Aus der US-PS 5 224 051 ist ein Verfahren zur Überwachung einer Bearbeltungsfliissigkeit bekannt. Dieses Verfahren wird insbesondere an einer Metallverarbeitungsanlage angewendet, wobei eine Vielzahl von Metallverarbeitungsmaschinen vorgesehen ist und ein zentral gelagertes Reservoir, das die Menge an wässriger Kühlschmiermittelflüssigkeit beinhaltet. Die Metallverarbeitungsmaschinen werden zentral aus diesem Reservoir versorgt. Die ausSchmiermittelundwasserhaltigenKomponenten.Kühlschmiermit telflüssigkeitbesteht Diese Komponenten werden überwacht und Meßsignale erzeugt, die zu einem Analysegerät gelangen. Aufgrund der Analyse erfolgt eine Modifizierung des Gehaltes einer Komponente in der iiberwachten Fliisslgkeit.

Das in dem genannten Patent beschriebene Verfahren zeigt ein Gerät, mit dem der Gehalt an gelostem Sauerstoff als Hinweis auf Mikroorganismen ermittelt wird. Ebenso wird die Leitfähigkeit, der PH-Wert und die Temperatur festgestellt. Es werden dort allerdings keine Angaben tuber die Korrelation zwischen Sauerstoffverbrauch und Mikroorganismen-belastung gemacht. Ein Nachteil bei diesem System ist, dal3 die zuverlässige Zuordnung der Meßdaten zu den Bestandteilen der Bearbeitungsflüssigkeit nicht möglich ist. Deshalb kann die Zudosierung von zusätzlichen Komponenten oder eine Modifizierung der Bearbeitungsflüssigkeit nur sehr schwer vorgenommen werden.

Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, dal3 bestimmte Parameter in der Flüssigkeit sehr schwer zu erfassen sind. So ist z. B. die Ermittlung der in der Flüssigkeit enthaltenen Mikroorganismen oft nur indirekt möglich. Au#erdem besteht die Gefahr, dal3 aufgrund von Feststoffen sowie chemisch gelösten Substanzen in der Bearbeitungsflüssigkeit das Me#signal verfälscht bzw. die Funktionsfähigkeit des Sensors beeinträchtigt wird.

Es ist weiterhin aus der DE 43 06 184 ein Verfahren zur kontinuierlichen Erfassung physikalischer oder chemischer Parameter von Flüssigkeiten bekannt. Die Veröffentlichung befaßt sich im wesentlichen mit einer Ventilanordnung, die zur Entnahme bzw. zur Zudosierung von Flüssigkeit geeignet ist. Eine Verarbeitung von Signalgrößen und eine Analyse dieser Signale ist dieser Veröffentlichung nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung einer Bearbeitungsflüssigkeit zu schaffen, die geeignet ist, auch unter erschwerten Bedingungen, d. h. auch bei feststoffbelasteten und chemisch verunreinigten Bearbeitungsflüssigkeiten mehrere Komponenten in der Flüssigkeit zu erfassen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß zunächst eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit des Sensors bzw. der Sensoren vorgesehen ist. Nur bei einer ständigen Analyse der Sensoreigenschaften können aussagekräftige Meßwerte ermittelt werden. Die Meßwerte gelangen zu einer Einrichtung zur Verarbeitung der Überwachungssignale, um mittelbar oder unmittelbar aus diesen verarbeiteten Signalen die Zusammensetzung der Bearbeitungsflüssigkeit zu beeinflussen.

Durch diese Einrichtung wird eine optimale Stabilisierung der Bearbeitungsflüssigkeit erzielt und damit eine hohe Lebensdauer dieser Flussigkeit gewahrleistet.

Zur Ennittlung der verschiedenen Meßgrößen sind bestimmte Sensoren denkbar. Zur Temperaturmessung eignet sich beispielsweise ein PT 1 00-Sensor. Die Konzentration der Bearbeitungsflüssigkeit kann aus der Kombination des Brechungsindexes mit der Dichte bzw. der W-Trübung mit der Dichte ermittelt werden. Fremdöl kann ebenfalls tuber eine Kombination aus Brechungsindex und Dichte bzw. Trübung und Dichte ermittelt werden.

Aerobe Keime lassen sich tuber einen entsprechenden O2-Sensor ermitteln. Der PH-Wert wird üblicherweise mit einer PH-Eektrode sensiert, die Leitfähigkeit mit einem Leitfahigkeitssensor. Die Korrosivität der Bearbeitungsflüssigkeit kann mit einer Redox- Elektrode festgestellt werden.

Die Beeinflussung der Zusammensetzung der Bearbeitungsflüssigkeit erfolgt beispielsweise tuber vorgegebene Regelalgorithmen anhand eines Expertensystems oder mittels neuronaler Netze. Es ist selbstverständlich auch denkbar, eine Fuzzylogik einzusetzen, welche einen Optimierungsvorgang hinsichtlich der Qualität der Bearbeitungsflussigkeit durchfiihrt.

Diezweckmä#igerweiseineinemAufbereitungsbehälterwird überwacht. Diese ldberwachung kann z. B. durch ein mobiles Servicegerät, welches finir den Feldeinsatz geeignet ist, durchgeftihrt werden. Selbstverständlich sind verschiedene Gerätevarianten denkbar, wie z. B. ein teilmobiles Gerät, das die ermittelten Daten einer Ferndiagnosezuführt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Bearbeitungsflüssigkeit in einem oder mehreren Aufbereitungsbehältern überwacht. Es besteht auch die Möglichkeit, Behälter im Nebenschluß eines Aufbereitungsbehälters anzuordnen, um dort besonders günstige Umgebungsbedingungen zu gewährleisten. Vorteilhafterweise können Sensoren verwendet werden, die die Belastung der Bearheitungsflüssigkeit mit Feststoffpartikeln sensieren. Ferrer ist es zweckmä#ig, die Mikroorganismen, den pH-Wert oder die Korrosivität bzw. weitere relevant Gr6Beii wie Keime, Hefepilze, Bakterien, Abrasivität, Nitrat, Nitrit, Wasserhärte, storende Ionen, dispergierte Luft, Schaum, Fremdöl, Fremdstoffe, Temperatur, Leitfähigkeit in der Bearbeitungsfliissigkeit zu ermitteln.

Eine Weiterbildung der Erfindung hat zum Ziel, eine Datenfernübertragung durchzuführen ; tuber diese, beispielsweise tuber ein entsprechendes Modem, werden Überwachungssignale an eine oder mehrere Einrichtungen zur Auswertung zugeftihrt ; möglich ist auch eine integrierte Datenauswertung.

Neben der Einrichtung zur IDberwachung der Bearbeitungsfliissigkeit ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Filtersystem zur mechanischen Reinigung vorgesehen.

Dieses Filtersystem besteht beispielsweise aus einer Bandfilteranlage oder einem Unterdruckfilter sowie weiteren geeigneten Anlagen/Gerdten und Peripherieeinrichtungen.

Sofern die Bearbeitungsflüssigkeit in bestimmte Komponenten aufgetrennt werden muß, beispielsweise zur Entsorgung, kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein System vorgesehen sein, das beispielsweise eine Emulsionsspaltung vornimmt. Solche Systeme arbeiten üblicherweise auf Membranbasis (Ultrafiltrat), aber auch thermischer bzw. chemischer Basis.

Ein wichtiger Baustein in der Einrichtung zur Überwachung von Bearbeitungsflüssigkeit ist die Sensierung eines Aerobienbefalls. Dieser korreliert mit dem Sauerstoffverbrauch in der Bearbeitungsflüssigkeit. Der durch aerobische Keime hervorgerufene Sauerstoffverbrauch steht in unmittelbarem Zusammenhang mit der Keimzahl (mikrobiologisch ausgedrückt in kolonnenbildende Einheiten pro Milliliter). Allerdings ist der Sauerstoffverbrauch bei einer gegebenen konstanten aerobischen Keimbelastung temperaturabhängig. Deshalb ist es sinnvoll, die Korrelation zwischen Sauerstoffverbrauch, Keimzahl und Temperatur zu ermitteln. Selbstverständlich kann der Sauerstoffverbrauch nur in einem abgeschlossenen System ermittelt werden. Es ist deshalb erforderlich, die Bearbeitungsflüssigkeit gesondert einem Probebehälter zuzuRühren und dort die Messung des Sauerstoffverbrauchs zuzufiihren.

Diese und welter Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzEähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Figur AufbereitungsanlagefürBrearbeitungsflüssigkeit,eine Figur 2 ein integriertes Anlagenkonzept zur ldberwachung und Aufbereitung der Bearbeitungsflussigkeit, sowie nachgeschalteten entsorgenden Proze#schritten (auch Drahtziehen, Kaltwalzwerke), Figur 3 zeigt die schematische Darstellung der Sensoren zur Erfassung der Daten einer Bearbeitungsflüssigkeit.

Die Aufbereitungsanlage gemä# Figur 1 zeigt mehrere Werkzeugmaschinen 10,11,12,13 in schematischer Darstellung. Diesen Werkzeugmaschinen wird tuber die Leitung 14 Bearbeitungsflüssigkeit, insbesondere eine Kühlschmierstoffemulsion zugeführt. Über die Leitung 15 gelant die mit Feststoffen bzw. Schmutzpartikeln und anderweitigen Verunreinigungen belastete Kuhlschmierstoffemulsion zu einer Emulsionsaufbereitung 16. In der Emulsionsaufbereitung erfolgt in einem Filtersystem 17 das Abscheiden von Partikeln bzw. Feststoffen, in einer weiteren Einrichtung 18 das Abscheiden von Fremdöl und in einem weiteren Filtersystem 19 das Entfernen von Feinstpartikeln aus der Emulsion. Die gereinigte und aufbereitete Emulsion gelangt in einen Sammeltank 20 und steht wieder dem Bearbeitungsprozeß zur Verfügung. Der Transport der Kühlschmierstoffemulsion erfolgt tuber hier nicht dargestellte Förderpumpen.

In Figur 2 ist eine Einrichtung zur Überwachung der Bearbeltungsfltissigkeit dargestellt. Auch hier sind die Werkzeugmaschinen 10,11,12,13 mit aufbereiteter Emulsion tuber die Leitung 14 zu versorgen. Die belastete Emulsion wird tuber die Leitung 15 der Emulsionsaufbereitung und Emulsionspflege 16 zugeführt. Die aufbereitete Emulsion steht in einem Tank 20 zur Verfügung. In diesem Tank 20 werden nunmehr über geeignete Sensoren Meßgrößen ermittelt. Dabes handelt es sich um eine oder folgende der nachstehend genannten Meßgrößen : Temperatur, pH-Wert, Konzentration, Leitfähigkeit, Korrosivität, Korrosionsschutz, Fremdöl, Festpartikel, Fremdstoffe, Mikroorganismen, Keime, Hefepilze, Bakterien, Abrasivitat, Nitrat, Nitrit, Wasserhärte, störende Ionen, dispergierte Luft, Schaumchlorid. Selbstverständlich können auch weitere Me#grö#en mit geeigneten Sensoren ermittelt werden.

Diese Meßgrößen gelangen iiber eine Dateniibertragung oder eine Datenfernübertragung 29 zu einem Diagnosesystem 30. Dieses Diagnosesystem hat die Aufgabe, den Zustand des KSS- Mediums zu analysieren, indem es die Istwerte mit vorgegebenen Sollwerten vergleicht, Trends hinsichtlich des Verlaufs der Istwerte erkennt und evtl. mögliche Regelstrategien erarbeitet. Selbstverständlich ist auch eine Auswertung der Meßgrößen vor Ort möglich.

Aufgrund der vorgegebenen Systematik hinsichtlich der Regelung oder Steuerung der meßtechnisch erfaßten Größen innerhalb der Kühlschmierstoffemulsion, erfolgen direkt oder tuber eine Datenfernübertragung Eingriffe in die Emulsion zur Emulsionsaufbereitung bzw. zur Emulsionspflege. Die Eingriffe können auch manuell erfolgen, d. h. durch eine visuelle Überwachung der Daten werden bestimmte Komponenten der Emulsion verändert. So wird beispielsweise tuber ein Filtersystem 21 die Emulsion entsprechend ihrem Verschmutzungsgrad gereinigt. Es wird tuber ein entsprechendes System 22 Fremdöl aus der Emulsion entfernt. Ein weiteres Filtersystem 23 ist in der Lage, Feinstpartikel aus der Emulsion zu entfernen. Ein System 24 zur Reduzierung der Mikroorganismen wird ebenfalls tuber das Diagnosesystem 30 gesteuert. Der pH-Wert wird tuber ein System 25 eingestellt bzw. geregelt. Die Korrosivität kann tuber ein System 26 verändert werden, die Temperatur tuber eine geeignete Einrichtung 27 und die Konzentration der Emulsion, d. h. das Verhältnis zwischen Wasser und 01 wird tuber ein System 28 gesteuert. Weitere Prozeßschritte sind ferner durchfiihrbar, in der Figur 2 ist die Möglichkeit mit der block box 40 angedeutet.

