DE2333840C3

DE2333840C3 - Circuit arrangement for switching off an electrochemical metalworking machine in the event of a fault in the working gap

Info

Publication number: DE2333840C3
Application number: DE19732333840
Authority: DE
Inventors: Tamio Takawashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1972-07-05
Filing date: 1973-07-03
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE2333840A1; GB1415941A; IT990962B; CH588569A5; DE2333840B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Abschaltung einer elektrochemischen Metallbearbeitungsmaschine bei Störung des Arbeitsspaltes mit einem Prüfgerät zur Ermittlung eines dem Arbeitsspaltzustand entsprechenden Spannungswertes und zum Vergleich mit einer Referenzspannung, dessen Ausgangssignal einen parallel zum Arbeitsspalt liegenden Thyristorkurzschließer auf der Sekundärseite eines Abwärtstransformators für die Stromversorgung und einen Schutzschalter auf der Primärseite des Abwärtstransformators ansteuertThe invention relates to a circuit arrangement for switching off an electrochemical metalworking machine in the event of a fault in the working gap with a test device to determine the condition of the working gap corresponding voltage value and, for comparison with a reference voltage, its output signal a thyristor short-circuiter located parallel to the working gap on the secondary side of a step-down transformer for the power supply and a circuit breaker on the primary side of the step-down transformer drives

Bei einer solchen Schaltungs?jiordnung (»Siemens Zeitschrift« 42 (3), 190-193 (1968)) zeigt der Thyristorkurzschließer nach der Zündung noch einen erheblichen Spannungsabfall, so daß noch ein beträchtlicher Strom über den Arbeitsspalt fließt, ehe der Schutzschalter ausgeschaltet wird. Man hat daher versucht diesen Reststrom durch einen zum ThyristorkurzschließerWith such a circuit arrangement (»Siemens Journal “42 (3), 190-193 (1968)) shows the thyristor short-circuiter after ignition there is still a considerable voltage drop, so that there is still a considerable current flows across the working gap before the circuit breaker is switched off. One has therefore tried this Residual current through a short circuiter to the thyristor

ίο parallel geschalteten, mechanischen Schalter zu beseitigen (DE-OS 15 65 262; DE-OS 18 16 865; CH-PS 4 52 741). Die Betätigung des mechanischen Schalters erforderte mehrere 10 U5, so daß während dieser Zeitspanne der Arbeitsspalt immer noch durch den Reststrom aufgrund des Spannungsabfalls am Thyristorkurzschließer in unerwünschter Weise belastet wird. ίο Eliminate mechanical switches connected in parallel (DE-OS 15 65 262; DE-OS 18 16 865; CH-PS 4 52 741). The operation of the mechanical switch required several 10 U5, so that during this Period of time the working gap is still loaded in an undesirable manner by the residual current due to the voltage drop on the thyristor short-circuiter.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Gesamtstrombeaufschlagung des Arbeitsspaltes nach Ermittlung eines Störzustands und Erzeugung eines Abschaltsignals erheblich herabgesetzt ist.It is therefore the object of the present invention to provide a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning create, in which the total current application of the working gap after determining a fault condition and Generation of a shutdown signal is significantly reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß parallel zur Primärseite des Abwärtstransformators ein Doppelweggleichrichter liegt, dessen Gleichspannungsausgang durch einen von dem Prüfgerät angesteuerten Kurzschlußthyristor überbrückt ist.According to the invention, this object is achieved in that it is parallel to the primary side of the step-down transformer a full-wave rectifier is located, the DC voltage output of which is controlled by one of the test equipment Short-circuit thyristor is bridged.

Die Zündung des primärseitigen Kurzschlußthyristors erfolgt etwa gleichzeitig mit der Zündung des sekundärseitigen Thyristorkurzschließers und nur wenige \is nach Erzeugung des Abschaltsignals. Danach fällt zwar noch eine erhebliche Spannung am primärseitigen Kurzschlußthyristor ab. Diese wird jedoch durch den Transformator heruntertransformiert, so daß die Spannungsbeaufschlagung des Arbeitsspaltes gering ist und mithin der Spaltstrom praktisch den Wert Null annimmt. Daher ist die über die Zeit integrierte Gesamtstrombeaufschlagung nach Erzeugung des Abschaltsignals erheblich herabgesetzt Die Stromkapazitat des Kurzschlußthyristors kann aufgrund der Strombegrenzungswirkung der Drossel gering sein. Es ist daher möglich, den Strom nur mit einem Kurzschlußthyristor in Kombination mit einem Doppelweggleichrichter zu unterbrechen.The ignition of the primary-side short-circuit thyristor takes place approximately at the same time as the ignition of the secondary-side thyristor short-circuiter and only a few \ is after the switch-off signal has been generated. After that, a considerable voltage still drops across the primary-side short-circuit thyristor. However, this is stepped down by the transformer, so that the voltage applied to the working gap is low and consequently the gap current practically assumes the value zero. The total current application integrated over time is therefore considerably reduced after the switch-off signal has been generated. The current capacity of the short-circuit thyristor can be low due to the current-limiting effect of the choke. It is therefore possible to interrupt the current only with a short-circuit thyristor in combination with a full-wave rectifier.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigtIn the following the invention is explained in more detail with reference to drawings; it shows

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
F i g. 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Prüfgeräts der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1;F i g. 1 shows a first embodiment of the circuit arrangement according to the invention;
F i g. 2 shows a preferred embodiment of a test device of the circuit arrangement according to FIG. 1;

F i g. 3 bis 7 Wellenformen der Signale der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2;F i g. 3 to 7 waveforms of the signals of the circuit arrangement according to FIG. 2;

Fig.8 eine Detailschaltung zur Feststellung einer unnormalen Stromstärkesenkung; und8 shows a detailed circuit for detecting an abnormal decrease in current intensity; and

F i g. 9 bis 11 Wellenformen der Signale der Schaltung gemäß F i g. 8.F i g. 9 to 11 waveforms of the signals of the circuit according to FIG. 8th.

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einer Dreiphasenwechselstromquelle 1, einem Schutzschalter 2, einem Schalter 3, einer Sättigungsdrossel 4, einem Abwärtstransformator 5, einem mit der Sekundärwicklung des Transformators 5 verbundenen Gleichrichter 6, einer Elektrode 7, welche über einen Widerstand 8 mit dem negativen Pol des Gleichrichters 6 verbunden ist, ind einem Werkstück 9, welches mit dem positiven Pol des Gleichrichters 6 verbunden ist. Ein Prüfgerät 25 dient zur Ermittlung eines dem Arbeitsspaltzustand entsprechenden Spannungswertes. Bei Auftreten einesF i g. 1 shows a first embodiment of the circuit arrangement according to the invention with a three-phase alternating current source 1, a circuit breaker 2, a switch 3, a saturable reactor 4, a step-down transformer 5, one with the secondary winding of the transformer 5 connected rectifier 6, an electrode 7, which via a resistor 8 with the negative pole of the rectifier 6 is connected, in a workpiece 9, which is connected to the positive pole of the rectifier 6 is connected. A test device 25 is used to determine the state of the working gap corresponding voltage value. When a

unnormalen Spaltzustandes (ζ. Β. Funkenbildung oder starke Stromschwächung) wird der Schutzschalter 2 vom Prüfgerät 25 über Leitungen 12' und 33 ausgeschaltet Ferner ist ein mit einem Kurzschlußthyristor 35 Oberbrückter Doppelweggleichrichter 34 paral-IeI zur Primärseite des Transformatorf 5 geschaltet Bei Auftreten eines unnormalen Spaltzustandes zündet das Prüfgerät den Kurzschlußthyristor 35 über eine Signalleitung 36. Hierdurch wird die Primärseite des Transformators 5 kurzgeschlossen.abnormal gap condition (ζ. Β. sparking or strong current weakening) the circuit breaker 2 from the test device 25 via lines 12 'and 33 Also switched off is a short circuit thyristor 35 Full-wave rectifier overridden 34 paral-IeI connected to the primary side of the transformerf 5 If an abnormal gap condition occurs, the will ignite Tester the short-circuit thyristor 35 via a signal line 36. This is the primary side of the Transformer 5 short-circuited.

Eine Reihenschaltung aus einem Thyristorkurzschließer 28 und einem über eine Leitung 39 durch einen Aufladungsstromkreis 38 aufladbaren Kondensator 37 liegt parallel zum Arbeitsspalt Bei Auftreten eines unnormalen Spaltzustandes wird der Thyristorkurzschließer 28 über eine Signalleitung 30 gezündet. Hierdurch wird der Arbeitsspalt kurzgeschlossen und eine Verzögerung der Unterbrechung des Arbeitsstromes aufgrund der Induktivität des Transformators 5 wird vermieden.A series connection of a thyristor short-circuiter 28 and one via a line 39 through a Charging circuit 38 chargeable capacitor 37 is parallel to the working gap In the abnormal gap state, the thyristor short-circuiter 28 is triggered via a signal line 30. This short-circuits the working gap and delays the interruption of the working current due to the inductance of the transformer 5 is avoided.

Bei Feststeilung eines unnormalen Spaltzustandes wird die Stromquelle äußerst rasch und sicher abgeschaltet Ein Kurzschluß zwischen der Sättigungsdrossel und dem Abwärtstransformator wird durch den Kurzschlußthyristor 35 und den Doppelweggleichrichter 34 innerhalb weniger us erzwungen. Die Stromkapazität dieser Schaltungselemente kann aufgrund der Strombegrenzung durch die Drossel 4 recht klein gehalten werden. Die Spannung, welche dem Spannungsabfall des Thyristors 35 in Durchlaßrichtung entspricht, fällt am Abwärtstransformator 5 ab. Hierdurch wird der Arbeitsspalt nur mit einer geringen Spannung beaufschlagt, so daß praktisch kein Strom mehr über den Arbeitsspalt fließtIf an abnormal gap condition is established, the power source becomes extremely quick and safe switched off A short circuit between the saturable reactor and the step-down transformer is caused by the Short-circuit thyristor 35 and the full wave rectifier 34 forced within a few us. The current capacity these circuit elements can be quite small due to the current limitation by the choke 4 being held. The voltage which the voltage drop of the thyristor 35 in the forward direction corresponds to, drops at step-down transformer 5. As a result, the working gap is only small Voltage is applied so that practically no more current flows through the working gap

Im folgenden soll anhand der F i g. 2 eine bevorzugte Ausführungsform des Prüfgeräts 25 beschrieben werden. Die Arbeitsspannungsquelle ist allgemein mit 40, der Arbeitsspalt zwischen Elektrode und Werkstück mit 41 bezeichnet Ein Widerstand 42 dient zur Umwandlung des Arbeitsstroms in ein Spannungssignal. Die Arbeitsspannung wird direkt am Arbeitsspalt festgestellt. Das Prüfgerät 25 umfaßt einen Referenzimpulsgenerator 43, dessen Ausgangsimpulse mit einer Frequenz von mehreren KHz bis mehreren MHz Tast- und Halteschaltungen 44, 45 für die Arbeitsspannung und den Arbeitsstrom zugeführt werden. Eine Subtrahierschaltung 46 bildet eine Differenzspannung durch Subtraktion der Arbeitsspannung von der Ausgangsspannung der Tast-und Halteschaltung 44. Eine Subtrahierschaltung 47 bildet eine Differenzspannung durch Subtraktion der Spannung, welche am Widerstand 42 abgegriffen wird, von der Ausgangsspannung der Tast- und Halteschaltung 45. Pegelvergleichsschaltungen 48, 49 dienen zum Vergleich der Differenzausgangsspannungen der Subtrahierschaltungen 46, 47 mit einer vorbestimmten Bezugsspannung. Eine Logikschaltung 50 erzeugt ein Prüfsignal aus den Ausgangssignalen der Pegelvergleichsschaltungen 48, 49. Dieses Prüfsignal zeigt eine Funkenbildung an. Ein Referenzimpulsgenerator 51 führt einer Tast- und Halteschaltung 52 für den Arbeitsstrom Referenzimpulse zu. Eine Subtrahierschaltung 53 bildet eine Differenzspannung durch Subtraktion der am Widerstand 42 abgegriffenen Spannung von der Ausgangsspannung der Tast- und Halteschaltung 52. Eine Pegelvergleichsschaltung 54 dient zum Vergleich der Differenzspannung mit einer vorbestimmten Referenzspannung. Durch diese Schaltung werden unnormale Stromstärkesenküngen festgestellt In the following, with reference to FIG. 2, a preferred embodiment of the test device 25 will be described. The working voltage source is generally with 40, the working gap between electrode and workpiece with 41 denotes a resistor 42 is used to convert the operating current into a voltage signal. the Working voltage is determined directly at the working gap. The test device 25 comprises a reference pulse generator 43, the output pulses of which with a frequency of several KHz to several MHz key and holding circuits 44, 45 for the working voltage and the working current are supplied. A subtracting circuit 46 forms a differential voltage by subtracting the working voltage from the output voltage of the sample and hold circuit 44. A subtracting circuit 47 forms a differential voltage by subtracting the voltage, which is tapped at resistor 42, from the output voltage the sample and hold circuit 45. Level comparison circuits 48, 49 are used to compare the differential output voltages of the subtracting circuits 46, 47 with a predetermined reference voltage. A logic circuit 50 generates a test signal from the output signals of the level comparison circuits 48, 49. This Test signal indicates spark formation. A reference pulse generator 51 leads a key and hold circuit 52 for the working current reference pulses to. A subtracting circuit 53 forms a differential voltage by subtracting the voltage tapped at resistor 42 from the output voltage of the key and Holding circuit 52. A level comparison circuit 54 is used to compare the differential voltage with a predetermined reference voltage. This circuit detects abnormal current drops

F i g. 3 zeigt die Wellenform der Arbeitsspannung am Arbeitsspalt Die Spannungsabschnitte 55 und 56 repräsentieren Spannungsabfälle durch überspringende Funken. F i g. 4 zeigt die Ausgangsspannung der Tast- und Halteschaltung 44. F i g. 5 zeigt die Wellenform der am Widerstand 42 abgegriffenen Spannung mit Spannungsspitzen 57,58, welche durch Funken hervorgerufen werden und den Spannungsminima 55 und 56 gemäß F i g. 3 entsprechen. F i g. 6 zeigt die Ausgangsspannung der Tast- und Halteschaltung 45. F i g. 7 zeigt die Ausgangssignale 59, 61 der Subtrahierschaltungen 46 bzw. 47. Diese Signale werden den Pegelvergleichsschaltungen 48 bzw. 49 zugeführt, in denen ein Vergleichspegel 60 zur Feststellung eines Spannungsabfalls bzw. ein Vergleichspegel 62 zur Feststellung eines Stromstärkeanstiegs vorgegeben sind. Wenn die Spannung 59 unter den Pegel 60 sinkt, so erzeugt die Pegelvergleichsschaltung 48 ein Signal. Wenn die Spannung 61 über den P?gel 62 steigt so erzeugt die Pegelvergleichsschaltung 49 ein Signal. Die Logikschaltung 50 hat die Funktion, das von außen kommende, regellose Rauschen von den Signalen zu trennen, welche auf die Funkenbildung zurückgehen. Sie erzeugt nur bei Funkenbildung ein Ausgangssignal 63.F i g. 3 shows the waveform of the working voltage at the working gap. The voltage sections 55 and 56 represent voltage drops due to jumping sparks. F i g. 4 shows the output voltage of the key and hold circuit 44. FIG. 5 shows the waveform of the voltage tapped at resistor 42 with Voltage peaks 57, 58, which are caused by sparks and the voltage minima 55 and 56 according to FIG. 3 correspond. F i g. 6 shows the output voltage of the sample and hold circuit 45. F i g. 7 shows the output signals 59, 61 of the subtracting circuits 46 and 47, respectively. These signals are the level comparison circuits 48 and 49 supplied, in which a comparison level 60 to determine a voltage drop or a comparison level 62 for determining an increase in current intensity are specified. When the tension 59 falls below the level 60, the level comparison circuit 48 generates a signal. If the If the voltage 61 rises above the level 62, the level comparison circuit 49 generates a signal. The logic circuit 50 has the function of separating the random noise coming from outside from the signals, which go back to sparking. It only generates an output signal 63 if there is a spark.

Zur Erhöhung der Arbeitsgenauigkeit wird oft unter einem hohen Gasdruck gearbeitet In diesem Fall liegen Bläschen im Elektrolyten vor und die Arbeitsspannung und der Arbeitsstrom ändern sich je nach der Menge der Bläschen. Unter diesen Bedingungen war es bisher schwierig, eine Änderung der Arbeitsspannung bzw. des Arbeitsstroms aufgrund eines Funkenüberschlags von der Änderung der Arbeitsspannung und des Arbeitsstroms aufgrund der Gasbläschen zu unterscheiden. Durch Verwendung der Tast- und Halteschaltungen in Verbindung mit der Logikschaltung ist es nunmehr möglich, einen geringen Anstieg der Arbeitsspannung und eine geringe Senkung des Arbeitsstroms aufgrund des Gases von einer geringen Senkung der Arbeitsspannung und einer geringen Zunahme des Arbeitsstroms durch Funkenbildung zu unterscheiden.To increase the working accuracy, work is often carried out under a high gas pressure. In this case, lie Bubbles in the electrolyte before and the working voltage and the working current change depending on the amount of Vesicles. Under these conditions it was previously difficult to change the working voltage or the To distinguish the working current due to a sparkover from the change in the working voltage and the working current due to the gas bubbles. By using the sample and hold circuits in conjunction with the logic circuit, it is now possible due to a small increase in the working voltage and a small decrease in the working current of the gas from a small decrease in the working voltage and a small increase in the working current to be distinguished by sparking.

F i g. 8 zeigt den Schaltungsteil zur Feststellung einer unnormalen Stromstärkeänderung im Detail. Er umfaßt ein Glättungsfilter 64 zur Abtrennung hochfrequenter Komponenten des am Widerstand 4? abgegriffenen Spannungssignals. Ferner ist eine Arbeitsgeschwindigkeitsbezugszelle 66 vorgesehen. Der Arbeitsstrom ändert sich mit der Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit. Eine Änderung des Potentials der Bezugszelle 66 aufgrund einer manuellen Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit wird durch eine Differenzierschaltung 67 festgestellt. Auf deren Ausgangssignal spricht eine Einrichtung 68 an, weiche den Impulsgenerator 51 für eine bestimmte Zeitdauer außer Funktion setzt, bis der Arbeitsstrom wieder normalisiert ist.F i g. Fig. 8 shows the circuit part for detecting an abnormal change in current intensity in detail. He embraces a smoothing filter 64 for separating high-frequency components of the resistor 4? worn Voltage signal. An operating speed reference cell 66 is also provided. The work stream changes with the change in the working speed. A change in the potential of the reference cell 66 due to a manual change in the working speed, a differentiating circuit 67 established. To the output signal responds to a device 68, soft the pulse generator 51 for is inoperative for a certain period of time until the working current is normalized again.

F i g. 9 zeigt das Ausgangssignal des Glättungsfilter 64. Fig. 10 zeigt das Ausgangssignal der Tast- und Halteschaltung 52. F i g. 11 zeigt das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 53. Bei 69 liegt eine unnormale Stromstärkeabsenkung unter einen Pegel 70 vor. Dies führt zu einem Ausgangssignal 65 der Schaltung. Die Zei'spanne eines Tast- und Haltevorgangs kann mehrere Sekunden bis mehrere 10 Sekunden betragen. Mit dieser Einrichtung kann die Ausbildung einer Oxidmembran anhand eines langsamen Stromabfalls einwandfrei festgestellt werden.F i g. 9 shows the output of the smoothing filter 64. Fig. 10 shows the output of the sample and hold circuit 52. Fig. 11 shows the output signal of FIG Subtracting circuit 53. At 69 there is an abnormal decrease in the current intensity below a level 70. this leads to an output signal 65 of the circuit. The time span of a touch-and-hold process can several seconds to several tens of seconds. With this facility the training of a Oxide membrane can be properly determined by means of a slow current drop.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for switching off an electrochemical metalworking machine Stoning of the working gap with a test device to determine a working gap condition corresponding to Voltage value and, for comparison with a reference voltage, its output signal a thyristor short-circuiter located parallel to the working gap on the secondary side of a step-down transformer for the power supply and a circuit breaker on the primary side of the step-down transformer controls, characterized in that parallel to the primary side of the Step-down transformer (5) is a full-wave rectifier (34) whose DC voltage output is bridged by a short-circuit thyristor (35) controlled by the test device (25).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a series circuit consists of the secondary thyristor short-circuiter (28) and one chargeable by a charging circuit (38) Capacitor (37) is connected in parallel to the working gap

3. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the primary-side short-circuit thyristor (35) via the double-voltage rectifier (34) at the output of a Control throttle (4) is connected.

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Test device (25) for determining spark formation each have a key and hold circuit (44 or 45) for the Includes working gap voltage and for a voltage derived from the working amperage, the The output and input signal are each pending at a subtracting circuit (46 or 47) that the Difference output signal of the subtraction circuits each to a level comparison circuit (48 or 49) is compared with a reference signal, and that the output signals of the level comparison circuits (48 and 49) control the short-circuit thyristor (35) via a logic circuit (50) (FIG. 2).

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Test device (25) also shows the voltage derived from the working current intensity via a smoothing filter (64) receiving sample and hold circuit (52), the output and input signal at a subtraction circuit (53) that the difference signal in a level comparison circuit (54) is compared with a current reduction reference signal, the output of which is a logic circuit is supplied (Fig. 8).