DE2652752A1 - Linearantrieb - Google Patents

Description

Xerox Corporation, Rochester, N.Y./USA

Linearantrieb

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb zur selektiven Bewegung eines Schlittens relativ zu einem Trägerrahmen längs eines vordefinierten linearen Weges. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Linearantrieb von der Art, wie er in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 579 432 vom 21. Mai 1975 (Halfhill urd Brunner) beschrieben wurde.

Bei dem in den US-Patentanmeldungen Nr. 486 408 und 579 432 beschriebenen Linearantrieb wird das Prinzip ausgenutzt, daß eine reibungsmäßig mit der zylindrischen Oberfläche einer Antriebswelle in Eingriff stehende Rolle durch Drehung der Antriebswelle in Rotation versetzt wird, wenn die Achse parallel zur Achse der Antriebswelle ist, und zusätzlich linear in einer Richtung parallel zur Achse der Antriebswelle bewegt wird, wenn die Rollenachse schräg zur Achse der Antriebswelle ausgerichtet ist.

Allgemein enthält der in den genannten US-Patentanmeldungen beschriebene Linearantrieb eine Antriebswelle mit einer zylindrischen Oberfläche, eine Einrichtung zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle an einem Trägerrahmen zur Drehung der Antriebswelle um ihre Achse, eine Einrichtung zur Drehung der Antriebs-

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welle um ihre Achse, einen Schlitten, der längs eines vordefinierten linearen Weges zwischen einer Ruhestellung und wenigstens einer Arbeitsstellung angetrieben werden soll, eine Rolle, eine Einrichtung zur Lagerung der Rolle an dem Schlitten, wobei die Rolle um eine erste Achse drehbar und um eine zweite, zur ersten senkrechte Achse schwenkbar ist, eine Einrichtung zur Lagerung des Schlittens auf dem Trägerrahmen, wobei der Schlitten relativ zu dem Trägerrahmen längs des vordefinierten linearen Weges zwischen der Ruhestellung und der wenigstens einen Arbeitsstellung bewegbar ist und wobei die Rolle reibungsmäßig in Eingriff mit der zylindrischen Oberfläche der Antriebswelle ist, wodurch die Rolle um ihre erste Achse durch Drehung der Antriebswelle in Rotation versetzt wird, wenn die erste Achse parallel zur Achse der Antriebswelle ist, und zusätzlich längs des vordefinierten linearen Weges während der Rotation der Antriebswelle bewegt wird, wenn die erste Achse schräg zur Achse der Antriebswelle ist, sowie eine Einrichtung zur steuerbaren Schwenkung der Rolle um ihre zweite Achse zur Steuerung der Bewegung der Rolle und somit des Schlittens entlang des vordefinierten linearen Weges=

Wie in den genannten US-Patentanmeldungen bereits erläutert wurde, kann der Linearantrieb in einem Magnetplattenantrieb enthalten sein und einen Teil desselben bilden. Plattenantriebe enthalten im allgemeinen eine Antriebswelle zur Drehung einer oder mehrerer Magnetaufzeichnungsplatten. Ein Kopfschlitten ist jeder Platte zugeordnet und kann zwei elektromagnetische Köpfe umfassen, einen für jede Oberfläche der Platte. Da auf der Platte Informationen in Form von konzentrischen Spuren, die sehr nahe beieinander liegen, aufgezeichnet sind, ist es erforderlich, einen Linearantrieb für den Kopf schütten vorzusehen, der die Köpfe zu ausgewählten Spuren auf der Platte hin oder von diesen weg bewegen kann, und zwar mit hoher Geschwindigkeit und mit großer Präzision. Die Erregung des Linearan-

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triebs zur Auslösung der Bewegung der Kopf-Schlitteneinheit in der geeigneten Richtung und mit der richtigen Geschwindigkeit wird von einem geeigneten Servo-Steuerungssystem gesteuert.

Es ist offensichtlich, daß die Präzision und die Geschwindigkeit, die zur Positionierung der Kopf-Schlitteneinheit erforderlich sind, keinen Schlupf der Rolle auf der zylindrischen Oberfläche der Antriebswelle während der Positionierung zulassen. Folglich wird die Rolle in Eingriff mit der zylindrischen Oberfläche mit der erforderlichen Kraft vorgespannt, um einen solchen Schlupf zu vermeiden. Während des normalen Betriebs des Plattenantriebs können die Köpfe von den Platten weggezogen sein, d.h. bei einem Radius außerhalb der äußersten Spur entfernt liegen, und zwar während beträchtlicher Zeitspannen. Da bei dem Linearantrieb, der in den erwähnten US-Patentanmeldungen beschrieben ist, die Antriebswelle kontinuierlich rotiert, unabhängig davon, ob die Köpfe zurückgezogen sind oder nicht, werden Rolle und zylindrische Oberfläche der Antriebswelle, mit der die Rolle in Eingriff ist, demselben Verschleiß ausgesetzt, gleich ob die Köpfe zurückgezogen sind oder nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Linearantrieb zu schaffen, bei dem während der Ruhestellungen ein verminderter Verschleiß an dem Rad und an der zylindrischen Oberfläche auftritt.

Diese Aufgabe wird durch einen Linearantrieb der eingangs beschriebenen Art gelöst, der gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine Antriebswelle mit einer zylindrischen Oberfläche, eine Einrichtung zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle in dem Rahmen zur Drehung der Antriebswelle um die Achse der zylindrischen Oberfläche, eine an die Antriebswelle angekoppelte Einrichtung zur Drehung der Antriebswelle um die Achse, einen längs des vordefinierten linearen Weges zwischen einer Ruhestellung und wenigstens einer Arbeitsstellung anzutreibenden Schlitten, eine Rolle, eine Einrichtung zur Lagerung der Rolle

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auf dem Schlitten, wobei die Rolle um eine erste Achse drehbar und um eine zweite/ zur ersten senkrechte Achse schwenkbar ist, eine Einrichtung zur Lagerung des Schlittens auf dem Trägerrahmen , wobei der Schlitten relativ zu dem Trägerrahmen längs des vordefinierten linearen Weges zwischen der Ruhestellung und der wenigstens einen Arbeitsstellung bewegbar ist und wobei die Rolle reibungsmäßig in Eingriff mit der. zylindrischen Oberfläche der Antriebswelle ist, wodurch die Rolle um die erste Achse durch Rotation der Antriebswelle in Drehung versetzt wird, wenn die erste Achse parallel zur Achse der Antriebswelle ist, und zusätzlich längs des vordefinierten linearen Weges während der Drehung der Antriebswelle bewegt wird, wenn die erste Achse schräg zur Achse der Antriebswelle ausgerichtet ist, wobei die Einrichtung zur Lagerung des Schlittens auf dem Trägerrahmen eine Einrichtung zur Vorspannung der Rolle gegen die zylindrische Oberfläche mit einer ersten Kraft, wenn der Schlitten in der wenigstens einen Arbeitsstellung ist, und mit einer zweiten Kraft, wenn der Schlitten in der Ruhestellung ist, umfaßt, und eine Einrichtung zur gesteuerten Schwenkung der Rolle um die zweite Achse zur Steuerung der Bewegung der Rolle und somit des Schlittens längs des vordefinierten linearen Weges während der Rotation der Antriebswelle.

Bei dem erfindungsgemäßen Linearantrieb ist somit eine Einrichtung zur Vorspannung der Rolle gegen die zylindrische Oberfläche der Antriebswelle mit einer ersten Kraft, wenn der Schlitten sich in einer Arbeitsstellung befindet, und mit einer zweiten Kraft, wenn der Schlitten sich in seiner Ruhestellung befindet, vorgesehen. Wenn die Ruhestellung dem zurückgezogenen Zustand der Köpfe eines Plattenantriebs entspricht, so ist die zweite Kraft um einen vorbestimmten Betrag geringer als die erste Kraft. Auf diese Weise wird der Verschleiß der ersten Rolle und der zylindrischen Oberfläche während der Zeitspannen mit zurückgezogenem Kopf reduziert, wodurch die Lebens-

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dauer der Rolle und der zylindrischen Oberfläche verlängert wird und die WartungsIntervalle bzw. die Intervalle zur Erneuerung dieser Teile in dem Linearantrieb verlängert werden.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung umfaßt die Einrichtung zur Lagerung des Schlittens an dem Trägerrahmen eine Lastschiene, die an dem Trägerrahmen befestigt ist und sich parallel zu dem vordefinierten linearen Weg erstreckt, eine zweite Rolle und eine Federeinrichtung, die an den Schlitten angekoppelt ist, um normalerweise die zweite Rolle gegen die Lastschiene und die erste Rolle gegen die zylindrische Oberfläche der Antriebswelle mit einer ersten Kraft vorzuspannen, wenn der Schlitten sich in einer Arbeitsstellung befindet. In der Lastschiene ist an einer Stelle, mit der die zweite Rolle in Berührung gelangt, wenn der Schlitten sich in Ruhestellung befindet, eine Abschrägung gebildet. Die Abschrägung oder Rampe ist mit einer solchen Form ausgebildet, daß eine ausreichende Herabsetzung der ersten Kraft auf eine geringere Kraft erzielt wird, wenn der Schlitten sich in seiner Ruhestellung befindet. Der Schlitten soll längs des vordefinierten linearen Weges zwischen der Ruhestellung und der wenigstens einen Arbeitsstellung angetrieben werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

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Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Plattenantriebs mit der erfindungsgemäßen Stromversorgung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Plattenantriebs, wobei die Gehäuseabdeckung entfernt wurde;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Plattenantriebs nach Fig. 2, wobei bestimmte Teile des Antriebs zur vereinfachten Darstellung weggelassen wurden;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Plattenantriebs nach Fig. 2, wobei bestimmte Teile des Antriebs zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen wurden;

Fig. 5 eine vergrößerte, stärker detaillierte Seitenansicht mit weggebrochenen Teilen zur Darstellung des in Fig. 2 gezeigten Linearantriebs;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des in Fig. 5 gezeigten Linearantriebs längs Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 eine Seitenansicht des in den Figuren 5 und 6 dargestellten Linearantriebs, wobei bestimmte Teile weggebrochen wurden;

Fig. 8 eine graphische Darstellung des Drehmoments, das erforderlich ist, um jede Mitnehmerrolle zu schwenken, als Funktion des Biegungsradius seiner Umfangs-Berührungsoberflache, sowie die Belastung der Mitnehmerrolle in Abhängigkeit von diesem Biegungsradius;

Fig. 9 ein schematisches Diagramm einer als Beispiel dargestellten Spulenbeaufschlagungsschaltung zur Steuerung der Erregung der Spule in jeder der in Fig. 6 dargestellten Magnetgruppen; und

Fig. 10 ein schematisches Diagramm der erfindungsgemäßen Stromversorgung zum Anlegen von Strom an die verschiedenen elektronischen Schaltungen in dem Plattenantrieb nach den Figuren 1-4.

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In den Figuren 1-4 ist also ein Plattenantrieb 10 dargestellt, der einen verbesserten Linearantrieb 12 (nur in Fig. dargestellt) enthält, zur Steuerung der Linearstellung einer Mehrzahl von elektromagnetischen Köpfen 14a - 14h bezüglich einer Mehrzahl von koaxial gestapelten Magnetplatten 16a - 16d. Einzelheiten des Linearantriebs 12 werden im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 5-9 beschrieben. Der Plattenantrieb 10 enthält ferner eine verbesserte Stromversorgung 18 (Figur 10) zur Bereitstellung der erforderlichen Gleichspannungen für den Betrieb des Plattenantriebs. Einzelheiten der Stromversorgung werden im Zusammenhang mit den Figuren 2-4 und 10 beschrieben.

