DE19512291C2 - Method and circuit for monitoring and predicting the course of a spark erosion process - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zur Überwachung und Vorher­ sage des Verlaufs eines Funkenerodierprozesses in einer Funkenerodiermaschine nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5.The invention relates to a method and a circuit for monitoring and before tell the course of a spark erosion process in a spark erosion machine according to the preamble of claims 1 and 5.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Schaltung sind aus der EP 0 551 091 A1 bekannt.Such a method and such a circuit are known from EP 0 551 091 A1 known.

Bei laufendem Funkenerodierprozeß treten im Erodierspalt Spannungsimpulse auf, die eine charakteristische Verlaufsform aufweisen, und zwar steigt i. a. die Spannung zunächst steil auf eine über der Arbeitsspannung liegende Spannung an, bei der Fun­ kenweg ionisiert wird. Nach einer bestimmten Zündverzögerungszeit sinkt die Span­ nung auf die eigentliche Arbeitsspannung, die bis zum Ende der Impulsdauer im wesentlichen bestehen bleibt und nach dem Abschalten des Spannungsimpulses auf Null abfällt. Die Form dieser Spannungsimpulse erlaubt eine Aussage darüber, ob es sich um einen brauchbaren oder einen in irgendeiner Weise entarteten Impuls han­ delt. Es ist allgemein bekannt, z. B. die Zündspannung, die Arbeitsspannung sowie die Zündverzögerungszeit zu messen und aus dem Vergleich mit einem Sollwert oder Grenzwert eine Information über die Stabilität und Güte des Erodierprozesses zu gewinnen [Weck, M.: Werkzeugmaschinen Band 3 Automatisierung und Steuerungs­ technik 3. Aufl., VDI-Verlag Düsseldorf, 1989]. So wird der Kurzschlußfall direkt aus dem Fehlen der Spaltspannung bei fließendem Strom abgeleitet. Der Leerlauffall ergibt sich direkt aus dem Abfragen der anliegenden Spaltspannung, d. h. aus dem Fehlen des Spannungseinbruchs auf Arbeitsspannungs-Niveau.When the spark erosion process is running, voltage pulses occur in the erosion gap, which have a characteristic shape, namely i. a. the voltage initially steeply to a voltage above the working voltage at the fun kenweg is ionized. After a certain ignition delay time, the chip decreases voltage to the actual working voltage, which lasts until the end of the pulse duration remains essentially and after switching off the voltage pulse Zero drops. The shape of these voltage pulses allows a statement to be made as to whether it is is a usable or degenerate impulse delt. It is generally known, e.g. B. the ignition voltage, the working voltage and the Ignition delay time and measure from comparison with a setpoint or Limit value information about the stability and quality of the eroding process win [Weck, M .: Machine Tools Volume 3 Automation and Control technology 3rd edition, VDI-Verlag Düsseldorf, 1989]. So the short-circuit case is directly out the absence of the gap voltage when current is flowing. The idle case results directly from querying the applied gap voltage, d. H. from the Absence of voltage drop at the working voltage level.

