DE4302404C2

DE4302404C2 - Schaltungsanordnung zur Stromversorgung einer Funkenerodiermaschine

Info

Publication number: DE4302404C2
Application number: DE4302404A
Authority: DE
Inventors: Yoshihide Kinbara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2013-01-29
Also published as: CH689113A5; JPH05208316A; JP2954774B2; DE4302404A1; US5374798A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung einer Funkenerodiermaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2.

In Fig. 12 der beiliegenden Zeichnung ist zum Stand der Tech nik ein "Verfahren zum Steuern der Stromversorgung zur fun kenerosiven Bearbeitung" dargestellt, wie es in der veröf fentlichten JP 2-34732 A beschrieben ist. Das Be zugszeichen 17 in Fig. 12 bezeichnet einen Entladungsfühler, der feststellt, daß an einer Stelle zwischen einer Elektrode und einem Werkstück eine Entladung stattfindet; Bezugszeichen 18 gibt eine Ausgangssignalleitung des Entladungsfühlers 17 an; Bezugszeichen eine Logikschaltung, die eine entsprechende Auswahl zur Ansteuerung von Schaltelementen 21-25 vornimmt; die Bezugszeichen 20a-20e bezeichnen UND-Glieder, die Be zugszeichen 26-30 Widerstände zur Festlegung der Werte des Arbeitsstroms, welche in Reihe zu den Schaltelementen ge schaltet sind, und die Bezugszeichen 31-35 Ausgänge der Lo gikschaltung 19. Eine herkömmliche Stromversorgung zur fun kenerosiven Bearbeitung war bisher in der vorstehend erläu terten Weise aufgebaut.

Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 13 und 14A sowie 14B die Funktionsweise der vorstehend erläuterten Schaltung be schrieben. Zu Arbeitsbeginn gibt die Logikschaltung 19 an al le Schaltelemente 21-25 ein EIN-Signal ab. Zu diesem Zeit punkt gibt ein Oszillator 3 ein Impulssignal P ab, wie Fig. 13 veranschaulicht. Die Schaltelemente 21-25 werden syn chron mit dem Impulssignal P eingeschaltet. Einer Stelle zwi schen den Polen 5 wird nun eine Spannung mit der Wellenform 36 als Arbeitsspannung zugeführt, wie Fig. 14A zeigt, und mit einer Stromwellenform 37, die in Fig. 14B angegeben ist.

Kommt es nun zwischen den Polen 5 zu einer Entladung, so gibt der Entladungsfühler 17 ein Entladungsmeldesignal D ab, das in Fig. 13 dargestellt ist. Daraufhin schaltet die Logik schaltung 19 die Schaltelemente 23-25 aus, während die Schaltelemente 21 und 22 eingeschaltet bleiben. Bei diesem Beispiel sind die Widerstände 26 und 27 als interne Impedanz in einer Stromversorgung zur Erzeugung eines vorgegebenen ur sprünglichen Entladungsstroms ausgeführt. Das bedeutet, daß ein Leerlaufintervall auftritt, bis am Arbeitspunkt zwischen den Polen 5 eine Spannung angelegt wird, so daß es zu einer Entladung kommt, die in der Weise gesteuert ist, daß alle Schaltelemente 21-25 eingeschaltet sind, und die interne Impedanz in der Stromversorgung auf einen Wert gebracht wird, der im Vergleich zur Impedanz zwischen den Polen klein genug ist.

Wenn es zwischen den Polen 5 zu einer Entladung kommt, werden die Schaltelemente 21-25 so zum Schalten angesteuert, daß der ursprüngliche vorgegebene Entladestrom erzeugt wird und die interne Impedanz in der Stromversorgung auf einen vorge gebenen Wert gesteuert wird.

Wie vorstehend erläutert handelt es sich bei dem herkömmli chen Verfahren zum Steuern einer Stromquelle zur eine funken erosive Bearbeitung um ein System, bei welchem die Schaltele mente ein- und ausgeschaltet werden, und die Widerstände ent sprechend geschaltet werden, damit der Entladestrom erzeugt wird.

Neben dem vorstehend erläuterten bekannten System sei auf den Stand der Technik nach der JP 3-208521 A, JP 3-73220 A, und der JP 3-55117 A hingewiesen.

Da das vorstehend dargestellte herkömmliche Verfahren zum Steuern der Stromversorgung zur funkenerosiven Bearbeitung in der oben erläuterten Weise ausgelegt bzw. vorgesehen ist, treten die folgenden Probleme auf. Erstens verbrauchen die Widerstände einen großen Teil der von der Stromversorgung ge lieferten elektrischen Energie, so daß eine Stromversorgung mit hoher Energieleistung erforderlich ist. Da die Widerstän de außerdem Wärme erzeugen, ist somit auch ein Kühlaggregat erforderlich, was bedeutet, daß die Vorrichtung große Abmes sungen aufweist und damit eine kleine Auslegung des Systems behindert wird. Da des weiteren die effektive Stromleistung gering ist, liegt eine beträchtliche Verlustleistung vor, wo durch die Betriebskosten steigen. Da außerdem in vielen Fäl len nur ein einziges Stromversorgungsaggregat eingesetzt wird, das den Wechselstrom in eine Spannung transformiert, die an schließend gleichgerichtet und geglättet wird, schwankt der Arbeitsstrom über eine große Bandbreite, worunter die Genau igkeit in der Bearbeitung leidet. Viertens, wenn die Bearbei tung mit einem Stromversorgungsaggregat für eine Funkenero diermaschine vorgenommen wird, das einen Gleichstrom abgibt, treten in der bearbeiteten Werkstückoberfläche feinste Risse auf, was die Bearbeitungsgüte beeinträchtigt, während es in der Elektrode, im Werkstück und dergleichen zu einer elektro chemischen Korrosion kommt. Tritt schließlich zwischen den Polen ein Kurzschluß auf, so fließt der Arbeitsstrom in einer Menge, die einen vorgegebenen Wert übersteigt, weshalb eine Beschädigung der Elektrode und des Werkstücks zu befürchten sind.

