DE2713427A1

DE2713427A1 - Schaltanordnung zur funkenerosion

Info

Publication number: DE2713427A1
Application number: DE19772713427
Authority: DE
Inventors: Piers Kaspar Erdmann; Albert Dr Rer Nat Winkelmann
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: ERDMANN, PIERS, 2347 SUEDERBRARUP, DE
Priority date: 1977-03-26
Filing date: 1977-03-26
Publication date: 1978-09-28
Also published as: IT7821495A0; FR2384582A1; IT1093881B

Description

PRIED. KRUPP GESELLSCHAFT HIT BSSCHRAIiXTER HAFTUNG

in Essen

Schaltanordnung zur Funkenerosion

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Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Funkenerosion, mit der Tastverhältnis, Impulsfrequenz; 'CLid Intensität der an den Srosionsspalt übermittelten Arbeitsimpulse einstellbar sind und die aus eine τι Impuls-'iebergerät und einem ."Intlade— kreis besteht, wobei im Entladekreis Transistoren vorgesehen sind, durch die der Arbeitsstroin im Rhythmus der Signale des Impulsgebergeräts an den Erosionsspalt geführt wird, und wobei der Sntladekreis aus einem Zündkreis und einem Arbeitskreis besteht.

Bsi einer bekannten Schaltanordnung dieser Art wird beispielweise im Entladekreis ein aus Strombegrenzungswider standen, Transistoren und '.eiigstena einer Spannungsquelle bestehendes Netzwerk verwendet. Die Strombegrenzungswiderstände sind veränderbar ausgeführt und liegen jeweils über einen als Schalter arbeitenden Transistor parallel zueinander. Ein Impulsgebergerät steuert diese Transistoren taktweise so durch, daß der Erosionsspalt mit der Zündspannung beaufschlagt wird und daß nach dem Zündvorgang Rechteckstromimpulse im Erosionsspalt erzeugt werden. Die Größe bzw. Höhe jedes Rechteckstromimpulses wird durch den eingestellten Widerstand der Strombegrenzungswiderstände und der Spannung der Spannungsquelle bestimmt. Für die hinreichende Konstanthaltung der Amplitude des Rechteckstromimpulses'im Erosionsspalt, der während eines Arbeitsvorganges eine nichtlineare Widerstandskennlinie aufweist, wird der Widerstand der Strombegrenzungswiderstände größer gewählt als der Widerstand des durch die Funkenstrecke sich maximal

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ausbildenden lastv/iderstandes. Werden z.B. die Strombegrenzungsv/idsrstände wenigstens doppelt so groß gewählt wie dar Lastwiderstand und soll die Stromamplitude gleichbleiben, so mu3 die Spannung der Spannungsquelle entsprechend erhöht v/erden. Dabei ist nachceilig, daß die Verlustleistung durch die Strombegren— zungswiderstände sehr beachtlich ist. Außerdem ist eine vom Rechteckimpuls abweichende sowie beliebig gewünschte Formänderung des Stromimpulses nicht erreichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung zur Funkenerosion mit geringer Verlustleistung und geringem Aufwand an elektronischen Bauelementen zur Erzeugung von beliebig einstellbaren Impuls-Stromverläufen im Erosionsspalt anzugeben. Dabei soll das Tastverhältnis in weiten Grenzen einstellbar sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Schaltanordnung der eingangs genannten Art im Stromkreis zwischen Spannungsquelle und Erosionsspalt vom Impulsgebergerät beeinflußte Transistoren vorgesehen sind, von denen ein Teil als Schalter zum Öffnen und Schließen des Zündkreises dient, während der andere Teil als Verstärker den Stromimpuls im Arbeitskreis steuert. Dadurch wird insbesondere erreicht, daß durch den Einsatz der Transistoren als Verstärker mit kleiner Verlustleistung jeder gewünschte Arbeitsstromimpulsverlauf eingestellt werden kann. Dabei kann das Tastverhältnis erhöht v/erden, ohne daß eine Lichtbogenentladung im Erosionsspalt eingeleitet wird. Außerdem ist der Aufwand an Bauelementen gering.

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Bei Ausgestaltung der Schaltanordnung nach Anspruch 2 wird erreicht, daß durch die unterschiedliche Beeinflussung der Transistoren bzw. des Srosionsstromes optimale Erosionsvoraussetzungen geschaffen werden Ic ο mien.

