DE1790269A1

DE1790269A1 - Schutzstromkreis fuer eine Maschine zur elektrolytischen abtragenden Bearbeitung

Info

Publication number: DE1790269A1
Application number: DE19651790269
Authority: DE
Inventors: Georges Marendaz; Jean Pfau; Heinz Rhyner
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1965-03-04
Filing date: 1965-12-20
Publication date: 1972-05-18
Also published as: AT263169B; FR1465321A; GB1143932A; BE676163A; DE1438908A1; AT262468B; DE1790269B2; CH416882A; DE1790269C3; US3520791A; DE1438908B2

Description

"Schutzstromkreis für eine Maschine zur elektrolytischen

abtragenden Bearbeitung"

Ausscheidung aus Patent ...... (Pat.Anra. P l4 38 908.3-54)

Die Erfindung betrifft einen Schutzstromkreis für eine Maschine, deren Bearbeitungsstromquelle Gleichrichterelemente aufweist, zum elektrolytisch abtragenden Bearbeiten mit einem an eine Elektrode bzw. ein Werkstück angeschlossenen, nur auf schnelle Spannungsveränderungen zwischen Elektrode und Vierkstück ansprechenden Überwachungskreis und einem durch diesen betätigbaren Ausschalter in der Stromzuleitung zu Elektrode und Werkstück.

Bei Maschinen zur elektrolytisch abtragenden Bearbeitung speist eine Stromquelle eine Elektrode und ein zu bear-

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beitendes Werkstück, zwischen denen ein Elektrolyt unter Druck eingespritzt wird. Um ein schnelles und genaues Bearbeiten zu erreichen, soll die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode so weit wie möglich vergrössert werden, wobei das Werkstück während der Bearbeitung im allgemeinen feststehen bleibt, was die Wirkung hat,die Bearbeitung?- Stromstärke zu erhöhen und den Abstand zwischen Elektrode und Werkstück zu verringern. Für diese Erhöhung besteht jedoch eine Grenze in Folge des Auftretens von Kurzschlüssen oder Lichtbogen zwischen der Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück. Diese Lichtbogen oder Kurzschlüsse können auch von einem ungleichmässigen Ablauf des Elektrolyten aus dem Zwischenraum zwischen Elektrode und Werkstück, von einem ungenügenden Einspritzdruck oder auch noch vom zufälligen Vorhandensein von festen Teilen im Elektrolyt verursacht werden.

Es ist bekannt, einen Anzeigestromkreis zu benützen, der das Auftreten von Lichtbogen und Kurzschlüssen während der Bearbeitung meldet, vergl. z.B. die brit. Patentschrift 944 613. Diese Stromkreise haben im allgemeinen mindestens ein Element, das auf plötzliche Veränderungen der Spannung zwischen Elektrode und Werkstück anspricht, die dann auftreten, wenn der Bearbeitungsablauf durch das Entstehen von Bogen ader Kurzschlüssen gestört wird. Derartige Signale sind leicht meßbar. Sie sind dazu bestimmt, den

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Bearbeitungsstrom und Im allgemeinen auch den automatischen Vorschub der Elektrode zu unterbrechen. Der Arbeiter muss die Maschine neu einschalten, nachdem er die vorstehenc¹" genannten Gründe der Bildung von Lichtbogen oder Kurzschlüssen abgestellt hat.

Es ist wünschenswert, daß der AnzeigeStromkreis sehr empfindlich ist und das Abstellen des Bearbeitungsstromes sehr schnell sicherstellt, um im Masse des Möglichen jegliches Verbrennen des zu bearbeitenden Werkstückes zu vermeiden, das sich aus der Bildung von Bogen oder Kurzschlüssen ergibt. In jedem Falle ist die zwischen der Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück herrschende Spannung nicht regelmässig , und sie kann durch Störwellen, die von benachbarten elektrischen Geräten hervorgerufen werden, gestört werden, insbesondere durch die Kommutierung von Gleichrichtern, wenn der Gleichstrom von einer gleichgerichteten Wechselstromquelle stammt.

Es Ist demgemäss nicht möglich, den Anzeigestromkreis empfindlich genug zu machen, weil sonst in jedem ZeitpunktUnterbrechungen der Maschine eintreten wurden, die nicht auf das Auftreten von Unregelmässigkeiten in der Bearbeitung zurückzuführen sind, sondern die durch die genannten Störwellen hervorgerufen werden.

