DE2615304C2

DE2615304C2 - Vorrichtung zum Überwachen der Erosionswirkung einer Funkenerosionsmaschine

Info

Publication number: DE2615304C2
Application number: DE2615304A
Authority: DE
Inventors: Francois Vernier Genf/Genève Balleys; Georges-Andre Meyrin Genf/Genève Marendaz; Heinz Bernex Genf/Genève Rhyner
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1975-04-11
Filing date: 1976-04-08
Publication date: 1985-01-17
Also published as: FR2306780A1; CH585607A5; GB1534936A; JPS5623731B2; DE2615304A1; FR2306780B1; JPS51121894A; IT1058795B; US4090961A

Description

Zwischen den Trigger 6 und die Kippschaltung T_A ist ein Umschalter /t geschaltet, mit dem das Ausgangssignal des Umkehrschalters 5 an den Eingang der Kippschaltung Ta angelegt werden kann. In dieser Stellung des Umschalters }\ ist die Dauer der Spannungsimpulse unabhängig vom Auftreten eines Entladungsstroms.

Es ist eine drei Detektoren oder Anzeiger 8, 9, 10 aufweisende Überwachungsrchaltung 7 vorhanden, um das Vorhandensein oder Fehlen von Kurzschlüssen, Lichtbogen bzw. Verunreinigungen des Arbeitsspalts zu signalisieren. Diese Anzeiger sind z. B. aus den Schweizer Patentschriften 5 29 607, 5 29 608 und 5 29 609 bekannt. Jeder Anzeiger 8,9,10 hat einen ersten Eingang, an den das Momentanpotential der Elektrode 1 angelegt wird, und einen zweiten Eingang, der das Ausgangssignal des Triggers 6 erhält. Infolgedessen werden die Anzeiger 8,9,10 nur aktiv gemacht, wenn Entladungsstrom fließt. Die Anzeiger 8,9,10 speichern die logische Position, die durch die letzte erhaltene Information bestimmt ist, bis eine unterschiedliche neue Information eine Zustandsändemng der Anzeiger 8. 9. 10 vernlaßt. Die Ausgangssignale dieser drei Anzeiger 8,9 tO gelangen zu den Eingängen einer NOR-Schaltung 11, deren Ausgang über eine Klemme A mit einem Eingang eines als UND-Schaltung ausgebildeten Verbindungsschalters 12 einer Ermittlungsschaltung 45 verbunden ist, die der Anzeige einer Kenngröße der Wirksamkeit der Bearbeitung dient.

Das Ausgangssignal des Triggers 6 wird über eine Klemme B an einen zweiten Eingang des Verbindungsschalters 12 angelegt, dessen Ausgangssignal zu einer Schaltung 13 gelangt, die den Mittelwert dieses Signals berechnet. Am Ausgang des Verbindungsschalters 12 ist jedes mal ein Signal, wenn eine Entladung zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 erfolgt und gleichzeitig kein Fehler dssrch einen der Anzeiger 8 bis 10 festgestellt wird. Jeder Impuls des Verbindungsschalters 12 zeigt also das Vorhandensein einer unter einwandfreien Bearbeitungsbedingungen entstehenden Entladung an und hat eine Dauer, die gleich der Entladungsdauer ist. Sobald einer der Anzeiger 8 bis 10 fehlerhafte Bedingungen signalisiert, wird der Ausgang der NOR-Schaltung 11 Null und sperrt den Verbindungsschalter 12.

Die Schaltung 13 gibt ein Analogsignal ab, das dem Mittelwert ihres Eingangssignals entspricht und einem Frequenzumsetzer 14 zugeleitet wird, der ein logisches Ausgangssignal abgibt, dessen Frequenz dem Wert des Eingangssignals proportional ist. Der Ausgang des Umsetzers 14 ist mit dem Eingang einer Schaltung 15 verbunden, die die Frequenz ihres Eingangssignais mit einer Zahl Ni zu multiplizieren erlaubt, die für die Höhe des Entladungsstromes kennzeichnend ist.

Der Ausgang der Schaltung 15 ist mit dem Eingang einer Multiplikationsschaltung 16 verbunden, die die Frequenz ihres Eingangssignals mit einer Zahl N_r zu multiplizieren erlaubt, die die theoretische Abtragung des Materials des Werkstücks 2 pro Zeit- und Stromeinheit kennzeichnet. Der Wert von N_r wird durch die Bearbeitungstechnik als Funktion der von der Bedienungsperson festgelegten Arbeitsparameter bestimmt.

Mit einem Umschalter ]i kann entweder das Ausgangssignal der Schaltung 15 oder das Ausgangssignal der Multiplikationsschaltung 16 auf einen Frequenzmesser FM geschaltet werden.

Wenn das Ausgangssignal der Schaltung 15 an dem Frequenzmesser FM liegt, entspricht sein Anzeigewert einer Kenngröße des Be jrbeitungsnutzstromes. Erhält der Frequenzmesser FM das Signal der Multiplikationsschaltung 16, wird ein Kennwert der Erosions-Istleistung ange2eigt, d. h. der pro Zeiteinheit entfernten Materialmenge.

Wenn der Umschalter J\ nicht verwendet wird, um jedem Spannungsimpuls eine von der Entladungsdauer unabhängige Dauer geben zu können, kann die Klemme B auch mit dem Ausgang der Kippschaltung Ta verbunden werden.

F i g. 2 zeigt eine Variante 46 der Ermittlungsschaltung 45. Es ist ein Verbindungsschalter 17 vorhanden, der z. B. mit Feldeffekttransistoren realisiert ist. Er ist von der Klemme A gesteuert und erhält von der Klemme C direkt das am Widerstand R abgegriffene Signal, so daß am Ausgang des Verbindungsschalters 17 den Entladungsimpulsen zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 entsprechende Impulse liegen, falls die drei Anzeiger 8, 9, 10 einwandfreie Bearbeitungszustände feststellen. Diese Ausgangsimpulse des Verbindungsschalters 7 haben eine der Stärke des Entladungsstro- mes proportionale Amplitude. Sie werden an eine Schaltung 18 angelegt, die den Momenuiiwert des Entladungsstromes in einen Mittelwert transfoi miert.

Von einer Schaltung 19 wird das Ausgangssignal der Schaltung 18 mit einer Zahl N_r multipliziert, die far die theoretische Abtragung des Materials pro Zeit- und Stromeinheit kennzeichnend ist.

Mit dem Umschalter/2 kann entweder das Ausgangssignal der Schaltung 18 oder dasjenige der Multiplikationsschaltung 9 an ein Voltmeter V angelegt werden, das infolgedessen den Bearbeitungsnutzstrom oder die Erosions-Istleistung anzeigt.

Bei der Ermittlungsschaltung 47 der F i g. 3 ist ein Verbindungsschalter 20 als UND-Schaltung mit drei Eingängen ausgebildet, von denen zwei gemäß F i g. 1 geschaltet sind und der dritte mit einem Festfrequenz-Oszillator 21 verbunden ist. Der Oszillator 21 liefert logische Signale, deren Frequenz höher ist als die Frequenz der Erosionsentladungen. Am Ausgang des Verbindungsschalters 20 sind daher Impulszüge hoher Frequenz entsprechend den Entladungen der Bearbeitung, sofern die Bearbeitungsbedingungen gut sind.

Das Ausgangssignal des Verbindungsschalters 20 wird an eine Frequenzmultiplizierschaltung 22 angelegt, weiche die Frequenz der die genannten Züge bildenden Impulse in Züge einer anderen Frequeni transformiert, die einer Zahl N\ proportional ist, die den Strompegel der Entladungen kennzeichnet. Die Frequenzmultiplizierschaltung 22 ist mit einer Multiplikationsschaltung 23 verbunden, die die Frequenz mit der Zahl N_r multipliziert. Der Frequenzmesser FM zählt die ihm zugeleiteten Impulse während eines bestimmten Zeitintervalls, das sehr viel langer ist als die Entladungszeit und wire! entweder mit dem Ausgang der Frequenzmultipliziersciiahung 22 oder mit dem Ausgang der Multiplikationsschaltung 23 verbunden, je nachdem, ob man den Bcarbeitungsnutzstrom oder die F.rosions-lst'eistung anzeigen will.

