DE2320702B2 - Circuit arrangement for generating controllable pulses for electrical discharge machining - Google Patents
Circuit arrangement for generating controllable pulses for electrical discharge machiningInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ganz allgemein das Gebiet der funkenerosiven Bearbeitung und insbesondere eine Schaltung, um in einem großen Frequenzbereich und bei maximaler Energieausnutzung gesteuerte Strom- und Spannungsimpulse an die aus Werkzeug- und Werkstückelektrode bestehende Funkenstrecke zu legen.The invention relates generally to the field of electrical discharge machining, and more particularly to one Circuit to provide controlled current and To apply voltage pulses to the spark gap consisting of the tool and workpiece electrodes.
Die ursprünglich für die funkenerosive Bearbeitung verwendeten Relaxationsschwinger mit einer Parallelschaltung von Spannungsquelle, Energiespeicher und Funkenstrecke erfüllen zwar die Bedingung -ä'ner kurzzeitigen Energiekonzentration, haben aber unter anderem den Nachteil, daß während der Aufladung des Energiespeichers kein abtragswirksamer Beitrag an das Werkstück geliefert wird. In der DE-AS 13 01 698 ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Spannungsquelle, eine Spule als Energiespeicher und die Funkenstrecke in Reihe zu schalten, so daß auch die Aufladung des Energiespeichers über die Funkenstrecke erfolgt; nach Abschaltung der Spannungsquelle entlädt sich der Energiespeicher über eine entsprechend gepolte, die Funkenstrecke und den Speicher überbrükkende Diode. Aus der genannten Vorveröffentlichung ist auch bekannt, die Flanken der Stromimpulse steiler auszubilden, und zwar entweder mit einem 2poligen Schalter, dessen 4 Pole über Kreuz durch 2 Dioden verbunden sind und so einen Polwender für die Spannungsquelle bilden, oder durch Verwendung einer eisenhaltigen Spule als Energiespeicher und durch Ausnutzung der erheblichen Impedanzänderung einer solchen Spule beim Übergang vom ungesättigten zum gesättigten Zustand. Immer aber erfolgt eine vollständige Auf- sind Entladung des Energiespeichers, und dies bedingt einen sehr kleinen Variationsbereich der The relaxation oscillators originally used for electrical discharge machining with a parallel connection of voltage source, energy storage and spark gap meet the condition - a short-term energy concentration, but have the disadvantage, among other things, that while the energy storage is being charged, no contribution is made to the workpiece. In DE-AS 13 01 698 it has therefore already been proposed to connect the voltage source, a coil as an energy store and the spark gap in series so that the energy store is also charged via the spark gap; After switching off the voltage source, the energy storage device discharges via a correspondingly polarized diode that bridges the spark gap and the storage device. From the aforementioned prior publication it is also known to make the edges of the current pulses steeper, either with a 2-pole switch, the 4 poles of which are cross-connected by 2 diodes and thus form a pole reverser for the voltage source, or by using a ferrous coil as an energy store and by taking advantage of the considerable change in impedance of such a coil during the transition from the unsaturated to the saturated state. However, the energy storage device is always fully charged, and this requires a very small range of variation
jo Impulsfrequenz; insbesondere kann keine sehr große Impulsfrequenz erreicht werden, so daß Grob- und Feinbearbeitung eines Werkstücks nicht mit derselben Maschine vorgenommen werden kann.jo pulse frequency; in particular, a very high pulse frequency can not be achieved, so that coarse and Finishing of a workpiece cannot be carried out with the same machine.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Beibehal-The object of the invention is therefore, while retaining
)5 tung der energetisch günstigen Reihenschaltung von Spannungsquelle, Energiespeicher und Funkenstrecke eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Strom- und Spannungsimpulsen für die funkenerosive Bearbeitung anzugeben, die steile Flanken aufweisen und deren Dauer und Frequenz in einem so großen Bereich regelbar ist, daß Grob- und Feinbearbeitungen mit derselben Maschine durchführbar sind.) 5 tion of the energetically favorable series connection of voltage source, energy storage and spark gap a circuit arrangement for generating current and voltage pulses for electrical discharge machining indicate that have steep edges and their duration and frequency in such a large range it can be regulated that rough and fine machining can be carried out with the same machine.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Schaltung nach Anspruch 1 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the circuit according to the invention according to claim 1; advantageous further training the circuit according to the invention are specified in the subclaims.
