DE2547767B2

DE2547767B2 - Impulsgenerator zur funkenerosiven Metallbearbeitung

Info

Publication number: DE2547767B2
Application number: DE19752547767
Authority: DE
Inventors: Ernst Tenero Buehler; Werner Dr. Locarno Ullmann
Original assignee: Agie Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles SA
Priority date: 1975-06-17
Filing date: 1975-10-24
Publication date: 1979-11-08
Also published as: SE419418B; SE7512371L; FR2314801A1; DE2547767C3; CH591920A5; DE2547767A1; BR7600056A; IT1055126B; FR2314801B1

Description

— eine Transistorstufe (Tr 1) zur Verstärkung des Ausgangssignals des Vergleichers (2) und

— eine als Komplementär-Stromquelle nachgeschaltete Transistorstufe (Tr 2, Tr 3), die über zwei symmetrische Widerstands-Kondensator· ^w Netzwerke (R5, RB, Cl, R 10; /?4, Λ7, C2, R9) an zwei in Serie geschaltete, komplementäre Transistoren (TrA, TrS) von der Speisespannung (32, 33) unabhängige Basissteuersignale liefert (Fig.6). ^4>

4. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der funkenerosive Kreis eine Hochspannungsquelle (12) enthält, die über einen im Synchronismus mit den Arbeitsstrom- v> impulsen geschalteten Halbleiterschalter (11) Zündimpulse liefert und über eine Nebenschlußdiode (10) von den Arbeitsstromimpulsen entkoppelt ist (F ig. 3,4).

5. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 5; bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im funkenerosiven Kreis ein energiespeicherndes Element (15) in Serie mit einer Diode (14) vorgesehen ist und daß parallel zu dieser Serienschaltung ein Halbleiterschalter (160) liegt, der von dem Taktgeber (1) über ho eine zusätzliche Treiberstufe (3a^ gesperrt wird, wenn die durch die Leitungen (8a, b) gegebene Steilheit der fallenden Flanke des Arbeitsstromimpulses erhöht werden soll (F i g. 5).

6. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 2 bs bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (170) an einem Eingang (171) ein dem Augeinblickswert des Arbeitsstromimpulses proportionales Signal erhält, die Anstiegsgeschwindigkeit des Arbeitsstromimpulses mißt und ein Ausgangssignal an den Eingang (111) des Taktgebers (1) abgibt, über den der zeitliche Verlauf der oberen und der unteren Hüllkurve änderbar ist (F i g. 7).

7. Impulsgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem (170) folgende Bauteile enthält:

— eine Verstärker- und Differenzierschaltung (174) für das an seinem Eingang (171) anliegende Signal;

— eine Vergleicherschaltung (177), deren erster Eingang das differenzierte Eingangssignal erhält, an deren zweitem Eingang eine Bezugsspannung (Uref) entsprechend einem gewählten oberen Grenzwert für die Stromanstiegsgeschwindigkeit anliegt und deren Ausgang (172) mit dem Eingang (111) des Taktgebers (1) vc-rbunden ist;

— eine Gleichrichterschaltung (178) für das differenzierte Eingangssignal;

— einen dss gleichgerichtete Signa! erhaltenden Integrator (179), dessen Ausgang mit dem Steuereingang einer Vorschubeinrichtung für die Bewegung der Werkzeugelektrode (91) und/oder des Werkstücks(92) verbunden ist (F i g. 8).

Die Erfindung betrifft einen statischen Impulsgenerator für die funkenerosive Metallbearbeitung mit einem Taktgeber zur Steuerung des Arbeitstaktes eine:, Halbleiterschalters für die Energiequelle im funkenerosiven Kreis.

Für die funkenerosive Metallbearbeitung wird neben der Steuerbarkeit der Arbeitsimpulse nach zeitlicher Dauer, Tastverhältnis, Wiederholungsfrequenz und Amplitude auch die Einsteiibarkeit der Form der Arbeitsimpulse angestrebt. Die Bedeutung der Form der Arbeitsimpulse einschließlich der Zeit für die Anstiegsflanke und Abfallflanke hat man seit einiger Zeit erkannt und daher verschiedene Generatortypen entwickelt.

