DE3331966C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung nach dem Hauptanspruch.

Bei Anlagen zum elektroche­ mischen Bearbeiten von Werkstücken entsteht während des Bearbeitungsvorgangs Metallhydroxid, das als Schlamm aus­ fällt. Diese beim Abtragsprozeß anfallenden Hydroxide verschmutzen den Elektrolyt und verschlechtern den Wir­ kungsgrad der Anlage. Deshalb muß der Elektrolyt konti­ nuierlich gereinigt werden. Die dafür am häufigsten ein­ gesetzten Einrichtungen sind spezielle Zentrifugen, in denen die Hydroxide durch die Fliehkraft vom Elektrolyt getrennt werden. An der Mantelfläche der Zentrifugen­ trommel bildet sich eine Schlammschicht, die bei er­ reichen einer bestimmten Dicke voll- oder halbautoma­ tisch abgeschält werden muß. Dabei gilt es, den Zeit­ punkt zu erfassen, wann eine solche Entleerung erfolgen muß, um die Entleerung auszulösen.

Nach dem Faradayschen Gesetz ist das bei der elektro­ chemischen Werkstückbearbeitung abgetragene Werkstoff­ volumen 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 Im­ pulsgeber mit angeschlossenem Vorwahlzähler eingesetzt. Ein Elektromotor, auf dessen Welle eine Impulsgeber­ scheibe angebracht ist, wird von dem durch den Span­ nungsabfall an einem Widerstand des Bearbeitungsstrom­ kreises hervorgerufenen Strom angetrieben, der dem je­ weiligen Bearbeitungsstrom proportional ist. Bei jeder Umdrehung der Impulsgeberscheibe betätigt diese einen elektrischen Kontakt, wodurch ein Impuls in den Vor­ wahlzähler gelangt. Erreicht der Zähler den voreinge­ stellten Wert, so wird durch ein vom Zähler abgegebenes Signal die Entleerung der Zentrifuge ausgelöst. An­ schließend wird der Zähler zurückgesetzt.

Solche elektromechanischen Impulsgeber gestatten auf­ grund ihrer ungenauen Arbeitsweise keine exakte Erfas­ sung 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 Be­ arbeitungsstromes pro Zeiteinheit (A/h) liefern. Außer­ dem ist ein mit einem Elektromotor ausgestatteter Im­ pulsgeber verhältnismäßig teuer und nimmt innerhalb der Schaltung einen beträchtlichen Raum für sich in Anspruch.

Durch die DE-OS 29 19 694 ist eine Meßvorrichtung für elektrische Energie (Watt-Stundenzähler) bekannt ge­ worden, die mit zwei Konvertern zur Umwandlung von Strom und Spannung in Signalfolgen unterschiedlicher Frequenz ausgerüstet ist. Diese Frequenzen werden so­ dann 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 Ver­ brauchern, bei denen sowohl der Strom als auch die Spannung Schwankungen unterworfen sind. Sie ist daher zum Erfassen des Füllstandes der Zentrifuge einer elektrochemischen Entgratanlage nicht ohne weiteres geeignet, weil dort mit einer konstanten Bearbeitungs­ spannung 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 an­ zusehen. Er verändert seine Größe mit der Spaltweite und der Elektrolytkonzentration (Leitfähigkeit) und beeinflußt so den Strom, der über den Wirkspalt fließt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein sehr exaktes Erfassen des Füllstandes der Zentrifuge durch digitale Meßmethoden mit geringem Raumbedarf und Kosten möglich ist. Die Kosteneinspa­ rung gegenüber den bekannten elektromechanischen Impuls­ gebern 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 bei­ spielsweise 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

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Im Arbeitsstromkreis einer nicht dargestellten Anlage zum elektrochemischen Entgraten ist ein Strommeßwider­ stand 1 angeordnet. Die an diesem Widerstand abgegrif­ fene, stromproportionale Spannung U wird dem Differenz­ eingang eines Meßwertverstärkers 2 zugeführt. An den Ausgang des Verstärkers 2 ist ein elektronischer Span­ nungs-Frequenzwandler 3 angeschlossen, welcher die an­ gelegte Spannung in eine Signalfolge f1 mit spannungs­ proportionaler Frequenz umsetzt.

Die Proportionalitätskonstante zwischen Eingangsspan­ nung und Ausgangsfrequenz läßt sich mit Hilfe einer äußeren Beschaltung, die ein Potentiometer enthalten kann und in Fig. 1 durch den Eingang E angedeutet ist, in bestimmten Grenzen verändern. Dies bedeutet, daß für jede Eingangsspannung ein Ausgangsfrequenzbe­ reich zur Verfügung steht, aus dem ein gewünschter Frequenzwert auswählbar und einstellbar ist. Dieser Frequenzbereich kann beispielsweise bei einer Ver­ stärker-Ausgangsspannung von 10 Volt zwischen f_Amin = 124 Hz und f_Amax = 10 700 Hz liegen. In Fig. 2 sind die Signale einer ersten, spannungsproportio­ nalen Frequenz mit f1 und die Signale einer zweiten, spannungsabhängigen Frequenz mit f1′ bezeichnet. Die Impulsfolge der Frequenz f1′ pro Zeiteinheit ist dabei halb so groß wie die Impulsfolge von f1. Die Ausgangs­ signalfolge f1 bzw. f1′ wird einer Frequenzuntersetzer­ stufe 4 zugeführt, deren Ausgang mit einer Zähleinrich­ tung 5 verbunden ist. Dieser Zähler ist ein rücksetzbarer Vorwärts-Vorwahlzähler, der bei Erreichen einer bestimm­ ten Dicke der in der Zentrifuge der elektrochemischen Entgratanlage abgelagerten Hydroxidschlammschicht ein Signal S2 abgibt, welches die Entleerung der Zentri­ fuge auslöst. In dem Diagramm gemäß Fig. 2 untersetzt die Stufe 4 die Signalfolge f1 im Verhältnis 2 : 1. Es können natürlich auch Stufen mit anderen Untersetzungs­ verhältnissen verwendet werden.

Der Zähler hat einen Setzeingang S1, welcher den Zäh­ ler für den Zählvorgang freigibt sowie einen Rücksetz­ eingang S3 zur Zählerrückstellung. Durch die veränder­ bare Proportionalitätskonstante zwischen Meßspannung und Signalfrequenz des Spannungs-Umsetzers 3 ist es in Verbindung mit der Frequenzuntersetzerstufe 4 möglich, den Zähler 5 direkt in A/h zu eichen, so daß die Bedie­ nungsperson anhand des Zählerstandes über den jeweili­ gen Stromverbrauch pro Zeiteinheit informiert ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, werden die zu messen­ den analogen Spannungswerte am Eingang des Spannungs- Frequenzwandlers 3 laufend in proportionale Impulsfre­ quenzen f1 bzw. f1′ umgesetzt. Ändert sich die Eingangs­ spannung 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 ge­ langenden Impulse wird durch entsprechende, in A/h geeich­ te Zahlenwerte angezeigt. Bei Erreichen einer vorher ein­ gestellten Zahl setzt sich der Zähler still und gibt das bereits erwähnte Steuersignal aus.

Claims (4)

1. Meßvorrichtung zum Erfassen und Überwachen des Füll­ standes von Metallhydroxiden in Zentrifugen elektrochemischer Werkstück- Bearbeitungsanlagen zum Trennen der beim Bearbeitungs­ prozeß anfallenden Metallhydroxide von der elektrolytischen Flüssigkeit, wobei das Füllvolumen der Metallhydroxide einer elektrisch erfaß­ baren Meßgröße proportional ist und als elektrische Meßgröße eine aus dem Bearbeitungsstromkreis abgezweigte, dem Bearbeitungsstrom proportionale Spannung dient, mit einem elektronisch gesteu­ erten Spannungs-Frequenzumsetzer (3) mit veränderbarer Proportionalitätskonstante zwischen Meßspannung und Sig­ nalfrequenz, der die dem Bearbeitungsstrom proportionale Spannung in Signale mit spannungsproportionaler Frequenz umwan­ delt und mit einer Zähleinrichtung, in der diese Signale gezählt werden.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungs-Frequenzumsetzer (3) ein Meßwertver­ stärker (2) vorgeschaltet ist, der eingangsseitig an einen im Bearbeitungsstromkreis angeordneten Widerstand (1) angeschlossen ist, an dem eine dem Bearbeitungsstrom pro­ portionale Spannung abfällt.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Ausgang des Spannungs-Frequenzum­ setzers (3) eine Frequenz-Untersetzerstufe (4) ange­ schlossen ist.

4. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zählen der vom Spannungs- Frequenzumsetzer (3) ausgegebenen Impulse ein rücksetz­ barer Vorwärts-Vorwahlzähler (5) dient, der bei Erreichen eines einer vorgegebenen Füllung der Zentrifuge ent­ sprechenden Zählerstandes ein ein Entleeren der Zentrifuge veranlassendes Steuersignal (S2) ausgibt.