DE3001432C2

DE3001432C2 - Drehmechanismus mit einer fluid-geschmierten Axiallagerung

Info

Publication number: DE3001432C2
Application number: DE3001432A
Authority: DE
Inventors: Teruo Neyagawa Osaka Maruyama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-01-16
Filing date: 1980-01-16
Publication date: 1984-03-22
Also published as: GB2043182B; DE3001432A1; US4332428A; CA1132170A; FR2446953B1; FR2446953A1; GB2043182A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Drehmechanismus mit einer fluid-geschmierten Axiallagerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. <>o

Als Drehkopf-Zylinderanordnungen z. B. in Video-Bandgeräten (die auch, und häufig in dieser Beschreibung, als »VTR-Geräte« bezeichnet werden) werden häufig noch Drehmechanismen verwendet, bei welchen ein rotierendes Teil, beispielsweise ein oberer Zylinder, fei drehbar am freien Ende einer Welle bzw. eines Zapfens gehalten ist, dessen anderes Ende festgeklemmt ist, wobei eine Punkt- oder Linienberührung besteh!, oder bei welchen ein rotierendes Teil über Wälzlager, wie Kugel- oder Rollenlager, an einem Zapfen gehaltert ist Derartige Trag- oder Lagersysteme weisen jedoch verschiedene Schwierigkeiten auf. Wenn das rotierende Teil an einem Ende des Zapfens mit punktförmiger Berührung getragen wird, kommt es zu einem schnellen Verschleiß der Lagerflächen, so daß sich die relative Lage zwischen dem rotierenden Teil und dem Zapfen ändert Wenn das rotierende Teil an einem Erde des Zapfens mit Linienberührung gehalten ist, ist wegen des hohen Widerstandes zwischen den Lagerflächen ein hohes Anlaufdrehmoment erforderlich. Wenn das rotierende Teil an dem Zapfen über reibungsarme bzw. Wälzlager gehalten ist, kann die axiale Lage des rotierenden Teils bezüglich des Zapfens nicht genau eingehalten werden.

Aus der DE-OS 23 04 898 ist schon ein Drehmechanismus nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt der mit einem fluid-geschmierten Axiallager arbeitet

Bei diesem bekannten Drehmechanismus ist es jedoch nachteilig, daß das dortige Axiallager noch keine so hinreichend genaue Aufrechterhaltung der Lage der relativ zueinander gedrehten Teile ermöglicht wie dies insbesondere bei Video-Bandgeräten wegen der dabei auftretenden äußerst geringen Spurabstände gefordert werden muß.

Aufgabe der Erthdung ist es daher, den aus der DE-OS 23 04 898 bekannten, gattungsgemäßen Drehmechanismus so weiterzubilden, daß der axiale Lagefehler möglichst klein gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste, schmiermitteldruckabhängige Axiallager als zwischen dem Abschnitt und der gegenüberliegenden Fläche wirkendes Mikronutlager ausgebildet ist und daß das zweite Axiallager eine wesentlich geringere Starrheit als das erste Axiallager hat.

Die erfindungsgemäße Lösung hat insbesondere folgende Vorteile:

Mit dem erfindungsgemäßen Drehmechanismus kann das rotierende Teil mit geringem Anlaufdrehmoment in Gang gesetzt und mit niedrigen Drehmomenten weiter angetrieben werden. Schwierigkeiten aufgrund eines Verschleißes der Lagerflächen sind dadurch vollständig überwunden. Die relative axiale Lage zwischen den rotierenden und den feststehenden Teilen kann ohne Rücksicht auf die Stellung des Drehmechanismus genau eingehalten werden. Das heißt insbesondere, daß ein geforderter Abstand oder die Höhe eines vorbestimmten Punktes am Drehmechanismus bezüglich eines Bezugspunktes oder einer Bezugsfläche des feststehenden Teils genauer eingehalten werden kann.

Beim ersten Axiallager ist das Muster der Nuten also so gewählt, daß das Schmiermittel gezwungen werden kann, radial nach innen zur Achse des Zapfens zu fließen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Die Erfindung finde; eine besonders vorteilhafte Anwendung dann, wenn ein Magnetkopf entweder an dem Zapfen oder an dem Gehäuse angebracht ist und ein Zylinder mit einer zylindrischen Umfangsfläehe. die koaxial zum Zapfen verläuft, an dem Gehäuse bzw. dem Zapfen angebracht ist, wobei entweder der Zapfen oder das Gehäuse angetrieben werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig.! ein Gehäuse, das in herkömmlicher Weise

mittels eines kugelförmigen Zapfenlagers an einem Zapfen bzw. einer Welle gehalten ist;

Fig.2 ein Gehäuse, das in herkömmlicher Weise mittels Axial- oder Spiralnutenlagern an einem Zapfen gehalten ist;

Fig.3 eine grundliegende Ausführungsform eines Drehmechanismus nach der Erfindung;

F i g. 4 eine Teilansicht der F i g. 3 in vergrößertem Maßstab;

Fig.5A eine Draufsicht auf ein erstes fluid-geschmiertes, als Spiralnut-Lager ausgebildetes Drucklager;

Fig.5B eine Draufsicht auf ein zweites, fluid-geschmiertes Drucklager;

Fig.5C die Druck-Abstand-Kennlinie des Drucklagersaus Fig.5A;

Fig.5D die Druck-Abstand-Kennlinie des Drucklagers aus F i g. 5B;

Fig.6 die Axialbelastung-Abstand-Kennlinie des ersten Drucklagers, das bei den von den Erfindern durchgeführten Versucher, verwendet worden ist;

Fig.7A eine schematische Teildarstelluig einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.7B eine Draufsicht auf ein in der zweiten Ausführungsform verwendetes Fischgrat- oder Pfeil-Spiralnutenlager;

F i g. 8A bis 8C Abwandlungen des in der Erfindung verwendeten Mikronutmusters;

F i g. 9 eine schematische Ansicht einer Modifikation der ersten, in F i g. 4 dargestellten, Ausführungsform;

Fig. 10 bis 12 schematische Längsschnittansichten bzw. eine Draufsicht von Modifikationen der ersten, in F i g. 4 gezeigten, Ausführungsform;

Fig. 13 eine schematische Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 eine schematische Längsschnittansicht einer herkömmlichen Dnehkopf-Zylinderanordnung für Video-Bandgeräte, bei welcher Kugellager verwendet sind;

Fig. 15 eii^ schematische Längsschnittansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die in einer Drehkopf-Zylinderanordnung für Video-Bandgeräte vorgesehen ist;

Fig. 16 die Axialbelastung-Abstand-Kenniinie der vierten, in F i g. 15 dargestellten Ausführungsform;

Fig. 17 bis 19 Ansichten zur Erläuterung der einzelnen Schritte beim Zusammenbau der in Fig. 15 dargestellten Drehkopf-Zyünderanordnung für Video-Bandgeräte.

Vor der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden herkömmliche Lager anhand von F i g. 1 und 2 im einzelnen beschrieben, um dadurch insbesondere die Schwierigkeiten bei diesen Lagern aufzuzeigen. Zuerst wird anhand von F i g. 1 das herkömmliche Lager beschrieben, das sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufnimmt und die axiale Stellung eines Gehäuses 103 steuert. Das in Fig. 1 dargestellte Lager hat die folgenden Vorteile:

(1) Das Gewicht des Gehäuses 103 wird normalerweise auf ein Axiallager (ein kugelförmiges oberes Ende) 102 einer feststehenden Welle 101 ausgeübt, die fest an einer Unterlage 106 gehaltert ist, so daß unabhängig davon, ob sich das Gehäuse 103 dreht oder ob es stillsteht, die Bodenfläche einer zylindrischen Blindbohrung 103a des Gehäuses 103 gegen das Zapfenlager 102 gedrückt wird. Die Bodenfläche und das Zapfenlager 102 haben eine Punktberührung, so daß die Drehbelastung kleiner ist und folglich das Gehäuse 103 bei einem verhältnismäßig kleinen Drehmoment anlaufen kann.

(2) Eine Einrichtung zum Steuern der Axialstellung des Gehäuses 103 ist im Aufbau einfach und kann ohne weiteres mit einem Radiallager 105 kombiniert werden, so daß die Drehbewegung bei einem höheren Genauigkeitsgrad gewährleistet werden

in kann.

Wenn jedoch das anhand von F i g. 1 beschriebene, herkömmliche Lager dieser Art bei einem tragbaren Video-Magnetbandgerät (VTR-Gerät) angewendet worden ist, bei welchem die Aufzeichnung mit einer höheren Dichte und der Betrieb mit einem höheren Genauigkeitsgrad durchgeführt werden soll, sind die folgenden Schwierigkeiten aufgetreten:

Als Folge einer langen Betriebsdauer ist das obere Ende des Zapfenlagers 102, welches normalerweise an der Bodenfläche der zylindrischen bt>hrung 103a des Gehäuses 103 anliegt, unvermeidlich einem allmählichen Verschleiß ausgesetzt Als Folge dieses Verschleißes wird die Lage eines Kopfes 107, welcher an dem Gehäuse oder Drehzylinder im Falle eines Video-Bandgeräts angebracht ist, abgesenkt, so daß sich die relative Lage zwischen dem Kopf 107 und einem Band ändert. Die zulässige Abweichung bzw. die Toleranz bei diesem Lagefehler wird umso strenger gehandhabt, wenn der

jo Trend nach der Aufzeichnung mit einer höheren Aufzeichnungsdichte andauert und wenn der Trend bezüglich des Aufbaus und der Ausführung von Videobandgeräten in Richtung auf eine bequemere Tragbarkeit weitergeht- Beispielsweise muß der axiale Stellungsfehler (<5) im Bereich von fünf Mikron liegen.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist eine Anordnung vorgeschlagen worden, bei welcher ein Schmieröl mit einer ausgezeichneten Rand- oder Grenzschichtwirkung verwendet wird, und bei welcher das Zapfenlager 102 und dessen Kontakt oder Berührungsfläche (d.h. die Bodenfläche der Bohrung 103a) aus Materialien mit einer höheren Verschleißfestigkeit, wie Keramik, harte Metalle, Lagerrteinen u. ä. hergestellt sind. Vom Kostenstandpunkt und im Hinblick auf eine Massenherstellung ha; sich jedoch eine derartige Anordnung in der Praxis als nicht zufriedenstellend erwiesen.

Es ist daher eine weitere Gegenmaßnahme vorgeschlagen worden, bei welcher das Zapfenlager 102 an

so der Bodenfläche 104 anliegt, welche nunmehr im vertikalen Querschnitt halbkonisch ist, so daß die Lagerfläche nunmehr statt einer Punktberührung eine Linienberührung bilden kann und folglich der Berührungsdruck verringert werden kann. Diese Gegenmaßnähme hat sich jedoch im Hinblick auf die Herstellung und auf den Zusammenbau der Teile als unbefriedigend herausgestellt, da es schwierig ist, eine genaue Ausrichtung zwischen den Achsen der feststehenden Welle 101 und dem Gehäuse 103 zu erhalten.

Bei einer weiteren vorgeschlagenen Gegenmaßnahme ist da& obere Ende der feststehenden Welle 101 konisch ausgebildet und ist von einen Wälzlager aufgenommen. Jedoch hat sich auch diese Gegenmaßnahme in der Praxis als nicht erfolgreich erwiesen, da .« außer den Schwierigkeiten, die bei Zapfenlagern der beschriebenen Art aufgetreten sind, die Ausführung sehr kompliziert wird.
Um die vorstehend angeführten und weitere Schwie-

rigkeiten bei den herkömmlichen Ausführungen zu überwinden, ist ein Spiralnutlager der in Fig.2 dargestellten Art vorgeschlagen worden. Das heißt, um eine kontaktfreie Schmierung oder eine solche mit einem durchgehenden Schmierfilm zu erreichen, sind sowohl an den unteren als auch an den oberen Flächen 109 und 110 eines Flansches 108 eines Drucklagers Nute u.a. 111 bzw. 112 ausgebildet worden, so daß die Druckwerte, die in den (Schmier-) Filmen an den Oberflachen 109 und 110 erzeugt oder aufgebaut worden sind, zur Folge haben, daß das Gehäuse 103 schwimmt.

Wenn das Gehäuse 103 stillsteht bzw. in Ruhe ist, wird bekanntlich kein öl- oder Schmierfilm gebildet, und folglich setzt sich das Gehäuse 103 ab, so daß seine Berührungs- oder Lagerfläche auf der oberen Fläche 109 aufliegt. Folglich ist ein größeres Drehmoment zum Anlaufen des Gehäuses 103 erforderlich. Insbesondere wenn die in Fig.2 dargestellte Lsgersrt verwendet wird, um einen Drehzylinder (welcher dem Gehäuse 103 in F i g. 2 entspricht) eines Video-Bandgeräts zu tragen, das durch einen kleinen direkt antreibenden Motor angetrieben wird, würde der Drehzylinder nicht anlaufen, da die von dem Motor abgegebene Leistung nicht ausreicht.

Die Axiallage des Gehäuses 103 hängt von dem Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Gehäuses 103 und den Druckwerten ab, die sich an den öl- oder Schmierschichten zwischen den oberen und unteren Flächen 109 und 110 einerseits und den Berührungs- oder Lagerflächen des Gehäuses 103 andererseits ausgebildet haben. Die Lageabweichung des Gehäuses führt zu einer Axialkomponente des Gewichtes des Gehäuses 103, das auf die feststehende Welle 101 ausgeübt wird, wodurch die Axiallage des Gehäuses 103 von seiner Normallage abweicht. Folglich ändert sich die Höhe H des an dem Gehäuse oder Drehzylinder 103 gehalterten Kopfes 107; d. h. durch den axialen Lagefehler des Kopfes wird die Aufzeichnung und Wiedergabe durch den Kopf 107 nachteilig beeinflußt. Beispielsweise wird, wie vorstehend bereits ausgeführt ist, derzeit im Hinblick auf den Aufbau und die Ausführung von Video-Bandgeräten gefordert, daß der axiale Lagefehler innerhalb von 2 μΐπ liegen muß.

In Fig.3 ist die Grundausführung einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, weiche einen feststehenden, an einer Unterlage 2 gehalterten Zapfen 1, ein Gehäuse 3, das drehbar an dem Zapfen 1 gehalten ist, dessen oberes Ende radial nach außen in Form eines Flansches 4 verbreitert ist, und eine ölschicht 5 auf· ^cst, die in dem Zwischenraum zwischen dem feststehenden Zapfen 1 einschließlich dessen Flansch 4 und dem Gehäuse 3 enthalten ist.

Eine die axiale Lage oder Stellung steuernde Einrichtung 6, welche in der vorliegenden Beschreibung auch als ein »Mikro-Nutlager oder -ansatz« bezeichnet und nachstehend im einzelnen beschrieben wird, steht von der oberen Fläche 7 des Flansches oder dem flanschförmigen oberen Ende 4 des feststehenden Zapfens 1 vor. Eine zweite, die axiale Lage oder Stellung steuernde Einrichtung oder ein Spurenlager 8 ist an der unteren Fläche des Flansches 4 (siehe F i g. 4) ausgebildet

Insbesondere in F i g. 4 weist der Mikronutansatz 6 einen Vorsprung 9 auf. der von der ebenen oberen Fläche 7 des Flansches 4 vorsteht und mit Spiralnuten versehen ist. Der Abstand (&) ist als der Abstand zwischen dem Spur-Lager 8 und dessen gegenüberliegender Lagerfläche festgelegt, während der Abstand ((Jj) als die Höhe des Vorsprungs 9 über der oberen Fläche 7 des Flansches 4 festgelegt ist. In F i g. 5A (und ebenso in Fig.8A bis 8C) stellen die dunklen Bereiche die Nute dar. Wie in F i g. 5B dargestellt, weist ein Spu^r- oder Drucklager 8 Erhebungen 10 und Vertiefungen U auf, welche einander abwechselnd und in gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet sind.

Wie oben beschrieben, ist die erste Ausführungsform i to mit der ersten, die axiale Lage steuernden Einrichtung oder dem Mikronutansatz oder -lager 6 und mit der zweiten, die axiale Lage steuernden Einrichtung oder dem Druck- oder Spurlager 8 versehen, deren Arbeitsweise die folgende ist:

(1) Die Spiralnut 6a der ersten, die axiale Lage steuernden Einrichtung oder des Mikronutansatzes oder -lagers 6 ist so ausgerichtet, daß, wenn sich das Gehäuse 3 in! Uhrzeigersinn dreht, sich der Druck von dem Umfang zu der Mitte hin, wie durch Pfeile P in Fig.4 dargestellt ist, sowohl durch die Pumpwirkung als auch durch die Keilwirkung aufgrund der Spiralnuten 6a ausbilden kann. Der Durchmesser (d) des Vorsprunges 9 oder des Mikronutlagers oder -ansatzes 6 ist sehr klein, so daß die wirksame Axiallagerfläche klein ist. Foiglich spricht der sich bildende Druck (P) sehr er* Endlich auf eine Änderung des Abstandes (6\) an, wie in F i g. 5C dargestellt ist.

(2) Bei der zweiten, die axiale Lage steuernden Einrichtung oder bei dem Dr'jck- oder Spurlager 8 baut sich infolge der Keilwirkung der Druck auf. wenn sich das Gehäuse 3 dreht.

Der Druck ist positiv am inneren oder konisch zulaufenden Ende jeder Nut 11, aber negativ an dem äußeren oder sich erweiternden Ende. Der Absolutwert des negativen Drucks ist niedriger als der des positiven Drucks, so daß als Ganzes der positive, eine Belastung tragende Druck erhalten wird. Da das Spurlager 8 einen verhältnismäßig großen Durchmesser (D,) hat. wie in F i g. 5B dargestellt ist. spricht der sich bildende Druck entsprechend einer Änderung des Abstandes (O₂) verhältnismäßig leicht bzw. mäßig an. wie in Fig.5D dargestellt ist

Der durch das Spurlager 8 ausgebildete Druck sowie das Gewicht W des Gehäuses 3 haben zur Folge, daß sich das Gehäuse 3 nach unten bewegt wie durch einen Pfeil A in Fig.4 angezeigt ist Folglich hängt die in Fig.3 angegebene, absolute Höhe (H) von dem Gleichgewicht zwischen dem Gewicht (W) des C ehäuses 3 und den Druckwellen ab, die sich sowohl durch das Mikronut- als auch das Spurlager 6 und 8 ausgebildet : haben.

s5 Die Wirkungen und Merkmale der ersten Ausfüh- ■ rungsform können folgendermaßen zusammengefaßt werden:

(I) Zum Anlaufenlassen des Gehäuses ist ein niedriges

Drehmoment erforderlich. Wenn das Gehäuse 3 '-■'■

stillsteht, ist kein Ölfilm zwischen dem Spurlager 3 \ und dessen anliegender oder gegenüberliegender Fläche vorhanden. Folglich hat sich das Gehäuse 3 abgesenkt so daß die Lager- oder obere Fläche des Mikronutlagers 6 und die gegenüberliegende oder

Lagerfläche 12 unmittelbaren Kontakt haben, d. h. S

unmittelbar aneinander anliegen. Um ein sich fs

vertikal bewegendes Teil anlaufen zu lassen, ¥■-

welches in Ruhe ist und auf einem Drucklager aufsitzt, ist ein verhältnismüßig größeres Drehmoment erforde-lich; gemäß der Erfindung ist jedoch die Berührungsfläche zwischen den Lagerflächen zwischen dem Mikronutlager 6 und der gegenüberliegenden Lagerfläche 12 des Gehäuses 3 sehr klein, d? 'Jer Durchmesser (d). wie beschrieben, klein ist. Aütferdem steht das Mikronutlager oder der -ansutz 6 in der Mitte des flanschförmigen oberen Endes 4 des feststehenden Zapfens 1 vor. Wegen seiner geringen Größe und seiner Lage schafft somit der Mikronutansatz oder das -lager 6 eine sehr kleine Anlaufbelastung, so daß nur ein kleines Drehmoment zum Ingangsetzen des Gehäuses 3 erforderlich ist. Folglich kann das kontaktfreie π Mikronutlager gemäß der Erfindung als ein Zapfen- oder Schneidenlager mit einer äußerst scharfen oder spitz zulaufenden Schneide oder Kante betrachtet werden.

(II) Wegen der kontaktfreien Lagerung kommt es zu einer minimalen Abnutzung. Die Spiralnuten 6a des Spiralnut-Lagers 6 bilden einen Ölfilm, welcher extrem dünn, aber sehr wirksam ist, um eine kontaktfreie Lagerung des Gehäuses 3 während dessen Drehbewegung aufrechterhalten. Folglich kann selbst nach einer langen Betriebsdauer die Abnutzung des kontaktfreien Mikronut-Lagers im Vergleich zu dem in F i g. 1 dargestellten Drucklager 102 auf ein Minimum herabgesetzt werden.
Obwohl der durch den Mikronutansatz oder das -lager geschaffene Ölfilm äußerst dünn ist, ist er doch sehr wirksam, um die geforderte kontaktfreie Lagerung aufrechtzuerhalten, wie vorstehend ausgeführt ist, so daß die obere Fläche 7 des Flansches 4 des feststehenden Zapfens 1 nicht zur Aufnahme der Axialbelastung verwendet zu werden braucht. Foigiich kann die Höhe (O₃) des Mikronutlagers oder -ansatzes 6 stärker erhöht werden, so daß eine ausreichende Menge an Schmieröl um das Mikronut-Lager oder den -Ansatz 6 gehalten werden -»o kann, wodurch dann eine optimale Schmierung erreicht ist.

(III) Die Steuerung bzw. Regulierung der axialen Lage oder Höhe des Gehäuses oder Drehteils ist mit einem höheren Genauigkeitsgrad möglich. Eines der besonderen Merkmale der ersten anhand von Fig.3 und 4 beschriebenen Ausführungsform ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß zwei Axiallager kombiniert sind, welche bezüglich ihrer Lagerfläche sehr verschieden sind, wie in den so Kennlinien in Fig.5C und 5D dargestellt ist, bei welchen der Druck über dem Abstand aufgetragen ist. Folglich kann eine Änderung bezüglich der Gleichgewichtslage infolge einer Lageänderung der Lageranordnung, d. h. einer Veränderung in der Höhe (H) des Gehäuses 3 auf ein Minimum herabgesetzt werden.

Wie in Fig.5C dargestellt, ist der durch den Mikronut-Ansatz oder das -Lager 6 erzeugte Druck nur hoch, wenn der Abstand (δ\) klein ist und nimmt sehr mäßig ab, wenn der Abstand einen bestimmten Wert üDerschreitet. Andererseits ist die Änderung bei dem durch das Spurlager 8 erzeugten Druck gegenüber dem großen Bereich des Abstandes (O₂) sehr mäßig, wie in Fig.5D dargestellt ist. Wenn folglich der Abstand (ό,) größer ist, wenn das Gehäuse 8 aus der Gleichgewichtslage weiter nach oben getragen wird, ist die Veränderung in dem durch das Spur- oder Drucklager 8 erzeugten Druck vernachlässigbar, aber der durch das Mikronut-Lager oder den -Ansatz 6 aufgebaute Druck fällt plötzlich auf einen vernachlässigbaren Wert ab. so daß das Gehäuse sich in Richtung auf den Gleichgewichtspunkt oder die Gleichgewichtslage nach unten bewegt.

Wenn andererseits der Abstand (όι) abnimmt, steigt der durch das Mikronut-Lager 6 aufgebaute Druck plötzlich an, wie in Fig.5C dargestellt ist, so daß das Gehäuse nach oben auf die Gleichgewichtslage zu getragen wird. Das heißt.der durch das Mikronut-Lager oder den -Ansatz 6 erzeugte Druck spricht sehr schnell entsprechend einer Veränderung im Abstand (όή in dem Bereich an, der in Fig. 5C durch Δ Η angegeben ist. Folglich wird der Bereich ΔΗ in Abhängigkeit von der geforderten Toleranz bezüglich des Lagefehlers oder in Abhängigkeit von einer zulässigen Abweichung der Bezughöhe H des Gehäuses 3 gewählt, und die Ausbildungen und Abmessungen der Spiralnuten 6a des Mikronut-Ansatzes oder -Lagers werden so festgelegt, daß der Abstand (όι) des Gehäuses oberhalb des Mikronut-Ansatzes oder -Lagers 6 bei 6\<ΔΗ ist. Folglich sind die Einstellungen nach dem Zusammenbau sehr einfach. Beispielsweise reicht es aus, lediglich die Höhe oder den Abstand zwischen einer ebenen Bezugsfläche und einem Bezugspunkt an dem Gehäuse

3 oder einem Drehteil in der Ruhelage richtig einzustellen. Der Grund hierfür ist der, daß, wenn sich das Gehäuse 3 dreht, es nicht über den zulässigen Fehler

4 Whinaus getragen bzw. angehoben wird.

Die Wirkungen der ersten Ausführungsform sind klar aus den Daten zu ersehen, die bei Versuchen an einem Zylinder eines Video-Bandgeräts unter Verwendung der ersten Ausführungsform der Erfindung erhalten worden sind. In F i g. 6 ist die Kennlinie zwischen der Belastung bzw. der Tragfähigkeit Ci und dem Abstand (öi) über dem Mikronut-Ansatz oder -Lager 6 dargestellt, wenn die Drehzahl 1800 U/min beträgt und das verwendete Schmiermittel eine Viskosität von 15 cSt. hat. Die Versuchsdaten sind in der nachstehenden Aufstellung angegeben.

Durchmesser i/des
Mikronut-Lagers6
Tiefe A₀ der Spiralnuten
Winkel <x der Spiralnuten
Anzahl η der Spiralnuten
Durchmesser D\ des
Flansches 4

3 mm 4μ 16° 4

12 mm

Das Spurlager 8 war so ausgelegt und ausgeführt, daß die Belastung C2 300 g ist, wenn der Abstand (<5j) 15 μιη ist. Das rotierende Teil (oder das Gehäuse 3) wog 250 g. In der vertikalen Stellung ist folglich die Gesamtbelastung (W+C2=550g) im Gleichgewicht mit dem Druck, der durch den Mikronut-Ansatz oder das -Lager 6 erzeugt worden ist. Der Abstand (f>\) ist dann etwa 03 μπι. Die Versuche haben bestätigt, daß die Höhe des Zylinders (Gehäuse 3) des Videobandgerätes sich nur innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs (von 3 μπι) ändert.

Außerdem ist das Anlaufdrehmoment so niedrig, daß die von dem Motor mit direktem Antrieb aufgebrachte Leistung in dem tragbaren Video-Bandgerät ausreicht, um den Zylinder sehr ruhig ingangzusetzen und anzutreiben. Die Mikronute 6a des Mikronut-Ansatzes oder -Lagers 6 können durch ein Photoätzverfahren

geschaffen werden, bei welchem das stark vergrößerte Muster von Mikroniitcn oder -rillen 6,i auf die geforderten Endabmessungen verkleinert wird.

In Fig. 7Λ ist die /weite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche im Aufbau im wesentlichen der vorgeschriebenen, ersten Ausführungsform entspricht, außer daß die zweite die axiale Lage steuernde Einrichtung ein Spiralnutlager aufweist, wie in Fig. 7B dargestellt ist, das nachstehend auch als »Fischgrat- oder Pfeil-Spiralnutlager« bezeichnet wird, ι |edc Nut besteht aus einem inneren Spiralnutteil oder einem nach rückwärts gebogenen Nutteil 14 und einem äußeren Spiralnutteil oder einem nach vorne gebogenen Nutteil 15. der an den nach rückwärts gebogenen Nutteil 14 angrenzt. Daher dienen die nach rückwärts gebogenen Nutteile 14 dazu, das Schmieröl 5 radial nach außen zu drücken, während die nach vorne gebogenen Nutteile 15 dazu dienen, das Schmiermittel 5 radn! nach innen zu drücken, wie durch Pfeile ;i bzw. b in F ι;„'. 7A angedeutet ist. Das Fischgrat- oder Pfeil-Spiralnutlager der zweiten Ausführungsform hat gegenüber ο·.·ηι Spurlager 8 der ersten Ausführungsform den Vorteil, daß, selbst wenn der Durchmesser D₁ des Flansches 4 der feststehenden Welle 1 klein ist, ein verhältnismäßig großer Lagerdruck aufgebaut werden kann.

Die folgenden drei Spiralnutmuster können bei der zweiten Ausführungsform verwendet werden: (A) Ein Muster von Spiralnuten, welc; s dazu dient, das Schmiermittel 5 radial nach außen zu drücken, wie durch den Pfeil a in F i g. 7A angezeigt ist; (B) ein Muster von Spiralnuten, das dazu dient, das Schmiermittel radial nach innen zu drücken, wie durch den Pfeil b angezeigt ist; (C) die Fischgrat- oder Pfeilspiralnutmustcr oder Kombinationen aus den Mustern (A) und (B) wie sie in Fig. 7B dargestellt sind. Wenn diese Spiralmuster verwendet werden, müssen die folgenden Punkte in Betracht gezogen werden, da gemäß der Erfindung die ersten und zweiten, die axiale Lage steuernden Einrichtungen in axialer Richtung in einem Verhältnis mäßig geringen Abstand voneinander angeordnet sind. Das heißt, der Flansch 4 ist fest an dem freien oder oberen Ende des feststehenden Zapfens 1 angebracht. und die erste, die axiale Lage steuernde Einrichtung oder der Mikronut-Ansatz oder das -Lager b steht von dessen oberen Fläche 7 vor. während die /weite die axiale Lage steuernde Einrichtung oder das Drucklager 8 die in dessen unterer Fläche ausgebildeten Spirallinien aufweist.

(A) Das Schmieröl 8 wird gezwungen, in das Ölreservoir 50 zu fließen, das /wischen der oberen Fläche 7 des Flansches 4 und den gegenüberliegenden Wandungsfliichen des Gehäuses 3 festgelegt ist. Folglich nimmt der Druck über dem Flansch 4 zu. Die Fläche der unteren Oberfläche des Flansches 4 ist kleiner als die der oberen Fläche 7 einschließlich des Mikronui-Ansatzes oder -Lagers 6. und zwar in einem Maß. das von dem Durchmesser Di des Zapfens 1 abhängt. Folglich besteht ein Unterschied zwischen dem Druck, der auf die obere Fläche 7 wirkt, und dem Druck, der auf die untere Fläche des Flansches 4 wirkt, se daß das Gehäuse 3 in Abhängigkeit von dem Druckunterschied (in der durch den Pfeil B in F i g. 4) angezeigten Richtung nach oben »angehoben« wird. Wenn die Lageranordnung in einer horizontalen Lage gehalten wird, wobei der feststehende Zapfen t Horizontal verläuft, übt das Gewicht des Gehäuses 3 keine Wirkung be/iiglieh des Gleichgewichts /wischen den auf Iseidf Seiten ties Flansches 4 wirkenden Drücken aus. folglich hängt die axiale Lage des Gehäuses 1 nur von dem Druckunterschied an dem Flansch 4 ab.

(D) In diesem Fall wird dann ckis Schmieröl 5 in dem ölreseruiir 50 gezwungen, radi.il n.ich außen zu fließen. Wenn die Pumpwirkung der /weiten, die axiale Lage Einrichtung oder des unteren Drucklagers übermäßig ist. wird die Wirkung des Mikronut-Ansai/es oder -Lagers 6. welcher b/w. welches das Gehäuse 3 durch einen sehr diinnen Ölfilm trennt, nachteilig beeinflußt. Bei einem Extremfall tritt das Schmieröl 5 a.:s dem Reservoir 50 aus. und schlimmstenfalls ergibt vieh eine unmittelbare Berührung /w ischen dom Mikronutansat/ oder -Lager b und dessen gegenüberliegender Lagerfläche.

(C) Wenn die zweite, die axiale Lage steuernde i-.innchiung mit iiiife lies ic ί^::ι:.7ίΐ uiirgcstcütcri Iisehgrät-Spiralnuumisters gebildet wird, so daß die Schmieröle, welche gezwungen ·λerden, radial nach innen bzw. außen /u fließen. \olumenmaßig ausgeglichen sind, kann ein einseitig gerichtetes Strömen des Schmieröls 5 in das und aus dem Reservoir 50 vermieden werden, so J₁₁JlJ die bei der Verwendung der Muster (A) oder (B) antretenden Schwierigkeiten überwunden werden können.

Die Verwendung des in Fig. 5B dargestellten Spurlagers hat daher kein radiales Strömen des Schmieröle zur Folge, so daß das Zurückhalten des Schmieröle in dem Reservoir 50 gewährleistet ist und der nachteilige Einfluß auf das Druekgleichgewicht an dem Flansch 4 vermiedet! werden kann. Das Fischgrätoder Pfeil-Spiralnutlager der /weiten Ausführungsform hat gegenüber dem Spurlager 8 der ersten Ausführungsforrn den Vorteil. d.:\i die Trugiähigkea b/w Belastbar keil pro Flacheneinheit der Lageroberfläche größer ist. Folglich kann der Durchmesser des Flansches und damit der Durchmesser der Lageranordnung verringert werden, und der Abstand kann erhöht wcrc\n. so daß das Gehäuse 3 mit einem niedrigen Drehmoment inganggesetzt und angetrieben werden kann. Bei der , zw eitert Ausführungsform kann statt der Ausbildung der Spiralnutmuster 14 und 15 an der Unterseite des Flansches 4 dieses an der gegenüberliegenden Lagerfläche des Gehäuses 3 ausgebildet werden.

Wenn in Fig. 5A das Mikronut-Muster 6.4 des , Mikronut-Lagers 6 so ist. daß das Schmieröl gezwungen wird, radial nach innen zu fließen, kann eine hohe Tragfähigkeit bzw. Belastbarkeit erhalten werden, selbst wenn der Durchmesser des Mikronut-Lagers oder -Ansatzes 6 klein ist. Im allgemeinen kann das -, A.ntriebsdrehmomen! eines Spiralnutlagers, bei welchem der Druck von dem Umfang zu der Mitte hin erzeugt und aufgebaut wird, folgendermaßen ausgedrückt werden:

-■ /ι

(1)

wobei f; eine Proportionalitätskonstame ist. die bei der Ausbildung der Nut (d. h. des Spiralwinkels, der Anzahl Nuten, der Tiefe der Nuten usw.) festgelegt ist. to die Winkelgeschwindigkeit ist. Rc, der Außenrndius des Lagers. R; der Innenradius des Lagers, und ό der Abstand ist.

Sclbs: wenn der Abstand bei der ersten oder zweiten Ausführungsform gleich 1 bis 2 |;m ist, kann der Auijendurchmesser Rn verringert werden, so daß das 'inlaiif- und Aiuriebsdrehmoment, wie oben ausgeführt, herabgesetzt werden kann, was sehr vorteilhaft ist. wenn die Erfindung bei tragbaren Video-Bandgeräten mit eingebauter Batterie verwendet wird. Statt der Spiralnuten können auch gerade Nuten verwendet werden, wie in Fig. 8A dargestellt ist, welche so angeordnet sind, daß das Schmieröl u. ä. gezwungen wird, radial nach innen zu fließen.

Wenn andererseits das Gewicht des Gehäuses 3 nicht so groß ist. also eine geringe Tragfähigkeit bzw. Belastbarkeit ausreicht, kann gernäß der Erfindung ein Spurlager de." in Fig. 8B dargestellten Art verwendet werden. Das heißt, dieses Spurlager hat Nute, die jeweils einen Zwischenraum aufweisen, der in Umfangsrichtung von zwei Radien begrenzt ist. Oder es kann ein Spurlager mit einem großen Durchmesser verwendet werden, wie in F i p, 8C dargestellt ist, dessen Tragfähigkeit oder Belastbarkeit proportional dem Außendurchmesser des Spurlagers ist.

Bei den ersten beiden Ausführungsformen ist der Vorsprung 9 des Mikronut-Lagers 6 zylindrisch dargestellt, so daß der Abstand zwischen der mit Nuten versehenen oberen Fläche des Vorsprunges 9 und der oberen Fläche 7 des Flansches 4 einerseits und der gegenüberliegenden Lagerfläche des Gehäuses 3 andererseits sich am Umfang des Mikronut-Lagers 6 abrupt ändert. Statt dessen kann djr Vorsprung 9 auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein, so daß sich der Abstand allmählich oder gleichmäßig ändert.

Statt daß der Vorsprung von der oberen Fläche 7 des Flansches 22 vorsteht, kann ein Vorsprung 21 auch von der gegenüberliegenden Lagerfläche des Gehäuses 3 vorstehen, und das Mikronutmuster kann an der unteren Endfläche des Ansatzes 21 oder in der oberen Fläche des Flansches 22 ausgebildet sein, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Da die durch das Spiralnutmuster geschaffene Druckverteilung von der wirksamen Fläche des Spiralnutmusters abhängt, kann der Außendurchmesser des Spiralnutmusters gleich dem des Vorsprunges 9 oder 21 gemacht werden.

In F i g. 4 kann das Spiralnutmuster in der gegenüberliegenden Lagerfläche 12 des Gehäuses 3 ausgebildet werden und kann einen Außendurchmesser aufweisen, der größer als der des Vorsprunges 9 ist, dessen obere Endfläche eben ist. Die Tragfähigkeit bzw. Belastbarkeit des Mikronut-Musters hängt von dem Außendurchmesser des Vorsprunges 9 ab. Bei einem Lager mit einem Muster an Spiralnuten, die so angeordnet sind, daß sie das Schmieröl radial nach innen oder außen drücken, kann die Tragfähigkeit bzw. Belastbarkeit folgendermaßen ausgedrückt werden:

F-h ω-

(2)

wobei I₁ eine Proportionalitätskonstante ist, die durch die Ausbildung der Nuten (d. h. des Spiralwinkels, der Anzahl und Tiefe der Spiralnuten usw.) festgelegt wird. Beispielsweise ist bei der ersten Ausführungsform der Innendurchmesser Ä, null (Ri=O), wie in Fig.5A dargestellt ist. Im allgemeinen wird die Tragfähigkeit oder Belastbarkeit nicht ungünstig beeinflußt, selbst wenn keine Nut oder eine andere Einrichtung in der Mitte des Mikronut-Musters 6a vorgesehen ist, welche zu dem Druckaufbau beiträgt. Folglich kann bei einer maschinellen Bearbeitung eine Mitten- oder Zentrierbohrung 20 vorgesehen werden, wie in F i g. 9 dargestellt ist. Beispielsweise kann das Verhältnis bei der Tragfähigkeit bzw. Belastbarkeit zwischen c'eni Mikronut-Lager, dessen innerer Radius R₁ (der Radius der Mittenbohrung 20) gleich I nun ist un.J Jessen äußorer Radius Ru gleich 2 mm ist, und dem Mikronut-Lager, dessen Innendurchmesser R₁ gleich 0 mm ist und dessen Außendurchmesser Ra gleich 2 mm ist, in der ίο Größenordnung von 7/8 liegen.

Im allgemeinen wird, je kleiner der Durchmesser des Mikronutniustcrs ist, der Druckaufbau entsprechend der Abstandsveränderung um so empfindlicher. Wenn es jedoch schwierig ist. den Durchmesser zu verkleinern.

ι-5 kann dieselbe Wirkung durch eine entsprechende Tiefe der Spiralnuten 6.7 erhalten werden. Statt der Spiralnu!- !ager mit zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Ansätzen können auch solche mit einer kugelförmigen oder konischen Ausführung verwendet werden.

:<> In Fig. 10 steht ein kugelförmiger Ansatz 23 von einem Flansch 25 vor, der mit einer Anzahl in gleichem Winkelabstand voneinander angeordneter Spiralnuten versehen ist. Der mit Nuten versehene kugelförmige Ansatz 23 ist in eine halbkugelförmige Vertiefung oder

js eine Ausnehmung 24 eingepaßt, die in der gegenüberliegenden Fläche des Gehäuses 3 ausgebildet ist. Die untere Fläche des Flansches 25 ist mit einer Vielzahl im gleichen Winkelabstand voneinander angeordneter Spiralnuten der anhand von F i g. 7B beschriebenen Art

ίο versehen.

In Fi g. 11 und 12 ist ein Muster von Mikronuten 27 an der Oberseite des kugelförmigen Endes 28 einer Welle 31 ausgebildet, und sine Anzahl Spiralnuten 29 sind in der unteren Hälfte des spiralförmigen Endes 28

i) ausgebildet, wodurch das Mikronutlager und ein weiteres Mikronutlager mit einer kugelförmigen Ausbildung geschaffen sind. Die Welle 31 ist ebenfalls mit einem radialen Scnraubennut-Lager angrenzend an das kugelförmige Ende 28 versehen. Die Welle 31 ist durch

4i"i den Buchsenteil hindurch verlängert, der von einem unteren Block 33 vorsteht, welcher mittels eines Schraubbolzens fest mit einfm oberen Block 32 verbunden ist, um dadurch eine Kammer festzulegen, in welcher das kugelförmige Ende 28 der Wei.i 31 untergebracht ist.

Das halbkugelförmig ausgebildete Spiralnutlager 29 nimmt sowohl die radialen als auch die axialen Belastungen auf. Das heißt, es arbeitet mit dem Spiralnutlager 27 zur Aufnahme der axialen Belastung zusammen, während es mit dem radialen Schraubennutlager 30 zur Aufnahme der radialen Belastung zusammenarbeitet

Bei der in F i g. 13 dargestellten, dritten Ausführungsform werden die von einem Motor mit direktem Antrieb ausgeübte Anzugskraft und der Druck ausgeglichen, der in dem dünnen (Schmier-) Film erzeugt wird, der durch ein Axiallager mit einem sehr kleinen Durchmesser gebildet ist. Die dritte Ausführungsform weist einen feststehenden Zapfen 35, ein Gehäuse 36, das drehbar an dem feststehenden Zapfen 35 gehalten ist, ein Radiallager 37, eine Auflage 38, an bzw. in welcher der feststehende Zapfen 35 gehaltert ist, ein Mikronut-Muster 39 und eine obere Endfläche 40 des feststehenden Zapfens 35 auf.

