DE2457304A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung eines bearbeitungsvorgangs mittels funkenerosion - Google Patents

Description

DA-15767 4. Dezember 1974

Prioritäten: Großbritannien, 4. Dezember 1973, 56184/73

Großbritannien, 23. Mai 1974, 23145/74

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Bearbeitungsvorgangs mittels Funkenerosion

Die Erfindung bezieht sich auf Bearbeitungen, bei denen mit elektrischer Entladung oder Funkenerosion (EIO = Electrical Discharge Machining): gearbeitet wird.

.Es existieren Vorschläge zur Anzeige von Fehlerzuständen, wie sie bei der Funkenerosion auftreten können. So ist es beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 018 411 bekannt, die Spannung am Entladungsspalt, aus der US-Patentschrift 3 178 551, den Strom durch den Entladungsspalt zu überwachen.

Als besonders schwierig hat es sich erwiesen, einen Fehlerzustand dann zu identifizieren, wenn es sich um einen Zustand handelt, bei dem Lichtbogenbildung,oder ein "Durchbrennen" auftritt,

Die britische Patentschrift 1128 452 spricht von der Ermittlung von Lichtbogen-Zuständen, beschreibt jedoch in Wirklichkeit die Feststellung einer in dem Entladungsspalt bestehenden Kurzschlußneigung * Eine derartige Kurzschlußneigung geht zwar häufig einigen Lichtbogen-Zuständen - die sich daher nach dieser · Methode ermitteln lassen -, nicht jedoch allen Lichtbogen-Zuständen voraus; d.h. es gibt weitere Arten von Lichtbogen-

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Zuständen, die sich nicht auf vorgeschlagene Weise feststellen lassen.

Gemäß anderen Veröffentlichungen ist versucht worden, einen Zustand der Lichtbogenbildung von dem für die Bearbeitung gewollten Entladezustand aufgrund einer leichten Spannungsdifferenz am Spalt in den jeweiligen Zuständen zu unterscheiden. Diese Methode ist jedoch sehr unzuverlässig, da die Spannungsdifferenz so gering ist und da beide Spannungen selbst in einer einzigen Entladung schwanken können.

Ein weiterer Vorschlag gemäß der britischen Patentschrift 1 281 606 geht dahin, Lichtbogenbildung dadurch zu ermitteln, daß festgestellt wird, wann aufgrund einer Anhäufung von Sediment oder sonstigem störenden Material in der Funkenstrecke bzw. in dem Spalt zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück das die Rückziehung der Elektrode steuernde Servosystem die Elektrode um mehr als einen vorgegebenen Betrag zurückzieht. Nach dieser Methode wird jedoch ein Lichtbogen-Zustand erst dann angezeigt, wenn bereits beträchtliche Lichtbogenbildung stattgefunden hat und das Werkstück oder die Werkzeugelektrode - gewöhnlich irreparabel - beschädigt worden ist. Tatsächlich wird bei dieser bekannten Anordnung eine Lichtbogenbildung erst nach "einer Verzögerung von mehreren Sekunden, gelegentlich mehr als fünf Sekunden, festgestellt.

Lichtbogenbildung kann ferner mehrere Ursachen haben, wobei sich gelegentlich nur solche Lichtbogen-Zustände ermitteln lassen, die auf einer Ursachenart beruhen.

Die Erfinder haben nun festgestellt, daß sämtliche gegenwärtig bekannten und von Bearbeitungszuständen unterschiedlichen.Lichtbogen-Zustände ein charakteristisches Merkmal aufweisen, das in dem Nicht-Vorhandensein einer rauschähnlichen Hochfrequenzkomponente, in der Spannung oder dem Strom am Spalt besteht, die im folgenden kurz als "HF-Komponente" bezeichnet und weiter unten erläutert werden soll. Diese HF-Komponente verschwindet gleichzeitig mit dem Einsetzen jeder Lichtbogenbildung, wobei es

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möglich ist, den Einsatz der Lichtbogenbildung innerhalb einer Zeitspanne in der Größenordnung von weniger als 10 Mikrosekunden festzustellen, d.h. innerhalb einer Zeitspanne, die oft wesentlich kürzer ist als die für die Bearbeitung verwendete normale Impulslänge.

Setzt nun während eines Bearbeitungs-Impulses ein Lichtbogen-Zustand ein, so läßt sich dies oft während desselben Impulses feststellen. ■

(Eine Entladung ist das, was zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pausenzuständen auftritt, und der Ausdruck "angestrebte Entladung" kann eine brauchbare Bearbeitungs-Entlad'ung umfassen. Die hier verwendeten Ausdrücke "Spalt" oder "Entladungsspalt" sollen den Spalt zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück bezeichnen.)

