DE3929457A1

DE3929457A1 - Verfahren zur regelung der schlagweite des arbeitselektrodensystems von elektrohydraulischen materialbearbeitungsanlagen

Info

Publication number: DE3929457A1
Application number: DE19893929457
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dr Ing Ecklebe; Franz Dipl Ing Mnich; Heinz-Peter Dr Ing Scheibe; Volker Dr Ing Fischer
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-09-05
Publication date: 1990-10-31
Also published as: DD290320A7

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen, insbesondere von ungetriggerten elektrohydraulischen Anlagen zum Gußputzen, wie beispielsweise der sowjetischen EHE-Anlage des Typs 36 121A.

Bei der Erzeugung intensiver Impulsschallwellen durch Unterwasserfunkenentladungen beeinflussen die Entladungsbedingungen des Arbeitselektrodensystems in entscheidender Weise die Intensität und den zeitlichen Verlauf des erzeugten Impulsschalles. Bei einer Reihe von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen, insbesondere bei allen bekannten Anlagen zum elektrohydraulischen Gußentkernen wird das Arbeitselektrodensystem aus einer als Spitze ausgebildeten stabförmigen Elektrode, die verschiebbar angeordnet ist und über die die Hochspannung der Entladungsstrecke zugeführt wird, und aus dem zu bearbeitenden Werkstück, das auf Erdpotential liegt, gebildet. Zur Bearbeitung des Werkstückes wird die als Spitze ausgebildete Hochspannungselektrode über die Werkstückoberfläche bewegt, wobei an bestimmten Punkten Unterwasserfunkenentladungen gezündet werden. Bei ungetriggerten Anlagen erfolgt die Zündung der Unterwasserfunkenentladung selbständig, wenn der Energiespeicher so weit aufgeladen ist, daß seine Spannung ausreicht, um bei der gegebenen Schlagweite, d. h. dem gegebenen Abstand zwischen der Hochspannungselektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück eine Funkenentladung herbeizuführen. Zur Sicherung eines optimalen Bearbeitungsergebnisses ist es notwendig, beim Bewegen der Hochspannungselektrode entlang der Werkstückoberfläche die Hochspannungselektrode so zur Werkstückoberfläche zu positionieren, daß der sich ausbildende Impulsschall bei jeder Entladung die vorgegebenen Parameter aufweist bzw. die Parameter nur in bestimmten Grenzen variieren. Insbesondere ist es wichtig, technologisch unwirksame Entladungen und Kurzschlüsse zu vermeiden, weil dadurch die Arbeitsproduktivität entscheidend gesenkt bzw. ein erhöhter Verschleiß des Arbeitselektrodensystems sowie der Energiespeichereinrichtung bewirkt wird. Bekannt ist dazu eine Anordnung, die ein dem Entladestrom proportionales Signal mit einem vorgegebenen Schwellwert, der einer optimalen Stärke des Entladestromes entspricht, vergleicht und bei Abweichung des Entladestromes von diesem Schwellwert die Hochspannungselektrode in vertikaler Richtung verstellt und damit die Schlagweite verändert (vgl. DE-PS 32 15 809).

Üblicherweise wird mittels dieser Einrichtung wie folgt verfahren. Das dem Entladestrom proportionale Signal wird kontinuierlich über die Zeit integriert, wobei der Integralwert stetig um einen vorgegebenen Wert zurückgesetzt wird, um ein Überlaufen des Integrators zu verhindern. Der Integralwert wird mit einem vorwählbaren Sollwert verglichen. Bei Abweichungen um einen definierten Differenzbetrag wird ein Stellsignal erzeugt, das einen Verstellvorgang der Hochspannungselektrode in vertikaler Richtung auslöst. Die Verstellung der Hochspannungselektrode erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit bis bei einer der folgenden Entladungen die Abweichung des Integralwertes des dem Strom proportionalen Signals den Differenzbetrag unterschreitet bzw. aufgehoben ist. Dieses Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems ist aufgrund seiner Trägheit in seinem Anwendungsbereich auf die Bearbeitung von Werkstücken mit unkomplizierter Oberflächenstruktur eingeschränkt. Bei Werkstücken mit komplizierter Oberflächenstruktur treten in erhöhtem Maße technologisch unwirksame Entladungen und Kurzschlüsse auf.

Des weiteren ist es nur bei einer weitgehend konstanten Entladeimpulsfolge anwendbar, da die kontinuierliche Rücksetzung des Integrales sonst zu einer fehlerhaften Regelung der Schlagweite führt.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen, insbesondere von ungetriggerten elektrohydraulischen Anlagen zum Gußputzen zu schaffen, das die Bearbeitung von Werkstücken mit komplizierter Oberflächenstruktur ermöglicht und auch bei nicht konstanter Entladeimpulsfolge die Schlagweite hinreichend genau regelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen zu entwickeln, das sich in seinem Regelverhalten durch eine geringe Trägheit auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem der Spitzenwert eines Entladestromimpulses mit einem vorgegebenen Sollwertbereich verglichen wird und in Abhängigkeit der Soll-Ist-Differenz die Schlagweite des Arbeitselektrodensystems derart verändert wird, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Sollwertbereiches um bis zu 100% die Schlagweite um etwa den Weg S 1 = U _E/5 × 10^-6 V/m vergrößert wird, wobei U _E die Entladespannung in V ist, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Sollwertbereiches um bis zu 200% die Schlagweite um etwa den Weg S 2 = 2,5 × S 1 vergrößert wird, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Sollwertbereiches um mehr als 200% die Schlagweite um etwa den Weg S 3 = 5 × S 1 vergrößert wird und daß bei einer Unterschreitung der unteren Grenze des Sollwertbereiches die Schlagweite um etwa den Weg S 1 verringert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine hinreichend große Regeldynamik aus, die auch bei sehr komplizierten Werkstückoberflächen, beispielsweise mit vertikalen Sprüngen, ausreicht, um Fehlentladungen und Kurzschlüsse zu vermeiden.

Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren in einem Ausführungsbeispiel zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems einer sowjetischen ungetriggerten Gußputzanlage vom Typ 36 121A, die einen Stoßstromgenerator vom Typ GIT-50-5 mit einer Generatorspannung von 50 kV besitzt, beschrieben werden. Die Gußputzanlage arbeitet im vorgestellten Beispiel im teilautomatisierten Betrieb.

Die Zeichnungen zeigen

Fig. 1 Das Blockschaltbild der Einrichtung zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems.

Fig. 2 Ein Diagramm des realisierten Verfahrweges der Hochspannungselektrode als Funktion des Spitzenwertes des Entladestromimpulses.

Wie Fig. 1 zeigt, wird das Arbeitselektrodensystem aus einer stabförmigen Hochspannungselektrode 1 und einem zu bearbeitenden Gußstück 2 gebildet. Ein von einem Stellmotor 3 angetriebenes Vorschubgetriebe 4 dient der vertikalen Verstellung der Hochspannungselektrode 1. Mittels einer Rogowskispule 5 wird der zeitliche Verlauf des Entladestromimpulses jeder Entladung erfaßt. In einer Sample and Hold-Schaltung 6 wird der Spitzenwert des Entladestromimpulses Î ermittelt. Dieser wird in einer CNC-Steuerung 7 mit einem vorgegebenen Sollwertbereich verglichen. In Abhängigkeit der Soll-Ist-Differenz wird ein Stellsignal generiert, das über einen Pulssteller 8 den Stellmotor 3 und das Vorschubgetriebe 4 die Hochspannungselektrode 1 in vertikaler Richtung verstellt. Eine Wegmeßeinrichtung 9 und ein Tachometergenerator 10 dienen in Verbindung mit dem Pulssteller 8 und der CNC-Steuerung 7 der exakten Positionierung der Hochspannungselektrode 1.

In Abhängigkeit der Soll-Ist-Differenz zwischen dem Spitzenwert des Entladestromimpulses Î und dem vorgegebenen Sollwertbereich wird in der CNC-Steuerung 7 so lange ein Stellsignal generiert, bis die Hochspannungselektrode 1 um folgende Wege verfahren wurde:

bei einer Überschreitung der oberen Sollwertbereichsgrenze Î _o um bis zu 100%,

S 2 = 2,5 × 10^-2 m

bei einer Überschreitung der oberen Sollwertbereichsgrenze Î _o um bis zu 200%,

S 3 = 5 × 10^-2 m

bei einer Überschreitung der oberen Sollwertbereichsgrenze Î _o um mehr als 200%.

Bei einer Unterschreitung der unteren Grenze des Sollwertbereiches Î _u wird ein negatives Stellsignal generiert, bis die Hochspannungselektrode 1 um den Weg S 1 verfahren wurde.

Die Verfahrgeschwindigkeit der Hochspannungselektrode ist konstant und so bemessen, daß bei einer Taktfrequenz von 2 Unterwasserfunkenentladungen pro Sekunde zwischen zwei Entladungen die Hochspannungselektrode 1 um den entsprechend der Abweichung des Spitzenwertes des Entladestromimpulses Î vom Sollwertbereich festgelegten Weg s verfahren werden kann. Die Sample and Hold-Schaltung 6 ist so gestaltet, daß mit jeder neuen Unterwasserfunkenentladung der vorhergehende Spitzenwert des Entladestromimpulses Î überschrieben wird, so daß gesichert ist, daß in der CNC-Steuerung exakt der Spitzenwert jedes Entladestromimpulses Î verarbeitet werden kann.

Fig. 2 veranschaulicht den realisierten Verfahrweg s der Hochspannungselektrode in Abhängigkeit vom Spitzenwert des Entladestromimpulses Î.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Hochspannungselektrode
2 Gußstück
3 Stellmotor
4 Vorschubgetriebe
5 Rogowskispule
6 Sample and Hold-Schaltung
7 CNC-Steuerung
8 Pulssteller
9 Wegmeßeinrichtung
10 Tachometergenerator
s Verfahrweg der Hochspannungselektrode
Î Spitzenwert des Entladestromes
Î _o obere Grenze des Sollwertbereiches
Î _u untere Grenze des Sollwertbereiches

Claims

Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen, insbesondere bei ungetriggerten elektrohydraulischen Anlagen zum Gußputzen, gekennzeichnet dadurch, daß der Spitzenwert eines Entladestromimpulses (Î) mit einem vorgegebenen Sollwertbereich verglichen wird und in Abhängigkeit der Soll-Ist-Differenz die Schlagweite des Arbeitselektrodensystems derart verändert wird, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Sollwertbereiches (Î _o) um bis zu 100% die Schlagweite um etwa den Weg S 1 = U _E/5 × 10^-6 V/m vergrößert wird, wobei U _E die Entladespannung in V ist, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Sollwertbereiches (Î _o) um bis zu 200% die Schlagweite um etwa den Weg S 2 = 2,5 × S 1 vergrößert wird, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Sollwertbereiches (Î _o) um mehr als 200% die Schlagweite um etwa den Weg S 3 = 5 × S 1 vergrößert wird und daß bei einer Unterschreitung der unteren Grenze des Sollwertbereiches (Î _u) die Schlagweite um etwa den Weg S 1 verringert wird.