DE2338511A1 - Stromversorgungsanordnung fuer eine elektrolytische schleifeinrichtung - Google Patents

Description

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81-21.177p 30. 7. 1973

HITACHI SEIKO LTD., Tokio (Japan)

Stromversorgungsanordnung für eine elektrolytische Schleifeinrichtung

D ie Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungsanordnung für eine elektrolytische Schleifeinrichtung.

In einer der bislang erwogenen Stromversorgungsanordnungen für eine elektrolytische Schleifeinrichtung wird eine Drehstrom-Wechselspannung oder eine Einphasen-Vechselspannung durch eine Diode zweiweggleichgerichtet, damit man eine Betriebsspannung mit welligem Signalverlauf erhält. Mit einer derartigen welligen Spannung aus der

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Stromversorgungsanordnung der beschriebenen Art ist eine Änderung des Stromes verbunden, der zwischen einer Elektrode und einem Werkstück fließt, wobei eine Änderung im Bereich des geschliffen werdenden Werkstückes auftritt, d. h. desjenigen Bereichs des Werkstückes, der der Elektrode während des Schleifbetriebs gegenüberliegt, wodurch sich die mittlere an die Elektrode und das Werkstück angelegte Spannung ändert. Die Änderung der mittleren Spannung zwischen der Elektrode und dem Werkstück ist unerwünscht, weil sich dadurch die Schleifgenauigkeit extrem verschlechtert.

Eine weitere Art einer bislang erörterten Stromversorgungsanordnung verwendet eine Spannung, die durch Gleichrichtung einer Wechselspannung in einem gesteuerten Gleichrichter, z. B. in einem gesteuerten Siliziumgleichrichter, gewonnen wird. In der Stromversörgungsanordnung der letztgenannten Art wird der Zündwinkel des gesteuerten Gleichrichters als Antwort auf Änderungen des zwischen einer Elektrode und einem Werkstück fließenden Stromes variiert', so daß die mittlere Spannung zwischen der Elektrode und dem Werkstück nicht schwanken kann. Jedoch wird in einer derartigen Stromversorgungsanordnung im allgemeinen ein höherer Spannungsspitzenwert verwendet, so daß bei Änderung der mittleren Spannung zwischen der Elektrode und dem Werkstück infolge von Änderungen des Stromes, der zwischen der Elektrode und dem Werkstück fließt, der Zündwinkel des gesteuerten Gleichrichters nur im Bereich von 60 - 120 gesteuert werden kann, damit unerwünschte Schwankungen der mittleren Spannung beseitigt werden. Auf diese Weise besteht die Gefahr, daß zwischen der Elektrode und dem Werkstück eine Funkenentladung über ein schlamm artiges Medium auf-

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tritt, das durch eine Materialabtragung vom Werkstück erzeugt wird, wodurch das Werkstück übermäßig stark und mehr als erforderlich geschliffen wird, was sich in einer sehr starken Verringerung der Schleifgenauigke it ausdrückt.

Daraus kann entnommen werden, daß die elektrolytischen Schleifeinrichtungen bei Verwendung derartiger früherer Stromversorgungsanordnungen insofern mangelhaft sind, als die Schleifgenauigkeit durch den Signal verlauf der Betriebsspannung ungünstig beeinflußt wird. Die Schleifgenauigkeit und die Rauhigkeit der geschliffen werdenden Oberfläche liegen in der Größenordnung von ±0,02 bis +0,04 mm und bestenfalls bei 4 bis 5 um, sogar dann, wenn andere Schleifbedingungen geändert werden, z. B. die Elektrolyt-Zusammensetzung, die Temperatur und die Drehzahl der Schleifscheibe.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte Stromversorgungsanordnung für eine elektrolytische Schleifeinrichtung vorzusehen, in der der Spitzenwert der an eine Elektrode und an ein Werkstück angelegten Betriebsspannung auf einem vorbestimmten konstanten Pegel gehalten wird, wobei die Betriebsspannung als Signalverlauf Einphasen-Halbwellen oder dazu kürzere Wellen verwendet, damit die Schleifgenauigkeit auf dem Werkstück verbessert wird.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe eine Stromversorgungsanordnung für eine elektrolytische Schleifeinrichtung vorgesehen, die enthält eine Stromversorgungs-Schaltung, einen Phasenzahlreduzierer zur Umsetzung des Ausgangssignals der Stromversorgungs-

