DE3331966A1 - Messvorrichtung zum erfassen und ueberwachen des fuellstandes von zentrifugen - Google Patents

Description

25.3.1983 St/Hm -2-

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Meßvorrichtung zum Erfassen und Überwachen des Füllstandes von Zentrifugen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Meßvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei Anlagen zum elektrochemischen Bearbeiten von Werkstücken entsteht während des Bearbeitungsvorgangs Metallhydroxid, das als Schlamm ausfällt. Diese beim Abtragsprozess anfallenden Hydroxide verschmutzen den Elektrolyt und verschlechtern den Wirkungsgrad der Anlage. Deshalb muß der Elektrolyt kontinuierlich gereinigt werden. Die dafür am häufigsten eingesetzten Einrichtungen sind spezielle Zentrifugen, in denen die Hydroxide durch die Fliehkraft vom Elektrolyt getrennt werden. An der Mantelfläche der Zentrifugentrommel bildet sich eine Schlammschicht, die bei Erreichen einer bestimmten Dicke voll- oder halbautomatisch abgeschält werden muß. Dabei gilt es, den Zeitpunkt zu erfassen, wann eine solche Entleerung erfolgen muß und die Entleerung auszulösen.

ν "J βα V

.Nach dem Faradayschen Gesetz ist das bei der elektrochemischen Werkstückbearbeitung abgetragene Werkstoffvolumen proportional dem Produkt aus elektrischem Strom (i) und der Zeit (t), in der dieser fließt.

V = K · I · t

Bei Kenntnis der Werkstoffkonstanten K läßt sich durch Messung und Multiplikation von Bearbeitungsstrom und Bearbeitungszeit die in der Zentrifuge abgeschiedene Stoffmenge ermitteln.

Zu diesem Zweck wurden bisher elektromechanische Impulsgeber mit angeschlossenem Vorwahlzähler eingesetzt. Ein Elektromotor, auf dessen Welle eine Impulsgeberscheibe angebracht ist, wird von dem durch den Spannungsabfall an einem Widerstand des Bearbeitungsstromkreises hervorgerufenen Strom angetrieben, der dem jeweiligen Bearbeitungsstrom proportional ist. Bei jeder Umdrehung der Impulsgeberscheibe betätigt diese einen elektrischen Kontakt, wodurch ein Impuls in den Vorwahlzähler gelangt. Erreicht der Zähler den voreingestellten Wert., so wird durch ein vom Zähler abgegebenes Signal die Entleerung der Zentrifuge ausgelöst. Anschließend wird der Zähler zurückgesetzt.

Solche elektromechanischen Impulsgeber gestatten aufgrund ihrer ungenauen Arbeitsweise keine exakte Erfassung der für den Füllstand der Zentrifuge maßgeblichen Kriterien. Meßspannung und Frequenz stehen in einem durch die Drehzahl des Elektromotors vorgegebenen festen Verhältnis zueinander, wobei die in der Zähl- . einrichtung erscheinenden Zahlenwerte der Bedienungs-

person keine direkte Aussage über die Größe des Bearbeitungsstromes pro Zeiteinheit (A/h) liefern. Außerdem ist ein mit einem Elektromotor ausgestatteter Impulsgeber verhältnismäßig teuer und nimmt innerhalb der Schaltung einen beträchtlichen Raum für sich in Anspruch.

Durch die DE-OS 29 19 S9h ist eine Meßvorrichtung für elektrische Energie (Watt-Stundenzähler) bekannt geworden, die mit zwei Konvertern zur Umwandlung von Strom und Spannung in Signalfolgen unterschiedlicher Frequenz ausgerüstet ist. Diese Frequenzen werden sodann dadurch multipliziert, daß während der zeitlich festgelegten Signaldauer der niedrigeren Frequenz die Signale der höheren Frequenz in einer Zählvorrichtung ausgezählt werden. Eine solche Meßvorrichtung dient zum Festhalten der Stromkosten von elektrischen Verbrauchern, bei denen sowohl der Strom als auch die Spannung Schwankungen unterworfen sind. Sie ist daher zum Erfassen des Füllstandes der Zentrifunge einer elektrochemischen Entgratanlage nicht ohne weiteres geeignet, weil dort mit einer konstanten Bearbeitungsspannung gearbeitet wird und lediglich die Stromstärke in Abhängigkeit vom Widerstand variiert. Als ohmscher Widerstand ist dabei der vom Elektrolyt durchflossene Wirkspalt zwischen Werkstück und Werkzeugelektrode anzusehen. Er verändert seine Größe mit der Spaltweite und der Elektrolytkonzentration (Leitfähigkeit) und beeinflußt so den Strom₇der über den Wirkspalt fließt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den

Vorteil, daS ein sehr exaktes Erfassen des Füllstandes der Zentrifuge durch digitale Meßmethoden mit geringem Raumbedarf und Kosten möglich ist. Die Kosteneinsparung gegenüber den bekannten elektromechanischen Impulsgebern liegt bei etwa 50 %. Dadurch, daß der Spannungs-Frequenzumsetzer eine Beschaltung hat, die es gestattet, die Proportionalitätskonstante zwischen Meßspannung und Signalfrequenz zu verändern, kann die Zähleranzeige beispielsweise direkt in A/h geeicht werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Meßvorrichtung möglich.

Zeichnung

Sin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels, Figur 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Im Arbeitsstromkreis einer nicht dargestellten Anlage zum elektrochemischen Entgraten ist ein Strommeßwiderstand 1 angeordnet. Die an. diesem Widerstand abgegriffene, stromproportionale Spannung U wird dem Differenzeingang eines Meßwertverstärkers 2 zugeführt. An den Ausgang des Verstärkers 2 ist ein elektronischer Spannungs-Frequenzwandler 3 angeschlossen, welcher die angelegte Spannung in eine Signalfolge f1 mit spannungsproportionaler Frequenz umsetzt.

Die Proportionalitätskonstante zwischen Eingangsspannung und Ausgangsfrequenz läßt sich mit Hilfe einer äußeren Beschaltung, die ein Potentiometer enthalten kann und in Figur 1 durch den Eingang E angedeutet ist, in bestimmten Grenzen verändern. Dies bedeutet, daß für jede Eingangsspannung ein Ausgangsfrequenzbereich zur Verfügung steht, aus dem ein gewünschter Frequenzwert auswählbar und einstellbar ist. Dieser Frequenzbereich kann beispielsweise bei einer Verstärker-Ausgangsspannung von 10 Volt zwischen

f. . = 12U Hz und f. = 10 700 Hz liegen. In Figur Amiη Amax

2 sind die Signale einer ersten, spannungsproportionalen Frequenz mit f1 und die Signale einer zweiten, span-nungsabhängigen Frequenz mit f 1 ' bezeichnet. Die Impulsfolge der Frequenz f1' pro Zeiteinheit ist dabei halb so groß wie die Impulsfolge von f1. Die Ausgangssignalfolge f1 bzw. f1' wird einer Frequenzuntersetzerstufe h zugeführt, deren Ausgang mit einer Zähleinrichtung 5 verbunden ist. Dieser Zähler ist ein rücksetzbarer Vorwärts-Vorwahlzähler, der bei Erreichen einer bestimmten Dicke der in der Zentrifuge der elektrochemischen Entgratanlage abgelagerten Hydroxidschlammschicht; ein Signal S2 abgibt, welches die Entleerung der Zentrifuge auslöst. In dem Diagramm gemäß Figur 2 untersetzt die Stufe h die Signalfolge f1 im Verhältnis 2:1. Es können natürlich auch Stufen mit anderen Untersetzungsverhältnissen verwendet werden.

Der Zähler hat einen Setseingang 31 , welcher den Zähler für den Zählvorgang freigibt sowie einen Rücksetzeingang S3 zur Zählerrückstellung. Durch die veränderbare Proportionalitätskonstante zwischen Meßspannung und Signalfrequenz des Spannungs-Umsetzers 3 ist es in

Verbindung mit der Frequenzuntersetzerstufe h möglich, den Zähler 5 direkt in A/h zu eichen, so daß die Bedienungsperson anhand des Zählerstandes über den jeweiligen Stromverbrauch pro Zeiteinheit informiert ist.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, werden die zu messenden analogen Spannungswerte am Eingang des Spannungs-Frequenzwandlers 3 laufend in proportionale Impulsfrequenzen f1 bzw. f1^#I umgesetzt. Ändert sich die Eingangsspannung U, dann ändert sich proportional dazu auch die Frequenz der Signalfolge am Ausgang. Für den niedrigeren Spannungswert ist die Frequenz niedriger, die Impulse liegen weiter auseinander. Bei höheren Spannungswerten folgen sie dichter aufeinander. Der Zähler 5 läßt nach dem Setzvorgang alle Impulse durch. Er zählt die zu ihm gelangenden Einzelimpulse fz ohne Rücksicht auf ihre Abstände voneinander und addiert sie auf. Die jeweilige Summe der pro Zeiteinheit in den Zähler gelangenden Impulse wird durch entsprechende, in A/h geeich te Zahlenwerte angezeigt. Bei Erreichen einer vorher eingestellten Zahl setzt sich der Zähler still und gibt das bereits erwähnte Steuersignal aus.

Claims (3)

1. 25.3.1933 St/Hm

   ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

   Ansprüche

   Meßvorrichtung zum Erfassen und überwachen des Füllstandes von Zentrifugen elektrochemischer Werkstück-Bearbeitungsanlagen zum Trennen der beim Bearbeitungsprozeß anfallenden Metallhydroxide von der elektrolytischen Flüssigkeit, deren Füllvolumen einer elektrisch erfaßbaren Meßgröße proportional ist, wobei als elektrische Meßgröße eine aus dem Bearbeitungsstromkreis abgezweigte, dem Bearbeitungsstrom proportionale Spannung dient, die in Signale mit spannungsproportionaler Frequenz umgewandelt und in einer Zähleinrichtung gezählt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Wandler ein elektronisch gesteuerter Spannungs-Frequenzumsetzer (3) mit veränderbarer Proportionalitätskonstante zwischen Meßspannung und Signalfrequenz dient.
2. 2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungs-Frequenzumsetzer (3) ein Meßwertverstärker (2) vorgeschaltet ist, der eingangsseitig an einen im Bearbeitungsstromkreis angeordneten Widerstand (1) angeschlossen ist, an dem eine dem Bearbeitungsstrom proportionale Spannung abfällt.
3. 3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Spannungs-Freq.uenzumsetzers (3) eine Frequenz-Untersetzerstufe (k) angeschlossen ist.

   h. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zählen der vom Spannungs-Frequenzumsetzer (13) ausgegebenen Impulse ein rücksetzbarer Vorvärts-Vorwahlzähler (5) dient, der bei Erreichen eines einer vorgegebenen Füllung der Zentrifuge entsprechenden Zählerstandes ein Entleeren der Zentrifuge veranlassendes Steuersignal (S2) ausgibt.