-
-
Einrichtung an Funkenerosionsmaschinen zur Unter-
-
drückung erosionsunwirksamer Impulse Gegenstand der Erfindung ist
eine Einrichtung nn Funlcenerosionsmaschinen mit einem an ihren Arbeitsspalt angesclllossenen
elektrischen Impulsgenerator, einem an den Arbeitsspalt angeschlossenen Impulsdetektor
zur Ermittlung erosionsunwirksamer Impulse uiid einer von dem Impulsdetektor gesteuerten
Schaltvorrichtung zur Abschaltung der dem Arbeitsspalt zugeführten Impulsspannung
beim Auftreten erosionsunwirksamer Impulse, bei der der Impulsdetektor einen an
den Arbeitsspalt angeschlossenen Spannung-komp@rator aufweist, der beim Durchlaufen
eines vorg@bbaren Spannungspegels am Arbeitsspalt eine der Schaltvorrichtung zugeführte,
den Erosionsimpuls unterdrückende Schaltspannung erzeugt.
-
Zur selbsttätigen Optimierung des Arbeitsprozesses au Funkenerosionsmaschinen
sind sogenannte Kurzschlußdetektoren in Gebrauch, die Kurzschlüsse, d.h. ein unzulässiges
Absinken der Impulsspannung am Arbeitsspalt, indizieren und den Arbeitsprozeß der
Maschine durch Abschaltung der Impulsspannung beim Auftreten erosionsunwirksamer
Arbeitszuständ@ im Arbeitsspalt s@@@@@@@@.
-
Es ist bekannt, die am Arbeitsspalt wirksame Impulsfolge hinsichtlich
des Auftretens erosionsunwirksamer Impulse zu überwachen und die Impuls spannung
immer dann zu unterdrücken, wenn ein vorgegebener Anteil der Impulse erosionsunwirksam
ist. Diese Art der Impulsüberwachung weist Vor-und Nachteile auf. Nachteilig ist,
daß stets eine vorgegebene Anzahl erosionsunwirksamer Impulse toleriert und damit
beim Vorliegen dieser Anzahl ein an sich arbeitsunwirksamer Arbeitsprozeß unterhalten
wird.
-
Es ist auch bekannt (vgl.z.B. DE-AS 12 95 331), den Kurzschlußdetektor
derart auszubilden, daß er beim Absinken der Brennspannung des Impuls es unter eine
vorgegebene Grenze die Impulserzeugung am Impulsgenerator sofort unterdrückt und
damit den Arbeitsprozeß unterbricht. Bei dem bekannten Vorgehen wird die Arbeitsimpulsspannung
mit einer impulsförmigen Vergleichs spannung verglichen und die Impulserzeugung
beim Absinken der Impuls spannung unter die Vergleichsspannung unterbrochen.
-
Diese Art der "KurzschluRerfassung", d.h. der Erfassung erosionsunwirksamer
Impulse, beschränkt sich auf die Erfassung ausgesprochener Kurzschlüsse, bei denen
die Impulsspannung nach der Impulszündung entweder auf die Lichtbogenspannung oder
darunter absinkt. Quasiestationäre Entladungen am Arbeitsspalt, die mit einem schnellen
Absinken der Impulsspannung auf eine geringfügig unterhalb der normalen Brennspannung
liegende Grenze verbunden sind, lassen sich mit den bekannten Vorrichtungen nicht
ermitteln.
-
Die Erfindung befaßt sich deswegen mit der Aufgabe, die Einrichtung
zur Unterdrückung der Funkenimpulsspannung am Arbeitsspalt von Funkenerosionsmaschinen
im Falle des Vorliegens erosionsunwirksamer Impulse derart auszubilden, daß auch
quasicstationäre Entladungen tni t hoher Sicherheit sofort erkannt und zur Abschaltung
der Funkenspannung benutzt werden.
-
Erfindungsgemäß wird dazu eine Einrichtung der eingangs näher bezeichneten
Art vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Spannungskomperators
mittels eines durch das Ausgangssignal setzbaren Speichers auf die Schaltvorrichtung
übertragen und der Speicherinhalt mit zeitlichem Abstand gegen den Zeitpunkt der
Impulszündung am Arbeitsspalt auf die Schaltvorrichtung übertragen wird. Dabei ist
die Anordnung bevorzugt derart getroffen, daß der Speicherinhalt im Takt der Impuls
spannung veränderbar ist.
-
Durch diese Ausbildung, die das bekannte Kriterium des Spannungsabfalls
am Arbeitsspalt unter eine vorgebbare Grenze ausnutzt, wird sichergestellt, daß
nach dem Zeitpunkt der Impulszündung schnell, d.h. innerhalb eines vorgegebenen
beziehungsweise vorgebbaren Zeitintervalls abfallende Impuls spannungen, die gegebenenfalls
nur geringfügig unter die Brennspannung abfallen, als quasiestationäre Entladungsformen
erkannt und zur Abschaltung der Impuls spannung ausnutzbar sind.
-
Durch die vorgeschlagene Ausbildung werden alle Impulse, deren aus
der Leerlaufspannung abfallende Zündimpulsflanke innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls,
das kleiner als die Impulsbreite ist, unter eine vorgegebene Grenze abfällt,als
"unbrauchbare", d.h. als erosionsunwirksame Impulse indiziert und bei ihren Auftreten
zur Abschaltung der Impulsspannung ausgenutzt.
-
Die anliegenden Zeichnungen erläutern ein Aitsführungsbeispiel.
-
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Funkenerosiorismaschine
nach der Erfindung.
-
Fig. 2 erläutert anhand eines Diagramms eine@ Arbi tsitiipulses an
der Maschine nach Fig. 1 den erwünschten Schaltverlauf der Einrichtung nach der
Erfindung.
-
Fig. 3 dient zur Erläuterung der Funktion der in Fig. 4 dargestellten
Schaltungsanordnung.
-
Fig. 4 zeigt eine Einrichtung nach der Erfindung anhand eines Blockschaltdiagramms
schematisch.
-
In Fig. 1 bezeichnen 1 ein mit einem flüssigen Dielektrikum, z.B.
Petroleum, gefülltes Gefäß, in dem ein zu bcarbeitendes metallenes Werkstück 2 eingespannt
ist. Mit 3 ist eine gegen das Werkstück 2 höhenverstellbar gelagerte Bearbeitungselektrode
bezeiconet, die mittels eines hydraulischen Stellmotors 4 gegen das Werkstück 2
verstellbar ist. An den von den einander gegenüberstehenden Oberflächen des Werkstücks
2 und der Bearbeitungselektrode 3 gebildeten Arbeitsspalt 5 ist ein Gleichstromimpulsgenerator
6 angeschlossen. Er erzeugt Gleichstromimpulse variabler Impulsbreite und variabler
Impulsfolgefrequenz.
-
Mit 7 ist ein an den Arbeitsspalt 5 angeschlossener Detektor bezeichnet,
der eine mit der Breite des Arbeitsspaltes 5 variable Gleichspannung erzeugt. Sie
steuert über die Signalleitung 8 einen Regler 9, der den hydraulischen Stellmotor
4 derart verstellt, daß der Arbeitsspalt 5 unabhängig vom Arbeitsfortschritt eine
stets konstante Spaltweite aufweist Mit lo ist ein Impulsdetektor bezeichnet, der
ebeiifalls an den Arbeitsspalt 5 angeschlossen ist und an seinem Ausgang 11 eine
Schaltspannung erzeugt, die dem Impulse nerator 6 zugeführt ist. Die Schaltspannung
der Signalleitung 11 unterdrückt am Ausgang des Gcn2rators 6 die dem Arbeitsspalt
5 zugeführte Impulsspannung dann, wenn der sich am Arbeitsspalt 5 aufbauende Funkenüberschlag
erosionsunwirksame Eigenschaften aufweist. Dieses ist z B. dann der Fall, wenn -
vgl. Fig. 2 - diQ a..l Arbeitsspalt 5 wirksame Impulsspaitnung U, die durch den
Generator 6 zum Zeitpunkt to auf die Leerlaufsp@nnung U1 aufgebaut wird, nach Ablauf
einer Zündverzögerungszeit tz-
t unter Funkenübergang zwischen den
Arbeitselektroden 0 (Elektrode 3 Werkstück 2) zu schnell unter Bildung eines Lichtbogens
auf die Lichtbogenbrennspannung U2 abfällt.
-
Derartige Spannungsverläufe weisen einen in Fig. 2 dargestellten ausgezogenen
Verlauf dar, während normal verlaufende" Impulsspannungen einen in der Fig. 2 gestrichelt
dargestellten Verlauf aufweisen.
-
Zur Erfassung derartiger anormaler Verläufe weist der Detektor io
die in Fig, 4 dargestellte Ausbildung auf.
-
In Fig. 4 bezeichnen 20 einen über die Leitung 21 an den Arbeitsspalt
5 angeschlossenen Spannungskomparator, der die Spaltspannung mit einer über die
Leitung 22 in einstellbarer Weise vorgebbaren Vergleichsspannung vergleicht und
auf die Ausgangsleitung 23 dann eine (z.B. positive) Spannung schaltet, wenn die
Spaltspannung U eine abhängig von der Art des zu bearbeitenden Materials wählbare
Schaltschwelle U überschreitet. Die Leitung 23 ist mit 0 den Eingängen eines durch
Steuerimpulse auf der Leitung 28 setzbaren flankengesteuerten Master-Slave-Flip-Flop's
25 verbunden. Beim Auftreten eines Steuerimpulses auf der Leitung 24 wird das auf
der Leitung 23 befindliche Signal auf die Steuerleitung 26 am Ausgang des Master-Slave-Flip-Flop's
25 übertragen und steht dort bis zum Auftreten des nächsten Steuerimpulses auf der
Leitung 24 zur Verfügung.
-
Mit 27 ist eine Leistungsschaltstufe bezeichnet, deren Ausgangssignal
über die Leitung 11 dem Generator 6 zuführbar ist und dort die Impulse der Takt
leitung 6A unterbricht.
-
Zur Erzeugung der Steuerimpulse der Leitung 24 ist ein zweiter Spannungskomperator
28 vorgeseher!, der nach Art des Komparators 20 an den Arbeitsspalt über die Leitung
21 angeschlossen ist. Er schaltet auf seine Ausgangsleitung 29 dann eine Spannung
wenn ein Impuls am Arbeitsspalt 5
gezündet hat und von der Spaltspannung
U z.B. auf unter 75 v.H. der Leerlaufspannung U1 abgesunken ist. Die Schaltschwelle
ist über die Leitung 3o am Komparator 28 vorgebbar.
-
Die Leitung 29 ist über eine Leitung 31 mit dem Eingang 32A einer
Impulsweiche 32 verbunden, die die Ausgangsimpulse der Leitung 29 über die Leitung
33 und einem einstellbaren Verzögerungsglied 34 der Leitung 24 als Steuerimpulse
zuführen. Die Weiche 32 ist derart aufgebaut, daß sie den Eingang 32A für eine vorgebbare
Dauer t* offen hält.
-
Nach Ablauf der Zeit t* wird die Weiche auf den Eingang 32B umgeschaltet,
der den Taktgenerator 6 über die Leitung 35 mit der Leitung 33 verbindet. Der instabile
Eingang 32A der Weiche 32 ist dann geöffnet, wenn über die Leitung 36 ein Steuerimpuls
einem entsprechenden Eingang der Weiche zugeführt worden ist. Die Steuerimpulsleitung
36 wird aus den Impulsen der Leitung 29 über ein Verzögerungsglied 37 erzeugt.
-
Durch Vorgeben einer Verzögerungszeit durch Einstellen einer zugehörigen
Spannung auf der Leitung 34A wird die Verzögerung der Verzögerungsleitung 34 derart
eingestellt, daß die Steuerimpulse der Leitung 24 - vgl.Fig. 2 - um eine Zeitdauer
dt gegen den Zündzeitpunkt t verzögert z erzeugt werden. Die Speichervorrichtung
25 wird deshalb durch das Signal der Leitung 23 stets zu Zeitpunkten t z betätigt,
die um das Zeitintervall dt gegen den Zeitpunkt t verzögert innerhalb einer Impulsbreite
erscheiz nen. Alle Impulse am Ausgang des Spannungskomparators 20, die deshalb eine
Breite aufweisen, die kleiner als die Breite t ' - t sind (vgl. Fig. 3), werden
deshalb zur z o Betätigung der Schaltvorrichtung 27 benutzt, während Impulse, deren
Impulsbreite entsprechend länger ist, anzeigen, daß die Impulsspannung U nicht innerhalb
des Zeitintervalls dt unter die Grenze U abgefallen ist. Derar-0 tige Verläufe der
Brennspannung am jeweiligen Arbeitsimpuls werden als arbeitswirksam deklariert und
demzufolge nicht ztr Abschaltung der Zündimpulsspannung über
die
Leitung 11 benutzt.
-
Zur Steuerung der Weiche 32 ist der Ausgang der Schaltvorrichtung
27 noch über die Leitung 11A mit dem Eingang des Verzögerungsgliedes 37 verbunden.
-
Im übrigen ist die Anordnung bevorzugt derart getroffen, daß der in
den Generator 6 eingebaute Taktimpulsgenerator während der Abschaltung der Impulsspannung
am Arbeitsspalt 5 in seiner Arbeitsweise nicht unterbrochen wird.
-
Die Spaltspannung wird vielmehr durch Eingriff in den Taktimpulsgenerator
nachgeschalteter Einrichtungsbestandteile abgeschaltet, so daß über die Leitung
35 sts Taktimpulse der Digitalweiche 32 zuführbar sind.
-
Diese Ausbildung weist den Vorzug auf, daß die Bearbeitungsimpulse
am Arbeitsspalt 5 jeweils synchron zu den Impulsen der Taktleitung 35 und damit
unabhängig von etwaigen Kurzschlußunterbechungen am Arbeitsspalt 5 erzeugt werden.
-
Die beschriebene Einrichtung weist den Vorzug auf, daß lediglich arbeitswirksame
Entladungen am Arbeitsspalt der Maschine zum Arbeitsstrom beitragen, während quasiestationäre
Entladungen und Kurzschlüsse sofort angezeigt und zur Unterdrückung der Impulsspannung
am Arbeitsspalt ausgenutzt werden. Es läßt sich so der Wirkungsgrad des Bearbeitungsvorganges
erheblich steigern.
-
3 Zeichnungen 5 Ansprüche