DE2356752A1

DE2356752A1 - Luftlager

Info

Publication number: DE2356752A1
Application number: DE2356752A
Authority: DE
Inventors: Gerald Walter Baumann; Jun Jay Lowry Groom; Gerald Bernard Lammers
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-11-15
Filing date: 1973-11-14
Publication date: 1974-05-16
Also published as: FR2206551B1; US3761002A; JPS5063351A; FR2206551A1; GB1423767A

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: BO 972 029

Luftlager

Luftlager werden üblicherweise von einer Druckquelle konstanten Überdrucks gespeist, und zwar entweder durch eine porös ausgebildete Lagerfläche oder durch Düsen. Der Querschnitt der als Bohrungen in der Lagerfläche ausgebildeten Düsen wird beim Entwurf des Lagers der zu erwartenden Belastung und der Art des zu führenden Elements angepaßt. Während bei großer Belastung bzw. bei großem Abstand zwischen Lagerfläche und zu führendem Element relativ große Querschnitte der Luftzuführbohrungen vorgesehen werden, benötigt man, wenn nur ein geringer Abstand gewünscht wird, unter Umständen sehr enge Düsenbohrungen, beispielsweise in der Größenordnung von 0,2 mm Durchmesser. Ein Beispiel hierfür sind die bekannten Magnetbandführungen, bei denen das Band berührungsfrei umgelenkt werden muß,

Die Herstellung derart enger Bohrungen bereitet nicht nur fertigungstechnisch Schwierigkeiten, sondern sie sind auch empfindlich gegen Verschmutzung. Mit der Druckluft zugeführte Fremdkörper oder Staubteilchen bewirken daher häufig, daß die Düse sich zusetzt und ihre Funktion nicht mehr ausüben kann. Man hat diese Nachteile bezüglich der fertigungstechnischen Schwierigkeiten zu umgehen versucht, indem man die Dicke der Lagerfläche verringerte, um die engen Bohrungen leichter einbringen zu können. Bei die-

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sem Versuch ging aber die erforderliche Steifigkeit der Lagerfläche verloren. Außerdem war die Empfindlichkeit gegen das Zusetzen durch Staubteilchen nicht beseitigt.

Auch andere Versuche, die erwähnten Nachteile zu vermeiden, führten nicht zum Erfolg, weil in jedem Fall die Luftzufuhr zur Lagerfläche gedrosselt werden muß. Diese Drosselung ist deshalb notwendig, weil bei plötzlicher Erhöhung der Lagerbelastung vermieden werden muß, daß das geführte Element mit der Lagerfläche in Berührung kommt. Bei ungedrosselter Zufuhr der Druckluft könnte sich aber der durch den Belastungsanstieg verursachte Rückstau ungehindert in Richtung zur Druckquelle fortsetzen und dadurch der Luftfilm zerstört werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftlager zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Ausführungen vermeidet, gleichzeitig aber die notwendigen Eigenschaften der bekannten Luftlager aufweist. Diese Aufgabe wurde durch das im Patentanspruch 1 angegebene Luftlager gelöst.

Der besondere Vorteil des Luftlagers nach der Erfindung besteht darin, daß sowohl die Austrittsöffnungen als auch die Zuführöffnungen mit einem verhältnismäßig großen Querschnitt ausgeführt werden, so daß sowohl die bekannten fertigungstechnischen Probleme als auch die Gefahr der Verschmutzung der Zuführöffnungen vermieden sind. Dabei macht die Erfindung von der an sich bekannten Wirbelkammer einen neuen Gebrauch, indem sich der Druck im Zentralbereich der Wirbelkammer den jeweils auf der Oberfläche herrschenden Betriebsverhältnissen anpaßt, während im ümfangsbereich der Wirbelkammer der zugeführte Speisedruck im wesentlichen aufrechterhalten bleibt.

In dem genannten Beispiel einer Magnetbandführung, für welche das erfindungsgemäße Luftlager Verwendung findet, resultiert die jeweilige Zuspannung im Magnetband, wenn es sich um eine Winkelumführung handelt, in der entsprechenden pneumatischen Lagerbe-

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lastung. Weist das Magnetband In einem bestimmten stationären Betriebszustand, z.B. während einer kontinuierlichen Aufzeichnungsphase, eine relativ niedrige Zugspannung auf, so ist auch der in dem Lüftfilm und dementsprechend auch im Zentralbereich der Wirbelkammer herrschende Luftdruck entsprechend gering. Steigt hingegen, beispielsweise in der Folge einer Richtungsumschaltung des Magnetbandes oder eines Wechsels in der Transportgeschwindigkeit die Bandspannung und somit die Lagerbelastung an, so erhöht sich augenblicklich der im Bereich der Lagerfläche sowie der im Zentralbereich der Wirbelkammer herrschende Druck.

Werden an die Drosselfunktion der Wirbelkammer erhöhte Anforderungen gestellt, so kann man gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch zwei oder mehrere Wirbelkammern in Reihe schalten.

Eine besonders ökonomische Methode zur Herstellung des erfindungsgemäßen Luftlagers besteht darin, die Lagerfläche aus mindestens zwei Platten zusammenzusetzen, wobei sich in der ersten Platte die Austrittsöffnung und in der zweiten Platte die Wirbelkammer mit dem Anschluß für die Zuführöffnung finden; in einer dritten Platte kann sodann die Zuführöffnung vorgesehen werden. Durch einfaches Zusammensetzen dieser Platten erhält man das erfindungsgemäß ausgebildete Luftlager auf sehr einfache Weise und unter Vermeidung aufwendiger Bearbeitungsschritte. Diese Herstellungsart wird wesentlich erleichtert, wenn man nur die erste Platte aus einem stabilen, vorzugsweise metallischen Werkstoff herstellt, während die zweite und die folgenden Platten aus einem flexiblen Material bestehen, das sich der Form der ersten Platte leicht anpaßt und daher leicht mit ihr verbunden werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in einem Beispiel beschrieben, bei dem es sich um Luftlager als Umführungslagerelement für ein Magnetband handelt.

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- 4 Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teiles einer

Magnetbandeinheit mit Vakuumsäule und zwei an den Eintrittspositionen zur Vakuumsäule befindlichen Luftlagern,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines der in der Anordnung gemäß Fig. 1 verwendeteten Luftlagers mit einer Wirbelkammer,

Fig. 3 eine stark vergrößerte Schnittdarstellung

einer der in den Lager gemäE Fig. 2 vorgesehenen Luftzuführungen, bestehend aus Siiführöffnung, Wirbelkammer unä Äustrlttsöffnung_f

Fig. 4 eine stark vergrößerte Schnittdarst©llung

einer zweckmäßigen Ausführung der Luftzuführung nach Fig. 3, wobei die zusammenzusetzenden Platten mit e±n®m gewissen Abstand voneinander dargestellt sind,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Wirbeikammer der

Ausbildung gemäß Fig» 3^ and

Fig. 6 ein Diagramm Ln welchem die Oruäkverhältnisse

in der WiÄelkarffiiier g©mäß Fig* 5 fiber dem Radius für drei verschieden© Spenntinejszustände des geführten Magentbaad©© dargestellt sind«

Die in Fig. 1 dargestellte Megaetbanelanordirang bestellt aus einer Magnetbandspule 10, siaesr- Vakurnnsänl® 11? einer Jlstriebssrolie 12, einem Magnetband JU; ~m.ä mw&iL Laffelacjara 14 und IS₅₁ fleres besondere Ausbildung die Erfindung bildet,

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Der dargestellten Magenthandanordnung wird von einer Drackquelle 16 Druckluft zugeführt, wobei die entsprachenden Euführleitungen zu den Luftlagern 14 und"15 durch gestrichelte Linien 17 bzw. 18 dargestellt sind. Bekaimtlieh ist es beim Betrieb derartiger Anlagen häufig erforderlich-, daß das Magnetband 13 unter der Wirkung der Antriebsrolle 12 seine Vorschubriehtuag sehr schnell wechselt» Hierfür slnü Sie Schleifen 19 la-der Vakuumsäule 11 abfühlende (nicht dargestellte) Mittel i7orges©h©a_y welche sowohl die Geschwindigkeit als aeelx die Dreisrichtung d©r Magnetbandspule 10 steuern, damit di© Schleife 19 in der Vakuumsätale 11 in einer optimalen GröBe aufrechterhalten wirdo Das Magnetband 13 ist somit sowohl ä®n Antriebskräften von der Mageatbaadspule 10 und der Antriebsrolle 12 als amoli d©» durch das Vakuum in der Vakuumsäule 11 wirksamen Kräfte» ausgesetzt»

