DE3539643C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Erfassung der Brennspannung am Arbeitsspalt einer Funken­ erosionsmaschine mit einem Impulsgenerator für die am Arbeitsspalt anzulegenden Spannungsimpulse, einer auf die Brennspannung ansprechenden Kurzschlußabschaltung sowie mit Mitteln, mit denen eine Referenzspannung für die Brennspannung einstellbar ist.

Bei der Funkenerosion hängt das Arbeitsergebnis ganz wesentlich von bestimmten, vorzugebenden Parametern ab, wie Impulsdauer der angelegten Spannungsimpulse, Größe des Arbeitsspaltes, Vorschubgeschwindigkeit der Erodier­ elektrode und Schwellwertspannung für die Kurzschluß­ abschaltung. Einer der wichtigsten und gleichzeitig am schwierigsten einzustellenden Parameter ist die Kurzschlußschwellenspannung. Um möglichst viele erodier­ wirksame Spannungsimpulse wirksam werden zu lassen, ist man bestrebt, die Kurzschlußabschaltung erst dann vorzu­ nehmen, wenn ein Kurzschluß tatsächlich auftritt bzw. ernsthaft in Betracht kommt. Mit anderen Worten:
Man legt die Kurzschlußschwellenspannung möglichst nahe an die Spannung heran, bei der es zu einem Kurzschluß kommt. Diese Einstellung wurde bisher von Hand vorgenommen (DE-AS 24 54 475).

Bei einer anderen bekannten Schaltung an einer Funkenerosions­ maschine ist eine Komparatoren aufweisende Detektorschaltung für die Überwachung der Brennspannung im Arbeitsspalt vorgesehen. Bei dieser Einrichtung werden die von der Detektorschaltung gelieferten Meßwerte dazu benutzt, um den Vorschub der Werkzeugelektrode derart zu regeln, daß die Zündverzögerung auf einem vorgegebenen Sollwert gehalten werden kann. Es sind keine Mittel vorgesehen, mit denen die Spannungsvorgabe für die Kurzschlußabschaltung automatisch erfolgt (DE-AS 22 14 790).

Schließlich ist es bei Funkenerosionseinrichtungen bekannt, ein Referenzsignal zu verwenden, daß sich umgekehrt zum Strom im Arbeitsspalt ändert (US-PS 44 43 680).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erfassung der Brennspannung am Arbeitsspalt dahingehend weiter­ zuentwickeln, daß die Spannungsvorgabe für die Kurzschlußabschal­ tung automatisch erfolgt.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein vom Impulsgenerator getakteter Zeitmarkengeber an eine Logik und an digitale Zwischenspeicher digitale Zeitinformationssignale liefert, daß einer der Zwischenspeicher an einen Komparator angeschlossen ist, der auf eine zwischen der Zündspannung und der Brennspannung liegende Referenzspannung eingestellt ist, daß die anderen, auf verschiedene Brennspannungsniveaus eingestellten Komparatoren aus­ gangsseitig über jeweils eine Torschaltung mit dem anderen Zwischenspeicher verbunden sind, wobei die Torschaltungen von der Logik entsprechend den Zeitinformationssignalen angesteuert werden, und daß den Zwischenspeichern eine Auswerteelektronik nachgeschaltet ist, mit der in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf der Brennspannung die Einstellung der Brennspannungsniveaus an den anderen Komparatoren veränderbar ist.

Bei der Erfindung wird die analog erfaßte Brennspannung in Form von zeitbezogenen digitalen Signalen an die Auswerteelektronik geliefert. Die Auswerteelektronik stellt fest, ob innerhalb bestimmter Grenzwerte die Zündung erfolgt ist und wann die Brennspannung die verschiedenen vorgegebenen Niveaus unter­ schritten hat. In Abhängigkeit von diesem Meßergebnis wird die Einstellung des Brennspannungsniveaus an den einzelnen Komparatoren angehoben oder abgesenkt. Die Auswerteelektronik ändert allerdings nicht die Einstellung aufgrund einzelner Werte, sondern nur aufgrund einer Vielzahl von Werten derart, daß eine Veränderung der Einstellung nur dann erfolgt, wenn die Anzahl der zwischen dem niedrigsten und mittleren Niveau ermittelten Werte von der Anzahl der zwischen dem mittleren und höchsten Niveau ermittelten Werte abweicht. Ist die Anzahl der ersten Werte niedriger als die der zweiten Werte, wird das Brennspannungs­ niveau insgesamt angehoben. Sind die Verhältnisse umgekehrt, wird es abgesenkt.

