DE1615110B2 - Schaltungsanordnung eines speichergliedlosen Impulsgenerators für die elektroerosive Bearbeitung - Google Patents

Description

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Fig. 3, 4, 5 undo erfindungsgemäße, unterschied- die Leitung 11 mit dem Kollektor des zweiten elek-

liche Ausführungsbeispiele der Verbindungen zwi- tronischen Schalters 12 sowie mit der Anode des

sehen Spannungsquelle und Arbeitsspalt mit Hilfe weiteren Richtleiters 13 verbunden ist. Die Kathode

mehrerer elektronischer Schalter, Strombegrenzungs- des Richtleiters 13 liegt in gleicher Weise, wie die

widerständen und Richtleiter. 5 Kathode des Richtleiters 5, an der Elektrode 6 an.

Die F i g. 1 und 2 zeigen die aus der Spannungs- Der Schalter 12 liegt zwischen den Leitungen 11 quelle 1 dem strombegrenzenden Widerstand 4, dem und 2 des erosiven Stromkreises und wird vom glei-Richtleiter 5, dem Arbeitsspalt 3,6 bestehende Rei- chen Steuergerät9 in seinem Durchschalte- oder henschaltung. Ein Steuergerät 9 betätigt den elektro- Sperrzustand gesteuert. Die Gleichspannungsnischen Schalter 7 durch die dargestellte Reihe der io quelle 1, welche eine Batterie oder eine Gleich-Steuerimpulse. Wenn der Schalter 7 im Sperrzustand richteranordnung sein kann, wird bei durchgeschalteist, liegt die volle Spannung der Spannungsquelle 1 ten Schaltern 7 und 12 kurzgeschlossen. Die Richtleizwischen Elektrode 6 und Werkstück 3, so daß ein ter 5 und 13 verhindern, daß die Leitungen 8,11 über Arbeitsfunken in dem Arbeitsspalt gebildet wird. die Elektrode 6 ebenfalls verbunden werden. Zum Beim durchgeschalteten Schalter 7 ist die Spannungs- 15 besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenquelle 1 kurzgeschlossen. Wegen des Richtleiters 5 in den kurz beschrieben, was geschehen würde bei der Leitung 8 kann sich kein Ubersc'hwingen mit um- NichtVorhandensein der beiden Richtleiter. Wenn gekehrter Polarität über Elektrode 6, Werkstück 3, einer der beiden elektronischen Schalter, z. B. 7, etwas Leiter 2 und Schalter 7 bilden. Hierdurch wird also früher öffnet, so fließt der normale Strom über den der Verschleiß an der Elektrode 6 verhindert. In der 20 Strombegrenzerwiderstand 10, Leitung 11, über den F i g. 1 ist als elektronischer Schalter 7 ein pnp- noch im Durchschaltezustand befindlichen Schalter Transistor gezeigt. Die Basis dieses Transistors ist in 12 über Leitung 2 zum negativen Pol der Spannungsbekannter Weise mit dem Steuergerät 9 verbunden, quelle. Gleichzeitig würde aber über den Strombe- und die Kollektor-Emitter-Strecke liegt zwischen den grenzerwiderstand 4, Leitung 8, Bearbeitungselek-Leitungen 8 und 2 parallel zum Arbeitsspalt. Der po- 25 trode 6, Schalter 12, Leitung 2 ein zusätzlicher Strom sitive Pol der Spannungsquelle 1 ist mit dem strom- zum negativen Pol der Spannungsquelle fließen. Dies begrenzenden Widerstand 4 und der negative Pol mit würde unter Umständen die Zerstörung des Schalters der Leitung 2 verbunden. Die F i g. 2 zeigt als elek- 12 bedeuten. Um nun dieses zu vermeiden, sind getronischen Schalter 7 einen pnp-Transistor, dessen maß F i g. 3 die beiden Richtleiter 5 und 13 vorgese-Basis ebenfalls am Steuergerät9 und dessen Kollek- 30 hen. Wenn also z.B. der Schalter7 eine kurze Zeit tor-Emitter-Strecke zwischen den Leitungen 8 und 2 vor dem Schalter 12 in den Sperrzustand gesteuert angeschlossen ist. Die Spannungsquelle 1 liegt mit ih- wird, kann der zusätzliche Strom über Strombegrenrem negativen Pol am strombegrenzenden Wider- zungswiderstand 4, Leitung 8, Bearbeitungselekstand 4 und mit ihrem positiven Pol an der Leitung 2. trode 6 wegen der in Sperrrichtung geschalteten Der Richtleiter 5 ist ebenfalls in der Leitung an- 35 Diode 13 nicht über den Schalter 12 fließen. Hiergeordnet, allerdings in umgekehrter Weise wie in durch ist also dieser Schalter geschützt. Das gleiche F i g. 1. geschieht, wenn die beiden Schalter 7 und 12 geöff-

