DD250375A1 - Auswuchteinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auswuchteinrichtung zum Auswuchten von Plattenstapeln oder anderen rotierenden Baugruppen, die sowohl in der Datenspeichertechnik als auch im allgemeinen Maschinenbau Verwendung findet. Das Ziel der Erfindung besteht darin, dass bei ihrer Benutzung keine Masse- oder Staubteilchen abgegeben werden und dadurch im Reinraum eingesetzt werden kann, die ohne zusaetzliche Auswuchtelemente auskommt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem drei Befestigungselemente mit ungleicher Masse zum Ausgleich der Unwucht sowie zur Plattenbefestigung montiert werden. Zur Bestimmung der unterschiedlichen Massen der Befestigungselemente wird eine Messeinrichtung verwendet, die die gleiche Anzahl Beschleunigungssensoren und die gleiche Winkelanordnung aufweist. Eine Abtasteinrichtung leitet die Ausgaenge der Beschleunigungssensoren ueber eine Torschaltung auf einen Speicher ein, wenn sich die Beschleunigungssensoren und die definierten Befestigungsstellen in einer definierten Stellung zueinander befinden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Auswuchteinrichtung zum Auswuchten von Plattenstapeln oder anderen rotierenden Baugruppen. Eine Anwendung ist sowohl in der Datenspeichertechnik als auch im allgemeinen Maschinenbau oder auch in der Konsumgüterproduktion möglich.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In vielen Bereichen der Technik ist es notwendig, rotierende Baugruppen auszuwuchten. Bei Vorhandensein einer Unwucht werden bei Rotation der Baugruppen Schwingungen erzeugt, welche die Lager belasten und das gesamte Erzeugnis bis zur Funktionsuntüchtigkeit beeinflussen können. Besonders bei Magnetplattenspeichern ist es erforderlich, die Magnetplattenstapel genau auszuwuchten.

Der allgemein übliche Aufbau solcher Auswuchteinrichtungen besteht zum einen aus einer Einrichtung zur Aufnahme des jeweiligen Rotors und zur Einleitung einer Drehbewegung, zum zweiten aus einer Meßeinrichtung für die auf die Aufnahme übertragenen Lagerkräfte bei Drehung des Rotors und für die jeweilige Unwuchtwinkellage und zum dritten aus mechanischen Vorrichtungen, die entweder Masseteile des Rotors abnehmen oder Masseteile (z. B. Klammern) hinzufügen oder definierte Auswuchtelemente radial verschieben.

So ist z. B. in der OS-DE 3044440 schon ein Meßverfahren für die Ermittlung der Unwucht bekannt geworden, das mit zwei in unterschiedlichen Richtungen angeordneten Meßaufnehmern arbeitet. Es sind jedoch zwei Meßläufe des Rotors bei unterschiedlicher Drehzahl erforderlich.

In der OS-DE 2830070 werden die Werte für die Unwuchtgröße und die Unwuchtwinkellage in herkömmlicher Weise gemessen und dann verschiedenen elektronischen Baugruppen zugeführt, an denen konstante Masseteile (z. B. Klammern) angebracht oder jeweils bestimmte Masseteile abgearbeitet werden. Die bestimmte notwendige Größe dieser Masseteile konstanter Masse lassen nur eine recht ungenaue Auswuchtung zu. Ein etwas feinerer Unwuchtausgleich ist nur durch mehrere zusätzliche Masseteile an verschiedenen Stellen des Umfanges möglich, was aber wiederum eine wesentliche Erhöhung der Rotormasse bewirkt. Die an die Geräte der Plattenspeichertechnik gestellten Forderungen hinsichtlich der Unwuchtminimierung erlauben nicht die Anwendung dieses Verfahrens wegen zu großer Ungenauigkeit.

In der OS-DE 2756829 werden ebenfalls die Unwuchtparameter Unwuchtgroße und Unwuchtwinkellage durch herkömmliche Meßgeräte ermittelt. Diese gewonnenen Werte werden über einen Rechner mit Zwischenspeicher verarbeitet und die Angaben über die Größe des Ausgleichgewichts und dessen Winkellage auf einem Drucker oder einer Anzeige dargestellt. Nachteilig an diesem Verfahren ist der große Aufwand an Meß-, Rechen- und Speichertechnik zur Ermittlung der Ausgleichsgewichtsgrößen und deren Winkellage. Es wird auch hierbei mit dem üblichen Auswuchtverfahren der Anbringung von zusätzlichen Ausgleichsgewichten gearbeitet. Die in der OS-DE 2730439 bekannt gewordene Auswuchtmaschine arbeitet nach einem ähnlichen Meßprinzip. Durch die zugehörige umfangreiche Meßelektronik wird eine Bearbeitungsmaschine gesteuert, welche durch Masseabtrag das Auswuchten realisiert. In dieser Auswuchtmaschine werden die an sich bekannten Verfahren der Unwuchtmessung und der Auswuchtung mittels Masseabtrag verbunden, um eine Automatisierung zu erreichen. Speziell zur Messung der Unwucht von plattenförmigen Objekten macht das Europa-Patent 0063220 eine Vorrichtung bekannt, bei der im statischen Zustand die Auflagekräfte Meßobjekte mittels drei Kraftsensoren an definierten Stellen gleichzeitig ermittelt werden, nachdem das Meßobjekt vorher zentriert wurde. Aus diesen drei Kraftangaben wird die Unwucht ermittelt. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist die nötige Kennzeichnung der Unwucht nach dem Ausmessen der Platten, die fehlenden Maßnahmen zur Beseitigung der Plattenunwucht und das sehr umständliche Verfahren.

Nachteilig an den bekannt gewordenen Auswuchtvorrichtungen ist weiterhin, daß die Verfahren mit Masseabtrag nicht in · Reinräumen eingesetzt werden können, die Verfahren mit Ausgleich durch eine Zusatzmasse zusätzliche Teile (z.B. Klammern) benötigen, für die wiederum Aufnahmeelemente vorgesehen werden müssen und daß die Verfahren mit radial verschiebbaren Massen ebenfalls zusätzliche Teile benötigen und sehr aufwendig sind. Schließlich werden in den beiden WP G01 M/286535.2 und WP G01 M/286536.0 Verfahren zum Auswuchten von Plattenstapeln beschrieben, die auf der Basis der radialen Verschiebung der rotationssymetrischen Platten im Bereich des Spiels zwischen Plattenaufnahme und Plattenbohrung beruhen. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß hiermit nur die durch eine außermittige Plattenlagerung entstehenden Unwuchten beseitigt werden können. Die infolge anderer Einflüsse (z. B. unterschiedliche Schraubenmassen, Inhomogenitäten der Platten) entstehenden Unwuchten bleiben erhalten, so daß mit diesen bekannt gewordenen Auswuchtverfahren eine unvermeidbare Restunwucht bestehen bleibt, die von der Herstellungsgenauigkeit der Einzelteile abhängig ist und nicht unterschritten werden kann.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Auswuchteinrichtung für rotierende Magnetplattenstapel zu schaffen, die bei ihrer Benutzung keine Masse- oder Staubteilchen abgibt und dadurch im Reinraum eingesetzt werden kann, die ohne zusätzliche Auswuchtelemente auskommt und bei der die Messung der Unwucht und die Anzeige der nötigen Auswuchtmaßnahmen sehr einfach erfolgt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Auswuchten von Plattenstapeln zu finden, bei welcher ein Masseabtrag oder ei η Ausgleich durch zusätzliche Teile verhindert wird, diese Ei η richtung in Rein räu men einsetzbar ist und daß mittels einer elektronischen Meßeinrichtung auch eine Restunwucht verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß von z. B. sechs konzentrisch zur Drehachse und im gleichen Winkelabstand angeordneten Befestigungselementen (z. B. Schrauben), drei Elemente'gleicher Masse im gleichen Winkelabstand zur Befestigung der Platten angebracht werden und daß die drei restlichen Befestigungselemente mit ungleicher Masse zum Ausgleich der Unwucht sowie zur Plattenbefestigung zwischen den ersteren Befestigungselementen montiert werden. Dabei.werden die ersten Befestigungselemente gleicher Masse zuerst montiert. Der Plattenstapel erhält dadurch eine hinreichende Festigkeit zur Ermittlung der Unwucht. Nach der Montage des Plattenstapels mit den ersteren Befestigungselementen gleicher Masse wird die Unwucht des rotierenden Plattenstapels bewertet. Diese Bewertung erfolgt dadurch, daß an einer Auf nähme radial wirkende Beschleunigungssensoren unter der gleichen Winkellage der Auf nahmesteilen der weiteren Befestigungselemente ungleicher Masse angeordnet sind. Die Anzahl der Beschleunigungssensoren entspricht der Anzahl der weiteren Befestigungselemente ungleicher Masse.

Weiterhin ist eine z. B. fotoelektrische Abtasteinrichtung für die Winkellage des Plattenstapels angeordnet. Diese Abtasteinrichtung gibt dann ein Signal ab, wenn die Aufnahmestellen der weiteren Befestigungselemente ungleicher Masse den jeweiligen zugeordneten Beschleunigungssensoren genau gegenüberliegen.

Eine Torschaltung steuert mit Hilfe dieses Signals einen Speicher, der die Ausgangswerte der Beschleunigungssensoren genau zu dem Zeitpunkt einspeichert, wenn sich die Aufnahmestellen der weiteren Befestigungselemente ungleicher Masse und die zugehörigen Beschleunigungselemente genau gegenüberliegen. Diese eingespeicherten Werte aller Beschleunigungssensoren werden mit Hilfe einer elektronischen Schaltung mit einem konstanten Faktor multipliziert und in geeigneter Weise zur Anzeige gebracht.

Entsprechend dieser Anzeige werden die Massen der weiteren Befestigungselemente ungleicher Masse aus vorher festgelagerten Massegruppen ausgewählt. Das fürjede Aufnahmestelle ermittelte weitere Befestigungselementwird ausvorher nach Massegruppen klassierten Gruppen entnommen und an der bestimmten Aufnahmestelle montiert. Der Plattenstapel erhält hiermit die für die Funktion nötige Festigkeit und er ist entsprechend der Masseunterschiede zweier aufeinanderfolgender Massegruppen optimal ausgewuchtet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführuhgsbeispieles und zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1: Einen Schnitt durch den Plattenstapel

Fig. 2: Eine Draufsicht auf die Einrichtung mit Befestigungselementen für den Plattenstapel und Beschleunigungssensoren vor

dem Unwuchtausgleich Fig. 3: Eine Darstellung der Anordnung der elektronischen Baugruppen anhand von Blockschaltbildern

Die Anordnung der erfindungsgemäßen Lösung bezieht sich auf die Befestigungselemente des Plattenstapels, auf die Lage der Beschleunigungssensoren während der Unwuchtmessung und die Auswertung der Beschleunigungswerte. Auf einer gerätetechnischen Grundplatte 1 Fig. 1,2 ist ein Motor 2 befestigt. Auf dessen rotierender Motorwelle 5 ist eine Plattenaufnahme 3 aufgedrückt. Speicherplatten 4 sind über Zwischenringe 6 auf die Plattenaufnahme 3 aufgelegt. Ein Spannring? wird mittels Schrauben 8a, b gegen ein Oberteil 9 der Plattenaufnahme 3 gedrückt. Der Spannring 7 verformt sich dabei und die Prägung 10 des Spannringes 7 liegt mit definierter Kraft auf der oberen Speicherplatte 4 auf. Der Plattenstapel ist damit sicher befestigt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sechs Schrauben 8a, b für die Befestigung des Plattenstapels mit gleichem Abstand zur Motorwelle 5 und mit gleichmäßigen Winkelabständen von 60° angeordnet. Davon besitzen drei Schrauben 8a die gleiche Masse. Diese Schrauben gleicher Masse 8a sind mit gleichmäßigen Winkelabständen von 120° angeordnet. Mit ihnen ist der Plattenstapel auch ohne die weiteren Schrauben 8 b hinreichend fest montiert. Die weiteren Schrauben 8 b sind zwischen den Schrauben 8a ebenfalls mit gleichem Abstand zur Motorwelle 5 und mit gleichmäßigen Winkelabständen von untereinander 120° und 60° zu den Schrauben 8a angeordnet. Diese weiteren Schrauben 8b sind in ihrer Masse nicht gleich, sondern sie werden aussortierten klassierten Massegruppen entsprechend der jeweiligen Unwucht wie nachstehend beschrieben ausgewählt und in entsprechende Aufnahmegewindebolzen 14 eingeschraubt. Diese weiteren Schrauben 8 b dienen damit gleichzeitig dem Unwuchtausgleich und der Befestigung des Plattenstapels.

Zur Unwuchtermittlung sind an der gerätetechnischen Grundplatte 1 oder an einer Aufnahme für diese in einem Winkel von 120°, d.h. unter dem gleichen Winkel der weiteren Schrauben 8 b untereinander so viele Beschleunigungssensoren 11 angeordnet wie weitere Schrauben 8b zum Unwuchtausgleich verwendet werden. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind es entsprechend der Anzahl der weiteren Schrauben 8b drei Beschleunigungssensoren 11. Diese Beschleunigungssensoren 11 werden durch die Drehbewegung des Plattenstapels bei vorhandener Unwucht mit der Frequenz der Drehbewegung erregt. Der Phasenunterschied der Erregung der drei Beschleunigungssensoren 11 entspricht dem Winkelabstand der Beschleunigungssensoren 11 und gleichzeitig auch dem Winkelabstand der weiteren Schrauben 8 b. Eine fotoelektrische oder magnetische Abtasteinrichtung 12 Fig.3 ist in Verbindung mit einer auf dem Spannring 7 Fig. 1,2 aufgebrachten Marke 13 so angeordnet, daß dann ein Impuls abgegeben wird, wenn sich die Aufnahmegewindebohrungen 14 für die weiteren Schrauben 8 b und die jeweils zugeordneten Beschleunigungssensoren 11 genau gegenüberstehen. Dieser Impuls steuert eine Torschaltung 15 Fig.3 am Eingang eines Speichers 16 so, daß die Meßwerte der Beschleunigungssensoren 11 nur im Augenblick dieses Impulses in den Speicher 16 eingeschrieben werden. Die nun dauernd verfügbaren Meßwerte aller Beschleunigungssensdren 11 stellen eine vollwertige Information für die Unwuchtgröße und die Unwuchtwinkellage dar. Hinter dem Speicher 16 ist eine elektronische Schaltung 17 angeordnet, welche die in den Speicher 16 eingeschriebenen Meßwerte der Beschleunigungssensoren 11 mit einem von der Empfindlichkeit der Meßeinrichtung abhängigen konstanten Wert multipliziert. Ein Display 18, welches nach der elektronischen Schaltung 17 angeordnet ist, gibt die Ergebnisse in geeigneter Weise aus. Nach diesen Anzeigewerten auf dem Display 18 sind die weiteren Schrauben 8 b aus nach Massegruppen klassierten Schrauben auszuwählen. Die jeweils auf dem Display 18 angezeigte Schraube 8 b ist aus der angezeigten Massegruppe zu entnehmen und in die ebenfalls auf dem Display angezeigte Aufnahmegewindebohrung in der Plattenaufnahme 3 einzuschrauben. Wenn die auf dem Display 18 angezeigten Schrauben aus den jeweiligen Massegruppen an den entsprechenden Aufnahmegewindebohrungen der Plattenaufnahme 3 angeordnet sind, ist der Plattenstapel ausgewuchtet.

Claims (2)

1. Auswuchteinrichtung für rotierende Baugruppen, bei denen ein Anzahl von Befestigungselementen zum Verbinden einzelnerTeile des Rotors vorhanden sind und die Messung der Unwucht durch Messung der Baugruppenschwingung im Betriebsfall der rotierenden Baugruppen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Unwucht bereits vorhandene Befestigungselemente Schrauben (8b) unterschiedlicher Masse an definierten Befestigungsstellen angeordnet sind, daß die Befestigungselemente unterschiedlicher Masse gleichzeitig dem Unwuchtausgleich und der Befestigung der rotierenden Bauelemente dienen, daß zur Bestimmung der unterschiedlichen Massen der Befestigungselemente Schrauben (8b) eine Meßeinrichtung verwendet wird, die die gleiche Anzahl Beschleunigungssensoren (11) und die gleiche Winkelanordnung der Beschleunigungssensoren (11) aufweist wie definierte Befestigungsstellen zum Unwuchtausgleich mittels Befestigungselemente Schrauben (8 b) unterschiedlicher Masse vorhanden sind, daß eine geeignete Abtasteinrichtung (12) vorhanden ist, daß in Verbindung mit einer auf der rotierenden Baugruppe vorhandenen Marke (13) die Ausgänge der Beschleunigungssensoren (11) zu dem Zeitpunkt über eine Torschaltung (15) auf einen Speicher (16) leitet, wenn sich die Beschleunigungssensoren (11) und die zugehörigen definierten Befestigungsstellen in einer definierten Stellung zueinander befinden, daß die Ausgänge des Speichers (16) mit einer elektronischen Schaltung (17) verbunden sind, die eine Zuordnung der gemessenen Werte auf entsprechende Baugruppen der zum Unwuchtausgleich verwendeten Befestigungselemente Schrauben (8b) unterschiedlicher Masse vornimmt und daß die Ausgänge der elektronischen Schaltung (17) an ein geeignetes Display (18) zur Anzeige der Werte angeschlossen sind.

2. Auswuchteinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die definierten Befestigungsstellen für die Befestigungselemente Schrauben (8b) unterschied.licher Masse konzentrisch zur Drehachse Motorwelle (5) angeordnet sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen