Schaltungsanordnung zur Kontrolle und automatischen Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit eines Werkzeuges für die elektrochemische Bearbeitung von Metallen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Kontrolle und automatischen Einstellung einer gleichbleibenden Vorschubgeschwindigkeit eines Werkzeuges für die elektrochemische Bearbeitung von Metallen, mit einer Arbeitsstromquelle, deren Pluspol an das Werkstück und deren Minuspol an das Werkzeug und deren Eingang an einem ersten Ausgang eines Arbeitsschubkreises angeschlossen ist, dessen zweiter Ausgang am Eingang eines Leistungsregulators angeschlossen ist, dessen Ausgang an einem Eingang.einer Verschiebungseinheit angeschlossen ist, deren weiterer Eingang an einem Reversierungskreis angeschlossen ist,
wobei ein Hauptzeitrelais mit seinem Eingang und ersten Ausgang an den Arbeitsschubkreis angeschlossen ist.
Unter gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges wird hierbei eine Geschwindigkeit verstanden, bei welcher sich die Grösse des gewählten Referenzabstandes zwischen den Elektroden während der elektrochemischen Bearbeitung des Metalls nicht ver ändert. Das bedeutet, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges der Geschwindigkeit des Materialabtrages gleicht. Fall aus irgendeinem Grunde die Geschwindigkeit des Materialabtrages von der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges abweicht, soll die Schaltungsanordnung automatisch eine neue Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges derart einstellen, dass sich wieder der Gleichgewichtszustand erneuert, d. h.
dass die neue Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges der neuen Geschwindigkeit des Materialabtrages gleicht.
Die Abweichung der Geschwindigkeit des Materialabtrages von der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges kann mittels eines Fühlers für die Grössendifferenz des wirklichen Abstandes und des Referenzabstandes in geeigneten, automatisch eingestellten Zeitintervallen ermittelt werden. Falls der Zeitintervall, in welchem die genannte Abweichung kontrolliert wird, kürzer als die Zeitdauer ist, während der das Werkzeug die Strecke des Referenzabstandes durchläuft, soll die Schaltungsanordnung gleichzeitig den Scllutz gegen einen Kurzschluss zwischen dem Werkzeug und Werkstoff sichern.
Bekannte Schaltungsanordnungen dieser Art können aber nur die Einwirkung einiger hauptsächlichster Parameter verfolgen und sichern demgemäss nur einen beschränkten Betriebsumfang. So ist beispielsweise ein Regulator bekannt, bei welchem in den Arbeitsstromkreis ein Fühler eingeschaltet ist, welcher auf Übergangsvorgänge im Vorkurzschlussintervall oder während der Kurzschlusseinwirkung anspricht und die Aufgabe hat, die Stromquelle abzuschalten. Dies kann nur bis zu einem Nennstrom von etwa 1000 A realisiert werden. Bei Strömen über 1000 A kann ein empfindlicher und vor allem selektiver Schutz nicht durchgeführt werden. Andere bekannten Ausführungsformen des Regulators ermöglichen die Erhaltung des Abstandes zwischen den Elektroden in Abhängigkeit vom Druck des Elektrolyts, wobei einer bestimmten Abstandsgrösse ein bestimmter Druck entspricht.
Der Nachteil dieses Systems besteht darin, dass ein kleiner lokaler Vorsprung am bearbeiteten Material keineswegs eine Druckänderung und somit auch eine Korrektur des Abstandes zwischen den Elektroden verzeichnen muss und so ein Kurzschluss entstehen kann.
Die genannten Nachteile sollen nun erfindungsgemäss dadurch beseitigt werden, dass der zweite Ausgang des Hauptzeitrelais an den ersten Eingang des Steuerkreises angeschlossen ist, dessen Ausgang im eingeschalteten Zustand an das Steuerventil angeschlossen ist und dessen weiterer Ausgang an ein erstes Hilfszeitrelais sowie dessen dritter Ausgang im ausgeschalteten Zustand an einen Fühlerkreis angeschlossen ist und der zweite Eingang dieses Steuerkreises an den Ausgang eines zweiten Hilfszeitrelais angeschlossen ist dessen Eingang an den ersten Ausgang des Reversierungskreises angeschlossen ist, dessen zweiter Ausgang in eingeschaltetem Zustand an einen Hilfsregulator ange schlossen ist, dessen Ausgang an den Leistungsregulator angeschlossen ist, wobei der Eingang des Reversierungskreises an den Ausgang eines Verstärkungskreises angeschlossen ist,
dessen Eingang an den Ausgang eines Dreilagenrelais angeschlossen ist, dessen erster Eingang an den Halter des Werkzeuges und dessen zweiter Eingang an den Ausgang des, mit dem Gleitstück verbundenen Fühlerkreises angeschlossen ist.
Durch diese Massnahmen kann nun erreicht werden, dass die Veränderung jedes der, den elektromechanischen Prozess beeinflussenden Parameter wahrnehmbar sind. Der weitere Vorteil ist in einem Schutz gegen Kurzschluss zu sehen. Vorteilhaft sind auch die nunmehr möglichen niedrigen Gestehungskosten und ein störfreier Betrieb.
Ein Ausführungsbeispiel ist der Zeichnung entnehmbar, wobei die Figur ein Blockschema dieser Schaltungsanordnung darstellt.
An den Pluspol einer Arbeitsstromquelle 1 der Schaltungsanordnung ist ein Werkstück 2 und an den Minuspol ein Werkzeug 3 angeschlossen. Der Eingang der Arbeitsstromquelle 1 ist an den Ausgang eines Arbeitsschubkreises 4 angeschlossen, dessen zweiter Ausgang an den Eingang eines Leistungsregulators 17 angeschlossen ist.
Der Ausgang dieses Leistungregulators 17 ist mit dem Eingang einer Verschiebungseinheit 9 verbunden, deren weiterer Eingang an den ersten Ausgang eines Reversierungskreises 8 angeschlossen ist, wobei an den Arbeitsschubkreis 4 ein Hauptzeitrelais 18 mit einem Eingang und ersten Ausgang angeschlossen ist und ein weiterer Ausgang dieses Relais 18 an den ersten Eingang des Steuerkreises 6 angeschlossen ist, dessen erster Ausgang im eingeschalteten Zustand an ein Steuerventil 11 und dessen zweiter Ausgang an ein Hilfszeitrelais 5 angeschlossen ist und dessen dritter Ausgang im ausgeschalteten Zustand an einen Fühlerkreis 15 angeschlossen ist und dessen zweiter Eingang an den Ausgang eines zweiten Hilfszeitrelais 7 angeschlossen ist, dessen Eingang an den zweiten Ausgang des Reversierungskreises 8 angeschlossen ist,
dessen dritter Ausgang im eingeschalteten Zustand über einen Hilfsregulator 10 an den zweiten Eingang des Leistungsregulators 17 angeschlossen ist. Der Eingang des Reversierungskreises 8 ist über den Verstärkungskreis 12 an den Ausgang eines Dreilagenrelais 13 angeschlossen, dessen erster Eingang an den Halter 14 des Werkzeuges 3 und dessen zweiter Eingang an den Ausgang des mit einem Gleitstück 16 verbundenen Fühlerkreises 15 angeschlossen ist.
Die Funktion dieser Schaltungsanordnung ist in zwei Teile gegliedert: a) die Kontroll- und Regelfunktion im stromlosen Zustand, deren Zeitdauer die arbeitslose Periode des Zyklus darstellt; b) die Arbeitsfunktion, also der Verlauf des elektrochemischen Prozesses, dessen Dauer die Arbeitsperiode des Zyklus darstellt.
Vor dem Beginn der elektrochemischen Bearbeitung muss das Dreilagenrelais 13 derart eingestellt werden, dass es beim Herausschieben des Halters 14 des Werkstiickes 3 um den Referenzabstand zwischen den Elektroden ein Nullsignal aussendet. Dann wird mittels eines nicht eingezeichneten Schalters der Regulierkreis in Tätigkeit gesetzt. Falls beim Anschlag der Stirn des Werkzeuges 3 an das Werkstück 2 der richtige Abstand zwischen den Elektroden eingestellt war, sendet dann das Dreilagenrelais 13 das Nullsignal aus, welches der Verstärkungskreis 12 in den Reversierungskreis 8 überträgt, der im Ruhestand verbleibt und über (nicht eingezeichnete) Ruhekontakte das Hilfszeitrelais 7 erregt, welches im Falle eines Abweichens der Grösse des wirklichen Abstandes vom Referenzabstand der Elektroden zum vorzugsweisen Einschalten des Reservierungskreises 8 dient.
Das Hilfszeitrelais 7 erregt nach seinem Einschalten den Steuerkreis 6, welcher das Einschalten des Fühlerkreises 15 für die Lage des Halters 14, ferner das Umschalten des Steuerventils 11 für den Elektrolytdruck in dem Raum zwischen den Elektroden und das Erregen des, als Verzögerungselement für das erwähnte Einschalten funktionierenden Hilfselementes 5 sichert, wobei sich der Raum zwischen den Elektroden in dieser Zeit vor dem Einschalten mit dem Elektrolyt füllen soll. Das Hilfszeitrelais 5 schliesst nach seinem Einschalten den Arbeitsschubkreis 4, welcher den Leistungsregulator 17 einschaltet. Die Arbeitsstromquelle 1 beginnt das Hauptzeitrelais 18 zu erregen, wobei der Zeitintervall der Verspätung des Einschaltens die Arbeitsperiode des Zyklus darstellt.
Diese Periode ist direkt proportional der Grösse des gewählten Abstandes d zwischen den Elektroden und indirekt proportional der Geschwindigkeit des Arbeitsschubes und wird automatisch gemeinsam mit dem Schub eingestellt.
Nach Ablauf der Arbeitsperiode schaltet das Hauptzeitrelais 18 den Arbeitsschubkreis 4 aus und dieser schaltet dann das Leistungsrelais 17 aus, wodurch der Arbeitsschub zum Stillstand gebracht wird, und die Arbeitsstromquelle 1 abgeschaltet wird. Gleichzeitig schaltet das Hauptzeitrelais 18 auch den Steuerkreis 6 ab und dieser wiederum den Fiihlerkreis 15 sowie den Elektrolytdruck mittels des Steuerventils 11 und unterbindet so seinen Zufluss in den Raum zwischen den Elektroden. Dann gibt der Fühlerkreis 15 den Halter 14 des Werkzeuges 3 frei, wobei dieses Werkzeug 3 sich an das Werkzeug 2 anlehnt und das Dreilagenrelais 13 ermittelt dann, ob es zu einer Abweichung des wirklichen Abstandes vom Referenzabstand gekommen ist.
Falls festgestellt wird, dass eine solche Abweichung nicht aufgetreten ist, sendet das Dreilagenrelais 13 ein Nullsignal in den Verstärkungskreis 12, welcher es in den Reversierungskreis 8 überträgt der somit im Ruhestand verbleibt und über die Ruhekontakte das Hilfszeitrelais 7 erregt, wonach sich der Zyklus wiederholt.
Wenn jedoch das Dreilagenrelais 13 feststellt, dass eine Abweichung eingetreten ist, so erregt sein Spannungssignal den Verstärkungskreis 12 der den Reversierungskreis 8 einschaltet, mittels welchen eine Schnellverschiebung der Verschiebungseinheit 9 erfolgt und der Hilfsregulator 10 gleichzeitig eingeschaltet wird. Die Verschiebungseinheit 9 stellt den Referenzabstand und der Hilfsregulator 10 eine geeignete Arbeitsschubgeschwindigkeit, sowie eine geeignete Zeit für das Hauptzeitrelais 18 ein. Die Einstellung des richtigen Abstandes (Referenzabstandes) erfolgt derart, dass beim Anlehnen des Werkzeuges 3 an das Werkstück 2, die Verschiebungseinheit 9 das Gleitstück 16 in derjenigen Richtung verschiebt, die eine richtige Einstellung des Abstandes zwischen den Elektroden ermöglicht.
Somit gelangt der mittlere Kontakt des Dreilagenrelais 13 in den Bereich der Unempfindlichkeit und das ausgesendete Spannungssignal verwandelt sich in ein Nullsignal, welches über den Verstärkungskreis 12 in den Reversierungskreis 8 übertragen wird. Dieser Reversierungskreis 8 kommt somit in seinen Ruhestand und erregt über seine Ruhekontakte das Hilfszeitrelais 7, worauf sich der bereits beschriebene Zyklus wiederholt.
Der Bereich der Unempfindlichkeit des Dreilagenrelais 13 gibt die erlaubte Toleranz zwischen dem wirklichen Abstand und dem Referenzabstand an. Zum Beispiel beim Komparator Somet beträgt die minimale Unempfindlichkeit + 0,001 mm.