Der Stand der Technik zur Erkennung von lichtbogenartigen Prozeßentartungen kann prinzipiell in vier Gruppen unterteilt werden: Spektralanalytische Verfahren, analoge und digitale Verfahren basierend auf der Brennspannungsauswertung, Verfahren basierend auf der Auswertung der Brennspannungs-Impulsform und Verfahren zur Detektion der Leitfähigkeit im Arbeitsspalt in der Impulspause. Spektralanalytische Verfahren werten die Spaltspannung kontinuierlich im Hinblick auf das vorhandene Frequenzspektrum aus. Dabei wird aus einer Verringerung oder dem Fehlen von höherfrequenten Anteilen in der Brennspannung auf eine Lichtbogenwahrscheinlich­ keit geschlossen. Verfahren, die auf der Auswertung der Brennspannung basieren, bewerten die Brennspannungsabsenkung oder die Brennspannungsüberhöhung bei entarteten Funkenüberschlägen. Insbesondere verwenden analoge Verfahren zur Lichtbogenerkennung mittels HF-Schwellwertdetektion Hoch- oder Bandpässe mit nachgeschaltetem Gleichrichter, Integrator und Komparator [EP 0 551 091 A1, US 4 322 595]. Verfahren, die Impulsform der angelegten Spaltspannung auswerten, benüt­ zen im wesentlichen die Zündverzögerungszeit zwischen dem Anlegen der Arbeits­ spannung und dem Durchzünden des Spaltes oder die Flankensteilheiten der sich im Arbeitsspalt ausbildenden Spannungsimpulse. Die sich einstellende Spaltspannungs­ form wird dabei mittels Komparatoren, schnellen Zählern und einer nachgeschalteten Auswertelogik erfaßt und verarbeitet. Die letzte Gruppe von Verfahren stützt sich auf die Messung der Leitfähigkeit des Dielektrikums im Arbeitsspalt. Dazu wird zu ver­ schiedenen Zeitpunkten mittels einer Hilfsspannungsquelle der aktuelle Leitwert gemessen und im Hinblick darauf die damit verbundene Verschmutzung des Dielektri­ kums bewertet.The prior art for the detection of arc-like process degeneracies can are basically divided into four groups: spectral analysis, analog and digital methods based on the combustion voltage evaluation, method based on the evaluation of the burning voltage pulse shape and method for Detection of conductivity in the working gap during the pulse pause. Spectral analysis Processes continuously evaluate the gap tension with regard to the existing one Frequency spectrum. A reduction or the absence of higher-frequency components in the arc voltage on an arc likely closed. Procedures based on the evaluation of the burning voltage evaluate the lowering of the burning voltage or the increase of the burning voltage degenerate arcing. In particular, use analog methods for Arc detection using HF threshold value detection with high or band passes downstream rectifier, integrator and comparator [EP 0 551 091 A1, US 4 322 595]. Methods that evaluate the pulse shape of the applied gap voltage are used zen essentially the ignition delay time between applying the work  tension and the ignition of the gap or the slope steepness of the Voltage pulses forming the working gap. The gap voltage that arises form is achieved by means of comparators, fast counters and a downstream one Evaluation logic recorded and processed. The last group of procedures is based the measurement of the conductivity of the dielectric in the working gap. To do this, ver the current conductance at different times using an auxiliary voltage source measured and in view of the associated contamination of the dielectric kums rated.

Allen Verfahren gemein ist die Abhängigkeit der über den Prozeßzustand gewonne­ nen Information von der elektrischen Gesamtkonfiguration der funkenerosiven Anlage im Hinblick auf die Energiequelle (Generator), die Energieübertragung (Spaltzufüh­ rung) und der Energiesenke (Beschaffenheit Werkstück/Werkzeug Paarung). Die Aus­ wahl des Verfahrens zur Spaltzustandserfassung wird sich in erster Linie nach der eingesetzten Generatortechnologie richten, wobei man zwischen sogenannten stati­ schen Impulsgeneratoren (Spannungsquelle) und getakteten Prozeßstromquellen (Geregelte Stromquelle) unterscheidet. Besonders gravierend wird dieser Einfluß bei der Kombination des Stromquellenprinzips mit einem Spaltkurzschlußschalter zur Stromkommutierung in einen Freilaufkreis während der Impulspausen, wo ein Teil der nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren prinzipbedingt nicht funktioniert. Das erfindungsgemäße Verfahren unterliegt diesbezüglich keinerlei Einschränkun­ gen.Common to all processes is the dependency on the process state Information from the overall electrical configuration of the spark erosion system with regard to the energy source (generator), the energy transmission (gap feed tion) and the energy sink (composition of workpiece / tool pairing). The out The choice of the method for the detection of the gap state will primarily depend on the used generator technology, with a distinction between so-called stati rule pulse generators (voltage source) and clocked process current sources (Regulated power source) differs. This influence is particularly serious the combination of the current source principle with a gap short-circuit switch Current commutation in a freewheeling circuit during the pulse breaks, where part of the process known from the prior art does not work in principle. The method according to the invention is not subject to any restrictions in this regard gene.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltung zu schaffen, welches es ermöglicht, aus der Frequenz- und Amplitudencharakteristik der Arbeitsspaltspan­ nung während einer Entladung, das aktuelle und zukünftige elektrische Verhalten des Arbeitsspaltes zu bestimmen.It is an object of the invention to provide a method and a circuit which it enables, from the frequency and amplitude characteristics of the working gap chip voltage during a discharge, the current and future electrical behavior of the To determine the working gap.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 und eine Schaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.This problem is solved by a method with the features of the patent claim 1 and a circuit with the features of claim 5.

Im einzelnen liefert das Verfahren eine Spaltcharakterisierung, die auf eine Einteilung der Signale in Erosion, Leerlauf, Kurzschluß, noch abtragswirksame Frühzünder und abtragsunwirksame Frühzünder (Lichtbögen), die eine Beschädigung des Werkstücks zur Folge haben, führt. Zusätzlich erlaubt das Verfahren eine Lichtbogenvorhersage und eine Abschätzungsmöglichkeit der aktuellen Verschmutzung des Arbeitsspaltes, ohne den Prozeß zu unterbrechen oder durch Anlegen von Meßströmen zu verfäl­ schen.Specifically, the method provides a characterization of the gap, which is based on a classification of the signals in erosion, idling, short circuit, early detonators still effective and Non-abrasive early igniters (arcs) that damage the workpiece result in leads. In addition, the process allows arc prediction and a possibility of estimating the current contamination of the working gap, without interrupting the process or falsifying it by applying measuring currents .

Charakteristisch für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß der Meßvorgang den Erodierprozeß nicht zeitlich oder durch zusätzliche Spannung/Stromquellen beein­ flußt und daß eine Früherkennung eines Lichtbogens jeweils vor Anlegen des dann höchstwahrscheinlich fehlerhaften Folgeimpulses möglich ist. Ferner erfolgt die Signalaufnahme, die die Schwingvorgänge der Spaltspannung bezogen auf ein neu­ artiges Schwingkreismodell wiedergibt, verfahrensgemäß während der Aufbauphase und nach der Brennphase der Entladung. Das Verfahren gestattet somit die Detektion einer Fehlentladung und die Abschaltung eines unmittelbar aktiven fehlerhaften Span­ nungsimpulses am Beginn der eigentlichen Brennphase.It is characteristic of the method according to the invention that the measuring process EDM process not affected by time or by additional voltage / current sources flows and that an early detection of an arc before the application of the then most likely incorrect follow-up pulse is possible. Furthermore, the Signal recording that relates the oscillation processes of the gap voltage to a new one  reproduces a resonant circuit model, according to the procedure during the construction phase and after the burning phase of the discharge. The method thus allows detection faulty discharge and the shutdown of an immediately active faulty chip voltage pulse at the beginning of the actual burning phase.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, daß der Aufbau zur Erzeugung des Funkenüberschlags, bestehend aus Zuleitung und Werkzeug/Werkstück, wie er bei funkenerosiven Senkmaschinen verwandt wird [Fig. 3a], dieselben charakteristischen elektrischen Eigenschaften, wie eine Zweidrahtleitung mit kapazitivem/ohmschen Abschluß (Lecherkreis mit komplexem Abschlußwiderstand Z, [Fig. 3b]), aufweist. Diese Betrachtungsweise des Effektes führt über die Analogie zwischen Lecher- und elektrischem Schwingkreis [Fig. 3c] zu einem elektrischen Ersatzschaltbild mit diskre­ ten Energiespeichern und Dämpfungsgliedern (Ohmscher Anteil R, Induktivität L, Kapazität C) [G. Janzen: Kurze Antennen: Entwurf u. Berechnung verkürzter Sende­ u. Empfangsantennen, Franckh'sche Verlagshandlung W. Keller & Co., Stuttgart 1986]. Der bestimmende induktive Anteil ergibt sich aus dem Induktivitätsbelag der Zwei­ drahtleitung zwischen Generator und Arbeitsspalt und kann während des gesamten Prozeßverlaufs weitestgehend als konstant angenommen werden. Der kapazitive Anteil resultiert aus der geometrischen Anordnung des Werkzeugs zum Werkstück mit dem sich dazwischen befindlichen Dielektrikum [Fig. 1]. Die Kapazität wird bestimmt durch den geometrischen Abstand von Werkzeug zu Werkstück sowie den prozeßbedingten elektrischen Eigenschaften des Dielektrikums und läßt sich als unvollkommener Kondensator beschreiben [K. Küpfmüller: Einführung in die theoreti­ sche Elektrotechnik 11. Auflage Springer Verlag, 1984]. Ein solcher unvollkommener Kondensator wird im Ersatzschaltbild als Parallelschaltung aus idealem Kondensator und ohmschen Widerstand, der ersatzweise für die dielektrischen Verluste steht, beschrieben. Während des Prozeßverlaufs sind die elektrischen Eigenschaften des Dielektrikums ursächlich bestimmt durch den Verschmutzungsgrad infolge von Abtragspartikeln, Erwärmung, Ionisierung, Plasmakanalbildung und unvollständige Deionisierung. Bezogen auf das Ersatzschaltbild des unvollkommenen Kondensators, der als eine Parallelschaltung aus ohmschem Widerstand (Dielektrische Verluste) und idealer Kapazität beschrieben wird [Fig. 2], ergibt sich aus dem Zusammenwirken dieser Ursachen ein veränderlicher Leitwert. Für die signifikante Änderung der Kapa­ zität ist im wesentlichen die Bildung des Plasmakanals zu Beginn der Brennphase verantwortlich.The invention makes use of the knowledge that the structure for generating the sparkover, consisting of supply line and tool / workpiece, as used in spark-erosive sinking machines [ Fig. 3a], has the same characteristic electrical properties as a two-wire line with capacitive / ohmic Termination (Lecherkreis with complex termination resistance Z, [ Fig. 3b]). This way of looking at the effect leads via the analogy between the Lecher and electrical resonant circuits [ FIG. 3c] to an electrical equivalent circuit with discreet energy stores and attenuators (ohmic component R, inductance L, capacitance C) [G. Janzen: Short antennas: draft and Calculation of shortened broadcast u. Receiving antennas, Franckh'sche Verlaghandlung W. Keller & Co., Stuttgart 1986]. The determining inductive component results from the inductance coating of the two wire lines between the generator and the working gap and can be assumed to be largely constant during the entire process. The capacitive component results from the geometrical arrangement of the tool to the workpiece with the dielectric in between [ Fig. 1]. The capacitance is determined by the geometric distance from tool to workpiece and the process-related electrical properties of the dielectric and can be described as an imperfect capacitor [K. Küpfmüller: Introduction to theoretical electrical engineering 11th edition Springer Verlag, 1984]. Such an imperfect capacitor is described in the equivalent circuit diagram as a parallel circuit consisting of an ideal capacitor and ohmic resistance, which is a substitute for the dielectric losses. During the course of the process, the electrical properties of the dielectric are determined by the degree of contamination due to the removal of particles, heating, ionization, plasma channel formation and incomplete deionization. In relation to the equivalent circuit diagram of the imperfect capacitor, which is described as a parallel connection of ohmic resistance (dielectric losses) and ideal capacitance [ FIG. 2], the interaction of these causes results in a variable conductance. The formation of the plasma channel at the beginning of the burning phase is essentially responsible for the significant change in capacity.