Bei der vorliegenden Beschreibung sind der Linearantrieb 12 und die verbesserte Stromversorgung 18 zwar ein Teil eines spezifischen Plattenantriebs 10, es geht jedoch aus der folgenden Beschreibung klar hervor, daß sie genauso gut in anderen Geräten und Vorrichtungen verwendet werden können, einschließlich anderer Rechner-Periphergeräte, beispielsweise Ausgangsdrucker, Terminals und dergleichen. Die Beschreibung des Linearantriebs 12 und der Stromversorgung 18 in Verbindung mit einem Plattenantrieb, speziell mit dem gezeigten Plattenantrieb 10, ist daher lediglich als ein Beispiel aufzufassen.

Der Plattenantrieb 10 enthält einen Hauptträgerrahmen bzw. ein Gußteil 20 (Figuren 2 und 3), um den herum eine Gehäuseabdeckung 22 (Figur 1) mittels geeigneten Montageeinrichtungen (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Gehäuseabdeckung 22 umfaßt einen Vorderteil 24, an dem eine geeignete Steuer- und Anzeigetafel 26 angeordnet sein kann. Dieser Teil ist mittels geeigneter Einrichtungen (nicht dargestellt) um seine am weitesten innen gelegene untere Kante herum angelenkt, so daß er in die geöffnete Stellung geschwenkt werden kann. Auf diese Weise kann eine Plattenkassette 2 8 mit einer Platte 16a darin in den Plattenantrieb 10 eingesetzt werden und um eine Antriebswelle 30 herumgelegt werden, um die Platte 16a um die Achse der Welle 30 herum in Drehung zu versetzen.

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Die Antriebswelle 30 bildet einen Teil einer Wellenbaugruppe 32, die ein Gehäuse 34 enthält, das mittels geeigneter Montageeinrichtungen (nicht dargestellt) fest an dem vorderen Plattformteil 36 des Trägerrahmens 20 befestigt ist. Das Gehäuse 34 erstreckt sich durch eine Öffnung 38 in dem Plattformteil 36, und die Welle 30 besitzt obere und untere Teile 40, 42, die sich jeweils vom oberen bzw. unteren Ende des Gehäuses 34 aus erstrecken. Der obere Teil 40 der Antriebswelle 30 besitzt vorzugsweise die Form einer kreisförmigen Platte oder Scheibe mit einer permanentmagnet!sierten Seiten-ümfangsoberflache 44. Die Oberfläche 44 ist dazu geeignet, eine obere Nabe (nicht dargestellt) anzuziehen, die aus einem geeigneten magnetisch anziehbaren Material hergestellt ist und in dem Schlitten 28 um die mittlere Öffnung der Platte 16a herum montiert ist. Das resultierende Magnetfeld ist stark genug, damit die resultierende Kraft, welche die obere Nabe gegen den oberen Teil 40 der Welle 30 drückt, ausreicht, um einen Schlupf dazwischen bei normaler Beschleunigung und Abbremsung der Platte 16a zu verhindern.

Der untere Teil 42 der Welle 30 besitzt vorzugsweise die Form einer zylindrischen Welle mit einer unteren Nabe 48, welche fest um ihren Umfang herum durch geeignete Verbindungsmittel (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Nabe 48 erstreckt sich weit genug in radialer Richtung, so daß der innerste Teil der unteren Oberfläche der Platte 16d davon getragen wird (siehe Fig. 3). Die Platte 16d bildet die unterste Platte in einem Stapel aus drei koaxial zueinander ausgerichteten Platten 16b 16d, die permanent in dem Plattenantrieb 10 montiert sind. Dies ist zu unterscheiden von dem Fall der Platte 16a, die in der Kassette 2 8 enthalten ist, welche aus dem Plattenantrieb entfernt werden kann. Die genaue Art, in der die Kassette 28 in den Plattenantrieb 10 eingesetzt und aus diesem wieder entfernt werden kann, gehört nicht zur Erfindung und wird daher im einzelnen hier nicht beschrieben. Es soll jedoch betont wer-

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den, daß jeglicher geeignete, wohlbekannte Kassettenwechselmechanismus verwendet werden kann. Ferner ist zu betonen, daß gewünschtenfalls irgendeine Platte 16a - 16d oder mehrere davon aus dem Antrieb 10 entfernt werden können.

Es wird jetzt besonders auf- Figur 3 Bezug genommen. Die nichtentfernbaren Platten 16b - 16d sind permanent im Plattenantrieb 10 montiert, um gleichzeitig koaxial zueinander in Drehung versetzt zu werden, wenn die Welle 30 sich dreht. Dies wird erreicht durch einen Klammring 50 und zwei ringförmige Abstandselemente 52 und 54. Das Abstandselement 52 ist zwischen der oberen Oberfläche der Platte 16d und der unteren Oberfläche der Platte 16c an den innersten Teilen dieser Platten angeordnet, und das AbStandselement 54 ist zwischen der oberen Oberfläche der Platte 16c und der unteren Oberfläche der Platte 16b an den innersten Teilen derselben angeordnet. Der Klemmring 50 ist an einem Ende an die untere Nabe 48 angeschraubt und besitzt eine ringförmige Lippe 56 an seinem anderen Ende, die nach unten auf die obere Oberfläche der Platte 16b gedrückt wird, wodurch eine Klemmkraft aufgewendet wird, um die AbStandselemente 52 und 54 in festem Paßsitz zu halten. Die Klemmkraft wird groß genug bemessen, so daß eine Drehung der Nabe 48 eine entsprechende Drehung jeder der Platten 16b - 16d verursacht.

Die Welle 30 wird in Drehung versetzt, damit gleichzeitig die Platten 16b - 16d in Drehung versetzt werden, ebenso wie die Platte 16a, falls die Kassette 28 in den Plattenantrieb 10 eingesetzt ist, und zwar mittels eines Platten-Antriebsmotors 58, einer ersten Riemenscheibe 60, die auf cfer Antriebswelle des Motors 58 montiert ist, einer zweiten Riemenscheibe 62, die am unteren Wellenteil 42 der Welle 30 befestigt ist, und eines Antriebsriemens 64, der um die Riemenscheiben 60 und 62 herumgelegt und zwischen diesen gespannt ist. Wenn also bei Betrieb des Motors 58 die Motorantriebswelle in Drehung ver-

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• Zusetzt wird, so wird die Drehbewegung dieser Antriebswelle auf den unteren Wellenteil 42 der Welle 30 übertragen, wodurch die Welle 30 in Drehung versetzt wird.

Wie am besten aus Figur 3 zu ersehen ist, ist jeder der Platten 16a - 16d ein Paar elektromagnetischer Wiedergabe/Aufnahmeköpfe zugeordnet, die auf beiden Seiten der Platte angeordnet sind. So sind die Köpfe 14a und 14b auf beiden Seiten der Platte 16a angeordnet, die Köpfe 14c und 14d auf beiden Seiten der Platte 16b, die Köpfe 14e und 14f auf beiden Seiten der Platte 16c und die Köpfe 14g und 14h auf beiden Seiten der Platte 16d. Jeder Kopf 14a - 14h ist auf einem Ausleger 66 gelagert, der wiederum mit einem Ausleger-Befestigungsteil 6 8 verbunden ist. Die Ausleger 66 und die Befestigungsteile 68 sind für jeden Kopf die gleichen.

Die zwei Befestigungsteile 68, welche den Köpfen 14a und 14b zugeordnet sind, sind mit einer gemeinsamen Aufnahmeplatte 70 verbunden (Figuren 2, 5 und 7), die wiederum über geeignete Einrichtungen (nicht dargestellt) auf einem oberen Wagen 72 montiert sind, welcher einen Teil des verbesserten Linearantriebs 12 bildet, der im einzelnen im Zusammenhang mit den Figuren 5-9 beschrieben wird. Die sechs Befestigungsteile 68, welche den sechs Köpfen 14c - 14h zugeordnet sind, sind mit einer gemeinsamen Aufnahmeplatte (nicht dargestellt) verbunden, welche ähnlich der Platte 70 ist, die wiederum über eine geeignete (nicht dargestellte) Einrichtung mit einem unteren Schlitten 78 verbunden ist, der ebenfalls ein Teil des Linearantriebs 12 bildet. Wie im einzelnen später deutlich wird, sind die Wagen 72 und 78 unabhängig voneinander in parallelen linearen Richtungen beweglich, so daß die Köpfe 14a und 14b unabhängig von den Köpfen 14c ■ 14h ausgerichtet werden können.

Es wird nun insbesondere auf die Figuren 2-4 Bezug genommen. Es ist ein Motor 80 vorgesehen, um eine Antriebswelle 82, die einen Teil des Linearantriebs 12 bildet, in Drehung zu ver-

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setzen und um die Antriebswelle eines Alternators 84 in Drehung zu versetzen. Wie im einzelnen im Zusammenhang mit Figur 10 beschrieben wird, bilden Motor 80 und Alternator 84 zusammen einen Teil der verbesserten Stromversorgung des Plattenantriebs 10. Der Motor 80 und der Alternator 84 besitzen jeweils eine Riemenscheibe 86, 88, die mit den entsprechenden Antriebswellen verbunden sind. Ein Antriebsriemen 90 ist zwischen den Riemenscheiben 86 und 88 um diese herum gezogen, so daß bei Erregung des Motors 80 eine entsprechende Erregung des Alternators 84 stattfindet. Eine zweite Riemenscheibe 92 (Figur 3) ist mit der Antriebswelle des Alternators 84 verbunden und über einen Antriebsriemen 94 mit einer Riemenscheibe 96 verbunden, die mit der Antriebswelle 82 des Linearantriebs 12 verbunden ist. Eine Erregung des Motors 80 und somit des Alternators 84 bewirkt also eine entsprechende Drehung der Antriebswelle 82. Gewünschtenfalls können Riemenscheibe 92 und Riemen 9 4 fortgelassen werden, wobei die Riemenscheibe 96 dann anders ausgerichtet wird und gemeinsam mit den Riemenscheiben 86 und 88 über einen einzelnen (nicht dargestellten) Antriebsriemen angetrieben wird. Ein Gebläse 98 ist ebenfalls mit der Antriebswelle 82 des Linearantriebs 12 verbunden und wird somit durch Erregung des Motors 80 angetrieben. In herkömmlicher Weise dient das Gebläse dazu, den Plattenantrieb 10 während des Betriebs durch Konvektionskühlung zu kühlen. Geeignete (nicht dargestellte) Führungen in dem Gesanvtaufbau des Plattenantriebs sind vorgesehen, um die Konvektionskühlung zu unterstützen.

Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, bestehen die verschiedenen elektrischen und elektronischen Schaltungen des Plattenantriebs 10 vorzugsweise aus einer Mehrzahl von gedruckten Schaltungskarten 100, die entfernbar an einer (nicht dargestellten) Trägerplatte befestigt sind, welche in geeigneter Weise mit dem Trägerrahmen 20 verbunden ist. Diese Schaltungen enthalten die Servo-Steuerungsschaltungen zur Steuerung des Betriebs des Linearantriebs 12, um die Ausrichtung der Köpfe 14a - 14h zu

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steuern, den Gleichrichter, Sieb- und Spannungsreglerschaltungen, die einen Teil der später im Zusammenhang mit Figur 10 zu erörternden Stromversorgung 18 bilden, und die Anschluß- oder Verbindungsschaltungen, über die der Plattenantrieb mit der geeigneten übergeordneten Steuerung (nicht dargestellt) in Verbindung steht.