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Daraus ergibt sich, daß es bisher unmöglich war, eine Beschädigung der Elektrode und des Werkstückes in Folge von Lichtbogen oder Kurzschlüssen zu vermeiden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, Elektrode und Werkstück vor Beschädigungen durch/Lichtbogen oder Kurzschlüsse mit Sicherheit zu bewahren durch Schaffung einer sehr empfindlichen selektiven Anzeige entsprechender Licht- und Kurzschlüsse , die vorstehend erwähnte Störwellen anschließt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Mittel, die periodisch ein kurzes Signal vorbestimmter Dauer für das Außerbetriebsetzen des auf schnelle Spannungsänderungen ansprechenden Elementes liefern, jedesmal wenn ein Gleichrichterelement seinen Leitzustand ändert.

Die vorstehend angegebene Lösung erfährt für einen Schutzstromkreis, bei dem die Gleichrichter gesteuert sind, Weiterbildungen dadurch, daß das Signal für das Außerbetriebsetzen von dem Steuersignal der gesteuerten Gleichrichter abgeleitet wird und daß das auf schnelle Spannungsänderungen ansprechende Element eine Verzögerungsleitung an seinem Eingang aufweist, sodaß die Spannungsänderungen, die auf die Kommutation zurückzuführen sind,

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erst zu dem auf schnelle Spannungsänderungen ansprechenden Element gelangen, nachdem es·vom Signal außer Betrieb gesetzt wurde, das vom Steuersignal der gesteuerten Gleichrichter abgeleitet ist. ·

Die beigefügte Zeichnung zeigt schematiseh und als Beispiel eine Äusführungsform des Gegenstandes nach der Erfindung.

Bei der Ausführungsform nach der Figur gibt ein Speisungsnetz, dessen drei Phasen mit R, S und T bezeichnet sind, seine Leistung in die Primärwicklung eines Dreiphasentransformators 1 ab, dessen Sekundärwicklungen 2 mit einem Gleichrichter verbunden sind, des; drei gesteuerte Siliziumdioden J, 4 und 5 hat.

Dieser Gleichrichter liefert den Gleichstrom für die Bearbeitung eines Werkstückes P mit Hilfe einer Elektrode E. Ein nicht dargestellter Elektrolyt wird unter Druck in den Raum eingespritzt, der zwischen der Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück liegt. Diese Einspritzung erfolgt mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpe. "/".'."

Bei der Ausführungsform ist eine Vorrichtung vorgesehen, um Steuersignale für das Leiten und Zünden der

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Dioden 3, 4 und 5 zu senden. Diese Einrichtxmg weist für jeden gesteuerten Siliziumgleichrichter einen Transformator 6 auf, dessen Primärwicklung zwischen einer Phase und dem Null-Leiter geschaltet ist, während die Sekundärwicklung eine mittlere Anzapfung aufweist. Die Sekundärwicklung ist mit einem Kondensator 7 verbunden, der in Serie mit einem veränderlichen Widerstand 8 ge-φ. schaltet ist. Der Verbindungspunkt zwischen diesem Kondensator und diesem Widerstand ist über einen Widerstand 9 und eine sättigbare Drossel 10 mit der Mittelabzweigung der Sekundärwicklung des Transformators 6 verbunden.

Die beschriebene Schaltung stellt eine Phasenbrücke dar, und die Spannung zwischen dem Verbindungspunkt des Kondensators 7 mit dem Widerstand 8 und der mittleren Anzapfung ist konstant, aber die Phase kann innerhalb weiter Grenzen verändert werden, maximal zwischen + und - 90°

^m wenn der Widerstand 8 alle Werte von 0 bis unendlich einnehmen kann.

Die sättigbare Drossel 10 ist auf diese Art und Weise, in Serie mit dem Widerstand 9 einer Wechselstromspannung konstanter Amplitude ausgesetzt, aber deren Phase durch einfaches Regeln des veränderlichen Widerstandes 8 verändert werden kann. Diese Drossel ist so bemessen, daß sie schnell in ihr_;en gesättigten Bereich kommt, soöaß

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an ihren Endkleinnien ein kurzer Spannungsimpuls jedesmal dann auftritt,: wenn sie in ihrem micht gesättigten Bereich ankommt, d.h. in der Praxis jedesmal dann, wenn die von der Phasenverschiebungsbrücke gelieferte Spannung sich umkehrt*

Die zwischen der Drossel 10 und dem Widerstand 9 auftretende Spannung wird durch eine Diode 11 und einen Widerstand 12 zur Zündelektrode χ des Gleichrichters j5 geleitet.

