DE1615237C

DE1615237C - Short-circuit protection circuit for pulse generators fitted with transistors for electrical discharge machining

Info

Publication number: DE1615237C
Authority: DE
Inventors: Moisei W Otto Mark S Moskau Korenbljum
Original assignee: Expenmentalnij nautschno lssledowa telskij Institut metalloreschuschich stan kow, Moskau
Publication date: 1971-09-09

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurzschluß- Impulserzeugers sowie nach Beseitigung des Kurzschutzschaltung für transistorbestückte Impulserzeu- Schlusses dessen Zuschaltung ermöglicht,
ger zur elektroerosiven Metallbearbeitung, bei der Diese Aufgabe wird bei einer Kurzschlußschutzder auf die Funkenstrecke arbeitende Impuls- schaltung der eingangs genannten Art dadurch geerzeuger aus einem Zündimpulsgenerator, einem 5 löst, daß die Funkenstrecke über einen zweistufigen Leistungsimpulsgenerator und einem Steuersender Verstärker und einen bei Kurzzschluß und bei bebesteht, trächtlicher Abnahme des Elektrodenabstands an-The invention relates to a short-circuit pulse generator and, after the short-circuit protection circuit for transistor-equipped pulse generators has been eliminated, enables its connection,
ger for electroerosive metalworking, in which this task is achieved with a short-circuit protection of the pulse circuit of the type mentioned above that works on the spark gap in that the spark gap is triggered by a two-stage power pulse generator and a control transmitter and an amplifier in the event of a short circuit and if passed, significant decrease in the electrode spacing

Es sind hochwirtschaftliche transistorbestückte Im- schwingenden Sperrschwinger mit einem an sich bepulserzeuger zur Speisung von elektroerosiven kannten, den Steuersender in diesen Fällen stillegen-Metallbearbeitungsmaschinen bekannt, bei denen ein 10 den Transistorschalter verbunden ist.
Leistungsimpulsgenerator Starkstromimpulse niedri- Durch die erfindungsgemäße Schaltung wird der ger Spannung zur eigentlichen Metallabtragung er- Impulserzeuger bei Kurzschluß vollständig abgezeugt und ein im Nebenschluß zu diesem liegender schaltet. · Als weitere vorteilhafte Maßnahme kann Zündimpulsgenerator niedriger Leistung zur Erzeu- vorgesehen sein, daß den in Reihe geschalteten Trangung des Durchschlags der Funkenstrecke, bei vorge- 15 sistorstufen des Zündimpulsgenerators vor Überspangebenem Elektrodenabstand vorgesehen ist (sowje- nung schützende Nebenschlußwiderstände parallel tische Urheberschrift 136 161, angemeldet am geschaltet sind, die mit einem der Funkenstrecke 12. Mai 1960, veröffentlicht im »Bulletin für Erfin- parallelliegenden Widerstand einen hochohmigen düngen« Nr. 4, 1961). Spannungsteiler bilden. Zur Bildung des Spannungs-There are highly economical transistor-equipped, oscillating blocking oscillators with an inherently pulse generator for supplying electrical discharge machining known, the control transmitter in these cases still metalworking machines are known in which a 10 is connected to the transistor switch.
Power pulse generator, high current pulses, low through the circuit according to the invention, the low voltage for the actual removal of metal. · As a further advantageous measure, a low-power ignition pulse generator can be provided that the series-connected passage of the breakdown of the spark gap is provided in front of the overvoltage-level electrode spacing in the case of presistor stages of the ignition pulse generator (as well as protective shunt resistors in parallel. registered on are connected with one of the spark gaps May 12, 1960, published in the "Bulletin for inventions parallel-lying resistance a high-ohmic fertilize" No. 4, 1961). Form voltage divider. To form the tension

Zur Vermeidung von Überlastungen des Leistungs- 20 tellers für die Funkenstrecke werden zweckmäßig dieTo avoid overloading the power plate for the spark gap, the

impulsgenerators bei Kurzschlüssen an der Funken- die Transistorstufen des Zündimpulsgenerators vorpulse generator in the event of a short circuit at the spark - the transistor stages of the ignition pulse generator

strecke sind diese bekannten Impulserzeuger mit Überspannung schützenden Nebenschlußwiderständestretch are these well-known pulse generators with overvoltage protective shunt resistors

einer besonderen Kurzschlußschutzschaltung ver- verwendet.a special short-circuit protection circuit used.

sehen. Diese aus einer Transistorstufe mit Transfor- Weiterhin ist es vorteilhaft, den zweistufigen Ver-see. This consists of a transistor stage with transformer. Furthermore, it is advantageous to use the two-stage

matorausgang und einem nachgeschalteten Verstär- 25 stärker auf der Eingangsseite mit einer integrierendenmator output and a downstream amplifier 25 stronger on the input side with an integrating

ker" bestehende Kurzschlußschutzschaltung sperrt Kapazität und mit Widerständen zur Ansprechstrom-ker "existing short-circuit protection circuit blocks capacitance and with resistors for response current

während des Kurzschlusses den Transistor des Lei- . einstellung zu versehen,during the short circuit the transistor of the Lei-. to provide setting,

stungsimpulsgenerators. Der Gegenstand der Erfindung wird im folgendenpower pulse generator. The object of the invention is as follows

Es ist eine Kurzschlußschaltung für transistorbe- durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichstückte Generatoren von Zünd- und Leistungsim- 30 nungen näher erläutert. Es zeigt
pulsen zur elektroerosiven Metallbearbeitung be- Fig. 1 das elektrische Schaltbild eines transistorkannt, bei der die Funkenstrecke mit einem den bestückten Impulserzeugers zur elektroerosiven Steuersender bei Kurzschluß und bei beträchtlicher' Metallbearbeitung,A short-circuit circuit for transistor-based generators is explained in more detail by means of an exemplary embodiment on the basis of the illustrated generators of ignition and power controls. It shows
pulses for electroerosive metalworking.

Abnahme ' des Elektrodenabstandes der Funken- . F i g.. 2 das elektrische Schaltbild einer erfindungs-Decrease in the spark gap between the electrodes. F i g .. 2 the electrical circuit diagram of an inventive

strecke stillegenden Transistorschalter verbunden ist. 35 gemäßen Kurzschlußschutzschaltung und des Steuer-stretch dormant transistor switch is connected. 35 according to the short-circuit protection circuit and the control

■ Der Transistorschalter unterbricht bei Unterschreiten senders.■ The transistor switch interrupts if the value falls below the transmitter.

eines Spannungssollwertes die Impulsvorgabe über Der transistorbestückte Impulserzeuger zur elekeinen oder mehrere Leistungstransistoren. Er arbeitet troerosiven Metallbearbeitung besteht grundsätzlich zwar unabhängig vom Steuersender und ermöglicht aus einem Zündimpulsgenerator 31 niedriger Leistung mit relativ kurzer Verzögerung eine Wiederzündung 40 und einem Leistungsimpulsgenerator 32. ·
der .Funkenstrecke. Der Steuersender läuft jedoch Der Zündimpulsgenerator 31 umfaßt eine Gleichweiter,' und Fehlschaltungen in der Nähe des Span- strom-Zündspannungsquelle 1, die über mehrere in mmgssoHwertes sind nicht ausgeschlossen (USA.-Pa- Reihe geschalteten Transistorstufen 3 an der Funkententschrift 3 229 159). .. . . strecke 2 liegt. Mehrere mit den Transistoren 4 auf-of a voltage setpoint the impulse specification via the transistor-equipped impulse generator for elekeine or several power transistors. It works by electroerosive metalworking in principle independently of the control transmitter and enables re-ignition 40 and a power pulse generator 32 from a low-power ignition pulse generator 31 with a relatively short delay.
the .spark gap. The control transmitter is running, however. The ignition pulse generator 31 includes a steady-state, 'and faulty switching in the vicinity of the span current ignition voltage source 1, which over several in mmgssoHwert are not excluded (USA.-Pa series connected transistor stages 3 at the Funkentschrift 3 229 159) . ... . route 2 lies. Several with the transistors 4

Weiterhiri ist eine Schaltungsanordnung für elek- 45 gebaute Transistorstufen 3 sind deswegen erfordertroerosive Metallbearbeitung bekannt, die im Kurz- lieh, weil die Zündimpulsspannung (100 bis 300 V) schlußfall selbsttätig Schwingungen erzeugt (USA.- höher ist als die maximal zulässige Kollektor-Emitter-Patentschrift 3 213 319). Bei dieser Anordnung haben Spannung der eingesetzten Transistoren 4. Sind die im Kurzschlußfall einsetzende Schwingungen die Elektroden der Funkenstrecke 2 äuseinandergescho-Aufgabe, die den Kurzschluß verursachenden Metall- 50 ben, wird der Stromkreis durch einen zur Funkenteilchen abzutragen. In Verbindung damit ist jedoch strecke 2 parallelliegenden Widerstand 5 geschlossen, auch die Verwendung eines Oszillators bekannt, der Zusammen mit Nebenschlußwiderständen 6, welche unabhängig von dem Zustand des Spaltes — Nor- die Transistoren 4 der Transistorstufen 3 vor Übermalbetrieb bzw. Kurzschluß —^: wirksam wird, um ; spannung ■ schützen, bildet der Widerstands für die im Kurzschlußfall die Stromversorgung des Spaltes 55 Funkenstrecke 2 einen hochohmigen Spannungsteiler, zu drosseln. Eine vollständige Abschaltung des Im- Der Leistungsimpulsgenerator 32 umfaßt eine pulserzeugers ist nicht vorgesehen. Gleichspannungsquelle 7 niedriger Spannung, die ■Furthermore, a circuit arrangement is known for electronically 45 built transistor stages 3 are therefore required erosive metalworking, which in the short term because the ignition pulse voltage (100 to 300 V) generates oscillations automatically in the end (USA.- is higher than the maximum permissible collector-emitter- Patent 3,213,319). In this arrangement, the transistors used have voltage 4. If the oscillations that set in in the event of a short circuit are the electrodes of the spark gap 2 shattered, the metal 50 causing the short circuit, the circuit is removed by a spark particle. In connection with this, however, stretch 2 parallel resistor 5 is closed, also the use of an oscillator is known, which, together with shunt resistors 6, which is effective ^{regardless of the state of the gap - the transistors 4 of the transistor stages 3 before over-painting or short-circuit -: becomes effective} , around ; protect voltage ■, the resistor forms a high-impedance voltage divider to throttle the power supply of the gap 55 spark gap 2 in the event of a short circuit. A complete shutdown of the power pulse generator 32 includes a pulse generator is not provided. DC voltage source 7 low voltage, the ■

Wesentliche Nachteile der bekannten Schutzein- über eine Parallelschaltung mehrerer Transistorstu-Significant disadvantages of the known protection via a parallel connection of several transistor stages

richtungen bestehen darin, daß der Impulserzeuger fen 8 und eine Leistungsdiode 10 an die Funken-directions are that the pulse generator fen 8 and a power diode 10 to the spark

bei dem einen Kurzschluß vorangehenden Span- 60 strecke 2 angeschlossen ist. Die Transistorstufen 8is connected to the span path 2 preceding a short circuit. The transistor stages 8

nungsabfall an der Funkenstrecke überhaupt nicht und 3 stellen Schaltstufen dar, d. h., die entsprechen-voltage drop at the spark gap not at all and 3 represent switching stages, i.e. i.e., the corresponding

und während des Kurzschlusses nur unvollkommen den Transistoren 4 bzw. 9 arbeiten im Schaltbetrieb,and during the short circuit only imperfectly the transistors 4 and 9 work in switching mode,

abgeschaltet wird. Der Zündimpulsgenerator 31 und der Leistungs-is switched off. The ignition pulse generator 31 and the power

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine impulsgenerator 32 werden gleichzeitig von einemThe invention is based on the object, a pulse generator 32 are simultaneously from a

Kurzschlußschiitzschaltung anzugeben, die während 65 Steuersender 11 angesteuert, der als SperrschwingerShort-circuit protection circuit, which is controlled during 65 control transmitter 11, which acts as a blocking oscillator

des Kurzschlusses und bei beträchtlicher Abnahme 13 (Fig. 2) aufgebaut ist und dessen Impulsfolge-of the short circuit and with a considerable decrease 13 (Fig. 2) and its pulse train

des Elektioden;ibstandes der Funkenstrecke eine frequenz mittels eines variablen Basiswiderstandesof the electrodes; the spark gap has a frequency by means of a variable base resistance

vollständige Abschaltung des transistorbestückten 12 geregelt werden kann.complete shutdown of the transistor-equipped 12 can be regulated.

Der Impulserzeuger ist mit einer erfindungsgemäßen Kurzschlußschutzschaltung versehen. Die Kurzschlußschutzschaltung besteht aus einem zweistufigen Verstärker 14, einem Sperrschwinger 20 und einem mit einem Transistor 27 bestückten Transistorschalter 23. Der zweistufige Verstärker 14 ist mit Transistoren 15, 16 aufgebaut und enthält außer einer integrierten Kapazität 17 am Eingang Widerstände 18, 19 zur Ansprechstromeinstellung. Der Sperrschwinger 20 ist aus einem Transistor 21 aufgebaut und mit dem Kollektor des Transistors 16 des zweistufigen Verstärkers 14 über eine Diode 22 verbunden. Der Transistorschalter 23 ist mit seinem Eingang an die durch eine Kapazität 26 überbrückte Ausgangswicklung 24. eines Übertragers 25 angeschlossen. Auf der Ausgangsseite ist der Transistorschalter 23 durch eine am Kollektor des Transistors 27 liegende Diode 28 mit dem Sperrschwinger 13 über dessen festen Basiswiderstand 30 verbunden..The pulse generator is provided with a short-circuit protection circuit according to the invention. The short circuit protection circuit consists of a two-stage amplifier 14, a blocking oscillator 20 and a transistor switch equipped with a transistor 27 23. The two-stage amplifier 14 is constructed with transistors 15, 16 and contains one integrated in addition to one Capacitance 17 at the input resistors 18, 19 for setting the response current. The blocking transducer 20 is composed of a transistor 21 and with the collector of transistor 16 of the two-stage Amplifier 14 connected via a diode 22. The transistor switch 23 has its input to the output winding 24 of a transformer 25 bridged by a capacitance 26. On the The output side is the transistor switch 23 through a diode located at the collector of the transistor 27 28 connected to the blocking oscillator 13 via its fixed base resistor 30.

Die Wirkungsweise des aus dem Zündimpulsgenerator 31 und dem Leistungsimpulsgenerator 32 bestehenden Impulserzeugers ist folgende:The mode of operation of the ignition pulse generator 31 and the power pulse generator 32 The pulse generator is as follows:

Die Impulsspannung des Zündimpulsgenerators 31 löst zunächst eine Entladung an der Funkenstrecke 2 aus. Dafür reicht schon ein Impulsstrom von 0,5 bis as 3 A. Nach erfolgtem Durchschlag der Funkenstrecke 2 öffnet sich die Leistungsdiode 10, und der Leistungsimpulsgenerator 32 formiert einen Starkstromimpuls, dessen Amplitude in einem Bereich von zehn bis zu mehreren hundert Ampere liegt und der die eigentliche Metallbearbeitung ausführt. Da die mittlere Spannung an der Funkenstrecke 2 während der Starkstromimpulsdauer je nach Elektrodenwerkstoff und dem Medium im Elektrodenzwischenraum nur 18 bis 35 V beträgt, wird die Ausgangsspannung des Leistungsimpulsgenerators 32 zu 40 bis 60 V gewählt. The pulse voltage of the ignition pulse generator 31 initially triggers a discharge at the spark gap 2 out. A pulse current of 0.5 to as is sufficient for this 3 A. After the spark gap 2 breaks down, the power diode 10 opens and the Power pulse generator 32 forms a heavy current pulse, the amplitude of which is in a range of ten to several hundred amperes and who does the actual metalworking. Since the Average voltage at spark gap 2 during the heavy current pulse duration depending on the electrode material and the medium in the gap between the electrodes is only 18 to 35 V, the output voltage of the power pulse generator 32 is selected to be 40 to 60V.

Die Kurzschlußschutzschaltung besitzt folgende Wirkungsweise:The short-circuit protection circuit has the following mode of operation:

Die Spannung der Funkenstrecke 2 gelangt über die Widerstände 18, 31 an den Eingang des Transistors 15. Das Verhältnis zwischen dem durch die Spannung der Funkenstrecke 2 bestimmten Basissperrstrom des Transistors 15 und dem durch die Kollektorspannung E_k festgelegten Zündstrom wird mit Hilfe der Widerstände 18, 19 so eingestellt, daß bei beträchtlicher Abnahme des Elektrodenabstandes der Funkenstrecke 2, d. h. bei einer entsprechenden Abnahme der Spannung der Funkenstrecke 2 der Transistor 15 geöffnet und der Transistor 16 gesperrt wird. Tritt der Fall des Elektrodenkurzschlusses ein, wird weiter die Diode 22 gesperrt, und der Sperrschwinger 20 beginnt zu schwingen. Die dabei an der Ausgangswicklung 24 des Übertragers 25 auftretende Impulsspannung wird an der Kapazität integriert und öffnet den Transistor 27 bis zur Sättigung. Dadurch wird der Sperrschwinger 13 des Steuersenders 11 über die Diode 28 stillgelegt. Nachdem der Elektrodenkurzschluß durch den Arbeitsvorschubregler (in der Zeichnung nicht dargestellt) beseitigt ist, wird die Kapazität 17 am Eingang des Transistors 15 umgeladen. Der Transistor 15 wird somit gesperrt und der Transistor 16 bis zur Sättigung geöffnet. Die Diode 22 wird leitend, und der Sperrschwinger 20 wird stillgelegt; folglich wird der Transistor 27 des Transistorschalters 23 gesperrt und schaltet die Diode 28 ab.The voltage of the spark gap 2 passes through the resistors 18, 31 15 to the input of the transistor, the ratio between the determined by the voltage of the spark gap 2 reverse base current of the transistor 15 and the _k by the collector voltage E specified firing current is with the aid of the resistors 18, 19 is set so that with a considerable decrease in the electrode spacing of the spark gap 2, ie with a corresponding decrease in the voltage of the spark gap 2, the transistor 15 is opened and the transistor 16 is blocked. If the electrode short-circuit occurs, the diode 22 continues to be blocked and the blocking oscillator 20 begins to oscillate. The pulse voltage occurring at the output winding 24 of the transformer 25 is integrated in the capacitance and opens the transistor 27 until it is saturated. As a result, the blocking oscillator 13 of the control transmitter 11 is shut down via the diode 28. After the electrode short-circuit has been eliminated by the working feed regulator (not shown in the drawing), the capacitance 17 at the input of the transistor 15 is reloaded. The transistor 15 is thus blocked and the transistor 16 is opened until it is saturated. The diode 22 becomes conductive and the blocking oscillator 20 is shut down; consequently, the transistor 27 of the transistor switch 23 is blocked and switches the diode 28 off.

Die erfindungsgemäße Kurzschlußschutzschaltung weist den Vorteil auf, daß der transistorbestückte Impulserzeuger sowohl bei Kurzschluß als auch bei beträchtlicher Abnahme des Elektrodenabstandes der Funkenstrecke vollständig abgeschaltet und nach Beseitigung des Kurzschlusses automatisch wieder eingeschaltet wird. Dadurch werden einerseits die Leistungstransistoren des Leistungsimpulsgenerators vor Stromüberlastung geschützt und andererseits ein Festbrennen der Elektroden der Funkenstrecke vermieden. The short-circuit protection circuit according to the invention has the advantage that the transistor-equipped Pulse generator both in the event of a short circuit and in the event of a considerable decrease in the electrode spacing Spark gap is completely switched off and automatically switched on again after the short circuit has been eliminated will. As a result, on the one hand, the power transistors of the power pulse generator are in front Current overload protected and on the other hand a sticking of the electrodes of the spark gap avoided.

Claims

Patent claims:

1. Short-circuit protection circuit for transistor-equipped pulse generators for electrical discharge machining, in which the pulse generator working on the spark gap consists of an ignition pulse generator, a power pulse generator and a control transmitter, characterized in that the spark gap (2) via a two-stage amplifier (14) and one in the event of a short circuit and in the event of considerable Blocking oscillator (20) with a known per se, the control transmitter (11) in the latter Cases dormant transistor switch is connected.

2. Short-circuit protection circuit according to claim 1, characterized in that the series-connected Transistorsturen (3) of the ignition pulse generator (31) protect against overvoltage

. Shunt resistors (6) are connected in parallel, which have a high resistance with one of the spark gap parallel resistor (5) Form voltage divider.

3. Short-circuit protection circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the two-stage Amplifier (14) on the input side with an integrating capacitance (17) and with Resistors (18, 19) is provided for setting the response current.

1 sheet of drawings