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PATENTANSPRÜCHE
1. Speisequelle für elektroerosive und elektrochemische Maschinen, die einen an eine Gleichspannungsquelle (1) angeschlossenen Impulsspannungswandler (2) mit einem Speicherfilger (6) im Ausgangskreis enthält, an welches ein Entladekreis angeschlossen ist, der eine Reihenschaltung eines Hochfrequenzschalters (7), eines Stromgebers (8), an deren Verbindungspunkt eine Diode (9) gelegt ist, und eines Ausgangsverbindungskreises (10) dargestellt, an welchen eine durch zwei in der Arbeitsflüssigkeit untergebrachten Elektroden gebildete Belastung (11) gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsspannungswandler als induktiver Energiedosierer (2) ausgeführt ist, der eine Induktivitätsspule (3), eine mit dieser in Reihe geschaltete Diode (4) und einen an den Verbindungspunkt derselben angeschlossenen Niederfrequenzschalter (5) enthält,
wobei das Speicherfilter (6) parallel zum Kreis aus der Induktivitätsspule (3) und der Diode (4) des induktiven Energiedosierers (2) angeschlossen ist, während der Niederfrequenzschalter (5) dieses Dosierers (2) und die Diode (9) des Entladekreises an die Gleichspannungsquelle (1) gelegt sind.
2. Speisequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (12) für den Entladekreis enthält, die aus einem Steuergenerator (13), einer Koinzidenzschaltung (14), deren einer der Eingänge an den Ausgang des Steuergenerators (13) und der Ausgang an den Eingang des Hochfrequenzschalters (7) des Entladekreises gelegt ist, und einem Relais (15), das eingangsseitig an den Stromgeber (8) des Entladekreises und ausgangsseitig an den anderen Eingang der Koinzidenzschaltung gelegt ist, besteht.
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektroerosiven und elektrochemischen Bearbeitung und betrifft genauer eine Speisequelle für elektroerosive und elektrochemische Maschinen, insbesondere für Kopierstossräummaschinen.
Es sind Speisequellen für die elektroerosive Metallbearbeitung bekannt, die einen breiten Frequenzbereich von einigen zehn bis einigen hundert kHz haben. Einen unbedingten Teil jeder solchen Quelle bildet das Ausgangskabel, das diese mit der Maschine verbindet. Da das Kabel eine recht grosse Länge haben muss, so begrenzt die Induktivität dieses Kabels bei jeder beliebigen Herstellungsart desselbendie Ausgangsleistung der Quelle auf hohen Frequenzen. Darüber hinaus werden zur Gewinnung von Impulsströmen auf hohen Frequenzen strombegrenzende Widerstände von recht grossem Wert (welche die Zeitkonstante des Entladekreises vermindern) und Dämpfungsdioden benötigt (s. z.B. A.L. Lifschiz, I.S. Rogatschew, M.S.
Otto Impulsgeneratoren , Verlag Energija , Moskau, 1970, s. 186).
Deshalb gilt als generelle Richtung in der Vervollkommnung der Hauptstromkreise solcher Speisequellen die Ausschliessung leistungsstarker strombegrenzender Widerstände aus dem Entladekreis bei gleichzeitiger Verminderung der Zeitkonstante des Entladekreises.
So ist beispielsweise eine Speisequelle für elektroerosive und elektrochemische Maschinen bekannt (s. z.B. den Urheberschein der UdSSR Nr. 702627 vom 16.05.77), die einen an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen Impulsspannungswand ler mit einem Speicherfilter im Ausgangskreis enthält, an welches ein Entladekreis angeschlossen ist, der eine Reihenschaltung eines Hochfrequenzschalters, eines Stromgebers, an deren Verbindungspunkt eine Diode gelegt ist, und eines Ausgangsverbindungskreises darstellt, an welchen eine durch zwei in der Arbeitsflüssigkeit untergebrachte Elektroden gebildete Belastung angeschlossen ist.
Bei der erwähnten Quelle enthält der Spannungswandler ei nen Reihenwechselrichter mit einem Trenntransformator, des sen Ausgangswicklung über einen Gleichrichter an das Spei cherfilter angeschlossen ist. Bei einer solchen Ausführung des
Spannungswandlers ist seine Schaltung kompliziert und sein
Wirkungsgrad übersteigt 70% nicht, was sich auf den Wir kungsgrad der gesamten Speisequelle auswirkt. Darüber hinaus ist mit Änderung der Impulsfolgefrequenz am Ausgang der
Speisequelle eine Relaisumschaltung der Kondensatoren am Ausgang des Wandlers erforderlich, was zusätzlich die Schaltung der Speisequelle kompliziert.
Besonders ist zu beachten, dass bei der erwähnten Schaltung keine Massnahmen zur Verminderung der Zeitkonstante des
Hauptstromkreises getroffen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Speisequelle für elektroerosive und elektrochemische Maschinen zu schaffen, bei der die Verminderung der Zeitkonstante des Hauptstromkreises durch Benutzung einer Gleichspannungsquelle am Eingang des Hauptstromkreises sowohl als Speisequelle als auch als Gegen-EMK, die stark die Entladezeit des Kondensators des Ausgangsverbindungskreises vermindert, gestattet, den Frequenzbereich der Ausgangsimpulse zu erweitern, und bei der die Schaltung des Impulsspannungswandlers es ermöglicht, in Verbindung mit dem vorstehend gesagten den Wirkungsgrad der gesamten Speisequelle zu erhöhen.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei der Speisequelle für elektroerosive und elektrochemische Maschinen, die einen an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen Impulsspannungswandler mit einem Speicherfilter im Ausgangskreis enthält, an welches ein Entladekreis angeschlossen ist, der eine Reihenschaltung eines Hochfrequenzschalters, eines Stromgebers, an deren Verbindungspunkt eine Diode gelegt ist, und eines Ausgangsverbindungskreises darstellt, an welchen eine durch zwei in der Arbeitsflüssigkeit untergebrachten Elektroden gebildete Belastung gelegt ist, gemäss der Erfindung der Impulsspannungswandler als induktiver Energiedosierer ausgeführt ist, der eine Induktivitätsspule, eine mit dieser in Reihe liegende Diode und einen an deren Verbindungspunkt angeschlossenen Niederfrequenzschalter enthält,
wobei das Speicherfilter parallel zum Kreis aus der Induktivitätsspule und der Diode des induktiven Energiedosierers angeschlossen ist, während der Niederfrequenzschalter dieses Energiedosierers und die Diode des Entladekreises an die Gleichspannungsquelle gelegt sind.
Es ist zweckmässig, dass die Speisequelle eine Steuereinheit für den Entladekreis enthält, die aus einem Steuergenerator, einer Koinzidenzschaltung, deren einer der Eingänge an den Ausgang des Steuergenerators und deren Ausgang an den Eingang des Hochfrequenzschalters des Entladekreises gelegt sind, und einem Relais, das eingangsseitig an den Stromgeber des Entladekreises und ausgangsseitig an den anderen Eingang der Koinzidenzschaltung gelegt ist, besteht.
Die erwähnte Schaltung der Speisequelle gestattet es, am Ausgang einen weiten Impuls frequenzbereich zu erhalten, die Stromamplitude bei Änderung der Impulsspannung zu stabilisieren sowie die Impulsform bei einem Wirkungsgrad des Hauptstromkreises der Speisequelle von 50...70 10 zu ändern.
Dies bietet seinerseits die Möglichkeit, die Abmessungen der Speisequelle, ihre Masse und Leistungsaufnahme zu vermindern sowie den Ablauf der elektroerosiven Bearbeitung durch Vergrösserung der Spannungsamplitude bei Verminderung des mittleren Stromes zu stabilisieren.
Nachstehend soll die Erfindung durch die Beschreibung einer konkreten Ausführung derselben mit Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit der Prinzipschaltung der erfindungsgemässen Speisequelle für elektroerosive und elektrochemische Maschinen erläutert werden.
Die Speisequelle für elektroerosive und elektrochemische Maschinen enthält eine Gleichspannungsquelle 1, an welche ein
Impulsspannungswandler angeschlossen ist, der als induktiver Energiedosierer 2, welcher in Reihe geschaltet eine Induktivitätsspule 3 und eine Diode 4 enthält, an deren Verbindungspunkt ein Niederfrequenzschalter 5, auf welchen ein Auslöseimpuls von einer Fremdquelle (nicht mitgezeichnet) gegeben wird, angeschlossen ist. Der Ausgang des induktiven Energiedosierers 2 ist an ein Speicherfilter 6 angeschlossen, dessen Belastung einen Entlade-Reihenkreis, bestehend aus einem hochfrequenten Schalter 7, einem Stromgeber 8, an deren Verbindungspunkt eine Diode 9 gelegt ist, und einem Ausgangsverbindungskreis 10, an welchen eine durch zwei in der Arbeitsflüssigkeit untergebrachten Elektroden gebildete Belastung 11 angeschlossen ist, bildet. Der Ausgangsverbindungskreis stellt ein Kabel dar, das die Speisequelle mit der Belastung verbindet.
Die Speisequelle enthält auch eine Steuereinheit 12 für den Entladekreis, der einen Steuergenerator 13 aufweist, dessen Ausgang an einen der Eingänge einer Koinzidenzschaltung 14 gelegt ist, an deren anderen Eingang ein mit dem Stromgeber 8 verbundenes Relais 15 angeschlossen ist. Hierbei ist der Ausgang der Koinzidenzschaltung an den Eingang des Hochfrequenzschalters 7 gelegt.
Die Speisequelle funktioniert wie folgt.
Der Niederfrequenzschalter 5 wird mit einer von der Spannung am Speicherfilter 6 abhängigen vorgegebenen Frequenz ein- und ausgeschaltet. Im Masse-der Zunahme der Spannung am Speicherfilter 6 nimmt die Umschaltfrequenz bei gleichbleibender Dauer des Eingangsimpulses ab. Bei einer gewissen Maximalspannung am Speicherfilter 6 sinkt die Frequenz auf Null ab.
Bei Einschaltung des Niederfrequenzschalters 5 wird die Diode 4 gesperrt und die Induktivitätsspule 3 speichert den linear ansteigenden Strom von der Quelle 1. Bei Ausschaltung des Schalters 5 wird die Diode 4 leitend und die von der Induktivitätsspule 3 gespeicherte Energie wird auf den Kondensator des Speicherfilters 6 übertragen. Somit findet die Übertragung der Energie von der Quelle 1 auf das Speicherfilter 6 mit einem Wirkungsgrad von über 90% statt. Die Spannung am Speicherfilter 6 hängt dabei vom Strom der Belastung 11 ab, nimmt mit der Verminderung des erwähnten Stromes zu, was die Möglichkeit bietet, den Bearbeitungsablauf zu stabilisieren.
Beim Anlegen eines Steuerimpulses von dem Steuergenerator 13 über die Koinzidenzschaltung 14 an den Hochfrequenzschalter 7 wird dieser entsperrt, die Diode 9 gesperrt und in dem Entladekreis steigt der Strom an. Der Anstieg der Stromamplitude auf den vorgegebenen Wert führt zum Ansprechen des Relais 15, zum Sperren der Koinzidenzschaltung 14 und des Schalters 7. Die Diode 9 wird dabei geöffnet und schliesst den Stromkreis des Verbindungskreises 10 über den Stromgeber 8, die Belastung 11 und die Gleichspannungsquelle 1.
Durch Benutzung der Quelle 1 als Gegen-EMK wird die Dauer der Rückkflanke des Stromimpulses bzw. die Dauer des Stromabfalls bis auf den vorgegebenen Minimalwert stark reduziert, der ein Rückkippen des Relais 15 und ein Einschalten des Hochfrequenzschalters 7 hervorruft. Somit wird die Amplitude der Stromimpulse auf dem vorgegebenen Niveau unabhängig von der Amplitude der Speisespannung und dem Zustand der Belastung 11 stabilisiert. Die von dem Kondensator des Verbindungskreises 10 gespeicherte Energie wird, wie aus dem vorstehend gesagten hervorgeht, in die Gleichspannungsquelle 1 zurückgeliefert, was den Wirkungsgrad der gesamten Schaltung der Speisequelle erhöht.
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PATENT CLAIMS
1. Feed source for electroerosive and electrochemical machines, which contains a pulse voltage converter (2) connected to a DC voltage source (1) with a storage filter (6) in the output circuit, to which a discharge circuit is connected, which is a series circuit of a high-frequency switch (7), a current generator (8), at the connection point of which a diode (9) is placed, and an output connection circuit (10), to which a load (11) formed by two electrodes accommodated in the working fluid is placed, characterized in that the pulse voltage converter acts as an inductive energy meter (2) which contains an inductance coil (3), a diode (4) connected in series therewith and a low-frequency switch (5) connected to the connection point thereof,
the storage filter (6) being connected parallel to the circuit comprising the inductance coil (3) and the diode (4) of the inductive energy metering device (2), while the low-frequency switch (5) of this metering device (2) and the diode (9) of the discharge circuit are connected the DC voltage source (1) are laid.
2. Feed source according to claim 1, characterized in that it contains a control unit (12) for the discharge circuit, consisting of a control generator (13), a coincidence circuit (14), one of the inputs to the output of the control generator (13) and the Output is connected to the input of the high-frequency switch (7) of the discharge circuit, and a relay (15), which is connected on the input side to the current transmitter (8) of the discharge circuit and on the output side to the other input of the coincidence circuit.
The invention relates to the field of electroerosive and electrochemical processing and more particularly relates to a feed source for electroerosive and electrochemical machines, in particular for copying broaching machines.
Feed sources for electroerosive metalworking are known which have a broad frequency range from a few tens to a few hundred kHz. An essential part of any such source is the output cable that connects it to the machine. Since the cable must be of a fairly long length, the inductance of this cable limits the output power of the source to high frequencies in any type of manufacture. In addition, current-limiting resistors of quite large value (which reduce the time constant of the discharge circuit) and damping diodes are required to obtain pulse currents at high frequencies (see e.g. A.L. Lifschiz, I.S. Rogatschew, M.S.
Otto pulse generators, Verlag Energija, Moscow, 1970, p. 186).
Therefore, the general direction in the perfection of the main circuits of such supply sources is the exclusion of powerful current-limiting resistors from the discharge circuit with a simultaneous reduction in the time constant of the discharge circuit.
For example, a supply source for electroerosive and electrochemical machines is known (see, for example, the copyright certificate of the USSR No. 702627 of May 16, 1997), which contains a pulse voltage converter connected to a DC voltage source with a storage filter in the output circuit, to which a discharge circuit is connected, which is one Series connection of a high-frequency switch, a current transmitter, at the connection point of which a diode is connected, and an output connection circuit, to which a load formed by two electrodes accommodated in the working fluid is connected.
In the aforementioned source, the voltage converter contains a series inverter with an isolating transformer, the output winding of which is connected to the storage filter via a rectifier. In such an execution of the
Voltage converter, its circuit is complicated and its
Efficiency does not exceed 70%, which affects the efficiency of the entire food source. In addition, when the pulse repetition frequency at the output changes
Supply source requires a relay switching of the capacitors at the output of the converter, which additionally complicates the switching of the supply source.
It is particularly important to note that there are no measures to reduce the time constant of the
Main circuit are hit.
The invention has for its object to provide a power source for electroerosive and electrochemical machines, in which the reduction of the time constant of the main circuit by using a DC voltage source at the input of the main circuit both as a source and as a back-emf, which greatly reduces the discharge time of the capacitor Output link circuit reduced, allows to expand the frequency range of the output pulses, and in which the circuit of the pulse voltage converter, in conjunction with the above, makes it possible to increase the efficiency of the entire supply source.
The object is achieved in that in the case of the feed source for electroerosive and electrochemical machines, which contains a pulse voltage converter connected to a direct voltage source with a memory filter in the output circuit, to which a discharge circuit is connected, which is a series connection of a high-frequency switch, a current generator, at their connection point a diode is connected, and represents an output connection circuit, to which a load formed by two electrodes accommodated in the working fluid is placed, according to the invention the pulse voltage converter is designed as an inductive energy meter, which has an inductance coil, a diode connected in series therewith and one on whose connection point contains connected low-frequency switches,
wherein the storage filter is connected in parallel to the circuit of the inductance coil and the diode of the inductive energy meter, while the low-frequency switch of this energy meter and the diode of the discharge circuit are connected to the DC voltage source.
It is expedient that the feed source contains a control unit for the discharge circuit, which consists of a control generator, a coincidence circuit, one of whose inputs is connected to the output of the control generator and whose output is connected to the input of the high-frequency switch of the discharge circuit, and a relay which is on the input side is connected to the current generator of the discharge circuit and on the output side to the other input of the coincidence circuit.
The mentioned circuit of the source allows to obtain a wide pulse frequency range at the output, to stabilize the current amplitude when the pulse voltage changes and to change the pulse shape with an efficiency of the main circuit of the source of 50 ... 70 10.
This in turn offers the possibility of reducing the dimensions of the feed source, its mass and power consumption, and of stabilizing the course of the electrical discharge machining by increasing the voltage amplitude while reducing the average current.
The invention is to be explained below by the description of a specific embodiment thereof with reference to the accompanying drawing with the basic circuit of the feed source according to the invention for electroerosive and electrochemical machines.
The feed source for electroerosive and electrochemical machines contains a DC voltage source 1, to which a
Pulse voltage converter is connected, which is connected as an inductive energy meter 2, which contains an inductance coil 3 and a diode 4 connected in series, at the connection point of which a low-frequency switch 5, to which a trigger pulse from an external source (not shown) is connected. The output of the inductive energy meter 2 is connected to a storage filter 6, the load of which is a discharge series circuit consisting of a high-frequency switch 7, a current transmitter 8, at the connection point of which a diode 9 is connected, and an output connection circuit 10, to which one by two load 11 formed in the electrodes accommodated in the working fluid is connected, forms. The output connection circuit is a cable that connects the source to the load.
The feed source also contains a control unit 12 for the discharge circuit, which has a control generator 13, the output of which is connected to one of the inputs of a coincidence circuit 14, to the other input of which a relay 15 connected to the current generator 8 is connected. Here, the output of the coincidence circuit is connected to the input of the high-frequency switch 7.
The food source works as follows.
The low-frequency switch 5 is switched on and off at a predetermined frequency which is dependent on the voltage at the storage filter 6. As the voltage across the storage filter 6 increases, the switching frequency decreases while the duration of the input pulse remains the same. At a certain maximum voltage at the storage filter 6, the frequency drops to zero.
When the low-frequency switch 5 is switched on, the diode 4 is blocked and the inductance coil 3 stores the linearly increasing current from the source 1. When the switch 5 is switched off, the diode 4 becomes conductive and the energy stored by the inductance coil 3 is transferred to the capacitor of the memory filter 6 . The energy is thus transferred from the source 1 to the storage filter 6 with an efficiency of over 90%. The voltage at the storage filter 6 depends on the current of the load 11, increases with the decrease in the current mentioned, which offers the possibility of stabilizing the machining process.
When a control pulse is applied from the control generator 13 via the coincidence circuit 14 to the high-frequency switch 7, the latter is unlocked, the diode 9 is locked and the current increases in the discharge circuit. The increase in the current amplitude to the predetermined value leads to the relay 15 responding, the coincidence circuit 14 and the switch 7 to be blocked. The diode 9 is opened and closes the circuit of the connecting circuit 10 via the current generator 8, the load 11 and the DC voltage source 1 .
By using source 1 as a back emf, the duration of the falling edge of the current pulse or the duration of the current drop is greatly reduced to the predetermined minimum value, which causes the relay 15 to topple back and the high-frequency switch 7 to be switched on. Thus, the amplitude of the current pulses is stabilized at the predetermined level regardless of the amplitude of the supply voltage and the state of the load 11. The energy stored by the capacitor of the connection circuit 10 is, as is apparent from the above, returned to the DC voltage source 1, which increases the efficiency of the entire circuit of the supply source.