DE1565225A1 - Verfahren zur Bearbeitung mit intermittierenden elektrischen Entladungen mit gesteuerten Impulsen - Google Patents

Description

ATELIERS DES CHARMILLES S.A.,
Genf - Schweiz.

Verfahren zur Bearbeitung mit intermittierenden elektrischen Entladungen mit gesteuerten Impulsen.

Es bestehen verschiedene Verfahren zur Bearbeitung mit intermittierenden elektrischen Entladungen zwischen einem Werkstück aus leitendem Material und einer Elektrode.

Die einfachsten Maschinen für die Durchführung dieser Verfahren sind Freigabe-Bearbeitungsmaschinen, bei denen' ein Kondensator, der mit dem Werkstück und der Elektrode in Parallele geschaltet ist, durch eine Gleichstromquelle aufgeladen wird, wonach dieser sich in dem Bearbeitungsraum jedesmal dann entlädt, wenn seine Spannung einen genügenden Wert erreicht hat, um einen Funken zwischen der Elektrode und dem Werkstück entstehen zu lassen.

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Die Maschinen der oben beschriebenen Art haben jedoch so große Nachteile, daß sie trotz ihrer großen Einfachheit immer weniger verwendet werden, und daß die Benutzer immer mehr verbesserte Maschinen vorziehen. Einer der Hauptnachteile der oben angeführten Maschinen liegt in ihrer geringen Arbeitsgeschwindigkeit. Diese Maschine wird nämlich für jeden gegebenen Oberflächenzustand durch das Austreten von Kurzschlüssen begrenzt, sobald versucht wird, die Frequenz zu erhöhen, indem der Ladestrom des Kondensators erhöht wird.

Um diesen Nachteil auszuschalten, wurde schon vorgeschlagen, die intermittierenden Entladungen zu steuern, indem periodisch zwischen der Elektrode und dem Werkstück ein Spannungsunterschied aufgebracht wird, der dazu bestimmt ist, einen Funken herzustellen, und indem der Entladestromkreis periodisch geöffnet wird. Bei diesem Verfahren wird der Spannungsunterschied mit einer vorherbestimmtenFrequenz und während einer vorherbestimmten Dauer aufgebracht, sodaß eigentlich gleiche Stromimpulse auftreten sollten. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß die intermittierenden Entladungen in der Qualität und der Dauer nicht gleich sind, was sich aus der Tatsauae ^r.^luCj daß die Entladungen nicht sofort nach dem Vorhandensein der erforderlichen Spannung zwischen der Elektrode und dem Werkstück auftreten. Es besteht nämlich eine Wartezeit von unbestimmter Art, die von einer Entladung zur anderen schwankt.

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Der mittlere Wert dieser Wartezeit' hängt von zahlreichen Paktoren und insbesondere von der auf das Werkstück zur Einwirkung gebrachten Spannung, der Entfernung zwischen dem Werkstück und der Elektrode und der Entladungsenergie ab. Diese Wartezeit spielt nur eine unbedeutende Rolle, wenn die Frequenz der Arbeitsimpulse gering ist, d.h. im!Prinzipgeringer als etwa zehn Kilohertz. Wenn jedoch mit einer höheren Frequenz gearbeitet wird und insbesondere mit mehreren Zehntausend-Hertz, kann die Wartezeit mit derDauer eines Impulses vergleichbar werden.

Dieser Fall ist in den Fig. la und Ib dargestellt. Fig. la stellt die Spannungsimpulse dar, die zwischen dem Werkstück und der Elektrode zur Einwirkung kommen, und Fig. Ib die Stromimpulse, die tatsächlich zwischen

der Elektrode und dem Werkstück «efe-ließen. Die Spannungsimpulse haben alle eine gleiche Dauer und liegen in gleichem Abstand. Ihre Periode T ist gleich der Umkehrung der Frequenz f. Am Anfang jedes Impulses wird die Spannung gehoben; bis die Entladung stattfindet, wonach die Spannung auf den Wert der Entladespannung zwischen den Werkstück und der Elektrode fällt. Bei dem ersten Impuls erreicht die War.teäauer ein Drittel der Impuls-» dauer _t_., on; beim zweiten Impuls ist die Wartedauer gleici: null; beim dritten Impuls ist so größer als die Impulsdauer, .sodaS keine Entladung auftritt; der vierte Impuls ist gleich dem ersten. Wie aus Flg. Ib ersichtlich ist, weist nur dar zweite Stromimpuls die mögliche

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Höchstauer ""£ on auf, während der erste und der vierte kürzer sind und der dritte Impuls fehlt. Es ist festzustellen, daß die Frequenz der S.tromimpulse geringer ist als die Frequenz der Spannungsimpulse.

Die tatsächliche Dauer jedes Bearbeitungsimpulses wird durch die Wartezeit verringert und da diese unregelmäßig bei jedem Impuls schwankt, haben diese letzteren keine regelmäßige Dauer. Die Entladungen werden aus einer Mischung von mehr oder weniger langen Impulsen, d.h. von Impulsen mit schwankender Energie gebildet, wie dies in Fig. Ib gezeigt ist. Da die Menge von bei jeder Entladung abgenommenen Materials in Funktion der Energie dieser Entladung schwankt, wird die Bearbeitung durch eine Folge von Kratern durchgeführt, deren Abmessungen nicht konstant sind. Die Qualität der Bearbeitung wird natürlich durch die Abmessungen der größten Krater bestimmt.

