DE2757646C2

DE2757646C2 - Schaltungsanordnung einer Pinolenvorschubregeleinrichtung zur Funkenerosion

Info

Publication number: DE2757646C2
Application number: DE2757646A
Authority: DE
Inventors: Piers 2347 Süderbrarup Erdmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1981-09-24
Also published as: IT1101195B; IT7831092A0; DE2757646A1; GB2011133A; FR2412382A1

Description

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geleinrichlung zwei in Reihe geschaltete, entgegengesetzt gepeilte Zenerdioden (3b) angeordnet sind.

der Emit'-vdcs PNP-Endlransisiors(46a/

dessen Kollektor.

die Anode der ersten Ausgungsdiode (47 a),

deren Kathode,

die Anode der zweiten Ausg<,;igsdiodc(47Z^,

deren Kathode,

der Kollektor des NPN-Endlransistors (46OJ,

dessen [Imitier und

die Minusklemme der Bctriebsspannungsklemme(43).

wobei der Verbindungspunkt zwischen den Ausgangsdioden (47.7, 47b) die Ausgangsklemme der Regeleinrichtung darstellt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, mit je einem Spannungsverstärker (18a. \Sb) pro Vcrstärkerkanal. /wischen dessen Eingangs- und Ausgangsklemmen je ein unterschiedlicher Gegenkopplungswidersland (21, 25) zur Erzielung unterschiedlicher Verstärkungen geschaltet ist. dadurch gekennzeichnet, daß parallel /um Gcgcnkopplungswiderstand (25) des /weilen Verslärkcrkanals zwei bis auf die cnlgcgcngcset/tc Polung dir Dioden (28, 32, 3.3 und 2⁴J, 34, 35) gleiche Net/werke angeordnet sind, wobei je Net/werk cmc Klemme einer crsicn Diode (28 bzw 29) an einer Eingangsklemme des Verstärkers und die /weite Miodenklenime über einen Kondensator (26 b/w. 27) an dessen Aiisgangsklemmc angeschlossen sind und parallel /u diesem Kondensator eine /weile Diode (33 b/w. 35) angeordnet ist. und an den Vcrbindungspunkl zwischen erster Diode (28 bzw. 29) und Kondensator (26 bzw. 27) eine dritte Diode (32 bzw, 34) angeschlossen ist, die über einen Widerstand (30 bzw. 31) mil dem Massepol der Regeleinrichtung verbunden ist, und daß zwischen Ausgangsklcmmc des Verstärkers des Zweiten Verstärkcrkartäls und der gemeinsamen Transisloraiisgnngsslufc der Rc» Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung einer elektro-meehanischen Pinolenvorschubeinrichlung zur Funkenerosion, bestehend aus einem elektrohydraulischen Stellglied, mittels dessen die Pinole

in insbesondere in ihrer Längsrichtung verschieboar ist. und einer Regeleinrichtung mit zwei parallelgeschallt.-ten Verslärkerkanälen, die derart beschältet sind, daß im ersten Verstärkerkanal kleine und große Regelspannun gen in ausschließlich kleine Ausgangasignale umgewan-

r> delt werden, während im zweiten Verstärkerkanal nur ^roße Regclspannungen umgewandelt werden, und zwar in ausschließlich große Ausgangssignale.

Bei einer bekannten Pinr.lenvorschubregeleinrich· lung ist ein eleklro-hydraulhches Sieliglied eingesetzt,

das eine nicht lineare Übe- iragungskennlinie aufweist, die in etwa der Charakteristik einer kubischen Norrnalparabe! entsprich!. Das eleklro-hydraulisehe Stellglied steht mn einem Operationsleistungsvcrstärker in Verbindung, der eingangsmäßig mit einem

_>ι Istwerimeß-Millelwertgeber, einer Sollwertgleichspannungsquelle und einem Eingangswiderstand verbunden ist. Der Isiwertmeß-Mittelwertgeber besieht aus einem RC-GWcd, das eingai.gsmäßig am Erosionsspalt angekoppelt ist. Eine der Ausgangsleitungen des flC-Gliedes

Hi ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operalionsleistungsverstärkers und die andere Ausgangsleitung ist mit einem der Pole der Sollwertgleichspannungsquelle verbunden. Der andere Pol der Sollwertgleichspannungsquelle ist am Massepol des Operations-

Γι leistungsverstärker angeschlossen. Zwischen dem Massepol des Operalionsleistungsverstärkers und dem cleklrohydraulischen Stellglied liegt der Eingangswiderstand, der mit dem invertierenden Eingang des Operationsleistungsverstärkers verbunden ist und der

■in zur Slrom-Spannungs-Gcgenkopplu ρ dient. Dabei ist nachteilig, daß. wenn sich /. B. Materialablragspartikel zwischen Werkstück und Werkzeug angesammelt haben und ein idealer Kurzschluß an der Funkenstrecke ansteht, die Pinolc sowohl bei kür/andauerndem b/w.

■η vorübergehendem als auch bei langandauerndem Kur/schluß mit c.ner gleichgroßen Geschwindigkeit von dem Werkstück wegbewegt wird, was dann da/u führl. daß. wenn sich vorher nur ein vorübergehender Kurzschluß gebildet hatte, nun die Erosionsspaltslrecke

^r.(i zu groß geworden ist und sich nun Leerlaufimpulse an der Funkenstrecke einstellen. Außerdem wird die Pinolc bei Aufhebung der Störung mehl augenblicklich gcsioppl. Ein Teil der an der Spule des cleklro hydraulischen Stellgliedes anfallenden, durch die Abnahme der

Yi Stromstärke verursachten Induktionsspannung wird über den t.ingangswidersiand. die Sollwcrl-Gleichspan nungsquelk· und das ('-Glied des IstwcrtrncU-Mitlei werlgebcrs in den Eingang des OperationslciUungsver stärkers eingekuppelt, wodurch der Opcrationslei wi siiingsversliirker weiter, entsprechend der sich ver klemerndcn Induktionsspannung angesteuert wird Dies führl dann dazu, daß das Werkzeug nach vorherigen Lccrlaufimpulszyklcn oft auf das Werkstück aufläuft oder daß die Erosionsspaltslrceke nach vorherigen hl Kurzschlußzyklcn oft zu groß wird, wobei die Pinole in beiden Fällen dann größe Schwingungsbewegungen ausführt. Dadurch wird die Bcarbciiungszeii des Werkstückes verlängert und der Werkzeugverschleiß

wird großer.

Der Erfindung liegt die Aufgilbe zugrunde, eine Pinulcnvorsehubregelcinriehuing anzugeben, die den Spaliabstand zwischen Werkstück und Werkzeug optimal einregelt und außerdem den WerkzeugviM-schleiß erheblich herabsetzt.

Die Aufgabe wird erfindungsgeniäß dadurch gelost, daß bei einer Pinolenvorsehubregeleinriehtung der eingangs genannten Art der zweite Verstärkerkanal mittels einer Hpolaren, irreversiblen Verzögerungsschaltung nur relativ lang anstehende große sowohl positive als auch negative Regelspannungen in verzögerte große Aiisgangssignale wandelt, während beim Verschwinden der Regelspannungen die Ausgangssignale annähernd unverzögert verschwinden, wobei zum Zwecke einer zusätzlichen Kürzung der Verzögerungszeiten eine Reihenschaltung von elektronischen Bauelementen in der gemeinsamen Verslärkerausgangsslufe der Regeleinrichtung vorgesehen ist mit folgender Reihenfolge:

1. die Plusklemme der Betriebsspannungsquelle (43),

2. der Emiller des PNP Endtransisiors{46.7,/,

3. dessen Kollektor,

4. die Anode der ersten Ausgangsdiode (47a/

5. deren Kathode,

6. die Anode der zweiten Ausgangsdiode (47b),

7. deren Kathode,

8. der Kollektor des NPN-Endiransistors(466;.

9. dessen Emitter und

10. die Minuspolklemme der Betriebsspannungsquelle (43).

wobei der Verbindungspunkl zwischen den Ausgangsdioden (47.), 47b) die Ausgangsklemme tier Regeleinrichtung darstellt.

Besonders geringen Aufwand an elektronischen Bauelementen erfordert die Schaltung nach der Erfindung im Verhältnis zu den hohen Anforderungen an die Regeleigcnschaften.

Danach sind bei einer Anordnung mit je einem Spannungsverstärker (18a. \8b) pro Verstärkerkanal, zwischen de.^en Eingangs- und Ausgangsklemmen je ein unterschiedlicher Gegenkopplungswiderstand (21, 25) zur Erzielung unterschiedlicher Vers'ärkungen geschaltet ist, parallel zum Gegenkopplungswiderstand (25) des zweiten Verstärkerkanals zwei bis auf die entgegengesetzte Polung der Dioden (28, 32, 33 und 29, 34, 35) gleiche Netzwerke angeordnet, wobei je Netzwerk eine Klemme einer ersten Diode (28 bzw. 29) an einer Eingangsklemme des Verstärkers des zweiten Verstärkerkanals und die zweite Diodenklemme über einen Kondensator (26 b/tv. 27) an dessen Ausgangsklemme angeschlossen sind und parallel /u diesem Kondensate..¹ eine zweite Diode (33 bzw. 35) angeordnet ist. und an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (28 bzw 29) und Kondensator (26 bzw. 27) eine dritte Diode (32 bzw. 34) angeschlossen ist. die über einen Widerstand (30 b/w. 31) mit dem Massepol der Regeleinrichtung verbunden ist. Gleichzeitig sind zwischen der Ausgangsklemme des Versüirkers (18b,) des zweiten Verstärkerkanals und der gemeinsamen Transistorausgangsstufe der Regeleinrichtung /wci entgegengesetzt gcpoltc Zenerdioden (36) in Reihe geschaltet.

In Fig. I ist eine Schallskiz,zc der Regeleinrichtung nach der Erfindung dargestellt. Danach wird die am Netzwerk 11.7, 12ö, 116 und 12,7 an Klemme 8 abgegriffene Spannung abgeleitet von der Erosionsspannung, die am Erosioni>palt 5 zwischen Werkstück 1

und Werkzeugeleklrode 4 verursacht durch den mn den Schaltelementen 2, 3 und 6 angedeuteten Generator liegt, und verglichen mit der .Sollwertspi.nnung aus df r Sollwertspannungsquelle 13, 14. Die Differenz der beiden Spannungen ergibt die Regelspannung. die durch das KC Glied 15, 16 geglättet wird und an den Eingangsklemmen 10 und 17 der Regeleinrichtung liegt. Von da aus gelangt die Regelspannung an die Eingangsklemmen der Spannungsverstärker 18,/ des ersten Verslürkerkanals und 186 des zweiten Verstär kerkanals. Da das Verhältnis der Gegenkopplungswiderstände 21 und 19 größer ist als das Verhältnis der Gegenkopplungswidcrstände 25 und 20 zueinander, ist auch die .Spannungsverstärkung des .Spannungsverstärkers 18a größer als die des Spannungsverstärkers 186. Daher führen auch relativ kleine .Steuerspannungen zu maximalen Ausgangsspan.iungen des Spannungsverstärkers 18a, die allerdings durch die anschließende Spannungsleilung durch die Widerstände 22 und 23 als relativ kleine Slromsignale über den Widerstand 24 an die Basen der Vortransistoren 41a r I 416 lind von da aus über deren Kollektoren und die Widerstände 42a und 44a an die Endtransisloren 46a und 466 der gemeinsamen Verstärkerausgangsstufe gelangen.

Dieses Verhalten wird in l·'i g. 2 veranschaulicht. Währen-J die graphische Darstellung A an der EJngangsklemmc 10 Regelspannungen unterschiedlicher Amplitude darstellt, zeigt der relativ kleine Ausgangsslrom in der grafischen Darstellung B am Widerstand 24 keine unterschiedlicher Amplituden.—

Beim zweiten Verslärkerkanal sind parallel /um Gegcnkopplungswiderstand 25 bis aul du. eniecgengeset/te Polung der Dioden zwei gleiche Netzwerke angeordnet, die sich aus je einem Kondensator 26 b/w.

27, je einem Widerstand 30 bzw. 31 und je drei Dioden

28, 32, 33 bzw. 29, 34, 35 zusammensetzen. Je nach Polung der Regelspannungen an der Eingangsklemme des .Spannungsverstärkers 186 wird über dessen Ausgangsklemme entweder der Kondensctor 20 oder 27 aufgeladen. Dabei richtet sich die Aufladezeil und damit die Verzögerung des Ausgangssignals nach der Zei konstante, die sich aus dem Produkt der Werte des Kondensators 26 (27) und des Gegenkopplungswiderstandes 25 ergibt. Wenn dagegen die Regelspannung auf den Wert 0 zurückgeht, kann die Ausgangsspannung unverzögert verschwinden, da die Diode 28 (29) sperrt. so daß die Ladung des Kondensators 26 (27) nicht auf diesem Wege, sondern über die Diode 32 (34) und den Widerstand 30 (31) z. B. etwa hundertmal so schnell abfließen kann, wenn der Widersland 30 (31) etwa hundertmal so klein dimensioniert ist wie der Gegenkopplungswiderstand 25.

In E ig. 2 zeigt die grafische Darstellung C" das ver/ore^rte Entstehen und das unverzögerte Verschwinden der Ausgangsspannung im Vergleich zur Regelspannung in der g-afischcn Darstellung A. Durch die Reihenschaltung der entgegengesetzt gcpolten Zenerdiodcn (36) an der Ausgangsklemme des Spannungsverstärkers 186 wird erreicht, daß nur die großen und langdauernden R.gelspannungen verzögert ' an die Basen der Transistoren 41a und 416 weilergeleitct werden, wie aus der grafischen Darstellung D zu erkennen ist. Die grafische Darstellung E zeigt die überlagerten Ausgangssignale der Spannungsverstärker 18,7 und 186 entsprechend B und D₁ die den gemeinsamen Ausgangsverstärkertcil mit den Transi stören 4ia, 416 und Endtransistoren 46a, 466 steuern, und es ergibt sich, daß ausschließlich große, relativ lang

anstehende Regelsp;inniingcn große \inplitudcn des Atisgangssignals verzögert auslösen. D.is hai /ur l'olgc. daß lediglich bei langer datierndcn l-lrosionsstörungen. /. B. bei einem Lichtbogen, der Elektrode und Werkstück beschädigen kann, die l'iiolc mit großer Geschwindigkeit zurückläuft, damit der Lichtbogen möglichst schnell abreißt. Bei allen anderen möglichen Regelspannungcn sind kleine Amplituden des Ausgiingssignals. die kleine Vorschubgeschwindigkeiten bedingen, von Vorteil, damit Rcgclschwingtingcn klein gehalten werden. Dagegen sollte aber die Regclge schwindigkcil des .gesinnten Systems möglichst groß sein, was zum einen durch eine Stromeinprägung und eine relaiiv große Spannung des Ausgangssignals erreicht wird und /um anderen durch die Ausgang.sdio

den 47;i und 47/), die mit den lindlransisloren 46;i und 46Λ in Reihe geschallet sind, und an deren Verbindungspuiikl die Spule des elektromechanischen Stellgliedes 48 angeschlossen ist. Bei einer Umpolung des Atisgangssignals z. B. von I'lus nach Minus sperrt der Hncltransistor 46;;. während gleichzeitig 46/; öffnet. Da jedoch die Ausgangsdiode 47b sperrt, kann sich an der Spule von Stellglied 48 eine beliebig große negative Induktionsspannung aufbauen, so daß der Strom entsprechend schnell abgebaut wird und anschließend der Gegenslrom um so schneller wieder aufgebaut werden kann. Duller konnten die Umkchrpunktc pro Sekunde der i'inole des cicktrö-hydrauli.schcn Regcisyslchis uhr mehr als 50% gesteigert werden;

I lierzii 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1 Schallungsanordnung einer elektro-mcchanisehen Pinolenvarschubeinrichtung zur Funkenerosion, bestehend aus einem elekiro-hydraulischen Stellglied, mittels dessen die Pinole insbesondere in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist, und einer Regeleinrichtung mit zwei parallelgeschaltelen Verslärkerkanälen, die derart beschältet sind, daß im ersten Verstärkerkanal kleine und große Regelspannungen in ausschließlich kleine Ausgangssignale umgewandelt werden, während im zweiten Verstärket kanal nur große Rcgelspannungen umgewandelt werden, und zwar in ausschließlich große Ausgangssignale, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verslärkerkanal mittels einer bipolaren, irreversiblen Verzögerungsschaltung nur relativ lang ansiehende große sowohl positive als auch negative Regelspannungen in verzögerte große Ausg.i igssignale umwandelt, während beim Verschwinden der Regelspannungen die Ausgangssignale annähernd unverzögert verschwinden, wobei zum Zwecke einer zusätzlichen Kürzung der Verzögerungszeiten beim Verschwinden der Regelspannungen eine Rcihenscha'tung von elektronischen Bauelementen in der gemeinsamen Verstärkerausgangsstufe der Regeleinrichtung vorgesehen ist mit folgender Reihenfolge:
1. die Plusklemme der Beiriebsspannungsquelle