CH402218A - Schaltungsanordnung zum elektrolytischen Bearbeiten metallisch leitender Werkstoffe - Google Patents

Description

  Schaltungsanordnung zum elektrolytischen Bearbeiten     metallisch    leitender     Werkstoffe       Die Erfindung     betrifft    eine Schaltungsanordnung  zum elektrolytischen Bearbeiten metallisch leitender  Werkstoffe, insbesondere zum elektrolytischen Schlei  fen. Derartige Anordnungen bedürfen einer     verhält-          nismässig    niedrigen Gleichspannung und eines hohen  Stromes. Die Stromquelle wird im Falle des elektro  lytischen Schleifens mit ihren     Klemmen    an eine me  tallische, gegebenenfalls metallgebundene Diamant  schleifscheibe einer Schleifmaschine üblicher Bauart  und an das zu bearbeitende Werkstück angeschlos  sen.

   Zwischen Schleifscheibe und Werkstück wird  eine elektrolytische Flüssigkeit eingebracht, wobei  bei richtiger Polung durch die elektrolytische Wir  kung des Stromes eine     Abtragung    vom Werkstück  erfolgt.  



  Bei derartigen Anordnungen ist es von grösster  Wichtigkeit, für die einwandfreie Bearbeitung des  Werkstückes und zum Schutz der teuren Schleif  scheibe Mittel vorzusehen, die eine Lichtbogen- und  Funkenbildung verhindern. Es sind schon Vorschläge  bekannt geworden, die dahin zielen, zur Vermeidung  von Lichtbogen- oder Funkenbildung im Generator  Rückführungen     vorzusehen,    mit     deren        Hilfe    die Span  nung an Werkstück und Elektrode unter einem Wert  gehalten wird, bei dem die Lichtbogenbildung be  ginnt. Die vorbekannten Verfahren und Einrichtun  gen hierzu bedienen sich der     hochfrequenten    Strom  komponente, die bei der Entstehung eines Funkens  oder Lichtbogens auftritt.

   Für eine solche Regelvor  richtung ist vorgeschlagen worden, die hochfrequente  Stromkomponente dem Arbeitsstromkreis zu entneh  men und über geeignete Verstärker dem Gleichrich  ter zuzuführen, dass die Spannung zwischen Werk  zeug- und Werkstückelektrode herabgesetzt wird,  wenn infolge von Lichtbögen oder Funken diese    hochfrequente Wechselstromkomponente auftritt.

    Um bereits das Entstehen eines Lichtbogens oder  Funkens zu verhindern, wurde gemäss einer     Weiter-          Bildung    der obengenannten Vorrichtung vorgeschla  gen, die Tätigkeit der Regeleinrichtung bereits bei  Änderung des Arbeitsstromes gegenüber einem vor  bestimmten Wert in Tätigkeit treten zu lassen, um  den Strom innerhalb enger Grenzen auf diesem Wert  zu halten oder auf einen entsprechenden, unterhalb  des konstanten Wertes liegenden Wert herabzuregeln.  Die Regelvorrichtung besteht dabei aus einem elek  trischen Verstärker, dessen Eingang an einen im Ar  beitsstromkreis liegenden Widerstand und dessen  Ausgang an einen netzseitig in den Stromkreis einge  schalteten Transduktor angeschlossen ist.  



       Einem        nichtbekannten,    Vorschlag zufolge soll als  Signal für die Regelung der Ausgangsspannung eine  den ersten Differentialquotienten des Ausgangsstro  mes nach der Zeit enthaltende elektrische Stellgrösse  verwendet werden.  



  Obschon die vorbekannten Verfahren und Ein  richtungen eine verhältnismässig wirksame Unterbin  dung der Lichtbogen- oder Funkenbildung herbeifüh  ren, haftet ihnen jedoch der Nachteil an, dass sie  durch den verhältnismässig grossen Aufwand an  Schaltmitteln zu teuer sind. Auch ist durch die kom  plizierten     Verstärkereinrichtungen    die     Anzahl    der  möglichen Fehlerstellen erheblich grösser.  



  Ferner ist zu berücksichtigen, dass bei den meist  von Hand bedienten elektrolytischen Schleifanlagen  die unerwünschte Bildung von Lichtbögen vorwie  gend auf schlagartige Änderungen der zwischen den  Elektroden im Eingriff befindlichen     Arbeitsflächen,     insbesondere bei Beginn des Arbeitsprozesses, zu  rückzuführen ist. So weisen z. B.     ausgekohlte    oder      ausgebrochene Werkzeuge, die geschliffen werden  sollen, scharfe Kanten und Vorsprünge auf. Die  Lichtbogenbildung wurde in den bekannten Schalt  einrichtungen ferner durch dauernde Schwankungen  des Anpressdruckes begünstigt. Die Veränderungen  der Arbeitsfläche und des Anpressdruckes bewirken  zwangsläufig stark unterschiedliche Belastungen der  Stromquelle, die zwischen Leerlauf und Vollast wech  seln.  



  Gemäss der Erfindung wird eine einfache Schal  tungsanordnung angegeben, die trotz ihres     einfachen          Aufbaues    eine wirksame Unterdrückung der Licht  bogenbildung als Folge des Spannungsanstieges im  Leerlauf bewirken. Die erfindungsgemässe Schal  tungsanordnung unter Verwendung eines an eine  Wechselstromquelle angeschlossenen Gleichrichters  ist dadurch gekennzeichnet, dass im Gleich- oder  Wechselstromkreis ein, vorzugsweise strombegrenzen  der, nichtlinearer Widerstand angeordnet ist und dass  die Anschlussklemmen für Elektrode und Werkstück  auf der Gleichstromseite über ein Schaltelement zur  Spannungsbegrenzung verbunden sind.

   Das Schaltele  ment und der nichtlineare Widerstand sind dabei so  aufeinander abgestimmt, dass der gegenüber dem Ar  beitsbereich stärkere Spannungsanstieg im Leerlauf  unterdrückt wird.  



  In besonders einfacher Ausführungsform wird als  spannungsbegrenzendes Schaltelement zur     Überbrük-          kung    der Anschlussklemmen ein Ohm'scher Bela  stungswiderstand vorgeschlagen, der den Spannungs  anstieg im Leerlauf     verhindert    und den Gleichrichter  innerhalb des durch den nichtlinearen Widerstand ge  gebenen Leerlaufbereiches so belastet, dass die Span  nung im Arbeitsbereich kleiner bleibt als der     Wert,     bei dem die Lichtbogenbildung beginnt. Auf diese  Weise wird ein Ansteigen der Spannung im Leerlauf  verhindert und es kann sich daher, da die Arbeits  spannung stets unter der Lichtbogengrenzspannung  liegt, kein Lichtbogen ausbilden.  



  Es ist ferner möglich, als strombegrenzendes  Schaltelement zur     Überbrückung    des Gleichrichters  eine Pufferbatterie, vorzugsweise ein Akkumulator  mit grosser Kapazität und kleiner     Ampère-Stunden-          zahl,    zu verwenden, deren Leerlauf oder Entlade  spannung kleiner ist als der     Wert    der Spannung, bei  dem die Lichtbogenbildung beginnt.  



  Für den nichtlinearen Widerstand im     Gleich-          oder    Arbeitsstromkreis kann eine mit Luftspalt ver  sehene Drossel verwendet werden, deren Scheinwider  stand sich unter Ausnutzung der besonderen Ausbil  dung des Luftspaltes in einem weiten Belastungsbe  reich ändert. Soll der nichtlineare Widerstand in den  Wechselstromkreis geschaltet werden, so kann hier  für in an sich bekannter Weise eine     vormagnetisierte     Drossel, beispielsweise ein Transduktor in     Strom-          begrenzungssteuerung,    Anwendung finden.  



  Anhand der Figuren soll der Erfindungsgegen  stand schematisch aufgezeigt und seine Funktions  weise näher beschrieben werden.    Die Fig. 1-3 stellen verschiedene Prinzipschalt  bilder von Ausführungsbeispielen der     erfindungsge-          mässen    Schaltungsanordnung dar und Fig. 4 zeigt in  graphischer Darstellung die     Strom-Spannungscharak-          teristik    der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.  



  In der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 1 ist die  Wechselstromquelle 1 über einen Transduktor 2 un  ter Zwischenschaltung eines Transformators 3 mit  dem Gleichrichter 4 verbunden. Der im Wechsel  stromteil des Gleichrichters vorgesehene, als strom  begrenzender nichtlinearer Widerstand dienende  Transduktor 2 besteht im allgemeinen aus einer oder  mehreren Drosseln mit ferromagnetischen Kernen,  deren Scheinwiderstand durch einen unabhängigen  Strom unter Ausnutzung der Sättigung in ihren ma  gnetischen Kreisen beeinflusst werden kann. Der  Gleichrichter 4 ist auf seiner Gleichstromseite an den  Anschlussklemmen 13, 14 mit dem Ohm'schen Be  lastungswiderstand 5 überbrückt. Die beiden     An-          schlussklemmen    sind in richtiger Polung mit dem  Werkstück 6 und der Schleifscheibe 7 verbunden.

    Die Stromspannungscharakteristik des in Fig. 1 ab  gebildeten Generators ist in Fig. 4 in ihrem prinzi  piellen Verlauf wiedergegeben. Während die Span  nung im Bereich von 11-12 nur geringfügig in Ab  hängigkeit von der Last sich     ändert,    ist im Leerlauf  bereich zwischen den Punkten 10 und 11 bei Entla  stung des Generators eine stärkere Spannungsabhän  gigkeit zu     erwarten.    Der Widerstand wird nun so  gross gewählt, dass er dem Gleichrichter 4 einen  Strom entnimmt, der dem Punkt 11 der     Stromspan-          nungscharakteristik    entspricht.

   Infolge dieser     Mass-          nahme    bleibt der Spannungsanstieg im Leerlauf beim  Arbeiten mit dem Generator auch bei völliger Ent  lastung unterhalb des     Wertes,    bei dem die Licht  bogenbildung beginnt. Der     Spannungswert,    bei dem  die Lichtbogenbildung beginnt, ist in der     Stromspan-          nungscharakteristik    mit einer gestrichelten Linie 16  angedeutet.  



  In Fig. 2 ist das Prinzip einer Schaltung wieder  gegeben, bei der das Schaltelement zur Spannungs  begrenzung aus einer zum Gleichrichter 4 parallel ge  schalteten Pufferbatterie 8, vorzugsweise einem Akku  mulator, besteht, der eine grosse Kapazität und kleine  Ampère-Stundenzahl aufweist und dessen     Leerlauf-          oder    Entladespannung kleiner ist als der Wert der  Spannung, bei dem die     Lichtbogenbildung    beginnt.  In     Fig.    3 ist als nichtlinearer Widerstand eine mit  Luftspalt versehene Drossel 9 mit     ferromagnetischern     Kern vorgesehen, die in den Gleichstromkreis ge  schaltet ist.

   Hinter der Drossel ist parallel zu den  beiden Ausgangsklemmen der spannungsbegrenzende       Ohm'sche    Widerstand 5 geschaltet. Die Drossel 9 soll  dabei so bemessen werden, dass sie im Leerlauf des  Generators eine möglichst hohe     Induktivität    aufweist,  damit der Strom bei Entlastung des Generators und  damit die Spannung an den Klemmen 13, 14 nicht zu  stark pulsieren. Andererseits kann die     Induktivität     der Drossel wegen der damit verbundenen starken  Spannungsabhängigkeit im Arbeitsbereich nicht be-      Liebig     gross    gewählt werden.

   Die Kombination dieser  Drossel mit dem Widerstand 5 und einem parallel zu  diesem Widerstand geschalteten Glättungskondensa  tor 15 ergibt eine Strom-Spannungscharakteristik, bei  der, ähnlich wie in Fig. 4 gezeigt, dem Gleichrichter  bei Entlastung ein solcher Strom entnommen wird,  dass der gegenüber dem Arbeitsbereich 11-12 stär  kere Spannungsanstieg im Leerlauf 10-11 unter  drückt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung zum elektrolytischen Bear beiten metallisch leitender Werkstoffe, insbesondere zum elektrolytischen Schleifen, unter Verwendung eines an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Gleichrichters, dadurch gekennzeichnet, dass im Gleich- oder Wechselstromkreis ein nichtlinearer Wi derstand angeordnet ist und dass die Anschlussklem- men für Elektrode und Werkstück über ein Schaltele- ment zur Spannungsbegrenzung verbunden sind,

   wo bei das Schaltelement und der nichtlineare Widerstand so aufeinander abgestimmt sind, dass. der gegenüber dem Arbeitsbereich stärkere Spannungsanstieg im Leerlauf unterdrückt wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als spannungsbegrenzen des Schaltelement zur Überbrückung der Anschluss- klemmen ein Ohm'scher Belastungwiderstand ver wendet wird, der den Spannungsanstieg im Leerlauf verhindert und den Gleichrichter innerhalb des durch den nichtlinearen Widerstand gegebenen Leerlauf bereiches so belastet, dass die Spannung im Arbeits bereich kleiner bleibt als der Wert, bei dem die Licht bogenbildung beginnt. 2.

   Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als spannungsbegrenzen des Schaltelement zur Überbrückung des Gleichrich ters eine Pufferbatterie, vorzugsweise ein Akkumula tor mit grosser Kapazität und kleiner Ampère-Stun- denzahl verwendet wird, deren Leerlauf- oder Ent ladespannung kleiner ist als der Wert der Spannung, bei dem die Lichtbogenbildung beginnt. 3. Schaltungsanordnung nach Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als nichtlinea rer Widerstand eine mit Luftspalt versehene Drossel mit ferromagnetischem Kern in den Gleichstromkreis geschaltet ist. 4.

   Schaltungsanordnung nach Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als nichtlinearer Widerstand in den Wechselstromkreis eine vormagne tisierte Drossel, insbesondere ein Transduktor in Strombegrenzungssteuerung, eingeschaltet ist.