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schaltung in einen Signalverlauf mit Einphasen-Halbwellen oder mit dazu kürzeren Wellen, und eine Betriebsspannungs-Regelschaltung zur Regelung des Spitzenwertes des Ausgangssignals der Stromversorgungsanordnung auf einen vorbestimmten Pegel.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung, und

Fig. 2 und 3 Impulse, die an verschiedenen Punkten der Stromversorgung sanordnung nach Fig. 1 auftreten.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich eine Stromversorgungsschaltung 1, die enthält einen Gleitregler 3, der einen Impulsmotor 3 a zur Primär-Transformation einer Wechselspannung besitzt, die in Eingänge 2 eingespeist wird und eine technische Frequenz besitzt, einen Transformator 4 zur Transformation des Ausgangssignals des Gleitreglers 3 in eine Betriebsspannung, zwei Gleichrichter 5 und 6 mit zugehörigen Torklemmen 5 a und 6 a, sowie eine künstliche Last 7. Das Ausgangs signal der Stromversorgungsschaltung 1 erscheint an Ausgängen 8.

Ein Phasenreduzierer 10 enthält einen Impulsumsetzer 11 zur Umsetzung des Wechselstrom-Eingangssignals in eine Impulsreihe,

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einen Impulsformer zur Umformung des Wechselstrom-Eingangssignals in ein Rechtecksignal, einen Inverter 13 zur Invertierung des Ausgangssignals des Impulsformers 12, ein UND-Gatter 14, das an die Ausgänge des Impulsumsetzers 11 und des Impulsformers 12 angeschlossen ist, ein weiteres UND-Gatter 15, das an die Ausgänge des Impulsumsetzers 11 und des Inverters. 13 angeschlossen ist, zwei 1 :n-Impulsteiler 16 und 17 zur Teilung der Anzahl der an den UND-Gattern 14 und 15 erscheinenden Impulse in den η-ten Teil der ursprünglichen Anzahl, und zwei Impulsverstärker 18 und 19 zur Verstärkung der Impuls-Ausgangssignale der l:n-Impulsteiler 16 und 17 und zur Einspeisung derselben in Form von Torsignalen an die Torklemmen 5 a und 6 a der Gleichrichter 5 und 6.

Eine Betriebsspannungs-Regelschaltung 20 enthält einen Widerstand 21 zur Ableitung einer Führungsspannung aus einem in einen Eingang 22 eingespeisten Eingangssignal, einen weiteren Widerstand 23, der parallel zum Widerstand 21 geschaltet ist, um einen Totbereich in der Führungsspannung vorzusehen, die durch den Widerstand 21. und das~Eingangssignal 22 gebildet wird, einen Differenzverstärker

24 zur Ableitung einer Spannung, die die durch die Widerstände 21 und 23 gebildete Spannungsdifferenz darstellt, einen Impulsumsetzer

25 zur Umsetzung einer Impulsreihe, basierend auf dem Ausgangssignal der Stromversorgungsschaltung 1, einen Vergleicher-Verstärker

26 zum Vergleichen der Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung 1 mit der durch den Widerstand 21 eingespeisten Führungsspannung , einen weiteren Vergleicher-Verstärker 27 zum Vergleichen der Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung 1 mit der Ausgangs-

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spannung des Differenzverstärkers 24, ein an die Ausgänge des Impulsumsetzers 25 und des Vergleicher-Verstärkers 26 geschaltetes Flipflop 28, ein weiteres an die Ausgänge des Impulsumsetzers 25 und des Vergleicher-Verstärkers 27 geschaltetes Flipflop 29, ein weiteres an die Ausgänge des Impulsumsetzers 25, des Vergleicher-Verstärkers 26 und des Flipflops 28· angeschaltetes Flipflop 30, ein weiteres an die Ausgänge des Impulsumsetzers 25, des Vergleicher-Verstärkers 27 und des Flipflops 29 geschaltetes ·Flipflop 31, einen Impulsgenerator 32 zur kontinuierlichen Erzeugung einer Impulsreihe mit gleichen Impulsabständen, ein an die Ausgänge des Flipflops 30 und des Impulsgenerators 32 geschaltetes UND-Gatter 33, ein weiteres an die Ausgänge des Flipflops 31 und des Impulsgenerators 32 geschaltetes UND-Gatter 34, sowie einen Treiber-Verstärker 35 zur Verstärkung des Impuls-Ausgangssignals der UND-Gatter 33 oder 34 und zur Einstellung der DrehHchtung des Impulsmotors 3 a.

Die Arbeitsweise der Stromversorgungsanordnung der Erfindung mit einem derartigen Aufbau wird nun mit Bezug auf die Fig .1,2 und 3 näher beschrieben. Bei dieser Arbeitsweise wird angenommen, daß eine Einphasen-Wechselspannung in eine 1/3-Phasen-Wechselspannung umgesetzt wird, die wiederum gleichgerichtet wird, um einen bestimmten Ausgangssignalverlauf zu ergeben, wobei diese Ausgangsspannung auf einen vorbestimmten Pegel verringert wird.

Im Betrieb werden die l:n-Impulsteiler 16 und 17 zur Teilung der Anzahl von Eingangsimpulsen in den dritten Teil der ursprünglichen Anzahl verwendet. Eine Einphasen-Wechselspannung mit einem

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Signalverlauf nach Fig. 2 A wird in die Eingänge 2 der Stromversorgungsschaltung 1 eingespeist. Diese Einphasen-Wechselspannung wird an den Gleitregler 3 gelegt und auf einen niedrigeren Pegel reduziert. Diese bereits reduzierte Spannung wird durch den Transformator 4 weiter auf den Pegel der Betriebsspannung verringert, und das Ausgangssignal des Transformators 4 wird in die Gleichrichter 5 und 6 eingespeist«

Ein Teil der Einphasen-Wechselspannung an den Eingängen 2 wird verzweigt und in den Impulsumsetzer 11 und den Impulsformer 12 eingespeist. Der Impulsumsetzer 11 setzt die Eingangs-Wechselspannung nach Fig. 2 B in eine Impulsreihe um und speist diese Impulse in die UND-Gatter 14 und 15 ein. Der Impulsformer 12 formt die Eingangs-Wechselspannung in eine Rechteck-Signalform um, siehe Fig. 2 C, und speist diese Rechteck-Signalform in das UND-Gatter 14 und in den Inverter 13 ein. Der Inverter 13 invertiert das Eingangssignal und legt nach Fig. 2D eine Rechtecksignalform an das UND-Gatter 15. An den UND-Gattern 14 und 15 erscheinen Ausgangsimpulse nur dann, wenn das rechteckförmige Eingangssignal sich im hohen Pegel befindet. Auf diese Weise wird die Anzahl der in die UND-Gatter 14 und 15 eingespeisten Impulse nach Fig. 2 E und 2 F gegenüber der ursprünglichen Anzahl um den Faktor 2 verringert. Diese Impulse werden in die l:n-Impulsteiler 16 und 17 eingespeist. Der Teiler 16 teilt die Anzahl der aus dem UND-Gatter 14 eingespeisten Impulse mit dem Faktor 3, da es sich um einen 1:3-Impulsteiler handelt. Die in Fig. 2G gezeigten Impulse aus dem Teiler 16 werden in den 1 :n-Impulsteiler 17 und in den Impulsverstärker 18 eingespeist. Der Teiler 17 ist ebenfalls ein

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1:3-Impulsteiler- und teilt die Anzahl der aus dem UND-Gatter 15 eingespeisten Impulse durch den Faktor 3, wobei der Zeitablauf durch die aus dem Teiler 16 eingespeisten Impulse diktiert wird. Die in Fig. 2 H gezeigten Impulse aus dem Teiler 17 werden in den Impulsverstärker 19 eingespeist. Die Impulsverstärker 18 und 19 verstärken die eingespeisten Impulse in Signalverläufe, wie sie in den Fig. 21 und 2 J gezeigt sind. Diese Signalverläufe schließlich werden in die Torklemmen 5 a und 6 a der zugehörigen Gleichrichter

5 und 6 in Form eines Torsignals eingespeist.

Aufgrund der" Tatsache, daß die Einphasen-Wechselspannung mit einem in Fig. 2 A gezeigten Signalverlauf in die Dioden 5 und 6 eingespeist wird, erscheinen an den Ausgängen der Gleichrichter 5 und

6 als Antwort auf das Anlegen des Torsignals gleichgerichtete Signale, siehe Fig. 2K und Fig. 2L. Die in Fig. 2K und 2L dargestellten Signalverläufe werden anschließend verknüpft und ergeben einen in Fig.

2 M gezeigten Signalverlauf, aus dem hervorgeht, daß die Einphasen-Wechselspannung in eine 1/3-Phasen-Spannung umgesetzt ist. Dieser Signalverlauf erscheint an den Ausgängen 8 der Stromversorgungsschaltung 1.

Ein an den Eingang 22 angelegtes Eingangssignal wird· durch den Widerstand 21 in eine gewünschte Führungsspannung umgewandelt, die in den Differenzverstärker 24 und den Vergleicher-Verstärker 26 eingespeist wird. Der Widerstand 23 bildet eine Spannung, die dem Totbereich mit vorbestimmtem Wert entspricht, und diese Spannung wird

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in den Differenzverstärker 24 eingespeist. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 24 stellt die Differenz zwischen den über die Widerstände 21 und 23 angelegten Spannungen dar und wird in den Vergleicher-Verstärker 27 eingespeist. Die Betriebsspannung besitzt einen Signalverlauf nach Fig. 3 M und wird an der künstlichen Last 7 abgenommen und in den Impulsumsetzer 25 und in die Vergleicher-Verstärker 26 und 27 eingespeist. Als Antwort auf das Anlegen der in Fig. 3M dargestellten Spannung erzeugt der Impulsumsetzer 25 eine in Fig. 3 N gezeigte Impulsreihe, die den Flipflops 28, 29, 30 und 31 zugeführt wird. Der Vergleicher-Verstärker 26 vergleicht die Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung 1 mit der über den Widerstand 21 zugeführten Führungsspannung, so daß an ihm ein in Fig. 3 O gezeigtes Ausgangssignal auftritt, das in das Flipflop 28 eingespeist wird. Das Flipflop 28 gibt ein Ausgangssignal nach Fig. 3P ab, aus dem ersichtlich ist, daß der Pegel des Ausgangssignals sich jedesmal ändert, wenn ein Impuls aus dem Impulsumsetzer 25 zugeführt wird, wobei das Ausgangssignal vom hohen in den niedrigen Pegel übergeht, wenn sich das Ausgangssignal des Vergleicher-Verstärkers 26 im niedrigen Pegel befindet. Das Ausgangssignal Vom Flipflop 28 wird dem Flipflop 30 zugeführt. Flipflop 30 gibt ein in Fig. 3Q dargestelltes Ausgangssignal ab, aus dem ersichtlich ist, daß das Ausgangssignal vom niedrigen in den hohen Pegel übergeht, wenn das Ausgangssignal des Vergleicher-Verstärkers 26 sich im niedrigen Pegel befindet, während das Ausgangssignal vom hohen in den niedrigen Pegel übergeht, wenn das Ausgangssignal des Flipflops 28 sich im hohen Pegel befindet und das Ausgangssignal des impulsumsetzers 25 vom hohen in den niedrigen Pegel übergeht. Das

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Ausgangssignal des Flipflops 30 wird in das UND-Gatter 33 eingespeist , an das außerdem kontinuierlich eine Impulsreihe nach Fig. 3 R aus dem Impulsgenerator 32 eingespeist wird, so daß diese Impulse das UND-Gatter 33 nur dann durchlaufen können, wenn sich der Ausgang von Flipflop 30 im hohen Pegel befindet. Auf diese Weise entsteht eine in Fig. 3 S gezeigte Impulsreihe am Ausgang des UND-Gatters 33, die in den Treiber-Verstärker 35 eingespeist wird. Der Treiber-Verstärker 35 stellt die Polarität der ihm zugeführten Impulse fest und verstärkt die Impulse auf einen Pegel, der hoch genug ist, um den Impulsmotor 3 a zu treiben, wobei das verstärkte Ausgangssignal dem Impulsmotor 3 a zugeführt wird. Als Antwort auf das Anlegen des Signals aus dem Treiber-Verstärker 35 dreht sich der Impulsmotor 3 a und betätigt den Gleitregler 3, der die Ausgangsspannung so verringert, daß die Betriebsspannung auf einen konstanten Wert geregelt wird. Wenn die Ausgangsspannung der Strom versorg ungsschaltung 1 geringer ist als die Führungsspannung, wird die Ausgangsspannung durch die Kombination aus Vergleicher-Verstärker 27, Flipflops 29 und 30 und UND-Gatter 34 so erhöht, daß die Betriebsspannung ähnlich wie oben beschrieben auf den konstanten Wert geregelt wird.

Eine elektrolytische Schleifeinrichtung, die mit der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung ausgerüstet war, wurde zum Schleifen von Werkstücken verwendet, wobei folgende Bedingungen zugrunde lagen:

1) Schleifscheibe: Graphit-Schleifscheibe mit einem Außendurchmesser von 200 mm,

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2) Drehzahl: 5000 U/min,

3) Elektrolyt: 20 % wäßrige Lösung von NaNO und 0,5 % wäßrige

Lösung von NaNO ,

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4) Betriebsspannung-Signalverlauf: 1/3-Phase,

5) Spitzenspannung :6V,

6) Werkstück-Material: SKH57 und SKDIl.

Die Oberflächenrauhigkeit des geerdeten Werkstückes betrug weniger als 1 um, und die Schleifgenauigkeit war in der Größenordnung von ± 0,005 mm. Auf diese Weise konnten die Werkstücke mit hoher Genauigkeit geschliffen werden.

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Claims (3)

Patentansprüche r)

1.' Stromversorgungsanordnung für eine elektrolytische Schleifeinrichtung, gekennzeichnet durch eine Wechselspannungsquelle mit einer technischen Frequenz, einen Phasenzahlreduzierer (10) zur Umsetzung der Wechselspannung aus der Quelle in einen gleichgerichteten Signalverlauf mit Einphasen-Halbwellen oder dazu kürzeren Wellen, und durch eine Betriebsspannungs-Regelschaltung (20) zur Regelung des Spitzenwertes der Betriebsspannung.

2. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Wechselspannungsquelle mit einer technischen Frequenz, einen Transformator (4) zur Verringerung der Wechselspannung aus der Quelle auf eine vorbestimmte Spannung und mit einem Regler zum Regeln der in seiner Sekundärseite induzierten Spannung, Gleichrichter (5,6) zur Umsetzung und Gleichrichtung der in der Sekundärseite des Transformators (4) induzierten Spannung in einen gleichgerichteten Signalverlauf mit Einphasen-Halbwellen oder dazu kürzeren Wellen, Vergleicher (26, 27) zum Vergleichen des Spitzenwertes der 'Ausgangsspannung der Gleichrichter (5, 6) mit dem Spitzenwert einer vorbestimmten Führungsspannung und zur Abgabe einer der Differenz zwischen diesen beiden Spannungen entsprechenden Spannung, und durch einen Motor (3 a), der sich als Antwort auf den Pegel und die Polarität der Aus gang s spannung der Vergleicher (26, 27) dreht und somit die Ausgangsspannung des Transformators regelt.

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3. Stromversorgungsanordnung, gekennzeichnet durch eine Wechselspannungsquelle mit einer technischen Frequenz, einen Transformator (4) zum Verringern der Wechselspannung aus der Quelle auf eine vorbestimmte Spannung, eine Gleichrichterschaltung aus mehreren Gleichrichtern und Impulsteilern, die mit den Gleichrichtern verbunden sind, um diese so zu steuern, daß ein gleichgerichteter Spannungssignalverlauf am Ausgang der Gleichrichter mit Einphasen-Halbwellen oder dazu kürzeren Wellen erhältlich ist, und durch eine Regeleinrichtung zur Regelung des Spitzenwertes der Ausgangsspannung der Gleichrichter schaltung auf einen vorbestimmten Führungsspannungs-Spitzenwert.

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