AIs elektronischer Schalter 7 kann auch ein gesteu- net sind und nun durch das Steuergerät 9 in den erter Gleichrichter oder eine Röhre verwendet wer- Durchschaltezustand gesteuert werden sollte. Egal den. Da diese elektronischen Schaltertypen in paral- 40 welcher Schalter zuerst in den Durchschaltezustand leler Anordnung im Arbeitsspalt allgemein bekannt geht, ist dieser Schalter durch die Dioden 5 und 13 in sind, wird nicht näher hierauf eingegangen. Als der Weise geschützt, daß über die Bearbeitungselek-Richtleiter 5 können selbstverständlich statt der in trode kein zusätzlicher Strom fließen kann,
den F i g. 1 und 2 gezeichneten Diode auch Halb- Man kann also eine beliebige Anzahl von solchen leiterelemente mit mindestens einer Steuerelektrode 45 Schaltanordnungen der F i g. 3 parallel schalten und (z. B. Thyristor,Transistor, magnetorestriktives EIe- diese auf einen Arbeitsspalt 3, 6 arbeiten lassen. Dies ment) oder Elektronenröhren bzw. Gasentladungs- wird in F i g. 6 noch ausführlich diskutiert,
röhren mit mindestens einem Steuergitter verwendet Wie schon gesagt, ist es auch ohne weiteres mögwerden. Dies gilt auch für die nachfolgenden Fig. 3 Hch, daß an Stelle der Dioden5 und 13 Transistoren, bis 6. 50 Thyristoren oder Elektronenröhren mit mindestens

In der Fig. 3 ist eine Gleichspannungsquelle 1 einer Steuerelektrode, z.B. Thyratrons, verwendet über die Leitung 2 mit dem Werkstück 3 verbunden. werden können. Es kann auch ein sogenanntes ma-Der positive Pol dieser Spannungsquelle ist über den gnetorestriktives Halbleiterelement benutzt werden, strombegrenzenden Widerstand 4 und den Richtlei- Letzteres benötigt als Steuerung für den Durchter 5 mit der Bearbeitungselektrode 6 verbunden. 55 schalte- oder Sperrzustand ein magnetisches Feld, Zwischen dem Widerstand 4 und dem Richtleiter 5 welches die Elektronenleitung in diesem Halbleiterist der elektronische Schalter 7 angeschlossen. An der element sperrt oder durchschaltet. Bei Verwendung Steuerelektrode des elektronischen Schalters 7 ist das von Schalterelementen mit einer Steuerelektrode Steuergerät 9 angeschlossen, mit dessen Hilfe dieser muß natürlich die Steuerelektrode mit dem Steuerge-Schalter im Durchschalte- oder Sperrzustand ge- 60 rät 9 der F i g. 1 verbunden sein,
schaltet wird. Die Steuereinrichtung9 ist nicht Ge- In der Fig. 4 sind die gleichen Bauelemente im genstand der Erfindung und wird, da sie allgemein elektroerosiven Stromkreis vorgesehen, wie bereits bekannt ist, nicht näher beschrieben. Die Figur zeigt, beschrieben. Der einzige Unterschied besteht ledigdaß der Schalter 7 parallel zum Arbeitsspalt liegt, lieh darin, daß die beiden parallelen Schalter 7,12 welcher von der Elektrode 6 und dem zu bearbeiten- 65 auf zwei verschiedene Arbeitsspalte arbeiten. Es hat den Werkstück3 gebildet wird. An dem positiven Pol sich z.B. bei größeren Bearbeitungselektroden, etwa der Gleichspannungsquelle 1 ist ein weiterer Strom- zur elektroerosiven Herstellung von Formen für Kabeerenzuneswiderstand 10 angeschlossen, der über rosserieteile oder von Schmiedegesenken als zweck-

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mäßig erwiesen, daß solch große Bearbeitungselek- zahl π von Schaltern, welche in teilweiser paralleler troden in mehrere Teile unterteilt werden und diese Anordnung auf eine Anzahl ρ von Arbeitsspalten ar-Teile an einer Spannungsquelle von hinreichender beiten kann. Weiterhin geht hervor, daß zu jedem Leistung angeschlossen sind. Die Spannungsquelle 1 Schalter ein Strombegrenzerwiderstand und ein ist mit ihrem negativen Pol über die Leitung 2 mit 5 Richtleiter vorhanden sein müssen. In dieser F i g. 5 dem Werkstück 3 a, 3 b verbunden. Der positive Pol sind sämtliche Arbeitsspalte mit ihren dazugehörender Spannungsquelle 1 ist über den Strombegrenzer- den Schaltern, Strombegrenzungswiderständen und widerstand 4, Leitung 8, Richtleiter 5, mit dem Teil Richtleitern mit dem positiven Pol der Spannungs-6 α der Bearbeitungselektrode verbunden. Zwischen quelle 1 verbunden. Man kann ohne weiteres statt Leitung 8 und Leitung 2 liegt der Schalter 7 parallel io der einen Spannungsquelle mehrere Spannungsquelzu dem Arbeitsspalt, welcher von 6 α und 3 α gebil- len verwenden. Z. B. kann die Schaltungsanordnung det wird. Der positive Pol der Spannungsquelle 1 ist der Fig. 3 so oft aneinandergereiht werden wie ferner über Strombegrenzungswiderstand 10, Leitung die Anzahl ρ der Arbeitsspalte beträgt. Sämt-11, Richtleiter 13 mit dem Teil 6 b der Bearbeitungs- liehe «-Schalter können dann von einem einelektrode verbunden. Zwischen der Leitung 11 und 15 zigen Steuergerät 9 in den Durchschalte- und Sperrder Leitung 2 liegt der Schalter 12, welcher von dem zustand gesteuert werden. Den Variationsmöglichkeigleichen Steuergerät 9 betätigt wird wie Schalter 7. ten sind hierdurch keine Grenzen gesetzt. Dies ist beWenn nun gemäß dieser Figur das Steuergerät 9 sonders wichtig, wenn bei Vorhandensein von mehbeide Schalter 7,12 in den Durchschaltezustand steu- reren Teilen einer Bearbeitungselektrode die Stromert und der Schalter 7 eine kurze Zeit vor dem Schal- 20 stärke pro Einzelteil der Elektrode verringert werden ter 12 durchgeschaltet ist, dann könnte bei Nichtvor- soll, um dadurch eine bessere Oberfläche des zu behandensein der Richtleiter 5,13, in gleicher Weise arbeitenden Werkstückes zu erhalten. Diese Variawie in der F i g. 3 beschrieben, über Strombegren- tionsmöglichkeit ist auch dann von Vorteil, wenn zungswiderstand 10, Leitung 11, Elektrodenteil 6 b, von einer Spannungsquelle mehrere Elektroden Elektrodenteil 6 a, ein zusätzlicher Strom über den 25 gleichzeitig ein gemeinsames Werkstück bearbeiten, Schalter 7 fließen. Bei dieser Gelegenheit muß darauf z. B. wenn fünf oder zehn Elektroden in ein einzihingewiesen werden, daß die Teile 6 a, 6 b der Bear- ges Werkstück eine gleiche Anzahl von Ausnehmunbeitungselektrode durch einen engeren Spalt getrennt gen bei einem einzigen elektroerosiven Bearbeitungssind, als der Arbeitsspalt zwischen der Elektrode und gang herstellen sollen.