Ergänzt um den bereits genannten induktiven Anteil kann diese Konfiguration in ihrem elektrischen Verhalten als ein bedämpfter, in seiner Resonanzfrequenz erheblich vari­ ierender Parallelschwingkreis beschrieben werden, der von den Wechselspannungs­ anteilen der Erodierimpulse zum Schwingen angeregt wird [Fig. 3a, b]. Dabei wird für die Festlegung des auszuwertenden Zeitfensters durch die Reaktion dieses "Reso­ nanzkreises" auf die maßgeblich in den Impulsflanken steckende Energie bestimmt.Supplemented by the already mentioned inductive component, this configuration can be described in terms of its electrical behavior as a damped parallel resonant circuit which varies considerably in its resonance frequency and which is excited to oscillate by the alternating voltage components of the eroding pulses [ Fig. 3a, b]. It is determined for the determination of the time window to be evaluated by the reaction of this "resonance circuit" to the energy essentially contained in the pulse edges.

Der Arbeitsspalt wird aus einem Erodiergenerator gespeist, dessen Ausführungsprin­ zip das elektrische Verhalten des Schwingkreises beeinflußt; dabei wird zwischen sogenannten statischen Impulsgeneratoren (Ideale Spannungsquelle Uq mit Innenwi­ derstand Ri und Impulsschalter IS) [Fig. 4b] und geregelte Prozeßstromquellen (Ideale Stromquelle Iq mit Innenleitwert Gi und Stromkommutierungsschalter KS) [Fig. 4a] unterschieden. Besonders gravierend wirkt sich die technische Ausführung des Generators bei der Kombination des Stromquellenprinzips mit einem Spaltkurz­ schlußschalter zur Stromkommutierung in einen Freilaufkreis während der Impulspau­ sen auf das Schwingverhalten aus [Patentschrift DE 34 27 520 C2; "Schaltung zur Speisung eines Verbraucherzweipols". Patentinhaber: Thyssen Industrie AG; Erfin­ der: H. Knöll, Dr.-Ing.].The working gap is fed from an erosion generator, the design of which influences the electrical behavior of the resonant circuit; A distinction is made between so-called static pulse generators (ideal voltage source Uq with internal resistance Ri and pulse switch IS) [ Fig. 4b] and regulated process current sources (ideal current source Iq with internal conductance Gi and current commutation switch KS) [ Fig. 4a]. The technical design of the generator has a particularly serious effect on the vibration behavior when combining the current source principle with a short-circuit switch for current commutation in a freewheeling circuit during the impulse pauses [Patent DE 34 27 520 C2; "Circuit for supplying a consumer bipolar". Patent holder: Thyssen Industrie AG; Inventor: H. Knöll, Dr.-Ing.].

