Brevet FR2010222A1 — publié le 19700213

La présente invention concerne d'une façon générale un circuit utilisé dans un traitement d'usinage électrochimique pour la protection contre les courts-circuits possibles, -, . , , . D'une façon générale, les surintensités importantes résultant 5 de courts-circuits momentanés mais répétés entre l'électrode et la pièce traitée dans un appareil électrochimique réduisent la durée d'utilisation de l'électrode par érosion de l'extrémité et peuvent aussi èe traduire par 1'endommagement de la pièce traitée. La présente invention utilise un système de contrôle des surintensités qui "suit" continuellement le 10 courant pour détecter les courts-circuits et arrêter le traitement. L'électrode et la pièce en cours d'usinage peuvent être sévèrement endommagées pendant une opération d'usinage électrochimique du fait des courts-circuits momentanés et répétés entre l'électrode et la pièce ainsi que des surintensités plus prolongées. 15 D'une façon générale, l'électrode utilisée pour l'usinage électrochimique peut être sévèrement endommagée par destruction de son revêtement isolant, et sa durée de service peut être considérablement réduite par l'érosion par des étincelles répétées à son extrémité. Des relais à déclenchement réglable du type appareil de mesure 20 pour détecter une surintensité ont été utilisés pour réduire 1'endomni^gement des électrodes. En raison des caractéristiques mécaniques du relais une grande compétence est nécessaire pour obtenir un fonctionnement efficace du relais pour chaque partie d'un cycle de perçage. Une autre solution suivant les techniques antérieures est l'utili-25 sation d'un circuit détecteur d'étincelles pour l'appareil électroehiâique. Cependant, cette technique n'apporte pas une solution efficace pour éviter les difficultés parce que cette combinaison est trop sensible et trop influencée par les effets transitoires résultant du traitement. Du fait des insuffisances indiquées ci-dessus, les circuits de 30 protection réalisés jusqu'ici n'apportent pas de protection contre les surintensités pendant la totalité de la période d'usinage électrochimique. La présente invention a pour objet un circuit de protection pour l'usinage électrochimique. Suivant un mode de mise en oeuvre, l'invention concerne un circuit 35 de contrôle des surintensités qui "suit " continuellement le courant de l'électrode par ses variations normales sur un cycle complet d'usinage électrochimique. Plus particulièrement, l'invention utilise un circuit détecteur dont le signal sortant est envoyé à un circuit intégrateur échantillonneur de "suite et maintien"-afin, que le circuit reste à l'état „ 69 06280 2 2010222 actif, malgré les inversions périodiques régulières dé la polarité de la tension. La signal sortant du circuit intégrateur passe ensuite' à travers un circuit différentiateur dont le signal sortant est comparé à line tension de référence dans un circuit comparateur. Si l'impulsion du circuit diffé-5 rentiateur dépasse la référence de courant prédéterminée, l'équipement d'usinage est déconnecté de sa source d'alimentation. L'invention a par suite aussi pour objet le contrôle continu d'un traitement d'usinage élec.trochiïnique pour sa protection contre les courts-circuits éventuels par comparaison d'une façon continue du courant 10 par rapport à un niveau de référence présent I. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est le schéma d'un circuit de protection selon un 15 mode de mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 2 est un diagramme en fonction du temps d'ondes de courant apparaissant dans le circuit, et - la figure 3 est un diagramme d'ondes des courants en fonction du temps illustrant certaines conditions dans le circuit. 20 La figure 1 représente un outil de coupe ou d'usinage 21 et une pièce 25 en cours d'usinage qui sont connectés à une source d'alimentation 10 pour constituer des électrodes, l'électrode 22 située dans l'outil de coupe 21 étant en général la cathode et la pièce usinée 25 l'anode. La pièce 25 est placée dans un récipient ou cuve 20 isolée de la terre. 25 L'énergie électrique est fournie à l'outil de coupe 21 et â la pièce 25 à usiner par un dispositif d'alimentation de puissance 10. Pour des raisons indiquées ci-après, le dispositif d'alimentation 10 peut être de n'importe quel type connu "d'alimentation à inversion de polarité". Une borne de la source d'alimentation 10 est connectée directement à la pièce 30 à usiner 25 et l'autre borne est connectée à l'électrode 22 contenue dans l'outil de coupe 21 à travers un dispositif de mesure du courant 15. L'éléctrolyte envoyé dans l'extrémité supérieure de l'outil 21, par un dispositif non représenté est chargé électriquement au contact avec l'électrode 22. Un circuit d'échantillonnage de "suite et maintien" représenté 35 d'une façon générale dans le rectangle 5 de la figure I,. .est connecté aux bornes du dispositif de mesure *15 pour recevoir la tension développée r.ùx bornes de ce diSpbsitif. Le circuit d•"échantillonnage de "suite êi maintien" est un amplificateue opérationnel*du type différentiel dont une entrée 69 06280 3 2010222 est connectée à une borne du dispositif de mesure 15 et dont l'autre est connectée à un circuit à constante de temps, la constante de temps étant déterminée par une résistance et un condensateur C^. La tension développée aux bornes du dispositif de mesure du courant 15 pendant le fonctionnement 5 charge le condensateur du circuit à constante de temps à travers le contact fermé par l'excitation du relais Ry]/ ^ ^'ouverture du contact S^, le condensateur maintient constante la tension de sortie de l'amplificateur jusqu'à la fermeture suivante du contact S^. La sortie de l'amplificateur A^ connectée à la terre par une résistance R^ est couplée à un circuit différen-10 tiateur. Le circuit différentiateur d'un type connu représenté sur la figure 1 dans le rectangle 6, comprend un condensateur C£ dont un côté est connecté à la terre par une résistance R, et dont l'autre côté est connecté à la sortie 6 du circuit échantillonneur de "suite et maintien" par une résistance R^. La sortie du circuit différentiateur est connectée à un 15 circuit comparateur représenté dans le rectangle 7 de la figure 1. Le circuit comparateur comprend un second amplificateur du type différentiel én éléments à l'état solide A2 dont une entrée est connectée au circuit différentiateur et l'autre à une source de tension en courant continu à travers une résistance variable ou potentiomètre R . La sortie de l'amplificateur A. y 20 est connectée à la bobine du relais dont l'autre côté est connecté à la terre. Pendant le fonctionnement, l'amplificateur A^ excite le relais R^ quand une impulsion sortante produite par le circuit différentiateur dépasse le niveau de tension de référence présent en courant continu 25 et déterminé par le réglage préalable du potentiomètre R^. Le relais R^ comporte un contact de travail S^. Le contact de travail S£ est connecté en série avec un contact de travail à un circuit dé commande 8. Le contact est fermé par l'excitation du relais R^ qui est commandé par une minuterie extérieure 30 (non représentée) activée après la mise en marche du dispositif d'alimentation 10 pour empêcher tout arrêt possible de l'équipement du fait d'un extracourant de fermeture. De cette façon le circuit de préparation 8" est excité seulement si les deux contacts et sont fermés, c'est-à-dire si les 35 deux relais et Ryg sont excités. Comme il a été indiqué ci-dessus, pour que le relais soit excité, l'impulsion reçue par l'amplificateur A^ doit dépasser le niveau de tension prédéterminé du circuit comparateur. Pour que le relais R^^ soit excité, le circuit doit fonctionner depuis un certain temps après le démarrage du traitement, cette période étant déterminée par Ij Q une minuterie. 69 06280 -.4 2010222 Si le circuit, de ..commande 8. est activé pour la protection de l'appareil de traitement électrolytique, la.source d'alimentation 10 est déconnectée automatiquement.de la pièce en cours d'usinage 25 et de l'électrode 22 de.l'outil 2.1. 5 Pour expliquer plus complètement le.fonctionnement du circuit, il est fait référence à.la figure 2 qui représente des. ondes de courant et - de. tension en fonction du temps pour différentes parties du circuit de la figure 1. - . . Pour faciliter la lecture de ce diagramme, les ondes de la 10 figure 2 sont divisées en périodes limitées par les différents.temps T^. à I ... L'onde A représente . la tension appliquée entre l'outil 21 et la pièce 25 pendant un fonctionnement ,à deux cycles de l'appareil et du traitement. Au temps T^., la tension augmente de 0 à une valeur prédéterminée entre la pièce 25 et l'outil 21. Cette tension est maintenue jusqu'au temps T^, après 15 quoi elle tombe à zéro. Pendant l'intervalle entre et la polarité de la tension est inversée. Au temps T^, le cycle est répété, la tension au temps T5 étant égale s la tension initiale au temps Tj_. L'onde B représente le courant pour la tension appliquée entre la pièce 25 et l'outil 21. Au temps T , le courant répond à la tension, 20 et il croît ensuite progressivement d'après les caractéristiques normales du traitement jusqu'à T^. En le sens du courant est inversé pour un intervalle de temps court jusqu'au temps en raison de l'inversion de polarité de la tension. L'onde C illustre la "caractéristique de maintien" du circuit échantillonneur de "suite et de maintien". Comme l'indique l'onde B, 25 pendant 1'inversion de la tension, le sens du courant est aussi inversé entre et T^. Pour permettre la continuation de la fonction de contrôle du circuit, le circuit à constante de temps du circuit de "suite et maintien" maintient la tension à la sortie de l'amplificateur A^ à son niveau prédéterminé, comme il ressort de la courbe en trait plein. La courbe en tirets 30 illustre la variation de la tension qui existerait normalement en l'absence du circuit à constante de temps. Par suite, l'onde C est le signal sortant du circuit d'échantillonnage de "suite et maintien". L'onde D représente le courant à la sortie du circuit différentiateur et à l'entrée de 1ramplifixateur A^ du circuit comparateur. La 35 courbe en tirets représente le niveau de référence constant existant dans le circuit comparateur. La figure 2 représente ainsi les ondes de courant et de tension d'un circuit dans \ lequel- il- ne se produit pas de courts-circuits, puisque l'onde â: la sortie de l'amplificateur ne dépasse pas le niveau de référence 40 comme le montre clairement l'onde D*. COPY 69 06280 5 2010222 La figure 3 représente des ondes pouvant apparaître dans le cas d'un court-circuit pendant l'opération d'usinage électrolytique, la source d'alimentation étant alors déconnectée de l'appareil d'usinage. L'onde E représente la tension entre la pièce 25 et l'outil 21 5 pendant l'intervalle à . Les ondes F et G montrent l'accroissement soudain du courant en cas de court-circuit ou de surcharge soudaine partielle dans.le circuit. Les courbes en tirets représentent le courant normal en l'absence de court-circuit. L'onde G montre l'action du "circuit de maintien" du circuit 10 d'échantillonnage de "suite et maintien" dans lequel le courant n'est pas inversé en même temps que l'inversion de la tension considérée ci-dessus. En considérant l'onde A, qui représente graphiquement l'onde de tension à l'entrée de l'amplificateur du circuit comparateur, il sera noté qu'après son passage à travers le circuit différentiateur, la tension 15 du courant dépasse pendant la durée d'un court-circuit le niveau réglé de tension représenté par la courbe en tirets, et il en résulte un signal sortant pour exciter le relais ^ l'excitation du relais son- contact S2 est fermé pour provoquer la production par le circuit de commande 8 d'un signal pour déconnecter la source d'alimentation 10 de 20 l'appareil d'usinage électrolytique. Il ressort de ce qui précède que la présente invention apporte un circuit nouveau pour le contrôle permanent d'une opération d'usinage électrochimique et pour sa protection contre l'effet des courts-circuits éventuels pendant le fonctionnement. 25 Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. 06280 6 2010222 R_E_V_|_N_D_I_C_A_T_I_0_N_S 1 - Un appareil détecteur pour le contrôle et la protection d'une opération d'usinage électrochimique caractérisé par un dispositif détecteur de courant, un dispositif intégrateur échantiHonneur connecté aux bornes du dispositif détecteur de courant, un dispositif différentiateur connecté à la sortie du dispositif intégrateur échantiHonneur et un dispositif comparateur pour comparer le signal sortant du dispositif différentiateur à une référence prédéterminée afin qu'une impulsion sortante soit produite par le dispositif comparateur pour arrêter l'opération d'usinage électrochimique quand le signal sortant du différentiateur dépasse la référence prédéterminée. 2 - L'appareil détecteur pour le contrôle et la protection d'une opération d'usinage électrochimique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif intégrateur échantillonneur est un circuit de "suite et maintien" pour que le dispositif intégrateur échantillonneur continue à fonctionner pendant des intervalles prédéterminés d'inversion de la tension. 3 - L'appareil détecteur pour le contrôle et la protection d'une opération d'usinage électrochimique selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif échantillonneur et. le dispositif comparateur comportent chacun un amplificateur opérationnel. 4 - Un appareil détecteur pour le contrôle et la protection d'une opération d'usinage électrochimique caractérisé par une électrode à l'intérieur d'un outil d'usinage de forme tubulaire, une pièce à usiner, un dispositif d'alimentation à inversion de.la polarité du courant dont une extrémité est connectée à la pièce et l'autre à l'électiode à travers un dispositif détecteur de courant, un dispositif intégrateur échantillonneur dont l'entrée est connectée aux bornes du dispositif détecteur de courant, un dispositif différentiateur connecté à la sortie du dispositif intégrateur échantillonneur, un dispositif comparateur pour comparer le signal sortant du dispositif différentiateur à un point de niveau de référence prédéterminé, et un circuit de commande connecté à la sortie du comparateur pour couper le dispositif d'alimentation à inversion de polarité quand le circuit comparateur produit une impulsion sortante. 5 - Un appareil détecteur pour le contrôle et la protection d'une opération d'usinage électrochimique selon la revendication 4 caractérisé en ce que le dispositif intégrateur échantillonneur comporte un circuit à constante de temps connecté à une entrée de l'amplificateur opérationnel.