DE19643709B4

DE19643709B4 - Device for treating a workpiece in a gas discharge

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Publication number: DE19643709B4
Application number: DE1996143709
Authority: DE
Inventors: Gerhard W. Dipl.-Ing. Tuymer
Original assignee: RUEBIG & CO KG GmbH; Ruebig Gesmbh & Co KG
Current assignee: RUEBIG & CO KG GmbH; Ruebig Gesmbh & Co KG
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2016-10-24
Also published as: DE19643709A1; AT405582B; ATA178795A

Abstract

Vorrichtung zum Behandeln eines Werkstückes in einer Gasentladung, mit einem das Werkstück aufnehmenden Behandlungsgefäß, mit einer an das Behandlungsgefäß und das Werkstück als Elektroden angelegten Spannungsquelle und mit einem in Abhängigkeit von der Elektrodenspannung über eine Steuereinrichtung betätigbaren Trennschalter zwischen der Spannungsquelle und dem Werkstück bzw. dem Behandlungsgefäß, wobei die an einem Geber für die Elektrodenspannung angeschlossene Steuereinrichtung eine Vergleicherstufe aufweist, die eingangsseitig einerseits an dem Ausgangssignal dieses Gebers und anderseits an einem Vergleichssignal für eine untere Elektrodengrenzspannung anliegt und ausgangsseitig den Trennschalter bei einer Unterschreitung der Elektrodengrenzspannung ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Spannungsquelle (3) für eine gepulste Spannungsversorgung an der Vergleicherstufe (9) ein einer vorgegebenen Elektrodengrenzspannung entsprechendes Vergleichssignal anliegt, daß der Trennschalter (4) über ein Und-Gatter (19) ansteuerbar ist, dessen Eingänge einerseits mit den Ausgangssignalen der Vergleicherstufe (9) und anderseits mit zu den Spannungsimpulsen der Spannungsquelle (3) synchronen Steuersignalen beaufschlagbar sind, und die Steuereinrichtung (5) dem Geber...contraption for treating a workpiece in a gas discharge, with a treatment vessel receiving the workpiece, with a to the treatment vessel and the workpiece as an applied voltage source and with a function of the electrode voltage over a control device operable Disconnector between the voltage source and the workpiece or the treatment vessel, the at a giver for the electrode voltage connected control means a comparator stage has, on the input side, on the one hand to the output signal of this Gebers and on the other hand to a comparison signal for a lower Electrode limit voltage is applied and the output side of the circuit breaker when the electrode limit voltage is undershot, characterized in that at a voltage source (3) for a pulsed power supply to the comparator stage (9) a predetermined electrode limit voltage corresponding comparison signal is present that the Disconnector (4) via an AND gate (19) is controllable, whose inputs on the one hand with the output signals the comparator stage (9) and on the other hand to the voltage pulses the voltage source (3) synchronous control signals acted upon are, and the control device (5) the encoder ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln eines Werkstückes in einer Gasentladung, mit einem das Werkstück aufnehmenden Behandlungsgefäß, mit einer an das Behandlungsgefäß und das Werkstück als Elektroden angelegten Spannungsquelle und mit einem in Abhängigkeit von der Elektrodenspannung über eine Steuereinrichtung betätigbaren Trennschalter zwischen der Spannungsquelle und dem Werkstück bzw. dem Behandlungsgefäß, wobei die an einen Geber für die Elektrodenspannung angeschlossene Steuereinrichtung eine Vergleicherstufe aufweist, die eingangsseitig einerseits an dem Ausgangssignal dieses Gebers und anderseits an einem Vergleichssignal für eine untere Elektrodengrenzspannung anliegt und ausgangsseitig den Trennschalter bei einer Unterschreitung der Elektrodengrenzspannung ansteuert.The The invention relates to a device for treating a workpiece in a gas discharge, with a treatment vessel receiving the workpiece, with a to the treatment vessel and the workpiece as an applied voltage source and with a depending from the electrode voltage across a control device operable Disconnector between the voltage source and the workpiece or the treatment vessel, wherein to a giver for the electrode voltage connected control means a comparator stage has, on the input side, on the one hand to the output signal of this Gebers and on the other hand to a comparison signal for a lower Electrode limit voltage is applied and the output side of the circuit breaker at a below the electrode limit voltage drives.