Die CH-PS 563835 zeigt einen Impulsgenerator zur Steuerung elektrischer Entladungseinrichtungen, z. B. von Funken erodiermaschinen. Dort wird von einer Gleichspannungsquelle ausgegangen, die es gestattet, relativ große Ströme bei ge ringem Spannungsabfall bereitzustellen. Die Regelung des Stromes im Entladungsspalt erfolgt durch einen Stromfühlerwi derstand. Mittels eines Zerhackers wird ein Durchschnitts stromwert eingestellt, wobei durch einen weiteren Unterbre cher im Zusammenwirken mit einem dortigen Impulsgenerator ein impulsartiger Entladestrom eingestellt werden kann. Eine Diode dient im Zusammenhang mit einer Induktivität und einer Hilfsspannungsquelle als Kreis zur Speicherung und Rückfüh rung der induktiven elektromagnetischen Stromkomponente. Eine Möglichkeit, durch externe Vorgaben einen Ausgangsstromwert variabel einstellen zu können, um eine hohe Bearbeitungsgüte zu erreichen, ist nicht gezeigt. Gleiches gilt für die CH-PS 569 545 bzw. die zur Patentfamilie gehörende DE 24 41 734 C2, die eine Impulserzeugungsschaltung für Elektroerosionsmaschi nen offenbart. Dort wird mit einer weiterentwickelten Schal tung die Aufgabe gelöst, Impulse sehr kurzer Dauer mit hohem Energieniveau und erhöhter Frequenz zur Verbesserung der Be arbeitungsleistung zu erzeugen. Hierfür wird entweder der La destrom eines Ladekondensators oder die Dauer einer bestimm ten Polarität des Spannungsverlaufes am Kondensator als Kri terium zur Steuerung einer Schaltvorrichtung genutzt, die den erwähnten Kondensator auflädt bzw. nachlädt. Eine im Kondensatorladestromkreis vorhandene Selbstinduktionsspule wird als Energiespeicher verwendet, wodurch das Spannungsni veau der Bearbeitungsimpulse nahezu unabhängig von Spannungen der Speisespannung gehalten werden kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei derartigen bekannten Schaltungsanordnungen eine Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit mit erhöhtem Elektrodenverschleiß einschließlich stärkerer elektrochemi scher Korrosion einher geht.

Die DE AS 16 15 110 zeigt eine Schaltungsanordnung eines speichergliedlosen Impulsgenerators für die elektroerosive Bearbeitung, wobei dort Reihenschaltungen einer Gleich spannungsquelle mit einem Strombegrenzungwiderstand und einer Diode zwischen der Betriebsspannungsquelle und dem Bearbei tungsspalt offenbart sind. Auch für diese bekannte Lösung gelten die bereits erwähnten Nachteile.

Die Stromversorgungsschaltungsanordnung für eine Funkenerodiermaschine nach JP 63-68317 A enthält einen Regel kreis, der verschiedene elektronische Schalter so ansteuert, daß die Polarität des Stromes im Entladungsspalt zwischen Elektrode und Werkstück umkehrbar ist, wodurch die nachteilig elektrochemische Korrosion reduziert werden soll. Eine derar tige Polaritätsumkehr reduziert jedoch die Leistungsfähigkeit der Erodiermaschine.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung einer Funkenerodiermaschine anzugeben, die es gestattet, eine hohe Bearbeitungsgüte mit Hochgeschwindigkeitsbetrieb bei geringem Elektrodenverschleiß und verminderter elektrochemischer Korrosion zu erzielen.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegen stand, nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder 2, wo bei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen oder Weiterbildungen umfassen.

Bei einer Ausführungsform wird von einer Stromversorgung für eine Funkenerodiermaschine ausgegangen, welche eine Vielzahl von Stromquellen umfaßt, die jeweils Konstant stromquellen und Unterbrecherteile zum Unterbrechen des Aus gangsstroms aufweisen, sowie eine Vielzahl von Leitern, über welche die Arbeitsenergie zugeführt wird, wobei die Leiter jeweils gleiche Länge aufweisen und nahe beieinanderliegen, und bei welchem die Stromquellen miteinander an einer Stelle verbunden sind, die sich nahe dem Arbeitspunkt zwischen der Elektrode und dem Werkstück befindet. Aufgrund dieser Anord nung sorgen die Widerstände und die Induktivitäten der jewei ligen Leiter für einen Stromausgleich. Außerdem liegen die Ausgangsimpedanzen der jeweiligen Stromquellen für die Fun kenerodiermaschinen parallel zueinander, so daß eine Erhöhung und ein Absenken des Ausgangsstroms bei hoher Stromstärke mit hoher Geschwindigkeit erfolgen.

Des weiteren werden die vielen Elektroden bzw. das Werkstück gleichzeitig über die Vielzahl von Stromquellen zur funken erosiven Bearbeitung mit Strom versorgt.

Eine Einrichtung zum Regeln des Ausgangsstroms der Konstant stromversorgung regelt den Entladestrom auf einen konstanten Stromwert, indem ein erfaßter Stromwert mit einem Signal von einem Ausgangsstrom-Steuerteil verglichen wird. Des weiteren schaltet eine Einrichtung zum Ansteuern des Ausgangsstrom-Unterbrecherteils mit hoher Geschwindigkeit den Entladestrom ein und aus, der einem Bearbeitungspunkt zwischen der Elektrode und dem Werkstück zugeführt wird.

Daneben wird durch ein Ausgangsstrom-Unterbrecherteil, das eine Vielzahl von Schaltelementen in gegenseitiger Brücken schaltung umfaßt, die Polarität der Ausgangsspannung jedesmal umgekehrt, wenn eine Entladung auftritt, wodurch die Aus gangsspannung in eine Wechselspannung umgewandelt wird.

Daneben wird die Entladungszeit so gesteuert, daß ein Mittel wert der Entladespannung am Bearbeitungspunkt zwischen der Elektrode und dem Werkstück auf Null gebracht wird.

Darüberhinaus wird das erste Schaltelement abgeschaltet, um den Strom in der Drosselspule rasch zu verringern.

Bei dem Stromversorgungsaggre gat wird der Entladestrom durch Schalten so geregelt, daß die effektive Stromleistung steigt, während der Entladestrom auf einen vorgegebenen Stromwert gehalten wird. Außerdem werden Schwankungen der Stromversor gungsspannung beseitigt. Auf diese Weise ist es möglich, das Stromversorgungsaggregat für die Funkenerodiermaschine mit geringen Abmessungen und niedrigem Gewicht bei geringen Ko sten auszuführen, das darüberhinaus einen erhöhten Gesamtwir kungsgrad aufweist, wodurch Energieeinsparungen möglich sind.

Da der Mittelwert der Entladespannung so geregelt wird, daß er nahezu auf Null gebracht wird, ist es möglich, die Bildung feinster Risse in der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks zu verhindern und so die Bearbeitungsgüte zu ver bessern. Darüberhinaus ist es möglich, das Auftreten einer elektrochemischen Korrosion an der Elektrode, am Werkstück usw. zu verhindern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefüg te Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B jeweils Schaltbilder für ein erstes Aus führungsbeispiel einer Stromversorgung für eine Funkenero diermaschine;

Fig. 2 die Wellenform und ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Funktion der in Fig. 1 darge stellten Stromversorgung für eine Funkenerodiermaschine;

Fig. 3 eine Wellenform zur Erläuterung der Funktions weise der in Fig. 1 dargestellten Stromversor gung für eine Funkenerodiermaschine;

Fig. 4A und 4B jeweils Schaltbilder mit der Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels eines Stromsteuerteils bei der in Fig. 1 dargestell ten Stromversorgung für eine Funken erodiermaschine;

Fig. 5A und 5B jeweils Schaltbilder mit der Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Stromversorgung für ei ne Funkenerodiermaschine;

Fig. 6 die Wellenform und ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Funktion der in Fig. 5A und 5B dargestellten Stromversorgung für eine Funkenerodiermaschine;

Fig. 7 ein Schaltbild mit der Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Stromversorgung für eine Fun kenerodiermaschine;

Fig. 8 jeweils Schaltbilder mit der Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Stromversorgung für ei ne Funkenerodiermaschine;

Fig. 9 die Wellenform und ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Funktion der in Fig. 8 darge stellten Stromversorgung für eine Funkenerodiermaschine;

Fig. 10 ein Schaltbild mit der Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Stromversorgung für eine Fun kenerodiermaschine;

Fig. 11 ein Schaltbild mit der Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Stromversorgung für eine Funkenerodiermaschine;

Fig. 12 ein Schaltschema, das die Anordnung einer her kömmlichen Stromversorgung für eine Funkenerodiermaschine zeigt;

Fig. 13 ein Zeitsteuerdiagramm zur Darstellung des Funktionsablaufs der in Fig. 12 dargestellten Stromversorgung für eine Funkenero diermaschine; und

Fig. 14A, 14B jeweils die Wellenform und ein Zeitsteuerdia gramm zur Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. 12 dargestellten Stromversorgung für eine Funkenerodiermaschine;

Nachstehend werden nun verschiedene Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Strom versorgung für eine Funkenerodiermaschine ist in Fig. 1A und 1B dargestellt, die eine Konstantstromversorgung 100 mit einem Schaltelement 101, eine Diode 102 und eine Drosselspule 103 zeigen, welche mit einer Stromquelle EO zur Gleichstromversorgung verbunden ist und einem Ausgangsstrom- Unterbrecherteil 110 Strom zuleitet. Die Konstantstromversor gung 100 wird infolge des ersten Schaltelements 101, der Di ode 102 und der Drosselspule 103 durch einen Abwärtszerhacker gebildet, während eine Diode 104 an einer Stelle zwischen ei nem Eingang und einem Ausgang angeschlossen ist.

Des weiteren weist das Stromversorgungsaggregat bzw. die Stromversorgung einen Strom fühler 105 auf, der einen durch die Drosselspule 103 fließen den Strom erfaßt. Daneben weist das Ausgangsstrom-Unterbre cherteil 110 ein zweites Schaltelement 111, eine Diode 112, eine Reihenschaltung zu einer Spannungsquelle 113 und eine Diode 114 auf. Das Ausgangsstrom-Unterbrecherteil 110 liefert die Bearbeitungsenergie an eine Stelle zwischen einer Elek trode 120 und einem Werkstück 121, die in einem Dielektrikum angeordnet sind, so daß die funkenerosive Bearbeitung vorge nommen werden kann.

Der Stromfühler 105 erfaßt einen durch die Drosselspule 103 der Konstantstromversorgung 100 fließenden Strom. Als oberer Additionsgrenzwert 209 ist eine Spannungsquelle V1 mit einem von einem Ausgangsstrom-Steuerteil 130 kommenden Signal 208 verbunden, während eine Spannungsquelle V2 als unterer Sub traktionsgrenzwert 210 mit dem vom Ausgangsstrom-Steuerteil 130 kommenden Signal 208 verbunden ist. Das Stromversorgungs aggregat weist einen ersten Vergleicher 131 auf, der ein vom Stromfühler 105 kommendes Signal mit dem oberen Additions grenzwert 209 vergleicht, sowie einen zweiten Vergleicher 132, der das vom Stromfühler 105 kommende Signal mit dem un teren Subtraktionsgrenzwert 210 vergleicht, und ferner einen Zeitschalter 142, der ein erstes Flipflop 133 aufweist und das erste Schaltelement 101 über eine Treiberschaltung 106 so ansteuert, daß der Ausgangsstrom der Konstantstromversor gung 100 auf einen vorgegebenen Stromwert geregelt wird. Der Zeitschalter 142 wird durch ein Signal von einem Entladesteu erteil 140 und einen Steuerwert von einem Entladezeitsteuer teil 141 angesteuert. Ein Ausgangssignal von einem zweiten Flipflop 143 steuert einen Treiberkreis 115, während das zweite Schaltelement 111 durch den Treiberkreis 115 zur Steuerung des Ausgangsstrom-Unterbrecherteils 110 ein- und ausgeschaltet wird.

In Fig. 2 ist mit der Wellenform (a) ein Signal vom Entlade steuerteil angegeben. Ein Ausgang Q vom Flipflop 1 ist unter 201 mit der Wellenform (c) angegeben und wird auf einen akti ven (hohen) Pegel gebracht. Auf diese Weise wird das Schalt element 111 des Ausgangsstrom-Unterbrecherteils 110 einge schaltet, so daß an einer Stelle zwischen der Elektrode 120 und dem Werkstück 121 eine Leerlaufspannung 203 anliegt, z. B. bei 202 mit der Wellenform (d). Der Grund hierfür ist, daß die Leerlaufspannung 203 die gleichen Werte wie die Spannung der Stromquelle EO hat und zu diesem Zeitpunkt das Flipflop 133 das Schaltelement 101 eingeschaltet hat, was unter 204 mit der Wellenform (i) angegeben ist. Tritt danach eine Ent ladung zwischen der Elektrode 120 und dem Werkstück 121 auf, so wird die Leerlaufspannung auf die Entladespannung ge senkt, wie unter 205 mit der Wellenform (d) angegeben ist. Die Spannung beträgt im allgemeinen 20 bis 30 V.

Kommt es zu einer Entladung, fließt Strom von der Stromquelle EO über das Schaltelement 101, die Drosselspule 103, das Schaltelement 111 und die Diode 114 sowie durch die Elektrode 120 und das Werkstück 121. Der Ausgangsstrom ist unter 206 mit der Wellenform (e) angegeben. Der Strom 206 steigt mit einer Stromanstiegsgeschwindigkeit an, die durch die Indukti vität der Drosselspule 103 bestimmt wird. Das Bezugszeichen 207 mit der Wellenform (f) bezeichnet ein Signal vom Strom fühler 105 der Drosselspule 103.

Bei der Wellenform (f) sind gleichzeitig ein oberer Additi onsgrenzwert 209 und ein unterer Subtraktionsgrenzwert 210 eines Signals vom Ausgangsstrom-Steuerteil 130 dargestellt. Steigt infolge der Entladung der Strommeßwert 207 an und er reicht er den oberen Additionsgrenzwert 209, so wird der Aus gang des Vergleichers 131 bei 211 auf einen aktiven (hohen) Pegelwert gebracht, wie unter 212 mit der Wellenform (g) an gegeben, wodurch das Flipflop 133 rückgesetzt wird. Dement sprechend wird ein Ausgang des Flipflops 133 auf einen passi ven (niedrigen) Pegelwert gesetzt, so daß das Schaltelement 101 ausgeschaltet wird. Anschließend wird der Ausgangsstrom über die Diode 102, die Drosselspule 103, das Schaltelement 111 und die Diode 114 der Elektrode 120 zugeführt.

Sinkt der durch die Drosselspule 103 fließende Strom auf ei nen unteren Subtraktionsgrenzwert 210 ab, so wird bei 213 mit der Wellenform (f) der Ausgang des Vergleichers 132 auf einen aktiven (hohen) Pegelwert gesetzt, wie unter 214 mit der Wel lenform (h) dargestellt, um so das Flipflop 133 zu setzen. Dementsprechend wird der Ausgang des Flipflops 133 auf einen aktiven (hohen) Pegelwert geschaltet, und damit wird das Schaltelement 101 wieder eingeschaltet. Danach wird der Aus gangsstrom über das Schaltelement 101, die Drosselspule 103, das Schaltelement 111 und die Diode 114 dem Schaltelement 101 zugeführt, wodurch der Strom steigt. Dieser Vorgang wird wie derholt und damit wird der Ausgangsstrom auf einen Wert des Stromsteuerteils 130 geregelt. Es wird nun angenommen, daß ein Signal vom Ausgangsstromsteuerteil 130 VO ist, und damit läßt sich die Welligkeit bzw. das Verhältnis R des Ausgangs stroms nach folgender Gleichung ermitteln:

R = (V1 + V2)/VO × 100%.

Im allgemeinen hat der Wert der Welligkeit keinen spürbaren Einfluß auf das Bearbeitungsergebnis. Dementsprechend wird bei dem Stromversorgungsaggregat für die Funkenerodiermaschi ne die Welligkeit mit einem hohen Wert angesetzt, wodurch es möglich wird, die Induktivität der Drosselspule 103 auf einen relativ kleinen Wert festzulegen.

Wird das Signal vom Entladesteuerteil 140 beispielsweise bei 200 mit der Wellenform (a) ausgegeben, so wird der Zeitschal ter 142 durch einen Ansteuerwert des Entladungszeitsteuer teils 141 betätigt. Ist ein vorgegebener Entladezeitpunkt er reicht, wird das Flipflop 143 durch Anhalteimpulse 215 mit Wellenform (b) rückgesetzt.

Wird dementsprechend das Schaltelement 111 durch den Treiber kreis 115 ausgeschaltet, so fließt der Ausgangsstrom über die Spannungsquelle 113, die Diode 112, die Diode 114, die Elek trode 120 und das Werkstück 121. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie unter 216 mit Wellenform (e) angegeben, der Ausgangsstrom abrupt abgesenkt, da die Ausgangsspannung durch die Span nungsquelle 113 auf einen negativen Spannungswert gebracht wird. Die Stromabfallzeit wird durch die Induktivität der Verdrahtung entlang des vorstehend genannten Strompfads be stimmt. Da jedoch der Strom der Drosselspule 103 zwischen der Diode 104 und dem Schaltelement 101 im Umlauf fließt, erfolgt die Stromverminderung langsam und der Strom wird beispiels weise wie bei 218 auf die Wellenform (f) gebracht. Mit der Wellenform (j) ist der durch die Diode 114 fließende Strom angegeben.

Das Bezugszeichen 220 mit der Wellenform (e) in Fig. 2 be zeichnet einen Zeitraum, in dem der Entladestrom Null ist und der als "Entlade-Leerlaufintervall" bezeichnet wird. Eine ähnliche Wellenform ist auch in Fig. 3 gezeigt. Doch gilt die Wellenform (a) in den Fällen, in denen ein Entlade-Leerlauf intervall 220 ähnlich dem in Fig. 2 dargestellten relativ lang ist und einen Zeitraum angibt, in dem der Strom in der Drosselspule 103 auf Null gebracht wird, bis ein nachfolgen der Entladestrom zu fließen beginnt. Dementsprechend steigt der Entladestrom 221 von Null in einer steigenden Kurve an. Da der Strom mit einer von der Drosselspule vorgegebenen Ge schwindigkeit ansteigt und konstant ist, werden somit erheb liche Vorteile erzielt, z. B. geringerer Verbrauch des Elek trodenmaterials und dergleichen.

Je kürzer das Leerlaufintervall 220 ist, wie unter Wellenform (b) in Fig. 3 angegeben, desto abrupter steigt der Entlade strom an, z. B. wie bei 223, weil der Strom der Drosselspule 103 noch nicht auf Null gebracht ist. Wird das Leerlaufinter vall verkürzt, kann die Bearbeitung in einer Weise erfolgen, in der die Bearbeitungsgeschwindigkeit im Vordergrund steht. Dementsprechend ist es besser, daß der Strom rasch ansteigt. Außerdem steigt, je stärker das Leerlaufintervall verkürzt ist, wie mit Wellenform (c) angegeben, ein Effektivwert des Entladestroms noch weiter an, so daß eine Bearbeitung bei ho her Geschwindigkeit möglich wird. Auf diese Weise ermöglicht ein- und dieselbe Stromversorgung sowohl eine Hochgeschwin digkeitsbearbeitung als auch einen niedrigen Verbrauch des Elektrodenmaterials, wodurch sich ganz erhebliche Vorteile ergeben, beispielsweise niedrige Kosten, geringe Abmessungen, Energieeinsparung, und dergleichen.

Fig. 4A zeigt ein spezielles Beispiel für ein Stromsteuerteil 300, das in Fig. 1A dargestellt ist. Hierbei wird ein Ansteu erwert vom Ausgangsstrom-Steuerteil 130 an die Widerstände 301 und 302 gebracht, während die Spannung V3 am Widerstand 301 wegen einer Reihenschaltung einer Spannungsquelle 303 auf den Spannungswert V1 + V2 gebracht wird, wie in Fig. 1A dar gestellt. Den Vergleichern 131 und 132 wird ein Signal vom Stromfühler 105 zugeführt, und der Betrieb, der ähnlich wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Stromsteuerteil 300 ist, kann über ein Flipflop erfolgen, das durch die Inverter 306, 307 und 308 sowie die NAND-Gatter 304 und 304 gebildet wird. Dem entsprechend wird das Schaltelement 101 durch den Treiber kreis 106 so angesteuert, daß der durch die Drosselspule 103 fließende Strom entsprechend geregelt werden kann.

Fig. 4B zeigt ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Stromsteuerteils 300. Die Wellenform (a) bezeichnet ein Ausgangssignal vom Stromsteuerteil 300 und ein Signal bei 309, das in Fig. 4A dargestellt ist. Die Wel lenform (b) zeigt einen Strommeßwert, der vom Stromfühler 105 erfaßt wird. Ein Scheitelstrom entspricht V4, und ein Wellig keitsstrom entspricht V3. Die Wellenformen (c) und (d) ent sprechen Signalen vom Stromfühler 105 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung V4 des Ansteuerwerts aus dem Ausgangsstrom- Steuerteil 130 abgesenkt wird. Wird der Scheitelstrom V4 ver ringert, wird V3, das dem Welligkeitsstrom entspricht, eben falls verringert. Dementsprechend wird der Vorteil erzielt, daß eine funkenerosiver Bearbeitung bei niedriger Stromstärke und geringer Welligkeit von ein- und demselben Stromversor gungsaggregat für eine Funkenerodiermaschine aus möglich ist. Eine Veränderung der Welligkeit läßt sich leicht durch ent sprechende Auswahl der Widerstandswerte 301 und 302 sowie der Spannungsquelle 303 herbeiführen.

Als nächstes wird das in Fig. 5A und 5B dargestellte zweite Ausführungsbeispiel beschrieben. Fig. 5A zeigt ein Stromversorgungsaggregat für eine Funkenerodiermaschine, das eine Konstantstromversorgung 100 aufweist, die von einem Schaltelement 101, einer Diode 102 und einer Drosselspule 103 gebildet wird, sowie ein Ausgangsstrom-Unterbrecherteil 500, das durch Brückenschaltung der Schaltelemente 501, 502, 503 und 504 gebildet wird. Bei diesem Aggregat wird die Arbeits energie an einen Punkt zwischen einer Elektrode 120 und einem Werkstück 121 zugeführt, die in einem Dielektrikum angeordnet sind. Die Funktionsweise der Konstantstromversorgung 100 und eines Stromsteuerteils 300 sind genauso wie bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung.

Das Stromversorgungsaggregat gemäß Fig. 5B weist einen Zeit schalter 142 auf, der durch ein Signal von einem Entladesteu erteil 140 und einen Ansteuerwert von einem Entladezeitsteu erteil 141 gesteuert wird. Ein Ausgang von einem Flipflop 510 wird jedesmal invertiert, wenn ein Ausgangssignal von einem Flipflop 143 vorliegt, so daß abwechselnd Signale auf hohem und niedrigem Pegelwert den UND-Schaltungen 511 und 514, so wie 512 und 513 zugeführt werden. Dementsprechend schalten die Treiberkreise 506 und 509 sowie 507 und 508 abwechselnd die Schaltelemente 501 und 504 sowie 502 und 503 ein und aus. Damit wird an eine Stelle zwischen der Elektrode 120 und dem Werkstück 121 zur funkenerosiven Bearbeitung quasi eine Wechselspannung zugeführt, deren Polarität immer ge wechselt wird, sobald ein Signal vom Entladesteuerteil 140 kommt.

In Fig. 6 bezeichnet die Wellenform (a) ein Signal vom Entla desteuerteil. Ein Ausgang Q vom Flipflop 143 ist bei 201 mit der Wellenform (c) dargestellt und wird durch einen Impuls 200 auf einen aktiven Pegelwert gebracht. Damit werden die Schaltelemente 501 und 504 des Ausgangsstrom-Unterbrechungs teils 500 eingeschaltet, damit an einer Stelle zwischen der Elektrode 120 und dem Werkstück 121 eine Leerlaufspannung mit positiver Polarität angelegt wird, wie sie unter 202 mit Wel lenform (d) angegeben ist. Die Spannung ist die gleiche wie an der Stromquelle EO. Kommt es anschließend zu einer Entla dung zwischen der Elektrode 120 und dem Werkstück 121, so wird die Leerlaufspannung auf die Entladespannung gebracht, wie bei 205 mit Wellenform (d) angegeben. Die Spannung be trägt im allgemeinen 20-30 V.

Findet eine Entladung statt, so fließt der Strom von der Stromquelle EO über das Schaltelement 101, die Drosselspule 103 und das Schaltelement 501 zur Elektrode 120, zum Werk stück 121 und dem Schaltelement 504. Der Ausgangsstrom ist mit Wellenform (e) bei 206 dargestellt. Der Strom steigt mit einer Stromanstiegsgeschwindigkeit, die durch die Induktivi tät der Drosselspule 103 bestimmt wird. Das Bezugszeichen 207 zeigt mit der Wellenform (f) den Strom der Drosselspule 103 an. Der Ausgangsstrom wird auf einen Wert geregelt, der durch das Stromsteuerteil 130 vorgegeben ist. Wird bei 200 mit der Wellenform (a) ein Signal vom Entladesteuerteil 140 abgege ben, so wird die Zeitschaltung 142 aktiviert bzw. in Funktion geschaltet. Erreicht der Ansteuerwert vom Entladezeit-Steuer teil 141 einen vorgegebenen Entladezeitpunkt, wird das Flip flop 143 bei 215 mit dem Entladungs-Unterbrechungsimpuls (vgl. Wellenform (b)) rückgesetzt.

Dementsprechend schalten die UND-Kreise 511, 512, 513 und 514 alle Schaltelemente aus. Infolgedessen fließt der Ausgangs strom durch das Schaltelement 502, die Elektrode 120, das Werkstück 121, das Schaltelement 503, die Diode 104 und die Stromquelle EO. Zu diesem Zeitpunkt sinkt, da die Ausgangs spannung beispielsweise bei 217 mit der Wellenform (d) auf einen negativen Spannungswert gesetzt wird, der Ausgangsstrom. Da jedoch der Strom der Drosselspule 103 im Umlauf zwischen der Diode 104 und dem Schaltelement 101 fließt, sinkt der Strom nur langsam ab und wird beispielsweise auf einen Wert gebracht, wie er mit Wellenform (f) bei 218 ange geben ist.

Anschließend wird bei 520 mit der Wellenform (a) das Signal vom Entladesteuerteil 140 abgegeben, worauf bei 521 mit Wel lenform (c) das Flipflop 143 gesetzt und der Ausgang Q auf einen aktiven (hohen) Pegelwert geschaltet wird, um so den Ausgang des Flipflops 510 zu invertieren. Dementsprechend werden die Schaltelemente 502 und 503 des Ausgangsstrom-Un terbrecherteils 500 eingeschaltet, so daß die Leerlaufspan nung negativer Polarität, z. B. wie bei 522 mit der Wellenform (d), an der Elektrode 120 und am Werkstück 121 anliegt. Die Spannung ist dabei die gleiche wie bei der Stromquelle EO. Tritt daraufhin eine Entladung zwischen der Elektrode 120 und dem Werkstück 121 ein, so wird die Leerlaufspannung auf einen Entladungs-Spannungswert gebracht, z. B. 523 mit Wellenform (d). Der Entladestrom fließt in der Weise, daß er einen bei 524 mit Wellenform (e) angegebenen negativen Verlauf annimmt. In diesem Zusam menhang erfüllt ein Takteingang (CK) am Flipflop 510 eine ähnliche Funktion, wenn er mit dem Ausgangssignal vom Entla desteuerteil 140 verbunden ist.

Gemäß diesem zweiten Beispiel werden durch die vorstehend er läuterten Anordnungen folgende Vorteile erzielt. Zum einen wird eine funkenerosive Bearbeitung mit Wech selstrom möglich. Zum anderen verbessert sich die Bearbei tungsgüte, da winzige Risse in der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks 121 verhindert werden. Es ist auch möglich, die Entstehung einer elektrochemischen Korrosion an der Elek trode 120, am Werkstück 121 und dergleichen zu verhindern.

Fig. 7 zeigt nun ein drittes Ausführungsbeispiel. Dabei ist ein Integrator 601 zur Erzeugung eines Signals 605 aufgrund der Entladespannungen 603 und 604 zwischen dem Werkstück 121 und der Elektrode 120 vorgesehen, welche an ein Stromversor gungsaggregat für eine Funkenerodiermaschine angeschlossen ist, das eine Konstantstromversorgung und ein (nicht dar gestelltes) Ausgangsstrom-Unterbrechungsteil aufweist. Eine Spannung 606, deren Polarität entgegengesetzt zur Polarität des Signals 605 ist, wird von einem Invertierverstärker 602 geliefert. Da die Ausgangsspannung eines Flipflops 510 jedes mal invertiert wird, wenn es zu einer Entladung kommt, wer den die Schalter 607 und 608 durch das Ausgangssignal ein- und ausgeschaltet. Der Schalter 607 wird eingeschaltet, wenn ein Ausgangssignal Q vom Flipflop 510 auf einem aktiven (ho hen) Pegelwert liegt. Ist ein Mittelwert 605 der Entladespan nung positiv, wird der invertierte Mittelwert 606 von einem Addierer 609 zu einem Einstellwert für die Entladezeit ad diert. In diesem Fall wird die Entladezeit weniger verkürzt als der Einstellwert, da der invertierte Mittelwert 606 auf eine negative Polarität gebracht wird. Dementsprechend wird, da die positive Entladezeit verkürzt wird, ein ganzzahliger Mittelwert der Entladespannung in negativer Richtung verrin gert.

In gleicher Weise wird bei negativem Ausgangssignal der Schalter 608 eingeschaltet. In den Fällen, in denen der Mit telwert 605 der Entladespannung positiv ist, wird der Mittel wert 605 vom Addierer 609 zum Einstellwert für die Entlade zeit addiert. In diesem Fall wird die Entladezeit stärker verlängert als der Einstellwert, da der Mittelwert 605 auf einen positiven Wert gebracht wird. Dementsprechend wird, da die negative Entladezeit verlängert wird, ein ganzzahliger Mittelwert der Entladespannung in negativer Richtung verrin gert. In gleicher Weise wird in dem Fall, daß der Mittelwert 605 der Entladespannung negativ ist, ein ganzzahliger Mit telwert der Entladespannung in positiver Richtung erhöht. So mit wird der Mittelwert der Entladespannung immer auf Null geregelt.

Nun wird das in Fig. 8 dargestellte vierte Ausführungsbei spiel erläutert. Gemäß Fig. 8 erhält bzw. bildet man ein Pro dukt aus einem Ausgang von einem Flipflop 133 und einem Aus gangssignal von einem Flipflop 143 mittels einer UND-Schal tung 310 und gibt dieses zur Ansteuerung eines Schaltelements an einen Treiberkreis 106 aus.

Fig. 9 zeigt eine Reihe verbundener Wellenformen (a) bis (k), die sich auf die Funktionsweise bei dem Strom in Fig. 8 be ziehen. Die Wellenform (k) gemäß Fig. 9 ist eine Darstellung einer Ausgangswellenform 323 von der UND-Schaltung 310.

Dabei wird bei 324 mit der Wellenform (c) das Ausgangssignal des Flipflops 143 auf einen passiven (niedrigen) Wert ge setzt, während das Schaltelement 101 ausgeschaltet wird.

Durch eine Diode 102, die Drosselspule 103, eine Diode 104 und eine Stromquelle EO fließt infolge der elektromotorischen Kraft der Drosselspule 103 ein Strom. Der Strom in der Dros selspule sinkt im Vergleich zur Konstellation beim ersten Ausführungsbeispiel rasch ab, wie bei 320 mit Wellenform (f) gezeigt. Der durch die Diode 104 fließende Strom ist bei 321 mit Wellenform (j) gezeigt. Dementsprechend kann über einen Zeitraum 322, dargestellt mit Wellenform (e), eine Entla dungs-Leerlaufzeit 220, dargestellt mit Wellenform (e) ver kürzt werden, bei der der Strom bei 320 mit der Wellenform (f) auf Null gebracht wird. Auch wenn es bei 325 mit Wellen form (e) zu einer Entladung kommt, beginnt der Entladestrom bei Null. Damit wird der Verbrauch des Elektrodenmaterials gering und eine Bearbeitung mit hoher Ge schwindigkeit möglich, während andererseits Energieein sparungen gegeben sind, da die Energie der Drosselspule 103 an die Stromquelle EO zurückgeführt wird.

Nun wird das in Fig. 10 dargestellte fünfte Ausführungsbei spiel erläutert. Dieses weist eine Vielzahl von Stromversor gungsaggregaten 401, 402, ... 40N für eine Funkenerodierma schine auf, von denen jedes eine Konstantstromversorgung und ein Ausgangsstrom-Unterbrecherteil aufweist. Die Ausgänge und eine Elektrode 120 sowie ein Werkstück 1221 sind über Leiter 411, 412, ... 41N miteinander verbunden, die alle gleich lang sind und sich nebeneinander oder zumindest nah beieinander befinden und die Arbeitsenergie zuführen. Auf diese Weise ist es möglich, die große Elektrode 120 bzw. das Werkstück 121 mit größerer Stromstärke zu versorgen, um das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit bearbeiten zu können. Da außerdem glei che oder identische Stromversorgungsaggregate für die Funken erodiermaschine 401, 402, ... 402N eingesetzt werden können, ergibt sich der Vorteil einer einfachen Herstellung. Als nah beieinanderliegende Leiter sind Leiter vorgesehen, bei denen die Leitungsdrähte verdrillt sind, bei denen Leiter in einer Ebene oder Flachleiter übereinander liegen, Koax-Kabel und dergleichen eingesetzt werden. Diese bieten jeweils ähnliche Vorteile.

Fig. 11 zeigt nun ein sechstes Ausführungsbeispiel, welches eine Vielzahl von Stromversorgungsaggregaten für eine Funken erodiermaschine 401, 402, ... 40N aufweist, von denen jedes eine Konstantstromversorgung und ein Ausgangsstrom-Unterbre chungsteil aufweist. Die vielen Stromversorgungsaggregate für die Funkenerodiermaschine 401, 402, ... 40N sind jeweils mit einer Vielzahl von Elektroden 102A, 120B, ... 120N bzw. mit einem Werkstück 121 verbunden, wobei relativ kleine Elektro den eingesetzt werden können, die leicht und bei geringen Kosten zu fertigen sind. Des weiteren wird eine Oberfläche mit umso besserer Güte bearbeitet, je kleiner die Elektroden sind.

