DE19654051A1

DE19654051A1 - Air powered turntable

Info

Publication number: DE19654051A1
Application number: DE1996154051
Authority: DE
Inventors: Harm Drecoll
Original assignee: TRACE OPTICAL
Current assignee: HARM DRECOLL, STEIN, CH
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 1998-06-25
Also published as: WO1998028741A1; JP2001507431A; AU5662898A; EP0944902A1

Abstract

A rotary table with a driveable rotationally symmetrical rotating plate (2) that is placed in a supporting member (1), whereby a gas cushion, specially an air cushion (5), is placed between the rotating plate (2) and the inner surface (3) of the supporting member (1). The rotating plate (2) rests on said cushion and can be driven by a gas flow, specially by an air flow.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehtisch mit einem antreibbaren rotationssymmetrischen Drehteller, der drehbar in einem Aufnahmeteil gelagert ist.The invention relates to a rotary table with a drivable rotationally symmetrical turntable that can be rotated in one Receiving part is stored.

Es ist bekannt, Drehteller von Drehtischen auf mechanischen oder hydraulischen Lagern zu haltern. Der Antrieb der bekannter Drehteller geschieht dabei mittels eines Elektromotors, der beispielsweise über einen Riemen oder eine Reibradantrieb an den Drehteller angreift.It is known to turntables from rotary tables to mechanical ones or hydraulic bearings. The drive of the well-known Turntable is done by means of an electric motor that for example via a belt or a friction wheel drive attacks the turntable.

Nachteilig an einer dieser Art der Lagerung und des Antriebs ist, daß der Drehteller verhältnismäßig schlechte Gleichlaufeigenschaften aufweist. Dabei hängt die Laufruhe einerseits von der Qualität der mechanischen Lagerung ab, durch die sich Unregelmäßigkeiten von der Aufhängung auf den Drehteller übertragen können. Andererseits wird der Gleichlauf sehr stark von der Güte des Elektromotors beeinflußt. Um zu guten Gleichlaufeigenschaften zu gelangen muß ein großer Bauaufwand betrieben werden, der mit entsprechend hohen finanziellen Aufwendungen einhergeht.A disadvantage of this type of storage and drive is that the turntable is relatively bad Has synchronism properties. The smoothness depends on the one hand on the quality of the mechanical bearing the irregularities from the suspension to the Can transfer turntable. On the other hand, the synchronism very much influenced by the quality of the electric motor. In order to good synchronization properties must be a big one Construction costs are operated with the correspondingly high financial expenses.

Die bekannten Drehtische können insbesondere für die Beschreibung von optischen Speichermedien mit einem Laserstrahl nur bedingt eingesetzt werden, da für die Beschreibung sehr hohe Anforderungen an die Gleichlaufeigenschaften gestellt werden müssen.The known rotary tables can be used in particular for Description of optical storage media with a laser beam can only be used to a limited extent, since it is very useful for the description high demands are placed on the synchronism properties Need to become.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Drehtisch zu schaffen, der bei vergleichsweise geringem Bauaufwand gute Gleichlaufeigenschaften und eine große Laufruhe aufweist. The object of the present invention is to turn a rotary table create the good with comparatively low construction costs Has synchronous properties and a great smoothness.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sich zwischen dem Drehteller und der Innenfläche des Aufnahmeteils ein Gas insbesondere Luftpolster befindet, auf dem der Drehteller aufliegt, und daß der Drehteller durch einen Gas- insbesondere durch einen Luftstrom antreibbar ist.This problem is solved in that between the Turntable and the inner surface of the receiving part a gas especially air cushion on which the turntable is located rests, and that the turntable by a gas in particular can be driven by an air stream.

Der erfindungsgemäße Drehtisch zeichnet sich durch sehr gute Gleichlaufeigenschaften aus, da sich eventuelle Schwankungen im antreibenden Luftstrom kaum auf die Stärke des Antriebs des Tisches auswirken. Dabei ist es besonders vorteilhaft, den Drehteller möglichst schwer auszulegen, da ein solcher Drehteller wegen des großen Trägheitsmomentes kaum durch kleine Änderungen der Antriebskraft beeinflußbar ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die von dem Luftstrom beaufschlagte Fläche des Drehtellers zumindest abschnittsweise aufgerauht, um dem Luftstrom einen gewissen Widerstand zu bieten. Die Rauhtiefe ist dabei größer ist als die Rauhtiefe der konischen Lagerfläche und die Rauhtiefe der zylindrischen Seitenfläche der Aufnahme. Der Antrieb des Drehtellers erklärt sich aus den verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten der Luftströme am Drehteller und an der Wand der Aufnahme.The turntable according to the invention is characterized by very good Synchronism properties, as possible fluctuations in the driving air flow hardly on the strength of the drive of the Impact table. It is particularly advantageous here Turntable difficult to design, as such Due to the large moment of inertia, the rotating plate can hardly be replaced by small ones Changes in driving force can be influenced. In a advantageous embodiment is that of the air flow acted area of the turntable at least in sections roughened to provide some resistance to the airflow Offer. The roughness is greater than the roughness the conical bearing surface and the roughness of the cylindrical Side face of the shot. The drive of the turntable explains differ from the different flow velocities Air flows on the turntable and on the wall of the holder.

Wegen der nahezu reibungsfreien Luftlagerung in dem Aufnahmeteil ist außerdem eine große Laufruhe gegeben. Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß die Lagerung wegen der geringen Toleranzen mit einem kleinen Luftstrom auskommt, der von unten über eine Düse einstellbar ist. Bei entsprechender Einstellung der Antriebsdüsen kann sogar auf eine Luftzufuhr von unten verzichtet werden. Das Luftpolster ist somit immer eine laminare Schicht, die keine die Laufruhe beeinflussenden Turbulenzen aufweist.Because of the almost frictionless air storage in the The receiving part is also very smooth. Here it is particularly advantageous that the storage because of small tolerances with a small airflow that is adjustable from below via a nozzle. With appropriate Adjustment of the drive nozzles can even be done on an air supply be dispensed with from below. The air cushion is therefore always a laminar layer that does not affect smooth running Has turbulence.

Der Drehtisch kann aus relativ grob bearbeiteten Teilen gefertigt werden, da die Aufnahme vorteilhafterweise mit einer glättenden Kunststoffschicht überzogen ist und der Drehteller andererseits auf einfache Weise in die Aufnahme eingeschliffen werden kann. Der erfindungsgemäße Drehtisch ist somit preisgünstig herzustellen und zu installieren. Außerdem ist er bei seiner großen Robustheit von besonders einfacher Handhabung. Dabei ist es besonders vorteilhaft, als Gas für die Lagerung und den Antrieb Luft zu verwenden.The turntable can consist of relatively rough machined parts are manufactured, since the recording advantageously with a smoothing plastic layer is coated and the turntable on the other hand, simply ground into the receptacle can be. The turntable according to the invention is thus inexpensive to manufacture and install. Besides, he is with its great robustness of particularly simple Handling. It is particularly advantageous as a gas for the Storage and the drive to use air.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Aufnahmeteil eine konische Aufnahmefläche und der Drehteller eine entsprechend konische Lagerfläche aufweist. Durch diese Anordnung ist eine sichere Zentrierung des Drehtellers in der Aufnahme gewährleistet. Oberhalb der konischen Lagerfläche hat der Drehteller vorteilhafterweise eine zylindrische Seitenfläche, die vom Luftstrom beaufschlagt wird der aus Luftdüsen austritt. Die Luftdüsen sind in die entsprechend zylindrische Seitenfläche des Aufnahmeteiles eingebracht. Eine weitere Luftdüse ist in die Spitze der konischen Aufnahmefläche eingebracht. Durch diese Düse ist der für das Luftpolster nötige Luftstrom einstellbar.In a particularly advantageous embodiment, this Receiving part a conical receiving surface and the turntable has a correspondingly conical bearing surface. Through this Arrangement is a safe centering of the turntable in the Admission guaranteed. Has above the conical bearing surface the turntable advantageously a cylindrical one Side surface that is acted upon by the air flow Air vents emerges. The air vents are in the corresponding cylindrical side surface of the receiving part introduced. A Another air nozzle is in the top of the conical receiving surface brought in. This nozzle is the one for the air cushion necessary air flow adjustable.

Die Luftdüsen in der Seitenfläche der Aufnahme liegen etwa senkrecht in der Drehebene und weisen mit ihrer Achse einen Anstellwinkei von etwa 45° zur Senkrechten auf den Drehteller auf. Vorteilhafterweise ist der Winkel der Luftdüsen zudem veränderlich, so daß über deren Einstellung die Geschwindigkeit der Rotation und die Laufrichtung einstellbar sind. Weiterhin kann die Geschwindigkeit des Lufteintrittes durch die Öffnungen einstellbar sein, um ein präzises Regelverhalten zu gewährleisten.The air nozzles in the side surface of the holder are approximately vertically in the plane of rotation and have one with their axis Angle of attack of about 45 ° to the vertical on the turntable on. The angle of the air nozzles is also advantageous changeable so that the speed can be adjusted the rotation and the direction of rotation are adjustable. Farther the speed of air entry through the openings be adjustable to ensure precise control behavior guarantee.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Seitenwand des Aufnahmeteils und eventuell die Aufnahmefläche ebenfalls eine definierte Rauhigkeit aufweist, deren Rauhtiefe kleiner ist als die Rauhtiefe der zylindrischen Seitenfläche des Drehtellers. Dadurch wird erreicht, daß sich an der Oberfläche eine homogene Luftschicht hält, an der keine Turbulenzen auf Grund von Blasenbildung auftreten können.It is also advantageous if the side wall of the Receiving part and possibly the receiving surface also one has defined roughness whose roughness depth is less than the roughness of the cylindrical side surface of the turntable. This ensures that there is a homogeneous surface Air layer holds, on which no turbulence due to Blistering can occur.

In einer besonderen Ausführungsform sind am oberen Rand des Drehtellers im Bereich des Überhangs Lamellen in Form flügelartiger Leitstrukturen angebracht, so daß die über die Auflagekante austretende Luft zum Antrieb des Drehtellers beiträgt. In a special embodiment are at the top of the Turntables in the area of the overhang slats in the form wing-like guide structures attached so that the over the Leaving edge of escaping air to drive the turntable contributes.

Eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform des Drehtisches hat ein Aufnahmeteil aus vergleichsweise weichem Metall insbesondere aus Aluminium. Bei der Verwendung von Aluminium läßt sich das Aufnahmeteil mit wenig Aufwand aus einen vollständigen Block drehen. Es ist außerdem vorteilhaft, den Drehteller aus Vollmaterial zu fertigen. Dabei kann ein Rohling gepreßt oder geschmiedet werden, dessen Umfang auf ein genaues abgedreht wird.A particularly simple and inexpensive embodiment of the Rotary table has a receiving part made of comparatively soft Metal, especially aluminum. When using Aluminum can be made from the receiving part with little effort turn a complete block. It is also beneficial to manufacture the turntable from solid material. A can Blank to be pressed or forged, the scope of which on a exact is turned off.

Besonders günstige Lager- und Strömungsverhältnisse werden dadurch erreicht, daß die Seitenwand des Drehtellers und/oder die Seitenwand des Aufnahmeteils eine etwas konische Form aufweisen. Dadurch wird eine gute Balance zwischen dem Drehteller und dem Luftdruck erreicht.Particularly favorable storage and flow conditions thereby achieved that the side wall of the turntable and / or the side wall of the receiving part has a somewhat conical shape exhibit. This creates a good balance between that Turntable and air pressure reached.

Wegen der genauen Fertigung und der Luftlagerung zeichnet sich der erfindungsgemäße Drehtisch mit seinem "Null-Lager" durch sehr gute Gleichlaufeigenschaften und geringe Toleranzen von nur einigen Nanometern aus. Er ist daher besonders vorteilhaft zur Lagerung von optischen Speichermedien insbesondere von Rohlingen und/oder Masterdisks beim Schreibvorgang mittels eines Laserstrahles zu Verwenden. Die Drehgeschwindigkeit des Drehtisches ist stufenlos einstellbar von 0 bis ca. 2000 Umdrehungen pro Minute.Because of the exact production and the air storage stands out the turntable according to the invention with its "zero stock" very good synchronization properties and low tolerances of just a few nanometers. It is therefore particularly advantageous for the storage of optical storage media, in particular from Blanks and / or master discs during the writing process to use a laser beam. The speed of rotation of the The rotary table is continuously adjustable from 0 to approx. 2000 Revolutions per minute.

Der erfindungsgemäße Drehtisch ist anhand der Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.The turntable according to the invention is based on the drawings shown and is described in more detail below.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Drehtisch und Fig. 1 shows a section through a turntable and

Fig. 2 einen Draufsicht auf einen Drehtisch. Fig. 2 is a plan view of a turntable.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen schematisch dargestellten Drehtisch mit einem rotationssymmetrischen Drehteller 2 aus Metall, der drehbar in einem Aufnahmeteil 1 aus Aluminium gelagert ist. Zwischen den Drehteller 2 und die Innenfläche 3 des Aufnahmeteils 1 ist über eine Öffnung 4 in Form einer zentral am Boden des Aufnahmeteils 1 angeordneten Düse ein Luftstrom in Richtung von Pfeil A einbringbar. Mit dem Luftstrom wird ein Luftpolster 5 erzeugt. Die Innenseite des Aufnahmeteils 1 ist als konische Aufnahmefläche 6 ausgebildet an der der Drehteller 2 mit einer konischen Lagerfläche 7 mit entsprechenden Winkel anliegt. Aufnahmefläche 6 und Lagerfläche 7 sind geschliffene und polierte Flächen. Dabei ist in dieser Ausführungsform die Innenseite des Aufnahmeteils 1 mit einer dünnen Schicht Kunststoff 8 überzogen, die eine Veredelung der Oberfläche bewirkt. Fig. 1 shows a section through a schematically illustrated turntable with a rotationally symmetrical turntable 2 made of metal, which is rotatably mounted in a receiving part 1 made of aluminum. An air flow in the direction of arrow A can be introduced between the turntable 2 and the inner surface 3 of the receiving part 1 via an opening 4 in the form of a nozzle arranged centrally on the bottom of the receiving part 1 . An air cushion 5 is generated with the air flow. The inside of the receiving part 1 is designed as a conical receiving surface 6 on which the turntable 2 rests with a conical bearing surface 7 with a corresponding angle. The receiving surface 6 and the bearing surface 7 are ground and polished surfaces. In this embodiment, the inside of the receiving part 1 is covered with a thin layer of plastic 8 , which brings about a refinement of the surface.

Das Aufnahmeteil 1 weist oberhalb der konischen Aufnahmefläche 6 eine Seitenfläche 9 auf, die sich in diesem besonderen Ausführungsbeispiel ebenfalls konisch nach unten verjüngt. Dabei ist der Neigungswinkel sehr klein insbesondere kleiner als der Neigungswinkel der Aufnahmefläche 6. Der Drehteller 2 weist eine konische Seitenfläche 10 auf, deren Neigungswinkel dem der Seitenfläche 9 entspricht. Die Öffnung 4 befindet sich am Boden des Aufnahmeteils 1 in die Spitze der konischen Aufnahmefläche.The receiving part 1 has above the conical receiving surface 6 on a side surface 9, which also tapers conically in this particular embodiment, to bottom. The angle of inclination is very small, in particular smaller than the angle of inclination of the receiving surface 6 . The turntable 2 has a conical side surface 10 whose angle of inclination corresponds to that of the side surface 9 . The opening 4 is located at the bottom of the receiving part 1 in the tip of the conical receiving surface.

Zum Antrieb des Drehtellers 2 sind in die Seitenfläche 9 des Aufnahmeteils waagerechte Bohrungen 11 eingebracht, die an ihrer Austrittseite zu Düsen verjüngt sind. Durch die Bohrungen 11 kann ein Luftstrom (Pfeil B) zwischen das Aufnahmeteil 1 und den Drehteller 2 eingebracht werden. Die Seitenfläche 10 des Drehtellers weist eine Bahn 12 erhöhter Rauhigkeit auf, deren Rauhtiefe größer ist als die der übrigen Flächen. Die Bohrungen 11 weisen einen Winkel von 45° zum Radius des Drehtellers 2 auf. Der eintretende Luftstrom B beaufschlagt die rauhe Bahn 12 und ruft wegen der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten an der rauhen Bahn 12 und der Seitenfläche 9 eine Vortriebskraft hervor. Somit ist der Drehteller 2 durch den Luftstrom B antreibbar.To drive the turntable 2 , horizontal bores 11 are drilled in the side surface 9 of the receiving part and are tapered on the outlet side to form nozzles. An air stream (arrow B) can be introduced through the bores 11 between the receiving part 1 and the turntable 2 . The side surface 10 of the turntable has a web 12 of increased roughness, the roughness of which is greater than that of the other surfaces. The bores 11 have an angle of 45 ° to the radius of the turntable 2 . The incoming air flow B acts on the rough web 12 and, because of the different flow velocities on the rough web 12 and the side surface 9, causes a propulsive force. The turntable 2 can thus be driven by the air flow B.

