DE2454475B2 - Vorrichtung zur Kurzschlußdetektion an Funkenerosionsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Signalisierung von Kurzschlüssen im Arbeitsspalt von Funkenerosionsmaschinen gemäß dem Oberbegriff des anliegenden Anspruchs 1.

Es ist grundsätzlich bekannt daß die periodisch verlaufende Spannung am Arbeitsspalt von Funkenerosionsmaschinen eine Impulsform aufweist, deren Analyse Rückschlüsse auf die Wirksamkeit des funkenerosiven Bearbeitungsvorgangs, d. h. also auf die Art und den Umfang der Materialabtragung am Werkstück bzw. an der Bearbeitungselektrode zuläßt.

Im normalen Betriebszustand der Maschine weisen die Funkenimpulse zunächst — ausgehend von der Leerlaufspannung — ein Impulsdacii auf, dessen Breite der sogenannten Zündverzögerungszeit entspricht. Nach Ablauf der Zündverzögerungszeit fällt die Funkenspannung relativ schnell ab und nimmt dann für die Dauer der Resthnpulszeit einen Wert an, der der sogenannten Brennspannung entspricht und der u. a. vom Material des Werkstücks und vom Material der Bearbeitungselektrode abhängig ist.

Ideale Betriebsbedingungen entsprechen dabei einer in relativ engen Grenztn variierenden Zündverzögerung, deren Verkürzung das Entstehen eines Lichtbogens im Arbeitsspalt indiziert und deren Verlängerung eine unwirtschaftliche Arbeitsweise, d. h. eine ungenügende Materialabtragung vom zu bearbeitenden Werkstück, anzeigt.

Da im Falle der Lichtbogenbildung im Arbeitsspalt von Funkenerosionsmaschinen eine Beschädigung der Bearbeitungselektrode der Maschine eintreten kann, ist es bekannt, die Maschinen mit selbsttätig arbeitenden Vorrichtungen auszustatten, die auf Änderungen der Zündverzögerungszeit ansprechen und im Falle eines Kurzschlusses durch Eingriff in die Gleichstromimpulsquelle, die die Funkenbildung im Arbeitsspalt steuert, dafür Sorge zu tragen, daß dem Arbeitsspalt keine Gleichstromimpulse zur Steuerung der Funkenbildung mehr zugeführt werden. Die Funkenbildung wird so für die Dauer des Kurzschlusses unterbunden, und der Kurzschluß kann behoben werden.

ίο Es ist dazu bekannt (DE-OS 22 56 649), die Impulsform der Funkenspannung am Arbeitsspalt mittels geeignet ausgebildeter Detektoren hinsichtlich ihres Verlaufs und der zugehörigen Impulsform zu analysieren und die Abschaltung der Maschine dann vorzunehmen, wenn die Zündverzögerungszeit eine zu geringe Größe aufweist Die zugehörigen Detektoren sind kompliziert und von einem Aufbau, der die Überwachung mehrerer Spannungsschwellen am einzelnen Funkenimpuls erforderlich macht

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine Vorrichtung zur Kurzschlußsignalisierung auch für solche FgIIe anzugeben, bei denen der Kurzschluß unter Bildung eines Lichtbogens im Arbeitsspalt eintritt, ohne daß die Funkenspannung wie bei einem direkten Kontakt zw.^chen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück zusammenbricht. In Vereinfachung von Einrichtungen der eingangs näher bezeichneten Bauart wird erfiiädungsgemäß zur Lösung dieser Aufgabe eine solche Einrichtung vorgeschlagen, die sich durch die im

Kennzeichen des anliegenden Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale kennzeichnet

Diese Ausbildung weist unter anderem den Vorzug auf, daß die Vergleichsspannung normalerweise an Maschinen der betroffenen Art bereits als Sollwert-Signal für den Regler zur Regelung des Abstandes zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück zur Verfügung steht. Es ist also zur Indikation eines Kurzschlusses lediglich die Überwachung des Zeitintegrals aus der Differenz der beiden zur Verfügung stehenden Vergleichssignale erforderlich, ohne daß die Überwachung mehrerer Spannungspege! der Funkenspannung unter Verwendung mehrerer Vergleichspotentiale erforderlich wird.

Die Zeichnung erläutert ein bevorzugtes Ausfüh-

<t5 rungsbeispiel der Erfindung schematisch.

F i g. 1 zeigt ein Blockdiagramm der hier interessierenden Teile einer Funkenerosionsmaschine in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 zeigt ein Impulsdiagramm der zu überwachenden Funkenspanniing US und der zugehörigen Vergleichsspannung LJR.

F i g. 1 zeigt eine leistungsstarke Gleichstromquelle 1, die über die Leitungen 2 und 3 mittels eines Strombegrenzungswiderstandes 4 an den Arbeitsspalt 5 einer Funkenerosionsmaschine angeschlossen ist. Die Oberfläche der Bearbei<ungselektrode 6 und die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks 7 stehen in einem mit einem flüssigen Dielektrikum gefüllten Gefäß 8 einander gegenüber, und mittels nicht dargestellter Vorrichtungen kann die Breite des Arbeitsspaltes, d. h. der Abstand zwischen der Bearbeitungselektrode 6 und dem Werkstück 7 auf einen konstanten Wert mittels eines Reglers eingeregelt werden. Die Bearbeitungselektrode 6 ist dabei mittels eines zugehörigen Stellmotors verstellbar gelagert.

An den Arbeitsspalt 5 angeschlossen sind Meßleitungen 9 und 10, die die am Arbeitsspalt 5 wirksame Funkenspannung einer Vorrichtung 11 zur Amplituden-

begrenzung zuführen. Diese schneidet die Spitzen der Funkenimpulse auf einen Betrag ab, der geringfügig unterhalb der Leerlaufspannung des Generators 1 liegt.

Zur Impulsbildung ist parallel zum Arbeitsspalt 6 ein Transistorschalter 12 geschaltet, der mittels einer Taktimpulsquelle 13 über seine Basis periodisch geöffnet und gesperrt wird und so den Strom der Gleichstromquelle 1 periodisch für den Arbeisspalt 5 kurzschließt Im Takte dieses Vorganges werden am Arbeitsspalt 5 entsprechende Spannungsimpulse wirksam.

Die Ausgangsspannung der Taktimpulsquelle 13, deren Impulse Rechteckform aufweisen, wird über eine Polaritätsumkehrstufe 14 und über die Einstellvorrichtung 15 mit einstellbarer Amplitude der Leitung 16 zugeführt Die Leitung 16 ist ebenso wie die Ausgangsleitung 17 der Amplitudenbegrenzungsstufe 11 mit den Eingängen einer Summationsvorrichtung 18 verbunden, in der die Impulsspannung der Leitung 16 mit negativer Amplitude zur Impulsspannung der Leitung 17 addiert wird.

Die resultierende Differenzspannung am Ausgang der Vorrichtung 18 wird über die Leitung 19 dem Eingang eines Integrators 20 zugeführt, der das Zeitintegral dieser Spannung bildet Der Integrator 20 weist hierzu einen über Kondensatoren 21, 22 und 23 gegengekoppelten Operationsverstärker auf, dessen Integrationszeitkonstante durch Zu- oder Abschaltung der Kondensatoren 22 und 23 mittels der Schalter 25 und 26 einstellbar ist

Das Ausgangssignal des Verstärkers 24 wird übar die Leitung 27 einer Signalvorrichtung 28 zugeführt, die auf ihre Ausgangsleitung 29 dann ein Gleichstromsignal schaltet, wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 24 eine an der Vorrichtung 28 von Hand einstellbare 3i Schwelle überschreitet Die Ausgangsspannung der Leitung 29 ist einerseits einer optischen Meldevorrichtung 30 und andererseits der Basis des Transistorschalters 12 zur Schließung des Schalters zugeführt.

Der in F i g. 2 dargestellte Impuls A entspricht der am Eingang der Vorrichtung 11 im Normalfall zugeführten Funkenspannung, die eine normale Zündverzögerung to aufweist. Die Spitze des Impulses ist mittels der Vorrichtung 11 auf den Wert begrenzt, der geringfügig unter der erwähnten Leerlaufspannung des Generators 1 gelegen ist. Nach Ablauf der Zündverzögerung to fällt der Impuls A auf den Wert seiner Brennspannung ab, um danach zu verschwinden. Der im Impulsdiagramm der F i g. 2 nächstfolgend dargestellte Impuls B weist eine Zündverzögerung to auf, die geringer ist als die des Impulses -4. Mit abnehmender Zündverzögerungszeit wird eine Lichtbogenbildung im Arbeitsspalt 5 angezeigt, die schließlich zum vollständigen Kurzschluß im Arbeitsspalt 5 führt. Dabei sinkt die Funkenspannung auf einen kleinen Wert wie in der Fig.2 durch den Impuls Cangedeutet ab.

Die zugehörigen Spannungsimpulse werden über die Leitung 17 der Vorrichtung 18 zugeführt, der gleichzeitig mit entgegengesetzter Polarität die im unteren Diagramm der F i g. 2 dargestellten Rechteckimpulse D zugeführt werden. Diese Impulse sind im oberen Diagramm der Fig.2 noch einmal schraffiert eingezeichnet

Die Amplitude der Impulse D, die an der Vorrichtung 15 einstellbar ist wird so gewählt daß sie geringfügig unterhalb der Brennspannung des normal geformten Funkenimpulses A gelegen ist

Die Differenzspannung der Leitung 19 wird mittels des Integrators 20 über ein durch Betätigung der Schalter 25 und 26 vorgebbares Zeitintervall, das zweckmäßig einem Mehrfachen der Länge der einzelnen Funkenimpulse entsprechen kann, integriert Aus der Darstellung der Fig.2 ist entnehmbar, daß die Differenz beider Impulsspannungen im normalen Betriebsfall der Maschine positiv ist Das zugehörige Ausgangssignal des Verstärkers 24 wird mittels einer in die Leitung 27 eingeschalteten Sperrdiode 27Λ für den Eingang der Signalvorrichtung 28 gesperrt

Erst dann, wenn die Spannungszeitfläche der Impulse D größer ist als die Spannungszeitfläche der Impulse der Leitung 17 wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 24 positiv und entsprechend über die Sperrdiode 27Λ am Eingang der Signalvorrichtung 28 wirksam. Übersteigt sie dort eine an der Vorrichtung 28 einstellbare Schwelle, so wird mittels der Vorrichtung 30 der Kurzschlußfall signalisiert und die Maschine durch fortdauerndes Schließen des Transistorschalters 12 außer Betrieb gesetzt

Abweichend vor. dem erläuterten Ausführungsbeispiel kann die Integrationszeit des Integrators genau der Länge eines Funkenimpulses entsprechend gewählt werden. Unter solchen Voraussetzungen können bei geeigneter Ausbildung der dem Integrator nacl.geschalteten Einrichtungsbestandteile auch einzelne Kurzschlußimpulse signalisiert werden. Unter solchen Bedingungen ist es ebenfalls wieder möglich, durch Mittelwertbildung am Ausgangssignal des Integrators eine Anzeige zu erzielen, die einer aus mehreren Einzelimpulsen bestehenden Impulsreihe zugeordnet ist

Im Regelfall interessieren lediglich einem andauernden Kurzschluß zugeordnete Signale.

Nach dem Eintritt eines Kurzschlusses und Betätigung der Vorrichtung 28 werden — wie hier nicht näher dargestellt — mittels automatisch arbeitender Vorrichtungen die Ursachen des Kurzschlusses in an sich bekannter Weise beseitigt und die Maschine durch Aufhebung der Ansteuerung des Transistors 12 wieder in Betrieb gesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für Funkenerosionsmaschinen zur Signalisierung von unter Lichtbogenbildung entstehenden Kurzschlüssen im Arbeitsspalt, an den eine gesteuerte Gleichstromimpulsquelle angeschlossen ist sowie eine einen Grenzwert der Zündverzögerungszeit indizierende Meldevorrichtung, der neben der Funkenspannung eine synchron dazu erzeugte impulsförmige Vergleichsspannung zugeführt und in der ein Differenzsignal verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzimpulsspannung zwischen der Funkenspannung und der geringfügig unter dem Brennspannungsspegel der Funkenspannung liegenden Vergleichsimpulsspannung über einen Integrator (20) und eine nachgesnhaltete Sperrdiode (27) der mit einer Schaltschwelle versehenen Signalvorrichtung (28, 30) zugeführt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (15) zur Einstellung der Amplitude der Impulsgleichspannung vorgesehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (20) mit einer Einstellvorrichtung (25, 26) für die Integrationszeitkonstantc versehen ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß als Integrator (20) ein über Kondensatoren (21, 22, 23) gegengekoppelter Operationsverstärker (24) vorgesehen ist.