CH657080A5

CH657080A5 - Einrichtung zur abschaltung elektrolytischer bearbeitungsvorrichtungen im falle eines kurzschlusses.

Info

Publication number: CH657080A5
Application number: CH4951/81A
Authority: CH
Inventors: Hans Matthes; Klaus Reifenrath
Original assignee: Aeg Elotherm Gmbh
Priority date: 1980-08-30
Filing date: 1981-07-30
Publication date: 1986-08-15
Also published as: GB2082856B; DE3032757A1; DE3032757C2; GB2082856A; FR2489617B1; IT1171495B; FR2489617A1; IT8149195A0; US4346423A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Abschaltung elektrolytischer Bearbeitungsvorrichtungen im Falle eines Kurzschlusses im Arbeitsspalt, welche aus einem mehrphasigen Netz über einen Transformator und einen steuerbaren Gleichrichter zur Erzeugung des Arbeitsstromes gespeist werden, mit einem die Netzspannung schaltenden Kurzschlussschalter und einer bei einem Überstrom im Arbeitsspalt ansprechenden Schaltstufe zur Betätigung des Kurzschlussschalters.

An elektrolytischen Vorrichtungen zur formgebenden Bearbeitung metallener Werkstücke ist es bekannt, den Arbeitsstrom vom Arbeitsspalt der Maschine, d.h. von dem von Bearbeitungselektroden und Werkstück berandeten und mit dem Elektrolyten gefüllten Spalt, dann abzuschalten, wenn zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück ein Kurzschluss eintritt. Der Kurzschluss kann durch Kontakt zwischen Arbeitselektrode oder aber durch Bildung eines die Arbeitselektrode und das Werkstück verbindenden Lichtbogens eintreten.

Um Beschädigungen der Bearbeitungselektrode und des Werkstücks im Kurzschlussfall durch Überströme zu verhindern, ist es bekannt, den Betriebsstrom vom Arbeitsspalt durch Abschaltung des speisenden Wechselstroms abzuschalten und über eine parallel zum Arbeitsspalt schaltbaren Kurzschlussschalter vom Arbeitsspalt abzulenken oder aber mittels eines über den Arbeitsspalt fliessenden Gegenstroms unter gleichzeitiger Abschaltung des Arbeitsgleichstroms zu kompensieren.

Zur Kurzschlusserfassung sind Kurzschlussdetektoren bekannt, die an den Arbeitsspalt anschliessbar auf das Abfallen der Arbeitsgleichspannung im Kurzschlussfall oder auf entsprechende Überströme ansprechen. In jedem Fall weisen die Detektoren Einstellmittel auf, die es gestatten, von Hand die Obergrenze des Betriebsgleichstromes oder aber die Untergrenze der zugehörigen Betriebsgleichspannung einzustellen, deren Überschreitungen bzw. Unterschreitung ein entsprechendes Kurzschlussignal auslösen

(DE-PS 1 588 180). Da die Bearbeitungsvorrichtung mit mehr oder weniger geglätteten, pulsierenden Gleichströmen gespeist ist, muss die Ansprechgrenze des Kurzschlussschalters relativ weit von dem tatsächlichen Ist-Wert des Arbeitsgleichstroms eingestellt und mit der Veränderung des Betriebsstroms auch verändert werden.

Ferner ist es bekannt, an den Arbeitsspalt einen Spannungsdetektor anzuschliessen, der die Spaltspannung mit einer Spannung vergleicht, die einem Bruchteil der Spaltspannung entspricht und über einen Kondensator gespeichert mit einer Sollwert-Spannung verglichen wird. Aus dem Vergleich der entsprechenden Spannungsdifferenz ergibt sich ein Abschaltkriterium, das beim Absinken der Spaltspannung im Kurzschlussfall eine Kurzschlussschaltung auslöst. Derartige Anordnungen weisen den Nachteil auf, dass an Maschinen, die — wie das in der Regel der Fall ist — eine Regeleinrichtung zur Konstantregelung der Bearbeitungsspannung aufweisen, eine Abschaltung im Kurzschlussfall erst verspätet bei Unwirksamwerden der Spaltspannungsregelung eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abschaltung elektrolytischer Bearbeitungsvorrichtungen im Falle eines Kurzschlusses im Arbeitsspalt zu schaffen, bei der schnell und unabhängig von Änderungen des Betriebsstroms die Kurzschlussabschaltung erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der gleichgerichtete, dem Netz entnommene Betriebsstrom dem Eingang einer im Takt der Impulse eines Steuergenerators betriebbaren Maximalwert-Speichervorrichtung zur Speicherung des jeweiligen maximalen Stromwerts zugeführt ist, das Ausgangssignal der Maximalwert-Speichervor-richtung in einer Summierstufe um ein vorgegebenes Signal einer Signalquelle erhöht einer Vergleicherstufe zugeführt und dort mit dem gleichgerichteten Betriebsstrom verglichen ist, und dass das Ausgangssignal der Vergleicherstufe den Kurzschlussschalter beim Überschreiten des Betriebsstroms der durch die Summierstufe vorgegebenen Schwelle betätigt.

Die erfindungsgemässe Einrichtung arbeitet dynamisch, denn im Takt der Impulse des Steuergenerators wird der Augenblickswert des gleichgerichteten, pulsierenden, im Netz entnommenen Betriebsstroms gespeichert und um einen vorgegebenen Wert vergrössert, um dann mit dem gleichgerichteten, dem Netz entnommenen Betriebsstrom verglichen zu werden. Ist der gleichgerichtete Betriebsstrom in der Zwischenzeit innerhalb eines Taktes auf einen Wert angestiegen, der grösser als der um den vorgegebenen Wert vergrösserte, gespeicherte Maximalwert ist, dann erfolgt die Abschaltung. Da der Vergleich also nicht mit einem Absolut-Wert, sondern immer nur mit einem auf den Augenblickswert des Betriebsstroms abgestellten Wert erfolgt, ist der Vergleich unabhängig von der Einstellung des Arbeitsgleichstroms. Aus dem gleichen Grunde wirkt sich auch eine den Arbeitsstrom beeinflussende Regeleinrichtung nicht negativ auf die Abschaltung bei Überstrom aus.

Zur Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass jeweils zwei Maximalwert-Speichervorrichtungen, Summierstufen und Vergleicherstufen vorgesehen sind, die wechselweise durch den Steuergenerator betreibbar sind.

Die Zeichnung zeigt die Erfindung in einem Blockschaltbild.

Die elektrolytische Bearbeitungsvorrichtung enthält ein Werkstück 1 und eine gegen das Werkstück in üblicher Weise verstellbare Bearbeitungselektrode 2, die beide einen mit einem flüssigen Elektrolyten gefüllten Arbeitsspalt ein-schliessen. Die Bearbeitungsvorrichtung ist an den Ausgang einer Gleichstromquelle bestehend aus einem an ein Drehstromnetz 3 anschliessbaren Hochstromtransformator mit den drei Primärwicklungen 4 und sechs Sekundärwicklungen

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5 und 6 sowie einem nachgeschalteten mehrpulsigen steuerbaren Gleichrichter 7, angeschlossen.

Die drei Primärwicklungen 4 sind in Stern geschaltet. Die drei Sekundärwicklungen 5 und die Sekundärwicklungen 6 sind ebenfalls in Stern geschaltet, wobei die Sternpunkte der beiden Sternschaltungen über eine mit einer Mittenanzapfung versehenen Drossel 7B miteinander verbunden sind. Die Mittenzapfung ist über eine Leitung 8 mit der Elektrode 2 und die Gleichrichter der Gleichrichtervorrichtung 7 sind über eine Leitung 9 mit dem Werkstück 1 verbunden.

Im übrigen ist die Anordnung derart getroffen, dass über einen Regler durch Verstellung der Zündzeitpunkte der in dem Gleichrichter 7 enthaltenen Thyristorstromschaltventile über Steuerleitungen 7A die Gleichspannung im Arbeitsspalt 1,2 auf einen einstellbaren konstanten Wert geregelt wird. Die Spannung wird dazu gemessen und dem (nicht dargestellten) Regler als Istwert-Signal zugeliefert.

Das Einsenken der Bearbeitungselektrode 2 wird also bei konstanter Arbeitsgleichspannung vorgenommen. Der über den Arbeitsspalt fliessende Arbeitsgleichstrom verändert sich dabei in Abhängigkeit von der Form des zu bearbeitenden Werkstücks, der Form der Bearbeitungselektrode, dem Abstand zwischen beiden Werkstücken und anderen Arbeitsparametern.

Der über den Arbeitsspalt 1,2 fliessende Gleichstrom, der z. B. 22.000 A betragen kann, wird mittels in die Stränge der Primärwicklungen 4 eingeschalteter Stromwandler gemessen. Die Stromwandler der Stromwandlervorrichtung 10 speisen eine Gleichrichteranordnung 11, die ausgangsseitig eine Gleichspannung erzeugt, die bei der Kompensation eines Anteils, der dem Leerlaufstrom des Transformators 4,5,

6 entspricht, dem Betriebsgleichstrom über den Arbeitsspalt

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1,2 im wesentlichen proportional ist. Diese Spannung steht auf der Messleitung 12 zur Verfügung.

Mit 13 und 14 sind zwei an die Messleitung 12 angeschlossene Speichervorrichtungen bezeichnet, die ausgangs-s seitig jeweils ein Signal erzeugen, das dem Maximum des an ihrem Eingang anstehenden Signals entspricht. Die Speichervorrichtungen 13 und 14 sind über Steuerstufen 15 und 16 wechselweise in einem vorgegebenen Takt betätigbar, so dass jeweils nur ein der beiden Vorrichtungen 13 oder 14 ein io Ausgangssignal führt. Die Stufen 15 und 16 sind dazu über eine weitere gemeinsame Steuerstufe 17 im Takt der Frequenz des Generators 18 steuerbar, der zur Betätigung der Gleichrichterstufe 7 über die Leitung 7A vorgesehen ist.

Die Ausgangssignale der Speichervorrichtungen 13 und i5 14 gelangen über Leitungen 20 und 21 zum Eingang von Summierstufen 22 und 23, die zu den Signalen der Leitungen 20 und 21 aus einer Signalquelle 24 einstellbare Signalteile addieren. Die so geeignet vergrösserten Maximalwertsignale werden in Vergleicherstufen 25 und 26 mit dem Signal der 20 Leitung 12 verglichen, das den Vergleicherstufen über die Leitung 12A zugeführt ist.

Überschreitet das Signal der Leitung 12A die zugehörigen Vergleichssignale, so schaltet entweder die Schaltstufe 27 oder die Schaltstufe 28 über ihre Ausgangsleitung und ein 25 zugehöriges Oder-Gatter 29 über die Leitung 30 einen in die Zuleitungen zur Primärwicklung 4 eingeschalteten Kurzschlussschalter 31, der die Stromzufuhr zur Gleichrichtervorrichtung unterbricht.

Der Kurzschlussschalter 31 kann auch durch einen paral-30 lei zum Arbeitsspalt 1,2 geschalteten Kurzschlussschalter oder durch andere Schaltmittel ersetzt und/oder ergänzt sein, die den Stromfluss über den Arbeitsspalt 1,2 im Kurzschlussfall begrenzen oder verhindern.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

657080 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Abschaltung elektrolytischer Bearbeitungsvorrichtungen im Falle eines Kurzschlusses im Arbeitsspalt, welche aus einem mehrphasigen Netz über einen Transformator und einen steuerbaren Gleichrichter zur Erzeugung des Arbeitsstromes gespeist werden, mit einem die Netzspannung schaltenden Kurzschlussschalter und einer bei einem Überstrom im Arbeitsspalt ansprechenden Schaltstufe zur Betätigung des Kurzschlussschalters, dadurch gekennzeichnet, dass der gleichgerichtete, dem Netz entnommene Betriebsstrom dem Eingang einer im Takt der Impulse eines Steuergenerators (18) betreibbaren Maximalwert-Speichervorrichtung (13) zur Speicherung des jeweiligen maximalen Stromwertes zugeführt ist, das Ausgangssignal der Maximalwert-Speichervorrichtung (13) in einer Summierstufe (22) um ein vorgegebenes Signal einer Signalquelle (24) erhöht einer Vergleicherstufe (25) zugeführt und dort mit dem gleichgerichteten Betriebsstrom verglichen ist, und dass das Ausgangssignal der Vergleicherstufe (25) den Kurzschlussschalter (31) beim Überschreiten des Betriebsstromes der durch die Summierstufe (22) vorgegebenen Schwelle betätigt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Maximalwert-Speichervorrichtungen (13,14), Summierstufen (22,23) und zwei Vergleicherstufen (25,26) vorgesehen sind, die wechselweise durch den Steuergenerator (18) betreibbar ist.