DE1615091C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Regelung des Arbeitsspaltes bei Funkenerosionsmaschinen - Google Patents

Description

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nen anzugeben, wobei wie beim Bekannten sowohl Variante einer Schaltung zur Erzeugung einer Ver-

der für sämtliche Maschineneinstellungen verwend- gleichsspannung mit zeitverzögerter Speicherung;

bare Sollwert als auch die Stellgeschwindigkeit zur Abb. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung mit kon-

Einstellung des Arbeitspspaltes unabhängig von Im- kreten Bauelementen in der eine Schaltung der Art,

pulsdauer und Tastverhältnis der Arbeitsimpulse ist 5 wie in Abb. 6 gezeigt, benutzt wird,

und wobei zusätzlich die Zeitkonstante bei der BiI- In A b b. 1 ist der speicherlose Impulsgenerator 1

dung der Steuerspannung vernachlässigbar klein und zu erkennen, dessen Ausgang mit dem Werkstück 2

die Stellgeschwindigkeit des Motors hoch ist. und der Elektrode 3 verbunden ist. Die Elektrode 3

Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen ist in der Vorschubeinrichtung 4 gehaltert, mit Hilfe Verfahren dadurch gelöst, daß zur Bildung der Ist- io der sie in Richtung des Pfeiles 5 vor- oder gegen spannung zu Beginn jedes Funkenspannungsimpulses diese Richtung zurückgezogen werden kann. Die der Kondensator über eine Schaltstrecke vollständig zur selbsttätigen Regelung des Elektrodenvorschubes entladen und erst danach auf eine Spannung gleich erforderlichen Stellgröße U_st wird in dem Regelveroder proportional der am Arbeitsspalt anliegenden stärker 6 aus dem Vergleich einer von der Sollspan-Funkenimpulsspannung aufgeladen wird. Dabei kann 15 nungsquelle 7 gelieferten impulsförmigen Spandie Aufladung des Kondensators verzögert, nämlich nung U₃ mit der am Bearbeitungsspalt abgegriffenen erst nach Abklingen der zu Beginn des Funkenspan- Funkenspannung U₁ erzeugt. Diese Stellgröße U_st ist nungsimpulses auftretenden Zündspannungsspitze er- impulsförmig und führt bei Stellmotoren, bei denen folgen. die Stellgeschwindigkeit nicht von der Amplitude der

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfin- 20 Steuerspannung, sondern von der von ihr erzeugten

dungsgemäßen Verfahrens wird zur Bildung der Soll- Strom-Zeitfläche abhängig ist, bei unterschiedlichen

spannung — synchron zur Entladung und Aufladung Tastverhältnissen auf unerwünschte Weise zu ver-

des Istspannungsspeicherkondensators — ein Soll- schieden hohen Regelgeschwindigkeiten,

spannungsspeicherkondensator entladen bzw. von Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung vermie-

einer Sollspannungsquelle wieder aufgeladen. 25 den: Abb. 2 zeigt das Prinzipschaltbild der Ver-

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient gemäß gleichsschaltung zur Bildung der Steuerspannung geder Erfindung eine Schaltungsanordnung die gekenn- maß der Erfindung. Mittels dieser Schaltung werden zeichnet ist durch einen Regelverstärker für die Vor- jeweils aus einer impulsförmigen Spannung U_s und schubeinrichtung der Funkenelektrode mit einem der Funkenspannung U-, über zwei identische Spei-Istspannungseingang und einem Sollspannungsein- 30 cherglieder die Sollspannung U/ und die Istspangang, durch · eine Reihenschaltung aus einer ersten nung £/,' abgeleitet, die im wesentlichen gleich den Schaltstrecke und einem ersten Ladewiderstand zwi- Amplituden der Spannungen U_s bzw. U₁ sind und sehen dem Funkenspannungsabgriff und dem Ist- nicht von dem Tastverhältnis abhängen. Die Speispannungseingang des Regelverstärkers, durch einen cherglieder bestehen dabei aus einem Widerstand R., von einer zweiten Schaltstrecke überbrückten Ist- 35 und einem Kondensator C₂ (bzw. aus RJ und CJ) spannungsspeicherkondensator parallel zum Istspan- und sind mit zwei Schaltstrecken S₁ und S₂ (bzw. S₁' nungseingang des Regelverstärkers und durch eine und S₂') versehen, von denen jeweils die" eine (S₁', Schaltung zur Steuerung dieser Schaltstrecken im S₁') dazu dient, das zugehörige Speicherglied vom Takte der Funkenspannungsimpulse. Spannungseingang abzuschalten, während jeweils die

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungs- 40 andere (S₂, S₂') die Aufgabe hat, den zugehörigen gemäßen Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet Speicherkondensator (C₂, C₂') kurzzuschließen. Jedurch eine Reihenschaltung aus einer Diode und dem Speicherglied (A₂, C₂; R₂', C₂) ist eine Steuereinem Ladewiderstand zwischen dem Funkenspan- stufe 8 bzw. 9 zugeordnet, die am jeweiligen Spannungsabgriff und dem Istspannungseingang des Re- nungseingang von den Spannungen U₃ bzw. U₁ gegelverstärkers, durch einen von einer ersten Schalt- 45 steuert, die zugehörigen Schaltstrecken (S₁, S₁'; S₂, strecke direkt und von einer zweiten Schaltstrecke S.,') betätigen.

über einen weiteren Widerstand überbrückten Ist- " Die Sollspannung U/ wird nun dadurch gewonspannungsspeicherkondensator parallel zum Istspan- nen, daß die von der Steuerstufe 8 betätigte Schaltnungseingang des Regelverstärkers und durch eine strecke S₂ zu Beginn des Impulses der Spannung U_s Schaltung zur Steuerung dieser Schaltstrecken im 50 kurzzeitig geschlossen wird, wodurch sich der Kon-Takte der Funkenspannungsimpulse. densator C₂ vollständig entlädt. Nach einer Zeitver-

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der zögerung gegenüber dem Beginn eines Impulses der

Abb. 1 bis 7 näher erläutert werden. Spannung U₃ wird dann die Schaltstrecke S₂ geöffnet,

Abb. 1 zeigt in einem Blockschaltbild das Prin- und gleichzeitig, durch Schließen der Schaltstrecke S₁, zip der erwähnten früher vorgeschlagenen Vorschub- 55 das Speicherglied (R₂, C₂) mit dem Spannungseinregelung bei speicherlosen Impulsgeneratoren für die gang verbunden, wonach über R₀ die Aufladung des Funkenerosionstechnik; Kondensators C₂ erfolgt. Bei Beginn des nächsten

in Abb. 2 ist in vereinfachter Darstellung eine Impulses wird die SchaltstreckeS₁ wieder geöffnet, Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung darge- während gleichzeitig durch Schließen der Schaltstellt; 60 strecke S₂ der Kondensator C₂ wieder entladen wird.

in Abb. 3 sind Spannungsdiagramme zur Ver- Die Ableitung der Istspannung U{ aus der Fun-

deutlichung der erfindungsgemäßen Lehre aufge- kenspannung U_{ erfolgt auf analoge Weise mit Hilfe

zeichnet; des Speichergliedes RJ, C₂, S₁' und S.,' sowie der

Abb. 4 zeigt einen konkreten Schaltungsaufbau Steuerstufe 9.

der Schaltung gemäß Abb. 2; 65 In Abb. 3 ist neben dem Verlauf der Spannun-

A b b. 5 zeigt die tatsächliche Impulsform der gen U₃, E7/ und U₁, U{ der Verlauf der Steuerspan-Spannung U₁; nung U_sl dargestellt, die im Regel verstärker 6 durch

Abb. 6 zeigt im Prinzipschaltbild einer anderen Vergleich von Sollspannung U₃ und Istspannung U{

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gebildet und der Vorschubeinrichtung 4 zugeführt der Istspannungsspeicher-Kondensator C₅, der von

wird. einer ersten Schaltstrecke S₃ direkt und von einer

Abb. 4 zeigt eine konkrete Schaltungsausführung zweiten SchaltstreckeS₄ über einen zweiten Wider-

der in Abb. 2 gezeigten Prinzipschaltung. Bei die- stand R_e überbrückbar ist. Eine Schaltung 10

ser Schaltungsausführung werden die Schaltstrek- 5 dient zur Steuerung dieser Schaltstrecken S₃, S₁ im

ken S₁, S₁'; S₂, S/ durch Schalttransistoren Tr. 1, Takte der Funkenspannungsimpulse. Dabei wird zu

Tr. 1'; Tr. 2, Tr. 2' gebildet. Die Impulse zur An- Beginn eines Bearbeitungsimpulses, nämlich bis zum

Steuerung dieser Transistoren werden durch Differen- Abklingen des Zündspannungsimpulses — von der

tation der positiven Flanken der Impulse der Span- Schaltung 10 gesteuert — die Schaltstrecke S₃ ge-

nungen U_s und V₁ gewonnen, und zwar über die io schlossen, wodurch der Kondensator C₅ entladen und

Dioden D₂ bzw. D₂ und die RC-Glieder C₃, R₃ und eine neuerliche Aufladung zunächst verhindert wird.

C₄, .R₄, bzw. C₃', R₃ und C₄', R/. Nach Öffnen der Schaltstrecke S₃ wird die Schalt-

Die Zeitkonstante T₃ = C₃-Ii₃ soll dabei größer strecke S₄ geschlossen, so daß der Kondensator C₅ sein als T₄ = C₄-A₄ (und analog auch τ₃'>τ₄'). Da- über den aus den Widerständen R₅, R_e gebildeten durch wird erreicht, daß Transistor Tr. 1 (bzw. Tr. 1') 15 Spannungsteiler an den Funkenspannungseingang gelänger durchgeschaltet bleibt, als Transistor Tr. 2 legt wird und in ihm nun — gegenüber den Impuls-(bzw. Tr. 2'). anfang verzögert — eine der Funkenbrennspannung

Die Impulse der Funkenspannung O₁ weisen be- proportionale Istspannung gespeichert wird,
kanntlich keine ideale Rechteckform, sondern, wie Eine aus konkreten Schaltelementen aufgebaute in Abb. 5 dargestellt, jeweils zu Beginn eine söge- 20 Variante der Schaltungsanordnung gemäß der Erfinnannte Zündspannungsspitze auf, während die Höhe dung, in der eine Schaltung zur Ableitung der Istdes übrigen Spannungsimpulses durch die Funken- spannung aus der Funkenspannung nach Art der brennspannung gegeben ist, deren Wert im Konden- Schaltung gemäß Abb. 6 verwendet ist, wird nun sator C₂ gespeichert werden soll. Dies wird bei der an Hand von A b b. 7 beschrieben. Bei dieser Schal-Schaltung gemäß Abb. 4 dadurch erreicht, daß 25 tung wird nun die Sollspannung U_s' direkt einer nach der Zeit, während der der Transistor Tr. 2' Gleichspannungsquelle entnommen und zum Verdurchgeschaltet d. h. der Kondensator C₂' kurzge- gleich mit der Istspannung U{ dem Regelverstärker 6 schlossen ist, die Zündspannungsspitze bereits abge- zugeführt.

klungen ist, so daß dann nach Aufhebung dieses Der Transistor Tr. 3 übernimmt gleichzeitig die Kurzschlusses, auf diese Weise erst die verzögerte 30 Funktion der Schaltstrecken S₃ und S₄ sowie des Aufladung des Kondensators C₂' einsetzt, und zwar WiderstandesR₆ gemäß Abb. 6. Durch die Widerauf den Wert der Funkenspannung. Um bei dem stände R₁, R₈ und R₉ wird in bekannter Weise der gleichzeitigen Durchschalten der Transistoren Tr. 1 Arbeitspunkt des Transistors Tr. 3 eingestellt. Die und Tr. 2 (bzw. Tr. 1' und Tr. 2') ein" Kurzschließen steile Einschaltflanke eines Funkenspannungsimpulder Eingangsspannungen zu vermeiden, sind in Reihe 35 ses wird über die Diode D₅ und die Schaltung mit mit den Transistoren Tr. 1 und Tr. 1' Ladewider- Kondensator C₆ und Widerstand R₉ differenziert und stände R₂ bzw. R₂ geschaltet. ein Ansteuerimpuls für den Transistor Tr. 3 erzeugt,

Abb. 6 zeigt das Prinzipschaltbild einer anderen der den Kondensator C₇ bis zum Abklingen der Zünd-

Variante der Schaltung zur Erzeugung der Istspan- spannungsspitze kurzschließt.

nung TJ{ aus der Funkenspannung U; TJ'. Diese 40 Nach Abklingen eines Einzelimpulses fehlt jede Schaltung weist zwischen dem Funkenspannungsab- Ansteuerung, so daß der Transistor Tr. 3 gesperrt ist. griff und dem Istspannungsausgang eine Reihenschal- Er wirkt somit wie die beiden geöffneten Schalter in tung aus einer Diode D₃ und einem Ladewider- Abb. 7. Die Diode D_i verhindert in diesem Arbeitsstand R₅ auf. Parallel zum Istspannungsausgang liegt zustand eine Entladung des Kondensators C₅.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 ser Schaltstrecken im Takte der Funkenspan-Patentansprüche: nungsimpulse. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4

1. Verfahren zur Regelung des Arbeitsspaltes bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltbei Funkenerosionsmaschinen, bei welchem dem 5 strecken die Emitter-Kollektorstrecken von Arbeitsspalt eine impulsförmige Funkenspannung Schalttransistoren dienen.

zugeführt wird, wobei eine von den Funkenspannungsimpulsen abgeleitete Istspannung in einem
Kondensator gespeichert und zur Bildung der
Steuerspannung für den Stellmotor mit einer Soll- io
spannung verglichen wird, dadurch gekennzeichne t, daß zur Bildung der Istspannung zu

Beginn jedes Funkenspannungsimpulses der Kon- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine

densator über eine Schaltstrecke vollständig ent- Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Regelung laden und erst danach auf eine Spannung gleich 15 des Arbeitsspaltes an Funkenerosionsmäschinen, bei oder proportional der am Arbeitsspalt anliegen-. welchen dem Arbeitsspalt eine impulsförmige Funden Funkenimpulsspannung aufgeladen wird. kenspannung zugeführt wird, wobei eine' von den

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Funkenspannungsimpulsen abgeleitete Istspannung in kennzeichnet, daß die Aufladung des Konden- einen Kondensator gespeichert und zur Bildung der sators verzögert, nämlich nach Abklingen der zu 20 Steuerspannung für den Stellmotor mit einer Soll-Beginn des Funkenspannungsimpulses auftreten- spannung verglichen wird.

den Zündspannungsspitze, erfolgt. Es wurde bereits eine Vorschubregelung für Fun-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch kenerosionsmaschinen (deutsche Auslegeschrift gekennzeichnet, daß zur Bildung der Sollspan- 1 267 767) vorgeschlagen, bei der ein Regelverstärker nung — synchron zur Entladung und Aufladung 25 zur Erzeugung der Stellgröße für den Elektrodenvordes Istspannungs-Speicherkondensators — ein schub einerseits mit dem Bearbeitungsspalt und ande-Sollspannungs-Speicherkondensator entladen bzw. rerseits mit einer Sollspannungsquelle verbunden ist, von einer Sollspannungsquelle aufgeladen wird. die nur während der Impulsdauer eine Sollspannung

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des liefert. Der Regelverstärker erzeugt dann aus der Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekenn- 30 Differenz zwischen Spannung am Bearbeitungsspalt, zeichnet durch einen Regelverstärker (6) für die der sogenannten Brennspannung, und der Solispan-Vorschubeinrichtung (4) der Funkenelektrode mit nung die Stellgröße. Bei diesem Verfahren ist zwar einem Istspannungseingang und einem Sollspan- für alle Maschineneinstellungen unabhängig von Imnungseingang, durch eine Reihenschaltung aus pulsdauer und Tastverhältnis der Bearbeitungsimpuls einer ersten Schaltstrecke (S₁') und einem ersten 35 nur eine Sollspannung nötig und die Bildung der Ladewiderstand (R.,') zwischen dem Funkenspan- Steuerspannung erfolgt ohne eine nennenswerte Zeitnungsabgriff und dem Istspannungseingang des verzögerung; da aber für die meisten der üblichen Regelverstärkers (6), durch einen von einer zwei- Stellmotore die Stellgeschwindigkeit nicht von der ten Schaltstrecke (S₂') überbrückten Istspannungs- Amplitude der zugeführten Steuerspannung, sondern Speicherkondensator (C₂') parallel zum Istspan- 40 von ihrer Strom-Zeitfläche abhängig ist, führen genungseingang des Regelverstärkers (6) und durch maß diesem älteren Vorschlag trotz gleicher Steuereine Schaltung (9) zur Steuerung dieser Schalt- Spannungsamplitude verschieden große Tastverhältstrecken (S₁', S₂') im Takte der Funkenspannungs- nisse zu verschieden hohen Steuergeschwindigkeiten, impulse. . Das Verhalten der Arbeitsspaltregelung hängt hier

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 zur 45 also in ungewünschter Weise vom Tastverhältnis der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, Arbeitsimpulse ab.

gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung aus Bei einem anderen, aus der USA.-Patentschrift

einer dritten Schaltstrecke (S₁) und einem zweiten 3 128 690 bekannten Verfahren zur Regelung des

Ladewiderstand (R₂) zwischen derSollspannungs- Arbeitsspaltes bei Fünkenerosionsmaschinen wird die

quelle und dem Sollspannungseingang des Regel- 50 Istspannungsamplitude in einem Speicherglied gespei-

verstärkers (6), durch einen von einer vierten chert und — zur Bildung der Steuerspannung — mit

Schaltstrecke (S₂) überbrückten Sollspannungs- einer als Sollwert dienenden Gleichspannung vergli-

Speicherkondensator parallel zum Sollspannungs- chen. Ähnlich wie nach dem obengenannten älteren

eingang des Regelverstärkers (6) und durch eine Vorschlag ist auch hier nur eine Sollspannung nötig,

Schaltung (8) zur Steuerung dieser Schaltstrecken 55 während nun aber die Steuergeschwindigkeit, da

(S,, S₂) im Takte der Funkenspannungsimpulse. keine impulsförmige Steuerspannung mehr auftritt,

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des unabhängig vom Tastverhältnis ist. Dagegen wird bei Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeich- diesem bekannten Verfahren aber — vermöge der net durch eine Reihenschaltung aus einer Diode Speicherwirkung — eine relativ hohe Regelvcrzöge-(£>.,) und einem Ladewiderstand (R₅) zwischen 60 rung in Kauf genommen; ein rasches Absinken der dem Funkenspannungsabgriff und dem Istspan- Istspannung z. B. infolge eines Kurzschlusses im Arnungseingang des Regel Verstärkers (6), durch beitsspalt wirkt sich infolge der Speicherung der Isteinen von einer ersten Schaltstrecke (S.,) direkt wertamplitude nämlich erst nach einer entsprechend und von einer zweiten .Schaltstrecke (S₄) über der Zeitkonstante dieser Speicherung beträchtlichen einen weiteren Widerstand (R₁.) überbrückten Ist- 65 Verzögerung auf die Steuerspannung aus. __ spannungs-Speicherkondensator (C₅) parallel zum Der Anmeldung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Istspannungs-Eingang des Regelverstärkers (6) ein Verfahren und eine Schaltanordnung zur Rege- und durch eine Schaltung (10) zur Steuerung die- lung des Arbeitsplatzes bei Funkenerosionsmaschi-