Dieser Effekt wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung dann optimal erreicht, wenn bei drei den Torschaltungen vorgeschalteten Komparatoren die Spannungsniveauunterschiede zwischen dem auf das niedrigste Niveau eingestellten Komaparator und dem auf das mittlere Niveau eingestellten Komparator kleiner als zwischen dem auf das mittlere Niveau eingestellten Komparator und dem auf das höchste Niveau eingestellten Komparator ist. In diesem Fall pendelt sich die Einstellung auf ein mittleres Niveau ein.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liefert die Auswerteelektronik eine Referenzspannung an die Komparatoren, damit diese gemeinsam auf das gewünschte Brennspannungsniveau eingestellt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich auch gleichzeitig die Referenzspannung für die Kurzschlußabschaltung einstellen. In diesem Fall liefert der auf das niedrigste Niveau eingestellte Komparator ein Signal zur Kurzschlußabschaltung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungs­ beispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Einrichtung zur Erfassung der Brennspannung im Arbeitsspalt,

Fig. 2 ein Diagramm der Zeitinformationssignale eines Zeitmarkengebers mit zugehörigem Taktsignal,

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Spannungsimpulses am Arbeitsspalt,

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf des am Arbeitsspalt anlie­ genden Spannungssignals am Ende des Impulses in Verbindung mit über den zeitlichen Verlauf ver­ schieden großen Spannungsniveaus von Komparatoren.

Von einem Impulsgenerator S, T, der in der Fig. 1 vereinfacht durch ein Steuerelement T und einen davon gesteuerten Schalter S dargestellt ist, werden an einem von einem Werkstück W und einer Erodierelektrode E gebildeten Arbeitsspalt Spannungsimpulse angelegt.

Über einen Widerstand R gelangen diese Spannungsimpulse an verschiedene Komparatoren K 1 bis K 4. Der Komparator K 1 ist über einen Spannungsteiler R 1, R 2 auf eine feste Referenzspannung eingestellt. Die Komparatoren K 2 bis K 4 dagegen sind auf unterschiedliche Referenzspannungsniveaus eingestellt. Der Niveauunterschied zwischen den einzelnen Komparatoren K 2 bis K 4 wird jedoch durch Zenerdioden gleichgehalten. Während zwischen den Eingängen der Komparatoren K 3 und K 4 eine Zenerdiode liegt, liegen zwischen den Eingängen der Komparatoren K 3 und K 4 zwei Zenerdioden. Dadurch ist der Niveauunterschied zwischen den beiden letztgenannten Komparatoren doppelt so groß wie zwischen den beiden erstgenannten Komparatoren. Während der eine Anschluß der Reihenschaltung der Zenerdiode auf einem festen Spannungsniveau liegt, kann über den anderen Anschluß eine variable Referenzspannung zugeführt werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, das Referenzspannungsniveau an den drei Komparatoren K 2 bis K 4 gemeinsam zu verändern.

Der Ausgang des Komparators K 4 ist mit dem Impulsgenerator S, T verbunden, so daß es auf diese Art und Weise möglich ist, bei Erreichen der am Komparator K 4 eingestellten Schwellwertspannung ein Steuersignal an den Impulsgenerator S, T zu liefern. Alle drei Komparatoren K 2 bis K 4 sind ausgangsseitig mit jeweils einer Torschaltung G 2 bis G 4 verbunden. Die zweiten Eingänge der Torschaltungen G 2 bis G 4 werden von einer Logik L angesteuert, die ihrerseits von einem Zeitmarkengeber M 4 bit Zeitinformationssignale erhält. In Abhängigkeit von diesen Zeitsignalen werden die Torschaltungen G 2 bis G 4 für die Ausgangssignale der Komparatoren K 2 und K 3 geöffnet. Die Signale der Torschaltungen G 2 bis G 4 gelangen über einen Signalformer U zu einem 4 Bit Zwischenspeicher FF 1, der auch die digitalen Zeitinformationssignale erhält. Ein zweiter 4 bit Zwischenspeicher FF 2 erhält ebenfalls vom Zeitmarkengeber M die 4 bit Zeitinformationssignale sowie von dem Komparator K 1 ein Steuersignal. Die in den Zwischenspeichern FF 1 und FF 2 durch die von den Komparatoren K 1 bis K 4 ausgehenden Steuersignale festgehaltenen Zeitinformationssignale erhält eine Auswerteelektronik, die die veränderbare Referenzspannung für die Komparatoren K 2 bis K 4 liefert.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert.

Kommt es nach Anlegen eines Spannungsimpulses am Arbeitsspalt E, W zu einem Kurzschluß, dann wird dieser Kurzschluß durch den auf das niedrigste Spannungsniveau eingestellten Komparator K 4 festgestellt, der an den Impulsgenerator S, T ein Signal zur Abschaltung gibt. Im in Fig. 1 vereinfachten Beispiel wird der Schalter S geöffnet. Kommt es dagegen nicht zu einem Kurzschluß, dann bleibt bis zum Zündzeitpunkt die volle am Arbeitsspalt E, W angelegte Spannung von 135 Volt bestehen. Im Zündzeitpunkt bricht die Spannung bis auf die Brennspannung zusammen. Dabei wird die sogenannte Leerlaufschwellspannung unterschritten, die am Komparator K 1 erfaßt wird. Der Komparator K 1 liefert dann ein Steuersignal an den Zwischenspeicher FF 2. In diesem Zwischenspeicher wird dann das Zeitinformationssignal, das zum Zeitpunkt 3 ansteht, festgehalten und an die Auswerteelektronik A geliefert. Die Brennspannung bleibt dann in der Regel bis zum Ende des Impulses anstehen. Im störungsfreien Fall sinkt die Brennspannung dabei praktisch nicht. Durch die auf verschiedene Niveaus eingestellten Komparatoren K 2 bis K 4 läßt sich zeitbezogen das Brennspannungsniveau ermitteln. Dies geschieht in der Weise, daß die Torschaltungen G 2 bis G 4 in Abhängigkeit von der Zeit abwechselnd nacheinander geöffnet werden. Wie Fig. 4 zeigt, ist bis zum Zeitpunkt 12 die Torschaltung G 4 geöffnet, vom Zeitpunkt 12 bis zum Zeitpunkt 14 die Torschaltung G 3 und vom Zeitpunkt 14 an die Torschaltung G 2. Das bedeutet, daß ein Signal, das in der Zeit bis zum Zeitpunkt 12 unter das am Komparator K 4 eingestellte Spannungsniveau fällt, zu einer Abschaltung des angelegten Impulses führt, während ein darüberliegendes Signal je nach seinem Niveau die Komparatoren K 2, K 3 ansprechen läßt, so daß in der Auswerteelektronik A die zum einzelnen Impuls ermittelte Brennspannung zeitlich zugeordnet werden kann. Je nach Anzahl der in den einzelnen Niveauabstufungen festgestellten Brennspannungen steuert die Auswerteelektronik A den Digitalanalogwandler DA in Richtung auf eine größere oder kleinere, den Komparatoren K 2 bis K 4 zuzuführende Referenzspannung. Im Ergebnis wird sich dann ein mittleres Niveau einpendeln, das dem der Fig. 4 entspricht. Die unterschiedlich großen Stufen gewährleisten, daß möglichst viele Impulse in unmittelbarer Nähe über dem Schwellwert für die Kurzschlußabschaltung liegen.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine automatische Anpassung der Schwellwertspannung für die Kurzschlußabschaltung an die Brennspannung möglich. Dies wird ermöglicht, ohne daß dafür der gesamte denkbare Bereich der Brennspannungen erfaßt zu werden braucht. Wegen der den Komparatoren zugeführten veränderbaren Referenzspannung erreicht man diese Anpassung mit einer geringen Anzahl von Komparatoren.

Claims (4)

1. Schaltung zur Erfassung der Brennspannung am Arbeitsspalt einer Funkenerosionsmaschine mit einem Impuls­ generator für die an den Arbeitsspalt zu legenden Impulse, einer auf die Brennspannung ansprechenden Kurzschlußabschaltung sowie mit Mitteln, mit denen eine Referenzspannung für die Brennspannung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Impulsgenerator (ST) getakteter Zeitmarkengeber (M) an eine Logik (L) und an digitale Zwischenspeicher (FF 1, FF 2) digitale Zeitinformationssignale liefert, daß einer der Zwischenspeicher (FF 2) an einen Komparator (K 1) angeschlossen ist, der auf eine zwischen der Zündspannung und der Brennspannung liegende Referenzspannung eingestellt ist, daß die anderen, auf verschiedene Brennspannungs­ niveaus eingestellten Komparatoren (K 2 bis K 4) ausgangs­ seitig über jeweils eine Torschaltung (G 2 bis G 4) mit dem anderen Zwischenspeicher (FF 1) verbunden sind, wobei die Torschaltungen (G 2 bis G 4) von der Logik (L) entsprechend den Zeitinformationssignalen angesteuert werden, und daß den Zwischenspeichern (FF 1, FF 2) eine Auswerteelektronik (A) nachgeschaltet ist, mit der in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf der Brennspannung die Einstellung der Brennspannungsniveaus an den anderen Komparatoren (K 2 bis K 4) veränderbar ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei den Torschaltungen (G 2 bis G 4) vorgeschal­ tete Komparatoren (K 2 bis K 4) vorgesehen sind und daß die Spannungsniveauunterschiede zwischen dem auf das niedrige Niveau eingestellten Komparator (K 4) und dem auf das mittlere Niveau eingestellten Komparator (K 3) kleiner als zwischen dem auf das mittlere Niveau eingestellten Komparator (K 3) und dem auf das höchste Niveau eingestellten Komparator (K 2) ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens den drei Torschaltungen (G 2 bis G 4) Komparatoren (K 2 bis K 4) vorge­ schaltet sind, von denen der auf das niedrigste Niveau einge­ stellte Komparator (K 4 ) ein Signal zur Kurzschlußabschaltung liefert.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur gemeinsamen Einstellung der Brennspannungsniveaus an den Komparatoren (K 2 bis K 4) die Auswerteelektronik (A) eine Referenzspannung an die Komparatoren (K 2 bis K 4) liefert.