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WO2009037044A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektrochemischen bearbeitung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur elektrochemischen bearbeitung Download PDF

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Publication number
WO2009037044A1
WO2009037044A1 PCT/EP2008/060234 EP2008060234W WO2009037044A1 WO 2009037044 A1 WO2009037044 A1 WO 2009037044A1 EP 2008060234 W EP2008060234 W EP 2008060234W WO 2009037044 A1 WO2009037044 A1 WO 2009037044A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrolyte
storage means
metering
measuring device
electrochemical machining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/060234
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick Matt
Michael Riester
David Saitner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Extrude Hone GmbH
Original Assignee
Extrude Hone GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Extrude Hone GmbH filed Critical Extrude Hone GmbH
Priority to CN200880106553.8A priority Critical patent/CN101801580B/zh
Priority to US12/672,394 priority patent/US20110290662A1/en
Priority to JP2010524432A priority patent/JP2010538848A/ja
Priority to EP08786847A priority patent/EP2197616A1/de
Publication of WO2009037044A1 publication Critical patent/WO2009037044A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/10—Supply or regeneration of working media

Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical machining apparatus and an electrochemical machining method.
  • the electrochemical machining of workpieces allows a particularly accurate machining of electrically conductive and metallic workpieces.
  • the processing is almost wear-free and particularly gentle on the material.
  • the invention finds particular application in the industrial sector and in large quantities application.
  • the electrochemical machining works on the principle of galvanic removal. For example, the workpiece is contacted anodically and the tool is cathodically contacted. By a remaining between the workpiece and the tool working gap a conductive liquid, which is also referred to as electrolyte, pumped. When an electrical voltage is applied between the workpiece and the tool, a current flows and initiates an electrolysis, through which the metal ions are released from the workpiece.
  • electrolyte a conductive liquid
  • electrolyte pumped.
  • the objects are achieved by a device for the electrochemical machining of at least one workpiece with line means and first storage means for an electrolyte, wherein at least one measuring device for measuring at least one property of the electrolyte is arranged on the line means.
  • the measuring device can be attached, for example, to a pipeline, which is intended for the conduction of the electrolyte.
  • Such or other known conduit means can lead, for example, to cooling units or heat exchanger devices which serve for the treatment of the electrolyte.
  • the measuring device can, depending on the application, on or in the Lei be integrated.
  • the present invention has now recognized that, in contrast to large-volume storage means such disadvantageous stratifications in line means not or only to a very limited extent, whereby very accurate measurements are possible.
  • large-volume storage means are to be understood in particular whose structural length in the flow direction of the electrolyte corresponds approximately to their structural height in the vertical direction and whose cross-section in the flow direction is greater than twice the cross section of the conduit used.
  • a storage medium whose height corresponds to 0.5 times or more of its length, an undesired stratification already occurs.
  • the measuring device used at least for detecting the pH, the Conductivity or temperature is formed.
  • the measuring device can be designed so that it can detect one or even more of the properties of the electrolyte.
  • conductivity is meant in particular the electrical conductivity of the electrolyte In addition to the properties of the electrolyte mentioned, however, other physical and chemical properties of the electrolyte can also be detected with a measuring device in the context of the present invention.
  • a metering device for introducing at least one metering substance into the electrolyte.
  • a dosing agent for example, the pH of the electrolyte can be continuously changed or maintained at a predetermined value.
  • the metering device can optionally act continuously or discontinuously.
  • discontinuously acting metering devices which are also referred to as inoculation points, can be used and effect the maintenance of a specific pH value in the electrolyte or a sudden change in the pH.
  • Suitable dosing agents are, in particular, bases or acids which are suitable for regulating or changing the pH of the electrolyte.
  • At least one mixing device for the electrolyte is arranged in the region of the conduit means or the storage means.
  • the mixing device may be formed, for example, in the form of a passive mixer, which deflects the electrolyte flowing through the mixer at least partially so that it is mixed in itself. This can be done for example by baffles on which partial flows of the electrolyte are deflected in the direction of other partial flows of the electrolyte.
  • active mixing devices which are driven for example by motors, can be used, which are optionally arranged in the line means or in the storage means.
  • these agitators or other known mixing devices include, as they are well known.
  • a still completely different and likewise advantageous development of the invention provides that a second storage means is provided which is arranged at least partially within the first storage means.
  • a second storage means may, for example, be designed to receive a dosing agent, such as an acid or a base, which is added to the electrolyte with a dosing device. Assigning the second storage means for receiving this dosing agent wholly or partly within the first storage means, wherein the first storage means is formed for example for receiving the electrolyte, this increases the safety of the device considerably. If, for example, acid or alkali used as a dosing agent emerges from the second storage medium due to a defect, this does not pass directly into the environment, but rather mixes with the electrolyte present in the first storage medium.
  • the second storage means is designed to receive at least one Dosierstoffes.
  • this dosing agent may be an acid or an alkali.
  • the second storage means is designed for the simultaneous and separate absorption of two or more dosing agents so as to introduce the dosing substances into one or more partial strands of the electrolyte. It is particularly advantageous for this purpose even if the device is designed such that at least one metering device and at least one measuring device are connected to a control device.
  • the connection between said devices is to be understood in particular as a control technology device. This includes, for example, means for signal transmission but also means for energy transmission.
  • At least the conduit means, first storage means, conveying means and at least one processing space form an electrolyte circuit.
  • the electrolyte used can circulate and thus used several times. This saves on the one hand electrolyte and reduces the effort for the conditioning of the electrolyte.
  • developments of the invention can also be provided that in addition to the first and second storage means in the electrolyte circuit are used.
  • several processing spaces can be fed by a common electrolyte circuit, whereby the provided for conditioning of the electrolyte components are only available once. The device-technical effort for the need for conditioning devices per processing space is thus significantly reduced.
  • the mixing device or the measuring device is arranged downstream of the processing space.
  • the conduit which directs the electrolyte downstream of the processing space.
  • the mixing device can mix the previously added dosing in the electrolyte.
  • a measuring device used sits directly behind the mixing device, since there is an optimal mixing of the electrolyte.
  • the measuring device is arranged upstream of the metering device in order to determine the metering requirement.
  • At least the first or the second storage means is arranged below the processing space.
  • This aspect of the present invention can also be realized on its own in an independent and advantageous manner.
  • the arrangement below the processing space reduces the length of the conduit required for an electrolyte conduit, which at the same time reduces the risk of leaks and other disturbances.
  • a suitable space is available under the processing room and ensures easy access to the storage means to perform this example, maintenance work can.
  • the object of the invention is also achieved by an electrochemical machining method for operating a device according to the invention described here, wherein at least one property of an electrolyte is monitored by means of at least one measuring device.
  • the monitoring of the properties of the electrolyte, in particular in a conduit continuously gives an operator or a controller very precise information about its properties and thus about its condition. This information can be evaluated and taken into account in the conditioning of the electrolyte in a manual or automatic manner. Consequently, "monitoring” means continuous monitoring of the property during processing, in particular during the entire processing process (period of voltage installation), but it is also possible for the "monitoring” to be discontinuous, for example at specific intervals and / or Processing breaks (power interruption).
  • At least one dosing agent is added to the electrolyte by means of a metering device.
  • the dosing can be dosed particularly accurately, which would be reached with manual addition at most with considerable effort.
  • the metering device can also be designed to initiate or add several dosing agents into the electrolyte as needed.
  • a dosage of the dosing agent is set according to type or quantity as a function of the measured properties of the electrolyte.
  • This method step can preferably be carried out with an automatically operating control device which can execute the metering in an automated, user-friendly and particularly exact manner.
  • This lifting device can, for example, for
  • a Lifting device creates a special relief for the operating personnel.
  • Fig. 1 a device for electrochemical machining
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a device according to the invention for electrochemical machining.
  • FIG. 1 shows a device 1 for electrochemical machining in a schematic view.
  • a processing space 2 On the top right is shown a processing space 2, in which components 3 provided for electrochemical processing are arranged between an anode 4 and a cathode 5.
  • the components 3 are surrounded by a liquid electrolyte 6.
  • the electrolyte 6 circulates in a circuit 7 through the conduit means 8 in the direction of the first arrows 9. This movement is driven by a conveying means 10, which is designed as a pump 11.
  • the electrolyte 6 flows down from the processing space 2.
  • at least one property of the electrolyte 6 is measured by means of a measuring device 12.
  • this property is the pH.
  • the measuring device 12 generates a signal representing the pH of the electrolyte 6 and sends it via a first signal line 13 to a control device 14.
  • the control device 14 then generates a further signal for controlling a metering device 16 and forwards it via the second signal line 15 to the metering device 16.
  • the metering device 16 in turn is above a first storage means 17 ange- arranges, which serves as a memory for electrolyte 6 and is designed for example as a tank.
  • the metering device 16 in turn has a second storage means 18 in which a metering material 19 is located.
  • the electrolyte 6 can thus be used over a very long period of operation and always has the monitored and conditioned properties.
  • FIG. 2 shows another preferred embodiment of an apparatus 1 for electrochemical machining.
  • the processing space 2 is arranged in the upper right area again, in which the components to be machined 3 between the anode 4 and the cathode 5 are located.
  • the electrolyte 6 in turn circulates in the direction of the first arrows 9 in a circuit 7.
  • the second storage means 18 with the dosing agent 19 is arranged within the first storage means 17 for the electrolyte 6. This has the advantage that, for example, leaking acid or alkali from the second storage means 18 does not escape into the environment or the environment. Instead, the escaping dosing agent 19 is diluted by the electrolyte 6 present in the first storage means, which reduces the risk of personal injury or property damage.
  • the second storage means 18 designed as an acid container, for example, is protected against damage by the first storage means 17.
  • the dosing agent 19 is again added in the direction of the second arrows 19 through the metering device 16 to the circuit 7.
  • the admixture takes place after activation by the control device 14 via the second signal line 15.
  • a mixing device 21 is additionally provided, which is arranged downstream of the processing space 2.
  • the dosing agent 19 is introduced directly before or directly into the mixing device 21 so as to be mixed directly with the flowing electrolyte 6.
  • the mixing device shown is passive and redirects one or more partial flows of the electrolyte 6 so that they at an angle to other partial flows of the electrolyte
  • control device 14 control lines 22, over which they can additionally control the conveying means 11 in their performance. This makes it possible, for example, as a function of a temperature of the electrolyte 6, the circulation speed and flow velocities of the electrolyte 6 in the circuit
  • the mixed electrolyte 6 is temporarily stored in the first storage means 17, to be subsequently transported by the conveyor 11 through a filter device 23 to a third storage means 24. There, the purified and conditioned electrolyte 6 is provided for a new pass through the processing space 2.
  • a lifting device 25 which has a hook 26 which is freely movable in space by rotation about the axis 27 and by moving in the direction of the arrow cross 28.
  • This lifting device 25 can be used by an operator of the device 1, for example, to lift the relatively heavy pumps 11 out of the device 1 for maintenance purposes. The same applies to the lifting of the storage means 17, 18 and 24, if necessary.
  • the arrangement of a lifting device 25 improves occupational safety and facilitates the operation of the device. 1

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zur elektrochemischen Bearbeitung wenigstens eines Werkstückes (3) mit Leitungsmitteln (8) und ersten Speichermitteln (17) für ein Elektrolyt (6), wobei wenigstens eine Messeinrichtung (12) zur Messung zumindest einer Eigenschaft des Elektrolyts (6) an dem Leitungsmittel (8) angeordnet ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung sowie ein elektrochemisches Bearbeitungsverfahren. Die elektrochemische Bearbeitung von Werkstücken erlaubt eine besonders genaue Bearbeitung von elektrisch leitenden und metallischen Werkstücken. Die Bearbeitung erfolgt nahezu verschleiß frei und besonders werkstoffschonend. Die Erfindung findet insbesondere im industriellen Bereich und bei großen Stückzahlen Anwendung.
Das elektrochemische Bearbeiten funktioniert nach dem Prinzip des galvanischen Abtrags. Das Werkstück wird dazu beispielsweise anodisch und das Werkzeug kathodisch kontaktiert. Durch einen zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug verbleibenden Arbeitsspalt wird eine leitfähige Flüssigkeit, die auch als Elektrolyt bezeichnet wird, gepumpt. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen Werkstück und Werkzeug fließt ein Strom und initiiert eine Elektrolyse durch die Metallionen aus dem Werkstück gelöst werden. Hierbei wird ein definierter Abtrag des Werkstoffes erzielt. Mit Hilfe des elektrochemischen Bearbeitens können Radien und Konturen mit großer Genauigkeit selbst an schwer zugänglichen Stellen gefertigt werden. Weiterhin ist es möglich, verschiedene Werkstückpositionen simultan zu bearbeiten. Da kein direkter Kontakt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück entsteht, erfolgt die Bearbeitung nahezu verschleiß frei und es ist eine sehr konstante Prozessqualität gewährleistet. Weiterhin werden in das zu be- arbeitende Werkstück keine mechanischen Spannungen oder thermischen Einflüsse induziert. Selbst schwer zerspanbare Werkstoffe lassen sich mit dieser Bearbeitungsmethode problemlos bearbeiten. Aufgrund kurzer Zykluszeiten, die bis zu wenigen Sekunden reichen können, ist es möglich größere Stückzahlen mit hoher Prozesssicherheit zu bearbeiten. Besonders umfangreichen Einsatz findet dieses Verfahren bei der Nachbearbeitung von Kanälen bei Einspritzdüsen. Neben den vorgenannten zahlreichen Vorteilen, die das elektrochemische Bearbeiten aufweist, hat es sich in der Praxis immer wieder gezeigt, dass das verwendete Elektrolyt seine Eigenschaften im Lauf der Bearbeitung verändert und die Bearbeitungsergebnisse beeinfiusst.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit deren Hilfe das verwendete Elekt- rolyt in verbesserter Weise konditioniert werden kann.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den ab- hängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale, in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise, miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt werden.
Vorliegend werden die Aufgaben durch eine Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung wenigstens eines Werkstückes mit Leitungsmitteln und ersten Spei- chermitteln für ein Elektrolyt gelöst, wobei wenigstens eine Messeinrichtung zur Messung zumindest einer Eigenschaft des Elektrolyts an dem Leitungsmittel angeordnet ist. Die Messeinrichtung kann dabei beispielsweise an einer Rohrleitung angebracht sein, welche zur Leitung des Elektrolyts bestimmt ist. Solche oder andere bekannte Leitungsmittel können beispielsweise zu Kühlaggregaten oder Wärmetauschereinrichtungen führen, die zur Aufbereitung des Elektrolyts dienen. Die Messeinrichtung kann, je nach Anwendungsfall, an oder auch in dem Lei- tungsmittel integriert sein. Während es bei der Anordnung von Messeinrichtungen in Speichermitteln, wie beispielsweise Tanks oder Wannen, zu Fehlmessungen kommen kann, werden diese durch die Anordnung der Messeinrichtung in einem Leitungsmittel bzw. an einem Leitungsmittel vollständig oder zumindest in zu vernachlässigender Weise vermieden. Der Grund hierfür liegt darin, dass in groß- volumigen Speichermitteln das dort angesammelte Elektrolyt zu Schichtbildungen neigt. Das bedeutet, es können sich die im Elektrolyt enthaltenen Stoffe in verschiedene Schichten oder Phasen mit unterschiedlichen Eigenschaften herausbilden. Vorwiegend tritt dabei eine Schichtung nach spezifischen Dichten auf, was aber für die elektrochemische Bearbeitung nachteilig ist, da ein nicht homogenes Elektrolyt eben solche Eigenschaften aufweist Vor allem aber ist hierdurch eine gleichmäßige Erfassung der Eigenschaften des Elektrolyts, welche möglichst repräsentativ für das gesamte Elektrolyt sein sollte, nicht mehr zuverlässig möglich. Die vorliegende Erfindung hat nun erkannt, dass im Gegensatz zu großvolumigen Speichermitteln solche nachteiligen Schichtungen in Leitungsmitteln nicht oder nur in sehr geringem Umfang auf, wodurch sehr genaue Messungen möglich werden. Unter großvolumig sind dabei insbesondere solche Speichermittel zu verstehen, deren bauliche Länge in Durchflussrichtung des Elektrolyts in etwa ihrer baulichen Höhe in vertikaler Richtung entspricht und deren Querschnitt in Durch- flussrichtung größer als der doppelte Querschnitt der verwendeten Leitungsmittel ist. So kann bei einem Speichermittel dessen Höhe dem 0,5fachen oder mehr seiner Länge entspricht, bereits eine unerwünschte Schichtung auftreten.
Dies liegt vor allem daran, da es innerhalb der Leitungsmittel zu einer sehr guten Durchmischung des Elektrolyts kommt, wodurch die Schichtbildungen weitestge- hend ausgeschlossen sind. Die nun im Leitungsmittel angeordneten Messeinrichtungen können somit wesentlich genauere und zuverlässigere Messwerte liefern, als die bislang möglich war.
Vorteilhafterweise ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die verwendete Messeinrichtung wenigstens zur Erfassung des pH- Wertes, der Leitfähigkeit oder der Temperatur ausgebildet ist. Die Messeinrichtung kann dabei so ausgebildet sein, dass sie eine oder sogar mehrere der Eigenschaften des Elektrolyts erfassen kann. Mit „Leitfähigkeit" ist insbesondere die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyts gemeint. Neben den genannten Eigenschaften des Elektrolyts können aber auch weitere physikalische und chemische Eigenschaften des Elektrolyts mit einer Messeinrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfasst werden.
Bei einer ganz anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Dosiereinrichtung zur Einleitung wenigstens eines Dosierstoffs in das Elektrolyt vorgesehen ist. Während diese bevorzugte Weiterbildung im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, ist es darüber hinaus auch möglich, diese Weiterbildung in selbständiger und vorteilhafter Weise zu realisieren und anzuwenden. So kann durch die Zugabe eines Dosierstoffes beispielsweise der pH- Wert des Elektrolyts fortlaufend geändert werden oder auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden. Die Dosiereinrichtung kann dabei wahlweise kontinuierlich oder diskontinuierlich wirken. Insbesondere diskontinuierlich wirkende Dosiereinrichtungen, welche auch als Impfstellen bezeichnet werden, können zum Einsatz kommen und die Einhaltung eines bestimmten pH- Wertes im Elektrolyt oder eine sprunghafte Änderung des pH- Werts bewirken. Als Dosierstoffe kommen vor allem Laugen oder Säuren in Betracht, welche zur Regulierung oder Veränderung des pH- Wertes des Elektrolyts geeignet sind. Es können aber auch andere Dosierstoffe damit zudosiert werden, die vorteilhafte Wirkungen für das elektrochemische Bearbeitungsverfahren haben.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Mischvorrichtung für das Elektrolyt im Bereich der Leitungsmittel oder der Speichermittel angeordnet ist. Auch diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschriebene und beanspruchte Weiterbildung der Erfindung kann für sich allein gestellt realisiert und in vorteilhafter Weise angewandt werden, um den nachfolgend beschriebenen vorteilhaften Effekt zu erzie-
- A - len. So kann die Mischvorrichtung beispielsweise in Form eines passiven Mischers ausgebildet sein, der das den Mischer durchströmende Elektrolyt zumindest teilweise so umlenkt, dass es in sich durchmischt wird. Dies kann etwa durch Leitbleche erfolgen, an welchen Teilströme des Elektrolyts in Richtung anderer Teilströme des Elektrolyts umgelenkt werden. Darüber hinaus können aber auch aktive Mischvorrichtungen, welche beispielsweise durch Motoren angetrieben sind, eingesetzt werden, die wahlweise in den Leitungsmitteln oder im Speichermittel angeordnet sind. Beispielsweise können diese Rührwerke oder sonstige bekannte Mischvorrichtungen umfassen, wie sie zahlreich bekannt sind.
Eine noch ganz andere und ebenfalls vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die auch selbständig als Erfindung realisierbar ist, sieht vor, dass ein zweites Speichermittel vorgesehen ist, das wenigstens teilweise innerhalb des ersten Speichermittels angeordnet ist. Ein zweites Speichermittel kann beispielsweise zur Aufnahme eines Dosierstoffes, wie etwa einer Säure oder einer Base, ausgebildet sein, welcher mit einer Dosiereinrichtung dem Elektrolyt zugegeben wird. Ordnet man das zweite Speichermittel zur Aufnahme dieses Dosierstoffes ganz oder teilweise innerhalb des ersten Speichermittels an, wobei das erste Speichermittel beispielsweise zur Aufnahme des Elektrolyts ausgebildet ist, so erhöht dies die Si- cherheit der Vorrichtung erheblich. Tritt etwa als Dosierstoff verwendete Säure oder Lauge aufgrund eines Defektes aus dem zweiten Speichermittel aus, so gelangt dies nicht unmittelbar in die Umgebung, sondern vermischt sich mit dem im ersten Speichermittel befindlichen Elektrolyt.
Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass das zweite Speichermittel zur Aufnahme wenigstens eines Dosierstoffes ausgebildet ist. Wie bereits zuvor beschrieben, kann dieser Dosierstoff eine Säure oder eine Lauge sein. Weiterhin kann aber auch vorgesehen sein, dass das zweite Speichermittel zur gleichzeitigen und getrennten Aufnahme von zwei oder mehr Dosierstoffen ausgebildet ist, um so die Dosierstoffe in einen Teilstrang oder mehrere Teilstränge des Elektrolyts einzuleiten. Ganz besonders vorteilhaft ist es dazu auch wenn die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass wenigstens eine Dosiereinrichtung und wenigstens eine Messeinrichtung mit einer Steuerungseinrichtung verbunden sind. Unter der Verbindung zwischen den genannten Einrichtungen ist insbesondere eine steuerungstechnische Einrichtung zu verstehen. Diese umfasst beispielsweise Mittel zur Signalübertragung aber auch Mittel zur Energieübertragung. Allgemein sind im Rahmen der Erfindung unter steuerungstechnischen Verbindungen alle Mittel zu verstehen, mit welchen die Dosiereinrichtung bzw. die Messeinrichtung an die Steuerungseinrichtung angebunden werden können, damit diese die angestrebte Funktion ausführen können. Diese besteht darin, die mittels der Messeinrichtung erfassten Messwerte in der Steuerungseinrichtung gemäß vorgegebener Gesetzmäßigkeiten zu verarbeiten und dabei erzeugte Steuerbefehle anschließend an die Dosiereinrichtung weiterzugeben, damit diese das Elektrolyt in der vorgesehenen Weise konditionieren kann. Unter Konditionieren wird im Übrigen die Veränderung bestimmter Eigenschaften des Elektrolyts verstanden. Diese Eigenschaften können beispielsweise der pH- Wert, die Temperatur, die Leitfähigkeit, die Dichte oder die Strömungsgeschwindigkeit sein, um nur einige beispielhaft zu nennen.
Weiterhin ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise vorgesehen, dass mindestens die Leitungsmittel, erste Speichermittel, Fördermittel und mindestens ein Bearbeitungsraum einen Elektrolytkreislauf bilden. In einem solchen Elektrolytkreislauf kann das verwendete Elektrolyt zirkulieren und damit mehrfach verwendet werden. Dies spart zum einen Elektrolyt und verringert den Aufwand für die Konditionierung des Elektrolyts. Bei Weiterbildungen der Erfindung kann auch vorgesehen werden, dass neben dem ersten auch zweite Speichermittel im Elektrolytkreislauf zur Anwendung kommen. Weiterhin können auch mehrere Bearbeitungsräume von einem gemeinsamen Elektrolytkreislauf gespeist werden, wodurch die zur Konditionierung des Elektrolyts vorgesehenen Komponenten nur einmal vorzuhalten sind. Der vorrichtungstechnische Aufwand für die zur Konditionierung benötigen Vorrichtungen pro Bearbeitungsraum wird somit signifikant verringert.
Ganz besonders vorteilhaft ist es auch, wenn zumindest die Dosiereinrichtung, die Mischvorrichtung oder die Messeinrichtung stromab des Bearbeitungsraumes angeordnet ist. Dort liegt im Leitungsmittel, welches das Elektrolyt stromabwärts des Bearbeitungsraumes leitet, eine besonders gute Durchmischung vor. Insbesondere wenn die Dosiereinrichtung unmittelbar vor einer Mischvorrichtung angeordnet ist, kann die Mischvorrichtung den zuvor zugegebenen Dosierstoff im Elektrolyt vermischen. Besonders gut ist es darüber hinaus, wenn eine verwendete Messeinrichtung unmittelbar hinter der Mischvorrichtung sitzt, da hier eine optimale Durchmischung des Elektrolyts vorliegt. Bei einer anderen Ausführungsform kann aber auch vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung stromauf der Dosiereinrichtung angeordnet ist, um so den Dosierbedarf zu ermitteln.
Weiterhin vorteilhaft ist es auch, wenn wenigstens das erste oder das zweite Speichermittel unter dem Bearbeitungsraum angeordnet ist. Auch dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung kann für sich allein in selbstständiger und vorteilhafter Weise realisiert werden. Die Anordnung unterhalb des Bearbeitungsraumes redu- ziert die Länge der für eine Elektrolytleitung erforderlichen Leitungsmittel, wodurch sich gleichzeitig das Risiko für Leckagen und sonstige Störungen reduziert. Zudem ist unter dem Bearbeitungsraum ein geeigneter Bauraum vorhanden und ein leichter Zugang zu den Speichermitteln gewährleistet, um an diesen beispielsweise Wartungsarbeiten durchführen zu können.
Im Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabenstellung auch durch ein elektrochemisches Bearbeitungsverfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach der hier erfindungsgemäß beschriebenen Art gelöst, wobei wenigstens eine Eigenschaft eines Elektrolyts mittels zumindest einer Messeinrichtung überwacht wird. Die Überwachung der Eigenschaften des Elektrolyts, insbesondere in einem Leitungsmittel, gibt einem Bediener oder einer Steuerungseinrichtung fortlaufend sehr genaue Informationen über dessen Eigenschaften und damit über dessen Zustand. Diese Informationen können ausgewertet und bei der Konditionierung des Elektrolyts in manueller oder automatischer Weise berücksichtigt werden. Folglich bedeutet „überwachen" ein kontinuierliches kontrollieren der Eigenschaft während der Bearbeitung, insbesondere während des gesamten Bearbeitungsprozesses (Zeitraum der Spannungsanlage). Es ist aber auch möglich, dass die „Ü- berwachung" diskontinuierlich erfolgt, zum Beispiel in konkret vorgegebenen Intervallen und/oder Bearbeitungspausen (Spannungsunterbrechung).
Bevorzugter Weise ist dabei vorgesehen, dass dem Elektrolyt mittels einer Dosiereinrichtung mindestens ein Dosierstoff hinzugegeben wird. Mit der Dosiereinrichtung kann der Dosierstoff besonders genau dosiert werden, was bei manueller Zugabe höchstens mit erheblichem Aufwand erreichbar wäre. Darüber hinaus kann die Dosiereinrichtung auch dazu ausgelegt sein, um je nach Bedarf mehrere Dosierstoffe in das Elektrolyt einzuleiten oder diesem beizumischen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist daher auch vorgesehen, dass eine Dosierung des Dosierstoffes nach Art oder Menge in Abhängigkeit der gemessenen Eigenschaften des Elektrolyts eingestellt wird. Dieser Verfahrensschritt kann vor- zugsweise mit einer automatisch arbeitenden Steuerungseinrichtung ausgeführt werden, welche die Dosierung in automatisierter, bedienerfreundlicher und besonders exakter Weise ausführen kann.
Darüber hinaus kann im Rahmen der Erfindung oder in eigenständiger Form vor- teilhafterweise vorgesehen sein, dass wenigstens eine Hebeeinrichtung an der
Vorrichtung vorgesehen ist. Diese Hebeeinrichtung kann beispielsweise zum
Ausheben von Fördermitteln oder Speichermitteln aus der Vorrichtung dienen.
Diese müssen beispielsweise für Wartungszwecke häufiger ausgetauscht werden.
Insbesondere ist dies bei der Verwendung von Pumpen als Fördermitteln der Fall. Diese sind schwer und von daher manuell nur sehr umständlich auszubauen. Eine Hebevorrichtung schafft hier eine besondere Erleichterung für das Bedienpersonal.
Nachfolgend werden die Erfindung sowie das technische Umfeld anhand der Fi- guren näher erläutert. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, auf die sie jedoch nicht beschränkt ist. In der Zeichnung zeigt schematisch:
Fig. 1 : eine Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung; und
Fig. 2: eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur elektrochemischen Bearbeitung in einer sche- matischen Ansicht dargestellt. Rechts oben ist ein Bearbeitungsraum 2 dargestellt, in dem zur elektrochemischen Bearbeitung vorgesehene Bauteile 3 zwischen einer Anode 4 und einer Kathode 5 angeordnet sind. Die Bauteile 3 werden dabei von einem flüssigen Elektrolyt 6 umspült. Das Elektrolyt 6 zirkuliert in einem Kreislauf 7 durch die Leitungsmittel 8 in Richtung der ersten Pfeile 9. Angetrieben wird diese Bewegung durch ein Fördermittel 10, welches als Pumpe 11 ausgebildet ist.
Nach umströmen der Bauteile 3 fließt das Elektrolyt 6 nach unten aus dem Bearbeitungsraum 2 ab. Dort wird mittels einer Messeinrichtung 12 wenigstens eine Eigenschaft des Elektrolyts 6 gemessen. Bei dem vorliegenden Fall ist diese Eigenschaft der pH- Wert. Die Messeinrichtung 12 erzeugt ein den pH- Wert des E- lektrolyts 6 repräsentierendes Signal und leitet diese über eine erste Signalleitung 13 zu einer Steuerungseinrichtung 14. Die Steuerungseinrichtung 14 ihrerseits erzeugt daraufhin ein weiteres Signal zur Steuerung einer Dosiereinrichtung 16 und leitet dieses über die zweite Signalleitung 15 zu der Dosiereinrichtung 16. Die Dosiereinrichtung 16 ihrerseits ist oberhalb eines ersten Speichermittels 17 ange- ordnet, der als Speicher für Elektrolyt 6 dient und beispielsweise als Tank ausgebildet ist. Die Dosiereinrichtung 16 ihrerseits weist ein zweites Speichermittel 18 auf, in dem sich ein Dosierstoff 19 befindet. Der Dosierstoff 19, der beispielsweise eine Säure oder eine Lauge sein kann, wird entsprechend dem über die zweite Signalleitung empfangenen Signal in Richtung des zweiten Pfeils 20 dem Kreislauf 7 und damit dem Elektrolyt 6 zugemischt.
Sobald sich somit eine Änderung des vorgegebenen pH- Wertes, welcher in der Steuerungseinrichtung 14 hinterlegt ist, einstellt, was von der Steuerungseinrich- tung 14 durch das Signal der Messeinrichtung 12 erkennt, wird eine entsprechende Konditionierung des Elektrolyts 6 durch Zugabe eines Dosierstoffes 19 veran- lasst. Das Elektrolyt 6 kann somit über eine sehr lange Betriebszeit verwendet werden und weist stets die überwachten und konditionierten Eigenschaften auf.
In Fig. 2 ist eine andere bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur elektrochemischen Bearbeitung dargestellt. Auch hier ist im rechten oberen Bereich wieder der Bearbeitungsraum 2 angeordnet, in dem sich die zu bearbeitenden Bauteile 3 zwischen der Anode 4 und der Kathode 5 befinden. Das Elektrolyt 6 zirkuliert wiederum in Richtung der ersten Pfeile 9 in einem Kreislauf 7. Hierbei ist das zweite Speichermittel 18 mit dem Dosierstoff 19 jedoch innerhalb des ersten Speichermittels 17 für das Elektrolyt 6 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise durch eine Leckage austretende Säure oder Lauge aus dem zweiten Speichermittel 18 nicht in die Umwelt bzw. die Umgebung gelangt. Stattdessen wird der austretende Dosierstoff 19 durch das im ersten Speichermittel befindliche Elektrolyt 6 verdünnt, wodurch sich die Gefahr von Personen- oder Sachschäden verringert. Zudem ist das beispielsweise als Säurebehälter ausgebildete zweite Speichermittel 18 durch das erste Speichermittel 17 gegen Beschädigungen geschützt. Aus dem zweiten Speichermittel 18 wird der Dosierstoff 19 wiederum in Richtung der zweiten Pfeile 19 durch die Dosiereinrichtung 16 dem Kreislauf 7 beigemengt. Die Beimengung erfolgt nach Ansteuerung durch die Steuerungseinrichtung 14 über die zweite Signalleitung 15. Bei dieser bevorzugten Weiterbil- dung der Erfindung ist zudem eine Mischvorrichtung 21 vorgesehen, welche stromabwärts des Bearbeitungsraumes 2 angeordnet ist. Der Dosierstoff 19 wird dabei unmittelbar vor oder direkt in die Mischvorrichtung 21 eingeleitet, um so mit dem durchströmenden Elektrolyt 6 direkt vermischt zu werden. Die dargestellt Mischvorrichtung ist passiv und lenkt einen oder mehrere Teilströme des Elektrolyts 6 so um, dass diese unter einem Winkel auf andere Teilströme des Elektrolyts
6 auftreffen und sich dabei vermischen. Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Steuerungseinrichtung 14 Steuerungsleitungen 22 auf, über die sie zusätzlich die Fördermittel 11 in ihrer Leistung steuern kann. Damit ist es möglich, bei- spielsweise in Abhängigkeit von einer Temperatur des Elektrolyts 6 die Umlaufgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeiten des Elektrolyts 6 im Kreislauf
7 zu verändern. Im Weiteren wird das durchmischte Elektrolyt 6 im ersten Speichermittel 17 zwischengespeichert, um danach durch das Fördermittel 11 durch eine Filtereinrichtung 23 hin zu einem dritten Speichermittel 24 transportiert zu werden. Dort wird das gereinigte und konditionierte Elektrolyt 6 für einen erneuten Durchlauf durch den Bearbeitungsraum 2 bereitgestellt.
Zusätzlich ist noch eine Hebeeinrichtung 25 vorgesehen, die einen Haken 26 aufweist, der durch Drehung um die Achse 27 und durch Verfahren in Richtung des Pfeilkreuzes 28 frei im Raum beweglich ist. Diese Hebeeinrichtung 25 kann von einem Bediener der Vorrichtung 1 dazu verwendet werden, um beispielsweise die relativ schweren Pumpen 11 zu Wartungszwecken aus der Vorrichtung 1 auszuheben. Gleiches gilt auch für das Ausheben der Speichermittel 17, 18 und 24 sofern dies erforderlich wird. Die Anordnung einer Hebeeinrichtung 25 verbessert die Arbeitssicherheit und erleichtert die Bedienung der Vorrichtung 1.
Im Übrigen wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es sind vielmehr zahlreiche Abwandlungen der gezeigten Vorrichtung im Rahmen der Patentansprüche mög- lieh. So können beispielsweise anstelle der beschriebenen Speichermittel und Dosiereinrichtungen auch solche verwendet werden, welche unterschiedliche Funkti- onsprinzipien haben, aber die gleiche Wirkung hervorrufen. Darüber hinaus kann die Anzahl von Dosiereinrichtungen, Speichermitteln, Leitungsmitteln, Filtereinrichtungen und Hebeeinrichtungen sowie Messeinrichtungen und Steuereinrichtungen variiert werden, um bestimmte Funktionalitäten zusätzlich zu implementie- ren, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Bearbeitungsraum
3 Bauteil
4 Anode
5 Kathode
6 Elektrolyt
7 Kreislauf
8 Leitungsmittel
9 erster Pfeil
10 Fördermittel
11 Pumpe
12 Messeinrichtung
13 erste Signalleitung
14 Steuerungseinrichtung
15 zweite Signalleitung
16 Dosiereinrichtung
17 erstes Speichermittel
18 zweites Speichermittel
19 Dosierstoff
20 zweiter Pfeil
21 Mischvorrichtung
22 Steuerungsleitung
23 Filtereinrichtung
24 drittes Speichermittel
25 Hebeeinrichtung
26 Haken
27 Drehachse

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur elektrochemischen Bearbeitung wenigstens eines Werkstückes (3) mit Leitungsmitteln (8) und ersten Speichermitteln (17) für ein Elektrolyt (6), wobei wenigstens eine Messeinrichtung (12) zur
Messung zumindest einer Eigenschaft des Elektrolyts (6) an dem Leitungsmittel (8) angeordnet ist.
2. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Messein- richtung (12) wenigstens zur Erfassung des pH- Wertes, der Leitfähigkeit oder der Temperatur ausgebildet ist.
3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dosiereinrichtung (16) zur Einleitung wenigstens einen Dosierstoffs (19) in das Elektrolyt (6) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Mischvorrichtung (21) für das Elektrolyt (6) im Bereich der Leitungsmittel (8) oder der Speichermittel (17) angeordnet ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweites Speichermittel (18) vorgesehen ist, das wenigstens teilweise innerhalb des ersten Speichermittels (17) angeordnet ist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Speichermittel (18) zur Aufnahme wenigstens eines Dosierstoffes (19) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei we- nigstens eine Dosiereinrichtung (16) und wenigstens eine Messeinrichtung
(12) mit einer Steuerungseinrichtung (14) verbunden sind.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens die Leitungsmittel (8), erste Speichermittel (17), Fördermittel (10) und mindestens ein Bearbeitungsraum (2) einen Elektrolytkreislauf (7) bil- den.
9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die Dosiereinrichtung (16), die Mischvorrichtung (21) oder die Messvorrichtung (12) stromab des Bearbeitungsraums (2) angeordnet ist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens das erste (17) oder zweite (18) Speichermittel unter dem Bearbeitungsraum (2) angeordnet ist.
11. Elektrochemisches Bearbeitungsverfahren zum Betrieb einer Vorrichtung
(1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Eigenschaft eines Elektrolyts (6) mittels zumindest einer Messeinrichtung (12) überwacht wird.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei einem Elektrolyt
(6) mittels einer Dosiereinrichtung (16) mindestens ein Dosierstoff (19) hinzugegeben wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dosie- rung des Dosierstoffes (19) nach Art oder Menge in Abhängigkeit der gemessenen Eigenschaften des Elektrolyts (6) eingestellt wird.
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