Es wird nun auf die Figuren 5-7 Bezug genommen, in denen weitere Einzelheiten des Linearantriebs 12 dargestellt sind. Allgemein ist der Linearantrieb 12 dazu bestimmt, jeden der Schlitten 72, 78 bezüglich des Trägerrahmens 20 längs eines linearen Weges parallel zur Drehachse der Antriebswelle 82 zu bewegen. Die Antriebswelle 82 ist drehbar in dem Trägerrahmen gelagert, wobei ihre Drehachse 105 parallel zu der gewünschten Richtung der Linearbewegung der Köpfe 14a - 14h ist. Der Trägerrahmen 20 weist insbesondere zwei Wandungen 102 und 104 auf, die zueinander parallel sind und senkrecht zu der gewünschten Richtung sind. Die Wandungen 102, 104 besitzen kreisförmige öffnungen, die darin mit zueinander ausgerichteten Mittelpunkten ausgebildet sind. Die öffnung in Wandung 102 erstreckt sich vollständig durch die Wandung hindurch, anders als die öffnung in Wandung 104. Ein Paar Lagerelemente 106 ist in den öffnungen angeordnet, um dieAntriebswelle 82 aufzunehmen, wobei die Achse 105 der Antriebswelle durch die Mittelpunkte der Öffnungen hindurchläuft. Die Lagerelemente 106 können von irgendeiner geeigneten Art sein, sofern sie in der Lage sind, die Antriebswelle frei um ihre Achse rotieren zu lassen, während die Bewegungsfreiheit der Antriebswelle rechtwinklig zur Achse eingeschränkt wird. Ein (nicht dargestelltes) Federelement und ein Schnappring 108 sind jeweils in den öffnungen in den Wandungen 104, 102 montiert, um eine Axialbewegung der Antriebswelle 82 während der Linearbewegung eines oder beider Schlitten zu verhindern. Das Federelement ist zwischen dem Lagerelement 106 in Wandung 104 und dieser Wandung angeordnet und spannt den inneren Ring des Lagers vor, so daß die Antriebswelle 82 gegen den Schnappring 108 mit ausreichender Kraft zur Verhinderung einer

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derartigen Axialbewegung vorgespannt wird. Für weitere Einzelheiten wird auf die vorstehend bereits erwähnten gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldungen verwiesen.

Die Antriebswelle 82 umfaßt einen Zwischenteil 109 mit einer zylindrischen Außenfläche 110, die von einem Paar Mitnehmerrollen 112, 114 reibungsmäßig unter Drxick erfaßt werden kann. Diese Rollen sind jeweils auf den Schlitten 72 bzw. 78 in einer solchen Weise gelagert, daß jede Rolle drehbar um ihre Achse und schwenkbar um eine zweite Achse ist, die senkrecht zu ihrer Achse ist. Um die folgende Erläuterung zu vereinfachen, wird die Drehachse jeder Rolle 112, 114 als ihre "erste Achse" bezeichnet. Jeder Schlitten 72, 78 ist auf dem Trägerrahmen 20 gelagert, wobei die Schlitten bezüglich des Trägerrahmens längs eines zur Achse 105 der Antriebswelle 82 parallelen Weges bewegbar sind und wobei die MitnehmerroIlen 112, 114 darauf so gelagert sind, daß sie reibungsmäßig in Eingriff mit der zylindrischen Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 sind, wodurch jede Rolle um ihre erste Achse durch Drehung der Antriebswelle 82 in Drehung versetzt wird.

Es wird nun insbesondere auf Figur 6 Bezug genommen. Die ersten Achsen der Rollen 112, 114 sind jeweils durch ihre Längsachsen 116, 118 festgelegt, während die zweiten Achsen der Rollen jeweils durch Achsen 120, 122 festgelegt sind, die jeweils rechtwinklig zu den Achsen 116 bzw. 118 sind und jeweils die Mittelpunkte der Rollen 112, 114 schneiden. Wenn also diese Rollen mit ihren ersten Achsen 116, 118 parallel zur Achse der Antriebswelle 82 sind, wie dies in Figur 6 dargestellt ist, so werden diese Rollen um diese Achsen herum in entgegengesetzter Richtung zum Drehsinn der Antriebswelle 82 in Drehung versetzt. Wenn eine Rolle um ihre zweite Achse so geschwenkt wird, daß ihre erste Achse schräg zur Achse 105 der Antriebswelle 82 ausgerichtet ist, so wird diese Rolle zusätzlich zur Drehung um ihre erste Achse durch Rotation der Antriebswelle

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linear in einer Richtung parallel zur Achse der Antriebswelle bewegt. Aus Figur 5 ist zu ersehen, daß bei Schwenkung der Rolle 112 im Uhrzeigersinn, beispielsweise aus der gezeigten Stellung heraus, so daß ihre Achse 116 schräg zur Achse 105 der Antriebswelle ist, eine Drehung der Antriebswelle (siehe Figur 6) entgegen dem Uhrzeigersinn eine Bewegung der Rolle nach links ergibt. Dieser Vorgang ist im einzelnen in den gleichzeitig anhängigen, bereits erwähnten US-Patentanmeldungen Nr. 486 408 und 579 432 beschrieben.

Bevor eine bevorzugte Einrichtung für die Lagerung jeder Mitnehmerrolle 112, 114 auf ihren zugeordneten Schlitten 72 bzw. 78 im einzelnen beschrieben wird, muß betont werden, daß jeder Schlitten und jede zugeordnete Mitnehmerrolle zusammen mit den zugeordneten Einrichtungen zur Lagerung der Rollen auf den Schlitten und alle anderen Elemente und Komponenten, die mit dem Schlitten gekoppelt und von diesem getragen werden, während er sich auf seinem linearen Weg bewegt, eine Kopf-Schlitteneinheit bilden. Bei einer Ausführungsform des Linearantriebs 12, die im einzelnen später beschrieben wird, ist jede Kopf-Schlitteneinheit so angeordnet und so gelagert, daß ihr Schwerpunkt auf einer zur Achse der Antriebswelle parallelen Linie liegt, die den Mittelpunkt der Kraft, die auf den Schlitten einwirkt, um ihn und die Einheit längs eines linearen Weges parallel zur Achse 105 der Antriebswelle zu bewegen, praktisch schneidet oder wenigstens eng daneben liegt. Der Mittelpunkt der Kraft wird im wesentlichen durch den Spalt zwischen der Mitnehmerrolle und der zylindrischen Oberfläche 110 der Antriebswelle definiert. Wenn der Schwerpunkt auf einer Linie liegt, die den Mittelpunkt der Kraft praktisch schneidet oder eng daneben liegt, so geht die Kraft im wesentlichen durch den Schwerpunkt hindurch oder dicht daneben, wodurch Kippbewegungen stark abgeschwächt werden, Das Vorliegen von Kippbewegungen ergibt häufig unerwünschte Vibrationen, welche die Ausrichtsteuerung der Einheit beeinträchtigen können.

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Wie am besten aus Figur 6 zu ersehen ist, weist jeder Schlitten 72, 78 einen praktisch flachen Plattfarmteii 124 auf, von denen jeder eine darin gebildete kreisförmige öffnung 126 aufweist. Die Einrichtung zur Lagerung jeder Mitnehmerrolie 112, 114 auf ihrem zugehörigen Schlitten umfaßt ein auf dem Schlitten in der entsprechenden öffnung 126 angeordnetes Lager 128 und ein mit der Mitnehmerrolle verbundenes Lagerelement 130, das die Rolle in die Lage versetzt, um ihre erste Achse in Drehung versetzt zu werden. Wie im einzelnen später beschrieben wird, enthält jedes Lagerelement 130 einen Teil 140, der in der jeweiligen öffnung 126 gegen das Lager 128 montiert ist, damit die jeweilige Mitnehmerrolle um ihre zweite Achse herum geschwenkt werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform des Linearantriebs 12 ist das Lager 128 vorzugsweise vom "Drehmomentrohr-Typ". Dieser Begriff "Drehmomentrohr-Typ" (torque tube type) soll eine Gattung von Lagern bezeichnen, die sich durch zwei konzentrische Finge 132 und 134 auszeichnen, welche einen wesentlich geringeren Abstand voneinander aufweisen als der Radius des inneren Ringes, wobei eine Mehrzahl von Kugellagern 136 dazwischen angeordnet ist und in einer ringförmigen Rinne 138 abläuft, die in jedem der Ringe gebildet ist. Diese Lager werden auch manchmal als "dünnwandige" (thin-walled) Lager bezeichnet, und zwar aufgrund des Verhältnisses des Abstands zwischen den Ringen zum Radius des inneren Rings. Wegen der dünnen Wandungen tragen diese Lager in hohem Maße zur Steifigkeit der jeweiligen Kopf-Schlitteneinheit im Hinblick auf die Befähigung der zugehörigen Mitnehmerrolle und ihres Trägerelements 130 zur Bewegung relativ zu dem Schlitten bei, wobei sich ein minimales Gewicht und eine minimale Massenträgheit ergeben. Diese Versteifung führt zu einer Herabsetzung der Wahrscheinlichkeit, daß Vibrationen auftreten, welche die Ausrichtsteuerung nachteilig beeinflussen könnten.

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Jedes Lagerelement 130 umfaßt einen kreisförmigen Plattformteil 140, der passend in die öffnung 126 des entsprechenden Schlitten-Plattformteils 124 gegen den inneren Ring 134 des zugehörigen Lagers 128 eingesetzt ist. Der Plattformteil 140 ist um seine Achse bezüglich des Außenrings 132 des Lagers drehbar, und folglich auch der entsprechende Schlitten 72, 78, in dem das Lager angeordnet ist. Jeder Plattformteil 140 weist eine darin gebildete öffnung 142 auf, in die sich die zugehörige Mitnehmerrolle hinein erstreckt, um mit der zylindrischen Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 in Berührung zu gelangen, wenn der Plattformteil 124 eng angrenzend an die zylindrische Oberfläche montiert ist, wie dies weiter unten beschrieben wird.

Jedes Lagerelement 130 enthält ferner eine Strebe 144, die einstückig mit dem Plattformteil 140 ausgebildet ist und sich von diesem weg erstreckt. An jeder Strebe 144 ist eine Welle 146 angeschraubt, auf der die zugehörige Mitnehmerrolie 112, 114 drehbar gelagert ist. Die Mitnehmerrollen 112, 114 weisen vorzugsweise ein eingebautes Lager auf, das eine Drehung der Rolle um die zugehörige Welle 146 ermöglicht, jedoch alle anderen Bewegungen der Rolle bezüglich der Welle verhindert, beispielsweise entlang der Achse der Welle 146. Jede Welle 146 ist mit der zugehörigen Strebe 144 an einer solchen Stelle verschraubt, daß die zugehörige Mitnehmerrolle in der Öffnung des Plattformteils 140 aufgenommen wird und an der gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Plattformteils 124 vorsteht.

Jede Strebe 144 weist eine in senkrechter Richtung ausgerichtete Platte 148 an ihrem äußeren Ende auf. An jeder Platte ist ein Spulenträger 150 befestigt, um den eine Spule 152 herumgewickelt ist. Jede Spule 152 bildet einen Teil einer Magneteinheit 154, die im einzelnen später beschrieben wird. An dieser Stelle ist jedoch zu bemerken, daß bei Stromfluß in einer Richtung durch die Spule 152 das entsprechende Lagerelement 130 in der öffnung 126 um seine Achse gedreht wird, wodurch die züge-

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hörige Mitnehmerrolie 112, 114 um ihre zweite Achse 120, 122 geschwenkt wird. Die Drehachse jedes Plattformteils 140 fällt zusammen mit der zweiten Achse der entsprechenden Mitnehmerrolle und definiert diese Achse.

Es wird nun die Einrichtung zur Lagerung jedes Schlittens 72, 78 auf dem Trägerrahmen 20 anhand der Figuren 5-7 beschrieben. Wie bereits erwähnt wurde, ist die Lagerung derart, daß der Schlitten und somit die gesamte Kopf-Schlitteneinheit längs eines linearen Weges parallel zur Achse 105 der Antriebswelle 82 bewegbar ist, und die entsprechende Mitnehmerrolle 112, ist reibungsmäßig und druckmäßig in Eingriff mit der zylindrischen Oberfläche 110 der Antriebswelle, wodurch die Rolle um ihre erste Achse 116 bzw. 118 in Drehung versetzt wird, und zwar durch Drehung der Antriebswelle 82, wenn die erste Achse parallel zur Achse 105 der Antriebswelle 82 ist, und wird zusätzlich entlang dieses linearen Weges bei Rotation der Antriebswelle bewegt, wenn die erste Achse schräg zur Achse 105 steht. Je größer der Winkel zwischen der ersten Achse der Mitnehmerrolle und der Achse 105 ist, desto schneller erfolgt die Linearbewegung der jeweiligen Kopf-Schlitteneinheit. Je schneller die Mitnehmerrolle um ihre zweite Achse geschwenkt wird, desto größer ist die Beschleunigung bzw. Abbremsung der Kopf-Schlitteneinheit, je nach Schwenkrichtung.