Die Steuerspannungen der Gleichrichter 4 und 5 werden durch gleichartige Elemente erzielt, die durch Transformatoren 6¹ und 6^M gespeist werden, die zwischen den anderen Phasen des Speisungsnetzes und Erde geschaltet sind.

Der AnzeigeStromkreis für die Bearbeitungsunregelmässigkeiten wird über ein Panzerkabel IjJ gespeist, das an einem Ende einerseits mit der Elektrode E und andererseits mit dem Werkstück P verbunden ist. Das Panzerkabel gibt zu einem Transformator 14 über einen Hochpaßfilter 15 ab* Der Eingang dieses Filters weist einen Kondensator 16 genügenden Wertes auf, um die Störwellensignale mit hoher Impedanz kurzzuschiiessen, die von der Zufuhrleitung des Bearbeitungsstromes zur Elektrode E und zum Werkstück P aufgefangen werden, wenn sich die Elektro

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de dem Werkstück nähert und der Strom sich noch nicht durch den Elektrolyten hindurch aufgebaut hat, aber von einem ziemlich kleinen Wert, damit die Spannung an den Klemmen getreulich den - selbst schnellen - Spannungsveränderungen folgt, die zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P auftreten, wenn der Bearbeitungsstrom sich eingestellt hat.

Die Ausgangsspannung, die von der Sekundärspule dieses Transformators 14 geliefert wird, wird durch zwei Dioden D 1 und D 2 gleichgerichtet und als Steuersignal der Basis eines Transistors Q 1 zugeführt. Dieser Transistor wird durch eine Gleichstromquelle gespeist, die von einer Gleichrichterbrücke gebildet wird, die von einer Sekundärwicklung 18 eines Transformators 19 gespeist wird, der zwischen den Phasen S und T angeordnet ist.

Der Kollektor des Transistors Q, 1 ist durch einen Widerstand R 2 mit der Basis eines Transistors Q 2 verbunden, der mit dem Transistor Q 5 einen Schmidt-Trigger bildet, der in Folge seiner besonderen Steuerung bistabil ist. In der Tat ist der Widerstand R 2. so gewählt, daß er Q, 2 zur gleichen Zeit wie Q 1 leitend macht und Q 2 blockiert, wenn Q, 1 blockiert ist. Wenn im Gegensatz dazu Q 1 nicht leitend gewesen ist und wieder leitend wird, weist der Widerstand R 2 einen genügend hohen Wert auf,

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um das an der Basis von Q 2 ankommende Signal zu dämpfen, damit; Q 2 nicht- automatisch wieder leitend wird. Das Kippen des Schmidt-Triggers, um Q 2 wieder leitend zu machen,, wird durch einen Druck auf den Kontakt B erzielt. :■■■-.-

Der Transistor Ql ist durch einen Transistor Q über-"'brückt, dessen Basis die kurzen Steuerzündsignale der Gleichrichter j5, 4 und 5 empfängt, wobei diese Signale durch die Widerstände 20, 20' und 20" übertragen werden, die in Serie mit Dioden 21, 21^l und 21" geschaltet sind,

Wenn kein Signal vorhanden ist, ist der Transistor Q , dessen Basis mit dem Emitter durch den Widerstand R 5 verbunden ist, blockiert. Wenn kein Signal vorhanden ist, leitet der Transistor Q, 1 wegen der Polarisation seiner Basis über den Widerstand R 1. Wenn ein Signal, das von Spannungen verhältnismässig hoher Frequenz stammt, die zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P herrschen, auf die Basis des Transistors Q, 1 zur Einwirkung gebracht wird, nachdem es durch den Filter 15, den Transformator l4 und die Dioden D 1 und D 2 gelaufen ist, ist dieser Transistor Q 1 blockiert und ruft so das Blockieren des Transistors Q, 2 hervor und das Verbringen des Transistors Q J in seinen leitenden Zustand. Der Transistor Q 4, der von Q 5 gesteuert wird, ist gleichzeitig wie dieser letztere blockiert oder leitend. So macht das Auftreten

