DE2312644C3

DE2312644C3 - Verfahren zur Steuerung der anodischen Oxydation von Aluminium

Info

Publication number: DE2312644C3
Application number: DE19732312644
Authority: DE
Inventors: Elmar 3200 Hildesheim Lecher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-14
Filing date: 1973-03-14
Publication date: 1980-12-18
Also published as: DE2312644B2; DE2312644A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der anodischen Oxydation von Aluminium mit einer im Bad befindlichen und im Nebenschluß unter Zwischenschaltung eines Amperemeters an die Anode angeschlossenen Meßsonde.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird die durch das Amperemeter angezeigte Stromaufnahme visuell abgelesen, worauf von Hand die dem Gleichrichter des Bades zugeführte Wechselspannung vergrößert oder verringert wird, indem vorzugsweise auf der Primärseite des dem Badgleichrichter vorgeschalteten Transformators die Wechselspannung entweder über entsprechende Wicklungsanzapfungen stufenweise oder durch Schleifkontakte kontinuierlich verändert wird. Bei der bei dieser Vorrichtung verwendeten Meßsonde handelt es sich um ein Aluminiumblech definierter Abmessungen, wobei üblicherweise ein Blech mit einer Größe von 1 dm' verwendet wird. Dieses Blech ist im Nebenschluß über ein Amperemeter und gegebenenfalls eine mit dem Blech in Reihe liegende Sicherung an den Pluspol des stromliefernden Gleichrichters des galvanischen Bades angeschlossen. Die zu behandelnden Werkstücke, die sich ebenfalls im Bad befinden, sind zu dieser Meßsonde elektrisch

ίο parallel geschaltet und nehmen entsprechend ihrer Oberfläche einen größeren Strom auf als die Meßsonde.

Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist es,

daß infolge der visuellen Ablesung und der manuellen Steuerung der den Gleichrichter beaufschlagenden

is Wechselspannung ein hinreichendes Konstanthalten jjes Badstromes in Abhängigkeit von der jeweils erreichten Schichtstärke nicht möglich ist, da es in vielen Fällen zu fehlerhaften Ablesungen und demzufolge zu Fehlschaltungen kommt. Außerdem besteht immer die Gefahr, daß die notwendige Steuerung ganz übersehen oder vergessen wird, so daß Ausschuß die Folge sein kann.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit ihr subjektive Fehlerquellen weitgehend ausgeschaltet sind und daß auf einfache Weise eine selbsttätige Steuerung erreicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ampermeter mit wenigstens zwei einen

jo Strombereich begrenzenden und direkt oder mittelbar durch das Amperemeter beaufschlagten Schaltstellungen versehen ist, von denen die eine den Transformator des Badgleichrichters auf eine höhere und die andere auf eine niedrigere sekundärseitige Wechselspannung

υ schaltet.

Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß der dem Bad zugeführte Strom durch das Amperemeter selbst konstant gehalten wird, indem die Wechselspannung des Transformators des Badgleichrichters in Abhängig-

■1" keit von dem jeweils mittels der Nfißsonde über den Nebenstromkreis angezeigten Strom gesteuert wird. Die Meßsonde liefert also mit ihrer vorgegebenen Oberfläche nicht nur eine visuelle Anzeige am Amperemeter in Abhängigkeit von der auf ihr selbst

·"> gebildeten Schichtstärke, sondern sie und damit die sich auf ihr bildende Schicht wird zur Steuerung des Badstromes direkt herangezogen. Auf diese Weise wird einmal durch die Automatisierung der Steuerung und zum anderen durch das Heranziehen einer sich auf einer

">o Musterplatte mit definierter Oberfläche bildenden Schicht für diese Steuerung eine Vorrichtung zur anodischen Oxydation von Aluminium geschaffen, die ein wesentlich genaueres und zuverlässigeres Arbeiten gestattet als die bekannte Anordnung. Fehlablesungen

">·') und Fehlsteuerungen und der damit verbundene Ausschuß werden völlig vermieden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schaltstellungen durch wenigstens zwei direkt oder mittelbar durch den Zeiger oder einen beweglichen Kontakt des

•λ Ampermeters betätigbare Schaltkontakte gebildet sind.

Wenn also jetzt im vorgegebenen Strombereich

durch die Erhöhung des Widerstandes mit wachsender Schichtstärke auf der Meßsonde der Strom abfällt, wird der eine der beiden Schaltkontakte geschlossen, worauf

^h'< die sekundärseitige Wechselspannung am Transformator erhöht wird, so daß der Badstrom ebenfalls ansteigt. Nach entsprechender Erhöhung des Badstromes wird der Kontakt wieder geöffnet, und er bleibt so lange

geöffnet, bis ein Stromabfall sein erneutes Schließen bewirkt Umgekehrt wird der zweite Kontakt bei zu hohen Stromstärken benötigt, um in seiner Schließlage die sekundärseitige Wechselspannung am Transformator des Badgieichrichters herabzusetzen.

Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft dann, wenn auf der Primär- oder Sekundärwicklung des Transformators mittels eines reversiblen Verstellmotors betätigbare Schleifkontakte angeordnet und die Schaltkontakte als ViJtordrehrichtungsumkehrkontakte ausgebildet sind. Hierbei kann nämlich der eine Schaltkontakt des Amperemeters den Verstellmotor in der anderen Drehrichtung beaufschlagen, so daß eine kontinuierliche und damit entsprechend feinfühlige Regelung möglich wird.

Zweckmäßigerweise ist im Stromkreis des Verstellmotors ein Polwenderelais mit über die Kontakte schaltbaren Polen angeordnet

Bei der bekannten Vorrichtung findet außerdem eine Zeitschaltuhr für das primärseitige An- und Ausschalten des Transformators des Badgieichrichters von einer Spannungsqueiie Verwendung, wobei diese Zeitschaltuhr die Behandlungszeit vorgibt Um nun das Bad am Ende einer Behandlungszeit selbsttätig auf die Behandlung einer neuen und gegebenenfalls abweichenden Charge vorzubereiten, ist es vorteilhaft wenn — wie erfindungsgemäß vorgesehen — parallel zu dem den Transformator des Badgleichrichters auf eine niedrigere sekundärseitige Wechselspannung schaltenden Kontakt des Amperemeters ein weiterer durch die Zeitschaltuhr betätigbarer Kontakt angeordnet ist der gegen Ende der Behandlung durch die Zeitschaltuhr in Schließlage bringbar ist

Auf diese Weise wird erreicht daß, falls die nächste zu behandelnde Charge aufgrund abweichender Oberflächen der Werkstücke niedrigere Stromstärken benötigt als die vorangegangene, zunächst mit den geringstmöglichen Stromstärken die Behandlung begonnen wird und aufgrund der selbsttätigen Steuerung dann die Stromstärke auf den erforderlichen Wert eingestellt wird. Auf diese Weise werden insbesondere beim Anfahren Kurzschlüsse mit größeren Stromstärken vermieden, die sonst auftreten würden, weil bei neu zu bihandelnden Werkstücken eine Eloxalschicht mit einem entsprechenden Widerstand zunächst noch nicht vorhanden ist Am Schluß der Behandlung und damit am Beginn einer nächsten ist also der Transformator des Badgieichrichters immer auf die niedrigste Wechselspannung und damit der dem Bad zuzuführende Strom auf seinen niedrigsten Wert eingestellt. Die nächste Behandlung beginnt also mit den jeweils niedrigsten Stromwerten.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn in der zum Pluspol oder zum Minuspol des Badgleichrichters führenden Leitung ein weiteres Ampermeter angeordnet ist, dessen Skala nach Flächengrößen der im Bad zu behandelnden Werkstücke geeicht ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert

In der Figur ist in schematischer Darstellung ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt

In einem Bad 1 sind zwei an einen Minuspol 2 eines Badgleichrichters 3 angeschlossene Kathoden 4 angeordnet An den Pluspol 5 des Gleichrichters 3 sind über ein Amperemeter 6 das oder die im Bad 1 befindlichen Werkstücke 7 sowie über einen Nebenstromkreis 8 eine im Bad befindliche Meßsonde 9 mit definierter Oberfläche angeschlossen. Im Nebenstrom-

ίο

kreis 8 liegen in Reihe ein Amperemeter 10 sowie eine Sicherung 11.

Das Amperemeter 10 ist mit zwei einen Strombereich begrenzenden Schaltkontakten 12 und 13 versehen, die direkt oder mittelbar durch den Zeiger 14 des Amperemeters betätigbar sein können. Der entsprechende bewegliche Gegenkontakt für die Kontakte 12 und 13 ist demgemäß ebenfalls mit 14 bezeichnet

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Kontakt 12 um einen Kontakt minimaler Stromstärke, der im folgenden Minimumkontakl genannt wird, während es sich bei dem Kontakt 13 um einen Kontakt maximaler Stromstärke (im folgenden Maximumkontakt) handelt Der Minimumkontakt 12 entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel einem Strom von 2,0 Ampere, während der Maximumkontakt 13 einen Strom von 2,2 Ampere entspricht

Bei dem dargestellten Ausführungsbeicpiel wird die am nicht dargestellten Transformator des Badgleichrichters 3 primärseitig anliegende Wechselspannung durch einen gleichfalls nicht darge. eilten reversiblen Verstelimotor geändert, der Schleifkontakte auf der Primärwicklung des Transformators bewegt Dieser Verstellmotor ist über ein Polwenderelais umschaltbar, dessen Spulen 15 und 16 durch die Schaltkontakte 12 und 13 ein- bzw. abgeschaltet werden, so daß beim Schließen des einen Schaltkontaktes der Verstellmotor in der einen Richtung und beim Schließen des anderen Schaltkontaktes in der anderen Drehrichtung läuft. Wie dargestellt werden die Spulen des Polwenderelais ebenso wie der Verstellmotor selbst mit Wechselspannung betrieben.

In der Wechselspannungszuleitung 17 zum nicht dargestellten Transformator des Badgieichrichters 3 ist eine Zeitschaltuhr 18 für das primärseitige Ein- und Abschalten des Transformators des Badgleichrichters 3 von seiner zugehörigen Spannungsquelle angeordnet. Diese Zeitschaltuhr 18 ist mit einem zusätzlichen Kontakt 19 ausgerüstet, der parallel zum Maximu;nkontakt 13 des Amperemeters 10 angeordnet ist und von der Zeitschaltuhr 18 gegen Ende einer Behandlung einer Chwge über die in der Zeitschaltuhr 18 enthaltene mechanische Verbindung 20 in Schließrichtung betätigt wird.

Schließlich ist noch ein in der Zuleitung zum Kontakt

14 liegender Kontakt 21 zum Zwecke des Ein- und Ausschalten der Stromversorgung für die Spulen des Polwenderelais vorgesehen.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist danach etwa folgende:

In Ruhelage ist der durch die Zeitschaltuhr 18 betätigbare Kontakt 19 geöffnet, während der Minimumkontakt 12 des Amperemeters 10 geschlossen ist, da bei sfromloser Anlage kein vStrom fließt und mithin der Zeiger des Amperemeters den niedrigsten Wert anzeigt.

Die Einschaltung der Anlage erfolgt in bekannter Weise durch ein Dreiphasenschütz, das selbsthaltend ausgebildet ist und dem der zusätzliche Stromversorgungskontakt 21 zugeordnet ist, so daß dieser beim Einschaltvorgang ebenfalls geschlossen wird Der Kontakt 21 liefert die Wechselspannung für die Spulen

15 und 16 des l'olwenderelais für den reversiblen Verstellmotor.

Der Verstellmotor selbst ist jeweils in bekannter Weise mit Endschaltern versehen, die ihn in seinen oberen und unteren Endlagen am Primärspulenendedes Transformators stromlos machen. Da in der Ruhelage

der Endschalter des Verstellmotors für den Bereich des Maximumkontaktes 13 noch geöffnet ist, bleibt der Verstellmotor zunächst unbewegt.

Durch den beim Einschalten infolge der noch unbeschichleten Werkstücke 7 bzw. der unbeschichteten Meßsonde 9 sich ergebenden Anfangskurzschluß steigt nun der Strom auf einen Maximalwert von etwa 10 Ampere, so daß der Maximumkontakt 13, der bei dem hier vorgesehenen Ausführungsbeispiel bei etwa 2,2 Ampere liegt, geschlossen wird.

Die sich nun aufbauende Schichtstärke auf der Meßsonde 9 bewirkt eine Erhöhung des Widerstandes und damit ein Absinken des Stromes, so daß sich bei einem Absinken des Stromes auf einen Bereich unterhalb von 2,2 Ampere der Maximumkontakt 13 öffnet und der Zeiger 14 bzw. der entsprechende bewegliche Kontakt in Richtung auf den Minimumkontakt wandert, bis er diesen erreicht und den Kontakt 12 SCniicut.

Da in Ruhelage der Endschalter des Verstellmotors für den Minimumbereich, also derjenige Endschalter, der eine Drehrichtung des Verstellmotors zu höheren Stromstärken hin bewirkt, geschlossen ist. läuft nach Schließen des Minimumkontaktes 12 nunmehr der Vcrstellmotor an. wodurch die Schleifkontakte auf der Wicklung des Transformators des Badgleichrichters 3 in Richtung auf höhere Wechselspannungen, also auch auf höhere Stromstärken, verstellt werden. Der dem Bad I zugeführte Strom steigt nunmehr an, und zwar so lange, bis der Minimumkontakt 12 wieder geöffnet v/ird.

Bei öffnung des Minimumkontaktes 12 wird der Verstellmotor stillgesetzt, und zwar so lange, bis ein erneuter Stromabfall infolge wachsender Schichtstärke den Minimumkontakt 12 wieder schließt. Auf diese Weise wird der dem Bad zugeführte Strom unabhängig von der Schichtstärke auf einem sehr genauen Wert konstant gehalten.

Die Zeitschaltuhr 18 schaltet je nach gewünschter Schichtstärke oder in Abhängigkeit von Form. Größe und Oberfläche der zu behandelnden Werkstücke für eine Dauer von etwa 5 bis 45 Minuten den Gleichrichtei 3 ein. Kurz vor der Beendigung einer Behandlung, unt zwar etwa 20 Sekunden vor dem endgültigen Abschal ten des Gleichrichters 3 wird mittels der Zeitschaltuhi 18 der in ihr enthaltene Kontakt 19 geschlossen, dei parallel zum Maximumkontakt 13 des Amperemeters K liegt. Dadurch wird die Spule 16 des Polwenderelai: beaufschlagt, was zur Folge hat, daß der Verstellmotoi in Richtung auf eine Verringerung der Wechselspan nung am Transformator bzw. auf eine Verringerung dei dem Bad zugeführten Stromstärke zu laufen beginnt, se daß er bei der endgültigen Beendigung der Behandlung die Schleifkontakte in eine Stellung verbracht hat, dis der jeweils niedrigsten Stromstärke entspricht. Bein" Abschalten des Gleichrichters 3 wird der Kontakt 1? dann wieder geöffnet.

Bei der darauf folgenden Behandlung der nächster Charge wird also zunächst mit den niedrigstmöglicher

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vorgesehene Steuerung die Anlage dann von unten nacr oben auf das notwendige Stromstärkenniveau einstellt. Das weitere Amperemeter 6, das beim dargestellter Ausführungsbeispiel in der zum Pluspol 5 des Gleichrichters 3 führenden Leitung angeordnet ist. kanr ebenfalls auch in der zum Minuspol 2 führenden Leitung vorgesehen sein. Das Amperemeter 6 mißt die Gesamt Stromaufnahme, die durch die Werkstücke 7 und die Meßso:.ile 9 verursacht wird und von der Form, Größe und Oberfläche der Werkstücke 7 abhängt. Aus diesen-Grunde besteht die Möglichkeit, das Amperemeter f nach Flächengrößen zu eiche.i. Bei einer solcher Eichung läßt sich also an diesem Amperemeter 6 sofori nach Einbringen der Werkstücke 7 in das galvanische Bad 1 oder am Schluß der Behandlung die Gesamtflä chengröße der eingebrachten Werkstücke 7 ablesen was insbesondere Abrechnungsvorteile mit sich bringt Da der dem Bad zugeführte Strom mit der erfindungs gemäßen Anordnung selbsttätig konstant gehalten wird ist diese Ablesung sehr zuverlässig.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung der anodischen Oxydation von Aluminium mit einer im Bad befindlichen und im Nebenschluß unter Zwischenschaltung eines Amperemeters an die Anode angeschlossenen Meßsonde, dadurch gekennzeichnet, daß das Amperemeter (10) mit wenigstens zwei einen Strombereich begrenzenden und direkt oder mittelbar durch das Amperemeter (10) beaufschlagten Schaltstellungen versehen ist, von denen die eine den Transformator des Badgleichrichters (3) auf eine höhere und die andere auf eine niedrigere sekundärseitige Wechselspannung schaltet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstellungen durch wenigstens zwei direkt oder mittelbar durch den Zeiger (14) oder einen beweglichen Kontakt des Amperemeters (10) betätigbare Schaltkontakte (12, 13) gebildet sind.

3. Vorrichtung nach Ansprach ! bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Primär- oder Sekundärwicklung des Transformators mittels eines reversiblen Verstellmotores betätigbare Schleifkontakte angeordnet und die Schaltkontakte (12, 13) als MotordrehrichtungsumkehrkoiUakte ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des Verstellmotors ein Polwenderelais mit über die Kontakte (12, 13) schaltbaren Spulen (15,16) angeordnet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 mit einer Zeitschaltuhr für das primärseitige An- und Ausschalten des Transformators des Badgleichrichters, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem den Transformator des Badgleichrichters (3) auf eine niedrigere sekundärseitige Wechselspannung schaltenden Kontakt (13) des Amperemeters (10) ein weiterer durch die Zeitschaltuhr (18) betätigbarer Kontakt (19) angeordnet ist, der gegen Ende der Behandlung durch die Zeitschaltuhr (18) in Schließlage bringbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Pluspol (5) oder zum Minuspol (2) des Badgleichrichters (3) führenden Leitung ein weiteres Amperemeter (6) angeordnet ist, dessen Skala nach Flächengrößen der im Bad (1) zu behandelnden Werkstücke (7) geeicht ist.