Zur Erfüllung der genannten Aufgabe geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß Pausenzeit und Entladungszeit in der Funkenstrecke willkürlich und unabhängig vom jeweiligen energetischen Zustand des Speichers steuerbar sein müssen, daß der energetische Zustand des Speichers dann selbstregelnd gesteuert werden muß und daß steile Flanken der Strom- und Spannungsimpulse nur durch echtes Öffnen und Schließen des Funkenstromkreises, also durch einen Schalter erzeugt werden können. Die Erfindung geht weiterhin von der Erkenntnis aus, daß es unter diesen Umständen am zweckmäßigsten ist, wenn der Energieinhalt des Speichers nur relativ wenig um einenTo achieve the stated object, the invention is based on the knowledge that pause time and Discharge time in the spark gap is arbitrary and independent of the respective energetic state of the Storage must be controllable so that the energetic state of the storage is then controlled in a self-regulating manner must be and that steep edges of the current and voltage pulses only through real opening and Closing the spark circuit, so can be generated by a switch. The invention works further from the knowledge that under these circumstances it is most expedient if the energy content of the memory relatively little by one
bo konstanten Wert pendelt. Um diese letztgenannte Bedingung zu erfüllen, ist erfindungsgemäß neben dem Funkenstromkreis ein weiterer Stromkreis vorgesehen, über den die Regelung des Energieinhalts des Speichers erfolgt.bo fluctuates constant value. To this latter To meet the condition, a further circuit is provided according to the invention in addition to the spark circuit, which is used to regulate the energy content of the storage tank.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die Zeichnungen verweisen. Es zeigtFor a better understanding of the invention, reference is made to the drawings. It shows
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Schaltungsanordnung, 1 shows a first embodiment of the circuit arrangement,
F i g. 2a bis 2c stellen elektrische Großen dar, welche die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 1 im Fall einer Endbearbeitung veranschaulichen,F i g. 2a to 2c represent electrical quantities that determine the operation of the circuit according to FIG. 1 in the case of a Illustrate finishing,
F i g. 3a bis 3c entsprechen F i g. 2a his 2c, beziehen sich jedoch auf den Fall einer schnellen Bearbeitung, d. h. auf den Betriebszustand der Vorbearbeitung,F i g. 3a to 3c correspond to FIG. 2a to 2c, however, relate to the case of rapid processing, d. H. on the operating status of the preprocessing,
Fig.4, 5 und 6 zeigen drei andere Ausführungsformen, 4, 5 and 6 show three other embodiments,
Fig.7 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1, ι οFigure 7 illustrates a modified embodiment the circuit of Fig. 1, ι ο
Fig.8 zeigt eine Schaltung, die der Schaltung nach F i g. 1 entspricht, für den Fall einer Bearbeitungsmaschine, bei der die Schaltung zum Erzeugen von Impulsen durch das effektive Auftreten jeder elektrischen Entladung in der Bearbeitungszone gesteuert wird.Fig.8 shows a circuit similar to the circuit according to F i g. 1 corresponds for the case of a processing machine in which the circuit for generating Pulses are controlled by the effective occurrence of any electrical discharge in the machining zone will.
Die in F i g. 1 gezeigte Schaltung enthält eine Gleichstromquelle B\, die zur Lieferung des Bearbeitungsstromes bestimmt ist, der zum Ziehen der Funken zwischen einer Elektrode 1 und einem zu bearbeitenden Werkstück 2 erforderlich ist.The in F i g. The circuit shown in FIG. 1 contains a direct current source B \, which is intended to supply the machining current which is required for drawing the sparks between an electrode 1 and a workpiece 2 to be machined.
Die positive Klemme der Stromquelle B\ ist mit der Elektrode 1 durch einen Zweig verbunden, der in Reihe eine Hilfsstromquelle B2, einen selbsttätigen Ein- und Ausschalter Si, einen Widerstand R\ und eine einen magnetischen Energiespeicher bildende Selbstinduktionsspule L\ aufweist. Dieser Zweig wird von einer Diode D2 überbrückt, die eine Klemme der S.romquelle ßi mit der an die Elektrode 1 angeschlossenen Klemme der Spule Li verbindet. w The positive terminal of the power source B \ is connected to the electrode 1 by a branch which has in series an auxiliary power source B 2 , an automatic on / off switch Si, a resistor R \ and a self-induction coil L \ forming a magnetic energy storage device. This branch is bridged by a diode D 2 , which connects a terminal of the current source ßi with the terminal of the coil Li connected to the electrode 1. w
Der Widerstand R\ ist sehr klein und ermöglicht in einfacher Weise, den von der Stromquelle B\ zu der Spule L] fließenden Strom zu messen. Dieser Meßwert wird an den Eingang einer die Arbeitsweise des Ein- und Ausschalters Si steuernden Vorrichtung 3 angelegt, um r> ihn durch Zerhacken auf den gewünschten mittleren Wert zu regeln.The resistance R \ is very small and enables the current flowing from the current source B \ to the coil L] to be measured in a simple manner. This measured value is applied to the input of a device 3 controlling the operation of the on and off switch Si in order to regulate it to the desired mean value by chopping it.
Infolge seines sehr niedrigen Wertes spielt der Widerstand Ri an sich keine merkliche Rolle bei der Begrenzung des zwischen der Elektrode 1 und dem zu bearbeitenden Werkstück 2 verlaufenden Stromes. Dieser Widerstand R\ ist also nicht vergleichbar mit den Widerständen zur Begrenzung des Entladungsstromes in den oben erwähnten bekannten Schaltungen.As a result of its very low value, the resistance Ri does not play a noticeable role in limiting the current running between the electrode 1 and the workpiece 2 to be machined. This resistance R \ is therefore not comparable with the resistances for limiting the discharge current in the known circuits mentioned above.
Die negative Klemme der Stromquelle B\ ist mit dem Werkstück 2 durch einen selbsttätigen Ein- und Ausschalter Si verbunden, der von einem Impulsgenerator 4 betätigt wird. Eine Diode D\ verbindet den negativen Pol der Stromquelle B\ mit dem Verbindungspunkt 5 des Ein- und Ausschalters Si und des w Widerstands R1. The negative terminal of the power source B \ is connected to the workpiece 2 by an automatic on and off switch Si which is actuated by a pulse generator 4. A diode D \ connects the negative pole of the current source B \ to the connection point 5 of the on / off switch Si and the resistor R 1 .
Schließlich ist ein Kondensator C\ parallel zu der Stromquelle B\ vorgesehen, um den Durchgang der Stromkomponenten mit hohen Frequenzen zu ermöglichen. «Finally, a capacitor C \ is provided in parallel with the current source B \ to allow the passage of the current components at high frequencies. «
Die Hilfsstromquelle Bi ist nicht unentbehrlich, sondern gestattet Energie in der Selbstinduktionsspule L\ während der Perioden zu speichern, während denen die. Elektrode von dem zu bearbeitenden Werkstück entfernt ist und somit keine Stromentladungen erzeugt. t> <> Die Spannung der Stromquelle Bi liegt in der Größenordnung von 4 Volt, während die Hauptstromquelle B\ beispielsweise eine Spannung in der Größenordnung von 80 Volt aufweist.The auxiliary power source Bi is not indispensable, but allows energy to be stored in the self-induction coil L \ during the periods during which the. Electrode is removed from the workpiece to be machined and thus no current discharges are generated. t><> The voltage of the current source Bi is of the order of 4 volts, while the main current source B \ has a voltage of the order of 80 volts, for example.
