DE69028857T2

DE69028857T2 - Speiseschaltung für elektroerosionsbearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE69028857T2
Application number: DE69028857T
Authority: DE
Inventors: Yuji Kaneko
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 1989-12-06
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: HK23997A; US5475297A; EP0631836A1; JPH03178726A; DE69028857D1; WO1991008078A1; JP2890319B2; EP0631836A4; SG65155A1; EP0631836B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Stromversorgungsschaltung für eine elektrische Entlademaschine. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Stromversorgungsschaltung für eine EDM- Maschine (EDM Electric Discharge Machine), die den Bearbeitungs- Abschaltstrom vermindert, ohne die Impulsforrn des Bearbeitungsstromes herabzumindern.

Hintergrund der Erfindung

Eine elektrische Entladenssschine ("EDM") wie beispielsweise diejenige, die in der JP-A 5840225 beschrieben ist, besitzt einen Transistorschalter, der zwischen dem Spalt und der Stromquelle angeordnet ist. Der Transistorschalter wird periodisch für kurze vorbestimmte Perioden ein- und ausgeschaltet, wodurch ein Bearbeitungszyklus definiert wird. Bei der Einschaltzeit eines Bearbeitungszyklus kann der Transistor intermittierend ein- und ausgeschaltet werden. Das intermittierende Ein- und Ausschalten des Transistors hält einen im wesentlichen kontinuierlichen Bearbeitimgsstrom aufrecht.
Wenn die Bedingungen dergestalt sind, daß der Bearbeitungsstrom während der vorbestimmten Einschaltzeit abgesenkt werden soll, so wird der Strom abgeschaltet. Die tatsächliche Einschaltzeit während eines Bearbeitungszyklus ist daher geringer als der vorbestimmte Wert der Einschaltzeit. Dieses vorzeitige Abschalten des Bearbeitungsstroms führt zu einer verminderten Bearbeitungsgeschwindigkeit und zu einer schnelleren Abnutzung der Elektroden.
Die JP-B 62-5733 offenbart einen Schaltkreis, bei dem die Abschaltung des Bearbeitungsstromes eliminiert werden kann durch den Einsatz einer Spule in Reihe zu dem Spalt. Obgleich diese Spule die Abschaltung des Bearbeitungsstromes verrnindert, erhöht sie ebentalis die Zeitkonstante des Schaltkreises. Die erhöhte Zeitkonstante veranlaßt ein Anwachsen der Anstiegszeit des Bearbeitungsstromes. Dies ruft seinerseits eine drastische Verminderung in der Bearbeitungsgeschwindigkeit hervor, was genau das Gegenteil des gewünschten Effektes darstellt.
Ein weiteres japanisches Patent JP-B 52-19359 beschreibt eine Stromversorgung für eine elektrische Entlademaschine, die eine in Reihe mit der Werkzeugelektrode des Spaltes geschaltete Spule aufweist. Parallel zu dieser Spule ist ein schaltbarer Bypass mit geringer Induktivität angeordnet. Der Bypass wird verwendet, um die Impuislänge der Bearbeitungs-Stromimpulse zu verkürzen, indem Anstiegszeiten und Abfallzeiten der durch die Spule fließenden Ströme abgeschnitten werden.

Zusammentassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromversorgungsschaltung für eine EDM-Maschine vorzugeben, die den Bearbeitungs-Abschaltstrom vermindert, ohne die Anstiegszeit des Bearbeitungsstromes zu erhöhen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine EDM- Stromversorgungsschaltung anzugeben, die den Beerbeitungs-Abschaltstrom auf ein Minimum bringt, ohne ein unerwünschtes Anwachsen der Bearbeitungsstrom- Anstiegszeit aufgrund einer Spule hervorzurufen.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die vorliegende Erfindung verwirklicht, welche sich allgemein auf eine Stromversorgungsschaltung für eine elektrische Entladungsmaschine bezieht, die periodisch ein Schaltelement einschaltet, das zwischen dem Spalt und der Stromquelle angeordnet ist. Eine Spule, die in Reihe mit dem Spalt und der Stromquelle geschaltet ist, wird aus der Stromversorgungsschaltung während der Anstiegszeit des Bearbeitungsstromes herausgetrennt. Nachdem die Anstiegs- Zeitperiode des Bearbeitungsstromes vorüber ist, wird die Spule in den Schaltkreis eingeschaltet, um den Berbeitungs-Abschaltstrom zu vermindern.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neue Merkrnale der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung vorgegeben und liegen teilweise dem Fachmann bei der Prüfung der folgenden Beschreibung auf der Hand oder können durch Ausübung der Erfindung erlernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels der Vorrichtungen und Kombinationen realisiert und erreicht werden, die insbesondere in den angefügten Ansprüchen herausgestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden und in diese eingeschlossen sind, veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und sie dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagrannn zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung; und
Fig. 2 ein Signal-Impulsformat an wesentlichen Punkten in Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles

Bezug sei nunmehr genommen in Einzelheiten auf das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, von dem ein Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Transistor TR1, der als ein erstes Schaltelement dient, zwischen der Stromquelle B und dem Spalt G angeordnet. Ein Widerstand R1, der zwischen dem Transistor TR1 und dem Spalt G angeordnet ist, wird verwendet, um den Stromfluß durch den Spalt G zu messen. Eine Spule L ist ebenfalls in Reihe zu dem Spalt G angeordnet. Ein Transistor TR2, der als ein zweites Schaltelement dient, ist parallel zu der Spule L angeordnet. Ein Transistor TR3, eine Diode D und ein Widerstand R3 sind parallel zu der Kombination angeordnet, die aus dem Strom-Meßwiderstand R1, dem Spalt G und der Parallelkombination der Spule L und dem Transistor TR2 besteht. Der Transistor TR3 dient als drittes Schaltelement. Der Transistor TR2 ist nur ein Beispiel einer Einrichtung zum Heraustrennen der Spule L während der Anstiegszeit des Bearbeitungsstromes und für die Anordnung der Spule L in dem Schaltkreis nach der Anstiegszeit.
Die Steuereleloroden der Transistoren TR1, TR2 und TR3 sind entsprechend an Gattersignale 1, 2 und 3 angeschlossen.
Fig. 2 veranschaulicht das Zeitdiagramm für verschiedene Signal-Impulsformen, die an den wesentlichen Punkten in Fig. 1 auftreten. Die Arbeitsweise des zuvor erwähtnen Ausführungsbeispieles sei nunmehr unter Bezugnalane auf Fig. 2 beschrieben.
Wenn das erste Gattersignal den hohen Pegel einnimmt oder eingeschaltet wird im Zeitpunkt t&sub0;, so nnnmt die Basisspannung des Transistors TR1 den hohen Pegel ein, wodurch der Transistor TR1 eingeschaltet wird. Da zu diesem Zeitpunkt der Spaltwiderstand zwischen den Polen hoch ist, entspricht die Spaltspannung VG ungefähr der Spannung der Spannungsquelle B. Im Zeitpunkt t&sub0; nimmt ebenfalls das dritte Gattersignal den hohen Pegel ein, d.h. den eingeschalteten Zustand, wodurch der Transistor TR3 eingeschaltet wird, welcher entgegengesetzt zu dem Transistor TR1 in der Richtung des Stromtlusses geschaltet ist. Zum Zeitpunkt t&sub1;, der eine bestimmte Zeit nach dem Zeitpunkt t&sub0; liegt, beginnt der Spalt G durchzuzünden bzw. zu ionisieren und der Entladestrom beginnt seine Anstiegszeit, wenn der Strom in dem Spalt G zu fließen beginnt. Die Anstiegszeit des Entladestromes ist im Zeitpunkt t&sub2; beendet.
Wie in Fig. 2 veranschaulicht, wird der Transistor TR2 durch das zweite Gattersignal in einer vorbestimmten Zeit td nach dem Beginn der Anstiegszeit eingeschaltet. Während dieser Periode ist der Transistor TR2 eingeschaltet und die Spule L ist dadurch aus dem Stromkreis herausgetrennt. Die Spule L wird erneut in den Schaltkreis zu einem Zeitpunkt t&sub3; gebracht, zu welcher Zeit der Transistor TR1 abgeschaltet ist und der Entladestrom mit seinem Abfall beginnt.
Wie zuvor ausgesprochen, wird der Transistor TR3 ungefähr zur gleichen Zeit wie der Transistor TR1 eingeschaltet. Der Transistor TR3 wird jedoch um eine vorbestimmte Zeit td, nachdem der Transistor TR1 abgeschaltet ist, abgeschaltet. Wenn der Transistor TR1 abgeschaltet ist und der Transistor TR3 eingeschaltet ist, ruft die durch die Spule L erzeugte elektromotorische Kraft ("emf") einen Stromfluß durch den Transistor TR3 und den Spalt G hervor. Auf diese Weise erzeugt der Strom in wirksamer Weise einen Entlade-Bearbeitungsstrom.
Kehrt man zu Fig. 1 zurück, so ist der Wert der Spannung VG maßgebend für den Stromfluß durch den Strom-Meßwiderstand R1 und ebenfalls durch den Spalt G. Der Vergleicher C vergleicht die Spaltspannung VG mit einer Referenzspannung (schematisch durch eine Batterie angezeigt), um den Spaltstrom mit einem vorbestimmten Stromwert zu vergleichen. Der Vergleicher C gibt ein Signal mit hohem Pegel aus, wenn die Spaltspannung VG höher als die Referenzspannung ist, was dem Spaltstrom unterhalb dem vorbestimmten Strom entspricht. Der Ausgang des Vergleichers C und das erste Gattersignal werden einem UND-Gatter 10 eingegeben. Der Ausgang des UND-Gatters 10 steuert die Basis des Transistors TR1 für die Ein- und Ausschaltung des Transistors an. Wenn somit das UND-Gatter 10 ein erstes Gattersignal mit hohem Pegel empfängt, die Spaltspannung VG aber geringer als die Referenzspannung ist, so gibt das UND-Gatter 10 ein Gattersignal zum Abschalten des Transistors TR1 aus. Nur wenn das erste Gattersignal den hohen Pegel aufweist und die Spaltspannung VG die Referenzspannung übersteigt entsprechend der Tatsache, daß der Spaltstrom unterhalb dem vorbestimmten Stromwert liegt, gibt das Gatter am Ausgang ein Signal mit hohem Pegel an die Basis des Transistors TR1 aus. Während der Anstiegszeit td des Entladestromes (td = t&sub2;-t&sub1;) wird der Transistor TR2 eingeschaltet und die Spule L aus dem Schaltkreis herausgetrennt. Während der Zeit td trägt daher das Spulenelement L nichts zu der Zeitkonstante des Schaltkreises bei. Demzufolge beeinflußt es nicht die Anstiegszeit des Entladestromes.
Am Ende der Anstiegszeit des Entladestromes, d.h. bei t = t&sub2; wird das zweite Gattersignal abgeschaltet, wodurch der Transistor TR2 abgeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spule L in Reihe zu dem Spalt G und der Spannungsversorgung B geschaltet. Mit der Spule L in dem Schaltkreis hat der Entladestrom (Bearbeitungsstrom) das Bestreben sich zu glätten, wodurch Stromspitzen verrnieden werden, die die Abschaltung des Bearbeitungsstromes verursachen.
Wenn das erste Gattersignal in den Abschaltzustand zum Zeitpunkt t&sub3; übergeht, so wird das zweite Gattersignal eingeschaltet, so daß der Transistor TR2 eingeschaltet ist. Durch Einschaltung des Transistors TR2 wird die Spule L effektiv aus dem Schaltkreis entfernt, wodurch dem Entladestrom ein rascher Abfall gestattet wird. Das dritte Gattersignal wird in den Ausschaltzustand nach einer Zeitverzögerung td geschaltet, die auf die Umschaltung des ersten Gattersignales in den Ausschaltzustand folgt. Der Transistor TR3 wird während dieser Zeitverzögerungsperiode td im eingeschalteten Zustand gehalten, um eine Beschädigung des Transistors TR1 durch die umgekehrte emf zu verhindern.
Wie es sich nunmehr für den Fachmann versteht, wird während der Einschaltzeit der Maschine, d.h. zwischen den Zeiten t&sub2; und t&sub3; der Transistor TRI wiederholt mit hoher Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet durch das Signal von dem UND-Gatter 10, um einen nahezu konstanten Fluß des Entladestromes durch den Spalt G aufrechtzuerhalten. Ebentalls während dieser Zeit wird eine emf über dem Spulenelement L immer dann gebildet, wenn der Transistor TR1 abgeschaltet wird. Bei abgeschaltetem Transistor TR1 fließt der Entladestrom durch den Widerstand R3, die Diode D, den Transistor TR3, den Strom-Meßwiderstand R1 und den Spalt G. Auch wenn der Transistor TR1 abgeschaltet ist, fließt somit der Entladestrom noch durch den Spalt G. Die über der Spule L gebildete emf ist ein weiterer Grund dafür, daß der Entladestrom nicht abgeschaltet wird.
Verschiedene Modifikationen des Ausführungsbeispieles von Fig. 1 können vorgenommen werden. Beispielsweise können andere Arten von Strom- Meßeinrichtungen anstelle des Strom-Meßwiderstandes R1 für die Messung des Spaltstromes verwendet werden. Ebentalls können andere Arten von Schaltelementen anstelle der Transistoren TR1, TR2 und TR3 verwendet werden. Ferner kann der Transistor TR3 aus dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 entfernt werden.
Durch die Stromversorgungsschaltung der vorliegenden Erfindung wird der Bearbeitungsstrom an einer Abschaltung gehindert, ohne daß die Anstiegszeit des Stromes anwächst, wobei aber die Bearbeitungsgeschwindigkeit aufrechterhalten wird.