dem Werkstück. Es ist nun verständlich, daß bei frü- 30 Die Fig. 6 zeigt eine Bearbeitungselektrode 6 mit herem Durchschalten des Transistors 7 ein gewisser einem Werkstück 3. Es sind zwei Spannungsquellen 1 Potentialsprung zwischen den beiden Elektrodentei- und 26 vorhanden. Die Spannungsquelle speist über len 6 a, 6 b entsteht und somit ein Stromübergang in den Strombegrenzerwiderstand 4, Leitung 8 und dem sehr schmalen Trennspalt zwischen den beiden Diode 5 die Elektrode 6. Zwischen den Leitungen 8 Elektrodenteilen auftritt. Dieser Stromübergang 35 und 2 ist der Schalter 7 vorgesehen, der vom Steuerwürde als zusätzlicher Strom über den Transistor gerät 9 betätigt wird. Die Spannungsquelle 26 speist fließen und könnte ihn zerstören. Aus dem Vorher- über den Strombegrenzungswiderstand 27, Leitung gehenden ergibt sich also, daß auch in dem Fall der 29 und die Diode 28 die gleiche Bearbeitungselek-Fig. 4, wo eine Bearbeitungselektrode in mehrere trode 6. Zwischen den Leitungen 29 und 30 ist der Teile unterteilt ist, das Vorhandensein der erfin- 40 Schalter 31 angeordnet. Diese F i g. 6 soll lediglich dungsgemäßen Richtleiter5 und 13 unbedingt erfor- zeigen, daß z.B. bei Vorhandensein von elektroerosiderlich ist. Denn durch diese Richtleiter kann eine ven Impulsgeneratoren mit geringen Stromstärken unbegrenzte Anzahl von Transistoren parallel zum mehrere Impulsgeneratoren parallel auf einen einzi-Arbeitsspalt angeordnet werden, wobei jeder Transi- gen Arbeitsspalt arbeiten können, ohne daß die stör mit dem ihm zugeordneten Strombegrenzungs- 45 Schalter durch nichtgewollte Ströme zerstört werden widerstand und Richtleiter auf einen Teil der groß- können. Zur besseren Verdeutlichung, daß es sich flächigen Bearbeitungselektrode arbeitet. hierbei um zwei verschiedene Generatoren handelt,

Die F i g. 5 zeigt eine weitere Anordnung, in wel- wurde der Schalter 31 mit einem Steuergerät 32 vercher eine Spannungsquelle 1 vorgesehen ist, an der bunden. Statt der zwei gezeigten Generatoren kann parallel die Strombegrenzungswiderstände 4,10, 50 auch eine unbeschränkte Anzahl von Generatoren 14,15 angeschlossen sind. Jedem Strombegrenzer- parallel geschaltet werden. Lediglich müssen dann widerstand ist über die Leitungen 8, 11, 16, 17 ein die Steuereinrichtungen 9, 32 usw. synchron geschal-Schalter 7, 12, 18, 19 zugeordnet. Diese Schalter tet werden. Es kann aber, wie bereits erwähnt, wahlwerden in gleicher Weise, wie oben beschrieben, von weise je nach dem Problem der elektroerosiven Beareinem gemeinsamen Steuergerät 9 entweder in den 55 beitung ein Steuergerät 9 genommen werden, das alle Durchschalte- oder Sperrzustand gesteuert. Jedem Schalter betätigt.

dieser Schalter ist ein Richtleiter 5, 13, 20, 21 zu- Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der

geordnet. Die Schalter 7,12 sind über Richtleiter 5, F i g. 1 bis 6 sind Schaltungsbeispiele. Die räumliche 13 parallel mit einer Elektrode 22 geschaltet. Diese Anordnung der einzelnen Schaltungsbauteile wie Elektrode bildet mit dem Werkstück 23 einen Ar- 60 Steuergerät, elektronische Schalter, Richtleiter, kann beitsspalt. Das Werkstück 23 ist über Leitung 2 mit beliebig sein. So können das oder die Steuergeräte dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden. von den elektroerosiven Stromkreisen räumlich ge-Die Schalter 18, 19 sind über die Richtleiter 20, 21 trennt und über eine entsprechende Leitung mit dieparallel mit der Bearbeitungselektrode 24 verbunden. sen verbunden sein. Die einzelnen Generatoren der Letztere bildet mit einem Werkstück 25 einen weite- 65 F i g. 6 können ebenfalls räumlich getrennt sein, ren Arbeitsspalt. Mit dieser Figur soll lediglich ge- Selbstverständlich trachtet man danach, daß die Leizeigt werden, daß eine unbegrenzte Kombinations- tungen 8,11, 16, 17, 29 der einzelnen elektroerosiven möglichkeit besteht zwischen einer beliebigen An- Stromkreise so kurz wie möglich sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 spalt, so daß ein Arbeitsfunke am Arbeitsspalt erPatentansprüche: zeugt wird. Wenn der Transistor geschlossen, d. h. im Durchschaltezustand ist, dann sind die Gleichspan-

1. Schaltungsanordnung eines speichergliedlo- nungsquelle und der Arbeitsspalt gleichzeitig kurzgesen Impulsgenerators für elektroerosive Bearbei- 5 schlossen. Es kann dann im Arbeitsspalt kein Artung mit mindestens einer Reihenschaltung aus beitsfunke entstehen.

einer Gleichspannungsquelle und einem Arbeits- Bei bekannten Impulsgeneratoren ist zum Zweck

spalt, der von einem elektronischen Schalter einer guten Zündung der Impulse am Arbeitsspalt

überbrückt ist, dadurch gekennzeich- eine Zündstromquelle zu der normalen Betriebsspannet, daß jede Reihenschaltung auch einen an io nungsquelle zugeordnet. Die höhere Zündspannung

die Gleichspannungsquelle angeschlossenen wird durch eine Diode von der kleineren Betriebs-

Strombegrenzungswiderstand und einen an den spannung ferngehalten (französische Patentschrift

Arbeitsspalt angeschlossenen, in Richtung des 1 409 340 und schweizerische Patentschrift 3 80 260).

Arbeitsstromes durchlässigen Gleichrichter ent- Bei einem bekannten Generator mit einem Speicherhält, an deren gemeinsamen Verbindungspunkt 15 kondensator ist ebenfalls eine Diode vorgesehen. Die

ein elektronischer Schalter angeschlossen ist. Diode hält die höhere Spannung, auf die der

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Speicherkondensator aufgeladen werden kann, von durch gekennzeichnet, daß eine einzige Gleich- der normalen Betriebsspannung fern (schweizerische Spannungsquelle vorhanden ist, an deren einem Patentschrift 386 588).

Pol alle Strombegrenzungswiderstände ange- so Da bei der elektroerosiven Metallbearbeitung gro-

schlossen sind. ßer Werkstücke große Stromstärken von beispiels-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- weise 600 und mehr Ampere nötig sind, werden die durch gekennzeichnet, daß ein einziger Arbeits- elektronischen Schalter, welche beispielsweise als spalt vorhanden ist, an dessen eine Elektrode alle Transistoren Stromstärken von etwa 5 Ampere, oder Gleichrichter angeschlossen sind. 25 als Thyristoren etwa 300 Ampere schalten können,

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- parallel geschaltet. Bei der Parallelschaltung von durch gekennzeichnet, daß mehrere Arbeitsspalte mehr als zwei elektronischen Schaltern können vorhanden sind und an jede der voneinander iso- Streuungen der Schaltzeiten zu Überlastung und Zerlierten Teilelektroden ein oder mehrere Gleich- störung einzelner oder aller Schalter führen.

richter angeschlossen sind. 30 Die großen Streuungen der Schaltzeiten sind durch

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- die Fertigungstoleranzen der auf dem Markt erhältlidurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei chen elektronischen Schalter bedingt. Je kleiner die gleichgepolte Gleichspannungsquellen über je Fertigungstoleranzen der Schalter, desto kleiner sind einen Widerstand und einen Gleichrichter mit die Streuungen ihrer Schaltzeiten, aber desto kosteinem einzigen Arbeitsspalt verbunden sind. 35 spieliger ist ihre Herstellung infolge des großen Ausschusses.

Bei höheren Impulsfolgefrequenzen machen sich

die verteilten Induktivitäten und Kapazitäten inner-

halb des erosiven Stromkreises unangenehm bemerk-

40 bar. Nach Kurzschließen des Arbeitsspaltes durch

den parallel zum Arbeitsspalt angeordneten elektro-

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nischen Schalter ergibt sich infolge dieser Induktivieines Speichergliedlosen Impulsgenerators für elek- täten und Kapazitäten nach dem Arbeitsfunken eine troerosive Bearbeitung mit mindestens einer Reihen- Rück- oder Überschwingung. umgekehrter Polarität schaltung aus einer Gleichspannungsquelle und 45 an der Bearbeitungselektrode und an dem Werkeinem Arbeitsspalt, der von einem elektronischen stück. Hierdurch wird natürlich der Verschleiß an Schalter überbrückt ist. der Bearbeitungselektrode erhöht.

Bei den bekannten Impulsgeneratoren, welche in Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Schaltungsan-

ihrem erosiven Stromkreis einen aus Transistoren ge- Ordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bildeten elektronischen Schalter aufweisen, ist die 50 wobei sowohl die Zerstörung von parallel angeordne-Anordnung des elektronischen Schalters auf zweierlei ten elektronischen Schaltern auch bei großer Anzahl Weise möglich. Bei einer Art von Generatoren ist der und normaler Fertigungstoleranz als auch der durch Transistor als elektronischer Schalter in Serie zum das Überschwingen der Spannung bedingte Ver-Arbeitsspalt angeordnet. Durch Betätigen des elek- schleiß an der Werkzeugelektrode vermieden wird,
tronischen Schalters wird auf den Arbeitsspalt eine 55 Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Spannung in Form eines Impulses gegeben oder von jede Reihenschaltung auch einen an die Gleichspandem Arbeitsspalt fortgenommen. Der elektronische nungsquelle angeschlossenen Strombegrenzungsschalter wird von einem Steuerkreis betätigt. Mit widerstand und einen an den Arbeitsspalt ange-Hilfe dieses Steuerkreises wird in bekannter Weise schlossenen, in Richtung des Arbeitsstromes durchdie Repetitionsfrequenz sowie das Impulspausever- 60 lässigen Gleichrichter enthält, an deren gemeinsamen hältnis der Arbeitsfunken eingestellt. Verbindungspunkt ein elektronischer Schalter ange-

Bei einer anderen bekannten Art von Impulsgene- schlossen ist.

ratoren ist ein Transistor als elektronischer Schalter Während die F i g. 1 und 2 die Reihenschaltung

parallel zum Arbeitsspalt angeordnet. Der Transistor mit einem elektronischen Schalter parallel zum Arwird ebenfalls, wie oben beschrieben, durch eine 65 beitsspalt und einem Richtleiter zur allgemeinen Er-Steuerschalteinrichtung geöffnet oder geschlossen. klärung zeigen, werden im Nachfolgenden an Hand Wenn der Transistor geöffnet ist, so liegt die volle der F i g. 3 bis 6 Ausführungsbeispiele der Erfindung Spannung der Gleichspannungsquelle am Arbeits- näher erläutert. Es zeigen