DE3134443C2 - Vorrichtung zum elektroerosiven Senkbearbeiten eines Werkstücks - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektroerosiven Senkarbeiten eines Werkstückes.

Die US-PS 40 49 942 betrifft eine Vorrichtung, bei welcher die momentane Elektrodenstellung mittels einer Meßeinrichtung erfaßt wird und die elektrischen Entladebedingungen im Arbeitsspalt zwischen Elektrode und Werkzeug mit einer weiteren Meßeinrichtung überwacht werden. In Abhängigkeit dieser beiden erfaßten Größen wird der Elektrodenvorschub gesteuert. Für die Erfassung der Stellung der Elektrode 1 bezüglich des Werkstückes wird von einem Detektor ein digitales Signal erzeugt, das in einem Komparator mit einem Bezugszählwert verglichen wird. Bei der offenbarten Vorrichtung kann außerdem mittels eines an der Vorrichtung angebrachten Knopfes eine Referenzposition der Elektrode bezüglich des Werkstückes festgelegt werden. Wenn bei der Vorwärtsbewegung die Elektrode durch die Referenzposition läuft, kann durch das Ausgangssignal des Positionssensors dieses Durchlaufen der Referenzposition detektiert werden.

In der DE 21 17 670 B2 ist eine Vorrichtung zum elektroerosiven Senkbearbeiten eines Werkstückes mit einer Elektrode beschrieben, bei der eine Meßeinrichtung vorgesehen ist, in der ein bestimmter Negativ-Vorschub der Elektrode um einen bestimmten Abstand detektiert werden kann. Dieser Abstand entspricht normalerweise dem normalen Abstand zwischen der momentanen Bearbeitungsposition der Elektrode und dem Werkstück. Bewegt sich die Elektrode um den in der Meßeinrichtung voreingestellten Referenzwert zurück, wird durch die Betätigung eines Mikroschalters in der Meßeinrichtung eine derartige Negativ-Vorschub-Bewegung um den genannten Abstand detektiert.

Bei der in der DE 23 13 263 C2 beschriebenen Regelanordnung zum Regeln eines Bearbeitungsparameters für eine elektrische Entladungsmaschine wird eine Zähleinrichtung verwendet, die bei der Negativ-Vorschub-Bewegung der Arbeitselektrode in bezug auf das Werkstück Impulse zählt. Wenn eine vorgegebene Anzahl von Impulsen durch die Zähleinrichtung gezählt ist, dann erzeugt diese ein Ausgangssignal. Die Zähleinrichtung wertet außerdem verschiedene Arten von Impulsen aus, die an dem Spalt anliegen und aufgrund dessen Auswertung die Zähleinrichtung einen ungünstigen Zustand des Arbeitsspaltes erfassen kann. Die Zähleinrichtung enthält außerdem ein Zwei-Richtungs-Zähler mit Ausgängen für den Zählerstand 0 bis 9, die zehn schrittweise veränderliche Größen von elektrischen Bearbeitungsparametern entsprechen, wie beispielsweise dem Abstand oder der Länge der relativen Rückführung der Arbeitselektrode aus der Bearbeitungsstellung oder dem Zeitintervall zwischen benachbarten Rückführungsperioden entsprechen.

Die US 36 70 136 betrifft eine Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten eines Werkstückes, bei der eine intermittierende Impulsspannung zwischen dem Werkstück und der gegenüberliegenden Elektrode angelegt wird.

Entsprechend den sich im Arbeitsspalt ergebenden Spannungsbedingungen wird eine Pausenzeit, die jeder Impulsspannung folgt, in vorgegebenen kleinen Beträgen geändert.

Bei einer Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten eines Werkstückes wird eine elektrische Entladung hervorgerufen, die zwischen einander gegenüberstehenden Elektroden erzeugt wird, indem eine Elektrode und ein Werkstück einander durch eine isolierende Arbeitsflüssigkeit hindurch gegenüberstehen.

Die beiliegende Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum elektroerosiven Senkarbeiten eines Werkstückes, bei der eine Elektrode zum Bearbeiten eines Werkstückes 3 dem Werkstück 3, das in einem Arbeitstank 2 eingebracht ist, über einen Arbeitsspalt G mit einer isolierenden Arbeitsflüssigkeit 4 dazwischen gegenüberliegt. Eine Energiequelle 5 für die Bearbeitung weist eine Gleichspannungsstromquelle 50, ein Schaltelement 52 zum Schalten der Bearbeitungs-Energiequelle 5, einen Strombegrenzungswiderstand 53 und einen Oszillator 54 zur Steuerung des Schaltvorgangs des Schaltelements auf und führt einen geschalteten Strom (I) zwischen Elektrode (1) und Werkstück (3) zu. Der geschaltete Strom (I) läßt sich mit dem Ausdruck

wiedergeben, und die Zwischenelektrodenspannung (V_g) wird während Lichtbogenentladung 20 bis 30 V, 0 V während Kurzschluß, und E, wenn keine Entladung stattfindet. Die Zwischenelektrodenspannung (V_g) nimmt 0 V an, wenn das Schaltelement (52) sperrt. Wenn die Zwischenelektrodenspannung V_g festgestellt und durch eine Glättungsschaltung (6) gemittelt wird, kann der Arbeitsspalt durch den gemitteten Wert der Zwischenelektrodenschaltung (V_g) gesteuert werden. Genauer gesagt, wenn der Arbeitsspalt groß ist, tritt kaum Entladung auf, so daß die gemittelte Spannung (Vs) hoch wird, während, wenn der Spalt sehr eng ist, ein Kurzschluß zwischen Werkstück und Elektrode auftritt, der sich dann leicht entlädt, wodurch die mittlere Spannung verringert wird. Wenn also die Spannung (VS) mit einer Bezugsspannung (Vr) verglichen und die Differenzspannung zwischen diesen beiden in eine Zwischenelektrodenservoschaltung eingegeben wird und folglich die Differenzspannung durch einen Verstärker (7) verstärkt und die verstärkte Differenzspannung in eine Hydraulikservospule (8) eingegeben wird, wird ein Hydraulikservomechanismus, zu dem eine Hydraulikpumpe (9), ein Hydraulikzylinder (10) und eine die Elektrode tragende Kolbenstange (11) usw. gehören, so gesteuert, daß der Zwischenelektrodenspalt (G) im wesentlichen konstant wird. Der Zwischenelektrodenservokreis und der Hydraulikservomechanismus stellen Elektrodenvorschubmittel dar.

Die allgemeinste Maßnahme zur Bestimmung des geeigneten Bearbeitungszustandes des Werkstücks durch eine herkömmliche elektrische Entladungsbearbeitungsapparatur ist die, die mittlere Elektrodenspannung V_g zu beobachten. Wenn die Zwischenelektrodenspannung V_g klein ist, ist die Zwischenelektrodenimpedanz klein. Hiervon kann angenommen werden, daß zwischen Elektrode und Werkstück ein Kurzschluß auftritt, eine kontinuierliche Lichtbogenentladung, Bearbeitungsrückstände zwischen den Elektroden und dazwischen angesammelter Schlamm usw. Da aufgrund der thermischen Zersetzung der Arbeitsflüssigkeit Kohlenstoff erzeugt wird, wenn die gefährlichste abnorme elektrische Lichtbogenentladung einmal während einer elektrischen Lichtbogenentladungsbearbeitung aufgetreten ist, tritt eine elektrische Entladung zwischen Kohlenstoff und dem Werkstück auf, wodurch die Zwischenelektrodenimpedanz ansteigt mit der Folge, daß die Feststellung der Entartung im Zwischenelektrodenzustand aufgrund der durchschnittlichen Spannung unmöglich wird.

Es wurde bisher eine weitere herkömmliche Methode zum Feststellen abnormer elektrischer Lichtbogenentladungen zwischen Elektroden bekannt, welches die Schritte der Beobachtung mit einer mechanischen Lehre wie etwa einer Meßuhr, die Betätigung der Elektroden und die Bestimmung des Elektrodenschwingungszustands und der Stabilität der Bearbeitung des Werkstücks während der Bearbeitungszeit enthält. Diese Methode muß für die Beobachtung in der Nähe der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine ausgeführt werden. Es ist deshalb unmöglich, die Entartung des Zwischenelektrodenzustandes während elektrischer Entladung von einem von der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine während eines bedienungslosen Betriebs von fern festzustellen.

Aus der vorhergehenden Beschreibung wird deutlich, daß der Zustand zwischen der Elektrode gut bestimmbar ist, wenn der mit Hilfe der genannten Meßuhr festgestellte Ausgangswert in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, da das elektrische Signal wie die oben genannte Durchschnittspannung an einem Ort beobachtet werden kann, der von der elektrischen Entladungsbearbeitungsapparatur abgetrennt ist. Für den Fall, daß ein Signal entsprechend der Stellung der Elektrode jedoch beoabachtet wird, kann nur eine Vielfalt von überlagerten numerischen Werten untersucht werden hinsichtlich des Vibrationszustandes mit einem digitalen numerischen Signal, jedoch enthält es keine Daten, aus denen der Vibrationszustand erkannt werden kann. Es ist unmöglich und nutzlos, unendlich kleine Schwankungen mit Hilfe eines Analogsignals abzulesen, das eine Auflösung von einigen Mikron hat, weil, wenn der gesamte Bewegungshub von einigen hundert Millimeter beobachtet werden soll, auch dann, wenn z. B. ein Mikro in 1 mV umgesetzt wird, der gesamte Hub mehreren hundert Volt entspricht und die Mikrominiaturschwankungen von der abgelesenen Spannung ausgelesen werden müssen.

Der Vorteil einer Meßuhr ist der, daß, wenn die Meßuhr pro mm eine Umdrehung ausführt, eine Verschiebung von 10 µm als eine Verstellung von 3,6° beobachtet werden kann, und daß der gesamte Hub durch vielfachen Umlauf des Meßuhrzeigers abgedeckt wird.

Es war jedoch bisher unmöglich, die Funktion in eine elektrische Meßgröße umzuwandeln, damit diese an einem von der Apparatur entfernten Ort beobachtet werden kann, und das Auftreten einer Abnormalität zwischen den Elektroden gut zu erkennen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum elektroerosiven Senkbearbeiten eines Werkstückes anzugeben, bei welcher Störungen im Arbeitsspalt schnell und genau erkannt werden können, um möglichst schnell in den Bearbeitungsprozeß eingreifen zu können, um die Störung zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum elektroerosiven Senkbearbeiten eines Werkstückes gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 umfaßt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Vorrichtung zum elektroerosiven Senkbearbeiten eines Werkstückes also Elektrodenpositionsdetektormittel zum Feststellen des Unterschiedes zwischen der gegenüber dem Werkstück am weitesten vorgeschobenen Stellung der Elektrode und der momentanen Bearbeitungsposition der Elektrode, und Zwischenelektrodenzustand- Kennzeichnungsmittel zum Kennzeichnen des entarteten Zustands des Zwischenelektrodenzustands, wenn der Unterschied groß wird, wodurch dann ein Signal abgegeben wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß elektrische Entladungsbearbeitungsapparaturen geschaffen werden mit einer Einheit zum Feststellen der Weite des Zwischenelektrodenspaltes und zum Erkennen des Zwischenelektrodenzustandes, in der elektrische Bearbeitungsbedingungen für den Zwischenelektrodenzustand auf der Basis der Erkennung durch diese Einheit, d. h. ein elektrischer Entladungsspitzenstromwert, fortlaufende elektrische Entladungszeit, Abschaltzeit, zugeführte Spannung usw. automatisch vorgegeben werden, wodurch die optimale elektrische Entladungsenergie gesteuert wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, eine elektrische Entladungsbearbeitungsapparatur zu schaffen mit einer Einheit zum Feststellen der Weite des Zwischenelektrodenspaltes, zum Erkennen des Zwischenelektrodenzustands und dafür, diesen in einen gewünschten Zustand zu bringen, in dem der Spalt zwischen Elektrode und Werkstück zwingend erweitert und das Verhältnis des Erweiterungsbetrages zur Bearbeitungszeit automatisch abhängig vom festgestellten Ausgangswert der Einheit gesteuert wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß elektrische Entladungsbearbeitungsmaschinen geschaffen werden, bei denen die tatsächliche Weite des Zwischenelektrodenspaltes festgestellt und die Geschwindigkeit oder die Servoverstärkung des Zwischenelektrodenservo aufgrund des festgestellten Ausgangswertes variiert wird, so daß der Zwischenelektrodenservo zu hoher Stellgeschwindigkeit veranlaßt wird, wenn der Zwischenelektrodenspalt weit ist, während der Zwischenelektrodenservo mit geringer vorbestimmter Geschwindigkeit sehr genau gesteuert wird, wenn der Zwischenelektrodenspalt eng ist.

Eine weitere Eigenschaft der Erfindung besteht darin, elektrische Entladungsbearbeitungsapparaturen zu schaffen, bei denen ein dem tatsächlichen Zwischenelektrodenspalt zwischen den Elektroden entsprechender Wert als ein elektrisches Analogsignal erzeugt, der Zwischenelektrodenzustand außerdem auf der Basis dieses Signals ermittelt und diese Signale genau zu einem von den Elektroden getrennten Platz übertragen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

In den beigefügten Zeichnungen:

Fig. 1 ist ein Schemadiagramm des Aufbaus einer herkömmlichen Maschine;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine gemäß der Erfindung zeigt, die die Anordnung einer herkömmlichen Maschine hat, der Elektrodenpositionsdetektormittel und Zwischenelektrodenzustanderkennungsmittel hinzugefügt sind;

Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer Maschine;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der Maschine zeigt;

Fig. 5 ist das Diagramm eines abermals anderen Beispiels der Maschine, die eine Anordnung hat, welche gegenüber der Anordnung nach Fig. 2 um Steuermittel ergänzt ist;

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Steuermittel aus Fig. 5 im einzelnen zeigt;

Fig. 7 ist ein das Prinzip eines wiederum anderen Ausführungsbeispiels der Maschine zeigendes Diagramm;

Fig. 8 ist ein Diagramm der schematischen Anordnung der Steuermittel aus Fig. 7;

Fig. 9a ist ein Schaubild, das die Charakteristik der in Fig. 7 gezeigten Apparatur darstellt;

Fig. 9b ist ein Schaubild, das die Charakteristik der Maschine aus Fig. 7 wiedergibt;

Fig. 9c ist ein Schaubild, das die Charakteristik der Maschine nach Fig. 7 wiedergibt;

Fig. 10 ist ein Diagramm, das die wesentliche Anordnung eines bestimmten Beispiels der Steuermittel aus Fig. 7 zeigt;

Fig. 11a ist ein Diagramm, das die wesentliche Anordnung eines wiederum anderen Beispiels der Maschine zeigt und Anzeigemittel enthält, die an einem von den Elektroden getrennten Ort vorgesehen sind; und

Fig. 11b ist ein Diagramm, das die Anordnung zeigt, in der ein Signal über eine verdrillte Doppelleitungsgruppe zur Anzeigeeinrichtung geleitet wird.

Fig. 2 stellt ein Schemadiagramm dar, das die Anordnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine gemäß der Erfindung zeigt, worin gleiche Bezugszeichen äquivalente oder gleiche Teile und Komponenten bezeichnen, die in Fig. 1 gezeigt sind. In Fig. 2 ist ein digitales Längenmeßgerät (13) mit einer Elektrodentragstange (11) verbunden und erzeugt Positiv-Vorschubimpulse S_P, wenn die Elektrode (1) sich in Fig. 2 nach unten bewegt, und Negativ-Vorschubimpulse S_N, wenn die Elektrode (1) sich in Fig. 2 aufwärtsbewegt. Das digitale Längenmeßgerät (13) erzeugt auf diese Weise einen Impuls mit einer Impulsbreite von weniger als 10 µm pro Impuls, womit die Weite des Zwischenelektrodenspaltes genau erfaßt werden kann. Dieses Beispiel wird in Verbindung mit einem Impuls vom digitalen Längenmeßgerät beschrieben, das eine Impulsbreite von 5 µm/Impuls hat.

Der Positiv-Vorschubimpuls S_P vom digitalen Längenmeßgerät wird direkt dem Negativeingang (14a) eines Zweirichtungszählers (14) zugeleitet, und der Negativ-Vorschub-Impuls S_N vom digitalen Meßgerät 13 wird über ein ODER-Gatter 15 dem Positiv-Eingang 14b des Zählers 14 zugeleitet. Der Zwei-Richtungs-Zähler 14 enthält z. B. dreizehn Stellen und kann so die Strecke der Aufwärtsbewegung der Elektrode entsprechend 5 µm × (2¹⁴ - 1), also 82 mm, speichern. Die Ausgänge der einzelnen Stellen von 2⁰ bis 2¹³ des Zählers 14 sind jeweils mit den Eingängen eines Digital/Analog-Wandlers 16 verbunden, der daraus ein Ausgangssignal V₀ erzeugt. Das Ausgangssignal V₀ vom Wandler 16 wird anschließend der Negativ-Eingangsklemme eines Komparators 17 zugeführt. Die Positiv-Eingangsklemme des Komparators 17 ist geerdet. Der Komparator 17 vergleicht somit das Ausgangssignal V₀ vom Wandler 16 mit 0 Volt der geerdeten positiven Eingangsklemme. Wenn also das Ausgangssignal V₀ vom Wandler 16 Null ist, d. h. wenn der Inhalt des Zählers "0" ist, erzeugt der Komparator 17 ein Ausgangssignal, das einem Eingang eines UND-Gatters 19 zugeführt wird. Ein Impulsausgang eines Impulsoszillators 18 wird dem anderen Eingang des UND-Gatters 19 zugeführt. Wenn das Ausgangssignal vom Komparator 17 an dem UND-Gatter 19 in der beschriebenen Weise ankommt, gibt das UND-Gatter 19 ein Additionsimpuls L_P über ein ODER-Gatter 15 an den Positiv-Eingang 17b des Zwei-Richtungs-Zählers 14 ab.

Bei kontinuierlichem Vorschub der Elektrode enthält der Zwei-Richtungs-Zähler 14 somit immer nur die Werte 0 oder 1, da bei dem Vorschub der Elektrode 1 der Zwei-Richtungs- Zähler 14 durch einen Positiv-Vorschub-Impuls S_P auf 0 erniedrigt wird, worauf über den Komparator 17, UND-Gatter 19 und ODER-Gatter 15 durch den Additionsimpuls L_P des Zwei-Richtungs-Zählers 14 über den Positiv-Eingang 14b wieder auf 1 erhöht, bei weiterem Vorschub aber durch einen Positiv-Vorschub-Impuls S_P wieder erniedrigt wird, usw. Das heißt, daß der Zwei-Richtungs-Zähler 14 immer dann zwischen 0 und 1 pendelt, wenn sich die Elektrode in ihrer bis dahin am weitesten vorgeschobenen Position befindet. Muß die Elektrode jedoch aufgrund einer Verunreinigung im Arbeitsspalt oder sonstiger Störungen zurückgezogen werden, so wird der Zwei-Richtungs-Zähler 14 durch die Negativ-Vorschub-Impulse S_N hochgezählt, und das Signal V₀ entspricht dann der Größe der Rückzugsbewegung. Bei erneutem Vorschieben der Elektrode zählt der Zwei-Richtungs-Zähler 14 wieder runter, bis er, wenn die Elektrode ihre bis dahin am weitesten vorgeschobene Position erreicht, wieder den Wert 0 aufweist.

Da also der Ausgangswert vom Digital/Analog-Wandler (16) eine Spannung proportional der Weite des Arbeitsspaltes ist, wie oben beschrieben, kann, wenn der Ausgang V₀ vom Wandler (16) ermittelt und verarbeitet wird, der augenblickliche Zwischenelektrodenspaltzustand beobachtet und daraufhin überprüft werden, ob er richtig ist. D. h., wenn der Ausgang V₀ vom Wandler (16) hoch ist, befindet sich der Zwischenelektrodenspalt in einem Zustand weg von der am weitesten vorgeschobenen Position. Entsprechend können auf diese Weise gut Schwierigkeiten festgestellt werden, wie wenn z. b. sich Schlamm zwischen den Elektroden durch Ansammlung von Bearbeitungsspänen angesammelt hat, die Arbeitsflüssigkeit (4) durch einen abnormalen Lichtbogen thermisch zersetzt worden ist und dadurch Kohlenstoff auftritt, die Elektroden zum Teil gebrochen sind und dann die abgebrochenen Stücke sich im Spalt (G) zwischen den Elektroden aufhalten.

Wenn derartige Schwierigkeiten für kurze Zeit auftreten, dann ändert sich die Zwischenelektrodenimpedanz dauernd, und folglich wird sogar, wenn der bezeichnete Unterschied für kurze Zeit auftritt, nicht immer entschieden, daß der Zwischenelektrodenzustand entartet ist. Es ist nötig, die Eigenart des Zwischenelektrodenspalt-Zustands zu bestimmen, indem ermittelt wird, daß der Ausgangswert V₀ vom Analog/Digital-Wandler (16) oberhalb eines vorbestimmten Pegelwertes für eine bestimmte Dauer angehalten hat.

Der Ausgangswert V₀ vom Digital/Analog-Wandler (16) wird auch auf die negative Eingangsklemme eines Spannungskomparators (21) in Fig. 2 gegeben, und eine bestimmte Spannung V₁ wird andererseits der positiven Eingangsklemme des Spannungskomparators (21) zugeführt. Somit vergleicht der Spannungskomparator (21) den Ausgangswert V₀ vom Digital/Analog-Wandler (16) mit dem vorbestimmten Spannungspegel V₁ und bestimmt auf diese Weise, ob der Ausgangswert V₀ größer oder kleiner als die vorbestimmte Spannung V₁ ist. Ist V₀ < V₁, gibt der Komparator (21) einen negativen Spannungsausgangswert ab, der dann über einen Basiswiderstand (22) auf die Basis eines Schalttransistors (23) geführt wird, wodurch der Transistor (23) gesperrt wird. Dadurch wird ein Zeitmeßkondensator (24), der mit einer Seite mit dem Kollektor des Transistors (23) und mit der anderen Seite gemeinsam mit dem Emitter des Transistors (22) mit Erde verbunden ist, über einen Widerstand (25) aufgeladen, der an einer Seite mit dem Kollektor des Transistors (23) und an der anderen Seite mit einer bestimmten Spannung V₄ verbunden ist, so daß am Kondensator (24) eine Spannung V₃ anliegt, die durch folgende Gleichung geschrieben ist:

worin r₂ den Widerstandswert des Widerstandes (25), c die Kapazität des Kondensators (24) und t die Zeit repräsentieren.

Die Spannung V₃ am Kondensator (24) wird ihrerseits auf den Negativeingang eines Spannungskomparators (26) geführt, und eine Bezugsspannung V₂ wird andererseits dem Positiveingang des Komparators (26) eingegeben. Somit vergleicht der Komparator (26) die Spannung V₃ vom Kondensator (24) mit der Bezugsspannung V₂. Da der Ausgang des Spannungskomparators (26) wenn V₃ < V₂ nicht negativ wird, kann eine Leuchtdiode (29), der über einen Widerstand (28) das Ausgangssignal vom Komparator (26) zugeführt wird, nicht aufleuchten. Wenn der Zustand N₀ < N₁ für eine bestimmte Zeit anhält, wird der Kondensator (24), der mit dem Kollektor des Transistors (23) verbunden ist, dauernd wie oben beschrieben aufgeladen, und entsprechend steigt die Spannung V₃ am Kollektor und entsprechend am Kondensator (24), bis eventuell V₃ < V₂ wird. Wenn V₃ < V₂ ist, wird das Ausgangssignal des Komparators (26) negativ, das dann über den Widerstand (28) der Leuchtdiode (29) zugeleitet wird. Damit gibt die Diode (29) Licht ab und zeigt an, daß ein abnormaler Elektrodenspaltzustand aufgetreten ist.

Das andere Ende des Widerstands (25) auf der Spannung V₄ ist, wie oben beschrieben, mit dem Abgriff eines Schalters (27) verbunden, der entweder auf einen Kontakt (27a) zur Bestimmung des Zwischenelektrodenspaltzustandes in Übereinstimmung mit der Größe des Ausgangswertes V₀ vom Analog/Digital-Wandler (16) und der Zeit geschaltet werden kann, oder auf einen Kontakt (27b) zur Bestimmung des Zwischenelektrodenspaltzustands in Übereinstimmung nur mit der Funktion der Zeit. D. h., der Kontakt (27a) des Schalters (27) ist mit dem Ausgang V₀ des Wandlers (16) verbunden, und wenn der Schalter (27) auf dem Kontakt (27a) steht, wird die Spannung V₀ vom Digital/Analog-Wandler (16) über den Widerstand (25) dem Kondensator (24) zugeleitet. Das Auftreten eines abnormalen Zwischenelektrodenspaltzustands kann somit schnell als Funktion des Ausgangswerts V₀ des Wandlers (16) und der Zeit festgestellt werden, wie in Fig. 2 gezeigt, da der Ladestrom des Kondensators (24) erhöht ist, so daß die Spannung V₃ am Kondensator (24) rasch die Bezugsspannung V₂ erreicht, wenn der Ausgangswert V₀ vom Wandler (16) erhöht ist. Das Feststellen abnormer Zwischenelektrodenspaltzustände während der Bearbeitung nur mit der Zeit ist schwierig, so daß z. B. auf die oben genannte Weise das plötzliche Auftreten von Rissen aufgrund eines Lichtbogens bei der Bearbeitung extraharter Legierungen, das Auftreten von Fehlern von Wolfram usw. schnell aufgedeckt werden kann. Der Kontakt (27b) des Schalters (27) wird mit einer Spannung +V der Spannungsquelle zum Zuführen einer Kollektorspannung über den Widerstand (25) zum Kollektor des Transistors (23) verbunden. Wenn der Schalter (27) auf den Kontakt (27b) geschaltet ist, kann nur die Zeitdauer des abnormen Zwischenelektrodenspaltzustandes festgestellt werden, wie oben beschrieben.

Aus der vorangehenden Beschreibung anhand der Anordnung gemäß Fig. 2 geht hervor, daß durch Überwachen des Ausgangswertes V₀ vom Digital/Analog-Wandler (16) unmittelbar mit einem Voltmeter der Unterschied zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position der Elektrode (1) gegenüber dem Werkstück (3) und der Augenblickposition der Elektrode (1) beobachtet werden kann, so daß das Voltmeter als eine Überwachungseinrichtung für den Zwischenelektrodenspaltzustand verwendet werden kann.

Nach obigem Beispiel wird eine Verzögerungsschaltung mit dem Kondensator und dem Widerstand (25) für die Messung der Zeit eingesetzt, wenn der Zwischenelektrodenspaltzustand entartet ist. Statt der Verzögerungsschaltung kann jedoch auch eine genaue Integrationsschaltung mit einem Operationsverstärker ohne Schwierigkeit verwendet werden, so daß die Zeit exakt gemessen werden kann.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Anordnung einer dielektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine, mit dem elektrische Bearbeitungsbedingungen wie die Bearbeitungsbedingung, die Energiequellenbedingung, usw., geschaltet werden können. In der Fig. 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen die entsprechenden Teile und Komponenten, die bereits in Fig. 2 gezeigt und beschrieben sind, so daß deren Erläuterung der Einfachheit halber entfallen kann.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 wird das Spannungsausgangssignal V₅ von einer Erkennungseinrichtung für Zwischenelektrodenentartung einer Bearbeitungsstromquelle (5) zusammen mit den binären Digital-Werten der Ausgänge 2⁰ bis 2¹³ vom Zähler (14) zugeleitet, um den Unterschied zwischen der vorgeschobenen Position der Elektrode und der Augenblickposition der Elektrode festzustellen. Die Bearbeitungsenergiequelle (5) wird für das Schalten der elektrischen Bearbeitungsbedingungen gesteuert, und zwar gemäß dieser Ausgangssignale von der Erkennungseinrichtung für die Zwischenelektrodenentartung und des Zählers (14).

Fig. 4 zeigt ein ins einzelne gehende Schaltbild der Bearbeitungsleistungsquelle (5) in Gestalt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, bei dem die Bearbeitungspausenzeit und die zugeführte Spannung mittels der Ausgangssignale von der Erkennungseinrichtung für Zwischenelektrodenentartung und dem Zähler wie oben beschrieben gesteuert werden. Es sei festgehalten, daß, wenngleich die Entladungspausenzeit oder -abschaltzeit und die zugeführte Spannung Einflüsse auf den Arbeitsspalt haben, die Pausenzeit und die zugeführte Spannung doch die Rauhigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks und den Verbrauch der Elektrode nicht zu sehr beeinflussen, und in diesem Beispiel sind diese Merkmale oder Eigenheiten berücksichtigt, doch können andere elektrische Bedingungen ebenso für eine dem obigen ähnliche Steuerung im Hinblick auf das Bearbeitungsziel ebenso im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden.

Das heißt, wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, daß der elektrische Entladungsspitzenstromwert, die Stromwellenform, die Spannungswellenform, die Impulsbreite, usw. auch in demselben Verfahren, wie oben beschrieben, innerhalb des Bereichs gesteuert werden können, in dem keine nachträglichen Auswirkungen auf die tatsächliche Bearbeitungsvorgänge auftreten.

In der Zeichnung der Fig. 4 kennzeichnet (501) eine vielstellige Koinzidenzerkennungsschaltung. Die Ausgänge von den entsprechenden Stellen von 2⁰ bis 2¹³ des Zählers (14) zum Erkennen des Positionsunterschiedes werden auf die vielstellige Koinzidenzerkennungsschaltung (501) geleitet. Außerdem erhält die Erkennungsschaltung (501) die Ausgangswerte der entsprechenden Stellen eines Pausen- oder Ausfallzeiteinstellzählers (502), und die Erkennungsschaltung (501) stellt die Koinzidenz zwischen den Ausgangswerten vom Zähler (14) und vom Pausenzeiteinstellzähler (502) fest und erzeugt ein Koinzidenzausgangssignal, wenn Koinzidenz herrscht. Das Konzidenzausgangssignal von der Erkennungsschaltung (501) wird einem Eingang eines UND-Gatters (503) zugeleitet. Andererseits wird das Signal (V₅) von der Erkennung des Zwischenelektrodenentartungszustandes, das vom Spannungskomparator (26) in der anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen Weise erzeugt wird, dem anderen Eingang des UND-Gatters (507) zugeführt, das seinerseits ein Koinzidenzausgangssignal über ein ODER-Gatter (504) dem Rückstelleingang (R) eines R-S-Flipflops (505) zuleitet und dieses Flipflop (505) rückstellt. Wenn das Erkennungssignal (V₅) eines Zwischenelektrodenentartungszustandes jedoch nicht auftritt, d. h., ein Logik-Wert "1" der V₅-Eingangsklemme der Bearbeitungsenergiequelle (5) zugeführt wird, dann kann das entsprechende Erkennungssignal (V₅) für Zwischenelektrodenentartungszustand durch einen von Hand einstellbaren Drehschalter (506) eingestellt werden. Die entsprechenden Ausgangswerte vom Pausenzeiteinstellzähler (502) sind mit den entsprechenden Kontaktklemmen des Schalters (506) verbunden, und die gemeinsame Kontaktklemme des Schalters (506) ist mit einem Eingang eines UND-Gatters (503) verbunden. Andererseits wird das Signal (V₅) dem anderen Eingang des UND-Gatters (503) zugeführt, das in der Folge einen entsprechenden Koinzidenzausgangswert erzeugt, der über ein ODER-Gatter (504) dem Rückstelleingang R des Flipflops (505) zugeleitet wird und das Flipflop (505) dadurch rückstellt. In diesem Fall ist das UND-Gatter (507) gesperrt. So wird das Ausgangssignal vom Flipflop (505) über einen Verstärker (508) dem Eingang eines Endstufenschaltelementes (52) zugeführt, wodurch das Schaltelement (52) getrieben wird, das in der Folge einen Ein-Aus-Impuls der Spannung (E) zwischen Elektrode (1) und Werkstück (3) über die Ausgangsklemmen der Bearbeitungsleistungsquelle abgibt, wie dargestellt. Die Impulsdauer wird nach Belieben eingestellt, wie im einzelnen beschrieben wird. Der Koinzidenzausgang vom ODER-Gatter (504) wird außerdem einem Eingang eines Impulsbreiteneinstellzählerrs (509) zugeführt, der daraufhin unterschiedliche Impulsbreitenausgangssignale erzeugt, die mit den entsprechenden Kontaktklemmen eines Schalters (510) zur Auswahl der Impulsbreite eines bestimmten Wertes verbunden sind. Der Schalterabgriffskontakt des Schalters (510) ist mit dem Setzeingang S des Flipflop (505) verbunden. Wenn der Schalter (510) in einer beliebigen Wahlstellung ist, wird das für die ausgewählte Impulsbreite maßgebliche Ausgangssignal vom Schalter (510) dem Setzeingang des Flipflops (505) zugeführt, das daraufhin ein Ausgangssignal der gewählten Impulsbreite über den Verstärker (508) zum Schaltelement (52) liefert, wodurch die Impulsbreite des vom Schaltelement (52) erzeugten Impulses nach Wahl eingestellt ist. Der Q-Ausgang vom Flipflop (505) wird außerdem einem Eingang eines UND-Gatters (511) zugeleitet, das an seinem zweiten Eingang ein Ausgangssignal von einem Originaloszillator (54) erhält, und sein Ausgangssignal dem anderen Eingang des Impulsbreiteneinstellzählers (509) zuführt. Außerdem wird der Q-Ausgang des Flipflops (505) auf einen Eingang eines UND-Gatters (512) geleitet, und der Ausgang vom Originaloszillator (27) mit dem anderen Eingang des UND-Gatters (512) zugeführt. So wird der Ausgang vom Oszillator (27) abwechselnd durch das UND-Gatter (511) bzw. (512) ausgewählt, und der Ausgang vom Gatter (512) wird einem Eingang des Pausenzeiteinstellzählers (502) eingegeben über die Ausgangsklemmen und Q des Flipflop (505), wodurch die Pausenzeitbreite und die Impulsbreite des Impulses, der zwischen Elektrode und Werkstück wirksam werden soll, eingestellt werden.

Das Detektorsignal (V₅) für Zwischenelektrodenentartungszustand wird auch dem Eingang eines Spannungsregulators (513) zugeleitet, der dazu dient, die Abnahme der anliegenden Spannung (E) zwischen Elektrode und Werkstück zu regulieren, wenn aufgrund einer Zwischenelektrodenentartung der Arbeitsspalt erweitert ist, damit der so erweiterte Arbeitsspalt zwischen Elektrode und Werkstück, der aufgrund störender Einflüsse von Bearbeitungsrückständen, die sich im Spalt angesammelt haben, sich erweiterrt hat, für die elektrische Entladung wieder geeignet ist und auf normalen Wert angenähert wird.

Bei den oben beschriebenen Beispielen, wird, wenn das Feststell- Signal für Zwischenelektrodenentartungszustand (V₅) den logischen Wert "0" annimmt, die Pausenzeitenbreite automatisch auf einen Wert eingestellt, der dem Unterschied zwischen dem am stärksten vorgerückten Wert der Elektrode und dem augenblicklichen Wert der Elektrode entspricht, und zwar in der Weise, daß, je größer der Unterschied wird, umso länger die Pausenzeitbreite ansteigt, mit dem Ergebnis, daß die Bearbeitungsmenge abnimmt, und dabei das Entstehen von Bearbeitungsrückständen verringert wird, wodurch der Zwischenelektrodenzustand normalisiert wird. Ist die Differenz dagegen klein, wird die Pausenzeitbreite auf einen vorbestimmten Wert eingestellt.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine der Erfindung. Bei dieser Anordnung wird die Ausgangsspannung (V₅) von einer Erkennungseinrichtung für Zwischenelektrodenzustandsentartung einer Steuereinrichtung (30) zum Steuern des Arbeitsspaltes zugeführt. Die binären Digital-Werte der Ausgänge 2⁰ bis 2¹³ vom Zähler (14) für die Feststellung der Differenz zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position der Elektrode und ihrer Augenblickposition werden auch auf entsprechende Eingänge der Steuereinrichtung (30) geführt, die dadurch ein Ausgangssignal für zwangsweise Erweiterung des Arbeitsspalts zwischen Elektrode und Werkstück erzeugt, wodurch automatisch der Erweiterungsbetrag des Arbeitsspaltes dazwischen abhängig vom Zwischenelektrodenzustand gesteuert wird.

Ein weiteres bevorzugtes Beispiel für eine elektrische Entladungsbearbeitungsapparatur der Erfindung zeigt Fig. 6 in Form einer genauen Zeichnung der Steuereinrichtung (30) für die Steuerung des Arbeitsspaltes zwischen Elektrode und Werkstück. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Dauer des Signals für die aufgezwungene Ausweitung des Arbeitsspaltes durch die vorgenannten Signale gesteuert, wodurch das Verhältnis der Ausweitungsstrecke des Arbeitsspaltes, die Bearbeitungszeit und die Ausweitungsbetätigungszeit gesteuert werden.

In der in Fig. 6 dargestellten Zeichnung bezeichnet (301) eine vielstellige Koinzidenzidentifikationsschaltung (ein Digitalkomparator). Die Ausgänge 2⁰ bis 2¹³ vom Zähler (14) für das Ermitteln der Positionsdifferenz werden der vielstelligen Koinzidenzidentifikationsschaltung (301) zugeleitet, und die Ausgänge von entsprechenden Stellen eines Zählers (302) zum Einstellen der Zeit für die zwangsweise Arbeitsspaltaufweitung werden auch dem Identifikationsschaltkreis (301) zugeführt, der dann Koinzidenz zwischen den Ausgängen des Zählers (14) und den Ausgängen vom Einstellzähler (302) feststellt und ein Koinzidenzsignal abgibt, wenn Übereinstimmung herrscht. Das Koinzidenzausgangssignal von der Identifikations- oder Erkennungsschaltung (301) wird dem Rücksetzeingang R eines R-S-Flipflops (303) zugeführt, das dadurch rückgesetzt wird, wenn die Ausgänge vom Zähler (14) mit denen vom Einstellzähler (302) übereinstimmen. Die Zeit für die zwangsweise Aufweitung des Arbeitsspaltes, die durch den Zähler (302) vorzugeben ist, wird das Produkt aus der Periode des Taktimpulses von einem Bezugstaktimpulsgenerator (304) und dem Wert des Ausgangs vom Zähler (14) für die Feststellung der Positionsdifferenz, wenn, wie oben beschrieben, Koinzidenz herrscht. So wird das Q-Ausgangssignal vom Flipflop (303) an einen Analogschalter (305) abgegeben, der ein die Elektrode zwangsweise anhebendes Signal (S_M) an die Zwischenelektrodenservokreise (7) und (8) aus Fig. 1 abgibt, wodurch der Schalter (305) betätigt wird. Der Q-Ausgang vom Flipflop (303) nimmt den Pegel "1" während der der Positionsdifferenz entsprechenden Zeit an, während der die Elektrode zwangsweise nach oben bewegt wird. Der -Ausgang vom Flipflop (303) wird auf einen Eingang eines Taktimpulseingabe- UND-Gatters (307) eines Bearbeitungszeiteinstellzählers (306) gegeben. Wenn das R-S-Flipflop (303) rückgesetzt ist, tritt am Q-Ausgang des Flipflop (303) der Pegelwert "0" auf, während der Invertausgang des Flipflops (303) dagegen den Pegelwert "1" annimmt, der dann dem einen Eingang des UND-Gatters (307) zugeführt wird, und dieses öffnet. Andererseits wird dem anderen Eingang des UND-Gatters (307) vom Generator (304) der Bezugstaktimpuls zugeführt. Wenn das UND-Gatter (307) offen ist, gelangt der Bezugstaktimpuls vom Generator (304) durch das UND-Gatter (307) in einen Bearbeitungszeiteinstellzähler (306), wodurch dieser Zähler (306) eingestellt wird. Verschiedene Bearbeitungszeiteinstellausgangssignale sind mit den entsprechenden Kontaktklemmen eines Bearbeitungszeiteinstellschalters (308) verbunden, dessen gemeinsamer oder Abgriffkontakt mit einem Eingang eines ODER- Gatters (310) verbunden ist. Das Bearbeitungszeiteinstellsignal vom Schalter (308) wird über das ODER-Gatter (310) dem Setzeingang S des Flipflop (303) zugeführt. So wird der Q- Ausgang des Flipflop (303) den Pegelwert "0" während der durch den Schalter (308) in dieser Weise eingestellten Zeit annehmen. Der Q-Ausgang des Flipflop (303) wird dem Analogschalter (305) zugeführt, wodurch dieser geöffnet und eine gewöhnliche Servosteuerschaltung zwischen Elektrode und Werkstück auf der Basis des Zwischenelektrodensignals (Vs) und der Bezugsspannung (V_R) in Differenz geführt wird, die von einem Spannungskomparator erzeugt wird, welchem sowohl das Signal (Vs) als die Spannung (V_R) zugeleitet werden, wie gezeigt. Ein Widerstand (311) ist zwischen die Signalausgangsklemme (S_M) des Analogschalters (305) und den Komparator gelegt, um den Komparator zu schützen, dem das Signal (Vs) und die Bezugsspannung (V_R) zugeführt werden, wenn das Elektrodenzwangsanhebungssignal (S_M) vom Analogschalter (305) erzeugt wird.

Weiter wird das Zwischenelektrodenzustandsentartungsdetektorsignal (V₅) dem Inverseingang eines UND-Gatters (309) und wird der Bezugstaktimpuls vom Generator (304) einem anderen Eingang des UND-Gatters (309) des Zwangsaufweitungszeiteinstellzählers (302) für den Bearbeitungsspalt zugeführt. Wenn das Signal (V₅) den Pegelwert "0" hat, d. h., der Zwischenelektrodenspalt entartet ist, wird der oben beschriebene Vorgang durchgeführt, wie im einzelnen jetzt beschrieben wird. Der Q-Ausgang vom Flipflop (303) wird dem anderen Eingang des UND-Gatters (309) eingegeben. Außerdem wird das Signal (V₅) auch dem anderen Eingang des ODER-Gatters (310) zugeführt. Damit wird das Signal (V₅) durch das UND-Gatter (309) und das ODER-Gatter (310) entschieden. Wenn das Signal (V₅) den Pegelwert "1" hat, erzeugt das ODER-Gatter (310) den Ausgangswert "1", der anschließend dem Setzeingang S des Flipflop (303) zugeführt wird und das Flipflop (303) setzt. Für diesen Fall ist der Q-Ausgang des Flipflop (20) auf "0"-Pegel, wodurch der Analogschalter (305) geöffnet wird und von ihm kein Elektrodenanhebsignal (S_M) ausgeht. Es wird also die übliche Zwischenelektrodenservosteuerung im Arbeitsspalt zwischen Elektrode und Werkstück ausgeführt.

Bei den beschriebenen Beispielen wird die Elektrodenanhebzeit wie vorangehend beschrieben gesteuert, doch ist die Erfindung auch auf die Steuerung des Arbeitsspalts zwischen Elektrode und Werkstück gerichtet, um den Zustand des Arbeitsspalts aufgrund des Feststellsignals einer Arbeitsspaltentartung gerichtet, und die Steuerung des Arbeitsspaltes zwischen Elektrode und Werkstück kann durch die oben beschriebenen Signale wie Bearbeitungszeit, Elektrodenanhebgeschwindigkeit, Anheb- und Bearbeitungsperioden, Servobezugsspannung, Servosystemverstärkung, usw., zusätzlich zur Elektrodenanhebzeit durchgeführt werden, ohne daß für den Fachmann technische Schwierigkeiten auftreten.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen das Grundprinzip eines wiederum anderen Ausführungsbeispiels der Maschine für elektrische Entladungsbearbeitung, wobei mit denselben Bezugszeichen äquivalente oder entsprechende Teile und Komponenten bezeichnet sind, die auch in der Fig. 5 dargestellt sind, so daß ihre nochmalige Beschreibung entfallen kann. Die Fig. 9a bis 9c sind Graphiken der Beziehung zwischen dem Verstärkungsgrad und dem Unterschied D zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position der Elektrode und der Augenblicksposition der Elektrode für dieses Beispiel.

Fig. 7 bis 9 zeigen eine Schaltungsanordnung der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine, bei der der Verstärkungsgrad entsprechend der Spannung V₀ durch ein Servosystem gesteuert ist. Die Ausgänge 2⁰ bis 2¹³ vom Zweirichtungszähler (14) werden auf entsprechende Eingänge eines multiplizierenden Digital/Analog-Wandlers (320) geleitet, der darauf die Differenzspannung Va (Va = V_R - Vs) zwischen der mittleren Arbeitsspaltspannung Vs und der Bezugsspannung V_R durch die Positionsdifferenz zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position und der Augenblicksposition der Elektrode multipliziert, d. h. Va x (am weitesten vorgeschobene Position - Augenblicksposition) = V₁, und erzeugt einen Ausgangswert V₁ durch einen Spannungskomparator, dem die mittlere Arbeitsspannung Vs und die Bezugsspannung V_R zugeführt werden, um die Differenzspannung Va zu erzeugen, wie gezeigt, die dann dem Eingang des Wandlers (320) zugeleitet wird.

Gemäß der Erfindung kann der Verstärkungsfaktor G des Servosystems proportional zur Differenz D zwischen der am weitesten vorgeschobenen Stellung und der Augenblicksstellung der Elektrode, also der Werte des Arbeitsspaltes, variiert werden. Genauer gesagt, wird für den Fall eines engen Bearbeitungsspaltes, der für sehr feine und genaue Steuerung benötigt wird, der Verstärkungsfaktor G auf einen Wert eingestellt. Liegt dagegen ein weiterer Bearbeitungsspalt vor, der für den Pumpvorgang erforderlich ist, um zwischen den Elektroden den Schlamm herauszubringen, wird der Verstärkungsfaktor auf einen hohen Wert eingestellt, wodurch dynamisch mit hoher Geschwindigkeit gearbeitet wird.

In Fig. 9 ist an die Ordinate der Verstärkungsfaktor und an die Abszisse die Differenz zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position und der Augenblicksposition der Elektrode angetragen.

In dem Fall, wo die Elektrode periodisch springt durch externes zwangsweises Zuführen eines Kurzschlußzustandssignals zu einer elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine, wenn die einmal angehobene Elektrode zurückgekehrt ist, wurde zuvor nur die Zwischenelektrodenspannung festgestellt, um festzulegen, ob die Elektrode in der Originalposition eingestellt war oder nicht. Folglich konnte die Position der Elektrode nicht eher festgestellte werden, als bis das Kurzschlußsignal erzeugt wird. Damit ist stets ein Überschwingen aufgetreten, so daß die Elektrode das zu bearbeitende Werkstück berührt hat, was Nachteile bringt. Da gemäß der Erfindung der Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit vom Abstand zur Originalposition der Elektrode variiert und die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode automatisch verzögert werden kann, läßt sich dieses Überschwingen oder über das Ziel Hinausschießen, das bei herkömmlichen Apparaturen auftritt, vermeiden. Außerdem ist, je weiter der Arbeitsspalt zwischen Elektrode und Werkstück ist, die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode höher. Somit wird, wenn der Zwischenelektrodenzustand durch Erweitern des Arbeitsspaltes zwischen Elektrode und Werkstück wieder hergestellt wird, eine kürzere Zeit benötigt, was eine Verbesserung der Bearbeitungseffektivität der erfindngsgemäßen Apparatur bedeutet.

Es sei bemerkt, daß zwar die vorangehende Beschreibung auf eine elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine gerichtet ist, bei der der Verstärkungsfaktor G sich geradlinig proportional zur Differenz D zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position der Elektrode und der Augenblicksposition der Elektrode ändert, gerichtet ist, d. h. also eine Beziehung gemäß Kurve der Fig. 9A hat, die Änderung des Verstärkungsfaktors nicht unbedingt geradlinig sein muß, sondern auch einen Verlauf gemäß Fig. 9B oder auch in zwei oder mehr Arten polygonallinear gemäß Fig. 9C sein kann, wobei entsprechend der vorangehenden Beschreibung dieselben Eigenheiten und Vorteile erzielt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine der Erfindung zeigt Fig. 10 auf der Basis des in Fig. 7 bis 9 gezeigten Grundprinzips speziell in Gestalt einer detaillierten Schaltungsanordnung der Steuereinrichtung (30), die dabei verwendet wird.

In Fig. 10 sind die Ausgänge 2⁰ bis 2¹³ vom Zweirichtungszähler (14) für das Feststellen der Position der Elektrode in entsprechenden Eingängen eines multiplizierenden Digital/Analog- Wandlers (320) in der Steuereinrichtung (30) zugeführt.

Die Einzelheiten der Steuerschaltung (30) für die Steuerung des Verstärkungsgrades eines Servosystems werden aufgrund der Ausgänge vom Zähler (14) mit Bezug auf Fig. 10 beschrieben. Das Zwischenelektrodenentartungszustandsdetektorsignal (V₅) wird direkt einem Analogschalter (321) und durch einen Inverter (323) einem Analogschalter (322) zugeleitet. Wenn kein entarteter Zustand des Arbeitsspaltes auftritt und deshalb das Detektorsignal (V₅) den Pegelwert "1" hat, wird das invertierte Signal "0" durch den Inverter (323) in den Analogschalter (322) eingeführt, der dadurch geöffnet ist, während das Detektorsignal "1" dem Analogschalter (321) direkt zugeleitet wird, der dadurch geschlossen wird.

Außerdem werden eine mittlere Arbeitsspaltspannung Vs und eine Bezugsspannung V_R einem Spannungskomparator zugeführt, der daraus als Zwischenelektrodenservosignal eine Differenzspannung Va erzeugt, die über einen Verstärker (324) mit vorbestimmten Verstärkungsfaktor K und den geschlossenen Analogschalter (322) zum Eingang eines Servoverstärkers (7) kommt, wodurch das Werkstück mit gewöhnlicher Verstärkung bearbeitet wird.

Wenn ein entarteter Zustand zwischen den Elektroden auftritt und das Detektorsignal (V₅) den Pegelwert "0" annimmt, kommt über den Inverter (323) das invertierte Signal "1" zum Analogschalter (321), der dadurch geschlossen wird, während das Detektorsignal "0" direkt dem Analogschalter (322) zugeführt wird dieser dadurch geöffnet ist. Das Zwischenelektrodenservosignal Va vom Komparator wird auch auf den anderen Eingang des multiplizierenden Digital/Analog-Wandlers (320) gegeben, der danach das Servosignal Va, das ihm von den Digitalausgängen 2⁰ bis 2¹³ vom Zähler (14) zugegangen ist, multipliziert und dadurch einen Analogausgang V₁ = Va x (am weitesten vorgerückte Position - Augenblicksposition) erzeugt. Der Ausgang V₁ vom Wandler (320) wird dann über den geschlossenen Analogschalter (321) auf den Eingang des Servoverstärkers (7) geführt, wodurch der Servoverstärkungsfaktor proportional zur Differenz zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position der Elektrode und der Augenblicksposition der Elektrode gesteuert wird. Je höher also die Differenz ist, d. h., je stärker der Entartungszustand ist, desto höher wird der Servoverstärkungsfaktor, und desto schneller wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode. Die Auswirkung der Veränderung des Arbeitsspaltes zwischen Elektrode und Werkstück, wenn die Elektrode sehr abrupt gegenüber dem Werkstück bewegt wird, sorgt für schnelles Herausfördern des im Arbeitsspalt angesammelten Schlamms oder irgendwelcher Chips oder Späne oder verteilt sie.

Die vorstehende Beschreibung ist zwar auf eine Veränderung des Servoverstärkungsfaktors in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position und der Augenblicksposition der Elektrode gerichtet, wenn der Arbeitsspalt einen Entartungszustand annimmt, doch kann derselbe Vorteil auch nur durch Erhöhen des Servoverstärkungsfaktors erwartet werden. In diesem Fall jedoch nähert sich der am weitesten vorgeschobene Wert dem Augenblickswert der Elektrode, so daß eine hohe Verstärkung auch unmittelbar vor dem Kurzschluß zwischen Elektrode und Werkstück erhalten bleibt. Eine zu starke Annäherung der Elektrode an das Werkstück ist deshalb zu vermeiden. Wenn der oben genannte Digital/ Analog-Wandler wirksam in der erfindungsgemäßen Apparatur eingesetzt wird, kann der Servoverstärkungsfaktor automatisch so gesteuert werden, daß, wenn die Elektrode sich dem Werkstück sehr stark nähert, der Verstärkungsfaktor verringert wird, so daß eine überaus starke Annäherung von Elektrode und Werkstück und ein Aufschaukeln zu Schwingungen vermieden werden.

Fig. 11a und 11b zeigen ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine, welches Anzeigemittel enthält, um den Zwischenelektrodenzustand auf der Basis eines Ausgangssignals von der Elektrodenpositionsdetektoreinrichtung (20) oder eines Ausgangssignals von der Zwischenelektrodenzustandserkennungseinrichtung (12) anzuzeigen.

In der Schaltungsanordnung der Fig. 11a wird das Ausgangssignal V₀ von der Elektrodenpositionserkennungseinrichtung (12) über eine Übertragungsleitung (41) einer Empfangsschaltung (40) zugeleitet, und das Zwischenelektrodenentartungszustandsdetektorsignal (V₅) von der Zwischenelektrodenzustandserkennungseinrichtung (20) wird über eine Übertragungsleitung (41) für die Übertragung des Signals (V₅) der Empfängerschaltung (40) zugeführt. Das Ausgangssignal V₀ des Digital/Analog-Wandlers in der Elektrodenpositionsdetektoreinrichtung (12) kann somit direkt durch ein Voltmeter (401) ausgelesen werden, das über die Übertragungsleitung mit der Erkennungseinrichtung verbunden ist. Durch Beobachtung von V₀ des Wandlers läßt sich die Differenz zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position der Elektrode (1) gegenüber dem Werkstück (3) und der Augenblicksposition der Elektrode (10) direkt am Voltmeter ablesen, womit dieselbe Wirkung wie durch Beobachten eines mechanischen Meßgerätes erzielt wird.

Die Empfangsschaltung (40) der Fig. 11a und folglich die Anzeigeeinrichtung können an einem von der Elektrode (1) getrennten Ort aufgestellt werden.

Ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine zeigt Fig. 11b, bei der der Ausgang V₀ nicht als Analog-Signal sondern als Digital-Signal weitergeleitet wird, und der Digital-Ausgang V₀ über einen Digital/Analog-Wandler in eine Analogspannung umgesetzt wird, die dann beobachtet wird, so daß ein Signal V₀ in einer Umgebung mit starken elektrischen Störungen übertragen werden kann.

Bei dieser Schaltungsanordnung nach Fig. 11b wird das Ausgangssignal vom Zweirichtungszähler (14) der Elektrodenpositionsdetektoreinrichtung (12) über einen Puffer (42), der das Signal V₀ verstärkt, und über eine abgeschirmte Übertragungsleitungsgruppe (43) der Empfängerschaltung (40) zugeleitet und dort in einen Digital/Analog-Wandler (402) eingegeben, der dann die Digitalsignale in eine Spannung V₀ entsprechend dem Analog-Signal V₀ umsetzt.

Da die Eigenheiten des Arbeitsspaltzustandes der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine an einem von der Elektrode entfernten Platz genau beobachtet werden können, können im voraus Fehlvorgänge im Bearbeitungsvorgang der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine nach der Erfindung vermieden werden.

Es versteht sich aus der vorangehenden Beschreibung, daß die in den Fig. 11a und 11b dargestellten Anzeigeeinrichtungen auch bei den Beispielen der elektrischen Entladungsbearbeitungsmachine der Fig. 3 und 4 sowie der Fig. 5 bis 8 eingesetzt werden können.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum elektroerosiven Senkbearbeiten eines Werkstückes (3), mit

• a) einer dem Werkstück (3) gegenüberliegenden Elektrode (1);
• b) einer Meßeinrichtung zum Erfassen einer Bewegung der Elektrode (1) durch Erzeugung und Auswertung von impulsförmigen Signalen; und
• c) eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Bearbeitungsvorrichtung in Abhängigkeit der von der Meßeinrichtung erfaßten Bewegung der Elektrode (1);

wobei die Meßeinrichtung umfaßt:

• d1) ein digitales Längenmeßgerät (13), welches beim Vorschieben bzw. Zurückziehen der Elektrode (1) gegenüber dem Werkstück (3) Positiv-Vorschub-Impulse (S_P) bzw. Negativ-Vorschub-Impulse (S_N) erzeugt, die jeweils einer bestimmten Wegstrecke entsprechen; und
• d2) eine Einrichtung (14, 15, 16, 17, 18, 19) zur Zählung und Auswertung der Positiv-Vorschub- (S_P) bzw. Negativ-Vorschub-Impulse (S_N),
  zur Bestimmung einer Referenzposition, die einer während der Bearbeitung am weitesten vorgeschobenen Position der Elektrode (1) entspricht, die die Elektrode (1) bei Vorschub in Richtung des Werkstücks erreicht, bevor sie in eine momentane Bearbeitungsposition zurückbewegt wird; und
  zur Erzeugung eines den Abstand der Elektrode (1) zwischen der Referenzposition und der momentanen Bearbeitungsposition anzeigenden Ausgangsignals.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrrichtung das Ausgangssignal auf den Wert Null hält, wenn sich die Elektrode (1) in der Referenzposition befindet und das Ausgangssignal beim Zurückbewegen der Elektrode (1) vom Werkstück (3) auf einen Wert setzt, der dem Abstand der Elektrode (1) zwischen der momentanen Bearbeitungsposition und der Referenzposition entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung bei Vorschub der Elektrode (1) von der Referenzposition in Richtung des Werkstückes (3) das Ausgangssignal auf dem Wert Null hält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal an der Referenzposition den Wert Null besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal, das den Abstand der Elektrode (1) zwischen der momentanen Bearbeitungsposition und der Referenzposition anzeigt, ein Zählwert der gezählten Negativ-Vorschub-Impulse (S_N) des digitalen Längenmeßgeräts (13) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung umfaßt:

• a) einen Zwei-Richtungs-Zähler (14) zum Zählen der vom Längenmeßgerät (13) abgegebenen Positiv-Vorschub-Impulse (S_P) bzw. Negativ-Vorschub-Impulse (S_N) und zur Abgabe eines entsprechenden Zählwertes;
• b) einen Digital/Analog-Wandler (16) zum Umwandeln des digitalen Zählwertes auf der Ausgangsseite des Zwei-Richtungs-Zählers (14) in eine Analoggröße;
• c) einen ersten Komparator (17) zum Vergleichen der Analoggröße des Wandlers (16) mit einem vorgegebenen Wert und zum Erzeugen eines Ausgangssignals in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis;
• d) einen Impulsoszillator (18) zum Erzeugen von Impulsen mit vorgegebener Zeitdauer;
• e) eine erste Gate-Schaltung (19), der das Ausgangssignal des ersten Komparators (17) und das Ausgangssignal vom Impulsoszillator (18) zugeführt wird; und
• f) eine zweite Gate-Schaltung (15), die das Ausgangssignal von der ersten Gate-Schaltung (19) und das Negativ-Vorschub-Impulsdigitalsignal (S_N) für die Negativ-Vorschub-Impulse vom Längenmeßgerät (13) erhält zur Erzeugung eines Eingangssignals für den Zwei-Richtungs-Zähler (14).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Zwei-Richtungs-Zählers (14) auf dem Wert Null gehalten wird, wenn sich die Elektrode (1) während der Bearbeitung an der Referenzposition befindet und das Ausgangssignal des Zwei-Richtungs-Zählers (14) beim Zurückbewegen der Elektrode (1) vom Werkstück (3) einem Abstand der Elektrode (1) zwischen der Referenzposition und der momentanen Bearbeitungsposition entspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, gekennzeichnet, durch eine Überwachungseinrichtung (20) zur Überwachung des Abstandes der Elektrode (1) zwischen der Referenzposition und der momentanen Bearbeitungsposition der Elektrode (1).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (20) umfaßt:
einen zweiten Komparator (21) zum Vergleichen der Ausgangsgröße des Wandlers (16) mit einem vorgegebenen Wert (VI), an dessen Ausgangsseite eine Verzögerungsschaltung (24, 25) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (20) außerdem umfaßt:

• - ein Schaltelement (23), das so gesteuert wird, daß es in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des zweiten Komparators (21) leitend ist; wobei die Verzögerungsschaltung (24, 25) mit dem Schaltelement (23) verbunden ist, und
• - einen dritten Komparator (26) zum Vergleichen der Ausgangsgröße vom Verzögerungskreis (24, 25) mit einem vorbestimmten Wert und zum Erzeugen eines Ausgangssignals abhängig von dem Vergleichsergebnis.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Schaltelement (23) ein Transistor ist, der im Ansprechen auf das Ausgangssignal des zweiten Komparators (21) leitend wird, und
• - ein Schalter (27) vorgesehen ist, welcher wahlweise das Ausgangssignal der Meßeinrichtung für die Elektrodenposition oder ein bestimmtes Konstantpotential an den Kollektor des Transistors (23) legt.