DE2148328B2 - Schaltungsanordnung an Funkenerosionsmaschinen - Google Patents
Schaltungsanordnung an FunkenerosionsmaschinenInfo
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- B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
- B23H7/14—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply
- B23H7/18—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply for maintaining or controlling the desired spacing between electrode and workpiece
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung an Funkenerosionsmaschinen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs.
An Funkenerosionsmaschinen, bei denen zur Erzeugung der Erosionsimpulse eine Gleichspannungsquelle
Ober von einem Taktgeber gesteuerte Schalter an den Arbeitsspalt der Maschine gelegt wird, ist es bekannt
(DE-OS 20 05 092), die Schalter in Abhängigkeit von der Qualität des Funkenübergangs am Arbeitsspalt derart
zu steuern, daß die Dauer der Pause zwischen zwei Erosionsimpulsen jeweils den Erfordernissen entsprechend
angepaßt wird. Normale Entladungen haben eine Verkürzung, abnormale Entladungen eine Vergrößerung
der Pausendauer zur Folge, wodurch eine Verbesserung der Bezrbeitungsqualität erzielbar ist.
Zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Bearbeitungsvorganges ist es bekannt (DE-PS 12 05 636), vor
der Erzeugung einer neuen Entladung am Arbeitsspalt jeweils den Zustand des Arbeitsspalts zu prüfen und den
Impuls erst dann auszulösen, wenn die Arbeitsbedingungen gut sind. Die Dauer der Pause zwischen zwei
Impulsen wird so unter speziellen Gesichtspunkten optimiert.
Ferner ist es bekannt (Zeitschrift »Industrie-Anzeiger«, 93. Jahrgang, Nr. 24 vom 19.03.71, Seite 499 bis
501), an Funkenerosionsmaschinen das Wirkverhältnis, d. h. das Verhältnis der Anzahl der erosionswirksamen
Impulse zur Gesamtanzahl der Impulse, laufend zu messen und in den Bearbeitungsvorgang der Maschine
im Sinne der Einhaltung eines angeslrebten Wirkverhältnisses
optimierend einzugreifen Diizu kann beispielsweise
die SoUwertspawmng des vorgesehenen
Vorschubreglers oder die Pausendauer zwischen benachtbarten ErasionsimpuJsen verstellt werden.
Die Erfindung gebt von einer Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruches näher bezeichneten Art aus, bei der also die Impulspaiuendauer zwischen zwei Erosionsimpulsen im Sinne der Erhöhung der Impulsfrequenz derart eingestellt wird, daß ein erfahrungsgemäß noch zulässiger Anteil von erosionsdnwirksamen Impulsen an der Gesamtzahl der ausgelösten Impulse trotz der im Bearbeitungsspalt sich unkontrolliert ändernden Bedingungen im Sinne der Optimierung des Bearbeitungsvorganges nicht überschritten wird, und bei der die Breite des Arbeitsspaltes, d.h. der
Die Erfindung gebt von einer Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruches näher bezeichneten Art aus, bei der also die Impulspaiuendauer zwischen zwei Erosionsimpulsen im Sinne der Erhöhung der Impulsfrequenz derart eingestellt wird, daß ein erfahrungsgemäß noch zulässiger Anteil von erosionsdnwirksamen Impulsen an der Gesamtzahl der ausgelösten Impulse trotz der im Bearbeitungsspalt sich unkontrolliert ändernden Bedingungen im Sinne der Optimierung des Bearbeitungsvorganges nicht überschritten wird, und bei der die Breite des Arbeitsspaltes, d.h. der
is Abstand zwischen dem Werkstück und der Werkzeugelektrode,
durch den vorgesehenen Vorschubregler derart geregelt ist, daß die Anzahl der erosionsunwirksamen
Impulse in Grenzen gehalten wird.
der die Energiezufuhr zum Arbeitsspalt in Abhängigkeit
von der Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse steuernde Regelkreis als auch der Regelkreis der
Vorschubregelung über den gemeinsamen Arbeitsspalt gekoppelt, wodurch unkontrollierbare Verhältnisse
entstehen können.
Die Erfindung befaßt sich daher mit der Aufgabe, die Verkuppelung der Regelkreise bei Schaltungsanordnungen
der im Oberbegriff näher bezeichneten Art zu kompensieren und schlägt daher erfindungsgemäß die
in im Kennzeichen des anliegenden Patentanspruchs
näher bezeichneten Maßnahmen vor.
