstromverhinderungsdioden vorzugsweise zu denselben Zwecken entsprechend vorgesehen.
Als Nächstes wird ein Funktionsablauf der dritten Ausführungsform mit Bezug auf 6 beschrieben. 6 stellt ein Beispiel von Wellenformen von Steuersignalen, die mehreren in 5 gezeigten Schaltelementen zugeführt werden, und eine Wellenform einer Spannung dar, die während des Zuführens des Steuersignals an und zwischen den Elektroden anliegt.
Wie in 6 gezeigt ist, werden die vier Schaltelemente SW1 bis SW4 aufeinanderfolgend zyklisch betätigt, wodurch eine kombinierte Frequenz eines in der Drosselspule L1 fließenden Resonanzstroms erhöht werden kann und dabei Betriebsfrequenzen der vier Schaltelemente SW1 bis SW4 jeweils gesenkt werden können.
Es lässt sich leicht nachvollziehen, dass die vier Schaltelemente SW1 bis SW4 dabei etwas differieren, selbst wenn Schaltelemente derselben Art gewählt werden. Alternativ differieren Ausgangsimpulse wegen der Differenz im Verdrahtungsmuster zwischen den Schaltelementen SW1 bis SW4 tendenziell etwas.
In Anbetracht dessen sind die Schaltelemente SW1 bis SW4 so gewählt, dass sie unterschiedliche Schaltmuster haben, um diese Unregelmäßigkeit auszugleichen. Speziell wird davon ausgegangen, dass tendenziell im Schaltelement SW3 häufiger ein Strom fließt als in den Schaltelementen SW1, SW2 und SW4. Alternativ wird davon ausgegangen, dass das Schaltelement SW3 das schnellste von den Schaltelementen SW1 bis SW4 in der Schaltgeschwindigkeit ist. In diesem Fall genügt es, die Einschaltzeitdauer in einer Periode t3 kürzer auszulegen als in den Perioden t1, t2 und t4, um die in der Drosselspule L1 gespeicherte Energie gleich auszulegen.
Dadurch ist die Energie der Drosselspule L1 in den jeweiligen Schaltperioden gleich. Dadurch kann die mit der Zwischenelektrodenspannung verbundene Unregelmäßigkeit reduziert und eine stabile Bearbeitungsleistung sichergestellt werden. Genauso genügt es, wenn die Schaltelemente SW1 bis SW4 wegen der leichten Differenz in der Verdrahtung im Schwingungszyklus differieren, die Startzeitvorgaben der Perioden s1, s2, und s4 einzustellen, bei denen es sich um die Ausschaltzeitdauern der Schaltelemente SW1, SW2 bzw. SW4 handelt.
Diese Wahlvorgänge erfolgen unabhängig. Falls nötig genügt es, die Startzeitvorgaben der Einschaltzeit nach vorn oder hinten zu versetzen und zur selben Zeit die Startzeitvorgaben der Ausschaltzeitvorgaben nach vorn oder hinten zu versetzen. Eine Zwischenelektrodenspannung Vg kann dadurch zu einer Impulsspannung mit einem stabilen Zyklus und einem stabilen Spannungswert umgeformt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann nach der dritten Ausführungsform eine Zerhackerfrequenz der Drosselspule erhöht werden, um gleich oder höher als die Betriebsfrequenz der Schaltelemente zu sein. Deshalb ist es im Vergleich zur zweiten Ausführungsform möglich, die Frequenz der Spannung, die an die und zwischen den Elektroden angelegt wird, weiter zu erhöhen und die Oberflächenrauigkeit weiter zu verbessern.
Vierte Ausführungsform
7 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 7 sind Bestandteile, die den in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Bestandteilen ähnlich oder gleichwertig sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder -zahlen bezeichnet. Nachstehend werden hauptsächlich Teile erklärt, die für die vierte Ausführungsform relevant sind.
Wie in 7 gezeigt ist, ist eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1d nach der vierten Ausführungsform im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Aufbau (der ersten Ausführungsform) so aufgebaut, dass ein Transformator T1 anstelle der Drosselspule L1 vorgesehen ist. Das heißt, ein Ende einer Primärseite des Transformators T1 ist über das Schaltelement SW1 an einen Plus-Elektrodenanschluss der DC-Stromversorgung V1 angeschlossen, und das andere Ende von diesem ist an einen Minus-Elektrodenanschluss der DC-Stromversorgung angeschlossen. Darüber hinaus ist ein Ende einer Sekundärseite des Transformators T1 an eine Drahtelektrode 2 angeschlossen, und das andere Ende von diesem ist über den Kondensator C1 an ein Werkstück 3 angeschlossen.
Ähnlich der Drosselspule L1 bildet der Transformator T1 zusammen mit einer potentialfreien Kapazität zwischen den Elektroden eine Resonanzschaltung. Indem die Anzahlen von Wicklungen der Primär- und Sekundärseite des Transformators T1 verändert und die Anzahl von Wicklungen der Primärseite verringert werden, kann eine Spannung der DC-Stromversorgung V1 gesenkt werden. Wie in der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben, ist die Anzahl von Wicklungen der Primärseite des Transformators T1 auf Grundlage einer Resonanzkonstante der Resonanz zwischen der potentialfreien Kapazität zwischen den Elektroden und einer induktiven Widerstandskomponente des Transformators T1 gewählt.
Das Schaltelement SW1 arbeitet ähnlich demjenigen nach der ersten Ausführungsform. Die Resonanzschaltung und die DC-Stromversorgung V1 können unabhängiger voneinander ausgelegt werden, weil die DC-Stromversorgung unter Verwendung des Transformators T1 abgetrennt werden kann.
Mit diesem Aufbau hat ein Resonanzstrom, der durch die Resonanzschaltung erzeugt wird, die den induktiven Widerstand des Transformators T1 und die potentialfreie Kapazität zwischen den Elektroden enthält, keine Auswirkung auf die DC-Stromversorgung, und umgekehrt ist die DC-Stromversorgung V1 frei von einem Einfluss des Resonanzstroms. Deshalb ist es möglich, eine Feinbearbeitung mit qualitativ hoher Oberflächenrauigkeit stabil durchzuführen.
Wenn dabei davon ausgegangen wird, dass sich die Stromversorgungsvorrichtung 1d in einem idealen Zustand ohne Streumagnetfluss u. dgl. befindet, ist eine Ersatzschaltung von zwischen den Elektroden aus gesehen gleich 1. Das heißt, die vierte Ausführungsform kann die gleichen Wirkungen erzielen wie die erste Ausführungsform. In der Patentschrift 2 wird die Sinusspannung durch die Resonanz an die und zwischen den Elektroden unter Verwendung einer Wechselstromversorgung angelegt. In der vierten Ausführungsform ist die Oberflächenrauigkeit qualitativ höher als diejenige in der Patentschrift 2, weil eine in Plus- und Minuspolaritäten asymmetrische Impulsspannung an die und zwischen den Elektroden angelegt wird.
Obwohl ein Beispiel des Anwenders der vierten Ausführungsform auf die erste Ausführungsform vorstehend beschrieben wurde, kann die vierte Ausführungsform entsprechend auch auf die zweite Ausführungsform angewendet werden.
Darüber hinaus können mehrere parallelgeschaltete Schaltelemente anstelle des wie in der dritten Ausführungsform beschriebenen Schaltelements SW1 verwendet werden. Im Übrigen kann, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben, in 7 eine Rückstromverhinderungsdiode zwischen dem Plus-Elektrodenanschluss der DC-Stromversorgung und einem Drain-Anschluss des Schaltelements SW1 eingesetzt sein.
Fünfte Ausführungsform
8 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 8 sind Bestandteile, die den in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Bestandteilen ähnlich oder gleichwertig sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder -zahlen bezeichnet. Nachstehend werden hauptsächlich Teile erklärt, die für die fünfte Ausführungsform relevant sind.
Wie in 8 gezeigt ist, ist eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1e nach der fünften Ausführungsform im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Aufbau (der ersten Ausführungsform) so aufgebaut, dass ein Kondensator C2 zusätzlich auf der Seite einer Drahtelektrode 2 eingesetzt ist.
Das Vorhandensein einer (nicht gezeigten) potentialfreien Impedanz nahe und zwischen den Elektroden hemmt möglicherweise eine Resonanz der Drosselspule L1 mit und zwischen den Elektroden. In der ersten bis vierten Ausführungsform ist beschrieben, dass der Kondensator C1 die induktive Widerstandskomponente (den potentialfreien induktiven Widerstand Lx) der potentialfreien Impedanz deaktiviert. Tatsächlich ist jedoch eine (nicht gezeigte) potentialfreie Kapazität in jedem der parallelen Pfade vorhanden. Aufgrund dessen wird davon ausgegangen, dass eine Resonanz zwischen der potentialfreien Kapazität und dem potentialfreien induktiven Widerstand Lx auftritt. Deshalb sind in der fünften Ausführungsform Kondensatoren in mehreren Abschnitten zwischen der DC-Stromversorgung V1 und zwischen den Elektroden eingesetzt, wodurch es möglich wird, die Resonanz mit der potentialfreien Kapazität zu unterbrechen.
Ein Wert der Kapazität, die zwischen der Drosselspule L1 und zwischen den Elektroden eingesetzt ist, kann idealerweise als ein Wert einer Kombination von Kapazitätswerten der Kondensatoren C1 und C2 berechnet werden. Deshalb können die Kapazitätswerte der Kondensatoren C1 und C2 beliebig angesetzt werden. Wenn jedoch die potentialfreie Kapazität und der potentialfreie induktive Widerstand Lx irgendwo parallel in parallele Pfade eingesetzt werden, wird der Kapazitätswert des Kondensators C1, der in den Pfad auf einer Seite zwischen den Elektroden eingesetzt ist, und derjenige des Kondensators C2, der in den Pfad auf der anderen Seite zwischen den Elektroden eingesetzt ist, so eingestellt, dass sie sich voneinander unterscheiden. Dadurch kann eine Wellenform einer Spannung, die an die und zwischen den Elektroden angelegt wird, optimaler ausgelegt werden.
Als Nächstes wird ein konkretes Anwendungsbeispiel mit Bezug auf 9 beschrieben. 9 ist ein erläuterndes Schema eines Aufbaubeispiels eines Falls, bei dem die in 8 gezeigte Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine auf eine Drahtelektroerosionsbearbeitungsvorrichtung angewendet ist.
Wie in 9 gezeigt ist, wird in der Drahtelektroerosionsbearbeitungsvorrichtung ein Bearbeitungsstrom der Drahtelektrode 2 aus zwei Abschnitten, und zwar einem oberen und einem unteren Abschnitt, über eine obere Einspeiseeinrichtung 4 bzw. eine untere Einspeiseeinrichtung zugeführt. In diesem Fall ist es unklar, wie die (in 9 nicht gezeigte) potentialfreie Impedanz dazwischen eingesetzt ist, und es wird davon ausgegangen, dass sich ein Spannungsimpuls, der aus der oberen Einspeiseeinrichtung 4 zugeführt wird, von demjenigen unterscheidet, der aus der unteren Einspeiseeinrichtung zugeführt wird. In diesem Fall tritt möglicherweise ein Fehler wie etwa ein Abfall einer angelegten Spannung auf.
Unter Berücksichtigung dieser Möglichkeit sind Kondensatoren C21 und C22, die dem Kondensator C2 entsprechen, jeweils nahe den beiden Einspeisepunkten in Reihe eingesetzt und die Wellenformen sind eingestellt, wodurch es möglich ist, eine optimale Hochfrequenzwellenform zu erzeugen. Indem außerdem ein Kondensator C11, der dem Kondensator C1 entspricht, nahe dem Werkstück 3 eingesetzt ist, ist es möglich, die optimale Hochfrequenzwellenform zu erzeugen.
Obwohl ein Beispiel des Anwendens der fünften Ausführungsform auf die erste Ausführungsform vorstehend beschrieben wurde, kann die fünfte Ausführungsform entsprechend auch auf die zweite bis vierte Ausführungsform angewendet werden.
Sechste Ausführungsform
10 ist ein Schaltungsschema eines Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 10 sind Bestandteile, die den in 8 (der fünften Ausführungsform) gezeigten Bestandteilen ähnlich oder gleichwertig sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder -zahlen bezeichnet. Nachstehend werden hauptsächlich Teile erklärt, die für die sechste Ausführungsform relevant sind.
Wie in 10 gezeigt ist, ist eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine 1f nach der sechsten Ausführungsform im Vergleich zu dem in 8 gezeigten Aufbau (der fünften Ausführungsform) so aufgebaut, dass das Schaltelement SW2 zusätzlich in einem Pfad auf der Seite einer Minus-Elektrode der DC-Stromversorgung V1 vorgesehen ist.
Es ist wünschenswert, dass eine Zwischenelektrodenspannung in der Form eines kurzen Impulses vorliegt, um Hochfrequenz sicherzustellen, und hoch ist, um eine ausreichende Bearbeitungsfähigkeit zu erzielen. Maßnahmen, um diese Anforderungen zu erfüllen, bestehen darin, das Schaltelement aus Gesichtspunkten der Stromversorgungsseite zu beschleunigen.
Deshalb sind die Schaltelemente SW1 und SW2 in der sechsten Ausführungsform jeweils in Pfaden auf der Seite sowohl der Plus- als auch der Minuselektrode der DC-Stromversorgung V1 vorgesehen, wie in 10 gezeigt ist. Indem die beiden Schalter SW1 und SW2 gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden, kann die DC-Stromversorgung V1 schnell mit der Drosselspule L1 verbunden oder davon getrennt werden, und eine Erregungsspannung, die in der Drosselspule L1 entsteht, kann erhöht werden. Dies kann die zwischen den Elektroden erzeugte Spannung zu einer hohen Spannung in Form eines kurzen Impulses machen und eine höhere Bearbeitungsflächengenauigkeit sicherstellen.
Obwohl ein Beispiel des Anwendens der sechsten Ausführungsform auf die fünfte Ausführungsform vorstehend beschrieben wurde, kann die sechste Ausführungsform entsprechend auch auf die erste bis vierte Ausführungsform angewendet werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben, ist die Stromversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine nach der vorliegenden Erfindung als Stromversorgungsvorrichtung für eine Efektroerosionsmaschine nützlich, die stabil eine Feinbearbeitung mit qualitativ hoher Oberflächenrauigkeit durchführen kann.
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

JP 2005-329498 [0008]
JP 177435 [0008]
JP 3361057 [0008]

Claims

Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine, um eine Impulsspannung an und zwischen Elektroden anzulegen, die durch eine Elektrode (2) bzw. ein Werkstück (3) gebildet sind, wobei die Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) umfasst: eine Gleichstromversorgung (V1); einen Kondensator (C1), der an die und zwischen den Elektroden in Reihe angeschlossen ist; eine Drosselspule (L1), die mit einer Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, und von der ein Ende an ein Ende der Gleichstromversorgung (V1) angeschlossen ist, wobei die Reihenschaltung durch die Elektroden (2, 3) und den Kondensator (C1) gebildet ist; und ein Schaltelement (SW1), von dem ein Ende an das andere Ende der Gleichstromversorgung (V1) angeschlossen ist, und das andere Ende an das andere Ende der Drosselspule (L1) angeschlossen ist.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine, um eine Impulsspannung an und zwischen Elektroden anzulegen, die durch eine Elektrode (2) bzw. ein Werkstück (3) gebildet sind, wobei die Stromversorgungsvorrichtung umfasst: eine Gleichstromversorgung (V1); einen Kondensator (C1), der an die und zwischen den Elektroden in Reihe angeschlossen ist; einen Transformator (T1), wobei ein Ende einer Primärseite des Transformators (T1) an ein Ende der Gleichstromversorgung (V1) angeschlossen ist, wobei eine Sekundärseite des Transformators (T1) an beide Enden einer Reihenschaltung angeschlossen ist, die durch die Elektroden (2, 3) und den Kondensator (C1) gebildet ist; und ein Schaltelement (SW1) mit einem Ende, das an das andere Ende der Gleichstromversorgung (V1) angeschlossen ist, und einem anderen Ende, das an das andere Ende der Primärseite des Transformators (T1) angeschlossen ist.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine nach Anspruch 1, wobei ein Schaltelement (SW2) zwischen einem Ende der Gleichstromversorgung (V1) und einem Ende der Drosselspule (L1) vorgesehen ist.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine nach Anspruch 2, wobei ein Schaltelement (SW2) zwischen einem Ende der Gleichstromversorgung (V1) und einem Ende der Primärseite des Transformators (T1) vorgesehen ist.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kondensator (C1) in Reihe in einem zu den und zwischen die Elektroden (2, 3) führenden Pfad oder in Reihe in beiden zu den und zwischen die Elektroden (2, 3) führenden Pfaden vorgesehen ist.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mehrere parallelgeschaltete Schaltelemente (SW1 bis SW4) anstelle des Schaltelements (SW1) vorgesehen sind, und Steuersignale jeweils Steueranschlüssen der mehreren Schaltelemente (SW1–SW4) zugeführt werden, wobei die Steuersignale die Schaltelemente so steuern, dass sie in einer bestimmten Reihenfolge ein- und ausgeschaltet werden.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine nach Anspruch 6, wobei die Schaltelemente (SW1–SW4) so gesteuert werden, dass sie sich in einer Einschaltzeitdauer oder einer Ausschaltzeitdauer voneinander unterscheiden.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Reihenschaltung mit einer induktiven Last, die eine Resonanzschaltung mit einem potentialfreien Kondensator zwischen den Elektroden bildet, und einer kapazitiven Last parallel zu den und zwischen den Elektroden (2, 3) angeschlossen ist.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Koaxialkabel oder ein Isolator anstelle des Kondensators (C1) verwendet wird.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine nach Anspruch 8, wobei die induktive Last ein potentialfreier induktiver Widerstand ist, der in einem zur Drosselspule (L1) oder zwischen die Elektroden (2, 3) führenden Spannungszufuhrpfad vorhanden ist.
Stromversorgungsvorrichtung (1a–1f) für eine Elektroerosionsmaschine nach Anspruch 8, wobei die kapazitive Last eine andere Stromversorgungsvorrichtung ist, die einen Funktionsablauf zum Anlegen einer Spannung an die und zwischen den Elektroden (2, 3) abschließt.