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the figures explained. Show it:

Fig. 1: Funkenerosive Senkmaschine mit Zuleitungen, Werkzeug/Werkstück, Generator und Dielektrikumseinrichtung und Abgriff des Meßsignals "E" Fig. 1: EDM sinking machine with leads, tool / workpiece, generator and dielectric device and tapping the measurement signal "E"

Fig. 2: Ersatzschaltbild des unvollkommenen Kondensators Fig. 2: Equivalent circuit of the imperfect capacitor

Fig. 3a: Prinzipdarstellung des Maschinenaufbaus Fig. 3a: Schematic diagram of the machine structure

Fig. 3b: Ersatzschaltbild der Zweidrahtleitung mit Abschlußimpedanz (Lecherkreis) FIG. 3b: equivalent circuit of the two-wire line terminating impedance (Lecherkreis)

Fig. 3c: Ersatzschaltbild des Parallelschwingkreises Fig. 3c: equivalent circuit of the parallel resonant circuit

Fig. 4a: Generatorprinzip Spannungsquelle mit Leistungsschalter Fig. 4a: generator principle voltage source with circuit breaker

Fig. 4b: Generatorprinzip geregelte Stromquelle mit Kurzschlußschalter Fig. 4b: generator principle regulated current source with short-circuit switch

Fig. 5: Blockschaltbild beispielhafte Schaltung Fig. 5: Block diagram of exemplary circuit

Fig. 6a: Charakterisierung Erodierimpuls: Normaler Erodierimpuls/Leerlauf Fig. 6a: Characterization of eroding pulse: normal eroding pulse / idle

Fig. 6b: Charakterisierung Erodierimpuls: Frühzünder noch abtragswirksam Fig. 6b: Characterization of eroding impulse: early igniter still effective

Fig. 6c: Charakterisierung Erodierimpuls: Frühzünder lichtbogenartig Fig. 6c: Characterization of eroding impulse: early igniter arc-like

Fig. 6d: Charakterisierung Erodierimpuls: Gute Deionisierung Fig. 6d: Eroding pulse characterization: good deionization

Fig. 6e: Charakterisierung Erodierimpuls: Schlechte Deionisierung Fig. 6e: Eroding pulse characterization: poor deionization

Die beispielhafte Schaltung [Fig. 5], die parallel zum Arbeitsspalt die anliegende Spannung (Meßsignal E) erfaßt, ist in einen Eingangsteil, bestehend aus zwei parallel angeordneten Differenzierstufen, und einen Vorverarbeitungsteil, bestehend aus einer Zeitsteuerung und einer logischen Auswertung, aufgeteilt. Neben den eigentlichen Differenzierern enthalten die parallelen Zweige der Schaltung jeweils eine kapazitive Anpassung (C1, C2; R1, R2/C3, C4; R4, R5), einen Verstärker zur Signalregeneration, ein Schmitt-Triggerelement zur Impulsformung und Diodenschutzbeschaltungen (Schwellspannung Ub, D1-4, R3, 6) zum Schutz der Schaltungselemente vor Über- bzw. Unterspannungen. Entsprechend der eingestellten Grenzfrequenzen liefert der Eingangsteil der Schaltung die Signale A1 (Differenzierstufe eins) und A2 (Differen­ zierstufe zwei - höherfrequent). Mittels einer Zeitsteuerung (Oszillator-gesteuert) wer­ den aus A1 und A2 über eine zeitliche und logische Verknüpfung die eigentlichen logischen Signale generiert, die wie nachfolgend beschrieben den Prozeßzustand bzw. die Prozeßprognose wiedergeben.The exemplary circuit [ Fig. 5], which detects the applied voltage (measurement signal E) parallel to the working gap, is divided into an input part, consisting of two differentiating stages arranged in parallel, and a preprocessing part, consisting of a time control and a logical evaluation. In addition to the actual differentiators, the parallel branches of the circuit each contain a capacitive adaptation (C1, C2; R1, R2 / C3, C4; R4, R5), an amplifier for signal regeneration, a Schmitt trigger element for pulse shaping and diode protection circuits (threshold voltage Ub, D1 -4, R3, 6) to protect the circuit elements against overvoltages and undervoltage. According to the set cut-off frequencies, the input part of the circuit delivers the signals A1 (differentiation stage one) and A2 (differentiation stage two - higher frequency). By means of a time control (oscillator-controlled) who generates the actual logical signals from A1 and A2 via a temporal and logical combination, which reproduce the process state or the process forecast as described below.

