Pomiary i regulacje: Mocowanie ramienia

Prawidłowa geometria mocowania ramienia czyli strzał z armaty do wróbla.

Ten tekst powstał jako refleksja przy okazji wykonania prozaicznego zadania, a mianowicie pomiaru odległości między dwoma otworami.

Mając ramię gramofonowe o słabo opisanej geometrii, jedynym wymiarem na którym można polegać jest odległość jego zamocowania od osi talerza, ale tej z kolei, mając ramie luzem, nie znamy. Skoro nie znamy to spróbujmy zmierzyć jakiś gramofon gdzie fabrycznie montowano takie ramię (lub jego chassis) i to możliwie dokładnie.

No właśnie... jak dokładnie?

Anegdota mówi, że swojego czasu do Thomasa Edisona zgłosił się pewien wynalazca. Nad czym chciałby pan pracować?, spytał Edison. Chciałbym wynaleźć taki rozpuszczalnik, który rozpuści wszystko, odparł wynalazca... A w czym Pan będzie go trzymał? retorycznie spytał Edison.

Każde ramię ma podane NOMINALNE wymiary, z których właściwie tylko jeden jest dowolnie pozostawiony konstruktorowi. Pozostałe, przy założeniu konkretnego kryterium optymalizacji (minimalizacji) błędu odczytu (tracking error), są wynikowe. Można rzecz jasna spierać się o sposób minimalizacji błędu, ale nie to jest celem tych rozważań.

Drugim wymiarem, który jest konstrukcyjnie narzucony, jest kąt odchylenia główki ramienia, a ściślej rzecz ujmując kąt pomiędzy dźwignią igły, a odcinkiem łączącym ostrze igły z punktem mocowania ramienia. Oczywiście kąt ten sobie, a ustawienie wkładki w stoliku sobie... w ramach luzów na śrubach mocujących można tu odpłynąć dość daleko. Trzeba by chyba przyznać, że mocowanie np. typu B&O lub znane z tańszych sprzętów jest tu bardziej jednoznaczne.

Załóżmy, że to mocowanie jest wykonane bezbłędnie.

Mamy zatem w ręku ramię o narzuconych konstrukcyjnie długości czynnej i kącie odchylenia główki. Pozostaje je zamocować. Trzeba to zrobić w konkretnej odległości od środka talerza.

Czyli z jaką dokładnością?

Tytułem żartu technicznego korzystając z uprzejmości firmy Smart Solutions postanowiliśmy to zmierzyć w odniesieniu do popularnego krajowego gramofonu Fonomaster. Dlaczego tak ? Głównie dlatego, że ramiona te występują dość obficie na rynku i chętnie są wykorzystywane w konstrukcjach DIY.

Zadaliśmy sobie proste pytanie, w jakiej odległości to ramię zamontowała fabryka? W tym celu na maszynie współrzędnościowej wykonaliśmy pomiar odległości talerz-ramię z dokładnością 0,001 mm. Dokonanie takiego pomiaru możliwe jest jedynie w klimatyzowanym pomieszczeniu, bowiem dla zachowania dokładności kwestie rozszerzalności cieplnej zaczynają być istotne.

I tak postąpiliśmy.

A oto fotografia naszego stanowiska pomiarowego:

...i protokół pomiaru:

• Otwór zewnętrzny - to otwór mocowania ramienia.
• Otwór wewnętrzny - to otwór mocowania osi talerza.
• XY - to odległość pomiędzy środkami otworów przy założeniu pomiaru 2D.
• 3D - to odległość pomiędzy środkami otworów przy założeniu pomiaru 3D.
• XA, YA, ZA, to rzut odległości na kierunki X,Y,Z.

Pomimo, że technologia wykonania chassis gwarantuje stosunkowo dużą jednoznaczność, to trzeba pamiętać, że sama tuleja mocująca ramienia umieszczona jest w chassis z luzem, a i samo ramię w tulei także z luzem. Boczna śruba blokująca ramię też wypada w przypadkowym położeniu kątowym. Może zatem ustawić ramię kasując luz w stronę skrócenia lub wydłużenia odległości ramię talerz...

Jakie zatem przychodzi wyciągnąć wnioski?

Wymiary geometryczne mocowania ramienia powinny być wykonane możliwie dokładnie, ale nawet fabryka skazana jest na takie czy inne tolerancje wykonawcze.

Traktowanie wymiarów nominalnych ze śmiertelna powagą jest nonsensem technicznym, zwłaszcza jeśli mówimy o dokładnościach, których nie jesteśmy w stanie wyegzekwować pomiarowo. Dlatego mówiąc o dokładności wykonania, trzeba jednocześnie myśleć o dostępnej dokładności pomiaru, tak jak myśląc o rozpuszczalniku trzeba myśleć o naczyniu do jego przechowywania. A pomiar z duuuużą dokładnością jest możliwy, ale jest to tytułowy strzał z armaty do muchy.

Oprócz tego kilka wniosków praktycznych

• Kto chce wykorzystać ramię Fonomastera lub Daniela w konstrukcjach DIY uzyskał pewną informację jaką jest zmierzona "z natury" odległość mocowania.
• Nie dziwi nas dlaczego szablony do mocowania ramion wykonywane są z tektury bez przesadnej dokładności.
• Można w sposób ścisły obliczyć błędy mocowania (tylko po co?)
• Ostateczny efekt będzie zależał od prawidłowej regulacji ustawienia już zamocowanego ramienia, i na tym przede wszystkim należy się skupić.

Jeszcze raz bardzo dziękuję Pomiarowcom ze Smart Solutions za wykonanie pomiaru.

Maciej Tułodziecki

Poprzedni krok: Najprostsze metody regulacji siły nacisku ramienia i antiskatingu.

Powrót do Gramofonów.