Die Formgebung der Arbeitsimpulse durch die alten Relaxationsgeneratoren (LC/RLC Generatoren) war beschränkt durch die Bauelemente. Es wurde nur mit sinusförmigen oder sinusformähnlichen Arbeitsimpulsen erodiert. Durch die Einführung des Leistungstransistors bei den neuen Generatoren wurde mit rechteckförmigen Arbeitsimpulsen erodiert. Die neuen Generatoren waren auch nicht in der Lage, die Formen der Arbeitsimpulse zu ändern und zu steuern. Man hat daher einen alten und einen neuen Generator kombiniert. Diese in der DE-OS 23 20 702 beschriebene Generatorkombination enthält außer dem elektroerosiven Stromkreis eine Induktivität für die Formgebung des Arbeitsimpulses. Die Formgebung ist abhängig von der Zeitkonstante der Induktivität. Daher besteht keine Variationsmöglichkeit zu einer gezielten Formgebung für verschiedene Typen von Erodierarbeiten.

Man versuchte auch eine große Anzahl von neuen Transistor-Generatoren sequentiell zu verbinden, um hierdurch einen Arbeitsimpuls zusammensetzen zu können aus den Impulsen der vielen Generatoren. Diese in der US-PS 36 55 937 beschriebene Anordnung einer großen Anzahl von Generatoren hat ebenfalls eine

beschränkte Variationsmöglichkeit für eine gezielte Formgebung für verschiedene Typen von Erosionsarbeiten,

Aufgabe der Erfindung ist, einen Generator zu konzipieren, der jede denkbare Formgebung eines Arbeitsimpulses gestattet und es ermöglicht, auch in zentralen Fertigungssteuersystemen oder mit adaptiver Regelung zu arbeiten (z.B. CH-PS 5 47 678, CH-PS 5 48 256, CH-PS 5 85 088) und in sehr kurzer Zeit, d. h. auch innerhalb der Dauer eines Arbeitsstromimpulses, auf den Erodiervorgang einwirken zu können.

Die von diesen modernen Regelsystemen geforderte schnelle Änderung der Arbeitsimpulse wird von den bekannten Generatoren nicht erfüllt Die Erfindung bringt daher eine vorteilhafte Anpassung des Generators an diese modernen Regelsysteme, so daß nicht nur die Form des Arbeitsimpulses, sondern auch die anderen Parameter wie Amplitude, Repetitionsfrequenz, Tastverhältnisse (duty factor) des Arbeitsimpulses innerhalb einer Periodendauer geändert werden können.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,

— daß der Taktgeber zwei elektrische Hgnale erzeugt, von denen das erste einer oberen Hüllkurve und das zweite einer unteren Hüllkurve des gewünschten zeitlichen Verlaufes des Arbeitsstromimpulses entspricht,

— daß ein Vergleicher diese Signale kontinuierlich mit dem Augenblickswert des Arbeitsstromimpulses vergleicht,

— daß das digitale Ausgangssignal des Vergleichers über eine Treiberschaltung den Halbleiterschalter durchlässig schaltet, wenn der Augenblickswert des Arbeitsstromimpulses kleiner oder gleich dem durch die untere Hüllkurve festgelegten Augenblicksollwert ist und den Halbleiterschalter sperrt, wenn der Augenblickswert des Arbeitsstromimpulses größer oder gleich dem durch die obere Hüllkurve festgelegten Augenblickssollwert ist und

— daß eine Diode über die Energiequelle und den Ha'bleiterschalter, in Stromflußrichtung gepolt, geschaltet ist.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung ist der Strom des Arbeitsimpulses am Arbeitsspalt nicht mehr abhängig von den Schwankungen der Speisespannung für den gesamten Generator und der Brennspannung am Arbeitsspalt. Hierdurch ergibt sich eine bessere Konstanthaltung der Funkenenergie. Aufgrund dieser Eigenschaft bleibt die Arbeitsimpulsstromstärke auch gleich, wenn der Bearbeitungsspalt bis zum Kurzschluß entartet. Die Verlustleistung der Leistungsschalter, welche steuerbare Halbleiter, z. B. Transistoren, sind und welche die Arbeitsimpulse im funksnerosiven Stromkreis ein- und ausschalten, steigt im Kurzschlußfall nicht an. Daher verringert sich im Kurzschlußfall die vom Generator aufgenommene Leistung. Dies wirkt sich günstig auf die Dimensionierung der Leistungsschalter aus.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Generator in Blockdarstellung,

F i g. 2a, 2b, 2c Beispiele von Formen von Hüllkurven,

F i g. 3, 4, 5 weitere Ausführungsbeispiele des Generators in Blockdarstellung,

F i g. 6 eine detaillierte Darstellung eines Teils des Generators,

Fig. 7, 8 die Anordnung und detaillierte Ausführung einer in den Generator zusätzlich einzufügenden

Schaltung,

Fig.9a bis 9f Formen von Arbeitsimpulsen für besondere Typen von Erosionsprozessen,

In der Schaltung von F i g. 1 gibt der Taktgeber 1 über die Leitungen 112 und 113 je ein Signal in Form einer oberen (16) bzw. unteren (17) Hüllkurve ab. Die beiden Hüllkurven repräsentieren den Bereich, in welchem der zeitliche Verlauf der Amplitude des gewünschten Arbeitsimpulses am Arbeitsspalt 9 liegt Am Taktgeber 1 wird das gewünschte Hüllkurvenpaar 16, 17 wie bei 111 angedeutet, von Hand oder durch ein Steuerungsoder Optimierungssystem eingestellt Der Taktgeber kann aus einem oder mehreren Signalerzeugern oder einem Rechner bestehen. Mit einem Signalerzeuger kann man einige bestimmte Kurventypen, die häufig für die Funkenerosion verwendet werden, einstellen. Mit einem Rechner kann man alle nur denkbaren Kurventypen einstellen und somit alle möglichen Hüllkurvenpaare erzeugen. Bei einem Rechner werden normalerweise die Kurven aus kleinen und kleinsten standardisierten Kurventeilchen zu jedem Typ τ,. >immengesetzt.

in den Fi g. 2a, 2b, 2c sind aus d^r unerschöpflichen Fülle von Kurventypen drei Beispiele dargestellt Die Auswahl der elektrischen Parameter wie Amplitude, Wiederholungsfrequenz, Tastverhältnis und Form des Arbeitsimpulses am Arbeitsspalt 9 (zwischen Bearbeitungselektrode 91 und Werkstück 92) wird nach Technologie-Entscheidungen getroffen. Ebenso wird der Abstand zv/ischen den beiden Hüllkurven festgelegt Gemäß der Erfindung werden die Halbleiter-Schalteinrichtungen 4 nun so mit einer im Vergleich zur Häufigkeit der Arbeitsstromimpulse höheren Frequenz derart in leitenden oder sperrenden Zustand gesteuert, daß die Arbeitsstromamplitude immer im Toleranzbereich ζ wischen den beiden Hüllkurven (16,17) bleibt.

Die Fig. 2a zeigt als Beispiel ein Hüllkurvenpaar 16, 17 mit einem steilen Anstieg zn Beginn, einem anschließenden sanften weiteren Wachstum (»durchhängende Seillinie«) bis zu einem steilen Abfall am Ende. Diese Form eines Arbeitsstromimpulses bringt den Vorteil, daß während der Dauer des Arbeitsstromimpulses dessen Amplitude so zunimmt wie sich der Funkenkanal durch zunehmende Ionisation weitet, so daß eine gleichbleibende Stromdichte gewonnen wird.

Die am Taktgeber 1 gemäß den gewünschten Arbeitsparametern eingestellten Hüllkuiven-Signale gelangen an eine Vergleicherschaltung 2. Der Strom im funkenerosiven Kreis wird z. B. über einen Shunt 7 oder beliebige andere Meßfühler ermittelt und über Leitung 21 den Vergleicher zugeführt.

Ist zu Beginn des Erosionsprozesses der Strom im funkenerosiven Kreis gleich Null, so erzeugt der Vergleicher 2 auf seiner Ausgangsleitung 22 ein Avsgangssignal, welches die Treiber-Schalteinrichtung 3 veranlaßt, über die Leitung 31 den Leistungsschalter 4 zuschließen.

Selbstverständlich können auch mehrere dieser Leistungsschalter, die als steuerbare Halbleiter, z. B. Transistoren ausgebildet sind, vorgesehen sein, etwa zur Mehrkanal-B'.arbeitung. Der durchgeschaltete Halbleiter 4 verbindet die Stromquelle 5 mit dem Bearbeitungsspait Hierdurch baut sich ein Strom im funkenerosiven Kreis auf, dessen Änderungsgeschwindigkeit durch die bestimmten Kenndaten (z. B. Induktivität und Kapazi tat) der Leitungen 8a, Sb begrenzt ist. Die Leitungen 8a, Sb haben in dta Ausführungsbeispiel der F i g. 1 eine Induktivität im Bereich von 0,5 μΗ - 3 μΗ und eine Kapazität von 0,2 nF-10 nF. Selbstverständlich können