Es wäre also zweckmäßig, eine angestrebte Entladung mit einem durch den Entladungsspalt fließenden Strom gleichzeitig mit dem Fehlen der besagten HF-Komponente zu ermitteln.

Es ist jedoch möglich, daß ein anderer Fehlerzustand, nämlich ein Kurzschluß am Luftspalt, auftritt, wobei die HF-Komponente ebenfalls fehlt. Dieser andere Zustand läßt sich durch verschiedenen bekannte Anzeichen feststellen, beispielsweise dadurch, daß die Spannung am Spalt auf Null absinkt. Diese letztere Tatsache könnte daher als dritter gleichzeitiger Zustand verwendet werden, um zwischen den beiden Fehlertypen zu unterscheiden.

Zur v/eiteren Erläuterung dient die nachstehende Tabelle, in der unterscheidende Merkmale der fünf Arten von- Zuständen angegeben sind, wie sie normalerweise bei einer Bearbeitung mit elektrischer Entladung auftreten.

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TABELLE

Momentaner Zustand des Vorgangs I	Hier definierte HF-Komp onente	Spannung aim Spalt	Strom durch den Spalt
Pause (Aus)	fehlt	O	O
Brauchbare Be arbeitungs-Ent ladung (Ein)	vorhanden	Arbeits spannung	Arbeits strom
Lichtbogen bildung	fehlt	Arbeits spannung	Arbeits strom
Kurzschluß	fehlt	O	größer als Arbeitsstrom z.B. + 25%
Leerlauf	fehlt	volle er zeugte Spannung	O

Die Arbeitsspannung kann in der Größenordnung von 30 V, die volle erzeugte Spannung in der Größenordnung von 80 bis 100 V liegen.

Die Einfachheit halber läßt sich die relevante HF-Komponente definieren als "Hochfrequenzkomponente eines von den Zuständen am Entladungsspalt abhängigen Signals, wobei es eine charakteristische Eigenschaft der Komponente ist, daß sie bei der Bearbeitungs-Entladung vorhanden ist und bei einem Lichtbogen-Zustand fehlt".

In anderer Betrachtungsweise läßt sich die relevante HF-Komponente auch definieren als "Komponente eines von den Zuständen am Entladungsspalt abhängigen Signals, wobei die Komponente mindestens das Doppelte der mittleren Wiederholungsfrequenz der angestrebten Entladung zwischen der Elektrode und dem Werkstück am Spalt aufweist"; mindestens wird angenommen, daß es sich so verhält.

Gemäß einer dritten Betrachtungsweise läßt sich die relevante HF-Komponente definieren als "Komponente, die die Form eines

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Rauschsignals über 1 MEz hat, zweckn'.äßige'oweise über '1,5, 2 oder sogar 3 IVHz und zweckmäßigerweise gewöhnlich unter 10 MHz"; was jedenfalls angenommen wird.

Im folgenden wird der Ausdruck "Hochfrequenzkomponente" im Sinne von mindestens einer der oben angegebenen Definitionen verstanden.

Wie ersichtlich, läßt sich die Anwesenheit bzw. das Fehlen der obenerwähnten HF-Komponente auf verschiedene Arten benützen; beispielsweise könnte- ihre Anwesenheit dazu verwendet werden, die richtigen Bearbeitungs-Entladungen zur Messung des Wirkungsgrades zu ermitteln und zu zählen.

Allgemein gesagt, vermittelt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Funkenerosions-Bearbeitung, wobei ermittelt wird, ob eine hier.definierte HF-Komponente in der Energieentladung über den Spalt zwischen der Werkzeugelektrode und-dem Werkstück vorhanden ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf die nach dem genannten Verfahren bzw. mittels der genannten Vorrichtung hergestellten Gegenstände.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, insbesondere ein Herstell- oder Steuerverfahren, bei dem die genannte Überwachung, gegebenenfalls zum Zwecke" der Messung des Wirkungsgrades, durchgeführt wird.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks, wobei elektrische Energie zwischen einem Werkzeug, beispielsweise einer Schleifscheibe, und einem Werkstück entladen und dabei eine HF-Komponente gemessen wird. Dabei erstreckt sich die Erfindung auch auf die nach diesem Verfahren bzw. mittels der genannten Vorrichtung hergestellten Gegenstände. ^₁

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen.

Im folgenden werden die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie verschiedener Arten, wie sich die oben definierte Komponente einsetzen läßt, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen .

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Fig. 1a bis 1c typische ImpulGdiagramme für die Spannung am Arbeitsspalt für diskrete angestrebte Entladungen bei Leerlauf bzw. bei brauchbarer Bearbeitungs-Entladung bzw. bei Lichtbogenbildung (die entsprechenden Stromverläufe sind für den Fachmann, offensichtlich);

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild für eine Schaltung, die die Spannung am Spalt mit dem Strom durch den Spalt zur Ermittlung von Lichtbogen- Zuständen vergleicht;
Fig. 3 ein Hochpaßfilterkreis als Teil der Schaltung nach Fig. 2;

Fig. 4a bis 4c die Ausgangsspannung des Hochpaßfilterkreises nach Fig. 3 für den Zustand des Spaltes bei Leerlauf, bei brauchbarer Bearbeitungs-Entladung bzw. bei Lichtbogenbildung; und Fig. 5 ein schematisches Schaltbild einer Weiterentwicklung der Ausführungsform nach Fig'. 2, wobei zusätzlich eine Schaltung vorgesehen ist, die prüft, ob das Gerät zur Überwachung von Lichtbogen-Zuständen und entsprechenden Steuerung ordnungsgemäß arbeitet.

Wie ein Vergleich der drei Kurven nach Fig. 1a bis 1c zeigt, ist die Spannung am Spalt bei brauchbarer Bearbeitung gemäß Fig. 1b geringer als in dem Fall, daß keine Entladung auftritt, d.h. im Leerlaufzustand gemäß Fig. 1a, jedoch um ein Geringes größer als die Spannung, die im Lichtbogen-Zustand gemäß Fig. 1c auftritt.

Der Unterschied zv/ischen der Spannung bei Lichtbogenbildung und derjenigen im brauchbaren Bearbeitungszustand ist jedoch zu gering für eine zuverlässige Anzeige, ob innerhalb eines weiten Bereichs von Arbeitsbedingungen, die bei einer bestimmten Vorrichtung für eine gewünschte Bearbeitung eines Werkstücks möglicherweise angewendet werden müssen, eine brauchbare Bearbeitung erfolgt.

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BAD ORIGINAL

Wie oben erläutert, kann zur Diskriminierung gleichzeitig mit dem Strom durch den Spalt eine oben definierte HF-Komponente zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück überwacht werden.

Vorzugsweise geschieht dies unter Verwendung einer Komparatorstufe. ·

Um Verwechslungen des Kurzschluß-Zustandes mit dem oben erörterten Kurzschluß-Zustand zu vermeiden,' wird vorzugsweise ein einen Kurzschluß-Zustand angebendes drittes, gleichzeitig auftretendes. Signal aus einer Stufe S der Komparatorstufe C zugeführt.

In der in Fig. 2 schematisch dargestellten Schaltung wird die Spannung oder der Strom am Spalt an der Stell· W über einen Hochpaß-Filterkreis F geleitet, für den ein Ausführungsbeispiel in Fig. 3 im einzelnen gezeigt ist, und das Ausgangssignal des Filterkreises F wird in einer Verstärkerstufe A verstärkt und als erstes Eingangssignal der Komparatorstufe C zugeführt. Es hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, die Verstärkerstufe A mit einem Frequenz/Spannungs-Umsetzer auszustatten, der durch das gesuchte HF-Signal gesättigt wjbrtä und dabei ein einer logischen "1" entsprechendes Signal erzeuget. Ein zweites Eingangssignal wird von einem den Strom durch· den Spalt messenden -Detektor CD abgeleitet. Da die Entladungem diskret und einzeln auftreten, enthalten die beiden Eingangssignale für die Komparator stufe C jeweils eine Impulsfolge. Dabei kann es zweckmäßig sein, daß die Verstärkerstufe A für die BP-Komponente der Spannung am Spalt dann, wenn brauchbare learbeitungs-Entladungen stattfinden, eine Impulsfolge erzeugt, die mit der das Stromsignal aus dem Detektor CD bildenden ImpraüLsfolge zusammenfällt.

Im vorliegenden Fall mag die Komparator steife C eine UND-Verknüpfung ausführen, so daß ihr Ausgangssignal bei Vorliegen brauchbarer Bearbeitungs-Entladungen wiederum eine Impulsfolge enthält. Spbald jedoch Lichtbogenbildung auftritt, werden der Komparator stuf e C von dem Hochpaß-Filterkreis F keine Impulse mehr zugeführt, so daß die Komparatorstmfe C kein Ausgangssignal abgibt. Dieses Null-Ausgangssignal kann in geeigneter Weise (beispielsweise unter Verwendung einer ferzögerungs- oder Inte-

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grierstufe) ermittelt und in beliebiger zweckmäßiger Weise benützt werden, beispielsweise um einem Generator G ein Signal zuzuführen, so daß der Generator die Energiezufuhr zum Spalt über eine vorgegebene Zeitspanne unterbricht.

In alternativer Ausgestaltung kann das von der Verstärkerstufe A der Komparatorstufe C zugeführte Eingangssignal eine logische "1" enthalten, wenn in der Spannung bzw. in dem Strom am Spalt keine HF-Komponente von beispielsweise über 1,5 MHz vorhanden ist, bzw. eine logische "0", wenn eine solche HF-Komponente vorhanden ist. Derartige Signale können bequemerweise durch logische Negation des obenerwähnten logischen Ausgangssignal der Stufe A erzeugt werden. Das Stromsignal des Detektors CD könnte dabei wie oben ein einer logischen "1" entsprechendes Signal, dessen Anfang und Ende im wesentlichen mit Anfang und Ende der einzelnen diskreten Bearbei-tungs-Entladungen zusammenfallen, bzw. sonst eine logische "0" enthalten, wobei die Komparatorstufe C, die wiederum eine UND-Verknüpfung ausführt, ein Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn an ihren beiden Eingängen gleichzeitig ein Eingangssignal vorhanden ist. Bei einer derartigen Anordnung würde an der Komparatorstufe C nur dann ein Ausgangssignal auftreten, wenn sich ein Brenn- oder Lichtbogen- Zustand eingestellt hat (wobei angenommen wird, daß kein anderer Zustand damit verwechselt wird; siehe weiter unten). Dieses Ausgangssigrial könnte dann zur Steuerung einer Schalteinrichtung dienen, die die Energiezufuhr zum Spalt unterbricht.

Ferner kann auch ein Servosystem betätigt werden, das die Zurückziehung der Werkzeugelektrode bewirkt.

Der Kurζschluß-Zustand kann dadurch als Faktor ausgeschaltet werden, daß der Komparatorstufe C von einem Kurzschlußdetektor S ein drittes Eingangssignal zugeführt wird, das eine logische ¹¹O",.wenn Kurzschluß vorliegt, sonst eine logische "1" darstellt.

Es können aber auch andere logisch äquivalente Schaltungen benützt werden. Beispielsweise kann bezüglich der HF-Komponente in dem Strom durch den Spalt sowie bezüglich des Kurzschluß-Zustandes - falls dieser berücksichtigt werden soll - mit Signalen .' B09824/0660

gearbeitet werden, die das logische Gegenteil der soeben beschriebenen Signale darstellen, so daß bei Lichtbogenbildung logische ".O"-Signale erzeugt v/erden und die Komparatorstufe C als ODER-Glied mit negiertem Ausgang arbeitet, um zurAnzeige eines Lichtbogen-Zustands eine logische "1" zu erzeugen.

Wie ersichtlich, kann die Komparatorstufe C je nach Bedarf eine UND- oder eine ODER-Verknüpfung oder Kombinationen dieser Verknüpfungen ausführen.

Die oben beschriebene Steuerschaltung vermittelt also eine Anzeige eines Lichtbogen-Zustande, wodurch es möglich wird, den ■ Bearbeitungsvorgang derart zu steuern oder zu modifizieren, daß ein solcher Lichtbogen-Zustand im wesentlichen augenblicklich beendet wird, indem die angestrebten Arbeits-Entladungen unterbrochen werden. Die Unterbrechung kann dabei über eine Zeitspanne von 0,5 Sekunden anhalten, wobei es während dieser Zeitspanne möglich ist, daß der übliche Servomechanismus, sofern es sich nicht um einen Gleichstrom-Servomechanismus handelt, die Elektrode zurückzieht; die Zurückziehung selbst bewirkt dabei in der Spülflüssigkeit genügend Störung, um die Spülung in einem Maß zu erhöhen, bei dem die Ursache für die Lichtbogenbildung beseitigt wird.

Der Kurzschlußdetektor S wird gewöhnlich derart ausgelegt und angeordnet, daß er bei Ermittlung eines Kurzschluß-Zustand's die Energiezufuhr zu dem Spalt unterbricht und die Werkzeugelektrode unter Servosteuerung zurückgezogen wird.. Wird dafür gesorgt, daß die normalerweise kurze Reaktion (8 msec) auf einen Kurzschluß-Zustand Vorrang vor der viel längeren Reaktion {0,5 see) auf

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einen Lichtbogen-Zustand hat, indem beispielsweise eine der oben beschriebenen Methoden zur Unterscheidung zwischen den beiden Zuständen benützt wird,, so ergibt sich eine Zeitersparnis, die bei einigen Anwendungsfällen, bei denen beispielsweise Kurzschluß-Zustände hundertmal häufiger als Lichtbogen-Zustände vorkommen, erforderlich sein kann.

Unter gewissen Umständen kann die Steuerschaltung selektiv derart schaltbar sein, daß sie nach Feststellung sowohl von Lichtbogenais auch von Kurzschluß-Zuständen und nach Unterscheidung zwischen diesen Zuständen in einem von drei Modi anspricht: nämlich (a) auf die beiden Zustände unterschiedlich reagiert; (b) nur auf Lichtbogen-Zustände; oder (c) nur auf Kurzschluß-Zustände reagiert.

Dadurch könnten bestehende separate Steuereinrichtungen, die speziell zur Ermittlung eines Kurzschlusses am Spalt dienen, überflüssig gemacht oder ergänzt werden.

Der Hochpaß-Filterkreis F, für den Fig. 3 ein -Ausführungsbeispiel zeigt, ist mit den erforderlichen Schaltungselementen in der erforderlichen Anordnung aufgebaut, um sämtliche Frequenzen unter 1,5 MHz zu sperren; ferner ist der Filterkreis mit zwei Dioden D^ D2 versehen, um die Ausgangsspannung insbesondere im Hinblick auf Einschaltspitzen (scharfe Spannungsstoße) von vielleicht 80 V und Ausschaltspitzen von einigen 10 V auf einen vorgegebenen Höchstwert von beispielsweise 1 V zu begrenzen. Auf diese Art und Weise erhält das Ausgangssignal des Hochpaß-Filterkreises die in Fig. 4b gezeigte Form (der HF-Komponente),, wenn brauchbare Bearbeitungs-Entladungen vorliegen, bzw. die in Fig. 4a und 4c gezeigten Formen, wenn Leerlauf bzw. Lichtbogenbildung besteht.

Wie ersichtlich, weist das in diesen letzteren beiden Zuständen den Filterkreis passierende Signal nur gelegentlich auftretende scharfe Impulse auf, die sich beispielsweise unter Verwendung eines Spannungsbegrenzers in Verbindung mit einem Integrator oder einer sonstigen Verzögerungsstufe ganz leicht von den Hochfrequenzimpulsen viel längerer Dauer unterscheiden lassen, die den Filterkreis bei brauchbaren Bearbeitungs-Entladungen passieren.

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In der /in Fig. 5 schematisch gezeigten Schaltung, die eine Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 darstellt, ist eine Zeitsteuerstufe vorgesehen, die an den mechanisch miteinander gekuppelten Kontakten T1, T2 und T3 Signale zuführt, die das Vorliegen .eines Lichtbogen-Zustands simulieren, wobei insbesondere am Kontakt T1 ein Zustand "1" und am Kontakt T2 ein Zustand "0" erscheint. Die Ausdrücke "1" und "0" bezeichnen zwei geeignete verschiedene logische Signalzustände, beispielsweise Spannungspegel, die um 12 V voneinander verschieden sind.

Sind die Kontakte' T1 und T2 geschlossen, so wird der in Fig.' 2 gezeigte Teil der Schaltung mit Signalen gespeist, die denjenigen äquivalent sind, die bei Vorliegen eines Lichtbogen-Zustands gemessen werden. Die Schaltung sollte beispielsweise so reagieren, daß sie die Energiezufuhr zu dem Spalt abschaltet.

Dies läßt sich dadurch prüfen, daß festgestellt wird, ob die Energiezufuhr zu dem Spalt nach Schließen der Kontakte T1 und T2 aufhört. Vorzugsweise läuft der Vorgang jedoch automatisch ab. Zu diesem Zweck dient ein weiterer Kontakt T3. Versucht der Generator G eine Entladung hervorzurufen, so wird ein entsprechendes Signal über ein Anpassungsnetzwerk M und ein Negationsglied G1 einem Haupt-ODER-Glied G2 mit negiertem Ausgang zugeführt.

Normalerweise wird der andere Eingang des Gliedes G2 über einen Widerstand R mit einem Signal "i" gespeist. Ist jedoch der Kon- takt T3 geschlossen, sq liegt an diesem anderen Eingang des Gliedes G2 ein Signal "0". Ist nun der Generator noch eingeschaltet und erzeugt er die angestrebten Entladungen, nachdem durch Schließen der Kontakte T1, T2 und T3 der Prüfzustand hergestellt worden ist, so liegt an beiden Eingängen des ODER-Gliedes G2 das Signal "0", so daß vom Ausgang dieses Gliedes einem Integrator I ein Signal "1" zugeführt wird. Wird die Energiezufuhr zu dem Spalt nicht vor Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne abgeschaltet, so wird also das Signal "1" dem Intetrator I über eine ausreichende Zeitspanne zugeführt, so daß der Integrator ein Ausgangssignal erzeugen kann, das den Generator G abschaltet. Dies wird durch einen (nicht gezeigten) Haupt-

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schalter bewirkt, wobei ein sichtbares und/oder hörbares Alarmsignal erzeugt wird. Falls jedoch die in Fig. 2 gezeigten Schaltungselemente ordnungsgemäß arbeiten, hört die Energiezufuhr zu dem Spalt kurzzeitig auf und fängt dann wieder an. Dies kann ,die normale Unterbrechung (von etwas unter 0,5 see) unter Annahme eines Lichtbogen-Zustandes darstellen; vorzugsweise wird jedoch die Unterbrechung zum Zwecke der Prüfung durch eine Vorrang-Komponente viel kürzer gemacht, die die Energiezufuhr zu dem Spalt nach nur einigen Millisekunden wieder einschaltet.

Bei den beiden Schaltungen nach Fig. 2 wie auch nach Fig. 5 wird vorzugsweise in jeder der verwendeten logischen Schaltungselemente die "COSMOS"-Schaltung (die beispielsweise in verschiedenen von der Radio Corporation of America veröffentlichten Handbüchern erklärt ist) wegen ihrer hohen Rauschunempfindlichkeit verwendet. (Eine solche Schaltung spricht beispielsweise nicht auf Rauschsignale von 6V, dagegen auf Nutzsignale von 12 V an.) Wird diese Schaltung in Verbindung mit einem Elektromagnetrelais mit einer Vielzahl von Kontakten benützt, so hat sich die Verwendung einer Verzögerungseinrichtung als notwendig erwiesen, um zu verhindern, daß die COSMOS-Schaltung anspricht, bevor sämtliche Relaiskontakte umgeschaltet haben, und fälschlich einen Lichtbogen-Zustand anzeigt.

Die Verzögerungseinrichtung kann bequemerweise so ausgelegt sein, daß sie auch die Zeitsteuerfunktion des Integrators I besorgt.

Zu den in den obigen Ausführungsbeispielen der Erfindung erwähnten Werkzeugelektroden gehört ein Werkzeug in Form einer Schleifscheibe, wobei zwischen dieser und einem Werkstück elektrische Energie entladen wird.

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Claims (21)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Überwachung eines Funkenerosions-Bearbeitungsvorgangs, .dadurch gekennzeichnet, daß ermittelt wird·, ob eine in der vorstehenden Beschreibung definierte HF-Komponente in der Energieentladung durch den Spalt zwischen einer Werkzeugelektrode und einem Werkstück vorliegt.
2. 2. Vorrichtung zur Überwachung eines Funkenerosions-Bearbeitungsvorgangs, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die ermittelt, ob eine in der vorstehenden Beschreibung definierte HF-Komponente in der Energieentladung durch den Spalt zwischen einer Werkzeugelektrode und einem Werkstück vorliegt.
3. 3. Verfahren zur Überwachung eines Funkenerosions-Bearbeitungsvorgangs, wobei ein vom Zustand an dem Entladungs-Spalt abhängiges Signal überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung mindestens teilweise in der Bestimmung besteht, ob eine in der vorstehenden Beschreibung definierte HF-Signalkomponente vorliegt, und daß die Überwachung gegebenenfalls mindestens einen der folgenden Schritte umfaßt:

   (a) Feststellung des Fehlens der HF-Komponente;

   (b) Bestimmung, wann Strom durch den Spalt fließt;

   (c) Bestimmung, wann Spannung an dem Spalt liegt;

   (d) Prüfung der HF-Komponente mittels eines Hochpaß-. "„ filters;

   (e) Bestimmung, ob die HF-Komponente 1,0, 1,5 oder 2.MHz überschreitet;

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   (f) Ermittlung sowohl des Fehlens der HF-Komponente als auch des gleichzeitigens Fehlens eines Kurzschluß- Zustandε;

   (g) "Unterscheidung zwischen einem Lichtbogen-Zustand und einem brauchbaren Bear be itun.gs zustand sowie den übrigen bei der Funkenerosions-Bearbeitung bekannten alternativen Zuständen.
4. 4. Fertigungs- oder Steuerverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachung nach Anspruch 3 durchgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung zum Zwecke der Messung des Wirkungsgrades durchgeführt wird.
6. 6. Verfahren zur Funkenerosions-Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Modifizierung eines Bearbeitungsvorgangs eine Überwachung nach Anspruch 3 durchgeführt wird und daß bei Erzielung eines bestimmten Überwachungsergebnisses, das beispielsweise als Anzeichen für einen Lichtbogen-Zustand gewertet werden kann, mindestens einer der folgenden Schritte durchgeführt wird:

   (a) Verstärkte Spülung des Entladungsspalts;

   (b) Änderung des angestrebten Entladungs-Tastverhältnisses;

   (c) Änderung^der angestrebten Entladungsenergie;

   (d) Unterbrechung der angestrebten Entladungen;

   (e) Unterbrechung der angestrebten Entladungen für 20 μ see;

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   (f) Unterbrechung der angestrebten Entladungen für weniger als 0,5 see;

   (g) Zurückziehung der Elektrode unter Verwendung, eines 'Servomotors, bei dem es sich nicht um einen Gleichstrom-Servomotor (dagegen beispielsweise um einen elektrohydraulischen oder Schrittschaltmotor) handelt;

   (h) Automatische 'Modifizierung des Bearbeitungsvorgangs beispielsweise gemäß einem der obigen Schritte .(a) bis (g).
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Lichtbogen-Zustand angezeigendes Uberwachungsergebnis eine

   Unterbrechung der angestrebten Entladungen bewirkt, daß die Ermittlung eines Kurzschluß-Zustands eine wesentlich kürzere Unterbrechung der angestrebten Entladungen bewirkt, und daß die Reaktion auf die Ermittlung eines Kurzschluß-Zustands gegenüber der Reaktion auf das einen Lichtbogen-Zustand anzeigende Ergebnis Vorrang hat, wobei beispielsweise die kürzerer Unterbrechung über eine Zeitspanne in der Größenordnung von .Millisekunden, beispielsweise 8 msec, anhält.
8. 8. Verfahren zur Prüfung eines"Vorgangs, dadurch gekennzeichnet» daß der Vorgang ein Verfahren nach Anspruch 3 ist und-daß die Prüfung mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:

   (a) Die Prüfung ist Teil eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 7;

   (b) Die Prüfung erfolgt automatisch und wiederholt;

   (c) Die Prüfung erfolgt beliebig oder zufallsverteilt;

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   (df) Die Prüfung erfolgt regelmäßig;

   (e) Die Prüfung erfolgt in Intervallen in dem Bereich von 1 see bis 5 min;

   (f) Die Prüfung erfolgt durch Zuführung von Signalen, die einen Lichtbogen-Zustand simulieren;

   (g) Die Prüfung erfolgt mittels logischer Operationen.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfung durchgeführt wird, um zu ermitteln, ob die Zufuhr von Entladungsenergie zu dem Spalt innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach der Simulation eines Lichtbogen-Zustands nicht abgeschaltet wird, und gegebenenfalls um einen bei dem Verfahren verwendeten Entladungs-Impulsgenerator abzuschalten.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn ein einen Lichtbogen-Zustand anzeigendes Überwachungsergebnis häufiger auftritt als es einem vorgegebenen Wert entspricht, beispielsweise drei- oder fünfmal innerhalb von fünf Sekunden, ein Signal erzeugt wird, das beispielsweise dazu dient, einen bei dem Verfahren verwendeten Entladungs-Impuls-• generator abzuschalten und/oder ein Alarmsignal zu erzeugen.
11. 11. Vorrichtung zur Überwachung eines Funkenerosions-Bearbeitungsvorgangs mit einer Einrichtung zur Überwachung eines vom Zustand an dem Entladungs-Spalt abhängigen Signals, dadurch gekennzeich- ·. net,- daß die Einrichtung bestimmt, ob eine in der vorstehenden Beschreibung definierte HF-Signalkomponente vorliegt, und daß die Vorrichtung möglicherweise mindestens eine der folgenden Einrichtungen umfaßt:

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    (a/J) Einrichtung (CD, F, C) zur Pe st stellung des Fehlens der HF-Komponente;

    (b) Einrichtung (CD) zur Bestimmung, wann Strom durch . den Spalt fließt;

    (c) Einrichtung zur Bestimmung, wann Spannung am Spalt liegt;

    (d) Einrichtung (F) zur Prüfung der HF-Komponente mittels eines Hochpaßfilters;

    (e) Einrichtung (F) zur Bestimmung, ob die HF-Komponente 1,0, 1,5 oder 2 MHz überschreitet;

    (f) Einrichtung (CD, F, C, S) zur Feststellung sowohl des Fehlens der HF-Komponente als auch des gleichzeitigen Fehlens eines Kurzschluß-Zustands;

    (g) Einrichtung (CD, F, C, S) zur Unterscheidung zwischen einem Lichtbogen-Zustand und einem brauchbaren Bearbeitungszustand sowie den übrigen bei der Funkenerosions-Bearbeitung bekannten alternativen Zuständen.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die unter Benützung der Überwachung ein Maß des Wirkungsgrades ermittelt, wobei beispielsweise die Anzahl der so überwachten brauchbaren Bearbeitungs-Entladungen durch die Gesamtzahl der angestrebten Entladungen dividiert wird.
13. 13. Vorrichtung zur Funkenerosions-Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Überwachungssvorrichtung (CD, F, C) nach Anspruch 11 zur Modifizierung eines Bearbeitungsvorgangs umfaßt, der gegebenenfalls Einrichtungen aufweist, die bei Vorliegen· eines bestimmten Überwachungsergebnisses, das beispielsweise

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    als Anzeige -"ar einen Lichtbogen-Zustand gewertet werden kann, mindestens einen der in Anspruch 6 genannten Schritte (a) bis (h) durchführt. " . ·
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (CD, F, C), die bei Vorliegen eines einen Lichtbogen-Zustand anzeigenden Überwachungsergebnisses eine Unterbrechung der angestrebten Entladungsimpulse bewirkt, sowie eine Einrichtung (S), die bei Vorliegen eines Kurzschluß-Zustands eine wesentlich kürzere Unterbrechung der angestrebten Entladungsimpulse bewirkt, wobei die auf einen Kurzschluß-Zustand ansprechende Einrichtung derart ausgelegt ist, daß sie gegenüber der Wirkung der, auf das Überwachungsergebnis ansprechenden Einrichtung eine Vorrangssteuerung ausführt, indem beispielsweise die kürzere Unterbrechung über eine Zeitspanne in der Größenordnung von Millisekunden, beispielsweise 8 msec, anhält.
15. 15. Schaltungsanordnung, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Prüfung, ob die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14 hinsichtlich der Überwaehung und/oder hinsichtlich ihrer Reaktion auf das Überwachungsergebnis ordnungsgemäß arbeitet.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder I4_f gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (T1, T2) zur Durchführung einer "Prüfung der Überwachungsfunktion, möglicherweise mit mindestens einem der in Anspruch 8 genannten Merkmale (b) bis (g).
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine

    Schaltungsanordnung (T3, G1, G2, I) zur Peststellung, ob inner-

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    BAD OHKaINAL

    halb, einer vorgegebenen Zeitspanne nach Simulation eines Lichtbogen- Zustands die Zuführung von Energieimpulsen zum Spalt nicht abgeschaltet worden ist, und gegebenenfalls zur Abschaltung des Generators.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis' 17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (C, T), die ein Signal erzeugt, wenn ein einen Lichtbogen-Zustand anzeigendes Überwachungsergebnis häufiger auftritt als es einem vorgegebenem Viert entspricht, ^: beispielsweise drei- oder fünfmal in fünf Sekunden, und die beispielsweise das Signal zum Abschalten eines Entladungs-Impulsgenerators und/oder zur Erzeugung eines Alarmsignals benützt.
19. 19. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks, wobei zwischen einem Werkzeug, beispielsweise einer Schleifscheibe, und dem Werkstück elektrische Energieentladungen stattfinden, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der vorstehenden Beschreibung definierte HF-Komponente ermittelt wird.
20. 20. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks, wobei zwischen einem Werkzeug, beispielsweise einer Schleifscheibe, und dem Werkstück elektrische.Energieentladungen stattfinden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Ermittlung einer in der vorstehenden Beschreibung definierten HF-Komponente.
21. 21. Gegenstand, gekennzeichnet durch seine Herstellung unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 10 oder 19 oder einer Vorrichung oder Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2, 11 bis 18 oder ZO.

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    PS/CW