DD290320A7

DD290320A7 - Verfahren zur regelung der schlagweite des arbeitselektrodensystems von elektrohydraulischen materialbearbeitungsanlagen

Info

Publication number: DD290320A7
Application number: DD32800989A
Authority: DD
Inventors: Klaus-Peter Ecklebe; Franz Mnich; Heinz-Peter Scheibe; Volker Fischer
Original assignee: Technische Universitaet "Otto Von Guericke",De; Metallgusswerk Wernigerode,De
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1991-05-29
Also published as: DE3929457A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen, insbesondere bei ungetriggerten elektrohydraulischen Anlagen zum Guszputzen. Das erfindungsgemaesze Regelverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dasz der Spitzenwert eines Entladestromimpulses mit einem vorgegebenen Sollwertbereich verglichen wird und die Schlagweite bei UEberschreitung der oberen Grenze des Sollbereiches um bis zu 100% um den Weg S1UE/510 6 V m, (UE - Entladespannung in V); bei UEberschreitung der oberen Grenze des Sollbereiches um bis zu 200% um den Weg S22,5S1; bei UEberschreitung der oberen Grenze des Sollbereiches um mehr als 200% um den Weg S35S1 vergroeszert wird. Bei Unterschreitung der unteren Grenze des Sollbereiches wird die Schlagweite um den Weg S1 verkleinert.{Materialbearbeitung; elektrohydraulisch; Schlagweite; Arbeitselektrodensystem; Guszputzen, elektrohydraulisch; Regelverfahren; Entladestromimpuls}

Description

-2- 290 320 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen zu entwickeln, das sich in seinem Regelverhalten durch eine geringe Trägheit auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem dor Spitzenwerteines Entladostromimpulses mit oinem vorgegebenen Soll-Bereich verglichen wird und in Abhängigkeit dor Soli-Ist-Differenz die Schlagweite des Arboitselektrodensystems derart verändert wird, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Soll-Bereiches um bis zu

100% die Schlagweite um etwa den Weg S1 = U_E/5 χ 10~^β — vergrößertwird, wobei U_E die Entladespannung in V ist, daß bei

einer Überschreitung der oberen Grenze des Soll-Bereiches um bis zu 200% die Schlagweite um etwa den Weg S 2 = 2,5 χ S1 vergrößert wird, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Soll-Bereiches um mehr als 200% die Schlagweite um etwa den Weg S3 = 5 χ S1 vergrößertwird und daß bei einer Unterschreitung der unteren Grenze des Soll-Bereiches die Schlagweite um etwa den Weg S1 verringert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine hinreichend große Regeldynamik aus, die auch bei sehr komplizierten Werkstückoberflächen, beispielsweise mit vertikalen Sprüngen, ausreicht, um Fehlentladungen und Kurzschlüssezu vermeiden.

Ausführungsbelsplel

Nachfolgend soll das er/indungsgemäße Verfahren in einem Ausführungsbeispiel zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems einer sowjetischen ungetriggerten Gußputzanlage vom Typ 36121A, die einen Stoßstromgenerator vom Typ GIT-50-5 mit einer Generatorspannung von 50KV besitzt, beschrieben werden. Die Gußputzanlage arbeitet im vorgestellten Beispiel im toilautomatisierten Betrieb. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: das Blockschaltbild der Einrichtung zur Regelung der Schlagwnite des Arbeitselektrodensystems Fig. 2: ein Diagramm des realisierten Verfahrweges der Hochspannungselektrode als Funktion des Spitzenwertes des Entladestromimpulses.

Wie Figur 1 zeigt, wird das Arbeitselektrodensystem aus einer stabförmigen Hochspannungselektrode 1 und einem zu bearbeitenden Gußstück 2 gebildet. Ein von einem Stellmotor 3 angetriebenes Vorschubgetriebe 4 dient der vertikalen Verstellung der Hochspannungselektrode 1. Mittels einer Rogowskispule 5 wird der zeitliche Verlauf des Entladestromimpulses jeder Entladung erfaßt. In einer Sample and Hold-Schaltung 6 wird der Spitzenwert des Entladestromimpulses ermittelt. Dieser wird in einer CNC-Stouerung 7 mit einem vorgegebenen Soll-Wert-Bereich verglichen. In Abhängigkeit der Soll-Ist-Differenz wird ein Stellsignal generiert, das über einen Pulssteller 8 den Stellmotor 3 und das Vorschubgetriebe 4 die Hochspannungselektrode 1 in vertikaler Richtung verstellt. Eine Weg-Meß-Einrichtung 9 und ein Tachometergenerator 10 dienen in Verbindung mit dem Pulssteller 8 und der CNC-Steuerung 7 der exakten Positionierung der Hochspannungseloktrode 1.

In Abhängigkeit der Soli-Ist-Differenz zwischen dem Spitzenwert des Entladestromimpulses und dem vorgegebenen Soll-Wert-Bereich wird in der CNC-Steuerung 7 so lange ein Stellsignal generiert, bis die Hochspannungselektrode 1 um folgende Wege verfahren wurde:

5 x 10⁴V ,

S1 = ; = 10"²m

5 x ΙΟ"⁸V/m

bei einer Überschreitung der oberen Soll-Bereichs-Grenze um bis zu 100%

52 = 2,5x 10~²m

bei einer Überschreitung der oberen Soll-Bereichs-Grenze um bis zu 200%.

53 = 5 χ 10~²m

bei einer Überschreitung der oberen Soll-Bereichs-Grenze um mehr als 200% Bei einer Unterschreitung der unteren Grenze des Soll-Bereiches wird ein negatives Stellsignal generiert, bis die Hochspannungselektrode 1 um den Weg - S1 verfahren wurde.

Die Verfahrgeschwindigkeit der Hochspannungselektrode ist konstant und so bemessen, daß bei einer Taktfrequenz von 2 Unterwasserfunkenentladungen pro s zwischen zwei Entladungen die Hochspannungselektrode 1 um den entsprechend der Abweichung des Spitzenwertes des Entladestromimpulses vom Soll-Wert-Bereich festgelegten Weg verfahren werden kann.

Die Sample and Hold-Schaltung 6 ist so gestaltet, daß mit jeder neuen Unterwasserfunkenentladung der vorhergehende Spitzenwert des Entladestromimpulses überschrieben wird, so daß gesichert ist, daß in der CNC-Steuerung exakt der Spitzenwert jedes Entladestromimpulses verarbeitet werden kann.

Figur 2 veranschaulicht den realisierten Verfahrweg der Hochspannungselektrode in Abhängigkeit vom Spitzenwert des Entladestromimpulses.

Claims

Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems von elektrohydraulischer Materialbearbeitungsanlagen, insbesondere bei ungetriggerten elektrohydraulischen Anlagen zum Gußputzen, wobei durch Soll-Ist-Vergleich des Impulsstromes ein optimaler Elektrodenabstand eingehalten wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Spitzenwert eines Entladestromimpulses mit einem vorgegebenen Soll-Bereich verglichen wird und die Schlagweite des Arbeitselektrodensystems derart verändert wird, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Soll-Bereiches um bis zu 100% die Schlagweite um etwa den Weg S1 = U_E/0,000005(V/m) vergrößert wird, wobei U_E die Entladespannung in V ist, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Soll-Bereiches um bis zu 200% die Schlagweite um etwa den Weg S2 = 2,5 χ S1 vergrößert wird, daß bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Soll-Bereiches um mehr als 200% die Schlagweite um etwa den Weg S3 = 5 x S1 vergrößert wird und daß bei einer Unterschreitung der unteren Grenze des Soll-Bereiches die Schlagweite um etwa den Weg S1 verringert wird.

Hierzu
2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet dor Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitseloktrodonsystems von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen, insbesondere von ungetriggerten olektrohydraulischen Anlagen zum Gußputzen, wie beispielsweise der sowjetischen EHE-Anlage des Typs 36121A.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei der Erzeugung intensiver Imputsschallwellen durch Unterwasserfunkonentladungen beeinflussen die Entladungsbedingungen des Arbeitselektrodensystems in entscheidender Weise die Intensität und den zeitlichen Verlauf des erzeugten Impulsschalks. Bei einer Reihe von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen, Insbesondere bei allen bekannten Anlagen zum elektrohydraulischen Gußentkernen wird das Arbeitselektrodensystem aus einer als Spitze ausgebildeten stabförmigen Elektrode, die verschiebbar angeordnet ist und über die die Hochspannung der Entladungsstrecke zugeführt wird und üus dem zu bearbeitende Werkstück das auf Erdpotential liegt, gebildet. Zur Bearbeitung des Werkstückes wird die als Spitze ausgebildete Hochspannungselektrode über die Werkstückoberfläche bewegt, wobei an bestimmten Punkten Unterwasserfunkenentladungen gezündet werden. Bei ungetriggerten Anlagen erfolgt die Zündung der Unterwasserfunkenentladung selbständig, wenn der Energiespeicher soweit aufgeladen ist, daß seine Spannung ausreicht, um bei der gegebenen Schlagweite, d.h. dem gegebenen Abstand zwischen der Hochspannungselektrodo und dem zu bearbeitenden Werkstück eine Funkenentladung herbeizuführen. Zur Sicherung eines optimalen Bearbeitungsergebnisses ist es notwendig, beim Bewegen der Hochspannungselektrode entlang der Werkstückoberfläche die Hochspannungselektrode so zur Werkstückoberfläche zu positionieren, daß der sich ausbildende Impulsschall bei jeder Entladung die vorgegebenen Parameter aufweist bzw. die Parameter nur in bestimmten Grenzen variieren. Insbesondere ist es wichtig, technologisch unwirksame Entladungen und Kurzschlüsse zu vermelden, weil dadurch die Arbeitsproduktivität entscheidend gesenkt bzw. ein erhöhter Verschleiß des Arbeitselektrodensystems sowie der Energiespeichereinrichtung bewirkt wird. Bekannt ist dazu eine Anordnung, die ein dem Entladestrom proportionales Signal mit einem vorgegebenen Schwellwert, der einer optimalen Stärke des Entladestromes entspricht, vergleicht und bei Abweichung des Entladestromes von diesam Schwellwert die Hochspannungselektrode in vertikaler Richtung verstellt und damit die Schlagweite verändert (vgl. DE-PS 3215809). Üblicherweise wird mittels dieser Einrichtung wie folgt verfahren: Das dem Entladestrom proportionale Signal wird kontinuierlich über die Zeit integriert, wobei der Integralwert stetig um einen vorgegebenen Wert zurückgesetzt wird, um ein Überlaufen des Integratorszu verhindern. Der Integralwert wird mit einem vorwählbaren Soll-Wert verglichen. Bei Abweichung um einen definierten Differenzbetrag wird ein Stellsignal erzeugt, das einen Verstellvorgang der Hochspannungselektrode in vertikaler Richtung auslöst. Die Verstellung der Hochspannungselektrode erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit bis bei einer der folgenden Entladungen die Abweichung des Integralwertes des dem Strom proportionalen Signals den Differenzbetrag unterschreitet bzw. aufgehoben ist.

Dieses Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystems ist aufgrund seiner Trägheit in seinem Anwendungsbereich auf die Bearbeitung von Werkstücken mit unkomplizierter Oberflächenstruktur eingeschränkt. Bei Werkstücken mit komplizierter Oberflächenstruktur treten in erhöhtem Maße technologisch unwirksame Entladungen und Kurzschlüsse auf.

Des weiteren ist es nur bei einer weitgehend konstanten Entladeimpulsfolge anwendbar, da die kontinuierliche Rücksetzung des Integrales sonst zu einer fehlerhaften Regelung der Schlagwoito führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung der Schlagweite des Arbeitselektrodensystoms von elektrohydraulischen Materialbearbeitungsanlagen, ir.aoesondere von ungetriggerten elektrohydraulischen Anlagen zum Gußputzen zu schaffen, das die Bearbeitung von Werkstücken mit komplizierter Oberflächenstruktur ermöglicht und auch bei nicht konstanter Entladeimpulsfolge die Schlagweite hinreichend genau regelt.