DE2840755C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zentrieren einer flexiblen Scheibe, beispielsweise einer Daten­ speicherplatte, mit einer kreisförmigen Mitnehmerbohrung und einem diese umgebenden Innenrand auf einer Antriebs­ achse, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die genaue Zentrierung einer flexiblen Scheibe, etwa einer Datenspeicherplatte, gegenüber einer Antriebs­ spindel ist für den zufriedenstellenden Betrieb eines Scheibenantriebsmechanismus wesentlich. Bei einem bis­ herigen Verfahren zum Zentrieren einer solchen Scheibe werden eine drehbare Spindel, auf welcher die Scheibe unter ihrem Gewicht aufliegt, und ein in Aufwärtsrich­ tung auseinanderlaufender Spannkonus verwendet, der in eine in der Oberseite der Spindel vorgesehene Öffnung oder Bohrung einsetzbar ist. Eine von einem Mantel umschlossene flexible Scheibe wird entsprechend den Außenabmessungen des Mantels zwischen Konus und Spindel eingesetzt. Infolge von Toleranzen zwischen dem Mantel und der diesen tragenden Plattform sind Mantel und Schei­ be häufig nicht axial mit der Spindel ausgefluchtet. Eine andere, schwerwiegendere Ursache für Mißausrichtung ist eine freie Beweglichkeit bzw. ein Schlupf der Scheibe in ihrem Mantel.

Zum Zentrieren der Scheibe ist in der Spindel eine Öffnung vorgesehen, die sich von deren oberem Ende nach unten er­ streckt und dieselbe Größe besitzt wie eine in der Scheibe vorgesehene Mitnehmerbohrung. Ein auf die Spindel aufge­ setzter Spannkonus besitzt an seiner Unterseite einen we­ sentlich kleineren Durchmesser als die Mitnehmerbohrung, während er in Aufwärtsrichtung zu einem Durchmesser prak­ tisch entsprechend demjenigen der Mitnehmerbohrung diver­ giert. Wenn der Spannkonus nach unten durch die Mitnehmer­ bohrung und in die Spindelöffnung eingesetzt wird, kommt ein Teil seiner schrägen bzw. Kegelfläche mit dem inner­ sten Rand-Abschnitt der exzentrischen Scheibe in Berüh­ rung. Bei der weiteren Abwärtsverlagerung des Spannkonus wird die Scheibe verschoben, so daß sich ihr Innenrand in Radialrichtung gegenüber dem Spindelzentrum nach außen verschiebt. Wenn der Spannkonus voll in die Spindelöffnung eingesetzt ist, ist die Mitnehmerbohrung mit der Spindel­ öffnung ausgefluchtet, so daß die Scheibe selbst zentriert ist.

Eine Schwierigkeit bei diesem Zentrierverfahren besteht darin, daß der nach unten gedrängte Spannkonus den Innen­ rand der Scheibe an der Mitnehmerbohrung bleibend verfor­ men kann. Eine solche Verformung oder Verbiegung findet dann statt, wenn die Reibung zwischen Scheibe und Mantel eine Verschiebung der Scheibe unter dem durch den Spann­ konus ausgeübten Druck verhindert. Die außerordentlich dünne Scheibe ist für eine solche Verformung ungemein an­ fällig. Sobald die Scheibe bleibend verformt worden ist, kann sie nicht mehr genau zentriert werden. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich dann, wenn sich Spindel und Scheibe während der Abwärtsverlagerung des sich nicht dreh­ henden Spannkonus drehen. Wenn der Spannkonus dabei erst­ malig mit Scheibe und Spindel in Berührung gelangt, können durch den Schlupf zwischen Scheibe und Spindel sowie zwi­ schen Scheibe und Spannkonus ein Anscheuern und andere Beschädigungen des Scheiben(innen)rands hervorgerufen werden. Infolgedessen kann sich die Mitnehmerbohrung er­ weitern, was zu einer exzentrischen bzw. "Schlag"-Drehung der Scheibe führen kann, so daß die Datenauslesung er­ schwert wird. Eine stark exzentrische Scheibe kann an einem Teil des Mantels scheuern und diesen dabei kräuseln oder einreißen, so daß möglicherweise die Antriebsvor­ richtung blockiert wird und die Daten verloren gehen.

Aus der CH-PS 5 54 580 ist eine Vorrichtung zum Spannen und Zen­ trieren von Magnetplatten mit einer Nabe und einem Spreiz­ dorn bekannt. Die Nabe, an deren Stirnfläche die gespann­ te Magnetplatte anliegt, weist eine zylindrische Vertie­ fung auf, in die der Spreizdorn in Form eines Hohlkegels eintaucht. Durch Eindrücken eines zu ihm konzentrisch angeordneten Kegels kann der Spreizdorn gespreizt werden, wobei die Platte zentriert und befestigt wird. Aller­ dings ist bei dieser Vorrichtung nicht völlig sicher­ gestellt, daß die dünne flexible Platte bei anfänglich außermittiger Anordnung nicht durch den Spreizdorn de­ formiert wird.

Aus der US-PS 40 40 106 ist eine ähnliche Vorrichtung, ein Antriebsgerät für flexible Magnetplatten zu entnehmen, bei der die Platte auf ähnliche Weise zentriert und be­ festigt wird. Als Zentrierorgan dient dort ein aus flexib­ lem Material bestehender Konus, der in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt ist und somit ebenfalls als Spreiz­ dorn wirkt. Durch ein in den Konus eingestecktes Betäti­ gungselement werden dessen Segmente auseinandergespreizt, wobei die Platte zentriert und befestigt wird. Für diese Vorrichtung gelten ebenfalls die vorher erwähnten Nach­ teile, d. h., es besteht auch dort die Gefahr einer Deformation der empfindlichen Platte durch den zur Zen­ trierung eingedrückten Konus.

Die erwähnte Gefahr einer Verformung der Platte beim Zentrieren wird bei einem anderen bekannten Mechanismus weitgehend beseitigt, der in der US-PS 38 98 814 be­ schrieben ist und in seinem Aufbau dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entspricht. Dort ist an der Spindel ein konusförmiger Teil angeformt, der mit einer Zentrier­ öffnung im Spannelement zusammenwirkt. Außerdem ist dort im Spannelement ein napfförmiges Leitelement mit ange­ formten flexiblen Fingern vorgesehen, welches beim In­ einanderstecken von Konus und Zentrieröffnung mittels dieser Finger die flexible Scheibe ausrichtet.

Allerdings ist bei dem bekannten Mechanismus das Leit­ element in dem beweglichen Spannelement angeordnet, und dieses Spannelement ist verhältnismäßig kompliziert auf­ gebaut. Die Spannvorrichtung besitzt in einem Gehäuse einen topfförmigen Einsatz, bei dem das Leitelement mit den Fingern von der Rückseite her eingesteckt werden muß, wobei zur Befestigung Schrauben dienen. Diese umständliche Schraubenbefestigung ist dort notwendig, weil der Boden des Leitelementes sich außerhalb des Bodens des Einsatzes befindet, sich also nicht an letzterem abstützen kann. Wenn der Fingernapf für Reinigungs-, Untersuchungszwecke und dergleichen herausgenommen werden soll, muß deshalb das gesamte Spannelement zunächst zerlegt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zentriervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei dem das Leitelement auf einfachere Weise in der Zen­ trierbohrung sowohl befestigt als auch gegen Verdrehung gesichert werden kann, wobei zugleich sichergestellt ist, daß es besonders einfach für Reinigungs- und Untersuchungs­ zwecke herausnehmbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Scheibenantriebsmechanismus mit einem flexiblen Leitelement gemäß der Erfindung, mit auf das Leitelement aufgesetzter Scheibe mit Mantel,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teildar­ stellung von Fig. 2, die ein Spannelement des An­ triebsmechanismus in einer Offenstellung zeigt,

Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2, in welchem jedoch das Spannelement und die Scheibe weggelassen sind,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 4 zur Darstellung einer Halterung des flexiblen Leitelements,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer auf einer Spin­ del des Antriebsmechanismus außermittig versetzten Scheibe,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des bei weggelasse­ nem flexiblen Leitelement fortschreitend in die Spindel des Antriebsmechanismus eingeführten Spann­ elements und

Fig. 9 eine Fig. 8 ähnelnde schematische Darstellung bei in die Spindel eingebautem flexiblen Leitelement.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Scheibenantriebsmechanismus 10 dargestellt, auf dem eine Kassette in Form eines Mantels 12 und einer davon umschlossenen flexiblen Scheibe 14, etwa einer Datenspei­ cherplatte, angeordnet ist. Die vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie Mylar-Polyesterfolie, bestehende Scheibe 14 besitzt einen Durchmesser von etwa 20 cm und eine Dicke von etwa 0,08 mm. Wegen dieser geringen Dicke ist die Scheibe 14 nicht selbsttragend. Der z. B. aus steifem Papier bestehende Mantel 12 hält die Scheibe 14 in ihrer waagerech­ ten Konfiguration. Eine Umfangsabstützung für den Mantel 12 wird durch bei 15 angedeutete Stege geboten. Eine Anzahl von Einstellzapfen 16 und ein Endanschlag 17 dienen als Begrenzung für den Mantel 12 beim Ausrichten desselben. Die Scheibe 14 besitzt einen sich an eine Mitnehmer-Bohrung 19 anschließenden Innenrand 18. Die Bohrung im Scheiben­ zentrum besitzt einen Durchmesser von etwa 38 mm. Der Außen­ umfang der Scheibe 14 ist bei 20 gestrichelt eingezeichnet. Ein teilweise dargestellter Magnetkopfkörper 24 ist längs­ verschiebbar, um einen Lese/Einstellkopf 25 über einem Schlitz 22 auszurichten. Dem Magnetkopfträger 24 gegenüber­ liegend ist ein Tragarm 26 angeordnet, an dem ein Spannele­ ment 28 montiert ist.

Gemäß Fig. 2 ist eine Antriebsspindel 30 des Mechanismus 10 symmetrisch um eine lotrechte Antriebsachse 32 herum angeordnet. Die vorzugsweise aus Aluminium bestehende Spin­ del 30 wird von einer in sie eingepreßten Antriebswelle 34 aus rostfreiem Stahl getragen, die gegenüber einer Basis bzw. einem Sockel 36 mittels eines mit Flansch versehenen Lagers 38 drehbar gelagert ist. Eine Antriebseinrichtung, z. B. ein Elektromotor 39, versetzt die Welle 34 und damit die Spindel 30 gemäß Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Antriebsachse 32 herum in Drehung.

Gemäß Fig. 3 weist die Spindel 30 eine flache, waagerechte Oberseite 40 auf, die eine Scheiben-Tragfläche bildet, auf welche die Scheibe 14 aufgelegt wird. In der Scheiben-Tragfläche 40 ist eine zentrale, im wesentlichen kreisförmige Zentrieröffnung 42 vorgesehen, die sich lotrecht abwärts in die Spindel hinein erstreckt und der Spindel 30 ein allgemein napfförmiges Aussehen verleiht. Der Durchmesser der Zentrieröffnung 42 entspricht dem Durchmesser der Mitnehmerbohrung 19 oder ist gering­ fügig kleiner als dieser. Die Öffnung ist so groß, daß ein Spannelement 28 auf die in Fig. 2 gezeigte Weise in sie einführbar ist. Innerhalb der Zentrieröffnung 42 ist an der Spindel 30 ein flexibles Leitelement in Form eines Fingernapfes 44 montiert, der bei voll eingesetztem Spannelement 28 von der Antriebsachse hinweg radial nach außen verformt bzw. ausge­ lenkt wird.

Das Spannelement 28 wird vom Tragarm 26 im wesentlichen zentrisch zur Antriebsachse 32 getragen. Das Spannelement 28 umfaßt einen kegelstumpfförmigen Teil bzw. Konus 46, der sich abwärts und einwärts zur Spindel 30 hin verjüngt. Das obere Ende 47 des Konus 46 besitzt einen der Mitnehmer­ bohrung 19 entsprechenden oder diesen unterschreitenden Durchmesser sowie ein unteres Ende 48 mit einem wesentlich kleineren Durchmesser von z. B. 32 mm. Zwischen den Enden 47 und 48 befindet sich eine sich gleichmäßig verjüngende Kegelfläche. Mit dem oberen Ende des Konus 46 ist ein gegenüber der Antriebsachse radial nach außen gezogener Flansch 49 verbunden. Der Flansch 49 vermag sich an den Innenrand 18 der Scheibe 14 anzulegen und diese fest gegen die Oberseite 40 anzudrücken bzw. festzuhalten.

Das Spannelement 28 ist auf einer länglichen Spannwelle 50 mittels eines Lagers 52 drehbar gelagert, das unter einer Schulter 54 auf die Welle aufgesetzt ist. Ein an der Welle 50 befestigter Ansatz 56 dient zur Halterung des Lagers 52. Auf der Welle 50 sitzt zwischen Schulter 54 und Lager 52 ein ringförmiges Halte- bzw. Sicherungselement 58, das zu­ sammen mit einer Nut 60 im Tragarm 26 eine Schraubenfeder 62 unter einer Druckspannung hält. Die Feder 62 drängt das Spannelement 28 vom Tragarm hinweg in Richtung auf die Spindel 30.

Das obere Ende der Welle 50 durchsetzt eine Übermaß be­ sitzende Bohrung im Tragarm 26. Eine am Tragarm 26 ange­ formte Zahnstange 63 und ein zum Hoch- und Herabfahren der Zahnstange 63 in beiden Richtungen drehbares Ritzel 64 bilden eine Einrichtung zum selektiven Abheben und Absenken des Tragarms 26. Anstelle dieser Einrichtung können je­ doch auch andere Anordnungen, beispielsweise mit einer Steuerkurve oder einem Schneckenrad, verwendet werden. In der in Fig. 2 gezeigten Schließstellung ist der Konus 46 vollständig in die Öffnung 42 eingeführt. In der in Fig. 3 dargestellten Offenstellung ist das Spannelement 28 so weit von der Spindel 30 entfernt, daß das untere Ende 48 des Konus ein beträchtliches Stück oberhalb der Ebene der Ober­ seite 40 liegt. Bei vollständig von der Spindel getrenntem Spannelement 28 hält ein Sprengring 65 mit größerem Durch­ messer als demjenigen der Übermaßbohrung im Tragarm 26 die Welle 50 gegen eine Abwärtsverlagerung unter der Kraft der Feder 62 fest. Gemäß Fig. 2 befindet sich dieser Spreng­ ring 65 in der Schließstellung oberhalb des Tragarms 26, wobei eine Abwärtsverlagerung der Welle durch das an der Spindel 30 anliegende Spannelement 28 verhindert wird. Durch die Federvorbelastung wird somit die Scheibe 14 sicher zwischen dem Flansch 49 und der Oberseite 40 fest­ gelegt.

Das Leitelement 44 und die Spindel 30 sind in den Fig. 4 bis 6 näher veranschaulicht. Das bevorzugte, flexible Leitele­ ment ist ein einstückiger Fingernapf 44 aus einem homogenen elastischen Material, z. B. einem Kunststoff. Der Fingernapf umfaßt einen ringförmigen Boden 66, der auf eine Ringschulter 68 in der Spindelöffnung aufsetzbar ist. Mit dem Boden 66 sind zahlreiche längliche, flexible Finger 70 verbunden, die parallel um die Antriebsachse 32 herum jeweils gleich weit von dieser entfernt sind. Jeder Finger weist ein in der Ebene der Oberseite 40 liegendes freies oberes Ende 72 auf. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Konfiguration erwiesen, bei welcher jeder Finger etwa 14 mm lang, 4 mm breit und 0,8 mm dick ist. Die Finger sind dabei jeweils so angeordnet, daß ihre Dicke, d. h. das kleinste Maß, auf einer von der Antriebsachse ausgehenden waagerechten Radial­ linie liegt. Weiterhin sind am Boden 66 acht Halterungen 74 vorgesehen, die, mit den Fingern abwechselnd, symmetrisch um die Achse 32 herum angeordnet sind. Jede Halterung 74 weist einen etwa lotrechten, sich ungefähr über die Hälfte der Länge der Finger 70 erstreckenden Abschnitt 76 und einen davon radial nach außen abgehendes gegabeltes Endabschnitt 78 auf.

An der Innenwand der Öffnung 42 sind acht lotrecht verlau­ fende Rippen 80 vorgesehen, von denen jede jeweils einer Halterung 74 zugeordnet ist und die ebenfalls symmetrisch um die Achse 32 herum angeordnet sind. Vor dem Einsetzen des Leitelementes 44 in die Spindel 30 werden die Rippen 80 und die Halterungen 74 in Ausrichtung aufeinander gebracht. Beim Einsetzen des Leitelementes 44 erfassen die gegabelten Endabschnitte 78 die jeweils zugeordnete Rippe an deren Innenfläche und an ihren beiden Seiten. Da die gegabelten Endabschnitte 78 bei unverformten Halterungen 74 jeweils in Radialrichtung über die Innenfläche der zugeordneten Rippen hinausragen, muß der etwa lotrechte Abschnitt jeder Halterung auf die in Fig. 6 gezeigte Weise nach innen ausgelenkt bzw. verformt werden. In diesem Zustand drängen die etwa lotrechten Abschnitte die jeweiligen gegabelten Endabschnitte ständig gegen die zugeordneten Rippen, so daß das Leitelement mit Kraftschluß gegen eine Aufwärtsverschiebung gegenüber der Spindel 30 gesichert ist. Die Klauen oder Zinken jedes gegabelten Endabschnitts greifen an den Seitenflächen der zugeordneten Rippe an und verhindern somit eine Drehung des Leitelementes 44 relativ zur Spindel 30. Während das Leitelement 44 somit für Reinigungs-, Unter­ suchungszwecke und dgl. aus der Spindel herausgezogen werden kann, verhindern die Halterungen und Rippen seine Relativ­ verschiebung im Normalbetrieb.

Obgleich das Spannelement 28 im wesentlichen symmetrisch um die Antriebsachse herum angeordnet ist, erfolgt die endgül­ tige und genauere Zentrierung durch das Leitelement 44. Die Finger 70 bilden gemeinsam einen um die Antriebsachse 32 herum zentrierten, lotrechten Kreiszylinder. Der Innendurch­ messer dieses Zylinders ist kleiner als der Durchmesser der Mitnehmerbohrung und wesentlich größer als der Durchmesser des unteren Endes 48; er kann beispielsweise etwa 35 mm be­ tragen.

Bei der Bewegung aus der Offenstellung in Richtung auf die Spindel 30 kann der Konus 46 infolge seines dünneren unteren Endes ohne weiteres in den genannten Zylinder eintreten. Bei seiner Abwärtsverlagerung gelangt der Konus in eine mitt­ lere bzw. Zwischenstellung zwischen Offen- und Schließstellung, in welcher er das Leitelement 44 an einem oder mehreren Fingern 70 berührt. Bei genauer Zentrierung kommt der Konus mit allen Fingern gleichzeitig in Berührung, doch wenn der Konus 46 außermittig versetzt ist, kommt er mit einem oder mehreren Fingern 70 eher in Berührung als mit den restli­ chen Fingern. Wenn der Konus 46 beispielsweise gemäß Fig. 2 nach rechts versetzt ist, werden die an der rechten Seite befindlichen Finger zuerst vom Konus berührt und durchge­ bogen bzw. ausgelenkt. Da die ausgelenkten Finger 70 ela­ stisch sind, besitzen sie die Neigung, in ihren unbelaste­ ten Zustand zurückzukehren, so daß sie bestrebt sind, den Konus 46 radial nach innen zu drängen. Beim angenommenen Beispiel drängen die verformten Finger den Konus gemäß Fig. 2 nach links in die zentrierte Stellung. Der Konus 46 kann dabei alle Finger 70 auslenken und dennoch in der außermittig versetzten Stellung verbleiben, wenn er z. B. die rechts befindlichen Finger stärker auslenkt als die links gelegenen Finger. Da die Finger praktisch homogen sind, ist die Größe der elastischen Kraft der Größe der Durchbiegung bzw. Auslenkung proportional. Die über ein größeres Stück ausgelenkten Finger üben daher eine größere Zentrierkraft auf den Konus aus, so daß der Konus 46 durch die Gesamt- bzw. Netto-Zentrierkraft nach links verlagert wird.

Schließlich bewegt sich der Konus 46 so weit in seine Schließstellung, daß durch die Berührung zwischen Konus und Fingernapf der Vorbelastungskraft der Feder 62 ent­ gegengewirkt wird. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Tragarms 26 verschieben sich Welle 50 und Sprengring 65 relativ zum Tragarm nach oben, so daß sich die Welle in der Übermaßbohrung des Tragarms 26 frei zu bewegen vermag. Die nunmehr relativ zur Antriebsachse 32 seitlich beweg­ bare Welle 50 und das Spannelement 28 werden nunmehr durch die Zentrierkraft der Finger einwandfrei auf die Antriebs­ achse zentriert.

Die maximale, waagerechte Fingerauslenkung bei voll einge­ führtem Konus beträgt etwa 1 mm, nämlich 7% der Fingerlänge von 14 mm. Infolgedessen erfahren die Finger bei ihrer Aus­ lenkung praktisch keine Verringerung ihrer lotrechten Höhe. Die Erhaltung der lotrechten Höhe ist für die noch zu er­ läuternde Stützfunktion von besonderer Bedeutung.

Die Stützfunktion des Leitelementes 44 geht möglicherweise am besten aus einem Vergleich zwischen Fig. 8 und Fig. 9 im Hinblick auf Fig. 7 hervor. Fig. 7 veranschaulicht sche­ matisch die auf der Spindel 30 außermittig versetzte flexible Scheibe 14. In Fig. 7 sind der Umfang der Mitnehmerbohrung 19 und der Rand der Zentrieröffnung 42 eingezeichnet, wobei ein sichel­ förmiger Bereich einen Randabschnitt 82 des Innenrands 18 angibt, der über die Spindelöffnung überhängt und daher von der flachen Tragfläche 40 nicht unterstützt wird. Eine Mißaus­ richtung der Scheibe 14 auf der Spindel kann aufgrund von Fertigungstoleranzen wie folgt auftreten: Zwischen Mantel 12 und Boden 36 eine Toleranz von 0,5 mm in lotrechter und waagerechter Richtung gemäß Fig. 1 sowie freie Verschiebbar­ keit der Scheibe 14 im Mantel 12 über eine Strecke von 1,5 mm in waagerechter und lotrechter Richtung gemäß Fig. 1. Die maximale lineare Verschiebung zwischen dem Scheibenbohrungs­ umfang und dem Rand der Spindelöffnung tritt in der Mitte des Randabschnitts 82 auf, wie dies in Fig. 7 durch die Linie A-A veranschaulicht ist. Diese radiale Strecke kann bis zu 2,9 mm betragen. Die genannten Toleranzen sind jedoch nötig, um Maßabweichungen des Mantels bzw. der Hülle zu berücksichti­ gen und eine ungehinderte Drehung der Scheibe 14 im Mantel 12 zu ermöglichen.

Idealerweise wird der Ausrichtungsfehler beim Einführen des Konus in die Spindelöffnung korrigiert. Bei der Abwärts­ bewegung des Konus kommt dessen Schräg- bzw. Kegelfläche mit der Scheibe 14 in Berührung, und zwar anfänglich am Randab­ schnitt 82. Bei der Weiterbewegung des Konus gegen die Spindel sollte sich die Scheibe 14, wie vorgesehen, über die flache Tragfläche 40 verschieben, bis bei voll einge­ setztem Konus der Umfangsrand der Scheibenbohrung sowie der Rand der Zentrieröffnung 42 miteinander übereinstimmen und die Scheibe auf dem Konus zentriert ist.

In der Praxis kann jedoch die Scheibe auf die in der schema­ tischen Reihendarstellung von Fig. 8 gezeigte Weise verbogen bzw. verformt werden. Die Darstellungen von Fig. 8 entspre­ chen Schnitten längs der Linie A-A in Fig. 7. Die Spindel ist dabei nicht mit dem flexiblen Leitelement versehen. In der ersten Darstellung befindet sich das Spannelement 28 über der Spindel. Bei seiner Abwärtsbewegung und beim anfäng­ lichen Anstoßen am Randabschnitt 82 werden auf diesen Kräfte ausgeübt. Die schräge Außenfläche des Konus 46 übt auf den Rand eine abwärts gerichtete und eine waagerechte Kraft aus, die bestrebt ist, die Scheibe in Ausrichtung bzw. Ausfluch­ tung mit der Spindel zu verschieben. Der abwärts gerichteten Kraft wird durch die von der Spindel gebotene Unterstützung entgegengewirkt. Diese Unterstützung und der Reibungskoeffi­ zient zwischen Scheibe und Spindel bestimmen die Reibungskraft, welche einer Verschiebung der Scheibe Widerstand leistet. Wenn die Reibungskraft die durch den Konus entwickelte waage­ rechte Kraft erreicht oder übersteigt, kann sich die Scheibe nicht mehr in Abhängigkeit von der Abwärtsbewegung des Konus seitlich verschieben. Vielmehr bleibt die Scheibe in orts­ fester Lage, wobei ihr Randabschnitt 82 bei der weiteren Ab­ wärtsbewegung des Konus nach unten umgebogen wird. Dieser Zustand ist in der dritten Darstellung von Fig. 8 veranschau­ licht, in welcher die Scheibe aufgrund der Abwärtsverlage­ rung des Spannelements umgebogen bzw. verformt worden ist. Wenn die Streckgrenze der Polyesterfolie überschritten wird, ist die Verformung bleibend, so daß sie alle späteren Versuche, die Scheibe zu zentrieren, zunichte macht.

Fig. 9 unterscheidet sich von Fig. 8 darin, daß ein Leitelement 44 in die Spindel 30 eingesetzt worden ist. Vor der anfänglichen oder erstmaligen Berührung zwischen Konus 46 und Randabschnitt 18 lenkt der Konus mindestens einen der Finger 70 so weit aus, daß sein freies Ende 72 unter die Scheibe 14 und in Berührung mit dieser gelangt. Beim An­ stoßen des Konus am Randabschnitt 18 werden an diesem, ent­ sprechend den in Verbindung mit Fig. 8 beschriebenen Kräften, unter anderem abwärts und horizontal gerichtete Kräfte er­ zeugt. Den abwärts gerichteten Kräften wird dabei durch Kräfte aufgrund der Unterstützung der Scheibe 14 durch die Spindel 30 und den Finger 70 entgegengewirkt. Die Reibung zwischen der Scheibe und der Spindel wirkt der waagerechten Kraft entgegen.

Gemäß Fig. 9 verhindert das Leitelement 44 ein Durchbiegen des Randabschnitts 82 hauptsächlich dadurch, daß die Scheibe 14 an ihrem Innenumfang unterstützt wird. Neben dieser un­ mittelbaren Unterstützung bewirkt der Finger 70 eine wesent­ liche Verringerung der Reibung, weil er die von der Spindel 30 zu übernehmende Unterstützung verkleinert. Hierdurch wird gewährleistet, daß die vom Konus ausgeübte Kraft größer ist als die Reibung, wobei die Scheibe 14 auf die Bewegung des Konus 46 durch eine Verschiebung und nicht durch eine Durchbiegung anspricht. Die Scheibenzentrierung wird durch eine ggf. be­ stehende Reibung zwischen den Fingern 70 und der Scheibe noch verbessert. Diese Reibung ist nämlich bestrebt, die Scheibe 14 in Richtung des betreffenden, mit dem Konus in Berührung stehenden Fingers mitzunehmen, wenn dieser gegen­ über der Antriebsachse 32 radial nach außen ausgelenkt wird. Wenn der Konus 46 über die in der dritten Darstellung von Fig. 9 veranschaulichte Stellung hinaus in die Zentrieröff­ nung 42 eingeführt worden ist, ist die Schließstellung ge­ mäß Fig. 2 erreicht.

