DE1294165B

DE1294165B - Schaltungsanordnung zum Regeln des Elektrodenvorschubes bei Funkenerosionsvorrichtungen

Info

Publication number: DE1294165B
Application number: DEF25226A
Authority: DE
Original assignee: Elox Inc
Current assignee: Elox Inc
Priority date: 1957-03-11
Filing date: 1958-03-11
Publication date: 1969-04-30
Also published as: US2903555A; FR1230444A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- daß der Integratorkreis eine andere Entladezeitkonanordnung zum Regeln des Elektrodenvorschubes stante als für den Normalfall erhält. Beim Überbei Funkenerosionsvorrichtungen mit einem von der schreiten eines vorbestimmten Spaltspannungswertes am Funkenspalt auftretenden Spannung beauf- wird also die vom Integratorkreis an den Eingang schlagten Verstärker, durch den der Antriebsmotor 5 des Magnetverstärkers abgegebene Steuerspannung für den Elektrodenvorschub auf vorbestimmte Spalt- begrenzt und so ein Schutz gegen Übersteuerung des breite geregelt ist. Magnetverstärkers durch allzu große Regelspan-

Bei Funkenerosionsmaschinen liegen die am Spalt nungen ermöglicht.

auftretenden Spannungen je nach der Betriebsart und Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer

der gerade vorliegenden Spaltbreite in einem relativ io schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispieles breiten Spannungsbereich. Es ist bereits eine Regel- näher erläutert.

schaltung für derartige Funkenerosionsmaschinen be- Die in der Figur gezeigte Betriebsschaltung einer

kannt, bei der der Elektrodenvorschub in Abhängig- Funkenerosionsvorrichtung umfaßt die beiden Speikeit von der mittleren Spaltspannung über eine Relais- cherkondensatoren 50 und 52, die über einen Transanordnung und eine. Magnetsteuerscheibe gesteuert 15 formator56, eine Doppelweggleichrichterschaltung wird und die es damit ermöglicht, daß bei Kurzschluß 54 und eine Drossel 55 gespeist sind und die mit der am Spalt ein schneller Elektrodenrückzug erfolgt. Die Entladeröhre 65 zusammenwirken. Die über die Leibisher üblichen Regelschaltungen für Funkenero- tung M₂ angeschaltete Elektrode T bildet mit dem sionsmaschinen gewährleisten aber keinen Schutz über die Leitung M₁ angeschalteten Werkstück W gegen Fehlsteuerungen infolge zu großer Steuerspan- ao einen Funkenspalt G. Über die Schalter 60 bis 62 nung, wie sie z. B. im Leerlauf der Maschine, d. h. kann eine Umschaltung der Erosionsimpulserzeugung bei ganz zurückgezogener Elektrode, auftritt. Bei zu und damit der Betriebsart durchgeführt werden. In hohen Steuerspannungen besteht nämlich die Gefahr, den Schaltstellungen α und b, in welchen der Vordaß infolge der Massenträgheit die Elektrode und widerstand 69 an das Werkstück angeschaltet ist, deren Antrieb nach Abschalten noch ein Stück weiter- 35 werden unmittelbar über die Kondensatoren 50 bzw. laufen und auf diese Weise über die angestrebte 52 starke, jedoch in einem relativ großen Abstand Spaltbreite hinweg die Elektrode vorschieben, ge- voneinander liegende Erosionsimpulse gebildet. In der gebenenfalls bis in Kurzschlußstellung. Schaltstellung c werden die Impulse durch einen den

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Regelschaltung Kondensator 70, den Widerstand 71 und die Diode für Funkenerosionsvorrichtungen zu schaffen, die 30 76 umfassenden Kippkreis gebildet,
auch auf extreme Regelspannungswerte, wie sie bei Die Elektrode T wird durch einen Gleichstrom-

Kurzschluß und im Leerlauf des Spaltes auftreten, motor 36 bewegt, dessen Feldwicklung 36 F vom sicher anspricht und die auch eine schnelle Rück- Transformator 56 über die Leitungen 85 α, 85 δ, die führung dieser Extremwerte der Spaltspannung auf Gleichrichter 284, den Spannungsteiler 286 bis 288 dem vorgegebenen Betriebssollwert ermöglicht. 35 und die Glättungskondensatoren 289, 290 sowie die