Die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 1 wird im ^ folgenden an zwei verschiedenen Fällen erläutert, von denen der erste einem Betriebszustand der Endbearbeitung und der zweite einem Betriebszustand der Vorbearbeitung entsprichtThe operation of the circuit according to FIG. 1 will be explained in the following ^ in two different cases, one of which corresponds to the first one operating state of completion, and the second one operating state of the pre-processing
Bei der Endbearbeitung ist der Strom verhältnismäßig schwach, während die Frequenz der Entladungen hoch ist Diese Entladungsfrequenz wird von dem Impulsgenerator 4 bestimmt, der auf den Ein- und Ausschalter S2 wirkt Diese Impulse sind in Fig.2a veranschaulicht, wobei der leitende Zustand von S2 mit / und der nichtleitende Zustand mit O dargestellt istIn the finishing of the current is relatively weak, while the frequency of the discharges is high This discharge frequency is determined by the pulse generator 4, the on-off switch S 2 acts These pulses are illustrated in Figure 2a, wherein the conductive state of S 2 with / and the non-conductive state with O is shown
Der leitende Zustand /und der nichtleitende Zustand O des Ein- und Ausschalters Si werden von der Steuereinrichtung 3 nach Maßgabe des den Widerstand Ri durchfließenden Stromes veranlaßt Wenn dieser Strom höher als ein Sollwert ist, wird Si nichtleitend, und wenn er kleiner als ein anderer Sollwert wird, der unter dem ersten Sollwert liegt, wird Si leitend. Infolgedessen können die öffnungs- und Schließungszeiten des Ein- und Ausschalters Si als Funktion des gewünschten mittleren Stromes variieren, der durch die genannten Sollwerte fixiert ist.The conductive state / and the non-conductive state O of the on and off switch Si are caused by the control device 3 in accordance with the current flowing through the resistor Ri which is below the first setpoint value, Si becomes conductive. As a result, the opening and closing times of the on and off switch Si can vary as a function of the desired mean current, which is fixed by the specified setpoints.
Vor der Bearbeitung wird die Elektrode 1 von dem Werkstück 2 entfernt, so daß die Schaltung keinen Weg für den Stromdurchgang von der Stromquelle ßi darstellt. Dagegen läßt die Stromquelle B2 einen Strom in der Spule L1 fließen, der sich vergrößert, bis er einen Sollwert erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wirkt die Steuereinrichtung 3 in der Weise auf Si, daß er die Stromquelle B2 abschaltet. Der Strom in der Spule Li vermindert sich beim Durchgang durch die Diode D2, die Stromquelle ßi, die Diode Di und den Widerstand Ru Sobald er einen zweiten Sollwert, der unter dem ersten Sollwert liegt, unterschreitet, macht die Steuereinrichtung 3 den Ein- und Ausschalter Si leitend, und die Stromquelle B2 liefert von neuem Energie in den von der Spule Li gebildeten magnetischen Speicher, um den Strom in dieser Spule zu vergrößern, bis er den ersten Sollwert erreicht.Before machining, the electrode 1 is removed from the workpiece 2, so that the circuit does not represent a path for the passage of current from the current source βi. On the other hand, the current source B 2 allows a current to flow in the coil L 1 , which current increases until it reaches a desired value. At this point in time, the control device 3 acts on Si in such a way that it switches off the current source B 2. The current in the coil Li decreases when passing through the diode D 2 , the current source ßi, the diode Di and the resistor Ru As soon as it falls below a second setpoint value, which is below the first setpoint value, the control device 3 makes the on and The circuit breaker Si is conductive, and the current source B 2 again supplies energy to the magnetic memory formed by the coil Li in order to increase the current in this coil until it reaches the first setpoint value.
In dem Zeitpunkt, zu dem die Elektrode 1 so ausreichend nahe an dem Werkstück 2 ist, daß die Funkenspannung in der Bearbeitungszone unterhalb der Spannung der Stromquelle ßi liegt, werden Entladungen durch Impulse in der Bearbeitungszone jedesmal erzeugt, wenn der Ein- und Ausschalter S2 leitend ist. Im Bearbeitungszustand wird jedesmal, wenn die Ein- und Ausschalter Si und S2 gleichzeitig leitend sind, Bearbeitungsstrom von der Stromquelle ßi durch die Stromquelle Bi, den Ein- und Ausschalter Si und die Selbstinduktionsspule Li hindurch geliefert, so daß die letztgenannte gleichzeitig eine bestimmte Energie aufspeichert.At the point in time at which the electrode 1 is sufficiently close to the workpiece 2 that the spark voltage in the machining zone is below the voltage of the power source ßi, discharges are generated by pulses in the machining zone every time the on / off switch S 2 is conductive. In the machining state, every time the on and off switches Si and S 2 are conductive at the same time, machining current is supplied from the power source ßi through the power source Bi, the on / off switch Si and the self-induction coil Li, so that the latter simultaneously has a certain energy stores.
Während der Zeitintervalle, in denen der Ein- und Ausschalter S2 geöffnet, jedoch der Ein- und Ausschalter Si geschlossen ist, ist die Stromquelle ßi abgeschaltet, und der in der Spule Li fließende Strom vergrößert sich beim Durchgang durch die Diode D2, die Stromquelle B2, den Ein- und Ausschalter Si und den Widerstand R\. Wenn dagegen der Ein- und Ausschalter Si geöffnet, jedoch S2 geschlossen ist, kann die Stromquelle ßi nicht mehr abgeben, und der Strom der Spule Li vermindert sich beim Durchgang durch die Bearbeitungszone, den Ein- und Ausschalter S2, die Diode D\ und den Widerstand R\. Während dieser Phase wird ein Teil der in der Spule Li aufgespeicherten Energie in die C earbeitungszone übertragen.During the time intervals in which the on and off switch S 2 is open, but the on and off switch Si is closed, the current source ßi is switched off, and the current flowing in the coil Li increases when it passes through the diode D 2 , the Current source B 2 , the on / off switch Si and the resistor R \. If, on the other hand, the on / off switch Si is open but S 2 is closed, the current source ßi can no longer emit, and the current of the coil Li decreases when passing through the processing zone, the on / off switch S 2 , the diode D \ and the resistance R \. During this phase, part of the energy stored in the coil Li is transferred to the processing zone.
