DE1292999B

DE1292999B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Bearbeitungsimpulsen fuer die elektroerosive Metallbearbeitung und Verfahren zu ihrem Betrieb

Info

Publication number: DE1292999B
Application number: DEA47103A
Authority: DE
Inventors: Nilius Hans-Joachim; Dipl-Ing Herbert; Walter Herbert; Stichnote
Original assignee: AEG Elotherm GmbH; Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH; SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1964-09-18
Filing date: 1964-09-18
Publication date: 1969-04-17
Also published as: CH448309A; GB1048860A; US3389300A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mittlere Impulsspannung weit überragende Spanzur Erzeugung von Bearbeitungsimpulsen für die nungsspitze aufweisen. Diese Impulsform der Beelektroerosive Metallbearbeitung. Hierbei sind die arbeitungsspannung ist zwar bekannt (französische Impulsform, die Impulsfolgefrequenz und die Im- Patentschrift 1294 988), jedoch unterscheidet sich pulsdauer von besonderer Bedeutung. Für derartige 5 die erfindungsgemäße Gewinnung der Impulsform Schaltungsanordnungen ist die Verwendung von dadurch, daß sie unter Verzicht auf zusätzliche steuerbaren Halbleiterzellen an sich bekannt. Spannungsquellen mit Hilfe der auftretenden Über-

Außerdem sind Schaltungsanordnungen mit Steuer- spannungsspitzen erfolgt.

baren Halbleiterzellen bekannt (französische Patent- In Abb. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform

schrift 1 319 769), in welchen ein steuerbarer Halb- io der Erfindung dargestellt.

leiterschalter mit dem Verbraucher in Reihe ge- Von einer Gleichstromquelle 1 werden zwei Verschaltet ist, ein Kondensator mit der Löschenergie sorgungsschienen 2 gespeist, zwischen denen der für den Arbeitsschalter über einen weiteren Schalter Arbeitsstromkreis 3, der Ladestromkreis 4 und der aufgeladen und zur Löschung des Arbeitsschalters Löschkreis 5 eingeschaltet sind, über einen dritten Schalter entladen wird, wobei die 15 Der Arbeitsstromkreis 3 weist den Arbeitsspalt, Spannung am Kondensator umgekehrte Polarität an- d. h. also die Arbeitsfunkenstrecke 6, auf, ferner nimmt und so den dritten Schalter löscht. einen Vorwiderstand 7, eine Induktivität 8 und die

Es sind weiterhin Schaltungsanordnungen mit Vierschichttriode 9.

steuerbaren Halbleiterzellen bekannt (britische Der Ladestromkreis 4 enthält die Induktivität 10

Patentschrift 898 281), welche im Ladekreis für den 20 und die Vierschichttriode 11, den Kondensator 12 Kondensator eine Induktivität in Reihe zum Schalter und die Induktivität 13. Die Induktivität 13 ist mit aufweisen und außerdem in dem Kreis zur Ent- bzw. der Induktivität 8 des Arbeitsstromkreises 3 induktiv Umladung des Kondensators außer dem Schalter gekoppelt, auch eine Induktivität. Der Löschkreis 5 enthält den Kondensator 12, die

Darüber hinaus ist es allgemein aus Schaltun- 25 Induktivität 13 und die Vierschichttriode 14. gen für elektronische Schalter mit steuerbaren Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung in

Halbleitergleichrichtern (deutsche Auslegeschrift A b b. 1 ist derart, daß die Vierschichttriode 9 des 1171005) bekannt, Arbeitskreis und Löschkreis in- Arbeitskreises 3 und die Vierschichttriode 11 des duktiv miteinander zu koppeln. Ladekreises 4 gleichzeitig gezündet werden. Die