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Schal- Leitung 291 und den Vorwiderstand 292 gespeist ist. tungsanordnung der eingangs erwähnten Art, erfin- Der Anker 36^4 des Motors 36 wird durch die

dungsgemäß gelöst durch eine an sich bekannte, auf Ausgangsspannung eines Magnetverstärkers 295 gedie integrierte Spaltspannung ansprechende Schalt- speist. Dem Eingang dieses Magnetverstärkers 295 einrichtung, durch welche bei Abfall der Spaltspan- 40 wird über einen Integrator 300 die integrierte Spaltnung unter einen vorbestimmten Wert die vom Aus- spannung zugeführt. Durch den Integratorkreis 300 gang des Verstärkers dem Motor zugeführte Regel- wird diese Spannung und damit auch die Stromspannung unterbrochen wird und durch welche zum stärke im Magnetverstärker begrenzt,
schnellen Elektrodenabheben der Motor unmittelbar Die entgegengesetzten Enden der Ausgangswick-

an die volle Speisespannung angelegt wird, und wei- 45 lung 2956 des Magnetverstärkers 295 sind miteinterhin durch eine dem Verstärker zugeordnete Span- ander und über die Leitung 315 mit der Leitung 85 b nungsbegrenzerschaltung, durch welche die dem Ver- verbunden. Die aneinanderstoßenden Enden der stärker zugeführte integrierte Spaltspannung auf einen Wicklung 295 & sind mittels der Einweggleichrichter vorbestimmten Wert begrenzt wird. Weitere vorteil- 325 und 326 so verbunden, daß der Verstärker im hafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schal- 50 Gegentakt arbeitet. Die Ausgangsleistung des Matung ergeben sich aus den Unteransprüchen. gnetverstärkers 295 wird über eine Leitung 329 an

Eine erfindungsgemäße Regelschaltung ermöglicht eine geerdete Gleichrichterbrücke 330 gelegt. Von der es, daß im Normalfall die Elektrode mit einem vor- Gleichrichterbrücke aus wird über die Leitungen 331 bestimmten konstanten Vorschub in Abhängigkeit und 332 eine gleichgerichtete Spannung an die festen von der Ausgangsspannung des Regelverstärkers über 55 Kontakte 335 a und 335 δ eines Umsteuerrelais 335 den Motor bewegt wird. Bei Kurzschluß dagegen wird gelegt. Dieses letztere ist normalerweise stromlos, und die Elektrode durch die Vorschubeinrichtung sehr in einem solchen Zustande berühren seine bewegschnell in an sich bekannter Weise zurückgezogen, liehen Kontakte 335 c und 335 d die Kontakte 335 a um auf diese Weise weitere Schäden zu vermeiden. bzw. 3356. Infolgedessen wird die positive Leitung Die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet dar- 60 331 von der Gleichrichterbrücke 330 aus über eine über hinaus aber auch noch beim Auftreten einer Leitung 336 an den Motoranker 36/4 und die negative relativ hohen Regelspannung, etwa bei Leerlauf der Leitung 332 von der Brücke 330 aus über eine Lei-Maschine, daß die Elektrode nicht infolge der Trag- tung 338 an den Motoranker 36 A angeschlossen, so heit des Systems zu weit vorgeschoben wird. Wird die daß sich der Motor 36 in der Weise dreht, daß er die Spannungsbegrenzerschaltung beispielsweise durch 65 Elektrode T auf das Werkstück W zu bewegt,
eine normale Triode gebildet, so wird beim Anspre- Um die Auswahl der richtigen Betriebsdrehzahl

chen der Begrenzerschaltung dem Integratorkreis des Motors 36 innerhalb seines Betriebsbereiches zu noch eine vorbestimmte Impedanz zugeschaltet, so gestatten, ist der Magnetverstärker 295 mit einer be-

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stimmten veränderlichen Vorspannung versehen. In Wenn der Spaltabstand zu klein wird, tritt die

dem vorliegenden Falle wird die Vorspannung an die hierfür vorgesehene Steuervorrichtung in Tätigkeit,

Eingangswicklung295a des Magnetverstärkers 295 um den Motor 36 sofort umzusteuern, so daß die