Das Magnetband 13 v?ird Üblicherweise über Magnetkopf© sur Aufzeichnung bw. Abtastung von Daten s©s?i© über einen Bandreiniger geführt« Hisrbei werdesa gewiss© Eisiflüsse auf die Bandspannung wirksame Die zu fe@id©a ieiteia des Übertragungskopfes und des Beinigungskopfes ®ag©©rdn©t©ia Luftlager sind daher sait untersöhiedliehsn BandspaaK«ssg©ia b©lüstet₇ dia sich außerdem auch bei Wechsel ä®s BBaäw&xs&h^Mzi&htnng änüesn. Obzwar der von der Druckquelle IS zugeführt© Bznclz als konstant angesehen wird,? herrschen dennoch unterschiedlich© -Dmaok^erSiältnisse, in Abhängigkeit davon, ob die Bs»öF©Esetabrlefeiyä&g ©ä©r öi@ Bandgeschi^indigkeit wechselt, beispielsweise bei seha@llem For- ©der Rücklauf* Es kann jedoch davon ©üssg@gang©ia w©retesa_? daE der von der Druckqtaelle 16 sugeführte pneisaatiseh© Dnask raa^erämäert bleibt, solange eine bestimmte Botriebsart aisfreehfesrhaltesa wird, beispielsweise für die Daia@r ä@m Band^orlanfes bei der üblichen patenübertragungsg@aehwiadigk©ito Weiterhin ist ä±® aaehfolgenä baiseferiabene Ausführung eier Luftlager aieht: an &±n® bestimmte Breit® des Magnetbandes gsbmelcia.? s©aä@ra hmtn ia ihrer prinzipielle Arbeitsv/eise für j<sä@ d©r üblieh©si Magiaetfeasadbreiten eingesetst werden.

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Weise auf das Luftlager 15 bezogen werden kann, ist die Führung des Magnetbandes 13 über die Lagerfläche 20 dargestellt. Pfeile 21 und 22, mit "T" bezeichnet, deuten die im Magnetband 13 herrschende Zugspannung an, unter deren Wirkung das Band zur Lagerfläche 20 hingezogen wird.

Gemäß Fig. 2 weist das Luftlager eine Kammer 23 auf, welche an die Druckquelle 16 angeschlossen ist und Zuführöffnungen 24 Druckluft zuführt. Die Zuführöffnungen 24 und zugehörige Austrittsöffnungen 25 sind jeweils Bestandteile von mit Verwirbelung arbeitenden Drosseln. Besondere Beachtung »/erdient, daß die Austrittsöffnungen sich unmittelbar iß die Lagerfläche 20 erstrecken und an dieser Stelle keine Drossel owisclien der Austrittsöffnung 25 und den das Magnetband 13 tragendes. Luftfilm vorgesehen ist,-Die Wirkungsweise wird jeäosh laiöhfe beeinträchtigt, wenn am Austritt der Öffnungen 25 nicht drosselnde erweiterte Bohrungen oder Taschen angebracht sind«

Für die Verteilung der Austrittsöffaimgen 25 auf dar Lagerfläche 20 bestehen weitgehende Variationsmöglichkeiten. Vorzugsweise sind z.B. zwei längs den Kanten des Magnetbandes verlaufende parallele Reihen von Austrittsöffmingen 25 derart angeordnet, daS sie in einem geringen Abstand von den Kanten innerhalb derselben verlaufen. Zusätzlich kann in ά&η Bereichen der Zuführung unä des Ab lauf ens des Magnetbandes über dessen Breite je eine quer verlaufende Reihe von Äustrittsöffnungen in der Lagerfläche angeordnet werden.

Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß sich zwischen der Zuführöffnung 24 und der Austrittsöffnung 25 des Lagerkörpers für das Luftlager des Magnetbandes J. 3 eine Wirbelkammer 26 befindet, in welche die Strömung 27 (Fig. 5) der unter Druck srageführten Luft tangential eintritt, derart, daß sie zunächst mn die zentral zur Wirbelkammer 26 angeordnete Austrittsöffnuag 25 ftennEgeleitet. wixd. Der Druckverlauf in der Wirbelkammer 2β iissr deren Disrcfenei?s?.r ist in Fig. 6 dargestellt: mit 28 ist ä±& Lage der ii'astxittsöffnung

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25 sur Abszisse gekennzeichnet* während mit "R" und den zugeordneten Pfeilen der Verlauf mit wachsende® Radius, also Abstand von dem Mittelpunkt der Wirbelkammer 26 und der Austrittsöffnung 25 bezeichnet ist. Die Ordinate stellt d©n Druck ρ in der Wirbelkammer 26 dar, wobei gemlB dem Verlauf der dargestellten Kurven 30, 31 und 32 der Maximaldruck bed größtem Radius _t als© am Innenumfang der Wirbelkammer 26 auftritt» Von den Kurven 30, 31 und 32 zeigt die Kurve 32 den Druckverlauf bei eimer geringem Zug- . spannung im Magnetband, während die-Kurven 31 nnä 30 den Druckverlauf bei anwachsander Spannung im Magnetband darstellen» Die Unterschiede im Verlauf der ärei genaaatesa Kurven machen deutlich, daß der in- der Austrittsöffnung 25 herrschende Druck sich selbsttätig der jeweils herrschenden Baadspararang anpaßte

Bei der Ausführungsform des Luftlagers gemäß Fig. 4 besteht die Lagerfläche für das Magnetband aus einer relativ dicken starren metallischen-Platte 40 mit der Austrittsöffnpng 41 für die Drossel. Unmittelbar anschließend ist eine flexible Kunststoffplatte 42 vorgesehen, in der die Wirbelkammer 43 als Ausschnitt eingearbeitet ist. Eine weitere flexible Platte 40 unterhalb der Kunststoffplatte 4.2 dichtet die Wirbelkammer 43 von unten ab und enthält eine Zufühzöffaung 4S₅, welch« mit der Zuftüröffnung 46 in der Kunststoffplatte 42 ausgerichtet ist and mit dieser zusammen den zutritt der Druckluft s«r Wirbelkammer 43 ermöglicht. Mit der Aus fühmngs form nach FIg₀ 4 läßt sich di© Drossel gemäß Fig_o 3 auf besonders einfaeli© Weise fertigen»

Di© Anwendung der ©rflnetaagsgemäß ausgebildeten Drossel ist nicht auf Luftlager der In den" Fiep>, 1 nnä 2 dargestellten Art beschränkt, sondern kasua ,geaatas© b©± ©beaea Luftlageranordnungen eingesetzt werd@a_o Weiterhin ist es möglieh _ρ in Anpassung an die im Einselfall gestellten Anforderungen abstelle einer Wirbelkammer mehrer® WisbeHsammern. laintsreinaader %n schalten.

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Claims

PATENTANS P_R_g_ CHE

l.j Luftlager, in dessen Lagerplatte Düsen zur gedrosselten ^v— Zufuhr von Druckluft la den Bereich der Lagerfläche angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen als im wesentlichen drosselfreie Austrittsöffnungen (25; 41) ausgebildet sind, und daß sich zwischen der Zuführöffnung (24? 45, 46) und der Äuetrittsöffnung (25; 41) eine Wirbelkainser (26; 43) befindet, welche zentral zur Achse der Austrittsöffnung (25; 41) angeordnet 1st und in welche die Zuführöffnung (24; 45, 46) tangential mündet.
2. Luftlager nach Anspruch l_£ dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zuführ- (24) nnä Austrittsöffnung (25) eine Mehrzahl Wirbelkf&inmerti in Reihe geschaltet sind.
3. Luftlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche aus S¹IMeStens zwei Platten (40, 42, 44) zusammengesetzt ist, wobei sich in der ersten Platte (40) die Austrittsöffnung (41) und in der zweiten Platte (42) die Wirbelkammer (43) mit dem Anschluß für die Zuführöffnung (46) sowie ggf. in einer dritten Platte (44) die Zuführöffnung (45) befinden.
4. Luftlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und folgende Platte (42, 44) aus flexiblem Werkstoff ausgebildet sind.

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