DE1246345B - Verfahren und Schaltungsanordnung zum elektrolytischen Abtragen von Metall - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C23b

Deutsche Kl.: 48 a -

Nummer: 1 246 345

Aktenzeichen: R 32025 VI b/48 a

Anmeldetag: 1. Februar 1962

Auslegetag: 3. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Konstanthalten des Abstands zwischen einer beweglichen Kathode und dem Werkstück beim elektrolytischen Abtragen von Metall. Bei dieser Art der Bearbeitung wird das Werkstück als Anode in einem vorbestimmten Abstand zu einer Kathode entsprechender Formgebung gehalten, wobei ein Elektrolyt unter Druck durch den so gebildeten Spalt hindurchgepreßt wird. Bei Verwendung eines geeigneten Elektrolyten setzt sich das Anodenmetall nicht an der Kathode ab, sondern wird aus dem Elektrolyten als unlösliches oder nur wenig lösliches Hydroxyd ausgefällt und die Abmessungen der Kathode ändern sich deshalb nicht, so daß der Abstand zwischen Anode und Kathode jeweils nachgestellt werden muß.

Die Nachstellung der Kathode erfolgt im allgemeinen in Abhängigkeit von dem zwischen Kathode und Anode fließenden Strom mit dem Ziel, durch entsprechendes -Nachstellen der Kathode die Stromstärke auf einem konstanten Wert zu halten. Diese Regelung auf eine Stromkonstanz ergibt jedoch nur dann eine Konstanthaltung der Spaltbreite, wenn die Leitfähigkeit des Elektrolyten konstant ist.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß infolge von Temperaturänderungen oder Änderungen der chemischen Zusammensetzung des Elektrolyten, dessen spezifischer Widerstand sich im Betrieb so weit ändern kann, daß bei einer Nachstellung in Abhängigkeit von der Stromstärke unzulässige Abweichungen von der vorbestimmten Spaltbreite auftreten.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, den Abstand zwischen beweglicher Kathode und Werkstück auch bei schwankender Leitfähigkeit bzw. bei sich änderndem spezifischem Widerstand des Elektrolyten konstant zu halten.

Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck das Verfahren in der Weise durchgeführt, daß ein der Stromstärke entsprechendes erstes Signal durch ein der Leitfähigkeit des Elektrolyten entsprechendes zweites Signal modifiziert wird und dieses modifizierte Signal über eine Kathodenstellvorrichtung das Konstanthalten des Abstandes bewirkt.

Unter dem Ausdruck »Signal« soll dabei irgendeine Variable verstanden werden, deren Wert sich als Funktion der durch sie dargestellten Größe ändert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das erste Signal eine der Stromstärke proportionale Spannung und das zweite Signal eine der Leitfähigkeit des Elektrolyten proportionale Spannung, und es werden die beiden Spannungen verglichen und durch die resultierende Vergleichsspannung (modifi-Verfahren und Schaltungsanordnung
zum elektrolytischen Abtragen von Metall

Anmelder:

Rolls-Royce Limited,

Derby, Derbyshire (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,

München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:

Bernard Hall Wilkinson,

Glasgow, Lanarkshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 7. Februar 1961 (4615)

ziertes Signal) wird die Erregung des Stellmotors der Kathodenstellvorrichtung beeinflußt. Die Messung der Leitfähigkeit kann dabei zweckmäßigerweise mit einer Wheatstoneschen Brücke über zwei im Elektrolytkreis liegende Elektroden erfolgen. Statt dessen kann aber die Leitfähigkeit auch über zwei Spulen mit von der Leitfähigkeit abhängigem Blindwiderstand als Resultierende der in der zweiten Spule induzierten Spannung bestimmt werden.

Nachstehend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltung zur Konstanthaltung des Abstandes zwischen Kathode und Werkstück bei einer Vorrichtung zum elektrolytischen Abtragen von Metall,

F i g. 2 und 3 zwei weitere Schaltungen zur Konstanthaltung des Spaltes.

In der in Fig. 1 dargestellten Schaltung ist die Vorrichtung schematisch eingezeichnet. Sie besteht aus einem Tank 10 mit einem Einbau 11, der das Werkstück 12 über Spannmittel 13, 14 haltert. Nach dem Ausführungsbeispiel wird eine Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk bearbeitet. Die verstellbare Kathode 15 ist an einer Elektrolytzuführungsvorrich-

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tang 16 befestigt, die von einer Stange 18 getragen wird, durch die der Elektrodenaufbau vertikal bewegt werden kann. Die Stange 18 gleitet in einer Führung 19 unrj wird vertikal durch ein Getriebe 20 und 21 bewegt", das einerseits durch einen Elektromotor 22 angetrieben wird. Das Zahnrad 20 erstreckt sich durch einen Schlitz'in der Führung 19 und greift in eine Zahnstange auf der Stange 18 ein.

Der Elektrolyt strömt in den Elektrolyttank 10 durch ein flexibles Rohr 23 ein, das über ein Rohr 27 durch eine Hochdruckpumpe 24 beliefert wird. Die Fallrinne ist so geformt, daß der Elektrolyt in den Spalt 32 zwischen der Elektrode 15 und dem Werkstück 12 strömt.

Der Elektrolyt fließt dann durch den Tank 10 und den Auslaß 25 in ein Filter 26, von dem er durch ein Rohr 27 und diePumpe 24 zum Rohr 23 zurückströmt. Der Elektrolyt ist vorzugsweise eine wäßrige Lösung von Natriumchlorid und wird von der Pumpe 24 mit einem Druck von etwa 7 bis 12 kg/cm² angeliefert.

Mit dem Rohr 27 ist eine Abzweigung 28 mit einer Kammer 29 so verbunden, daß der in das Rohr 27 strömende Elektrolyt auch durch die Abzweigung 28 fließt. Elektroden 30, 31 sind in der Kammer eingebaut und durch Leiter 34, 35 mit einem Zweig einer Wheatstoneschen Brücke verbunden, deren andere Zweige durch Widerstände 36,37,38 gebildet werden. Ein Oszillator 40 mit ,einer Frequenz von 1 kHz ist über zwei gegenüberliegende Ecken der Brücke angelegt, und ein Widerstand 41 liegt über den beiden anderen Ecken der Brücke mit Leitern 42, 43, die je einen Schalter 45, 46 haben. Die Schalter 45, 46 sind mechanisch gekoppelt, wie schematisch durch die gestrichelte Linie 47 angezeigt ist.

Eine variable Abzapfung 50 des Widerstands 411st über einen Gleichrichter 51 und einen Widerstand 52 mit einer Leitung 53 verbunden, und ein Ende des Widerstands 41 ist mit einer Leitung 54 verbunden. Ein Kondensator 56 liegt zwischen den Leitern 54 und der Verbindung zwischen dem Gleichrichter 51 und dem Widerstand 52, und ein Widerstand 57 liegt zwischen den Leitern 53 und 54. Eine Leitung 60, die mit einer nicht dargestellten regelbaren Spannungsquelle verbunden ist, ist über einen Widerstand 61 mit der Verbindung zwischen den Widerständen 52, 57 verbunden. Der Wert des Widerstands 57 ist bedeutend größer als die Werte der Widerstände 52 und 61.

Beim Betrieb wird die Pumpe 24 angelassen und 12 V Gleichstrom über Leiter 70, 71 von einer Quelle 72 angelegt, wobei das Werkstück 12 die Anode und die Elektrode 15 die Kathode bildet. Die Elektrode 15 wird dann unabhängig vom Regelsystem nach Fig. 1 abgesenkt, bis der durch die Leiter 70, 71 fließende Strom etwa 50 A beträgt, und wird dann weiter sehr langsam abgesenkt, bis sich der Strom auf 100 bis 200 A erhöht.

Die Kraftquelle 72 umfaßt einen Gleichstromverstärker, welcher nach der Ersteinstellung der Elektrode 15 ein erstes Spannungssignal, das den Stromfluß in die Leiter 70, 71 darstellt, einer Servoregeleinheit 73 über Leiter 75, 76 zuführt.

Der durch das Rohr 27 strömende Elektrolyt fließt auch durch die Abzweigung 28. Wenn die Schalter 45, 46 geschlossen sind, erzeugt der Oszillator 40 eine Wechselspannung über den Widerstand 41, dessen Größe von der Leitfähigkeit des Elektrolyten abhängt.

Ein Teil dieser Spannung wird durch die variable Abzapfung 50 abgenommen, durch den Gleichrichter 51 gleichgerichtet und durch den Kondensator 56 und Widerstand 52 geglättet. Die Größe der gleichgerichteten, geglätteten Spannung, welche über dem Widerstand 57 liegt, stellt daher die Leitfähigkeit des Elektrolyten dar. Die Empfindlichkeit der Anordnung kann durch Änderung der variablen Abzapfung 50 eingestellt werden, und eine Gleichspannung wird der gleichgerichteten Spannung über dem Widerstand 57 durch einen Leiter 60 und Widerstand 61 überlagert. Die Spannung über den Leitern 53, 54, d. h., das zweite Spannungssignal, wird in der Servoregeleinheit 73 mit der Spannung über den Leitern 75, 56 kombiniert, um ein modifiziertes erstes Spannungssignal zu erzeugen. Ein Servoverstärker kann in der Servoregeleinheit 73 liegen, um das erste und/oder zweite Spannungssignal zu verstärken. Die an der Leitung 60 liegende Gleichspannung ist so, daß, wenn der Abstand zwischen der Kathode 15 und dem Werkstück 12 den gewünschten Wert hat, und die Leitfähigkeit des Elektrolyten einen Normwert hat, die dem Motor 22 der Servoregeleinheit 73 zugeführte Spannung Null ist. Die variable Anzapfung 50 ist so eingestellt, daß eine Änderung in der Spannung zwischen den Leitern 75, 76 infolge einer Änderung der Leitfähigkeit des Elektrolyts genau durch eine Änderung in der Spannung zwischen den Leitern 53, 54, welche diese Konduktivitätsänderung wiedergeben, kompensiert wird.

Der Motor 22 wird daher die Lage der Kathode 15 automatisch so einstellen, daß der gewünschte Abstand zwischen der Kathode 15 und dem Werkstück 12 beibehalten wird, unabhängig von Änderungen in der Leitfähigkeit des Elektrolyten. Offensichtlich kann die Servoregeleinheit 73 alle betrieblichen Kenndaten haben, die mit der Stabilität des Systems vereinbar sind.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Arbeitselektrode schematisch bei 15 a und das Werkstück schematisch bei 12 a in einem Elektrolyttank 10 a gezeigt. Das Werkstück 12 a liegt am positiven Pol und die Arbeitselektrode 15a über einen Widerstand 77 am negativen Pol der Spannungsquelle. Die Spannung über dem Widerstand 77 stellt daher den zwischen der Elektrode 15 a und dem Werkstück 12 a fließenden Strom dar.

Die entgegengesetzten Enden des Widerstands 77 sind an das Steuergitter 78 einer eines Paares von mit der Kathode gekoppelten Trioden 79 und 80 angelegt, die einen abgeglichenen Servoverstärker bilden. Die Anoden der Trioden 79 und 80 sind über Widerstände 81 bzw. 82 an die Teilfeldwicklungen 83 und 84 eines Servomotors angelegt, welcher die Stellung der Arbeitselektrode 15 a gegenüber dem Werkstück 12 a regelt. Die Verbindung der Wicklungen 83 und 84 ist an den positiven Pol der Spannungsquelle angeschlossen.

Das Steuergitter der Triode 80 wird mit einem Signal gespeist, das die Leitfähigkeit des Elektrolyten darstellt. Dieses Signal wird von der variablen Abzapfung eines Potentiometers 85 geliefert. Das Signal entsteht durch Verwendung der in F i g. 2, links, gezeigten Schaltung. Der Eingang eines Gleichspannungstransformators 86 wird mit Netzspannung, z. B. 250 V Wechselstrom, gespeist und erzeugt über seine Sekundärwicklung 12 V. Eine Seite der Sekundärwicklung des Transformators 86 ist über eine Leitung

87 mit einer Ringelektrode 88 in einer Leitfähigkeitszelle 29 a verbunden, durch welche der Elektrolyt strömt (s. Pfeile 95). Am andern Ende der Leitfähigkeitszelle ist eine weitere Ringelektrode 89, welche über einen Leiter 90 mit einem Gleichrichter 91 und einem Widerstand 92 verbunden ist. Das andere Ende des Widerstands 92 liegt an der Sekundärwicklung des Transformators 86. Parallel zum Widerstand 92 liegt ein Kondensator 93, und die über diesem Kondensator entwickelte Spannung wird über das Potentiometer 85 als ein die Leitfähigkeit des Elektrolyten darstellendes Signal angelegt. Der Widerstand der Leitfähigkeitszelle gleicht ungefähr dem des Widerstands 92.

Die Funktion dieser Schaltung ist folgende:

Es sei angenommen, daß ein Gleichgewichtszustand besteht und daß 6 V über dem Widerstand 77 liegen, (d. h., die Gitterspannung der Röhre 79 ist 6 V negativ gegenüber ihrer Kathodenspannung); weiterhin sei angenommen, daß sich die Temperatur im Elektrolyten ändert, wodurch der Widerstand des Elektrolyten fällt; infolgedessen würde mehr Strom durch den Widerstand 77 fließen und die Spannung des Steuergitters der Röhre 79 würde gegenüber deren Kathodenspannung fallen.

Gleichzeitig mit dieser Änderung lassen die Elektroden 88, 89 infolge des Temperaturanstiegs mehr Strom durch, und dies erzeugt eine höhere Spannung über dem Widerstand 92. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß der Abfall in der Spannung im Steuergitter der Röhre 80 gegenüber deren Kathodenspannung dem Abfall in der Spannung des Steuergitters 78 gegenüber der Kathodenspannung der Röhre 79 gleicht, so daß die Röhren 79, 80 denselben Strom durchlassen und die Spannungen über den Teilfeldwicklungen 83, 84 des Servomotors abgeglichen bleiben, d. h., der Servomotor ist abgeglichen. Es ist zu bemerken, daß der Servomotor durch eine Änderung der Spannung des Steuergitters der Röhre 80 und nicht durch eine tatsächliche Bewegung des Servomotors abgeglichen wurde, d. h., nicht durch Bewegen der Kathode 15 a gegenüber dem Werkstück 12 a. Infolgedessen bleibt der Abstand zwischen der Kathode und dem Werkstück weitgehend konstant. Bei dieser Schaltung wird der Strom über den Spalt zwischen der Kathode und dem Werkstück nicht konstant gehalten, sondern kann sich ändern. Der Spalt, welcher die endgültige Form des Werkstücks regelt, wird jedoch genau geregelt und bleibt weitgehend konstant.

Es sei nun angenommen, daß eine Änderung im Strom zwischen dem Werkstück 12 α und der Kathode 15 a nicht auf eine Änderung der Leitfähigkeit des Elektrolyten zurückzuführen ist, was sich in einer Änderung der Spannung des Gitters 78 ausdrückt, das den Servoverstärker aus dem Gleichgewicht bringt. Der Servomotor wird dann die Kathode 15 a bewegen, um den Servoverstärker abzugleichen, worauf der Abstand zwischen dem Werkstück und der Kathode wieder seinen gewünschten Wert hat. Der gewünschte Wert des Abstandes kann durch Verstellen der variablen Abzapfung des Potentiometers 85 eingestellt werden. In dieser Ausführung kann das erste Signal, welches mit dem direkten Stromfluß zwischen dem Werkstück und der Kathode schwankt, als Magnetfeld betrachtet werden, das durch die Teilfeldwicklung 83 erzeugt wird; das zweite, mit der Leitfähigkeit des Elektrolyten schwankende Signal kann als von der Teilfeldwicklung 84 erzeugtes Magnetfeld betrachtet werden; das modifizierte erste Signal ist dann das resultierende Magnetfeld beider Teilfeldwicklungen 83, 84. Alternativerweise können das erste Signal, das zweite Signal und das modifizierte Signal als (vektorielle) Gleichspannung über der Wicklung 83, bzw. (vektorielle) Gleichspannung über der Wicklung 84, bzw. die (vektorielle) Summe der Spannungen über die Wicklungen 83, 84 betrachtet werden.

ίο Fig. 3 zeigt ein Werkstück 100 und eine Arbeitskathode 101, welche senkrecht zum Werkstück durch einen Servomotor 103 bewegt werden kann, der die Kathode durch ein regelbares Getriebe 104 antreibt. Ein nicht dargestellter Elektrolytkreislauf bewirkt das Durchströmen des zirkulierenden Elektrolyten zwischen dem Werkstück und der Kathode, wie in Fig. 1. Gleichstromanschlüsse 106, 107 sind an das Werkstück und die Kathode über ein Potentiometer 108 angeschlossen, und ein Amperemeter 110 und ein Voltmesser 111 liegen im Stromkreis und zeigen den zwischen dem Werkstück und der Kathode fließenden Strom und die darüber liegende Spannung an.

Ein erstes Gleichspannungssignal, welches mit dem

Stromfluß zwischen dem Werkstück und der Kathode schwankt und dessen Größe von der Einstellung des Regelarms des Potentiometers 108 abhängt, wird einem Zerrhacker 114 über Leiter 115,116 zugeführt. Der Zerhacker 114 zerhackt das erste Signal in ein pulsierendes Signal, welches einem Modifikator 118 zugeführt wird, welcher von einem die Leitfähigkeit messenden Gerät 120 ein zweites pulsierendes Signal empfängt, das die Leitfähigkeit . des Elektrolyten zwischen dem Werkstück und der Kathode darstellt.

Der Modifikator 118 erzeugt ein Ausgangssignal, welches das nach Maßgabe des zweiten Signals modifizierte erste Signal darstellt, um Änderungen im ersten Signal infolge von Schwankungen in der Leitfähigkeit des Elektrolyten von. einem vorbestimmten Normwert zu kompensieren, und dieses Ausgangssignal wird einem weiteren Modifikator 122 zugeführt. In diesem wird das Ausgangssignal nach Maßgabe eines diesem Modifikator 122 von einem Potentiometer 123 zugeführten, pulsierenden Normabstandssignals modifiziert, wobei der Regelarm des Potentiometers 123 nach Maßgabe des konstanten Abstandes eingestellt ist, der beim Betrieb zwischen dem Werkstück und der Kathode eingehalten werden soll.

Der Modifikator 122 erzeugt dann ein Regelsignal in der Leitung 126, welches die Anweichungen des Ausgangssignals (d. h. des modifizierten ersten Signals) vom Normabstandssignal darstellt. Die Quellen der pulsierenden Signale für die Teile 114 und 120 und für das Potentiometer 123 sind durch die eingeringten Bezugszeichen 4 dargestellt und haben eine Frequenz von beispielsweise 400 Hz. Die äußeren eingeringten Bezugszeichen 1 und 2 zeigen Kraftquellen, wobei die eingeringten Bezugzeichen 1 z. B. gegenüber den eingeringten Bezugzeichen 2 um 24 V Gleichstrom positiv gehalten werden.

F i g. 3 zeigt auch eine allgemeine schematische Schaltung, um beim Anlaufen eines elektrolytischen Metallabhebevorgangs eine schnelle Bewegung der Kathode aus der Ruhestellung gegen das Werkstück durchzuführen, und dann die Kathode dem Werkstück langsam zu nähern, bis der Abstand weitgehend seinen gewünschten konstanten Wert erreicht, und um die Kathode bei Beendigung des Verfahrens

schnell wieder in die Ruhestellung zurückzubringen. Diese Schaltung umfaßt drei Relais, deren Spulen nicht gezeigt sind. Diese Relais sind:

1. ein Schnellvorschub- und Rückziehrelais zur Steuerung der Kontakte SCR 1/1 und SCR 1/2,

2. ein langsames Annäherungsrelais zur Steuerung der Kontakte 5Ci? 2/1,

3. ein Servo-Selektor-Relais zur Steuerung der Kontakte SCR 3/1, SCR 3/2, SCR 3/3, SCR 3/4.

Die Normalstellungen der SCR-Kontakte, d. h. bei nicht erregten Relais, sind in Fig. 3 gezeigt. Die Mittel zur Steuerung der Regelspulen sind im folgenden besprochen.

Wenn die Schaltung im Zustand nach Fig. 3 ist, wird die Spannung über 130 anfänglich durch die Stellung des Regelarms eines Potentiometers 131 bestimmt, wobei Strom aus der Leitung 132 durch das Potentiometer 131, Gleichrichter 133, Widerstand 134, Kontakt SCR 2/1 und Kontakt SCR 1/2 in die Leitung 136 fließt.

Wenn das elektrolytische Abtragen von Metall eingeleitet werden soll, wird ein nicht dargestellter Druckschalter betätigt, welcher die Kontakte SCR Vl schließt und die Kontakte SCR 1/2 öffnet. Strom fließt nun aus der Leitung 132 über die Kontakte SCR 111 und SCR2/1, den Widerstand 134, Kondensator C und Widerstand 140 in die Leitung 136, so daß sich der Kondensator auflädt und die Spannung über 130 steigt. Diese Spannung wird an eine Einheit 142 angelegt, welche sie mit einem Gleichspannungssignal vergleicht, das vom Abgriff 143 eines Potentiometers 144 geliefert wird. Der Abgriff 143 ist mechanisch bei 145 mit einer Kathode 101 verbunden, so daß seine Stellung sich mit der Stellung der Kathode ändert. Der Abgriff des Potentiometers 131 ist so eingestellt, daß, bevor der Kondensator C beginnt sich aufzuladen, kein Ausgangssignal von der Einheit 142 abgegeben wird, wenn die Kathode in ihrer erwünschten Ruhestellung liegt. Wenn jedoch der Kondensator C beginnt sich aufzuladen, steigt die Spannung über 130 über die des Abgriffes 143 und die Einheit 142 erzeugt einen dies darstellenden Ausgang, welcher an einen Zerhacker 150 angelegt wird. Dieser empfängt ein pulsierendes Signal von einer daran angeschlossenen Quelle (eingeringte Bezugsnummer 4) und wandelt das Eingangssignal von der Einheit 142 in ein pulsierendes Ausgangssignal um, das über die Kontakte SCR3I2 und einen Verstärker 151 an einen Servomotor 103 abgegeben wird und diesen in Drehung versetzt. Die Energie von der durch die eingeringte Bezugsnummer 1 dargestellten Quelle, die an das Potentiometer 144 angeschlossen ist, geht ebenfalls über Kontakt SCR 3/4 an eine nicht dargestellte Spule im Getriebe 104, erregt diese Spule, und bewirkt die Wahl einer Übersetzung, so daß die Kathode verhältnismäßig schnell gegen das Werkstück zu bewegt wird. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung der Kathode hängt von der Größe der Differenz zwischen der Spannung über 130 und der Spannung des Abgriffes 143 ab, und die Kathode wird gegen das Werkstück bewegt, da die Spannung über 130 steigt und normalerweise während dieser Anfangsbewegung größer ist als die Spannung des Abgriffes 143. Bei der Vorwärtsbewegung der Kathode steigt die Spannung des Abgriffes 143. Sollte die Spannung des Abgriffes 143 aus irgendwelchen Gründen über die Spannung bei 130 ansteigen, wird der Lauf des Servomotors 103 vorübergehend umgekehrt und bewirkt den Rückgang der Kathode bis die Spannung über 130 wieder größer ist, als die des Arms 143, worauf die Kathode wieder nach vorn geht. Ein Drehzahlmessersigna] von einem nicht dargestellten Drehzahlmesser, der mit dem Servomotor 103 zusammenarbeitet, wird an den Verstärker 151 zur Modifizierung der Betriebskenndaten auf bekannte Art und Weise an das Servosystem angelegt.

Wenn die Kathode ihren schnellen Vorschub beendet hat, z. B. wenn der Abstand zwischen Werkstück und Kathode auf 0,76 mm gesunken ist, öffnet sich der Kontakt SCR 2/1, so daß der Kondensator C sich jetzt langsam auflädt, und zwar über die Widerstände 137 und 134. Infolgedessen nähert sich die Kathode nun dem Werkstück langsamer.

Wenn der Abstand zwischen dem Werkstück und der Kathode ungefähr den gewünschten, beizubehaltenden, konstanten Wert erreicht, schließen sich die Kontakte SCR3/1 und SCR3/3 und die Kontakte SCR3/2 und SCR3/4 öffnen sich. Das Regelsignal von der Einheit 122 geht nun über die Leitung 126, Kontakt SCR 3/1 und Verstärker 151 zum Servomotor 103, um diesen zu steuern, und das Schließen der Kontakte SCR3/3 und öffnen der Kontakte SCR3/4 bewirkt die Wahl eines niedrigeren Übersetzungsverhältnisses im Getriebe 104, so daß der Servomotor 103 sich öfter drehen muß, um die Kathode um denselben Betrag zu bewegen.

Beim elektrolytischen Abtragen des Metalls wird der Abstand zwischen dem Werkstück und der Kathode durch das Servosystem auf dem gewünschten Wert konstant gehalten.

Wenn das Werkstück die gewünschte Form erhalten hat, werden alle SCR-Kontakte in ihre Stellung nach F i g. 3 zurückgebracht. Die Spannung über 130 beginnt zu fallen, da sich der Kondensator C über die Widerstände 134 und Kontakte SCR2I1 und 5CR1/2 entlädt, und die Spannung über 130 ist nun niedriger als die des Abgriffes 143. Der Servomotor wird im entgegengesetzten Sinn betrieben und zieht die Kathode 101 schnell zurück, da das Schließen der Kontakte SCR 3/4 die Wahl eines höheren Übersetzungsverhältnisses im Getriebe 104 bewirkt. Die Kathode kehrt daher in ihre Ruhestellung zurück, wenn der Kondensator C sich entladen hat und die Spannung über 130 stabilisiert sich und gleicht der Spannung des Abgriffes 143.

Die SCR-Kontakte können durch verschiedene Mittel so gesteuert werden, daß das System auf die beschriebene Art und Weise arbeitet. Abgesehen von der Steuerung der Kontakte durch einen Zeitregler, was nicht sehr zufriedenstellend ist, können die Kontakte durch Mikroschalter gesteuert werden, von denen zwei schematisch bei 160 angedeutet sind, und die folgemäßig' durch die Kathode bei deren Vorwärtsbewegung betätigt werden.

Erwünschtenfalls kann das Öffnen der Kontakte SCR 2/1 beim Beginn der langsamen Vorwärtsbewegung der Kathode und der Betrieb der verschiedenen SCR 3-Kontakte beim Beginn des elektrolytischen Abhebens von Metall durch Relais gesteuert werden, die auf den zwischen dem Werkstück und der Kathode fließenden Strom ansprechen.

Wenn eine gemeinsame Stromquelle, die durch eingeringte Bezugszeichen 4 bezeichneten Quellen speist, arbeitet vorzugsweise ein nicht gezeigtes Unter-

Spannungsrelais UIV(S) mit dieser gemeinsamen Kraftquelle zusammen und spricht auf deren Spannung an. Vorzugsweise liegt ein solches Relais UIV(H) auch zwischen dem Werkstück und der Kathode. Die Kontakte dieses Relais liegen dann so im Stromkreis, daß, wenn während eines elektrolytischen Metallabtragens das Relais UIV(H) einen unerwünschten Spannungsabfall entdeckt, die Kathode in ihre Ruhestellung zurückgeht und dann automatisch nach vorn bewegt wird, wenn die volle Spannung wiederhergestellt wird und wenn das Relais UIV(S) einen unerwünschten Spannungsabfall entdeckt, die Kathode in ihre Ruhestellung zurückgeht und in dieser verbleibt, auch wenn die abgetastete Spannung wieder steigt. In diesem Fall muß der nicht dargestellte Druckschalter betätigt werden, um die Kathode wieder nach vorn zu bewegen.
Erwünschtenfalls kann jeder Zerhacker 114 und

150 eine nachfolgende Verstärkerstufe enthalten. Eine alternative Ausführung mit nur einem Zer- ao hacker umfaßt die Erzeugung des ersten Signals (das mit dem Strom zwischen Werkstück und Kathode schwankt), des zweiten Signals (das mit der Leitfähigkeit des Elektrolyten schwankt) und des Abstandsbezugssignals in der Form von Gleichspannungen und die Kombination dieser Signale in ein Gleichspannungsregelsignal in der Leitung 126. Dieser einzige Zerhacker liegt dann vor dem Verstärker

151 und empfängt beim Betrieb ein Gleichspannungssignal, entweder über Kontakt SCR3I2 oder Kontakt SCR 3/1. Wenn bei dieser Anordnung das zweite Signal ursprünglich als Wechselsignal erzeugt wird, muß es durch einen Gleichrichter od. dgl. in ein Gleichspannungssignal umgewandelt werden.

Das zweite Signal kann ursprünglich als Wechselsignal erzeugt werden (um sich der Schaltung nach F i g. 3 anzupassen) und zwar durch zwei in axialen Abständen vorgesehene elektromagnetische Spulen im Elektrolyten, z.B. in der Leitung28 nach Fig. 1. Eine dieser Spulen dient als Primärspule und wird mit 9 V Wechselstrom bei 400 Hz erregt. Das zweite Signal entsteht als resultierende in der zweiten Spule induzierte Spannung, wobei die magnetische Kopplung zwischen den Spulen mit der Leitfähigkeit des Elektrolyten steigt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Konstanthalten des Abstandes zwischen einer beweglichen Kathode und dem Werkstück beim elektrolytischen Abtragen von Metall, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Stromstärke entsprechendes erstes Signal durch ein der Leitfähigkeit des Elektrolyten entsprechendes zweites Signal modifiziert wird und dieses modifizierte Signal über eine Kathodenstellvorrichtung das Konstanthalten des Abstandes bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Stromstärke proportionale Spannung (1. Signal) mit einer der Leitfähigkeit des Elektrolyten proportionalen Spannung (2. Signal) verglichen und durch die resultierende Vergleichsspannung (modifiziertes Signal) die Erregung des Stellmotors der Kathodenstellvorrichtung beeinflußt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Leitfähigkeit mit einer Wheatstoneschen Brücke über zwei im Elektrolytkreislauf liegende Elektroden erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit über zwei Spulen mit von der Leitfähigkeit abhängigem Blindwiderstand als Resultierende der in der zweiten Spule induzierten Spannung bestimmt wird.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodeneinstelleinrichtung einen an sich bekannten Servomotor (104) aufweist, dessen elektrische Antriebsschaltung Kontakte (SCR 2/1) aufweist, die automatisch betätigt werden, wenn Werkstück und Kathode sich nähern, um die Ladezeit des Kondensators (C) zu ändern, von dem der Motor (104) Strom erhält, so daß die Motordrehzahl abfällt, wenn die Spaltbreite relativ klein ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Kontakte (SCR 171, 5Ci? 1/2) vorgesehen sind, um automatisch die Entladung des Kondensators zusteuern und zu bewirken, daß der Servomotor (104) seine Drehrichtung umkehrt, wenn die Bearbeitung des Werkstücks vollendet ist, so daß der Spalt zwischen Werkstück und Kathode schnell vergrößert wird.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kontakte (SCR 3/1 bis 4) in der elektrischen Schaltung des Servomotors (104) angeordnet sind, um das Übersetzungsverhältnis des Antriebs zu ändern," der die Kathodeneinstelleinrichtung antreibt, so daß dessen Drehzahl automatisch vermindert wird, wenn der Spalt unter der Steuerung des ersten Signals steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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