Zeitliche Bezugsgröße für die Spaltzustandserfassung ist der Generatorsteuertakt, der zu allererst von der Prozeßsteuerung angelegt wird und den Beginn des Genera­ torimpulses anzeigt. Die beispielhafte Schaltung wird gleichzeitig in den Zustand 'bereit' versetzt. Am Arbeitsspalt stellt sich nach einer vom Generator bestimmten Ver­ zögerungszeit (Schaltzeit der Leistungshalbleiter) die Zündspannung und nach Durchzündung des Spaltes die Arbeitsspannung ein. Dem Aufbau der Spannung ist ein mehr oder weniger gedämpftes Ausschwingen des von der Flankenenergie ange­ regten "Parallelschwingkreises" überlagert. Aufgabe der Eingangsstufe der beispiel­ haften Schaltung ist es, die von dem Ausschwingvorgang herrührenden Wechselspannungsanteile durch Differenzieren und Gleichrichten für die weitere logi­ sche Auswertung zur Verfügung zu stellen. Da sich die Kapazität des als Kondensator beschriebenen Arbeitsspaltes und somit die Resonanzfrequenz des "Parallelschwing­ kreises" beim Übergang von der Pause in die Brennphase (Zeitfenster eins) bzw. von der Brennphase in die Pausenphase (Zeitfenster zwei) signifikant ändert, muß zwei­ fach frequenzangepaßt differenziert werden. Erfahrungsgemäß liegt die Grenzfre­ quenz der Differenzierstufe eins im Bereich von 1 MHz, die der Stufe zwei liegt erheblich darüber. Die Länge der Zeitfenster orientiert sich dabei an den für den Pro­ zeß typischen Zündverzögerungszeiten und variiert nach den elektrischen Eckwerten des Systems bestehend aus Generator, Spaltzuführung und Werkzeug/Werkstück mit Dielektrikum. Zur sicheren Lichtbogenerkennung reichen circa 20 s für die Länge der Zeitfenster aus. Nach anschließendem Gleichrichten werden digital zählbare Impulse gewonnen, die nach logischer Verknüpfung eine eindeutige Charakterisierung des aktuell vorliegenden Prozeßzustandes erlauben. Für die charakteristischen Prozeß­ zustände sind die Signalverläufe beispielhaft in Fig. 6a bis 6e dargestellt. Dabei repräsentieren Kanal 1 die Spaltspannung (Ch 1), Kanal 2 und Kanal 3 die Signale A1 (Ch 2) bzw. A2 (Ch 3) der parallelen Differenzierstufen.The time reference for the gap state detection is the generator control cycle, which is first of all created by the process control and which indicates the start of the generator pulse. The exemplary circuit is simultaneously set to the 'ready' state. The ignition voltage is set at the working gap after a delay time determined by the generator (switching time of the power semiconductors) and the working voltage after ignition of the gap. The build-up of the voltage is overlaid with a more or less damped decay of the "parallel resonant circuit" excited by the flank energy. The task of the input stage of the exemplary circuit is to provide the AC voltage components resulting from the decay process by differentiation and rectification for further logical evaluation. Since the capacitance of the working gap described as a capacitor and thus the resonance frequency of the "parallel resonant circuit" changes significantly during the transition from the pause to the burning phase (time window one) or from the burning phase to the pause phase (time window two), the frequency must be differentiated twice will. Experience has shown that the cut-off frequency of differentiation level one is in the range of 1 MHz, that of level two is considerably higher. The length of the time window is based on the ignition delay times typical of the process and varies according to the basic electrical parameters of the system consisting of generator, gap feed and tool / workpiece with dielectric. For reliable arc detection, around 20 s are sufficient for the length of the time window. After subsequent rectification, digitally countable pulses are obtained which, after a logical combination, allow the current process state to be clearly characterized. For the characteristic process states, the signal profiles are shown by way of example in FIGS . 6a to 6e. Channel 1 represents the gap voltage (Ch 1), channel 2 and channel 3 the signals A1 (Ch 2) and A2 (Ch 3) of the parallel differentiation stages.

