DE1588175B2 - Schaltungsanordnung zum Schutz von Gleichstromarbeitskreisen mit Arbeits spalt vor Kurzschlüssen und Lichtbogen - Google Patents

Description

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, da- wicklung und damit der Strom im Arbeitsspalt, durch gekennzeichnet, daß der Impulsformer mit Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden einem normalerweise gesperrten Transistor (104) Erfindung, eine Schaltungsanordnung der eingangs versehen ist, dessen Basiskreis (106, 108, 110) näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß sie bei über einen einstellbaren Spannungsteiler (120, 45 einfachem Aufbau eine besonders hohe Ansprech- 122, 124, 126) mit dem Ausgangskreis des zwei- . empfindlichkeit auf die vor dem Auftreten von ten Transistors (80) des Verstärkers (18, 20) ver- ' (die Elektrode oder das Werkstück beschädigenden) bunden ist und der entweder durch Signale vor- Kurzschlüssen und Lichtbogen auftretenden Zubestimmter Größe direkt oder durch in einer In- Standsänderungen im Arbeitsspalt, wie Überschlagtegrationseinrichtung (130) aufsummierte Signale 50 funken od. dgl., aufweist und die Möglichkeit einer geringer Größe in den leitenden Zustand über- Unterscheidung der Polarität der auftretenden Stöführbar ist. rungssignale zu geben.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mit dem beweglichen Teil löst, daß der Ladekreis des Kondensators in an sich (126) des Spannungsteilers mechanisch ein Schal- 55 bekannter Weise eine Diode in Reihe mit dem Arter (128) verbunden ist, der bei Erreichen einer beitsspalt und dem Kondensator enthält, daß der vorbestimmten Spannungsteilereinstellung den Entladekreis parallel zum Ladekreis liegt und eine zweiten Transistor (80) des Transistorverstärkers Diode enthält, die umgekehrt wie die des Ladekreises (18, 20) an einen den Transistor ständig im leitf ä- gepolt ist, und daß der Entladekreis über Kopplungshigen Zustand haltenden Kreis (90) schaltet. 60 glieder mit einem Transistorverstärker und einem

Impulsformer verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird gewährleistet, daß der Ladekreis des Kondensa-

tors nur Spannungssignale bestimmter Polarität

durchläßt, die zur Aufladung des Kondensators füh-65 ren, und zwar auf eine Spannung, welche der Span-Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nung am Arbeitsspalt des Gleichstromarbeitskreises zum Schutz von Gleichstromarbeitskreisen mit Ar- entspricht. Wenn dagegen im Arbeitsspalt ein Funke beitsspalt, insbesondere in elektrochemisch abtragen- auftritt, dann kann sich der Kondensator über den

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parallelgeschalteten Entladekreis in der durch die beitsspalt angeordneten Kondensator 38 der in Diode vorbestimmten Richtung entladen. Jeder F i g. 2 dargestellten Polarität auf. Dem Kondensator Funke im Arbeitsspalt führt daher unabhängig da- 38 ist ein Ladekreis zugeordnet, der in Reihe eine von, wie gering die Amplitude und wie kurz die Zeit- Diode 44 und einen Widerstand 42 aufweist. Parallel dauer ist, zu einem entsprechenden, geringen Span- 5 zum Ladekreis ist ein Entladekreis vorgesehen, der in nungsabfall am Kondensator. Das dabei im Entlade- Reihe die Diode 46 und den Widerstand 48 umfaßt, kreis erzeugte Signal entspricht in seiner Größe und Die Diode 46 ist umgekehrt wie die Diode 44 des Dauer der Größe und Dauer des Funkens im Ar- Ladekreises gepolt. Der Entladekreis ist außerdem beitsspalt und stellt damit ein die Verhältnisse im über einen Widerstand 40 mit der negativen Seite des Arbeitsspalt genau wiederspiegelndes Eingangssignal io Kondensators 38 verbunden.

dar, das über die Kopplungsglieder einem Transistor- Im Betrieb wird der Kondensator 38 über die

verstärker und einem Impulsformer zugeführt wird. Diode 44 und den Widerstand 42 auf die Spannung Im Arbeitsspalt auftretende, positive Spannungsän- aufgeladen, die am Arbeitsspalt der Werkzeugmaderungen (Spannungsanstiege) werden von der Schal- schine liegt. Der Kondensator 38 kann dabei etwaige tungsanordnung nicht berücksichtigt, da diese auf 15 Pulsation der Gleichstromquelle 32 widerspiegeln. Grund der Ausbildung nur auf die im Arbeitsspalt Bei Auftreten eines Funkens im Arbeitsspalt kann auftretenden Spannungsabnahmen anspricht. sich der Kondensator 38 über die Diode 46 und den

Der Transistorverstärker kann einen ersten, nor- Widerstand 48 und einen den Entladekreis mit dem malerweise gesperrten Transistor aufweisen, dessen Werkstück 30 verbindenden Widerstand 50 entladen. Basis über eine Diode und einen Widerstand mit dem 20 Ausmaß und Dauer der Entladung entspricht der einen Ende und dessen Emitter über einen Wider- Amplitude und der Dauer des am Arbeitsspalt aufstand mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung tretenden Funkens. Bei einer positiven Spannungsäneines Kopplungstransformators verbunden ist, wäh- derung im Arbeitsspalt tritt im Ladestromkreis keirend die Diode und die Basis-Kollektor-Strecke des nerlei Signal auf.

Transistors mit je einem Kondensator überbrückt 25 Die beim Auftreten eines Funkens im Arbeitsspalt sind. Dabei kann ein zweiter, normalerweise leiten- am Widerstand 48 des Entladekreises auftretenden der Transistor mit seinem eine Zener-Diode enthal- Spannungssignale werden über den Kopplungskontenden Basiskreis an den Kollektor des ersten Tran- densator 52 einem Kopplungstransformator 16 zugesistors angeschlossen sein. führt, dessen Primärwicklung mit 54 und dessen Se-

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Impuls- 30 kundärwicklung mit 56 bezeichnet ist. Das eine Ende umformer mit einem normalerweise gesperrten Tran- der Sekundärwicklung 56 ist mit dem gemeinsamen sistor versehen ist, dessen Basiskreis über einen ein- elektrischen Bezugspunkt 70 verbunden; das andere stellbaren Spannungsteiler mit dem Ausgangskreis Ende der Sekundärwicklung ist über einen Widerdes zweiten Transistors des Verstärkers verbunden stand 60 und eine Diode 62 mit der Basis eines im ist und der entweder durch Signale vorbestimmter 35 normalen Betrieb gesperrten Transistors 58 verbun-Größe direkt oder durch in einer Integrationseinrich- den. Parallel zur Sekundärwicklung 56 ist ein Widertung aufsummierte Signale geringer Größe in den lei- stand 66 geschaltet. Die Verbindungsstelle zwischen tenden Zustand überführbar ist. dem Widerstand 60 und der Diode 62 ist einerseits

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach- über eine Diode 74 mit dem gemeinsamen elektrifolgend an Hand schematischer Zeichnungen erläu- 40 sehen Bezugspunkt 70 und andererseits mit einem tert. Es zeigt zur Diode 62 parallelgeschalteten Kondensator 78

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Gleichstromar- verbunden. Der Transistor 58 bildet die erste Verbeitskreises mit Arbeitsspalt und einer Schaltungsan- stärkerstufe, die in Fig. 1 mit 18 bezeichnet ist. Der Ordnung gemäß der Erfindung und Emitter des Transistors 58 ist über einen Widerstand

Fig.2 die Schaltungsanordnung gemäß der Erfin- 45 64 mit dem gemeinsamen elektrischen Bezugspunkt dung im einzelnen. 70 und der Kollektor über einen Kondensator 76 mit

Der in Fig. 1 gezeigte Gleichstromarbeitskreis der Basis des Transistors sowie über einen Widerumfaßt im dargestellten Beispiel eine elektroche- stand 68 mit + 24 Volt verbunden,
misch abtragende Werkzeugmaschine 12, deren Ein zweiter Transistor 80, der die in F i g. 1 mit 20

Gleichstromquelle mit 32 bezeichnet ist. Das Werk- 50 bezeichnete zweite Verstärkerstufe darstellt, ist mit stück 30 ist mit dem positiven Pol und das Werkzeug seiner Basis über einen Widerstand 86, eine Zener-28 mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle ver- Diode 84 und einen Widerstand 82 mit dem Kollekbunden. Zwischen den beiden wird in bekannter tor des Transistors 58 verbunden. Zwischen dem Weise ein Arbeitsspalt aufrechterhalten. Widerstand 86 und der Zener-Diode ist über einen

Zum Schutz des Arbeitsspaltes vor Kurzschlüssen 55 Widerstand 92 eine Spannungsquelle von— 20 Volt an- und Lichtbogen ist über die Leitungen 34 und 36 in geschlossen. Des weiteren ist die Basis des Transi-Reihe mit dem Arbeitsspalt die Schaltungsanordnung stors 80 über eine Diode 94 an den Rückkopplungsgemäß der Erfindung angeschlossen. kreis 22 angeschlossen. Die Diode 94 ist einerseits

Die Schaltungsanordnung 10 weist einen Ein- über einen Widerstand 96 mit dem gemeinsamen gangskreis 14 auf, der über einen Kopplungstransfor- 60 elektrischen Bezugspunkt 70 und andererseits über mator 16 mit zwei Verstärkerstufen 18 und 20 ver- einen Kondensator 98 und eine weitere Diode 102 bunden ist. Der Ausgang der zweiten Verstärkerstufe mit der Basis des Transistors 58 verbunden. Die Ver-20 ist über einen Rückkopplungskreis 22 mit dem bindung zwischen dem Kondensator 98 und der Eingang der ersten Verstärkerstufe 18 verbunden. Diode 102 ist über einen Widerstand 100 ebenfalls Der Ausgang der zweiten Verstärkerstufe 20 steht 65 an den gemeinsamen elektrischen Bezugspunkt angeaußerdem mit einem weiteren Verstärker 24 und schlossen,
einem Impulsformer 26 in Verbindung. Der Kollektor des Transistors 80 ist über Wider-

Der Eingangskreis 14 weist einen parallel zum Ar- stände 88 und 90 mit + 24 Volt verbunden. Außer-

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dem ist der Widerstand 88 mit der in Fig. 1 mit 24 ist die Verbindung zwischen dem Widerstand 106

bezeichneten Schaltung verbunden. und der Diode 108 im Basiskreis des Transistors 104

Wie erwähnt, ist im normalen Betrieb der Transi- über einen Kondensator 130 und eme dazu parallelster 58 gesperrt. Bei Zuführen eines Signals durch geschaltete Diode 110 mit der Leitung 116 verbunden, den Kopplungstransformator 16 nimmt der Transi- 5 Der Transistor 104 ist im normalen Betrieb gestor 58 augenblicklich den leitenden Zustand an und sperrt. Das Ausgangssignal der Verstärkerstufe 20 liefert ein Ausgangssignal, das den normalerweise wird über den Kondensator 118 mit einem durch den leitenden Transistor 80 augenblicklich in den Sperr- Spannungsteiler einstellbaren Wert der Basis des zustand überführt. Ein Kondensator 92 a verhindert Transistors 104 zugeführt und durch die Diode 110 dabei die Rückkopplung hoher Frequenzen zwischen io begrenzt. Die Einstellung des Spannungsteilers erdem Kollektor und der Basis des Transistors 80. Die folgt in Abhängigkeit davon, bis zu welcher Ampli-Umschaltung des Transistors 80 in den Sperrzustand tude und Dauer im Arbeitsspalt der Werkzeugmavollzieht sich unter Einwirkung des die Zener-Diode schine auftretende Funken noch ohne nennenswerte 84 enthaltenden Kreises außerordentlich rasch, wo- Schaden geduldet werden können. So wird der Anbei auf Grund des Rückkopplungskreises 22 beim 15 Sprechpegel des Transistors 104 bei grober Bearbei-Umschalten des Transistors 80 ein ausgeprägtes Aus- rung von Werkstücken so eingestellt, daß nur ein gangssignal den nachgeschalteten Einrichtungen zu- kleinerer Teil des am Ausgang des Transistors auftregeführtwird. . . tenden Ausgangssignals der Basis des Transistors

Der Impulsformer ist mit einem normalerweise ge- 104 zugeleitet wird. Bei Feinbearbeitung erfolgt die sperrten Transistor 104 versehen, dessen Basis über 20 Einstellung am Spannungsteiler so, daß ein wesent-

einen Widerstand 106 und eine Diode 108 und mit- lieh größerer Anteil des Signals der Verstärkerstufe

tels eines verstellbaren Abgriffes 126 mit dem mittle- 20 dem Transistor 104 zugeführt wird,

ren Widerstand 124 eines aus den Widerständen 120, Durch die vorgesehene Schaltung kann der Transi-

122 und 124 bestehenden Spannungsteilers verbun- stör 104 durch ein einmaliges Ausgangssignal des

den ist. Dieser liegt mit seinem einen Ende an dem 25 Verstärkers 20 in den leitenden Zustand überführt

gemeinsamen elektrischen Bezugspunkt 70 und ist werden. Auf Grund des Kondensators 130 ist es aber

mit seinem anderen Ende über einen Kondensator auch möglich, eine Mehrzahl von kleineren Signalen,

118 an den Kollektor des Transistors 80 angeschlos- die alleine nicht ausreichen, um den Transistor 104

sen. in den Leitfähigkeitszustand überzuführen, aufzu-

Der verstellbare Kontakt 126 ist .mechanisch mit 30 summieren und bei Erreichen einer entsprechenden

einem Schalter 128 verbunden, der parallel zu dem Summe den Transistor 104 aus dem Sperrzustand in

Widerstand 90 mit +24VoIt verbunden ist. In dem den Leitfähigkeitszustand umzuschalten.

Augenblick, in dem der verschiebliche Kontakt 126 Das Ausgangssignal des Transistors 104 weist im

eine Stellung erreicht, bei der die Empfindlichkeit wesentlichen die in Fig.2 rechts vom Transistor

der Schaltungsordnung so gering ist, daß praktisch 35 wiedergegebene Form auf, die mit 132 bezeichnet ist.

kein verwertbares Ausgangssignal erzeugt sein, wird Daraus wird deutlich, daß bei Leitfähigkeit des Tran-

der Schalter 128 geöffnet. sistors 104 die Kollektorspannung scharf von + 24

Der Emitter des Transistors 104 ist direkt an eine Volt auf nahezu 0 Volt abfällt. Während der Leitfä-

mit dem gemeinsamen elektrischen Bezugspunkt 70 higkeit des Transistors 104 entlädt sich gleichzeitig

verbundene Leitung 116 und der Kollektor an eine 4° der Kondensator 130.

Leitung 114 angeschlossen, welche gemeinsam die Patentschutz wird nur begehrt jeweils

Ausgangsleitung der Schaltungsanordnung bilden. für die Gesamtheit der Merkmale eines

Der Kollektor des Transistors 104 liegt außerdem jeden Anspruches, also einschließlich

über einen Widerstand 112 an + 24 Volt. Weiterhin seiner Rückbeziehung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 den Werkzeugmaschinen, vor Kurzschlüssen und Patentansprüche: Lichtbogen mit einem im Normalbetrieb auf die Spannung am Arbeitsspalt aufgeladenen, im Stö-

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von rungsfalle entladenen Kondensator. Gleichstromarbeitskreisen mit Arbeitsspalt, ins- 5 Derartige Gleichstromarbeitskreise und Schalbesondere in elektrochemisch abtragenden Werk- tungsanordnungen der genannten Art werden außer zeugmaschinen, vor Kurzschlüssen und Lichtbo- in elektrochemisch abtragenden Werkzeugmaschinen gen mit einem im Normalbetrieb auf die Span- beispielsweise auch bei elektrostatischen Abscheinung am Arbeitsspalt aufgeladenen, im Störungs- dem und Elektrolysezellen verwendet, falle entladenen Kondensator, dadurch ge-io Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist von einer kennzeichnet,, daß der Ladekreis des Kon- Einrichtung zur Spannungsregelung von elektrostatidensators (38) in an sich bekannter Weise eine sehen Abscheidern bekannt (vgl. deutsche Auslege-Diode (44) in Reihe mit dem Arbeitsspalt und schrift 1148 977 und französische Patentschrift dem Kondensator enthält, daß der Entladekreis 1115 816). Bei diesen bekannten Einrichtungen wird parallel zum Ladekreis liegt und eine Diode (46) 15 eine magnetische Regeleinrichtung für die Gleichenthält, die umgekehrt wie die des Ladekreises spannung verwendet. Der Magnetverstärker liegt dagepolt ist, und daß der Entladekreis über Kopp- bei direkt im Speisestromkreis des elektrostatischen lungsglieder (52,16) mit einem Transistorverstär- Abscheiders und ist über eine Wicklung bzw. über ker (18, 20) und einem Impulsformer (24, 104) weitere Magnetverstärker mit einer einstellbaren verbunden ist. 20 Soll-Spannungsquelle verbunden. Dem Magnetver-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- stärker wird als Stellgröße für die Abscheiderspankennzeichnet, daß der Transistorverstärker (18, nung eine Spannung zugeführt, die an einem Regel- 20) einen ersten, normalerweise gesperrten Tran- kondensator abgenommen wird, der von einer sistor (58) aufweist, dessen Basis über eine Diode Gleichstromquelle aufgeladen und durch eine auf (62) und einen Widerstand (60) mit dem einen 25 Überschläge im Arbeitsspalt des Abscheiders anspre-Ende und dessen Emitter über einen Widerstand chende Einrichtung entladen wird.

(64) mit dem anderen Ende der Sekundärwick- Es ist aber auch bei elektrochemisch abtragenden

lung (56) ernes Kopplungstransformators verbun- Werkzeugmaschinen bereits bekannt, einen norden ist, während die Diode (62) und die Basis- malerweise auf die Arbeitsspannung aufgeladenen Kollektor-Strecke des Transistors- (58) mit je 30 Kondensator in Reihe mit einem eine Diode enthaleinem Kondensator (76, 78) überbrückt sind, und tenden Ladekreis und dem Arbeitsspalt anzuordnen daß ein zweiter, normalerweise leitender Transi- (vgl. französische Patentschrift 1429 267). In diesem stör (80) mit seinem eine Zener-Diode (84) ent- bekannten Falle wird der Arbeitsspalt mittels eines haltenden Basiskreis (82, 84, 86) an den Kollek- Dreiphasen-Transformators, einer dreiphasigen sättor des ersten Transistors angeschlossen ist. 35 tigbaren Spule und eines Gleichrichters mit Gleich-

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- spannung versorgt. Die Steuerwicklung der sättigbakennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten ren Spule wird von dem Kondensator über einen va-Transistors (80) über einen Rückkopplungskreis riablen Widerstand gespeist. Bei Kurzschlüssen oder (22) mit der Basis des ersten Transistors (58) ver- Lichtbogen im Arbeitsspalt sinkt die Spannung am bundenist. 4° Kondensator, damit auch der Strom in der Steuer-