Die obere Endfläche 40 ist eben, und von ihr steht ein Ansatz 41 mit einem sehr kleinen Durchmesser koaxial zum Zapfen 35 vor; das Mikronut-Muster 39 ist in der oberen Endfläche des Ansatzes 41 ausgebildet. Ferner

ist lain Ankermagnet 42 eines Motors mit direktem Antrieb, ein Stellungsrotor 43, ein Stellungsstaior 44, ein magnetisches Gehäuse 45, eine Laufbuchse 46, eine Ankerspule 47, ein Kern 48 und ein Halter 49 vorgesehen.

Bei der dritten Ausführungsform werden als die zweite, die axiale Lage steuernde Einrichtung die Anziehungskräfte der Magneten des Motors mit direktem Antrieb verwendet. Da das axiale Drucklager nicht als die zweite die axiale Lage steuernde Einrichtung verwendet wird, kann der Flansch 4 entfallen, und es können die folgenden Wirkungen und Merkmale erhalten werden.

Djrch den durch das Mikronut-Lager39 aufgebauten Druck wird das Gehäuse 36 nach oben angehoben. Wie bereits beschrieben, weist der Magnetanker 42 eine Anzahl Magnete auf, welche sich in den Magnetisierungsrichtungen unterscheiden, aber alle in axialer Richtung magnetisiert sind, so daß der Ankermagnet 42 immer durch den Kern 48 angezogen wird. Folglich wird das Gehäuse 36. das fest mii dem Ankennagnetcri 45 verbundsn ist, normalerweise nach unten (in der durch den Pfeil F angegebenen Richtung) gezogen. Folglich schwimmt bzw. wird das Gehäuse 36 dann getragen, wenn die Anziehungskraft und der positive Druck, der durch das Mikronut-Muster 39 aufgebaut worden ist, ausgeglichen sind.

Dir Anziehungskraft ist umgekehrt proportional zu dem Luftspalt zwischen dem Magneten 42 und dem Kern 48. Im Vergleich zu der hohen Empfindlichkeit bei einer Veränderung des Drucks, der entsprechend einer Abstandsänderung (siehe F i g. 5C) des Mikronut-Must«:rs 39 erzeugt wird, ist die Veränderung der Anziehungskraft entsprechend einer Veränderung im Luftspalt klein. Folglich kann wie in dem Fall, wo das Drucklager mit einer großen wirksamen Lageroberfläche verwendet ist. eine rotierende bzw. Dreheinrichtung erhalten werden, bei welcher im wesentlichen Lagefehler beseitigt sind. Außerdem hat die dritte Ausführungsform dieselben Wirkungen und Vorteile wie die erste Aiusführungsform (siehe F i g. 3, 4) des Zapfenlagers. Ferner ist die Ausführung sehr einfach. Die rotierende oder Dreheinrichtung kann montiert werden, indem das Gehäuse von dem oberen Ende des feststehenden Zapfens abgezogen und später wieder aufgesetzt wird. Erforderlichenfalls kann die Dreheinrichtung so bemessen und ausgelegt werden, daß das Gehäuse 36 selbst nach der Montage von dem feststehenden Zapfen 35 abgenommen werden kann.

Als nächstes wird die Verwendung der Axiallageranordnung gemäß der Erfindung bei dor Drehkopfanordnung eines Vidco-Bandgcräts nachstehend im einzelnen beschrieben. Gemäß der Erfindung kann ein tragbares Video-Bandgerht vorgesehen werden, bei welchem der Kopf durch einen einfachen Montageschritt in einer genauen Lage festgelegt werden kann; ferner ist ein minimaler Lagefehler gewährleistet, es ist nur ein niedriges Drehmoment erforderlich, und die Höhe des Kopfes kann selbst nach einer längeren Betriebsdauer mit einem höheren Genauigkeitsgrad eingehalten werden. Der Mechanismus, insbesondere der Drehkopfzylinder des Video-Bandgeräts muß den folgenden Anforderungen genügen:

1. Eine Veränderung der Drehzahl muß auf ein Minimum herabgesetzt werden.

2. Quer gerichtete Schwingungen oder eine Unrundheit müssen beseitigt oder auf ein Minimum herabgesetzt sein.

Um die Wirkungen und Vorteile der Erfindung, wenn sie bei einem Drehkopf-Zylinder eines Video-Baindgerätes angewendet wird, im einzelnen genau aufzeigen zu können, wird nunmehr anhand von F i g. 14 zuerst ein herkömmlicher Zylinder für ein Video-Bandgerät beschrieben. Ein Drehkopf-Zylinder oder ein oberer Zylinder 201 wird im Falle eines mit zwei Köpfen versehenen, nach dem Schrägspurverfahren arbeitenden Video-Bandgeräts im allgemeinen mit 1800 U/min

ίο gedreht. Ein Kopf 202 ist an dem oberen Zylinder 201 gehaltert Eine Drehwelle 203 wird durch Radiallager 204 und 205 getragen. Eine Laufbuchse 206 ist über der Drehwelle 203 angebracht, und der obere Zylinder 201 ist an der Laufbuchse 206 gehaltert Buchsen 207 bis 209 sind über der Drehwelle 203 angebracht und! werden vorbelastet, so daß eine Axialverschiebung der Lager 204 und 205 verhindert ist. An der Laufbuchse 206 oder dem rotierenden Teil ist ein Dynamotor 211, an einem feststehenden Teil ein Dynamotor 212 angebracht.

Ferner ist ein Ring 213 zum Haltern des Dynamotors und ein Malier 214 vorgesehen.

Der Drehkopfzylinder des Video-Bandgerätes, bei welchem die Drehwelle 203 durch die Wälz- oder Rollenlager 204 und 205 getragen ist, weist, wie oben beschrieben, verschiedene beträchtliche Schwierigkeiten auf, die zu lösen sind, um nicht nur die Aufzeichnungszeit zu erhöhen, indem die Aufzeichnungsdichte erhöht wird, sondern auch um ein tragbares Video-Bandgerät mit Hilfe eines in der Größe kompakten Aufbaus zu schaffen. Beispielsweise kann wegen einer unbefriedigenden Kugelform der Kugeln, der Dimensionsfehler der Wälzkontaktflächen der Au3en- und Innenringe, der Schwingungen aufgrund der Elastizität der Außen- und Innenringe und des Spiels zwischen den zusammenpassenden Teilen was bei allen Kugellagern der Fall ist, die Genauigkeit eines rotierenden Teils, das durch die Kugellager getragen wird, nicht über einen gewissen Wert hinaus verbessert werden. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wenn Kugellager u. ä. verwendet werden, ist vorgeschlagen worden. Axiallager zu benützen, die jedoch auch gewisse Schwierigkeiten haben, wie unten ausgeführt wird. Privat genutzte, elektronische Geräte, wie beispielsweise ein Video-Bandgerät, müssen eine kompakte Größe aufweisen und mit niedrigen Kosten in großer Stückzahl hergestellt werden. Die Drehkopf-Zylinder für industriell genutzte Video-Bandgeräte bei welchen Druckluftlager verwendet werden, sind geschaffen und verwendet worden. Sie benötigen jedoch einen Kompressor als Quelle für die Druckluft sowie sehr komplizierte pneumatische Steuereinrichtungen, so daß ihre Verwendung bei privat genutzten Video-Bandgeräten sehr schwierig ist. Außerdem steigen die Anforderungen bezüglich tragbarer Video-Da.ndgeräte.

wobei jedoch die Höhe des Bandgeräts durch die Höhe des Drehkopfzylinders begrenzt ist. Um privat nutzbare. in der Größe kompaktere, portable Video-Bandgeräte zu schaffen, muß der Drehkopf-Zylinder in der Größe sehr kompakt ausgebildet werden.

bo Eine weitere Forderung bezüglich der Lager, die bei privat genutzten Video-Bandgeräten verwendet werden, ist das vollständige Abdichten oder Zurückhalten des Schmieröls. Das heißt, die bei Werkzeugmaschinen u. ä. verwendeten Schmieröle können jederzeit ergänzt

b5 oder ausgewechselt werden; das Schmieröl, das in den Axiallagern des Drehkopf-Zylinders von privnt genutzten Video-Bandgeräten verwendet wird, muß vollständig dicht verschlossen sein.

Noch eine weitere Forderung besteht darin, daß die Drehbewegung mit einem hohen Genauigkeitsgrad, d. h. eine Drehbewegung, die frei von Drehzahl'schwankungen und frei von einem unrunden Lauf des Drehkopf-Zylinders ist, über eine lange Betriebsdauer beibehalten werden muß. Als weitere Forderung darf die Drehbewegung des Drehkopf-Zylinders nicht durch die Lage des Video-Bandgeräts, insbesondere eines portablen Geräts, beeinflußt werden. Darüber hinaus muß der Drehkopf-Zylinder mit niedrigen Drehmomenten in Gang gesetzt und betrieben werden können.

Mit der Erfindung sind im wesentlichen die vorstehend angeführten und weitere Schwierigkeiten der herkömmlichen Axiallager überwunden, insbesondere die Schwierigkeiten, die auftreten, wenn die rotierenden oder Drehzylinder der Video-Bandgeräte montiert werden, und die Schwierigkeiten mit Einrichtungen zur Aufnahme der Axialbelastung. Eine der größten Schwierigkeiten besteht darin, da3 bei dem Zusammenbau der Drehkopf-Zylinder es sehr schwierig ist, die axiale Lage des Kopfes einzustellen. Diese Schwierigkeit ergibt sich auch bei Drehkopf-Zylindern, bei weichen die Drehwelle durch die Kugellager getragen ist, wie oben ausgeführt ist Dieser Schwierigkeit ist bei dem derzeitigen Trend in Richtung auf eine automatische und schnelle Montage viel Aufmerksamkeit geschenkt worden.

Wenn in Fig. 14 die Kugellager 204 und 205 verwendet werden, ist es sehr schwierig, die axiale Lage (iiie Höhe H bezüglich der Bezugsfläche S) des Kopfes 202 beim Zusammenbau mit einem höheren Genauigkeitsgrad beizubehalten. Der Grund hierfür ist folgende·,·. SJm das Spiel in der axialen Richtung der zwei Kugellager 204 und 205 zu beseitigen, müssen sie in axialer Richtung vorbelastet werden. Dann wird die Auflagefläche T des oberen Zylinders 201 so verschoben, daß die Lage des Kopfes 202 bezüglich der Bezugsfläche 5 verschoben wird. Um diese Schwierigkeit zu "lösen, muß, nachdem der Drehkopf-Zylinder zusammengebaut ist, die Auflagefläche T des oberen Zylinders 201 maschinell oder auf andere Weise wieder bearbeitet werden.

Wenn die Axiallager in den Drehkopf-Zylindern von Video-Bandgeräten verwendet werden, ergeben sich aufgrund des prinzipiellen Aufbaus der Axiallager die folgenden Schwierigkeiten. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist. werden die Spiralnute u. ä. in den beiden Hauptflächen eines Flansches 108 ausgebildet, so daß dieser durch den Druck, der sowohl über als auch unter dem Flansch durch die Spiralnuten u. ä. aufgebaut wird, zum Schwimmen gebracht wird bzw. angehoben wird. Diese Ausführung ist bekannt. Von den Erfindern wurden jedoch ausführliche Studien und Untersuchungen an einem Axiallager vorgenommen, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Im Unterschied zu dem Drehkopf-Zylinder, bei welchem Kugellager benutzt werden, wie in Fig. 14 dargestellt ist, kann das Gehäuse 103, welches über dem feststehenden Zapfen 101 angebracht ist, sowohl in der axialen als auch in der radialen Lage nur dann genau gehalten werden, wenn sich das Gehäuse 103 dreht. Folglich ist es schwierig, die Lage (H) des Kopfes 107 während der Montage beizubehalten oder festzulegen, wenn sich das Gehäuse 103 nicht dreht.

Wegen der Maßtoleranzen bei der Massenherstellung von Teilen betragen die Abstände oberhalb und unterhalb des Flansches 108 zehn μπι. Wenn bei der Montage das Gehäuse 103 sich nicht dreht, muß die Höhe H des Kopfes 107 durch Schätzen der Dicke der Ölfilme, die sich sowohl auf den oberen und unteren Oberflächen des Flansches 108 ausgebildet haben, geschätzt werden. Es ist jedoch sehr schwierig, die Abweichung in der Höhe des Kopfes 107 im Bereich von zwei μπι zu begrenzen, wenn sich das Gehäuse 103 dreht Der Punkt hierfür ist folgender. Wegen der Dimensionsfehler bezüglich der Tiefe der Nute, die sowohl in den oberen als auch den unteren Flächen des Flansches 108 ausgebildet sind, haben die Spiralnut-Lager 111 und 112 Druck-Abstand-Kennlinien (siehe Fig.5C), welche von einem Lager zum anderen mehr oder weniger schwanken.

Außerdem ändert sich, wenn sich die Umgebungstemperatur ander?, die Viskosität des verwendeten Schmieröls, so daß sich der Druck, der sich in dem Ölfilm aufbaut, ebenfalls ändert Folglich ändert sich die Gleichgewichtslage des Flansches 108, so daL sich die axiale Lage (H) des Kopfes 107 ändert. Ferner wird ein hohes Anlaufdrehmoment benötigt, und die Axiallage des Kopfes 107 weicht ab, wenn die Lage des Drehkopf-Zylinders geändert wird, wie bereits beschrieben ist.

Wenn in F i g. 1 das Gehäuse 103 von dem Zapfenlager 102 getragen ist, hat die Abnutzung der Berührungsflächen über eine lange Betriebsdauer eine Lageänderung des Kopfes 107 zur Folge.

Wie oben ausgeführt, sind mit der Erfindung die vorstehenden und weitere Schwierigkeiten bei dem in Video-Bandgeräten verwendeten Drehkopfzyünder b^·

seitigt, bei welchem Axiallager anstelle von Kugellagern verwendet werden. Bei der Erfindung wird dies mit Hilfe einer Anordnung erhalten, bei welcher eine Laufbuchse, an welcher ein Drehzylinder gehaltert ist, über einem Mittenzapfen angebracht ist, von dem ein Ende an einer Unterlage festgeklemmt ist, um dadurch ein Axiallager zu schaffen; ferner ist ein Mikronut-Lager der vorstehend beschriebenen Art mit einer sich relativ bewegenden Oberfläche am oberen Ende des Mittenzapfens vorgesehen, so daß das rotierende Teil durch den Druck, der sich in dem dünnen Ölfilm aufgebaut hat, »schwimmen« kann bzw. angehoben wird, wodurch die Montage erleichtert ist; dadurch kann dann der Lagefehler des Kopfes beseitigt werden, das Anlaufdrehmoment verringert werden und die Abnutzung der zusammenpassenden Flächen beseitigt werden.

Bei der vierten, in F i g. 15 dargestellten Ausführungsform ist ein oberer Zylinder 301, welcher ein rotierendes Kopfteil ist, ein Kopf 302, der an dem oberen Zylinder angebracht ist und ein unterer Zylinder ^03 vorgesehen, der fest an dem unteren Gehäuse 304 angebracht ist, das eine Auflage bildet. Dynamotoren 305 und 306 sind an den rotierenden bzw. feststehenden Teilen angebracht, so daß das von dem Kopf 302 erhaltene Signal kontaktfrei von dem rotierenden an das feststehende Teil übertragen werden kann. Der Dynamotor 305 ist mittels eines Schraubbolzens 307 an einer rotierenden Laufbuchse 308 angebracht, während der Dynamotor 306 mittels eines Schraubbolzens 323 an dem unteren Zylinder 303 angebracht ist.

se Die rotierende Laufbuchse 308, welche die vorbeschriebene Laufbuchse ist, hält den oberen Zylinder 301 sicher, so daß der Zylinder 301 nach oben von der Drehkopf-Zylinderanordnung abgenommen werden kann. Mittels eines Schraubbolzens 324 ist eine obere Abdeckung 309 an dem oberen Ende der Laufbuchse 308 über eine Öldichtung 310 gehaltert, um ein Austreten von Schmieröl zu verhindern. Ferner sind ein Stator 311, ein Rotormagnet 312 und ein Magnetgehäu-

se 313 eines unmittelbar antreibenden Motors vorgesehen, durch den das rotierende Teil der Drehkopf-Zylinderanordnung gemäß der Erfindung gedreht wird.

Der obere Zylinder 301, die rotierende Laufbuchse 308, der Dynamotor 305, das Magnetgehäuse 313 und der Rotormagnet 312 bilden ein Hauptdrehteil. Ein Mittenzapfen 314, welcher in dem unteren Gehäuse 304 gehaltert ist, ist mit Schraubennuten versehen, welche eine Art nicht-richtig-kreisförmiger Lager sind und entsprechend angeordnet sind, um einen -ölwirbel zu vermeiden, zu dem es bei den Axiallagern kommt

Ein Flansch 317 ist an dem freien Ende des Mittelzapfens 314 ausgebildet, und ein Mikronut-Lager

318 ist ein erstes Druck- oder Axiallager und ist an der oberen Fläche des Flansches 317 koaxial zu diesem ausgebildet Der Flansch 317 ist aus einem Stahl (SK 4) hergestellt. Das Mikrorsut-Lager 318 sowie die gegenüberfiegende Lagerfläche sind gehärtet

Ein magnetisches Fluid 319, welches ein Schmiermittel ist ist vollständig in den Zwischenraum zwischen dem Mittenzapfen 3i4 und der rotierenden Laufbuchse 308 eingefüllt Eine magnetische Dichtung ist an dem unteren offenen Ende der Laufbuchse 308 angebracht, um ein Lecken und Austreten des magnetischen Fluids

319 zu verhindern. Dies bedeutet ein Dauermagnet 320 ist von einem Gehäuse 321 umgeben, das wiederum an der Laufbuchse 308 befestigt ist Eine Öldichtung 322 ist auch an dem unteren offenen Ende der magnetischen Dichtung angebracht

Die rotierende Laufbuchse 308 ist über dem Mittenzapfen 314 :ngebracht von welchem ein Ende in dem unteren Gehäuse 304 befestig» ist; der Film aus dem Schmieröl oder dem magnetischen Fluid ist zwischen der Laufbuchse 308 und dsm Mittenzapfen 314 ausgebildet. Die Laufbuchse wird durcn einen Motor mit direktem Antrieb angetrieben. Folglich kann mit Hilfe der Eigenheiten der axialen Schmierung mit der Erfindung eine Drehbewegung mit einem höheren Genauigkeitsgrad erhalten werden.

Ein axiales Lager ist zwischen dem Mittenzapfen 314 und der Laufbuchse 308 und radial nach innen von den oberen und unteren Zylindern 301 sowie dem Rotor 312 und dem Stator 311 des Motors mit direktem Antrieb vorgesehen. Dieses axiale Lager kann den Druck erzeugen, der ausreicht, um die radiale Belastung zu tragen. Bei dem axialen Lager kann der tote Raum zwischen den Kugellagern 204 und 205 (siehe Fig. 14) beseitigt werden, so daß die Drehkopf-Zylinderanordnung in der Größe sehr kompakt ausgebildet werden kann.

Die wichtigsten Merkmale der vierten Ausführungsform sind folgende:

(1) Das Axiallager ist in der inneren Wandungsfläche der rotierenden Laufbuchse 308 gebildet. Das obere Ende der zylindrischen Bohrung der Laufbuchse 308, in welche der Mittenzapfen 314 eingesetzt ist, ist, wie oben beschrieben, abgedichtet.

(2) Das Mikronut-Lager 318 ist auf der Oberseite des Flansches 317 vorgesehen, der von dem freien oder oberen Ende des Mittenzapfens 314 vorsteht. Mit Hilfe dieses Mikronut-Lagers 318 wird die axiale Lage oder Höhe des an dem oberen Zylinder 301 angebrachten Kopfes 302 gesteuert.

(3) Der obere Zylinder 301 ist an der rotierenden Laufbuchse 308 gehaltert.

(4i Das untere Ende der rotierenden Laufbuchse 308 ist antriebsmäßig mit einem Motor mit direktem Antrieb verbunden, welcher die Antriebseinrichtung darstellt

Wegen des Punktes (1) kann eine vollständige Abdichtung oder ein Zurückhalten des Schmiermittels oder eines magnetischen Fluids 319 erreicht werden. Wegen des Punktes (3) kann der obere Zylinder 301 in sehr einfacher Weise nach oben von der Anordnung

ίο abgenommen werden, so daß ein verbrauchter Kopf 302 gegen einen neuen ausgetauscht werden kann. Der Kopf 302 ist während einer langen Betriebsdauer einer gewissen Abnutzung ausgesetzt. Die vorstehend angeführten Punkte (1) bis (4) müssen als wesentliche Forderungen bei dem zukünftigen Ausführen von Drehkopf-Zylinderanordnungen für Video-Bandgeräte in Betracht gezogen werden. Bei der in Fig. 15 dargestellten Drehkopf-Zylinderanordnung sind das Mikronut-Lager 6 und das Spiralnut-Lager 14, 15 verwendet die im einzelnen anhand von Fig.7 beschrieben worden sind.