Während des Zeitfensters eins wird der Erodierimpuls in eine der Klassen "Normal­ zünder", "Frühzünder" bzw. "Lichtbogen", "Leerlauf" oder "Kurzschluß" eingeteilt [G. Spur, Th. Stöferle: Handbuch der Fertigungstechnik Band 4/1, Abtragen und Beschichten, Carl Hanser Verlag, 1987] [W. König: Fertigungsverfahren Band 3, 2. Aufl., Abtragen, VDI-Verlag, 1990]. Dabei wird die Anzahl der Impulse aus Differen­ zierstufe eins und zwei für "Kurzschluß" gleich null. Für "Normalzünder" ergibt sich aus der ersten Differenzierstufe als Impulszahl ein Wert größer als zwei, eine Auswer­ tung der zweiten Differenzierstufe kann dann entfallen. Der "Leerlauf" unterscheidet sich vom "Normalzünder" durch die Anzahl der Impulse der zweiten Differenzierstufe, die für den "Leerlauf" kleiner gleich zwei ist. Bei "Frühzündern" liefert die erste Diffe­ renzierstufe eine Impulszahl kleiner als drei. Der noch abtragswirksame "Frühzünder" unterscheidet sich vom "Lichtbogen" durch die Impulszahl der zweiten Differenzier­ stufe. Bei "Lichtbögen" liefern die erste und zweite Differenzierstufe jeweils lediglich einen Impuls, da die kapazitiven Eigenschaften des Arbeitsspalts nahezu vollständig von der Verschmutzung und bleibenden Ionisierung überdeckt werden, was sich als hoher Leitwert äußert; bezogen auf die Schwingungsfähigkeit der Gesamtanordnung bedeutet dies eine nahezu aperiodische Dämpfung. Zusätzlich zu der beschriebenen Klassifizierung des aktuellen Erodierimpulses kann aus der Anzahl und der Amplitude der vom Differenzierer zwei gelieferten Impulse auf die Verschmutzung des Dielektri­ kums im Arbeitsspalt geschlossen werden.During the time window one, the eroding pulse is classified into one of the classes "Normal igniter "," early igniter "or" arc "," idle "or" short circuit "divided [G. Spur, Th. Stöferle: Handbook of Manufacturing Technology Volume 4/1, ablation and Coating, Carl Hanser Verlag, 1987] [W. König: Manufacturing Process Volume 3, 2. Ed., Abtrag, VDI-Verlag, 1990]. The number of impulses is made up of differences trim level one and two for "short circuit" equal to zero. For "normal igniter" results a value greater than two from the first differentiation stage as pulse number, an evaluator device of the second differentiation stage can then be omitted. The "idle" differs differs from the "normal igniter" by the number of pulses of the second differentiation stage, which is less than two for the "idle". The "Diff" delivers the first difference a pulse number less than three. The still premature "early igniter" differs from the "arc" by the number of pulses of the second differentiator step. In the case of "arcs", the first and second differentiation stages only deliver an impulse because the capacitive properties of the working gap are almost complete are covered by what is known as pollution and permanent ionization expresses high conductance; based on the vibration capability of the overall arrangement this means almost aperiodic damping. In addition to that described Classification of the current eroding pulse can be based on the number and the amplitude  of the impulses delivered by the differentiator on the contamination of the dielectric are closed in the working gap.

Die Information über den Spaltzustand, die während des Zeitfensters zwei gewonnen werden (Erodierimpuls abgeschaltet, Generator-Kurzschlußschalter [Fig. 4b] geschlossen), geben Aufschluß über die Deionisierung und den Verschmutzungsgrad bzw. über die Leitfähigkeit des Arbeitsspaltes. Die Auswertung der Systemschwingun­ gen führt im Falle hoher Verschmutzung bzw. Restionisierung wiederum auf eine stark gedämpfte Schwingung mit entsprechend geringer Anzahl von Zählimpulsen. Bei guter Deionisierung wird die Schwingungsenergie langsamer abgebaut, so daß eine höhere Anzahl von Impulsen gezählt werden kann. Die Auswertung dieser Zählim­ pulse erlaubt eine Prognose im Hinblick auf die Wahrscheinlichkeit eines Frühzün­ ders/Lichtbogens für den folgenden Erodierimpuls und kann für die Prozeßstatistik herangezogen werden.The information about the gap state, which is obtained during the time window two (eroding pulse switched off, generator short-circuit switch [ FIG. 4b] closed), provides information about the deionization and the degree of contamination or about the conductivity of the working gap. The evaluation of the system vibrations in the case of high contamination or restionization in turn leads to a strongly damped vibration with a correspondingly low number of counting pulses. With good deionization, the vibration energy is reduced more slowly so that a higher number of pulses can be counted. The evaluation of these Zählim pulse allows a prognosis with regard to the probability of an early ignition / arc for the following eroding pulse and can be used for the process statistics.

Claims (5)

1. Verfahren zur Überwachung und Vorhersage des Verlaufs eines Funkenerodier­ prozesses in einer Funkenerodiermaschine, bei dem die Frequenz und Amplitu­ dencharakteristik der Arbeitsspaltspannung während einer Entladung ausgewertet wird und daraus die Art der Entladung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. - die Arbeitsspaltspannung parallel auf zwei in ihrer Grenzfrequenz unterschiedli­ che Differenzierstufen geschaltet wird;
• 2. - die Auswertung der Ausgangssignale der Differenzierstufen während des Ein­ schwingvorganges (Zeitfenster 1) und des Ausschwingvorganges (Zeitfenster 2) des Spannungsimpulses bei der Entladung erfolgt, und
• 3. - aus der logischen Verarbeitung der Ausgangssignale der Differenzierstufen die Art der Entladung bestimmt und vorhergesagt wird.

1. A method for monitoring and predicting the course of a spark eroding process in a spark eroding machine, in which the frequency and amplitude characteristic of the working gap voltage is evaluated during a discharge and the type of discharge is determined therefrom, characterized in that

• 1. - The working gap voltage is connected in parallel to two differentiating in their cut-off frequency;
• 2. - The evaluation of the output signals of the differentiating stages takes place during the oscillation process (time window 1) and the decay process (time window 2) of the voltage pulse during discharge, and
• 3. - the type of discharge is determined and predicted from the logical processing of the output signals of the differentiating stages.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenzen der Differenzierstufen in einem festen Verhältnis stehen.2. The method according to claim 1, characterized in that the cut-off frequencies the differentiation levels are in a fixed ratio. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ein­ schwingvorganges (Zeitfenster 1) eine digitale Zählung und logische Verarbeitung von Impulsen, die aus den Ausgangssignalen der Differenzierstufen gewonnen werden, stattfindet.3. The method according to claim 1, characterized in that during the on oscillation process (time window 1) a digital count and logical processing of pulses obtained from the output signals of the differentiation stages are taking place. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechende logische Signal zum sofortigen Abschalten des anliegenden Spannungsimpulses und zur Steuerung der Spaltspülung verwandt wird, falls es sich bei der detektier­ ten Art der Entladung um einen Kurzschluß oder Lichtbogen handelt.4. The method according to claim 3, characterized in that the corresponding logical signal for immediate switching off of the applied voltage pulse and is used to control the gap rinse if it is detected th type of discharge is a short circuit or arc. 5. Schaltung zur Überwachung und Vorhersage des Verlaufs eines Funkenerodier­ prozesses in einer Funkenerodiermaschine, mit welcher die Frequenz und Ampli­ tudencharakteristik der Arbeitsspannung während einer Entladung ausgewertet wird und daraus die Art der Entladung bestimmt wird, mit

• 1. - einer Differenzierstufe parallel zum Arbeitsspalt;
• 2. - einer Gleichrichterschaltung, die das Ausgangssignal der Differenzierstufe gleichrichtet,
• 3. - einem Komparator, der das Ausgangssignal der Gleichrichterschaltung in zähl­ bare Impulse wandelt und
• 4. einer Auswerteeinheit, welche die zählbaren Impulse auswertet und logische Signale für die Art der Entladung liefert,

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. - eine zweite Differenzierstufe parallel zum Arbeitsspalt vorgesehen ist;
• 2. - eine zweite Gleichrichterschaltung das Ausgangssignal der zweiten Differenzier­ stufe gleichrichtet;
• 3. - ein zweiter Komparator das Ausgangssignal der zweiten Gleichrichterschaltung in zählbare Impulse wandelt, und daß
• 4. - eine Zeitsteuereinheit vorgesehen ist, welche die Auswerteeinheit derart steuert, daß die Auswertung der zählbaren Impulse nur während des Einschwingvorgan­ ges (Zeitfenster 1) und des Ausschwingvorganges (Zeitfenster 2) der Arbeits­ spaltspannung bei einer Entladung erfolgt.

5. Circuit for monitoring and predicting the course of a spark eroding process in a spark eroding machine, with which the frequency and amplitude characteristic of the working voltage is evaluated during a discharge and the type of discharge is determined therefrom with

• 1. - a differentiation level parallel to the working gap;
• 2. a rectifier circuit which rectifies the output signal of the differentiating stage,
• 3. - a comparator that converts the output signal of the rectifier circuit into countable pulses and
• 4. an evaluation unit, which evaluates the countable pulses and supplies logic signals for the type of discharge,

characterized in that

• 1. - a second differentiation stage is provided parallel to the working gap;
• 2. - a second rectifier circuit rectifies the output signal of the second differentiating stage;
• 3. - a second comparator converts the output signal of the second rectifier circuit into countable pulses, and that
• 4. - A time control unit is provided which controls the evaluation unit in such a way that the evaluation of the countable pulses only takes place during the Einschwingvorgan (time window 1) and the decay process (time window 2) of the working gap voltage during a discharge.