Wenn die beiden Ein- und Ausschalter Si und S2 geöffnet sind, vermindert sich der Strom der Spule Li beim Durchfließen der Diode D2, der Stromquelle ßi, der Diode Di und des Widerstandes R\. In diesem letztgenannten Fall wird ein Teil der in der Spule LiWhen the two on and off switches Si and S 2 are open, the current in the coil Li decreases as it flows through the diode D 2 , the current source ßi, the diode Di and the resistor R \. In this latter case, a part of the coil Li
aufgespeicherten Energie von der Stromquelle B] ersetzt.stored energy from the power source B] replaced.
Fig. 2c ist ein Diagramm, das die Stromänderungen in der Spule L] als Funktion der Zeit und der offenen und geschlossenen Stellungen der Ein- und Ausschalter S\ ^ und 52 veranschaulicht, die in F i g. 2b bzw. 2a dargestellt sind. Man sieht, daß bei geschlossenem Ein- und Ausschalter S] sich der Strom in der Spule L] während jeder Schließungszeit des Ein- und Ausschalters 52 merklich vergrößert, wogegen er während der nichtleitenden Perioden des letztgenannten Schalters im wesentlichen konstant bleibt. Während der Perioden, in denen der Ein- und Ausschalter S\ geöffnet ist, nimmt der Strom der Spule L\ in gewisser Weise ab. jedoch stärker während der Perioden, in denen er durch die Stromquelle B\ fließt, da die Spannung dieser Stromquelle höher als die Bogenspannung zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 ist.FIG. 2c is a diagram illustrating the changes in current in coil L] as a function of time and the open and closed positions of the on and off switches S 1 and 52 shown in FIG. 2b and 2a are shown. It can be seen that when the on and off switch S] is closed, the current in the coil L] increases markedly during each closing time of the on and off switch 52, whereas it remains essentially constant during the non-conductive periods of the last-mentioned switch. During the periods in which the on / off switch S \ is open, the current in the coil L \ decreases to a certain extent. but stronger during the periods in which it flows through the current source B \ , since the voltage of this current source is higher than the arc voltage between the electrode 1 and the workpiece 2.
Die F i g. 3a, 3b und 3c entsprechen den F i g. 2a, 2b und 2c, beziehen sich jedoch auf den Fall des Betriebszustandes einer Vorbearbeitung, bei dem die Schließungsperioden des Ein- und Ausschalters 52 verhältnismäßig lang sind. Während jeder solchen Periode wird der Ein- und Ausschalter Si mehrmals leitend bzw. nichtleitend, um den Wert des Bearbeitungsstromes zwischen den zwei Sollwerten zu halten. Jeder leitenden Periode des Ein- und Ausschalters Si entspricht eine Vergrößerung des durch die Spule L] fließenden Stromes, während jeder Periode des Nichtleitens des Ein- und Ausschalters S\ eine Vermin- jo derung des Stromes in der Spule L] entspricht, da ja dieser Strom durch die Spannungsquelle B\ fließt.The F i g. 3a, 3b and 3c correspond to FIGS. 2a, 2b and 2c, however, relate to the case of the operating state of preprocessing in which the closing periods of the on and off switch 52 are relatively long. During each such period, the on and off switch Si becomes conductive or non-conductive several times in order to keep the value of the machining current between the two setpoint values. Each conductive period of the on and off switch Si corresponds to an increase in the current flowing through the coil L] , while each period of the non-conducting of the on and off switch S \ corresponds to a decrease in the current in the coil L] , since this corresponds to this Current flows through the voltage source B \ .
Zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der Ein- und Ausschalter 5, öffnet, d. h. nichtleitend wird, fließt der Strom der Spule L\ weiter, indem er durch die Bearbeitungszone, den Ein- und Ausschalter S2 und die Diode D1 verläuft.At the point in time at which the on / off switch 5 opens, ie becomes non-conductive, the current in the coil L \ continues to flow through the processing zone, the on / off switch S2 and the diode D 1 .
Wenn der Ein- und Ausschalter S2 nichtleitend wird, vermindert sich der Strom der Spule L\ und fließt durch die Diode D2. die Stromquelle B] und die Diode D]. Sobald dieser Strom unter einen der Sollwerte fällt, schließt sich der Ein- und Ausschalter Si wieder, und zu diesem Zeitpunkt fließt der Strom der Spule L\ durch die Diode Di, die Stromquelle Bi und den Ein- und Ausschalter Si.When the on / off switch S 2 becomes non-conductive, the current in the coil L \ is reduced and flows through the diode D 2 . the current source B] and the diode D]. As soon as this current falls below one of the nominal values, the on / off switch Si closes again, and at this point in time the current of the coil L \ flows through the diode Di, the current source Bi and the on / off switch Si.
Zusammengefaßt enthält die in Fig. 1 dargestellte Generatorschaltung einen Hauptkreis, der von dem Ein- und Ausschalter Si, der Spule L\, der Bearbeitungszone und dem Ein- und Ausschalter S2 gebildet wird, sowie drei Kippkreise, die von den Schleifen gebildet werden, welche die Aufrechterhaltung des Stromes in der Selbstinduktionsspule L\ ermöglichen, wenn der eine oder der andere Ein- und Ausschalter oder beide Ein- und Ausschalter Si und Sj geöffnet ist bzw. sind.In summary, the generator circuit shown in Fig. 1 contains a main circuit which is formed by the on and off switch Si, the coil L \, the processing zone and the on and off switch S2, as well as three breakover circuits which are formed by the loops, which enable the maintenance of the current in the self-induction coil L \ when one or the other on and off switch or both on and off switches Si and Sj is or are open.
Die Schaltung nach F i g. 4 unterscheidet sich von der Schaltung nach Fi g. 1 nur dadurch, daß die Hilfsstromquelle Bi weggelassen ist und der Ein- und Ausschalter Si nicht in Reihe mit sondern parallel zu der Bearbeitungszone angeordnet ist In dieser Schaltung wird der Entladungsstrom an die Bearbeitungszone durch die Stromquelle B-, geliefert wenn Si geschlossen und Sz geöffnet ist Wenn beide Ein- und Ausschalter Si und S2 geschlossen sind, speist die Stromquelle B\ die Spule L\ weiter über einen Kippkreis, der den Ein- und Ausschalter Si, den Widerstand R\ und den Ein- und Ausschalter S2 enthältThe circuit according to FIG. 4 differs from the circuit according to Fi g. 1 only in that the auxiliary power source Bi is omitted and the on / off switch Si is not arranged in series with but parallel to the machining zone.In this circuit, the discharge current is supplied to the machining zone by the power source B- when Si is closed and Sz is opened If both on and off switches Si and S2 are closed, the current source B \ feeds the coil L \ further via a breakover circuit, which contains the on and off switch Si, the resistor R \ and the on and off switch S 2
Wenn der Ein- und Ausschalter Si geöffnet ist bleibt der Strom der Spule L\ bestehen, wobei er allerdings abnimmt, und fließt durch die Bearbeitungszone, die Diode D\ und den Widerstand R], wenn S2 geöffnet ist oder durch den Ein- und Ausschalter S2, wenn er leitend ist, dann durch die Diode D] und den Widerstand R]. In diesem letztgenannten Fall ist die Abnahme des Stromes sehr gering, da der Stromkreis eine sehr niedrige Impedanz hat.If the on / off switch Si is open, the current in the coil L \ remains, although it decreases, and flows through the processing zone, the diode D \ and the resistor R], if S2 is open or through the on / off switch S 2 , if it is conductive, then through the diode D] and the resistor R]. In this latter case, the decrease in current is very small because the circuit has a very low impedance.
In dem Fall der Fig.4 ist die Diode D2 erforderlich um Überspannungen zu vermeiden, wenn die Elektrode 1 von dem zu bearbeitenden Werkstück 2 zurückgezogen wird und sich der Ein- und Ausschalter S2 in der offenen Stellung befindet. Der in der Spule Lx verursachte Strom kann dann durch die Diode D2 und den Ein- und Ausschalter Si fließen, wenn dieser leitend ist, und im entgegengesetzten Fall durch die Diode D2 die Stromquelle B\ und die Diode D\. In the case of FIG. 4, the diode D 2 is required to avoid overvoltages when the electrode 1 is withdrawn from the workpiece 2 to be machined and the on / off switch S 2 is in the open position. The current caused in the coil L x can then flow through the diode D 2 and the on / off switch Si if this is conductive, and in the opposite case through the diode D 2 the current source B \ and the diode D \.
Die Schaltung nach Fig.5 umfaßt wiederum einen Hauptstromkreis, der von dem Ein- und Ausschalter Si, dem Widerstand R], der Selbstinduktionsspule L] und der Bearbeitungszone zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 gebildet wird. Man findet auch die Diode Di der F i g. 1 und 4, welche die Elektrode mit der positiven Klemme der Stromquelle B\ verbindet, sowie die Diode D] wieder, die zu der den Widerstand R], die Spule L\ und den Bearbeitungsraum umfassende Gesamtheit parallel liegt.The circuit according to FIG. 5 in turn comprises a main circuit which is formed by the on / off switch Si, the resistor R], the self-induction coil L] and the machining zone between the electrode 1 and the workpiece 2. One also finds the diode Di of FIG. 1 and 4, which connects the electrode to the positive terminal of the power source B \ , and the diode D] again, which is parallel to the assembly comprising the resistor R], the coil L \ and the processing space.
In dieser Ausführungsform erfolgt die Steuerung der Entladungen in der Bearbeitungszone durch einen selbsttätigen Ein- und Ausschalter Sj, der parallel zu der Selbstinduktionsspule U und in Reihe mit einer Diode Ds angeordnet ist. Eine Hilfsstromquelle B2 liegt zwischen der Spule L] und der Elektrode 1.In this embodiment, the discharges in the machining zone are controlled by an automatic on / off switch Sj, which is arranged in parallel with the self-induction coil U and in series with a diode Ds . An auxiliary power source B 2 is located between the coil L] and the electrode 1.
Wenn die Elektrode 1 noch nicht in der Nähe des zu bearbeitenden Werkstücks 2 und die beiden Ein- und Ausschalter Si und S3 geschlossen sind, veranlaßt die Stromquelle B2 das Fließen eines Stromes in der Spule L\. Dieser Strom fließt durch zwei parallele Zweige, vor denen der eine die Diode Dj und den Ein- und Ausschalter S3 und der andere die Diode D2 und den Ein- und Ausschalter Si enthält. Wenn der eine oder der andere dieser beiden Ein- und Ausschalter geöffnet ist fließt der Strom der Stromquelle B2 offensichtlich nur mehr durch einen der vorgenannten Zweige. Wenn beide Ein- und Ausschalter gleichzeitig geöffnet sind vermindert sich der in der Spule L] durch die Stromquelle B2 hergestellte Strom beim Durchgang durch die Diode D2, die Stromquelle B\ und die Diode Du If the electrode 1 is not yet in the vicinity of the workpiece 2 to be machined and the two on and off switches Si and S3 are closed, the current source B 2 causes a current to flow in the coil L \. This current flows through two parallel branches, in front of which one contains the diode Dj and the on / off switch S3 and the other contains the diode D 2 and the on / off switch Si. When one or the other of these two on and off switches is open, the current from the current source B 2 obviously only flows through one of the aforementioned branches. If both on and off switches are open at the same time, the current produced in the coil L] by the current source B 2 decreases when passing through the diode D 2 , the current source B \ and the diode Du
Wenn der Abstand zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 genügend klein ist um die Bearbeitung zu ermöglichen, und wenn der Ein- und Ausschalter Si geschlossen ist, liefert die Stromquelle B] den Bearbeitungsstrom durch die Spule L\ und die Stromquelle B4 hindurch ohne Rücksicht auf die Stellung des Ein- unc Ausschalters S3, der von der Diode L\ getrennt ist Tatsächlich ist die Spannung der Stromquelle B] sehi viel höher als die Spannung der Stromquelle B2 und triti größtenteils an den Enden der Spule L] auf, so daß dei Ein- und Ausschalter 53 auf einem positiven Potentia mit Bezug auf die Anode der Diode D3 gehalten wird Man könnte daher diesen Ein- und Ausschalter unc diese Diode eventuell durch einen Thyristor ersetzen Jedenfalls erfolgt nie die gleichzeitige Schließung dei Ein- und Ausschalter S2 und S3 in der Schaltung nach Fig.5, da es durch einen Umpolschalter 6 und eine UND-Schaltung 7 unmöglich gemacht ist den Ein- unc Ausschalter Si zu öffnen, & h. nichtleitend zu machen wenn der Ein- und Ausschalter S3 geschlossen, d. hIf the distance between the electrode 1 and the workpiece 2 is sufficiently small to enable machining, and if the on / off switch Si is closed, the power source B] supplies the machining current through the coil L 1 and the power source B 4 without Consideration of the position of the on and off switch S3, which is separated from the diode L ]. In fact, the voltage of the current source B] is much higher than the voltage of the current source B 2 and occurs mostly at the ends of the coil L] , see above that dei-off switch 53 is held at a positive potentia with respect to the anode of the diode D 3 it might therefore these off switch may unc this diode by a thyristor replace any case never occurs simultaneous closure dei off switch S 2 and S 3 in the circuit according to FIG. 5, since it is made impossible by a polarity reversal switch 6 and an AND circuit 7 to open the on and off switch Si, & h. to make non-conductive when the on / off switch S3 is closed, d. H
leitend ist.is conductive.
Wenn die Ein- und Ausschalter Si und 53 geöffnet sind, speist der Strom der Spule L\ die Bearbeitungszone, indem er nacheinander durch die Stromquelle ft, die Diode D\ und den Widerstand R1 fließt. Die Unterbrechung jedes Bearbeitungsimpulses wird durch das Schließen des Ein- und Ausschalters 53 erhalten, das sozusagen von dem öffnen des Ein- und Ausschalters Si begleitet ist. In diesem Fall bleibt der Strom der Spule L\ beim Durchgang durch die Stromquelle ft, die Diode D3, den Ein- und Ausschalter S3 und den Widerstand R1 aufrechterhalten.When the on and off switches Si and 53 are open, the current of the coil L \ feeds the processing zone by flowing successively through the power source ft, the diode D \ and the resistor R 1 . The interruption of each machining pulse is obtained by the closing of the on and off switch 53, which is accompanied, so to speak, by the opening of the on and off switch Si. In this case, the current in the coil L \ is maintained when it passes through the current source ft, the diode D 3 , the on / off switch S 3 and the resistor R 1 .
In der Schaltung nach F i g. 6 kann die Stromquelle B\ mit dem Bearbeitungsraum mittels zweier selbsttätiger Ein- und Ausschaltern Sa und Ss in Reihe mit der jeweils 1 r> entsprechenden Klemme dieser Stromquelle geschaltet werden. Zwei Dioden D\ und Di verbinden den negativen Pol der Stromquelle B\ bzw. die Elektrode I mit der einen bzw. der anderen Klemme des Ein- und Ausschalters S5. 2«In the circuit according to FIG. 6, the power source B \ with the processing room can be switched in series with the terminal of this power source corresponding to 1 r > by means of two automatic on and off switches Sa and Ss. Two diodes D \ and Di connect the negative pole of the current source B \ or the electrode I to one or the other terminal of the on / off switch S5. 2 «
In dieser Schaltung ist der magnetische Energiespeicher von einer Selbstinduktionsspule Li gebildet, die zu der Bearbeitungszone mit Zwischenschaltung einer Diode Da parallelgeschaltet ist. Wie vorher erfolgt die Messung des die Spule Li durchfließenden Stromes durch Ablesen der Spannung an den Enden eines Widerstandes R\ mit sehr kleinem Wert, der in Reihe mit der Spule Li liegt. Wie im Falle der F i g. 5 wirkt die Vorrichtung 3 zur Steuerung des Stromes auf den Ein- und Ausschalter S4 mittels einer UND-Schaltung 7, von so der eine Eingangsklemme mit dem Impulsgenerator 4 verbunden ist. Auf diese Weise muß der Ein- und Ausschalter Sa den an den Ein- und Ausschalter Ss gegebenen Öffnungsbefehlen, d. h. den Impulsbefehlen, folgen. J5In this circuit, the magnetic energy store is formed by a self-induction coil Li , which is connected in parallel to the processing zone with the interposition of a diode Da. As before, the current flowing through the coil Li is measured by reading the voltage at the ends of a resistor R \ with a very small value, which is in series with the coil Li . As in the case of FIG. 5, the device 3 acts to control the current to the on-off switch S 4 by means of an AND circuit 7, so from the one input terminal is connected to the pulse generator. 4 In this way, the on and off switch Sa must follow the opening commands given to the on and off switch Ss, ie the pulse commands. J5
Im Fall der F i g. 6 wird der Ein- und Ausschalter St, wenn die Elektrode zu weit von dem Werkstück 2 entfernt ist, um die Herstellung von Bearbeitungsentladungen zu ermöglichen, zur gleichen Zeit wie Ss leitend, bis der Nennstrom in der Spule L2 erhalten wird. Während der Perioden, in denen St und Ss gleichzeitig geöffnet sind, bleibt der in der Spule Li hergestellte Strom aufrechterhalten, wobei er jedoch beim Durchgang durch die Diode Di, die Stromquelle B\ und die Diode D\ abnimmt Sobald der Nennstrom erreicht wird, wird der Ein- und Ausschalter St nichtleitend und die Stromquelle B\ kann nicht mehr an die Spule Li angeschlossen werden.In the case of FIG. 6, when the electrode is too far from the workpiece 2 to allow machining discharges to be produced, the on / off switch St becomes conductive at the same time as Ss until the rated current is obtained in the coil L 2 . During the periods in which St and Ss are open at the same time, the current produced in the coil Li is maintained, although it decreases as it passes through the diode Di, the current source B \ and the diode D \ as soon as the rated current is reached the on and off switch St non-conductive and the power source B \ can no longer be connected to the coil Li .
Wenn der Abstand zwischen Elektrode und Werkstück die Herstellung von Entladungen zuläßt, verläuft der in der Spule L2 fließende Strom durch die Bearbeitungszone jedesmal, wenn die Ein- und Ausschalter S, und S5 gleichzeitig nichtleitend sind. Wenn nur der Ein- und Ausschalter Ss leitend ist, bleibt der Strom der Spule Li beim Durchgang durch die Diode Di und durch S5 bestehen. Wenn dagegen der Ein- und Ausschalter S5 geöffnet und St geschlossen ist, bleibt der Strom der Spule Li in gleicher Weise bestehen, fließt aber diesmal durch Sa und D\. If the distance between the electrode and the workpiece allows the production of discharges, the current flowing in the coil L 2 runs through the machining zone every time the on and off switches S and S 5 are non-conductive at the same time. If only the on and off switch Ss is conductive, the current of the coil Li remains when it passes through the diode Di and through S 5 . If, on the other hand, the on / off switch S5 is open and St is closed, the current in the coil Li remains in the same way, but this time it flows through Sa and D \.
Wenn die beiden Ein- und Ausschalter S» und Ss geschlossen sind, vergrößert sich der Strom der Spule Li unter der Wirkung der Stromquelle B\. When the two on and off switches S »and Ss are closed, the current in the coil Li increases under the effect of the current source B \.
F i g. 7 veranschaulicht eine Schaltung nach Art der in F i g. 1 dargestellten Schaltung, wobei jedoch zwei Stromquellen vorgesehen sind. Diese mit B\ und ft bezeichneten Stromquellen haben unterschiedliche Spannungen und können mittels selbsttätiger Ein- und Ausschalter Si oder S'2 einzeln oder auch zusammen angeschlossen werden. Auf diese Weise ist es möglich, die hohe Spannung an den Bearbeitungsstrom mittels der Stromquelle ßi anzulegen, wie dies an sich bekannt ist.F i g. 7 illustrates a circuit of the type shown in FIG. 1, but with two current sources being provided. These current sources labeled B \ and ft have different voltages and can be connected individually or together by means of automatic on and off switches Si or S'2. In this way, it is possible to apply the high voltage to the machining current by means of the current source βi, as is known per se.
Die Schaltung nach F i g. 7 umfaßt zwei Stromkreise, von denen jeder der Schaltung nach F i g. 1 entspricht, wobei jeder dieser Stromkreise die eine bzw. die andere der genannten Stromquellen enthält. Jeder Stromkreis weist einen Ein- und Ausschalter Si bzw. einen Ein- und Ausschalter Si auf. Der Ein- und Ausschalter Si ist doppelpolig ausgebildet und in Form von zwei Unterbrechern Si und S'2 dargestellt. Diese Unterbrecher sind jeweils zwischen die Spule L\ bzw. L\ unc1 die Elektrode 1 geschaltet, anstatt zwischen die nega.ive Klemme der entsprechenden Stromquelle und das Werkstück. Eine Diode Ds ist dazu bestimmt, zu verhindern, daß die Stromquelle ft mit hoher Spannung nicht die Stromquelle B\ mit niedriger Spannung belastet, wenn die beiden Ein- und Ausschalter geschlossen sind und die Stromentladung zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 noch nicht eingesetzt hat. Bei Verwendung von zwei getrennten Stromquellen Si und ft und einer von den Ein- und Ausschaltern S2 und S'2 unabhängigen Betätigung wäre es möglich, Stromimpulse unterschiedlichen Niveaus, wie dies an sich bekannt ist, oder getrennte Speisungen von wenigstens zwei Werkzeugelektroden zu verwenden.The circuit according to FIG. 7 comprises two circuits, each of which corresponds to the circuit of FIG. 1, with each of these circuits containing one or the other of the power sources mentioned. Each circuit has an on and off switch Si or an on and off switch Si . The on and off switch Si is double-pole and shown in the form of two breakers Si and S'2. These interrupters are each connected between the coil L \ or L \ unc 1, the electrode 1, instead of between the negative terminal of the corresponding power source and the workpiece. A diode Ds is designed to prevent the current source ft with high voltage from loading the current source B \ with low voltage when the two on and off switches are closed and the current discharge between the electrode 1 and the workpiece 2 has not yet started Has. If two separate current sources Si and ft are used and actuation is independent of the on and off switches S2 and S'2, it would be possible to use current pulses of different levels, as is known per se, or to use separate supplies from at least two tool electrodes.
