DE4243922C2 - Kondensator-Stromversorgung für eine Funkenerosionsmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kondensator- Stromversorgung für eine Funkenerosionsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine Stromversorgung dieser Art ist bekannt aus DE 29 24 170 A1.

Fig. 6 ist ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus eines Beispiels für eine konventionelle Erodiermaschine des Ladungsspeichertyps. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Ladeeinheit zur Aufladung eines Kondensators 3 über einen Ladewiderstand 2 zur Begrenzung eines Ladestroms. Die Bezugsziffern 5 und 6 bezeichnen eine Arbeitselektrode bzw. ein zu bearbeitendes Werkstück.

Nunmehr wird der Betrieb der Vorrichtung beschrieben. In einem Anfangszustand weist der Kondensator 3 keine elektrischen Ladungen auf, und zwischen der Arbeitselektrode 5 und dem Werkstück 6, die einander in einem freien Zustand gegenüberliegen, wird ein Arbeitsspalt ausgebildet. Zuerst fließt ein Strom von der Ladeeinheit 1 durch den Ladewiderstand 2 in den Kondensator 3, so daß der Kondensator 3 aufgeladen wird. Mit fortschreitender Aufladung des Kondensators 3 steigt eine über dem Kondensator 3 auftretende Spannung an, und es wird eine Spannung an den Arbeitsspalt angelegt. Dann wird mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit eine Entladung hervorgerufen. Wenn die Entladung auftritt, wird die in dem Kondensator 3 gespeicherte elektrische Energie dem Arbeitsspalt durch die Entladungsschaltung zugeführt, wodurch eine elektrische Erodierbearbeitung durchgeführt wird.

Die konventionelle Erodiermaschine dieses Typs, die wie voranstehend erläutert arbeitet, weist die nachstehend geschilderten Probleme auf.

Da die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Entladung von dem Spannungspegel abhängt, der an den Arbeitsspalt angelegt wird, ändert sich zuerst der Bearbeitungsenergiepegel bei jeder Entladung, und dies führt dazu, daß die Größe einer Entladungsspur, die auf der bearbeiteten Oberfläche ausgebildet wird, sich ebenfalls ändert. Im allgemeinen wird bei der Erodierbearbeitung die Oberflächenrauhigkeit durch die Größe der größten Entladungsspur festgelegt. Wird andererseits die Größe einer Entladungsspur verkleinert, so verschlechtert sich der Bearbeitungswirkungsgrad in größerem Ausmaß. Unter den voranstehend beschriebenen Umständen, bei denen sich die Größe einer Entladungsspur ändert, wird daher die Bearbeitung durch Ausbildung von Bearbeitungsspuren durchgeführt, die erheblich kleiner sind als entsprechend einem Kriterium, welches unter Berücksichtigung der erforderlichen Oberflächenrauhigkeit eingestellt wird. Dies führt daher dazu, daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit verkleinert wird.

Die Aufladerate des Kondensators 3 ist durch die Zeitkonstante festgelegt, die sich aus dem Widerstand des Ladewiderstands 2 und der Kapazität des Kondensators 3 ergibt. Um die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, muß im allgemeinen die Entladungsfrequenz erhöht werden, und es ist erforderlich, daß der Kondensator 3 schnell entladen wird. Ist der Widerstand des Ladewiderstands niedrig und wird die Ladezeitkonstante auf einen kleinen Wert eingestellt, um die Entladungsgeschwindigkeit zu erhöhen, so fließt allerdings vor der Beendigung der Entladung eine hohe Strommenge von der Ladeeinheit 1 in den Kondensator 3. Dies führt dazu, daß von der Ladeeinheit 1 ein Strom direkt in den Arbeitsspalt fließt, so daß eine andauernde Bogenentladung hervorgerufen wird, wodurch die bearbeitete Oberfläche beschädigt wird. Daher kann der Widerstand des Ladewiderstands 2 nicht so hoch gewählt werden, und dies führt in der Hinsicht zu einem Problem, daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht erhöht werden kann.