In der Mehrzahl aller Fälle entspricht eine anfängliche Mißausrichtung der Scheibe 14 dem Zustand gemäß Fig. 9. In gewissen Fällen kann es jedoch vorkommen, daß die Scheibe 14 mit einem Teil ihres Innenrands 18 radial ein­ wärts von einem oder mehreren nicht ausgelenkten Fingern 70 zu liegen kommt. Die durch die einzelnen Finger unter­ halb der Scheibe gewährleistete Unterstützung wirkt dabei jedoch effektiv einem Umbiegen bzw. Verformen der Scheibe aufgrund der Abwärtsbewegung des Konus 46 entgegen, wobei die Scheibe einfach verschoben wird, bis sie sich mit keinem Teil mehr radial einwärts der Finger befindet. Bei der wei­ teren Abwärtsbewegung des Konus wird die Scheibe sodann unter Auslenkung der Finger auf vorher beschriebene Weise verschoben.

Ein anderer Vorteil des Leitelementes 44 liegt in seiner Fähigkeit, das Spannelement aufgrund der Reibungsberührung mit diesem in Drehung zu versetzen. Wenn sich nämlich das Spannelement gegen die Spindel 30 bewegt, greifen die Finger 70 am Konus 46 an, bevor eine nennenswerte Berührung zwi­ schen dem Konus und der Scheibe 14 auftritt, und in den meisten Fällen vor einem Kontakt zwischen Scheibe und Konus überhaupt. Wenn sich Spindel und Scheibe drehen, dreht sich das Leitelement 44 aufgrund der Formschlußverbindung zwischen Halterungen 74 und Rippen 80 ebenfalls. Wenn dann der Konus 46 mit den umlaufenden Fingern 70 in Berührung gelangt, wird er durch die zwischen den freien Fingerenden 72 und seiner Kegelfläche entstehende Reibung von den Fingern 70 im Sinne einer Drehbewegung mitgenommen. Der Konus 46 dreht sich daher mit der Drehzahl der Scheibe 14 vor Herstellung irgendeiner nennenswerten Berührung mit dieser, so daß die Scheuerwirkung und der Abrieb aufgrund der Relativdrehung zwischen Scheibe und Konus ausgeschaltet werden.

Das Leitelement 44 stellt somit eine eindeutig wirkende Mög­ lichkeit zum Zentrieren des Spannelements 28 und der Scheibe 14 auf der Spindel 30 dar. Eine Verformung bzw. ein Ver­ schleiß der Scheibe 14 wird weitgehend vermieden, weil die Finger 70 ein Durchbiegen der Scheibe verhindern, die Rei­ bung herabsetzen und die Verschiebung der Scheibe in ihre einwandfrei zentrierte Position zu begünstigen vermögen. Schließlich überträgt das Leitelement die Drehbewegung der Spindel 30 auf das Spannelement 28 vor einer nennenswerten Berührung desselben mit der Scheibe, wodurch die mit der Relativbewegung zwischen Spannstück, Scheibe und Spindel zusammenhängenden Probleme ausgeschaltet werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Zentrieren einer flexiblen Scheibe, beispielsweise einer Datenspeicherplatte, welche eine kreisförmige Mitnehmerbohrung und einen diese umgebenden Innenwand aufweist, auf einer Antriebsachse, mit einer auf der Antriebsachse (32) drehbaren Spindel (30) und einem Spannelement (28), wobei Spindel (30) und Spannelement (28) mit einer zur Antriebsachse (32) im wesentlichen zentrisch ausgerichteten Zentrier­ öffnung (42) des einen Teils (30) und einem an dem anderen Teil (28) ausgebildeten Konus (46) zentrierbar sind und wobei der Konus (46) an seinem ersten Ende (47) einen Durchmesser praktisch entsprechend dem Durchmesser der Mitnehmerbohrung (19) in der flexiblen Scheibe (14) aufweist und sich zu seinem zweiten, der Zentrieröffnung (42) zugewandten Ende (48) mit einem wesentlich kleineren Durchmesser als dem der Mitnehmer­ bohrung (19) hin verjüngt und wobei am ersten Ende (47) des Konus (46) ein radial nach außen erweiterter Flansch (49) angeformt ist, der einer die Zentrieröffnung (42) umgebenden Scheiben-Tragfläche (40) gegenübersteht, ferner mit einer Einrichtung (26, 63, 64) zur selek­ tiven Verstellung des Spannelements (28) axial zur Spindel (30) zwischen einer von letzterer entfernten Offenstellung und einer Schließstellung, in welcher sich der Konus (46) durch die Mitnehmerbohrung (19) hindurch in die Zentrieröffnung (42) erstreckt, die Scheibe (14) auf dem Konus (46) zentriert ist und Flansch (49) und Tragfläche (40) auf gegenüberliegenden Seiten am Innenrand der Scheibe (14) mit Reibung angreifen, sowie mit einem an der Spindel (30) angebrachten flexiblen Leitelement (44), das in einer Zwischenstellung zwischen Offen- und Schließstellung am Konus (46) anzugreifen und sich bei der Bewegung des Konus (46) von der Zwischenstellung in die Schließstellung elastisch zu verformen vermag und aufgrund dieser Verformung den Konus (46) axial mit der Zentrieröffnung (42) ausfluchtet, wobei das Leitelement (44) einen ringförmigen und praktisch zu der Antriebsachse (32) zentrierten Boden sowie eine Anzahl von Fingern (70) aufweist, die jeweils mit gleichem Abstand von der Antriebsachse (32) an einem Ende mit dem Boden verbunden sind und sich im wesentlichen lotrecht durch die Zentrieröffnung (42) erstrecken und wobei die Finger (70) in derselben Ebene wie die Scheiben-Tragfläche (40) liegende Enden (72) besitzen und normalerweise einen Kreis­ zylinder mit einem Durchmesser bilden, der wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des ersten Konus-Endes (47) und wesentlich größer als derjenige des zweiten Konus- Endes (48), dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentrieröffnung (42) in der Spindel (30) und der Konus (46) an dem Spannelement (28) vorgesehen sind,
daß das Leitelement (44) mit seinem Boden innerhalb der Zentrieröffnung (42) in der Spindel (30) liegt,
daß das Leitelement (44) mehrere an seinem Boden an­ gebrachte und von diesem nach oben ragende Halterungen (74) mit jeweils einem gabelförmigen, vom Boden radial nach außen abstehenden Endabschnitt (78) aufweist,
daß die Spindel (30) in ihrer Zentrieröffnung (42) der jeweiligen Halterung (74) zugeordnete lotrechte Rippen (80) aufweist und
daß jeder gabelförmige Endabschnitt (78) mit seiner zugeordneten Rippe (80) in Eingriff steht und dabei eine Drehung des Leitelementes (44) relativ zur Spindel (30) verhindert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsachse (32) lotrecht angeordnet ist, daß sich das Spannelement (28) in der Offenstellung oberhalb der Oberseite der Spindel (30) befindet und daß die Scheiben-Tragfläche (40) die Scheibe (14) unter ihrem Eigengewicht zu tragen vermag.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (28) um eine lotrechte Achse (32) drehbar ist und daß die oberen Enden der Finger (70) bei der Bewegung des Konus (46) aus der Offen- in die Schließstellung mit seiner Kegelfläche in Berührung bringbar sind und dabei eine Relativdrehung zwischen Spannelement (28) und Leitelement (44) verhindern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Finger (70) in Abhängigkeit von der Bewe­ gung des Konus (46) aus der Zwischenstellung in die Schließstellung elastisch zu verformen vermögen, so daß das obere Ende mindestens eines bestimmten Fingers (70) unter und gegen eine ggf. radial einwärts über die Scheiben-Tragfläche (40) hinausstehenden Randabschnitt (82) des Innenrands zu liegen kommt, so daß der betreffende Finger (70) den Randabschnitt (82) gegen eine Abwärtsumbiegung aufgrund einer Berührung mit dem Konus (46) bei dessen Bewegung in die Schließ­ stellung verhindert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jedes Fingers (70) mindestens das Vier­ zehnfache der radialen Strecke beträgt, über welche sich das obere Fingerende (72) bei einer Verformung des betroffenen Fingers (70) bewegen kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Leitelement ein einstückiger Kunst­ stoff-Fingernapf (44) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrieröffnung (42) und die Mitnehmerbohrung (19) praktisch gleiche Durchmesser besitzen und bei axial auf die Spindel (30) ausgerichteter Scheibe (14) miteinander fluchten, wobei die Scheibe (14), wenn sie nicht derart ausgerichtet ist, mit einem Rand­ abschnitt (82) radial einwärts über die Scheiben-Trag­ fläche (40) übersteht, daß der Konus (46) bei seiner Abwärtsbewegung aus der Offenstellung mit der Scheibe (14) anfänglich an ihrem Randabschnitt (82) in Be­ rührung gelangt, daß die Finger (70) mindestens einen ausgewählten Finger umfassen, dessen oberes Ende (72) unterhalb des Scheiben-Randabschnitts (82) liegt und diesen unterstützt, so daß die Scheibe (14) bei der Abwärtsbewegung des Konus (46) nach dessen Berührung mit dem Scheiben-Randabschnitt (82) in axiale Flucht mit dem Konus (46) verschiebbar ist, wenn die Finger (70) den Konus (46) in axiale Flucht mit der Spindel (30) drängen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus (46) bei seiner Abwärtsbewegung über die Zwischenstellung hinaus die Finger (70) radial auswärts auslenkt, wobei das obere Ende (72) des aus­ gewählten Fingers unter den Scheiben-Randabschnitt (82) zu liegen kommt, bevor der Konus (46) diesen Randab­ schnitt (82) berührt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder ausgewählte Finger (70) vor seiner Berührung mit dem Konus (46) unter den Scheiben-Randabschnitt (82) zu liegen kommt.