NO115732B - - Google Patents

Description

Innretning til bearbeidelse av gjenstander ved hjelp av gnister.

Denne oppfinnelse angår innretninger som bearbeider gjenstander ved hjelp av gnister, dvs. innretninger som bearbeider gjenstander ved hjelp av gnister, dvs. innretninger hvor elektriske gnister nyttes til å bearbeide et elektrisk ledende metall resp. en metallegering, uansett hvor hård sistnevnte er, ved anvendelse av verktøy som består av metaller eller legeringer hvis hardhet er litt mindre, f. eks. verktøy av kobber eller av kobberlegeringer.

Oppfinnelsens mål er i første rekke å gjøre slike innretninger mere tilfredsstil-lende enn de for tiden anvendte, med hensyn til forskjellige praktiske forhold.

Innretningen i henhold til oppfinnelsen utmerker seg i første rekke derved at det mellom matekilden og innretningen (verktøyet som danner elektrode og arbeidsstykket) er innskutt minst to kondensatorer, som er slik kaplet at iallfall den ene av dem alltid motvirker passering av en energiforødende kortslutningsstrøm mellom kilden og utladningsinnretningen, hvor disse kondensatorer spesielt er koplet i serie og forbundet med strømkilden, slik at de kan opplades suksessivt fra denne.

Oppfinnelsen omfatter videre visse spesielle forholdsregler, som skal bli for-klar nærmere i det følgende, hvor noen ut-førelseseksempler beskrives. Fig. 1 viser et koplingsskjema for en første utførelsesform. Fig. 2 viser grafisk spenningens vari-asjon i forhold til tiden ved utførelsesfor-men i fig. 1. Fig. 3 og 4 viser en annen utførelses-form på samme måte som i fig. 1 og 2. Fig. 5 og 6 viser ytterligere utførelses- former.

De kjente innretningers strømkrets omfatter som regel en kondensator som sam-ler opp den energi som er nødvendig for en gnistutladning mellom verktøyet og arbeidsstykket, som er direkte forbundet med kondensatorens klemmer. Videre er den elektriske strømkilde koplet direkte i parallell med kondensatoren, slik at utladningen mates av to strømmer, av hvilke den ene kommer fra den energi som er maga-sinert i kondensatoren og den andre, som kalles kortslutningsstrøm, kommer direkte fra strømkilden. Den sistnevnte strøm er uheldig for en god virkning av innretningen, da den har tendens til å bli permanent vedlikeholdt og derved fremkaller lysbue-dannelser mellom elektrodeverktøyet og arbeidsstykket, og dermed deformering av verktøyet eller beskadigelse av arbeids-stykkets overflate ved lokale overhetninger og smeltninger, hvorhos dessuten selve strømkilden utsettes for fare. Disse ulemper kan ikke helt unngås ved at man i strømkretsen innskyter en strømbegrensen-de motstand, og dessuten ville en slik inn-skyting medføre andre ulemper.

I henhold til oppfinnelsen unngås disse ulemper ved at det anordnes slike anord-ninger at generatoren eller den elektriske energikilde ikke kan koples direkte til gnistutladningsstrømkretsen (dvs. gjennom elektrodeverktøyet og arbeidsstykket).

For dette formål utstyres innretningen i henhold til oppfinnelsen med et sett av minst to kondensatorer, som opplades fra strømkilden gjennom en avpasset strøm-krets, og ved hjelp av elektronrør eller andre midler, som styrer strømgjennomgan-gen, blir disse kondensatorer, som er koplet i serie, oppladet i rekkefølge, og det hele ordnet slik at det ikke finnes hoen direkte forbindelse mellom strømkilden og ut-ladningsstrømkretsen gjennom hvilken det kunne gå energiforødende strøm, idet den ene av de to kondensatorer alltid vil hindre fremkomst av den nevnte kortslutning. Ut-ladninger som innvirker på arbeidsstykket kan fås ved hjelp av en slik innretning på følgende måter: Enten direkte ved hjelp av de nevnte kondensatorer, eller

ved hjelp av et akkumuleringssystem som- innskytes mellom kondensatorene og utladningskretsen, hvilket system kan bestå av minst en kondensator, forsinkelses-'.inje eller liknende.

Fig. 1 viser som eksempel en meget en-kel utførelsesform i henhold til oppfinnelsen.

Fra en (likestrøms- eller vekselstrøm)-kilde opplades to i serie koplede kondensatorer 6 og 7. Disses ytre klemmer B og C er forbundet med utladningskretsen, i hvilken elektrodeverktøyet 1 og arbeidsstykket 2 befinner seg; innretningen kan forøvrig være anordnet på en hvilken som helst egnet måte, f. eks. kan det anvendes likerettere eller vibrerende kontakter eller, som vist i fig. 1, roterende kontakter 13, 14, i form av ledende segmenter som roterer for-an faste kontakter.

Strømkilden 10, som eksempelvis kan forutsettes å være en likestrømkilde, virker gjennom kontaktene 13 og 14 i rekkefølge på klemmene A-B og A-C av kondensatorene 6 os 7, som lades opp., og oppladnings-kurvene er som eksempel vist ved I i fig. 2, på begge sider av abcisseaksen (som representerer tiden). Hvis avstanden mellom elektrodeverktøyet og arbeidsstykket er passende valgt, vil utladningen foregå ved en spenning C som er lik summen av de to kondensatorers ladninger, hvoretter kondensatorene lades opp igjen, osv.

Det sees altså, at enhver direkte kortslutning mellom strømkilden og utladningskretsen er mulig. Antar man, som eks-empl, at kontaktene 13, 14 er forbundet med A og C (dvs. over kondensatoren 7) i det øyeblikk da utladning foregår, vil man finne at den annen kondensator (her altså kondensatoren 6) motvirker gjennomgang av en likestrøm mellom strømkilden og utladningskretsen.

Det hele kan naturligvis kompletteres med en anordning for akkumulering av lad-ning, som antydet med prikk-strekete linjer ved 3 (kondensator, forsinkelsesnett osv.). Alt som er angitt innenfor rammen X er vist rent skjematisk, og kunne utgjøres av eh hvilken som helst ekvivalent mate- og koplingsanordning. Således kunne kontaktene 13 og 14 være elektronrør, hvis kopling styres på en hvilken som helst egnet måte. Det kan også innskytes motstander, selv-induksjoner osv. i strømkretsen, som ikke er uunnværlige, men kan være nyttige i visse tilfeller.

I utførelsesformen i henhold til fig. 3 opplades de to kondensatorer fra en veksel-strømkilde, hvis ene pol er forbundet med kondensatorsystemets midtpunkt, og hvis annen pol er forbundet med to ytterklem-mer i dette system, over likeretterelemen-ter, som er koplet innbyrdes motsatt, slik at også her blir kondensatorene oppladet vek-selvis fra strømkilden i løpet av to hinannen følgende halvperioder.

I fig. 3 er elektrodeverktøyet 1 og arbeidsstykket 2 forbundet med klemmene av det energiakkumulerende organ 3 som kan være en kondensator eller mere fordelaktig

enn forsinkelsesnett; de nevnte klemmer er

videre forbundet med klemmene 4 og 5 av

de to kondensatorer 6 og 7, som er koplet i serie. Mellom den nedre klemme av organet 3, som er forbundet med arbeidsstykket, og klemmen 5 er det alltid fordelaktig, om enn ikke absolutt nødvendig, å innskyte en selvinduksjonsspole 8, som danner en oppladningsimpedans, og en likeretter 9 hvilken siste hindrer utilsiktet utladning av organet 3.

Kondensatorene 6 og 7 er fortrinsvis innbyrdes like, og blir i eksemplet ladet etter hinannen fra strømkilden 10 gjennom de to likerettere 10 og 12. Hvis V,,ff er strømkildens effektive spenning, opplades hver av kondensatorene til en spenning av omtrent V,.rf ^2, slik at det mellom klemmene 4 og 5 opptrer en spenning som har konstant polaritet, men av vekslende styrke hvis maksimum ikke overstiger 2 \ 2 Vc[[, ■ og hvis middelverdi, når det tas hensyn til spenningsfallet i likeretterne 11 og 12, lig-ger på omkring 1,5 V 2 V(.ff.

Fig. 4 viser grafisk variasjonene av de erholdte spenninger. Hvis kurven I, som delvis er tegnet prikkstreket, representerer kildens 10 spenningssvingninger som funk-sjon av tiden T som abscisse, viser den helt opptrukne kurve II, ved ordinatene over abscisseaksen, spenningsvariasjonene på klemmene av kondensatoren 6, og kurven III viser, ved ordinatene under abscisseaksen, spenningsvariasjonene på klemmene av kondensatoren 7. Verdien av spenningen V mellom klemmene 4 og 5 be-tegnes altså av avstanden mellom kurvene Il og III (dette naturligvis uten hensyn til reaksjonen av den belastning som utgjøres av utladningsstrømkretsen). Det kan be-regnes, at i praksis vil forsinkelseslinjen opplades til en maksimalspenning av stør-relsesordenen 1,8 X 1,5 altså 3,8 V(,rr, hvoretter den utlades hurtig ved en gnist i det valgte dielektriske fluidum.

Utladningsfrekvensen f er praktisk talt 1

gitt, i kiloperioder, ved uttrykket f —^ qi,

hvor L betegner selvinduksjonen 8 i milli-henry og C kapasiteten av organet 3 i mikrofarad.

Såvel i anordningen ifølge fig. 3 som fig. 1 opptrer det praktisk ingen kortslut-ningsstrøm da sådanne kveles av reaktan-sene av kondensatorene 6 og 7 samt av selvinduksjonen 8 uten noen forødelse av utladningsrytmen, altså uten å nedsette verktøyets arbeidshastighet.

I fig. 1 kan man for elementene 11 og 12, etter ønske, anvende tørrlikerettere (kopper, selen, germanium osv.) eller elek-tronvakuumrør eller rør som inneholder metalldamper (kvikksølv, cæseium, litium osv.). Som nevnt er det forutsatt anvendt en vekselstrømskilde, f. eks. en roterende generator.

Som eksempel kan det nevnes at det er blitt fremstilt en innretning utført i henhold til fig. 3, med følgende data: Strømkilden 10: Enfaset vekselstrøm, frekvens 2500 perioder, spenning 250 volt, effekt 1,2 kw. indre selvinduksjon 1 mikro-henry.

Elektronrør 9, 11 og 12 som inneholder edelgass (xenon).

Kondensatorene 6 og 7 hver på 4 mikrofarad; denne verdi ble valgt for å til-fredsstille likningen (2jtf)2 = l når frekvensen f og den indre selvinduksjon L har de ovennevnte verdier.

Selvinduksjonen 8 var på 1 mikro-henry.

Akkumulatororganet 3: Forsinkelseslinje av typen «åpen strømkrets), med total kapasitet 8 mikrofarad og en impedanseka-rakteristikk på 0,05 ohm.

Oppfinnelsen kan utføres på mange andre måter, f. eks. som vist i fig. 5 og 6.

Disse varianter, som er særlig fordel-aktige, omfatter spesielt en kombinasjon med en transformator 17 og koplingsorga-ner som 15, 16 eller dermed ekvivalente, hvilken kombinasjon samvirker med det øvrige for regulering av arbeidsfrekvensen med stor grad av elastisitet; disse koplings-organer kan f. eks. styres av en hjelpespen-ningsbølge, hvilket kan være fordelaktig når det gjelder skjærebearbeidelser av stor intensitet .

I fig. 5 er en med transformatoren 17

samarbeidende bryteranordning 15 innskutt mellom oppladningsstrømkretsen og utlad-ningsstrømkretsen og koplet parallelt med transformatorens primærvikling. Avbryter-anordningen kan f. eks., som vist, bestå av et sterkt evakuert elektronrør, f. eks. en triode. I denne utførelsesform skriver strømimpulsen som fremkaller gnisten og som går gjennom transformatorens pri-mærspole 17P seg fra en plutselig utladning av kondensatoren eller forsinkelseslinjen 3, gjennom elektronrøret 15. Dette siste virker som bryter, fordi dets styregitter, ved hjelp av en passende spenningskilde 18 og over en motstand 19 har en viss blokerings-spenning, periodisk mottar spenningsim-pulser far en generator 20, hvorved røret 15 hver gang blir ledende. I det samme øyeblikk utlades akkumuleringsorganet 3. Tids-intervallet mellom to på hinannen følgende tenninger av røret 15 bør minst være likt utladningstiden for organet 3 gjennom spolen 8 og primærviklingen 17P. Hvis L betegner selvinduksjonen av organets 3 opp-ladningsstrømkrets og C dets kapasitet,' bør

1 koplingsfrekvensen være fc =

Det er naturligvis mulig å sløyfe spolen 8 hvis transformator har tilstrekkelig selvinduksjon.

I fig. 6 er det i serie med transformatorens primærvikling koplet en bryter 16, som f. eks. kan være av en elektronrørtype som kan levere en sterk strøm, f. eks. av tyratrontypen. Ved spenninger som påtryk-kes dette rørs styregitter virker røret på analog måte som røret 15, dvs. blokerer eller slipper strøm igjennom; vekslings-frekvensen bør være den samme som oven-for angitt. Men hvis røret 16 er et tyratron, er det nødvendig å forbinde dets klemmer med en strømkrets som består av en selvinduksjon 21 og en kondensator 22, for i denne rørtype mister gitteret enhver inn-virkning på anodestrømmen når røret først er blitt tent. Kondensatoren 22 opplades da gjennom selvinduksjonen 21 til en spenning som er omtrent dobbelt så høy som spenningen mellom klemmene 4 og 5, og utlades oscillerende gjennom røret 16 når dette en gang er blitt tent. Anodespennin-gen kan bli null eller endog negativ som følge av den således frembrakte oscillasjon, og i dette øyeblikk kan gitteret gjenoppta sin tenningsstyring. Hjelpegeneratoren 20 kan sløyfes hvis spenningskilden 18 har en slik verdi at røret 16 ikke tenner unntatt for en spenning som er omtrent den dob-belte av spenningen mellom klemmene 4 og 5. Under disse forhold vil frekvensen av

strømimpulsene i primærviklingens 17P, og

dermed av gnistutladningene, være fe =

1

—,—— , hvor L' betegner spolens 21 selvin-7i yL/C

duksjon og C kapasiteten av kondensatoren 22.

I dette arrangement er det mulig å

sløyfe organet 3 og la sekundærviklingen

17S spille rollen som energiakkumulator.

Man har da en innretning for bearbeidelse

av gjenstander ved hjelp av gnister hvor

energiakkumuleringsorganet, som utlader

seg mellom verktøyet og arbeidsstykket og

dermed frembringer arbeidsgnistene, er en

selvinduksjonsreaktans. Dette trekk utgjør

også en del av den foreliggende oppfinnelse.

Uansett hvilken utførelsesform man

velger, vil man se at det ved hjelp av de

foreslåtte midler er mulig å undertrykke

lysbuedannelse mellom verktøyet og arbeidsstykket. Kortslutningsstrømmen eli7

mineres uten at det hertil er nødvendig å

innskyte noe energiforødende element.

Ved hjelp av innretninger i henhold til

oppfinnelsen oppnår man store arbeidsha-stigheter og de bearbeidede flater blir mindre ru enn de som fås ved like stor arbeidshastighet når de hittil kjente innretninger

anvendes. Som kjent vil liten ruhet bidra

først og fremst til at lysbuer helt unngås,

og dette oppnås med oppfinnelsen. God til-stand av de bearbeidede flater bevirker og-så at det kan anvendes energiakkumulator-organer som har liten kapasitet; bearbei-delsen går hurtigere jo større disse orga-ners kapasitet er.

Med innretninger i henhold til oppfinnelsen kan det anvendes høye frekvenser og

samtidig liten kapasitet av de nevnte akku-miileringsorganer, slik at man både oppnår

pent bearbeidede flater og stor arbeidshastighet.

Claims (11)

1. Innretning til bearbeidelse av gjenstander ved hjelp av elektriske gnister, karakterisert ved, at innretningen mellom

strømkilden og gnistbanen inneholder minst to kondensatorer som opplades hver for seg og i rekkefølge ved hjelp av en passende kommutator og at det hele er ordnet slik at minst den ene av kondensatorene til enhver tid hindrer watt-kortslutningsstrøm fra strømkilden gjennom gnistbanen.

2. Innretning ifølge påstand 1, karakterisert ved at koblingsanordningene omfatter en roterende kobler.

3. Innretning ifølge påstand 1 og 2, karakterisert ved at den også omfatter et annet system for akkumulering av energi.

4. Innretning ifølge påstand 3, karakterisert ved, at det annet system består av en ekstra kondensator i parallell til gnistbanen.

5. Innretning ifølge påstand 3, karakterisert ved, at det annet akkumuleringssystem består av et forsinkelsesnettverk.

6. Innretning ifølge påstand 1, karakterisert ved, at strømkilden er en veksel-strømkilde som er forbundet med de to kondensatorer ved hjelp av to likerettere som er anordnet slik at de bevirker at kondensatorene opplades i rekkefølge av de to vek-selstrøms-halvbølger.

7. Innretning ifølge påstand 1, med transformator innskutt mellom kondensatorene og utladningsstrømkretsen, karakterisert ved at innretningen også inneholder en periodisk arbeidende bryteranordning som er innskutt mellom kondensatorer og utladningsstrømkrets, spesielt mellom kondensatorer og transformatorens primærvikling.

8. Innretning ifølge påstand 7, karakterisert ved at bryteranordningen er elek-tronisk og styres av en periodisk spenning.

9. Innretning ifølge påstand 7, karakterisert ved at bryteranordningen er koblet parallelt med transformatorens primærvikling.

10. Innretning ifølge påstand 7, karakterisert ved at bryteranordningen er koblet i serie med transformatorens primærvikling.

11. Innretning ifølge påstand 1 og 7, karakterisert ved at energiakkumuleringen foregår rent selvinduktorisk, spesielt i transformatorens primærvikling.