Da die Entladungsschaltung, die aus dem Kondensator 3 und dem Arbeitsspalt besteht, eine sehr geringe Impedanz aufweist, werden elektrische Ladungen, sobald sie in dem Kondensator 3 gespeichert sind, innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums entladen, so daß sich die Signalform eines Entladungsstroms abrupt ändert. Im allgemeinen wird der Elektrodenverschleiß desto größer, je steiler der Signalformverlauf eines Entladungsstroms ist (insbesondere dessen Anstiegsflanke). Um daher den Elektrodenverschleiß zu verringern, ist es erforderlich, der Signalform des Entladungsstroms einen sanften Verlauf zu geben. Zu diesem Zweck kann eine Gegenmaßnahme vorgeschlagen werden, gemäß derer die Entladungszeitkonstante auf einen größeren Wert eingestellt wird, beispielsweise durch Anschließen eines induktiven Elements in der Entladungsschaltung. Um die andauernde Bogenentladung zu vermeiden, ist es allerdings erforderlich, daß die Ladungszeitkonstante ausreichend größer eingestellt wird als die Entladungszeitkonstante. Wenn die Entladungszeitkonstante groß gewählt wird, wird daher die Entladungsfrequenz verringert. Daher besteht in der Hinsicht ein Problem, daß es schwierig ist, den Elektrodenverschleiß zu verringern, wenn man die Bearbeitungsgeschwindigkeit auf einem für die Praxis akzeptablen Pegel halten möchte.

Als Lösung für die Probleme, die bei einer derartigen konventionellen elektrischen Erodiermaschine des Ladungsspeichertyps auftreten, wurde vorgeschlagen, mehrere Lade- und Entladungsschaltungen vorzusehen, von denen jede einen Ladungsschalter und einen Entladungsschalter aufweist, wie beispielsweise in der japanischen Veröffentlichung einer ungeprüften Patentanmeldung Nr. JP 50-101997 A beschrieben. Nachstehend wird zur Erleichterung der Diskussion eine derartige Bearbeitungsvorrichtung als Erodiermaschine des Kondensatorschalttyps bezeichnet.

Fig. 7 ist ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine des Kondensatorschalttyps. In Fig. 7 sind die Schaltungsbauteile, welche dieselben oder die gleichen sind wie bei der konventionellen Erodiermaschine von Fig. 6, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und es wird auf ihre Beschreibung verzichtet.

In Fig. 7 bezeichnen die Bezugsziffern 1-1 und 1-2 eine erste Ladungseinheit bzw. eine zweite Ladungseinheit; 2-1 bezeichnet einen ersten Ladewiderstand; 2-2 einen zweiten Ladewiderstand; 3-1 einen ersten Kondensator; 3-2 einen zweiten Kondensator; 4-1 einen ersten Entladungsschalter; 4-2 einen zweiten Entladungsschalter; 13 eine Ladungsschalter-Steuersignal-Erzeugungsschaltung; 14-1 eine erste Zenerdiode; 14-2 eine zweite Zenerdiode; 15-1 einen ersten Ladungsschalter und 15-2 einen zweiten Ladungsschalter.

Nachstehend wird der Betrieb der konventionellen Vorrichtung von Fig. 7 beschrieben.

In einem Ausgangszustand (unmittelbar nach der vorherigen Entladung) speichert infolge der vorherigen Entladung der zweite Kondensator 3-2 keine elektrischen Ladungen. In diesem Fall wird der zweite Ladungsschalter 15-2 in einem ausgeschalteten Zustand gehalten, wogegen der erste Ladungsschalter 15-1 in einem eingeschalteten Zustand gehalten wird, so daß der erste Kondensator 3-1 durch die erste Ladungsvorrichtung 1-1 aufgeladen wird. Die Menge der in dem ersten Kondensator 3-1 gespeicherten elektrischen Ladungen hängt von dem Zeitraum ab, der seit der Einschaltung des ersten Ladungsschalters 15-1 vergangen ist. Mit ansteigendem Ladungspegel des ersten Kondensators 3-1 steigt eine Spannung an, die über seinen Klemmen anliegt. Wenn diese Spannung die Zenerspannung der ersten Zenerdiode 14-1 überschreitet, so wird die erste Zenerdiode 14-1 leitend, und dann wird der erste Entladungsschalter 4-1 betätigt, so daß der erste Kondensator 3-1 mit dem Arbeitsspalt verbunden wird. Zum selben Zeitpunkt steuert die Ladungsschalter-Steuersignal-Erzeugungsschaltung 13 den zweiten Ladungsschalter 15-2 so, daß dieser eingeschaltet wird.

Nach einem gewissen Zeitraum wird eine Entladung in dem Arbeitsspalt hervorgerufen, und die elektrischen Ladungen in dem ersten Kondensator 3-1 sind verbraucht, und die erste Zenerdiode 14-1 wird nichtleitend. Zum selben Zeitpunkt steuert die Ladungsschalter-Steuersignalschaltung 13 den ersten Ladungsschalter 15-1 so, daß er abgeschaltet wird. Während dieses Zeitraums bleibt der zweite Ladungsschalter 15-2 eingeschaltet, und daher wird der zweite Kondensator 3-2 durch die zweite Ladungsschaltung 1-2 aufgeladen. Die Menge der in dem zweiten Kondensator 3-2 gespeicherten Ladungen hängt von dem Zeitraum ab, der nach dem Einschalten des zweiten Ladungsschalters 15-2 vergangen ist. Mit ansteigendem Ladungspegel des zweiten Kondensators 3-2 steigt die an seinen Klemmen erscheinende Spannung an. Wenn diese Spannung die Zenerspannung überschreitet, so wird die zweite Zenerdiode 14-2 leitend, und es wird der zweite Entladungsschalter 4-2 so betätigt, daß der zweite Kondensator 3-2 an den Arbeitsspalt angeschlossen wird. Zum selben Zeitpunkt steuert die Ladungsschalter-Steuersignal-Erzeugungsschaltung 13 den ersten Ladungsschalter 15-1 so, daß dieser eingeschaltet wird. Nach einem gewissen Zeitraum wird eine zweite Entladung in dem Arbeitsspalt hervorgerufen, die elektrischen Ladungen in dem zweiten Kondensator 3-2 werden verbraucht, und die zweite Zenerdiode 14-2 wird nichtleitend. Zum selben Zeitpunkt steuert die Ladungsschalter-Steuersignalschaltung 13 den zweiten Ladungsschalter 15-2 so, daß dieser ausgeschaltet wird. Der Zustand der Vorrichtung wird in den Ursprungszustand zurückgeführt. Durch Wiederholung des voranstehend beschriebenen Vorgangs kann daher die Erodierbearbeitung weitergehen.

Bei der konventionellen Erodiermaschine des Kondensatorschalttyps, welche auf die voranstehend beschriebene Weise arbeitet, wird dann, während ein Kondensator geladen wird, die Erodierbearbeitung durch den anderen Kondensator durchgeführt. Es läßt sich daher erwarten, daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit in gewissem Maße erhöht ist. Da allerdings die Entladung mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit hervorgerufen wird, kann ein ungünstiger Fall dann auftreten, wenn die über den Klemmen eines Kondensators auftretende Spannung die Zenerspannung überschreitet, bevor die elektrischen Ladungen in dem anderen Kondensator vollständig entladen wurden. Wenn zu diesem Zeitpunkt eine Entladung hervorgerufen wird, folgt der Entladung der elektrischen Ladungen in dem anderen Kondensator die Entladung der elektrischen Ladungen in dem einen Kondensator. Daher wird auf der Oberfläche des Werkstücks eine unerwartet starke Entladungsspur erzeugt, wodurch die bearbeitete Oberfläche beschädigt wird. Darüber hinaus ist der Elektrodenverschleiß groß, auf ähnliche Weise wie bei der konventionellen Erodiermaschine des Ladungsspeichertyps.

Wenn die Ladungsschalter langsam arbeiten, so fließt ein Ladestrom von den Gleichspannungs-Stromversorgungsschaltungen direkt in den Arbeitsspalt während der Entladung. Dies führt zu einer Beschädigung der bearbeiteten Oberfläche. Daher ist es erforderlich, einen Ladungsschalter zu verwenden, der mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, und dies führt zu hohen Kosten der Vorrichtung.

Aus US 4,004,123 A ist es bekannt, die Entladungsdauer der Entladung im Bearbeitungsspalt zu messen. Dieses dient dazu, die Entladung aktiv zu beenden, wenn die Entladungsdauer eine bestimmte Größe erreicht hat.

Aus US 3,246,113 A ist es bekannt, in dem Entladekreis eine Induktivität vorzusehen, um dadurch den Stromanstieg zu beeinflussen und den Verschleiß der Elektrode zu vermindern.

Aus WO-90/00103 A1 ist ein Generator für eine Funkenerosionsmaschine bekannt, welche ein Feld von Kondensatoren aufweist, die parallel zum Arbeitsspalt geschaltet werden können, um die Gesamtparallelkapazität je nach Bearbeitungsbedingung auf verschiedene Werte abgleichbar aus zugestalten.

Aus DE 31 16 857 C2 ist es bekannt, eine in Serie mit dem Arbeitsspalt geschaltete Induktivität durch Vorsehen umschaltbarer Wicklungsabgriffe variabel zu gestalten.

Wie voranstehend erläutert, weisen konventionelle Erodiermaschinen die Probleme auf, daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht verbessert werden kann und daß der Elektrodenverschleiß groß ist. Weiterhin besteht das Problem, daß eine unerwartet hohe Entladungsspur auf der Oberfläche eines Werkstücks erzeugt wird, so daß die bearbeitete Oberfläche beschädigt wird. Darüber hinaus entsteht in dieser Hinsicht ein Problem, daß die Verwendung eines Ladungsschalters, der mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, zu höheren Kosten der Vorrichtung führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erodiermaschine der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Entladungsfrequenz erhöht werden kann, so daß bei hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit eine glatte Schnittoberfläche bei geringem Elektrodenverschleiß erhalten wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Funkenerosionsmaschine kann die Entladungsfrequenz erhöht werden, ohne das Auftreten einer Bogenentladung hervorzurufen. Die Signalform des Entladungsstroms ist sanft, es kann ein langsam arbeitender Schalter verwendet werden, die Bearbeitungsgeschwindigkeit ist hoch, die bearbeitete Oberfläche wird nicht beschädigt, der Elektrodenverschleiß ist gering, die Maschine ist kostengünstig, und die Energie der Entladungen kann konstant gehalten werden.

Eine Funkenerosionsmaschine gemäß der Erfindung weist mehrere Kondensatoren auf, die parallel zu einem Arbeitsspalt angeschlossen sind, der durch eine Arbeitselektrode und ein Werkstück gebildet wird, wobei die Arbeitselektrode und das Werkstück einander gegenüberliegen, eine Ladungseinrichtung zum Aufladen der Kondensatoren, durch Ladewiderstände, die in einer Ladungsschaltung vorgesehen sind, welche zwischen die Ladungseinrichtung und die mehreren Kondensatoren geschaltet ist, durch Schalter, von denen jeder in Reihe mit einer Entladungsschaltung geschaltet ist, welche zwischen die mehreren Kondensatoren und den Arbeitsspalt geschaltet ist, und durch eine erste Steuereinrichtung zum aufeinanderfolgenden Steuern des Einschalt-/Ausschaltbetriebes der Schalter.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein ausreichend aufgeladener Kondensator an den Arbeitsspalt angeschlossen, um so eine Entladung hervorzurufen. Dies führt dazu, daß die Bearbeitung durchgeführt wird und Entladungsspuren gleicher Größe ausgebildet werden. Weiterhin werden mehrere Kondensatoren so geschaltet, daß sie an den Arbeitsspalt angeschlossen werden, und die Entladungsfrequenz wird hoch, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird.

Gemäß der Erfindung ist ein induktives Element in der Entladungsschaltung vorgesehen, so daß der Elektrodenverschleiß verringert wird. Das Auftreten einer andauernden Bogenentladung infolge des Anschlusses des induktiven Elements wird dadurch verhindert, daß die Ladungszeitkonstante genügend groß eingestellt wird, so daß die Kondensatoren langsam aufgeladen werden. Weiterhin werden mehrere Kondensatoren so geschaltet, daß sie an den Arbeitsspalt angeschlossen werden, so daß die effektive Ladungszeitkonstante klein wird, so daß auf diese Weise die Verringerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit verhindert wird, die dann auftreten könnte, wenn die Ladungszeitkonstante groß eingestellt wird.

Gemäß der Erfindung ist zumindest ein induktives Element parallel zu einem in der Entladungsschaltung vorgesehenen induktiven Element geschaltet, so daß induktive Elemente auf geeignete Weise entsprechend der Kapazität der verwendeten Kondensatoren und der gewünschten Bearbeitungsgeschwindigkeit ausgewählt werden, wodurch eine wirksame Bearbeitung durchgeführt wird.

Gemäß der Erfindung wird ein Strom, der von einem Kondensator zu einem anderen Kondensator fließen könnte, durch ein Gleichrichterelement blockiert, so daß der langsame Ausschaltvorgang des zugehörigen Schalters nicht zu einer Verringerung der Entladungsfrequenz führte so daß bei der Vorrichtung ein kostengünstiger, langsamer Schalter verwendet werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 6 ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer konventionellen Erodiermaschine mit Ladungs- und Entladungseinheiten;

Fig. 7 ebenfalls ein Schaltbild mit der Darstellung des Aufbaus einer konventionellen Erodiermaschine mit Ladungs- und Entladungseinheiten;

Fig. 1 ist ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur sind die gleichen oder entsprechenden Bauteile wie bei der konventionellen Erodiermaschine des Ladungsspeichertyps gemäß Fig. 6 und bei der konventionellen Erodiermaschine des Kondensatorschalttyps gemäß Fig. 7 durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 2-1 einen ersten Ladewiderstand; 2-2 einen zweiten Ladewiderstand; 2-N einen N-ten Ladewiderstand; 3-1 einen ersten Kondensator; 3-2 einen zweiten Kondensator; 3-N einen N-ten Kondensator; 4-1 einen ersten Entladungsschalter; 4-2 einen zweiten Entladungsschalter; 4-N einen N-ten Entladungsschalter; und 7 ein Steuergerät zum Steuern der Entladungsschalter 4.

Nachstehend wird der Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung beschrieben.

Es wird angenommen, daß die Gesamtanzahl der angeschlossenen Kondensatoren 3 den Wert N hat, und daß die jeweiligen Kondensatoren 3 und Schalter 4, die in Reihe geschaltet sind, von 1 bis N durchnumeriert sind. Wenn der I-te Schalter 4-I eingeschaltet ist, so ist der I-te Kondensator 3-I an den Arbeitsspalt angeschlossen. In einem Ursprungszustand (unmittelbar nach der vorherigen Entladung) ist nur der erste Schalter 4-1 eingeschaltet, und der erste Kondensator 3-1 speichert keine elektrischen Ladungen. Abgesehen von dem ersten Schalter 4-1 sind die übrigen Schalter 4-2 bis 4-N ausgeschaltet, und die in Reihe mit diesen Schaltern angeschlossenen Kondensatoren 3-2 bis 3-N speichern elektrische Ladungen. Die Menge der in jedem der Kondensatoren gespeicherten elektrischen Ladungen hängt von dem Zeitraum ab, der nach dem Ausschalten des entsprechenden Schalters vergangen ist. Das Steuergerät 7 steuert den ersten Schalter 4-1 so, daß dieser eingeschaltet wird. Nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums steuert das Steuergerät 7 den ersten Schalter 4-1 so, daß dieser ausgeschaltet wird, und dann (falls erforderlich, nach einer gewissen Pause) steuert das Steuergerät den zweiten Schalter 4-2 so, daß dieser eingeschaltet wird. Nach einem gewissen Zeitraum wird eine Entladung hervorgerufen, und die elektrischen Ladungen in dem zweiten Kondensator 3-2 werden für die Bearbeitung verbraucht. Auf dieselbe Weise wiederholt das Steuergerät 7 den Vorgang, bei welchem der I-te Schalter 4-I ausgeschaltet wird, und dann (falls erforderlich) nach einer gewissen Pause) der (I+1)-te Schalter 4-I+1 eingeschaltet wird und für einen bestimmten Zeitraum im eingeschalteten Zustand gehalten wird. Nachdem der N-te Schalter 4-N ausgeschaltet wurde, wird der erste Schalter 4-1 eingeschaltet. Dann werden die elektrischen Ladungen in dem ersten Kondensator 3-1 entladen, und der Zustand der Vorrichtungen wird in den Ursprungszustand zurückgeführt.

Bei der voranstehenden Vorgehensweise wird der Schalttakt der Schalter 4 so eingestellt, daß ein Kondensator 3 dann mit dem Arbeitsspalt verbunden wird, nachdem dieser Kondensator 3 ausreichend aufgeladen wurde. Beispielsweise werden die Kondensatoren 3 durch das Steuergerät 7 so gesteuert, daß die Kondensatoren 3 aufeinanderfolgend mit dem Arbeitsspalt in einem Intervall verbunden werden, welches größer oder gleich dem Dreifachen der Ladungszeitkonstanten ist. Dies führt dazu, daß ständig eine-Entladung mit einem festen Energiepegel hervorgerufen werden kann, was zu einer wirksamen Bearbeitung führt. Da das Aufladen jedes Kondensators mit einer großen Zeitkonstante erfolgen kann, ohne die Entladungsfrequenz zu verringern, wird die bearbeitete Oberfläche selbst in einem solchen Fall nicht beschädigt, wenn Schalter verwendet werden, die relativ langsam arbeiten. Selbst wenn die Entladung nicht während des Einschaltzustands eines Schalters bei dem voranstehend beschriebenen Verfahren hervorgerufen wird, wird die bearbeitete Oberfläche nicht beschädigt, da nicht - anders als bei der konventionellen Vorrichtung - mehrere Kondensatoren gleichzeitig mit dem Arbeitsspalt verbunden werden.