Dadurch wird erreicht, daß die Impulsfolgefrequenz der Erosionsimpulse durch Veränderung der Impulspausendauer
so erhöht wird, daß ein erfahrungsgemäß noch
η zulässiger Anteil der erosionsunwirksamen Impulse an
der Gesamtzahl der ausgelösten Impulse nicht überschritten und z. B. bei einem Ansteigen der Anzahl der
erosionsunwirksamen Impulse zunächst der Schwellwert für die Abgabe des ersten KorreJctursignals für die
4<) Vorschubregelung überschritten und erst danach, wenn
diese den weiteren Anstieg der Anzahl der Fehlimpulse nicht verhindert, beim Überschreiten eines zweiten
höheren Schwellwerts das erste Steuersignal zum Zweck der Erhöhung der Impulspausendauer ausgelöst
wird. Analog dazu wird beim Absinken der Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse zunächst erst das zweite
Korrektursignal für die Vorschubregelung und danach das zweite Stellsignal zwecks Verkleinerung der
Impulspausendauerabgegeben.
Die Reihenfolge der Abgabe des Korrektursignals für die Vorschubregelung und das Stellsignal für die
Impulspausendauer kann auch umgekehrt werden. Um eine zusätzliche Verkopp'ung der Regelkreise zu
vermeiden ist es jedoch wichtig, daß nicht gleichzeitig ein Korrektursignal für die Vorschubregelung und ein
Stellsginal tür die Impulspausendauer abgegeben wird.
Die anliegenden Zeichnungen erläutern ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Fig.2a und 2b zeigen Einzelheiten der Anordnung
nach Fig. I:
Fig. 3 zeigt die Anordnung nach Fig. I als geschlossen« r Regelkreis;
h'> Fig. 4 zeigt eine in der Anordnung nach F i g. I
vorgesehene Vcrgleichcrschaltiing.
In Fig. I bezeichnet 1 einen Glck'hstromimpulsgenerator
liblicher Bauart, der eine GleichsnanniiUBsnudle
enthält. Diese ist Ober einen von einem Taktgeber 2
gesteuerten elektronischen Arbeitsschalter zwecks Erzeugung von Bearbeitungsimpufsen im Takte des
Taktgebers 2 über eine Leitung 3 an den Bearbeitungsspalt 4 der Maschine anlegbar, und die sich dabei am
Bearbeitungsspalt 4 einstellende Funkenspannung U1
wird einer Normierschaltung 5 zugeführt, während der
über den Bearbeitungsspalt fließende Funkenstrom /fin
der Meßeinrichtung 6 gemessen und das Meßsignal seinerseits über die Leitung 7 der Noranierscbaltung 8 to
zugeführt wird. Die Schaltung 8 gibt über die Leitung 9 ein normiertes Funkenstromsignal />ab.
In der Normierschaltung 5 wird die Funkenspannung Uf mit einem durch den Pfeil 10 angedeuteten
Mindestvergleichswert (z. B. 15 Volt) verglichen und es wird — beim Oberschreiten dieses Mindestvergleichswertes
durch die Funkenspannung Ur — über die Leitung ti ein normiertes Funkenspannungssignal Ur
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 14 abgegriffen werden kann.
Das normierte Taktsignal n» das normierte Funkenspannungssignal
Uf und das normierte Funkenstromsignal if werden einer Logikschaltung 15 zugeführt, deren »5
Ausgangssignal no 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 1 des Taktsignals) — also während der jo
Auslösungszeiten der Bearbeitungsimpulse — kein erosionswirksamer Impuls stattgefunden hat.
Wie leicht einzusehen ist, kann der logische Wert von
no durch die Verknüpfung
n„ = n,UN D ne =(7j, · nc) r>
dargestellt werden, wenn nc ein Signal ist, das den
logischen Wert 1 hat, wenn kein erosionswirksamer Impuls auftritt Dieses Signal nc kann durch Inversion
des Signals π erzeugt werden, welches den logischen -to
Wert 1 hat, wenn ein erosionswirksamer Impuls auftritt.
Dies ist aber, wie der Fachmann weiß, immer dann der Fall, wenn die Funkenspannung uf einen Mindestvergleichswert
(z. B. 15 Volt) überschreitet und gleichzeitig
ein Funkenstrom If fließt, d. h. also — wie aus der -h
beschriebenen Bildung der normieren Funkenspannung
Uf und des normierten Funkenstromes /> deutlich
wird — wenn Uf und if beide gleichzeitig den logischen
Wert 1 haben. Für ne besteht also die logische Verknüpfung -,n
He = (Uf ui)
Diese logischen Verknüpfungen können beispielsweise durch Logikschaltungen gemäß den F i g. 2a und 2b
realisiert werden. γ,
Die Normierschaltungen 5, 8 und 13 und die Logikschaltung 15 bilden zusammen funktionsmäßig
eine Detektorschaltung 19, die aus einem vom Taktgeber abgeleiteten Signal, dem Funkenspannungssignal
LVund dem Funkenstromsignal /^ ein Signal no mit mi
normierten Impulsen erzeugt, die immer dann auftreten,
wenn während der Auslösung eines Bearbeitungsimpulses kein crosionswirksamcr Impuls hervorgerufen wird.
Die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse des Signals /;„ soll vorgegebene Bruchteile der Λη/ahl der i>,
jeweils im gleichen Zeitraum ausgelösten Impulse (Anzahl der Jmpnl'-c des Signals n) nicht über- bzw.
unterschreiten,
Um diese Vorschrift zu erfüllen, weist die Schaltungsanordnung
eine VergleicherschaJtung 20 auf, dar
einerseits ein vom Taktgeber 2 über die Leitung 12, die
Normierschaltung 13 und die Leitung 14 abgeleitetes normiertes Taktsignal n,- und, andererseits das Ausgangssignal
no der Detektorschaltung 19 über die Leitung 21 zugeführt wird und welche über die Leitung
22 Stellsignale abgibt, wenn die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse kleiner oder größer ist als ein
vorgegebener Bruchteil oder vorgegebene Bruchteile (1 —λ) der Anzahl der im gleichen Zeitraum ausgelösten
Impulse (die Einstellbarkeit von (1 -A) ist durch den
Pfeil 23 angedeutet), wobei man unter A bekanntlich das sogenannte Wirkverhältnis, nämlich das Verhältnis der
Anzahl der erosionswirksamen zur Anzahl der ausgelösten Impulse versteht Diese Stellsignale werden der
Stellvorrichtung 24 im Impulsgenerator 1 zugeführt welche den Taktgeber 2 im Sinne einer Veränderung
der Impulspausendauer beeinflußt
Die beschriebene Schaltung bewirbt eine Regelung, deren zugehöriger Regelkreis in F i g. 3 dargestellt ist.
An der durch den Block 25 angedeuteten Erosionsanlage wird die Funkenspannung LV und der Funkenstrom h
ermittelt und der Detektorschaltung 19 zugeführt Aus Funkenstrom und Funkenspannung sowie dem bei 26
zugeführten Taktsignal wird das Ausgangssignal no der
Detektorschaltung 19 abgeleitet welches immer dann und nur dann einen normierten Signalimpuls führt, wenn
während der ausgelösten Bearbettungsimpulse kein erosionswirksamer Impuls auftritt Dieses Ausgangssignal
no der Detektorschaltung 19 sowie ein normiertes
Taktsignal n-, werden der Vergleicherschaltung 20
zugeführt welche ein erstes Stellsignal U, \ abgibt, wenn
die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse einen vorgegebenen Bruchteil (t —Ai) der im gleichen
Zeitraum vom Taktgeber ausgelösten Impulse übersteigt oder ein zweites Stellsignal US2 wenn die Anzahl
der erosionsunwirksamen Impulse unter einen kleineren Bruchteil (1 — A2) der Anzahl der ausgelösten Impulse
fällt Diese Stellsignale U5 \ oder U5 2 werden der durch
den Block 26 als Stellglied angedeuteten Stellvorrichtung zugeführt, welche die Impulspausendauer tp
zwischen den vom Impulsgenerator in der Erosionsanlage 25 abgegebenen Impulsen beeinflußt, und zwar im
Sinne ihrer Vergrößerung, wenn die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse zu groß ist und daher das
erste Stellsignal Us\ anliegt oder im Sinne der Verkleinerung der Impulspausendauer tp, wenn die
Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse unnötig klein wird und demzufolge also das zweite Stellsignal Lh2
anliegt.
Die Vergleicherschaltung erzeugt zusätzlich Korrektursignale ίΛι und 14 2 für die Vorschubregelung der
Wcrkzeugelektrode. Das Signal Uk 1 wird z. B. dann
abgegeben, wenn bei steigender Anzahl irosions>unwirksamer
Impulse diese einen Bruchteil ()—Aj) der Anzahl im gleichen Zeitraum ausgelösten Impulse
übersteigt, wobei (I —A3) kleiner als (1 -Ai) ist, und die
Anzahl der erosionr 'jnwirksamen Impulse den Bruchteil
(J-Ai) der Anzahl der ausgelösten Impulse, dessen Überschreitung zur Auslösimg des ersten Stellsignals
LJ, 1 führt, noch nicht erreicht hat, währerd das Signal Uk2 dann abgegeben wird, wenn bei fallender Anzahl
erosionsunwirksamer Impulse diese unter den gleichen oder einen kleineren Bruchteil (1—A4) der Anzahl im
gleichen Zeitraum ausgelösten Impulse fällt, wobei (I-A4) größer als (1-A2) ist, und die Anzahl der
erosionsunwirksamen Imnulse den Bruchteil (I ).■■) der
Anzahl der ausgelösten Impulse, dessen Unterschreiten
zur Auslösung des zweiten Stellsignals Uk2 führt, noch
nicht unterschritten hat.
Es wird so vermieden, daß gleichzeitig Stellsignale U,u Us2 für die Impulspausendauer bzw. Korrektursignale
Uk ι. Uki iw Beeinflussung der Vorschubregelung
der Werkzeugelektrode abgegeben werden, so daß es zu keiner Verkoppelung beider Regelkreise kommt.
Die Vergleichsschaltung nach Fig.4 weist einen
ersten Zähler 27 mit einer Zählerkapazität N, (z.B.= 10«) auf. Ihm wird das normierte Taktsignal η,
und gleichzeitig einem zweiten Zähler 28 das Ausgangssignal no der Detektorschaltung 19 laufend zugeführt.
Der Ausgang 29 des ersten Zählers 27, der beim Zählerstand N, ein Signal führt ist über die Leitung 30
einerseits mit den Rückstelleingängen R zweier bistabiler Kippschaltungen 31, 32 und andererseits mit
dem Rückstelleingang R des zweiten Zählers 28 verbunden. Der /weite Zähler 2R weist 7wpi Λικσαησρ
33 und 34 auf, die jeweils dann ein Signal führen, wenn er z. B. einen Zählerstand von 0.17 Λ/, bzw. 0,22 N1 aufweist
und welche über die Leitungen 35 und 36 jeweils mit den Setzeingängen 5 der einen bzw. der anderen bistabilen
Kippschaltung 31 bzw. 32 verbunden sind. Der erste Zähler 27 weist noch einen zweiten Ausgang 37 auf, der
bei einem etwas geringeren Zählerstand als N1, z. B.
einen Zählerstand von (N,-3) ein Signal führt
Der (^-Ausgang der einen bistabilen Kippschaltung
31 ist über die Leitung 38 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 40 nachgeschaltet deren Ausgang 41 den einen Ausgang dieser digitalen
Vergleicherschaltung bildet Der zweite Ausgang 42 der Schaltung wird durch den Ausgang einer zweiten
monostabilen Kippschaltung 43 gebildet deren Eingang über die Leitung 44 mit dem (^-Ausgang der zweiten
bistabilen Kippschaltung 32 verbunden ist
Diese Vergleicherschaltung arbeitet wie folgt: Dem Zähler 27 wird das normierte Taktsignal π, und dem
Zähler 28 das Ausgangssignal n,,der Detektorschaltung
19 laufend zugeführt Beim Oberlaufen des ersten Zählers 27 gibt dieser über die Leitung 30 ein
Rückstellsignal ab, welches den zweiten Zähler 28 auf Null und die beiden_bistabilen Kippschaltungen 31,32 in
ihren Ruhestand f<?-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.
Je nachdem nun wie hoch die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse im Verhältnis zur Anzahl der
ausgelösten Bearbeitungsimpulse ist können sich drei prinzipiell verschiedene Signalabläufe in der Schaltung
nach F i g. 4 ergeben.
Ist dieser genannte Bruchteil (1 -A) 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 Λ/,-3 wird über den Ausgang 37 des
Zählers 27 über die vorbereitete Torschaltung 39 an die ■>
erste monostabile Kippschaltung 40 ein Signal abgegeben, welches letztere in ihren Ausnahmezustand
überführt, währenddessen sie über den Ausgang 41 der Schaltung ein Stellsignal U,2 zwecks einer Verkürzung
der Impulspausendauer des Impulsgenerators abgibt.
ι» 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 (1 -λ) größer oder gleich 17% jedoch kleiner
ι ί als 22%, erreicht der zweite Zähler 28 einen Zählerstand
von N, ■ 0,17, bevor noch der erste Zähler 27 einen
Zählerstand von Λ/,-3 erreichen kann, und gibt dabei über die Leitung 35 an die erste bistabile Kippschaltung
31 £!Γ5£Π S£!2iniu!s sb jh *4;A«a ;„ :l-»·,
(^-Zustand überführt wodurch das Öffnungssignal für
die Torschaltung 39 verschwindet und diese gesperrt wird, derart daß ein danach am Ausgang 37 des ersten
Zählen 27 abgegebenes Signal unwirksam bleibt Der kurz danach eintretende Oberlauf des ersten Zählers 27
bewirkt die Rückstellung der Schaltung in ihren Ruhestand, ohne daß während dieses Zählerzyklus an
die Stelleinrichtung ein Stellsignal abgegeben wurde.
In eirfcm dritten Fall erreicht der zweite Zähler 28
nacheinander Zählerstände von 0,17. N, und 0,22 · N,
bevor der erste Zähler 27 einen Zählerstand von Λ/,-3 erreichen kann. Dadurch wird bei Auftreten eines
Signals am Ausgang 33 des zweiten Zählers 28 zunächst — wie im oben beschriebenen zweiten Fall — das
Öffnungssignal der Torschaltung 39 aufgehoben. Danach wird bei Auftreten 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 43 ein Signal abgibt welches letztere in ihren Ausnahmezustand
überführt Während dieses Ausnahmezustandes gibt diese zweite monostabile Kippschaltung 43 über
ihren Ausgang 42 an die Stellschaltung 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 gesperrt
wurde — unwirksam, wonach der kurz darauf erfolgende Überlauf des ersten Zählers 27 die Schaltung
zur Vorbereitung des nächsten Zählerzyklus in Jen Ruhestand überführt
Die von der digitalen Vergleicherschaltung (Fig.4)
über ihre Ausgänge 41, 42 abgegebenen Stellsignale u,\, Us2 steuern in der Stellvorrichtung z.B. einen
Schrittmotor, der seinerseits elektrische Schaltelemente, die die Pausendauer tp der Bearbeitungsimpulse
bestimmen, umschaltet
Claims (1)
- Patentanspruch;Schaltungsanordnung an Funkenerosionsroascninen mit a) einem von einem Taktgeber gesteuerten Gleichstromimpulsgenerator zur Erzeugung der Erosionsimpulse, b) einem die Lage einer verstellbaren Bearbeitungselektrode regelnden Vorschubregler, c) einer Stellvorrichtung zur Veränderung der Impulspause zwischen zwei Erosionsimpulsen, d) einer von der Funkenspannung, dem Funkenstrom und dem Taktgeber gesteuerten Detektorschaltung zur Erzeugung eines das Auftreten erosionsunwirksamer Impulse anzeigenden Steuersignals und e) einer die Stellvorrichtung steuernden, vom Taktgeber und der Detektorschaltung gesteuerten Vergleicherschaltung, die ein erstes Stellsignal zur Vergrößerung und ein zweites Stellsignal zur Verkleinerung der Impulspausendauer erzeugt, wenn die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse größer als«eu erster vorgegebener bzw. kleiner als ein zweiter kleinerer vorgegebener Bruchteil der Anzahl der im gleichen Zeitraum vom Taktgeber ausgelösten Impulse ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung (20) außerdem ein erstes und ein zweites Korrektursignal für die Vorschubregelung abgiot, wenn die Anzahl der erosionsunwirksamen Impulse zwischen dem genannten ersten und zweiten Bruchteil, jedoch oberhalb eines dritten bzw. unterhalb desselben oder eines vierten kleineren Bruchteils der Anzahl der im gleichen Zeitraum vom Taktgeber ausgelösten Impulse liegt
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Family
ID=5820764
Family Applications (1)
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