DE1806367C - Schaltungsanordnung für Funkenerosionsmaschinen - Google Patents

Description

Kondensator mit dem Kollektor des anderen Transistors verbunden sein, und der eine Transistor kann

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zwischen seinen Lastwiderstand und den Entladungsfur Funkenerosionsmaschinen zur Zuführung einer 55 spalt geschaltet sein.

kontinuierlich veränderbaren Leistung an den Ent- Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf uie

ladungsspalt mit einer Gleichspannungsquelle und mit Figuren der Zeichnung erläutert werden; es zeigt einer Multivibratorschaltung, deren beide Schalt- F i g. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungszweige je einen Halbleiterschalter und einen Last- form der Schaltungsanordnung, widerstand in Reihe aufweisen und an den von Halb- 60 F i g. 2 und 3 weitere Ausführungsformen der leiterschaltern gebildeten Enden miteinander an dem Schaltungsanordnung,

einen Pol der Spannungsquelle angeschlossen sind F i g. 4 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsund deren einer Schaltungszweig außerdem in Reihe form der Erfindung und

den Entlädungsspalt enthält. F i g. 5 ein elektrisches Schaltbild einer üblichen

bine derartige Schaltung ist aus der deutschen 65 Schaltungsanordnung für Funkenerosionsmaschinen.

AusUgesehnitl 126 047 bekannt. Es sei zunächst auf die bekannte Schaltungsanord- Bei «einer Schaltungsanordnung für Funkenerosions- nung (F i g. 5} Bezug genommen. Der Entladungs-

maschihen ist auch aus der USA.-Patentschrift spalt E- W ist in Serie in einem Zweig B mit dem Last-

widerstand AL und dem Halbleiterschalter Γ, ge- Kondensators C mit umgekehrter Polarität an den schallet. Der andere Zweigt weist einen Lastwider- Halbleiterschalter angelegt wird. Zur gleichen Zeit ^S _c ü a "S- -^eine" _J ^Ha.^lblf^lterschalter T₁ auf. Die wird der Kondensator C mit einer Zeitkonstante von Enden der Zweige sind nut den Anschlüssen der Span- RL ■ C (3 · 5 · 10"· see) aufgeladen, und zwar von nungsquelle +£ verbunden Ein fester Umkehrkon- 5 +£ über den Lasiwiderstand RL. Wenn der HaIbdensator C ist mit einem Ende zwischen dem Last- leiterschalter T₂ in dem Moment eingeschaltet wird, widerstand R und dem Halbleiterschalter T₁ und mit in dem das Potential zwischen den Anschlüssen des dem anderen Ende zwischen dem Lastwiderstand RL Kondensators C etwa gleich der Speisespannung wird; und der Elektrode £ eingeschaltet. Sollte es gewünscht so fließt ein Entladungsstrom zwischen E und W, sein, die impulsenergie zu verändern, so ist es erfor- io wie es oben erläutert wurde, und das Werkstück W derlich tür jede btufe verschiedene Lastwiderstände R wird fortschreitend durch eine Wiederholung dieser und AL und entsprechende, verschiedene Umkehr- Betriebsfolge bearbeitet. Da der Serienwiderstand des kondensatoren C einzuschalten. Schaltzweiges B von + E nach 0 bei einer Einstellung

• J- 1 Schaltungsanordnung nach den F i g. 1 bis 4 des Gieitkontaktes N des variablen Widerstandes VR ^IStm «·. λ -λ S™²™^ Λ ^an einen An- 15 an der Seite des festen Anschlusses 3 minimal ist,

Schluß 2 des veränderlichen Widerstandes VR an- ist in diesem Fall die Amplitude des Entladestromes geschlossen und die + £-Seite des Schaltzweiges B maximal, und da der Serien widerstand des Schaltan den anderen Anschluß 3 des veränderlichen Wider- zweiges /j von +£ nach 0 (d. h. der Aufladewiderstandes Gleichzeitig _ISt der Gleitkontakt N des ver- stand des Umkehrkondensators C) maximal ist, ist anderhchen Widerstandes VR mit dem \ £-AnschIuß 20 die Dauer des Entladestromes maximal. Wenn das einer Gleicnspannungsquelle verbunden. Die den Last- Gleitstück N verschoben wird und auf der Seite des widerstanden abgewandten Anschlüsse der Halb- festen Anschlusses 2 des veränderlichen Widerstanleiterscnalter.7",, T₂ sind gemeinsam mit dem Null- des VR festgelegt wird und in diesem Zustand der Anscriluli der Gleichspannungsquelle verbunden. Der Halbleiterschalter T₂ eingeschaltet wird, so fließt unter Scha Izweig A der einen Lastwiderstand R und einen 25 der Wirkung des Multivibrators ein Entladestrom Halbleiterschalter T₁ umfaßt, sowie der Schaltzweig S, zur Bearbeitung vom Anschluß t E zum Anschluß 0 der einen Lastwiderstand RL, eine Werkzeugelek- über den veränderlichen Widerstand VR, den Widertrode L, ein Werkstuck W und einen Halbleiterschal- stand AL, die Elektrode E, das Werkstück W und ter T₃ aufweist, bilden zusammen einen Multivibra- den Halbleiterschalter T₁. Gleichzeitig wird der Umtor I. Die Seiten der Lastwiderstände R, RL, die vom 30 kehrkondensator C von +E aus über R mit einer veränderlichen Widerstand abgekehrt sind, sind mit Zeitkonstante von RC aufgeladen. Entsprechend den Anschlüssen des Umkehrkondensators C ver- dem im vorstehenden angegebenen Zahlenbeispiel bunden. In diesem Fall ist es möglich, die Verbin- beträgt der Wert dieser Zeitkonstanten 15 · 5 · 10-»see. düngen zwischen +E und 0 auszutauschen. Für die Wenn der Halbleiterschalter Γ, zu dem Zeitpunkt Halbleiterschalter T₁ und T₂ können Transistoren 35 geschaltet wird, zu dem das Potential zwischen den oder Thyristoren verwendet werden, wie beispiels- Anschlüssen des Kondensators C etwa den Wert der weise ein umgekehrt sperrender Trioden-Thyristor, Speisespannung erreicht, so wird der Halbleiterschalein Abschaltthyristor, ein bidirektionaler Dioden- ter T₂ mit der Ladung des Kondensators C mit umThyristor, ein bidirektionaler Trioden-Thyristor u.dgl. gekehrter Polarität beaufschlagt, und der Halbleiter-Der Halbleiterschalter T₂₀ in F i g. 1 ist ein umge- 40 schalter wird abgeschaltet, wodurch die Entladung kehrt sperrender Trioden-Thyristor oder ein Aus- beendet wird. In der Zwischenzeit beginnt eine Aufschal t-Thynstor. Der Halbleiterschalter T_2b in F i g. 2 ladung des Kondensators C mit einer Zeitkonstanten ist ein bidirektionaler Trioden-Thyristor, und der von (VR + RL) ■ C [(10 + 3) · 5 · 10« see], und zwar Halbleiterschalter T_2C in F i g. 3 ist ein bidirektio- ir: Richtung von ) E über den Widerstand AL und naler Dioden-Thyristor. _4S über den veränderlichen Widerstand VR. Wenn der

Wenn in den Schaltungsanordnungen nach den Halbleiterschalter T₂ in dem Augenblick geschaltet F i g. 1 bis 3 der Gleitkontakt N des veränderlichen wird, in dem das Potential zwischen den Anschlüssen Widerstandes VR zur Seite des festen Anschlusses 3 des Kondensators C etwa den Wert der Speisespanhin verschoben wird und der Halbleiterschalter T₂ nung erreicht, so fließt ein Entladestrom, wie oben eingeschaltet ist, so strömt unter der Einwirkung des so dargelegt, zwischen der Werkzeugelektrode E und Multivibrators 1 der Entladestrom für eine Bearbei- dem Werkstück W, wodurch der gleiche Vorgang tung vom Anschluß +£ zum Anschluß 0 über den wiederholt und das Werkstück W fortschreitend beWiderstand RL, die Elektrode £, das Werkstück W arbeitet wird. Da der Serienwiderstand des Schalt- und den Halbleiterschalter T₂, während gleichzeitig zweiges B von f E nach 0 maximal ist, ist in diesem mit dem Beginn der Entladung eine Aufladung des 55 Fall die Amplitude des Entladestromes minimal, und Umkehrkondensators C mit einer Zeit'<onstanten da der Serienwiderstand des Schaltzwciges A von +E (VR + R) ■ C beginnt, und zwar vom Anschluß +£ nach 0 minimal ist, ist die Dauer des Entladestromes aus über den variablen Widerstand VR und den Last- minimal. Wenn der Gleitkontakt N am festen Anwiderstand R. Wenn die Widerstandswerte und der Schluß 3 des veränderlichen Widerstandes VR einge-Kapazitätswert die folgenden sind, beispielsweise ⁶° stellt ist, so ist die Amplitude und die Dauer des Ent-Ohm für VR, 3 0hm für RL, 15 Ohm für R und ladestromes maximal, und wenn der Gleitkontakt Λ' Mikrofarad für C, so beträgt die Zeitkonstante am festen Anschluß 2 eingestellt ist, sind beide Werte (10 + 15) · 5 · 10-· see. Wenn der Halbleiterschal- minimal.

ter Γ, gerade dann eingeschaltet wird, wenn das Po- Bei den Ausführungsformen der Erfindung, die in

tential zwischen den Anschlüssen des Kondensators C 65 den F i g. 1 bis 3 dargestellt sind, kann — in welche etwa gleich der Speisespannung wird, so wird der Lage auch der Gleitkontakt N eingestellt sein mag — Halbleiterschalter T₂ gesperrt, wodurch die Entladung das Verhältnis zwischen Amplitude und Dauer des endet, und zwar deshalb, weil die Aufladung des Entiadestromes annähernd konstant gehalten werden

und so ein minimaler Verschleiß der Elektrode sichergestellt werden.

Obwohl der variable Bereich der Funkenerosion bis zu einem gewissen Ausmaß beschränkt ist, und zwar durch die feste Kapazität des Umschaltkondensators, zeigen experimentelle Ergebnisse, daß es leicht möglich ist, das Verhältnis zwischen maximaler und minimaler Bearbeitung etwa gleich 10:1 zu machen.

Die Bearbeitungsstufen bei einer üblichen Schaltungsanordnung für Funkenerosionsmaschinen mit einer maximalen Bearbeitungsgeschwindigkeit von lg/min sollten üblicherweise 8 sein (d.h. 1, 0,64, 0,32, 0,16, 0,08, 0,04, 0,02 und 0,01 g/min). Wenn jedoch eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung vorgesehen ist, können die Bearbeitungsstufen von 1 g/min bis zu 0,01 g/min kontinuierlich durchgeführt werden, und zwar dadurch, daß man zwischen einer Stufe von 1 bis 0,08 g/min und einer anderen Stufe von 0,1 bis 0,01 g/min umschaltet.

In F i g. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Gleitkontakt N_d ist am festen Anschluß 3d des veränderlichen Widerstandes VRa eingestellt, und bei dieser Einstellung wird die Spannung +- E zugeführt.

Es sei angenommen, daß der Halbleiterschalter T₂a leitend ist und daß der Halbleiterschalter T₁ α nichtleitend ist. Ein Entladestrom fließt dann vom Spannungsquellenanschluß + E zum Anschluß 0 über den Widerstand RLa, den Halbleiterschalter T₂a, die Elektrode E_d und das Werkstück Wd- Das Potential am Punkt b ist nahezu gleich +E, während das Potential am Punkt α negativ ist, und zwar wegen der Ladung von C₁. Die Basis des Halbleiterschalters T₁ α ist deshalb umgekehrt vorgespannt. Da das Potential am Punkt α vom negativen Wert über 0 auf +£ mit einer Zeitkonstanten von [VRa-^Ri)-C₁ ansteigt, wird, wenn das Potential α den Wert 0 erreicht, der Halbleiterschalter 7", <t leitend. Wenn dieses Potential bei a weiter ansteigt, wird der Halbleiterschalter T, α mehr Strom durchlassen. Der Kollektorstrom des Halbleiterschalters T¹Jd verringert das Potential am Punkt b, und die hierdurch erzeugte Spannungsänderung erzeugt eine umgekehrte Vorspannung der Basis des Halbleiterschalters T₂₁^ wodurch der Halbleiterschalter T_Zd gesperrt wird. Dadurch verschwindet der Kollektorstrom dieses Halbleiterschalters, und hierdurch steigt das Potential am Punkt d steil auf den Wert -\-E an. Das Potential bei c steigt in der Zwischenzeit von einem negativen Wert über 0 auf +E mit einer Zeitkonstanten von R_t · C₂ an. Wenn das Null-Potential erreicht ist, beginnt der Halbleiterschalter Tid Strom durchzulassen, und wenn das Potential am Punkt c weiter ansteigt, wird der Halbleiterschalter T_ta stärker leitend, und dadurch wird ein Entladestrom zwischen Eg und Wa erzeugt, und der im vorstehenden beschriebene Vorgang wird wiederholt.

Auf diese Weise werden die Halbleiterschalter T₁ d und T₂d abwechselnd leitend und nichtleitend, und die Wiederholung dieser Vorgänge bewirkt eine pulsierende Entladung. Da der Serienwiderstand des Schaltzweiges Ba von +£ nach 0 minimal ist, wird die Amplitude des Entladestromes maximal, und da der Aufladewiderstand (VRd + R₁) von C₁ maximal ist, wird die Dauer des Entladestromes maximal.

Der Gleitkontakt Nd wird nunmehr umgestellt und

ίο am festen Anschluß Id des veränderlichen Widerstandes VRd eingestellt, und die Spannung f E wird aufgebracht. Wenn der Halbleiterschalter T_td leitend ist und der Halbleiterschalter T_{1 d} nichtleitend, so findet zuerst die Entladung zwischen den Spannungsquellenanschlüssen -+■ E und 0 über den veränderlichen Widerstand VRa, den Widerstand RLa, den Halbleiterschalter T₂d, die Elektrode Ed und das Werkstück Wa statt. Zu diesem Zeitpunkt hat das Potential bei b nahezu den Wert von +E, und das Potential bei α ist negativ, und zwar wegen der Ladung des Kondensators C₁, wodurch die Basis des Halbleiterschalters T₁ α umgekehrt vorgespannt ist. Wenn beim Ansteigen des Potentials am Punkt α von negativen Werten über 0 bis zum Wert ■+ E mit einer Zeilkonstanten von R₁ · C₁ das Potential an der Stelle α den WertO erreicht, beginnt der Halbleiterschalter T₁ a leitend zu werden, und der Halbleiterschalter T₁ a wird mit einem weiteren Anstieg des Potentials an der Stelle α stärker leitend. Danach fällt das Potential bei b ab, und zwar wegen der Kollektorstromänderung im Halbleiterschalter T_{1 d}, und die Spannungsänderung bewirkt eine umgekehrte Vorspannung der Basis des Halbleiterschalters T_2d, was dazu führt, daß der Halbleiterschalter T₂a beginnt, nichtleitend zu werden.

Dadurch verschwindet der Kollektorstrom des Schalters T₂ a, und demzufolge steigt das Potential an der Stelle d steil auf den Wert + E an. Das Potential an der Stelle c steigt mittlerweile von negativen Werten über 0 auf den Wert +E an, und zwar mit einer Zeitkonstanten von (VR_d + R₂) · C₂- Wenn dieses Potential den Wert Null erreicht, beginnt der Halbleiterschalter T₂ α leitend zu werden und wird mit einem weiteren Anstieg des Potentials an der Stelle c stärker leitend, wodurch ein Stromfluß zwischen Ea und Wa erzeugt und der im vorstehenden beschriebene Vorgang wiederholt wird.

Auf diese Weise erzeugt die wechselnde Schaltung der Halbleiterschalter T_ld und T_td eine pulsierende Entladung. Da der Serienwiderstand des Schaltzweiges Ba von +E nach 0 maximal ist, ist in diesem Fall die Amplitude des Entladestromes minimal, und da der Aufladewiderstand A₁ des Kondensators C₁ minimal ist, ist die Dauer der Entladung minimal. In jeder Stellung des Gleitkontaktes N_d bleibt das Verhältnis zwischen Amplitude und Dauer nahezu das gleiche, und dadurch wird eine minimale Verschleißrate der Elektrode sichergestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche: 3243 567 eine Multivibratorschaitupg mit zwei Vier-1. Schaltungsanordnung für Funkenerosions- schichi-Dioden bekannt, bei welcher die den Viermaschinen zur Zuführung einer kontinuierlich schicht-Dioden zugeordneten Lastwiderstände je an veränderbaren Leistung an den Entladungsspalt eines der beiden festen Enden eines veränderbaren mit einer Gleichspannungsquelle und einer Multi- 5 Widerstandes angeschlossen sind und der Gleitkontakt vibratorschaltung, deren beide Schaltzweige je mit einem Anschluß der Spannungsquelle verbunden einen Halbleiterschalter und einen Lastwiderstand ist. Gleichfalls bekannt ist bei Funkenerosionsmaschiin Reihe aufweisen und an den von Halbleiter- nen das Prinzip einer solchen Multivibratorschaltung schaltern gebildeten Enden miteinander an den mit Transistoren. Diese Anordnungen bezwecken einen Pol der Spannungsquelle angeschlossen sind io jedoch lediglich die kontinuierliche Veränderbarkeit und deren einer Schaltzweig außerdem in Reihe des Tastverhältnisses, unabhängig von dem Bearbeiden Entladungsspalt enthält, dadurch ge- tungsstrom und der Impulsfrequenz, kennzeichnet, daß die von den Lastwider- Aus der französischen Patentschrift 1 487203 ist ständen gebildeten Enden der Schaltzweige an die schließlich auch eine Schaltungsanordnung für Funkenfesten Enden eines veränderbaren Widerstands 15 erosionsmaschinen bekannt, bei der als Schalterangeschlossen sind, dessen Gleitkontakt mit dem element im Arbeitskreis in Reihe mit der Entladungsanderen Pol der Spannungsquelle verbunden ist. strecke und einem Tastwiderstand einmal ein von

   2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- einem Ausschalt-Thyristor gesteuerter Leistungstran-

   durch gekennzeichnet, daß ein Umladekonden- sistor und einmal der Ausschalt-Thyristor selbst liegt,

   sator zwischen die Enden der Lastwiderstände ao Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

   geschaltet ist, die dem veränderbaren Widerstand Schallungsanordnung für Funkenerosionsmaschinen

   abgekehrt sind. _{zu sc}h_affen, die eine kontinuierliche Veränderung der

   3 Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, Impulsenergie zwischen Grob- und Feinbearbeitung

   dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsspalt erlaubt und zwar bei Aufrechterhaltung des für mini-

   zwischen einem Halbleiterschalter und dem züge- »5 malen Elektrodenverschleiß maßgeblichen Verhält-

   hongen Laslwiderstand angeordnet ist. nisses zwischen Impulsamplitude und Impulsdauer.

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da- Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

   durch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der die von den Lastwiderständen gebildeten Enden der

   Halbleiterschalter eine umgekehrt sperrende Thyri- Schaltzweige an die festen Enden eines veränderbaren

   ^StO< cu^di^{e 1St- 3}° Widerstandes angeschlossen sind, dessen Gleitkontakt

   i. !schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da- mit dem Pol der Spannungsquelle verbunden ist.

   durch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Vorteilhaft ist dabei, daß durch einen minimalen

   Halbleiterschalter ein Abschaltthyristor ist. Schaltungsaufwand der Elektrodenverschleiß ganz er-

   6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da- heblich herabgesetzt wird.

   durch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der 35 Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Halbleiterschalter eine bidirektionale Thyristor- Umladekondensator zwischen die Enden der Lasts' Vu^1-I widerstände geschaltet sein, die dem veränderbaren

   7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da- Widerstand abgekehrt sind.

   durch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform

   Halbleiterschalter eine bidirektionale Thyristor- 40 ist der Entladungsspalt zwischen einem Halbleiter-

   00 I^st', schalter und dem zugehörigen Lastwiderstand an-

   8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- geordnet

   durch gekennzeichnet, daß die Schalter Transi- Mit Vorteil kann einer der Halbleiterschalter eine

   stören in Emitter-Kollektor-Schaltung sind, daß umgekehrt sperrende Thyristor-Triode oder ein Abderen Basen je über einen Vorspannungswider- 45 schalt-Thyristor oder eine bidirektionale Thyristorstand mit dem entsprechenden Ende des veränder- Diode oder eine bidirektionale Thyristor-Triode sein, baren Widerstands sowie über einen Kondensator Mit besonderem Vorteil können die Halbleiter-

   mit dem Kollektor des anderen Transistors ver- schalter Schalttransistoren in Emitter-Kollektor-Schalbunden sind und daß der eine Transistor zwischen tung sein, und deren Basen können je über einen Vorsei nen Lastwiderstand und den Entladungsspalt so Spannungswiderstand mit dem entsprechenden Ende geschaltet ist. _des veränderbaren Widerstandes sowie über einen