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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Abgleich der Ist-Frequenz mechanischer, aus einem magnetischen Werkstoff bestehender und mit stiftförmigen Halteorganen versehener Resonatoren auf eine vorgegebene Soll-Frequenz durch geregelte Abtragung von Resonatormaterial mittels Sandstrahlen in Abhängigkeit von einer aus einem Soll-Ist-Frequenzvergleich sich ergebenden Differenzfrequenz.
Mechanische Resonatoren finden wegen ihrer hohen Schwinggüte und wegen ihres geringen Raumverbrauches eine weitverbreitete Anwendung, beispielsweise als Frequenznormal oder in mechanischen Filtern. In nahezu allen Anwendungsfällen kommt es darauf an, dass die Resonanzfrequenz eines derartigen mechanischen Resonators möglichst genau bei einer bestimmten vorgegebenen Frequenz auftritt. Wegen der bei der Fertigung der Resonatoren gegebenen, unvermeidlichen Herstellungstoleranzen ist diese Forderung im allgemeinen nicht ausreichend erfüllt, so dass es notwendig ist, die Resonanzfrequenz eines solchen Resonators nach seiner Herstellung einzustellen. Es ist bekannt, diesen als "Abgleichen" bezeichneten Vorgang durch Abtragung von Resonatormaterial mit Hilfe eines Schleifvorganges oder durch Beschuss des Resonators durch Sandstrahlen bzw. Laserstrahlen vorzunehmen.
In diesem Zusammenhang ist bereits ein Verfahren zum Frequenzabgleich mechanischer Resonatoren bekannt, bei dem die Einstellung der vorgegebenen Resonanzfrequenz durch geregeltes Sandstrahlen erfolgt (DE-PS Nr. 1929994). Hier werden die Resonatoren durch mechanische Schwingungen angeregt, die in elektrische, der Ist-Frequenz der Resonatoren entsprechende Schwingungen umgewandelt und verstärkt werden. Die verstärkten elektrischen Schwingungen werden hier einem Soll-Ist-Wert-Vergleich unterzogen und mittels der sich daraus ergebenden Differenzfrequenz der Beschuss des Resonators durch Sandstrahlen geregelt.
Um mit diesem Verfahren gleichmässig gute Ergebnisse erzielen zu können, müssen jedoch gleichmässig vormagnetisierte Resonatoren verwendet werden. Um dies zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die durch einen Schleifvorgang vorabgeglichenen Resonatoren vor dem Magnetisieren zuerst entmagnetisiert werden. Nach dem eigentlichen Abgleichvorgang müssen die Resonatoren daraufhin untersucht werden, ob ihre Resonanzfrequenz innerhalb eines vorgegebenen Toleranz-Frequenzbereiches liegt und erforderlichenfalls, wenn ihre Resonanzfrequenz ausserhalb dieses Toleranzfrequenzbereiches liegt, aussortiert werden.
Es sind also neben dem eigentlichen Abgleichvorgang weitere Arbeitsabläufe erforderlich, sowie die eigens dafür vorgesehenen Geräte. Die zwischen den Arbeitsabläufen notwendigen Transport- und Wartezeiten, die erhöhte Anzahl von Einzelgeräten, und der damit verbundene Aufwand an Bedienung, Beschickung und Wartung der Geräte stellen erhebliche Nachteile des bekannten Abgleichvorganges dar. Zudem ist es wegen der Verschiedenartigkeit der einzelnen Arbeitsabläufe und der dazu erforderlichen Geräte schwierig, einen derartigen Abgleichvorgang zu automatisieren.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Frequenzabgleich mechanischer Resonatoren anzugeben, bei der alle oben beschriebenen Arbeitsabläufe, bei relativ geringem technischem Aufwand vollautomatisch innerhalb einer Einrichtung erfolgen.
Ausgehend von einer Vorrichtung zum automatischen Abgleich der Ist-Freqenz mechanischer, aus einem magnetischen Werkstoff bestehender und mit stiftförmigen Halteorganen versehener Resonatoren auf eine vorgegebene Soll-Frequenz durch geregelte Abtragung von Resonatormaterial mittels Sandstrahlen in Abhängigkeit von einer aus einem Soll-Ist-Frequenzvergleich sich ergebenden Differenzfrequenz, wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Resonatoren einer Führungsschiene zugeführt werden, in der Führungsschiene entmagnetisiert werden und anschliessend an einen Endanschlag der Führungsschiene anstossen und damit einen Schalter betätigen, dass durch den Schalter ein Steuersignal ausgelöst wird, das der Zuführung des angestossenen Resonators zu einem mit mehreren Halterungen versehenen Rundschalttisch vorausgeht,
dass anschliessend der am Endanschlag anliegende Resonator mit seinen stiftförmigen Halteorganen von einer, dem Endanschlag gegenüberliegenden Halterung erfasst und dabei über den Endanschlag gehoben wird, dass die in den Halterungen befindlichen Resonatoren durch die schrittweise Drehung des Rundschalttisches einzelnen Bearbeitungsstationen zugeführt werden, dass die Antriebssteuerung des Rundschalttisches nach Beendigung der in den Bearbeitungsstationen vorgenommenen Bearbeitungsschritte von der Sandstrahlabgleichvorrichtung einen Steuerbefehl erhält, dass anschliessend der Rundschalttisch einen Transportschritt ausführt, bei dem der zuletzt von einer Halterung aufgenommene Resonator einer Magnetisierungsstation zugeführt und dort magnetisiert wird, dass in der folgenden Bearbeitungsstation der Sandstrahlabgleich vorgenommen wird,
dass nach der den Sandstrahlabgleich abschliessenden Messung der Resonanzfrequenz diese mit einem vorgegebenen
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Toleranz-Frequenzbereich verglichen wird, und dass der Resonator, wenn seine Resonanzfrequenz ausserhalb des vorgegebenen Toleranz-Frequenzbereiches liegt, in der als erste Auswurfstelle ausgebil- deten nächsten Bearbeitungsstation, bzw. wenn seine Resonanzfrequenz innerhalb des Toleranz-Frequenz- bereiches liegt, in der als zweite Auswurfstelle ausgebildeten übernächsten Bearbeitungsstation ausgeworfen wird.
Ein Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die von den Halterungen des Rundschalttisches aufgenommenen Resonatoren durch die Drehung des Rundschalttisches automatisch den einzelnen
Bearbeitungsstationen zugeführt werden und während der Bearbeitung in der Halterung verbleiben.
Dadurch erübrigt sich das Zutun einer Arbeitskraft für den Transport der Resonatoren zwischen den einzelnen Bearbeitungsgeräten.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die für die herkömmliche Sortierung der Resonatoren gesondert erforderliche Messung der Resonanzfrequenz bei der Erfindung durch die den Sandstrahlabgleich abschliessende Messung ersetzt ist, deren Messergebnis abgespeichert und zur Steuerung der ersten
Auswurfstelle verwendet wird.
Durch die Zusammenfassung aller zum Abgleichen der Resonatoren erforderlichen Arbeitsabläufe in einer Einrichtung ergibt sich weiterhin die vorteilhafte Möglichkeit der zentralen elektronischen Steuerung dieser Arbeitsabläufe.
Für viele Anwendungsfälle, beispielsweise für den gleichzeitigen Abgleich von Resonatoren für unterschiedliche Filter innerhalb eines Verfahrens, kann es zweckmässig sein, den erlaubten Toleranz- bereich in verschiedene Frequenzbereiche aufzuteilen und die Resonatoren nach ihrer Eigenfrequenz in diese Frequenzbereiche zu sortieren.
Bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Frequenzabgleich mechanischer Resonatoren, bei denen nach der Messung der Resonanzfrequenz diese mit einem vorgegebenen Toleranzfrequenzbereich verglichen und der Resonator in einer von wenigstens zwei Auswurfstationen sortiert ausgeworfen wird, kann die hiefür erforderliche Sortierinformation wenigstens für die Dauer des Tellertransports über eine Station zentral gespeichert werden. In den Fällen, in denen eine feinere Unterteilung der Resonatoren, beispielsweise in mehrere Frequenzgruppen, gewünscht ist, muss damit allerdings ein etwas erhöhter Aufwand bezüglich der Speicherung der Sortierinformation und der Steuerung der. Auswurfstationen in Kauf genommen werden.
Es soll deshalb als weitere Ausführungsart der Erfindung eine bei geringem technischem Aufwand sicher arbeitende Vorrichtung zum Sortieren von Resonatoren in eine grössere Anzahl von Frequenzbereichen angegeben werden, bei der ausserdem zwischen der örtlichen Position des zu sortierenden Resonators und dem Zeitpunkt der Abfrage der Sortierinformation kein fester Zusammenhang gewährleistet sein muss.
Hiefür wird in einer weiteren Ausführungsart der Erfindung dafür gesorgt, dass zum Sortieren mechanischer Resonatoren nach ihrer Eigenfrequenz in vorgegebene Frequenzbereiche im Anschluss an eine Messung der Eigenfrequenz für jeden der einzeln in einer Halterung eines Drehtellers befindlichen Resonatoren der Wert der Eigenfrequenz mit den Grenzen der vorgegebenen Frequenzbereiche verglichen und dadurch jeder Resonator einem bestimmten Frequenzbereich zugeordnet wird, dass ein diesem Frequenzbereich entsprechender Wert (Sortierinformation) in einer mit der Halterung fest verbundenen Speichereinrichtung gespeichert wird, dass anschliessend die Resonatoren durch Drehen des Drehtellers in verschiedene Positionen nacheinander verschiedenen Auswurfstationen zugeführt werden, dass jeder Auswurfstation ein, einem bestimmten Frequenzbereich entsprechender Speicherwert zugeordnet ist,
dass an jeder Auswurfstation der Speicherinhalt abgefragt und bei Übereinstimmung zwischen abgefragtem und zugeordnetem Speicherwert jeweils der entsprechende Resonator ausgeworfen wird, und dass in einer auf die Auswurfstationen folgenden Position des Drehtellers die Speichereinrichtung gelöscht wird.
