DE2333840A1

DE2333840A1 - Einrichtung zum elektrolytischen aetzen eines werkstueckes

Info

Publication number: DE2333840A1
Application number: DE19732333840
Authority: DE
Inventors: Shinji Arai; Kazuhiko Kobayashi; Tamio Takawashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1972-07-05
Filing date: 1973-07-03
Publication date: 1974-01-10
Also published as: DE2333840C3; DE2333840B2; GB1415941A; IT990962B; CH588569A5

Description

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo , Japan

Einrichtung zum elektrolytischen Atzen eines

Werkstückes

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektrolytischen Ätzen eines Werkstückes, wobei ein Arbeitsspalt zwischen dem Wei'kstück und einer Elektrode eine über einen Transformator und einen Gleichrichter bereitgestellte Arbeitsspannung anliegt und wobei ein Prüfgerät zur Feststellung eines abnormen Vorgangs zwischen Elektrode und Werkstück vorgesehen ist.

Eine Vorrichtung zur elektrolytischen Ätzbearbeitung eines Werkstücks umfaßt gewöhnlich eine Regeleinrichtung gemäi3 Fig. 1. Diese Vorrichtung umfaßt eine Dreiphasenwechselstromquelle 1, einen Schutzschalter 2, einen Schalter 3, einen magnetischen Verstärker oder eine Steuerdrossel 4, einen Abwärtstransformator 5, einen mit der Sekundärwicklung des Transformators 5 verbundenen Gleichrichter 6, eine Elektrode 7, welche über einen Nebenschlußwiderstand S mit dem negativen Pol des Gleichrichters 6 verbunden ist, ein Werkstück 9, welches mit dem positiven Pol des Gleichrichters 6 verbunden ist und der Elektrode 7 unter Belassung eines kleinen Spalts gegenüberliegt, einen Referenzspannungsgenerator 10, eine Einrichtung 11 zum Einstellen der Referenzspannung, eine Einrichtung 12 zum Einstellen der gemessenen Spannung, einen Vergleicher oder Komparator 13 zum Vergleich der Spannungen der

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Einrichtungen 11 und 12, einen Verstärker 14, einen Zündkreis

15 zur Steuerung dec Magnetverstärkers 4 und eines Thyristors

16 zum Antrieb eines Gleichstromservomotors, ein Arbeitsgefäß 17, einen Vorratstank 18, einen Elektrolyten 19, eine Pumpe 20 zur Zufuhr des Elektrolyten 19 aus dem Vorratstank 18 durch eine Rohrleitung 21 zum Arbeitsspalt, einen Dynamo 22 zur Geschwlndigkeitsanzeige, einen Gleichstroir.servomotor 23 und ein Untersetzungsgetriebe 24.

Eine automatische Regelung für konstante Spannung besteht aus einem Referenzspannungsgenerator 10, einer Einrichtung zum Einstellen der Referenzspannung 11, einer Einrichtung 12 zum Einstellen der gemessenen Spannung, einem Komparator 13, einem Verstärker 14, einem Zündstromkreis 15, dem Thyristor 16 und dem Magnetverstärker 4. Eine automatische Steuerung mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit wird unter Verwendung eines die Geschwindigkeit anzeigenden Dynamos 22 erreicht, sowie eines Referenzspannungsgenerators 10, einer Einrichtung zur Einstellung der Referenzspannung 11, einer Einrichtung 12 zur Einstellung der gemessenen Spannung, eines Komparators 13, eines Verstärkers 14, eines Zündstromkreises 15 und eines Thyristors 16.

Die Vorrichtungen gemäß Fig. 2 und 3 dienen dazu, eine Beschädigung der Elektrode und des Werkstücks aufgrund eines Signals zu verhindern, welches abnorme Phänomene, wie z. B. Funkenbildung oder ungewöhnliche Stromschwächung zwischen Elektrode und Werkstück (hervorgerufen durch die unnormale Bildung einer starken Oxidationsmembran) feststellt. Bei der Vorrichtung gemä.c Pig. 2 wird eine Beschädigung der Elektrode und des Werkstücks 9 dadurch verhindert, dafs solche ungewöhnliche Phänomene durch eine Prüfeinrichtung 25 festgestellt werden, worauf der Schutzschalter 2 auf der Primärseite der Arbeitsspannungsquelle über eine Schuteschaltersignalleitung 26 abgeschaltet wird. Bei dieser Vorrichtung beträgt die Verzögerung der Betätigung des Schutzschalters 2 vom

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NAOHGEREICHT

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Zeitpunkt der Feststellung des unnormalen Phänomens bis zur Abschaltung der Arbeitsstromquelle etv/a mehrere 10ms, so daß die Gefahr einer starken Beschädigung der Elektrode 7 und des Werkstücks 9 besteht. Bei Auftreten eines unnormalen Phänomens bedarf es einer langen Zeitdauer zur Korrektur der Elektrode.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist eine automatische Steuerung zur konstanten Spannung vorgesehen. Hierzu wird eine Gruppe von Thyristoren 27 anstelle der Steuerdrossel 4 gemaß Pig. 2 verwendet und das Schutzschaltersystem gemäß Pig. wird verbessert. Der Arbeitsspalt wird durch einen Thyristor 28 überbrückt, welcher parallel zwischen der Elektrode 7 und dem Werkstück 9 liegt, ferner ist eine Diode 29 zum Eichen des Spannungsabfalls des Thyristors in Durchlaßrichtung in Reihe zwischen die Elektrode 7 und das Werkstück 9 geschaltet, so daß der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung der Diode 29 an dem den Arbeitsspalt überbrückenden Thyristor 23 anliegt, so daß der Thyristor 28 gezündet wird, selbst wenn die Verhältnisse am Arbeitsspalt derart unnormal sind, daß ein vollständiger Kontakt zwischen Elektrode 7 und Werkstück 9 besteht. Das unnormale Phänomen wird durch das Prüfgerät 25 festgestellt und der Thyristor 28 wird durch ein Thyristor-Zündsignal, welches auf dem Prüfsignal beruht, über die Signalleitung 30 gezündet, so daß der Arbeitsspalt mit einer Spannung beaufschlagt wird, welche dem Spannungsabfall des Thyristors in Durchlaßrichtung entspricht. Die Thyristorgruppe 27 zur automatischen Steuerung unter konstanter Spannung wird über die Signalleitung 31 zum Abschalten des Thyristors ausgeschaltet und der Schalter 3 sowie der Schutzschalter 2 werden durch die Signalleitung 32 zur Abschaltung des Schalters 3 und über die Signalleitung 33 zur Betätigung des Schutzschalters abgeschaltet. Auf diese \veic3 wird die Arbeitsstromquelle abgeschaltet und eine Beschädigung der Elektrode 7 und des Werkstücks 9 wird verhindert.

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Bei dieser Vorrichtung bedarf es nur einiger 10 ils, um die Spannung zwischen der Elektrode 7 und dem Werkstück 9 "bei Peststellung eines unnormalen Phänomens abzuschalten. Die Spannung jedoch, welche dem Spannungsabfall des Thyristors 23 in Durchlaßrichtung entspricht, verbleibt zwischen den Polen, so daß der Jrbeitsstrom nicht vollständig unterbrochen wird. Es mu3 eine große Anzahl von Thyristoren parallelgeschaltet werden, wenn die Arbeitsstromkapazität des Thyristors 28 im Bereich von mehreren Tausend bis mehreren Zehntausend Ampere liegt. In diesem Fall ist es schwierige alle Elemente gleichzeitig einzuschalten, und es ist eine große Anzahl von Thyristoren erforderlich, so daß die Kosten für die Apparatur sehr groß sind. Darüber hinaus ist es erforderlich, die Diode 29 zum Kalibrieren des Spannungsabfalls des Thyristors in Durchlaßrichtung in Reihe mit der Elektrode 7 und dem Werkstück 9 zu schalten. Die Diode 29 sollte die gleiche Kapazität wie der Gleichrichter 6 für den Arbeitsstrom haben, so daß auch hierdurch die Kosten für die Apparatur ähnlich wie durch den- Thyristor 28 stark erhöht werden und der Arbeitsstrom kann nicht vollständig unterbrochen werden. Wenn der Thyristor 28 gezündet wird, so besteht die Möglichkeit, daß der Thyristor 28 zerstört wird, da keine Vorrichtung vorgesehen ist, um den Strom der Stromquelle zu begrenzen.

Darüber hinaus wird bei einer herkömmlichen Vorrichtung zur elektrolytischen Ätzung eines Werkstücks ein unnormales Phänomen zwischen der Elektrode und dem Werkstück während der elektrolytischen Bearbeitung durch die Prüfeinrichtung 25 festgestellt. Es ist ferner bekannt, zur Feststellung einer Funkenbildung zwischen der Elektrode und dem Werkstück während der elektrolytischen Bearbeitung (unnormales Phänomen) durch Verwendung einer Einrichtung diese festzustellen, welche ein Signal erzeugt, wenn die festge-

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stellte Spannung durch die Funkenbildung im Vergleich zur vorbestimmten Referenzspannung abnimmt. Hierzu wird die vorbestimmte Referenzspannung mit der Spannungs am Arbeitsspalt verglichen. Dieses herkömmliche Gerät umfaßt ein Spannungsrelais vom Transistortyp, welches bei einer Spannung unterhalb der vorbestimmten Spannung betätigt wird.

Es ist ferner eine Einrichtung bekannt, um eine geringe Spannungsänderung der Arbeitsspannung, welche durch Funkenbildung hervorgerufen wird, festzustellen. Hierbei ist eine Kombination einer differenzierenden Schaltung und einer integrierenden Schaltung vorgesehen.

Bei ersterem System ist es jedoch erforderlich, die vorbestimmte Referenzspannung zu ändern, wenn die durchschnittliche Arbeitsspannung geändert wird und es ist schwierig, den Welligkeitsanteil der Arbeitsstromquelle (pulsierende Komponente) und die Spannungsänderungskomponente (hervorgerufen durch Funken) im Vergleich mit der durchschnittlichen Arbeitsspannung zu identifizieren. Mit dieser herkömmlichen Einrichtung ist die Genauigkeit der Bestimmung einer Funkenbildung äußerst gering.

In letzterem System ist es nicht erforderlich, die vorbestimmte BezugsSpannung zu ändern, wenn die durchschnittliche Arbeitsspannung geändert wird. Diese Einrichtung wird jedoch auf grund des Differenzierstromkreises durch von außen kommende regellose Schwankungen oder Rauschen erheblich beeinträchtigt, so daß es von daher sehr schwierig ist, die Welligkeitskomponente der Arbeitsspannungsquelle und die Spannungsänderungskomponente aufgrund von Funkenbildung im Vergleich zur durchschnittlichen Arbeitsspannung zu identifizieren, so daß auch hier die Genauigkeit,mit welcher Funken festgestellt v/erden, sehr gering ist.

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Bisher wurde keine befriedigende Einrichtung zur zuverlässigen Feststellung von unnormalen Stromschwächungs- ' Phänomenen bekannt. · *.

.Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur elektrolytisehen Atzung eines Werkstücks zu schaffen, bei der jedwede Störung durch unnormale Stromschwächungsphänomene vollständig vermieden wird. ■-.y--

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Primärseite des Transformators mit einer Diode und einem dieser parallelgeschalteten Thyristor verbunden ist, welcher durch das'Prüfgerät (25) angesteuert wird, so daß die Primärseite des Transformators bei Auftreten eines abnormalen Vorgangs kurzgeschlossen wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung umfaßt eine Steuerungsdrossel in einem automatischen Steuersystem gemäß Fig. 1 für konstante Spannung. Zwischen der Steuerdrossel und dem Spannungsabfalltransformator ist eine Diode vorgesehen, um die Abmessungen des Unterbrecherthyristors zu verringern und eine vollständige Unterbrechung des Arbeitsstroms herbeizuführen. Es ist ein Dreiphasen-Allwellen-Gleichrichter vorgesehen und der Unterbrechungsthyristor ist mit dem Ausgang des Gleichrichters'verbunden, wobei der Unterbrechungsthyristor bei einem festgestellten abnormen Vorgang gezündet wird, so daß ein Kurzschluß des Dreiphasen-7/echselstroms zwischen der Steuerdros- sei und dem Spannungsabfalltransformator erzwungen wird und ein Vorschub zwischen Werkstück und Elektrode gestoppt wird. Der Unterbrecherthyristor kann' innerhalb weniger us gerechnet vom Beginn des festgestellten abnormalen Vorgangs gezündet werden und der Dreiphasenwechselstrom zwischen"der Steuerdrossel und dem Spannungsabfalltransformator wird kurzugeschlossen. " —■«..,

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Bei der erfindungsgemäßen. Einrichtung wird, der Schaltungsteil 'hinter der Steuerdrossel erzwungonermaßen kurz"agesch2Lcssen, so daß die Stromkapazität dec Unterbrecherthyrictors aufgrund der Strombegrenzungswirkung der Sättigungsdrossel in Vergleich su herkömmlichen Systemen merklich herabgesetzt werden kann. Demgemäß ist es möglich, den Strom nur mit einem Unter-. brecherthyristor in Kombination mit einer Gleichrichterdiode und insbesondere einer Droipho-sen-Allwellcn-Glcieh-, rieht erdi ode. au. unterbrechen.3^i der Unterbrechung deci JLrbeitsstroms wird eine Verzögerung lediglich durch die Indu::- tanzkoaiponente des Spamiungsabfalltrancgormatora, der Elektrode und des Werkstücks bewirkt, so da3 die Spannung, v/elche den Spannungsabfall des Unterbreeherthyristors in Vorwartsrichtung entspricht» auf 1/10 bis mehrere Zehntel herabgesetzt wird und die Unterbrechung des Arbeitsstroms verläuft mit großer Geschwindigkeit.

Um zu verhindern» daß bei der Unterbrechung des Arbeite stress aufgrund der Induktanzkomponente des Spannungsabfalltransformators, der Elektrode und dssiierkstücks eine ITersÖrerung eintritt» ist in der erf indungs gemäß en Einrichtung ein Thyristor vorgesehen,, welcher den. Arbeitsspalt überbrückt, covic ein vorgespannter Kondensator für den den- Arbeitsspalt überbrückenden, Thyristor zwischen dem Werkst tick tmd- der 2-lektr oeL.c, so daß die Kathode des den. Arbeitsspalt überbrückenden 2hyristors durch- den Kondensator negativ vorgespannt wird. Der Unterbreeherthyristor wird bei Peststellung eines abnormalen Torgangs gezündet und gleichzeitig wird auch der den Arbeitsspalt überbrückende !Thyristor gezündet, wobei eine Verzögerung der' Unterbrechung des Arbeitsstroms aufgrund der Induktanzkomponente.des Abwärtstransformators, eier. Elektrode und des Werkstücks durch erzwungenen Kebencchluß des Stroms über den den Arbeitsspalt überbrückenden !Thyristor vermieden wird* so daß der durch den Arbeitsspalt fließende Arbeitsstrom innerhalb weniger us unterbrochen wird,

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Es war "bisher erforderlich, eine Diode zur Kalibrierung des Spannungsabfalls des Thyristors in Vorwärtsrichtung vorzusehen, wenn der den Arbeitsspalt überbrückende Thyristor zwischen Elektrode und Werkstück vorgesehen wird. Gemäß vorliegender Erfindung ist es jedoch unnötig, eine Diode zur Eichung des Spannungsabfalls des Thyristors in Vorwärtsrichtung vorzusehen, da der Thyristor durch Verwendung des Kondensators zur Vorspannung des Thyristors erzwungenermaßen gezündet wird.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung werden abnorme Vorgänge folgendermaßen festgestellt:

Ein Probenahme- und Haltekreis ist vorgesehen, mit dem wiederholt während einer bestimmten Zeit Probe genommen wird, worauf der gemessene Wert während einer bestimmten Zeit gehalten wird usw, Dies geschieht mit einer bestimmten Frequenz (mehrere KHz bis mehrere HHz). Die Frequenz ist höher als die Frequenz der Welligkeitskomponente der Arbeitsspannung. Die Ausgangsspannung des !Probenahme- und Haltekreises zur Haltezeit wird von der Eingangsspannung zur Haltezeit mittels eines Reehenverstärkers subtrahiert, wobei eine Differenzspannung während jeder der kurzen Zeitdauern gebildet v/ird. Hierdurch wird der Einfluß der Welligkeitskomponente der Arbeitsspannung ausgelöscht, so daß die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Feststellung von Funken stark erhöht wird. Der Probenahme- und Haltekreis erzeugt eine Ausgangsspannung nach einer bestimmten Zeitdauer, während welcher eine Eingangsspannung eingegeben wird. Im Falle eines abnormen Vorgangs in Form eines Funkenüberschlags am Arbeitsspalt tritt eine (geringe) Spannungsänderung ein, von welcher eine Probe genommen v/ird.. Ferner speichert der Probenahme- und Haltekreis die Eingangsspannung am Ende der Probenahme aufgrund eines Haltebefehlssignals und die Ausgangsspannung wird aufrechterhalten bis das nächste Probenahme-Befehlssignal empfangen wird. Die

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Probenahme erfolgt jedesmal aufgrund eines ProbenahiriC-Befehlssignals und der Haltevorgang erfolgt jedesmal aufgrund eines Haltebefehlssignals.

Darüber hinaus wird mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine kleine Änderung des Arbeitsstroms aufgrund eines i-'unkenüboschlags durch den Probenahme- und Kaitestromkreis festgestellt, so daß eine Synchronisation mit dem Probenahme- und Haltestromkreis zur Feststellung der kleinen Spannungeänderung bei Funkentiber schlag stattfindet, wobei die Probenahme und das Halten der Spannung stattfinden und der Funkenuberschlag wird mit großer Genauigkeit festgestellt.

Zur Erhöhung döö? Arbeitsgenauigkeit des elektroiyticchen Ätzens wird oft unter einem hohen Gasdruck gearbeitet. In diesem Fall liegen Bläschen im Elektrolyten vor und die Arbeitsspannung und der Arbeitsstrom verändern sich je nach der Menge der Bläschen. Demgemäß war e3 bisher schwierig, eine Änderung der Arbe its spannung bzw. des Arbeitsstroias aufgrund eines Funkenüberschlags-von der Änderung der Arbeitespannung und des Arbeitsstroms aufgrund der Gasblänchen in herkömmlicher Weise zu unterscheiden. Wenn jedoch erfindungsgemäß ein Probenahme- und Haltekreis und ein logischer Rechenkreis verwendet v/erden, so ist es möglich, einen geringen Anstieg der Arbeitsspannung und eine geringe Dämpfung des Arbeitsstroms aufgrund des Hochdruckgases von einer geringen Spannungssenkung der Arbeitsspannung und einer geringen Stromzunahme des Arbeitsstroms durch Punkenschlag zu unterscheiden. Auf diese Weise wird auch bei Systemen, welche mit hohem Gasdruck arbeiten, die Genauigkeit wesentlich erhöht.

Bei einer abnormalen Dämpfung des Stroms aufgrund einer abnormalen Bildung einer starken Oxydmembran, wird die Arbeitsstrom unter Verwendung eines Widerstandes in eine Spannung

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umgewandelt, welche' proportional dem Arbeitsstrom ist und eine abnorme Dämpfung des Stroms kann festgestellt werden. In diesem Fall kann die abnorme Dämpfung innerhalb mehrerer Sekunden bis mehrerer 10 Sekunden festgestellt werden, so daß die Zeitdauer zwischen der Probezeit und der Haltezeit etwa mehrere Sekunden bis mehrere 10 Sekunden betragen kann. Die Differenzspannungen in jeder Periode werden festgestellt, um eine abnorme Dämpfung oder Schwächung des Stroms festzustellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer herkömmlichen Einrichtung zum elektrolytischen Atzen eines Werkstücks;

Fig. 2 und 3 Blockdiagramme weiterer Ausführungsformen herkömmlicher Einrichtungen zum elektrolytischen Ätzen eines Werkstücks;

Pig. 4 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäSen Einrichtung zur elektrolytischen Ätzung eines Werkstücks;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 6 ein 31ockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäSen Einrichtung;

Fig. 7 eine Wellenform der Arbeitsspannung bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur elektrolytischsn Ätzung eines Werkstücks;

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Fig. 8 . eine Wellenform der Arbeitsspannung geinäs vorliegender Erfindung mit Perioden der Probenahme und Perioden der Aufrechterhaltung des Probenahmewertes;

Fig. 9 eine Wellenform des Arbeitsstroms bei der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 10 eine Wellenform des Arbeitsstroms mit abwechselnder Probenahme und Aufrechterhaltung des Wertes bei der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 11 ein Blockdiagramm eines eine Funkenbildung anzeigenden Signals bei der erf indungsgemä;5en Einrichtung;

Fig. 12 ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Feststellung einer abnormalen Stromschwächung bei der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 13 eine Wellenform des Arbeitsstroms nach Durchlauf eines Filters bei der erfindungsgeinäü'en Einrichtung;

Fig. 14 eine Ausgangswellenform des Probenahme- und Haltekreises bei der Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung und

Fig. 15 eine Wellenform eines Signals einer Subtraktionsschaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung.

In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 34 eine Unterbrecherdiodengruppe parallel zwischen einer Steuerdrossel 4 und der Primärseite eines Transformators 5. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet einen Unterbrecherthyristor, welcher an beiden Polen der Dioden 34 anliegt und das Bezugszeichen 12' bezeichnet eine Signalleitung für das bei Feststellung eines unnormalen Phänomens gebildete Signal. Eine Signalleitung 36 dient für die Weiterleitung des Zündsignals des Unterbrecherthyristox's 35. Alle anderen Bauteile sind gleich den Bauteilen

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der herkömmlichen Einrichtungen gemäß Pig. 2. Daher soll deren Beschreibung ausgelassen werden. Wenn zwischen der Elektrode 7 und dem Werkstück 9 ein unnormales Phänomen beobachtet wird, so wird der Unterbrecherthyristor 35 über '· die-Leitung 36 durch das Zündsignal, welches auf dem Prüfsignal für das. unnormale.Phänomen beruht, gezündet, und die Primärseite des Transformators 5 wird kurzugeschlossen, so daß die Arbeitsstromquelle abgeschaltet wird. Gleichzeitig wird der Unterbrecher 2 durch ein Unterbrechungssignal über die Leitung 33 unterbrochen.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in Fig. 5 gezeigt. Hierbei ist ein !Thyristor 28 vorgesehen, welcher den Arbeitsspalt überbrückt'-und in Reihe mit einem Yorspannungskondensator 37 für den Thyristor 28 sowie zwischen der Elektrode 7 und dem Werkstück 9 gemäß Fig. 5 liegt. Der Kondensator 37 wird über die Signalleitung 39 durch ein Kondensatoraufladungssignal, welches im Aufladungsstromkreis 38 gebildet wird, aufgeladen. Wenn nun am _r-Arbeitsspalt ein abnormes Phänomen eintritt, so wird dies..,.., durch die Prüfeinrichtung 25 festgestellt und der Thyristor 35 wird über die Signalleitung 36 durch das Zündsignal, weL-. ches auf dem. einem festgestellten abnormen Zustand zugeordneten Prüfsignal der Signalleitung 12 beruht, gezündet, so daß diejenigen Teile hinter der Steuerdrossel 4·, d. h. die Primärseite des Transformators 5, kurzugeschlossen wird. Somit wird die Arbeitsstromquelle abgeschaltet und gleichzeitig wird der Thyristor 28 über die Signalleitung 30 durch ein Zündsignai für den den Arbeitsspalt überbrückenden Thyristor gezündet, wodurch eine Verzögerung der Unterbrechung des Arbeitsstroms aufgrund der Induktanzkomponenten des Transformators 5 der Elektrode 7 und des Werkstücks 9 vermieden wird. Gleichzeitig wird der Unterbrecher 2 über die Signalleitung 33 und die Arbeitsstromquelle wird abgeschaltet.

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Erfindungsgemäß kann während des elektrolytischen Ltzens . "bei Peststellung eines abnormen Phänomens die Arbeltsctroniquelle durch das Prüfsignal äußerst rasch und sicher abge- '-schaltet werden. Erfindungsgemäß wird ein Kurzschluß zwischen der Steuerdrossel der Arbeitsstromquelie und dem Abwärtstransformator innerhalb weniger us aufgrund des Thyristors und der Dreiphasen-Gleichrichterdiode für alle Wellen erzwungen. In diesem Pail kann die Stromkapazität der Diode und dc3 Thyristors aufgrund des Abfalls (Strombegrenzung) an der Steuerdrossel sobald der Seil hinter der Steuerdrossel kurzgeschlossen wird, recht -klein gehalten werden. Die Spannung, welche dem Spannungsabfall des Thyristors in Durchlaßrichtung entspricht, fällt am Abwärtstransformator ab, so daß eine Beeinträchtigung nicht beobachtet wird.

Darüber hinaus kann erfindungsgemäß durch den Kurzschlu.3-Thyristor und den die Kathode negativ vorspannenden Kondensator .zwischen der Elektrode und dem Werkstück eine Verzögerung der Unterbrechung des Arbeitsstroms durch die Induktanz an Spannungsabfalltransformator, die .Elektrode und das Werkstück auf wenige ps herabgesetzt werden.» so daß der Afcbeitsstrom erzwuhgenermaßen durch den Thyristor fließt, so daß es nicht erforderlich ist, zur Eichung des Spannungsabfalls des Thyristors in Vori/ärtsrichtung eine Diode einzusetzen.

Im folgenden soll anhand der Pig. 6 eine weitere Ausführungc- '-form der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben v/erden, v/ob ν das Prüfgerät 25 zur Pest stellung eines abnormen" Phänomens verbessert ist. Diese Prüfeinrichtung zur Peststellung einen abnormen Phänomens ist in Pig. β gezeigt, wobei das -Bezu33zeichen 40 die Arbeitsspannung3quelle bezeichnet. Das Bezugsseichen 41 bezeichnet den Arbeitsspalt zwischen Elektrode und Werkstück und das Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Widers'jcnd zur Umwandlung des Arbeitsstroms in ein Spannungssignal _r wobei die Arbeitsspannung direkt am Arbeitsspalt festgestellt v/ird

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und wobei 'der Ά-r be its strom separat ε*ΐΏ Widerstand 42 'fest- ν gestellt wird. ■""'"'■■- ·-' -lo:: -.--■"■ .-.. . · , . ■

Das Bezugszeichen 43 bezeichnet einen Referenzimpulsgenerator zum Stichprobenehmen und Halten für die Peststellung von ' !Funkenbildung, Dieser Generator führtSynchronimpulse ■ einem_·,:"^: Stromkreis 44 zum Stichprobenehmen und Halten, der Ai'beitsspannung und einem Stromkreis-45 zum Stichprobenehmen und Halten des Arbeitsstroms zu.-'Das Bezugszeichen 46 bezeichnet einen" Subtraktionskreis zur Bildung einer !»ifferenzspannung: durch Subtraktion der Arbeitsspannung von der in der Stich— -^v probe genommenen und gehaltenen Spannung« Das Bezugszeichen.· ·~ ■ 47 bezeichnet einen Subtraktionskreis zur Bildung einer Eißferenzspannung durch Subtraktion der Spannung, welche am Υ/χάθϊν. stand 42 abgegriffen wird und dem Arbeitsstrom entspricht- , ''■ '■". (im folgenden als Arbeitsstromwellenform bezeichnet), von der Durch Stichprobe festgestellten und gehaltenen Spannung der Arbeitsstromwelienform. Die Bezugszeichen 4S .und 49 bezeichnen Pegelvergleichsstromkreise zum Vergleich der Differenzausgangs spannungen der Subtrankt-ionskrei.se 46 und 47 mit der vorbestimmten Bezugsspannung. Das Bezugszeichen

50 bezeichnet eine logische. Schaltung zur Erzeugung eines Prüf signals" "bei Auftreten eines Funkens durch feststellen ^ einer Funkenkomponente des Signals, welches von den Pegelvergleichsstromkreisen 48 und 49- festgestellt wird► Das Bezugszeichen 51 bez-eichnet einen Referenzimpulsgenerator für das Stichprobenehmen und Halten zur Feststellung einer abnormalen Stromänderung, oder Stramsehwachungv Der Generator

51 führt synchrone Impulse einem Stromkreis 52 zu, welcher vom Arbeitsstrom Stichproben nimmt und diese hält· (Sample and hold) .Das Bezugszeichen 53 bezeichnet einen Subtraktionskreis" zur Bildung einer Differenzspannung durch Subtraktion der Arbeitsstromwelienform nach Umwandlung des Arbeitsstroms durch den Widerstand 42 von der durch Stichprobe festgestellten und gehaltenen Spannung der Arbeits-

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stromwellenform und das Bezugsζeichen 54 bezeichnet einen Pegelvergleichskreis zum Vergleich.der Differenzspannung am Ausgang des oubtra,ktionskreises 53 mit einer vorbestimmten Referenzspannung.

Fig. 7 zeigt die Wellenform der.Arbeitsspannung, welche am Arbeitsspalt anliegt.und die Bezugszeichen 55 und 56 bezeichnen Spannungsabfälle durch überspringende Funken. Fig. 8 zeigt die Wellenform des Stichprobenehmens und Haltens der Arbeitsspannung, wobei das Ausgangssignal· d.es Stromkreises zum Stichprobenehmen und Halten durch Verfolgen der Eingangsarbeitsspannung während der Probenahmezeit vorgegeben ist, während di§ Eingangsspannung am Ende der Probenahmezeit während der Haltezeit aufrechterhalten wird und als Ausgangssignal des Stromkreises zum Stichprobenehmen und Halten.

Fig. 9 zeigt die Wellenform des Arbeitsstroms, welche durch den Widerstand durch Umv/andlung des Arbeitsstroms in eine Spannung erzeugt wird und die Bezugszeichen 57.und 53 bezeichnen Spannungsanstiege, welche durch Funken hervorgerufen werden. Diese entsprechen den Spannungserniedrigungen 55 und 56 gemäi3 Fig.7. Wenn ein Funke überschlä.gt, so fällt die Arbeitsspannung ab und der Arbeitsstrom wird erhöht.

Fig. 10 zeigt die Wellenform des Stichprobenehmens und Haltens der Arbeitsstromwellenform, wobei der Ausgang des Stromkreises zum Stichprobenehmen und Halten durch Verfolgung des Eingangs— arbeitsstrcms während der Probenahmezeit gegeben ist, während der festgestellte Wert der Eingangswellenform am Ende der . Probenahme während der Haltezeit festgehalten wird.

Fig. 11 zeigt die weitere Verarbeitung der die Funken.— .. bildung anzeigenden Signale. Das Bezugszeichen 59 bezeichnet ein Signal nach Verarbeitung im Subtraktionskreis 46 für die Eingangsspannung des Stromkreises zum Probenehmen und Halten

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der Singangsspannung und der Ausgangsspannung des Stromkreises zum Probenehmen und Halten der Spannung. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet einen Pegel zum Peststellen eines Spannungsabfalls. Wenn die Spannung unter den Pegel sinkt, so wird durch den Pegelvergleichskreis 48 in der nächsten Stufe ein Signal erzeugt. Das Bezugszeichen 48 bezeichnet einen Pegelvergleichskreis für die Arbeitsspannungssenkung in dem die Bezugsspannung und der Pegel der SpannungsSenkung verglichen werden um durch Funkenbildung hervorgerufene Spannungssenkungen festzustellen. Das Bezugszeichen 61 bezeichnet ein Signal, welches im Subtraktionskreis 47 für die Eingangswellenform des Stromkreises zum Probenehmen und Halten der Wellenform des Arbeitsstroms und für den die Ausgangswellenform des Stromkreises zum Probenehmen und Halten. Das Bezugszeichen 62 bezeichnet einen Pegel zum Feststellen einer Stromstärkeerhöhung. Wenn die Spannung über diesen Pegel erhöht wird, so wird durch den Pegelvergleichsstromkreis 49 in der nächsten Stufe ein Signal gebildet. Das Bezugszeichen 49 bezeichnet den Pegelvergleichsstromkreis für den Anstieg des Arbeitsstroms, in welchem der vorbestimmte Bezugsstrom und die Strompegelerhöhung verglichen v/erden, um irgendwelche durch Funkenbildung hervorgerufene Stromerhöhungen festzustellen. Das Bezugszeichen 50 bezeichnet einen logischen Kreis zur Verarbeitung des Signals, welches aufgrund von Funkenbildung durch Senkung der Arbeitsspannung hervorgerufen wird und zur Verarbeitung des Signals, welches aufgrund von Funkenbildung durch Erhöhung der Arbeitsstromstärke hervorgerufen wird. Dieser logische Kreis hat die Funktion, die von außen kommenden regellosen Schwankungen oder das Rauschen von Signalen, welche auf die Funkenbildung zurückgeführt werden, zu trennen. Das Bezugszeichen 63 bezeichnet ein Funkensignal, welches durch den logischen Kreis 50 verarbeitet wurde.

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Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild eines Stromkreises zur Peststellung einer abnormen Stromstärkeänderung. Das Bezugszeichen 64 bezeichnet einen Pilterkreis zur Abtrennung einer hochfrequenten Welligkeitskomponente der Arbeitsstromwellenform, welche durch den Widerstand in eine Spannung umgewandelt wurde. Das Bezugszeichen 51 bezeichnet einen Bezugsimpulsgenerator zum Probenehmen und Halten für die Feststellung einer abnormen Stromänderung. Das Bezugszeichen 52 bezeichnet einen Probenahme- und Haltekreis für die Peststellung einer abnormen Stromänderung. Das Bezugszeichen 53 bezeichnet einen Subtraktionskreis. Das Bezugszeichen 54 bezeichnet einen Pegelvergleichskreis und das Bezugszeichen 65 bezeichnet einen Ausgangsimpuls entsprechend der festgestellten abnormen Stromänderung. Diese Schaltung weist einen manuell betätigten Prüfstromkreis zur Peststellung einer Stromstärkeabnahme auf, mit dem eine Stromstärkeabnahme und eine abnormale Stromschwächung herausgefunden werden können. Das Bezugszeichen 66 bezeichnet eine Arbeitsgeschwindigkeitsbezugszelle. Der Arbeitsstrom wird entsprechend der Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit geändert. Wenn demgemäß das Potential der Bezugszelle für die Arbeitsgeschwindigkeit manuell verändert wird, so wird die Potentialänderung durch einen Differenzierstromkreis 67 festgestellt, so daß das Probenehmen und Halten stattfindet, nachdem der Referenzimpulsgenerator 51 für das Probenehmen und Halten zur Peststellung einer abnormen Stromschwächung für eine konstante Zeitdauer durch die Einrichtung 68 verriegelt wurde, um den Arbeitsstrom auf einen normalen Wert zu stabilisieren.

Fig. 13 zeigt die Wellenform des Arbeitsstroms nach Durchgang durch den Filterkreis 64.

Fig. 14 zeigt die Ausgangswellenform des Probenahme- und Haltekreises.

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Fig. 15 zeigt das im Subtraktionskreis 53 für die Eingangsarbeitsstromwellenform des Probenahme- und Haltekreises und den Ausgangsimpuls des Probenahme- und Haltekreises verarbeitete Signal. In Fig. 15 bezeichnet das Bezugszeichen 69 eine abnorme Stromschwächung und das Bezugszeichen 70 bezeichnet einen Pegel zum Feststellen einer abnormen Stromänderung oder Stromschwächung. Wenn die Spannung auf einen Wert unterhalb dieses Pegels sinkt, so wird im Pegelvergleichskreis 54 ein Signal gebildet.

Vorstehend wurden die verschiedenen Ausführungsformen für Normalbetrieb beschrieben. Zur Erhöhung der Arbeitsgenauigkeit werden Vorrichtungen mit einer Hochdruckgasladung verwendet. Auch hier können Funken und abnorme Stromschwächungsphänomene oder Stromdämpfungsphänomene leicht durch den Probenahme- und Haltekreis,den Verstärker und die logische Schaltung festgestellt werden.

Erfindungsgemäß können Funken und abnorme Stromschwächung oder Stromdämpfung beim elektrolytischen Ätzen durch Verwendung des Probenahme- und Haltekreises des Verstärkers und des logischen Kreises festgestellt werden, so daß eine abnorme Stromschwächung, welche bisher sehr schwer und unzuverlässig feststellbar war, mit großer Sicherheit und Genauigkeit festgestellt werden kann. Es ist ferner möglich, die Welligkeitskomponente der Arbeitsstromquelle oder die Einwirkung von äußeren regellosen Schwankungen von den Spannungsänderungskomponenten, welche durch Funkenüberschlag hervorgerufen werden, zu unterscheiden. Hierin liegt ein besonderer Vorteil der Erfindung.

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Claims

233384Q - 19 PATEHTA !»'SPRÜCHE

1. Einrichtung sum elektrolyt!sehen Ätzen eines Werkstücke, wobei am Arbeitsspalt zwischen dom ΐ/erkstück und einer Elektrode eine über einen Transformator und einen Gleichrichter bereitgestellte Arbeitsspannung anliegt, und wobei ein PrUfgerät zur Peststellung eines abnormen Vorgangs zwischen Elektrode und Werkstück vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärseite des Transformators (5) mit einer Diode (54) und einem dieser parallelgeschalteten Thyristor (35) verbunden ist, v/elcher durch das Prüfgerät (25)angesteuert wird, so da£ die Primärseite des Transformators (5) bei Auftreten eines abnormalen Vorgangs kurzgeschlossen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gikennzeichnet, daß ein Thyristor (28) und eine Kondensator zwischen der Elektrode (7) und dem Werkstück (9) in !leihe geschaltet sind, wobei der Thyristor (28) durch das Prüfgerät (2i>) angesteuert wird.

3. Einrichtimg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thyristor (28) und ein Vorspannungskondencator (37) in Reihe zwischen der Elektrode (7) und dem Werkstück (S) geschaltet sind, wobei der Thyristor (28) durch das Prüfgerät (25) angesteuert und der Vorspannungskondensator (57) durch einen Aufladungsstromkreis (38) aufgeladen wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgerät (25) zur 2-1 es sung des Arbeitsstroms während jeweils einer kurzen Zeitdauer mit einem Probenahme- und Haltestronkreis (52) und einem Rechenverstärker (53,54) ausgerüstet ist, so daß eine abnormale Stromschwächung festgestellt wird.

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5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgerät (25) einen Probenahme- und Haltekreis (52) für den Arbeitsstrorn aufweist, sowie einen Bezugsimpulsgenerator (51) zur Zufuhr eines Probenahme- und Halte-Bezugsimpulses zum Probenahme- und Haltekreis (52), sowie einen Subtrahierkreis zur Bildung einer Differenzspannung aus der Arbeitsstromwellenform und der Ausgangsspannung des Probenahme- und Haltekreises (52), sowie einen Yergleichsstromkreis (54) zum Vergleich der Differenzspannung und einer vorbestimmten Bezugsspannung, sowie einen logischen Kreis zur Erzeugung eines Signals im i'alle einer abnormen Stromschwächung.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein Euter (64) am Eingang des Probenahme- und Haltekreises (52).

7. Einrichtung imch einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine einstellbare Arbeitsgeschwindigkeitsbezugszelle (66) und einen die Potentialänderung feststellenden Differenzierkreis (6?) sowie durch einen Yerriegelungskreis (66) zur Verriegelung des Bezugsimpu-lsgenerators (51) während einer bestimmten Zeitdauer zur Stabilisierung des Arbeitsstroms.

S. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dafi das Prüfgerät (25) zur Hessung der Arbeitsspannung des Arbeitsstrornes während jeweils einer kurzer Zeitdauer einen Probenahme- und Haltestromkreis (44 bzw. /·^l;! und einen Ilechenverstärker (46,4S;47,43) aufweist, um Funke.;.-bildung festzusuellen.

S. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eint η Probenahme- und Haltekreis (44) für die Arbeitsspannungs, einen Probenahme- und Haltekreis (45) für den Arbeitsstrorn, einen

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JiezugGimpulsgenerator (43) zur Zufuhr eines Probenahme- und Halte-3ezugsimpulses zu den beiden Probenahme- und Haltestromkreisen (44,45), einen Subtrahierkreis (46) zur Bildung einer .Differenzspannung zwischen der Arbeitsspannung und der Probenahme- und Kai te spannung, einen Subtrahierlcreis (47) zur Bildung einer Ulff eranzspannung der Arbeitsstronrwellenfom: und der Probenahme- und Haltespannung, einen Pegelvergleichskreis (45 bzw. 49) zum Vergleich der beiden Differenzspannungen mit einer vorbestimmten Bezugsspannung und einen logischen Kreis zui" Ex'zeugung eines Signals, wenn aufgrund des Signals des Pegelvergleichskreises (48 bzw. 4S) Funkenbildung festgestellt wird.

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