über einen Widerstand 343 und eine Leitung 344, Elektrode von dem Werkstück rasch abgezogen wird

welche an den Arm eines Potentiometers 345 ange- 5 und damit der Spaltabstand wieder größer wird. Zu

schlossen ist, angelegt. Durch Verschieben des Poten- diesem Zweck ist an dem Relais 335 ein zusätzlicher

tiometerarms kann man die Drehzahl des Motors 36 Satz fester Kontakte 335 e und 335/ vorgesehen,

einstellen. Der Kontakt 335 e ist direkt geerdet. Der Kontakt

Die Spaltspannung wird über eine Leitung 302 335/ ist angeschlossen an die Leitung 291, über

zugeführt. Der Gleichrichter 304 läßt nur positive io welche Gleichstrom von dem Spannungsteiler und

Spannungssignale hindurch, außerdem dient er dazu, Siebnetzwerk 286 bis 290 zugeführt wird. Wenn also

den Integratorkreis 300 von dem Funkenspalt G zu das Relais 335 erregt wird, sind die Verbindungen

trennen. zwischen dessen Kontakten 335 c und 335 a sowie

Zu dem Integratorkreis 300 gehören ein Konden- zwischen 335 d und 335 b unterbrochen, während sator305, ein Ladewiderstand 306 sowie die Wider- 15 zwischen den Relaiskontakten 335 d und 335/ sowie stände 307 und 308, ferner eine gesteuerte Entlade- zwischen den Relaiskontakten 335 c und 335 e eine vorrichtung 309, hier eine Triode. Diese Triode 309 Verbindung hergestellt wird,
hat einen niedrigen Verstärkungsfaktor, und ihre Die Wicklung des Relais 335 ist mit dem einen Anode ist zwischen den Widerständen 307 und 308 Ende geerdet und mit dem anderen Ende an den angeschlossen. Das Gitter der Triode erhält von der 20 beweglichen Kontakt 350 a des Relais 350 ange-Zuleitung 284 bis 290 aus über die Widerstände 310, schlossen. Der feste Kontakt 350 b ist an die Wechsel-311 und 312 eine feste negative Vorspannung; die stromzuleitung 315 angeschlossen.
Kathode ist geerdet. Die Triode ist also im Neben- Die Verwendung der gleichen Wicklung 295 α für Schluß zu dem Integratorkreis geschaltet. Durch die Vorspannung und Steuersignalspannung zum Betriebe negative Gittervorspannung wird die Triode nur dann 25 des Magnetverstärkers 295 erfordert eine Trennung leitend, wenn die Spaltspannung einen vorbestimmten des Integratorkreises und des das Umsteuerrelais beMaximalwert erreicht, wie er z. B. im Leerlauf auf- tätigenden Relais 350, um zu verhindern, daß der tritt. durch die Vorspannung erzeugte Strom den Betriebs-

Wie man sieht, sind die Widerstände 307 und 308 punkt des Relais 350 beeinträchtigt. Zu diesem mit der Wicklung 295 a des Magnetverstärkers 295 30 Zweck wird ein besonderer Integratorkreis für das in Reihe geschaltet und an die positive Seite des Relais 350 verwendet. Dieser Integratorkreis erhält Integratorkondensators 305 angeschlossen. Die Werte seinen Strom über einen Gleichrichter 355, dessen dieser beiden festen Widerstände sowie der Wider- Anode an den Mittelleiter der Zuleitung 302 angestand der Wicklung 295 α des Magnetverstärkers 295 schlossen ist. Es gehören dazu die Widerstände 356, bestimmen also die Entladezeitkonstante des Inte- 35 357, 358, 359 und 360 sowie ein Kondensator 361. gratorkreises. Bei normalem Bearbeitungsbetrieb der In den Stellungen α und b der Schalter 60,61 und Funkenerosionsvorrichtung, wenn die Triode auf 62 werden Stromimpulse hoher Energie geliefert, und Grund ihres Anodenpotentials nichtleitend ist, be- es liegt eine beträchtliche Zeitspanne zwischen den sitzt der Kreis eine durch diese Widerstände und aufeinanderfolgenden Impulsen, während am Spalt G den Kondensator 305 bestimmte normale Zeit- 40 praktisch keine Spannung auftritt. Während dieser konstante. Zeitspanne also erscheint praktisch keine Spannung

