DE19630868A1

DE19630868A1 - Controlled spark erosion

Info

Publication number: DE19630868A1
Application number: DE1996130868
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Lohr
Original assignee: Individual
Current assignee: LOHR, GEORG, DR., 83071 STEPHANSKIRCHEN, DE
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1997-02-20

Abstract

The appts. for a controlled material removal action, by spark erosion, has a power supply connected to the workpiece and the tool. A control unit (3) contains a spectral evaluation unit (6) which studies the actual values of voltage and/or current from the frequency 0 of different frequency spectrums, to pass a setting signal through a control amplifier (5) to control the output values at the power supply. This is to maintain an output signal from the evaluation unit (6) and the arc intensity as constant as possible.

Description

Die Erfindung bezieh sich auf eine Vorrichtung zur Funkenerodierung mit einem geregelten Signal, das eine exakte Regelung der Funkenamplitude zuläßt.The invention relates to a device for spark erosion with a regulated Signal that allows exact control of the spark amplitude.

Als besonders vorteilhaftes Verfahren zur Bearbeitung metallischer Oberflächen wird die Funkenerosion einsetzt. Kennzeichnend für dieses Verfahren ist, daß durch einen Stromfluß zwischen einer Elektrode und dem Werkstück ein Lichtbogen entsteht, der an der Werkstück oberfläche zu einer Materialabtragung führt. Das Werkstück muß nicht notwendigerweise metallischen Charakter besitzen. Wichtig ist nur, daß es eine gewisse Leitfähigkeit für elektri schen Strom besitzt. Es sind sogar Verfahren bekannt, bei denen auf die oben beschriebene Weise menschliches Gewebe geschnitten werden kann. Häufig wird bei der Funkenerodierung zwischen Funken und Lichtbogen unterschieden. Der Funke als kurzfristige Entladung besitzt grundlegend andere Eigenschaften als ein Lichtbogen der auf der Autoelektronenemission an einer Kathode basiert. Der Übergang zwischen beiden Effekten ist gleitend und damit ist eine exakte Differenzierung bei der Funkenerodierung schwer möglich. Daher werden in dieser Schrift die beiden Begriffe nicht exakt getrennt.As a particularly advantageous method for processing metallic surfaces Spark erosion begins. Characteristic of this method is that by a current flow An arc arises between an electrode and the workpiece, which arises on the workpiece surface leads to material removal. The workpiece does not necessarily have to have a metallic character. It is only important that there is a certain conductivity for electrical owns electricity. There are even known methods in which those described above Way human tissue can be cut. Spark erosion is common distinguish between sparks and arcs. The spark has a short-term discharge fundamentally different properties than an arc on the auto electron emission based on a cathode. The transition between the two effects is smooth and therefore one exact differentiation in spark erosion difficult. Therefore, in this Do not separate the two terms exactly.

Die hier beschriebenen Verfahren der Materialabtragung können sowohl zur Oberflächenbe arbeitung, als auch zum Schneiden (Trennen) des Werkstücks eingesetzt werden. Besonders wichtig ist bei allen Verfahren die Reproduzierbarkeit. Gerade die durch den Lichtbogen in das Material eingetragene Leistung hat einen großen Einfluß auf die Oberflächenbeschaffen heit bzw. Schnittbreite. So wird bei einem großen Lichtbogen pro Zeiteinheit viel Material abgetragen, bei einem kleinen Lichtbogen dagegen wenig. Außerdem haben eine Reihe weite rer Umgebungsparameter einen nicht zu vernachlässigenden Einfluß auf den Materialabtrag. Dies sind u. a. Werkstückeigenschaften wie Material und Geometrie, Bearbeitungsgeschwin digkeit, Elektrodengröße, Elektrodenform, Leitfähigkeit des umgebenden Mediums (Kühlmittel, Spülmittel, Schutzgas). Um die Reproduzierbarkeit zu verbessern, werden unter schiedliche Verfahren eingesetzt. Diese versuchen überwiegend durch Pulsen der Arbeits spannung den Abtrag konstant zu halten. In bestimmten Einsatzbereichen sind diese Verfah ren tatsächlich ausreichend. Dennoch müssen immer entsprechend den Werkstückeigenschaf ten und Arbeitsbedingungen unterschiedliche Parameter (für Spannung, Strom, Leistung) ein gestellt werden.The methods of material removal described here can be used both for surface treatment work, as well as for cutting (separating) the workpiece. Especially Reproducibility is important in all processes. Especially those through the arc in the material registered performance has a great influence on the surface procurement unit or cutting width. With a large arc, a lot of material is used per unit of time worn away, but little with a small arc. They also have a wide range environmental parameters a not negligible influence on the material removal. These are u. a. Workpiece properties such as material and geometry, machining speed density, electrode size, electrode shape, conductivity of the surrounding medium (Coolant, detergent, protective gas). To improve the reproducibility, are under different procedures used. These mostly try to pulse the work voltage to keep the removal constant. These are used in certain areas of application are actually sufficient. Nevertheless, it must always correspond to the workpiece properties different parameters (for voltage, current, power) be put.

Das in der deutschen Patentschrift 195 34 739 beschriebene Verfahren ver sucht durch Integration mittels Impulszählung den mittleren zugeführten Strom konstant zu halten. Dieses Verfahren funktioniert ausschließlich unter Bedingungen mit einem konstanten Verhältnis von Bearbeitungsquerschnitt und Bearbeitungsgeschwindigkeit. Dies ist im Son derfall der in dieser Anmeldung beschriebenen Drahtschneide-Funkenerosionsbearbeitungs vorrichtung erfüllt. Für allgemeine Anwendungen, bei denen z. B. ein kegelförmiger Stempel in eine Platte gesenkt wird, ist das Verfahren nicht geeignet, da sich hier mit zunehmender Eindringtiefe die Bearbeitungsfläche vergrößert. Hier müßte der Strom entsprechend der Be arbeitungsoberfläche erhöht werden.The method described in German Patent 195 34 739 ver seeks the mean supplied current constantly by integration by means of pulse counting hold. This procedure works only under conditions with a constant Relationship between machining cross section and machining speed. This is in the son the case of the wire cutting spark erosion machining described in this application device fulfilled. For general applications where e.g. B. a conical stamp is lowered into a plate, the method is not suitable, since here with increasing Depth of penetration increases the working area. Here the current would have to correspond to the load work surface can be increased.

Andere Erfindungen, wie die deutsche Patentanmeldung DE 21 25 749 versuchen das rau schen des Lichtbogens zu erkennen, um den Übergang vom erwünschten kleinen Lichtbogen zu einem destruktiven großen Lichtbogen zu erkennen und dann den Bearbeitungsstrom abzu schalten. Häufig ist mit einer solchen Abschaltung der Bearbeitungsvorgang unterbrochen und eine Bedienereingriff notwendig. Weiterhin zeigt die deutsche Patentanmeldung DE 195 12 291 eine Anordnung um vergrößerte Lichtbogen zu detektieren, indem durch die Lichtbogen angeregte Schwingungen durch Differenzierung ausgewertet werden. Sie stellt bei annähernd gleichen Werkzeug- und Werkstückgeometrien und damit ähnlichen kapazitiven Verhältnis sen eine brauchbare Erkennung von großen Lichtbogen dar. Eine Quantifizierung von kleinen Lichtbogen, wie sie zur Funkenerodierung benötigt werden ist hiermit nicht möglich.Other inventions, such as the German patent application DE 21 25 749 try the rough the arc to detect the transition from the desired small arc to detect a destructive large arc and then shut off the machining current switch. The machining process is often interrupted with such a shutdown an operator intervention is necessary. Furthermore, German patent application DE 195 12 shows 291 shows an arrangement to detect enlarged arcs by passing through the arcs excited vibrations can be evaluated by differentiation. It represents approximately same tool and workpiece geometries and thus a similar capacitive ratio provide a useful detection of large arcs. A quantification of small ones Arcing as required for spark erosion is not possible with this.

Die hier vorgestellten Verfahren registrieren Betriebszustände, in denen eine ordnungsgemäße Funkenerodierung nicht mehr möglich ist. Ein solcher Zustand ist z. B. die Ausbildung einer niederohmigen Kohlestrecke zwischen Elektrode und Werkzeug, die durch thermische Zerset zung des Isolier- und Spülmittels (Dielektrikums) entstehen kann. Ursache kann hier eine lokale Überhitzung durch zu hohe Stromdichte sein. Wesentlich besser wäre eine Vorrichtung, die durch eine geeignete Steuerung bzw. Regelung des Stromes solche Überhitzungen ver meiden hilft.The methods presented here register operating states in which a proper Spark erosion is no longer possible. Such a condition is e.g. B. training a low-resistance carbon path between electrode and tool caused by thermal decomposition insulation and rinsing agent (dielectric) can develop. Cause can be one local overheating due to excessive current density. A device would be much better the ver overheating by suitable control or regulation of the current avoid helps.

Alle diese Verfahren basieren auf einem diskontinuierlichen Prozeß, in dem die Energiever sorgung des Lichtbogens gepulst oder moduliert wird.All of these methods are based on a discontinuous process in which the energy ver supply of the arc is pulsed or modulated.

Wünschenswert wäre hier ein Verfahren, mit dem sich ein kontinuierlicher Erodiervorgang realisieren läßt. Die Basis dazu ist ein Meßverfahren, das eine feinfühlige Differenzierung und exakte Quantifizierung der Lichtbogenamplitude zuläßt.It would be desirable to have a process that enables a continuous eroding process can be realized. The basis for this is a measuring method that allows sensitive differentiation and allows exact quantification of the arc amplitude.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Materialabtrag für technische Werkstoffe mittels Lichtbogen so zu gestalten, daß unter allen Betriebszuständen eine konstante Abtrags leistung mit einer weitgehend konstanten Oberflächenbeschaffenheit erreicht wird. The object of the invention is a device for material removal for technical materials by means of an arc so that a constant removal under all operating conditions performance is achieved with a largely constant surface quality.

Die erfindungsgemäße Anordnung beruht auf der bekannten Tatsache, daß der Materialabtrag durch das Brennen des Lichtbogens selbst erreicht wird. Es muß lediglich dafür gesorgt wer den, daß die Größe bzw. die Intensität des Lichtbogens auf einem konstanten Niveau gehalten wird. Dies kann mit folgender Vorrichtung erreicht werden:The arrangement according to the invention is based on the known fact that the material removal is achieved by burning the arc itself. It just has to take care of who that the size or intensity of the arc is kept at a constant level becomes. This can be achieved with the following device:

Eine Quelle (1) speist über eine Meßeinrichtung (4) den Lichtbogen (2). Die Quelle besteht aus einer Spannungs- oder Stromquelle, die wahlweise Gleichspannung, Wechselspannung oder eine mit Gleichspannung überlagerte Wechselspannung abgibt. Sie wird gesteuert von einer Steuereinheit, die mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist, welche der Steuereinheit die aktuellen Werte von Spannung an der Gasentladungsstrecke und/oder Strom durch die Gasentladungsstrecke zuführt. Die Steuereinheit besitzt eine spektrale Auswerteeinheit, die Änderungen in einem definierten, die Frequenz 0 ausschließenden Spektralbereich auswertet. Der Auswertung liegen insbesondere zwei physikalische Effekte zugrunde: die nichtlineare Kennlinie und die stochastischen Eigenschaften eines Lichtbogens. Eine typische nichtlineare Kennlinie eines Lichtbogens ist in Fig. 4 dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Spannung und Strom ist extrem nichtlinear. Wird ein solcher Lichtbogen mit einer Wechselgröße (Wechselspannung oder Wechselstrom) gespeist, so führt dies zu deutlichen Verzerrungen der Kurvenform. Dies kann auch durch Messungen belegt werden. In Fig. 1 sind Spannung (obere Kurve) und Strom (untere Kurve) bei der Speisung eines kleinen Lichtbogens durch eine Wechselspannungsquelle aufgetragen. Wird mehr Leistung abgegeben, so entsteht ein größe rer Lichtbogen, dessen Verläufe von Spannung (obere Kurve) und Strom (untere Kurve) in Fig. 2 dargestellt sind. Ganz offensichtlich sind im Vergleich der beiden Kurven die beim größeren Lichtbogen (Fig. 2) wesentlich stärker ausgeprägten Verzerrungen. Werden die hier dargestellte Zeitverläufe in der Frequenzbereich transformiert, so ergibt sich eine Darstellung nach Fig. 3. Hier sind die Stromverläufe bei kleinem Lichtbogen (linke Balken einer Gruppe) und bei großem Lichtbogen (rechte Balken einer Gruppe) in den Zeitbereich transformiert und auf die Generatorgrundfrequenz (f/f₀ = 1) normiert dargestellt. Die Unterschiede im Spek tralbereich sind hier wesentlich auffälliger als im Zeitbereich. Daher sind die im Zeitbereich arbeitenden Auswerte- und Erkennungseinrichtungen (DE 195 12 291) wesentlich unemp findlicher. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung kann durch niedrigen Aufwand (einfache Filter) eine genaue Auswertung der Lichtbogenintensität erfolgen und somit auch kleinste Lichtbogen erfaßt werden. Zur Auswertung ist es lediglich notwendig, das Verhältnis der Amplituden A(f) zweier ungeradzahliger Vielfacher der Generatorfrequenz f₀A source ( 1 ) feeds the arc ( 2 ) via a measuring device ( 4 ). The source consists of a voltage or current source, which outputs either direct voltage, alternating voltage or an alternating voltage superimposed with direct voltage. It is controlled by a control unit which is connected to a display device which supplies the control unit with the current values of voltage on the gas discharge path and / or current through the gas discharge path. The control unit has a spectral evaluation unit that evaluates changes in a defined spectral range that excludes frequency 0. The evaluation is based in particular on two physical effects: the non-linear characteristic and the stochastic properties of an arc. A typical non-linear characteristic curve of an arc is shown in FIG. 4. The relationship between voltage and current is extremely non-linear. If such an arc is fed with an alternating variable (alternating voltage or alternating current), this leads to significant distortions in the curve shape. This can also be proven by measurements. In Fig. 1, voltage (upper curve) and current (lower curve) are plotted when a small arc is supplied by an AC voltage source. If more power is emitted, a larger arc arises, the courses of voltage (upper curve) and current (lower curve) are shown in FIG. 2. In the comparison of the two curves, the distortions which are much more pronounced in the larger arc ( FIG. 2) are quite obvious. If the time profiles shown here are transformed in the frequency range, the result is shown in FIG. 3. Here, the current profiles with a small arc (left bar in a group) and with a large arc (right bar in a group) are transformed into the time range and to that Basic generator frequency (f / f₀ = 1) is shown standardized. The differences in the spectral range are much more noticeable here than in the time range. Therefore, the evaluation and recognition devices (DE 195 12 291) working in the time domain are considerably less sensitive. With this arrangement according to the invention, an exact evaluation of the arc intensity can be carried out with little effort (simple filter) and thus even the smallest arc can be detected. For evaluation, it is only necessary to determine the ratio of the amplitudes A (f) of two odd multiples of the generator frequency f₀