Die Seitenwand des Drehtellers 2 weist flügelartige Leitstrukturen 13 auf, die am Überhang 14 oberhalb der durch das Aufnahmeteil 1 gebildeten Lagerung angebracht sind. Der aus der Lagerung austretende Luftstrom C beaufschlagt die Leitstrukturen 13 und trägt damit zum Antrieb bei. Zur Stabilisierung der Rotation ist in dem Drehteller 2 ein ringförmiger Kanal 15 eingebracht und mit Quecksilber gefüllt.The side wall of the turntable 2 has wing-like guide structures 13 which are attached to the overhang 14 above the bearing formed by the receiving part 1 . The air flow C emerging from the bearing acts on the guide structures 13 and thus contributes to the drive. To stabilize the rotation, an annular channel 15 is introduced into the turntable 2 and filled with mercury.

Claims

1. Turntable with a drivable rotationally symmetrical turntable ( 2 ) which is rotatably mounted in a receiving part ( 1 ), characterized in that

- That between the turntable ( 2 ) and the inner surface ( 3 ) of the receiving part ( 1 ) is a gas in particular air cushion ( 5 ) on which the turntable ( 2 ) rests, and
- That the turntable ( 2 ) can be driven by a gas, in particular by an air stream.

2. Rotary table according to claim 1, characterized in that the receiving part ( 1 ) has a conical receiving surface ( 6 ) and the turntable ( 2 ) has a correspondingly conical bearing surface ( 7 ).

3. Rotary table according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving part ( 1 ) above the conical receiving surface ( 6 ) has a cylindrical side surface ( 9 ).

4. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the turntable ( 2 ) has a cylindrical side surface ( 10 ).

5. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that in the conical receiving surface ( 6 ) of the receiving part ( 1 ) openings ( 4 , 11 ) are introduced for the air inlet.

6. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that an opening ( 4 ) is introduced for the air inlet in the tip of the conical receiving surface of the receptacle.

7. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the side surface ( 10 ) of the turntable ( 2 ) at least in sections has a defined roughness ( 12 ) whose roughness depth is greater than that of the conical bearing surface ( 6 ).

8. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that in the side surface ( 9 ) of the receiving part ( 1 ) openings ( 11 ) are introduced for a gas flow, in particular for an air flow, which lie approximately in the plane of rotation and the axis of which is an angle of attack Has radius of the turntable ( 2 ).

9. turntable according to claim 8, characterized in that the angle of attack about 45 ° to the perpendicular to the side wall.

10. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the air stream emerging from the outlet openings ( 11 ) acts on the rough side surface ( 12 ) of the rotary plate ( 2 ).

11. Turntable according to one of the preceding claims, characterized in that the angle of attack on both sides of the perpendicular to the side wall is adjustable.

12. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the side wall ( 9 ) of the receiving part ( 1 ) has a defined roughness, the roughness of which is less than the roughness of the cylindrical side surface of the turntable.

13. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the side wall ( 10 ) of the turntable ( 2 ) has wing-like guide structures ( 13 ) which are attached to the overhang above the bearing formed by the receiving part ( 1 ).

14. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving part ( 1 ) is made of metal, in particular aluminum.

15. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the turntable ( 2 ) is rotated from solid material.

16. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the inner wall of the receiving part ( 1 ) is coated with plastic ( 8 ) or cold metal.

17. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the turntable ( 2 ) in the receiving part ( 1 ) is ground.

18. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that the side wall ( 10 ) of the turntable ( 2 ) and / or the side wall ( 9 ) of the receiving part ( 1 ) are conical.

19. Turntable according to one of the preceding claims, characterized in that the Speed of air entry through the openings is adjustable.

20. Rotary table according to one of the preceding claims, characterized in that in the rotary plate ( 2 ) an annular channel ( 15 ) is introduced concentrically to the axis of the rotary plate ( 2 ), which with a liquid of high density, in particular with liquid metal, for. B. is filled with mercury.

21. Use of the turntable according to claims 1 to 20 for storage of blanks and / or master discs at Describe the surface using a laser beam.