auch andere Eiereiche für ähnliche Ausführungsbeispiele nützlich sein. Das Signal an dem Meß-Shunt 7, das den Strom im funkenerosiven Kreis repräsentiert, gelangt über Leitung 21 in den dritten Eingang der zweiten Schaltungseinrichtung 2. Dort wird dieses Signal mit den beiden Pegelsignalen der Leitungen 113,114, welche die beiden Hüllkurven 16, 17 darstellen, verglichen. Wenn das Zustandi.signal im Bereich zwischen den beiden Hüllkurven liegt, bleibt das Ausgangssignal des Vergleichers 2 auf der Leitung 22 unverändert, so daß über die Treiberschaltung 3 und Leitung 31 die Leistungsschalter 4 geschlossen, oder anders ausgedrückt, im durchgeschalteten Zustand bleiben. Wenn das Zustandssignal der Leitung 21 höher ist als die obere Hüllkurve 16 (Leitung 112), verschwindet das Signal der Leitungen 22 und 31. Die Leitungsschalter 4 werden dann in sperrenden Zustand gebracht. Der Arbeitsstromfluß im Kreis beginnt sich darauf über die Diode 6 mit einer durch die l.eitungskenndaten beeinflußten Schnelligkpit abzusenken. Wenn das Zustandssignal der Leitung 21 unterhalb der unteren Hüllkurve 17 (Leitung 113) sinkt, gibt der Vergleicher 2 ein Ausgangssignal auf die Leitung 22. Diι Treiber-Schaltung 3 gibt ein Signal auf die Leitung JIl so daß die Leistungsschalter 4 wieder durchgeschallet werden.

Durch diese beschriebenen Vorgänge wird erreicht. daß der Strom im funkenerosiven Kreis 5, 7,8a. Sb. 9 im gewünschten Bereich zwischen den beiden Hüllkurven 16, 17 bleibt. Der Vergleich zwischen dem Zustandssignal der Leitung 22 und den Hüllkurven-Signalen der Leitungen 112, 113 erfolgt kontinuierlich. Die elektrischen Pararreter wie Amplitude, Wiederholungsfrequenz. Tastverhältnis (duty factor) und die Form der Arbeitsimpulse entsprechen daher genau den im Taktgeber 1 vorgegebenen Parametern. Wie bereits erwähnt, können am Eingang 111 des Taktgebers 1 nicht nur automatische, numerische Steuersysteme, sondern auch Optimierungssystemi angeschlossen werden. Besonders bei den modernen Optimierungssystemen müssen die elektrischen Parameter der Arbeitsimpulse sehr schnell geändert werden, wenn eine Tendenz zu einer Entartung der physikalischen Zustände im Arbeitsspalt 9 festgestellt wird. Diese schnelle Änderung muß während der Dauer eines Arbeitsimpulses durchgeführt werden können, was mit den bekannten Erosionsgeneratoren nicht bewerkstelligt werden konnte. Bei dem erfindungsgemäßen Generator ist diese schnelle Änderung ohne weiteres möglich.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 zeigt eine Zusatzvorrichtung 10, 11, 12, 13, welche Zündimpulse zum Durchschlagen des Arbeitsspaltes 9 liefert. Diese Zusatzvorrichiung wird an den Klemmen 114 in Serie in den funkenerosiven Kreis 5, 6, 7, 8a, 86, 9 eingefügt, wenn bei extrem breitem Arbeitsspalt 9 erodiert werden soll oder wenn die Quelle 5 nicht ausreichend sein sollte. Die Zündimpulse werden meistens dem Anfangsteil des Arbeitsimpulses überlagert Dies erfolgt durch den Transistor 11, der über die Synchronisationseinrichtung 13 im richtigen Zeitpunkt die Spannungsquelle 12 einschaltet Eine Nebenschluß-Diode 10 ist vorgesehen, damit der Strom im funkenerosiven Kreis 4, 5,6, 7,8a, Sb, 9 fließen kann, wenn der Transistor 11 in den nichtleitenden Zustand gebracht wird. Die übrigen Bauelemente der F i g. 3 entsprechen in jeder Hinsicht der Fig. L Es sei noch darauf hingewiesen, daß das Ausführungsbeispiel der Fig.! prinzipiell sämtliche Formen von Arbeitsimpulsen auch mit besonderen Zündimpulsen erzeugen kann. Das Ausführungsbeispiel

der F i g. 3 wird nur in den beiden Ausnahme allen der zu kleinen Spannung der Quelle 5 und bei extrem breitem Arbeitsspalt 9 verwendet.

Das Ausführungsbeispiel der F i g. 4 zeigt eine andere Schaltung zur Überlagerung eines Zündimpulses auf einen Teil des Arbeitsimpulses. Die Zusatzvorrichtung 10, 11, 12, 13, die aus den gleichen Bauelementen besteht, ist an den Klemmen 114 parallel in dem funkenerosiven Kreis 5, 6, 7, 8a, Sb, 9 angeordnet. Die Anordnung der F i g. 4 wird ebenfalls nur in d :n beiden sehr seltenen Ausnahmefällen verwendet, venn die Quelle 5 eine zu kleine Spannung hat und venn mit extrem breitem Arbeitsspalt 9 erodiert werden soll.

In der F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbe ispiel de; erfindungsgemäßen Generators mit sogenannter Schnellabschaltung gezeichnet. Wenn ein Arbeitsstrom impuls aus technologischen Gründen mit steilem Abstiegsflanke gewünscht wird, als das wie beschrieber die Eigenschaften der Lcitun^n 8:?, ^b zülBssen, k^nr durch eine solche Schaltung dem Arbeitski eis rasch Energie entzogen werden, wodurch wied;rum die Abstiegsflanke der Arbeitsstromimpulse steile r wird. Ir diesem Fall wird das Schaltelement 160, das eir Transistor sein kann, über die Leitung 161 ir Synchronismus zu dem Schaltzustand der Leistungs schalter 4 gesteuert. Die Schnellabschaltung erfolgi durch öffnen bzw. durch den nichtleitenden Zi stand de; Transistors 160. Hierdurch wird die in den Leitungen 8a 8ό gespeicherte Energie sehr schnell in den Em:rgiespei eher 15 umgeladen, so daß der Arbeitsinipuls dit gewünschte steile Abfallflanke genau nach Vorschrifi der Hüllkurven 16, 17 bekommt. Die Synchronisatior zwischen dem Transistor 160 und dem Leistungsschalter 4 wird durch den Taktgeber 1 gesteuert. Wenn ein« Schnellabschaltung des am Arbeitsspalt 9 anliegender Arbeitsimpulses erforderlich ist, wird vom Taktgeber 1 ein Schnellabschalter-Signal erzeugt und über eine Leitung 116 auf eine weitere Treiberschaltung 3i gegeben. Diese Treiberschaltung 3a gibt übe· Leitung 161 ein Signal auf die Basis des Transistors 160, weichet sofort geöffnet bzw. in den nichtleitenden Zustanc gebracht wird. Die Umladung der Energie de« funkenerosiven Stromkreises in den Energiespeicher Ii erfolgt sofort, so daß der Strom im funkenerosiver Kreis besonders rasch abfällt. Der parallel zum Speichel 15 angeordnete Widerstand 151 sorgt für desser Entladung.

In der F i g. 6 sind die Vergleicherschaltung 2 und die Treiberschaltung 3 im Detail dargestellt. Die nich gezeichnete Schaltung für den Taktgeber 1 gemäC Fig. 1 gibt über die Leitungen 112 und 113 c!--, obere Pegelsignal als maximale Hüllkurve 16 und das untere Pegelsignal als minimale Hüllkurve 17. Über die Leitung 21 gelangt das Zustandsignal vom Detektor 7 ebenfall· in den Vergleicher 2. Die Leitung 112 (obere Hüllkurvf 16) und die Leitung 21 (Zustand des funkenerosivet Kreises) sind an je einen Eingang des Spannungsverglei chers 23 angeschlossen. Die Leitung 113: (unten Hüllkurve) und die Leitung 21 sind mit je einem Eingang des Spannungs-Vergleichers 24 verbunden.

Bei Unterschreiten der unteren Hüllkurve 17 (Leitung 113) setzt der Spannungsvergleicher 24 über sein« Ausgangsleitung 241 die nachfolgende bistabile Kippstufe 25 in ihren einen Zustand. Dies ergibt ein Signal aul der Ausgangsleitung 22, welches über die beiden Dioder Du D₂ auf den Transistor Tn gelangt Dieser Transistoi verstärkt das Signal und bringt es auf ein geeignete; Spannungsniveau, um hierdurch die nachfolgender

Transistoren 7Ό, Trj, welche als Komplementärstromquelle geschallet sind, zu steuern. Diese Komplementärstromquelle Tri, Tn ermöglicht eine große Variation der Speisespannung an den Klemmen 32, 33. Dieser vorteilhafte große Änderungs-Bereich der Speisespannung ergibt sich dadurch, daß ein vom Widerstand R·, eingeprägter Strom auf das Basis-Netzwerk des Transistors Tu (Rs, Rt, R\o und Q) und ebenfalls auf das Bacio-Netzwerk des Transistors 7b (Rt, Rt, Ri und Cj) gegeben wird. Durch diese besondere Anordnung sind die Basis-Signale, welche auf die Transistoren 7h und Tr·, gegeben werden, von der Speisespannung an den Klemmen 32, 33 in jeder Beziehung unabhängig. Ferner erlaubt die Emitter-Komplementärschaltung der beiden Transistoren 7a, Tr·, bei hohem Strom die Verluste in diesen Transistoren auf einem Minimum zu halten. Die Anordnung der Treiber-Schaltung 3 erlaubt hohe Ströme der Λ usgangssignale auf der Ausgangsleitung 31 bei hoher Schaltgeschwindigkeit und gutem Wirkungs-

MgMUI UUI U^l L₁VItUIIg VTMU »V I 3 I Π I IM UIIU

mit hoher Geschwindigkeit auf die Leitung 31 zu den Leistungsschaltern 4 gegeben, die dadurch in den leitenden Zustand gebracht werden und somit die Stromquelle 5 in den funkenerosiven Kreis einschalten. Hierdurch erhöht sich der Betrag des Zustandssignals der Leitung 21, so daß die untere Hüllkurve 17 auf der Leitung 113 nicht mehr unterschritten wird. Der Spannungs-Vergleicher 24 gibt kein Signal mehr auf seiner Ausgangsleitung 241. Die bistabile Kippstufe 25 bleibt jedoch in ihrem gesetzten Zustand, so daß die Leistungsschalter 4 ebenfalls im leitenden Zustand vei'ileiben. Dieser Zustand bleibt so lange aufrechterhalten, wie das Zustandssignal auf der Leitung 21 im gewünschten Bereich zwischen den beiden Hüllkurven 16, 17 (Leitungen 112, 113) liegt. Wenn die obere Hüllkurve 16 der Leitung 112 durch das Zustandssignal 21 überschritten wird, gibt der Spannungs-Vergleicher 23 ein Signal auf seiner Ausgangsleitung 231 ab zur bistabilen Kippstufe 25, welche in ihren anderen Zustand rückgesetzt wird. Hierdurch verlöscht das Signal auf der Ausgangsleitung 22. Die Transistoren Tr₁, Tr2, Tn, Tn schalten in ihren nichtleitenden Zustand, so daß auch das Signal auf der Leitung 31 verlöscht. Die Leistungsschalter 4 trennen nun die Energiequelle 5 und den Bearbeitungsspalt. An dieser Stelle sei erwähnt, daß das Ein- und Abschalten der Stromquelle 5 durch die Leistungsschalter 4 im funkenerosiven Kreis mehrere Male während der Zeitdauer eines Arbeitsimpulses durchgeführt wird. Die Schaltungsanordnung der F i g. 6 ist für die sehr hohe Schaltgeschwindigkeit konstruiert. Ferner werden die Signale auf der Ausgangsleitung 31 mit relativ hohen Strömen auf die Leistungsschalter 4 gegeben, so daß die einwandfreie Schaltung dieser Schalter gewährleistet ist

In der F i g. 7 ist eine Schaltung 170 vorgesehen, mit deren Hilfe man die Stromanstiegsgeschwindigkeit messen kann während der Einschaltdauer der Leistungsschalter 4, d. h. während die Stromquelle 5 des Funkenerosionskreises eingeschaltet ist Diese Schaltung 170 kann anstelle der bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1, 3, 4, 5 erwähnten Optimierungssysteme verwendet werden. Sie stellt ein vereinfachtes System zur Optimierung dar. Die Schaltung 170 ist mit ihrem Eingang 171 an die Leitung 21 angeschlossen, auf welcher das Zustandssignal des Funkenerosionskreises liegt Der eine Ausgang 172 der Schaltung 170 ist an den Eingang 111 des Taktgebers i ansteiie der Optimierungssysteme angeschlossen. Ein zweiter Ausgang 173 der Schaltung 170 ist für die Servoregeliing gedacht. Man erhält durch die Schaltung 170 ein genaues, wirklichkeitsgetreues Bild über den Stromanstieg beim Arbeitsimpuls und kann sofort feststellen, ob eine Entartung des Arbeitsimpulses zu erwarten ist oder vielleicht schon vorliegt. Zum Beispiel kann im Arbeitsspalt 9 eine Tendenz zum Kurzschluß vorhanden sein. Dies stellt die Schaltung 170 sofort fest und gibt über Ausgang 172 und Eingang 111 dem Taktgeber 1 ein Signal zur Änderung der Hüllkurven 16,17. Der andere Ausgang 173 der Schaltung 170 gibt auf der Leitung 173 ein analoges Mittclwertsignal für die nicht dargestellte Servo-Anordnung, welche die Bearbcitungselektrode 91 in Richtung Werkstück 92 unter Einhaltung des günstigsten Arbeitsspalts 9 bewegt oder vom Werkstück 92 zurückzieht, wenn eine Entartung der Arbeitsimpulse im Arbeitsspalt sich abzeichnet.

In der F i g. 8 ist die Schaltung 170 detailliert gezeichnet. Es sei angenommen, daß auf der Leitung 21 i Z'i vorhanden ist, wie unterhalb dieser

Leitung gezeichnet. Die Kurve des Zustandssignals zeigt zu Anfang einen Stromanstieg im Funkenerosionskreis, dann einen kleinen Abfall und anschließend einen sehr stellen Stromanstieg, der auf die Tendenz eines Kurzschlusses im Arbeitsspalt 9 schließen lassen könnte. Anschließend fällt der Strom im Funkenerosionskreis wieder auf den Wert Null ab. Das so geformte Zustandssignal gelangt auf den Verstärker 174, welcher auch ein Differenzierglied enthält. Hier wird das Zustandssignal verstärkt und differenziert. Am Ausgang 176 erhält man ein Signal, wie es in der Nähe des dortigen Verbindungspunkts gezeichnet ist.

Dem Stromanstieg des Eingangssignals (Leitung 171) entspricht ein positiver, rechteckiger Impuls (Ausgang 176); dem Stromabfall des Eingangssignals entspricht ein negativer, rechteckiger Impuls auf der Ausgangsseite. Der extrem steile Stromanstieg des Eingangssignals macht sich auf der Ausgangsseite durch einen rechteckförmigen Impuls mit großer positiver Amplitude bemerkbar. Dem Stromabfall des Eingangssignals entspricht der rechteckförmige, negative Impuls auf der Ausgangsseite 176. Dieses Signal wird im Spannungs-Vergleicher 177 verglichen mit einer Bezugsspannung Uref. Diese Bezugsspannung wird so eingestellt, daß z. B. steile Stromanstiege, welche die Tendenz zu einem Kurzschluß im Arbeitsspalt 9 anzeigen können, ein Signal auf der Ausgangsleitung 172 des Spannungs-Vergleichers 177 ergeben. Die Bezugsspannung wird bei Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Generators unter Berücksichtigung der wirklichkeitsgetreuen Verhältnisse im Funkenerosionskreis eingestellt Gemäß F i g. 8 gelangt das Ausgangssignal der Leitung 172, das die Tendenz zur Kurzschlußbildung im Arbeitsspalt 9 anzeigt, auf die Leitung 111 in den Taktgeber 1. Hier bewirkt dieser Impuls, daß z. B. die obere Hüllkurve 16 etwas erhöht wird, und hierdurch wird, vorübergehend natürlich, der Bereich zwischen den beiden Hüllkurven 16, 17 etwas breiter, so daß die Welligkeit des Stromzustandes im funkenerosiven Kreis erhöht wird.

An dieser Steile sei darauf hingewiesen, daß das Signal auf der Ausgangsleitung 172 der Schaltung 170 digital ist und im Taktgeber ί zur adaptiven Regelung verwendet wird. Das digitale Signal der Ausgangsleitung 172 ist von der Brennspannung Vfs der Funkenstrecke, d.h. der Breite des Arbeitsspaltes 9 abhängig. Dies wird im folgenden noch näher erläutert. Von der Ausgangsleitung 176 gelangt das differenzierte Signal des Stromanstiegs im Funkenerosionskreis auch

auf den einen Eingang einer Gleichrichteranordnung 178, deren anderer Eingang an Masse liegt. Der positive Teil des Signals wird gleichgerichtet und über die Leitung 180 dem einen Eingang eines Integrators 179 zugeführt. Das gleichgerichtete Signal besteht nun aus einem negativen Impuls mit einer Pause und dem rechteckförmigen Impuls mit großer Amplitude, wie es am Ausgang 180 dargestellt ist. Im Integrator 179 wird das Signal integriert. Das so gewonnene analoge Mittelwertsignal, dessen Form in der Nähe der Aiisgangsleitung 173 gezeichnet ist, dient der Steuerung des Scrvo-Systems, d. h. also dem Vorschub bzw. der Rückstellung der Rearbeilungselektrode 91 relativ /um Werkstück 92. Durch die Schaltung 170 wird, wie bereits erwähnt, der wirklichkeitsgetreue .Stromanstieg im Ftinkenerosionskreis der Pig. I. 3. 4, 5. 7 wie folgt gemessen:

d/

wobei

Speisespannung ken slant

I. --■ Lciluiigsiiuliiktivitiii konstant

l/s Hrennspannunf! der Funkenstrecke
daraus folgt:

d/

Stromanstieg

10

llf

/ UM.

Die Sehr 'tung 170 ermöglicht daher eine sehr schnelle Adaption der elektrischen Parameter für die Arbeitsimpulse und eine sehr schnelle Reaktion des Servo-Systems bei unstabilen Entladungen im Arbeitsspalt 9.

In der Fig. 9 ist eine Anzahl von Arbeitsimpulsen dargestellt, die durch entsprechend vorgegebene Hüllkurvenpaare 16,17 gebildet werden. In der F i g. 9a sind zwei Impulse gezeichnet, deren Scheitel mit dreieckförmigen kleinen impulsen versehen sind. Solche Arbeits impulse verwendet man für eine schnelle Entfernung des erodierten Materials von der Oberfläche des Werk Stücks 92, und zwar während der flüssigen Phase des Materials. Die Arbeitsimpulse der F^; i g. 9a werden also für die erosive Grobarbeit verwendet, bei welcher innerhalb kurzer Zeit möglichst viel Material vom Werkstück 92 abgetragen werden muli

Die Impulse der F i g. 9b werden ebenfalls fir clic erosive Grobarbeit verwendet.

Die F i g. 9c zeigi kleine umtxkmimigt: impulse mit großen Pausen zwischen den Impulsen. Diese Impulse werden für die erosive Feinarbeit verwendet, bei welcher der Materialabtrag keine große Rolle spielt, sondern die Oberfläche und die genaue Maßhaltigkeit die wesentlichen Kriterien sind. Die F i g. 9d. 9e und 9f zeigen spezielle Formen von Arbeitsimpulsen, die bei besonderen erosiven Prozeßtypen Verwendung finden. Es handelt sich um Impulsformen wie sie durch die Hüllkurvenpaare 16, 17 der Fig. 2a. 2b. 2c geformt wurden.

Hier/u 5 lihitt Zeidinuiiücii

Claims

Patentansprüche:

1. Statischer Impulsgenerator zur funkenerosiven Metallbearbeitung, mit einem Taktgeber zur Steue- ϊ rung des Arbeitstaktes eines Halbleiterschalters für die Energiequelle im funkenerosiven Kreis, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (1) zwei elektrische Signale (16, 17) erzeugt, von denen das erste einer oberen Hüllkurve und das in zweite einer unteren Hüllkurve des gewünschten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsstromimpulses entspricht, daß ein Vergleicher (2) diese Signale kontinuierlich mit dem Augenblickswert des Arbeitsstromimpulses vergleicht, daß das digitale ιϊ Ausgangssignal des Vergleichers (2) über eine Treiberschaltung (3) den Halbleiterschalter (4) durchlässig schaltet, wenn der Augenblickswert des Arbeitsstromimpuises kleiner oder gleich dem durch die untere Hüllkurve festgelegten Augenblicks-Soll- >o wert Lst und den Halbleiterschalter (4) sperrt, wenn der Augenblickswert des Arbeitsstromimpulses größer oder gleich dem durch die obere Hüllkurve festgelegten Augenblicks-Sollwert ist, und daß eine Diode (6) über die Energiequelle (5) und den r> Halbleiterschalter (4), in Stromflußrichtung gepolt, geschaltet ist.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (1) einen Eingang (111) aufweist für den Anschluß eines in numerischen Steuersystems (170) zum Steuern der als Hül!^urven(16,17) vorliegenden Pegelsignale.

3. Impulsgenerator -ach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberschaltung (3) folgende Baugruppen e thält: r>