DE2148328A1

DE2148328A1 - Schaltungsanordnung an funkenerosionsmaschinen

Info

Publication number: DE2148328A1
Application number: DE19712148328
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Schierholt
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1971-09-28
Filing date: 1971-09-28
Publication date: 1973-04-19
Also published as: ES399312A1; FR2155379A5; DE2148328C3; CH535090A; DE2148328B2; GB1396025A

Description

ABG-El ο therm GmbH · 2 1 A 8 3

563 Reaseheid-Hasten
Euniesberger Str. 31

Schaltungsanordnung an Funkenerosionsmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung an Funken^ erosionsmaschinen mit einem Impulsgenerator mittels dessen zur Erzeugung von Erosionsumpulsen eine Gleichspannungsquelle über einen von einem Taktgeber gesteuerten elektronischen Arbeitsechalter an den Bearbeitungsspalt der Funkenerosionsniaschine gelegt wird.

Bei Funkenerosionsmaschinen dieses Typs wird im allgemeinen mit einstellbarer, konstanter Inipulspausendauer gearbeitet, die, jeweils angepaßt an den besonderen Bearbeitungsfall, einerseits genügend lang gewählt wird, daß nach Verlöschen der während eines Arbeitsimpulses auftretenden Funkenentladung der Bearbeitungsspalt so weitgehend entionisiert ist, daß der nächste Arbeiteimpuls im Bearbeitungsspalt wieder geeignete physikalische Verhältnisse vorfindet, während die Impulspausen andererseits genügend kurz sein sollen, um eine vernünftige Impulsfolgefrequenz bzw. Abtragungsleistung zu erzielen.

Da nun aber^z.B. durch eine Verschmutzung, eine unkontrollierbare Veränderung der Bedingungen im Bearbeitungsspalt nicht zu vermeiden ist, wird die Impulspausendauer um eine entsprechende Sicherheitsmarge meist wesentlich länger gewählt, als dies an sich bei idealen Bedingungen nötig wäre.

Uta die Impulsfolgefrequenz und damit die Abtragungsleistung zu erhöhen, kann z.B. mit Hilfe eines aus der deutschen Patentschrift 1 2o5 636 der Anmelderin bekannten Schaltungsanordnung jeweils nach Beendigung eines Arbeitsimpulses der physikalischen Zustand im Arbeitsspalt geprüft und erst nach Vorliegen eines vorgegebenen geeigneten Zustandes der nächste Arbeitsimpuls ausgelöst werden. Zu dieuem Zweck ist eine Gleichstromquelle static über einen hochohmigen Widerstand an den Arbeitsspalt angeschlossen, zu dem seinerseits ein Kondensator kleiner Kapa-

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zität parallel geschaltet ist. Nach Beendigung eines Arbeitsimpulses, der eine Funkenentladung hervorgerufen hat, ist der Arbeitsspalt noch stark ionisiert und sein elektrischer Widerstand daher gering. Infolge der durch Vorwiderstand und Bearbeitungsspalt gebildeten Sparinungs te llung wird der Kondensator zunächst nur auf eine kleine Spannung aufgeladen. -Mit fortschreitender Entionisierung steigt der Widerstand des Arbeitsspaltes laufend an und die Kondensatoraufladung niimnt dementsprechend laufend zu. Das Überschreiten einer vorgegebenen Kondensatorspannung, welche ein Maß ist für die Erreichung | günstiger Bedingungen im Bearbeitungsspalt^. wird durch einen am Kondensator angeschlossenen Detektor festgestellt, der darauf ein Signal zur Auslösung des nächsten Arbeitsinipulsea abgibt.

Es hat sich nun gezeigt, daß die beschriebene bekannte Prüfeinrichtung nicht für alle Bearbeitungsfälle gleichmäßig gut funktioniert. Arbeitet man nämlich mit zu kleinem Kondensatorladestrom, kommt- man unter Umständen zu einer unnötig langen Impulspausendauer, während ein zu starker Ladestrom, der ja zunächst im wesentlichen über den Arbeitssxjalt abgeleitet wird, die Entionisierung dort auf ungewünschte Weise verzögert. Aus diesem Grunde hat diese Schaltungsanordnung keine weite Verbreitung gefunden.

Bei der Anwendung dieser bekannten Schaltungsanordnung wurde angenommen,· es sei nötig, beinahe alle erosionsunwirksamen Impulse, zumindest aber solche, die aufgrund einer ungenügenden Entionisierung z.B. zu einer lichbogenähnlichen Entladung führen, zu vermeiden.

Die praktische Erfahrung hat nun aber gezeigt, daß für die meisten Werkstoffpaarungen (Elektrodenmaterial-Werkstückmaterial) auf die Einhaltung dieser strengen Bedingungen zugunsten einer erhöhten Funkenfolge und damit einer größereu Boarbeitungsgeschw j.ndigkeit verzichtet worden kann.

Fußend auf dieser Erkenntnis, liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe einer neuen Schaltungsanordnung die Impulsfrequenz so zu erhöhen, daü ein erfahrungsgemäß noch

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eiger Anteil von eroeionsunwirksamen Impulsen an der Gesamtzahl der ausgelösten Impulse trotz der im Bearbeitungsspalt sich unkontrolliert ändernden Bedingungen nicht überschritten wird. Dabei können alle erosionsunwirksamen Impulse berücksichtigt werden oder nur besonders ausgewählte erosionsunwirksarae Impulse, d.h. solche, die aus vorgegebenen Gründen erosionsunwirksan sind, z.B. weil sie auf einen Kurzschluß im Bearbeitungsspalt treffen oder zu einer lichtbogenähnlichen Entladung führen.