Wenn jedoch infolge eines zu weiten Abstandes an der Leitung 302. Das Relais 350 ist so gewählt, zwischen der Elektrode T und dem Werkstück W ein daß bei einem gewünschten Betriebszustand des Ge-Leerlaufspannungswert auftritt, dann wird die Triode räts bzw. bei den Verhältnissen normaler Metallleitend und schließt einen Nebenschlußkreis zum 45 abtragung ein genügend starkes Signal zur Erregung Integratorkondensator 305. Hierdurch ändert sich des Relais vorhanden ist, so daß das Relais gehalten auch die Impedanz der Triode, und an ihrer Anode wird und seine Kontakte 350 a und 3506 voneinander wird eine verhältnismäßig konstante Spannung auf- getrennt sind. Zur Lieferung des Erregungssignals für rechterhalten. Bei leitender Triode 309 erscheint an das Relais 350 während der Zeitspanne zwischen aufdem Widerstand 307 ein Spannungsabfall. Bei Leer- 50 einanderfolgenden Zündungen des Ignitrons 65 dient lauf des Funkenerosionsgeräts wird die Entladezeit- der Integratorkreis mit dem Kondensator 361, dessen konstante des Integratorkreises automatisch korri- Entladezeitkonstante bestimmt wird durch die Widergiert. Infolgedessen bekommt man eine feste Grenze stände 357, 358 und 360, je nach der Stellung der für die Spannung, die an der Wicklung 295 a des mit den Schaltern 60, 61 und 62 verbundenen Wäh-Magnetverstärkers 295 erscheinen kann. 55 lerschalter 362 und 363. Die beweglichen Kontakte

In der Praxis war es möglich, eine im wesentlichen der Schalter 362 und 363 sind miteinander verbunden, lineare Beziehung bei Leerlaufbetrieb, normalem Ab- Die festen Kontakte 362 a und 362 δ sind mit den tragsbetrieb und Kurzschlußbetrieb in der an der einstellbaren Widerständen 358 bzw. 357 verbunden. Signalwicklung 295a des Magnetverstärkers erschei- Beide Kontakte 363 α und 3636 sind an die eine nenden Regelspannung herzustellen. Bei der gezeigten 6c Seite des Kondensators 361 angeschlossen, während Anordnung wurde im Leerlauf bei leitender Triode dessen andere Seite geerdet ist. Man sieht also, daß, 309 an der Wicklung 295 a des Magnetverstärkers wenn das Ignitron 65 zündet, so daß entweder einer eine Spannung von 3 Volt, bei nichtleitender Röhre der beiden Kondensatoren 50 und 52 oder auch und unter normalen Betriebsverhältnissen der Metall- beide entladen werden, je nach den Stellungen der abtragung eine Spannung von 2 Volt und im Kurz- 65 Schalter 60, 61 und 62, Energie auch dem Integratorschlußfall ein Spannung von 0,75 Volt festgestellt, kreis mit dem Kondensator 361 zugeführt wird. Die und der Verstärker kann damit unter allen Betriebs- Entladezeit des Kondensators 361 richtet sich nach bedingungen optimal arbeiten. der Summe der Widerstände 357 und 360 oder 358

und 360, je nach den Stellungen der Schalter 362 und 363.

Werden die Schalter 60, 61 und 62 in deren Stellung c gelegt, dann wird ein Kippkreis gebildet, und die Energieimpulse liegen dicht aneinander ohne lange Pausen. Daher ist es bei der Stellung c nicht notwendig, den Kondensator 361 einzubeziehen, um ein genügend starkes Signal zu bekommen, welches das Relais 350 unter normalen Betriebsverhältnissen hält. ίο

Ungeachtet der Stellung der Schalter 60, 61 und 62 fällt die Spannung am Spalt ab, z. B. bei Eintreten eines Kurzschlusses, wenn sich die Elektrode T dem Werkstück W zu sehr nähert oder wenn der Spalt durch Materialteilchen verstopft ist. Damit fällt aber auch die an den Integratorkreis für das Relais 350 gelegte und die der Spule des Relais 350 zugeführte Spannung ab, und das Relais fällt ab. Infolgedessen berührt dessen beweglicher Kontakt 350 α den festen Kontakt 3506, und die aus der Leitung 85 & über die Leitung 315 zugeführte Spannung wird an die Spule des Relais 335 gelegt, das dadurch erregt wird. Wenn dieses eintritt, unterbrechen die beweglichen Kontakte 335 c und 335 d des Relais 335 die Verbindung zwischen den Leitungen 331 und 336 sowie zwischen den Leitungen 332 und 338 und stellen gleichzeitig eine Verbindung zwischen den Kontakten 335 c und

335 α sowie zwischen den Kontakten 335 d und 335/ her. Infolgedessen wird die über die Leitung 291 von dem Spannungsteiler und Siebnetzwerk 286 bis 290 kommende Gleichspannung über die Leitungen

336 und 338 an die Ankerwicklung des Motors gelegt, um den letzteren umzusteuern und dadurch die Elektrode T von dem Werkstück W abzuziehen; dadurch wird der Kurzschluß rasch beseitigt.

Wenn die Spaltbreite genügend zugenommen hat, nimmt die hier herrschende Spannung bei aufeinanderfolgenden Impulsen wieder zu; am Integratorkreis 355 bis 363 wird eine größere Spannung erzeugt, und das Relais 350 spricht wieder an. Hierbei wird die Verbindung zwischen dessen beweglichem Kontakt 350 a und dem festen Kontak 350 b unterbrochen. Damit fällt das Relais 335 ab, wobei dessen Kontakte 335 d mit 335 & und 335 e mit 335 a wieder in Berührung kommen, so daß die Verbindung zwisehen den Leitungen 331 und 336 bzw. 332 und 338 wiederhergestellt wird. Damit wird die Ausgangsleistung des Magnetverstärkers 295 über die Gleichrichterbrücke 330 wieder an die Ankerwicklung 36 A des Motors 36 gelegt, der so wieder eine Vorschubbewegung ausführt.

Dem Motor 36 ist eine Vorrichtung zum Abdampfen des infolge der Massenträgheit auftretenden Weiterlaufens zugeordnet. Zu diesem Zweck ist eine Zahnradpumpe 370 direkt mit der Ankerwelle des Antriebsmotors 36 gekuppelt. Diese Pumpe 370 bewegt ein hydraulisches Fluidum in einem geschlossenen hydraulischen System. Hierdurch arbeitet der Motor 36 in der Vorschubrichtung stets unter einiger Last, und der Prozentsatz der in dieser Weise aufgebrachten Dämpfung ist direkt proportional zu dem von der Pumpe erzeugten hydraulischen Druck, da dieser wiederum proportional zu der Drehzahl der Pumpe ist.

Bei der Umsteuerung des Antriebsmotors 36 ist es erwünscht, die Motorwelle von der Belastung durch die Pumpe zu entlasten. Dadurch soll dem Motor gestattet werden, sich in der entgegengesetzten Richtung mit der Höchstdrehzahl zu drehen, um Elektrode und Werkstück rasch voneinander zu trennen. Dies erfolgt ganz einfach durch einen Umgehungskanal für die Hydraulikflüssigkeit.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Regeln des Elektrodenvorschubes bei Funkenerosionsvorrichtungen mit einem von der am Funkenspalt auftretenden Spannung beaufschlagten Verstärker, durch den der Antriebsmotor für den Elektrodenvorschub auf vorbestimmte Spaltbreite geregelt ist, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte, auf die integrierte Spaltspannung ansprechende Schalteinrichtung (335, 350), durch die bei Abfall der Spaltspannung unter einen vorbestimmten Wert die vom Ausgang des Verstärkers (295) dem Motor (36) zugeführte Regelspannung unterbrochen wird und durch die zum schnellen Elektrodenabheben der Motor (36) unmittelbar an die volle Speisespannung (56) angelegt wird, sowie weiterhin gekennzeichnet durch eine dem Verstärker (295) zugeordnete Spannungsbegrenzerschaltung (309), durch welche die dem Verstärker (295) zugeführte integrierte Spaltspannung auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Spaltspannung ansprechende Schalteinrichtung ein erstes, normalerweise stromloses Relais (335) aufweist, dessen Kontakte (335 a bis 335 c) in dieser normalen Schaltstellung den Ausgang des Verstärkers (295) direkt mit dem Motor (36) verbinden, sowie ein zweites, normalerweise erregtes Relais (350) zum Steuern dieses ersten Relais (335), das über einen Integratorkreis (335 bis 363) mit der Spaltspannung beaufschlagt ist, derart, daß beim Absinken der Spaltspannung unter einen vorbestimmten Wert das zweite Relais (350) abfällt und damit das erste Relais (335) eingeschaltet wird und so dessen Kontakte (335 a bis 335 c) zur Umsteuerung des Motors betätigt werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Magnetverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzerschaltung eine gesteuerte Entladeeinrichtung (Röhre 309) ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Entladeeinrichtung (309) parallel zu dem Integratorkreis (300) geschaltet ist, derart, daß bei Überschreitung eines vorbestimmten Steuerspannungswertes über diese Entladeeinrichtung dem Integratorkreis eine vorbestimmte Impedanz zugeschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen