DE3416249C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum funkenerosiven Bearbeiten eines Werkstücks nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Schaltung ist aus der DE-AS 20 65 777 bekannt. Diese bekannte Schaltung dient zur Unterscheidung von elektrischen Entladungen verschiedener Klassen beim Betrieb einer Funkenerosionsmaschine und enthält eine Detektoreinrichtung in Form eines Fühlers zur Messung einer Arbeitsspaltvariablen innerhalb jeder elektrischen Entladung, wobei der Fühler mit einer Schwellwertschaltung zur Erzeugung unterschiedlicher der jeweiligen Klasse der Entladungen entsprechenden Ausgangssignale verbunden ist und wobei schließlich auch Verzögerungsmittel vorgesehen sind, die auf die Zündung einer Entladung ansprechen. Das wesentliche dieser bekannten Schaltung besteht darin, daß der Fühler durch einen Schalter mit dem Arbeitsspalt nach Ablauf der durch die Verzögerungsmittel gegebenen Zeispanne verbunden wird und daß die Schwellwertschaltung mehrere parallel geschaltete Schwellwert abhängige Stufen aufweist, deren Schwellwerte jeweils die Bereiche der gemessenen Variablen entsprechend den verschiedenen Klassen von Entladungen definieren. Durch diese besondere Ausbildung der bekannten Schaltung wird das Auflösungsvermögen bezüglich verschiedener Klassen von elektrischen Entladungen verbessert und die Störempfindlichkeit reduziert. Die bekannte Schaltung basiert auf dem Prinzip, daß der Spannungsabfall bei jeder elektrischen Entladung im Arbeitsspalt festgestellt wird, wobei die Schwellwertschaltung zur Hilfe genommen wird. Wenn bestimmte Schwellwerte überschritten werden, können entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Die Schwellwerthöhe definiert dabei einen Meßwertbereich, der der elektrischen Entladung einer besonderen Klasse entspricht. Liegt bei der bekannten Schaltung während eines bestimmten Zeitraumes die Arbeitsspaltvariable unterhalb einer bestimmten Schwellwerthöhe, so kann eine Veränderung eines bestimmten Parameters beim Betrieb der Funkenerosionsmaschine vorgenommen werden.

Bei einem sich anbahnenden unerwünschten Entladungszustand innerhalb des Bearbeitungsspaltes treten aber zu Beginn nur sehr geringfügige Spannungsabfälle bei der elektrischen Entladung auf, so daß das Entstehen eines unerwünschten Entladungzustandes erst relativ spät mit Hilfe der bekannten Schaltung erfaßt werden kann.

Aus der DE-PS 23 48 964 ist ein Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstückes bekannt, wobei die Impulspause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arbeits/Spannungsimpulsen in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf am Arbeitsspalt geregelt wird. Das wesentliche dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Zündverzögerungszeit in an sich bekannter Weise gemessen wird und daß die Impulspause verkürzt oder das Verhältnis von Entladungsdauer zur Summe aus Entladungsdauer und Impulspause vergrößert wird, wenn die Zündverzögerungszeit länger als ein Bezugswert ist und daß die Impulspause verlängert bzw. das genannte Verhältnis verkleinert wird, wenn die Zündverzögerungszeit kürzer als ein Bezugswert ist. Demnach werden gemäß diesem bekannten Verfahren ein oder zwei Bezugswerte verwendet und es wird festgestellt, ob die gemessene Zündverzögerungszeit größer oder kleiner als der vorgegebene Bezugswert ist, oder ob die Zündverzögerungszeit kürzer als ein bestimmter Bezugswert ist. Durch die Verwendung eines oder von zwei Bezugswerten wird aber eine Vorrichtung zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens zwangsläufig unempfindlich gegenüber einem sich allmählich anbahnenden unerwünschten Entladungszustand innerhalb des Arbeitsspaltes, da ein solcher Zustand erst bei Überschreiten eines bestimmten Wertes festgestellt werden kann.

Fig. 1 zeigt schematisch eine herkömmliche Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung. Eine Elektrode 10 ist einem Werkstück 14, das in einem Bearbeitungsbad 12 angeordnet ist und als andere Elektrode dient, gegenüber angeordnet, wobei eine isolierende Bearbeitungslösung 16 zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 14 vorgesehen ist. Eine Arbeitsstromversorgungseinheit 18 ist zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 14 angeordnet. Die Arbeitsstromversorgungseinrichtung 18 weist eine Gleichstromversorgung 18 a, ein Schaltelement 18 b zum Ein- und Abschalten eines Bearbeitungsstroms, einen strombegrenzenden Widerstand 18 c und einen Oszillator 18 d zum Steuern des Schaltbetriebs des Schaltelements 18 b auf. Die Arbeitsstromversorgungseinheit 18 dient so zum Liefern des intermittierenden Arbeitsstromes über einen Arbeitsspalt 20 zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 14.

Der mit I bezeichnete Maschinenstrom wird ausgedrückt durch I =(E -Vg)/R, wobei E der Spannungswert der Gleichstromversorgung 18 a, R der Widerstandswert des strombegrenzenden Widerstands 18 c und Vg die Spannung über den Arbeitsspalt 20 ist. Der Arbeitsspannungswert Vg liegt im Bereich von 20 bis 30 V während einer Bogenentladung, ist 0 V beim Kurzschluß-Fall, ist E V, wenn keine Entladung stattfindet und ist 0 V, während das Schaltelement 18 b abgeschaltet wird.

Der Arbeitsspalt 20 kann gesteuert werden durch Erfassen des Arbeitsspannungswertes Vg und Mitteln des erfaßten Spannungswertes mit einer Glättungsschaltung 22. Insbesondere wenn der Arbeitsspalt breit ist, findet eine elektrische Entladung weniger leicht statt und die Durchschnittsspannung Vs ist hoch. Wenn der Arbeitsspalt eng ist, tendiert er dazu, kurzgeschlossen zu werden, oder er kann leicht einer elektrischen Entladung ausgesetzt werden, wodurch die Durchschnittsspannung Vs niedrig ist. Demzufolge kann die Elektrode 10 mit einem hydraulischen Servo-Mechanismus bestehend aus einer hydraulischen Pumpe 28 und einem hydraulischen Zylinder 30 so gesteuert werden, daß der Arbeitsspalt 20 im wesentlichen konstant gehalten wird durch Vergleichen des Durchschnittsspannungswertes Vs mit einem Referenzspannungswert Vr, Verstärken des Unterschieds zwischen den Spannungen mit einem Verstärker 24 und Anlegen des verstärkten Signals an ein hydraulisches Servo-Ventil 26.

Beim Bestimmen, ob das Werkstück bei der Bearbeitungseinrichtung mittels einer Entladung nach dem Stand der Technik gut bearbeitet wird oder nicht, war es bisher auch üblich, den Durchschnittswert Vs der Arbeitsspannung Vg zu überwachen. Wenn die Durchschnittsspannung Vs niedrig ist, ist die Arbeitsspaltimpedanz niedrig, was zu einem Kurzschluß oder einer kontinuierlichen Bogenentladung führt. Wenn das auftritt, werden zwischen den Elektroden bearbeitete Chips oder Schlamm abgelagert. Wenn einmal eine abnormale Bogenentladung, welche das Gefährlichste beim Bearbeiten mittels einer Entladung ist, auftritt, findet die Entladung statt zwischen dem Werkstück und einem Kohlenstoffkörper, der infolge der thermischen Zersetzung der Bearbeitungslösung entsteht, mit dem Ergebnis, daß die Arbeitsspaltimpedanz gesteigert wird. Deshalb war es unmöglich, einen schlechten Zustand des Arbeitsspaltes infolge einer anormalen Bogenentladung nur durch Überwachung des Durchschnittsspannungswertes Vs rechtzeitig zu erfassen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Schaltung zum funkenerosiven Bearbeiten eines Werkstücks der angegebenen Gattung derart zu verbessern, daß sie unerwünschte Entladungsbedingungen im Arbeitsspalt zeitlich vor ihrer vollständigen Ausbildung zu erkennen und auch zu korrigieren vermag.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß sich eine Reihe von Arbeitsparametern bzw. elektrischen Zuständen des Arbeitsspaltes durch spezifische Verzögerungswerte der Funkenerosionsentladungen wiederspiegeln bzw. wiedergegeben werden, und daß derartige Verzögerungen bereits auftreten und feststellbar sind, wenn sich ein unerwünschter Betriebszustand bzw. Entladungszustand anbahnt.

Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Schaltung können daher sich anbahnende unerwünschte Entladungszustände sehr frühzeitig erkannt werden und rechtzeitig Maßnahmen eingeleitet werden, um die Ursachen für diese unerwünschten Entladungszustände zu beseitigen.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 19.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das die Prinzipien einer herkömmlichen Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Schaltung teilweise in Blockschaltform, einer Detektorschaltung mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Entladungsbedingungsdiskriminators in der Detektorschaltung nach Fig. 3;

Fig. 5 eine Zeitdarstellung des Betriebs des Entladungsbedingungsdiskriminators nach Fig. 4;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Zustandsdiskriminators gemäß einer Ausführungsform mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Wiederherstellen eines Arbeitsspalts basierend auf einem Diskriminierungssignals gemäß einer Ausführungsform mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine zeitliche Darstellung des Betriebs der Steuereinrichtung nach Fig. 7;

Fig. 9 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Wiederherstellen eines Arbeitsspalts basierend auf einem Diskriminierungssignals gemäß einer weiteren Ausführungsform mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 10-15 Blockdiagramme von Steuereinrichtungen zum Wiederherstellen eines Arbeitsspalts basierend auf einem Diskriminierungssignal gemäß anderen Ausführungsformen mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt Entladungsspannungs-Wellenformen und Verteilungen von Nicht-Entladungszeiten, nachdem Spannungen solcher Wellenform angelegt worden sind und ehe Entladungen gestartet werden, wobei die Wellenformen experimentell erhalten wurden und die Prinzipien der Erfassung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Da die Entladungs-Startpunkte durch Erfassen der Zeiten, wenn die Spannungen abfallen, bestimmt werden, werden auch Signale erzeugt, wenn die Impulse von einem Impuls-Zustand zu einer Impulspause verschoben werden. Die Beziehung zwischen den Zeitverteilungen und Zwischenelektrodenzuständen wurde wie folgt festgestellt:

• (A) Eine Entladung startet besonders leicht innerhalb 5 µs, nachdem Spannung angelegt wurde, außer, wenn der Arbeitsspalt offen ist, das heißt, die Elektrode und das Werkstück völlig voneinander entfernt sind, und es findet keine Bearbeitung statt;
• (B) Der Anteil von Entladungen innerhalb der oben erwähnten 5 µs überschreitet 70% bei der abgestuften Entstehung eines Licht-Bogens;
• (C) Wenn das Servo-System eine schlechte Stabilität hat und Regelschwingungen auftreten, werden Leerlaufimpulse und Kurzschluß alternierend wiederholt, und keine Entladungsverteilung liegt vor beim Ablauf der 5 µs;
• (D) Während einer normalen Entladung ist die Verteilung zu ungefähr 30% innerhalb der 5 µs, nachdem die Spannung angelegt wurde, und danach fällt die Verteilung allmählich ab;
• (E) Bei einer Licht-Bogenbedingung werden die Verteilungen (A) und (B) alternierend innerhalb einiger weniger Sekunden wiederholt. Das kommt daher, daß eine Entladung zwischen von einer anormalen Licht-Bogenentladung produzierten Kohlenstoffkörpern auftritt und die Entladungsart unterschiedlich ist von jener, bei der eine normale Elektrode- und Werkstück-Kombination beim Bearbeiten mittels einer Entladung vorliegt;
• (F) Wenn der Arbeitsspalt extrem eng ist, wird die Verteilung analog zu jener der abgestuften Entstehung des Licht-Bogens, die unter (B) erwähnt wurde. Jedoch ist die Verteilung vorhanden bei 10% oder mehr während eines Zeitintervalls von 5 µs bis 30 µs; und
• (G) Wenn das Servo-System betätigt wird zum Öffnen des Arbeitsspaltes, findet eine Entladung statt innerhalb der 5 µs mit einem Anteil von 10 bis 20%, und danach nimmt die Verteilung allmählich ab.

Aus der obigen Analyse folgt, daß der Arbeitsspalt, der im folgenden auch als Zwischenelektrodenspalt bezeichnet wird, als normal beurteilt werden kann unter den folgenden Bedingungen:

• (1) Zu mehr als 10% tritt ein Puls zum Starten einer Entladung im Zeitintervall von 5 µs bis 30 µs auf;
• (2) Der Anteil eines Pulses, der eine Entladung bewirkt innerhalb der 5 µs, überschreitet nicht 50%; und
• (3) Der Anteil, bei dem keine Entladung stattfinden, sogar zur Zeit τ p, überschreitet nicht 50%.

Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, teilweise in Blockform einer Schaltung gemäß einer Ausführungsform mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 wird ein Schalttransistor 18 b zum Anlegen einer Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt zum Leiten eines Entladungsstroms hindurch von einem Schaltverstärker 18 e getrieben, der mit einem Impulsruhesignal, das von einem Impulsruhesignal-Generator 18 f erzeugt wird, versorgt wird. Der Impulsruhesignal-Generator 18 f wird mit Taktimpulsen, die von einem Taktimpuls-Generator 18 g erzeugt werden, versorgt. Die Taktimpulse sollten eine Frequenz von 1 MHz oder höher haben, da sie auch benutzt werden zum Erfassen einer Zeitdauer, ehe eine Entladung von der angelegten Spannung über den Zwischenelektrodenspalt bewirkt wird. Eine Abfallkante der Spannung über den Zwischenelektrodenspalt wird erfaßt durch eine Schaltung 50, bei der ein durch die Widerstände r 1, r 2 spannungsgeteiltes Signal von einem Komparator 50 a mit einer Referenzspannung Vr verglichen wird, und ein Signal vom Komparator 50 a, wenn das spannungsgeteilte Signal niedriger ist als die Referenzspannung Vr, mit einem die Abfallflanke differenzierenden Differenzelement bestehend aus Widerständen r 3, r 4 und einem Kondensator S 2 verarbeitet wird, wodurch das Signal S 2 erzeugt wird.

Ein Diskriminator 51 wird unter Bezug auf Fig. 4 und 5 beschrieben. Wenn eine Spannung über den Zwischenelektrodenspalt angelegt wird, wird ein Ringzähler 52 betätigt zum Öffnen der Oder-Gatter 53, 54, 55 in jedem Zeitintervall. Beispielsweise liefert das Oder-Gatter 53 ein Ausgangssignal "1" während eines Zeitintervalls von 0 bis 5 µ Sekunden. Falls ein Signal S 2 mit fallender Spannung infolge einer während dieses Zeitraums verursachten Entladung angelegt wird, zählen die Zähler 59, 60, 61 Impulse abhängig von Entladungsverteilungen in jeweiligen Zonen in einer vorgeschriebenen Zeitdauer durch Und-Gatter 56, 57, 58. Die vorgeschriebenen Perioden liegen vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 Milli-Sekunden in Anbetracht der Geschwindigkeit, mit der der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes sich verändert. Die Inhalte der Zähler 59, 60, 61 werden durch digitale Komparatoren 62, 63, 64, die feststellen, wieviele Pulse, mehr oder weniger als eine bestimmte Anzahl, Entladungen in einer vorgeschriebenen Zeitdauer mit was für einer Zeitverteilung bewirkt haben, diskriminiert. Die Verteilungen werden eingeteilt in anormale und normale Verteilungen, wie oben beschrieben. Wenn eine beliebige Verteilung als anormal bestimmt wird, werden die Impulse weiter von einem Zähler 67 gezählt.

Wenn eine Verteilung als normal bestimmt wird, wird der Zähler 67 rückgesetzt. Deshalb, wenn eine Verteilung als anormal beurteilt wird, das heißt, wenn der Anteil von Entladungen innerhalb der 5 µ Sekunden, nachdem die Spannung angelegt wurde, 50% oder höher ist, oder der Anteil von keinen Entladungen, sogar wenn die Impulse unterbrochen sind, 50% oder höher ist, wird der Zähler 67 fortgeschaltet. Wenn Impulse auftreten, die Entladungen im Intervall von 5 bis 30 µ Sekunden zu mehr als 10% verursachen, wird der Zähler 67 sofort rückgesetzt. Infolgedessen wird der Zähler 67 immer dann auf Null gebracht, wenn die Verteilung normal ist und fortgeschaltet, wenn die Verteilung anormal ist. Durch Konvertieren des Zählwertes vom Zähler 67 in eine Analogspannung V 0 mit einem Digital/Analog-Konverter 40 und Überwachen der Analogspannung V 0 kann der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes dauernd überwacht werden. Wenn beispielsweise die Analogspannung V 0 hoch ist, nähert sich der Zustand einer anormalen Entladung, und verschiedene Fehler können leicht erfaßt werden, wie beispielsweise die Ablagerungen von Schlamm im Zwischenelektrodenspalt infolge von darin erzeugten bearbeiteten Chips, eine Kohlenstoffmasse, die durch thermische Zersetzung der Bearbeitungslösung 16 infolge eines anormalen Licht-Bogens erzeugt wurde, oder gebrochene Elektrodenstücke in dem Zwischenelektrodenspalt.

Die Bedingung des Zwischenelektrodenspaltes ändert sich jedoch immer in einem kurzen Zeitraum und kann nicht unbedingt als schlecht beurteilt werden, sogar falls eine hohe analoge Spannung V 0 in solch einem kurzen Zeitraum erfaßt wird. Infolgedessen ist es notwendig, den Zustand des Zwischenelektrodenspaltes zu bestimmen durch Ermittlung, wann die Ausgangsspannung V 0 des Digital/Analog-Konverters 40 für eine bestimmte Zeitdauer höher bleibt als ein vorbestimmter Wert.

Fig. 6 zeigt einen Spannungskomparator 148 zum Bestimmen, ob die Ausgangsspannung V 0 vom Digital/Analog-Konverter 40 höher ist als ein vorbestimmter Wert V 11. Wenn V 0 < V 11, wird der Ausgang vom Komparator 148 negativ und schaltet so durch einen Basiswiderstand 150 einen Schalttransistor 152 ab. Deshalb wird ein Zeitmeßkondensator 154 durch einen Widerstand 156 aufgeladen. Die Spannung V 31 über dem Kondensator 154 kann ausgedrückt werden durch folgende Gleichung:

wobei r 21 der Widerstandswert des Widerstands 156, c die Kapazität des Kondensators 154, und t die Zeit ist.

Die Spannung V 31 über dem Kondensator 154 wird verglichen mit einer Referenzspannung V 21 durch einen Spannungskomparator 158. Während eines Intervalls, bei dem V 31 < V 21 gilt, wird der Ausgang vom Spannungskomparator 158 nicht negativ und, infolgedessen leuchtet eine Licht-emittierende Diode 160 nicht auf. Wenn V 31 < V 21 als Ergebnis der Bedingung, daß V 0 < V 11 für eine Zeitperiode angedauert hat, wird der Ausgang vom Spannungskomparator 158 negativ, wodurch die Licht-emittierende Diode 160 durch einen Widerstand 162 in Betrieb gesetzt wird zum Anzeigen eines anormalen Zustands des Zwischenelektrodenspaltes.

Ein Schalter 154 dient zum Schalten zwischen einem Zustand, bei dem der Zwischenelektrodenspaltzustand bestimmt wird allein als Funktion der Zeit und eines anderen Zustands, bei dem der Zwischenelektrodenspaltzustand bestimmt wird als Funktion der Erzeugung des Ausgangssignals V 0 mit bestimmter Größe vom Digital/ Analog-Konverter 40 und der Zeit. Insbesondere, wenn ein Bearbeitungsverfahren realisiert wird, bei dem es schwierig ist, den Zustand des Zwischenelektrodenspalts nur durch Erfassen der Zeit zu bestimmen, zum Beispiel, wenn ein solches Bearbeitungsverfahren ausgeführt wird, bei dem hartes Metall momentan gespalten wird durch einen Licht-Bogen oder eine Wolfram-Masse durch einen Lichtbogen weggebrochen wird, wird der Schalter 164 zu einem Kontakt 164 a, wie dargestellt, bewegt zum Bestimmen eines anormalen Zustands des Zwischenelektrodenspalts als eine Funktion der Ausgangsspannung V 0 vom Digital/Analog-Konverter 40 und der Zeit. Dies gilt, da, falls die Ausgangsspannung V 0 hoch ist, der Ladestrom durch den Kondensator 154 gesteigert wird, und die Spannung V 31 über dem Kondensator 154 sofort die Referenzspannung V 21 erreicht.

Wenn die Ausgangsspannung V 0 direkt durch ein Voltmeter überwacht, wird, kann das Voltmeter als Überwachung für den Zustand des Zwischenelektrodenspalts benutzt werden.

Während in der oben beschriebenen Ausführungsform die Verteilungen der Entladungs-Startzeiten durch die Zähler gemessen werden, können sie kombiniert werden mit einem Prozessor, der arithmetische Operationen ausführen kann, so daß die Verteilungen auf einer Kathodenstrahlröhre angezeigt werden können. Solche eine Alternative kann anzeigen, wie die gegenwärtige Verteilung sich von einer Normalverteilung unterscheidet und in welcher Betriebsart die Entladung sich befindet.

Durch Variieren eines Gradienten dv/dt einer Spannung über dem Zwischenelektrodenspalt pro Zeit basierend auf dem von der oben beschriebenen Detektorschaltung erzeugten Ausgangssignal, kann die Bearbeitungseffektivität verbessert werden. Insbesondere, wenn der Spaltzustand schlecht ist, wird die darüber angelegte Spannung allmählich erhöht zum Reduzieren der Neigung, mit der eine Entladung auftritt, um so eine Entladungskonzentration zu verhindern, und, wenn die Spaltbedingung gut ist, wird die Spannung schnell erhöht, um es einer Entladung leichter zu machen, über dem Spalt stattzufinden. Eine Schaltungsanordnung zum Implementieren der obigen Betriebsart ist in Fig. 7 gezeigt. Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm des Betriebes der in Fig. 7 gezeigten Schaltung. Ein invertierender Verstärker 100 dient zum Invertieren der analogen Spannung V 0 abhängig von dem digitalen Ausgangssignal von dem Zähler 67 und zum Anlegen der invertierenden Spannung an die Basis eines PNP-Transistors 101. Die Spannung Vg über den Zwischenelektrodenspalt hat einen Wert:

Vg = Ic × t/C (1)

wobei Ic der Kollektorstrom des Transistors 101 ist, t die Zeit ist, die abgelaufen ist, nachdem die Impulsspannung angelegt wurde und C die Kapazität eines Kondensators 102 ist. Der Kollektorstrom Ic ist im wesentlichen gleich oder ungefähr 99% eines Stroms, der durch einen auf einen Emitter folgenden Lastwiderstand 103 für den Transistor 101 fließt. Wenn der Widerstand 103 einen Widerstandswert RE hat, wird der Kollektorstrom Ic ausgedrückt durch:

Ic = VE/RE = VB/RE (2)

wobei VE die Emitterspannung des Transistors 101 und VB dessen Basisspannung ist. Von den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich die über den Zwischenelektrodenspalt angelegte Spannung wie folgt:

Vg = (VB × t)/(RE × C) (3)

Unter der Annahme, daß gilt: RE = 5 Ωm, C = 0,01 µF, und VB = 0-10 V, variiert der Spannungsgradient dv/dt im Bereich von 0 bis 200 V/µs. Der invertierende Verstärker 100 ist so aufgebaut, daß er eine Ausgangsspannung von 10 V produziert, wenn eine Eingangsspannung 0 V angelegt ist und eine Ausgangsspannung 0 V produziert, wenn eine Eingangsspannung 10 V ist, so daß der Spannungsgradient dv/dt kleiner wird, je größer die Analogspannung V 0 oder je schlechter der Zustand des Zwischenelektrodenspalts ist. Ein Widerstand 104 dient dazu, zu verhindern, daß im Kondensator 102 gespeicherte Ladungen den Bearbeitungsbetrieb nachteilig beeinflussen, wenn der Kondensator 102 entladen wird. Eine Diode 105 verhindert, daß ein Strom von einem Schalttransistor 18 b zurück in den Kondensator 102 fließt.

Der Transistor 18 b bleibt eingeschaltet für ein vorgeschriebenes Zeitintervall, nachdem eine Entladung über den Zwischenelektrodenspalt stattgefunden hat. Der invertierende Verstärker 100 hat ein internes Gate, das auch von einem Steuersignal S 3 von einem Impulsruhezeitdauer-Steuerungsschaltkreis 18 d gesteuert wird zum Verhindern, daß eine Spannung über den Zwischenelektrodenspalt während einer Ruhezeit angelegt wird. Das Zeitdiagramm der Fig. 8 zeigt den Betrieb der Schaltung nach Fig. 7, und zeigt mittels logischer Pegel 0 und 1 die Beziehung zwischen der erfaßten Spannung V 0 und dem Kondensator-Ladestrom Ic, und die Ein- oder Aus-Zustände der Transistoren.

Im Fall einer Entladungskonzentration oder einer gestuften Licht- Bogenführung wird mit der obigen Ausführungsform der Zählerstand im Zähler 67 in der Detektorschaltung erhöht und der Ausgang von dem invertierenden Verstärker wird reduziert zum Reduzieren des Gradienten der angelegten Spannung. Deshalb wird eine Entladung weniger leicht eingeleitet, und es tritt keine Entladungskonzentration auf, wodurch der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes wiederhergestellt wird.

Während in der oben beschriebenen Ausführungsform der Gradient der angelegten Spannung kontinuierlich gesteuert wird abhängig von dem Zählerstand in dem Zähler 67 der Detektorschaltung, muß der Spannungsgradient nicht notwendigerweise kontiniuierlich gesteuert werden, sondern kann auch in einem Muster ähnlich einer Polygon-Linie, in einigen Stufen, oder in einem Muster ähnlich einer Reihe, variiert werden.

Wie oben beschrieben, wird gemäß der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 ein anormaler Zustand des Zwischenelektrodenspalts bestimmt durch das schon erwähnte Verfahren, und zum Wiederherstellen des Zustands des Zwischenelektrodenspalts basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung wird der Gradient der Spannung über dem Zwischenelektrodenspalt variiert zum Steuern der Leichtigkeit, mit der eine Entladung auftreten kann. Dadurch wird verhindert, daß eine Entladung sich in einem Punkt konzentriert, oder daß eine Hochspannung kontinuierlich angelegt ist, während der Spalt nicht deionisiert ist.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die über den Zwischenelektrodenspalt angelegte Spannung variiert wird auf der Basis des Ausgangssignal von dem Digital/Analog-Konverter. Durch Erniedrigen der Spannung, bei der eine Entladung startet, kann die Entladung weniger leicht starten, und eine Entladungskonzentration in dem Zwischenelektrodenspalt kann verhindert werden. Wenn es keine Entladungskonzentration gibt, wird die über den Zwischenelektrodenspalt angelegte Spannung erhöht, damit eine Entladung leichter über dem Zwischenelektrodenspalt stattfinden kann. Ein invertierender Verstärker 200 in Fig. 9 dient zum Invertieren der Analogspannung V 0 abhängig vom Ausgang des Zählers und zum Anlegen der invertierenden Spannung an die Basis eines PNP-Transistors 251. Die über den Zwischenelektrodenspalt angelegte Spannung Vg hat einen Wert:

Vg = -Ic R 1 (4)

Die Spannung Ic entspricht ungefähr 99% von einem Strom, der durch einen Emitter-Folger-Lastwiderstand R 2 für den Transistor 251 fließt. Der Kollektorstrom Ic ist:

Ic = VE/R 2 = VB/R 2 (5)

Aus den Gleichungen (4) und (5) ergibt sich die Spannung Vg wie folgt:

Vg = -R 1/R 2 VB (6)

Unter der Annahme, daß R 1 = 30 KΩ, R 2 = 1 KΩ, und E = 300 V, variiert die Spannung VB im Bereich von 0 bis 300 V infolge der Variation von 0 bis 10 V.

Wenn eine Entladungskonzentration auftritt und der Zähler 67 fortgeschaltet wird, wird der Ausgang vom invertierenden Verstärker 200 reduziert, und die Zwischenelektrodenspannung Vg wird ebenso erniedrigt, um dadurch die Entladungskonzentration zu verhindern.

Während in der obigen Ausführungsform nach Fig. 9 die über den Zwischenelektroden angelegte Spannung abhängig vom Zählerstand im Zähler 67, der eine Entladungkonzentration erfaßt, variiert wird, muß der Zählerstand im Zähler und die angelegte Spannung nicht notwendigerweise einander proportional sein, sondern die angelegte Spannung kann vorteilhafter mit einem Verhältnis variiert werden ähnlich dem Muster einer Reihe zur Verhinderung eines Übergangs zu einer Licht-Bogenentladung.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 9, wie oben beschrieben, werden eine Entladungskonzentration und ein schlechter Zustand des Zwischenelektrodenspalts unterschieden durch eine Zeitenverteilung, nachdem eine Spannung angelegt wurde, und ehe eine Entladung stattfindet, und die über den Spalt angelegte Spannung wird gesteuert zur Entladungsstreuung.

Die Zeitdauer, bei der das Schaltelement 18 b abgeschaltet ist, kann erhöht werden basierend auf dem Ausgang von der oben erwähnten Detektorschaltung zum Ausdehnen des Zeitintervalls zwischen Entladungen zum Erreichen eines Deionisierungseffektes. Dies kann eine Ursache für eine Entladungskonzentration eliminieren. Eine Ausführungsform zum Ausführen solch eines Betriebs wird unter Bezug auf Fig. 10 beschrieben. Wenn ein Ausgang Q eines RS-Flip-Flops 318 den Pegel "1" hat, wird das Schaltelement 18 b durch einen Verstärker 319 während einer Ein-Zeit eingeschaltet. Wenn Q = 0, wird das Schaltelement 18 b während einer Aus-Zeit abgeschaltet. Wenn Q =1, produziert ein Und-Gatter 320 einen Ausgangspegel "0", bis ein Ein-Zeit-Einstellausgang p von einem Ein-Zeit/Aus-Zeit- Einstellzähler 321 den Pegel "1" annimmt. Wenn der Ausgang τ p "1" ist, wird das Flip-Flop 318 rückgesetzt, und der Ausgang Q wird "0", wobei die Aus-zeit beginnt. Gleichzeitig setzt der Ausgang von dem Und-Gatter 320 einen Oszillator OSC rück und auch den Zeiteinstellzähler 321 durch ein Oder-Gatter 322. Das Zählen wird dann neu begonnen. Wenn Q = 0 oder Q = 1, wird kein Ausgangspegel "1" ausgegeben, bis der Ausgang eines der Gatter eines Und-Gatters 323, das heißt, der Ausgang eines Oder-Gatters 324 "1" wird. Das Oder-Gatter 324 und die Und-Gatter 325, 326 steuern die Einstellung der Aus-Zeiten. Wenn das Signal SA "0" ist, wird τ 1 eingestellt, und wenn das Signal SA "1" ist, wird τ 2 eingestellt. Bei dieser Ausführungsform wird deshalb das Werkstück bearbeitet mit der Aus-Zeit 1 während einer normalen Entladung und mit der Aus-Zeit 2 während einer anormalen Entladung. Wenn eine Entladung beurteilt wird als anormale Entladung, wird die Ruhezeit oder Impulspause abrupt ausgedehnt zum Erreichen eines Deionisierungs­ effekts, um dadurch zu verhindern, daß eine unerwünschte Entladungs­ konzentration und die Erzeugung eines anormalen Lichtbogens entsteht. Für solch eine Anormalitäts-Erfassung wird der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes bestimmt aus der Zeitenverteilung, nachdem die Spannung angelegt wurde, und ehe eine Entladung stattfindet.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform zwei Aus- Zeiten τ 1 und τ 2 existieren, kann die Aus-Zeit kontinuierlich festgesetzt werden abhängig vom Zählerstand im Zähler 59 (Fig. 4), der die Zahl des Auftretens von Entladungskonzentrationen zählt.

Durch Steuern des Zwischenelektrodenspalts oder Variieren des Referenzwertes Vr des Zwischenelektroden-Servo-Steuerungssignals basierend auf dem Ausgang von der vorhergehenden Detektorschaltung, kann die Referenzspannung gesteigert werden, wenn eine anormale Entladung erfaßt wird, um dadurch die durchschnittliche Zwischenelektrodenspannung zu erhöhen, mit dem Ergebnis, daß der Zwischenelektrodenspalt erweitert wird und eine Entladung weniger leicht auftreten kann, wodurch eine konzentrierte Entladung verhindert wird. Fig. 11 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Ausführen einer solchen Betriebsart.

Wenn das erfaßte Signal SA "1" ist, oder eine anormale Entladung stattfindet, wird der Ausgang eines Inverters 400 "0", und ein Analogschalter 401 wird eingeschaltet und ein Analogschalter 402 ausgeschaltet. Deshalb ist eine Eingangsspannung ei an eine Integratorschaltung bestehend aus einem Operations­ verstärker 403, einem Widerstand R 10 und einem Kondensator C 10 gleich - e, und die Referenzspannung Vr ist wie folgt:

Vr = V + (e/R 10 · C 10) t (7)

wobei V der Anfangswert ist bei t = 0.

Solange das Signal SA "1" ist, steigt deshalb die Referenzspannung Vr kontinuierlich an und die Spannung Vs steigt negativ an, woraus eine Verbreiterung des Zwischenelektrodenspaltes resultiert. Wenn das Signal SA "0" ist, das heißt, wenn keine Entladungskonzentration oder kein anormaler Zustand im Zwischenelektrodenspalt vorhanden ist, ist die Eingangsspannung ei 0, und die in dem Integrator-Kondensator C 10 gespeicherte Ladung wird entladen. Infolgedessen wird die Referenzspannung Vr erniedrigt zum Engersteuern des Zwischenelektrodenspaltes. Dann wird die Entladungshäufigkeit gesteigert, und die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Werkstückes wird ebenfalls gesteigert. Der Widerstand R 10 und der Kondensator C 10, welche eine Zeitkonstante des Integratorschaltkreises bestimmen, haben Werte, so daß die Zeitkonstante in der Größenordnung von einigen Zehn Sekunden liegt. Falls die Referenzspannung Vr in einer zu kurzen Zeitdauer variieren würde, verändert sich die Größe des Zwischenelektrodenspaltes abrupt, woraus ein unerwünschtes Regelschwingen und Elektrodenvibrationen resultieren würden. Der Steuerbereich wird dadurch begrenzt, daß die Referenzspannung Vr gesteuert wird durch eine Zener-Diode ZD zwischen einer Zener-Spannung in positiver Richtung und 0 V in negativer Richtung. Eine Stromversorgung VE und ein variabler Widerstand RB dienen zur manuellen Einstellung. Die Zwischenelektrodenspalt-Steuerung wird automatisch bewirkt um den manuellen Einstellwert herum. Ein Operationsverstärker 404 und Widerstände r 3 und r 4 dienen als Inverter und Verstärker zum Addieren der Durchschnittsspannung Vs über dem Zwischenelektrodenspalt und der Referenzspannung Vr.

Während in der vorhergesehenen Ausführungsform die Referenzspannung Vr variiert wird durch Integrieren des erfaßten Signals SA, kann der Zählerstand im Zähler 67 konvertiert werden von einem digitalen Wert in einen analogen Wert, der durch eine Schaltung geleitet werden kann mit einer Zeitverzögerung erster Ordnung mit einer Zeitkonstanten zur Feinsteuerung.

Mit der Ausführungsform nach Fig. 11 werden, wie oben erwähnt, anormale und normale Entladungen voneinander unterschieden durch Erfassen einer Zeitenverteilung, nachdem eine Spannung angelegt wurde und eine Entladung erzeugt wurde, und, wenn eine anormale Entladung auftritt, wird der Zwischenelektrodenspalt erweitert zum Erniedrigen der Entladungshäufigkeit zum Normalisieren der Entladungsbedingung durch Variieren des Referenz­ wertes für die Servo-Steuerung des Zwischenelektrodenspaltes, wodurch der gewünschte Zwischenelektrodenzustand wiederhergestellt wird.

Die Menge der in den Zwischenelektrodenspalt injizierten Bearbeitungslösung kann variiert werden abhängig vom Zählerstand im Zähler 67 zum Wiederherstellen des Zwischenelektroden­ zustands. Solch eine Anordnung wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 12 beschrieben. Eine Ausgangsöffnung von einer Bearbeitungslösungs-Versorgungspumpe 516 ist durch Ventile V 1, V 2, V 3, V 4 für variablen Fluß, und eine Leitung 517 mit einem Einführungskanal 518 verbunden, der in der Elektrode 10 verläuft. Die Menge der zugeführten Bearbeitungslösung wird variiert durch Öffnen und Schließen der Ventile V 1, V 2, V 3, V 4, welche durch Ausgangssignale 2⁶-2⁹ von dem reversiblen Zähler 47 gesteuert werden. In der gezeigten Ausführungsform sind die Ventile V 1, V 2, V 3, V 4 so gestaltet, daß das Fluid mit Durchflußmengen von 100 cm³/Min., 200 cm³/Min., 400 cm³/Min., 800 cm³/Min. jeweils durchfließt, so daß die Menge der Bearbeitungslösung, die dem Zustand des Zwischenelektrodenspalts entspricht, in den Spalt zugeführt werden kann. Wenn beispielsweise der Zählerstand im Zähler 67 "64" oder höher ist, ist der Ausgang 2⁶ "1", und infolgedessen wird das Ventil V 1 geöffnet, damit Lösung mit einer Durchflußmenge von 100 cm³/Min. fließen kann. Wenn der Zählerstand im Zähler 67 "192" ist, sind die Ausgänge 2⁶, 2⁷ "1", und die Ventile V 1, V 2 werden geöffnet zum Zuführen von Bearbeitungslösung mit der Durchflußmenge von 300 cm³/Min. Wenn der Zählerstand sehr groß ist, zum Beispiel 1024 oder größer, wird ein Ventil V 5 für erzwungene Zuführung geöffnet durch ein Oder-Gatter 519 zum Liefern der Lösung mit einer Durchflußmenge von einigen Tausend cm³/Min. Wenn andererseits der Zählerstand klein ist, wird eine kleine Menge Lösung, die für die normale Bearbeitung benutzt wird, durch ein manuell gesteuertes Ventil V 0 in den Zwischenelektrodenspalt eingeführt.

Mit der Ausführungsform nach Fig. 12 wird, wie oben diskutiert, die Durchflußmenge der Bearbeitungslösung gesteuert abhängig von dem Zwischenelektrodenzustand zum effektiven Entfernen von im Zwischenelektrodenspalt erzeugtem Schlamm und dadurch zum Steigern der Entladungseffektivität. Insbesondere wenn im Zwischenelektrodenspalt eine Schlammablagerung auftritt, wird ein Entladungsbogen erzeugt im Bereich von der Elektrode zum Schlamm und weiter zum Werkstück, und eine beträchtliche Energiemenge wird verbraucht in einer Masse des Schlamms, was in einer reduzierten Bearbeitungseffektivität resultiert. Die Anordnung nach Fig. 12 kann solch eine reduzierte Bearbeitungs­ effektivität verhindern. Da die Durchflußmenge der Lösung reduziert wird, wenn der Zwischenelektrodenabstand eng ist, wird die Zwischenelektrodenimpedanz nicht höher als benötigt, und eine Entladung kann leichter erzeugt werden, so daß die Bearbeitung stabil wird und die Bearbeitungsgeschwindigkeit gesteigert wird.

Der Zwischenelektrodenzustand kann wiederhergestellt werden durch Variieren des Druckes, unter dem die Bearbeitungslösung in den Zwischenelektrodenspalt injiziert wird abhängig von Anwesenheit oder Abwesenheit des erfaßten Signals SA. Wie in Fig. 13 gezeigt, wird eine durch eine Versorgungspumpe 600 aus einem Versorgungsstück 699 gepumpte Bearbeitungslösung durch eine Zuführung 603 durch ein magnetisch betätigtes Ventil 601 und ein manuell bedientes Ventil 602 zugeführt, wobei die Zuführung 603 mit einem Injizierungspfad 604, der in der Elektrode 10 verläuft, verbunden ist. Der Druck der Bearbeitungslösung wird gemessen durch ein Druckmeß-Relais 605, welches ein Rückkopplungssignal SB an eine Steuerungseinheit 606 des Magnetventils 601 liefert, wenn der Lösungsdruck einen vorgeschriebenen Wert überschreitet, wodurch der Lösungsdruck auf einem geeigneten Pegel gehalten wird. Das manuell betätigte Ventil 602 dient zum Aufrechterhalten eines Minimaldruckes in dem Fall, daß das Magnetventil 601 ausfällt. Wenn die Bearbeitungsbedingung schlecht wird und Bearbeitungs-Chips in dem Zwischenelektrodenspalt abgelagert werden, wird das detektierte Signal SA an die Ventilsteuerungseinheit 606 ausgegeben zum kontinuierlichen Öffnen des Magnetventils 601, bis von dem Druckmeß-Relais 605 ein Signal zurückgeleitet wird. Die abgelagerten Bearbeitungs-Chips werden dann aus dem Spalt unter hohem Injektionsdruck ausgetrieben zum Wiederherstellen des Zwischenelektrodenzustands. Wenn der Zwischenelektrodenzustand wiederhergestellt worden ist, wird das detektierte Signal SA nicht mehr erzeugt, und das Magnetventil 601 wird geschlossen, und der Lösungsdruck kehrt auf den Druck zurück, der allein durch das manuell betätigte Ventil 602 vorgegeben ist. Der Grund für die zwei Lösungsdrucke ist folgender: Im allgemeinen ist die Zwischenelektrodenimpedanz geeignet (eine Entladung kann leicht stattfinden und Bearbeitungsstabilität ist gut, wenn der Zwischenelektrodenspalt bis zu einem gewissen Grad verschmutzt ist), und die Elektrode 10 wird zu einem geringen Maße verbraucht, wenn der Lösungsdruck 0,05 kg/cm² ist. Falls der Druck 0,5 kg/cm² oder höher wäre, würde sich die Oberflächentemperatur der Elektrode 10 erniedrigen, und es sollte sich kein Schutzfilm aus Pyrographit auf der Oberfläche der Elektrode 10 bilden. Die Elektrode 10 würde dann in größerem Maße verbraucht werden, oder die Impedanz des Zwischenelektrodenspaltes würde zu hoch werden, und die Spaltgröße für Entladungen würde zu klein werden, resultierend in einer größeren Tendenz zu Kurzschlüssen und unstabiler Bearbeitung. Unter Normalbedingungen sollte das Werkstück vorzugsweise bearbeitet werden unter dem Lösungsdruck von 0,05 kg/cm² oder niedriger. Der Lösungsfluß mit höherem Druck wird nur dann benötigt, wenn der Zwischenelektrodenspalt zu verschmutzt ist, oder Schlamm infolge der Bearbeitung im Spalt abgelagert wird. Experimente haben gezeigt, daß die niedrigen und hohen Lösungsdrucke von 0,05 kg/cm² und 1 kg/cm² effektiv sind für die Kombination einer Kupferelektrode und eines Eisenwerkstückes, und die niedrigen und hohen Lösungsdrucke von 0,2 kg/cm² und 4 kg/cm² effektiv sind für die Kombination einer Kupfer-Wolfram-Elektrode und eines Kupfer-Karbid- Werkstückes.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 13 wird der Druck, bei dem die Bearbeitungslösung ausgestoßen wird, gesteuert abhängig vom Zustand des Zwischenelektrodenspaltes zum effektiven Entfernen von Bearbeitungs-Chips, die im Spalt erzeugt wurden. Da ein Entladungsfunken erzeugt wird in dem Bereich von der Elektrode zu den Bearbeitungs-Chips und weiter zum Werkstück in dem Fall, daß die Bearbeitungs-Chips im Zwischenelektrodenspalt vorhanden sind, würde ein beträchtlicher Anteil von Entladungsenergie verbraucht werden für thermische Zersetzung der Bearbeitungs-Chips und der Bearbeitungslösung, resultierend in reduzierter Bearbeitungsgeschwindigkeit. Die in Fig. 13 gezeigte Anordnung kann jedoch solch ein unerwünschtes Phänomen oder eine Bogenentladung infolge von Bearbeitungs-Chips oder durch thermische Zersetzung der Lösung produzierten Kohlenstoffs verhindern. Kurz zusammengefaßt wird jede anormale Entladung festgestellt durch das oben beschriebene Verfahren, und der Zwischenelektrodenzustand wird wiederhergestellt basierend auf dem festgestellten Ergebnis. Der Zwischennelektrodenspalt wird wieder in einen guten Zustand zurückgeführt durch Entfernen der Bearbeitungs-Chips und von Kohlenstoff aus dem Spalt unter einem veränderten Lösungsdruck.

Wenn die Lösung in den Zwischenelektrodenspalt injiziert wird, kann sie auch durch Absaugen entfernt werden, während das Werkstück bearbeitet wird.

Durch Variieren der Verstärkung oder der Empfindlichkeit der Einrichtung zum Steuern des Zwischenelektrodenspaltes basierend auf dem von der Detektorschaltung produzierten Ausgangssignal kann der Spalt wiederhergestellt werden nach einem Kurzschluß, geöffneten Zuständen oder gestufter Lichtbogenführung. Wenn der Zwischenelektrodenspalt in einem schlechten Zustand ist, wird die Verstärkung des Servo-Systems gesteigert zum Steigern der Geschwindigkeit, mit der der Spalt verengt oder erweitert wird, um dadurch den Spalt von dem mechanisch ungünstigen Zustand zu befreien, und den Spalt wiederherzu­ stellen.

Eine Ausführungsform für solch eine Betriebsart wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. Ein Digital/Analog- Konverter 700 vom Multiplikationstyp reagiert auf einen Ausgang von einem Zähler 67 zum Ausgeben eines multiplizierten Wertes eines Eingangs-Analog-Signales Vr-Vs. Der Digital/Analog-Konverter 700 hat die Funktion, das Eingangssignal als Funktion des digitalen Ausgangswertes von der Detektorschaltung zu variieren. Mit dieser Ausführungsform wird die Verstärkung des Servo-Systems gesteigert durch den Digital/Analog-Konverter 700 vom Multiplikationstyp, wenn der Zwischenelektrodenspaltzustand schlechter wird, und der Ausgang vom Konverter 700 wird an das Servo-Ventil 26 über einen Verstärker 24 bestehend aus Widerständen 702, 703 und einem Operationsverstärker 704 zum Steigern der Geschwindigkeit der Servo-Betätigung geführt. Obwohl bei der gegenwärtigen Ausführungsform die Servo-System-Verstärkung im wesentlichen linear mit dem nachteiligen Zustand des Zwischenelektrodenspaltes erhöht wird, muß sie nicht notwendigerweise linear proportional zum Spaltzustand verlaufen, sondern kann als quadratische Funktion oder als Polygon-Funktion variiert werden. Die Ausführungsform kann reduziert werden für einfachen Betrieb und bei reduzierten Kosten durch Benutzen des detektierten Signals SA und einer Zwei-Schritt-Steuerung.

Experimente haben gezeigt, daß, wenn der Zwischenelektrodenzustand schlecht wird, die Entladung sich in eine Bogenentladung verändert, wenn nicht die Bearbeitungsgeschwindigkeit von wenigstens 20 mm/Min. sicher gestellt ist, und wenn eine große Menge von Bearbeitungs-Chips in dem Spalt abgelagert wird, ist eine Bearbeitungsgeschwindigkeit der Größenordnung 200 mm/Min. erforderlich. Es wurde auch bestätigt, daß bei stabiler Bearbeitung die Bearbeitungseffektivität im Geschwindigkeitsbereich von 5 bis 10 mm/Min. hoch ist beim Oberflächenbearbeiten für eine Oberflächenrauhigkeit von 15 Rmax. oder niedriger. Es wird angenommen, daß die Geschwindigkeitseinstellung in diesem Bereich nötig ist.

Mit der Ausführungsform nach Fig. 14, wie oben beschrieben, wird jeder anormale Zwischenelektrodenzustand bestimmt durch das oben beschriebene Erfassungsverfahren, und zum Wiederherstellen des Zwischenelektrodenspaltenzustands basierend auf dem Ergebnis der Erfassung wird die Empfindlichkeit der Servo- Einrichtung zum Verändern des Zwischenelektrodenspaltes variiert zum Steuern der Betriebsgeschwindigkeit der Servo-Betätigung, so daß der Zwischenelektrodenspalt schnell verengt oder erweitert werden kann.

Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung, bei der der Ausgang von der Detektorschaltung, wie oben beschrieben, und die Binärwerte der Ausgänge 2⁰-2 ⁿ vom Zähler 67 zu einer Steuereinrichtung JMP geführt werden, die den Zwischenelektrodenspalt steuert und unter Krafteinwirkung den Zwischenelektrodenspalt mit diesen Signalen erweitert und somit eine automatische Steuerung des Ausmaßes, auf den der Spalt erweitert wird, abhängig von dessen Zustand, bewirkt.

Fig. 15 zeigt die Steuereinrichtung JMP. In der gezeigten Ausführungsform steuern die oben erwähnten gelieferten Signale die Zeit, bei der ein Signal zum Erweitern des Spalts unter Krafteinwirkung anhält, wodurch das Ausmaß, auf das der Spalt erweitert wird, gesteuert wird, ebenso wie das Verhältnis einer Bearbeitungszeit zu einer für das Erweitern des Spaltes benötigten Zeit.

In Fig. 15 bestimmt ein Mehrfach-Bit-Positions-Koinzidenz­ schaltkreis oder ein Digitalkomparator 828, wenn der Zählerstand im Zähler 67 gleich ist dem Zählerstand in einem Spalterweiterungs- Zeiteinstell-Zähler 819. Wenn die Zählerstände übereinstimmen, setzt der Digitalkomparator 828 ein RS-Flip-Flop 820 zurück. Eine vom Zähler 819 eingestellte Zeit ist gleich dem Produkt der Zeitdauer von von einem Referenztakt­ impulsgenerator 821 erzeugten Taktimpulsen und dem Zählerstand im Zähler 67, mit dem der Zählerstand im Zähler 819 übereinstimmt. Das RS-Flip-Flop 821 liefert einen Ausgang Q zum Betätigen eines Analogschalters 822, um die Servo-System­ schaltkreise 24, 26 zu veranlassen, ein Elektroden-Anhebesignal SM zu erzeugen. Während einer Zeit entsprechend einer Positionsdifferenz ist der Ausgang Q des RS-Flip-Flops 820 "1"; während dieser Zeit wird die Elektrode angehoben. Das RS-Flip-Flop 820 wird temporär durch den Ausgang des Digitalkomparators 828 rückgesetzt, worauf der Ausgang Q "0" ist, und ein invertierter Ausgang "1" ist. Ein Taktimpulseingangsgatter 824 für einen Bearbeitungszeiteinstellzähler 823 wird dann geöffnet und bewirkt, daß der Ausgang Q des RS-Flip-Flops 820 "0" während einer Zeit wird, in der ein Bearbeitungszeit-Voreinstellschalter 825 eingestellt wird. Deshalb wird der Analogschalter 822 zum Erzeugen des Elektrodenanhebesignals SM geöffnet und bewirkt so normale Servo- Kontrolle des Zwischenelektrodenspalts basierend auf dem Unterschied zwischen dem Zwischenelektrodensignal Vs und der Referenzspannung Vr. Der Schaltbetrieb des Analogschalters 822 wird fortgesetzt während der Zeit, wenn das Signal SA "1" ist. Ein Widerstand r dient zum Schützen der Schaltung zum Erzeugen der Spannungen Vs, Vr, wenn das Elektrodenanhebesignal SM erzeugt wird.

Der im vorhergehenden beschriebene Betrieb wird nicht immer ausgeführt, sondern nur dann, wenn das Zwischenelektrodenabnormitätssignal SA "0" ist, das heißt, wenn der Zwischenelektrodenspalt in einem anormalen Zustand ist. Das Signal SA wird von einem Und-Gatter 826 und einem Oder-Gatter 827 diskriminiert. Wenn das Signal SA "1" ist, liefert das Oder-Gatter 827 ein Ausgangssignal "1", und das RS-Flip-Flop 820 bleibt gesetzt. Es wird dann kein Elektrodenanhebesignal SM ausgegeben, und es wird die normale Servo-Steuerung durchgeführt.

Wenn gemäß der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform das Zwischenelektrodenabnormitätssignal SA "0" wird, wird der Zwischenelektrodenspalt automatisch eingestellt abhängig von der Entladungsbedingung und dem Zwischenelektrodenspaltzustand zu jener Zeit. Je größer der Unterschied ist, um so größer ist die Zeit zum Erweitern des Spalts und die Größe, auf die der Spalt erweitert wird, wodurch der Spaltzustand verbessert wird. Wenn das Signal SA "1" ist, wird die Elektrode nicht gezwungenermaßen angehoben, sondern eine normale Zwischenelektrodenspalt- Servo-Steuerung wird ausgeführt.

Während in der oben beschriebenen Ausführungsform die Elektrodenanhebezeit gesteuert wird, steuert die vorliegende Ausführungsform den Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück zum Verbessern des Zwischenelektrodenspaltzustands basierend auf dem Abnormitätszustandssignal. Es ist technisch nicht schwierig, sondern kann leicht ausgeführt werden, die Bearbeitungszeit, die Geschwindigkeit der Anhebebewegung der Elektrode, die Zeitdauer der Anhebebewegung und den Bearbeitungs­ betrieb, die Referenzspannung zur Servo-Steuerung und anderer Parameter genauso wie die Elektrodenanhebezeit mit dem Abnormitätsbedingungssignal zu steuern.

Gemäß der obigen Ausführungsform wird jeder anormale Zustand des Zwischenelektrodenspalts bestimmt durch das schon beschriebene Erfassungsverfahren, und der Zwischenelektrodenspaltzustand kann, basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung, wiederhergestellt werden.

Claims (19)

1. Schaltung zum funkenerosiven Bearbeiten eines Werkstücks, die eine Detektorschaltung zum Erfassen der Zündverzögerungszeiten der Arbeitsimpulse und Mittel zum Einstellen von Arbeitsparametern abhängig von den mit Hilfe der Detektorschaltung erfaßten Zünd­ verzögerungszeiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Detektorschaltung (50) die Zündverzögerungszeiten aufeinanderfolgender Arbeitsspannungsimpulse während eines bestimmten Zeitraumes erfaßt,
• b) die statistische Verteilung der Zündverzögerungszeiten innerhalb des bestimmten Zeitraumes ermittelt,
• c) abhängig von dieser statistischen Verteilung die aktuellen Arbeitsbedingungen klassifiziert, und
• d) ein Signal zum Anzeigen oder zum Steuern wenigstens eines Arbeitsparameters erzeugt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (50) derart ausgebildet ist, daß sie den Zeitraum in eine Mehrzahl von Intervallen teilt, und daß Entladungsereignisse, die in jedem dieser Intervalle für eine vorgegebene Zeitdauer gestartet werden, gezählt werden und dadurch die zeitliche Verteilung erfaßt wird.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (50) so ausgebildet ist, daß sie das Auftreten von innerhalb von 5 µs, nachdem die Spannung angelegt wurde, gestarteten Endladungen, das Auftreten von innerhalb von 5 bis 30 µs, nachdem die Spannung angelgt wurde, gestarteten Entladungen und das Auftreten eines Leerlaufimpulses, der nach Ablauf der Zeitdauer gestartet wird, zählt, um dadurch die Zeitverteilung zu erfassen.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Disktiminatoreinrichtung (51) vorgesehen und so ausgebildet ist, daß sie feststellt, daß der Zustand des Zwischenelektrodenspalts anormal ist, wenn der Anteil von innerhalb von 5 µs, nachdem die Spannung angelegt wurde, gestarteten Entladungen 50% oder mehr ist, oder daß der Anteil von Leerlaufimpulsen, gestartet nach Ablauf der Zeitdauer 50% oder mehr ist, und daß sie bestimmt, daß der Zustand des Arbeitsspaltes normal ist, wenn der Anteil von innerhalb von 5 bis 30 µs, nachdem die Spannung angelegt wurde, gestarteten Entladungen 10% oder mehr ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskriminatorschaltung (51) so ausgebildet ist, daß sie ein Signal ausgibt, das einen anormalen Zustand des Arbeitsspaltes anzeigt, wenn die Diskriminatorschaltung (51) feststellt, daß der Zustand des Arbeitsspalts kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeitdauer anormal ist.

6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskriminatorschaltung (51) so ausgebildet ist, daß sie anfängt, ein Signal zu liefern, das einen anormalen Zustand des Arbeitsspaltes anzeigt für eine kürzere Zeitdauer, sobald die Zeit, in der die Diskriminator­ schaltung (51) kontinuierlich bestimmt, daß der Zustand des Arbeitsspalts anormal ist, zunehmend kürzer wird.

7. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (50) so ausgebildet ist, daß sie erfaßt, wenn die Entladung gestartet wird durch Erfassung eines Abfalls der an den Arbeitsspalt angelegten Spannung.

8. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskriminatoreinrichtung (51) eine Speichereinrichtung (59, 60, 61, 67) aufweist zum Bestimmen, ob das Auftreten von Entladungen in jedem Intervall in einem normalen Bereich oder einem anormalen Bereich ist und zum Speichern des Ergebnisses, wenn das Auftreten von Entladungen als in den anormalen Bereich fallend bestimmt wird, wobei die Speichereinrichtung (59, 60, 61, 67) die Ergebnisse der Bestimmung des anormalen Bereiches jedesmal, wenn das Auftreten als in den anormalen Bereich fallen bestimmt ist, akkumuliert und speichert.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (59, 60, 61, 67) so gestaltet ist, daß sie die gespeicherten Ergebnisse der Bestimmung des anormalen Bereichs löscht, wenn das Auftreten als in den normalen Bereich fallend bestimmt wird.

10. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeit für die Detektorschaltung (50) zum Erfassen der Zeitenverteilung zum Erzeugen der Entladung im Bereich von 10 bis 30 ms liegt.

11. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (40) zum Steuern der Anstiegsrate der an den Arbeitsspalt angelegten Spannung per Zeiteinheit, basierend auf einem Ausgangssignal von der Diskriminatoreinrichtung (51).

12. Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (100, 101, 102, 103) zum Steuern des Gradienten (dv/dt) der Arbeitsspannungsimpulse basierend auf einem Ausgangssignal von der Diskriminatoreinrichtung (51).

13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (100, 101, 102, 103) so geschaltet ist, daß sie die Arbeitsimpulsspannung erniedrigt, wenn der Zustand des Arbeitsspalts anormal ist.

14. Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (18 d) zum Variieren der Impulspause der Arbeitsspannungsimpulse basierend auf einem Ausgangs­ signal von der Diskriminatoreinrichtung (51).

15. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18 d) so gestaltet ist, daß sie die Impulspause ausdehnt, wenn der Zustand des Arbeitsspalts anormal ist.

16. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (Fig. 11) zum Steuern einer die Einstellung der Größe des Arbeitsspalts beeinflussenden Referenzspannung (V _r ), basierend auf einem Ausgangssignal von der Diskriminatoreinrichtung (51).

17. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (Fig. 12) zum Steuern der Durchflußmenge der in den Arbeitsspalt gelieferten Bearbeitungslösung, basierend auf einem Ausgangssignal von der Diskriminatoreinrichtung (51).

18. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (Fig. 13) zum Steuern des Drucks, unter dem die Bearbeitungslösung in den Arbeitsspalt geliefert wird, basierend auf einem Ausgangssignal von der Diskriminatoreinrichtung (51).

19. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Servo-Einrichtung (Fig. 14) zum Steuern der Spaltgröße und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Empfindlichkeit der Servo-Einrichtung, basierend auf einem Ausgangssignal von der Diskriminatoreinrichtung (51).