Diese Aufgabe wird durch die erfinderische schaltungsanordnung gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine von der Funkenspannung, vom Funkenstrom und vom Taktsignal gesteuerte Detektorschaltung zur Erzeugung eines von den auf vorgegebene Art erosionsunwirksatnen Impulsen abhängigen Signals, durch eine von diesem signal und dem Taktsignal gesteuerte Vergleicherschaltung zur Erzeugung eines ersten Stellsignals, wenn die Anzahl dieser erosionsunwirksamen Impulse einen vorgegebenen Bruchteil der Anzahl dor im gleichen Zeitraum vom Taktgeber ausgelösten Impulse übersteigt oder eines zweiten Stellsignals, wenn die Anzahl dieser erosionsunwirksamen Impulse unter den gleichen oder einen vorgegebenen kleineren Bruchteil der Anzahl der ausgelösten Impulse sinkt und durch eine von diesen Stelleignalen gesteuerte Stellvorrichtung Jjb Impulsgenerator zur Vergrößerung der Impulspausendauer bei Anliegen des ersten Stellsignals und zur Verkleinerung der Inipul spausendauer bei Anliegen des zweiten Stellsignals.

Die vorliegende Erfindung löst damit die Aufgabe, einen optimalen Erosionserfolg durch eine automatische Reg«lung der durchschnittlichen Energiezufuhr zum Bearbeitungsspalt unter Anpassung an die Jeweils dort herrschenden Bedingungen zu erzielen, wobei zugunsten einer optimalen Bearbeitungsgeschwindigkeit auf überhöhte Forderungen an die physikalischen Verhältnisse im Bearbeitungsepalt verzichtet wird. Dabei wird vorausgesetzt, daß ein Vorschubregelkreis vorhanden ist, der die Anzahl der erosionsunwirksamen impulse, die nicht aus Gründen momentan ungeeigneter Energiezufuhr sondern wegen eines falschen Abstandes zwischen Werkstück und Werkv.oiifjf: 1 ektrodo entstehe». , in Grenzen hält. Hr j Ho/jolkrc: i t, i'uv die Lnergiezui'ulir zum Iicarbeituji^espalt .sowie

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der für die Vorschubregelung enthalten als gemeinsames Glied den Bearbeitungsspalt und können durch diesen auf unkontrollierbare Weise verkoppelt sein.

Um eine solche unkontrollierbare Verkopplung zu vermeiden, ist . in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichersolialtung bei Werten, der Anzahl der erosionsunwirksanien Impulse, bei denen kein Stellsignal abgegeben wird, ein erstes Kox'rektursi.f;nal für die Werkzeugvorschubregelung abgibt, wenn die Anzahl der erosionsunwirksanien Impulse einen vorgegebenen Bruchteil der Anzahl im gleichen Zeitraum vom Taktgeber ausgelösten !Impulse W *

übersteigt oder ein zweites Korrektursignal, wenn die Anzahl dor erosionsunwirksanien Impulse unter den gleichen oder einen vorgegebenen kleineren Bruchteil der Anzahl der ausgelösten impulse sinkt.

Dabei wird z.B. boi einem Ansteigen der Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse zunächst der Schwellwert für die Abgabe des ersten Korrektursignals für die Vorschubregelung überschritten und erst danach, wenn dieses den weiteren Anstieg der Anzahl der Fehlimpulse nicht verhindert, bei Überschreiten eines zweiten, höheren schwellwertes, das erste steuersignal zum Zwecke der Erhöhung der Impulspausendauer abgegeben. Analog dazu wird bei . Absinken der Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse zunächst örst das zweite Korrektursignal für die Vorschubregelung und erst danach das zweite Stellsignal zwecks Verkleinerung der impulspausendauer abgegeben«

Die Reihenfolge der Abgabe des Korrektursignals für die Vorschubregelung und des Stellsignals für die Impulspausendauer kann auch umgekehrt werden. Um eine Verkuppelung der Regelkreise zu vermeiden ist es jedoch wichtig, daß nicht gleichzeitig ein Korrektursignal für die Vorschubregelung und ein Stell signal iür dio Itnpulspau&endäuer abgegeben wird.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung vorsehen ist mit einer ersten Normierschaltung zur Abgabe eines normierten Funkenspantiungssi gnal t> boi wborschrt· i ton

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eines vorgegebenen Mindestvergleichswertos durch die Funkenspannimg, mit einer zweiten Normierschaltung zur Erzeugung eines normierten Funkenstromsignals bei Auftreten eines Funkenstroines und mit einov Schaltung zur logischen Verknüpfung eines vom Taktgeber abgeleiteten Signals, des normierten Funkenspannungssignals und des normierten Funkonstromsignals zur Erzeugung eines Ausgangssignalimpulses immer dann, wenn ein erosionsunwirksamer
Impuls auftritt.