Vorteilhaft ist, dass wegen der räumlich festen Zuordnung der Speicherelemente der Zusammenhang zwischen Prüflings-Position und Abfragezeitpunkt zwangsläufig gegeben und damit unzerstörbar ist.
Dadurch ist es möglich, die Zahl der Bereiche, in die sortiert werden soll, zu erhöhen, ohne dabei gleichzeitig die Störanfälligkeit der Sortierung zu erhöhen, wie dies bei einem zentralen Speicher der Fall wäre. Ferner ist es auch möglich, eine quantisierte Speicherform zu wählen, bei der das Speicherelement in verschiedenen Stufen, entsprechend den vorgewählten Toleranzbereichen, magnetisiert wird.
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Vorteilhaft ist auch die weitgehende Unabhängigkeit vom Betriebszustand und von zeitweiligen Stillegungen der Maschine dadurch, dass den die Resonatoren aufnehmenden Halterungen die Sortierinformation mitgegeben ist.
Vorteilhaft ist es, für die Speicherelemente der Speichereinrichtung Plättchen aus ferromagnetischem Material hoher Remanenz vorzusehen. Dadurch ergibt sich eine geringe Störanfälligkeit gegenüber elektromagnetischen Einstreuungen auf das Speicherelement.
Durch die Verwendung von ferromagnetischem Material hoher Remanenz ergibt sich ferner die Möglichkeit, zwischen den zur Abspeicherung der Sortierinformation notwendigen Aufsprechspulen und den Speicherelementen, bzw. zwischen der Lesestation und den Speicherelementen einen ausreichend grossen Luftspalt vorzusehen, wodurch sich die Möglichkeit des berührungsfreien Speicherns, Lesens und Löschens ergibt. Damit wird ausserdem eine erhöhte Unabhängigkeit vom betriebsbedingten Verstaubungsbzw. Verschmutzungszustand, insbesondere bei der Verwendung mit einem Sandstrahlautomaten, sowie eine wenig aufwendige Wartung und ein vernachlässigbarer Verschleiss erreicht.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die zerstörungsfreie Nachprüfbarkeit des Speicherinhalts mit optischen und elektronischen Mitteln, wie z. B. mit einer Hall-Sonde.
Für den vorstehend beschriebenen automatischen Abgleich wird die Resonanzfrequenz des Resonators jeweils durch ein Mikrophon gemessen, das die vom Resonator erzeugten Schallschwingungen in elektrische Schwingungen umwandelt. Der Resonator wird hiezu über eine Antriebsvorrichtung, beispielsweise eine Anregespule, zu Schwingungen angeregt. Die vom Mikrophon gemessene Resonanzfrequenz des Resonators wird einem Rückkopplungsverstärker zugeführt, der zusammen mit der Antriebsvorrichtung und dem Mikrophon den Messkreis bildet. In diesem Messkreis wird demzufolge die jeweilige Resonanzfrequenz, d. h. die Ist-Frequenz, gemessen.
Da die Anregungen der Resonatoren elektrisch über eine Anregespule mit Hilfe des Magnetostriktionseffekts erfolgt, ist jedoch eine vorherige Magnetisierung der Resonatoren in einer Magnetisierungsstation erforderlich. Für spezielle Filter mit besonders hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Einhaltung der Soll-Frequenz ist jedoch die oben beschriebene Messmethode unter Umständen nicht mehr geeignet, da durch die hier notwendige Vormagnetisierung der Resonatoren deren innere Dämpfung erhöht und damit die Schwinggüte verringert und ausserdem deren Eigenresonanzfrequenz gegenüber der im unmagnetisierten Zustand auftretenden Eigenresonanzfrequenz geringfügig verschoben wird.
Diese Frequenzverwerfung ist durch die Abhängigkeit des Elastizitätsmoduls E des Resonatormaterials von der Grösse der Vormagnetisierung bedingt und erreicht bei ungünstigem Resonatormaterial und kräftiger Vormagnetisierung Werte für die relative Frequenzänderung Af/f bis zu 2 -10 -4.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen in den Zeichnungen Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten
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Draufsicht einer Halterung, Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Halterung, Fig. 5 einen Schnitt durch die Führungsschiene im Bereich des Endanschlages mit gegenüberliegenden geöffneten Klemmbacken einer Halterung, Fig. 6 einen wie in Fig. 5 gelegten Schnitt bei geschlossenen Klemmbacken und geklemmtem Resonator, Fig. 7 einen Schnitt durch die geöffnete Magnetisierungsstation, Fig. 8 einen Schnitt durch die in Klemmlage befindliche Magnetisierungsstation, Fig. 9 eine erste Auswurfstelle, Fig. 10 eine zweite Auswurfstelle, Fig. 11 eine mit einer Sandstrahlabgleichvorrichtung zusammengefasste Sortiereinrichtung, Fig.
12 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Anordnung zur Messung der Resonanzfrequenz, Fig. 13 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 12, Fig. 14 eine schematische Darstellung eines mechanischen Schlagwerkes, das aus einer Magnetspule mit einem beweglichen Spulenkern besteht und Fig. 15 eine Darstellung einer Anordnung zur Messung der Resonanzfrequenz von noch nicht mit Haltebeinen versehenen mechanischen Resonatoren.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Abgleichvorrichtung besteht aus mehreren Baugruppen, die auf einer gemeinsamen Grundplatte --la-- montiert sind. Für den Transport der Resonatoren von und zu den einzelnen Bearbeitungsstationen wird ein handelsüblicher pneumatischer Rundschalttisch --2a-- mit zwölf Schaltstellungen verwendet. Der Rundschalttisch ist zur Halterung der Resonatoren mit einer, mit der Zahl der Schaltstellungen übereinstimmenden Anzahl von konzentrisch zu seiner Drehachse und in gleichen Abständen angeordneten Halterungen --3a-- versehen. Die Zuführung der Resonatoren zu dem Rundschalttisch erfolgt durch eine auf der Grundplatte befestigte Beschickungsvorrichtung, die eine
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In Fig. 4 ist ein Teil-Längsschnitt durch eine geöffnete Halterung dargestellt. In ihm wird die in einer Bohrung- --40a-- des unteren Klemmbackens --31a-- eingesetzte und gegen den oberen Klemmbacken --32a-- auf Druck beanspruchte Schraubenfeder --41a-- erkennbar. Die den Bearbeitungsstationen abgewandten Stirnseiten der geöffneten oberen Klemmbacken-Hälften --32a'-- sind dabei zu deren Arretierung in eine formschlüssig angepasste Aussparung --42a-- des durch die Spiralfeder --38a-- zu diesen Stirnseiten hin vorgespannten Riegelstückes --37a-- aufgenommen.
In Fig. 5 ist ein Schnitt durch die Führungsschiene --5a-- im Bereich der Aushebestelle --9a'-- mit einem an deren Endanschlag-9a-angestossenen Resonator-39a-zusammen mit einem Schnitt durch den am Endanschlag --9a-- zugewandten Teil der Klemmbacken --31a und 32a-- einer der Aushebestelle gegenüberliegenden Halterung --3a-- dargestellt. Die der Halterung --3a-- zugewandte seitliche Begrenzungswand --51a-- der Führungsschiene --5a-- weist im Bereich der Aushebestelle --9a'-- eine zum Endanschlag --9a-- hin stetig zunehmende Wandhöhe auf, so dass die mit ihren stiftförmigen Halteorganen auf der Begrenzungswand gleitenden Resonatoren am Endanschlag --9a-- so zu liegen kommen,
dass die Halteorgane gegenüber der Horizontalen um zirka 100 schräg nach oben gerichtet sind.
Beim folgenden Schalttakt wird eine der auf dem Rundschalttisch befestigten Halterungen --3a-- mit geöffnetem oberem Klemmbacken --32a-- der der Aushebestelle --9a'-- gegenüberliegenden Position zugeführt. Nach Beendigung dieses Transportschrittes nimmt die Halterung --3a-- gegenüber dem am Endanschlag --9a-- angestossenen Resonator --39a-- eine solche Lage ein, dass dessen schräg nach oben
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angeordneten Schraubenfeder --41a-- wird dabei der obere Klemmbacken --32a-- in Klemmstellung gedreht.
Durch die damit verbundene Bewegung seiner Klemmfläche --34a-- nach unten wird der am Endanschlag anliegende Resonator an seinen schräg nach oben zeigenden stiftförmigen Halteorganen erfasst, in die horizontale Lage gebracht und gleichzeitig über die Höhe h des Endanschlages gehebelt.
Dadurch kann der jetzt zwischen die Klemmflächen --34a-- der Halterung geklemmte Resonator frei der weiteren Drehung des Rundschalttisches folgen.
In dem in der Lage der Schnittebene mit Fig. 5 übereinstimmenden Querschnitt der Fig. 6 ist ein in Klemmlage befindlicher und damit über die Höhe h des Endanschlages --9a-- gehobener Resonator --39a-dargestellt.
Die Fig. 7 und 8 sind Schnitte durch die auf der Grundplatte befestigte Magnetisierungsstation - -10a--, u. zw. bei Fig. 7 in Ruhestellung und bei Fig. 9 in der zur Magnetisierung der Resonatoren erforderlichen Klemmlage. Die Magnetisierungsstation --lOa-- besteht aus einem starr mit der Grundplatte verbundenen, einen Hubmagneten und zwei jeweils um eine Drehachse --102a und 103a-- bewegliche Hebel - 104a und 105a-- aufweisenden Gehäuse --101a--. Der erste Hebel --104a-- ist mit einer Einkerbung --106a-- zur Aufnahme der den stiftförmigen Halteorganen abgewendeten Seite der Resonatoren --39a-versehen ;
der zweite Hebel --105a-- weist eine durch eine nichtleitende Zwischenschicht --107a-- isoliert angeordnete Hälfte --108a-- auf. Dieser isoliert angeordnete Teil des zweiten Hebels ist mit einem zur Klemmung der Resonatoren --39a-- gegen die Einkerbung --106a-- angeordneten elektrisch leitenden Vorsprung --109a-- verbunden. Zwischen dem Gehäuse --lOla-- und dem nicht isoliert angeordneten Teil des zweiten Hebels --105a-- ist eine Schraubenfeder --110a-- als Zugfeder angeordnet, so dass der zweite Hebel --105a-- gegen den ersten Hebel --104a-- und dieser gegen den in Ruhestellung befindlichen Anker --111a-- des Hubmagneten gedrückt und dadurch die Klemmung geöffnet ist.
Bei der in Fig. 8 dargestellten, zur Magnetisierung der Resonatoren erforderlichen Klemmlage ist der erste Hebel --104a-- durch den entgegen der Kraft der Schraubenfeder --110a-- ausgelenkten Anker --llla-- so an den zweiten Hebel --105a-- gedrückt, dass durch die dabei entstehende Verdrehung beider Hebel der zu magnetisierende Resonator zwischen der Einkerbung --106a-- des ersten und dem leitenden Vorsprung --109a-- des zweiten Hebels geklemmt ist. Dabei wird der Resonator durch den leitenden Vorsprung --109a-- zwischen den stiftförmigen Halteorganen und durch die Einkerbung --106a-- auf der den Halteorganen gegenüberliegenden Rückseite des zu magnetisierenden Resonators berührt. Die
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Magnetisierung selbst erfolgt durch gesteuerten Stromdurchgang durch den geklemmten Resonator zwischen den Berührungsstellen.
Nach dem elektronisch gesteuerten Stromdurchgang wird durch die Schraubenfeder--llOa-der Anker wieder in seine, in Fig. 7 dargestellte Ruhelage gebracht und beide Hebel --104a und 105a-- in ihre
Ausgangsstellung zurückgeschwenkt, so dass der Resonator der weiteren Drehung des Rundschalttisches folgen kann.
Nach dem Durchlauf einer Leerstation wird'der magnetisierte Resonator der eigentlichen Sandstrahl- abgleichvorrichtung --lla-- zugeführt und dort durch schrittweises Sandstrahlen seiner Stirnfläche mit einer Toleranz von : 2 Hz auf die vorgegebene Frequenz abgeglichen. Sobald der Rundschalttisch --2a-- den Resonator in die Sandstrahlabgleichvorrichtung --l1a-- gebracht hat, wird mittels einer Spule der Resonator erregt und dessen Eigenfrequenz durch ein Mikrophon aufgenommen und an ein Steuergerät weitergemeldet. Entsprechend der Differenz zwischen Ist- und Soll-Frequenz wird die Zeit des
Sandstrahlens ermittelt und das Sandstrahlgerät eingeschaltet.
Zwei Sandstrahldüsen sind auf einer Brücke über einem Absaugkanal befestigt und über ein Kugelgelenk so auf beide Stirnflächen der Schwinger gerichtet, dass der Sandstrahl unter einem Winkel von etwa 30 auf die Stirnfläche trifft. Wenn die vorgegebene Sandstrahlzeit abgelaufen ist, wird der Sandstrahl abgeschaltet und erneut die Eigenfrequenz des Schwingers gemessen. Diese Vorgänge wiederholen sich, bis die Eigenfrequenz innerhalb der vorgegebenen Toleranz der Soll-Frequenz liegt. Dabei werden die Sandstrahlintervalle im allgemeinen von Schritt zu Schritt immer kürzer. Zur Beseitigung des gestrahlten Sandes ist die Sandstrahlabgleichvorrichtung an eine Absauganlage angeschlossen.
Nachdem die Resonatoren mit hoher Genauigkeit abgeglichen werden müssen, darf ihre Eigenfrequenz nicht durch die Absaugluft beeinflusst werden. Aus diesem Grunde ist im Absaugkanal eine Klappe eingebaut, die über einen Drehmagneten betätigt wird, sobald eine Steuerautomatik auf Messen umschaltet.
Diese Klappe gibt eine Seitenöffnung im Absaugkanal frei und verschliesst dafür den Weg zwischen Resonator und Absaugung, so dass der Resonator in seiner Resonanzfrequenz von der strömenden Luft nicht beeinflusst wird.
In Fig. 9 ist die für ausserhalb des vorgegebenen Toleranzfrequenzbereiches abgeglichene Resonatoren vorgesehene erste AuswurfsteIle --12a-- dargestellt. Sie besteht aus einem auf der Grundplatte befestigten Hubmagneten--121a--, dessen Anker --122a-- mit seiner Längsachse radial zum Rundschalttisch --2a-- ausgerichtet und zum Auslenken des freien Schenkels des 90 -Winkelstückes-35a-- und damit zum Öffnen der mit fehlabgeglichenen Resonatoren bestückten Halterungen --3a-- vorgesehen ist.
In Fig. 10 ist die zweite Auswurfstelle-15a-dargestellt, bei der der freie Schenkel des 90 -Winkelstückes-35a-- durch eine, um eine vertikale Achse --151a-- drehbare Rolle --152a-ausgelenkt und dadurch die Halterung --3a-- geöffnet wird. Beim Weiterlaufen des Rundschalttisches bleibt die Halterung --3a-- geöffnet, bis sie wieder zu der der Aushebestelle --9a'-- gegenüberliegenden Station gedreht ist.
Die in Fig. 11 in einer Draufsicht schematisch dargestellte Sortiereinrichtung ist mit einer Sandstrahlabgleichvorrichtung zu einer konstruktiven Einheit zusammengefasst, die aus mehreren, auf einer gemeinsamen Grundplatte --lc-- montierten Baugruppen besteht. Für den Transport der Resonatoren von und zu den einzelnen Bearbeitungsstationen wird ein handelsüblicher pneumatischer Rundschalttisch mit zwölf Schaltstellungen verwendet. Der Drehteller des Rundschalttisches ist zur Aufnahme der Resonatoren mit einer, mit der Zahl der Schaltstellungen übereinstimmenden Anzahl von konzentrisch zu seiner Drehachse und in gleichen Abständen angeordneten Halterungen --3c-- versehen.
Die Zuführung der Resonatoren zu dem Rundschalttisch erfolgt durch eine auf der Grundplatte befestigte Beschickungsvorrichtung, die eine Vibratoreinrichtung --4c-- und eine mit dem Ausgang der Vibratoreinrichtung verbundene Führungsschiene --5c-- enthält.
Die aus der Vibratoreinrichtung --4c-- austretenden Resonatoren werden der schräg nach unten geneigten Führungsschiene --5c-- zugeführt und durchlaufen in der Führungsschiene zuerst mehrere Lichtschranken --7c--, die zur Überwachung eines kontinuierlichen Transports der Resonatoren dienen, sodann eine als Spule ausgeführte Entmagnetisierungsstation --8c-- und stossen anschliessend an einen Endanschlag --9c--, wodurch die Zuführung der angestossenen Resonatoren zu der gegenüberliegenden Halterung --3c-- des Drehtellers --2c-- freigegeben wird.
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Die auf der Grundplatte--le--den einzelnen Halterungen --3c-- gegenüberliegend angeordneten Stationen sind in einer der Drehrichtung des Drehtellers entsprechenden Reihenfolge zuerst eine Magneti- sierungsstelle --10c--, eine mit einer Frequenzmessvorrichtung-lle--kombinierte Sandstrahlabgleichvorrichtung, eine erste Auswurfstation --12c-- mit einer Rutsche und einem Vorratsbehälter --14c--, zwei weitere gleich aufgebaute Auswurfstationen und eine Löschstation --15c--. Zwischen der Magnetisierungsstelle und der Sandstrahlabgleichvorrichtung ist eine, zwischen der letzten Auswurfstation und der Löschstation sind drei und zwischen der Löschstation --15c-- und der Zuführung der Beschickungseinrichtung --4c-- ist eine Leerstation vorgesehen.
Ferner ist eine zentrale Steuereinrichtung - zur Steuerung des Abgleich-und Sortiervorganges erforderlich.
Die Halterungen --3c-- des Drehtellers --2c-- sind mit Speicherelementen versehen, die im Ausführungsbeispiel als Plättchen aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise grosser Remanenz, ausgeführt sind. Im vorliegenden Fall, bei dem nach drei Frequenzbereichen sortiert werden soll, sind entsprechend den drei AuswurfsteIlen --12c-- jedem Resonator als Speicherelemente drei Plättchen --3c'-- aus ferromagnetischem Material zugeordnet. Das Einschreiben der Sortierinformation erfolgt unmittelbar nach einer den Abgleichvorgang beendenden Frequenzmessung durch die drei in der Abgleichstation angeordneten und jeweils einem der Plättchen zugeordneten Aufsprechspulen, die durch die von der zentralen Steuereinrichtung --6c-- gebildete Sortierinformation entsprechend dem Messwert gespeist werden.
Nach diesem Einschreiben der Sortierinformation erfolgt nach den weiteren Transportschritten des Drehtellers in den Auswurfstationen durch jeweils eine Lesevorrichtung die Abfrage jeweils eines der Speicherelemente, worauf bei Übereinstimmung zwischen abgefragtem und dem Resonator zugeordnetem Speicherwert der Resonator ausgeworfen wird. Nach dem Auswerfen des Resonators wird die Halterung mit den Speicherelementen zur Löschstation gedreht und dort die Sortierinformation gelöscht.
An Stelle der drei einzelnen Speicherelemente kann auch ein einzelnes, entsprechend grösseres Speicherelement verwendet werden, das an verschiedenen Stellen magnetisiert wird. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel stimmt die Anzahl der SpeichereJemente einer Halterung --3c-- überein mit der Zahl der vorgegebenen Frequenzbereiche, in die die Resonatoren zu sortieren sind. Dabei ist jedem der drei Frequenzbereiche ein Speicherelement zugeordnet, wodurch in der Abgleichstation drei Aufsprechspulen erforderlich sind. In den Auswurfstationen ist dagegen lediglich jeweils nur eine Lesevorrichtung notwendig, deren sensitives Element im Ausführungsbeispiel eine Hallsonde ist, der ein störungsunempfindlicher Operationsverstärker nachgeschaltet ist.
Die Lesevorrichtung muss hiebei lediglich den magnetisierten Zustand von dem unmagnetisierten Zustand eines Speicherelements unterscheiden können.
Es besteht auch die Möglichkeit, die aus ferromagnetischem Material bestehenden Speicherelemente definiert in eine von zwei möglichen Richtungen zu magnetisieren bzw. sie unmagnetisiert zu lassen.
Dadurch kann der Informationsinhalt eines Speicherelements vergrössert und die Zahl der Speicherelemente pro Halterung sowie die Zahl der notwendigen Aufsprechspulen reduziert werden. Die Lesevorrichtung muss dann jedoch geeignet sein, unterschiedliche Polarisationen der Magnetisierung zu erkennen.
Entgegen den Verhältnissen bei einer zentralen Speicherung der Sortierinformation ist die hier verwendete Speicherungsform von einer Vielzahl möglicher Störeinflüsse unabhängig, da die Speichereinrichtung und damit die Sortierinformation der Prüflingposition räumlich fest zugeordnet ist. Die hier verwendete Speicherungsform ist den konventionellen zentralen Speicherungsformen besonders dann überlegen, wenn nach mehreren Kriterien sortiert werden soll. Das Sortieren nach mehreren Kriterien unter Benutzung gebräuchlicher moderner Drehtellerstationen setzt voraus, dass für das Aussortieren derjenigen Prüflinge, die an der n-ten Sortierstelle aussortiert werden sollen, die Sortierinformation über wenigstens n Schritte gespeichert werden muss.
Die Wahrscheinlichkeit, dass dann bei einer zentralen Speicherung die genannten Störungen auftreten können und zu Informationsverlust führen, erhöht sich damit um den Faktor n gegenüber den hier angegebenen Speicherungsform.
Bei der Verwendung der Sortiereinrichtung zusammen mit einem Abgleichautomaten addieren sich zu den Zeiten für die Drehtellerbewegung und für das Messen auch noch die Bearbeitungszeiten während des Abgleichens. Für eine Drehtellerbewegung wird zirka eine Sekunde benötigt, während für das Abgleichen selbst durch eine Maschine neueren Typs bis zu dreissig Sekunden benötigt werden. Die Abgleichzeit TA kann damit wesentlich länger als die Zeit T-für eine Drehtellerbewegung sein. Es ergibt sich dadurch ein variabler Maschinentakt.
Für die Beziehung zwischen Abgleichtakt und Sortiertakt gilt also folgende Beziehung :
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Für einen Abgleichtakt kann also eine Zeit benötigt werden, die das Dreissigfache eines Sortiertakts beträgt, so dass sich die Störanfälligkeit eines Abgleichautomaten in Verbindung mit einer Sortierung, bei der die Sortierinformation zentral gespeichert wird, bis um den Faktor 30 erhöhen kann gegenüber einem Einsatz als Sortierautomat mit zentraler Speicherung der Sortierinformation. Bei der Verwendung von n Sortierkriterien vergrössert sich die Störanfälligkeit weiter um den Faktor n gegenüber einer Anordnung mit erfindungsgemässer Abspeicherung der Sortierinformation, so dass sich bei vier Sortierkriterien beispielsweise eine um den Faktor 4. 30 = 120 vergrösserte Störanfälligkeit ergibt.
Die in Fig. 12 schematisch dargestellte Messanordnung zur Messung der Eigenfrequenz enthält einen mit stiftförmigen Halteorganen versehenen abzugleichenden Resonator ein mechanisches Schlagwerk - -2d--, das aus einem Drehmagneten --3d-- und aus einer mit der Drehachse --4d-- des Drehmagneten verbundenen und mit einer Schlagmasse --5d-- versehenen Feder --6d-- besteht, ein mit dem Eingang eines Verstärkers --7d-- verbundenes Mikrophon --8d--, ein eingangsseitig mit dem Ausgang des
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den Auswurfstellen verbundene weitere Steuerausgänge--13d--. Ferner ist ein weiterer Anschluss --14d-des Steuergerätes --9d-- mit der Drehtellersteuerung des Rundschalttisches verbunden.
Das Steuergerät --9d-- enthält einen auf die Soll-Frequenz abgestimmten Frequenzvergleicher, dem die gemessene Ist-Frequenz des abzugleichenden Resonators zugeführt wird und der die Differenz zwischen der Ist-Frequenz und der Soll-Frequenz in eine entsprechende elektrische Grösse umwandelt, die über den Lasersteuerungsausgang --lOd-- der Lasereinheit --lld-- zugeführt wird.
Bei der in Fig. 12 dargestellten Anordnung wird der durch das mechanische Schlagwerk --2d-erzeugte mechanische Impuls auf die Resonatormitte in Richtung der Schwingungsebene der anzuregenden Biegeschwingung geführt. Es ist jedoch auch möglich, den mechanischen Impuls auf eines der Resonatorenden zu übertragen. Die Position des in der Figur der Resonatormitte gegenüberliegend angeordneten Mikrophons --8d-- kann auch den Resonatorenden gegenüberliegend gewählt werden. Die an der Drehachse --4d-- des Drehmagneten --3d-- befestigte und an ihrem Ende mit einer Schlagmasse --5d-versehene Blattfeder --6d-- kann auch in vorteilhafter Weise durch eine Spiralfeder --6d'-- ersetzt werden, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist.
Wesentlich für die richtige Funktion des Schlagwerkes --2d-ist es, dass die Drehachse --4d-- des Drehmagneten in einer vorher festgelegten Winkellage, bei der die Schlagmasse --5d-- den Resonator --ld-- noch nicht erreicht hat, durch einen Anschlag abgebremst wird, so dass die Schlagmasse infolge ihrer Trägheit über diese Winkellage hinausschwingt und dabei den mechanischen Impuls auf den Resonator überträgt. Durch diesen mechanischen Impuls wird der zu messende Resonator zu Schwingungen angeregt, deren Frequenz während des Abklingen dieser Schwingungen bestimmt wird. Da mechanische Resonatoren im allgemeinen eine hohe Schwinggüte aufweisen, steht für die Messung der Frequenz der abklingenden Schwingungen eine ausreichende Zeit von zirka 0, 5 s zur Verfügung.
Bei Resonatoren mit einer Resonanzfrequenz von zirka 50 kHz beträgt die erforderliche Messzeit für eine einfache Frequenzmessung zirka 20 bis 40 ms, so dass es möglich ist, während der abklingenden Schwingung wenigstens zwei vergleichende Frequenzmessungen durchzuführen.
Die mit dieser Anordnung erreichbare Genauigkeit der Frequenzmessung und damit auch des Frequenzabgleichs der mechanischen Resonatoren liegt bei der oben angegebenen Resonanzfrequenz innerhalb eines Bereiches : 1 Hz. Die Genauigkeit des Freiquenabgleichs ist also gegenüber dem Stammpatent verdoppelt.
Da bei der Messung der Resonanzfrequenz des Resonators die Frequenz einer abklingenden Schwingung gemessen wird, ist es vorteilhaft, den Verstärker --7d-- als Regelverstärker auszuführen.
In der Darstellung nach Fig. 13 ist der Resonator --ld-- mit seinen stiftförmigen Halteorganen durch eine auf einem Rundschalttisch --15d-- montierte Halterung --16d-- geklemmt. Durch den gestrichelten Pfeil --15d'-- ist die Drehrichtung des Rundschalttisches --15d-- angedeutet. Das auf einer unbeweglichen Grundplatte befestigte mechanische Schlagwerk enthält als Feder eine mit der Drehachse --4d-- des auf
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der Grundplatte montierten Drehmagneten --3d-- fest verbundene Spiralfeder --6d'--, an deren äusseren Ende eine Schlagmasse --5d-- befestigt ist.
Da der mechanische Resonator --ld-- mit der Drehung des Rundschalttisches --15d-- eine Kreisbahn beschreibt, ist es erforderlich, das Mikrophon --8d-- und das in seiner Ruhestellung befindliche Schlagwerk so auf der Grundplatte zu befestigen, dass keine Kollisionsgefahr gegeben ist.
In Fig. 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mechanischen Schlagwerks schematisch dargestellt. Es ist hier eine fest mit der Grundplatte verbundene Magnetspule --17d-- vorgesehen, deren zylindrischer Spulenkern --18d-- längs einer Führung innerhalb der Magnetspule in Achsrichtung beweglich ist. Dieser Spulenkern --18d-- ist an einem Ende mit einer Schlagmasse --5d-- versehen und an seinem andern Ende durch eine Schraubenfeder --19d-- in seiner Ruhelage innerhalb des Spulenkörpers gehalten.
In Fig. 15 ist eine auch als Einzelmessplatz geeignete Messanordnung für mechanische Resonatoren ohne Halteorgane dargestellt, bei der die Resonatoren im Bereich ihrer Schwingungsknoten lose auf gespannten Fäden --20d-- einer Auflage --21d-- gelagert sind. Die zur Auflage des Resonators dienenden Fäden - sind über eine wannenförmige Vertiefung --22d-- der Auflage --21d-- gespannt. Die Auflage --21d-- ist ferner mit zwei Schneiden --23d-- versehen, die ebenfalls im Bereich des Schwingungsknotens im rechten Winkel zu den Fäden --20d-- verlaufen. Durch diese Schneiden --23d-- ist gewährleistet, dass die Schwingungen des durch das mechanische Schlagwerk --2d-- angeregten Resonators nach dem mechanischen Impuls nicht unzulässig gedämpft werden.
Das Mikrophon --8d-- ist zwischen den beiden Schneiden --23d-- auf der dem mechanischen Schlagwerk --2d-- gegenüberliegenden Seite des Resonators angebracht. Die durch Fig. 15 dargestellte Anordnung eignet sich besonders für die Messung der Resonanzfrequenz von Resonatoren, die durch Feinschleifen vorabgeglichen sind.
Diese Vorrichtung zur Messung der Resonanzfrequenz ist in gleichem Masse geeignet für eine analoge Anwendung innerhalb der vorstehend angegebenen Vorrichtung zum automatischen Frequenzabgleich mechanischer Resonatoren durch Materialabtragung mittels Sandstrahlen.
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