DE967179C

DE967179C - Schaltanordnung zur Funkenerosion mit einer Unterbrechervorrichtung im Ladekreis

Info

Publication number: DE967179C
Application number: DEM16152A
Authority: DE
Inventors: Everard Mott Williams
Original assignee: Firth Sterling Inc
Current assignee: Firth Sterling Inc
Priority date: 1951-11-14
Filing date: 1952-11-04
Publication date: 1957-10-17
Also published as: BE515354A; NL97157C; LU31769A1; CH312308A; GB737397A; FR1072354A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Funkenerosion mit einem Kondensator, der parallel zu der Funkenstrecke zwischen Elektrode und Werkstück und zu der Ladestromquelle liegt, und mit einer Unterbrechervorrichtung im Ladekreis, welche während des Entladevorganges den Kondensator von der Ladestromquelle trennt.

Bei diesen bekannten Schaltungsanordnungen dient der Ladekreis dazu, den Kondensator nach jeder Entladung wieder aufzuladen. Eine zu rasche Wiederaufladung führt aber zu einer Verzögerung der Entionisierung in der Funkenstrecke, so daß die Geschwindigkeit der Wiederaufladung begrenzt werden muß, um die Bildung eines Lichtbogens zu verhindern. Auf diese Weise kann eine aufeinanderfolgende Wiederaufladung und Entladung des Kondensators nur mit einer verhältnismäßig kleinen Geschwindigkeit erfolgen, wodurch die erzielbare Schnittgeschwindigkeit begrenzt ist.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Unterbrecher in an sich bekannter Weise eine gittergesteuerte Elektronenröhre verwendet wird und daß durch eine Vorrichtung in einem vorbestimmten Verzögerungszeitraum nach jeder Kondensatorentladung die Röhre leitend gemacht wird, um die rasche Entionisierung der Funkenstrecke

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zu ermöglichen. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird eine bedeutend höhere Schnittgeschwindigkeit erzielt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann ein impulsbildender Kettenleiter vorhanden sein, der zeitlich zuerst die Dauer des Energieimpulses zur Ladung des Kondensators bemißt und dann, einen, umgekehrten Spannungsimpuls zur Unterbrechung des Röhrenstromes liefert.

ίο An Hand der Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. ι eine Ansicht des Funkenschneidgerätes, teilweise im Schnitt, wobei bestimmte Teile der Kondensatoriadeanordnung durch bezifferte Rechtecke schematisch dargestellt sind,

Fig. 2 ein Schaltbild der Kondensatorladeanordnung, das die Elektrode und das Werkstück schematisch, darstellt, und

Fig. 3 eine Anzahl Kurven, welche die Augenblickswerte verschiedener Stromkreisfunktionen während dieser vollständigen Arbeitsperiode der Kondensatorentladung und -wiederaufladung zeigen.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, nimmt die allgemein mit 1 bezeichnete Elektroden-Werkstück-Anordnung Energie von einem Kondensator 2 auf. Die Ladung des Kondensators wird von einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre 3, einem impulsbildenden Kettenleiter 4 und einem Verzögerungskettenleiter 5 gesteuert, der mit einer Gleichstromquelle 6 verbunden ist. Die eigentliche Elektroden,-Werkstück-Anordnung besteht aus einer Grundplatte 10 zur Auflage des Werkstücks und einer Säule 12, auf der ein Mechanismus zum Vorschub der Elektrode gegen, das Werkstück angebracht ist. Auf der Grundplatte 10 befindet sich ein Isolierblock 14, auf dem ein Behälter 16 mit einer dielektrischen Flüssigkeit 18, beispielsweise Kerosin oder Transformatorenöl, ruht. Auf einem in dem Behälter befindlichen Montageblock 20 ist das Werkstück 22 mit Schrauben, 24 befestigt, die mit Klammern versehen sind. Der allgemein mit 26 bezeichnete Elektrodenvorschubmechanismus weist eine senkrechte, durch eine Handkurbel 28 betätigte Schraube und einen Kopf 30 auf, der sich auf der Schraube' bewegt und eine herunterhängende Elektrode 32 trägt. Die Elektrode und das Werkstück sind über den Kondensator 2 mittels Leiter 34 und. 36 in Reihe geschaltet, wobei die Elektrode mit der negativen Klemme des Kondensators verbunden ist.

Die Einzelheiten der Kondensatorladeanordnung werden jetzt an Hand der Arbeitsweise im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben. Nimmt man als Anfangsbedingungen an, daß der Kondensator 2 vollkommen geladen und die Röhre 3 entionisiert ist, dann kann der Betrieb dadurch eingeleitet werden, daß die Elektrode 32 in Richtung des Werkstücks 22 vorgeschoben wird, bis die Kondensatorspannung ausreicht, um den in der Funkenstrecke befindlichen. Isolierstoff zu durchschlagen. Die Kondensatorspannung fällt infolgedessen auf Null, und die Funkenstrecke wird schnell entionisiert, da sie von der Stromquelle 6 durch die Gasentladungsröhre abgeschaltet wird, die dann nichtleitend ist. Zur Aufladung des Kondensators 2 ist es erforderlich, die Röhre zu zünden, um den Kondensator mit der Stromquelle 6 zu verbinden.

Die Verbindung zwischen der Röhre und der Stromquelle wird durch den impulsbildenden Kettenleiter 4 vorgenommen. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, besteht dieser aus einer Induktivität 42, die mit einem Kondensator 44 in Reihe geschaltet ist, und aus einem zu dem Kondensator 44 parallel geschalteten Widerstand 46. Diese Kombination ist zwischen die Röhrenkathode und die negative Klemme der Stromquelle 6 geschaltet. Wenn Strom durch die Röhre fließt, wie es durch geeignete Spannung an ihrem Gitter ermöglicht wird, bewirkt die Spannung an dem Widerstand, daß eine Ladung am Kondensator 44 aufrechterhalten wird, wobei die Induktivität 42 eine Energiemenge gemäß der Änderung des hindurchfließenden Stromes speichert.

Eine geeignete Spannung zum Zünden der Röhre 3 wird von dem Verzögerungkettenleiter S geliefert, der einen Impuls aus der Entladung des Kondensators 2 nach einer bestimmten Zeit anlegt. Das Verzögerungskeittenglied kann, ein beliebiges aus einer Anzahl von Typen sein. Das dargestellte ist eine einfache nachgebildete Übertragungsleitung, die zwischen die negative Klemme des Kondensators 2 und das Röhrengitter geschaltet und von ständigen Spannungen durch die Blockkondensatoren 50 und 52 isoliert ist. Die Übertragungsleitung wird von Induktivitäten 54, 56 und 58 und Kondensatoren. 60 und 62 mit einem Widerstand 64 an einem Ende gebildet, um Rückwirkungen und falsches Auslösen zu vermeiden. Ein Widerstand 48 hält das Röhrengitter auf demselben. Potential wie die Kathode, wobei die Röhre entionisiert gehalten wird.

Bei der Funkenentladung des Kondensators 2 zwischen der Elektrode 32 und dem Werkstück 22 wird die ursprünglich negative Klemme des Kondensators positiv oder hat wenigstens verhältnismäßig eine solche Größe, daß die Anode der Röhre nicht länger auf negativem Potential mit Bezug auf die positive Klemme der Stromquelle 6 durch die volle Ladespannung des Kondensators 2 gehalten wird. Infolgedessen wird demgemäß ein positiver Impuls an das Röhrengitter nach einer Zeit angelegt, die von den Konstanten des Verzögerungskettengliedes abhängt. Wenn die Gitterspannung auf den erforderlichen Wert oberhalb des Spannungswertes der Kathode ansteigt, \vird die. Röhre gezündet, und der Kondensator 2 über das Kettenglied 4 geladen,

Der Ladestrom lädt die Kondensatoren 2 und 44 auf, so daß er, wenn sich deren Summenspannung der Spannung der Stromquelle 6 annähert, durch die Röhre 3 in Richtung der Amplitude Null vermindert wird. Obgleich dies an sich die Röhre entionisieren würde, wird eine zwangläufige Entionisierung unter Betriebsbedingungen auf Grund der Entladung der gespeicherten Energie der In-

duktivität 42 gewährleistet, welche die Kondensatorgesamtladung über die Stromquellenspannung erhöht. Eine Fortsetzung der Schwingungsperiode, um die Energie zu der Induktivität 42 von den Leitern zurückzubringen, wird jedoch verhindert, da die Röhre 3 keinen Strom in der umgekehrten Richtung hindurchlassen kann und gelöscht wird, weil ihre Kathode gegen ihre Anode zeitweilig positiv wird.

Die Kurven der Fig. 3 veranschaulichen graphisch die oben beschriebenen. Spannungsänderungen. Die Kurve A zeigt, wie die Spannung e des Kondensators 2 beim Auftreten einer Funkenentladung zwischen der Elektrode und dem Werkstück auf Null fällt. Danach bleibt die Spannung für einen bestimmten Zeitraum praktisch auf Null. Der Anfangsteil dieser Periode J₁ ist dem Kettenglied 5 zuzuschreiben. Am Ende der Periode t_i beginnt die Spannung an dem Röhrengitter zu steigen (Kurve B). Nach einem weiteren Zeitraum J₂ erreicht sie den Wert, der zur Zündung der Röhre erforderlich ist, so- daß Anodenstrom hindurchfließt (Kurve C). Dadurch wird der Kondensator 2 wieder schnell aufgeladen, wobei seine Spannung auf den ursprünglichen Wert ansteigt (Kurvet). Die Entionisierung der Röhre folgt nun wie oben beschrieben, nachdem der Kondensator 2 durch die Funkenstrecke zwischen der Elektrode 32 und dem Werkstück 22 wieder entladen ist. Dieser Kreis-Vorgang der Entladung und Wiederaufladung setzt sich so· lange fort, wie die Funkenstrecke klein genug bleibt, um von der Spannung des Kondensators bei vollständiger Aufladung durchschlagen zu werden. Die Stromkreiskonstanten werden natürlieh so bestimmt, daß die Summe von t_t und t₂ so groß ist, daß die Entionisierung der Funkenstrecke nach Entladung des Kondensators 2 ermöglicht wird.

Der Vorteil der Erfindung besteht demnach darin, daß der Kreisvorgang der Entladung und der Wiederaufladung mit größerer Frequenz auftreten kann als in der einfachsten Form des anfangs erwähnten Funkenschneidgerätes, bei der die Ladestromquelle während der Entladung an den Kondensator angeschlossen, bleibt und auf diese Weise eine schnelle Entionisierung der Funkenstrecke und eine sofortige Wiederaufladung des Kondensators verhindert. Die Erfindung ermöglicht infolgedessen ein schnelleres Schneiden als es bisher möglich war.

Selbstverständlich können, zahlreiche Abänderungen der besonderen:, beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden, ohne von. dem Erfindungsgedanken, abzuweichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltanordnung zur Funkenerosion mit einem Kondensator, der parallel zu der Funkenstrecke zwischen Elektrode und Werkstück und zu der Ladestromquelle liegt, und mit einer Unterbrechervorrichtung im Ladekreis, welche während des Entladevorganges den Kondensator von der Ladestromquelle trennt, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterbrecher in an sich bekannter Weise eine gittergesteuerte Elektronenröhre (3) verwendet wird und daß durch eine Vorrichtung (5) in einem vorbestimmten Verzögerungszeitraum nach jeder Kondensatorentladung die Röhre (3) leitend gemacht wird, um die rasche Entionisierung der Funkenstrecke zu ermöglichen.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (5) aus einem Verzögerungskettenleiter besteht, der zwischen den Kondensator und das Gitter der Röhre geschaltet ist.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungskettenleiter (5) eine nachgebildete Übertragungsleitung ist.

4. Schaltanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein impulsbildender Kettenleiter (4) zwischen die Röhre und die Stromquelle geschaltet ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kettenleiter (4) einen Kondensator (44) aufweist, der so geschaltet ist, daß er von der Stromquelle geladen und durch die Röhre entladen wird, wenn diese leitend wird.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Induktivität (46) in Reihe mit dem Kettenleiterkondensator (44) vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Schweizerische Patentschrift Nr. 257468;

»Zeitschrift für Metallkunde«, Juni 1938, S. 211 bis 213;

Zeitschrift »Electronics«, Januar 1946, S. 123 bis 125;

Buch »Electronics« von Parker, 1950, S. 528 und 529.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen