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Verfahren zum Schneiden einer spiraligen Rille in die
Oberfläche eines Signalaufzeichnungsträgers
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schneiden einer spiraligen Rille in die Oberfläche eines Signalaufzeichnungsträgers.
In der Praxis können sich bei Rillen von geringen Profilabmessungen dadurch Schwierigkeiten ergeben, dass die Oberfläche der Aufzeichnungsträger nicht hinreichend eben ist. Bei dem gegenwärtig üblichen Schneidverfahren ist der Schneidstichel bzw. die Schneiddose vertikal beweglich gelagert und die an der Stichelspitze wirksame Auflagekraft bestimmt die Rillentiefe. Durch die Unebenheit der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers ergeben sich dabei Rillen, deren Tiefe bzw. Breite im Verhältnis zu ihren kleinen Abmessungen Schwankungen aufweisen. Diese Schwankungen wirken sich umso stärker aus und können unzulässige Grössen erreichen, wenn die Rillentiefe und Rillenbreite sehr klein gewählt werden und die Rillen auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers sehr dicht nebeneinander liegen.
Man kennt bereits Regelverfahren, durch welche die Einstellung des Schreibers bzw.
Schneidstichels gegenüber der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers nachgesteuert wird, um eine konstante Rillentiefe zu erzielen. Diese Regelverfahren arbeiten aber wegen der grossen Masse des Schreibsystems nicht genügend trägheitsarm. Man kann mit derartigen Verfahren die Schwankungen der Rillentiefe zwar verkleinern, jedoch reicht diese Wirkung für sehr kleine Rillentiefen und grosse Genauigkeitsanforderungen nicht aus.
Für die Aufzeichnung von Schallschwingungen in einer spiralförmigen Rille eines plattenförmigen Trägers ist es auch bekannt, die Eindringtiefe, den Winkel zwischen den Schneidkanten des Stichels und die gegebenenfalls veränderliche Rillensteigung so zu bemessen, dass an dem zwischen zwei einander benachbarten Rillen befindlichen Steg sämtliche Teile der ursprünglichen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers entfernt werden (österr. Patentschrift Nr. 192649). Bei diesem als "Unterschneiden" bezeichneten Verfahren wurden eine Rillenbreite von beispielsweise 70ja und eine entsprechende Rillentiefe zugrundegelegt, bei denen besondere Massnahmen zum Ausgleich der im Vergleich mit den Rillenabmessungen vernachlässigbaren Oberflächengenauigkeiten noch nicht erforderlich waren.
Demgemäss enthält die Beschreibung des bekannten Aufzeichnungsverfahrens auch keinen Hinweis auf derartige Zusammenhänge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schneiden einer spiraligen Rille in die nur angenähert ebene Oberfläche eines Signalaufzeichnungsträgers mittels eines Stichels von Dreieckprofil anzugeben, bei welchem unter Benutzung der an sich bekannten Methode des Unterschneidens die bei sehr kleinen Abmessungen und entsprechend geringen Steigungen der Rille störenden Unebenheiten der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers unwirksam gemacht werden und sich eine durch diese Unebenheiten praktisch nicht beeinflusste Rille von im wesentlichen gleichbleibender mittlerer Tiefe bzw. gleichbleibendem mittleren Dreieckprofil ergibt.
Bei einem Verfahren zum Schneiden einer spiraligen Rille in die Oberfläche eines Signalaufzeichnungsträgers mittels eines (ersten) Stichels mit Dreieckprofil bei solcher Bemessung der
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mittleren Eindringtiefe und/oder des Winkels zwischen den Schneidkanten des Stichels, dass an dem zwischen zwei einander benachbarten Rillen befindlichen Steg sämtliche Teile der ursprünglichen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers entfernt werden, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass für eine Aufzeichnung hoher Speicherdichte die Rillen mit konstanter und derartig kleiner Steigung geschnitten werden, dass sich eine Rillendichte von grössenordnungsmässig 100 Rillen auf 1 mm Radienlänge ergibt,
und dass die von der ursprünglichen Oberfläche aus gemessene Eindringtiefe bei vorgewähltem Schneidkantenwinkel wenigstens zweimal so gross bemessen ist wie die bei allen Rillen mit Ausnahme der Endrillen nach dem Schnitt mit dem ersten Stichel verbleibende Rillentiefe.
Bei derartig geringen Rillenabständen und Signalamplituden von l jU sowie kürzesten Wellenlängen von 3,u, wie sie bei dem Aufzeichnungsverfahren nach der Erfindung in Frage kommen, würden sich ohne die Anwendung der Erfindung durch die erwähnten unvermeidbaren Oberflächenungenauigkeiten Störungen ergeben.
Diese Abweichungen der Oberflächen gepresster Platten von der idealen Ebene liegen zwischen 50 und 100 A (1000Ä=ljM). Während diese Abweichungen bei der zur Zeit gebräuchlichen Rillenbreite von 40 jU für Stereoschallplatten noch keine Bedeutung haben und keine besonderen Massnahmen erfordern, wird bei der angestrebten Verkleinerung aller mit dem Rillenprofil zusammenhängenden Abmessungen erst durch die Anwendung der Erfindung eine Ausnutzung der in der räumlich-mechanischen Speicherung noch enthaltenen Möglichkeiten für eine Steigerung der Speicherdichte erreicht.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Fig. 1 der Zeichnungen dient zur Erläuterung der Mängel des gegenwärtig gebräuchlichen Verfahrens zum Schneiden einer Rille von besonders geringen Abmessungen in die Oberfläche eines unebenen Aufzeichnungsträgers. Die Fig. 2 und 3 dienen zur Erläuterung der Wirkung des Verfahrens gemäss der Erfindung. Die Fig. 4 und 5 zeigen die geometrischen Zusammenhänge, auf denen die Wirkung der Erfindung beruht.
In Fig. 1 ist die vergrössert gezeichnete Spitze des Schneidstichels-l-in einer nicht dargestellten Schneiddose gelagert, welche ihrerseits von einem Gestänge gehalten wird, welches der
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- T-verleiht. Die Auflagekraft an der Spitze des Stichels-l-bestimmt die Tiefe der Rille - -5--, welche in die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers-2-geschnitten wird. Die Breite der Rille ist dabei vom Auflagedruck und von dem Winkel zwischen den Schneidkanten-3 und 4-der Stichelspitze abhängig. Die Steigung der Rille wird in bekannter Weise so gewählt, dass zwischen einander benachbarten Rillen-5-genügend breite Stege für die Aufnahme der Führungskräfte des Abtaststiftes vorhanden sind.
Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht nun darin, dass das Schneidgerät trotz seiner Beweglichkeit in Richtung des Pfeiles-T-wegen seiner grossen Masse den Unebenheiten der Oberfläche nicht genügend schnell folgen kann. Infolgedessen werden die Rillen --5-- mit ungleichmässiger Tiefe geschnitten.
Fig. 2 zeigt demgegenüber die Wirkung des Verfahrens nach der Erfindung. Einander entsprechende Teile sind in den Fig. 2 und 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. In Fig. 2 ist die mittlere Eindringtiefe-t-des Schneidstichels-l-in den Aufzeichnungsträger - durch Wahl des Auflagedruckes derart bemessen, dass bei konstanter, entsprechend kleiner Rillensteigung und bei Berücksichtigung des Winkels-ss--zwischen den Schneidkanten--3 und 4--des Stichels--1--sich eine sehr enge Rillenlage ergibt und an dem zwischen zwei einander
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Oberflächenteile mit den störenden Flächenfehlern über dem Raum der nächstfolgenden Nachbarrille weggeschnitten werden. Es entstehen dadurch Rillen--6--, bei denen der dazwischen liegende Steg - zur Plattenoberfläche hin in eine Schneide ausläuft.
Der Stichel schruppt nach diesem Verfahren mit seiner Vorderkante --3-- das Material, ähnlich wie bei dem bekannten Vorgang des Plandrehens, weg, jedoch ist, anders als beim Plandrehen, die Eindringtiefe als durch den Auflagedruck bestimmte Grösse konstant, so dass die gedachten Mittellinien der Rillen --6-- ein in die Tiefe übertragenes Abbild der vorher vorhandenen unebenen Oberfläche darstellen. Dass sich trotzdem Rillen mit im wesentlichen gleichen Schnittprofilen ergeben, wird anschliessend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 näher erklärt werden. Diese Wirkung beruht darauf, dass durch das Tiefschneiden die Rillen
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sich auch bei schwankendem Niveau zunächst immer bis zur Schnittlinie der einander benachbarten Flanken zweier Rillen ausformen können.
In Fig. 2 ist die sich ergebende Breite der Rille mit--b'--und die sich ergebende Rillentiefe mit-t'-bezeichnet.
Es könnte erwünscht sein, die schneidenförmigen Teile der Stege--7--in Fig. 2 abzuflachen, um das Ausbrechen von Materialteilen zu vermeiden. Fig. 3 zeigt, wie in Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung nach dem Schneiden der Rille gemäss Fig. 2 ein Teil des in eine Schneide auslaufenden Steges --7 -- mittels eines zweiten Schneidstichels --8-- mit einer zu der die Mittellinien der dem Steg benachbarten Rillen enthaltenden Ebene parallelen Schneidkante-11weggeschnitten wird. Die Höhe--h--des wegzuschneidenden Teiles des Steges--7--wird so
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Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung wird die zur Signalaufzeichnung vorgesehene Auslenkung des Stichels-l-in Richtung der Rillentiefe bzw. Rillenbreite in Beziehung gesetzt zu der resultierenden Tiefe--t'--bzw. resultierenden Breite--b'--der Fig. 2. Diese Auslenkungen sollen im Verhältnis zu der mit dem Stichel-l-erzeugten Rillentiefe bzw. Rillenbreite klein sein.
Um dabei, beispielsweise im Falle einer Tonaufzeichnung, einen hinreichend grossen Amplitudenbereich überdecken zu können, ist es vorteilhaft, die Signalschwingung nicht unmittelbar, sondern in an sich bekannter Weise in Form der Modulation einer Trägerschwingung aufzuzeichnen. Die Amplitude der aufgezeichneten Trägerschwingung soll dann vorteilhafterweise 25% der mit dem ersten Stichel erzeugten Rillentiefe-t'-bzw. Rillenbreite-b'--nicht überschreiten. Bei Einhaltung dieser Bedingung ergibt sich zwischen den Rillen ein Steg von genügender Festigkeit für die Führung des Abtastorganes bei der Wiedergabe.
Fig. 4 zeigt die geometrischen Zusammenhänge beim Rillenschneiden nach bekannter Praxis, wobei oben abgeflachte Stege entstehen und somit Teile der ursprünglichen Oberfläche erhalten bleiben, während Fig. 5 in entsprechender Darstellung zum Vergleich diese Verhältnisse bei dem erfindungsgemässen Verfahren erkennen lässt.
In Fig. 4 sind die Flanken der normalen, in gewünschter Tiefe geschnittenen Rille--5--im Schnittbild mit nicht unterbrochenen Linien gezeichnet. Bei schnellem Zurückweichen der Oberfläche des Trägers-2--gegenüber der Stichelspitze, wie bei sogenanntem "Schlag", kann die Niveauregelung der Schneidkopfhalterung wegen der grossen Masse nicht schnell genug nachstellen, so dass flachere Rillen geschnitten werden, deren Begrenzung mit unterbrochenen Linien eingezeichnet ist.
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die Rillenprofile sind also einander geometrisch ähnlich.
Fig. 5 lässt erkennen, dass bei dem erfmdungsgemässen Verfahren die Breite--d'--der normalen Rille von der Eindringtiefe--t--gleich der Breite--d--der zu flach geschnittenen Rille ist.
Entsprechend sind auch die Tiefen--p'und p--einander gleich. Es ergeben sich also kongruente Rillenprofile, weil sich beim Tiefschneiden die Profile jeweils bis zur Schnittlinie einander benachbarter Flanken zweier Rillen ausformen. Abweichungen ergeben sich nur bei Niveauunterschieden zwischen unmittelbar benachbarten Rillen, die praktisch aber nicht vorkommen.
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