Für eine Bearbeitung mit vorherbestimmter Qualität ist es -also offensichtlich, daß alle Entladungen, deren Energie geringer ist als die mögliche Höchstenergie pro Entladung, einen Wirksamkeitsverlust darstellen. Weiterhin werden, wenn die Wartezeit mit der Dauer eines Impulses vergleichbar oder größer als diese wird, bestimmte Spannungsimpulse nicht von einem Entladungsstrom begleitet, wie dies der Fall für den zweiten Impuls: .der Fig.. la ist. Daraus ergibt sich eine

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beträchtliche Verringerung des mittleren Bearbeitungsstromes im Vergleich zu demjenigen, der erzielt werden konnte, wenn die Wartezeit null wäre. ulQt&e Verringerung des mittleren stromes führt natürlich zu einer entsprechenden Verringerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, einen höchstmöglichen mittleren Arbeitsstroin und infolgedessen eine höchstmögliche Bearbeitungsgeschwindij;keit für elriß gegebene ^beri/liiehei-qualitst zu erreichen.

öle bezweckt ein Beai'beitungsverfahren mit intermittierenden elektrischen Entladungen zwischen einem werkstück aus leitendem Material und einer Elektrode, ^ernä:] üeni gesteuerte. impulse mit einer höheren opannung als UIe Entlauespannung /.wischen uein werkstück und üf'i' Klektrode ^ur EinwirKun^; ^.Pbracht werden, wobei jijuciv.-'paiuiunfesimpuliä nach einer uxibestinirncen Wartzeit eine Entladung zwischen dem Arbeitsstück und der Flektrode hervorruft; dieses Verfahren iat dadurch geKfimzeiciuiet, cip.j es jedem impuls eine Dauer gibt, ciJe in Funktion der i.artozeit «lei* betroffenen Entladung

Ein anti er er üe^ensLand a&r ri'finciurv; ist eine Maschine zur uurci j führung .liese.s /erfaiirens, die einen Generator fir iutf-rmituiereiide iuitliulungcn und steuermittel für

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diese Entladungen besitzt und die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Erfaßstromkreis für den Beginn jeder Entladung und Mittel besitzt, die .durch diesen Stromkreis gesteuert werden und die auf Steuermittel für die Entladungen einwirken, um die Unterbrechung jeder Entladung zu veranlassen.

Die Fig. 2 bis 6 der beigefügten Zeichnung stellen schematisch beispielsweise mehrere Ausführungsformen einer Maschine dar, die die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erlaubt.

Fig. 2 ist ein Grundsatzschema einer Ausführungsform der Maschine.

Fig. Ja bis J5f sind Diagramme, die die Arbeitsweise der Maschine gemäß Fig. 2 erklären.

Fig. 4 stellt das Schema einer ersten Ausführungsform der Maschine dsr.

Fig. 5 und 6 stellen zwei weitere Ausführungsformen der Maschine dar. '

Gemäß Fig. 2 besitzt die Maschine eine Stromquelle S, die dazu bestimmt ist, die Energie der Entladungen zu. liefern, die zwischen einer Elektrode E und einem Werk-

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Stück P erzeugt werden sollen. Die Stromquelle S ist durch ein Ein-Aus-Schalterelement 1 mit üer Elektrode E und mit dem Werkstück P durch, einen Widerstand Rl verbunden.

Dieser Widerstand ist dazu bestimmt, die Erfassung des Stromdurchflußes bei einer Entladung zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P mit Hilfe des Spannungsabfalles zu erlauben, der an den Klemmen dieses Widerstandes auftritt, wenn sie von dem Entladungsstrom durchflossen wird. Die Spannung an den Klemmen des Wider- ■ Standes Rl wird in einen Schmidt'sehen Trigger 2 eingespeist, der eine Flip-Flop-Schaltung ist, die in eine Stellung kippt, wenn das Eingangssignal höher als ein vorherbestimmter Wert ist und die erst dann in die ursprüngliche Stellung zurückkehrt, wenn dieses Eingangssignal auf einen wesentlich geringeren Wert als der gesunken ist, der das erste Kippen veranlaßt hatte. Damit wird immer ein sehr scharfes Ausgangssignal erzielt, selbst wenn der Wert des Eingangssignales langsan schwankt» Der Schmidt*sehe Trigger 2 steuert wiederum-einen monostabilen Multivibrator J, über einen Differenzierungsstromkreis 14," der kurze Impulse beim Kippen des Schmidt¹ sehen Triggers liefert. Der Ausgang des Multivibrators ist in einen Differenzierungsstromkreis 15 eingeschaltet, der einen zweiten monostabilen Multivibrator 4 steuert. Der Multivibrator 4 steuert die Arbeitweise des

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Ein-Aus-Schalters 1, der vorteiinaiuerweise aus zumindest einem Halbleiter-Element mit gesteuerter Leitung gebildet ist.

Der Schmidt'sehe Trigger 2 und die Multivibratoren 3 und k werden von einer Stromquelle Sl gespeist.

Die Arbeitsweise der Maschine, deren Schema in Fig. 2 dargestellt ist, wird im folgenden mit Bezug aur erklärt.

Pig. J5a stellt die Spannung U zwischen der Elektrode und dem Werkstück in Funktion der Zeit und während einer kurzen Arbeitsperiode dar, die vier Entladungen deckt. Zum Zeitpunkt ti ist der Ein-Aus-Schalter 1 geschlossen, sodaß die Spannung der Stromquelle S zwischen der Elektrode E und dem Wirkung P zur Einwirkung kommt. Die Entladung tritt Jedoch nicht sofort auf, sondern erst nach einer Wartezeit, die von ti bis t2 dauert. Die Entladung tritt von t2 bis t3 während einer vorherbestimmten Dauer X ρ auf und wird im Augenblick tj5 durch den Ein-Aus-Schalter 1 unterbrochen, dessen Steuerung weiter unten beschrieben wird. Die Dauer der Unterbrechung, die mit ^ off bezeichnet ist, ist ebenfalls vorherbestimmt.