Es können auch Schaltungen verwendet werden, die von den vorbeschr: ebenen Schaltungen abweichen. Obgleich in allen vorbeschriebenen Schaltungen eine Addition der Dauer der erosiven Entladungen stattfindet, könnte das Ergebnis auch dadurch erreicht werden, daß die Dauer der nichterosiven Entladungen addiert wird. Es ist dann notwendig, ein Bezugssignal zu verarbeiten,

es das für jede in Aussicht genommene Bearbeitungsregelung das theoretische Maximum der Bearbeitungswirksamkeit anzeigt. Es würde dann ausreichen, von dieser Bezugsgröße eine Größe zu subtrahieren, die der Ge-

samtdauer der nichterosiven Entladungen proportional
ist, um ein Signal zu erhalten, das die effektive Wirksamkeit der Bearbeitung anzeigt.

Es wurde die Verwendung eines Anzeigers für die
Kenngröße der Bearbeitungswirksamkeit beschrieben.
Diese Kenngröße kann auch als Steuersignal in einer
Regelung verwendet werden, mit der auf Parameter eingewirkt wird, welche die Arbeitsbedingungen variieren
lassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

15

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Claims

1 2 nung erosionswirksamer Impulse bekannt, die zwar Patentansprüche: Strom- und Spannungssignale auswertet, jedoch auch auf eine Auswertung des hochfrequenten Rauschens an-

1. Vorrichtung zum Überwachen der Erosionswir- gewiesen ist Die Schaltung zählt lediglich, zieht also kung einer Funkenerosionsmaschine, mit einer Meß- 5 nicht die Dauer der jeweiligen Entladungen in Betracht, schaltung zum Erzeugen von im Arbeitsspalt be- Dementsprechend fehlerhaft bleibt die Auswertung des wirkten Entladungen entsprechenden Meßimpulsen, Prozentsatzes der erosionswirksamen Entladungen, die über einen Verbindungsschalter einer Ermitt- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

lungsschaltung für eine der Entladungsfrequenz und richtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, den elektrischen Ladungen proportionale elektri- io daß die Überwachung der Erosionswirkung der Funschen Meßgröße zuleitbar sind, und die an einer logi- kenerosionsmaschine aufgrund einer solchen elektrische Signale erzeugenden Überwachungsschaltung sehen Meßgröße erfolgt, die dem tatsächlichen Bearbeizur Erkennung von Fehlentladungen anliegen, da- tungsnutzstrom entspricht.

durch gekennzeichnet, daß der Verbin- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Verbindungsschalter {12,17,20) von den von der Überwa- i5 aungsschalter von den von der Überwachungsschaltung chungsschaltung (7) erzeugten logischen Signalen erzeugten logischen Signalen für die Entladungsdauer für die Entladungsdauer schaltbar ist schaltbar ist

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, die in der Ermitt- Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß die Über-

lungsschaltung einer Multiplikationsschaltung auf- wachungsschaitung zur Ermittlung des Bearbeitungsweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplika- 20 nutzstroms verwendet wird. Die dadurch erfolgende Betionsschaitung (16, i9,22) die elektrische Meßgröße einfiussung des Verbindungsschaiters gestattet der Ermit einem Wert (N_r) der theoretisch erodierten Ma- mittlungsschaltung, genau diejenige Entladungsdauer terialmenge pro Zeit- und Stromeinheit multipliziert zu berücksichtigen, während der Nutzstrom ist Damit

wird eine zutreffende automatische Beeinflussung der

25 Bearbeitungsparameter möglich, um maximale Erosionsleistung dauernd zu gewährleisten.

In Ausgestaltung üerErfindung multipliziert die MuI-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum tiplikationsschaltung die elektrische Meßgröße mit ei-Überwachen der Erosionswirkung einer Funkenero- nem Wert der theoretisch erodierten Materialmenge sionsmaschine, mit einer Meßschaltung zum Erzeugen 30 pro Zeitmenge und Stromeinheit Auf diese Weise kann von im Arbeitsspalt bewirkten Entladungen entspre- die Bedienungsperson über den IST-Wert der Erosionschenden Meßimpulsen, d«e über einen Verbindungs- leistung ständig informiert werden, schalter einer Ermittlungsschaltung für eine der Entla- Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dar-

dungsfrequenz und den elektrischer. Ladungen propor- gestellten Schaltungen erläutert. Die Fig. I bis 3 zeigen tionale elektrischen Meßgröße zuleitbar sind, und die an 35 unterschiedliche Schaltungen zur Durchführung des ereiner logische Signale erzeugenden Überwachungs- findungsgemäßen Verfahrens.

