DE2000143A1 - Geraet und Verfahren zur Steuerung einer Funkenbearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Materialbearbeitung durch Funkenerosion und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Steuerung eines Funkenbearbeitungsvorganges und eine verbesserte Ausgestaltung eines Funkenerosionsgerätes, das bei dem Verfahren Anwendung findet.

Funkenbearbeitungsmaschinen bestehen normalerweise aus einem Apparatkörper oder einer Tragkonstruktion, sowie aus einem Werkzeugträger zur Halterung einer Werkzeugelektrode, einer Arbeitsplatte zur Befestigung eines Bearbeitungsstückes und einer dielektrischen Flüssigkeit, wie beispielsweise Paraffinöl, das sich in einem Tank oder einem Behälter befindet, in den das Bearbeitungsstück beim Betrieb der Maschine eingetaucht wird, und aus einer elektrischen Versorgungsschaltung zur Lieferung einer Reihe aufeinanderfolgender Spannungsimpulse bei einer gesteuerten Folgefrequenz an eine Schaltung, die die Werkzeugelektrode und das Arbeitsstück enthält, um dazwischen eine Reihe von Funkenentladungen zu erzeugen, damit von dem Bearbeitungsstück Material entfernt werden kann.

Die Ausdrücke "Funke" und "Funkenbildung", die im folgenden verwendet werden, beziehen sich nicht nur auf kurz andauernde Entladungen (d.h. Mikrosekunden), sondern auch auf jene, die relativ lang anhaltend sind (d.h. Millisekunden), die oftmals auch als Lichtbögen bezeichnet werden.

Die Werkzeugelektrode wird normalerweise aus Kohlenstoff in Form von Graphit hergestellt und während des Betriebes des Funkenbearbeitungsgerätes lösen sich kleine Kohlenstoffstücke von der Werkzeugelektrode ab und lagern sich auf dem Bearbeitungsstück an. Wenn dies vorkommt, können zwischen der Graphitelektrode und den auf dem Bearbeitungsstück angelagerten Kohlenstoffteilchen aufeinanderfolgende Stromimpulse festgestellt werden.

Ein derartiger Stromfluss ist sehr stabil und kann sowohl auf der Elektrode als auch auf dem Bearbeitungsstück ernstere Beschädigungen hervorrufen, sogar wenn dieser nur eine sehr kurze Zeitspanne lang fließen kann.

Dieser Zustand, d.h. ein stabiler Fluss eines Impulsstromes zwischen einer Graphitelektrode und den am Bearbeitungsstück angelagerten Kohlenstoffteilchen ist als ein Brennzustand bekannt.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung eines Funkenbearbeitungsvorganges und ein Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, bei dem ein Brennzustand schnell festgestellt und behoben wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung eines Funkenbearbeitungsvorganges vorgeschlagen, das darin besteht, die an der Funkenstrecke bestehende Spannung und/oder den Stromzufluss zu überwachen, um das Vorliegen einer Hochfrequenzkomponente in der Streckenspannung feststellen zu können, während ein Strom fließt, und um dafür zu sorgen, dass die aufeinanderfolgenden Spannungsimpulse in der Funkenstrecke dann aufhören, wenn während der Funkenbildung keine Hochfrequenzkomponente in der Streckenspannung festgestellt wird.

Die Werkzeugelektrode kann sodann von dem Bearbeitungsstück automatisch zurückgezogen werden und es kann die dielektrische Flüssigkeit, in der das Verfahren stattfindet, um das Bearbeitungsstück zirkulieren, so dass die Oberfläche desselben gesäubert wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Funkenbearbeitungsgerät der Art, auf die oben Bezug genommen wurde, vorgeschlagen, das einem Steuerkreis mit Vorrichtungen zur Feststellung des Vorliegens eines Funkens und Vorrichtungen zur Unterbrechung der Lieferung aufeinanderfolgender Spannungsimpulse an die Funkenstrecke in dem Fall, dass, während ein Funke besteht, keine Hochfrequenzkomponente in der Funkenstreckenspannung festgestellt wird, besitzt.

Es können auch Vorrichtungen zum automatischen Zurückziehen der Werkzeugelektrode von dem Bearbeitungsstück vorgesehen sein, wenn die Lieferung der aufeinanderfolgenden Spannungsimpulse zur Funkenstrecke folglich unterbrochen ist.

Die an der Funkenstrecke anliegende Spannung kann über einen Hochpaßfilter einer Vergleichsschaltung zugeführt werden, um dieser ein erstes Eingangssignal zuzuführen, das die An- oder Abwesenheit einer Hochfrequenzkomponente in der Funkenstreckenspannung anzeigt, während ein zweites der Vergleichsschaltung zugeführtes Eingangssignal ein Stromsignalaus einer Anordnung, die auf einen Strom anspricht, sein kann, um anzuzeigen, ob oder ob kein Strom zur Funkenstrecke fließt. In diesem Falle ist die Vergleichsschaltung so ausgebildet, dass die Lieferung der Spannungsimpulse zur Funkenstrecke dann, wenn ein Impulsstrom fließt, unterbrochen werden kann, während keine Frequenzkomponente in der Funkenstreckenspannung festgestellt wird.

Zur näheren Erläuterung wird die Erfindung anhand der Figur näher beschrieben. Hierbei zeigen:

Figur 1A bis 1C die entsprechenden Wellenformen der Funkenstreckenspannung im Falle des offenen Kreises, der normalen Funkenbildung und des Brennens;

Fig. 2 ein schematisches Schaltungsdiagramm zur Steuerung eines Funkenbearbeitungsgerätes;

Figur 3A bis 3E entsprechende Schaltungen, die Teile der schematischen Schaltung nach Figur 2 darstellen;

Figur 4A bis 4C die entsprechende Ausgangsspannung eines Hochpaßfilters, das in Figur 3A enthalten ist, während eines Zustandes, bei dem die Funkenstrecke einen offenen Kreis darstellt, eine normale Funkenbildung stattfindet und ein Brennen vorliegt und

Figur 5 das Ausgangssignal aus der ersten Stufe der impulsbildenden Schaltung, die in Figur 3A enthalten ist, jedoch nur für den Zustand der normalen Funkenbildung.

