DE2100394A1 - Verfahren zur Bearbeitung eines Werk Stuckes durch Funkenerosion - Google Patents
Verfahren zur Bearbeitung eines Werk Stuckes durch FunkenerosionInfo
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- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
- B23H1/022—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train
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- B23H2300/00—Power source circuits or energization
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Description
DipL-Ie-. P.-J. KlTFERMANN
Anmelder: N.γ. philips' Gloeiiampenfabriefcen. PHN. 46Og
Akte No. PHlT- 4603
Anmelduna vom» 5. Jan« 1.971 Va WJM#
Anmelduna vom» 5. Jan« 1.971 Va WJM#
Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes durch Funkenerosion
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes durch Funkenerosion, bei dem
in einem Entladungsraum, der durch das Werkstück und eine Arbeitselektrode, die an eine Speisequelle angeschlossen sind,
gebildet wird, ein Durchschlag herbeigeführt wird, und bei dem die elektrische Stromdichte in einem Entladungskanal
nahezu konstant gehalten wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren
sind aus der niederländischen Patentanmeldung 6704507
(PHN 2377) bekannt. Nach dieser Patentanmeldung soll mit Rücksicht auf die Abnutzung der Arbeitselektrode die Stromdichte
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PHN. 460').
im Entladungsraum einen bestimmten Wert nicht übersteigen. Andererseits muss die Stromdichte aber genügend gross sein,
um eine möglichst grosse Materialabhebung vom Werkstück zu erhalten. Nach der erwähnten Patentanmeldung kann ein optimales
Ergebnis dadurch erzielt werden, dass man die Strom— amplitude der elektrischen Impulse während der Impulsdauer
zunehmen lässt, wobei die Impulse eine steile Vorder- und Hinterflanke aufweisen. Wenn die Oberfläche des Entladungskanals während der Impulsdauer proportional mit der Stromamplitude
zunimmt, ändert sich die Stromdichte im Entladungskanal nahezu nicht. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass
die Oberflächen der Entladungskanäle, die nacheinander im Entladungsraum gebildet werden, ungleich sind, so dass bei
gleichbleibenden Stromamplituden der elektrischen Impulse die Stromdichten in den sich nacheinander bildenden Entladungskanälen ungleich sind.
Das Verfahren nach der Erfindung beseitigt diesen Nachteil. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
zum Zeitpunkt des Durchschlags eine stabilisierte Spannungsquelle an den Entladungsraum angeschlossen wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine optimale Stromdichte in einer Entladung sich mit einem
an der Stelle der Entladung konstanten Spannungsabfall über dem Entladungsraum erhalten lässt. Dadurch wird die Stromdichte
in einem Entladungskanal pro Entladung geregelt.
Während bei dem Verfahren nach der älteren Patentanmeldung der Strom im Entladungsraum einen vorher eingestellt
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PHN.
ten Wert aufweist und dio Stromdichte in einem Entladungskanal durch den Verlauf der Stromamplitude des elektrischen
Impulses und durch dio Oberfläche des Entladungskanals bestimmt
wird, wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren der Strom durch den Entladungskanal bestimmt; mit anderen Worten:
bei Änderung des Entladungskanals ändert sich auch der Strom.
Es sei bemerkt, dass die Verwendung zweier Spannungsquellen bei Funkenerosion u.a. aus der deutschen Patentschrift
1.29'(.H)O an sich bekannt ist. Nach dieser Patentschrift
ist eine Gleichspannungsquelle, deren Spannung die Bogenspannung der Entladung überschreitet, aber die Zündspannungunterschreitet,
dauernd über dem Entladungsraum angeordnet. Die Entladung wird durch der Gleichspannung überlagerte
Spannungsimpulse gezündet und gelöscht. Dies hat den Zweck, die Energie, die der Impulsgenerator liefern muss, niedrig
zu halten.
In der deutschen "Auslegeschrift" 1.2°·9·2θ4 werden
von einer Gleichspannungsquelle Entladungen geringer Energie im Entladungsraum gezündet. Auf diese Weise wird geprüft, ob
der physikalische Zustand des Entladungsraumes derartig ist, dass darin Arbeitsentladungen hoher Energie mit Hilfe eines
Impulsgenerators gezündet werden können.
Sowohl in der erwähnten Patentschrift als auch in
der erwähnten "Auslegeschrift" werden die beiden Spannungsquellen zu einem anderen Zweck als bei dem erfindungsgemässen
Verfahren verwendet.
Das Verfahren nach der Erfindung ist weiter dadurch
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PHN. 46O3.
gekennzeichnet, dass die von der stabilisierten Spannungsquelle gelieferte Spannung von einem Steuersignal über dem
Entladungsraurn angelegt wird. Dieses Steuersignal wird mit
Hilfe eines Dii'f erenzierungsnetzwerkes von der Spannung über dem Entladungsraum abgoleitet.
Auch kann von der Spannung über dem Entladungsraum ein zweites Steuersignal abgeleitet werden, mit dessen Hilfe
die Grosse der von der stabilisierten Spannungsquelle gelieferten Spannung über dem Entladungsraum geregelt wird.
Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, bei der in dem Kreis der stabilisierten
Spannungsquelle ein Schalter aufgenommen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuersignalkrois zwischen diesem
Schalter und dem Entladungsraum ein monostabiler Multivibrator aufgenommen ist. Dieser monostabile Multivibrator verlängert
die Impulsdauer eines an seinen Eingang angelegten Impulses.
Nach .einem weiteren Merkmal einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens ist zwischen
dem monostabilen Multivibrator und dem Schalter ein Verstärker angeordnet.
Dieser Verstärker kann aus zwei als Emitterfolger
geschalteten Transistoren bestehen.
Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen
Verfahrens, bei der die Spannung über dem Entladungsraum nicht nur geschaltet, sondern auch in der Grosse geregelt
wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker ein Differenzverstärker ist, von dem ein Eingang mit einer
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PHN. 4603.
Bezugssparuiungsquelle und der zweite Eingang mit einem über
dem Entladungsraum angeordneten Spannungsteiler verbunden ist.
In den erwähnten Vorrichtungen kann in dem Steueraignalkreis
zwischen dem Entladungsraum und dem monostabilen Multivibrator ein bistabiler Multivibrator aufgenommen sein.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Figuren 1 und 3 zwei Ausführungsbeispiele einer
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, und
Figuren 2 und k die Spannungsimpulse an verschiedenen
Punkten in den Vorrichtungen nach den Figuren 1 und 3·
In Fig. 1 ist der Impulsgenerator mit 3 bezeichnet.
Die mit den Klemmen des Impulsgenerators verbundene Arbeitselektrode und das Werkstück bilden den Entladungsraum 2.
Dieser Entladungsraum ist weiter über eine Diode D1 und einen
Transistor T mit einer stabilisierten Spannungsquelle k verbunden.
Zu dem Entladungsraum ist ein Differenzierungsnetzwerk
C. ,R1,R2 parallel geschaltet. Der Ausgang dieses Differenzierungsnetzwerkes
ist an die Basis des Transistors T„ angeschlossen. Ein monostabiler Multivibrator 5 ist über einen
Kondensator C2 mit dem Kollektor des Transistors T„ verbunden,
während der Ausgang dieses monostabilen Multivibrators mit
der Reihenschaltung zweier Emitterfolger T1 und T„ verbunden
ist. Der Ausgang dieser Schaltung ist an die Basis des Tran
sistors T angeschlossen. Zu der Speisequelle k ist ein Puffer-
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PHN. - ο -
kondensator C, para 11 ο I yeschal I-ο t .
Die Schaltungsanordnung wirkt wie l"olgt:
Vom Generator 3 werden Zündiinpulse kurzer Zeitdauer
und hoher Spannung geliefert; dadurch treten regelmässig Entladungen
im Entladungsraum 2 auf. In Fig. 2 sind die Spannungsimpulse, die an den Punkten A (Fig. 2a), B (Fig. 2b),
C (Fig. 2c) und D (Fig. 2d) infolge eines Zündimpulses auftreten, dargestellt. In dieser Figur ist die Zeit als Abszisse
und sind die positiven und negativen Spannungen als Ordinate aufgetragen. Zum Zeitpunkt des Durchsehlags nimmt die Spannung
über dem Entladungsraum in einem sehr kurzen Zeitintervall
t1 auf die Bogenspannung ab (siehe Fig. 2a). Die vom
Differenzierungsnetzwerk C.,R1,R2 gelieferte zeitliche Ableitung
dieses Spannungsabfalls (siehe Fig. 2b) wird an die Basis des Transistors T„ gelegt. Dieser Transistor kehrt das
Vorzeichen des Impulses um, wodurch sich dieser Impuls zum Schalten des monostabilen Multivibrators 5 eignet (siehe Fig.
2c). Am Ausgang des monostabilen Multivibrators tritt ein Impuls auf, dessen Impulsdauer t„ durch die einstellbare
Zeitkonstante dieses Multivibrators bestimmt wird (siehe Fig. 2d). Die beiden Emitterfolger T1 ,T~ leiten den vom monostabilen
Multivibrator gelieferten Impuls unverzerrt an die Basis des Transistors T weiter, der infolgedessen leitend wird.
Die Ausgangsimpedanz der beiden Emitterfolger ist genügend
niedrig, um den Impuls in ausreichendem Masse weiterzuleiten. Dadurch, dass der Transistor T leitend ist, wird die Entladung
während der Impulsdauer tg von der Speisequelle k und
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PHN. '4603.
dem Puliorkonilensator C auf reehterlialten. Der Pufferkondensator
bietet den Vorteil, dass in kurzer Zeit eine grosse Menge Ladung abgegeben werden kann. Der Pufferkondensator
wird von der stabilisierten Spannungsquelle k aufgeladen.
Am Ende der Impulsdauer t kehrt der monostabile
Multivibrator in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Die Transistoren T und T und auch der Transistor T werden sperrend.
Die Bogenentladung über dem Entladungsraum erlischt.
Bei einem nächsten Impuls des Generators 3 wiederholt sich der Zyklus.
Der Pufferkondensator C~ ist derart gross gewählt,
dass die Menge Ladung, die während der Bogenentladung über dem Entladungsraum abgegeben wird, nur eine geringe Spannungsabnahmt!,
z.B. von höchstens 0.1 V, zur Folge hat.
In Reihe mit dem Transistor T kann noch eine
Schutzdiode D1 angeordnet werden, die verhindert, dass der
Zündimpuls über dem Transistor T auftreten wird. Die Arbeitspunkte der Transistoren Tt und T„ werden mit Hilfe der negativen
Spannungsquelle 6 eingestellt. Zur Herabsetzung des Spannungspegels des Impulses am Eingang des monostabilen Multivibrators
sind der Kondensator C2 und der Widerstand R„
angebracht. Es sei noch bemerkt, dass der Transistor T„ nur
für die Umkehr des Vorzeichens des Impulses benötigt wird, damit der Impuls für den monostabilen Multivibrator geeignet
gemacht wird. Statt des Impulsgenerators lässt sich auch eine Spannungsquelle zum Erzeugen einer Funkentladung verwenden.
In der obenbeschriebenen Vorrichtung besteht der Schalter
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PHN. kbOl.
aus einem Transistor, Auch können mehrere Transistoren parallel geschaltet werden. Ferner können auch andere Schalter, wie
Thyristoren, Anwendung finden. Der Spannungsabfall über einem
leitenden Thyristor ist aber grosser als über einem leitenden
Transist'or, Ausserdem können mit einem Thyristor nicht solche
hohen Schaltfrequenzen wie mit dem Transistor erreicht werden.
In einem praktischen Ausführungsbeispiel der beschriebenen Vorrichtung wurden vom Generator 3 Zündimpulse
von 300 V mit einer Impulsdauer (t) von 2 /usec geliefert.
Der Strom während der Funkenentladung betrug h A. Die Bogenspannung
war 20 V und wurde in 20 Nanosekunden erreicht.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung
nach der Erfindung. In dieser Figur sind Teile, die denen in Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern
bezeichnet. Die Vorrichtung nach Fig. 3 unterscheidet sich darin von der nach Fig. 1, dass ein zusätzlicher Spannungsteiler
R-,R^ über dem Entladungsraum angeordnet ist. Der Verstärkerschalter
8 ist in dieser Figur ein Differenzverstärker.
Schliesslich ist statt einer Umkehrstufe ein bistabiler Multivibrator 7 angebracht.
Der Ausgang des bistabilen Multivibrators 7 ist mit
dem monostabilen Multivibrator 5 verbunden, während einer der beiden Eingänge des Multivibrators 7 mit dem Differenzierungsnetzwerk C1(R11R2 und der andere Eingang mit dem Ausgang des
monostabilen Multivibrators verbunden ist. Das vom Spannungsteiler
R-, Rz- herrührende Signal wird im Differenzverstärker 8
mit einer Bezugsspannung V , „ verglichen.
1 09833M30?
PHN. 4603. - 9 -
In Fig. 4 sind wieder die Spannungsimpulse an den Punk ten A (Fig.'la), Π (Fig. 4b) , C (Fig. 4c) und I). (Fig. 4d
dargestellt.
Die Vorrichtung wirkt wie i'olgt:
Der vom Differenzierungsnetzwerk herrührende Impuls
kurzer Zeitdauer (Fig, 4b) ändert die Ausgangsspannung des
bistabilen Multivibrators 7 vom positivem Sinne zu null.
(Fig. 4c). Durch diesen Übergang tritt am Ausgang des mono- '
stabilen Multivibrators ein negativer Impuls auf, dessen Zeitdauer durch die Zeitkonstante dieses Multivibrators bestimmt
wird (Fig. 4d). Dieser Impuls schliesst den Differenzverstärker
an seine (nicht dargestellte ) Speisespannungsquelle an. Bisher war der Transistor T gesperrt, weil die Basisspannung
gleich der Spannung an der negativen Klemme der Quelle 4 war. Beim Anschliessen des Differenzverstärkers an seine Speisespannung
squelle bestimmt die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers
die Basisspannung des Transistors T, Einem der gt
Eingänge des Differenzverstärkers 8 wird eine Bezugsspannung
V „ zugeführt, während dem anderen Eingang das vom Spannungsteiler
R_,R^ herrührende Signal zugeführt wird.
Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 8 steuert
den Transietor T derart, dass bei einer die Bezugsspannung
unterschreitenden Spannung über Rg der Transistor T stärker
leitend wird, wodurch die Spannung über dem Entladungsraum
zunimmt. Wenn dagegen die Spannung über R^ die Bezugsspannung
überschreitet, wird der Transistor T schwächer leitend und nimmt die Spannung über dem Entladungeraum ab. Die Spannung
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PHN. /*6()3.
- 10 -
über dem Enlladungsraura wird also durch tilt» Bezugs spannung
bestimmt. Der Spannungsabfall über dem Pul*i'erkondensator ist
nun nicht mehr besonders wichtig und kann zwischen \ und 1 V
variieren. Die Spannungsquelle h liefert eine Spannung, die
einige Volts höher als die gewünschte Lichtbogenspannung ist.
Am Ende des vom monostabilen Multivibrator herrührenden Impulses wird der· bistabile Multivibrator geschaltet,
wodurch sein Ausgang positiv wird. Die Speisespannung des Differenzverstärkers wird abgeschaltet und die Basisspannung
des Transistors T wird wieder negativ, so dass der Transistor T wieder gesperrt wird. Bei einem nächsten Zündimpuls des
Generators wiederholt sich der Zyklus.
Um zu verhindern, dass die hohe Zündspannung am Eingang des Differenzverstärkers auftritt, ist parallel zu
dem Widerstand R^- eine Zenerdiode Z1 angeordnet. Auch in diesem
Ausfülirungsbeispiel wurden vom Generator 3 Zündimpulse von 300 V mit einer Impulsdauer von 2 /usec geliefert. Der
Strom während der Bogenentladung betrug wieder k A. Die Bogenspannung
war 20 V und wurde in 20 Nanusekunden erreicht.
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Claims (8)
1. / Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes durch
Funkenerosion, bei dem in einem Entladungsraum, der durch das
Werkstück und eine Arbeitselektrode, die an eine Speisequelle angeschlossen sind, gebildet wird, ein Durchschlag herbeigeführt
wird, und bei dem die elektrische Stromdichte in einem Entladungskanal im Entladungsraum nahezu konstant gehalten
wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Zeitpunkt des Durchschlags eine stabilisierte Spannungsquelle an den
Entladungsraum angeschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem von der Spannung
über dem Entladungsraum ein Steuersignal abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Steuersignal die von der
stabilisierten Spannungsquelle gelieferte Spannung über dem Entladungsraum schaltet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Spannung über dem Entladungsraum ein
zweites Steuersignal abgeleitet wird, mit dem die Grosse der von der stabilisierten Spannungsquelle gelieferten Spannung
über dem Entladungsraum geregelt wird.
ht Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach
Anspruch 2, bei der in dem Kreis der stabilisierten Spannungsquelle ein Schalter aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Steuersignalkreis zwischen diesem Schalter und dem Entladungsraum ein monostabiler Multivibrator angeordnet
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet,
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PHN. 460 3. — 12 —
dass zwischen dem monostabilen Multivibrator und dem Schalter
ein Verstärker angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstärker aus zwei als Emitterfolger geschalteten
Transistoren besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der
Verstärker ein Differenzverstärker ist, von dem ein Eingang
mit einer Bezugsspannungsquelle und der zweite Eingang mit einem über dem Entladungsraum angeordneten Spannungsteiler
verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche k bis 7» dadurch
gekennzeichnet, dass in dem Steuersignalkreis zwischen dem Entladungsraum und dem monostabilen Multivibrator ein
bistabiler Multivibrator aufgenommen ist.
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Leerseite
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL7001538 | 1970-02-04 | ||
NL7001538A NL7001538A (de) | 1970-02-04 | 1970-02-04 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2100394A1 true DE2100394A1 (de) | 1971-08-12 |
DE2100394B2 DE2100394B2 (de) | 1976-08-05 |
DE2100394C3 DE2100394C3 (de) | 1977-03-24 |
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Also Published As
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SE374879B (de) | 1975-03-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |