DE8326795U1 - Vorrichtung zum Positionieren von Gegenständen geringer Masse, insbesondere von Magnetköpfen - Google Patents

Description

BASF Aktiengesellschaft '" '* O.Z. 0050/36735

Vorrichtung zum Positionieren von Gegenständen geringer Masse, insbesondere von Magnetköpfen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren von Gegenständen geringer Hasse, insbesondere von Magnetköpfen auf ausgewählte Magnetspuren von mindestens einer mit einem Antrieb kuppelbaren Magnetplatte in einem Magnetplattenspeicher, in dem eine in Richtung zur Magnetplattenachse verschiebbare Führungsplatte mindestens einen Magnetkopf trägt, wobei die Führungsplatte über einen Antriebsmotor mittels Führungselementen relativ zum Gerätechassis längsversehieblich gelagert ist, wobei die Führungselemente die Längsränder der Führungsplatte umgreifen und wobei die Führungselemente aus eintm ersten Wälzlagerpaar, einem den Auflagedruck für die Führungsplatte erzeugenden zweiten Wälzlagerpaar und einem Spulrad als Auflager bestehen und die Führungsplatte mit dem Spulrad über ein Band verbunden und dadurch längsverschieblich ist.

Eine derartige Positioniervorrichtung ist mit der EP-OS 71 083 bereits bekannt, worin ein erstes Wälzlagerpaar fest und ein zweites Wälzlagerpaar auf einem Federblech in zwei Richtungen beweglich gelagert ist, nämlich in der Vertikalen und nach der Seite, angeordnet sind. Als weitere Auflage dient das Spulrad, wodurch jedoch weder eine unstabile 4-Punkt- -Auflage noch ein Undefinierter, variierender Kontakt zum Spulrad vermieden wurden.

Auch durch teure Einzelteilfertigung mit engen Toleranzen konnten diese Nachteile, die zu ungenauem Positionieren der Magnetköpfe führen, nicht ausreichend verringert werden.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, sowohl die Fertigungskosten zu senken als auch die Zuverlässigkeit und die Posltioniergenauigkeiv. zu erhöhen bei hoher Sicherheit gegen das Auftreten von Fehlern bei Herstellung und Betrieb der Vorrichtung.

Die Aufgabe wird überraschend gut gelöst mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art, bei der das erste Wälzlagerpaar in Querrichtung zur Längsverschiebungsrichtung der Führungsplatte seitenbeweglich gelagert ist, wodurch eine zwangsläufig ständige Aulage der Führungsplatte an den Einzellagern des ersten Wälzlagerpaates und eine zwangsläufig stän-

AO dige Auflage der Führungsplatte auf dem Spulrad im Sinne einer "Dreipunktlagerung" mit jeweils linienförtnigen Kontaktstellen gewährleistet ist.

G 6253

82

BASF Aktiengesellschaft "' ' - Ί - O.Z. 0050/36735

Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden folgende Vorteile einzeln und/ oder gruppenweise und/oder in ihrer Gesamtheit erreicht:

Durch die 3-Punkt-Auflage wird eine sichere Auflage der Führungsplatte erreicht bei geringem Verschleiß infolge dee ausschließlichen Linienkontaktee. Ungenauigkeiten bei den Einzelteilen sind unkritisch, so daß die Toleranzbereiche vergrößerbar sind. Die Montage der Einzelteile wird ebenfalls unkritischer und die Gefahr von Teilbeschädigungen wird verringert* Ein Kopfkippen beim Betrieb des Positionieren wird von vornherein ver~ hindert. Durch ein absolut verspannungsfreies und leichtgängiges Positionieren werden die Lebensdauer« die Positioniergenauigkeit und -geschwindigkeit vergrößerbar, so daß eine höhere Speicherdichte und kürzere Zugriffszeit realisierbar werden.

Es ist zweckmäßig, wenn der Weg der Seiteebeweglichkeit ca. * 50um, vorzugsweise * 25um bis 35um, bezogen auf die Sollage der Führungsplatte beträgt.

Dadurch ist es möglich, durch Winkelfehler, Taumel- und/oder Höhenschlag des auf einer Motorwelle befestigten Spulrades ebenso auszugleichen, wie Fehler in der Bandbefestigung am Spulrad und/oder an der Führungsplatte relativ zu ihrer Längsachse.

Praktisch kann das erste Wälzlagerpaar aus einem Lagerträger und den Einzellagern bestehen und der Lagerträger kann auf einer Lagernadel in bezug auf das Gerätechassis kippbar in Querrichtung gelagert sein.

Dadurch wird eine fertigungs- und montagemäßig einfache Lagerausführung bereitgestellt, die auch in fertige Geräte nachträglich einfach einbaubar ist.

In dieser Ausführung wird ein Kippwinkelbereich von ca. * 15", vorzugsweise * 5",zur Vertikalen als praktisch günstig angesehen.

Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind beispielsweise im folgenden beschrieben und in der Zeichnung dargestellt.

BASF Aktiengesellschaft - 3 - O.Z. 0050/36735

Fig. 3 einen Lagerbügel mit Führungsplatte und Federblech, Ansicht B-B der Fig. 1

Fig. 4 ein Spulrad mit Führungsplatte, Ansicht C-C der Fig. 1

Fig· 5 die Mitttellage der Führungsplatte, parallel zum Chassisboden Fig. 6 die seitlich versetzte Lage der Führungsplatte parallel zum Chassisboden

Fig« 7 eine Schräglage der Führungsplatte ohne seitl. Abweichung aus der Mittellage

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Führungsplatte Fig. 9A eine Seitenansicht der Führungeplätte mit Spulrad und Antriebsband

Fig. 9B eine Ansicht gemäß Pfeil B in Fig. 9A.

Ein Motor 23, der am Gerätechassis 4 angeflanscht ist, trägt auf seiner Motorwelle 8 ein Spulrad 3, welches mit der Welle 8 mittels Klemmteils fest verbunden werden kann. Um das Spulrad 3 ist ein Stahlband 7 geschlungen, dessen beide Enden mit der Führungsplatte 1 für die Magnetkopfeinheit 22 fest verbunden sind. Die Führungsplatte 1 stützt sich einerseits auf dem !Anfang des Spulrades 3, andererseits mit Schrägflächen 10a und 10b auf Wälzlagern 30a und 30b auf einem Lagerträger 31 ab, welcher seinerseits auf einem Lagerfuß 32 gelagert ist. Der Lagerfuß 32 ist mit einer mittigen Kerbe 33 versehen, in der eine Lagernadel 11 liegt. Da der Lagerträger 31 an seiner Unterseite ebenfalls eine Kerbe 34 aufweist und eine entsprechende Dimensionierung der Kerben 33, 34 in bezug auf die Lagernadeldicke vorgenommen ist, ist der Lagerträger 31 mit den Einzellagern 30a und 30b nach Art einer Wippe nach den Seiten kippbar. Ein Kippwinkelbereich von ca. ·*· 15" zur Vertikalen ist praktisch ausreichend, jedoch kann der Bereich auch anders, vorzugsweise bei * 5*, gewählt und durch Dimensionsänderungen eingestellt werden.

Unter dem Lagerfuß 32 ist ein Federblech 35 vorgesehen, das mit dem Lagerfuß 32 über eine Befestigungsschraube 19 am Chassis lagegenau befestigt ist. Arretierungsstifte 20 dienen zur Seitenarretierung. Bei der Montage wird der Lagerfuß 32 mit dem Federblech 35 montiert, dann die Lagernadein 11 lose in die Kerbe eingelegt und darauf der Lagerträger 31 ebenfalls lose aufgesetzt. Mittig zwischen Spulrad 3 und Lagerträger 31 ist ein Lagerbügel 6 angeordnet, der auf dem freien Ende des Federblechs 35 befestigt ist. Am Lagerbügel sind Einzellager 9a und 9b auf horizontalen Drehachsen drehbar angeordnet, die oben auf den Händern der Führungsplatte 1 aufliegen. Die durch die Einzellager 9a und 9b auf die Führungsplatte 1 ausgeübte Druckkraft wird durch eine Vorspannung des Federblechs 35 erzeugt, wobei die Andruckkraft im Bereich zwischen etwa 1,5 und 2,5 kp liegen soiltex .·'. :.".:"

BASF Aktiengesellschaft - 4 - O.Z. 0050/36735

Nach Montage der Führungsplatte 1 wird diese also zwischen den Lagerpaaren 30a und 30b, 9a und 9b und dem Spulrad 3 in Dreiachsenauflage eingeklemmt. Der Auflagedruck der Platte 1 auf das Spulrad 3 beträgt ca. 1 kp. Dadurch und durch die erfindungsgemäße Anordnung der Einzellager in bezug zur Bewegungerichtung der Platte 1 wird eine Linienberührung zwischen Platte 1 und Lagern 30a und 30b und Spulrad 3 gewährleistet« Alle GerMtefehler, die eich in Querrichtung zur Plattenbewegungarichtung auewirken können, werden durch den als Wippe ausgebildeten Lagerträger 31 kompensiert· In den Figuren 2 bis 5 ist die Ideallage der Führungsplatte 1 gemäß den Ansichten A-A, B-B und C-C gezeigt* Auch in Figuren 9A und 9B liegt die Platte 1 in Sollage.

Bei angenommener, nicht eeitenbeweglicher Ausführung der Vorrichtung in Figur S kann zwar durch den Eigenkippwinkel der Lager 30a und 30b (der in der Regel bei ca. 4 bis lOum Versatz zwischen Außen- und Innenring liegt) ein Versatz der Platte 1 ausgeglichen werden, die Größe dieses Ausgleiche reicht jedoch keineswegs aus, um die Platte 1 vom einseitigen Abheben vom Spulrad 3 zu hindern, was unweigerlich zum gefürchteten Kopfkippen führen muß.

In Figuren 6 bis 8 sind Abweichungen von der Ideal- oder Sollagei in Figur.5 dargestellt, die die verschiedensten Gründe, wie im folgenden erläutert, haben können. Figur 6 zeigt im Vergleich mit Figur 5 eine seitlich parallel versetzte Führungsplatte 1. Der Lagerträger 31 ist nach links gekippt um den Winkelrt, der hier etwas mehr als 2° beträgt. Der Lagerträger 31 hat sich also dem parallelen Seitenversatz der Platte 1 angepaßt durch Kippen. Ohne die Kippanordnung des Lagerträgers 31 ist jedoch eine ausreichende Kompensation des Seitenversatzes praktisch nicht erreichbar. Die Position der Einzellager 9a und 9b am Lagerbügel 6 bleibt unverändert.

In der erfindungsgemäß erreichten, kompensierten Lage bleibt der Positionierer mit der erforderlichen Genauigkeit funktionstüchtig und ein verspannungsfreies leichtgängiges Positionieren ist sichergestellt. 35

In Figur 7 ist die Führungsplatte 1 im Winkel gegenüber dem Chassisboden 4 verlagert, also um ihre Längsachse gedreht.

Zur Kompensation erfolgt diesmal ein Kippen des Lagerbügels 6 durch Torsionsbewegung der Blattfeder 35 und dadurch eine Anpassung der Einzellager 9a und 9b an die Schräglage der Platte 1. Das gilt ebenfalls für den Lagerträger 31 und die Lager 30a und 30b. Der Lagerbügel 6 bleibt in seiner Normallage, ungekippt.

BASF Aktiengesellschaft - 5 - O.Z. 0050/36735

Die schädlichen Einflüsse durch die Winkeldrehung der Platte 1 werden wiederum verhindert. Wie im Falle der Fig. 6 spielt ein Seitenversatz a beim Positionieren keine Rolle, da er unverändert bestehen bleibt.

Figur 8 zeigt nun einen Seltenversatz d der Platte in Horizontalebene

(Platte 1'), wobei der vordere Teil der Platte 1 um einen Winkel t auegelenkt ist. In diesem Fall erfolgt nämlich ein Kippen des Lagerträgers 31, wobei der Lagerbügel 6 keine Kippbewegung macht«

An dieser Stelle soll festgestellt werden, daß die Abweichungen, 2.B. in Fig'.ir 8 von der LängsmitCelachse der Plätte 1, im Bereich von einigen zehn μπι liegen, z.B. * 30 bis 35um, entsprechend ist die Größenordnung der Winkelabweichung zu sehen. Die Seitenbeweglichkeit ist zweckmäßig im Bereich von ca. * 50um, vorzugsweise bei * 25 bis * 35Mm auszulegen.

Figur 8 zeigt den Winkelvereatz, der durch nicht rechtwinklige Bandbefe stigung am Spulrad 3 und/oder an der Platte 1 oder durch Winkelfehler der Motorwelle in der Horizontalebene auftreten kann. Natürlich kann außerdem ein Winkelfehler der Motorwelle in Vertikalebene vorliegen, was in dieser Darstellung jedoch nicht erkennbar ist. Ohne die Kippbeweglich keit des Lagerträgers 31 würde die Platte 1 seitlich nicht ausweichen können, was zu Verspannungen und damit zu einer Schwergängigkeit der Führungsplatte führen wurde. Im Extremfall würde dadurch eine einseitige Auflage auf dem Spulrad 3 auftreten, wodurch Kopfkippen und Positionierabweichungen verursacht werden.

Winkel-, Taumel- und Höhenschlagfehler des Spulrades 3 werden von der Führungsplatte 1 mitgemacht (siehe z.B. die gestrichelte Platte 1'), dank des erfindungsgemäßen Kipp-Lagerträgers 31, so daß die Abweichungen im Positioniervorgang sich nicht als Positionierungenauigkeit oder -fehler bemerkbar machen können.

Der Lagerbügel 6 dient wie oben erläutert primär der Aufrechterhaltung des Andrucks der Platte 1 am Spulrad 3 und an den Lagern 30a und 30b.

Erst in zweiter Linie dienen die Einzellager 9a und 9b auch funktionell als Rollager. Es wäre also denkbar, den Andruck durch eine separate Andruckrolle zu bewerkstelligen, und das Läger durch eine oder mehrere Lagerrollen zu realisieren. In jedem Fall müßte aber eine Querbeweglichkeit auch bei dieser Ausführung vorgesehen werden, damit Fehler gemäß Figur 7 ausgeglichen werden können. Treten jedoch nur Fehler gemäß Figur 6 (Parallel-Seitenversatz der Platte 1) auf, so wäre es möglich, auf die Seitenbeweglichkeit der Andruckvorrichtung zu verzichten.

BASF Aktiengesellschaft

-•6 - · O.Z. 0050/36735

Je nach der Position des zu positionierenden Gegenstandes zur Führungsplatte wäre es auch denkbar, die Aufeinanderfolge der Lagerelemente zu ändern.

Die beschriebene Positioniervorrichtung wurde in Magnetplattenspeichern aiit Spurbreiten von 35um bei einem Spurabstand von 50um erfolgreich getestet. Es ist möglich, aufgrund der erfindungsgemäßen mechanischen Kompensationsmöglichkeiten die Spurbreiten noch weiter zu verringern·

Zusammengefaßt ergibt sich die Möglichkeit, die Toleranzen der Einzelteile um etwa den Faktor 2 zu erhöhen, wodurch hohe Kostenersparnis ermöglicht wird. Ein ohne Verwendung der Erfindung nur zulässiger Winkelfehler der Motorwelle von praktisch 35um läßt sich z.B. auf mehr als 50um erweitern, wenn von der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht wird. Diese Toleranzerweiterung schlägt sich in einer Verringerung des Fertigungsausschusses der Motoren von vorher 50 % zu ca. 1 bis 2 % nieder.

Ein Positioniersystem für Abtastsysteme wurde vorstehend beschrieben und ist nachstehend beansprucht. Es ist klar, daß jede ähnliche Verwendung, z.B. bei Robotern, wo es auf Schnelligkeit und Genauigkeit einer Bewegungsvorrichtung ankommt, auch bei kontinuierlich wiederholten gleichen oder ähnlichen Bewegungsvorgängen, der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer im Fachwissen liegenden Modifikation, eingeschlossen sein soll.

Verwendungen sind somit generell möglich in Signalaufzeichnungs-Zwiedergabesystemen, Signalspeichersystemen, Ortspositioniersystemen, für jede Art von SignalaufzeichnungZ-wiedergabeZ-speicherung, z.B. von Video-, Daten-, Audio-, Steuersignalen.

30 Zeichn.

Claims (1)

1. BASF Aktiengesellschaft O-2.OO5O/36735

   Schutzansprüche

   1. Vorrichtung zum Positionieren von Gegenständen geringer Masse, insbesondere von Magnetköpfen (22) auf ausgewählte Magnetspuren von minde-05 stens einer mit einem Antrieb kuppelbaren Magnetplatte in einem Magnetplattenspeicher, in dem eine in Richtung zur Magnetplattenachse verschiebbare Führungsplatte (1) mindestens einen Magnetkopf (22) trägt, wobei die Führungsplatte (1) über einen Antriebsmotor (23) mittels Führungselementen relativ zum Gerätechassis (4) längsver-10 schieblich gelagert ist, wobei die Führungselemente die Längsränder det Führungsplatte (1) umgreifen und wobei die Führungselemente aus einem ersten Wälzlagerpaar, einem den Auflagedruck für die Führungsj| platte (1) erzeugenden zweiten Wälzlagerpaar (9a, 9b) und einem Spul-

   i rad (3) als Auflager bestehen und die Führungsplatte mit dem Spulrad

   <$ 15 über ein Band (7) verbunden und dadurch längsverschieblich ist, da- $ durch gekennzeichnet, daß das erste Wälzlagerpaar in Querrichtung zur

   ff Längsverschiebungsrichtung der Führungsplatte (1) seitenbeweglich

   Ü · gelagert ist, wodurch zwangsläufig eine ständige Anlage der Führungs-

   I platte (1) an den Einzellagern des ersten Wälzlagerpaares und ebenso

   II 20 zwangsläufig eine ständige Auflage der Führungsplatte (1) auf dem

   I Spulrad (3) im Sinne einer "Dreipunktlagerung" mit jeweils linienför-

   |** migen Kontaktstellen gewährleistet ist.

   I · 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ,ier Weg der £; 25 Seitenbeweglichkeit ca. * 50um, vorzugsweise * 25μπι bis * 35μιη, bezo- % gen auf die Sollage der Führungsplatte (1) beträgt.

   '■■'_ 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste

   Wälzlagerpaar aus einem Lagerträger (31) und den Einzellagern (30a

   30 und 30b) besteht und daß der Lagerträger (31) auf einer Lagernadel (11) in bezug auf das Gerätechassis (4) kippbar in Querrichtung gelagert ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klpp-35 Winkelbereich ca. * 15*, vorzugsweise * 5", zur Vertikalen beträgt.

   5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in

   Richtung der Längsbewegung der Führungsplatte das Spulrad, das zweite Andruck-Wälzlagerpaar (9a. 9b) und das erste seitenbewegliche Wälz-40 lagerpaar (30a, 30b) aufeinanderfolgen.

   394/83 De/HB 15· 09.198?