DE10260272A1

DE10260272A1 - Auswuchtverfahren für sich drehende Platten, Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens sowie mit dem Verfahren hergestelltes Farbradmodul

Info

Publication number: DE10260272A1
Application number: DE2002160272
Authority: DE
Inventors: Sean Chang
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: DE10260272B4

Abstract

Durch die Erfindung sind ein Auswuchtverfahren für sich drehende Platten sowie eine zugehörige Vorrichtung und ein Farbradmodul geschaffen. Durch das Verfahren werden auf effektive Weise durch Unwucht hervorgerufene Schwingungen auf der sich drehenden Platte beseitigt. Bei diesem Verfahren wird ein härtbares Fluid (33) in einen Behälter (32) an einer sich drehenden Platte eingefüllt, das bei sich drehender Platte am Umfang des Behälters entlang in solcher Weise fließt, dass eine Unwucht ausgeglichen wird. Wenn der ausgewuchtete Zustand erreicht ist, wird das Fluid ausgehärtet. Im Ergebnis können auf effektive Weise Schwingungen einer sich drehenden Platte, wie eines Farbradmoduls, beseitigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Auswuchtverfahren für sich drehende Platten, eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens sowie ein mit dem Verfahren hergestelltes Farbradmodul.
Theoretisch kann sich eine sich drehende Platte auf stationäre und ausgeglichene Weise um die zugehörige Spindel drehen. In der Praxis ist jedoch aufgrund natürlicher Herstellmängel oder Zusammenbauproblemen die Substanz der sich drehenden Platte nicht immer gleichmäßig verteilt. Im Ergebnis treten Schwingungen auf, wenn sich die Platte dreht. Obwohl die Schwingungsamplitude in einigen Fällen nicht wesentlich ist, wird die Schwingung bei präzisen optischen Instrumenten ein kritischer Faktor, wenn die benötigte Präzision nicht gewährleistet werden kann.
Ein Beispiel ist ein Farbradmodul. Farbradmodule werden in Bildanzeigevorrichtungen in weitem Umfang verwendet. Ein Farbradmodul besteht aus einer Anzahl von miteinander verbundenen Farbfilterfilmen. Durch seine Drehung wird die Farbe des einfallenden Lichts moduliert, um für Lichtstrahlen zu sorgen, deren Farbe sich mit schneller Frequenz sequenziell ändert, so dass die Bildanzeigevorrichtung für die erforderliche Bilderzeugung sorgen kann. Wenn das Farbradmodul die Farbe des einfallenden Lichts durch Rotation umschaltet, wird es ein wichtiger Punkt, dass es ausgewuchtet ist.
Herkömmliche Auswuchtverfahren versuchen meistens, den Unwuchtort durch tatsächliches Antreiben einer Platte 11 zu bestimmen. Wie es in der 1A dargestellt ist, wird eine Platte 11 mittels eines Motors 12 drehend angetrieben. Wegen einer Unwuchtmasse M der Platte erzeugt diese während der Drehung eine Zentrifugalkraft, die zu Schwingungen führt. Ein Sensor, wie ein Beschleunigungsmesser, kann dazu verwendet werden, die Amplitude und den Phasenwinkel der Schwingung zu erfassen. Auf Grundlage dieser Werte können die Unwuchtmasse M und ihr Phasenwinkel θ ermittelt werden. Darüber hinaus können die Platte 11 und der Motor 12 auf einer durch Federn 14 gehaltenen Aufhängefläche 13 montiert sein, um Wechselwirkungen mit der Montageebene, wie einer Tischfläche, auf der die Platte 11 angetrieben wird, zu vermeiden.
Zum Berechnen des unausgewuchteten Zustands sei auf die 1B verwiesen. Wenn die Unwuchtmasse M und der Phasenwinkel einer Platte 11 bekannt sind, existieren zwei übliche Vorgehensweisen zum Beseitigen des Problems, nämlich Hinzufügen oder Entfernen einer entsprechenden Masse. Hersteller haben sich dazu entschieden, eine zusätzliche Masse an einem Ort anzubringen, der um 180° gegen die Unwuchtmasse M versetzt ist, um die Schwingung zu beseitigen. Es ist auch möglich, am Ort der Unwuchtmasse M eine entsprechende Masse zu entfernen, um die Schwingung zu beseitigen. In der Praxis können jedoch der Ort und die Menge der Unwuchtsubstanz M nicht so genau berechnet werden, wie es erwünscht ist. In den meisten Fällen werden nur Näherungswerte erzielt. Dann wird eine empirische Korrektur versucht. Zum Beispiel kann ein Ausbohrverfahren zum Entfernen von Masse verwendet werden. Wenn die Unwuchtmasse M der Platte 1 erhalten wird, kann am Ort, an dem diese sich befindet, ein kleines Loch gebohrt werden, um eine ausgewählte Substanzmenge zu entfernen. Dann wird ein Testlauf ausgeführt. Wenn das Ergebnis nicht zufriedenstellend ist, wird ein anderes kleines Loch gebohrt. Wenn zu viele Löcher auf einer Seite gebohrt sind, wird auf der diagonalen Seite ein kleines Loch gebohrt. Der Prozess wird wiederholt ausgeführt, bis die Platte 11 ausgewuchtet ist. Ein derartiges Auswuchtverfahren ist ineffizient. Daher ist es selbst dann nicht wünschenswert, wenn schließlich ein Auswuchten erzielt ist. Das Auswuchtergebnis kann nur innerhalb der Toleranzbereiche der Messung und der Berechnung liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Auswuchtverfahren für sich drehende Platten, eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens sowie ein durch das Verfahren ausgewuchtetes Farbradmodul zu schaffen, durch die Unwuchten sich drehender Platten beseitigt werden.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 1, hinsichtlich der Vorrichtung durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 8 und hinsichtlich des Farbradmoduls durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 14 gelöst.

Bei der Erfindung wird an einer sich drehenden Platte ein Behälter angebracht, der eine härtbare Flüssigkeit enthält.

Wenn sich die Platte dreht, fließt die Flüssigkeit automatisch aufgrund der Schwingungskräfte zu Ausgleichspositionen und verteilt sich dort. Dann wird die Flüssigkeit dick und erstarrt. Dadurch kann die sich drehende Platte ausgewuchtet werden. Die Flüssigkeit fließt, bis die Schwingungen verschwunden sind. Dadurch ist die Erfindung nicht nur einfach realisierbar, sondern mit ihr kann auch eine sehr genaue Auswuchtung realisiert werden.

Die vorstehenden sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher erkennbar.
1A ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Struktur zum Messen der Unwucht einer sich drehenden Platte.
1B ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen sich drehenden Platte in einem nicht ausgewuchteten Zustand.
2A, 2B und 2C sind schematische Ansichten zum Veranschaulichen des Auswuchtprinzips der Erfindung.
3A – 3C sind schematische Ansichten zum Veranschaulichen eines Auswuchtverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4A – 4D sind schematische Ansichten zum Veranschaulichen eines Auswuchtverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine schematische Ansicht einer Auswuchtstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
6A und 6B sind schematische Ansichten einer Anwendungs form der Erfindung.
Als Erstes wird auf die 2A und 2B zum Beschreiben eines Auswuchtverfahrens für sich drehende Platten Bezug genommen, das insbesondere bei Farbradmodulen Anwendung findet, um Schwingungen zu beseitigen. Wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, existiert ein Behälter 21 mit einer Unwuchtmasse M. Der Behälter 21 enthält ferner eine Anzahl von Stahlkugeln 22. Wenn sich der Behälter 21 mit einer ausgewählten Winkelgeschwindigkeit ω (siehe die 2C) dreht, kommt es aufgrund der Unwuchtmasse M zu einer Schwingungsauslenkung e aufgrund von Zentrifugalkräften. Die Schwingungsauslenkung e erzeugt eine Kraft Fe (Fe = meω², wobei m die Masse der Stahlkugeln ist) auf die Stahlkugeln 22. Die Kraftkomponente Ft Ft = Fe·cos(α), wobei α der Einschlusswinkel in der radialen Richtung ist) der Kraft Fe in der tangentialen Richtung bewegt die Stahlkugeln 22 entlang der Umfangsrichtung entgegengesetzt zur Unwuchtmasse m, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Aufgrund der Reibung zwischen den Stahlkugeln 22 und dem Behälter 21 ist es für die Stahlkugeln 22 schwierig, einen vollständigen Gleichgewichtszustand zu erreichen. Da bei einer Flüssigkeit kein Reibungsproblem besteht, kann eine härtbare Flüssigkeit die Stahlkugeln 22 ersetzen, um einen vollständigen Auswuchtzustand zu erreichen.
Anhand der 3A wird nun eine Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung des vorstehend dargelegten Prinzips beschrieben. Es existiert eine sich drehende Platte 31 mit einer darauf positionierten Schale 32, die einen Behälter bildet, der eine härtbare Flüssigkeit 33 enthält. Wenn sich eine Unwuchtmasse M auf einer Seite der sich drehenden Platte 31 befindet, wird, gemäß dem oben dargelegten Prinzip, die Flüssigkeit 33 einer Schwingungskraft unterworfen, und sie fließt entlang dem Umfang zur anderen Seite, wird jedoch aufgrund der Begrenzung durch die Seitenwand des Behälters (wie in der 3B dargestellt) in diesem gehalten. Als Beispiel wird hier auf die 4A verwiesen. Die Unwuchtmasse M befindet sich auf der rechten Seite, so dass sich die Flüssigkeit 33 schließlich an der linken Seite der Schale 32 (wie in der 3C dargestellt) ansammelt. Im Idealzustand sammelt sich die gesamte Flüssigkeit auf der linken Seite an (wie es in der 4A dargestellt ist). Jedoch ähnelt die tatsächliche Flüssigkeitsverteilung wegen der Viskosität der Oberflächenspannung und der Zentrifugalkraft derjenigen, wie sie in der 4C dargestellt ist. In diesem Zustand hebt die Flüssigkeitssubstanz, die sich auf der linken Seite angesammelt hat, die Unwuchtmasse M auf der rechten Seite auf, so dass die sich drehende Platte 31 einen ausgewuchteten Zustand erreicht, so dass durch eine Unwucht hervorgerufene Schwingungen vermieden werden können. Wenn der ausgewuchtete Zustand erreicht ist, wird die Flüssigkeit 33 verdickt und zum Erstarren gebracht. So kann der Verteilungszustand fixiert werden, um einen dauerhaften Auswuchtzustand aufrecht zu erhalten.
Ferner können die Anwendungen der 2A bis 3D kombiniert werden, da sie gemäß demselben Prinzip arbeiten. D. h., dass Stahlkugeln in die oben genannte Flüssigkeit eingebracht werden können, um die Fähigkeit zu verbessern, das Massenungleichgewicht zu verringern.
Im Vergleich mit den herkömmlichen Verfahren spart die Verwendung der Flüssigkeit 33 zum Erzielen einer ausgeglichenen Verteilung nicht nur Zeit bei einem empirischen Prozess ein, sondern es ist auch der ausgewuchtete Zustand genauer. Die härtbare Flüssigkeit 33 kann aus durch Licht härtbaren Flüssigkeiten (wie einem UV-Gel), thermisch härtbaren Flüssigkeiten oder einem härtbaren Zweikomponentengel ausgewählt werden. Das Aushärten der Flüssigkeit 33 kann durch Zuführen von Lichtenergie, Wärmeenergie, Katalysatoren oder dergleichen erfolgen. Es ist zu beachten, dass die oben angegebenen härtbaren Flüssigkeiten und Härtungsverfahren nur als Beispiele dienen, so dass auch andere Arten härtbarer Flüssigkeiten und von Härtungsverfahren nach Wunsch ausgewählt werden können.
Die 4A veranschaulicht eine Ausführungsform des Behälters, der aus einer auf einer sich drehenden Platte 31 montierten Schale 32 besteht. Der Montageprozess kann durch Ankleben, Anschrauben, Verklemmen, Verriegeln oder andere in der Technik bekannte Befestigungsmaßnahmen bewerkstelligt werden. Um zu verhindern, dass Flüssigkeit 33 während der Drehung verspritzt wird, kann am Oberrand der Seitenwand der Schale 32 ein verlängerter Flansch vorhanden sind. Es kann auch ein Ringelement 34 (wie in der 4B dargestellt) dazu verwendet werden, den auf der sich drehenden Platte 31 montierten Behälter zum Aufnehmen der Flüssigkeit 33 zu bilden. Der genannte verlängerte Flansch kann auch weggelassen werden (siehe die 4C und 4D), wenn die Menge der Flüssigkeit 33 nicht allzu groß ist oder wenn die Schale 36 oder das Ringelement 35 über eine höhere Seitenwand verfügen.
Um den Auswuchtvorgang in praktischen Situationen auszuführen, kann die sich drehende Platte 31 auf der Spindel 32 eines Motors 41 montiert werden und drehend angetrieben werden. In ähnlicher Weise wie beim Stand der Technik kann eine durch Federn 44 gelagerte Platte 43 dazu verwendet werden, die Gesamtstruktur zu verankern, wie es in der 5 dargestellt ist, um Wechselwirkungen oder ungenaue Messungen zu verhindern.
Bei den 6A und 6B ist die Erfindung bei einem Farbradmodul angewandt. Dieses besteht aus einem Motor 54, einer Spindel 541, einem Behälter 52 und einem Farbrad 51. Der Motor 54 treibt die Spindel 541 drehend an. Der Behälter 52 ist am Innenumfang des Farbrads 51 koaxial zu diesem vorhanden. Darüber hinaus sind der Behälter 52 und das Farbrad 51 miteinander verbunden und fest auf der durch den Motor 54' drehend angetriebenen Spindel 541 angebracht.
Der Behälter 52 ist mit dem Innenumfang des Farbrads 51 verbunden. Die Verbindung kann durch direktes Ankleben oder dergleichen erfolgen. Der Behälter 52 kann gemäß jeder der oben angegebenen Ausführungsformen (Schale, Ringelement usw.) ausgebildet sein, um eine härtbare Flüssigkeit 33 aufzunehmen. Außerdem verfügt das Farbrad 51 über eine Anzahl transparenter Farbfilterfilme 511 zum Modulieren der Farbe von hindurchgestrahlten Lichtstrahlen. Die Farbfilterfilme 511 haben überwiegend die Farben Rot, Grün, Blau und Weiß. Sie sind mit Fächerform angeordnet und miteinander verbunden, um das kreisförmige Farbrad 51 zu bilden.
Wenn der Behälter 52 einmal mit dem Farbrad 51 verbunden ist, kann ein Auswuchten unabhängig ausgeführt werden. Das Auswuchten erfolgt durch das oben dargelegte Verfahren mittels der in der 5 dargestellten Vorrichtung. Nachdem ein ausgewuchteter Zustand erreicht ist, wird der Behälter 52 auf der durch den Motor 54 angetriebenen Spindel 541 montiert, um abwechselnd die Farbe der Lichtstrahlen zu modulieren. Andererseits ist es auch möglich, den Behälter 52 und das Farbrad 51 an der Spindel 541 anzubringen und dann den Auswuchtvorgang und das Aushärten auszuführen. Dies ist möglich, da durch das Aushärten der Flüssigkeit die ur sprüngliche Genauigkeit nach dem Erzielen des ausgewuchteten Zustands nicht beeinträchtigt wird.
Zusammengefasst gesagt, wird gemäß der Erfindung ein Fluid (beispielsweise Stahlkugeln oder eine Flüssigkeit) dazu verwendet, einen ausgewuchteten Zustand bei hohen Drehzahlen einzustellen, wobei dann der vom Fluid eingenommene Zustand verfestigt wird, z. B. durch Aushärten einer Flüssigkeit. Dadurch ist der Auswuchtvorgang einfacher ausführbar als bisher, und er ist genauer.

Claims

Auswuchtverfahren für sich drehende Platten zum Beseitigen von Schwingungen sich drehender Platten durch Unwucht, mit den folgenden Schritten: – Anbringen eines Behälters an der sich drehenden Platte; – Einfüllen einer ausgewählten Menge eines härtbaren Fluids in den Behälter; – Drehen der Platte, bis ein ausgewuchteter Zustand erreicht ist, wobei das Fluid aufgrund der Schwingungskraft, die sich aus der Drehung der Platte ergibt, am Umfang derselben fließt, wobei es durch die Seitenwand des Behälters am Entweichen gehindert wird; und – Aushärten des härtbaren Fluids.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als härtbares Fluid eine härtbare Flüssigkeit verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Kugeln enthält.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an der sich drehenden Platte angebrachte Behälter aus einem Ringelement oder einer Schale besteht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter durch Ankleben, Anschrauben, Verriegeln oder Verklemmen an der sich drehenden Platte angebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten des aushärtbaren Fluids dadurch erfolgt, dass Lichtenergie, Wärmeenergie und/ oder ein Katalysator zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das härtbare Fluid ein durch Licht härtbares Fluid, ein durch Wärme härtbares Fluid und/ oder ein härtbares Zweikomponentengel ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter und die sich drehende Platte koaxial sind.
Auswuchtvorrichtung für sich drehende Platten zum Beseitigen von sich durch Unwucht ergebenden Schwingungen einer sich drehenden Platte, mit: – einem Motor (41) zum Erzeugen einer Rotationskraft; – einer aus dem Motor austretenden Spindel (42), die mit der sich drehenden Platte verbunden wird, um diese drehend anzutreiben; – einem auf der sich drehenden Platte angebrachten Behälter (52); und – einem im Behälter enthaltenen härtbaren Fluid; – wobei das Fluid im Behälter an der Umfangsseite desselben unter Schwingungskräften fließt, wenn der Motor die sich drehende Platte und damit den Behälter drehend antreibt, wobei das Fluid durch eine Seitenwand des Behälters gehalten wird, so dass es nicht entweichen kann, sondern sich auf solche Weise verteilt, dass es die sich drehende Platte auswuchtet, wobei das Fluid nach dem Erzielen des ausgewuchteten Zustands ausgehärtet wird.
Auswuchtvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der an der sich drehenden Platte angebrachte Behälter aus einem Ringelement oder einer Schale besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten des aushärtbaren Fluids dadurch erfolgt, dass Lichtenergie, Wärmeenergie und/oder ein Katalysator zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das härtbare Fluid ein durch Licht härtbares Fluid, ein durch Wärme härtbares Fluid und/oder ein härtbares Zweikomponentengel ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (52) einen Flansch aufweist, der sich am oberen Ende seiner Seitenwand befindet und sich nach innen erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter und die sich drehende Platte koaxial sind.
Ausgewuchtetes Farbradmodul zum Modulieren der Farbe von von außen auftreffendem Licht mittels eines Rotationsverfahrens, mit: – einer Spindel (541); – einem Motor (54) zum drehenden Antreiben der Spindel; – einem Farbrad (511) mit einer Anzahl transparenter Farbfilterfilme, das durch die Spindel drehend angetrieben wird, um die Farbe des einfallenden Lichts zu modulieren; – einem Behälter (52), der am Innenumfang des Farbrads angebracht ist; und – einem im Behälter untergebrachten härtbaren Fluid (33), das unter Schwingungskräften am Umfang des Behälters fließt und durch eine Seitenwand desselben gehalten wird, ohne aus ihm zu entweichen, wodurch es auf solche Weise verteilt wird, dass es das sich drehende Farbrad auswuchtet, wobei das Fluid nach dem Erreichen des ausgewuchteten Zustands ausgehärtet wird.
Farbradmodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das im Behälter enthaltene Fluid das Farbrad durch eine externe Drehkraft auswuchtet und es nach dem Erzielen des ausgewuchteten Zustands ausgehärtet wird.
Farbradmodul nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das härtbare Fluid ein durch Licht härtbares Fluid, ein durch Wärme härtbares Fluid und/ oder ein härtbares Zweikomponentengel ist.
Farbradmodul nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten des aushärtbaren Fluids dadurch erfolgt, dass Lichtenergie, Wärmeenergie und/ oder ein Katalysator zugeführt wird.
Farbradmodul nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter und die sich drehende Platte koaxial sind.