Die Einrichtungen zur Lagerung der Schlitten 72, 78 an dem Trägerrahmen 20 sind miteinander identisch, so daß für-entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Jeder Schlitten 72, 78 umfaßt erste und zweite Flansch- oder Flachteile 156, 158, die einteilig mit dem entsprechenden Plattformteil 124 ausgebildet sind und sich von der darauf gelagerten entsprechenden Mitnehmerrolle 112, 114 fort erstrecken. Jeder Flanschteil 156 umfaßt ein Paar Lagerstangen 160, die an beiden Enden desselben gelagert sind. Die Stangen 160 sind vorzugsweise mit dreieckförmigem Querschnitt ausgebildet, wie aus

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Figur 6 am besten zu ersehen ist, und ein Paar Führungsrollen 162 sind drehbar auf den abgeschrägten Flächen der Stangen gelagert. An jedem Schlitten 72, 78 sind somit vier Führungsrollen 162 gelagert und bilden einen Teil der gesamten Kopf-Schlitteneinheit, die diesen Schlitten enthält. Die Führungsrollen 162 jeder Kopf-Schlitteneinheit können reibungsmäßig und unter Druck mit einer Führungsschiene 168 in Eingriff gelangen, die mit geeigneten Mitteln fest an den Seitenwandungen 102, 104 des Trägerrahmens 20 befestigt sind, wobei die Achse der Schiene 168 parallel zur Achse 105 der Antriebswelle 82 ist.

Wie am besten aus Figur 7 zu ersehen ist, endet jeder Flanschteil 158 in einer allgemein waagerecht ausgerichteten Stützlasche 164 mit einer auf der Unterseite mit einer Montageplatte 167 angebrachten Blattfeder 166. Jede Blattfeder 166 erstreckt sich von ihrer Stützlasche 164 aus nach außen in eine Richtung entgegengesetzt den Platten 16a - 16d, d.h. in Richtung auf die Rückwand 102 des Trägerrahmens 20 zu. Die Feder besitzt ein Paar abgewinkelter Flachteile 170, die mit der Welle 172 einer Belastungsrolle 174 in Eingriff gelangen, die in jeder Kopf-Schlitteneinheit enthalten ist. Die Welle 172 erstreckt sich auf beiden Seiten der Rolle 174.

Jede Feder 166 kann ihre zugehörige Belastungsrolle 174 gegen eine Lastschiene 176 drücken. Es sind also zwei Lastschienen 176 vorgesehen, eine für jeden Schlitten 72, 78 bzw. jede Kopf-Schlitteneinheit. Jede Lastschiene 176 ist mittels einer geeigneten Einrichtung fest an den Seitenwandungen 102, 104 des Trägerrahmens 20 befestigt und erstreckt sich parallel zu den Achsen der Antriebswelle 82 und der Führungsschiene 16 8. Vorzugsweise erstrecken sich die Schienen 168 und 176 jeweils ein Stück längs der Antriebswelle 82, die zwischen den Rahmenwandungen 102 und 104 montiert ist.

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•«f.

Wie am besten aus Figur 6 zu ersehen ist, wird jeder Schlitten 72, 78 auf dem Trägerrahmen 20 gelagert, indem er so ausgerichtet wird, daß die Rollen 162 mit der Führungsschiene 168 in Eingriff gelangen. Der Plattformteil 124 des Schlittens wird dann abgesenkt, bis die darauf gelagerte zugehörige Mitnehmerrolle 112, 114 mit der zylindrischen Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 in Eingriff gelangt. Der Plattformteil 124 ist im wesentlichen waagerecht aufgrund der Beziehung zwischen der Stellung und dem Durchmesser der zylindrischen Oberfläche bezüglich der Stellung und dem Durchmesser der Führungsschiene 16 8. Während dieses anfänglichen Montagevorganges sind die jeweiligen Belastungsrollen 174 noch nicht eingesetzt.

Dann werden die Flachteile 170 der zugeordneten Blattfeder manuell von der Lastschiene 176 weggebogen, wodurch die Belastungsrolle 174 zwischen Feder 166 und Lastschiene angeordnet werden kann und mit den Flachteilen 170, die mit der Welle 172 der Belastungsrolle 174 in Eingriff gelangen, in ihrer Stellung gehalten werden kann. Durchmesser und Stellung jeder Lastschiene 176 werden sehr sorgfältig in Abhängigkeit vom Durchmesser der Belastungsrolle 174 und der Charakteristik der Feder festgelegt, damit die Feder eine ausreichende Vorspannung entwickelt, durch die die Belastungsrolle 174 gegen die Lastschiene 176 gedrückt wird und eine resultierende Gegenkraft aufbaut, die den Schlitten in Richtung zur Antriebswelle 82 hin vorspannt und dadurch die zugehörige Mitnehmerrolie 112, 114 gegen die zylindrische Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 mit dieser Kraft andrückt. Diese Kraft wird auf einen solchen Wert voreingestellt, daß sie ausreicht, um Schlupf der Mitnehmerrolle auf der zylindrischen Oberfläche 110 während einer gesteuerten linearen Hin- und Herbewegung des Schlittens parallel zur Achse der Antriebswelle 82 zu verhindern.

Bei einer anderen Ausführungsform des Linearantriebs 12 ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Kraft zu reduzieren, mit

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der jede Mitnehmerrolle 112, 114 gegen die zylindrische Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 vorgespannt wird, wenn der zugehörige Schlitten sich in einer "Ruhestellung" im Gegensatz zu einer oder mehreren "Arbeitsstellungen" befindet. Im Zusammenhang mit einem Plattenantrieb, wie der Plattenantrieb 10, kann die "Ruhestellung" jedes Schlittens durch den Zustand definiert werden, in dem die von ihm getragenen elektromagnetischen Köpfe von der zugehörigen Platte bzw. den zugehörigen Platten weggezogen ist, und die "Arbeitsstellungen" können durch den Zustand definiert werden, in dem die Köpfe über einer gewünschten Spur auf den jeweiligen Plattenoberflächen angeordnet sind.

Bei der bevorzugten Ausführungsform rotiert die Antriebswelle 82 kontinuierlich, gleich ob einer der Schlitten oder beide Schlitten in "Ruhestellung" sind, d.h. ob die Köpfe zurückgezogen sind. Die Antriebswelle rotiert vorzugsweise kontinuierlich, damit der Alternator 84 und das Gebläse 98 kontinuierlich in Betrieb sind.

Es wird wieder auf Figur 7 Bezug genommen/ Die Einrichtung zur Herabsetzung der Vorspannungskraft, die jede Mitnehmerrolle 112, 114 gegen die zylindrische Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 hält, umfaßt eine Abschrägung 178 an der ümfangsoberflache jeder Lastschiene 176 an einer Stelle, mit der die zugehörige Belastungsrolle 174 in Eingriff gelangt, wenn der zugehörige Schlitten sich in einer "Ruhestellung" bzw. Stellung mit zurückgezogenem Kopf befindet. Eine solche "Ruhestellung" ist für die untere Kopf-Schlitteneinheit gezeigt, d.h. die den Schlitten 78 in Figur 7 enthaltende Einheit. Jede Abschrägung 178 ist in der Lastschiene 176 derart ausgebildet, daß bei Eingriff der zugeordneten Belastungsrolle 174 mit dieser die Rolle 174 sich näher an die Achse der Lastschiene 176 heranbewegen kann, wodurch die Vorspannungskraft der zugeordneten Feder 166 reduziert wird. Dadurch wird natürlich die Kraft redu-

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ziert, mit der die Rolle 174 gegen die Lastschiene 176 drückt, und' folglich auch die Kraft, mit der die zugehörige Mitnehmerrolle 112, 114 gegen die zylindrische Oberfläche 110 der Antriebswelle drückt. Jede Abschrägung 178 ist vorzugsweise so verjüngt, daß die Vorspannungskraft nach und nach vergrößert wird, wenn dar zugehörige Schlitten aus seiner "Ruhestellung" in eine seiner "Arbeitsstellungen" (angelegte Köpfe) bewegt wird.

Der Hauptzweck der Herabsetzung der Vorspannungskraft während Zeitspannen, wo die Köpfe zurückgezogen sind, liegt darin, die Lebensdauer der Mitnehmerrollen 112, 114 und der zylindrischen Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 zu verlängern, da die Antriebswelle und die Mitnehmerrollen kontinuierlich rotieren, selbst wenn die Köpfe eines bestimmten Schlittens zurückgezogen sind. Es ist ersichtlich, daß eine derartige Herabsetzung der Vorspannungskraft auch die Belastung der Lager der Rollen 112, 114 und der Lager 106 der Antriebswelle herabsetzt, wodurch deren Lebensdauer vergrößert wird und die Gesamtzuverlässigkeit verbessert wird.

Aufgrund der Herabsetzung der Vorspannungskraft während Zeitspannen mit zurückgezogenem Kopf ist es möglich, jede Mitnehmerrolle und/oder zylindrische Oberfläche der Antriebswelle aus etwas weniger aufwendigem Material herzustellen, als dies sonst erforderlich wäre, wenn die Vorspannungskraft stets konstant bleibt, gleich ob die Köpfe zurückgezogen sind oder nicht. Die besonderen Materialien, aus denen die Mitnehmerrollen 112, 114 und die zylindrische Oberfläche 110 gebildet sind, stellen eine weitere Fortentwicklung des Linearantriebs 12 dar und sollen im einzelnen später beschrieben werden.

Bevor nun diese Weiterentwicklung und alle anderen Verbesserungen des Linearantriebs 12 beschrieben werden, werden erst die Magneteinheiten 154 unter Bezugnahme auf die Figuren 5-7

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erläutert. Es soll daran erinnert werden, daß jede Magneteinheit 154 einen Teil einer Einrichtung zum selektiven und steuerbaren Schwenken der jeweiligen Mitnehmerrollen 112, 114 um ihre zweite Achse 120 bzw. 122 während der Drehbewegung der Antriebswelle 82 bildet, zur Steuerung der Bewegung der Mitnehmerrolle und somit des zugehörigen Schlittens und der zugehörigen Kopf-Schlitteneinheit längs eines linearen Weges parallel zur Achse 105 der Antriebswelle 82.

Jede Magneteinheit enthält ein Paar gestreckter Permanentmagneten 180, 182, die im Abstand voneinander an einem Gehäuse 184 befestigt sind. In dem Raum zwischen den Magneten 180, 182 ist die zugeordnete Spule 150 angeordnet. Die Spule 150 ist in der Lage, den gestreckten Raum zwischen den Magneten während der Linearbewegung des zugehörigen Schlittens zu durchqueren und ist ferner in der Lage, eine Bewegung längs einem gekrümmten Weg bezüglich der zweiten Achsen 120 bzw. 122 der zugeordneten Mitnehmerrolle 112, 114 auszuführen, um die Rollen um ihre Achsen zu schwenken. Der Abstand zwischen jeder Spule 150 und der angrenzenden Seitenwandung 185 des Gehäuses 184 ist so groß, daß diese gekrümmte Bewegung nicht gehindert wird. Das zwischen den Magneten 180, 182 aufgebaute Magnetfeld ist derart, daß die Spule sich längs des erwähnten gekrümmten Weges bewegt, wenn die Spule in einer Richtung erregt wird, und sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt, wenn die Spule in der anderen Richtung erregt wird. Auf diese Weise kann die Richtung der Linearbewegung jeder Kopf-Schlitteneinheit gesteuert werden. Die genaue Art und Weise, in der an den Spulen 152 Strom angelegt wird, wird im einzelnen im Zusammenhang mit Figur 9 beschrieben.

In jeder Magneteinheit 154 ist ferner ein Paar Begrenzungsanschläge 186, 188 (Figur 7) vorgesehen. Der Begrenzungsanschlag 186 ist an dem Gehäuse 184 zwischen den Magneten angrenzend an

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.ft*-

das hintere Ende des Bewegungsweges der Spule 150 montiert, d.h. der Teil des Bewegungsweges, der in dem Plattenantrieb 10 am weitesten von der Stelle der Platten 16a - 16d entfernt ist. Entsprechend ist der Begrenzungsanschlag 188 an dem Gehäuse 184 zwischen den Magneten angrenzend an das vordere Ende des Bewegungsweges der Spule montiert. Die Begrenzungsanschläge 186, 188 legen natürlich die vordere und hintere Grenze des Bewegungsweges der Spule 150 bzw. der zugehörigen Kopf-Schlitteneinheit bei Erregung der auf diese Spule gewickelten Wicklung 152 fest. Es können geeignete Notanschläge (nicht dargestellt) an den geeigneten Stellen im Plattenantrieb vorgesehen sein, für den Fall, daß der Steuerstrom für die Spule 152 während der Bewegung der zugehörigen Kopf-Schlitteneinheit unterbrochen wird.

Bestimmte Weiterentwicklungen des Linearantriebs 12 wurden bereits erläutert. An dieser Stelle ist es jedoch nützlich, eine Erläuterung jeder dieser Weiterentwicklungen einzufügen, einschließlich einer kurzen Übersicht über die bisher erwähnten Ausfuhrungsformen. Hauptziel der gesamten Verbesserungen ist es, jeglichen "Schlupf" bzw. jegliches Spiel in dem Linearantrieb 12 zu vermeiden, welche zu Ausrichtfehlern führen könnten, und die Lebensdauer der Mitnehmerrollen 112, 114 und der zylindrischen Oberfläche der Antriebswelle 82 zu verlängern bzw. beobachtete Abnutzungsmöglichkeiten und sich daraus ergebende Ausrichtfehler abzuschwächen.

Der vorstehend gebrauchte Begriff "Spiel" bzw. "Schlupf" bezeichnet in diesem Zusammenhang die Fähigkeit jeder Kqf-Schlitteneinheit, sich relativ zur Richtung ihrer Linearbewegung während derselben zu bewegen, sowie die Fähigkeit verschiedener Komponenten der Einheit, sich relativ zueinander oder relativ zu der Einheit insgesamt während der Linearbewegung der Einheit zu bewegen. Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Verkleinerung von Spiel. Zum einen muß die Antriebswelle 82 in dem Trägerrah-

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men 20 so gelagert werden, daß sie als einzige Bewegung eine Drehung um ihre Achse 105 ausführen kann. Ferner müssen jegliche Bewegungen der Mitnehmerrollen 112, 114 relativ zu den zugehörigen Schlitten 72, 78, auf denen sie gelagert sind, außer einer Drehung um die erste Achse 116, 118 und einer Schwenkbewegung um die zweite Achse 120, 122 verhindert werden.

Bei dem Linearantrieb 12 werden geeignete Lagerelemente 106, ein Federelement 107 und ein Haltering 108 verwendet, um unerwünschte Bewegungen der Antriebswelle 82 zu verhindern. In ähnlicher Weise verhindert die Anordnung eines inneren Lagers (nicht dargestellt) in jeder Mitnehmerrolle 112, 114, wobei die Strebe 144 des zugeordneten Lagerelements 130 mit der Welle 146 der Rolle verschraubt ist, jegliche unerwünschten Bewegungen der Rolle relativ zu dem Lagerelement. Die größten Schwierigkeiten treten bei der Herabsetzung des Spiels bezüglich unerwünschter Bewegungen jeder Mitnehmerrolle relativ zu ihrem zugehörigen Schlitten auf. Dies ist bei der vorliegenden Anordnung, wo jede Mitnehmerrolle durch die Öffnung 126 in dem Plattformteil 124 des zugeordneten Schlittens 72, 78 hindurchgreift, besonders schwierig.

Bei einer Ausführungsform des Linearantriebs 12 wird daher ein Lager 128 vom "Verdrehungsrohr"-Typ oder vom "dünnwandigen" Typ verwendet, um den Plattformteil 140 jedes Lagerelements 130 in der Öffnung 126 der zugeordneten Schlittenplattform 124 drehbar zu lagern, wie dies oben bereits erläutert wurde.. Wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, wird dadurch bei minimalem Gewicht und minimaler Massenträgheit die Kopf-Schlitteneinheit beträchtlich versteift, wodurch die Wahrscheinlichkeit unerwünschter Bewegungen jeder Mitnehmerrolle relativ zu ihrem Schlitten wesentlich herabgesetzt wird. Eine derartige Versteifung setzt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens unerwünschter Vibrationen herab, welche die Ausrichtsteuerung nachteilig beeinflussen könnten.

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Bei einer anderen Ausführungsform des Linearantriebs 12 sind Ausgestaltung, Ausrichtung und Lagerung jeder Kopf-Schlitteneinheit an dem Trägerrahmen 20 derart, daß der Schwerpunkt der Kopf-Schlitteneinheit, die alle Komponenten enthält, welche mit dem zugeordneten Schlitten 72 bzw. 78 gekoppelt sind und sich mit diesem mitbewegen, auf "einer zur Achse der Antriebswelle parallelen Linie liegt, die den Mittelpunkt der Kraft, welche auf die Kopf-Shlitteneinheit zur Bewegung derselben längs ihres linearen Weges parallel zur Achse 105 der Antriebswelle 82 einwirkt, praktisch schneidet oder jedenfalls eng daneben liegt. Dieser Mittelpunkt der Kraft ist im wesentlichen der Spalt zwischen der entsprechenden Mitnehmerrolle 112, 114 und der zylindrischen Oberfläche 110 der Antriebswelle 82. Die zur Bewegung jeder Kopf-Schlitteneinheit wirksam werdende Kraft verläuft also praktisch durch ihren Schwerpunkt oder dicht daneben, wodurch Kippbewegungen und sich daraus ergebende Vibrationen stark abgeschwächt werden und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit von Ausrichtfehlern herabgesetzt wird. Vibrationen können besonders unerwünscht sein, wenn das zur Steuerung der Erregung der Spulen 152 und somit der Linearbewegung der Kopf-Schlitteneinheiten verwendete Servo-Steuerungssystem mit geschlossener Schlaufe arbeitet, beispielsweise bei Eignung zur "Spurverfolgung" . Falls die Resonanzfrequenz irgendwelcher Vibrationen innerhalb der Bandbreite des Servosystems liegt, so können Spurfolgefehler auftreten.

Die gewünschte Stelle des Schwerpunktes relativ zu dem Kraftmittelpunkt, wie dieser vorstehend beschrieben wurde, ergibt sich aus einer Anzahl von Faktoren des verbesserten Linearantriebs 12. Zunächst liegt der Hauptplattformteil 124 jedes Schlittens 72, 78 sehr nahe an der zylindrischen Oberfläche der Antriebswelle 82. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die jeweilige Mitnehmerrolle 112, 114 derart an dem Plattformteil 124 gelagert wird, daß ihre Umfangsoberflache durch die öffnung 126 vorsteht, um mit der zylindrischen Oberfläche 110 in Berührung zu gelangen. Der Abstand von dem Spalt zwischen jeder Mit-

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nehmerrolle 112, 114 und der zylindrischen Oberfläche 110 zur Oberfläche des jeweiligen Plattformteils 124,der am weitesten von diesem Spalt entfernt ist, ist kleiner als der Radius der Mitnehmerrolle. Auf diese Weise ist jeder Plattformteil 124 zwischen dem Spalt und der ersten Achse der entsprechenden Mitnehmerrolle angeordnet.

Ein zweiter Faktor ist die Tatsache, daß die Einrichtung zur Vorspannung jeder Mitnehmerrolle 112, 114 gegen die zylindrische Oberfläche 110 auf der Seite der Antriebswelle 82 des Spaltes zwischen der Mitnehmerrolle und der zylindrischen Oberfläche angeordnet ist. Es soll daran erinnert werden, daß diese Vorspannungseinrichtung den Flanschteil 158, die Stützlasche 164, die Blattfeder 166, die Belastungsrolle 174 und die Lastrolle 176 umfaßt. Bis auf die Lastrolle 176 gehören diese Teile zu der sich jeweils bewegenden Masseneinheit, d.h. der Kopf-Schlitteneinheit.

Als dritter Faktor kommt hinzu, daß die Führungseinrichtung für jede Kopf-Schlitteneinheit, die nicht nur die vorstehend erwähnte Vorspannungseinrichtung enthält, sondern auch den Flanschteil 156, die Stangen 160, Führungsrollen 162 und die Führungsschiene 168, auf der Seite der Antriebswelle 82 des Spaltes zwischen der entsprechenden Mitnehmerrolle und der zylindrischen Oberfläche 110 angeordnet ist. Außer der Führungsschiene 168 sind in dieser zuletzt genannten Gruppe alle Elemente ein Teil der zugehörigen Kopf-Schlitteneinheit.

Durch die Kombination der vorstehend aufgeführten drei Faktoren wird die Masse jeder Kopf-Schlitteneinheit, die auf der Seite der Mitnehmerrolle des Spaltes liegt, praktisch kompensiert. Diese Masse enthält die jeweiligen elektromagnetischen Köpfe und ihre Montageteile, die jeweilige Mitnehmerrolle selbst und deren Lagerungseinrichtung, ebenso wie den Plattformteil 124 des zugehörigen Schlittens 72, 78. Mit anderen Worten, jede Kopf-Schlitteneinheit ist derart ausgebildet und gelagert, daß

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ihre gesamte Masse, die sich auf der Seite der MitnehmerrolIe des Spaltes befindet, praktisch vollständig durch die Gesamtmasse kompensiert wird, die auf der Seite der Antriebswelle des Spaltes liegt, so daß der Schwerpunkt der gesamten Einheit auf einer Linie parallel zur Achse der Antriebswelle liegt, die den Spalt praktisch schneidet. Auf diese Weise verläuft die auf die Kopf-Schlitteneinheit einwirkende Kraft zur linearen Bewegung derselben praktisch durch den Schwerpunkt.

In Wirklichkeit kann es schwierig sein, den Schwerpunkt auf eine Linie parallel zur Achse 105 der Antriebswelle so zu legen, daß diese den Spalt präzise schneidet. Daher ist bei dem erfindungsgemäßen Linearantrieb 12 der Schwerpunkt auf einer Linie parallel zur Achse 105 angeordnet, die den Spalt praktisch schneidet oder sehr nahe angrenzend an diesen verläuft.

Aufgrund der Präzision und der Geschwindigkeit, die zur Ausrichtung jeder Kopf-Schlitteneinheit erforderlich sind, ist es erwünscht, daß die zugeordneten Mitnehmerrollen 112, 114 bei minimaler Drehmomenthöhe um ihre zweite Achse 120, 122 schwenkbar sind. Dadurch wird nicht nur die Ausrichtung bezüglich Geschwindigkeit und Genauigkeit erleichtert, es wird auch die für das Aufbringen des Drehmoments erforderliche Leistung auf einem Minimum gehalten. Gemäß einer Weiterbildung des Linearantriebs 12 wird daher die Form der Umfangsoberflache jeder Mitnehmerrolle derart optimalisiert, daß das zur Schwenkung der Mitnehmerrolle um ihre zweite Achse erforderliche.Drehmoment so klein wie möglich gemacht wird, und dabei verträglich mit einem annehmbaren Belastungsniveau der MitnehmerrolIe und der zylindrischen Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 für die jeweiligen Werkstoffe und die dazwischenwirkenden Angriffskräfte.

Das zur Schwenkung jeder Mitnehmerrolle 112, 114 um ihre zweite Achse 120, 122 erforderliche Drehmoment steht in direkter Be-

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Ziehung zu dem Reibungswiderstand bei der Schwenkung dieser Rolle/ während sie mit der zylindrischen Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 in Eingriff ist. Dieser Reibungswiderstand gegenüber der Schwenkbewegung ist wiederum abhängig von der Kraft/ mit der die Mitnehmerrolle in Reibungseingriff auf der zylindrischen Oberfläche 110 gehalten wird, den Materialien der Mitnehmerrolle und der zylindrischen Oberfläche und der Berührungsfläche zwischen der Mltnehmerrolie und der zylindrischen Oberfläche. Unter "Berührungsfläche" ist der Teil der Umfangsoberfläche der Mitnehmerrolle und der zylindrischen Oberfläche der Antriebswelle 82 gemeint, die zu irgendeinem Zeitpunkt miteinander in Eingriff sind»

Obwohl das zur Schwenkung jeder Mitnehmerrolle 112, 114 um ihre zweite Achse 120, 122 erforderliche Drehmoment abnimmt, wenn die Berührungsfläche kleiner wird, wird die Belastung der Umfangsoberfläche der Rolle und der zylindrischen Oberfläche der Antriebswelle in diesem Berührungsbereich vergrößert. Bei der weitergebildeten Ausfuhrungsform des Linearantriebs wird daher die Berührungsfläche optimal ausgebildet bzw. so klein wie möglich gemacht, wie dies mit einer annehmbaren Belastung verträglich ist, damit das zur Schwenkung erforderliche Drehmoment so klein gemacht wird, wie dies mit dem Ausmaß der Belastung verträglich ist.

Es wird auf die Figuren 5 und 7 Bezug genommen. Die umfangsoberfläche jeder Mitnehmerrolle 112, 114 ist im Querschnitt konvex ausgebildet, wobei der Querschnitt in einer Ebene ausgeführt ist, die die erste Achse der Mitnehmerrolle enthält. Es kann jegliche geeignete konvexe Form verwendet werden, die mit dem jeweiligen Werkstoff der Mitnehmerrolle und der zylindrischen Oberfläche 110 verträglich ist, damit die "Berührungsfläche" wie zuvor erläutert wurde auf einem akzeptablen Minimalwert gehalten wird. Vorzugsweise ist die Umfangsoberfläche der Mitnehmerrollen im Querschnitt kreisförmig konvex, wobei der

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Krümmungsradius so optimalisiert wird, daß das erforderliche Schwenkdrehmoment so klein ist, wie dies mit einer annehmbaren Belastungsgröße der Mitnehmerrolle und der zylindrischen Oberfläche 110 noch verträglich ist.

Es wird nun auf Figur 8 Bezug genommen„ die eine allgemeine graphische Darstellung des Drehmoments zeigt, das zur Schwenkung der MitnehmerroIlen erforderlich ist, in Abhängigkeit vom Krümmungsradius der Umfangs-Berührungsoberflache, sowie der Belastung der Mitnehmerrolle in Abhängigkeit vom Krümmungsradius. Die jeweiligen Materialien.und die Angriffskraft bestimmen natürlich den optimalen Krümmungsradius im Hinblick auf das erforderliche Schwenkdrehmoment und die gewünschte Belastung. In der Praxis handelt es sich um eine empirische Technik. Es ist durchaus möglich, daß ein Bereich von sogenannten "optimalen" Krümmungsradien erhalten wird.

Bei Verwendung einer Antriebswelle 82 mit einer zylindrischen Oberfläche 110 aus Wolframkarbid mit einem Außendurchmesser von etwa 3,8 cm (1,5 Zoll) und von Mitnehmerrollen 112, 114, die jeweils aus gehärtetem, korosionsbeständigen Werkzeugstahl mit einem Außenumfangsradius von etwa 1,5 cm (0,6 Zoll) hergestellt sind, bei einer Kraft von etwa 18 - 22,6 Kp (40 - 50 lbf), mit der jede Mitnehmerrolle an der zylindrischen Oberfläche 110 angreift, hat es sich herausgestellt, daß die angestrebte Querschnittsform für die Mitnehmerrollen kreisförmig konvex ist mit einem Krümmungsradius zwischen etwa 10 und 20 cm (4,0-bis 8,0 Zoll).

Die oben angegebenen Werte sind natürlich nur Beispiele, und die jeweilige konvexe Form jeder Mitnehmerrolie wird empirisch bestimmt nach Auswahl von geeigneten Werkstoffen für die Mitnehirerrollen und die zylindrische Oberfläche 110 und der Wahl der geeigneten Kraft bzw. des geeigneten Kräftebereiches für den Eingriff jeder Mitnehmerrolle mit der zylindrischen Oberfläche 110.

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Es ist also durchaus möglich, daß ein kreisförmiger konvexer Querschnitt nicht immer am besten geeignet ist und daß andere Konvexformen bessere Ergebnisse bringen. Die Weiterbildung liegt in jedem Fall in der Erkenntnis, daß eine Form, die verschieden ist von einem gradlinigen Querschnitt, für die Ümfangsoberf lache jeder Mitnehmerrolle festgelegt werden muß, um die zuvor definierte "Berührungsfläche" zu verkleinern.

Gemäß' einer weiteren Ausführungsform des Linearantriebs 12 werden die Werkstoffe für die Mitnehmerrollen 112, 114 und für die zylindrische Oberfläche 110 derart gewählt, daß die ümfangsoberfläche jeder Mitnehmerrolle weicher ist als die zylindrische Oberfläche 110. Bei einer derartigen Ausbildung tritt jeglicher Verschleiß aufgrund fortwährenden Antriebs-Reibungskontakts zwischen jeder Mitnehmerrolle und der zylindrischen Oberfläche 110 hauptsächlich bzw., wenn die Werkstoffe im Hinblick auf die Angriffskraft optimal ausgewählt werden, praktisch vollständig an den ümfangsoberflächen der Mitnehmerrollen auf. Ferner wird der spezifische Werkstoff für jede Umfangsoberflache der Mitnehmerrolle derart ausgewählt, daß der normale dort auftretende Verschleiß praktisch gleichförmig ist. Auf diese Weise wird die Gefahr von Ausrichtfehlern, die infolge von auf der zylindrischen Oberfläche 110 wegen ungleichmäßiger Abnutzung derselben gebildeten Rillen auftreten, wesentlich verkleinert, ebenso wie die Gefahr unerwünschter Vibrationen, die aufgrund einer ungleichmäßig abgenutzten Rollenumfangsoberfläche oder Oberfläche der zylindrischen Antriebswelle auftreten.

Bei einer als Beispiel angeführten Ausführungsform wird die Ümfangsoberflache jeder Mitnehmerrolle 112, 114 aus gehärtetem, korosionsbeständigem Werkzeugstahl hergestellt, vorzugsweise mit einer "Rockwell C"-Härte zwischen etwa 63 und 65, und die zylindrische Oberfläche 110 der Antriebswelle wird aus Wolframkarbid mit einer "Rockwell C"-Härte zwischen etwa 80 und 85 ge-

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.36,

bildet. Alternativ hierzu kann der Werkstoff, aus dem die zylindrische Oberfläche 110 gebildet wird, Titankarbid mit einer "Rockwell C"-Härte zwischen etwa 77 und 82 sein. Es ist zu beachten, daß in beiden Fällen der Werkstoff der Mitnehmerrollen 112, 114 weniger hart ist als derjenige der zylindrischen Oberfläche 110. Ferner ist zu beachten, daß bei beiden Ausführungsformen keinerlei äußere Schmiereinrichtungen erforderlich sind, was erwünscht ist im Hinblick auf die Wartungserfordernisse einer derartigen Schmiereinrichtung und auf die Gefahr, daß der Schmierstoff die Befähigung der Köpfe 14a - 14h, über die jeweiligen Plattenoberflächen zu "fliegen", nachteilig beeinflußt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die als Beispiel angegeben ist, kann jede der MitnehmerroIlen 112, 114 aus durch Wärme aushärtbarem Plastikmaterial hergestellt werden oder aus Plastikmaterial, das mit Verstärkungsfasern verstärkt ist, beispielsweise Boriumfasern. Sin Plastikmaterial der erstgenannten Art, das mit Erfolg erprobt wurde, ist allgemein als Polyamidplastikmaterial bekannt. Bei dieser Ausführungsform ist die zylindrische Oberfläche 110 der Antriebswelle 82 aus gehärtetem, korosionsbeständigem Werkzeugstahl mit einer "Rockwell C"-Härte zwischen etwa 63 und 65 hergestellt. Dies ist zu vergleichen mit einer "Rockwell E"-Härte des Polyamidplastikmaterials von etwa 45, welche etwa äquivalent zu einer "Rockwell C"-Härte von 4,5 ist.

Die Verwendung von MitnehmerroIlen aus Plastikmaterial besitzt den Vorteil, daß beträchtlich niedrigere Kosten entstehen als bei Werkzeugstahl. Das Plastikmaterial kann jedoch während Ruheperioden, d.h. wenn es von der Antriebswelle 82 nicht in Drehung versetzt wird, zur Bildung von Abflachungen neigen. Dies kann jedoch dadurch kompensiert werden, daß die Abschrägung 178 in jeder Lastschiene 176 vorgesehen ist, um die Kraft herabzusetzen, mit der jede Mitnehmerrolle 112, 114 gegen die zylindrische

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Oberfläche 110 gedrückt wird_f während der Kopf zurückgezogen ist, was natürlich die Ruheperioden einschließt, da während der Ruhestellung die Köpfe zurückgezogen sind. Die Anwendung von Abschrägungen 178 ist somit eine Weiterbildung bzw. Verbesserung des Linearantriebs 12, der im einzelnen vorstehend beschrieben wurde.

Es wird nun auf Figur 9 Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel eines Treiberkreises 190 zur Erregung der Spule 152 in jeder Magneteinheit 154 dargestellt ist. Der Treiberkreis enthält einen Operationsverstärker 192, dessen negativer Eingang über einen Widerstand R1 an den Steuerausgangsanschluß 193 eines Servo-Steuerungssystems 194 angeschlossen ist und dessen positiver Eingang über einen Widerstand R2 an Masse geschaltet ist. Das Servo-Steuerungssystem kann von irgendeinem geeigneten Typ sein. Beispielsweise kann es ein System erster Ordnung sein, in dem der Steuersignalausgang den Abstand repräsentiert, den die Köpfe der zugehörigen Kopf-Schlitteneinheit zwischen der vorliegenden und der erwünschten Stellung zurücklegen müssen. Alternativ kann es sich um ein System zweiter Ordnung handeln, in dem der Steuersignalausgang nicht nur den zurückzulegenden Abstand repräsentiert, sondern auch die gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit für diesen Abstand. Als weitere Alternative kann ein System dritter Ordnung verwendet werden, in dem der Steuersignalausgang den zurückzulegenden Abstand, die erwünschte Geschwindigkeit und die erwünschte Beschleunigung bzw. Abbremsung für diesen Abstand repräsentiert.

Das Servo-Steuerungssystem 194 kann so ausgelegt werden, daß es nur die Köpfe jeder Einheit über einer gewünschten Spur ausrichtet, indem die Köpfe an dem Radius der Platte angeordnet werden, der dieser Spur entspricht. Alternativ kann das Servo-Steuerungssystem zur Spurverfolgung geeignet sein, so daß die Köpfe den Abweichungen bzw. der Exzentrizität jeder Spur folgen können. Bei einem Spurverfolgungs-Servosystem ändert sich folg-

lieh der Steuersignalausgang am Anschluß 193, nachdem die Köpfe anfänglich über der Spur angeordnet wurden, um den Abweichungen oder Auslenkungen der Spur zu folgen.

Da das spezifische ausgewählte Servo-Steuerungssystem nicht zur vorliegenden Erfindung gehört, werden weitere Einzelheiten hier nicht beschrieben. Es soll jedoch erneut betont werden, daß jegliches geeignete Servo-Steuerungssystem verwendet werden kann.

Es wird erneut auf Figur 9 Bezug genommen. Der Ausgang des Verstärkers 192 ist an die Basiselektrode eines npn-Transistors U1 und an die Basiselektrode eines pnp-Transistors U2 angelegt. Die Kollektorelektrode des Transistors U1 ist an eine positive Gleichspannungsquelle (+V) angekoppelt, welche von einer verbesserten Gleichstrom-Stromversorgung 18 versorgt wird. Die Spannung +V wird ebenfalls der Kollektorelektrode eines weiteren npn-Transistors U3 zugeführt. Die Stromversorgung erzeugt ferner eine negative Gleichspannung (-V), die an die Kollektorelektrode des Transistors U2 und an die Kollektorelektrode eines weiteren pnp-Transistors U4 angekoppelt wird.

Die Emitterelektrode des Transistors U1 ist an die Basiselektrode des Transistors U4 angekoppelt, und die Emitterelektrode des Transistors U2 ist an die Basiselektrode des Transistors ü3 angekoppelt. Zusätzlich ist ein Widerstand R3 zwischen die Basis und den Kollektor des Transistors U3 geschaltet, und ein Widerstand R4 ist zwischen die Basis und den Kollektor des Transistors U4 geschaltet. Die Emitterelektroden der Transistoren U3 und ü4 sind über ein Paar Widerstände R5, R6 miteinander verbunden. Die Spule 152 ist mit einem Ende an den Verbindungspunkt der Widerstände R5 und R6 gelegt und mit dem anderen Ende an einen Abschluß 198, der über einen Widerstand R7 nach Masse geschaltet ist, und ist ferner in Form einer Rückkopplung über einen Widerstand R8 an den negativen Eingang des Operationsverstärkers 192 gelegt.

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Im Betrieb wird ein positives Steuersignal/ das am negativen Eingang des VErstärkers 192 empfangen wird, invertiert und an die beiden Transistoren U1 und U2 angelegt. Durch das negative Signal wird nur der Transistor U2 leitend gesteuert/ wodurch Transistor U3 eingeschaltet wird und bei der in Figur 9 gezeigten Darstellung ein Strom von rechts nach links durch die Spule 152 fließt. Der Stromfluß verstärkt sich, bis der durch den Widerstand R1 fließende Strom gleich dem durch den Widerstand P.8 fließenden Strom ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal des Verstärkers 192 positiv, wodurch die Transistoren U2 und U3 gesperrt werden. Dieser Punkt entspricht einer Schwenkung der zugeordneten Mitnehmerrolle 112, 114 um einen gewünschten Betrag, damit die erwünschte Geschwindigkeit für den jeweiligen von der Kopf-Schlitteneinheit zurückzulegenden Abstand erreicht wird. Der Stromfluß durch die Spule 152 beginnt abzufallen, wodurch die Transistoren U2 und U3 nach einer kurzen Zeitspanne leitend gesteuert werden. Die sich ergebende Impulsabgabe dauert an, während die Kopf-Schlitteneinheit in ihre gewünschte Anhaltstellung bewegt wird, außer daß das Steuerungssignal nach und nach in seiner positiven Amplitude reduziert wird, wodurch eine nach und nach langsamere Bewegung der Kopf-Schlitteneinheit verursacht wird. Dieser Vorgang dauert an, bis die gewünschte Anhaltstellung erreicht ist, wo das Steuerungssignal gleich null ist.

Wenn die Kopf-Schlitteneinheit in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden soll, so wird ein negatives Steuerungssignal an den negativen Eingang des Verstärkers 192 angelegt, wodurch sich ein positives Ausgangssignal daran ergibt, welches die Transistoren U1 und U4 leitend steuert, wodurch ein Strom durch die Spule 152 von links nach rechts fließt, wenn die Darstellung in Figur 9 zugrundegelegt wird. Dieser Vorgang dauert an, bis die gewünschte Schwenkstellung der entsprechenden Mitnehmerrolle erreicht ist, was dem Zustand entspricht, wo der durch den Widerstand R1 fließende Strom gleich demjenigen durch

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den Widerstand R8 ist. Es erfolgt dann derselbe Impulsabgabe-Vorgang wie vorstehend beschrieben wurde, bis die Kopf-Schlitteneinheit die gewünschte Anhaltposition erreicht hat..

Für den Fall eines Spurverfolgungs-Servo-Steuerungssystems wird die Kopf-Schlitteneinheit in ihrer gradlinigen Stellung laufend verahoben, und zwar mit einer Frequenz, die der Exzentrizitätsfrequenz der Spur entspricht. In diesem Falle ist das Steuerungssignal am Anschluß 193 abwechselnd positiv und negativ.

Es soll betont werden, daß jegliche geeignete Spulentreiberschaltung verwendet werden kann, die imstande ist, die Richtung und die Höhe des Stromflusses durch jede Spule 152 zu steuern. Die in Figur 9 gezeigte Schaltung ist lediglich ein Ausführungsbeispiel. Ferner ist zu betonen, daß das resultierende, durch den in Spule 152 fließenden Strom in jeder Magneteinheit 154 aufgebaute Magnetfeld in Verbindung mit den Permanentmagneten 180, 182 die Richtung der Schwenkbewegung der zugehörigen Schwenkrolle bestimmt. Die Schwenkkraft, die durch das resultierende Magnetfeld festgelegt wird, bestimmt unter Berücksichtigung des zur Schwenkung der Mitnehmerrolle erforderlichen Drehmomentes die Geschwindigkeit, mit der die Mitnehmerrolle in eine gewünschte Schwenkpositipn geschwenkt werden kann, wobei diese Geschwindigkeit direkt die Beschleunigung der Einheit auf eine Geschwindigkeit bestimmt, die von der gewünschten Schwenkposition festgelegt wird.

Jede Spule 152 kann alternativ aus einem Paar Spulen (nicht dargestellt) bestehen, von denen jede einen Strom nur in einer Richtung führen kann. Ein zweckmäßiger Treiberkreis für jedes Spulenpaar ist in den vorstehend bereits erwähnten US-Patentanmeldungen Nr. 486 408 und 579 432 beschrieben.

Es wird nun auf Figur 10 Bezug genommen, in der die in Figur 9 allgemein gezeigte verbesserte Stromversorgung 18 dargestellt

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«Μ.

ist. Die Stromversorgung enthält den Antriebsmotor 80, der mit einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit angetrieben wird, wenn er von einer geeigneten Wechselspannung erregt wird, die über eine übertragungsleitung 81 von einer Wechselstromquelle 83 aus angelegt wird. Es soll daran erinnert werden, daß die Erregung des Motors 80 einen entsprechenden Antrieb des Alternators 84 und eine entsprechende Drehung der Antriebswelle 82 bewirkt. Der Alternator 84 bildet ebenfalls einen Teil der Stromversorgung 18 und umfaßt vorzugsweise drei Sätze 3-Phasenwicklungen, die schematisch dargestellt sind. Alternatoren dieser Art sind in der Technik wohlbekannt.

Wie in Figur 10 dargestellt ist, kann der Wicklungssatz 1 des Alternators 84 eine Wechselspannung am Ausgangsanschluß 1-a erzeugen, mit einer Spitzenamplitude, die gleich der Gleichspannung V plus dem Spannungsabfall an einer Diode eines Diodenpaares D1, D2 ist, die in einer 3-Phasen-Vollweggleichrichterschaltung 198 enthalten sind. Der Ausgangsanschluß 1-2 ist an die Kathode der Diode D1 und an die Anode der Diode D2 gelegt. Dieselbe Wechselspannung, die am Anschluß 1-a entsteht, wird auch an zusätzlichen Ausgangsanschlüssen 1-b und 1-c erzeugt, diese Spannungen sind jedoch gegeneinander um 120 phasenverschoben. Der Anschluß 1-b ist an die Kathode einer Diode D3 und an die Anode einer Diode D4 angeschlossen, und der Anschluß 1-c ist an die Kathode einer Diode D5 und an die Anode einer Diode D6 angeschlossen. Alle sechs Dioden D1 - D6 sind zueinander passend gewählt.

In herkömmlicher Weise sind die Anoden der Dioden D1, D3 und D5 jeweils an einen Ausgangsanschluß 200 der Gleichrichterschaltung 198 gelegt, und die Kathoden der Dioden D2, D4 und D6 sind jeweils an einen weiteren Ausgangsanschluß 202 geschaltet. Auf diese Weise entsteht die positive Gleichspannung +V am Anschluß 200, mit einer Welligkeitsfrequenz, die das Sechsfache der Frequenz jedes Wechselstromsignals beträgt, das an

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.η.

den Anschlüssen 1-a, 1-b und 1-c entsteht. Beispielsweise und vorzugsweise - besitzen diese Wechselstromsignale eine Frequenz von 67 Hz/ so daß die Welligkeitskomponente der Spannung +V am Anschluß 200 400 Hz beträgt. In gleicher Weise wird die negative Gleichspannung -V am Anschluß 202 mit derselben Welligkeitsfrequenz erzeugt;

Die Signale an den Anschlüssen 200 und 202 sind an die beiden Seiten eines in einer Siebschaltung 204 enthaltenen Siebkondensators C angekoppelt, wobei die an den Anschluß 202 angelegte Seite geerdet ist und die Ausgangsspannung der Siebschaltung allein dem am Anschluß 200 liegenden Pol des Kondensators C entnommen wird. Der Kondensator C glättet natürlich die Welligkeitskomponente der Gleichspannung +V. Im Hinblick auf die Tatsache, daß die Welligkeitsfrequenz derart hoch ist, kann der Kondensator C relativ klein sein, beispielsweise 100 mf, wodurch die Herstellungskosten und die Größe der Stromversorgung reduziert werden. Gewünschtenfalls kann die Gleichspannung +V auch über einen geeigneten Spannungsregler 206 geleitet werden.

In gleicher Weise kann die negative Gleichspannung -V am zweiten Wicklungssatz des Alternators 84 erzeugt werden. An den Anschlüssen 2-a, 2-b und 2-c entstehen dieselben Wechselspannungen wie an den Anschlüssen 1-a, 1-b und 1-c, und ein gleicher 3-Phasen-Vollweggleichrichter 198 wird verwendet und ist an eine gleiche Siebschaltung 204 angeschlossen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der Ausgang der Siebsqhaltung auf der am Anschluß 202 liegenden Seite des Kondensators C abgenommen wird, da die am Anschluß 200 liegende Seite geerdet ist. Die erzeugte Gleichspannung -V kann ebenfalls gewünschtenfalls über einen geeignetenSpannungsregler 208 geführt werden.

Es soll daran erinnert werden, daß die Gleichspannungen +V und -V in dem in Figur 9 gezeigten Spulentreiberkreis 190 be-

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nutzt werden. Neben dieser Schaltung und weiteren speziellen Schaltungen im Plattenantrieb 10 kann die Hauptsteuerlogik, von der ein Teil in dem Servo-Steuerungssystem 194 (Figur 9) enthalten ist, eine andere, gewöhnlich niedrigere Gleichspannung benötigen, beispielsweise +B. Die Stromversorgung 18 ist in der Lage, diese Spannung zusätzlich zu den Spannungen +V und -V zu erzeugen. Dies wird erreicht durch den dritten Wicklungssatz des Alternators 84, in gleicher Weise wie die Erzeugung der Spannungen +V und -V. In diesem Falle bilden jedoch die an jedem der Anschlüsse 3-a, 3-b und 3-c erzeugten Wechselspannungen eine Spitzenamplitude, die gleich dem gewünschten Gleichspannungspegel der Spannung +B plus dem Spannungsabfall an jeder Diode in dem zugehörigen Vollweggleichrichter 198 ist. Vorzugsweise ist die Frequenz dieser Wechselspannungen dieselbe wie bei den anderen Wechselspannungssignalen, die an den Ausgangsanschlüssen des ersten und des zweiten Wicklungssatzes erzeugt werden, so daß ein relativ kleiner Siebkondensator in der zugehörigen Siebschaltung 204' verwendet werden kann. Auch hier kann die entstehende Spannung +B durch einen geeigneten Regler 210 geregelt werden.

Vorzugsweise enthält der Alternator 84 drei Sätze von 3-Phasenwicklungen, wie zuvor beschrieben wurde, um die Spannungen +V, -V und +B zu erzeugen, beispielsweise anstelle von nur einem Satz 3-Phasenwicklungen zur Erzeugung von +V, welche Spannung dann zur Ableitung der Spannung -V invertiert werden müßte und dann über einen geeigneten Widerstand (nicht dargestellt) geführt werden müßte, um den Pegel von +V auf den gewünschten Wert +B abzusenken. Wenn eine solche Anordnung gewählt wird, so entstehen natürlich beträchtliche Leistungsverluste.

Die beschriebene Stromversorgung 18 ist nicht auf eine Verwendung in einem Plattenantrieb beschränkt, insbesondere nicht auf einen spezifischen Plattenantrieb 10 mit dem verbesserten

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Linearantrieb 12. Vielmehr kann die Stromversorgung in irgendeinem Rechner-Periphergerät verwendet werden. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung in Rechner-Periphergeräten, in denen jeweils ein Motor benötigt wird, beispielsweise der Motor 80 im Plattenantrieb 10/ der für den Antrieb der Antriebswelle 82 benutzt wird. Mit sehr geringen zusätzlichen Kosten kann der Alternator 84 an die Welle des Motors 80 angekoppelt werden, wobei geeignete Gleichrichterschaltungen 198, 198' und Siebschaltungen 204, 204' eingesetzt werden, um die drei benötigten Gleichspannungen zu erzeugen, d.h. +V, -V und +B.

Die Stromversorgung 18 besitzt eine Anzahl von bedeutenden Vorteilen gegenüber den Stromversorgungen, die gewöhnlich in Rechner-Periphergeräten verwendet werden. Zum einen ermöglicht die relativ hohe Welligkeitsfrequenz einen relativ kleinen und kostengünstigen Siebkondensator. Zum anderen ist die Stromversorgung praktisch vollkommen geschützt vor elektrischen Störgeräuschen und Einschaltvorgängen, die über die übertragungsleitung 81 geführt werden. Dies trifft zu, weil der Alternator 84, der mechanisch mit dem Antriebsmotor 80 gekoppelt ist und von diesem angetrieben wird, elektrisch von der den Motor betreibenden Wechselspannung getrennt ist, die über die Leitung 81 geführt wird. Drittens, wenn die Wechselspannungsquelle 83 unterbrochen wird oder während relativ kurzer Zeitspannen absinkt, so ermöglicht die Massenträgheit des Systems die Aufrechterhaltung verwendbarer Gleichspannungspegel. Viertens ist die Stromversorgung insgesamt relativ kostengünstig und klein, wodurch die Herstellungskosten und die Größe der Computer-Periphergeräte sinken, in denen sie verwendet wird. Fünftens besitzt die Stromversorgung einen beträchtlich höheren Wirkungsgrad als die bekannten Stromversorgungsvorrichtungen für Rechner-Periphergeräte.

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Claims (7)

1. 265*752

   Patentansprüche

   f 1.]Linearantrieb zur selektiven Bewegung eines Schlittens rela-Mriv zu einem Trägerrahmen längs eines vordefinierten linearen Weges, gekennzeichnet durch

   eine Antriebswelle (82) mit einer zylindrischen Oberfläche, eine Einrichtung zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle (82) in dem Rahmen (20) zur Drehung der Antriebswelle (82) um die Achse der zylindrischen Oberfläche,

   eine an die Antriebswelle (82) angekoppelte Einrichtung (96) zur Drehung der Antriebswelle um die Achse, einen längs des vordefinierten linearen Weges zwischen einer Ruhestellung und wenigstens einer Arbeitsstellung anzutreibenden Schlitten (72, 78) ,
   eine Rolle (112, 114),

   eine Einrichtung zur Lagerung der Rolle (112, 114) auf dem Schlitten (72, 78), wobei die Rolle (112, 114) um eine erste Achse drehbar und um eine zweite, zur ersten senkrechte Achse schwenkbar ist,

   eine Einrichtung zur Lagerung des Schlittens (72, 78) auf dem Trägerrahmen (20), wobei der Schlitten (72, 78) relativ zu dem Trägerrahmen (20) längs des vordefinierten linearen Weges zwischen der Ruhestellung und der wenigstens einen Arbeitsstellung bewegbar ist und wobei die Rolle (112, 114) reibungsmäßig in Eingriff mit der zylindrischen Oberfläche der Antriebswelle (82) ist, wodurch die Rolle um die erste Achse durch Rotation der Antriebswelle (82) in Drehung versetzt wird, wenn die erste Achse parallel zur Achse der Antriebswelle ist, und zusätzlich längs des vordefinierten linearen Weges während der Drehung der Antriebswelle bewegt wird, wenn die erste Achse schräg zur Achse der Antriebswelle ausgerichtet ist, wobei die Einrichtung zur Lagerung des Schlittens (72, 78) auf dem Trägerrahmen (20) eine

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   ORIGINAL INSPECTED

   Einrichtung zur Vorspannung der Rolle (112, 114) gegen die zylindrische Oberfläche mit einer ersten Kraft, wenn der Schlitten (72, 78) in der wenigstens einen Arbeitsstellung ist, und mit einer zweiten Kraft, wenn der Schlitten in der Ruhestellung ist, umfaßt, und

   eine Einrichtung (154) zur gesteuerten Schwenkung der Rolle (112, 114) iim die zweite Achse zur Steuerung der Bewegung der Rolle und somit des Schlittens (72, 78) längs des vordefinierten linearen Weges während der Rotation der Antriebswelle (82).
2. 2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kraft größer ist als die zweite Kraft.
3. 3. Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vorspannung der Rolle (112, 114) gegen die zylindrische Oberfläche eine an dem Trägerrahmen (20) befestigte und sich in einer Richtung längs des vordefinierten linearen Weges erstreckende Lastschiene (176), eine zweite Rolle (174), eine mit dem Schlitten (72, 78) verbundene und an die zweite Rolle (174) angekoppelte Federeinrichtung zur Vorspannung der zweiten Rolle gegen die Lastschiene (176) und folglich zur Vorspannung der ersten Rolle (112, 114) gegen die zylindrische Oberfläche der Antriebswelle (82) und eine Abschrägung bzw. Rampe (178) umfaßt, die in der Lastschiene (176) an einer Stelle gebildet ist, die mit der zweiten Rolle (174) in Berührung gelangen soll, wenn der Schlitten (72, 78) in der Ruhestellung ist, und mit der keine Berührung erfolgen soll, wenn der Schlitten in der wenigstens einen Arbeitsstellung ist, wobei die Lastschiene (176) eine Herabsetzung der Kraft bewirkt, mit der die erste Rolle (112, 114) gegen die zylindrische Oberfläche vorgespannt wird, wenn der Schlitten sich in der Ruhestellung befindet, gegenüber der Kraft, mit der die erste Rolle (112, 114) normalerweise mit der zylindrischen Oberfläche in Eingriff gehalten wird, wenn der Schlitten sich in seiner wenigstens einen Arbeitsstellung befindet.

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4. 4. Plattenantrieb mit einem Trägerrahmen, einer in dem Trägerrahmen zur Drehung um ihre Achse gelagerten Magnetaufzeichnungsplatte, wenigstens einem elektromagnetischen Kopf, der auf einem Schlitten montiert ist und relativ zu der Magnetaufzeichnungsplatte durch Bewegung des Schlittens längs eines vordefinierten Weges ausrichtbar ist, und einem Linearantrieb zur selektiven Bewegung des Schlittens relativ zu dem Trägerrahmen längs des vordefinierten linearen Weges, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (82) mit einer zylindrischen Oberfläche, eine Einrichtung zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle (82) an dem Rahmen (20) zur Drehung der Antriebswelle um die Achse der zylindrischen Oberfläche,

   eine an die Antriebswelle (82) angekoppelte Einrichtung (96) zur Drehung der Antriebswelle um die Achse, wobei der Schlitten (72, 78) längs des vordefinierten linearen Weges zwischen einer Ruhestellung und wenigstens einer Arbeitsstellung antreibbar ist,
   eine Rolle (112, 114),

   eine Einrichtung zur Lagerung der Rolle (112, 114) auf dem Schlitten (72,78), wobei die Rolle um eine erste Achse drehbar und um eine zweite, zur ersten senkrechte Achse schwenkbar ist, eine Einrichtung zur Lagerung des Schlittens (72, 78) an dem Trägerrahmen (20), wobei der Schlitten relativ zu dem Trägerrahmen längs des vordefinierten linearen Weges zwischen der Ruhestellung und der wenigstens einen Arbeitsstellung bewegbar ist und wobei die Rolle reibungsmäßig in Eingriff mit der zylindrischen Oberfläche der Antriebswelle (82) ist, wodurch die Rolle um die erste Achse durch Drehung der Antriebswelle in Rotation versetzt wird, wenn die erste Achse parallel zur Achse der Antriebswelle ist, und zusätzlich längs des vordefinierten linearen Weges während der Drehung der Antriebswelle bewegt wird, wenn die erste Achse schräg zur Achse der Antriebswelle ausgerichtet ist, wobei die Einrichtung zur Lagerung des Schlittens auf dem Trägerrahmen eine Einrichtung (166) zur Vorspannung der Rolle (112, 114) gegen die zylindrische Oberfläche mit einer

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   ersten Kraft, wenn der Schlitten in der wenigstens einen Arbeitsstellung ist, und mit einer zweiten Kraft, wenn der Schlitten in der Ruhestellung ist, umfaßt, und eine Einrichtung (154) zur steuerbaren Schwenkung der Rolle (112, 114) um die zweite Achse zur Steuerung der Bewegung der Rolle und somit des Schlittens (72, 78) längs des vordefinierten linearen Weges während der Drehung der Antriebswelle (82).
5. 5. Plattenantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kraft größer ist als die zweite Kraft.
6. 6. Plattenantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vorspannung der Rolle gegen die zylindrische Oberfläche eine an dem Trägerrahmen (20) befestigte Lastschiene (176), die sich in einer Richtung längs des vordefinierten linearen Weges erstreckt, eine zweite Rolle (174), eine mit dem Schlitten (72, 78) verbundene und an die zweite Rolle (174) angekoppelte Federeinrichtung (166) zur Vorspannung der zweiten Rolle gegen die Lastschiene (176) und somit zur Vorspannung der'ersten Rolle (112, 114) gegen die zylindrische Oberfläche der Antriebswelle (82), und eine in der Lastschiene (176) gebildete Abschrägung bzw. Rampe (178) umfaßt, die an einer Stelle gebildet ist, mit der die zweite Rolle (174) in Berührung gelangen soll, wenn der Schlitten (72, 78) sich in der Ruhestellung befindet, und mit der keine Berührung erfolgen soll, wenn der Schlitten sich in der wenigstens einen Arbeitsstellung befindet, wobei die Lastschiene (176) eine Herabsetzung der Kraft bewirkt, mit der die erste Rolle gegen die zylindrische Oberfläche vorgespannt wird, wenn der Schlitten sich in der Ruhestellung befindet, gegenüber der Kraft, mit der normalerweise die erste Rolle auf der zylindrischen Oberfläche in Eingriff gehalten wird, wenn der Schlitten sich in der wenigstens einen Arbeitsstellung befindet.
7. 7. Plattenantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Arbeitsstellung des Schlittens (72, 78) dem Zustand des wenigstens einen elektromagnetischen Kopfes entspricht, in dem dieser über einer Spur auf der Magnetaufzeichnungsplatte ausgerichtet ist, und daß die Ruhestellung des Schlittens dem Zustand des wenigstens einen elektromagnetischen Kopfes entspricht, in dem dieser von der Magnetaufzeichnungsplatte weggezogen ist.

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