schaltung zur Erkennung von Fehlentladungen anlie- Fig. 1 zeigt eine Elektrode 1, die ein stromleitendes

gen. Werkstück 2 mit Entladungen zu bearbeiten vermag, die

Es ist bekannt, die Bearbeitungsqualität oder die Fun- in einem Arbeitsspalt 3 erfolgen, in itm sich üblicherkenbildungsleistung auszuwerten, indem z. B. die Dauer 40 weise eine dielektrische Flüssigkeit befindet Die Entlader Entladungen und die Höhe des Stromes oder der düngen werden mit einem Generator 5 erzeugt, der mit Spannung dieser Entladungen gemessen werden. Durch einem elektronischen Leistungsschalter 4, der durch eidie Schaltung der US-PS 34 74 216 wird die Zahl der nen Transistor schematisch dargestellt ist, und mit einutzbaren bzw. erosiven Entladungen mit der Zahl ailer nem Widerstand R in Reihe geschaltet ist. Der Wideraufeinanderfolgender Impulse verglichen, die während 45 stand R ermöglicht es, jedesmal eine Spannung abzueines bestimmten Zeitraums an den Arbeitsspalt gelegt nehmen, wenn Entladungsstrom fließt bzw. ein Bearbeiwerden. Die Schaltung erarbeitet eine Kenngröße für tungsimpuls vorhanden ist.

das Verhältnis dieser Zahlen. Dieses Verhältnis kenn- Die an dem Widerstand R abgenommene Spannung

zeichnet zwar die erosiven Entladungen bzw. die Fun- wird an einen Schmitt-Trigger 6 angelegt, dessen Auskenbildungsqualität, ist aber kein Maß für den Bearbei- 50 gang auf den Eingang einer monostabilen Kippschaltungsnutzstrom oder die Erosions-Istleistung, da der tung T_A geschaltet ist. Diese steuert eine Kippschaltung Strompegel der erosiven Entladungen während des Be- T^ über deren Ausgang mit einem Umkehr- oder Wenrechnungszeitraums nicht berücksichtigt wird. deschalter 5 der Leistungsschalter 4 gesteuert wird. Die-

Aus der US-PS 38 16 692 ist eine Schaltung der ein- se Anordnung ermöglicht es, Entladungsintervalle kongangs genannten Art bekannt, mit deren Ermittlungs- 55 stanter Dauer zu erreichen, unabhängig von der zufällischaitung der Prozentsatz aller stromleitenden Impulse gen Wartezeit, die zwischen dem Zuschalten des Genegebildet und angezeigt wird. Dabei werden jedoch auch rators 5 und dem Auftreten des Entladungsstromes vordie Kurzschlüsse erfaßt, so daß ein viel zu hoher Wert handen ist. Mit dem Auftreten des Entladungsstromes des Bearbeitungsnutzstroms vorgetäuscht wird. Die da- wirkt die am Widerstand R abgegriffene Spannung als neben noch vorhandene Überwachungsschaltung zur eo durch den Trigger 6 geformter Spannungsimpuls auf die Erkennung von Fehlentladungen ermöglicht zwar eine monostabile Kippschaltung Ta, deren Instabilitätsdauer visuelle Anzeige, wirkt aber nicht mit der Ermittlungs- die Dauer der mit dem Widerstand Λ gemessenen Entlaschaltung zusammen. Die Bedienungsperson kann aus dungsintervalle bestimmt. Wenn die Kippschaltung Ta den beiden Anzeigen dieser vorbekannten Schaltung wieder ihre Ruhestellung einnimmt, ändert sie den Zuden IST-Wert des Bearbeitungsnutzstromes nicht ent- 65 stand der Kippschaltung Tb, deren Instabilitätsperiode nehmen. die Zeit zwischen dem Ende eines Stromimpulses und

Aus der Zeitschrift ELEKTRO-ANZEIGER, 27 Jg., der Erzeugung eines neuen Spannungsimpulses an den 1974, Nr. 22, S. 473 ff. ist eine Meßschaltung zur Erken- Elektroden 1,2 bestimmt.