Es sind auch schon Schaltungsanordnungen zur 30 Zündung erfolgt mittels einer der üblichen Impuls-Erzeugung von Bearbeitungsimpulsen für die elektro- Steuerungen, die der Übersicht halber nicht darerosive Metallbearbeitung bekanntgeworden (deutsche gestellt ist. Über die gezündete Vierschichttriodell Auslegeschrift 1126 047), in welchen eine im prak- des Ladekreises wird der Kondensator 12 aufgetisch speicherfreien Arbeitskreis in Reihe mit dem laden, wobei nach dem Stromnulldurchgang die Arbeitsspalt geschaltete steuerbare Halbleiterzelle, 35 steuerbare Vierschichttriode 11 löscht. Nach dem wie Vierschichttriode, in der gewünschten Impuls- Durchzünden des Arbeitsspaltes 6 beginnt über die folge gezündet und von einem Kondensator gelöscht gezündete Vierschichttriode 9 ein Arbeitsstrom zu wird, der über eine zweite Vierschichttriode entladen fließen. Nach Ablauf der eingestellten Impulszeit wird. wird die Vierschichttriode 14 im Löschkreis 5 ge-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 40 zündet. Infolgedessen kann sich der Kondensator 12 derartige Schaltungsanordnung zu schaffen, die un- entladen. Durch geeignete Wahl der Größe des Konabhängig von der durch den Arbeitsspalt gegebenen densators 12 und durch geeignete Schaltung der Belastung ist bei hoher Betriebssicherheit. beiden induktiv gekoppelten Drosseln 13 und 8 ist

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß da- es möglich, im Arbeitskreis 3 eine Gegenspannung durch, daß der Arbeitskreis mit dem Kondensator 45 entstehen zu lassen, so daß die Zelle 9 wieder ihre verbunden ist, einerseits über eine an sich bekannte Sperrfähigkeit in Durchlaßrichtung erlangt. Durch induktive Kopplung mit dem Löschkreis zur Über- diese Löschanordnung wird vermieden, daß es im tragung der im Kondensator gespeicherten Lösch- Gegensatz zu den bekannten Anordnungen an der energie für den Arbeitskreisschalter und andererseits Arbeitsfunkenstrecke zu einer Spannungserhöhung über eine Spannungsbegrenzer- und Rückkopplungs- 50 kommt. Dadurch zeigt die Impulsabschaltflanke schaltung zur Übertragung der im Löschkreis in- einen steilen Abfall. Der Widerstand? dient dazu, duzierten Umkehrspannungsspitzen in den Arbeits- im Betriebs- und Kurzschlußfall den Arbeitsstrom kreis. zu begrenzen.

Gemäß einem weiteren Merkmal wird in der er- Der Kondensator 12 des Löschkreises 5 ist zweck-

findungsgemäßen Schaltungsanordnung in an sich 55 mäßigerweise mit einem Dämpfungsglied ausgerüstet, bekannter Weise der Kondensator über eine dritte damit die Spannungsbeanspruchung der Vierschicht-Vierschichttriode geladen und in einem die zweite trioden nicht zu groß wird und keine hochsperrenden Vierschichttriode und eine Induktivität enthaltenden steuerbaren Halbleiterzellen verwendet werden Löschkreis entladen. müssen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß der 60 Zu diesem Zweck wird bei 15 ein spannungsweiteren Erfindung die Rückkopplungsleitung einen abhängiger Widerstand mit vorzugsweise abgespannungsabhängigen Widerstand mit vorzugsweise knickter Kennlinie vorgesehen, z. B. ein in Sperrgeknickter Kennlinie sowie in Reihe dazu eine Diode richtung betriebener Selengleichrichter. Durch diese und kapazitive Speicher mit Ladewiderstand enthält. Anordnung wird die Überspannung abgeleitet, wo-Durch die Spannungsbegrenzer- und Rück- 65 durch stets ein vorbestimmter Energiegehalt des kopplungsschaltung wird auf einfache Weise bei er- Kondensators gewährleistet wird, unabhängig von höhter Betriebssicherheit bewirkt, daß die Be- der jeweiligen Impulsfolgefrequenz und Impulsdauer, arbeitungsimpulse am Beginn eine kurzzeitige, die Die Überspannung, die vom Element 15 durch-

gelassen wird, kann über einen Widerstand, wie er bei 16 gestrichelt angedeutet ist, abgeleitet werden. Zweckmäßig ist es aber, diese Überspannung auszunutzen, um im Arbeitsstromkreis 3 beim Zünden der Vierschichttriode 9 eine Spannungsspitze zu erzeugen. Hierzu ist eine Diode 17 und ein Widerstand 18 in einen Leitungszug eingeschaltet, der zum Arbeitskreis 3 führt. Außerdem sind zwischen diesen Leitungszug und der einen Versorgungsschiene zwei Kondensatoren 19 und 20 eingeschaltet. Eine Überspannung, die vom Element 15 abgeleitet wird, lädt die Kondensatoren 19 und 20 auf, die sich infolge der Diode 21 und der nicht gezündeten Vierschichttriode 9 nicht entladen können. Wenn die Vierschichttriode 9 gezündet wird, ist zunächst die Diode 21 gesperrt. Die Kondensatoren 19 und 20 entladen sich über den Arbeitskreis 3. Ist der Kondensator 20 entladen, so fließt der Arbeitsstrom über die Diode 21.

Auf diese Weise ist es möglich, einen Bearbeitungsimpuls etwa von einer Form zu erzielen, wie sie aus Abb. 2 hervorgeht. Wie aus der schematischen Darstellung erkennbar, entsteht zunächst eine Spannungsspitze Us, die alsdann auf eine Spannung U_n abfällt, die der Speisespannung'der Stromquelle 1 entspricht. Selbstverständlich kann die Ausbildung der Spitze je nach den gegebenen Verhältnissen einen mehr oder minder steilen Abfall aufweisen. Durch die Spannungsspitze ist die notwendige Zündspannung am Arbeitsspalt gewährleistet. Die Speisespannung und damit auch die Verlustleistung an dem Vorwiderstand kann niedrig gehalten werden.

Es ist ferner möglich, daß mehrere Schalteinheiten gemäß der Erfindung in an sich bekannter Weise parallel auf einen Arbeitsspalt einwirken, wie aus Abb. 3 ersichtlich. Im gewählten Beispiel sind drei solcher Schalteinheiten A, B, C, die nach Abb. 1 aufgebaut sind, vorgesehen. Es könnten aber auch zwei oder mehr als drei solcher Schalteinheiten parallel geschaltet werden. Es können die Schalteinheiten aber auch in an sich bekannter Weise zeitlich versetzt auf den Arbeitsspalt 6 wirken. Dann ergibt sich eine Impulsfolge, wie sie aus A b b. 4 ersichtlich ist. Die Impulsfolgen der einzelnen Einheiten sind bei A, B, C dargestellt. Am Arbeitsspalt ergibt sich dabei eine Impulsfolge, wie sie in der obersten Zeile des Diagramms gezeigt ist. Es wird erkennbar, daß auf diese Weise eine höhere Impulsfolgefrequenz erzielt wird, ohne daß die zulässige Verlustarbeit an den Vierschichttrioden in den einzelnen Einheiten überschritten wird. Es ist zweckmäßig, bei dieser Art des Betriebs die Aufladekreise 4 der einzelnen Schalteinheiten über einen Widerstand22 (Abb. 1) zu dämpfen, wodurch die Verlustarbeit an der Vierschichttriode 11 herabgesetzt wird. Im Falle eines Kurzschlusses über die Vierschichttrioden U und 14 wird der Strom durch den Widerstand 22 begrenzt, und durch eine Kurzschlußerfassung kann er abgeschaltet werden, ohne daß die Sicherung 23 durchbrennt. Damit ist auch die erforderliche Betriebssicherheit gegeben.

Es ist ferner möglich, die Schalteinheiten gleichzeitig auf den Arbeitsspalt wirken zu lassen, d.h. also ohne zeitliches Versetzen. Auf diese Weise werden hohe Abtragsleistungen erzielt, und in dieser Schaltung wird daher die Anlage zum Schruppen benutzt. Das Umschalten der Anlage vom zeitlich versetzten Einwirken auf gleichzeitiges Einwirken kann ohne Schwierigkeiten erfolgen, so daß die Anlage sowohl für das Schruppen als auch für das Schlichten verwendet werden kann.

Ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung, bei dem die Schalteinheiten in an sich bekannter Weise zeitlich versetzt auf den Arbeitsspalt wirken, kann in vorteilhafter Weise mit solcher Ansteuerung der steuerbaren Halbleiterzellen durchgeführt werden, daß in an sich bekannter Weise jeweils die Pausen zwischen zwei Arbeitsimpulsen einer Schalteinheit dazu ausgenutzt werden, den Kondensator des Löschkreises der betreffenden Schalteinheit aufzuladen. Das hat den Vorteil, daß das Aufladen während einer längeren Zeitspanne erfolgen kann und damit die Vierschichttriodell weniger beansprucht wird. Außerdem wird die Impulsdauer nicht durch die Aufladezeit begrenzt. Damit kann eine kurze Impulsdauer und eine höhere Impulsfolgefrequenz erreicht werden.

Wenn die Schalteinheiten gleichzeitig auf den Arbeitsspalt 6 einwirken, ist es zweckmäßig, diese nach dem Verfahren arbeiten zu lassen, bei dem in jeder Schalteinheit die Vierschichttriode 9 im Arbeitskreis 3 zeitlich verzögert gegenüber der Vierschichttriode 11 im Aufladekreis 4 schaltet. Dadurch wird erreicht, daß sich der Kondensator 12 auf einen größeren Energieinhalt aufladen kann, auch wenn die Elektroden des Arbeitsspaltes 6 beim Einschalten zusammengefahren sein sollten.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Bearbeitungsimpulsen mit einstellbarer Frequenz und Dauer für die elektroerosive Metallbearbeitung, in der eine im praktisch speicherfreien Arbeitskreis in Reihe mit dem Arbeitsspalt geschaltete steuerbare Halbleiterzelle wie Vierschichttriode in der gewünschten Impulsfolge gezündet und von einem Kondensator gelöscht wird, der im Löschkreis über eine zweite Vierschichttriode entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskreis mit dem Kondensator verbunden ist einerseits über eine an sich bekannte induktive Kopplung mit dem Löschkreis zur Übertragung der im Kondensator gespeicherten Löschenergie für den Arbeitskreisschalter und andererseits über eine Spannungsbegrenzer- und Rückkopplungsschaltung zur Übertragung der im Löschkreis induzierten Umkehrspannungsspitzen in den Arbeitskreis.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Kondensator über eine dritte Vierschichttriode geladen und in einem die zweite Vierschichttriode und eine Induktivität enthaltenden Löschkreis entladen wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsleitung einen spannungsabhängigen Widerstand mit vorzugsweise geknickter Kennlinie sowie in Reihe dazu eine Diode und kapazitive Speicher mit Ladewiderstand enthält.

4. Schaltungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schalteinheiten nach den Ansprüchen 1 bis 3 in an sich bekannter Weise parallel auf einen Arbeitsspalt wirken.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, da-

durch gekennzeichnet, daß die Schalteinheiten in an sich bekannter Weise zeitlich versetzt auf den Arbeitsspalt wirken.

6. Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei der die Schalteinheiten zeitlich versetzt auf den Arbeitsspalt wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der steuerbaren Halbleiterzellen so getroffen wird, daß in an sich bekannter Weise jeweils die Pausen zwischen zwei Arbeitsimpulsen einer Schalteinheit dazu ausgenutzt werden, den Kondensator des Löschkreises der betreffenden Schalteinheit aufzuladen.

7. Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, bei der die Schalteinheiten gleichzeitig auf den Arbeitsplatz wirken, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schalteinheit die Vierschichttriode im Arbeitskreis zeitlich verzögert gegenüber der Vierschichttriode im Aufladekreis schaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen