AT507272A1

AT507272A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen einer baugruppe einer elektrischen maschine

Info

Publication number: AT507272A1
Application number: AT13382008A
Authority: AT
Inventors: Neil Engstrom; Martin Stiller; Sergey Avdeyev
Original assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-03-15
Also published as: AT507272B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen einer Baugruppe einer elektrischen Maschine, wobei die Baugruppe eine Grundplatte und einen in die Grundplatte eingearbeiteten Hohlraum aufweist. Spezieller betrifft die Erfindung die Reinigung von vormontierten Baugruppen aus Grundplatte und Lager oder Grundplatte und Motor, beispielsweise eines Spindelmotors, der in einem Festplattenlaufwerk eingesetzt wird.

In der Entwicklung von Festplattenlaufwerken sind in der Vergangenheit nicht nur aufgrund des "perpendicular recording" die Reinheitsanforderungen an Spindelmotoren und Baugruppen von Spindelmotoren, die in Festplattenlaufwerken verwendet werden, stark gestiegen. Geringste Feinstverschmutzungen können den Schreib- und Lesebetrieb nachhaltig beeinträchtigen. Erhöhte Reinheitsanforderungen ergeben sich auch aufgrund der stetig abnehmenden Größe der Festplattenlaufwerke. Diese Reinheitsanforderungen werden sowohl an die einzelnen Komponenten als auch an teilfertige Baugruppen sowie die fertigen Spindelmotoren gestellt. Sämtliche Teile und Teilgruppen, insbesondere die Baugruppe aus Grundplatte und vormontiertem Motor ("motor base assembly"), müssen frei von Partikeln sein. Ähnliche Anforderungen gelten auch für andere Anwendungen von elektrischen Maschinen.

Es ist bekannt, zur Reinigung von Einzelteilen sowie Teilgruppen von elektrischen Maschinen die verwendeten Teile wässrig vorzureinigen und die Baugruppen nach dem Aufbau und Test manuell mit Hilfe von Isopropylalkohol (IPA) und Tape endzureinigen. Diese Reinjgungsver-fahren sind sehr aufwendig und erlauben nicht die Erzielung und Einhaltung der heutigen Reinheitsanforderungen.

Im Stand der Technik ist auch bekannt, nach dem Aufbau und Test von Festplattenlaufwerken sowie deren Teile Partikel und organische Verunreinigungen durch ein CO2-Schneereinigungsverfahren zu entfernen. Ein solches Verfahren ist z.B. in der Österreichischen Patentanmeldung A2034/2007 derselben Anmelderin beschrieben.

Darüber hinaus ist es grundsätzlich bekannt, Baugruppen der Mikrosystemtechnik und auf verwandten Gebieten durch Ultraschallverfahren zu reinigen, wobei die Baugruppen in ein Ultraschallbad eingetaucht und zur Reinigung einige Minuten darin gehalten werden. • · · • ··· • · · · • · · · • ··· • · · • · · ·· · -2-

Die Reinigung mittels Ultraschallbädem eignet sich jedoch nur schlecht für Baugruppen elektrischer Maschinen, weil die Reinigungsflüssigkeit in Hohlräume und Lager sowie in den Motor selbst eindringen kann.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen einer Baugruppe einer elektrischen Maschine anzugeben, die einfach und effizient sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 8 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung eignen sich zum Reinigen von Baugruppen elektrischer Maschinen, wobei die Baugruppen wenigstens eine Grundplatte und einen in der Grundplatte eingearbeiteten Hohlraum aufweisen. Dieser Hohlraum dient insbesondere der Aufnahme eines Lagers der elektrischen Maschine oder des Motors insgesamt. Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung eignen sich besonders für die Reinigung einer Grundplatte mit vormoniertem Lager oder Spindelmotor. Die Erfindung ist zunächst in Bezug auf eine Grundplatte mit Hohlraum beschrieben, wobei man verstehen wird, dass die Erfindung in gleicher Weise anwendbar ist, wenn bereits ein Lager oder eine andere Baugruppe in dem Hohlraum montiert ist.

Erfindungsgemäß wird ein Ultraschallreinigungsverfahren vorgesehen, bei dem zunächst die Hohlraumöffiiung an einer Oberfläche der Grundplatte mit einem Dichtelement abgedeckt wird, so dass der Hohlraum gegen die Umgebung abgedichtet ist, und anschließend in dem Hohlraum ein Überdruck erzeugt wird. Die Baugruppe kann dann in ein Ultraschallbad eingetaucht werden.

Die Abdichtung hat den Zweck, dass keine Flüssigkeit des Ultraschallbades in den Hohlraum eindringt und dabei z.B. ein bereits montiertes Lager beschädigt. Da in der Praxis eine vollständige Abdichtung nicht immer gewährleistet werden kann, wird erfindungsgemäß in dem Hohlraum zusätzlich ein Überdruck erzeugt, so dass im Falle eines Lecks zwischen der Grundplatte und dem Dichtelement Luft aus dem Hohlraum entweicht und dadurch verhindert wird, dass Flüssigkeit des Ultraschallbades in den Hohlraum eindringt. ···· • · • · ···· • ··· • t • · • ·· · ·· • · * • · · ···· «··· • · · · • · • · · ·· ·· • ··· • · · • · · ·· ·

Der Überdruck in dem Hohlraum wird während des Eintauchens in das Ultraschallbad möglichst aufrechterhalten. Das heißt bei möglicherweise entweichender Luft muss Druckluft nachgeführt werden. Hierzu wird das Dichtelement zweckmäßig mit einer Druckluftleitung verbunden, und die Verbindung mit der Druckluftleitung bleibt während des Eintauchens der Grundplatte in das Ultraschallbad aufrechterhalten.

Um eine sichere Verbindung des Dichtelementes mit der Grundplatte sicherzustellen, kann die Grundplatte in einer Halterung fixiert werden, und das Dichtelement kann mit Hilfe der Halterung über der Hohlraumöffiiung auf die Grundplatte gedrückt werden.

Bevorzugte Druckbereiche für den im Hohlraum herzustellenden Überdruck liegen um ungefähr 0,5 bis 5 kPa über Umgebungsdruck, beispielsweise bei ungefähr 2 kPa über Umgebungsdruck.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zum Reinigen einer Grundplatte einer elektrischen Maschine, in der ein Lager oder eine ganze Motoreinheit vormontiert ist.

Das Dichtelement kann gebildet sein durch ein Rohrstück oder eine Kappe, die an einem Stimende über einen O-Ring aus Gummi, Kunststoff oder Metall gegen die Oberfläche der Grundplatte abgedichtet wird. An der anderen Stirnseite des Dichtelementes wird die Druckluftleitung angeschlossen.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführung mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung von Teilen einer Vorrichtung zum Reinigen einer Baugruppe in zerlegtem Zustand;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Reinigen einer Baugruppe in zusammengesetztem Zustand; und

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf eine Motor-Grundplatten-Baugruppe aufgesetzt ist. -4- -4- ···· • ·

Fig. 1 und 2 zeigen perspektivische Darstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen einer Grundplatte 10 eines Festplattenlaufwerks, in die ein Spindelmotor 12 eingebaut ist. Der Spindelmotor 12 ist mit weiteren Einzelheiten in der Schnittdarstellung der Fig. 3 dargestellt. Er nimmt eine oder mehrere Festplatten eines Festplattenlaufwerkes auf.

An solche Grundplatten-Motor-Baugruppen für Festplattenlaufwerke werden höchste Reinheitsanforderungen gestellt, weil selbst Feinstverschmutzungen mit einer Partikelgröße im Bereich von 5 bis 10 μηα oder darunter den Lesebetrieb nachhaltig stören können. Diese hohen Reinheitsanforderung«! ergeben sich einerseits aus dem "perpendicular recording", bei dem die magnetischen Momente, die jeweils ein logisches Bit repräsentieren, nicht parallel zur Rotationsrichtung des Datenträgers, sondern senkrecht zu diesem stehen, aber auch aus der stetig abnehmenden Größe der Festplattenlaufwerke.

Die Erfindung sieht daher eine Vorrichtung zum Reinigen solcher Baugruppen in einem Ultraschallbad vor. Hierzu ist es notwendig, in der Grundplatte bereits montierte Teile, wie ein Lager oder auch den gesamten montiert«! Elektromotor, vor dem Ultraschallbad zu schützen.

Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung umfasst eine Halterung 14 zum Fixieren der Grundplatte 10, ein Dichtelement 16 zum Abdichten eines Hohlraums der Grundplatte und eine Klemmschiene 18, die dazu dient, das Dichtelement 16 gegen die auf der Halterung 14 fixierte Grundplatte 10 zu drücken. Hierzu kann die Klemmschiene 18 über zwei Schraub«i 20 oder andere geeignete Mittel mit der Halterung 14 verspannt werden. \ \

Das Dichtelement 16 ist über einen Druckluftschlauch 22 mit einer (nicht gezeigten) Druckluftquelle verbunden.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Dichtelement 16 aus einem Rohrstück mit einem Luftkanal 24 gebildet und weist einen Flanschabschnitt 26 auf, in dem der Luftkanal 24 mündet. Der Außendurchmesser des Flanschabschnitts 26 ist an die abzudeckende Öffnung in der Grundplatte 10 angepasst, und an der Stirnseite des Flanschabschnitts 26 ist eine Formdichtung 28, beispielsweise ein O-Ring, eingesetzt.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, wird das Dichtelement 16 auf die in der Halterung 14 fixierte Grundplatte 10 aufgesetzt, so dass mit Hilfe der Formdichtung 28 eine luftdichte Ver- -5- bindung zwischen der Oberfläche der Grundplatte 10 und dem Dichtelement 16 hergestellt wird. In der gezeigten Ausführung dient das Dichtelement 16 zum luftdichten Verschließen eines Hohlraums in der Grundplatte 10, in dem der Spindelmotor 12 montiert ist. Der in Fig. 3 dargestellt Spindelmotor 12 umfasst eine Welle 30, eine auf der Welle 30 montierte Nabe 32, an der Nabe montierte Rotonnagnete 34 sowie einen Stator 36. Diese Baugruppe wird durch das Dichtelement 16 und die Formdichtung 28 luftdicht abgeschlossen.

Zur Reinigung der Grundplatte wird diese, nach ihrer Montage in der Halterung 14, wie in Fig. 2 gezeigt, in ein Ultraschallbad eingetaucht und dort einige Minuten gehalten, um sämtliche Verschmutzungen zu lösen. Um sicherzustellen, dass bei möglichen geringen Undichtheiten keine Flüssigkeit an der Formdichtung 28 vorbei in den Spindelmotor eindringt, wird über die Druckluftleitung 22 in dem Dichtelement 16 ein Überdruck erzeugt und während des gesamten Eintauchens in das Ultraschallbad aufrechterhalten. Dieser Überdruck kann im Bereich von etwa 0,5 bis 5 kPa, beispielsweise ungefähr 2 kPa (20 cm Wassersäule) über Umgebungsdruck liegen. Der gesamte Hohlraum der Grundplatte 10, in dem der Spindelmotor 12 untergebracht ist, steht somit unter Überdruck, so dass bei möglichen Undichtheiten Luft aus dem Hohlraum ausdringt, aber keine Flüssigkeit des Ultraschallbades in diesen eindringt.

Das erfmdungsgemäße Prinzip ist auch auf andere Baugruppen anwendbar und insbesondere auch auf Grundplatten, in denen beispielsweise nur eine Lagereinheit vormontiert ist. In der Praxis wurden sehr zufrieden stellende Reinigungsergebnisse erzielt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. ···· ·#·· ···· • · « ·· ·· • ··· • · · • · · ·· ·

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Bezugszeichenliste 10 Grundplatte 12 Spindelmotor 14 Halterung 16 Dichtelement 18 Klemmschiene 20 Schrauben 22 Druckluftschlauch 24 Luftkanal 26 Flanschabschnitt 28 Formdichtung 30 Welle 32 Nabe 34 Rotormagnete 36 Stator • ··· • · • · ♦ • » · ·»·· • · · · ···· • · ♦

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Claims

-i - Λ Patentansprüche • ··· ·· • · ♦ • · · ···· ···· • ♦ • · · ·· #· • ··· • · · • · · ·· · 1. Verfahren zum Reinigen einer Baugruppe einer elektrischen Maschine, wobei die Baugruppe eine Grundplatte (10) und einen in die Grundplatte (10) eingearbeiteten Hohlraum aufweist, der an einer Oberfläche der Grundplatte (10) offen ist, mit den Verfahrenschritten: Abdecken der Hohlraumöflhung an der Oberfläche der Grundplatte (10) mit einem Dichtelement (16), so dass der Hohlraum gegen die Umgebung abgedichtet ist, Erzeugen eines Überdrucks in dem Hohlraum, und Eintauchen der Baugruppe in ein Ultraschallbad.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck in dem Hohlraum während des Eintauchens in das Ultraschallbad aufrechterhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) mit einer Druckluftleitung (22) verbunden wird und Druckluft durch das Dichtelement (16) hindurch in den Hohlraum geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mit der Druckluftleitung (22) während des Eintauchens in das Ultraschallbad aufrechterhalten wird. \
5. V erfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum der Grundplatte (10) ein Lager oder ein Spindelmotor (12) montiert ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (10) in einer Halterung (14) fixiert wird und das Dichtelement (16) mit Hilfe der Halterung (14) über der Hohlraumöflhung auf die Grundplatte (10) gedrückt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck um 0,5 bis 5 kPa, insbesondere um ungefähr 2 kPa über Umgebungsdruck liegt. -1=- Λ
8. Vorrichtung zum Reinigen einer Baugruppe einer elektrischen Maschine, wobei die Baugruppe eine Grundplatte (10) und einen in die Grundplatte eingearbeiteten Hohl- .·*··. • ♦ ···· raum aufweist, der an einer Oberfläche der Grundplatte (10) offen ist, mit J .····. • · einem Dichtelement (16) zum Abdecken der Hohlraumöflhung an der Oberfläche der * * 11 • · · Grundplatte (10), so dass der Hohlraum gegen die Umgebung abgedichtet ist, ···· Mitteln zum Erzeugen eines Überdrucks in dem Hohlraum, und • · einem Ultraschallbad, das zum Eintauchen der Baugruppe ausgelegt ist. *··*·! • · · • · · • · φ
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) mit einer Druckluftleitung (22) verbunden ist und eine Luft-Durchführung (24) aufweist, um Druckluft durch das Dichtelement (16) hindurch in der Hohlraum zu führen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) ein Rohrstück aufweist, das an einer Stirnseite mit einem O-Ring (28) äbgedichtet und an der anderen Stirnseite mit der Druckluftleitung (22) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Halterung zum Fixieren der Grundplatte (10) und Mittel zum Drücken des Dichtelements (16) über der Hohlraumöffiiung auf die Grundplatte (10).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Drücken eine Klemmschiene (18) aufweisen, die mit dem Dichtelement (16) und der Halterung (14) verbindbar ist. \
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck um 0,5 bis 5 kPa, insbesondere um ungefähr 2 kPa über Umgebungsdruck liegt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum der Grundplatte (10) ein Lager oder ein Spindelmotor (12) montiert ist.

2 & Aug. 2008