DE2512911A1

DE2512911A1 - Verfahren zum sortieren mechanischer resonatoren

Info

Publication number: DE2512911A1
Application number: DE19752512911
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Scheef
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-03-24
Filing date: 1975-03-24
Publication date: 1976-09-30
Also published as: JPS56166431A; JPS5984438U; DE2512911B2; DE2512911C3; CA1044761A; JPS6116499Y2

Description

-rerfahten zum Sortieren mechanischer Resonatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sortieren mechanischer Resonatoren nach ihrer Eigenfrequenz in vorgegebene Frequenz bereiche.
In nahezu allen wichtigen Anwendungsfällen von mechanischen Resollatoren, wie z.B als Frequenznormal oder in mechanischen Filtern, kommt es darauf an, daß ihre Resonanzfrequenz möglicht genau bei einer bestimmten vorgegebenen Frequenz auftritt.
wegen der bei der Fertigung der Resonatoren gegebenen, unver meidlichen Herstellungstoleranzen ist diese Forderung im allgemeinen nicht ausreichend erfüllt, so daß es notwendig ist, die Resonanzfrequenz eines solchen Resonators nach seiner Herstellung noch einzustellen. Es ist bekannt, diesen als "Abgleichen" bezeichneten Vorgang durch Abtragen von Resonatormaterial mit Hilfe eines Schleifvorganges oder durch geregelten Beschuß des Resonators durch Sandstrahlen bzw. Laserstrahlen vorzunehmen (deutsche Patentschrift 1 929 994). Hier wird der Abgleich nach einem Lernverfahren vollzogen, bei dem zwischen den einzelnen Abtragungsscnritten die Resonanzfrequenz gemessen wird.
zum automatischen Abgleich von mechanischen Resonatoren auf eine Resonanzfrequenz, die beispielsweise uan 50 kHz gelegen ist, hat sich die Zuführung der Resonateren zur Abgleichvorrichtung über einen Drehteller bewährt. Entsprechend den Anforderungen, die bei den verschiedenen Anwendungen der Resonatoren hinsich-tlich Frequenzgenauigkeit gestellt sind, genügt es nicht, die Resonatoren nach dem Abgleich in einem einzigen Behälter unsortiert zu sammeln. Vielmehr muß bei jeden einzelnen Resonator geprüft werden, ob die Sollfrequenz bereits erreIcht ist und keine weitere Bearbeitung erfolgen soll, oder ob die Resonansfrequenz zu tief bzw. zu hoch und damit außerhalb des erlautoten Abgleichbereiches gelegen ist und die Resonatoren als Ausschuß zu behandeln sind. In vielen Anwendungsfällen kann es zweckmäßig sein, den erlaubten Toleranzbereich in verschiedene Frequenzbereiche aufzuteilen und die Resonatoren nach ihrer Eigenfrequenz in diese Frequenzbereiche zu sortieren.
Das Sortieren und Auswerfen der Resonatoren aus dem Drehtellerkreislauf kann aus räumlichen Gründen im allgemeinen nicht in der Meß- bzw. Abgleichstation vorgenommen werden. Dazu bieten sich aber im allgemeinen die in Drehrichtung des Drehtellers folgenden Stationen an.
Es ist ein Verfahren zum Frequenz-Abgleich von mechanischen Resonatoren vorgeschlagen worden, bei dem nach der den Abgleich abschließenden Messung der Resonanzfrequenz diese mit einem vorgegebenen Toleranzfrequenzbereich verglichen und der Resonator in einer von zwei direkt auf die Meßstation folgenden Auswurfstationen sortiert ausgeworfen wird. Die hierfür erforderliche Sortierinformation wird dabei für die Dauer des Tellertransportes über eine Station zentral gespeichert. Dieses Verfahren hat sich an sich gut bewährt, jedoch zeigt sich, daß in vielen Fällen eine feinere Unterteilung der Resonatoren, beispielsweise in mehrere Frequenzgruppen, wünschenswert ist, wofür dann allerdings ein verhältnismäßig umfangreicher konstruktiver Aufwand erforderlich wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sicher arbeitendes Verfahren zum Sortieren von Resonatoren in eine größere Anzahl von Frequenzbereichen anzugeben, bei dem außerdem zwischen der örtlichen Position des zu sortierenden Resonators und dem Zeitpunkt der Abfrage der Sortierinformation kein fester Zusammenhang gewährleistet sein muß.
Ausgehend von einem Verfahren zum Sortieren mechanischer Resonatoren nach ihrer Eigenfrequenz in vorgegebene Frequenzbereiche, wird diese Aufgabe erfind7«ulgsgemäE dadurch gelöst, daß 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 zwlschen 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.
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 homer Remänenz vorzusehen. Dadurch ergibt sich eine geringe Störanfälligkeit gegenüber elektromagnetischen Einstreuungen auf das Speichere lement.
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 Verstaubungs-bzw. 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.
Besonders günstig ist die Möglichkeit, die hier am Beispiel der zu sortierenden Resonatoren aufgezeigte Lösungsmöglichkeit auf verwandte Probleme anzuwenden, bei denen beispielsweise die einem beliebigen Prüfling zugehörigen Merkmale als Sortierkriterium gespeichert und zu Jedem gewünschten Zeitpunkt ohne Informationsverlust durch eventuelle äußere Störungen wieder abgefragt werden sollen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
Die in der Figur in einer Draufsicht schematisch dargestellte erfindungsgemäße Sortiereinrichtung ist mit einer Sandstrahlabgleichvorrichtung zu einer konstruktiven Einheit zusammengefaßt, die aus mehreren, auf einer gemeinstmen Grundplatte 1 montierten Baugruppen besteht. Für den Transport der Resonatoren von und zu den einzelnen Bearbef tungs stationen wird ein handelsüblicher pneumatischer Rundschalttisch vom Typ ST-250A der Firma FESTO 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 3 versehen.
Die Zuführung der Resonatoren zu dem Rundschalttisch erfolgt durch eine auf der Grundplatte befestigte Beschickungsvorrichtung, die eine Vibratoreinrichtung 4 und eine mit dem Ausgang der Vibratoreinrichtung verbundene Führungsschiene 5 enthält.
Die aus der Vibratoreinrichtung 4 austretenden Resonatoren werden der schräg nach unten geneigten Führungsschiene 5 zugeführt und durchlaufen in der Führungsschiene zuerst mehrere Lichtschranken 7, die zur Überwachung eines kontinuierlichen Transports der Resonatoren dienen, sodann eine als Spule ausgeführte Entmagnetisisrungsstation 8 und stoßen anschließend an einen Endanschlag 9, wodurch die Zuführung der angestoßenen Resonatoren zu der gegenüberliegenden Halterung 3 des Drehtellers 2 freigegeben wird.
Die auf der Grundplatte 1 den einzelnen Halterungen 3 gegenüberliegend angeordneten Stationen sind in einer der Drehrichtung des Drehtellers entsprechenden Reihenfolge zuerst eine Magnetisierungsstelle 10, eine mit einer Frequenzmeßvorrichtung 11 kombinierte Sandstrahlabgleichvorrichtung, eine erste Auswurfstation 12 mit einer Rutsche 13 und einem Vorratsbehälter 14, zwei weitere gleich aufgebaute Auswurfstationen und eine Löschstation 15. Zwischen der Magnetisierungsstelle und der Sandstrahlabgleichvorrichtung ist eine, zwischen der letzten Auswurfstation und der Löschstation sind drei und zwischen der Löschstation 15 und der Zuführung der Beschickungseinrichtung 4 ist eine Leerstation vorgesehen. Ferner ist eine zentrale Steuereinrichtung 6 zur Steuerung des Abgleich- und Sortiervorgange 5 erforderlich.
Die Halterungen 3 des Drehtellers 2 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 Auswurfstellen 12 jedem Resonator als Speicherelemente drei Plättchen 3' 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 6 gebildete Sortierinformation entsprechend dem Meßwert gespeist werden. Nach diesem Einschreiben der Sortierinformation erfolgt nach den weiteren Transportschritten des Drehtellers in den Ausamrfstationen durch jeweils eine Lesevorrichtung die Abfrage jeweils eines der Speicherelemente, worauf bei Übereinstimmung zwischen abgefragten 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 Sortierinforination gelöscht.
Anstelle der drei einzelnen Speicherelemente kann auch ein einzelnes, entsprechend größeres SpeXcherelement verwendet werden, das an verschiedenen Stellen magnetisiert wird. Bei dem hier beschriebenen Ausfünrungsbeispiel stimmt die Anzahl der Speicherelemente einer Halterung 3 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 herbei lediglich den magnetisierten Zustand von dem unmagnetisierten Zustand eines Speicherelementes unterscheiden können.
Es besteht auch die Möglichkeit, die aus ferroriagnetischem 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 Prüflingsposition räumlich fest zugeordnet ist. Die hier verwendete Speicherungsform ist den konventionellen zentralen Speicherungsformalen besonders dann überlegen, wenn nach mehreren Kriterien sortiert werden soll. Das Sortieren nach mehreren Kriterien unter Benützung 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 Speicherur.g die genannten Störungen auftreten können und zu Informationsverlust führen, erhöht sich d#jnjt um den Faktor n gegenüber der erfindungsgemäßen Speicherungsform.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung 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 Drehtellerbeweg mg wird zirka eine Sekunde benötigt, während für das Abgleich chen selbst durch eine Maschine neueren Typs bis zu dreißig Sekunden benötigt werden. Die Abgleichzeit TA kann damit wesentlich länger als die Zeit T1 für eine Drehtellerbewegung sein. Es gibt dadurch ein variabler Maschinentakt. Für die Beziehung zwischen Abgleichtakt und Sortiertakt gilt also folgende Beziehung: Für einen Abgleichtakt kann also eine Zeit benötigt werden, die das Dreißigfache eines Sortiertaktes 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.
Da moderne Abgleichautomaten außerdem die Fähigkeit haben, bei fest definierten Bedingungen, z.B. bei Zeitüberschreitung, den Abgleich abzubrechen, vergrößert sich die Störanfälligkeit bei einer zentralen Speicherung der Abgleichinformation noch weiter, da beim Anhalten sämtliche Informationen für die n Positionen nach der Meßstelle und auch die der Meßstelle verloren gehen. Für einen Abgleich- und Sortierautomaten mit höheren Selektieranforderungen ist also wegen der erhöhten Störanfälligkeit das Prinzip der zentralen Speicherung der Sortierinformation nicht mehr vertretbar.
11 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Sortieren mechanischer Resonatoren nach ihrer Eigenfrequenz in vorgegebene Frequenzbereiche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Anschluß an eine Messung der Eigenfrequenz für jeden der einzeln in einer. Halterung t3) eines Drehtellers (2) 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 (3') gespeichert wird, daß anschließend die Resonatoren durch Drehen des Drehtellers in verschiedene Positionen nacheinander verschiedenen Ausa,urfstationen (12) 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.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Messung der Eigenfrequenz im Anschluß an einen Frequenzabgleich erfolgt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch t oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf einer Grundplatte (1) ein Rundschalttisch mit einem Drehteller (2) vorgesehen ist, daß der Drehteller mit konzentrisch zu seiner Drehachse angeordneten Halterungen (3) zur Aufnahme der Resonatoren versehen ist, daß auf der Grundplatte eine Beschickungseinrichtung für Resonatoren und verschiedene, bei Stillstand des Rundschalttisches den Halterungen jeweils gegenüberliegende Stationen vorgesehen sind, daß eine zentrale Steuereinrichtung (6) vorgesehen ist, daß eine der Stationen als Frequenzmeßvorrichtung (11) ausgebildet ist, daß die in Drehrichtung folgenden Stationen als Jeweils einem der Frequenzbereiche zugeordnete Auswurfstellen (12) ausgebildet sind, daß Jede Halterung mit einer Speichereinrichtung (3') versehen ist, daß die Frequenzmeßvorrichtung (11) mit einer Einspeichervorrichtung versehen ist, daß die Auswurfstationen (12) mit jeweils einer Lesevorrichtung versehen sind, und daß eine zwischen der letzten Auswurfstation und der Abgleichvorrichtung befindliche Station als Löschstation (is) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Frequenzmeßvorrichtung (11) in eine Abgleichvorrichtung einbezogen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Speicherelemente der Speichereinrichtung (3') einzelne Plättchen aus ferromagnetischem Material vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Anzahl der Speicherelemente einer Halterung (3) mit der Zahl der vorgegebenen Frequenzbereiche übereinstimmt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einspeichervorrichtung eine mit der Anzahl der Speicherelemente übereinstimmende Zahl von Aufsprechspulen aufweist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lesevorrichtung als sensitives Element eine Hallsonde aufweist, dem ein störungsunempfindlicher Verstärker nachgeschaltet ist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lesevorrichtung als sensitives Element einen induktiven Sensor aufweist.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einspeichervorrichtung wenigstens eine Aufsprechspule aufweist, durch die das aus ferromagnetischem Material bestehende Plättchen entsprechend dem jeweiligen Frequenzbereich nach Betrag, Richtung und Größe unterschiedlich magnetisiert ist, und daß der Verstärker die von der Hallsonde abgegebenen, den Magnetisierungszuständen entsprechenden Spannungen in Schaltbefehle umwandelt.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ort der Einspeichervorrichtung und der Lesevorrichtungen Jeweils gemeinsam um eine bestimmte Anzahl von Stationen des Drehtellers (2) verschiebbar ist.

L e e r s e i t e