DE2144241B2

DE2144241B2 - Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät für einen Magnetplattenspeicher

Info

Publication number: DE2144241B2
Application number: DE2144241A
Authority: DE
Inventors: Andrew Danville Calif. Gabor (V.St.A.)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1970-11-02
Filing date: 1971-09-03
Publication date: 1979-10-31
Also published as: GB1328717A; JPS5115726B1; DE2144241C3; US3691542A; DE2144241A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungsund Wiedergabegerät für einen Magnetplattenspeicher mit einem elektrisch leitenden Gehäuse, in dem eine von einem Antriebsmotor, insbesondere einem Gleichstrommotor angetriebene Antriebswelle drehbar gelagert ist, und mit einer Kupplungsanordnung zum Kuppeln der Antriebswelle mit einer Magnetplattenspeicher-Kassette.

Magnetplattenspeicher mit darauf aufgezeichneten Wechselvorgängen des Magnetflusses und die zugehöri- t>o gen Magnetköpfe, insbesondere Leseköpfe, sind äußerst empfindlich gegen Hochfrequenzstörschwingungen, die von dem Antriebsmotor erzeugt werden können. Solche Störschwingungen können Wechsel- oder Schwankungsvorgänge des Magnetflusses und/oder Zeitver-Schiebungen der aufgezeichneten Vorgänge vortäuschen und dadurch eine fehlerhafte Datenwiedergabe zur Folge haben. Eine Quelle solcher Störschwingungen ist insbesondere ein Gleichstromantriebsmotor. Aber auch bei einem Wechselstrommotor können entsprechende Störungen, z. B. durch elektrostatische Aufladung eines Treibriemens erzeugt werden.

Es besteht die Möglichkeit, die Antriebswelle über einen Schleifring und Bürsten zu erden. Eine solche Erdung kann jedoch infolge Zurückprallens der Bürsten oder einer Kontaktverschlechterung nach einer gewissen Betriebsdauer und/oder infolge unzureichender Wartung Unterbrechungen erfahren. Da selbst Fehlerhäufigkeiten in der Größenordnung von einem Fehler pro Betriebsstunde nicht toleriert werden können, ist eine Antriebsvorrichtung erforderlich, die gegen fehlererzeugende Hochfrequenzstörungen praktisch unempfindlich ist.

Aus der US-PS 32 02 771 ist ein rotierender Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf für ein Video-Aufzeichnungs- und -Wiedergabegerät bekannt, bei dem die auf dem rotierenden Kopf angeordneten Magnetwicklungen über Schleifringe und Schleifkontakte mit den übrigen Teilen des Gerätes elektrisch verbunden sind. Dabei sind stationäre Abschirmgehäuse vorgesehen, um die einzelnen Schleifringe gegeneinander abzuschirmen.

Aus der US-PS 29 16 546 ist ein rotierender Aufzeichnungs- und-Wiedergabekopf bei einem Video-Aufzeichnungs- und -Wiedergabegerät bekannt, bei dem die auf dein rotierenden Kcpi angeordneten Magnetwicklungen über am rotierenden Kopf vorgesehene und parallel zu diesen am Gerätegehäuse stationär angeordnete Flächen kapazitiv mit den elektrischen Anschlüssen des Gerätes verbunden sind. Auch hier sind die einzelne Kopplungskanäle bildenden Flächen gegenüber den einen anderen Kopplur.gskanal bildenden Flächen durch stationäre Abschirmungen elektrisch gegeneinander entkoppelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß in konstruktiv einfacher und funktionell sicherer Weise eine praktisch vollständige Unterdrückung der vom Antriebsmotor her erzeugten Hochfrequenzstörungen erreicht wird.

Bei einem Aufzeichnungs- una Wiedergabegerät der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die kapazitive Kopplung zwischen der Kupplungsanordnung und dem Gehäuse werden alle vom Antriebsmotor erzeugten Hochfrequenzstörungen zum geerdeten Gehäuse hin kurzgeschlossen bzw. abgeleitet, so daß diese von der Kupplungsanordnung aus nicht mehr an die Magnetplattenspeicher-Kassette gelangen können. Eine Störung der mit dem Lese- und Schreibköpfen des Magnetplattenspeichers vorgenommenen Signalübertragung durch vom Antriebsmotor her stammende Hochfrequenzstörungen wird daher ausgeschlossen. Da diese kapazitive Kopplung zwischen zwei eine Relativdrehung zueinander ausführenden Teilen durch einander eng benachbarte Flächen erreicht wird, können die Kapazitätswerte durch Wahl des Abstandes und Größe der Flächen nach den jeweiligen Erfordernissen in konstruktiv sehr einfacher Weise gewählt werden. Da dieser elektrische Kurzschluß von der Kupplungsanordnung zum Gehäuse hin berührungslos erfolgt, ist diese Verbindung auch bei sehr langen Betriebszuständen äußerst funktionszuverlässig.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand

der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt des Ausführungsbeispiels,

Fig.2 einen Schnitt mit Blickrichtung auf die Ebene 2-2 in Fig. 1,

Fig.3 ein elektrisches Ersatzschaltbild für die Anordnung gemäß Fig. I und

Fig.4 einen Schnitt mit Blickrichtung auf die Ebene 4-4in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Stahlwelle 10 zum Antrieb einer ringförmigei. Platte 12 aus Aluminium vorgesehen, die eine Magnetspeicherfläche aufweist. Die Platte 12 ist in jeweils einer Magnetspeicherplattenkassette enthalten. Diese Kassette enthält einen antreibenden Plattenteller 11, der mit der Welle 10 kuppelbar ist. In der Magnetspeicherfläche wird eine Information durch Anlegen bzw. Ausrichten örtlicher Magnetfelder gespeichert, wodurch Wechselvorgänge oder Änderungen des Magnetflusses erzeugt werden, die von dem Kopfpaar 13 abgegriffen werden. Die Köpfe 13 werden in Pfeilrichtung 14 durch ein System von Armen 16 bewegt.

Die Kassette mit ihrem antreibenden PliUtentel'er 11 ist von der Welle 10 abnehmbar, und wenn sie auf die Welle aufgesetzt ist, mit Hilfe eines Stahlkonus 17 zentriert, der in eine ähnlich geformte Ausnehmung in dem Plattenteller 11 paßt. Der Plattenteller 11 enthält auch einen Stahlring 19, der als Antriebsnabe dient.

Als Vorrichtung zum Kuppeln der Welle 10 mit dem Plattenteller Il und der dazugehörigen Platte !2 ist ein antreibender Plattenteller 21 in Form eines Stahlrings vorgesehen, auf dem ein ringförmig gestalteter Magnet 22, eine Plattentellernabe 23 und eine Stahlwellennabe 24 angebracht sind. Der Magnet 22 zieht die ringförmige Antriebsnabe mit dem Stahlring 19 der Kassette in eine feste Berührungslage mit dem aufwärts gerichteten Rand des antreibenden Plattentellers 21.

Die Wellennabe 24 ist unmittelbar auf der Welle 10 mit Hilfe eines elektrisch isolierenden Kragens angebracht, der einen Epoxyharz-Kleber 26 und Abstandsstücke 27 und 28 aus Aluminiumkeramik enthält. Der Epoxyharz-Kleber 26 erstreckt sich auch, wie bei 29 angedeutet, bis zu dem verjüngten Ende der Welle, um den Konus 17 gegenüber der Welle 10 elektrisch zu isolieren. Sowohl Epoxyharz-Kleber als auch Aluminiumkeramik sind als Werkstoffe mit elektrisch gut isolierenden Eigenschaften bekannt.