Zum Zeitpunkt t4 wird die Spannung wieder zwischen der Elektrode und dem Werkstück zur Einwirkung gebracht und

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die. Entladung tritt sofort auf, wobei die Wartezeit in diesem Falle als praktisch gleich null angenommen wind. Die Entladung wird zum Zeitpunkt t5 unterbrochen.

Es wird angenommen, daß die folgende Entladung erst nach einer sehr langen Wartezeit, die von t6 bis tj dauert, auftritt, wobei diese Dauer größer ist als die Dauer einer Entladung. Der Entladungsstrom fließt also erst zum Zeitpunkt tj und die Entladung wird beim Zeitpunkt t8 unterbrochen. Die folgende Entladung besitzt die gleiche Form wie die erste, wobei die Spannung ab t9 zur Einwirkung kommt und der Strom von tlO bis tll fließt.

Fig. 3b zeigt den Fluß des Entladungsstromes i für jeden in Fig. ^a angeführten Fall; daraus ist ersichtlich, daß der Strom jeder Entladung konstant ist und daß die Entladung eine vorherbestimmte Dauer hat. Demgemäß sind alle Entladungen im Hinblick auf ihre Energie gleich. Die Kurve der Fig. ^/stellt ebenfalls die Eingangsspannung dar, die in den Schmidt'sehen Trigger 2 eingespeist wird. Dessen Ausgangssignal ist ähnlich dem Eingangssignal, ist aber auf Form gebracht, d.h. das Ausgangssignal läuft schnell von einer festen Ebene zu einer anderen festen Ebene, selbst wenn das Eingangssignal aus Spannungsimpulsen mit nicht konstantem Wert gebildet ist.

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Fig. Jc stellt die SpannungsImpulse am Ausgang des Differenzierungsstroiakreises 14 dap, der von dem Schmidt^fsehen Trigger 2 gespeist wird.

Fig. 3d stellt die Arbeitsweise des monostabil-en Multivibrators J5 dar,, der von seinem stabilen Ztastaod 1 jedesmal dann in seinen unstabilen Zustand II läuft, wenn er einen positiven, in Fig. ^c dargestellte Impuls erhält, der das Auftreten des Entladestromes anzeigt. Da dieser Multivibrator J monostabil ist, kehrt er automatisch nach einer vorherbestimmten Zeitdauer ζ» ρ in seinen Zustand I zurück, nachdem er in seinen nichtstabilen Zustand II gebracht worden ist. Diese Zeitdauer wird gleich der für eine gegebene Arbeitsgeschwindigkeit erwünschte Entladedauer gewählt, Sie kann leicht verändert werden, indem der Wert eines Kondensators und / oder eines Widerstandes des Multivibrators verändert wird,

Fig. jje stellt die am Ausgang des Differenzierungsstromkreises 15 erzielten Impulse dar, die beim Kippen des Multivibrators 3 in einen seiner Zustand© eine vorherbestimmte Polaritltt und die ander© Polarität baben, wenn der Multivibrator in seinen anderen Zustand kippt. Diese Impulse werden in den monostabilen eingespeist, wobei die Schaltung so durchg^ftifert daß dieser jedesmal dann in seinen unstabil«» Sustwad

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kippt, wenn er einen Impuls erhält, der dem Ende einer Entladung zwischen der lektrode und dem Werkstück entspricht.

Fig. Jf zeigt, daß der Multivibrator 4 von seinem stabilen Zustand I in seinen nichtstabilen Zustand II jedesmal dann kippt, wenn der Differenzierungsstromkreis 15 einen Impuls vorherbestimmter Polarität liefert. Da der Multivibrator 4 monostabil ist, fällt er nach einem vorherbestimmten Zeitraum nach dem Kippen in seine Stellung II in seine Stellung I zurück. Diese Zeitdauer wird gleich der erwünschten Öffnungszeitdauer *Xy off des Entladungsstromkreises nach jeder Entladung gewählt. Das Ausgangssignal des Multivibrators 4 wird zur Steuerung des Ein-Aus-Schalters 1 auf eine solche Art und Weise verwendet, daß dieser leitend wird, wenn der Multivibrator.4 in seinem Zustand I ist und daß er nicht-leitend wird, wenn der Multivibrator 4 in seinem Zustand II ist. Zum Zeitpunkt to wird angenommen, daß der Multivibrator 4 in seinen Zustand II gebracht wird, sodaß er zum Zeitpunkt ti in seinen Zustand I kippt, wodurch der Ein-Aus-Schalter geschlossen wird. Die Spannung der Stromquelle S wird dann zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P zur Einwirkung gebracht, und im Augenblick t2, wenn der Entladungsstrom auftritt, verursacht die Spannungsänderung an den Klemmen von Rl, die durch den Trigger

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aufgenommen wird, das Auftreten eines Spannungsimpulses ρ am Ausgang des Differenzierungsstromkreises Ik, die in Fig. Jc dargestellt sind. Der Impuls ρ wird in den Eingang des Multivibrators J5 eingespeist, wodurch dieser zum Zeitpunkt t2 kippt. Die erforderliche Dauer für die automatische Rückkehr dieses letzteren bestimmt die Dauer ~ζ ρ einer Entladung zwischen E und P, da, wenn der Multivibrator J in seinen Zustand I zurückkehrt, er durch den Differenzierungsstromkreis einen Impuls q erzeugt, der den Multivibrator.4 in seinen Zustand II bringt, wodurch gleichzeitig die Öffnung des Entladungsstromkreises durch den Ein-Aus-Schalter 1 verursacht wird. Die Dauer der Öffnung des Ein-Aus-Schalters 1 wird durch die Zeitdauer ζ off gegeben, die der Multivibrator 4 braucht, um in seinen stabilen Zustand zurückzukehren. Infolgedessen werden Entladungen mit identischer Dauer ζ ρ erzielt, wie das aus Fig. j5b ersichtlich ist, während die Zeitdauer X₁ off, die das Ende einer Entladung und den Augenblick trennt, indem die Spannung eingespeist wird, die die folgende Entladung verursachen soll, wie aus Fig_# Ja ersichtlich, immer gleich ist.

Fig. 4 stellt das vollständige elektrische Schaltschema der Ausführungsform gemäß Fig. 1 dar. Im rechten Teil dieser Figur sind die Stromquelle S, - das Werkstück P, die Elektrode E und der Widerstand Rl

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gezeigt, der jedoch zwischen der Elektrode E und dem Ein-Aus-Schalter 1 geschaltet ist, der aus einer Reihe von parallel-liegenden Transistoren besteht, von denen nur zwei dargestellt und mit den Zeichen Tl und T2 bezeichnet worden sind., Die Kollektoren dieser zwei Transistoren sind beide mit einem Widerstand RJ beziehungsweise R4 von geringem Wert in Serie geschaltet, die dazu bestimmt sind, die Ströme in dem üblichen Falle auszugleichen, indem die Merkmale der Transistoren nicht genau identisch sind« Der Entladungsstromkreis weist weiterhin noch einen Widerstand R5 auf, der dazu bestimmt ist, die Amplitude des Stromimpulses einer Entladung zu begrenzen und festzulegen; dieser Widerstand kann vorteilhafterweise verstellbar sein.

Die an den Klemmen des Widerstandes Rl auftretende Spannung, wenn diese von dem Entladestrom durchflossen wird, wird durch die Leiter 5 bezw.'6 in den Eingang des Schmidt'sehen Triggers 2 eingespeist, der, wie bekannt, zwei Transistoren TJ und T4 besitzt. In diesem Falle handelt es sich um NPN-Transistoren, die von einer Stromquelle Sl gespeist sind. Ihre Emitter sind miteinander und mit einer Klemme dieser Stromquelle Sl über einen Widerstand Ηβ verbunden. Ihre Kollektoren sind an den anden Pol der Stromquelle Sl über einen Widerstand R7 bezw. R8 angeschlossen. Der Kollektor von TJ ist mit der Basis von T4 durch einen Widerstand R9

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verbunden, der von einem Kondensator Cl überbrückt wird. Das an dem Widerstand Rl abgenommene Signal wird in die Basis von TJ über einen in Serie geschalteten Widerstand RIO eingespeist.

Die verschiedenen Widerstände des Schmidt¹sehen Triggers 2 haben solche Werte, daß der Transistor T4 arbeitet, während der Transistor TJ gesperrt ist, solange das in die Basis von TJ eingespeiste Signal geringer als ein vorherbestimmter Wert von beispielsweise +5 Volt ist. Wenn dieses Signal größer als 5 Volt wird, wird der Transistor TJ leitend und der an seinem Kollektor auftretende Spannungsabfall veranlaßt die Sperrung des Transistors T4. Dieser Betriebszustand bleibt solange erhalten, wie das Eingangssignal nicht unter einen vorherbestimmten und beispielsweise unter J Volt fällt. Auf diese Art und Weise wird, selbst wenn der Entladungsstrom große und unzeitgemäße Schwankungen aufweist, beispielsweise infolge einer schlechten Regelung der Entfernung zwischen der Elektrode und dem Werkstück, am Ausgang des Schmidt¹sehen Triggers ein klares Signal erzielt, das diese unerwünschten Schwankungen nicht widergibt.

Der Kollektor des Transistors T4 ist mit einem Element verbunden, das ein elektrisches Ausgangssignal liefert, das von dem Eingangssignal abgeleitet ist. Dieses Element besteht aus einem Kondensator C2 und einem Widerstand RIl,

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deren Verbindungspunkt einen positiven Impuls im Augenblick der Sperrung von T4 und. einen negativen Impuls im Augenblick der Freigabe von T4 liefert. Eine Diode Dl erlaubt, nur die positiven Impulse in den Eingang des monostabilen Multivibrators J einzuspeisen, der zwei NPN-Transistoren T5 und Τβ besitzt, deren Emitter mit der negativen Klemme der Stromquelle Sl verbunden sind. Die Kollektoren von T5 und Τβ sind über Widerstände Rl2 und RlJ mit dem positiven Pol der Stromquelle Sl verbunden. Der Kollektor von T6 ist außerdem über einen Widerstand Rl4, der mit einem Kondensator C6 nebeneinandergeschaltet ist, mit der Basis des Transistors T5 verbunden, während der Kollektor von T5 mit der Basis von Τβ über ein Element RC verbunden ist, das aus einem Drehkondensator CJ und einem Widerstand RI5 besteht.

Bei Abwesenheit eines Signales an seiner Basis ist der Transistor T5 gesperrt und der Transistor T6 leitend.

Wenn ein positiver Impuls in die Basis von T5 eingespeist wird, wird dieser Transistor leitend und verursacht aie Sperrung des Transistors T6 durch einen negativen Impuls, der über CJ übertragen wird. Der Transistor T6 bleibt solange gesperrt, wie der Kondensator CJ sich nicht über den Widerstand RI5 entladen hat. Wenn aie Spannung an der Klemme von CJ, der mit der Basis von Τβ verbunden ist, durch die Entladung des Kondensators

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von negativ leicht positiv wird, wird T6 wieder leitend. Dieser Multivibrator 5 besitzt also einen stabilen Zustand, von dem er während einer vorherbestimmten Zeitdauer unter der Einwirkung eines positiven Impulses entfernt werden kann, der in die Basis von T5 eingespeist wird. Dieser Multivibrator ist also monostabil und die Spannung des Kollektors T5 bildet das Ausgangssignal, das auf ein Element RC von gleicher Art wie dasjenige, das den Schmidt'sehen Trigger und den Multivibrator J5 verbindet, eingespeist wird.

Dieses Element RC, das aus einem Kondensator C4 und einem Widerstand Rio besteht, äteuert den zweiten monostabilen Multivibrator 4 durch positive Impulse, die in die Basis eines Transistors T7 eingespeist werden. Das Schema des Multivibrators 4 ist ähnlich demjenigen des Multivibrators 3,und der Kollektor von T7 ist mit der Basis des Transistors T8 über ein Element RC verbunden, das einen Kondensator C5 und einen Widerstand RI7 aufweist. Der Kollektor von T8 ist mit der Basis von T7 über einen Widerstand RI8 verbunden, der von einem Kondensator C7 überbrückt wird. Die Kollektoren der Transistoren T7 und T8 sind mit dem positiven Pol der Stromquelle Sl über Widerstände RI9 und R 20 verbunden.

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Dieser Multivibrator arbeitet auf die gleiche Art und Weise wie der eben beschriebene. Der Transistor T8 ist normalerweise leitend und wird während einer vorherbestimmten Dauer jedesmal dann in einen nichtleitenden Zustand gebracht, wenn ein positiver Impuls in die Basis des Transistors T? eingespeist wird. Dieser Multivibrator steuert den Ein-Aus-Schalter über einen Verstärker, der einen PNP Transistor T9 besitzt, der von einer getrennten Stromquelle S2 gespeist wird. Die Spannung des Kollektors des Transistors T7 wird in die Basis von T9 über einen Spannungsteiler eingespeist, der Widerstände R21 und R22 besitzt. Die Spannung des Kollektors von T9 wird in die Basis der Transistoren Tl und T2 durch einen Spannungsteiler R23 und R24- eingespeist. Der Kollektor von T9 ist mit der negativen Klemme von S2 über einen Widerstand R25 verbunden. Infolge dieser Anordnung werden die Transistoren Tl und T2 synchron mit dem Transistor T8 leitend oder nicht-leitend gemacht, wie sich das aus den folgenden Erklärungen ergibt.

Der Kollektor des Transistors T7 besitzt eine Spannung, die im wesentlichen gleich derjenigen seines Emitters ist, wenn dieser Transistor leitend ist, während die Spannung des Kollektors positiver ist, wenn er nicht-leitend 1st. Die Basis des Transistors T9 folgt diesen Spannungsschwankungen und ist, je nachdem ob der

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Transistor TJ leitend ist oder nicht, negativ oder positiv im Vergleich zum Emitter des Transistors T9, da R22 mit der negativen Klemme von S2 verbunden ist. Da T9 von PNP-Art ist, ist er gleichzeitig wie T7 leitend bezw. nicht-leitend.

Im leitenden Zustand von T9 ist die Spannung seines Kollektors im wesentlichen gleich derjenigen seines Emitters, während diese Spannung im nicht-leitenden Zustand negativer ist. Diese SpannungsSchwankung des Kollektors von T9 wird über den Widerstand R2^ auf die Basis der Transistoren Tl und T2 übertragen. Die Widerstände R23, R24 und R25 werden so gewählt, daß, wenn T9 leitend ist, die Basen von Tl und T2 positiv im Vergleich zu den Emittern dieser Transistoren sind, wodurch diese zwei letzteren blockiert werden, während, wenn T9 nicht-leitend ist, die negative Spannung von S2 auf den Spannungsteiler aufgebracht wird, der aus R25, R2J5 und R24 besteht, wodurch die Basis von Tl und T2 eine leicht negativere Spannung erhält als die der Emitter, sodaß diese zwei letzteren Transistoren also leitend werden.

Zusammengefaßt sind die Transistoren Tl und T2 gleich- ' zeitig wie der Transistor T8 des Multivibrators 4 leitend beziehungsweise nicht-leitend. Dessen Ausgangssignal wird von dem Transistor T9 verstärkt, um die Steuerung von Tl und T2 zu gewährleisten.

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In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 befinden sich die Hauptelemente der oben beschriebenen Ausfuhrungsform. Jedoch besteht der Ein-Aus-Schalter aus zumindest einem Halbleiter-Element mit gesteuerter Lawine, die in der Litteratur unter auch Trigistor und Transwitch genannt wird und die schematisch mit TS bezeichnet ist. Dieser Halbleiter wird durch einen kurzen Impuls bestimmter Polarität in leitenden Zustand gebracht, der in eine besondere Elektrode eingespeist wird

und nicht-leitenden Zustand durch einen kurzen Impuls umgekehrter Polarität, der in die gleiche Elektrode eingespeist wird.

In dieser Ausführungsform wird die Erfassung des Entladungsstromes zwischen dem Werkstück P und der Elektrode E auf die Spannungsschwankung zwischen der Elektrode und dem Werkstück gestützt. Die Steuerspannung wird auf einen Potentiometer J aufgebracht, dessen Läufer es erlaubt, die Höhe des Eingangssignales im Schmidt'sehen Trigger 2 zu regulieren. Wenn in diesem Falle eine Entladung beginnt, verringert sich die Spannung zwischen E und P plötzlich, gleichzeitig mit der Verringerung der Spannung am Eingang des Schmidt'sehen Triggers 2, wodurch dieser kippt. Die kurzen Impulse einer oder der anderen Polarität, die zur Steuerung von TS bestimmt sind, \verden aurch Differenzierungsstromkreise l6 bezw.

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gebildet, die von den Multivibratoren 3 und 4 gespeist werden. Die Dioden Dj5 und D4 erlauben nur den Durchfluss von Impulsen mit der erwünschten Polarität durch den Widerstand R26 bzw. R27'. Die kurzen negativen Impulse, die von dem Differenzierungsstromkreis 17 in dem Augenblick geliefert werden, in dem der Multivibrator j5 von seinem unstabilen Zustand von der Dauer *""£ un in seinen stabilen Zustand zurückkehrt, gewährleisten die öffnung des Entladungsstromkreises über das Element TS, während die Jk urzen positiven Impulse, die von dem Differenzierungsstromkreis 16 in dem AugenbliuK geliefert werden, in dem der Multivibrator 4 von seinem unstabilen Zustand von der Dauer "tT off in seinen stabilen Zustand zurückkehrt, das Element TS in seinen leitenden Zustand überführen.

Das Arbeitsdiagramm ist das gleiche, wie in den Fig. ^a bis Jf dargestellt und die Elemente, 2,3 und 4 sind mit dem in Fig. 4 gezeigten identisch. Jedoch sperrt in diesem Falle der Fluss des Entladungsstromes, der durch einen Abfall der Spannung zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P angezeigt wird, den Eingangstransostor T3 des Schmidtschen Triggers 2. In dieser Ausführungsform wird das' Ausgangssignal des Schmidts-öke-a—Triggers also am Kollektor von T^ anstatt von T4 gemäss Fig. 4 entnommen. Weiterhin werden die Ausschaltimpulse von TS durch Ableitung von einem Signal erzielt, das vom Kollektor von 16 gemäss Fig. 4 ab-

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genommen wird» Die positiven Zündimpulse von TS werden durch Ableitung von einem Signal erzielt, das in Fig. 4 von TJ abgenommen wird.

In der dritten AusfUhrungsform gemass Fig. 6 besteht die^ Hauptarbeitsstromquelle aus einer Gleichrichtersohaltung, die mit Niederspannungs-Dreipahsenstrom durch Filter - und Strombegrenzungs- Selbstinduktionsspulen LR, LS und LT gespeist. Der von dem Gleichrichtern 8 bis 15 gleichgerichtete Strom wird in den Arbeitsraum geführt, der direkt an die Klemmen der Quellen angeschaltet ist, Die Zündung der Entladung Wird durch eine Hilfsspannungsquelle SJ von beispielsweise 80 V verwirklicht, die höher ist, als die Spannung der Funkenstrecke während der Arbeit, wobei die Spannung dieser Quelle SJ zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P zur Einwirkung kommt, wenn ein n-p-n Transistor, der den ersten Zündein-Ausschalter TIo bildet, leitend wird* Der Hilfsentladungsstrom, der von dieser Quelle abgegeben wird^ wird von zwei Widerständen R28 und R29 begrenzt. Der

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Widerstand «ft8& dient weiterhin dazu, die Erfasspannung für die Zündung der Entladung zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P zu liefern.>

Die Untebbreohung des Entladungsstromes wird durch das Leitendmachen einer Reihe von Transistoren TIl bis TlJ gewährleistet* die einen zweiten Leistuhgs* Ein-Ausschalter bilden, der eine Gesamtableitung des von den Gleichrichtern 8 bis Ij in dem Arbeitsraum zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P

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gelieferten Stromes verursacht, wobei diese Ableitung praktisch einen Parallelkurzschluss mit diesem Kaum bildet. Während dem von den Transistoren TIl bis T13 verursachten Kurzschluss steigt der Strom nur sehr leicht infolge der Regelwirkung der Induktionsspulen LR, LS und LT.

Das Erfaßsignal des Beginns Jeder Entladung wird- durch die Spannung gegeben, die an den Klemmen des Widerstandes R29 auftritt und die wie oben beschrieben in den Schmidtsehen Trigger 2 eingespeist wird. Hinter diesem liegt ehe Differenzierungsschaltung l4, die kurze Steuerimpulse für den Multivibrator > liefert. Diese Schaltung besteht, wie im Falle der Fig, 3 aus einem Kondensator, einem Wiederstand und aus einer Diode ( C2, RIl und Dl gemäss Fig.4).

Demgemäss liegt hinter dem Multivibrator 3 eine Differenzierungsschaltung 15* die kurze Steuerimpulse für den Multivibrator 4 liefert. Diese Schaltung ist ähnlich derjenigen, die von C4, Rio und D2 in Fig. gebildet wird. Das Ausgangssignal des Multivibrators 4 wird von dem Stansistor Tl4 verstärkt, und anschliessend in die Basis des Transistors TIo so eingespeist, daß dieser leitend wird, wenn der Multivibrator 4 in seinem stabilen Zustand ist, und nicht leitend, wenn dieser letztere in seinem unstabilen Zustand von der Dauer ""Eoff ist. Das Ausgangssignal dee Multivibrators 3 wird gleichermassen nach Verstärkung in 909839/0830

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einem Verstärker l6 dazu verwendet, die Transistorenreihe TIl bis T15 zu steuern. Dieses Signal steuert den nichtleitenden Zustand dieser Transistoren, wenn der Multivibrator 3 in seinem unstabilen Zustand von der Dauer ^rm*C on ist, sodaß während dieser Periode der !Instabilität der gleichgerichtete Hauptstrom vom Netz zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P fliessen kann und zu dem von S3 gelieferten Hilfsstrom hinzugefügt wird.

Es muß festgestellt werden, daß das Ausgangssignal des Verstärkers l6 über zwei Widerstände R30 und R3I mit einer Polarisationsspannung für die Basen der Transistoren TIl bis T13 kombiniert wird, um diese während des stabilen Zustandes des Multivibrators 3 in leitendem Zustand zu halten, wobei diese Spannung von einer Hilfsstromquelle S4 von ungefähr Io Volt geliefert wird.

Eine Stromquelle S5 von ebenfalls ungefähr Io Volt speist den Schmidtsehen Trigger 2.die Multivibrator* 3 und k, den Verstärker 16 und den Transistor 14.

In dieser letzteren Ausführungsform ist es sehr wichtig, daß die Öffnung des von den Transistoren TlI bis T13 gebildeten Kurzschlusses nicht stattfinden kann, wenn zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P durch

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die Stromquelle S3 keine Entladung begonnen worden ist, da sonst eine Überspannung an den Klemmen der Hauptarbeitsstromquelle auftreten könnte, die die Reihe von Transistoren zerstören könnte.

Dieser ärgerliche Unfall wird automatisch infolge der Steuerung von TIl bis TI3 durch das Ausgangssignal des Multivibrators 3 verhindert. Weiterhin wird die Maximalspannung, die zwischen den Emittern und den Kollektoren von TIl bis TlJ auftreten kann, auf die Entladungsspannung begrenzt, die selbst kurzzeitig geringer ist, als die Spannung der Hilfszündstromquelle S3 . Die Leistungsdiode T5 hindert die Stromquelle S3 daran, im Kurzschluss in die Reihe von Transistoren TIl bis TI3 während der Zeitperiode einzuspeisen, die zwischen dem Augenblick liegt, in dem TIl leitend gemacht wird, und zwischen dem Augenblick, in dem die Entladung beginnt, d.h. während der Warteperiode von unbestimmter Dauer, wie sie in der Einführung beschrieben worden ist.

Es ist offensichtlich, daß zahlreiche Änderungen an den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können. Insbesondere kann das erfindungsgemässe Verfahren unter Verwendung anderer als der oben beschriebenen Mittel durchgeführt werden,

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wobei beispielsweise die Einschalter und Ausschalter und Vakuumröhren, das Thyratron od. dgl. ersetzt werjäen können. Gleichfalls können die Multivibratoren, obwohl sie vom KonstruktionsStandpunkt aus vorteilhaft sind durch jede andere Vorrichtung oder Jedes andere bekannte elektrische Schaltscheme ersetzt werden, das als " Zeitgeber" arbeitet, d.h. durch jede Vorrichtung, die in der Lage ist, ein Ausgangssignal am Ende einer vorher bestimmten Periode nach dem Empfang eines Eingangssignales abzugeben.

Um eine absolute Gleichförmigkeit der Energie jedes Impulses zu erzielen, könnten besondere Multivibratoren 3 und ^ vorgesehen werden, bei denen die Dauer der entsprechenden unstabilen Zustände ⁱ~^>C ρ und/oder

^r~*^mC off automatisch gemäss den elektrischen Bearbeitungsbedingunge schwanken könnten. Insbesondere könnte *"""C ρ im umgekehrten Sinn der Schwankungen der Spannung jeder Entladung und im umgekehrten Sinn der Schwankung des Entladungsstromes verändert werden, sodaß die Energie der aufeinander"folgenden Entladungen mit sehr großer Genauigkeit konstant gehalten wird. Die Erfassung des Stromes könnte ebenfalls mit Hilfes eines Transformators durchgeführt werden, dessen Primärwicklung in Serie mit dem Elektroden- Werkstück-Stromkreis geschaltet ist und dessen Sekundärwicklung

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Impulse der einen oder der anderen Polarität am Anfang der Errichtung des Entladungsstromes bzw. der Unterbrechung dieses Stromes liegern könnte. Gleiehermassen könnte die Elemnte RC, die die Differenzierungsstromkreise bilden, ohne weiteres durch Transformatoren ersetzt werden, die auf bekannte Art und Weise bei jßder plötzlichen Schwankung des durch die Primärwicklung laufenden Stromes einen Impuls abgeben.

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Claims (1)

1. Pofenton v/ölte

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   PATENTANSPRÜCHE .

   1.) Verfahren zur Bearbeitung mit intermittierenden elektrischen Entladungen zwischen einem Werkstück (P) aus leitendem Material und einer Elektrode(E) gemäss dem gesteuerter Impulse mit einer Spannung, die höher ist, als die Ent1adungsspannung zwischen dem Werkstück (P) und der Elektrode (E) ist, zur Einwirkung gebracht werden, wobei jeder Spannungsimpuls nach einer unbestimmten Wartezeit eine Entladung zwischen dem Werkstück (P) und der Elektrode (E) hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Impuls eine steigende Dauer in Funktion der Wartezeit der betroffenen Entladung gegeben wird.