Im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungs beispielen kommen beispielsweise Elemente in MOSFET-Technik als Schaltelemente zum Einsatz. Die gleichen oder vergleich bare Vorteile werden jedoch erzielt, wenn auch andere Schalt elemente verwendet werden, beispielsweise GIBTs, Transisto ren, SITs, GTOs und dergleichen.

Im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungs beispielen wurde das Steuersignal in einer Analogschaltung gezeigt. Es werden jedoch ähnliche oder gleiche Vorteile er zielt, wenn das Steuersignal berechnet wird, beispielsweise unter Einsatz einer digitalen Schaltung, eines Mikrorechners, eines digitalen Signalprozessors (DSP) oder dergleichen.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Stromversorgung einer Funkenero diermaschine, umfassend

1. eine Konstantstromquelle (100) mit einem ersten, von einer ersten Treibereinrichtung (106) betätigten Schaltelement (101), wobei der Ausgang der Konstantstromquelle auf ein Unterbrecherteil (110) mit einem zweiten, von einer zweiten Treibereinrichtung (115) zum Steuern des Beginns und des Endes der Entladung betätigtes Schaltelement (111) führt, wo bei das Unterbrecherteil (110) der Einstellung der Impulsfolge des Stromes dient;
2. einen Stromfühler (105) mit einer Vergleichseinrichtung zum Regeln des Ausgangsstromes der Konstantstromquelle (100) mit tels der ersten Treibereinrichtung (106) und des ersten Schaltelementes (101)

gekennzeichnet durch eine parallel zum Bearbeitungszweig (114, 120, 121) angeordnete Spannungsquelle (112, 113) zum Bereitstellen einer zur Bearbeitungsspannung entgegengesetzt polarisierten Hilfsspannung (217).

2. Schaltungsanordnung zur Stromversorgung einer Funkenerodier maschine, umfassend

1. eine Konstantstromquelle (100) mit einem ersten, von einer ersten Treibereinrichtung (106) betätigten Schaltelement (101), wobei der Ausgang der Konstantstromquelle auf ein Unterbrecherteil (500) führt, welches aus einer Brückenschaltung aus Schaltelementen (501-504) und zugeord neten Treibereinrichtungen (505-509) besteht, wobei das Unterbrecherteil (500) der Einstellung der Impulsfolge des Stromes dient;
2. einen Stromfühler (105) mit einer Vergleichseinrichtung zum Regeln des Ausgangstromes der Konstantstromquelle (100) mit tels der ersten Treibereinrichtung (106) und des ersten Schaltelementes (106),

gekennzeichnet durch eine Flipflopeinrichtung (510), welche die Treibereinrich tungen (506-509) derart ansteuert, daß sich die Polarität der Spannung im Bearbeitungszweig kurzzeitig umkehrt, wenn der Bearbeitungsstrom unterbrochen wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

1. eine Ausgangsstromwert-Vorgabeeinrichtung (130), deren Ausgang auf einen ersten Eingang eines ersten Vergleichers (131) der Vergleichseinrichtung und über einen Widerstand (301) auf einen zweiten Eingang eines zweiten Vergleichers (132) der Vergleichseinrichtung führt, wobei der erste Widerstand (301) mit einem zweiten Widerstand (302) und einer Bezugsspannungsquelle (303) in Reihe liegt, wodurch obere und untere Grenzwerte (209, 210) vorgebbar sind, sowie eine Verbindung des zweiten Einganges des ersten Vergleichers (131) mit dem ersten Eingang des zweiten Vergleichers (132) und dem Stromfühler (105);
2. ein erstes Flipflop (133), das mit seinem Setz- bzw. Rücksetzeingang jeweils am Ausgang eines der Vergleicher (131, 132) angeschlossen ist und dessen Ausgang auf die erste Treibereinrichtung (106) führt;
3. ein zweites Flipflop (143), an dessen Setz- bzw. Rücksetzeingang vorgebbare Signale zum Steuern des Beginns und des Endes der Entladung anliegen und dessen Ausgang auf den Eingang der zweiten Treibereinrichtung(en) (115; 506-509) führt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkürzung der Leerlaufintervalle zwischen den Entla dungen die Ausgänge des ersten und des zweiten Flipflops (133, 143) jeweils auf einen Eingang eines UND-Gatters (310) führen, dessen Ausgang am Eingang der ersten Treibereinrich tung (106) angeschlossen ist.

5. Schaltunganordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Stromversorgungsaggregaten (401 ... 40N) für die Funkenerodiermaschine (402 ... 40N) mit einer Vielzahl von Leitern (411 ... 41N), über welche Arbeitsenergie zuge führt wird, wobei die Leiter (411 ... 41N) jeweils die glei che Länge aufweisen und nahe beieinander liegen, und wobei die Stromversorgungsaggregate (401 ... 40N) an einer Stelle nahe dem Arbeitspunkt zwischen der Elektrode (120A ... 120N) und dem Werkstück (121) miteinander verbunden sind.

6. Schaltunganordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Multiplizieren eines Ausgangssignals vom zweiten Flipflop (143) mit einem Ausgangssignal vom ersten Flipflop (133), wobei das Produkt der Multiplikation zum Ansteuern des ersten Schaltelements (101) wirksam ist.

7. Schaltunganordnung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch

1. eine Zähleinrichtung, die durch einen Entladebefehl und einen Entladezeitbefehl gesteuert wird; sowie
2. eine Integriereinrichtung (601) zum Integrieren der Spannung zwischen der Elektrode (120) und dem Werkstück (121);

wobei ein Ausgangssignal der Integriereinrichtung und ein Wert der umgekehrten Polarität des Ausgangssignals so ge schaltet werden, daß ein Wert der Integriereinrichtung auf Null bringbar und zu einem Wert des Entladezeitbefehls ad dierbar ist.

8. Schaltunganordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Multiplizieren eines Ausgangssignals vom zweiten Flipflop mit einem Ausgangssignal vom ersten Flipflop zur Steuerung des ersten Schaltelementes.