zu bilden und diesen Wert, der ein Maß für die Intensität des Lichtbogens darstellt mit einem Sollwert zu vergleichen. Selbstverständlich können auch ge radzahlige Vielfache oder Kombinationen von geradzahligen Vielfachen und ungeradzahligen Vielfachen zur Auswertung herangezogen werden. Das beste Ergebnis liefert aber die Relati on zwischen ungeradzahligen Vielfachen. In einer Ausgestaltung der Erfindung enthält die Quelle zusätzlich ein schmalbandiges Filter, um den Oberwellengehalt der Quelle zu reduzie ren und damit eine empfindlichere Erkennung des Lichtbogens zu ermöglichen.to form and this value, which is a measure of the intensity of the Arc represents to compare with a setpoint. Of course, ge wheel multiples or combinations of even multiples and odd ones Multiples can be used for evaluation. The best result is provided by the Relati on between odd multiples. In one embodiment of the invention, the Source also has a narrow-band filter to reduce the harmonic content of the source ren and thus enable a more sensitive detection of the arc.

Eine weitere Eigenschaft der nichtlinearen Kennlinie eines Lichtbogens ist der in Bereichen differentiell negative Widerstand des Lichtbogens. Dieser ist an den rückläufigen Kennlini enästen der Lichtbogenkennlinie in Fig. 4 zu erkennen. Dieser differentiell negative Wider stand führt zur Entdämpfung der Verlustwiderstände von Schaltungselementen und/oder parasitären Blindelementen der Quelle sowie der Gasentladungsstrecke. Damit kann sich eine Schwingung bei einer oder mehrerer Resonanzen dieser parasitären Blindelemente ausbilden. Die Amplitude dieser Schwingung ist auch ein Kriterium für die Intensität des Lichtbogens. Zur Erkennung des Lichtbogens können mit Hilfe eines Filters eine oder mehrere dieser Fre quenzen erfaßt und anschließend mit einem Sollwert verglichen werden.Another property of the non-linear characteristic curve of an arc is the differential negative resistance of the arc in areas. This can be seen on the retrograde characteristic branches of the arc characteristic in FIG. 4. This differential negative resistance was used to dampen the loss resistances of circuit elements and / or parasitic dummy elements of the source and the gas discharge path. An oscillation can thus form in the case of one or more resonances of these parasitic dummy elements. The amplitude of this vibration is also a criterion for the intensity of the arc. To detect the arc, one or more of these frequencies can be detected with the aid of a filter and then compared with a target value.

Ein weiterer physikalischer Effekt, der ebenso zur Erkennung eines Lichtbogens herangezogen werden kann ist die stochastische Eigenschaft eines Lichtbogens. So bewegen sich in einem Lichtbogen eine Vielzahl von Gasionen und Elektronen unterschiedlicher Energie. Diese be wirken bei der Emission bzw. Absorption an Elektroden unterschiedliche Stromflüsse. So ergibt sich ein breitbandiges Rauschen. Zur Erkennung des Lichtbogens kann mit Hilfe eines Filters ein Frequenzband dieses Rauschens erfaßt und anschließend mit einem Sollwert ver glichen werden.Another physical effect that is also used to detect an arc is the stochastic property of an arc. So move in one Arc a variety of gas ions and electrons of different energy. These be different current flows affect the emission or absorption at electrodes. So there is a broadband noise. To detect the arc, you can use a Filters detected a frequency band of this noise and then ver with a setpoint be compared.

Sinnvoll ist es auch, mehrere dieser Effekte zusammenzufassen und ein Filter derart zu di mensionieren, daß z. B. gleichzeitig das Lichtbogenrauschen und parasitäre Resonanzen oder aber ein Anstieg der Harmonischen in Verbindung mit parasitären Resonanzen erfaßt wird.It also makes sense to combine several of these effects and to di a filter like this dimension that z. B. at the same time the arc noise and parasitic resonances or but an increase in harmonics is detected in connection with parasitic resonances.

Als Ergebnis dieser Auswertung wird ein Stellsignal zur Reduzierung des Ausgangsstromes an die Spannungs- oder Stromquelle übermittelt. Die Anpassung der Verstärkung, sowie die Realisierung eines der Regelstrecke angepaßten Zeitverhaltens wird mit Hilfe eines zwischen spektraler Auswerteeinheit und Spannungs- bzw. Stromquelle geschalteten Regelverstärkers erreicht. Dieser Regelverstärkers entspricht dem Stand der Technik und kann z. B. als P, PI, PID-Regler, auch mit adaptiven Eigenschaften implementiert werden. In besonderen Fällen kann auch ein einfacher Verstärker mit sehr hoher Verstärkung (Komparator) eingesetzt wer den. In diesem Fall ergibt sich das Verhalten eines Zweipunktreglers.The result of this evaluation is a control signal to reduce the output current transmitted to the voltage or current source. The adjustment of the gain, as well as the Realization of a time behavior adapted to the controlled system is carried out with the help of an intermediate spectral evaluation unit and voltage or current source switched control amplifier reached. This control amplifier corresponds to the prior art and can, for. B. as P, PI, PID controller, can also be implemented with adaptive properties. In special cases a simple amplifier with a very high gain (comparator) can also be used the. In this case, the behavior of a two-point controller results.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Quelle vorwiegend kontinuierlich, also nicht gepulst betrieben. Bei dem Stand der Technik entsprechenden Aus führungen ist ein gepulster Betrieb vorgesehen, um die der Entladung zugeführte Energie zu dosieren. Durch die hier vorgestellt besonders sensitive Messung der Lichtbogenamplitude und eine damit verbundene Regelung der Quellenspannung kann hier im Dauerbetrieb mit kleinen, vorgegebenen Lichtbogenamplituden gearbeitet werden. Durch diese Regelung läßt sich insbesondere ein kontinuierlicher Lichtbogen zwischen Werkzeug und Werkstück errei chen. Der üblicherweise eingesetzte gepulste Betrieb der Quelle erfordert zu Beginn eines jeden Pulses eine höhere Spannung zur Ionisation, welche später auf den Sollspannungswert absinkt. Dieses Absinken erfolgt langsamer als die Zündung des Lichtbogens da in den Kapa zitäten der Quelle bzw. der Zuleitungen Energie gespeichert ist. Dies führt zu Beginn eines jeden Pulses zu einem erhöhten Anfangsstrom und damit zu einem kurzzeitig erhöhten Mate rialabtrag, der auch zu einer Unebenheit in der Oberfläche führen kann. Weiterhin ist die Quelle für eine erhöhte Leerlaufspannung auszulegen wie sie zu Beginn eines jeden Pulses benötigt wird. Dies führt insbesondere bei durch Halbleitern gesteuerten Quellen zu erhöhten Kosten. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Lichtbogen während des gesamten Erodierprozesses aufrecht erhalten werden. Damit ist eine Ionisation der Entladungsstrecke lediglich zu Beginn notwendig. Die hierzu benötigte Energie in Form eines hohen Span nungspulses kann im einfachsten Fall durch eine zusätzliche Spannungsquelle oder einen Pulsgenerator aufgebracht werden. Die Quelle muß hier nicht für die höhere Zündspannung dimensioniert werden. Sie kann durch ein einfaches Tiefpaßfilter im einfachsten Falle beste hend aus einer Induktivität wie z. B. der Zuleitungsinduktivität entkoppelt werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the source is predominant operated continuously, i.e. not pulsed. In the corresponding state of the art guides, pulsed operation is provided in order to supply the energy supplied to the discharge dose. Through the particularly sensitive measurement of the arc amplitude presented here and an associated regulation of the source voltage can be used here in continuous operation small, predetermined arc amplitudes can be worked. By this regulation lets a continuous arc between tool and workpiece is achieved chen. The pulsed operation of the source that is usually used requires one at the beginning each pulse a higher voltage for ionization, which later on the target voltage value sinks. This sinking takes place more slowly than the ignition of the arc there in the Kapa the source or the supply lines energy is stored. This leads to the beginning of a every pulse to an increased initial current and thus to a briefly increased mate rial removal, which can also lead to an unevenness in the surface. Furthermore, the To design the source for an increased open circuit voltage like that at the beginning of each pulse is needed. This leads to increased levels, particularly in the case of sources controlled by semiconductors Costs. In the arrangement according to the invention, the arc can occur during the entire Eroding process are maintained. This is an ionization of the discharge gap only necessary at the beginning. The energy required for this in the form of a high span voltage pulse can in the simplest case by an additional voltage source or a Pulse generator can be applied. The source does not have to be for the higher ignition voltage be dimensioned. In the simplest case, it can do its best with a simple low-pass filter hend from an inductance such. B. the supply inductance.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Energie zur Speisung des Lichtbogens durch eine Quelle, die ein hochfrequentes Signal abgibt, erfolgt. Ist die Fre quenz des Signals ausreichend hoch, so bleibt von Periode zu Periode bzw. von Halbwelle zu Halbwelle die Ionisation bestehen und eine Neuionisation ist nicht notwendig. Damit ergibt sich ein quasi kontinuierlicher Lichtbogen. Another advantageous embodiment of the invention provides that the energy for feeding of the arc by a source that emits a high-frequency signal. Is the Fre frequency of the signal sufficiently high, so remains from period to period or from half-wave Halfwave the ionization exist and a new ionization is not necessary. So that results a quasi-continuous arc.

Description of the pictures

Die Abbildungen in Fig. 1 bis Fig. 4 sollen helfen die physikalischen Hintergründe der Erfin dung zu verdeutlichen. Fig. 5 zeigt schließlich eine erfindungsgemäße Anordnung.The 1 pictures in Fig. To Fig. 4 should help to clarify the physical background of OF INVENTION dung. , FIG. 5 shows an inventive arrangement.

In Fig. 1 sind die gemessenen Verläufe von Spannung (obere Kurve) und Strom (untere Kur ve) eines kleinen Lichtbogens dargestellt. Bereits hier sind die durch den Lichtbogen verur sachten Verzerrungen der Kurvenform deutlich zu erkennen.In Fig. 1, the measured curves of voltage (upper curve) and current (lower Kur ve) of a small arc are shown. The distortions of the curve shape caused by the arc can already be clearly seen here.

In Fig. 2 sind die gemessenen Verläufe von Spannung (obere Kurve) und Strom (untere Kur ve) eines großen Lichtbogens dargestellt. Hier sind die durch den Lichtbogen verursachten Verzerrungen der Kurvenform besonders ausgeprägt.In Fig. 2, the measured curves of voltage (upper curve) and current (lower Kur ve) of a large arc are shown. Here, the distortion of the curve shape caused by the arc is particularly pronounced.

Fig. 3 zeigt in einem Balkendiagramm das Frequenzspektrum, das sich durch Fouriertrans formation der Stromverläufe aus Fig. 1 und Fig. 2 ergibt. Hierin zeigen die linken Balken ei ner Gruppe das Spektrum entsprechend Fig. 1 bei kleinem Lichtbogen und die rechten Balken einer Gruppe das Spektrum entsprechend Fig. 2 bei großem Lichtbogen. Um einen direkten Vergleich zu erleichtern, sind beide Frequenzspektren auf die Grundfrequenz des Generators (f/f₀ = 1) normiert dargestellt. Fig. 3 shows the frequency spectrum, the formation by Fourier Transform shows a bar graph of the current waveforms of FIG. 1 and FIG. 2 is obtained. Herein the left bars of a group show the spectrum according to FIG. 1 with a small arc and the right bars of a group show the spectrum according to FIG. 2 with a large arc. In order to facilitate a direct comparison, both frequency spectra are shown standardized to the fundamental frequency of the generator (f / f₀ = 1).

Fig. 4 zeigt eine dynamische Lichtbogenkennlinie, wie sie bei der Speisung eines Lichtbogens mit Wechselspannung auftritt. FIG. 4 shows a dynamic arc characteristic curve, as occurs when an arc is supplied with AC voltage.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung. Eine Quelle (1), die wahlweise zur Abgabe von Gleichspannung oder von Wechselspannung ausgelegt ist, speist über eine Anzeigeein richtung (4) einen Lichtbogen (2) . Die Anzeigeeinrichtung (4) übermittelt die Istwerte von Spannung und/oder Strom durch den Lichtbogen (2) an die Steuereinheit (3) , welche Ihrer seits wieder Stellsignale an die Quelle (1) abgibt. Die Steuereinheit (3) besitzt eine Spektrale Auswerteeinheit (6), sowie einen Regelverstärker (5). Fig. 5 shows an arrangement according to the invention. A source ( 1 ), which is optionally designed to deliver direct voltage or alternating voltage, feeds an arc ( 2 ) via a display device ( 4 ). The display device ( 4 ) transmits the actual values of voltage and / or current through the arc ( 2 ) to the control unit ( 3 ), which in turn emits control signals to the source ( 1 ). The control unit ( 3 ) has a spectral evaluation unit ( 6 ) and a control amplifier ( 5 ).

Claims

1. Device for the controlled removal of material from technical materials by means of an arc consisting of a source ( 1 ) connected to the tool and workpiece, which can optionally be designed as a DC voltage source or as an AC voltage source, and a control unit ( 3 ) with a display device ( 4 ) is connected, which determines the actual values of voltage and / or current through the arc ( 2 ) and feeds them to the control unit, characterized in that the control unit ( 3 ) contains a spectral evaluation unit ( 6 ) which detects the actual values from frequency 0 ( DC component) different frequency spectrum for changes under searches and via a control amplifier ( 5 ) outputs a corresponding control signal for controlling the output variable to the source, so that the output signal of the spectral evaluation unit ( 6 ) and thus the intensity of the arc is kept as constant as possible.

2. Device according to claim 1, characterized in that the source ( 1 ) is operated predominantly in continuous, that is not pulsed operation.

3. Device according to claim 1 to 2, characterized in that the control unit contains a spectral evaluation unit which has at least two odd ones Numerous multiples of the frequency of the voltage or current source determined and via one Control amplifier in proportion to such two odd multiples Control signal to reduce the output variable to the DC voltage or Power source and / or alternating voltage or current source.

4. Apparatus according to claim 1 to 2, characterized in that the control unit contains a spectral evaluation unit, which in a predetermined, limited frequency range the high-frequency noise generated by the arc in evaluates the amplitude and proportions of the noise amplitude via a control amplifier tional control signal to reduce the output variable to the DC voltage or Power source and / or alternating voltage or current source.

5. The device according to claim 1 to 2, characterized in that the control unit contains a spectral evaluation unit, which in a predetermined, limited frequency range outside the working frequency range of the AC voltage or current source evaluates the amplitude of high-frequency vibrations, as by the differential negative internal resistance of the arc through blind elements too parasitic nature in the arrangement predetermined frequencies can be excited and a control signal proportional to the vibration amplitude via a control amplifier Reduction of the output variable to the DC voltage or current source and / or Outputs alternating voltage or current source.

6. The device according to claim 1 to 2, characterized in that optionally a combination of the evaluations described in claims 3 to 5 units is integrated in the control unit.

7. The device according to claim 1 to 6, characterized in that in the source ( 1 ) there is also a narrow-band filter for reducing the harmonics of the source.

8. The device according to claim 1 to 7, characterized in that in addition to the source ( 1 ) there is an ignition voltage source, which briefly provides an increased voltage between the tool and workpiece for the ionization for later formation of the arc for a predetermined period of time.

9. Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that the source ( 1 ) outputs a high-frequency alternating voltage which is optionally superimposed with a direct voltage at such a high frequency that no new ionization is required between two periods to ignite the arc .