Die antreibende Plattentellernabe 23 ist an der Wellennabe 24 durch Maschinenschrauben 31 befestigt, und in ähnlicher Weise sind die Plattentellernabe 23 und der Plattenteller 21 durch Maschinenschrauben 32 verbunden. Jedoch befindet sich, wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, die letztgenannte Verbindungsstelle nur an drei Vorsprüngen 23a, b und c der antreibenden Plattentellernabe 23. Außerdem sind isolierende Scheiben 33 aus Epoxyglas neben Isolierhülsen 35 aus einem Polyamid vorgesehen, welche eine elektrische Isolation zwischen der antreibenden Plattentellernabe 23 und dem Plattenteller 21 bewirken.

Der antreibende Plattenteller 21 trägt auch ein Gebläserad 34, das für Luftzirkulation durch die Kassette selbst sorgt.

Die Welle 10 ist durch obere Lager in einem aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Gehäuse 36 gelagert, und zwar mit Hilfe der Wellennabe 24 und einem unteren Lager 38, das direkt mit der Welle 10 und dem Gehäuse verbunden ist. Das Gehäuse 36 ist geerdet und bildet eine Umhüllung für einen Gleichstromantriebsmotor der Welle 10. Der Motor kann eine an sich bekannte Ausbildung haben und ist nur teilweise dargestellt. Er enthält einen Rotor, der eine Wicklung 41 trägt, d^;e auf einer Motornabe 42 sitzt, welche auf der Welle 10 befestigt ist Ein Kommutator 43 enthält einzelne Kupferstreifen 44 und zwei Bürstenpaare 46, 47. Die Bürsten stehen unter Federvorspannung und sind in bekannter Weise mit einer Gleichstromquelle verbunden. Das Ende der Welle 10 ist über einen Schleifring 48 mit Bürsten 49 gleichfalls an dem Gehäuse 36 geerdet Das gesamte Gehäuse 36 wird von einer gegossenen Grundplatte 51 getragen, die als Hauptsockel für die gesamte Plaitenantriebsvorrichtung dient

Um eine wirkungsvolle Nebenschlußkapazität zwischen der antreibenden Plattentellernabe 23 sowie dem Plattenteller 21 und Erde bzw. dem Gehäuse 36 zu schaffen, ist eine Verschachtelung der Oberflächen der Plattentellerteile mit den Oberflächen des Gehäuses 36 vorgesehen. Insbesondere weist der Plattentellerteil 21 drei Paare paralleler benachbarter Flächen 52,53 und 54 und die Plattentellernabe 23 .>vei Paare paralleler benachbarter Oberflächen 56 und 5." auf. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform sind diese alles senkrechte Oberflächen. Außerdem wird ein erheblicher kapazitiver Effekt auch durch die benachbarten waagerechten Flächen 58 zwischen der Plattentellernabe 23 und dem Gehäuse 36 bewirkt. Diese beiden Kapazitäten sind in einem elektrischen Ersatzschema in F i g. 3 als Kondensator 52, 53, 54 und als Kondensator 56,57,58 veranschaulicht. Jeder hat etwa eine Kapazität von 400 Picofarad.

Weitere Kapazitäten, die bei der hier beschriebenen Bauform gebildet werden, sind Reihenkondensatoren von etwa 40 Picofarad, hoher Impedanz, die zwischen der Nabe 24 und der Welle 10 auftreten. Sie sind in dem Ersatzschema von Fig. 3 als Kondensator 10, 24 bezeichnet. Ferner ist noch eine zweite Reihenkapazität von hoher Impedanz vorhanden, die durch die Isolierscheibe 33 und die Isolierhülse 33 zwischen der Plattentellernabe 23 und dem Plattenteller 21 gebildet und in dem Ersatzschema als Kondensator 21, 23 bezeichnet ist. Parallel zu den Reihenkondensatoren 10, 24 und 21, 23 befinden sich Widerstände 61 bzw. 62 von je einem Megaohm, die einen Verluststrompfad für die elektrostatische Ladung bilden, die sich auf der Oberfläche der Platte 12 ansammeln kann.

Die tatsächliche räumliche Lage des Widerstands 62 ist in Fig. 2 veranschaulicht und die Lage des Widerstands 61 in Fig. 1, nämlich einer in die Wellennabe 24 eingeschraubten Klemme 63 und einer Klemme 64 an dsr Motornabe 42.

Das Ersatzschema von F i g. 3 veranschaulicht, wie bei der Einrichtung gemäß der Erfindung die durch den Κ mmutierungsvorgang des Gleichstrommotors erzeugten Hochfrequenzschwingungen wirksam gedämpft werden, bevor sie sonst die Magnetspeichei platte 12 erreichen könnten. Zunächst sind solche Schwingungen in der Motorwicklung 41 vorhanden, die in dem Ersr.tzschema als Schwingungsgenerator 66 bezeichnet ist. Solche Schwingungen bestehen aus eleklriscner Energie, die sowohl durch elektrische Leitung über die Welle 10 als auch durch elektromagnetisch Strahlung durch das obere Lager 37 zu der in F i g. 3 schematisch angedeuteten Magnetspeicherplatte 12 gelangen kann

Die letztgenannte sich elektromagnetisch ausbreitende Energie wird durch die labyrinthartige Ausbildung der miteinander verschachtelten parallelen Flächen

gedämpft. Diese bilden praktisch eine Wellenführung oder einen Hohlleiter, dessen Sperrfrequenz oberhalb aller wesentlichen Mikrowellenstörsignale liegt, die durch den Gleichstrommotor erzeugt werden und die Funktion des Schreibe-/Lesekopfes 13 der Magnetspeicherplatte beeinträchtigen könnten. Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform liegt diese Sperrfrequenz bedeutend höher als die Hochfrequenzkomponente eines aufgezeichneten Nutzsignals.

Der Störungsgenerator 66 des Ersatzschemas von Fig. 3 ist mit der Welle IO durch die mit 41, 10 bezeichnete wirksame Kapazität zwischen der Wicklung 41 und der Welle 10 gekoppelt. Diese Kapazität liegt in der Größenordnung von 400 Picofarad. Um etwas von diesen Störfrequenzen über einen Nebenschluß abzuleiten, ist der Schleifring 48 mit den Bürsten 49 vorgesehen, die mit dem geerdeten Gehäuse verbunden sind. Das Problem einer intermittierenden

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unvorteilhaft, sich allein hierauf zu verlassen. Außerdem bieten auch die Lager 37,38 nicht genügend Möglichkeit zur Erdung, da ihr Schmierfilm als isolierende Zwischenschicht wirkt.

Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die beiden im Vergleich zu den erzeugten Störfrequen/en verhältnismäßig großen Nebenschlußkondensatoren, die von dem Störfrequenzgenerator 66 ausgehenden Störfrequenzen durch Nebenschluß der Störungen zur Erde zu dämpfen suchen. Die beiden Reihenkondensatoren mit der verhältnismäßig niedrigen Kapazität im Bereich von 40 Picofarad suchen solche Störungen gleichfalls zu dämpfen. An der Platte 12 treten aufgrund der erzeugten Störfrequenzen unechte elektrostatische Störsignale auf. Ein solches elektrostatisches Feld erzeugt unechte Wechsel oder Änderungen des Magnetflusses dH/dt und/oder zeitliche Verschiebungen der aufgezeichneten Flußwechsel. Diese werden so stark gedämpft, daß praktisch alle aufgrund dieser Störungen vorkommenden Fehler eliminiert werden.

Die I Megohm betiagenden Widerstände dl, 62 bilden einen leitenden Strompfad von hoher Impedanz von der Platte zur Erde über den Schleifring 48 und die Bürsten 49, um jegliche elektrostatische Ladung abzuleiten, die

■Ί sich andernfalls auf der Magnetspeicherplatte 12 ansammeln könnte.

Da der Gleichstrommotor wegen seiner Kommutierungsvorgänge ein Störfrequenzgenerator ist, kann die Größe der erzeugten Störfrequenz auch durch Verbessern des Kommutiervorganges verkleinert werden. Dies kann durch Anordnen eines weiteren Biirstenpaars 47 geschehen, um auf diese Weise für einen besseren elektrischen Kontakt und bessere Schaltvorgänge zu sorgen. Außerdem wird der elektrische Kontakt

r. /wischen den Bürsten und den Lamellen 44 durch Plattieren der Kupferlamellen mit Chrom verbessert. Zu diesem /weck werden zunächst die Lamellen 44 geschliffen, um eine kreisbogenförmige Oberflächenge·

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.'π plattiert und dann das Chromrnaterial nochmals geschliffen, um eine vollkommene Kreisbogenform zu gewährleisten. Es wird angenommen, daß dadurch auch die chemische Befähigung der plattierten Oberfläche zur Herstellung eines zuverlässigen elektrischen Kon-

->"> takts mit den Bürsten bewirkt wird.

Die Bürsten 46, 47 werden durch Anordnung ihrer Flächen 67 so gestaltet, daß nur die nachlaufende Kante 68 in Küütakt mit den Lamellen 44 gelangt. Außerdem ist die Kontaktstelle 68 an der neutralen Kommutie-

j,, rtingszone angeordnet, während normalerweise die Bürste eines Gleichstrommotors so angeordnet ist, daß ihre Mittenlinie selbst sich in dieser neutralen Zone befindet. Diese Gestaltung des Bürstenkopfes trägt in Verbindung mit dem Plattieren der Kommutatorlamel-

j-, len 44 durch eine Chromschicht 69, wie in F i g. 4 gezeigt ist. dazu bei, daß die Amplitude der durch den Gleichstrommotor erzeugten Störschwingungen verkleinert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät für einen Magnetplattenspeicher mit einem elektrisch leitenden Gehäuse, in dem eine von einem Antriebsmotor, insbesondere einem Gleichstrommotor angetriebene Antriebswelle drehbar gelagert ist, und mit einer Kupplungsanordnung zum Kuppeln der Antriebswelle mit einer Magnetplattenspeicher-Kassette, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupp-Iungsanordnung (21,23) elektrisch leitende Flächen (52, 53, 54, 56, 57, 58) aufweist, die mit an dem Gehäuse (36) ausgebildeten Flächen zur Bildung einer kapazitiven Kopplung zwischen Kupplungsanordnung und Gehäuse verschachtelt sind. ι '·

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsanordnung (21, 23) eine elektrisch isolierende Hülse (26, 27, 28) auf der Antriebswelle (10) aufweist, an der weitere Teile (17, 24) der Kupplungsanordnung angeordnet sind, wobei die Hülse eine Reihenkapazität hoher Impedanz zwischen dem Antriebsmotor und dem Magnetplattenspeicher bildet

3. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Widerstand (61) hoher Impedanz, der zwisehen der Antriebswelle (10) und der Kupplungsanordnung (2 i, 23) vorgesehen ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsanordnung (21, 23) eine kreisringförmige Antriebsplatte (21), die mit dem Magnetplattenspeicher gekoppelt ist, eine mit Itx Antriebswelle (10) gekoppelte Nabe (23) für die Antriebsplatte uH eine Einrichtung (32, 33) zum Befestigen der Antriebsplatte an der Nabe aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Befestigen der Antriebsplatte (21) an der Nabe (23) Mittel (33) zum elektrischen isolieren der Antriebsplatte von der Nabe aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Antriebsplatte (21) als auch die Nabe (23) Flächen (52,53,54,56,57,58) aufweisen, die mit an dem Gehäuse (36) ausgebildeten Flächen verschachtelt sind, um parallele Nebenschluß-Kapazitäten zu bilden.