Es wird zuerst auf Figur 2 Bezug genommen, aus der ersichtlich ist, dass der Funkenstrecke 10 zwischen einer Werkzeugelektrode und einem Werkstück aufeinanderfolgende Spannungsimpulse zugeführt werden, die in einer Funkengeneratorschaltung 11 gebildet werden. Die Betätigung der Funkengeneratorschaltung 11 wird von den verschiedenen Steuerkreisen, welche diagrammartig bei 12 zusammengefasst sind, gesteuert, so dass sichergestellt wird, dass der Spannungsimpuls nur erzeugt werden kann, wenn in dem Gerät die richtigen Bedingungen vorliegen. Die Spannung an der Funkenstrecke 10 wird gemessen und die daraus abgeleitete Information einer Servorsteuerschaltung 13 zugeführt, welche so ausgebildet ist, dass sie die Bewegung der Werkzeugelektrode relativ zum Werkstück steuern kann, so dass sichergestellt wird, dass die Funkenstrecke auf irgendeinen vorbestimmten Wert gehalten wird, wenn der Funkenbearbeitungsvorgang voranschreitet. Der zur Funkenstrecke fließende Strom wird zusätzlich durch eine Kurzschlussanzeigeschaltung 14 überwacht, die in dem Fall, dass ein außergewöhnlich hoher Ausgangsstrom von der Funkengeneratorschaltung 11 fließt, innerhalb weniger Mikrosekunden die Lieferung hintereinanderfolgender Spannungsimpulse unterbricht.

Die insoweit beschriebenen Schaltungen sind allgemein bekannt und werden deshalb nicht im einzelnen weiter erläutert.

Die typischen Wellenformen der Funkenstreckenspannung für die verschiedenen in Figur 1A bis 1C gezeigten Betriebszustände machen deutlich, dass die Spannung an der Funkenstrecke, dann, wenn ein normaler Funke vorliegt (Vs) geringer ist als diejenige, welche vorliegt, wenn kein Funke oder ein offener Kreiszustand (Vg) vorhanden ist, jedoch größer als die Spannung ist, die während eines Brennzustandes (Vb) vorkommt.

Die Differenz zwischen Vs und Vb ist jedoch zu gering, um eine verlässliche Anzeige dafür zu haben, ob eine richtige Funkenbildung über einen weiten Bereich der Betriebszustände vorliegt, was für jedes einzelne Stück erforderlich ist.

Auf der Funkenstreckenspannung jedoch wird bei normaler Funkenbildung eine Hochfrequenzwelligkeit beobachtet, jedoch nicht, wenn ein Brennzustand besteht oder wenn die Strecke offen ist. Es ist diese Hochfrequenzwelligkeit, die gemäß vorliegender Erfindung verwendet wird, um festzustellen, ob eine richtige Funkenbildung vorliegt; daher wird eine derartige Hochfrequenzwelligkeit mit Hilfe einer Brenndetektorschaltung 15 überwacht.

Es ist jedoch offensichtlich, dass weder bei einem Brennzustand noch während eines offen geschalteten Zustandes eine derartige Hochfrequenzwelligkeit auf der Wellenform vorliegt. Es ist daher notwendig, gleichzeitig festzustellen, ob ein Funke besteht. Dies wird einfach mit einer auf einen Strom ansprechenden Anordnung durchgeführt, die als Stromdetektorkreis dargestellt ist und die das Vorliegen eines Stromes anzeigt, der größer als ein bestimmter minimaler Wert ist, welcher zur Werkzeugelektrode fließt. Daher werden ein Strom und ein Spannungssignal in einer Vergleichsschaltung 17, die in Figur 2 schematisch dargestellt, verglichen.

Der Ausgang aus der Vergleichsschaltung 17 wird einer logischen Schaltung 18 zugeführt, welche derart ausgebildet ist, dass sie die Funkengeneratorschaltung 11 veranlassen kann, die Erzeugung aufeinanderfolgender Spannungsimpulse für eine Zeitspanne von einigen Sekunden einzustellen und dann die Erzeugung derartiger Impulse wieder aufzunehmen. Unter diesen Bedingungen spricht die Servorsteuerschaltung 13 an und bewirkt, dass die Werkzeugelektrode von dem Werkstück zurückgezogen wird und dass die dielektrische Flüssigkeit, die durch den Tank zirkuliert, der das Werkstück enthält, frei über die bearbeitete Oberfläche fließen kann, so dass die Graphitstücke, die sich auf dem Werkstück abgesetzt haben und die den Brennzustand verursachen, weggespült werden können

Wenn der Werkzeugelektrode erneut Spannungsimpulse zugeführt werden, spricht die Servosteuerschaltung 13 an und bewirkt, dass die Elektrode vorwärtsgerückt und der Funkenbearbeitungsvorgang wieder aufgenommen wird.

Wenn die Graphitstücke während des vorangegangenen Spülvorganges nicht entfernt worden sind, stellt sich der Brennvorgang erneut ein und der zuvor beschriebene Verfahrenskreislauf wird wiederholt. Um zu verhindern, dass diese Folge beim Vorliegen eines andauernden Fehlerzustandes unbegrenzt wiederholt wird, wird der Ausgang des logischen Kreises 18 auch einem Speicherkreis 19 zugeführt, welcher derart ausgebildet ist, dass er der Steuerschaltung 12 ein Ausgangssignal liefern kann, wenn mehr als eine vorgegebene Anzahl Brennzustände innerhalb einer bestimmten Zeitspanne gezählt werden, woraufhin die Steuerkreise 12 bewirken, dass der Funkengeneratorkreis 11 vollständig abgeschaltet wird. Der Funkenbearbeitungsvorgang kann in diesem Falle nur dann wieder aufgenommen werden, nachdem der Fehler durch eine Bedienungsperson mit der Hand beseitigt wurde.

Der einzige andere Zustand, der mit dem Brennzustand verwechselt werden kann, ist der Kurzschluss an der Funkenstrecke. In diesem Falle würde ebenfalls ein Strom fließen und es würde in der Funkenstreckenspannung keine Hochfrequenzkomponente vorliegen. Die zuvor erwähnten Funkenbearbeitungsgeräte jedoch sind üblicherweise mit Vorrichtungen versehen (in Figur 2 als Kurzschlussanzeigekreis 14 bezeichnet), um die Spannungsversorgung zur Werkzeugelektrode zu unterbrechen, wenn auf der Funkenstrecke ein Kurzschluss besteht. Dies kann durch das Ansteigen des fließenden Stromes über einen vorgegebenen Maximalwert festgestellt werden, wobei unter diesen Umständen die Spannungsversorgung automatisch unterbrochen und die Werkzeugelektrode automatisch zurückgezogen wird.

Unter gewissen Umständen kann die Brenndetektorschaltung sowohl zur Anzeige des Brennzustandes als auch des Kurzschlusses dienen, wodurch keine besondere Kurzschlussdetektorschaltung, die nur zur Anzeige des Kurzschlusszustandes dient, vorgesehen sein muss.

Im folgenden wird die Betriebsweise der verschiedenen Schaltungen 15 bis 19 unter Bezugnahme auf die entsprechenden Figuren 3A bis 3E im einzelnen beschrieben.

Von der Funkenstrecke 10 wird über ein Koaxialkabel ein Signal abgenommen und dem Eingang 15a der Brenndetektorschaltung 15, die in Figur 3A dargestellt ist, zugeführt. Das Signal wird einem Hochpassfilter, bestehend aus einem Widerstand R[tief]1 und Kondensatoren C[tief]2 und C[tief]3 zugeleitet, welches dazu dient, alle Frequenzen unter 15 MHz zu sperren. Die Ausgangsspannung vom Hochpassfilter wird durch Dioden MR5 und MR6 abgegriffen und an dieser Stelle weist die Ausgangsspannung, die in den Figuren 4a bis 4c gezeigten Formen auf. Diese Schaltung ist so ausgelegt, dass sie über einen weiten Bereich der Wechselstromsignal-Eingangsamplituden fast den gleichen Amplitudenausgang liefert. Das Signal wird einem Zweistufenverstärker, bestehend aus den Transistoren VT1 und VT2 zugeleitet. Zwei Stufen der Verstärkung sind notwendig, da eine Wechselstromkopplung der Emittervorwiderstände nicht verwendet werden kann, weil hierdurch Impulse entstehen würden, die eine Dauer von Zehntelmikrosekunden beim offenen Streckenschaltzustand haben würden; daher wird, wenn kein Entkopplungskondensator vorhanden ist, das Verstärkungsverhältnis reduziert, so dass zwei Verstärkerstufen erforderlich sind.

Das verstärkte Wechselstromsignal vom Transistor VT2 wird einer Frequenzspannungsumkehrschaltung zugeführt, die aus den Konsensatoren C6 und C7, der Diode MR7, Transistor VT3 und Widerstand R11 besteht. Die Wellenform des Ausgangs am Widerstand R11 ist in Figur 5 gezeigt. Wenn die unmittelbare Eingangsspannung am Kollektor des Transistors VT2 hoch ist, laden die Kondensatoren C6 und C7 auf und der Transistor VT3 wird umgekehrt vorgespannt und daher nicht-leitend. Wenn die Eingangsspannung niedrig ist, wird andererseits der Transistor VT3 in Vorwärtsrichtung geschaltet, da die Ladung des Kondensators C7 den Kondensator C6 entlädt, der aufgeladen wird, die relativ zur Rückleitung 0 24 Volt beträgt. Wenn die Eingangsspannung erneut ansteigt, wird der Kondensator C7 sogar mehr aufgeladen und erreicht daher die an ihm anliegende Spannung die Leitungsspannung innerhalb sehr weniger Zyklen der Hochfrequenzwelligkeit.

Diese Höhe wird dann während des Vorliegens dieser Welligkeit aufrechterhalten. Zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen der Hochfrequenzwelligkeit, d.h. zwischen diesen aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen, die der Funkenstrecke 10 zugeführt werden, entlädt der Kondensator C7 über den Widerstand R11, wodruch die in Figur 5 gezeigte Wellenform entsteht.

Diese Wellenform wird in eine wahre Rechteckwelle mit Hilfe eines Schmitt-Trigger umgewandelt, der die Transisitoren VT4 und VT5 und die damit verbundenen Komponenten enthält. Der Rechteckwellenausgang aus dem Schmitt-Trigger wird durch den Transistor VT7 umgekehrt, so dass am Widerstand R20 eine Rechteckwelle mit einer Amplitude von 24 Volt anliegt, wenn eine richtige Funkenbildung vorliegt. Das Signal aus dem Ausgang 15b der Brenndetektorschaltung 15 besteht daher aus einer Folge von 24 Volt Impulsen, die mit den aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen, welche der Funkenstrecke 10 zugeführt werden, koinzident sind, jedoch nur während einer normalen Funkenbildung. Das Ausgangssignal aus der Brenndekektorschaltung 15 verschwindet beim Vorliegen des offenen Kreises eine Kurzschlusses an der Strecke oder wenn ein Brennen an der Strecke vorkommt.

Um feststellen zu können, welche dieser Bedingungen bei Abwesenheit eines Ausgangssignals aus der Brenndetektorschaltung 15 vorhanden ist, ist die Stromdetektorschaltung 16, die in Figur 3b gezeigt ist, vorgesehen.

Das Eingangssignal für die Stromdetektorschaltung 16 wird von einem Potentialteiler abgegriffen, der aus den Widerständen 1R1 und 1R2 besteht, die an einem Widerstand RX liegen, der in dem Kollektorlastkreis des Ausgangstransistors TRX der Funkengeneratorschaltung 11 liegt, welche hier nicht im einzelnen näher beschrieben ist. Der Widerstand RX liegt mit einer Werkzeugelektrode in Reihe, so dass an diesem Widerstand ein Spannungsabfall entsteht, wenn ein Strom zur Werkzeugelektrode fließt. Der Spannungsteiler besteht aus den Widerständen 1R1 und 1R2 und ist derart angeordnet, dass dann wenige Milliampere überschreitet, durch den Widerstand RX ein Strom fließt, der eine genügend große Spannung an dem Widerstand 1R2 erzeugt, um den Transistor 1VT1 in den Leitzustand zu bringen.

Wenn dieser Transistor leitend ist, fällt die Spannung an seinem Kollektor ab und demzufolge sinkt die Spannung an der Basis des Transistors 1VT2 genügend, um diesem Transistor zu ermöglichen, in den Leitzustand zu gehen. Die Spannung am Kollektor dieses Transistors steigt daher angenähert bis zur Spannung der Versorgungsleitung 24, d.h. bis auf 24 Volt. Daher besteht an diesem Punkt der Schaltung eine Folge von Spannungsimpulsen, die jenen Impulsen entspricht, welche der Werkzeugelektrode zugeführt werden.

Das Signal aus dem Kollektor des Transistors 1VT2 wird der Basis des Transistors VT8 zugeleitet, so dass auch dieser leitend wird, wenn der Strom durch den Widerstand RX, der in Reihe zur Werkzeugelektrode liegt, fließt. Demzufolge fällt die Spannung am Kollektor des Transistors VT8 genügend ab, um zu bewirken, dass der Transistor VT9 leitend wird mit dem Ergebnis, dass die der Basis des Transistors VT10 zugeführte Spannung auf einen Wert ansteigt, der ausreichend ist, um diesen Transistor in den nicht-leitenden Zustand zu bringen, so dass die Spannung an seinem Kollektor auf Null herabfällt.

Das Ausgangssignal aus dem Ausgang 16b der Stromdetektorschaltung 16 enthält daher die Spannung, die an dem Widerstand R25 anliegt, wobei diese Spannung Null ist, wenn ein Strom durch den Widerstand RX fließt, der mit der Werkzeugelektrode in Reihe liegt und die 24 Volt beträgt, wenn kein Strom durch diesen Widerstand fließt.

Die Ausgangssignale aus der Brenndetektorschaltung 15 und der Stromdetektorschaltung 16 werden den entsprechenden Eingängen 17a1 und 17a2 der Vergleichsschaltung 17 zugeführt, die in Figur 3c im einzelnen dargestellt ist. Diese beiden Eingänge werden mit der Basis des Transistors VT11 verbunden, welcher so angeordnet ist, dass er in den leitenden Zustand gehen kann, wenn einem der Eingänge 17a1 oder 17a2 eine Spannung zugeführt wird.

Die verschiedenen möglichen Zustände, die entstehen können, sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Aus dieser Tabelle wird ersichtlich, dass der Transistor VT11 beim Vorliegen der offenen Schaltung und der normalen Funkenbildung ununterbrochen leitend ist und beim Vorliegen eines Kurzschlusses oder einer Brennbedingung mit Unterbrechung leitet. Unter Kurzschlussbedingungen jedoch spricht die Kurzschlussdetektorschaltung 14 innerhalb weniger Mikrosekunden an und unterbricht die Lieferung zur Funkenstrecke 10 der hintereinander folgenden Spannungsimpulse, so dass dann die offenen Kreisbedingungen vorherrschend sind.

Der Transistor VT11 kann daher nur für Perioden mehr als einige Mikrosekunden abgeschaltet werden, wenn an der Funkenstrecke ein Brennzustand entsteht.

Das Signal aus dem Kollektor des Transistors VT11 wird über eine Diode
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und einem Tiefpaßfilter, bestehend aus den Widerständen R29, R30, R31 und dem Kondensator C9, der Basis des Transistors VT12 zugeführt. Die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters ist so bemessen, dass der Transistor VT11 für mehr als 10 Mikrosekunden in dem nicht-leitenden Zustand bleibt oder, alternativ, wiederholt bei einem Arbeitsverhältnis von mehr als 1 : 5 oder bei irgendeinem anderen angemessenen Verhältnis in Übereinstimmung mit den in dem Gerät vorherrschenden Betriebsbedingungen abgeschaltet wird. Es ist verständlich, dass, da der Strom, der über die Funkenstrecke 10 fließt, die Form einer Reihe von Impulsen annimmt, ein Brennzustand normalerweise ein wiederholtes Auf- und Zuschalten des Transistors VT11 veranlasst.

Da dieser Transistor nicht-leitend wird während ein Strom über die Funkenstrecke fließt, wenn ein Brennzustand besteht, so folgt daraus, dass das Verhältnis der nicht-leitenden zu den leitenden Perioden dieses Transistors gleich dem Verhältnis der Dauer des Funkens zur Dauer der Intervalle zwischen den hintereinanderfolgenden Funken ist.

Es wird deshalb verständlich, dass der Transistor VT12 nur dann leitend wird, wenn ein Brennzustand an der Funkenstrecke erscheint.

Das Signal aus dem Kollektor des Transistors VT12 wird einem weiteren Transistor VT13 zugeführt, der als ein Phasenumkehrer wirkt. Daher befindet sich bei allen normalen Zuständen der Transistor VT13 in einem nicht-leitenden Zustand und die Spannung am Widerstand R34 steigt auf angenähert 24 Volt an. Die Spannung am Widerstand R 34 stellt das Ausgangssignal dar, das von dem Ausgang 17b der Vergleichsschaltung 17 abgenommen wird und dem Eingang 18a des logischen Kreises 18 zugeführt wird, das in Figur 3d dargestellt ist.

Zum Zwecke der Beschreibung der logischen Schaltung wird die Verwendung eines 24 Volt Signals, das dem Eingang 18a zugeführt wird, als "1" bezeichnet, während die Verwendung einer Null-Spannung mit "0" in Übereinstimmung mit der üblichen logischen Nomenklatur bezeichnet wird.

Der Eingang 18a der logischen Schaltung 18 wird den logischen Einheiten über einen Schalter S1 zugeführt, der derartig ausgebildet ist, dass er entweder den Eingang 18a oder eine "0" auswählen kann, die von dem Rückleiter 0 abgeleitet wird. Wenn die logische Schaltung 18 zum ersten Mal eingeschaltet wird, wird der Schalter S1 in die in Figur 3d gezeigte Stellung gebracht, so dass das Eingangssignal für die logischen Elemente eine "0" ist.

Die logische Schaltung 18 besteht in der Hauptsache aus Oder-Nicht Gatter NOR1 bis NOR7.

Wenn die logische Schaltung 18 daher zum ersten Mal eingeschaltet wird, wird ein "0-Signal dem Kontakt 1a des Oder-Nicht Gatters NOR1 zugeführt und ein zweites "0"-Signal dem Kontakt 1b dieses Gatters in einer Weise, die im folgenden beschrieben wird, so dass das Ausgangssignal am Kontakt 1
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eine "1" ist. Diese "1" wird dem Kontakt 2b des Oder-Nicht Gatters NOR2 zugeführt, das am Kontakt 2c eine "0" entstehen lässt, die dem Kontakt 1 b des Oder-Nicht Gatters NOR1 über die Diode MR9 zurückgeführt wird. Die "0" vom Kontakt 2c wird auch zum Kontakt 3a des Oder-Nicht Gatters NOR3 zugeleitet, das am Kontakt 3b eine "1" entstehen lässt. Diese "1" wird direkt dem Eingangskontakt 4b des Oder-Nicht Gatters NOR4 zugeführt, so dass auf seinem Ausgangskontakt 4c eine "0" entsteht. Dieses Ausgangssignal wird über eine Diode MR13 und einen Widerstand R35 dem Eingangskontakt 7a des Oder-Nicht Gatters NOR7 zugeführt, das am Ausgang am Kontakt 7b eine "1" entstehen lässt. Der Kontakt 7b wird mit der Funkengeneratorschaltung 11 verbunden, jedoch wird der Ausgang "1" durch die Diode MR14 blockiert, so dass die Funkengeneratorschaltung unwirksam ist.

Die "0" am Kontakt 2c des Oder-Nicht Gatters NOR2 wird auch dem Kontakt 5a des Oder-Nicht Gatters NOR5 zugeleitet, so dass am Kontakt 5b eine "1" entsteht. Dieses Ausgangssignal wird dem Kondensator C10 über die Diode MR11 und Widerstand R36 zugeführt. Da diese "1" ein 24 Volt-Signal darstellt, ladet der Kondensator C10 schnell auf. Die Spannung am Kondensator C10 wird als Eingang dem Kontakt 6a des Oder-Nicht Gatters NOR 6 zugeführt, so dass eine "1" in das Oder-Nicht Gatter NOR 6 gelangt, derart, dass am Kontakt 6b eine "0" erscheint. Diese Null wird dem Eingangskontakt 4a des Oder-Nicht Gatters NOR4 zugeführt und wird zusätzlich an den Eingangskontakt 2a des Oder-Nicht Gatters NOR2 über die Diode MR10 angelegt, so dass die logischen Einheiten in dem zuvor beschriebenen Zustand gehalten werden.

Das Signal vom Kontakt 4c des Oder-Nicht Gatters NOR4 wird auch zum Ausgang 18b der logischen Schaltung gebracht und dem Speicherkreis 19 am Eingang 19a zugeführt. Dieser Speicherkreis ist in Figur 3E gezeigt, aus der entnommen werden kann, dass das Eingangssignal bei 19a der Basis des Transistors VT14 und einem Kondensator C12 über eine Diode Mr 15 und Widerstand R39 zugeführt wird. Da das Ausgangssignal vom Oder-Nicht Gatter NOR4 am Kontakt 4c eine "0" ist, ist der Transistor VT14 nicht-leitend und der Kondensator C12 wird nicht geladen.

Die Spannung am Emitter des Transistors VT14 wird der Bais eines Transistors VT15 über eine Zenerdiode MR16 und Widerstand R41 zugeleitet und demzufolge ist auch der Transistor VT15 nicht-leitend mit dem Ergebnis, dass die Spannung an seinem Kollektor gleich der Zuführungsspannung auf der Leitung 24 sein wird, d.h. 24 Volt. Die Kollektorspannung wird dem Eingangskontakt 8a des Oder-Nicht Gatters NOR6 zugeführt, so dass in diesem Falle eine "1" eingegeben wird. Hierdurch entsteht am Ausgangskontakt 8b eine "0", die dem Eingangskontakt Aa eines Umkehrverstärkers A zugeführt wird, so dass an seinem Ausgangskontakt Ab eine "1" entsteht. Dieses Ausgangssignal wird an die eine Seite eines Relais R2A angelegt, dessen andere Seite mit der 24 Volt Versorgungsleitung 24 verbunden ist. Demzufolge fließt kein Strom durch dieses Relais und sein Kontake A1 werden in ihrer normalerweise geschlossenen Lage, wie geziegt, gehalten. Diese Kontakte sind mit dem Steuerkreis 12 verbunden und gestatten im geschlossenen Zustand, dass die Funkengeneratorschaltung 11 erregt wird.

Wenn daher der logische Kreis 18 zum ersten Mal erregt wird, wird der Schalter S1 in die gezeigte Position gebracht und die logischen Elemente werden in diesen Anfangszustand gebracht, ohne dass auf irgendeine Weise ein Funkenbearbeitungsvorgang bewirkt wird, welcher gerade im Entstehen ist.

Wenn der Schalter S1 betätigt wird, um die logische Schaltung 18 in Benutzung zu nehmen, wird das Ausgangssignal von 17b der Vergleichsschaltung 17 dem ersten Eingangskontakt 1a des ersten Oder-Nicht Gatters NOR1 zugeführt. Angenommen, es liegt eine normale Funkenbildung vor, so ergibt dies eine "0", die angelegt bleibt, so dass damit der Zustand der logischen Elemente unverändert bleibt.

Liegt jedoch ein Brennzustand vor, so erscheint am Ausgang 17b ein 24 Volt Signal, das als ein logisches "1"-Signal dem Eingangskontakt 1a des Oder-Nicht Gatters NOR1 zugeführt wird. Da das Eingangssignal an seinem anderen Eingang 2a auch eine "0" ist, erscheint eine "1" an dem Ausgangskontakt 2c. Dies wird über die Diode MR9 dem zweiten Eingangskontakt 1b des ersten Oder-Nicht Gatters NOR1 zugeleitet, um einen Haltestromkreis zu bewirken.

Die "1" vom Ausgangskontakt 2c des Oder-Nicht Gatters NOR2 wird ebenfalls dem Eingangskontakt
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des Oder-Nicht Gatters NOR3 zugeführt, so dass am Ausgangskontakt
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und deshalb am Ausgangskontakt 4e des Oder-Nicht Gatters NOR4 eine "1".

Diese "1" wird über die Diode MR13 und Widerstand R35 dem Eingangskontakt 7a des Oder-Nicht Gatters NOR7 zugeführt, so dass an seinem Ausgangskontakt 7b eine "0" entsteht. Diese "0" enthält einen Null-Spannungszustand mit dem Ergebnis, dass der Strom nun durch die Diode MR14 aus der Funkengeneratorschaltung 11 fließen kann. Die Errichtung eines solchen Stromes geschieht, um den Ausgangstransistor TRX in einen nicht-leitenden Zustand zu bringen, so dass die Lieferung hintereinander erfolgender Spannungsimpulse zur Funkenstrecke unmittelbar verschwindet und nicht wiedererscheint, bis der "0"-Zustand vom Ausgangskontakt 7b des Oder-Nicht Gatters NOR7 beseitigt wird.

Wenn die Lieferung der hintereinander erfolgenden Spannungsimpulse zur Funkenstrecke verschwindet, spricht der Servosteuerkreis 13 in bekannter Weise an und bewirkt, dass die Werkzeugelektrode von dem Werkstück zurückgezogen wird, so dass die Zirkulation der dielektrischen Flüssigkeit um das letztere wesentlich ansteigt, so dass irgendwelche Graphitstücke weggespült werden, die sich am Werkstück befinden und die den Brennzustand verursacht haben.

Um den "0"-Zustand vom Kontakt 7b des Oder-Nicht Gatters NOR7 zu entfernen, wird die "1" am Ausgangskontakt 2c des Oder-Nicht Gatters NOR2 dem Kontakt 5a des Oder-Nicht Gatters NOR5 zugeführt. Hierdurch entsteht am Ausgangskontakt 5b dieses Oder-Nicht Gatters eine "0", so dass der Kondensator C10 sich über den Eingangskontakt 6a des Oder-Nicht Gatters NOR6 zu entladen beginnt. Diese Entladung findet in einer gesteuerten Weise statt und, wenn der Kondensator C10 sich genügend entladen hat, erscheint am Ausgangskontakt 6b des Oder-Nicht Gatters BOR6 eine "1". Diese "1" wird dem Eingangskontakt 4a des Oder-Nicht Gatters NOR4 zugeführt, so dass die "0" an seinem Ausgangskontakt 4
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unmittelbar eine "1" wird und dem Ausgangstransistor TRX der Funkengeneratorschaltung 11 wird erneut ermöglicht, leitend zu werden, so dass die Lieferung der hintereinander erfolgenden Spannungsimpulse zur Funkenstrecke erneut stattfindet. Dies bewirkt, dass die Servosteuerschaltung 13 in bekannter Weise anspricht, so dass die Werkzeugelektrode in ihre Arbeitsstellung gelangt und der Funkenbearbeitungsvorgang wieder beginnt.

Gleichzeitig wird eine "1" über die Diode MR10 aus dem Kontakt 6b des Oder-Nicht Gatters NOR6 dem Kontakt 2a des Oder-Nicht Gatters NOR2 zugeführt. Hierdurch entsteht am Ausgangskontakt 2c unmittelbar eine "0", so dass der Haltezustand unterbrochen wird, der über die Diode MR9 am Kontakt 1b des Oder-Nicht Gatters NOR1 bestanden hat.

Wenn das am Werkstück befindliche Graphitstück entfernt worden ist und die normale Funkenbildung wieder beginnt, wirddas 24 Volt-Signal am Ausgang 17b der Vergleichsschaltung 17 verschwunden sein, so dass der Eingang am Kontakt 1b des Oder-Nicht Gatters NOR1 erneut eine "0" sein wird. Unter diesen Bedingungen kehrt der logische Kreis 18 unmittelbar in seinen Anfangszustand um, da der Kondensator C10 schnell entlädt.

Dieser Betriebszyklus kann dan wiederholt werden, wann immer ein weiterer Brennzustand entsteht. Der Zustand der Speicherschaltung 19 jedoch unterscheidet sich unmittelbar nach der Entfernung eines Brennzustandes von denjenigen, der vorlag, bevor der Brennzustand entstand. Die Zeit, in der der Ausgangstransistor TRX der Funkengeneratorschaltung 11 in dem nicht-leitenden Zustand gehalten wird, wird durch den Wert des Kondensators C10 in dem logischen Kreis 18 bestimmt, da hierdurch die Zeit gesteuert wird, die für den Eingang am Kondensator 6a des Oder-Nicht Gatters NOR6 benötigt wird, um sich von einer "1" in eine "0" umzuwandeln. Der Wert des Kondensators C10 wird normalerweise derart ausgewählt, dass diese Zeit etwa 4 Sekunden beträgt. Während dieser Zeitspanne von 4 Sekunden erscheint am Ausgangskontakt 4c des Oder-Nicht Gatters NOR4 in der zuvor beschriebenen Weise eine "1". Dieses Signal wird dem Eingang 19a des Speicherkreises 19 zugeführt, wodurch bewirkt wird, dass der Kondensator C12 mit einer Geschwindigkeit auflädt, die durch den Wert des Widerstandes R39 bestimmt wird.