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eines Signals, das auf Überspannungen zurückzuführen ist, die Transistoren Q 3 und Q 4 leitend, was einen Strom in dem Relais 22 fliessen lässt und so den Kontakt dieses Relais öffnet, das in Serie in dem Speisungsstromkreis der Wicklung 25 eines Dreiphasenumschalters eingeschaltet ist. Das Öffnen dieses Kontaktes ruft seinerseits das öffnen der drei Arbeitskontakte 25 dieses Um^- schalters hervor durch Unterbrechung des Steuerstromkreises in der Wicklung 25, wodurch das schnelle Unterbrechen des Bearbeitungsstromes sichergestellt wird. Die Wicklung 25 wird von einer Sekundärwicklung 26 des Transformators 19 ausgehend gespeist. Das Schliessen eines Druckknopfschalters 27 stellt das Einrasten des Kontaktgebers sicher. Sein Halten in diesem Zustand wird durch den Kontakt 24 sichergestellt. Ein Druckknopfschalter 28 für Handschaltung gestattet es, den elektromagnetischen Unterbrecher zu Öffnen.

Wenn in einem Stromkreis wie dem hier dargestellten die Elemente 5, 4 und 5 gesteuerte Siliziumgleiehrichter sind, erzeugt ihre Umschaltung periodisch Spannungsveränderungen verhältnis bedeutsamer und sehr schneller Art zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P her. Da jedoch der Transistor Q Steuerimpulse gleichzeitig wie ein beliebiger der Gleichrichter 5 bis 5, wird dieser Transistor Q_Q während der Dauer der Störwellen leitend, die dureft

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Schaltung der genannten Gleichrichter hervorgerufen werden. So überbrückt er den Transistor Q 1, so daß dieser letzte re augenblicklich nicht leitend wird, und zwar wegen der Störwelle, die vom Filter 15 entdeckt und vom Transistor IH- übertragen wurde, wobei dies nicht auf den Transistor Q 2 einwirkt, der leitend bleibt. Wenn jedoch schnelle Spannungsveränderungen, die einen Kurzschluss oder eine Lichtbogenbildung ankündigen, selbst wenn sie von geringer Amplitude sind, zwischen der Elektrode E und dem Werkstück P zu jedem beliebigen anderen Zeitpunkt auftreten, dann rufen sie die Nichtleitfähigkeit des Transistors Q 1 in einem Zeitpunkt hervor, zu dem der Transistor Q_Q ebenfalls nicht leitend ist, was Q 2 nichtleitend und Q 3 und Q, 4 leitend macht. Das Relais 22 spricht an und unterbricht die Speisung der Maschine mit Bearbeitungsstrom.

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Claims

Patentansprüche -

1.) Sehutzstromkreis für eine Maschine, deren Bearbeitungsstromquelle Gleichrichterelemente aufweist, zum elektrolytisch abtragenden Bearbeiten mit einem an eine Elektrode bzw. ein Werkstück angeschlossenen, nur auf schnelle Spännungsveränderungen zwischen Elektrode und Werkstück ansprechenden tJberwachungskreis und einem durch diesen betätigbaren Ausschalter in der Stromzuleitung zu Elektrode und Werkstück, gekennzeichnet durch Mittel (20, 21, 22, Q-), die periodisch ein kurzes Signal vorbestimmter Dauer für das Außerbetriebsetzen eines auf schnelle Spannungsänderungen ansprechenden Elementes (Q l) liefern, jedesmal, wenn ein Gleichrichterelement (5, 4, 5) seinen Leitzustand ändert.

2.) Sehutzstromkreis nach Anspruch 1, bei dem die Gleichrichterelemente gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal für das Außerbetriebsetzen vom Steuersignal der gesteuerten Gleichrichter O, ^» 5) abgeleitet wird.

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3>.) Schutzstromkreis nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf schnelle Spannungsänderungen ansprechende Element (Q-I) eine Verzögerungseinrichtung (15) an seinem Eingang aufweist, sodaß die Spannungsänderungen, die auf die !Commutation zurückzuführen sind, erst zu dem auf schnelle Spannungsänderungen ansprechende Element (Q 1) gelangen, nachdem dieses von dem Signal außer Betrieb gesetzt wurde, das vom Steuersignal der gesteuerten Gleichrichter abgeleitet ist.

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