Claims

1. Stromversorgungsschaltung für eine Funkenerosionsmaschine, wobei die Funkenerosionsmaschine eine Stromquelle (B) und einen Bearbeitungsspalt (G) zwischen einer Elektrode und einem zu bearbeitenden Werkstück aufweist,

wobei die Stromversorgungsschaltung

- ein erstes Schaltelement (TR1) aufweist, welches zwischen der Stromquelle (B) und dem Bearbeitungsspalt liegt und durchgesteuert und gesperrt werden kann,

- ein induktives Element (L), welches mit dem ersten Schaltelement (TR1) und dem Bearbeitungsspalt in Reihe geschaltet ist, sowie

- einen Bypass (TR2) für das induktive Element (L), der ein- und ausschaltbar ist,

gekennzeichnet durch

- Mittel zum intermittierenden Ein- und Ausschalten des ersten Schaltelements (TR1), und

- Mittel, um von der elektromotorischen Kraft des induktiven Elements (L) erzeugte Entladungsströme durch den Bearbeitungsspalt (G) fliessen zu lassen.

2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel zum intermittierenden Schalten Mittel (R1) zur Messung der Stärke eines durch den Bearbeitungsspalt (G) fliessenden Stroms, einen Komparator (C) für die gemessene Stromstärke und ein darauffolgendes UND-Tor (10) aufweisen.

3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Messmittel ein Widerstand (R1) ist, der mit dem Bearbeitungsspalt (G) in Reihe geschaltet ist.

4. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung von Entladungsströmen ein zweites Schaltelement (TR2) aufweist, welches durchgesteuert und gesperrt werden kann und zwischen dem induktiven Element (L) und dem Widerstand (R1) liegt.

5. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Diode (D), welche mit dem zweiten Schaltelement (TR3) in Reihe geschaltet ist.

6. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Schaltelement Transistoren (TR1, TR3) sind, welche in Gegenrichtung miteinander verbunden sind.

7. Verfahren zum Betrieb einer Stromversorgungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (TR1) und das zweite Schaltelement (TR3) zu einem Startzeitpunkt (t0) gleichzeitig eingeschaltet werden, dass der Bypass (TR2) nach der Anstiegszeit (t2) des durch den Bearbeitungsspalt (G) fliessenden Entladungsstroms ausgeschaltet wird, dass das erste Schaltelement (TR1) zu einem Stop-Zeitpunkt (t3) ausgeschaltet und der Bypass gleichzeitig eingeschaltet wird, dass das zweite Schaltelement (TR3) nach der Abfallzeit (t4) des Entladungsstroms ausgeschaltet wird, und dass das Mittel zur intermittierenden Schaltung des ersten Schaltmitteis (TR1) dieses Element (TR1) durchschaltet, sobald der der Spaltstrom kleiner ist als ein bestimmter zweiter Strom, und dieses Element (TR1) andernfalls sperrt.