Dieser wird so ausgewählt, dass die Spannung am Kondensator C10 von Null bis etwa 5 Volt ansteigt. Demzufolge steigt auch die am Widerstand R40 im Emitterkreis des Transistors VT14 anliegende Spannung wegen der Emitterfolgewirkung dieses Transistors ebenfalls auf angenähert 5 Volt an. Die Zenerdiode MR16 jedoch stellt sicher, dass der Transistor VT 15 in dem nicht-leitenden Zustand bleibt.

Wenn die "1" vom Ausgangskontakt 40 des Oder-Nicht Gatters NOR4 entfernt wird und die Lieferung des hintereinander erfolgenden Spannungsimpulse zur Funkenstrecke erneut erfolgt, beginnt der Kondensator C12 sich langsam über den Emitterkreis des Transistors VT14 zu entladen, welcher eine Zeitkonstante von angenähert 30 Sekunden besitzt. Wenn daher innerhalb von etwa einer Minute kein Brennzustand erneut auftritt, wird der Kondensator C12 nahezu vollständig entladen und der Speicherkreis 19 wird in seinen Anfangszustand gebracht.

Wenn innerhalb weniger Sekunden ein weiterer Brennzustand festgestellt wird, unter Berücksichtigung der Tatsache, dass eine Zeitverzögerung von einigen Sekunden vorhanden ist, bevor die Funkenbildung wieder aufgenommen wird aufgrund der Zeit, die das Servosystem benötigt, um die Werkzeugelektrode erneut in die Arbeitsposition zu bringen, verschwindet der "1"-Zustand am Kontakt 4c des Oder-Nicht Gatters NOR4 erneut, so dass die 24 Volt Versorgung am Eingang 19a der Speicherschaltung 19 erneut auftritt. Daher setzt der Kondensator C12 die Aufladung mit einer Geschwindigkeit fort, die durch den Wert des Widerstandes R39 festgelegt ist, bis die "1" vom Ausgangskontakt 4c des Oder-Nicht Gatters NOR4 entfernt ist. Unter diesen Bedingungen wird die Spannung am Kondensator C12 bis gerade unter 10 Volt ansteigen.

Angenommen, die Betriebsspannung der Zenerdiode MR 16 sei 10 Volt, so wird der Transistor VT15 wegen der anhaltenden Blockierungswirkung der Zenerdiode noch nicht leitend werden.

Wenn jedoch ein dritter Brennzustand in schneller Folge auftritt, wird der Kondensator C12 weiter aufgeladen und seine Spannung wird auf über 10 Volt, normalerweise bis auf angenähert 13 Volt ansteigen.

Unter diesen Bedingungen wird die Zenerdiode MR16 leitend und das an der Basis des Transistors VT15 angelegte Signal bewirkt, so dass auch dieser leitend wird. Demzufolge fällt die Spannung am Kollektor dieses Transistors nahezu auf Null ab, so dass ein logisches Null-Signal dem Eingangskontakt 8a des Oder-Nicht Gatters NOR8 zugeführt wird. Dies bewirkt ein "1"-Ausgangssignal vom Ausgangskontakt 8b, das dem Umkehrverstärker A zugeleitet wird, wodurch am Ausgangskontakt AB desselben ein "0"-Signal entsteht. Unter diesen Bedingungen tritt eine "24 Volt Potentialdifferenz am Relais RLA auf, das daher erregt wird, so dass seine normalerweise geschlossenen Kontakte A1 geöffnet werden. Dies geschieht, um die Steuerschaltung 12 zu veranlassen, die Funkengeneratorschaltung 11 zu erregen, so dass der Funkenbearbeitungsvorgang beendet wird und nicht wieder automatisch in Gang gebracht wird.

Unter diesen Bedingungen ist es für eine Bedienungsperson notwendig, das Bearbeitungsstück zu überprüfen und sicherzustellen, dass der Brennzustand korrigiert ist, bevor der Funkenbearbeitungsvorgang wieder aufgenommen wird.

Diese Anordnung stellt sicher, dass im Falle eines andauernden Brennzustandes der Funkenbearbeitungsvorgang unterbrochen wird, bevor irgendwelche Beschädigungen der Elektrode oder des Werkstückes auftreten können, wobei hingegen ohne eine derartige Speicherschaltung der Funkenbearbeitungsvorgang wiederholt unterbrochen und aufgenommen würde, solange wie der Brennzustand besteht oder bis eine Bedienungsperson diesen Zustand erkennt und per Hand die geeigneten Abhilfemaßnahmen vornimmt.

Die Anzahl der Brennzustände, die in schneller Folge festgestellt werden müssen, um den Funkenbearbeitungsvorgang vollständig zu beenden, kann selbstverständlich durch geeignete Einstellungen der Werte der Schaltkomponenten variiert werden, so dass das Ansprechen der Speicherschaltung falls notwendig, in Übereinstimmung mit den örtlichen Bedingungen variiert werden kann.

Anstatt das Ausgangssignal aus der Speicherschaltung positiv zu verwenden, um den Funkenbearbeitungsvorgang zu beenden, ist es alternativ auch möglich, diesen Ausgang lediglich dafür zu benutzen, um ein Signal zu erzeugen, das das Bestehen eines anhaltenden Fehlerzustandes anzeigt, so dass die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson auf die Notwendigkeit gelenkt wird, eine Steuerung per Hand vorzunehmen, um den Fehlerzustand zu beseitigen.

In dem beschriebenen Gerät werden die an der Funkenstrecke anliegende Spannung und der zur Funkenstrecke fließende Strom durch Beobachtung verschiedener Teile der Schaltung überwacht. In einigen Fällen kann es jedoch möglich sein, beide Informationen durch Beobachtung eines einzigen Teiles der Schaltung zu erhalten.

Claims (11)

1. Verfahren zur Steuerung eines Funkenbearbeitungsvorganges, d.g., dass die Spannung an der Funkenstrecke und/oder der fließende Strom überwacht werden, um während des Stromflusses das Vorliegen einer Komponente der Hochfrequenzwelligkeit in der Streckenspannung festzustellen, und dass die Lieferung der hintereinander erfolgenden Spannungsimpulse zur Funkenstrecke dann unterbrochen wird, wenn während der Funkenbildung keine Hochfrequenzkomponente in der Streckenspannung festgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d.g., dass bei Einstellung der Lieferung der hintereinander erfolgenden Spannungsimpulse an die Funkenstrecke die Werkzeugelektrode automatisch von dem Werkstück zurückgezogen wird und dass die dielektrische Flüssigkeit, in der der Vorgang stattfindet, um das Werkstück zirkuliert, um dessen zu bearbeitende Oberfläche zu reinigen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, d.g., dass der Funkenbearbeitungsvorgang automatisch beendet wird, wenn die Lieferung der hintereinander erfolgenden Spannungsimpulse zur Funkenstrecke wegen des Fehlens irgendeiner in der Streckenspannung festgestellten Hochfrequenzkomponente unterbrochen wird, wenn die Funkenbildung
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Anzahl innerhalb einer bestimmten Zeitspanne auftritt.

4. Funkenbearbeitungsgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, d.g., dass eine Tragkonstruktion mit einem Werkzeugkopf zur Befestigung einer Werkzeugelektrode aus Graphit sowie eine Arbeitsplatte zum Tragen eines Werkstückes vorhanden sind und dass das Arbeitsstück in einem Behälter mit einer dielektrischen Flüssigkeit eingetaucht ist, wenn die Maschine in Betrieb ist und dass eine elektrische Versorgungsschaltung zur Lieferung einer Reihe hintereinander folgender Spannungsimpulse bei einer gesteuerten Folgefrequenz an eine Schaltung, die die Werkzeugelektrode und das Werkstück enthält, liefert, um eine Serie von Funkenentladungen dazwischen zu erzeugen, um so von dem Werkstück Material entfernen zu können, wobei eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die Vorrichtungen (1 5) zur Feststellung irgendeiner Hochfrequenzkomponente in der Funkenstreckenspannung sowie Vorrichtungen zur Feststellung des Bestehens eines Funkens und Vorrichtungen (17, 18) zur Unterbrechung der Lieferung hintereinander erfolgender Spannungsimpulse zur Funkenstrecke (10) für den Fall, dass keine Frequenzkomponente in der Funkenstreckenspannung festgestellt wird, während ein Funke besteht, besitzt.

5. Gerät nach Anspruch 4, d.g., dass die Steuerschaltung Vorrichtungen (13) umfasst, um die Werkzeugelektrode von dem Werkstück automatisch zurückzuziehen, wenn die Lieferung hintereinander erfolgender Spannungsimpulse zur Funkenstrecke (10) so unterbrochen wird.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, d.g., dass die Steuerschaltung eine Vergleichsschaltung umfasst, der die Spannung an der Funkenstrecke (10) über ein Hochpaßfilter zugeführt wird, um der Vergleichsschaltung (17) ein erstes Eingangssignal zu liefern, das die An- oder Abwesenheit einer Hochfrequenzkomponente in der Funkenstreckenspannung anzeigt, wobei die Steuerschaltung weiterhin eine auf einen Strom ansprechende Anordnung (16) umfasst, um ein Stromsignal zu erzeugen, das anzeigt, ob oder ob kein Strom zur Funkenstrecke fließt, wobei das Stromsignal der Vergleichsschaltung als ein zweites Eingangssignal zugeführt wird.

7. Gerät nach Anspruch 6, d.g., dass der Ausgang aus der Vergleichsschaltung so angeordnet ist, dass die Lieferung der hintereinander erfolgenden Spannungsimpulse zur Funkenstrecke in dem Falle unterbrochen werden kann, wenn ein Stromimpuls fließt, während keine Hochfrequenzkomponente in der Funkenstreckenspannung festgestellt wird.

8. Gerät nach Anspruch 7, d.g., dass die Steuerschaltung weiterhin Mittel (14) zur Feststellung des Bestehens eines außerordentlich großen Stromes umfasst, der zur Werkzeugelektrode fließt, um so einen Kurzschlusszustand an der Strecke festzustellen, und welche ansprechen, um die Lieferung hintereinander erfolgender Spannungsimpulse zur Funkenstrecke fast unmittelbar zu beenden, wobei die Vergleichsschaltung derartig eingerichtet ist, dass sie langsamer anspricht, um zwischen einem Brennzustand und einem Kurzschluss an der Strecke unterscheiden zu können.

9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, d.g., dass der Ausgang aus der Vergleichsschaltung (17) einer Speicherschaltung (19) zugeführt wird, welche derartig ausgebildet ist, dass sie den Funkenbearbeitungsvorgang beenden kann, wenn mehr als eine bestimmte Anzahl Brennzustände durch das Vorhandensein eines Stromes festgestellt werden, der zur Werkzeugelektrode fließt, bei Abwesenheit einer Hochfrequenzkomponente in der Funkenstreckenspannung innerhalb eines bestimmten Zeitraumes.

10. Gerät nach Anspruch 9, d.g., dass durch die Feststellung eines Brennzustandes die Lieferung hintereinander erfolgender Spannungsimpulse zur Funkenstrecke (10) eine bestimmte Zeit lang unterbrochen werden und dass die Speicherschaltung (19) einen Kondensator (C12) besitzt, welcher derartig ausgebildet ist, dass sein Ladezustand bei einer bestimmten Geschwindigkeit während dieser bestimmten Zeitspanne geändert wird und dass eine Änderung des Ladezustandes des Kondensators, um mehr als eine bestimmte Größe, den Funkenbearbeitungsvorgang beenden kann.

11. Gerät nach Anspruch 10, d.g., dass die bestimmte Zeitspanne, in der die Lieferung hintereinander erfolgender Spannungsimpulse zur Funkenstrecke im Falle des Feststellens eines Brennzustandes unterbrochen wird, durch einen weiteren Kondensator (10) gesteuert wird, dessen Ladezustand sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit ändert.