Nach einer ersten vorteilhaften Variante dor Erfindung weist die Vergleicherschaltung zwei Eingangs-Zähler auf, wobei dem ersten Zähler eine vom Taktgeber abgeleitete Signalinipulsreihe und dem zweiten Zähler die von der Detektorschaltung gelieferte Signalimpulsreihe zugeführt wird, so\\rie eine Schaltung zum Prüfen des Zählerstandes des zweiten Zählers bei jedem Überlauf des ersten Zählers und zur Abgabe des ersten Stellsignals bei Übersch'reiten eines vorgegebenen Sollzählerstandes des zweiten Zählers bzw.
zur Abgabe des zweiten Stellsignals bei Unterschreiten des gleichen oder eines vorgegebenen kleineren Sollzählerstandes des zweiten Zählers.

Nach einer anderen vorteilhaften Variante der erfinderischen
Schaltungsanordnung weist die Vergleicherschaltung zwei Intogratorschaltungen auf, die zur Integration des von der Detektorschaltung gelieferten Signals und eines vorgegebenen Bruchteils eines
normierten Taktsignals dienen, sowie einen Operationsverstärker zur Bildung eines Differenzsignals aus den Ausgangssignalen der Integratorschaltungen und von diesem Operationsverstärker gesteuerte Auswerteschaltungen zur Abgabe des ersten oder zweiten Stellsignals, wenn dieses Differenzsignal in negativer oder
positiver Richtung einen Mindesvergleichswert überschreitet.

In einer letzten vorteilhaften Variante der erfinderischen Schaltungsanordnung schließlich weist die Vergleicherschaltung einen integrierenden Operationsverstärker auf, dessen Eingang ein
Signal gleich der Differenz aus dem von der Detektorschaltung gelieferten Signal und einem vorgegebenen Bruchteil eines normierten

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Taktsignals zugeführt wird und dessen Ausgangssignal entsprechemseinem Vorzeichen das erste oder zweite Stellsignal darstellt.

Die Erfindung irird nun anhand der Figuren eingehend erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild der schaltungsanordnung. ]:;ir. Impulsgenerator* 1 enthält -wie üblich—eine GleichspannungsquejLc, die über einen von einem Taktgeber 2 gesteuerten elektronischen Arbeitsschalter zur Erzeugung von Bearbeitungsimpulsen irn Tak,to des Taktgebers 2 über die Leitung 3 an den Bearbeitungsspalt <Ί gelegt wird. Die sich dabei am Bearbeitungsspalt einstellende Funkenspannung U,. wird einer Normierschaltung 5 zugeführt, währen» ' der über den Bearbeitungsspalt fließende Funkenstrom I in der Meßeinrichtung 6 gemessen und das Meßsignal seinerseits über o.je Leitung 7 der Normierschaltung 8 zugeführt wird, welche über die Leitung 9 ein normiertes Funkenstromsignal i„ abgibt, in der !formierschaltung 5 wird die Funkenspannung U_f mit einem durch den Pfeil Io angedeuteten Mindestvergleichswert (z.B. 15 Volt) verglichen und -bei überschreiten dieses Mindestvergleichswertns durch die Funkenspannung υ~- über die Leitung 11 ein normiertet. Funkenspannungseignal u„ abgegeben. Ein vom Taktgeber 2 über die Leitung 12 einer Normierschaltung 13 zugeführtes signal wird in ein normiertes Taktsignal n, übergeführt, welches an dem Leiter 1*1 abgegriffen werden kann.

P Das normierte Taktsignal η,, das normierte Funkenspannungssignal u„ und das normierte Funkenstromsignal i„ werden einer Logikschaltung 15 zugeführt, deren Ausgangssignal η bei 16 abgegriffen wird und aus Impulsen normierter Amplitude (logischer Wert 1) besteht, die immer dann und nur dann auftreten, wenn während des Bestehens von normierten Impulsen n. (logischer Wert des Taktsignale·-also während der Auslösungszeiten der Bearbeitung impulse- kein erosionswirksamer Impuls stattgefunden hat.

Wie leicht einzusehen ist, kann der logische Wert von η durch die Verknüpfung

η = η. UND η = (η. . ü )

Oi θ ^ν J. β '

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dargestellt worden, wenn η ein signal ist, das den logischen Wert 1 hat, wenn kein oiOsionsibW^wirksainor impuls auftritt. Dieses Signal η kann durch inversion des signals η erzeugt weiden, welches den logischen Wert 1 hat, wenn ein erosionswirksamer Impuls auftritt. Dies ist aber, wie der Fachmann weiß, immer dann der PaIl₁ wenn die Funkenspannung \i„ einen Mindesvcrgloichswert (z.B. 15 Volt) überschreitet und gleichzeitig ein Funkenstrom I flieiJt, d.h. also -wie aus der beschriebenen Bildung der normierten Funkenspannung' ü„ und des normierten Funkenströmeκ i„ deutlich wird- wenn u„ und i„ beide gleichzeitig den logischen Wert 1 haben. Für η besteht also die logische Verknüpfung

η
e

= (u_f . u_±)

Diese logische Verknüpfungen können beispielsweise durch Logikschaltungen gemäß den Fig. 2a und 2b realisiert werden.

Die schaltung nach Fig. 2a besteht aus einom ersten UND-Gatter 17» in dessen Eingänge die signale u» und i„ eingespeist werden und deren Ausgangssignal η ist. Das Aus gtmgs signal eines zweiten UND-Gatters 18, dessen Eingängen das normierte Taktsignal η. und, invertiert, das Ausgangssignal η des ersten UND-Gatter zugeführt werden, stellt bereits das gewünschte Signal η dar. Fig. 2b stellt eine zu Fig. 2a "äquivalente Schaltung dar, die vorteilhafterweise nur aus NAND-Gattern gebildet ist.

Die Normier schaltungen 5» 8 und l'J und die Logikschaltung 15 bilden zusammen funktionsmäLsig eine Detektorschaltung 19» die aus einem vom Taktgeber abgeleiteten Signal, dem Funkenspannungssignal U« und dem Funkens tr otnsigiial l„ ein signal η mit normierten Impulsen erzeugt, die immer dann auftreten, wenn während tier Auslösung eines Uearbeitungsimpuls&s kein erosionswirksamer Tmpuls hervorgerufen wird. Die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse, des signals η soll nun -gemäß der Erfindung- vorgegebene Bruchteile der Anzahl der jeweils im gleichen Zeitraum ausgelösten 3 nip ul se (Anzahl flor lnipul «e dos Signals ii. ) nicht über- bs-,w. unterschreiten.

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Um diese Vorschrift zu erfüllen,weist die Schaltungsanordnung (Fig. l) eine Vergleicherschaltung 2o auf, der einerseits ein vom Taktgeber 2 über die Leitung 12, die Normier .Schaltung; 13 und die Leitung 1*4 abgeleitetes normiertes Taktsignal n. und, andererseits, das Ausgangssignal η der Detektorschaltung 19 über die Leitung 21 zugeführt wird und welche über die Leitung (oder Leitungen) 22 Stellsignale abgibt, wenn die Anzahl der eroeionsunwirksamen Impulse kleiner oder größer ist als ein vorgegebener Bruchteil oder vorgegebene Bruchteile (l-Λ ) der Anzahl der im gleichen Zeitraum ausgelösten Impulse (die Einstellbarkeit von (l-y\) ist durch den pfeil 23 angedeutet), wobei man unter/\, bekanntlich das sogenannte Wirkverhältnis, nämlich das Verhältnis der Anzahl der ersosionsunwirksamen zur Anzahl der ausgelöston Impulse versteht. Diese stellsignale werden der Stellvorrichtung Zk im Impulsgenerator 1 zugeführt, welche dem Taktgeber 2 im Sinne einer Veränderung der Impulspausendauer beeinflußt.

Diese anhand von Fig. 1 beschriebene schaltung wirkt zusammen mit der Erosionsanlage als ein Regelkreis, wie er im Prinzip in Fig. 3 dargestellt ist.

An dem durch den Block 25 angedeuteten Erosionsanlage wird die Funkenspannung "[J „ und der Funkenstrom I„ ermittelt und der Detektorschaltung 19 zugeführt. Aus Funkenstrom und FunkeηSpannung sowie dem bei 26 zugeführten Taktsignal wird das Ausgangssigna]. η der Detektorschaltung 19 abgeleitet, welches immer dann und nur dann einen normierten Signalimpuls ftihi't, wenn während der ausgelösten Bearbeitungsimpulse kein erosionswirksamor impuls auftritt. Dieses Ausgangssignal η der· Detektorschaltung 19 sowie ein normiertes Taktsignal n. werden der Vergleicherschaltung zugeführt, welche ein erstes Stellsignal U , abgibt, wenn die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse einen vorgegebenen Bruchteil (l-^.) der im gleichen Zeitraum vom Taktgeber ausgelösten Impulse übersteigt oder¹ ein zweites Stellsignal.- U ₂» ^weun die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse unter den gleichen oder einen kleineren Bruchteil (l-^_p) dor Anzahl der ausgelösten

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Impulse fällt. Diese Stellsignale U , oder U „ werden der^hier durch den Block 26 als Stellglied, angedeuteten Stellvorrichtung zugeführt, welche die Impulspausendauer t zwischen den vom Impulsgenerator in der Erosionsanlage 25 abgegebenen Impulsen beeinfltißt und zwar im Sinne ihrer Vergrößerung, wenn die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse zu groß ist und daher das erste Stellsignal U , anliegt oder im Sinne der Verkleinerung der Impulspausendauor t , wenn die Anzahl der erosionsunwirksatnen Impulse unnötig klein wird und demzufolge also das zweite Stellsignal U ο anliegt.

S <c

Die Vergleicherschaltung kann zusätzlich noch dazu benutzt werden um Korrektursignale U₁- und U, für die Vorschubregelung der Werkzeugelektrode abzugeben. Das Signal U₁₁ wird z.B. dann abgegeben, wenn bei steigender Anzahl erosionsunwirksamer Impulse diese einen Bruchteil (l-^„) der Anzahl im gleichen Zeitraum ausgelösten. Impulse übersteigt, wobei (l-/\r») kleiner (1-^₁) ist, und die Anzahl der erosionsunwirksamen impulse den Bruchteil (l-/\ ) der Anzahl der ausgelösten Impulse^dessen Überschreitungzur Auslösung des ersten Stellsignals U -, führt, noch nicht erreicht hat, während das Signal U_k2 dann abgegeben wird, wenn bei fallender Anzahl erosionsunwirksamer Impulse diese unter einen Bruchteil (1-/1/,) der Anzahl im gleichen Zeitraum ausgelösten Impulse fällt, wobei,(l-/\·) größer als (1-/^₃) ist, und die Anzahl der erosioiisunwirksamen Impulse den Bruchteil (1-^₂) der Anziihl der ausgelösten Impulse, dessen Unterschreiten zur Auslösung des zweiton Stellsignals U«₂ führt, noch nicht unterschritten hat. Auf diese Weise wird vermieden, daß gleichzeitig Stellsignale U₁IU₀ für die Impulspausendauer bzw. Korrektursignale U. , , U, _o zur Beeinflussung der Vorschubregelung der Werkzeugelektrode abgegeben werden, was bewirkt, daß es zu keiner Verkoppelung beider Regelkreise kommen kann.

Eine vorteilhafte, digital arbeitende Vergleicherschaltung sei nun anhand von Fig. ^ beschrieben. Einem ersten Zähler 27 mi L einer Zählkapazität N. (z.B. = Io ) wii'd das normierte Taktsignal n. und gleichzeitig einem zweiten Zähler 28 da« Ausgangssi grin. L

1 f) Lau ff-'ul v.iij

O 9 a 1 6 / O 4 O 5

η dor Dc: tuli l.or'i! ι-h'L I tnn^ 19 Laiiff-ud ν.ιι;-«: fiUirt . [)or lii-^yiii:¹, '^J9

BAD OBlGJNAl.

- Io -

ersten Zählers 27, der beim Zählerstand N, ein signal führt, ist über die Leitung 3o einerseits mit den Rucks te Heiligungen It zweier bistabiler Kippschaltungen 31 32 und, andererseits, mit dem Rückstelleingang R des ersten Zählers 27 verbunden. Der zweite Zähler 2ti weist zwei Ausgänge 33 und 3^ auf, die jeweils dann ein Signal führen, wenn er z.B. einen Zählerstand von o,17 N. bzw. ο ,22 N₊ aufweist und welche über die Leitungen 35 und 'j6 jeweils mit den Setzeingängeη S der einen bzw. der* anderen bistabilen Kippschaltung 31 bzw. 32 verbunden ist. der erste Zähler 27 weist noch einen zweiten Ausgang 37 auf, der bei einem etwas geringeren Zählerstand als N. , z.B. einen Zählerstand von (N, - 3) ein Signal führt.

Der Q-Ausgang der einen bistabilen Kippschaltung 'jl ist über die Leitung 'J8 mit dem Vorbereitungseingang einer Torschaltung 39 verbunden^deren zweiter Eingang an den zweiten Ausgang 37 des ersten Zählers 27 angeschlossen ist. Dieser Torschaltung 39 ist eine erste monostabile Kippschaltung ho nachgeschaltet, deren Ausgang ^l den einen Ausgang dieser digitalen Vöi*gleicherschaltung bildet. Der zweite Ausgang *t2 der Schaltung v/ird durch den Ausgang einer zweiten monostabilen Kippschaltung hj geformt, deren Eingang über die Leitung hh mit dem Q-Ausgtiig der »weiten bistabilen Kippschaltung 32 verbunden ist.

Diese digitale Vergleicherschaltung gemäß Fig. h arbeitet nun wie folgt.

Dem ersten Zähler 27 wird das 'normierte Taktsignal n. und dem zweiten Zähler 28 das Ausgangssignal η der Detektorschaltung laufend zugeführt. Bei Überlaufen des ersten Zählers- 27 gibt dieser über die Leitung 3o ein Rückstellsignal ab, welches don zweiten Zähler 28 auf Null und die beiden bistabilen Kippschaltungen 31» 32 in ihren Ruhestand (Q-Zustand) setzt, wobei die Torschaltung 39 von der ersten bistabilen Kippschaltung 31 ein Öffnungssignal erhält. Mit dem darauffolgenden Impuls von n. beginnt für beide. Zähler 27, 28 die Zählung von neuem.

JeÄiachdom nun wie hoch Utnj die Anzahl clfir eros LomsuiiWirfcsa

- Ll -

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impulse im Verhältnis zur Anzahl der ausgelösten Bearbeitungfiimpulse ist, können sich drei prinzipiell verschiedene Signalsabläufe in der Schaltung nach Fig. k ergeben.

Istjiieser genannte Bruchteil (l- Λ) z.B. kleiner als 17 % so erreicht der Zählerstand des ersten Zählers 27 den Zählerstand N. - 3, bevor im zweiten Zähler 28 der Zählerstand 0,17. N₊. erreicht wird. Bei Erreichen dieses Zählerstandes N. - 3 wird über den Ausgang 37 des Zählers 27 über die vorbereitete Torschaltung 39 an die erste monostabilen Kippschaltung ko ein Signal abgegeben, welche letztere in ihren Ausnahmezustand überführt, während—dessen sie über den Ausgang ^l der Schaltung ein Stellsignal U _o zwecks einer Verkürzung der Impulspausendauor des Impulsgenerators abgibt. Kurz danach erreicht der erste Zähler 27 seinen Überlauf, wodurch der Zyklus abgeschlossen und die Schaltung in ihren Ruhestand übergeführt wird.

Ist nun in einem anderen zweiten Fall der genannte Bruchteil größer oder gleich 17 # jedoch kleiner als 22 #, erreicht

der zweite Zähler 28 einen Zählerstand von N. . o,17i bevor noch

der erste Zähler 27 einen Zählerstand von N^ - 3 erreichen kann, und gibt dabei über die Leitung 35 an die erste bistabile Kippschaltung 31 einen Setzimpuls ab, welcher diese in ihren Q-Zustand überiührt, wodurch das Öffnungssignal für die Torschaltung 39 verschwindet und diese gesperrt wird, derart daß ein danach am Ausgang 37 des ersten Zählers 27 abgegebenes Signal unwirksam bleibt. Der kurz danach eintretende Überlauf des ersten Zählers 27 bewirkt die Rückstellung der Schaltung in ihren Ruhestand, ohne daß während dieses Zählzyklus an die Stelleinrichtung ein Stellsignal abgegeben wurde.

In einem dritten Fall erreicht der zweite Zähler 28 nacheinander Zählerstände von 0,17. N. und o,22. N. bevor der erste Zähler einen Zählerstand von N. - 3 erreichen kann. Dadurch wird bei Auftreten eines signals am Ausgang 33 des zweiten Zählers 28. zunächst -wie im oben beschriebenen zweiten Fall- das Öffnungs·- '-signal der Torschaltung 39 aufgehoben. Danach wird bei Auftreten

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Γ eines Signals am Ausgang 34 dieses zweiten Zählers 28 über die Leitung 36 die zweite bistabile Kippschaltung 32 in ihren Q-Zustand übergeführt, die dann über ihren Q-Ausgang über die Leitung 44 an die zweite monostabile Kippschaltung k"} ein Signal abgibt, welches letztere in ihren Ausnahmezustand über-· • führt. Während dieses Ausnahmezustandes gibt diese zweite monostabile Kippschaltung '43 über ihren Ausgang 42 an die stellschal tung im Impulsgenerator ein Stellsignal U -, zwecks einer Verlängerung der Impulspausendauer ab. Das danach bei Erreichen des Zählerstandes N. - 3 des ersten Zählers 27 an dessen Ausgang 37 abgegebene Signal bleibt -da die Torschaltung 31 wie im ersten Fall vorher gcspex-rt wurde- unwirksam, wonach der kurz darauf erfolgende Überlauf des ersjten Zählers 27 die Schaltung zur Vorbereitung des nächsten Zählerzyklus in den Ruhestand überführt.

Die von der digitalen Vergleicherschaltung (Fig. 4)über ihre Ausgänge 4l, 42 abgegebenen Stel3.signale U_n, U._o steuern in der Stellvorrichtung z.B. einen Schrittmotor, der seinerseits elektrische Schaltelemente, die die Pausendauer t der Bearbeitungsimpulse bestimmen, umschaltet.

Eine vorteilhafte analog arbeitende Vergleicherschaltung sei nun anhand von Fig. 5 beschrieben, die -ähnlich wie die digitale Vergleicherschaltung nach Fig. 4- geeignet ist, Stell signale U ,, XJ ο an einen Schrittmotor in der Stellvorrichtung abzugeben.

Die Vergleicherschaltung hat zwei Eingänge 4.5 und 46, denen das Ausgangssignal η bzw. das normierte Taktsignal n. zugeführt werden soll» Der erste Eingang 45 ist über ein erstes RC-Glied 47 an den ersten Eingang 48 eines als Differenzverstärker wirkenden Operationsverstärker 49 und der zweite Eingang 46 der Vergleicherschaltung über einen Spannungsteiler 5o und ein zweites RC-Glied 51 an den zweiten Eingang 52 des Operationsverstärkers 49 geschaltet. Der Ausgang 53 dos Oj.'orati onsverstärkera 49 ist einerseits mit der Auswerteschaltung (54,55) für das erste Stellsignal U- verbunden und, andererseits, über die

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Spannungsumkehrschaltung bestehend aus einer Entkopplungsdiode 56, einer Inverßionsschaltung 57» einem Invertierenden Pegelumsetzer 58 und einer Inversionsschaltung 59 mit der Auswerteschaltung (60, 6l) für das zweite Stellsignal U „. Diese Auswerteschaltungen sowie die Inversionsschaltungen 57 und 59 sind aus NAND-Gattern einer sogenannten Zenerdiodenlogik aufgebaut und weisen z.B. bei einer Arbeitsspannung von 12 V eine Ansprechspaiiftung von 5 V auf. Die Auswerteschaltungen bestehen dabei jeweils aus einem als Eingagnstorschaltung dienenden ersten NAND-Gatter 5^» 60 und einem nachgeschalteten als Inverterschaltung wirkenden zweiten NAND-Gatter 55,61, deren Ausgänge 62, die Ausgänge der Vergleicherschaltung bilden. Die als Torschaltungen wirkenden NAND-Gatter 5'·» 60 haben jeweils noch einen zweiten Eingang 6k, 651 dem über die Leitung 66 Abfrageimpulae zugeführt werden können, deren Frequenz und Dauer den Betriebsbedingungen des Schrittmotors in der Stellvorrichtung angepaßt sind.

Die beschriebene Vergleicherschaltung arbeitet nun wie folgt. Von dem über den Eingang k$ zugeführten Ausgangssignal η der Detektorschaltung wird durch das als Integratorschaltung wirkende RC-Glied ^7 eine Spannung abge3eitet, die der Anzahl der Signal impulse von η -also der Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse- pro Zeiteinheit proportional ist. Da am Eingang k6 das normierte Taktsignal η zugeführt wird, kann am Spannungsteiler ein durch die Stellung seines Abgriffes vorgegebener Bruchteil (1-/1 )-n, des signals n, abgegriffen werden, von dem durch das als Integratorschaltung wirkende RC-Glied 51 seinerseits eine Spannung abgeleitet wird, die mit gleichem Proportionalitätsfaktor proportional einem durch den Paktor (l~A ) vorgegebenen Bruchteil der Anzahl ausgelöster Bearbeitungsimpulse pro Zeiteinheit ist.

Diese beiden über die RC-Glieder h7 , 5Ι abgeleiteten Signale wei'den den Eingängeη ha und 52 dos Operationsverstärkers h$ zugeführt, an dessen Ausgang 53 ein positives bzw. negatives

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Signal auftritt, je nachdem die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse einen durch den Paktor (l-/\.) vorgegebenen Bruchteil der Anzahl im gleichen Zeitraum ausgelösten Bearbeitungsinipulse übersteigt oder unter diesen absinkt.

das Ausgangs signal des Operationsverstärkers 4°· zwischen -5V und +5V liegt, spricht keines der dem Ausgang 53 des Operationsverstärkers k9 nachgeschalteten NAND-Gatter %h und 57 anund es wird von den Auswertschaltungen kein Stellsignal weitergeleitet. Übersteigt dieses Ausgangssignal den Wert +5V, so \iird das als Torschaltung wirkende NAND-Gatter $k vorbereitet. Ab dem nächsten der darauffolgenden über die Leitung

* 66 periodisch zugeführten Abfrageimpulse treten dann am Ausgang des NAND-Gatters 5^ logische O-Signale auf, die durch Inversion im NAND-Gatter 55 an dessen Ausgang 62 logische !-Signale erzeugen, welche ihrerseits als erstes Stellsignal U .. dem Schrittmotor in der Stellvorrichtung im Sinne einer-Vergrößerung der Impulspausendauer t zugeführt werden.

Ist nun das Ausgangssignal des" Operationsverstärkers k^ negativ und sinkt es unter den Wert -5V, wird über die Entkopplungsdiode 56 das NAND-Gatter 57 der Spannungsumkehrschaltung zum Ansprechen gebracht, welch.03 dabei die Verstärkerkette 58, 59 derart aussteuert, daß am Ausgang des NAND-Gatters 59 eine Signalspannung von mehr als +5V anliegt, welche dann das als

* Torschaltung wirkende NAND-Gatter 60 vorbereitet. Ab dein nächsten der darauffolgenden Abfrageimpulsβ werden -analog wie bei der ersten Auswerteschaltung- am Ausgang 63 des NAND-Gatters 6l logische !-Signale erzeugt, welche als zweites Stellsignal U _o der Stellvorrichtung im Sinne einer Verkleinerung der Impulspausendauer t zugeführt werden.

Steht eine Stellvorrichtung zur Verfüg^^ng, bei der allein durch Zufuhr eines positiven oder negativen Signals die Bearbeitungsinipuls-Pausendauer¹ t im Sinne ihrer Vergrößerung bzw. Verkleinerung veratolit wird, kann vorteilhaft eine vereinfachte analoge Vergleicherschalfcung gemäß Fig. 6 verwendet i.'&rdoti. Diese Vergleicherschaltung weist zwei Eingänge 67 und 6b au..', .

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denen das Ausgangssignal η der Detektorschaltung bzw. das normierte Taktsignal n. zugeführt werden. Dem ersten Eingang 67 ist ein inverter 6°·» d.h. ein Verstärker mit dem Verstärkerfaktor ν =-1 nachgeschaltet, während der zweite Eingang 6S -ähnlich wie bei der Schaltung geinäi3 Fig. 5- an einen Spannungsteiler 70 geschaltet ist. Der Ausgang 7I des Inverters 69 und der Abgriff des Spannungsteilers sind über Widerstände 72, 73 an den Eingang Jk eines Operationsverstärkers 75 gerührt, der mit Hilfe des Kondensators 76 als invertierender Integrator geschaltet ist und dessen Atisgang 77 den Ausgang der Vergleicherschaltung bildet.

Diese Schaltung funktioniert nun wie folgt. Das am Eingang 67 zugeführte signal η wird durch dem Inverter 69 in ein Signal vom Betrag -n übergeführt, welches mit dem am Abgriff des Spannungsteilcrs 7« auftretenden Signal vom Betrage (l-/t). n. durch die Wirkung der Widerstände "J2, 73 am Eingang "/k des Operationsverstärkers 75 zu einem Signal vom Betrage J fl~/\\ ⁿi " ^1} _ol

-JH »I kombiniert wird. Dieses Kombinationssignal wird durch

den Operationsverstärker 75 integriert, wobei an dessen Ausgang 77 dann ein .signal vom Betrage Null auf ti-itt, wenn die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse gleich ist einem durch (ΐ-λ) vorgegebenen Bruchteil der Anzahl der im gleichen Zeitraum ausgelösten Bearbeitungsimpulses· es weicht aber als positives oder negatives Signal von Null ab, wenn die Anzahl erosionsunwirksainer impulse größer oder kleiner als der genannte Bruchteil der Anzahl ausgelöster Impulse ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 75 stellt nun entsprechend seinem Vorzeichen das erste oder zweite Stellsignal dar, welches zum Zwecke einer Vergrößerung oder Verkleinerung der Bearbeitungsiiupuls-Pausendauer t direkt der Stellvorrichtung zugeführt werden kann.

Bei Bedarf kann das an 77 auftretende Stellsignal noch durch zwei fdf Zcnerdioden 7'¹ einen Unempfindlichkcj.töbureich erhalten, wio or ähnlich in Fig. 5 durch die Schwel!spannung der NAND-Gatter von ca. 5V gegeben 1st.

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Claims

2U8328

Patentansprüche

I)J Schaltungsanordnung an Funkenerosionsmaschinen, bei done,n zur Erzeugung· von Erosionsimpulsen eine Gl eichspannungsquelle in einein Impulsgenerator über einen von einem Taktgeber gesteuerten elektronischen Arbeitfischalter an den Bearbeitungsspalt gelegt wird, gekennzeichnet dux^ch eine von der Funkenspannung (U^), vom Funlfcenstrom (l.,) xind vorn Taktsignal gesteuerte Detektorschaltung (19) zur Erzeugung eines von den auf vorgegebene Art^erosionsunwirksamon Impulsen abhängigen Signals (n ), durch eine von diesem Signal (n ) und dem Taktsignal gesteuei^to Vergleicherschaltung (2o) zur Erzeugung eines ersten Stellsignals (U*), wenn die Anzahl (N ) dieser erosionstmwirk-sainen Impulse einen vorgegebenen Bruchteil (1-^₁) der Anzahl (N.) der im gleichen Zeitraum vom Taktgeber (2) axisgelösten Impulse übersteigt oder eines zweiten Stellsignals (υ <Λ , wenn die Anzahl (n ) dieser erosionsunwirksamen Impulse unter den gleichen oder

(de \'j einen vorgegebenen kleineren Bruchteil (1-/^₂)ViCuZaIiI (N.) der ausgelösten impulse sinktyund durch eine von diesen Stellsignalen gesteuerte Stellvorrichtung (24) /im Inrpulsgenerator (I)J zur Vergrößerung der Impijlspausendauer bei Anliegen des ersten Stellsignals (U,₁) und zur Verkleinerung der Inipulspausendauer bei Anliegen des zweiten stellsignals
2) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, P daß die Vergleicherschaltung (2o) bei Vertan der Anzahl (W_Q) der erosionsunwirksainen Impulse, bei denen kein Stellsignal (U , und U₃) abgegeben wird, ein erstes Korrektyrsignal (Uj-) für die Werkzeugvorschubregelung abgibt, wenn die Anzahl (N ) der erosionsunwirksatnen Impulse einen vorgegebenen Bruchteil (1-/{..,) der Anzahl (N. ) im gleichen Zeitraum von Taktgeber ausgelösten Impulsen übersteigt oder ein zweites Korrektursignal (ϋι,ο) » '»βηη die Anzahl (if ) der erosionsunwirksamen Impulse unter den gleichen odor einen vorgegebenen kleineren Bruchteil (l-P^/,) der Anzahl (N.) der ausgelösten Impulse sinkt.

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3) Schaltungsanordnung nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (19) versehen ist mit einer erston !formierschaltung (5) zur Abgabe eines normierten Pimkenspannungssignals (^up) ^^ei Überschreiten eines vorgegebenen Mindestvorgleichswertes durch die Funkenspannung (U^)> mit einer zweiten Normierschaltung (8) zur Erzeugung eines? normierten Funkenstromsignals (i~) bei Auftreten eines Funkenstromes (l.p) und mit einer Schaltung (15) zur logischen Verknüpfung eines vom Taktgeber abgeleiteten Signals, des normiox-ten. Funkenspannungssignals (u„) und des normierten Funkensbromsignals (i->) zur Erzeugung eines Ausgangssignaliinpulses immer dann, wenn ein erosionsunwirksatner Impuls auftritt.
k) Schaltiingsanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung zwei Eingangs-Zähler (27»28) aufweist, wobei dem ersten Zähler (27) eine vom Taktgeber (2) abgeleitete Signalimpulsreihe (n.) und dem zweiten Zähler die von der Detektorschaltung (19) gelieferte Signalimpulsreihe (n ) zugeführt wird, sowie eine Schaltung zum Prüfen des Zählerstandes des zweiten Zählers (28) bei.jedem Überlauf des ersten Zählers (27) und zur Abgabe des ersten Stellsignals (U₁) bei Überschreiten eines vorgegebenen Sollzählerstandes des zweiten Zählers (28) bzw. zur Abgabe des zweiten Stellsignals (u ₂) bei Überschreiten des gleichen, oder eines vorgegebenen kleineren Sollzählerstandes des zweiten Zählers (2o) *·.ι
5) Schaltungsanordnung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung zwei Integratorschaltungen (h7, 51) aufweist zur integration des von der Detektorschaltung (19) gelieferten Signals (n ) und eines vorgegebenen Bruchteils eines normierten Taktsignals (n.), sowie einen Operationsverstärker (^9) zur Bildung eines Differenzsignals aus den Ausgangsεignalen der Integratorschaltungen (^47» 51) und von diesem Operationsverstärker (^9) gesteuerte Auswerschaltungen zur Abgabe des ersten oder zweiten Stellsignals (υ , U ,,) wenn dieses Differenzsignal in negativer oder positiver

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Richtung einen Mindestvergleichswert überschreitet,
6) Schaltungsanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung einen integrierenden Operationsverstärker (75) aufweist, dessen Eingang (7^) ein Signal gleich der Differenz aus dem von der Detektorschaltung (^9) gelieferten Signal (n ) und einem vorgegebenen Bruchteil eines normierten Taktsignals (n.) zugeführt wird und dessen Ausgangssignal entsprechend seinem Vorzeichen das erste oder zweite Stellsignal (U ·, > U ' ₂) darstellt.

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