Man könnte eine Variante dieser Schaltung realisieren, indem man die zwei Stromquellen B\ und ft durch eine einzige Stromquelle ersetzt, die infolgedessen die beiden Spulen L\ und L\ speisen würde. Die beiden Ein- und Ausschalter S2 und S'2 würden dann synchronisiert werden, wie dies in F i g. 7 dargestellt istA variant of this circuit could be implemented by replacing the two current sources B \ and ft by a single current source, which would consequently feed the two coils L \ and L \. The two on and off switches S2 and S'2 would then be synchronized, as shown in FIG. 7 is shown
Man könnte auch ebensoviel Parallelkreise und infolgedessen ebensoviele Selbstinduktionsspulen wie zu den Ein- und Ausschaltern St und S2 parallelgeschaltete Transistoren vorsehen. Eine solche Anordnung würde den Vorteil haben, daß die durch jeden Transistor fließenden Ströme im Gleichgewicht gehalten werden können.One could also have as many parallel circles and consequently as many self-induction coils as connected in parallel to the on and off switches St and S2 Provide transistors. Such an arrangement would have the advantage of being carried out by each transistor flowing currents can be kept in balance.
F i g. 8 veranschaulicht die Anwendung der Schaltung nach F i g. 1 auf eine Maschine, in welcher der Impulsgenerator als Funktion der Herstellung der Stromentladung gesteuert wird. In einer Schaltung dieser Art, die an sich bekannt ist, fließt der Entladungsstrom durch einen Widerstand Ri und die an den Enden dieses Widerstandes auftretende Spannung wird an einer Triggerschaltung 8 angelegt, um einen Impuls mit möglichst steilen Flanken bei jeder Herstellung einer Entladung zu liefern. Dieser Impuls wird an den Eingang einer monostabilen Kippschaltung 9 angelegt, welche die Dauer bestimmt, die man dem Impuls geben will. An die Kippschaltung 9 schließt sich eine monostabile Kippschaltung 10 an, weiche die Dauer bestimmt, die das Ende eines Impulses von Anfang der Anlegung der Spannung an die Bearbeitungszone für den nächsten Impuls trennt Die Kippschaltung 10 steuert mittels eines Umpolschalters 11 einen Transistor Ti, der die Rolle des Ein- und Ausschalters S2 der F i g. 1 spieltF i g. 8 illustrates the application of the circuit of FIG. 1 to a machine in which the pulse generator is controlled as a function of the production of the current discharge. In a circuit of this type, which is known per se, the discharge current flows through a resistor Ri and the voltage occurring at the ends of this resistor is applied to a trigger circuit 8 in order to deliver a pulse with the steepest possible edges each time a discharge is established. This pulse is applied to the input of a monostable multivibrator 9, which determines the duration that you want to give the pulse. To the flip-flop 9, a monostable multivibrator 10 connects to, the duration soft determined that the end of a pulse from the start of application of the voltage to the machining area for the next pulse separates the flip-flop 10 controls by means of a Umpolschalters 11 includes a transistor Ti, which Role of the on / off switch S2 in FIG. 1 plays
Es wird im besonderen darauf hingewiesen, daß zahlreiche Varianten dieser Schaltungen gestaltet werden können, und insbesondere in dem Fall der F i g. 1 könnte die Hilfsstromquelle Bi weggelassen werden. In einem solchen Fall wäre es nicht mehr möglich, einen Energiespeicher in der Spule L\ vorzusehen, bevor sich die Elektrode 1 in Bearbeitungsstellung mit Bezug auf das Werkstück 2 befindet, und die It is particularly pointed out that numerous variations of these circuits can be made, and particularly in the case of FIG. 1, the auxiliary power source Bi could be omitted. In such a case, it would no longer be possible to provide an energy store in the coil L \ before the electrode 1 is in the machining position with respect to the workpiece 2, and the
Bearbeitung würde durch eine Reihe von Impulsen begonnen werden, deren Intensität fortschreitend zunehmen würde, bis die Nennintensität erreicht ist.Machining would be started by a series of pulses, their intensity progressing would increase until the nominal intensity is reached.
In dem Fall der F i g. 1 könnte man auch die Hilfsstromquelle Bi in einen anderen Kippkreis schalten, z. B. in Reihe mit der Spule L\ oder in Reihe mit der Diode Eh. In the case of FIG. 1 you could also switch the auxiliary power source Bi in another breakover circuit, z. B. in series with the coil L \ or in series with the diode Eh.
In einer abgeänderten Ausführungsform könnte die Selbstinduktionsspule L\ in der Schaltung mittels eines Stromtransformators wirken. Man könnte auch in Erwägung ziehen, den zweiten Stromkreis dieses Transformators durch einen der Ein- und Ausschalter zu schließen, der in Reihe mit der Spule L\ liegt, so daß der in dieser Spule fließende Strom, wenn die beiden Ein- und Ausschalter offen sind, durch die Stromquelle B\ In a modified embodiment, the self-induction coil L \ could act in the circuit by means of a current transformer. One could also consider closing the second circuit of this transformer by one of the on and off switches in series with the coil L \ , so that the current flowing in this coil when the two on and off switches are open , through the power source B \
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hindurch in umgekehrtem Sinn zu dem Strom fließen kann, den diese liefern kann. Die Primärwicklung dieses Transformators würde dann parallel zu dem zweiten in einer Richtung leitenden Element Eh. zwischen eine der Klemmen der Stromquelle θι und eine der Elektroden geschaltet werden. Die Arbeitsweise einer solchen Schaltung wäre der Arbeitsweise der Schaltungen ähnlich, die den Gegenstand der vorhergehenden Beispiele bilden.can flow through it in the opposite sense to the current it can deliver. The primary winding of this transformer would then be parallel to the second unidirectional conductive element Eh. be connected between one of the terminals of the power source θι and one of the electrodes. The operation of such a circuit would be similar to that of the circuits which form the subject of the previous examples.
Die Hinzufügung dieses Transformators könnte den Vorteil darstellen, daß die Spannung und der Strom zur Ausnutzung von einem der Ein- und Ausschalter und der Selbstinduktionsspule als Funktion des Transformationsverhältnisses dieses Transformators gewählt werden kann.The addition of this transformer could have the benefit of reducing the voltage and current to the Utilization of one of the on and off switches and the self-induction coil as a function of the transformation ratio this transformer can be chosen.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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