DE69110569T2

DE69110569T2 - Selbstanpassende Steuerungseinheit zum Funkenerosionsbearbeiten.

Info

Publication number: DE69110569T2
Application number: DE69110569T
Authority: DE
Inventors: Shiro Sasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2011-07-26
Also published as: DE69110569D1; EP0469471A3; US5216218A; EP0469471B1; EP0469471A2; JPH0487722A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine adaptive Steuereinheit für eine elektrische Entladungs-Bearbeitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, welche aus der JP-A-2 131 838 (Anmeldung Nr. 189 844/1988) bekannt ist.
Figur 10 zeigt die adaptive Steuereinheit für eine elektrische Entladungs-Bearbeitungsvorrichtung, die in der JP-B-62-10769 offenbart ist. Diese adaptive Steuereinheit beinhaltet eine Bearbeitungselektrode 1, ein Werkstück 2, einen Bearbeitungstank 3 mit dielektrischem Material 4, eine Spindel 5 zum Bewegen der Bearbeitungselektrode 1 in einer vertikalen Richtung, z.B. einer Z-Achsenrichtung, einen Antriebsmotor 6 zum Antreiben der Spindel 5 und einen Geschwindigkeits-/Positionsdetektor 7 zum Erfassen der Geschwindigkeit und Position der Spindel 5. Die adaptive Steuereinheit beinhaltet weiterhin eine Elektrodenpositions- Steuerschaltung 21 zum Schaffen eines Antriebsbefehls für den Antriebsmotor 6, welcher die Position der Bearbeitungselektrode 1 steuert, eine Bearbeitungs- Leistungsversorgungsschaltung 22 zum Zuführen einer Eearbeitungsspannung über die Eearbeitungselektrode 1 und das Werkstück 2, einen Erfassungswert-Prozessor 23, der angeschlossen ist, ein Erfassungssignal zu empfangen von dem Positionsdetektor 7, und angeschlossen ist, die Bearbeitungsspaltspannung zu empfangen, vorgesehen durch die Versorgungschaltung 22, zum Versorgen des Elektrodenpositions-Steuerbereichs 21 und der Bearbeitungs- Leistungsversorgungsschaltung 22 mit Rückkoppelungsbefehlen und zum Versorgen einer adaptiven Steuerschaltung 31 mit einem Befehlssignal zum Erhöhen eines Bodenpunkts in der Elektrode 1, d.h. des Punktes, an dem die Abwärtsbewegung der Bearbeitungselektrode 1 zum Werkstück 2 sich ändert, und die Elektrode nach oben weg vom Werkstück getrieben wird, und zum Versorgen der Bearbeitungs-Leistungs- Versorgungsschaltung 22 mit einem Bearbeitungsbefehl.
Der adaptive Steuerbereich 31 versieht die Elektrodenpositions-Steuerschaltung 21 und die Bearbeitungsleistungs-Versorgungsschaltung 22 mit Bearbeitungsbefehlen zum Durchführen einer adaptiven Steuerung in Übereinstimmung mit einem Ausgabesignal, das empfangen wird von der Erfassungswert-Prozessorschaltung 23.
Der Betrieb der in Figur 10 gezeigten Steuereinheit wird jetzt beschrieben werden.
Wenn eine Impulsschaltung angelegt wird durch die Bearbeitungs-Leistungsversorgungsschaltung 22 zwischen der Verarbeitungselektrode 1 und dem Werkstück 2, tritt eine elektrische Entladung dazwischen im dielektrischen Material 4 auf. Als Resultat dieser elektrischen Entladung und des Zuführungsbetriebs der Elektrode 1 wird das Werkstück 2 bearbeitet. Um einen geeigneten Spalt für die elektrische Entladung zwischen der Bearbeitungselektrode 1 und dem Werkstück 2 aufrecht zu erhalten, vergleicht der Elektrodenpositions-Steuerbereich 21 eine mittlere Bearbeitungsspannung, vorgesehen durch die Erfassungswert- Prozessorschaltung 21, mit einer Referenzspannung und steuert den Antriebsmotor 6 in Übereinstimmung mit den Resultaten dieses Vergleichs, um die Position oder Führungsrate der Bearbeitungselektrode 1 zu steuern.
Beim elektrischen Entladungsbearbeiten ist der Spalt zwischen der Bearbeitungselektrode 1 und dem Werkstück 2 von der Größenordnung zwischen 10 um oder einigen 10 um. Wenn der Bereich, der zu bearbeiten ist, relativ groß ist, ist es für Schnitte, die von dem großen Bearbeitungsbereich erzeugt werden, schwierig, durch den Bearbeitungsspalt herausgeworfen zu werden, d.h. zwischen der Elektrode 1 und dein Werkstück 2. Falls Schnittreste zurückbleiben in dem Bearbeitungsspalt, dann wird die elektrische Entladung sich auf diesen Bereich konzentrieren, um dadurch in einer fehlerhaften elektrischen Entladungsbedingung zu resultieren. Diese fehlerhafte Entladungsbedingung tritt auf, wenn der Betrag von Schnittresten von dem Werkstück die Auswurffähigkeit der Schnittreste überschritten hat. Die fehlerhafte Entladungsbedingung kann verhindert werden durch Erfassen oder Schätzen, wann die fehlerhafte Bedingung aufttreten wird, und dann Reduzieren des Betrages von Schnittresten oder Verbessern der Auswurffähigkeit. Das Auftreten der fehlerhaften Entladungsbedingung wird jetzt weiterbeschrieben werden im Zusammenhang mit Figuren 11(a) und 11(b), von denen jede die Bewegung der Bearbeitungselektrode 1 abbildet.
Figur 11 (a) repräsentiert eine normale Bearbeitungsoperation, während Figur 11(b) eine fehlerhafte Bearbeitungsoperation repräsentiert. Während der Bearbeitung vibriert die Bearbeitungselektrode 1 auf und ab um einen Betrag zwischen 10 um und einigen 10 um. Wenn das normale Bearbeiten voranschreitet, erniedrigt sich der Bodenpunkt 101 (Figur 11(a)), d.h. der Punkt, an dem die fallende Bearbeitungselektrode 1 anzusteigen beginnt, schrittweise. Falls jedoch eine fehlerhafte Bedingung auftritt in dem Bearbeitungsspalt, startet der Bodenpunkt 101, sich nach oben zu bewegen, wie in Figur 11(b) gezeigt. Um die fehlerhafte Bedingung zu verhindern, ist es notwendig, die Breite des Stromimpulses zu verkürzen, der durch die Bearbeitungsleistungs-Versrogungsschaltung 23 zugeführt wird, oder eine Entladungsstoppbreite zu verlängern, um dem Anstieg des Bodenpunktes 101 entgegenzuwirken und den Betrag von Schnittresten, die produziert werden, zu minimalisieren. Alternativermaßen ist es notwendig, die periodische Erhebungshöhe der Bearbeitungselektrode 1 zu erhöhen, d.h. die Höhe, um die die Elektrode periodisch separiert wird von dem Werkstück während der elektrischen Entladungsbearbeitung, um die Auswurffähigkeit der bearbeiteten Schnittresten zu verbessern. Erhöhen der Erhebungsfrequenz ist ebenfalls effektiv.
In Figur 10 erfaßt die Erfassungswert-Prozessorschaltung 23 den Bodenpunkt 101 in Übereinstimmung mit der Bewegung der Bearbeitungselektrode, wie erhalten von den Positionsdetektor 7, und schafft ein Signal für die adaptive Steuerungsschaltung 31, welches den Anstieg oder Fall des Bodenpunktes 101 andeutet. Wenn ein erfaßter Anstiegsbodenpunktes 101 einen vorbestimmten Schwellwert überschritten hat, bestimmt der adaptive Steuerbereich 31, daß ein Fehler aufgetreten ist in dem Bearbeitungsspalt und ansprechend auf diese Fehlerbestimmung steuert er die Leistungsversorgungsschaltung 22 und die Elektrodenposition- Steuerschaltung 21 zum Verkürzen der Stromimpulsbreite und zum Verlängern der elektrischen Entladungsstoppbreite, um den Betrag von Schnittresten, die erzeugt werden, zu minimalisieren. Alternativermaßen befiehlt die adaptive Steuerbereichsschaltung 31 der Elektrodenpositions- Steuerschaltung 21 und der Bearbeitungsleistungs- Versorgungsschaltung 22 den periodischen Elektrodenerhebungswert zu erhöhen, um die Auswurffähigkeit der bearbeiteten Schnittreste zu verbessern.
Dementsprechend ist es gemäß des oben diskutierten Vorrichtung nach dem Stand der Technik notwendig, ein Steuerschema vorzusehen zum Verkürzen der Stromimpulsbreite und zum Erhöhen des periodischen Erhebungserts der Bearbeitungselektrode 1, um eine fehlerhafte elektrische Entladung zu verhindern. Es ist jedoch schwierig, solch ein Steuerschema anzuwenden unter Benutzung einer genauen Technik, da der periodische Elektrodenerhebungswert leicht anstieg, wenn der Anstieg des Bodenpunktes einen vorbestiinmten Schwellwert überschritten hat. Insbesondere beurteilt ein geübter Operator der Steuereinheit die Instabilität einer elektrischen Entladungsbedingung aus verschiedenen Bewegungen der Bearbeitungselektrode 1 und von Daten, die einen elektrischen Wert über der Bearbeitungselektrode 1 und dem Werkstück 2 repräsentieren, und ändert die elektrische Entladungsbreite und den periodischen Elektrodenerhebungswert in Übereinstimmung mit dieser beurteilten Instabilität.
Beim Steuern der Stromimpulsbreite und des periodischen Elektrodenerhebungswerts in automatischer Weise in Übereinstimmung mit der Instabilität der elektrischen Entladungsbearbeitungsbedingung anstelle der Benutzung der Steuerung, die durch einen geübten Operator vorgesehen ist, ist es schwierig, in geeigneter Weise über Elektronik oder Software die Beurteilungskriterien des geübten Operators zu beschreiben.
Um das Problem des genauen Immulierens der Beurteilung, die durch einen geübten Operator vorgesehen wird, zu lösen, wurde eine adaptive Steuereinheit für eine elektrische Entladungs-Bearbeitungsvorrichtung durch den vorliegenden Anmelder entwickelt in der JP-A-2 131 838. Gemäß dieser adaptiven Steuereinheit ist ein Speicherbereich vorgesehen, in dem eine Technik zum Erkennen eines Bearbeitungszustandes gespeichert ist. Diese Technik erfaßt einen Bearbeitungszutand unter Benutzung eines Erfassungswertprozessors, speichert diesen erfaßten Wert in einen Zustandsspeicherbereich, synthetisiert eine Vielzahl von Resultaten, vorgesehen durch die Technik aus einem Kenntnisspeicherbereich und dem Bearbeitungszustand aus dem Sttusspeicherbereich, mittels eines Ableitungsbereichs, um den Bearbeitungszustand oder einen Wert, der dem äquivalent ist, zu erhalten, und definiert einen manipulierten Wert unter Benutzung eines Zustands oder Wertes.
Die adaptive Steuereinheit erlaubt, daß die Techniken des geübten Operators oder die Beurteilungskriterien usw. des Operators bezüglich der Bearbeitungs-Bedingungsänderungen und der elektrischen Entladungsbearbeitungs- Zustandsinstabilität geeignet und leicht beschrieben werden. Diese Techniken lassen zu, daß optimale Bearbeitungsbedingungen erhalten werden und eine adaptive Anderung automatisch durchgeführt werden kann.
Wenn jedoch der zu bearbeitende Bereich groß ist, zusätzlich zu den unstabilen Zuständen, die oben beschrieben worden sind, wird der Bearbeitungszustand für eine kurze Zeit instabil, wenn die Bearbeitungselektroden und das Werkstück einander nähern und die Bearbeitung gestartet wird, und danach kann der Bearbeitungszustand stabil werden oder kann unstabil bleiben, bis die Bearbeitungselektroden und das Werkstück getrennt werden. Diese Instabilität kann korrigiert werden durch Reduzieren der Elektrodenerhebungs/- erniedrigungsgeschwindigkeit, welche die Effizienz der elektrischen Entladungsbearbeitung erhöht. Momentan überwacht ein geübter Operator die Instabilität des elektrischen Entladungsbearbeitungszustand und ändert den Betrieb in Übereinstimmung mit der überwachten Instabilität.
Wie oben beschrieben, erfaßt die adaptive Steuereinheit nach dem Stand der Technik für eine elektrische Bearbeitungsvorrichtung einen Bearbeitungszustandswert in einem vorbestimmten Abschnitt, synthetisiert eine Vielzahl von Resultaten aus den erfaßten Bearbeitungszustandswert und von Techniken, die in einem Kenntnisbereich gespeichert sind, um den elektrischen Entladungsbearbeitugszustand zu bestimmen. Jedoch kann bei dieser adaptiven Steuereinheit die Instabilität des elektrischen Entladungsbearbeitungszustandes von dem Punkt an, an dem eine Bearbeitung anfänglich gestartet wird, bis zu dem Punkt, an dem die Elektrode von dem Werkstück separiert wird, nicht geeignet bestimmt werden. Weiterhin kann die adaptive Steuereinheit nach dem Stand der Technik nicht geeingnet bestimmen, ob der unstabile Zustand momentan am Beginn der Bearbeitung auftritt. Aus diesem Grund wird, sogar falls der elektrische Entladungsbearbeitungszustand verbessert, nach Beginn der Bearbeitung, oder falls ein unstabiler Zustand nur momentan auftritt, der Bearbeitungszustand als unstabil erkannt werden, und eine adaptive Steuerung entsprechend dem Grad eines geübten Operators kann nicht erzielt werden. Dies ist insbesondere wahr, wenn der zu bearbeitende Bereich groß ist. Insbesondere können im Fall eines großen Beabeitungsbereichs die Steuerung der Elektrodenerhebungs-/- erniedrigungsgeschwindigkeit, der elektrische Entladungsstopp-/impulses und der Elektrodenerhebungswert-/- erniedrigungsperiode usw. nicht leicht unterschieden werden, falls die Bearbeitungsbedingungen gesteuert werden mit den Techniken der adaptiven Steuereinheit nach dem Stand der Technik.
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probeleme, die die Steuereinheit nach dem Stand der Technik begleiten, zu überwinden, nämlich durch Schaffen einer adaptiven Steuereinheit für eine elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung, welche einen instabilen Zustand einer elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung in einer Vielzahl von Zeitsegmenten zwischen einem Punkt, wenn die Bearbeitung anfänglich gestartet wird, und einem Punkt, wenn die Bearbeitungselektrode und das Werkstück voneinander getrennt werden, erfaßt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, daß Techniken, die durch einen geübten Operator verwendet werden zum Beurteilen der elektrischen Entladungsbearbeitungszustandsinstabilität, genau emuliert werden, und eine optimale Bearbeitungssteuerung und adaptive Änderung automatisch durch solche Techniken durchgeführt werden.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine adaptive Steuereinheit für eine elektrische Entladungs- Bearbeitungsvorrichtung zu schaffen, welche Techniken zuläßt zum Differenzieren zwischen der Steuerung der Elektrodenerhebungs-/-ernierigungsgeschwindigkeit, des elektrischen Entladungsstopp-/impulses, Elektrodenerhebungswert-/-elektrodenerniedrigungsperiode usw., welche zu beschreiben sind, und das solche Steuerungen genau differenziert werden.
Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden erzielt durch eine adaptive Steuereinheit für eine elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind Techniken, die effektiv sind zum Steuern von Bearbeitungsbedingungen, gespeichert in dem Kenntnisspeicherbereich, eine Vielzahl von Bearbeitungszustandswerten in einer Vielzahl von Abschnitten definiert wie erforderlich für die Techniken, wird erfaßt durch die Erfassungseinrichtung in dem Erfassungswertprozessor und gespeichert in dem Statusspeicherbereich und eine Vielzahl von durch die Techniken erhaltenen Resultaten von dem Kenntnisspeicherbereich und den Bearbeitungszustandswerten von dem Statusspeicherbereich werden synthetisiert durch den Ableitungsbereich zum Ausführen einer optimalen Steuerung über die Bearbeitungsbedingungen.
Zusätzlich sind Techniken, die effektiv sind für die Ausführung einer Steuerung durch Differenzieren einer Elektrodenerhebungs-/-erniedrigungsgeschwindigkeitsteuerung und Vermeidungssteuerung, z.B. Stopp-/Impulssteuerung Elektrodenerhebungswert-/-erniedrigungsperiodensteuerung usw. im Kenntnisspeicherbereich gespeichert, eine Vielzahl von Resultaten, die erhalten werden von den Prozessen und den Bearbeitungszustandswerten, welche in einer Vielzahl von Abschnitten erfaßt werden, werden synthetisiert durch die Ableitungseinrichtung, und die Bearbeitungsbedingungen werden gesteuert durch Differenzieren zwischen der Elektrodenerhebungs-/-erniedrigungsgeschwindigkeitssteuerung und Verhinderungssteuerung.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Figur 1 ein Blockdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ein Blockdiagramm zum detaillierteren Zeigen des Erfassungswertprozessors, der in Figur 1 gezeigt ist;
Figur 3 verschiedene Techniken zum Ändern der Instabilität eines Bearbeitungszustands, beschrieben unter einer Benutzung einer Regel, die durch Fuzzy-Sätze dargestellt ist;
Figur 4 Mitgliedschaftsfunktionen für die Fuzzy-Sätze von Figur 3;
Figur 5 verschiedene Abschnitte einer Elektrodenpositionsdarstellung zum Erfassen eines Bearbeitungszustandes;
Figur 6 einen Prozess einer Fuzzy-Aleitung durch die in Figur 3 gezeigten Techniken;
Figur 7 einen Flußplan zum Erhalten des Anstiegs und des Abstiegs im Elektrodenerhebungswert;
Figur 8 ein Beispiel von Techniken, die effektiv sind zum Steuern einer Elektrodenerhebungs-/-erniedrigungsgeschwindigkeit, beschrieben unter Benutzung einer Regel, die durch Fuzzy-Sätze dargestellt ist;
Figur 9 ein Prozess einer Fuzzy-Ableitung durch die in Figur 8 gezeigten Techniken;
Figur 10 ein Blockdiagramm einer bekannten adaptiven Steuereinheit für eine elektrische Entladungsbearbeitungseinrichtung; und
Figuren 11(a) und 11(b) Darstellungen zum Abbilden der Bewegung einer Bearbeitungselektrode.
Figur 1 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen einer ersten Ausführungsform einer adaptiven Steuereinheit für eine elektrische Entladungs-Bearbeitungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. In Figur 1 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Figur 10 gleiche Elemente.
Wie in Figur 1 gezeigt, beinhaltet die Steuereinheit einen adaptiven Steuerbereich 31a zum Ändern eines Steuerbefehls, so daß die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung in einen optimalen Bearbeitungszustand gebracht wird gemäß Änderungen in Bearbeitungsbedingungen und Bearbeitungszuständen. Der adaptive Steuerbereich 31a beinhaltet einen Statusspeicherbereich oder einen Speicher 41 zum Speichern laufender und vergangener Bearbeitungszustände und Bearbeitungsbedingungen, welche verarbeitet worden sind durch den Erfassungsprozessor 23, einen Kenntnisspeicherbereich oder Speicher 42 zum Speichern einer Vielzahl von Techniken oder Regeln zum Andern des Bearbeitungszustands, einen Ableitungsbereich 43 zum Synthetisieren einer Vielzahl von Bearbeitungszuständen und Bearbeitungsbedingungen, gespeichert in dem Statusspeicherbereich 41, gemäß den Techniken oder Regeln, die in dem Kenntnisspeicherbereich 42 gespeichert sind, um Bearbeitungsbedingungen zu bestimmen zum Erzielen eines gewünschten Bearbeitungszustandes, und eine Manipulationswert-Definitionsschaltung 44 zum Steuern des Betriebs der Elektrodenpositions-Steuerschaltung 21 und der Bearbeitungs-Leistungsversorgungsschaltung 22, um den erwünschten Bearbeitungszustand, wie bestimmt durch die Ableitungsbereichsschaltung 43, zu bewirken.
Der Betrieb der adaptiven Steuereinheit, die in Figur 1 gezeigt ist, wird jetzt beschrieben werden.
Figur 3 bietet ein Beispiel verschiedener Techniken oder Regeln zum Beurteilen und Reagieren auf eine Instabilität des Bearbeitungszustands. Der Speicherbereich 42 speichert verschiedene Techniken, dargestellt in Figur 3 (siehe auch Figur 8) in einem "IF" ...THEN," -Regel-Format, d.h. "IF (eine bestimmte Bedingung wahr ist), THEN (mache dies und das)". Beispielsweise ist eine Technik A1 beschrieben gemäß einer Regel, verwendend einen Fuzzy-Satz, welcher eine qualitative Darstellung erlaubt, z.B. "falls die Amplitude A der Elektrodenbewegung fast Null ist, die Amplitude B der Elektrodenbewegung klein ist, und die Amplitude G der Elektrodenbewegung groß ist, dann ist der Bearbeitungszustand instabil." Wenn die Technik A1 gültig oder wahr ist, werden Mitgliedschaftsfunktionen, gezeigt in Figur 4, benutzt zum Behandeln qualitativer Fuzzy- Darstellungen, wie z.B. "groß" und "klein". Figur 5 zeigt die Zeitintervalle, dargestellt durch A, B, C.
Ein Fuzzy-Satz für "klein" wird dargestellt durch eine Mitgliedschaftsfunktion "klein" wie gezeigt in Figur 4. Falls z.B. die Amplitude der Elektrodenbewegung 10 um ist, ist der Wert der Mitgliedschaftsfunktion 1, und, falls die Amplitude der Elektrodenbewegung 7,5 um ist, dann ist die Mitgliedschaftsfunktion 0,5. Der Mitgliedschaftsfunktionswert von 1 zeigt an, daß die Funktion vollständig zum Satz gehört (hier der Satz von "kleinen Amplituden"), und eine Mitgliedschaftsfunktionswert von 0 zeigt an, daß die Funktion überhaupt nicht zum Satz gehört. Für eine allgemeinere Erklärung des Fuzzy- Logikprozesses wird der Leser verwiesen auf die Anmeldung Nr. 602 535, welche dem Anmelder gehört, deren Inhalt hiermit durch Bezug mit eingegliedert ist.
Zur Benutzung der Techniken, die in Figur 3 gezeigt sind, ist es notwendig die Elektrodenbewegungsamplituden in den 3 Perioden A, B, C wie gezeigt in Figur 5 zu erhalten. Insbesondere ist, wie gezeigt in Figur 5, Abschnitt A die Periode, die definiert ist von dem Punkt, an dem die Bearbeitung gestartet wird zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 4, bis zu dem Punkt, an dem eine vorbestimmte Zeit t verstrichen ist, Abschnitt C ist die Periode, die definiert ist von einem Punkt, nachdem die erwünschte Zeit t verstrichen ist, zu dem Punkt, an dem die Elektrode 1 und das Werkstück 4 voneinander getrennt werden, und Abschnitt B ist die Gesamtperiode von dem Beginn von Abschnitt A bis zum Ende von Abschnitt C. Die Elektrodenbewegungsamplituden, die in den Abschnitten A, B, und C erhalten werden, sind Amplituden, a, b und c. Ein Beispiel des Erhaltends dieser Amplituden ist in Figur 2 illustriert, welche den Erfassungswertprozessor 23 von Figur 1 detaillierter zeigt.
Ob oder ob nicht eine Bearbeitung gestartet ist zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2, wird bestimmt durch einen Spannungsteiler 50, eine Spannungseinstellvorrichtung 51 und einen Komparator 52. Die Spannung über der Bearbeitungselektrode 1 und dem Werkstück 2 wird erfaßt durch den Spannungsteiler 50 und diese erfaßte Spannung wird vorgesehen an dem Komparator 51. Der Komparator 52 vergleicht die erfaßte Spannung von dem Spannungsteiler 50 mit einem Spannungswert, der eingestellt ist durch die Spannungseinstellungsvorrichtung 51, welche beispielsweise ein Spannungswert gleich 40 V oder weniger schafft. Wenn der Spannungswert, der durch den Spannungsteiler 50 erfaßt wird, gleich oder kleiner als 40 V ist, schafft eine Bestimmungsbeschreibung 58 ein Ausgabesignal. Ein erster Zeitgeber 53 ist so entworfen, daß er nur ein Ausgabesignal für eine Periode von t1 Sekunden schafft, nachdem der Komparator 52 betrieben ist.
Ein zweiter Zeitgeber 54 ist so entworfen, daß er nur ein Ausgabesignal für eine Periode von t2 Sekunden schafft, nachdem der Komparator 52 betrieben ist, und diese Ausgabe wird eingegeben an die Bestimmungsschaltung 58. Die Position der Bearbeitungselektrode 1 von dem Positionsdetektor 7 wird ebenfalls eingegeben an die Bestimmungsschaltung 58. In Übereinstimmung mit dem Betrieb des Komparators 52, den Ausgaben des ersten Zeitgebers 53 und zweiten Zeitgebers 54 und den Eingaben an die Bestimmungsschaltung 58 werden die Amplituden der Elektrodenbewegung, d.h. die Amplitudenwerte in Abschnitt A von Figur 5 bestimmt durch den Signalsprozessor 55, die Amplituden in dem Abschnitt B durch den Signalprozessor 56 und die Amplituden in Abschnitt C durch Prozessor 57. Die Position der Bearbeitungselektrode 1 wird abgetastet durch die Signalprozessoren 55, 56 und 57, und zwar jede vorbestimmte Zeitperiode, beispielsweise 15 ms, und die erhaltenen Amplitudenwerte pro Abtastung werden bearbeitet.
Der Statusspeicherbereich 41 speichert Bearbeitungszustandswerte, d.h. die Amplituden a, b und c, wie erfaßt durch den Signalprozessor 23, was erforderlich ist für die Techniken, die dem Kenntnisspeicherbereich 42 gespeichert sind.
In Übereinstimmung mit der in Figur 6 gezeigten Prozedur führt der Ableitungsbereich 43 eine Fuzzyableitung in Übereinstimmung mit den im Kenntnisspeicherbereich 42 gespeicherten Techniken und den im Statusspeicherbereich 41 gespeicherten Bearbeitungszustandswerten durch, um die Beareitungszustands-Instabilität zu definieren und zu steuern. In Figur 6 bezeichnet Bezugszeichen 60a, 60b und 60c die Erfassungswerte von "Amplitude a der Elektrodenbewegung", "Amplitude b der Elektrodenbewegung" und "Amplitude c der Elektrodenbewegung", wie gespeichert im Statusspeicherbereich 41. Durchschnittsamplituden während jeweiliger Perioden können zu diesem Zweck benutzt werden.
Bei jeder der Techniken A1 und A2 zur Fuzzyableitung wird geprüft, zu welchem Grad die Zustandswerte der qualitativen Fuzzy-Darstellung des "IF" Abschnitts, beschrieben durch die Mitgliedschaftsfunktionen, genügen, der obere Grenzwert der Mitgliedschaftsfunktionen des "THEN" Abschnitts wird eingestellt auf den am wenigsten zufriedenstellenden Mitgliedschaftsfunktionswert (erfaßter Wert 60a bei der Technik A1, 60b bei der Technik A2) im IF-Abschnitt, die THEN-Mitgliedschaftsfunktionen werden dann synthetisiert um stets den größten Funktionswert unter den Mitgliedschaftfunktionen zu haben, und der Schwerpunkt des synthetisierten Mitgliedschaftsfunktionsbereich C.G. wird erhalten. Dieser C.G.-Wert ist der Befehlswert, der benutzt wird zum Bestimmen der Bearbeitungszustands-Instabilität.
In Übereinstimmung mit dem Befehlswert C.G. der Bearbeitungszustands-Instabilität gibt der Manipulationswert-Definitionsbereich 44 einen Befehl aus zum Andern der Bearbeitungsbedingung. Ein Beispiel des Betriebs des Manipulationswerts-Definitionsbereichs 44 ist in Figur 7 gezeigt, welche ein Flußplan ist zum Illustrieren einer Abtastsequenz zum Definieren des Anstiegs und der Abnahme im Elektrodenerhebungswert in Übereinstimmung mit der erhaltenen Instabilität.
Zunächst wird, wenn die Instabilität des elektrischen Beladungsbearbeitungszustands erkannt ist, der momentan eingestellte Elektrodenerhebungswert gespeichert (Schritt S70). Der elektrische Beladungsbearbeitungszustand wird nämlich erkannt als instabil und der Elektrodenerhebungswert vor der Änderung der Bearbeitungsbedingung wird gespeichert (der gespeicherte Elektrodenerhebungswert ist a). Die Zunahme oder Abnahme im Elektrodenerhebungswert wird definiert in Übereinstimmung mit der erkannten Instabilität d (Schritte S71 bis S73)
Falls beispielsweise die Instabilität, d.h. C.G., die dargestellt ist durch den Wert d, 1 ≤ d ≤ 4 ist, wird der Elektrodenerhebungswert einen Schritt erhöht (Schritt S72). Nachdem der Elektrodenerhebungswert definiert ist, gibt es eine kurze Wartezeit (Schritt S64), und die Instabilität des elektrischen Beladungsbearbeitungszustandes wird dann wieder geprüft. Die kurze Wartezeit beträgt etwa 3 oder 4 Elektrodenerhebungsperioden und kann in Zeitperioden dargestellt werden. Die Wartezeit ist nur vorgesehen, um den elektrischen Entladungsbearbeitunszustand zu beobachten, nachdem sich die Bearbeitungsbedingung geändert hat. Falls im Gegensatz dazu die Instabilität d < 1 ist, wird eine kurze Wartezeit vorgesehen (Schritt S75), und der momentane Elektrodenerhebungswert wird verglichen mit dem vorherigen Elektrodenerhebungswert (Schritt S76). Falls sie nicht gleich sind, wird der Elektrodenerhebungswert um einen Schritt reduziert (Schritt S77). Der Anstieg oder die Abnahme im Elektrodenerhebungswert wird somit definiert, und wird ausgegeben an den Elektrodenpositions-Steuerbereich 21.
Wie oben beschrieben, kann ein komplizierte adaptive Steuerung erzielt werden, da die Bearbeitungsbedingung definiert ist in Übereinstimmung mit der Erkennung der Instabilität des elektrischen Bearbeitungszustandes gemäß einer Vielzahl von Fuzzy-Techniken, und der elektrische Entladungsbearbeitungszustand erhalten wird durch Synthetisieren einer Vielzahl von Resultaten.
Um eine adaptive Präzisionssteuerung zu erzielen (adaptive Steuerung näher der eines geübten Operators), kann die vorliegende Erfindung weiter verbessert werden, um eine adaptive Steuereinheit zu konfigurieren für eine elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung, bei der der Kenntnisspeicherbereich 42 Techniken speichert, die effektiv sind die Durchführung der Steuerung durch Differenzieren zwischen der Elektrodenerhebungs-/-erniedrigungssteuerung und der Vermeidungssteuerung, wie z.B. Stopp-/- Impulssteuerung und Elektrodenerhebungswert-/- erniedrigungsperiodensteuerung, und zwar unter Benutzung von Fuzzy-Ableitung.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die eine Technik ist, die effektiv ist, zum Steuern der Elektrodenerhebungs-/-erniedrigungsgeschwindigkeit.
Wie bei der ersten Ausführungsform speichert der Kenntnisspeicherbereich 42 in einem "IF ... THEN"-Format beschriebene Techniken. Beispielsweise ist eine Technik B1 beschrieben gemäß einer Regel unter Verwendung eines Fuzzy- Satzes, welcher eine qualitative Eisntellung erlaubt, z.B. "falls die Amplitude a der Elektrodenbewegungs klein ist, die Elektrode b der Elektrodenbewegungs fast Null ist und die Amplitude c der Elektrodenbewegung fast Null ist, dann soll die Elektrodenerhebungs-/-erniedrigungs geschwindi gkeit leicht reduziert werden". Die Mitgliedschaftsfunktion, die in Figur 4 gezeigt sind, werden benutzt zum Handhaben qualitativer Fuzzy-Darstellungen, wie z.B. "groß" und "klein".
Wenn die in Figur 8 gezeigten Techniken verwendet werden, führt der Ableitungsbereich 43 eine Fuzzy-Ableitung durch gemäß der in Figur 9 gezeigten Prozedur, nämlich den Techniken, die im Kenntnisspeicherbereich 42 gespeichert sind und den Bearbeitungszustandswerten, die im Statusspeicherbereich 41 gespeichert sind, um den Befehlswert der Elektrodenerhebungs-/- erniedrigungsgeschwindigkeit zu definieren. In Figur 9 stellen Bezugszeichen 61a, 61b und 61c die erfaßten Werte von "Amplitude a der Elektrodenbewegung", "Amplitude b der Elektrodenbewegung" und "Amplidute c der Elektrodenbewegung" dar. Wie bei der ersten Ausführungsform sind diese Werte gespeichert im Statusspeicherbereich 41.
Das Verfahren des Synthetisieren der Mitgliedschaftsfunktionen gemäß der Fuzzy-Ableitung ist so, wie zuvor beschrieben. D.h. der Schwerpunkt des synthetisierten THEN-Mitliedschaftsfunktionsbereichs G.G. ist der Befehlswert. In Übereinstimmung mit diesem Befehlswert G.G. gibt der Manipulationswert- Definitionsbereich 44 einen Befehl aus an den Elektrodenbefehls-Steuerbereich 21 zum Ändern der Elektrodenerhebungs-/-erniedrigungsgeschwindigkeit. Zusätzlich zu den Techniken B1 und B2 werden Techniken B3 und B4 ebenfalls gespeichert im Kenntnisspeicherbereich 42. Wenn diese Techniken gültig oder wahr gemacht sind, wird die Instabilität des elektrischen Entladungsbearbeitungszustand erhalten durch Fuzzy-Ableitungen, nämlich wie oben beschrieben, um die Bearbeitungsbedingungen, wie z.B. den Elektrodenerhebungswert, zu ändern (oder nicht zu ändern, je nachdem, wie der Fall ist).
Wie oben beschrieben, wird, wenn die Techniken A1 und A2 gültig gemacht sind, die Elektrodenerhebungs-/- erniedrigungsgeschwindigkeit gesteuert, und wenn die Techniken B1, B2 gültig gemacht sind, weitere Parameter, wie z .B. der Stopp-/Impuls, Elektrodenerhebungswert-/- erniedrigungsperiode usw. gesteuert.
Um eine adaptive Steuerung eines höheren Grades und eine kompliziertere zu erhalten, können Bearbeitungsbedingungen, wie z.B. die Breite, die Stoppzeit und der Spitzenwert des Stromimpulses und die Elektrodenerhebungsperiode gesteuert werden unter Benutzung der beschriebenen Techniken im Kenntnisspeicherbereich 42. Der Elektrodenpositionserhebungswert, das Voranschreiten der Elektrodenposition, das Verhältnis der Nicht-Last- Zeitverteilungs-Dichtevariation, die Spannungsanstiegszeit, der Grad von Kurzschlußstromauftreten usw. kann benutzt werden als der Definitionsparameter zusätzlich zu den Techniken A1 usw. wie oben beschrieben, welche eine Instabilität des Bearbeitungszustandes definieren unter Benutzung der Amplitude der Elektrodenbewegung.
Weiterhin können die Bearbeitungszustandswerte, die in dem Statusspeicherbereich 41 gespeichert sind für die Abschnitte A-C, automatisch erfaßt werden zu einigen Zeiten, die erfaßten Werte gemittelt werden und der erhaltene Mittelwert gespeichert werden im Statusspeicherbereich 41 zur Benutzung bei der Fuzzy-Ableitungsoperation, um einen ähnlichen Effekt zu erzeugen.
Bei den obigen Ausführungsformen ist ein Bearbeitungszustand beschrieben im ersten Abschnitt, d.h. dem "IF"-Abschnitt der Technik oder Regel, und die Instabilität der Bearbeitung ist im zweiten Abschnitt beschrieben, d.h. im "THEN"-Abschnitt der Technik. Jedoch können einige verschiedene Bearbeitungszustände beschrieben werden in diesen Abschnitten, wie die Fachleute verstehen werden, das der Befehlswert erhalten werden kann in einer ähnlichen Art und Weise, falls die Anzahl von Techniken ansteigt. Zusätzlich können Änderungen in Parametern für die Verarbeitungsbedingungen, wie z.B. den optimalen Elektronenerhebungswert, vorgesehen sein in einer ähnlichen Weise gemäß der Fuzzy-Ableitung in Übereinstimmung mit der Amplitude der Elektrodenbewegung.
Bei den obigen Ausführungsformen werden der Spannungsteiler 50, die Spannungseinstellungsvorrichtung 51 und der Komparator 52 verwendet zum Bestimmen, ob eine Bearbeitung gestartet ist oder nicht, und zwar in Übereinstimmung mit dem Pegel des elektrischen Entladungsspannungswerts. Jedoch können diese Elemente ersetzt werden durch jegliche Schaltung, welche bestimmen kann ob eine Bearbeitung begonnen worden ist oder nicht.
Es wird klar erscheinen, daß die oben beschriebene Erfindung eine adaptive Steuereinheit schafft für eine elektrische Entladungs-Bearbeitungsvorrichtung, welche erlaubt, daß Bearbeitungszustandswerte in einer Vielzahl von Zeitabschnitten gemessen werden und benutzt werden als definierende Parameter bei Fuzzy-Techniken, beschrieben in einem Kenntnisspeicherbereich und die Instabilität des elektrischen Entladungsbearbeitungszustands definiert wird durch eine Ableitungsschaltung in Übereinstimmung mit den erfaßten Zustandswerten und den gespeicherten Techniken. Deshalb kann ein Übergang von einer Stabilität auf eine Instabilität oder umgekehrt in diesen Abschnitten oder eine Instabilität, die nur im anfänglichen Abschnitt auftritt oder nur momentan auftritt usw. unterschieden werden, um dadurch gesteuerte Änderungen in den Bearbeitungsbedingungen zu erlauben (z.B. einen Elektrodenerhebungswert, die Breite, Stoppzeit und Spitzenwert eines Stromimpulses und eine Elektrodenerhebungsperiode), welche die Steuerung, die durch einen geübten Operator vorgesehen wird, annähern. Weiterhin können die Bearbeitungsbedingungen automatisch gesteuert werden, wobei die Elektrodenerhebungs-/- erniedrigugnsgeschwindigkeitssteuerung und die Vermeidungssteuerung, wie z.B. die Stopp-/Impulssteuerung und die Elektrodenerhebungswert-/- erniedrigungsperiodensteuerung voneinander unterschieden werden.
Bezugszeichen in den Patentansprüchen sollen dem besseren Verständnis dienen und den Schutzumfang nicht beschränken.

Claims

1. Adaptive Steuereinheit (22, 31a) für eine elektrische Bearbeitungsvorrichtung (1-7, 21, 22) einschließlich einer beweglichen Elektrode (1) zum Bearbeiten eines Werkstücks (2), welche umfaßt:

a) eine Erfassungswert-Verarbeitungseinrichtung (23), die mit der elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung (1-7, 21, 22) verbunden ist, zum Erfassen von Bearbeitungsbedingungswerten (a, b, c) zwischen einer Zeit, zu der die bewegliche Elektrode (1) die Bearbeitung des Werkstücks (2) beginnt, und einer Zeit, zu der die bewegliche Elektrode (1) vom Werkstück (2) wegbewegt wird;

b) eine erste Speichereinrichtung (41) zum Speichern der erfaßten Bearbeitungsbedingungswerte (a, b, c);

c) eine zweite Speichereinrichtung (42) zum Speichern von Information darstellend eine Vielzahl von Regeln zum Bestimmen eines Bearbeitungszustandes aus den erfaßten Bearbeitungsbedingungswerten (a, b, c) oder entsprechendes Andern von zumindest einem Bearbeitungssteuerparameter zum Erzielen eines erwünschten Bearbeitungszustandes;

d) eine Bestimmungseinrichtung (43) zum Bestimmen eines Wertes zum Darstellen einer Bearbeitungsinstabilitätsbedingung (d) in Übereinstimmung mit den erfaßten Bearbeitungsbedingungswerten (a, b, c), die in der ersten Speichereinrichtung (41) gespeichert sind, und den Regeln, die in der zweiten Speichereinrichtung (42) gespeichert sind; und

e) einer Speichereinrichtung (44) zum Steuern des zumindest einen Bearbeitungssteuerparameters in Übereinstimmung mit der Bearbeitungsinstabilitätsbedingung (d), die durch die Bestimmungseinrichtung (43) bestimmt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

f) die Erfassungswert-Verarbeitungseinrichtung (23) eingerichtet ist zum Erfassen der Bearbeitungsbedingungswerte der Elektrode (1) in einer Vielzahl definierter Zeitsegmente (A, B, C) während der Periode des Bearbeitens des Werkstücks; und

g) die zweite Speichereinrichtung 42 eingerichtet ist zum Speichern der Vielzahl von Regeln in Übereinstimmung mit der Vielzahl von Segmenten (A, B, C).

2. Adaptive Steuereinheit (23, 31a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (23) eingerichtet ist zum Erfassen einer Vielzahl von Bearbeitungsbedingungen als Amplituden darstellend Bewegungen der Elektrode (1).

3. Adaptive Steuereinheit (23, 31a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (23) eine erste Einrichtung beinhaltet zum Erfassen von Bearbeitungsbedingungen nur während einer vorbestimmten Zeit, nachdem die bewegliche Elektrode (1) die Bearbeitung des Werkstücks (2) begonnen hat.

4. Adaptive Steuereinheit (23, 31a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (23) eine zweite Einrichtung beinhaltet zum Erfassen von Bearbeitungsbedingungen nur während einer Periode zwischen einer Zeit, zu der die erste Einrichtung das Erfassen von Bearbeitungsbedingungen stoppt und derzeit, wenn die bewegliche Elektrode (1) vom Werkstück in (2) wegbewegt wird.

5. Adaptive Steuereinheit (23, 31a) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (23) eine dritte Einrichtung beinhaltet zum Erfassen von Bearbeitungsbedingungen während Zeiten, zu denen die erste und zweite Einrichtung Bearbeitungsbedingungen erfassen.

6. Adaptive Steuereinheit (23, 31a) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte Einrichtung eingerichtet sind zum Erfassen der Bearbeitungsbedingungen (a, b, c) als Amplituden darstellend Bewegungen der beweglichen Elektrode (1).

7. Adaptive Steuereinheit (23, 31a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (44) eine Einrichtung beinhaltet zum Vorsehen eines Werts zum Darstellen der Bearbeitungsinstabilitätsbedingung, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des vorgesehenen Werts mit einer Vielzahl verschiedener Bereiche, wobei die Steuereinrichtung (44) eingerichtet ist zum Steuern der elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung (1-7, 21, 22) in Übereinstimmung mit einem Resultat der Vergleichseinrichtung.

8. Adaptive Steuereinheit (23, 31a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Speichereinheit (42) eingerichtet ist zum Speichern der Vielzahl der Regeln einschließlich Fuzzy-Satzdarstellungen, wobei die zweite Speichereinrichtung (42) weiterhin eingerichtet ist zum Speichern von Mitgliedschaftsfunktionen für die Fuzzy-Satz- Darstellungen.

9. Adaptive Steuereinheit (23, 31a) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speichereinrichtung (42) eingerichtet ist zum Speichern der Vielzahl von Regeln in Form eines IF-THEN-Formats.