DE1588175C3 - Schaltungsanordnung zum Schutz von Gleichstromarbeitskreisen mit Arbeitsspalt vor Kurzschlüssen und Lichtbogen - Google Patents

Description

_ . _ Kondensator in Reihe mit einem eine Diode enthal-

den ist, während die.Diode (62) und die Basis- ₃₀ tenden Ladekreis und dem Arbeitsspalt anzuordnen Kollektor-Strecke des Transistors (58) mit je (vgl. französische Patentschrift 1429 267). In diesem einem Kondensator (76, 78) überbrückt sind, und bekannten Falle wird der Arbeitsspalt mittels eines daß ein zweiter, normalerweise leitender Transi- Dreiphasen-Transformators, einer dreiphasigen sätstcr (80) mit seinem eine Zener-Diode (84) ent- tigbaren Spule und eines Gleichrichters mit Gleichhaltenden Basiskreis (82, 84, 86) an den Kollek- _{35 spa}nnung versorgt. Die Steuerwicklung der sättigbator des ersten Transistors angeschlossen ist. _ren Spule wird von dem Kondensator über einen va

riablen Widerstand gespeist. Bei Kurzschlüssen oder Lichtbogen im Arbeitsspalt sinkt die Spannung am Kondensator, damit auch der Strom in der Steuer

allel zum Ladekreis über den Arbeitsspalt verläuft und eine Diode (46) enthält, die umgekehrt wie die des Ladekreises gepolt ist, und daß der Entladekreis über Kopplungsglieder (52, 16) mit einem Transistorverstärker (18, 20) und Impulsformer (24,104) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorverstärker (18, 20) einen ersten, normalerweise gesperrten Tran-

Ende und dessen Emitter über einen Widerstand (64) mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung (56) eines Kopplungstransformators verbun-

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten Transistors (80) über einen Rückkopplungskreis

(22) mit der Basis des ersten Transistors (58) ver- ₄₀ wicklung und damit der Strom im Arbeitsspalt.

bunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer mit einem normalerweise gesperrten Transistor (104)

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß sie bei

_ „ einfachem Aufbau eine besonders hohe Ansprechversehen ist, dessen Basiskreis (106, 108, 110) ₄₅ empfindlichkeit auf die vor dem Auftreten von über einen einstellbaren Spannungsteiler (120, (_d}_e Elektrode oder das Werkstück beschädigenden)

Kurzschlüssen und Lichtbogen auftretenden Zustandsänderungen im Arbeitsspalt, wie Überschlagfunken od. dgl., aufweist und die Möglichkeit einer

bestimmter Größe direkt oder durch in einer In- _so Unterscheidung der Polarität der auftretenden Stötegrationseinrichtung (130) aufsummierte Signale rungssignale gibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der .Ladekreis des Kondensators in an sich bekannter Weise parallel zum Arbeitsspalt an den Glihbiki hl i i

122, 124, 126) mit dem Ausgangskreis des zweiten Transistors (80) des Verstärkers (18, 20) verbunden ist und der entweder durch Signale vorgeringer Größe in den leitenden Zustand überführbar ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch geß i d blih ~~

kennzeichnet, daß mit dem beweglichen Teil ₅₅ Gleichstromarbeitskreis angeschlossen ist und eine

(126) des Spannungsteilers mechanisch ein Schaltor (128) verbunden ist, der bei Erreichen einer vorbestimmten Spannungsteileremstellung den zweiten Transistor (80) des Transistorverstarkers (18, 20) an einen den Transistor standig im leitf ahigen Zustand haltenden Kreis (90) schaltet.

_Dk)(ie aufweist, die in diesem Ladekreis in Reihe mit _dem Arbeitsspalt und dem Kondensator angeordnet _{istj daß der Ent}i_adekreis parallel zum Ladekreis über _den a^^^ _{läu£t und eine Diode} enthält,'die wie die des Ladekreises gepolt ist, und _{daß der} Entladekreis über Kopplungsglieder mit einem Transistorverstärker und einem Impulsfor-

mer verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird

gewährleistet, daß der Ladekreis des Kondensa-

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung e₅ tors nur Spannungssignale bestimmter Polarität zum Schutz von Gleichstromarbeitskreisen mit Ar- durchläßt, die zur Aufladung des Kondensators fühbeitsspalt, insbesondere in elektrochemisch abtragen- _{reilj und} ^ar auf eine Spannung, welche der Spanden Werkzeugmaschinen, vor Kurzschlüssen und _{nung am} Arbeitsspalt des Gleichstromarbeitskreises

entspricht. Wenn dagegen im Arbeitsspalt ein Funke einem Impulsformer 26 in Verbindung,
auftritt, dann kann sich der Kondensator über den Der Eingangskreis 14 weist einen parallel zum Ar-

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- 5 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- 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- ¹⁰ 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 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- ¹S 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 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- ²° 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 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- ²5 derung im Arbeitsspalt tritt im Ladestromkreis keirend die Diode und die Basis-Kollektor-Strecke des nerlei Signal auf.

Transistors mit je einem Kondensator überbrückt 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- 30 densator 52 einem Kopplungstransformator 16 zugesistors angeschlossen sein. führt, dessen Primärwicklung mit 54 und dessen Se-

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Impuls- 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 35 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 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. 4° 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- 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- 45 stärkerstufe, die in Fig. 1 mit 18 bezeichnet ist. Der Ordnung gemäß der Erfindung und Emitter des Transistors 58 ist über einen Widerstand

F i g. 2 die Schaltungsanordnung gemäß der Erfin- 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- 5° stand 68 mit + 24 Volt verbunden,
misch abtragende Werkzeugmaschine 12, deren Ein zweiter Transistor 80, der die in Fi g. 1 mit 20

Gleichstromquelle mit 32 bezeichnet ist. Das Werk- 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 55 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 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. 6o 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- 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 Rückkopplungskieis 22 mit dem 5s 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 an den gemeinsamen elektrischen Bezugspunkt angeaußerdem mit einem weiteren Verstärker 24 und schlossen.

Der Kollektor des Transistors 80 ist über Wider- über einen Widerstand 112 an + 24 VolL Weiterhin stände 88 und 90 mit + 24 Volt verbunden. Außer- ist die Verbindung zwischen dem Widerstand 106 dem ist der Widerstand 88 mit der in Fig. 1 mit 24 und der Diode 108 im Basiskreis des Transistors 104 bezeichneten Schaltung verbunden. über einen Kondensator 130 und eine dazu parallel-

Wie erwähnt, ist im normalen Betrieb der Transi- 5 geschaltete Diode 110 mit der Leitung 116 verbunden, stör 58 gesperrt. Bei Zuführen eines Signals durch Der Transistor 104 ist im normalen Betrieb geden Kopplungstransformator 16 nimmt der Transi- sperrt. Das Ausgangssignal der Verstärkerstufe 20 stör 58 augenblicklich den leitenden Zustand an und wird über den Kondensator 118 mit einem durch den liefert ein Ausgangssignal, das den normalerweise Spannungsteiler einstellbaren Wert der Basis des leitenden Transistor 80 augenblicklich in den Sperr- ¹⁰ Transistors 104 zugeführt und durch die Diode 110 zustand überführt. Ein Kondensator 92 a verhindert begrenzt. Die Einstellung des Spannungsteilers erdabei die Rückkopplung hoher Frequenzen zwischen folgt in Abhängigkeit davon, bis zu welcher Amplidem Kollektor und der Basis des Transistors 80. Die rude und Dauer im Arbeitsspalt der Werkzeugma-Umschaltung des.Transistors 80 in den Sperrzustand schine auftretende Funken noch ohne nennenswerte vollzieht sich unter Einwirkung des die Zener-Diode *5 Schaden geduldet werden können. So wird der An- 84 enthaltenden Kreises außerordentlich rasch, wo- sprechpegel des Transistors 104 bei grober Bearbeibei auf Grund des Rückkopplungskreises 22 beim tung von Werkstücken so eingestellt, daß nur ein Umschalten des Transistors 80 ein ausgeprägtes Aus- kleinerer Teil des am Ausgang des Transistors auftregangssignal den nachgeschalteten Einrichtungen zu- tenden Ausgangssignals der Basis des Transistors geführt wird. 20 104 zugeleitet wird. Bei Feinbearbeitung erfolgt die

Der Impulsformer ist mit einem normalerweise ge- Einstellung am Spannungsteiler so, daß ein wesentsperrten Transistor 104 versehen, dessen Basis über lieh größerer Anteil des Signals der Verstärkerstufe einen Widerstand 106 und eine Diode 108 und mit- 20 dem Transistor 104 zugeführt wird,
tels eines verstellbaren Abgriffes 126 mit dem mittle- Durch die vorgesehene Schaltung kann der Transiren Widerstand 124 eines aus den Widerständen 120, ²5 stör 104 durch ein einmaliges Ausgangssignal des 122 und 124 bestehenden Spannungsteilers verbun- Verstärkers 20 in den leitenden Zustand überführt den ist. Dieser liegt mit seinem einen Ende an dem werden. Auf Grund des Kondensators 130 ist es aber gemeinsamen elektrischen Bezugspunkt 70 und ist auch möglich, eine Mehrzahl von kleineren Signalen, mit seinem anderen Ende über einen Kondensator die alleine nicht ausreichen, um den Transistor 104 118 an den Kollektor des Transistors 80 angeschlos- 30 in den Leitfähigkeitszustand überzuführen, aufzusen. summieren und bei Erreichen einer entsprechenden

Der verstellbare Kontakt 126 ist mechanisch mit Summe den Transistor 104 aus dem Sperrzustand in einem Schalter 128 verbunden, der parallel zu dem den Leitfähigkeitszustand umzuschalten.
Widerstand 90 mit +24VoIt verbunden ist. In dem Das Ausgangssignal des Transistors 104 weist im

Augenblick, in dem der verschiebliche Kontakt 126 35 wesentlichen die in Fig.2 rechts vom Transistor eine Stellung erreicht, bei der die Empfindlichkeit wiedergegebene Form auf, die mit 132 bezeichnet ist. der Schaltungsordnung so gering ist, daß praktisch Daraus wird deutlich, daß bei Leitfähigkeit des Trankein verwertbares Ausgangssignal erzeugt sein, wird sistors 104 die Kollektorspannung scharf von + 24 der Schalter 128 geöffnet. Volt auf nahezu OVoIt abfällt. Während der Leitfä-

Der Emitter des Transistors 104 ist direkt an eine 4° higkeit des Transistors 104 entlädt sich gleichzeitig mit dem gemeinsamen elektrischen Bezugspunkt 70 der Kondensator 130.

verbundene Leitung 116 und der Kollektor an eine Patentschutz wird nur begehrt jeweils

Leitung 114 angeschlossen, welche gemeinsam die für die Gesamtheit der Merkmale eines Ausgangsleitung der Schaltungsanordnung bilden. jeden Anspruches, also einschließlich Der Kollektor des Transistors 104 liegt außerdem 45 seiner Rückbeziehung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von Gleichstromarbeitskreisen mit Arbeitsspalt, insbesondere in elektrochemisch abtragenden Werkzeugmaschinen, vor Kurzschlüssen und Lichtbogen mit einem im Normalbetrieb auf die Spannung am Arbeitsspalt aufgeladenen, im Störungsfalle entladenen Kondensator, dadurch gekennzeichnet,

Lichtbogen mit einem im Normalbetrieb auf die Spannung am Arbeitsspalt aufgeladenen, im Störungsfalle entladenen Kondensator.

Derartige Gleichstromarbeitskreise und Schaltungsanordnungen der genannten Art werden außer in elektrochemisch abtragenden Werkzeugmaschinen beispielsweise auch bei elektrostatischen Abscheidern und Elektrblysezellen verwendet.

Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist von einer

daß der Ladekreis des Kondensators (38) in an ₁₀ Einrichtung zur Spannungsregelung von elektrostatisich bekannter Weise parallel zum Arbeitsspalt an _schen Abscheidern bekannt (vgl. deutsche Auslegeden Gleichstromarbeitskreis angeschlossen ist und schrift 1148 977 und französische Patentschrift eine Diode (44) aufweist, die in diesem Ladekreis 1115 816). Bei diesen bekannten Einrichtungen wird m Reihe mit dem Arbeitsspalt und dem Konden- _ei_ne magnetische Regeleinrichtung für die Gleichist, daß der Entladekreis par- _l5 spannung verwendet. Der Magnetverstärker liegt dabei direkt im Speisestromkreis des elektrostatischen Abscheiders und ist über eine Wicklung bzw. über weitere Magnetverstärker mit einer einstellbaren Soll-Spannungsquelle verbunden. Dem Magnetvereinem ₂₀ stärker wird als Stellgröße für die Abscheiderspannung eine Spannung zugeführt, die an einem Regelkondensator abgenommen wird, der von einer Gleichstromquelle aufgeladen und durch eine auf Überschläge im Arbeitsspalt des Abscheiders anspre-

sistor (58) aufweist, dessen Basis über eine Diode 25 chende Einrichtung entladen wird.
(62) und einen Widerstand (60) mit dem einen £_s ;_{st a}t,_er auch bei elektrochemisch abtragenden

Werkzeugmaschinen bereits bekannt, einen normalerweise auf die Arbeitsspannung aufgeladenen