   2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet," daß das Auftreten jeder Entladung dadurch erfasst wird, daß die Unterbrechung der erfassten Entladung nach einer vorher bestimmten Zeitdauer nach deren Anfang verursacht wird.

   j5.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß alle Entladungen die gleiche Zeitdauer (*~C p) erhalten.

   4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3s dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung des Spannungsunter-

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   schiedes, der eine Entladung verursachen soll, nach einem vorher bestimmten Zeitraum( '"""C off) nach dem Ende der vorher gegangenen Entladung verursacht wird. .

   5·) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Elektrode (E) und dem Werkstück (P) während der Wartezeit aufgebrachte Spannung im wesentlichen konstant ist.

   6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsstrom während der Dauer jeder Entladung auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird.

   7.) Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Generator für intermittierende Entladungen und Steuermittel (1) für diese Entladungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ErfasStromkreis (Rl,2) der Zündung jeder Entladung und Mittel {J>,^) besitzt, die von diesem Stromkreis gesteuert werden und auf die Steuermittel (1) für die Entladungen einwirken, um die Unterbrechung jeder Entladung zu veranlassen.

   8.) Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (3,4) zur Unterbrechung des Entla-

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   dungsstromes' nach einer vorher bestimmten Zeitdauer ) nach deren Anfang besitzt.

   9·) Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Stromkreis (Rl) besitzt, der die Er- * stellung des Entladungsstromes erfasst.

   lo.) Maschine nach den Ansprüchen 7 und 9 j dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungstromkreis einen Widerstand (Rl) aufweist, der von zumindest einem Teil des Entladungsstromes durchflossen wird.

   11.) Maschine nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungstromkreis (Rl) einen Transformator besitzt, dessen Primärwicklung in Serie mit dem Arbeitsraum zwischen der Elektrode (E) und dem Werkstück^¹)¹ geschaltet ist.

   12.) Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Stromkreis ( 7, _yTS) besitzt, der auf die zwischen der Elektrode (E) und dem Werkstück (P) herrschende Spannung anspricht und der dazu bestimmt ist, den Beginn jeder Entladung zu erfassen.

   13.) Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen monostabilen Multivibrator (j5) auf-

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   weist» auf deta der i£rfassungsstroekreia einwirkt, UJB ihn in seinen unstabilen Zustand von der Dauer (**X p) a*** Anfang jeder Entladung zu bringen» wobei dieser Multivibrator (3) die Unterbrechung der Entladung steuert;» wenn er in seine stabiite Lage zurückkehrt.

   14.) Maschine nach den Ansprüchen "f und 11, dadurch ge-Kennzeichnet, daß sie einen zweiten monostabilen Multivibrator (4) besitzt, der von de« ersten Multivibrator (2) gesteuert wird» Uta jedesmal dann In seinen unstabilen Zustand von der Bauer ( "*"' off) gebracht zu werden, wenn der erste Multivibrator (j>) in seinen stabilen Zustand zurückkehrt, wobei der zweite MuI ti vlbrat or (4) auf .steuermittel für die Entladungen einwirkt, um das Auftreten einer ljrvtladung zu erlauben, wenn er In seinen stabilen Zustand zurückkehrt.

   15.) Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die »steuermittel für die Entladungen zumindest einen elektronischen Ein- Ausschalter (1) aufweisen, der den Durchfluss des utroraes zwischen dem werkstück (P) und der Elektrode (K) steuert.

   l6») Maschine nach den Ansprüchen 7, 11 und Y$, dadurch gekennzeichnet» da£ der Ein-Aussehalter (1) von dm «weiten Multivibrmtor (4) so gesteuert wird,

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   daß er bein einen bzw, dem anderen der zwei Zu-BtMnue des Multivibrators (4) leitend bzw· nicht leitend 1st.

   17«) Maschine nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfasssungstromkreis auf den ersten Multivibrator (5) Über einen Sehmidtschen Trigger (2) einwirkt.

   18.) Maschine nach den Ansprüchen 7 und 11 bis IJ, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ein- Ausschalter (TIl bis T13) aufweist, der von dem ersten Multivibrator (J) gesteuert wird und der dazu bestimmt ist, die Entladungen zu unterbrechen, sowie einen anderen Einschalter (I¹Io) der von dem zweiten Multivibrator (4) gesteuert wird und dazu bestirant 1st, des Austreten einer Entladung zu veranlassen·

   19·) Maschine nach den Ansprüchen 7 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Stromquellen besitzt, von deren die eine (SJ) dazu bestimmt ist, die zwischen dem Werkstück (P) und der Elektrode^) während der nartezeit aufzubringende Spannung zu liefern und die andere (LiV,LS,T8 bis 15, Pig. C) dazu bestimnt ist, den Hauptenuiadun&sstrom zu liefern, wobei zwei elektronische Ein-Ausschaltcr (TIo und TIl bis Tl?) mit der ersten bzw. der zweiten f-troiaquelle in Verbindung stehen und .Steuermittel

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   auf die cmfcspreciienden Ein-/-umschalter (TIo und TlI bis Γ13) einwiricen, um die Erzeugung je*er Entladung durch Einschalten des e Ein-Ausschaltere (TIo) zu veranlassen, der die Zündspannunßsquelle (i>3) steuert und um den ütrom jeder Entladung dui^ch Aueschalten dee Ein-Auesohalters (TlI bis zu unterbrechen, der dtn Hauptstrom steuert·

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