Durch die Veränderung der Emulsion hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Funktionsfähigkeit wird die Prozeßsicherheit und damit die Lebensdauer erhöht. Dadurch ist auch die Aufbereitung der Kühlschmierstoffemulsion unabhängig von der Art des Bearbeitungsverfahrens an den Werkzeugmaschinen. Es ist unerheblich, ob die Werkzeugmaschinen ein einheitliches oder unterschiedliche Bearbeitungsverfahren durchftihren, die Emulsion wird lediglich entsprechend ihrer Eigenschaften überwacht und optimiert. Auch bei Bearbeitungsverfahren wie Drahtziehen, Kaltwalzen, umformende Fertigungsverfahren.

Die Diagnose der Mef3gr6f3en kann automatisch erfolgen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, manuelle Eingriffe in dem System vorzunehmen und damit eine halbautomatische Regelung oder eine Steuerung der Parameter durchzuSühren.

Die gesamte Einrichtung zur Überwachung der Bearbeitungsflüssigkeit kann als Zusatzsystem eine Einrichtung 31 zur Filterkuchenentwässerung bzw. zur Schleifschlammentölung aufweisen. Die Feststofffraktion aus dieser Einrichtung wird tuber eine Leitung 32 oder eine Fördereinrichtung einer Spänewaschanlage zugeführt. Die entölten Späne gelangen zu einer entsprechenden Auffangvorrichtung bzw. in eine Recyclinganlage.

Die Flüssigfraktion aus der Filterkuchenentwässerung bzw. aus der Spänewaschanlage gelangt tuber die Leitungen 33,34 zu einer Einrichtung 35 zur Emulsionsspaltung. Dieser Einrichtung kann tuber die Leitung 36 die Altemulsion aus dem Tank 20 zugeflihrt werden.

Die Emulsionsspaltung führt eine Trennung zwischen 01 und Wasser durch, das 01 gelangt iiber eine Leitung 37 zu einer hier nicht dargestellten Aufbereitungsanlage. Das Wasser kann tuber die Leitung 38 in den Tank 20 zurückgeführt werden. Dem Tank kann tuber eine Leitung 39 zusätzlich Frischwasser bzw. Emulsionkonzentrat zugeführt werden. In dem Tank 30 angeordnete Sensoren sind mit einer oder mehreren geeigneten Einrichtungen versehen, die die Funktionsfähigkeit der Sensoren aufrechterhalten. Es kann sich hierbei um eine Wascheinrichtung, um eine entsprechende Reinigungseinrichtung oder ähnliches handeln. Die Sensoren werden in regelmä#igen Abständen kalibriert, d. h. das Diagnosesystem 30 überprüft und korrigiert die sensorspezifischen Signale.

Aus einem Behälter 20 mit Verarbeitungsflüssigkeit gelangt ein Teilstrom tuber ein Ventil 50 zu dem Temperatursensor. Anschlie#end erfolgt mit dem Sensor 52 eine Dichtemessung und mit dem Sensor 53 die Messung der Leitfähigkeit. Zur Ermittlung der Trübung ist ein Sensor 54 vorgesehen. Der Sensor 55 ist ein Redox-Meßumformer zur Ermittlung des Korrosionsverhaltens. Nach einem PH-Wertsensor 56 wird die Flüssigkeit in ein abgeschlossenes System 57 transportiert. Dieses abgeschlossene System dient zur Messung des Verbrauchs an Sauerstoff tuber einen bestimmten Zeitraum. Hierzu ist ein Sauerstoffsensor 58 vorgesehen. Die Bearbeitungsflüssigkeit wird nach dem Meßzyklus wieder dem Behälter 20 zugefiihrt.

Damit während der Bestimmung des Sauerstoffgehalts der Probe die weiteren Me#reihen nicht unterbrochen werden, befinden sich drei Ventile 59,60, 61 in dem Kreislauf. Wahrend der Messung des Sauerstoffgehalts sind die Ventile 59,60 geschlossen, das Ventil 61 geöffnet. Zur Aufnahme einer neuen Probe zur Sauerstoffmessung wird das Ventil 61 geschlossen und die Ventile 59,60 geöffnet.