Bei Ausgestaltung der Schaltanordnung nach Anspruch 3 wird erreicht, daß jeder Stromimpuls im Arbeitskreis in Abhängigkeit der vorgewählten Form jedes Spannungssignals des Impulsgebergeräts gesteuert wird und daß eine Änderung des Ionisationsgrads bzw. der Leitfähigkeit der Erosionsspaltstrecke keinen Einfluß auf die Stromsteuerung des Arbeit3stromimpulses nimmt.

Bei Ausgestaltung der Schaltanordnung nach Anspruch 4 wird erreicht, daß durch die kurzseitige Belastung des im Zündkreis liegenden zur Ziindstrombegrenzung erforderlichen Strombegrenzungswiderstand die anfallende Verlustleistung nochmals verkleinert wird.

Bei Ausgestaltung der Schaltanordnung naäi Anspruch 5 wird erreicht, daß die Zündung de3 Zündfunkens zuver— lässig erfolgt und daß die Verlustleistung im Arbeitskreis durch den Einsatz der mit einer kleinen Spannung ausgelegten Gleichstromquelle nochmals verringert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung, die einen Wirkschaltplan einer Funkenerosionsein— richtung zeigt, dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

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Die Funkenerosionseinrichtung besitzt ein zweikanalig ausgeführtes Inipulsgsbergerät 1, das mit seinen Ausgängen mit in Zündkreis und im Arbeitskreis Hegenden Transistoren (2a, 2b) in Verbindung sieht, wobei der Zündkreis, der Arbeitskreis und der Erosionsspalt 3 parallel zueinander geschaltet sind.

Der Zündkreis enthält in Reihenschaltung eine Gleichspannungsquelle 4, z.B. zwei parallel zueinander in Emitter-Schaltung eingesetzte als Schalter dienende Transistoren 2a, einen Strombegrenzungswiderstand 5 und den zwischen Werkzeug und Werkstück als Funkenstrekke gebildeten Erosionsspalt 3. Die Spannung der Gleich— Spannungsquelle 4 liegt erheblich über der Erosionsspannung und der Widerstand des zur Zündstrombegren- sung eingesetzten Strombegrenzungswiderstand 5 ist so bemessen, daß beim Zündvorgang im Erosionsspalt 3 ein Funken entsteht.

Der Arbeitskreis enthält in Reihenschaltung eine Gleichstromquelle β, z.B. zwei zueinander in Emitter-Schaltung über jeweils einen Gegenkopplungswiderstand 7 im Emitterzv/eig geschaltete als Verstärker dienende Transistoren 2b und den zwischen Werkzeug und Werkstück als Funkenstrecke gebildeten Erosionsspalt 3. Die Spannung der Gleichstromquelle 6 liegt zwischen der Erosionsspannung und der doppelten Erosionsspannung. Die Transistoren 2b besitzen in Emitterschaltung einen hohen differenziellen Innenwiderstand und bilden mit den Gegenkopplungswiderständen 7 und der Gleichstromquelle 6 eine Verstärkerstuie, die ihren Ausgangsstrom in Abhängigkeit des vom Im-

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pulsgebergarät 1 gelieferten Spannungssignals mittels der o-egsnlcopplungswiderstände 7 stabilisiert. Durch diese nahezu proportionale Abhängigkeit des Ausgangsstrones von der Sin.jangsspannung bleibt das Groß- und Xleinsignalverhalten der Verstärker-Stufe durch äußere Einflüsse, z.B. Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des Erosionsspaltes 3 während eines Arbeitszyklus, nahezu beeinflußt.

Die Funkenerosionseinrichtung hat folgende Wirkungsv/eise: Nach Inbetriebsetzen des Impulsgebergeräts 1 erzeugt es in jedem Kanal elektrische Spannungsimpulse mit einer vorgewählten Impulsbreite, Form und Impulsfrequenz. Der mit den als Schalter dienenden Transistoren 2a verbundene Kanal 1a erzeugt Spannungsrechteckimpulse, wodurch der Zündkreis kurzzeitig geschlossen wird. Der mit den als Verstärker dienenden Transistoren 2b verbundene Kanal 1b erzeugt entsprechend den jeweils optimalen Erosionserfordernissen eingestellte Spannungssignale, wodurch der Strom im Arbeitskreis gesteuert wird.

Beim Durchschalten der im Zündkreis liegenden Transistoren 2a wird der Erosionsspalt 3 über den Strombegrenzungswiderstand 5 mit der Spannung der Gleichspannungsquelle 4 beaufschlagt. Der Erosionsspalt 3 wird ionisiert, verändert seine Leitfähigkeit und die Zündfunkenentladung wird eingeleitet. Dabei wird die Zündfunkenstromstärke durch den Strombegrenzungswiderstand 5 so begrenzt, daß die Zündfunkenstromstärke erheblich kleiner ist als die Arbeitsfunkenstromstärke und die Spannung am Erosionsspalt 3 auf die typische Erosionsspannung von etwa 20 V

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zusammenbricht. Gleichzeitig mit dem Durchschalten der im Zündkreis liegenden Transistoren 2a v/erden die im Arbeitskreis liegenden als Verstärker dienenden Transistoren 2b angesteuert. Bei erfolgter Einleitung der Zündfunkenentladung und den Zusammenbrechen der Zündspannung am Erosionsspalt 3 unter dem Wert der Ausgangsspannung der Verstärkerstufe steuert die Verstärkerstufe den Arbeitsfunken— stromimpuls. Der Zündfunkenstromimpuls und der Arbeitsfunkenstromimpuls überlagern sich dabei im Srosionsspalt 3. Erst wenn der Zündkreis durch die in seinem Kreis liegenden Transistoren 2a geöffnet wird, übernimmt die Verstärkerstufe die Arbeitsfunkenstromsteuerung, und zwar so, daß der im Arbeitskreis vom Impulsgebergerät 1 durch ein entsprechendes Spannungssignal vorgegebene nach Form beliebig gestaltete Arbeitsfunkenstromimpuls im Erosionsspalt 3 unabhängig von auftretenden Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit des Erosionsspaltes 3 und dadurch verursachte Spannungsänderungen am Ausgang der Verstärkerstufe gesteuert wird. Unterbleibt die Zündfunkenentladung, so unterbleibt auch der ArbeitsfunkenstrominrDul3.

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e e r s e i t e

Claims

EV 103/74
Hö/Ro

Ansprüche :

M.'Schaltanordnung zur Funkenerosion, mit der Tastverhältnis, Impulsfrequenz und Intensität der an d?n Erosions spalt übermittelten Arbeitsimpulse einstellbar sind und die aus einem Inipulsgebergerät und einem Entladekreis beeteht, wobei im Entladekreis Transistoren vorgesehen sind, durch die der Arbeitsstrom im Rhythmus der Signale des Impulsgebergeräts an den Eroaionsspalt geführt wird,und wobei der Entladekreis aus einem Zündkreis und einem Arbeitskreis besteht, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis zwischen Spannungsquelle und Erosionsspalt (3) vom Impulsgeber— gerät (1) beeinflußte Transistoren (2a, 2b) vorgesehen sind, von denen ein Teil als Schalter zum Öffnen und Schließen des Zünkreises dient, während der andere Teil als Verstärker den Stromimpuls im Arbeitskreis steuert.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulsgebergerät (1) mehrkanalig ausgebildet ist und in jedem Kanal Impulse unterschiedlicher Form und Dauer erzeugt.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Emitterzweig der als Verstärker wirkenden Transistoren (2b) Gegenkopplungswiderstände (7) zur Stabilisierung des Ausgangsstromes vorgesehen sind.

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Schaltanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, da:3 die transistoren (2a), die als Schalter dienen, nur zu 3eginn jedes Arbeit siinpul se s durchschalten und daß die Transistoren (2b), die als Verstärker wirk an, den Arbeitsstromimpuls nach de:: ZündVorgang und unabhängig vom Ionisationsgrad der Srosionsspaltstrecke im Srosionsspalt (3) steuern.

5. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündkreis aus einer Reihenschaltung von wenigstens einem Strombegrenzungswiderstand (5), einer Gleichspannungsquelle (4) und den als Schalter arbeitenden Transistoren (2a) und daß der Arbeitskreis aus einer Reihenschaltung von einer Gleichstromquelle (6) und den als Verstärker arbeitenden Transistoren (2b) besteht, wobei die Spannung der Gleichspannungsquelle (4) wesentlich über der Erosionsspannung und die Spannung der Gleichstromquelle (6) unterhalb der Zündspannung liegt.

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