Fig. 2 ist ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine gemaß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche oder ähnliche Bauteile wie bei der ersten Ausführungsform sind durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.

In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 8 ein induktives Element.

Nachstehend wird der Betrieb der Vorrichtung beschrieben. Der Einschalt/Ausschalt-Betrieb der Schalter und die Sequenz des Aufladens und Entladens der Kondensatoren erfolgen ebenso wie bei der ersten Ausführungsform. Allerdings unterscheidet sich die zweite Ausführungsform in der Hinsicht von der ersten Ausführungsform, daß das induktive Element 8 in der Entladungsschaltung vorgesehen ist, so daß der Entladungsstrom allmählich ansteigt. Daher nimmt die Signalform des Entladungsstroms einen sanften Verlauf an, um so das Auftreten eines unerwünschten Verschleißes der Elektrode zu vermeiden. Die Bereitstellung des induktiven Elements 8 in der Entladungsschaltung erhöht die Entladungszeitkonstante. Bei der konventionellen Erodiermaschine des Ladungsspeichertyps kann diese erhöhte Entladungszeitkonstante zum Auftreten andauernder Bodenentladungen führen. Dagegen erfolgt bei der vorliegenden Ausführungsform kein Auftreten einer andauernden Bogenentladung, da eine ausreichend hohe Ladungszeitkonstante durch Bereitstellung eines hohen Ladungswiderstands eingestellt wird. Diese hohe Ladungszeitkonstante verringert die Entladungsfrequenz. Bei einer konventionellen Erodiermaschine des Ladungsspeichertyps kann diese verringerte Entladungsfrequenz dazu führen, daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit abnimmt. Im Gegensatz hierzu wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht verringert, da die ausreichend hohe Anzahl an Kondensatoren 3 und Schaltern 4 parallel zum Arbeitsspalt geschaltet ist, und da die aufgeladenen Kondensatoren 3 aufeinanderfolgend mit dem Arbeitsspalt verbunden werden. Daher läßt sich bei diesem Beispiel der Elektrodenverschleiß verringern, ohne die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu verringern und die bearbeitete Oberfläche zu beschädigen.

Fig. 3 ist ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Bauteile sind im wesentlichen dieselben wie bei Fig. 2, abgesehen von induktiven Elementen 8-1 bis 8-M, einem Auswahlschalter 9 zur selektiven Verbindung eines oder mehrerer induktiver Elemente 8 in Parallelschaltung, und einer Schaltersteuereinheit 10 zum Steuern des Auswahlschalters 9.

Der Betriebsablauf der Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist im wesentlichen der gleiche wie der gemäß Fig. 2. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Parallelschaltung mehrerer induktiver Elemente 8-1 bis 8-M in Reihe mit der Entladungsschaltung geschaltet. Eine Parallelschaltung mit einem oder mehreren der induktiven Elemente ist in Reihe mit der Entladungsschaltung durch den Auswahlschalter 9 unter der Steuerung der Schaltersteuervorrichtung 10 geschaltet. Daher kann ein geeignetes induktives Element, welches eine bestimmte Induktivität aufweist, selektiv entsprechend der Bedingungen eingesetzt werden, beispielsweise der Kapazität der verwendeten Kondensatoren 3 und der gewünschten Bearbeitungseigenschaften, wodurch die Bearbeitung wirksamer durchgeführt werden kann.

Fig. 4 ist ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Erodiermaschine gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche oder ahnliche Bauteile wie bei der ersten Ausführungsform werden durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.

In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 11-1 einen ersten Gleichrichter; 11-2 einen zweiten Gleichrichter; 11-N einen N-ten Gleichrichter, und 12 einen Entladungssensor.

Nachfolgend wird der Betrieb dieser Vorrichtung beschrieben. Der Betriebsablauf der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung ist im wesentlichen derselbe wie bei der ersten Ausführungsform. Allerdings sind im vorliegenden Falle die Gleichrichter 11 in der Entladungsschaltung vorgesehen, so daß selbst dann, wenn mehrere Schalter 4 sich im eingeschalteten Zustand befinden, ein Strom nicht von einem Kondensator 3 zu einem anderen Kondensator 3 fließen kann. Wenn daher der Entladungssensor 12 das Auftreten und die Beendigung einer Entladung feststellt, kann das Steuergerät 7 einen nächsten Schalter 4 so steuern, daß dieser eingeschaltet wird, und zwar zu einem frei wählbaren Zeitpunkt und ohne das Ausschalten des vorherigen Schalters 4 abwarten zu müssen. In einigen Fällen kann, nach Ausgabe eines Befehls, den nächsten Schalter 4 einzuschalten (beispielsweise während eines unbelasteten Zeitraums der nächsten Entladung), ein Befehl ausgegeben werden, den vorherigen Schalter 4 auszuschalten. Daher läßt sich die Entladungsfrequenz weiter erhöhen. Selbst wenn langsam arbeitende Schaltelemente als die Schalter 4 verwendet werden, wird bei der voranstehend erläuterten Konstruktion die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht verringert, und dies führt dazu, daß die Vorrichtung kostengünstig wird. Bei einer Verwendung derartiger langsamer Schaltelemente steuert, anders als bei der konventionellen Vorrichtung, das Steuergerät 7 das Einschalten des nächsten Schalters 4 so, daß zunächst das Auftreten und die Beendigung der Entladung festgestellt werden. Dies verhindert, daß der nächste Kondensator 3 an den Arbeitsspalt angeschlossen wird, während immer noch ein anderer Kondensator 3, der seine elektrischen Ladungen noch nicht ausreichend abgegeben hat, an den Arbeitsspalt angeschlossen ist, und stellt so sicher, daß die bearbeitete Oberfläche nicht beschädigt wird.

Bei den voranstehenden Ausführungsformen steuert das Steuergerät 7 den Einschalt/Ausschaltzustand der Schalter 4 auf der Grundlage des verstrichenen Zeitraums. Alternativ hierzu kann ein Entladungsdetektor zur Ermittlung des Auftretens einer Entladung in der Entladungsschaltung vorgesehen sein. Der Schaltvorgang wird entsprechend dem Ausgangssignal des Detektors durchgeführt. Bei einer derartigen Ausbildung ist es möglich, für jede Ladung sicher eine Entladung hervorzurufen. Unmittelbar nach Beendigung der Entladung kann das Steuergerät 7 seinen nächsten Vorgang beginnen, so daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden kann. Die Detektoreinrichtung läßt sich durch unterschiedliche Vorgehensweisen in die Praxis umsetzen, beispielsweise durch Messung der Spannung am Arbeitsspalt und Beurteilung des Auftretens einer Entladung auf der Grundlage dieser gemessenen Spannung, oder durch Ermittlung des Auftretens einer Entladung auf der Grundlage eines Entladungsstroms, der durch die Entladungsschaltung fließt.

Die voranstehend erwähnten Ausführungsformen können so abgeändert werden, daß in der Entladungsschaltung eine Entladungszustands-Meßeinheit vorgesehen wird, um den Entladungszustand zu messen, und entsprechend dem Ausgangssignal, welches den Entladungszustand anzeigt, die Schalter von dem ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand umgeschaltet werden. Bei einem derartigen Aufbau läßt sich eine Pause geeigneter Länge abhängig von dem Zustand des Arbeitsspalts sicherstellen. In der Meßeinrichtung kann ein lastfreier Zeitraum, ein gemittelter Spannungswert oder dergleichen, verwendet werden. Bei einer üblichen Erodiermaschine ist ein Detektor zur Ermittlung des Auftretens einer Entladung vorgesehen, beispielsweise ein Entladungsstromdetektor oder ein Arbeitsspaltspannungsdetektor, um ein Elektroden-Servosystem zur Zuführung einer Arbeitselektrode zu einem Werkstück auszubilden. Unter Verwendung des Ausgangssignais einer derartigen Detektoreinrichtung läßt sich eine feine Einstellung der Steuerung der Schalter auf dieselbe Weise wie voranstehend beschrieben erreichen, selbst wenn die voranstehend erwähnte Entladungsdetektoreinrichtung oder Entladungszustandsmeßeinrichtung nicht getrennt vorgesehen ist.

Bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen werden die Kondensatoren aufeinanderfolgend an den Arbeitsspalt in einer vorbestimmten Reihenfolge angeschlossen. Bei diesem Beispiel ist eine Ladungszustandsmeßeinheit zur Ermittlung des Ladungszustands jedes Kondensators 3 vorgesehen. Auf der Grundlage des Ausgangssignals der Ladungszustands-Meßeinheit wird einer der Kondensatoren 3, der ausreichend aufgeladen wurde, durch eine geeignete Einrichtung ausgewählt, und an den Arbeitsspalt angeschlossen. Bei einem derartigen Aufbau läßt sich eine exaktere Bearbeitung mit einem fixierten Energiepegel durchführen. Die Ladungszustandsermittlungseinrichtung kann durch unterschiedliche Vorgehensweisen in die Praxis umgesetzt werden, beispielsweise durch Messung der Spannung, die über den Klemmen jedes der Kondensatoren 3 auftaucht, oder durch Messung des durch die Ladungsschaltung fließenden Stroms mit einem Hall-Element oder dergleichen, und Integrieren des Ausgangssignals des Hall-Elements. Wenn ein derartiger Aufbau eingesetzt wird, so können beispielsweise Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitätswerten als die Kondensatoren 3 verwendet werden, und die Art der an den Arbeitsspalt anzuschließenden Kapazität kann je nach Erfordernis geändert werden. Alternativ hierzu können zwei oder mehr Kondensatoren 3 gleichzeitig an den Arbeitsspalt angeschlossen werden, um so eine wesentliche Erhöhung der Kapazität zu bewirken. Wenn Ladungsschalter jeweils in Reihe mit den Kondensatoren 3 in den Ladeschaltungen geschaltet sind, und die Schalter so gesteuert werden, daß die Menge gespeicherter elektrischer Ladungen eingestellt wird, so kann die Entladungsenergie exakt auf einem festen Pegel gehalten werden. Daher läßt sich die Menge gespeicherter elektrischer Ladungen einstellen, unabhängig von den Kapazitätswerten der Kondensatoren.

Bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Ladewiderstände 2 in Reihe mit den entsprechenden Kondensatoren 3 geschaltet. Alternativ hierzu können die Widerstände in der Ladeschaltung in Reihe geschaltet sein, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, einen getrennten Widerstand zur Begrenzung eines Stroms von einer Bearbeitungsstromversorgung 1 vorzusehen, und einen getrennten Widerstand zur Begrenzung eines Stroms von dem zugehörigen Kondensator 3. Dies führt zu dem Vorteil, daß es nicht erforderlich ist, eine große Anzahl an Widerständen mit hohem Widerstandswert und exakten Werten zur Verfügung zu stellen.

Claims (4)

1. Kondensator-Stromversorgung für eine Funkenerosionsmaschine, mit

• - mehreren, parallel zu einem durch eine Arbeitselektrode (5) und einem dieser gegenüberliegenden Werkstück (6) gebildeten Arbeitsspalt geschalteten Reihenschaltungen aus jeweils einem Kondensator (3-1, . . . 3-N), einem steuerbaren Schaltelement (4-1, . . . 4-N) und einer Diode (11-11, . . . 11-N);
• - einer Ladungseinrichtung (1) zur Aufladung der Kondensatoren;
• - Ladewiderständen (2-1, . . . 2-N), die in einer Aufladungsschaltung vorgesehen sind, die zwischen die Ladungseinrichtung (1) und die mehreren Kondensatoren (3-1, . . . 3-N) geschaltet ist; und
• - einer Steuereinrichtung (7) zur sequentiellen Steuerung des Einschalt/Ausschaltbetriebes der Schaltelemente (4-1, . . . 4-N);

gekennzeichnet durch:

• - einen Entladungssensor (12) zur Feststellung des Auftretens und der Beendigung einer Entladung,
• - wobei die Steuereinrichtung (7) auf die Feststellung der Beendigung einer Entladung hin ein nächstes steuerbares Schaltelement (4-1, . . . 4-N) einschaltet.

2. Stromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand der Entladung durch Ermittlung der Variation einer Spannung festgestellt wird, die über dem Arbeitsspalt auftritt.

3. Stromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand der Entladung durch Ermittlung einer Variation eines Entladungsstroms festgestellt wird, der durch die Entladungsschaltung fließt.