Anhand von Fig. 16 wird nunmehr der Gleichgewichtszustand des oberen Zylinders 301 beschrieben, wenn sich das Video-Bandgerät entweder in einer horizontalen oder einer vertikalen Lage befindet. Die Kurve A, bei welcher der Druck über dem Abstand aufgetragen ist, entspricht dem Mikronut-Lager, dessen Daten in der eingangs wiedergegebenen Aufstellung angegeben sind, während das Gewicht des rotierenden Teils 200 g und nicht 250 g beträgt. Die Kurve B gibt die Axialkraft wieder, welche im Gleichgewicht mit dem Druck ist der durch das Mikronut-Lager 318 erzeugt worden ist, wenn sich das Video-Bandgerät in der horizontalen Lage befindet Die axiale Kraft ändert sich in Abhängigkeit von dem Abstand des Spiralnut-Lagers 325. Die Neigung der Kurve B ist der der Kurve A entgegengesetzt da, je kleiner der Abstand (όή ist. umso größer der Abstand (Oj) wird, und umgekehrt. Bei Versuchen wurde das Spiralnut-Lage^r 325 so ausgelegt.

daß, wenn der Abstand (Ö2) 30 m ist, die Belastung /2 280 g wird. Folglich ist in der horizontalen Lage der Gleichgewichtspunkt der Punkt, bei welchem sich die Kurven A und ß schneiden. An dieser Stelle ist der Abstand (όή 1,4 μπι.

Die Kurve C zeigt die Kraft oder Belastung, welche im Gleichgewicht mit dem Druck ist, der durch das Mikronut-Lager 318 erzeugt wird, d. h. h (der Druck.der durch das Spiralnut-Lager 325 erzeugt wird) plus dem Gewicht (200 g) des rotierenden Teils, das aus dem oberen Zylinder 301, der Laufbuchse 308 usw. besteht. Wenn sich das Video-Bandgerät in der vertikalen Lage befindet, befindet sich das rotierende Teil im Gleichgewichtszustand, wobei ein Abstand (O) von 1,1 μητι vorliegt.

Somit liegt bei der erfindungsgemäßen Drehkopf Zylinderanordnung für Video-Bandgeräte der Lagefehler zwischen der horizontalen und der vertikalen Lage bei

Δ = 1,4-1,1 =03 μπι,

und damit innerhalb der Fehlergrenze, die für privat genutzte Video-Bandgeräte gilt, welche nicht transportabel sind, die sich aber auch für eine lange Aufzeichnung eignen, wie bereits mehrfach ausgeführt ist. Im allgemeinen wird das tragbare Video-Bandgerät

b5 in einer Lage zwischen der horizontalen und der vertikalen Lage betrieben. Wenn die Erfindung bei der Drehkopf-Zylinderanordnung für transportable Video-Bandgeräte angewendet wird, ist der Lagefehler des

Kopfes, wie oben ausgeführt, sehr klein, so daß unabhängig von dessen Lage ein zuverlässiger Betrieb des transportablen Video-Bandgeräts gewährleistet werden kann.

Der Durchmesser (d) des Mikronut-Lagers 318 ist im wesentlichen gleich dem des Ansatzes 326, so daß, wenn die Drehkopf-Zylinderanordnung in der vertikalen Lage stillsteht, die Fläche und der Durchmesser der Grenzfläche zwischen dem Mikronut-Lager 318 und der gegenüberliegenden Lagerfläche, d.h. der Unterseite der Abdeckung 309, klein sind, so daß nur ein niedriges Anlaufmoment erforderlich ist, um das rotierende Teil ingangzusetzen. Außerdem ist die Höhe (O₃) (siehe Fig.4) des Ansatzes 326 se hoch, daß ein niedriges Antriebsdrehmoment zum Antreiben des rotierenden Teils erforderlich ist Folglich kann die Drehkopf-Zylinderanordnung gemäß der Erfindung insbesondere bei tragbaren Video-Bandgeräten verwendet werden, bei welchen ein kleiner Motor mit direktem Antrieb verwendet werden muß.

Wie oben beschrieben, kann der Abstand zwischen dem Mikronut-Lager 318 und der gegenüberliegenden Lagerfläche bei einem sehr kleinen Wert von 1,1 bis 1,4 μΐη aufrechterhalten werden, so daß der Kopf 3Ö2 in einer vorbestimmten Lage bezüglich der Bezugsfläche S genau in einer sehr einfachen V/eise bei der Montage festgelegt werden kann, und zwar aus den folgenden Gründen:

(I) Da ein Ende des Mittenzapfens 314 an der Unterlage oder dem unteren Gehäuse 304 festgeklemmt ist, bleibt die relative Lage des Zapfens 314 bezüglich der Bezugsfläche S (siehe auch F i g. 17) selbst nach der Montage unverändert

(II) Bei einer Drehung des rotierenden Teils wird durch den Druck, der durch das Mikronut-Lager 318 am oberen Ende oder am Flansch des Mittenzapfens 314 erzeugt wird, das rotierende Teil zum »Schwimmen« gebracht; jedoch ist das Anheben über dem Mikronut-Lager 318 sehr gering, wie oben beschrieben; die axiale Lage oder Höhe des Kopfes 302 kann während des Betriebs mit einem höheren Genauigkeitsgrad eingehalten werden, wenn der Abstand oder die Höhe des oberen Endes oder Flansches des Mittenzapfens von der Bezugsfläche 5 gsnau festgelegt und bei der Montage beibehalten wird.

Als nächstes werden die Schritte beim Zusammenbau der vorstehend beschriebenen Drehkopf-Zylinderan-Ordnung für ein Video-Bandgerät beschrieben. Wie in F i g. 17 dargestellt, ist der Mittenzapfen 314 durch einen Schrumpfvorgang in das untere Gehäuse 304 eingesetzt. Danach werden beide Enden des Zapfens 314 so festgeklemmt, daß die Bezugsfläche S in der Weise maschinell bearbeitet werden kann, daß der geforderte Grad an Winkelhaltigkeit zwischen dem Mittenzapfen 314 und der Bezugsfläche Sund eine geforderte Höhe h\ des oberen Endes des Mittenzapfens 314 bezüglich der Bezugsfläche 5 erhalten wird.

Die anhand von Fig. 15 im einzelnen beschriebene Drehkopf-Zylinderanordnung wird bei dem tragbaren Video-Bandgerät verwendet, wie oben beschrieben ist, so daß alle Teile maschinell bearbeitet und mit einem höheren Genauigkeitsgrad zusammengebaut werden müssen. Beispielsweise muß der Fehler bei der Winkelhahigkeit zwischen ilm Mittenzapfen 314 und der Bezugsfläche 5 kleiner als 2 μιη sein, und der Fehler bei der Höhe h muß kleiner als 5 μιη sein. Wenn der Mittenzapfen 314 unter einem Winkel bezüglich der Beaugsfläche S geneigt ist, kann ein (nicht dargestelltes) Band nicht unter einem vorbestimmten Azimutwinkel bezüglich des Kopfes 302 gehalten werden und weicht von der vorbestimmten Spur ab, welche in der Breite im Vergleich zu herkömmlichen Video-Bandgeräten erheblich verkleinert werden kann, so daß dadurch eine lange Aufzeichnungszeit erhalten wird.

Als nächstes werden der Dynamotor 305 und das Magnetgehäuse 313 an der Laufbuchse 308 angebracht, welche ihrerseits von oben über dem Mittenzapfen 314 in der Weise angebracht wird, daß der Dynamotor 306 zwischen dem Dynamotor 305 und der Laufbuchse 308 angeordnet ist Danach wird der Dynamotor 306 mittels des Schraubbolzens 323 fest mit dem unteren Zylinder 303 verbunden. Danach wird der Flansch 317 mit dem oberen oder freien Ende des Mittenzapfens 314 fest verbunden, wie in F i g. 18 dargestellt ist.

Als nächstes wird der Abstand h₂ zwischen der Bezugsoberfläche S und der obere« Fläche des Mikronut-Lagers 318 gemessen, um zu prihen, ob der Abstand innerhalb der zulässigen Toleranzen liegt. Die Oberfläche des Mikronut-Lagers 318 wird dann a^ Axialsteuerfläche 327 verwendet, wodurch die relative Verschiebung (beispielsweise der in F i g. 15 dargestellte Wert H) in der axialen Richtung zwischen dem rotierenden Teil, das aus dem oberen Zylinder 301, der Laufbuchse 308, dem Dynamotor 305, dem Rotormagneten 312, dem Magnetgehäuse 313 besteht, und dem feststehenden Teil während der Drehung des rotierenden Teils festgelegt wird.

Anhand von Fig. 19 wird nunmehr der Schritt des Einfüllens und Abdichtens der magnetischen Flüssigkeit bzw. des magnetischen Fluids 319 beschrieben, die bzw. das ein Schmiermittel ist Das obere Ende der Laufbuchse 308 wird flüssigkeitsdicht mit einer abdichtenden Abdeckung oder einem Block 330 abgedichtet, welcher über eine Kupplung 329 mit einer Rohrleitung 328 in Verbindung steht, welche wiederum mit einer nicht dargestellten Quelle für das magnetische Fluid 319 in Verbindung steht. Die Laufbuchse 308 wird so weit abgesenkt, daß das untere Ende des Dauermagnetgehäuses 321 am unteren Ende der Laufbuchse 308 sau auf der Schmiermittelabdichtung 322 aufsitzt. Danach wird die Luft aus dem abzudichtenden Raum zwischen dem Drehzylinder 308 und dem Mittenzapfen 314 abgesaugt, worauf die magnetische Flüssigkeit 319 in den Raum gefüllt wird. Nachdem der Raum vollständig mit der magnetischen Flüssigkeit 319 gefüllt ist, wird die Abdeckung 309 angebracht, um die magnetische Flüssigkeit 319 abzudichten.

Wie bereits mehrfach beschrieben, kann, wenn Kugellager verwendet werden, der Kopf 302 wegen des axialen Spiels der Kugellager, das nicht definierbar ist, nicht genau in einer vorbestimmten Lage gehalten werden, selbst wenn die übrigen Teile mit den geforderten Genauigkeitsgraden maschinell bearbeitet werden. Infolgedessen "nüssen, wie oben beschrieben, einige Unteranordnungen maschinell bearbeitet oder auch auf andere Weise bearbeitet werden, um die geforderten Dimensionsgenauigkeiten zu erhalten.

Wenn jedoch gemäß der Erfindung die Teile mit den geforderten Dimensionsgenauigkeiten bearbeitet sind, kann der Kopf in einer vorbestimmten axialen Lage innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereichs während der Drehbewegung des rotierenden Teils gehalten werden. Beispielsweise muß die in Fig. 15 dargestellte

Drehkopf-Zylinderanordnung für ein Video-Bandgerät den in der nachfolgenden Aufstellung angegebenen Maßtoleranzen oder Genauigkeiten genügen, um den Kopf 302 genau in einer vorbestimmten Lage zu halten.

Aufstellung 2

Abstand h₂ zwischen der Bezugsfläche Sund der Oberfläche des Mikronut-Lagers318

Dickenänderung όι des Ölfilms, der durch das Mikronut-Lager 318 erzeugt wird

Abstand /ij zwischen der Oberfläche A(siehe Fig. 18)der rotierenden Laufbuchse 308, an v/elcher die Abdeckung 309 angebracht ist, und deren Oberfläche Tan welcher der obere Zylinder 301 gehaltert ist

Abstand ht zwischen der Oberfläche Tunddem Kopf 302

kleiner als 2,0 μπι

kleiner als 0,5 μηι

kleiner als 1,5 μηι

kleiner als 2,0 μπι

Die Drehkopf-Zylinderanordnung gemäß der Erfindung für ein Video-Bandgerät, welche für Versuchszwecke hergestellt worden ist, hat allen vorstehend angeführten Toleranzen genügt. Bei der Montage kann der Abstand h₂ zwischen der Oberfläche des Mikronut-Lagers 318 und der Bezugsfläche 5 sehr einfach gemessen werden, wenn die Bezugsfläche 5 durch Aufspannvorrichtungen in derselben Weise fixiert wird, wie beim Einsetzen in das Video-Bandgerät.

Da das Mikronut-Lager 318 eine sehr kleine Oberfläche aufweist und koaxia! bezüglich des Mittenzapfens 314 ausgebildet ist, ist die Steuerung des Abstands h₂ bezüglich der Bezugsfläche S sehr einfach. Selbst wenn der Ansatz 326 oder das Mikronut-Lager 318 von der Unterseite der Abdeckung 309 vorstehen, wählend der Flansch 317 eine ebene obere Fläche aufweist, wie nachstehend noch beschrieben wird, reicht es aus, als Abstand h₂ den Abstand zwischen dem oberen Ende oder der oberen Fläche des Flansches 317 des Mittenzapfens 314 und der Bezugsfläche Szu messen, da der Druck nur an der Fläche aufgebaut wird, wo das Mikronut-Muster ausgebildet ist. Selbst wenn auf der zylindrischen Umfangsfläche des Flansches 317 Welligkeiten zurückgeblieben sind, haben sie bei der Erfindung keinen Einfluß aui den Abstand 6₂ oder die Höhe It₂.

Selbst wenn sich die Viskosität der magnetischen Flüssigkeit 319, welche ein Schmiermittel ist infolge von Umgebungstemperaturänderungen ändert, kann die Dickenänderung des Ölfilms, der durch das Mikronut-Lager 318 erzeugt wird, innerhalb des Toieranzbereichs Δδι (siehe Aufstellung 2) gehalten werden, da der Ölfilm äußerst dünn ist

Die beiden zusammenpassenden Flächen A und T (siehe F i g. 18) der rotierenden Laufbuchse 308 werden in derselben Richtung ausgerichtet, so daß der Abstand h₃ zwischen ihnen beispielsweise mit Hilfe einer Bezugslehre während der maschinellen Herstellung gemessen werden kann. Folglich wird es sehr einfach, diese Flächen mit den geforderten Maßgenauigkeiten maschinell herzustellen. Wie oben beschrieben, kann, statt das Mikronut-Lager 318 an dem oberen Ende des Zapfens 314 oder genauer an der oberen Fläche des an ihm angebrachten Flansches 317 vorzusehen, dieses auch von der Unterfläche der Abdeckung 309 vorstehen. Wie vorstehend beschrieben, ist die Axialdruck-Steuerfläche 327 eine sehr wichtige Stelle, um die Axiallagc (H in Fig. 15) des Kopfes wahrend der Drehung des rotierenden Teils festzulegen. Bei Abwandlungen der Erfindung wie den in Fig.7 bis 11 dargestellten Abwandlungen kann die Axialdruck-Steuerfläche 327 festgelegt werden. ίο Beispielsweise ist in dem in Fig.9 dargestellten Axiallager die Oberfläche bei der Mittenbohrung 20 die Axialdruck-Steuerfläche 327. Der genaue Abstand oder die Höhe H des Kopfes bezüglich der Bezugsfläche S kann erhalten werden, wenn der Abstand oder die Höhe /ij zwischen der Axialdruck-Steuerfläche 327 und der Bezugsfläche 5 genau festgelegt und während der Montage beibehalten wird. Bei dem in Fig. 10 dargestellten Axiallager ist die Axialdruck-Steuerfläche 327 dss obere Ende oder der Scheitelpunkt des kugelförmigen Ansatzes u. ä. 28 mit dem MikronutMuster27.

Die Axiallagerungen gemäß der Erfindung sind alle mit einem Axiallager (beispielsweise dem Fischgrätoder Pfeil-Spiralnut-Lager) versehen, welches den Druck aufbaut, welcher in der Richtung wirkt, die der Richtung des Druckes entgegengesetzt ist. der durch das Mikronut-Lager 318 erzeugt wird. Das Spiralnut-Lager ist bish ii so beschrieben worden, daß es an der Unterseite des Flansches ausgebildet ist; selbstverständlieh kann das Spiralnut-Lager auch an einem entspre chenden Teil der rotierenden Laufbuchse 308, beispielsweise an einer Zwischenstelle .->der an dem unteren offenen Ende ausgebildet werden. Ferner kann das Mikronut-Muster unmittelbar in der oberen Endfläche des Mittenzapfens 314 ausgebildet werden.

Wenn bei der Drehkopf-Zylinderanordnung eines Video-Bandgerätes die Axiallagerausführung gemäß der Erfindung verwendet wird, - bei weicher eine Buchse, auf welcher ein oberer Zylinder gehaltert ist. über einen Mittenzapfen angebracht ist, dessen Ende an einer Unterlage festgeklemmt ist. wodurch die Axiallager geschaffen sind, wobei eines der Axiallager, das ein Mikronut-Lager ist, das an der oberen oder freien Endfläche des Mittenzapfens in der Weise ausgebildet ist. daß der Druck, der in dem durch das Mikronut-Lager erzeugten Ölfilm aufgebaut worden ist, bewirkt, daß ein rotierendes Teil, das aus der rotierenden Laufbuchse, dem daran angebrachten oberen Zylinder und einem an dem oberen Zylinder gehalterten Kopf besteht, bei so seiner Drehbewegung »schwimmt« bzw. angehoben wird —,dann werden bei der Drehkopf-Zylinderr x>rdnung des Video-Bandgeräts verschiedene Wirkungen und Vorteile erhalten, wie sie nachstehend aufgeführt werden:

(1) Die Drehkopf-Zylinderanordnungen können durch sehr einfache Montageschritte hergestellt werden, ohne daß ein Schritt erforderlich ist, um Unteranordnungen maschinell oder auf andere Weise fertigzubearbeiten. Ferner kann der Kopf während des Betriebs in einer vorbestimmten Lage oder Höhe genau gehalten werden.

(2) Der Lagefehler oder die Abweichung der Lage oder Höhe des Kopfes kann auf ein Minimum herabgesetzt oder vernachlässigbar gemacht werden, und zwar unabhängig von der Lage der Drehkopf-Zylinderanordnung.

(3) Das rotierende Teil kann inganggesetzt und mit

niedrigen Drehmomenten angetrieben werden. (4) Der Lagefehler des Kopfes kann sogar nach einer langen Betriebsdauer noch beseitigt werden.

Ferner kann die magnetische Flüssigkeit oder ein Schmiermittel, ohne daß es austritt, über eine lange Betriebsdauer dicht untergebracht werden. Außerdem könne·.; die Drehkopf-Zylinderanordnungen in einem solchen Maße sehr kompakt hergestellt werden, wie es bisher nicht möglich war.

Bisher ist die Erfindung in Verbindung mit dem rotierenden oder Drehmechanismus beschrieben worden, bei welchem eine Laufbuchse oder ein Gehäuse

über einem feststehenden Zapfen angebracht ist, damit sie bzw. es sich um den Zapfen dreht; selbstverständlich kann, obwohl es nicht dargestellt ist, die Erfindung auch genauso gut bei einem Drehmechanismus angewendet werden, bei welchem eine Welle in eine feststehende Buchse eingesetzt wird und sich dann in dieser dreht. Bisher ist ferner als Schmiermittel ein Schmieröl oder eine magnetische Flüssigkeit bzw. ein magnetisches Fluid verwendet worden. Selbstverständlich können bei der Erfindung genauso gut auch andere Lager verwendet werden, bei welchen Luft als Schmiermittel verwendet wird.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehmechanismus mit einer fluid-geschmierten Axiallagerung, mit einem Zapfen mit mindestens einem freien Ende,
einem Gehäuse, das über das schmierende Fluid zwischen Gehäuse und Zapfen relativ drehbar auf dem Zapfen sitzt,

einem Abschnitt, der von der Endfläche des freien ι ο Endes des Zapfens oder von der dieser gegenüberliegenden Stirnfläche des Gehäuses in axialer Richtung vorsteht, wodurch der axiale Abstand zwischen Zapfenende und Gehäusestirnfläche in diesem Bereich verringert ist, einem ersten, schmiermitteldruckabhängigen Axiallager, welches den Abstand zwischen dem Abschnitt und der gegenüberliegenden Fläche zu vergrößern trachtet, und

einem zweiten Axiallager, welches den Abstand zwischen dem Abschnitt und der gegenüberliegenden Fläche zu verringern trachtet,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste, schmiermitteldruckabhängige Axiallager als zwischen dem Abschnitt (9/21/23/28/41/326) und der gegenüberliegenden Fläche (12) wirkendes Mikronutlager (6,6a, /16,17,18/27/39/318) ausgebildet ist und daß das zweite Axiallager (8/42—49) eine wesentlich geringere Starrheit als das erste Axiallager hat

2. Drehmenhanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (1) einen Flansch (4, 22) aufweist und day das zweite Axiallager (8) ebenfalls ein Mikronutiaper ist. das zwischen der dem freien Ende des Zapfer·., (1) abgewandten Fläche des Flansches (4) und der gegenüberliegenden Fläche des Gehäuses (3) wirkt.

3. Drehmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4,22) sich am freien Ende des Zapfens (1,19) befindet.

4. Drehmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Axiallager (8) als Fischgräten-Spiralnuten-Drucklager(14,15) ausgebildet ist.

5. Drehmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Axiallager einen Magneten oder mehrere Magnete aufweist.

6. Drehmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete des zweiten Axiallagers die Magnete eines Rotors (312) oder so eines Stators (311) eines Motors sind, welcher entweder den Zapfen (1) oder das Gehäuse (3) bezüglich des jeweils anderen Teils antreibt.