Zur Oberflächenbehandlung von stählernen Werkstücken in einer Gasentladung werden die zu behandelnden Werkstücke als Kathode in ein Behandlungsgefäß eingesetzt, das als Anode geschaltet ist, so daß das bei einem entsprechenden Unterdruck im Behandlungsgefäß befindliche Gas in dem elektrischen Feld zwischen den Elektroden ionisiert wird, was in weiterer Folge zu einem für die Werkstückbehandlung wesentlichen Ionenstrom führt, der allerdings nicht über eine zulässige Obergrenze ansteigen darf, wenn Beschädigungen des Werkstückes vermieden werden sollen. Es muß daher die Ausbildung von Lichtbögen und der damit verbundene Anstieg des Ionenstromes tunlichst vermieden werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, den Ionenstrom bzw. dessen Anstieg zu überwachen, um beim Überschreiten eines oberen Grenzwertes die Elektroden möglichst noch vor der Ausbildung eines Lichtbogens von der Spannungsquelle zu trennen. Diese Vorkehrungen sind jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß der Ionenstrom bereits eine das Werkstück gefährdende Größe erreicht, bevor die Gefahr eines Lichtbogens erkannt und die Spannungsquelle abgeschaltet werden kann.to surface treatment of steel workpieces in a gas discharge, the workpieces to be treated as Cathode used in a treatment vessel, which is connected as an anode, so that at a corresponding Vacuum located in the treatment vessel Gas is ionized in the electric field between the electrodes, which subsequently becomes one for the workpiece treatment leads to substantial ion current, but not over a permissible one Upper limit may increase if damage to the workpiece is avoided should be. It must therefore the formation of arcs and the associated increase in the ion current must be avoided as far as possible. For this purpose it is known, the ionic current or its increase to monitor when crossing an upper limit, the electrodes as possible before training an arc from the voltage source to separate. These arrangements However, they are associated with the disadvantage that the ion current already a the Workpiece endangering Size reached, before the danger of an arc detected and the voltage source can be switched off.

Zur frühzeitigen Lichtbogenerkennung wurde bereits vorgeschlagen ( EP 0 528 163 A1 ), nicht feste Grenzen für Strom und Spannung zu überwachen, sondern die zeitlichen Veränderungen der Elektrodenspannung, um in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Augenblickswert und einem Mittelwert der Elektrodenspannung die Spannungsquelle über eine Vergleicherstufe von den Elektroden zu trennen. Dabei wird der Umstand ausgenützt, daß vor dem Zünden eines Lichtbogens die Spannung für mehrere Millisekunden auf 150 bis 300 V zusammenbricht. Außerdem soll durch eine der Kathode vorgeschaltete Drossel sichergestellt werden, daß der Kathodenstrom innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes nur unwesentlich ansteigen kann. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist allerdings, daß sie eine Gleichspannungsquelle voraussetzt und für Spannungsquellen zur gepulsten Spannungsversorgung ungeeignet ist, die jedoch für viele Anwendungsfälle vorteilhafte Betriebsbedingungen schafften. Aufgrund des üblichen Tastverhältnisses ist nämlich bei einer gepulsten Spannungsversorgung eine Mittelwertbildung der Elektrodenspannung als Vergleichssignal nicht zielführend. Außerdem kann der Zusammenbruch der Elektrodenspannung auf 150 bis 300 V vor dem Zünden des Lichtbogens für die vorzeitige Lichtbogenerkennung deshalb nicht ausgenützt werden, weil die Pulsdauer hiefür nicht ausreicht. Schließlich ist bei der im Zusammenhang mit einer gepulsten Spannungsversorgung im allgemeinen geforderten hohen Stromdynamik das Vorsehen einer Drossel nicht möglich.For early arc detection has already been proposed ( EP 0 528 163 A1 ), not fixed limits for current and voltage to monitor, but the temporal changes of the electrode voltage to separate depending on the difference between the instantaneous value and an average value of the electrode voltage, the voltage source via a comparator stage of the electrodes. The fact is exploited that the voltage collapses to 150 to 300 V for several milliseconds before the ignition of an arc. In addition, to be ensured by a cathode upstream choke that the cathode current can rise only slightly within a predetermined period. A disadvantage of this known device, however, is that it requires a DC voltage source and is unsuitable for voltage sources for pulsed power supply, but managed for many applications advantageous operating conditions. Because of the usual duty cycle, a mean value formation of the electrode voltage as a comparison signal is not expedient in the case of a pulsed voltage supply. In addition, the breakdown of the electrode voltage to 150 to 300 V before the ignition of the arc for the early arc detection therefore can not be exploited because the pulse duration is not sufficient for this purpose. Finally, in the context of a pulsed power supply generally required high current dynamics, the provision of a throttle is not possible.

Zur Energieversorgung einer Gasentladungskammer mit gesteuerten Stromimpulsen ist es bekannt ( US 4 733 137 ), die Primärwicklung eines für die Energieversorgung der Gasentladungskammer vorgesehenen Transformators an eine Wechselrichterbrückenschaltung anzulegen, über die die Primärwicklung des Transformators kurzgeschlossen werden kann, um einen entstehenden Lichtbogen in der Gasentladungskammer zu unterdrücken. Zur Erkennung eines Lichtbogens werden die Änderungen der Elektrodenspannung in einem Vergleicher überwacht, indem ein Spannungssignal mit einem zeitverzögerten Spannungssignal verglichen wird. Tritt ein Lichtbogen auf, so ergibt sich ein starker Spannungsabfall, der ein Kurzschließen der Primärwicklung des Transformators über die Wechselrichterbrückenschaltung bedingt. Da die Steuerung der Stromimpulse über eine Steuereinrichtung erfolgt, die in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators geschaltet ist und entsprechende induktive Widerstände zur Glättung von Stromschwankungen aufweist, wobei zu diesen induktiven Widerständen eine Freilaufdiode parallel geschaltet ist, kann die Spannung in der Gasentladungskammer rasch herabgesetzt werden, weil wegen der parallel geschalteten Freilaufdiode der Stromfluß durch die induktiven Widerstände nicht unterbrochen werden muß. Voraussetzung für eine solche Lichtbogenunterdrückung ist, daß der Lichtbogenstrom aufgrund der vergleichsweise hohen Ausgangsimpedanzen begrenzt bleibt, was bei einer Energieversorgung mit Stromimpulsen gegeben ist, nicht aber bei einer Energieversorgung über eine Spannungsquelle, die naturgemäß eine geringe Ausgangsimpedanz aufweist, so daß mit einem raschen Anstieg des Ionenstromes gerechnet werden muß.For power supply of a gas discharge chamber with controlled current pulses, it is known ( US 4,733,137 ) to apply the primary winding of a provided for the power supply of the gas discharge chamber transformer to an inverter bridge circuit via which the primary winding of the transformer can be short-circuited to suppress a resulting arc in the gas discharge chamber. To detect an arc, the changes in electrode voltage in a comparator are monitored by comparing a voltage signal with a time-delayed voltage signal. If an arc occurs, there is a large voltage drop, which causes a short circuit of the primary winding of the transformer via the inverter bridge circuit. Since the control of the current pulses via a control device which is connected in series with the primary winding of the transformer and corresponding inductive resistors for smoothing current fluctuations, with these inductive resistors, a freewheeling diode is connected in parallel, the voltage in the gas discharge chamber can be rapidly reduced , because due to the parallel-connected freewheeling diode, the current flow through the inductive resistors must not be interrupted. The prerequisite for such arc suppression is that the arc current is limited due to the comparatively high output impedances, which is given in a power supply with current pulses, but not in a power supply via a voltage source, which naturally has a low output impedance, so that with a rapid increase in the Ion current must be expected.

Schließlich ist es bekannt ( EP 0 480 689 B1 ), einen Impulsmodulator zur Ionenimplantation und Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes mit einem Stromsensor auszurüsten, der den Entladestrom eines für die Erzeugung der Stromimpulse vorgesehenen Kondensators überwacht und beim Anstieg des Entladestromes über einen vorgegebenen Grenzwert die Entladung des Kondensators unterbricht, um einer Lichtbogenbildung zwischen einem das Werkstück umgebenden Plasma und dem Werkstück vorzubeugen. Da der durch die Stromimpulse bedingte, das Werkstück beaufschlagende Strom überwacht wird, können sich ändernde Bedingungen im Behandlungsgefäß nicht berücksichtigt werden.Finally, it is known ( EP 0 480 689 B1 ), a pulse modulator for ion implantation and surface treatment of a workpiece with a current sensor to equip the unloading monitored stream of a provided for the generation of the current pulses capacitor and interrupts the discharge of the capacitor over a predetermined limit, the discharge of the capacitor at the rise of the discharge current to prevent arcing between a plasma surrounding the workpiece and the workpiece. Since the current applied to the workpiece by the current pulses is monitored, changing conditions in the treatment vessel can not be taken into account.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln eines Werkstückes in einer Gasentladung der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß eine frühzeitige Lichtbogenerkennung auch bei einer gepulsten Spannungsversorgung möglich wird, um die Spannungsquelle rechtzeitig vor einem für das Werkstück gefährlichen Anstieg des Ionenstromes abschalten zu können.Of the Invention is therefore the object of a device for Treating a workpiece in a gas discharge of the kind described with simple To improve funds so that a early Arc detection is possible even with a pulsed power supply, around the voltage source in good time before dangerous for the workpiece To be able to switch off increase of the ion current.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe unter Maßgabe des Anspruchs 1 dadurch, daß bei einer Spannungsquelle für eine gepulste Spannungsversorgung an der Vergleicherstufe ein einer vorgegebenen Elektrodengrenzspannung entsprechendes Vergleichssignal anliegt, daß der Trennschalter über ein Und-Gatter ansteuerbar ist, dessen Eingänge einerseits mit den Ausgangssignalen der Vergleicherstufe und anderseits mit zu den Spannungsimpulsen der Spannungsquelle synchronen Steuersignalen beaufschlagbar sind, und daß die Steuereinrichtung dem Geber für die Elektrodenspannung zugeordnet ist und über einen Lichtwellenleiter den der Spannungsquelle zugehörigen Trennschalter ansteuert.The Invention solves the task under proviso of claim 1, characterized in that at a voltage source for a pulsed power supply at the comparator stage a predetermined electrode limit voltage corresponding comparison signal is present that the Disconnect switch over an AND gate is controllable whose inputs on the one hand with the output signals the comparator stage and on the other hand to the voltage pulses the voltage source synchronous control signals can be acted upon, and that the Control device to the dealer for the electrode voltage is assigned and via an optical waveguide the voltage source associated Disconnector controls.

Da der einerseits von der eingestellten Spannung und anderseits von der Ausgangsimpedanz der Spannungsquelle abhängige Anstieg des Ionenstromes eine Folge des der Lichtbogenausbildung vorausgehenden Spannungseinbruches zwischen den Elektroden innerhalb eines Ionisationskanales ist, kann durch die Überwachung der Elektrodenspannung, also der Spannung zwischen dem Behandlungsgefäß und dem Werkstück, die Ausbildung eines Lichtbogens frühzeitig erkannt und die Spannungsquelle abgeschaltet werden, bevor der Ionenstrom eine für das Werkstück gefährliche Größe erreicht hat, weil eben zwischen dem Spannungseinbruch und dem Ionenstromanstieg auf eine unzulässige Größe eine für die Abschaltzeit ausreichende Zeitspanne zur Verfügung steht. Mit der Verwendung von Impulsgeneratoren würde allerdings ohne zusätzliche Maßnahmen am Ende jedes Spannungsimpulses der Trennschalter betätigt werden. Aus diesem Grunde wird der Trennschalter über ein Und-Gatter angesteuert, das eingangseitig einerseits mit den Ausgangssignalen der Vergleicherstufe und anderseits mit zu den Spannungsimpulsen der Spannungsquelle synchronen Steuersignalen beaufschlagt wird. Liegt ein Spannungseinbruch innerhalb der durch die Steuersignale angezeigten Spannungsimpulslänge, so führt dieser Spannungseinbruch zu einer Betätigung des Trennschalters, um einen sonst auftretenden Lichtbogen zu unterdrücken. Fällt der über den Geber für die Elektrodenspannung erfaßte Spannungseinbruch mit dem Ende eines Spannungsimpulses zusammen, so wird dieser Spannungseinbruch als Ende des Spannungsimpulses erkannt und kein Steuersignal an den Trennschalter weitergeleitet.There on the one hand by the set voltage and on the other hand by the output impedance of the voltage source dependent increase of the ion current a consequence of the voltage drop preceding the arc formation between the electrodes within an ionization channel can through the surveillance the electrode voltage, ie the voltage between the treatment vessel and the Workpiece, the formation of an arc detected early and the voltage source be turned off before the ion current dangerous for the workpiece Size achieved has, because just between the voltage dip and the ion current increase to an invalid Size one for the Off time sufficient period of time is available. With the use of Pulse generators would but without additional activities at the end of each voltage pulse, the disconnect switches are actuated. For this reason, the disconnector is controlled via an AND gate, the input side on the one hand with the output signals of the comparator stage and on the other hand to the voltage pulses of the voltage source synchronous control signals is applied. Is there a voltage dip within the voltage pulse length indicated by the control signals, so leads this Voltage drop to an actuation of the circuit breaker to suppress an otherwise occurring arc. The falls over the Donors for detected the electrode voltage Voltage drop together with the end of a voltage pulse, so this voltage dip is considered the end of the voltage pulse detected and no control signal forwarded to the disconnector.

Damit trotz längerer Steuerleitungen die Ansprechzeiten für den Trennschalter klein gehalten und eine hohe Sicherheit gegenüber äußeren Störeinflüssen erzielt werden kann, wird die Steuereinrichtung dem Geber für die Elektrodenspannung zugeordnet, wobei die Ansteuerung des Trennschalters für die Spannungsquelle über einen Lichtwellenleiter erfolgt, der eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit sicherstellt, und zwar bei einer geringen Störanfälligkeit, zumal wegen der Zuordnung der Steuereinrichtung zum Spannungsgeber keine Meßdaten zu übertragen sind.In order to despite longer Control lines kept the response times for the circuit breaker small and achieved a high level of safety against external interference can be, the controller is the encoder for the electrode voltage assigned, wherein the activation of the disconnector for the voltage source via a Optical fiber, which ensures a high transmission speed, and with a low susceptibility, especially because of the assignment of the control device to the voltage generator no measured data transferred to are.

In der Zeichnung ist der Anmeldungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigenIn the drawing of the subject of the application is shown, for example. Show it

1 den zeitlichen Verlauf der Elektrodenspannung einer herkömmlichen Vorrichtung mit einer Spannungsabschaltung aufgrund einer Überwachung des Ionenstromes, 1 the time course of the electrode voltage of a conventional device with a voltage shutdown due to monitoring of the ion current,

2 den zeitlichen Verlauf des Ionenstromes bei einer Spannungsabschaltung aufgrund einer Überwachung des Ionenstromes, 2 the time course of the ion current at a voltage shutdown due to monitoring of the ion current,

3 den zeitlichen Verlauf der Elektrodenspannung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei einer Spannungsabschaltung aufgrund einer Überwachung der Elektrodenspannung, 3 the time course of the electrode voltage for a device according to the invention in the event of a voltage cut-off due to monitoring of the electrode voltage,

4 den zeitlichen Verlauf des Ionenstromes entsprechend einer Spannungsabschaltung nach der 3, 4 the time course of the ion current corresponding to a voltage cutoff after 3 .

5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln eines Werkstückes in einer Gasentladung in einem vereinfachten Blockschaltbild und 5 a device according to the invention for treating a workpiece in a gas discharge in a simplified block diagram and

6 eine Steuersignalübertragung zwischen der Steuereinrichtung für den Trennschalter und dem Trennschalter in einem vereinfachten Blockschaltbild. 6 a control signal transmission between the controller for the disconnector and the circuit breaker in a simplified block diagram.

Wie der 5 entnommen werden kann, wird das zu behandelnde Werkstück 1 in ein Behandlungsgefäß 2 eingesetzt, das mit einem unter einem entsprechenden Unterdruck stehenden Behandlungsgas gefüllt ist. Das Werkstück 1 und das Behandlungsgefäß 2 bilden dabei an eine Spannungsquelle 3 angeschlossene Elektroden, zwischen denen ein elektrisches Feld für eine Gasentladung aufgebaut wird. Damit der zwischen den Elektroden fließende Ionenstrom nicht eine das Werkstück 1 gefährdende Größe erreichen kann, muß der Ionenstrom begrenzt und die Ausbildung von Lichtbögen verhindert werden. Zu diesem Zweck wird die Spannungsquelle 3 bei einer unzulässigen Erhöhung des Ionenstromes über einen Trennschalter 4 abgeschaltet, der über eine Steuereinrichtung 5 ansteuerbar ist.Again 5 can be taken becomes the workpiece to be treated 1 in a treatment vessel 2 used, which is filled with a standing under a corresponding negative pressure treatment gas. The workpiece 1 and the treatment vessel 2 thereby form a voltage source 3 connected electrodes, between which an electric field for a gas discharge is built up. Thus, the ion current flowing between the electrodes is not the workpiece 1 To reach hazardous size, the ion current must be limited and the formation of arcs can be prevented. For this purpose, the voltage source 3 with an impermissible increase of the ion current via a circuit breaker 4 shut off, via a control device 5 is controllable.

Bei herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art wird der Ionenstrom I überwacht und in der Steuereinrichtung für den Trennschalter 4 mit einem vorgegebenen oberen Grenzwert I_s verglichen, wie dies in der 2 im Zusammenhang mit der 1 näher veranschaulicht ist. Tritt gemäß der 1 im Zeitpunkt t₁ ein Spannungseinbruch der Elektrodenspannung E auf, so steigt der Ionenstrom I in Abhängigkeit von der eingestellten Spannung und der Ausgangsimpedanz der Spannungsquelle 3 rasch an, bis er im Zeitpunkt t₂ die Größe des Grenzwertes I_s erreicht, der erheblich oberhalb des durchschnittlichen Ionenstromes liegen muß, um übliche Stromschwankungen zu berücksichtigen. Die über die Steuereinrichtung erfaßte Überschreitung des Grenzwertes I_s führt zu einer Ansteuerung des Trennschalters 4, der nach einer unvermeidbaren Ansprechzeit die Spannungsquelle 3 zum Zeitpunkt t₃ abschaltet, was einen völligen Zusammenbruch der Elektrodenspannung E und einen entsprechenden Abbau des Ionenstromes I zur Folge hat. Da somit bei einem Spannungseinbruch zur Zeit t₁ der Ionenstrom bis zum Zeitpunkt t₃ ansteigt, kann die Spannungsquelle 3 erst bei einer das Werkstück bereits gefährdenden Stromstärke über den Trennschalter 4 abgeschaltet werden.In conventional devices of this type, the ion current I is monitored and in the control device for the circuit breaker 4 compared with a predetermined upper limit I _s , as shown in the 2 in connection with the 1 is illustrated in more detail. Kick according to the 1 At time t _1, a voltage drop of the electrode voltage E, so the ion current I increases in response to the set voltage and the output impedance of the voltage source 3 rapidly until, at time t _{2, it reaches} the magnitude of the limit I _s , which must be considerably above the average ion current in order to take account of normal current fluctuations. The detected over the control device exceeding the limit value I _s leads to a control of the circuit breaker 4 , the voltage source after an unavoidable response time 3 switches off at the time t ₃ , which has a complete breakdown of the electrode voltage E and a corresponding reduction of the ion current I result. Since, therefore, at a voltage dip at time t _1, the ion current increases until time t ₃ , the voltage source 3 only at a current already endangering the workpiece current over the circuit breaker 4 be switched off.

Im Gegensatz dazu wird nach der Erfindung nicht der Ionenstrom I, sondern die Elektrodenspannung E überwacht, und zwar mit Hilfe eines Gebers 6, so daß die jeweilige Elektrodenspannung E mit einer unteren Grenzspannung E_s verglichen werden kann, um im Falle eines Unterschreitens dieser Grenzspannung E_s den Trennschalter 4 über die Steuereinrichtung 5 abzuschalten. In der 3 ist dieser mit dem Zeitpunkt der Grenzwertunterschreitung praktisch übereinstimmende Zeitpunkt der Spannungsunterschreitung mit t_1,2 bezeichnet. Die Abschaltung erfolgt nach einer entsprechenden Ansprechzeit für den Trennschalter 4 zum Zeitpunkt t₃, wie dies der 4 entnommen werden kann. Beim Vergleich der 1 und 2 mit den 3 und 4 ergibt sich, daß bei einer Stromüberwachung gemäß den 1 und 2 der Ionenstrom I um die Zeitspanne (t₂ – t₁) länger ansteigt als bei der Spannungsüberwachung, bei der der Zeitpunkt des Spannungszusammenbruches praktisch mit dem Zeitpunkt der Erkennung der Grenzüberschreitung zusammenfällt.In contrast, according to the invention, not the ion current I, but the electrode voltage E is monitored, with the aid of a sensor 6 , so that the respective electrode voltage E can be compared with a lower limit voltage E _s , in order to fall below this limit voltage E _s, the circuit breaker 4 via the control device 5 off. In the 3 this time of voltage undershooting, which coincides practically with the time at which the limit value is undershot, is denoted by t _1.2 . The shutdown takes place after a corresponding response time for the disconnector 4 at time t ₃ , like this one 4 can be removed. When comparing the 1 and 2 with the 3 and 4 shows that in a current monitoring according to the 1 and 2 the ion current I increases for a longer period of time (t ₂ -t ₁ ) than during voltage monitoring, in which the point in time of the voltage breakdown practically coincides with the time at which the limit is exceeded.

Für die Werkstückbehandlung empfiehlt sich der Einsatz einer Spannungsquelle 3 für eine gepulste Spannungsversorgung. In den 1 bis 4 sind die vollständigen Spannungs- bzw. Stromimpulse strichliert angedeutet. Damit der Spannungszusammenbruch am Ende eines Spannungsimpulses nicht zum Abschalten des Trennschalters 4 führt, ist gemäß der 5 eine entsprechende Erkennungsschaltung 7 vorgesehen, die nur dann das Steuersignal der Steuereinrichtung 5 zum Betätigen des Trennschalters 4 an diesen weitergibt, wenn der über den Geber 6 festgestellte Spannungseinbruch innerhalb eines Spannungsimpulses liegt.For workpiece handling, the use of a voltage source is recommended 3 for a pulsed power supply. In the 1 to 4 are the complete voltage or current pulses indicated by dashed lines. So that the voltage breakdown at the end of a voltage pulse not to turn off the circuit breaker 4 leads is according to the 5 a corresponding detection circuit 7 provided, which only then the control signal of the control device 5 to operate the circuit breaker 4 passes this on, if the over the giver 6 detected voltage drop is within a voltage pulse.

In der 6 ist die Ansteuerung des Trennschalters 4 näher dargestellt. Über den an die Anschlußklemmen 8 der Elektroden angeschlossenen, als Spannungsteiler ausgebildeten Geber 6 wird ein der Elektrodenspannung proportionaler Wert an die Steuereinrichtung 5 weitergeleitet, die diesen Spannungswert in einer Vergleicherstufe 9 mit einem über einen Eingang 10 vorgegebenen Grenzspannungswert vergleicht und beim Unterschreiten dieses Grenzspannungswertes eine monostabile Kippstufe 11 ansteuert, die einen Transistorschalter 12 kurzzeitig öffnet, so daß eine in dem Kreis dieses Transistorschalters 12 vorgesehene Photodiode 13 einen Lichtblitz abgibt, der über einen Lichtwellenleiter 14 zu der die Spannungsquelle 3 einschließenden Energieversogungseinheit 15 geleitet wird. Dieser Lichtblitz beaufschlagt eine Photodiode 16, die leitend wird, so daß der zufolge des dadurch bedingten Stromflusses an einem ohmschen Widerstand 17 auftretende Spannungsabfall über eine Vergleicherstufe 18 erfaßt werden kann, die nur dann ein Steuersignal abgibt, wenn der Spannungsabfall einen vorgegebenen Stellwert überschreitet. Der Ausgang der Vergleicherstufe 18 liegt an einem Und-Gatter 19 an, dessen anderer Eingang 20 mit zu den Spannungsimpulsen der Spannungsquelle 3 synchronen Steuersignalen beaufschlagt wird, so daß das Und-Gatter 19 nur dann durchschaltet, wenn der über den Geber 6 erfaßte Spannungseinbruch innerhalb eines Spannungsimpulses liegt. Über eine nachgeordnete monostabile Kippstufe 21 wird der Trennschalter 4 für eine Zeitspanne betätigt, die einen Abbau des Lichtbogenkanals erlaubt.In the 6 is the control of the disconnector 4 shown in more detail. About the s.der terminals 8th the electrodes connected, designed as a voltage divider encoder 6 a value proportional to the electrode voltage is sent to the control device 5 forwarded this voltage value in a comparator stage 9 with one over an entrance 10 predetermined limit voltage value compares and falls below this limit voltage value a monostable multivibrator 11 which drives a transistor switch 12 briefly opens, so that one in the circle of this transistor switch 12 provided photodiode 13 emits a flash of light via an optical fiber 14 to which the voltage source 3 including power supply unit 15 is directed. This flash of light acts on a photodiode 16 , which becomes conductive, so that due to the consequent current flow at an ohmic resistance 17 occurring voltage drop across a comparator stage 18 can be detected, which only outputs a control signal when the voltage drop exceeds a predetermined control value. The output of the comparator stage 18 is located at an and gate 19 at whose other entrance 20 with to the voltage pulses of the voltage source 3 synchronous control signals is applied, so that the AND gate 19 only turns on when the over the encoder 6 detected voltage drop is within a voltage pulse. Via a downstream monostable multivibrator 21 becomes the disconnector 4 operated for a period of time, which allows a reduction of the arc channel.

Claims

Apparatus for treating a workpiece in a gas discharge, with a treatment vessel receiving the workpiece, with a voltage applied to the treatment vessel and the workpiece as electrodes voltage source and with egg nem in dependence on the electrode voltage via a control device operable disconnect switch between the voltage source and the workpiece or the treatment vessel, wherein the connected to a donor for the electrode voltage control means comprises a comparator, the input side on the one hand to the output signal of this encoder and on the other hand to a comparison signal for a lower electrode limit voltage is applied and the output side activates the disconnecting switch when the electrode limit voltage is undershot, characterized in that at a voltage source ( 3 ) for a pulsed power supply at the comparator stage ( 9 ) is applied to a predetermined electrode boundary voltage corresponding comparison signal that the circuit breaker ( 4 ) over an AND gate ( 19 ) can be controlled, whose inputs on the one hand with the output signals of the comparator stage ( 9 ) and on the other hand to the voltage pulses of the voltage source ( 3 ) synchronous control signals are acted upon, and the control device ( 5 ) the donor ( 6 ) is assigned to the electrode voltage and via an optical waveguide ( 14 ) of the voltage source ( 3 ) associated circuit breaker ( 4 ).