DE3787560T2

DE3787560T2 - Verfahren und System zur Aufhängung einer holographischen Platte.

Info

Publication number: DE3787560T2
Application number: DE87106029T
Authority: DE
Inventors: Daniel L Manitakos
Original assignee: Miles Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2007-04-25
Also published as: DE3787560D1; EP0243902A3; EP0243902B1; US5379134A; EP0243902A2

Description

Die Erfindung betrifft eine holographische Deflektoranordnung, die eine drehbare Welle mit einer Vorrichtung umfaßt, welche eine plane Platten- bzw. Scheiben-Referenzoberfläche definiert, deren Ebene senkrecht zur Längsachse der drehbaren Welle ist, eine holographische, plane Platten- bzw. Scheibenvorrichtung mit einer axialen Bohrung, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der drehbaren Welle, wobei die holographische, plane Plattenvorrichtung auf der drehbaren Welle gelagert ist und mit deren planer Referenzoberfläche Kontakt hat, und Vorrichtungen zum Befestigen der holographischen, planen Plattenvorrichtung an der drehbaren Welle, sowie ein Verfahren zum Aufhängen einer derartigen holographischen Deflektoranordnung, insbesondere zum Aufhängen einer holographischen Platte auf einer Drehmotorwelle.
Holographische Drehvorrichtungen werden zur Ablenkung eines Laserstrahles über einer Oberfläche für Schreibe- oder Lesevorgänge verwendet. Die sich mit hoher Geschwindigkeit drehende holographische Platte bzw. Scheibe legt dem Konstrukteur einige Beschränkungen auf. Die Platte oder Scheibe muß in äußerst genauer rechtwinkliger Ausrichtung zu der Drehachse gehalten werden und darf kein radiales Spiel haben, um das dynamische Gleichgewicht der Anordnung zu wahren. Verschiedene holographische Plattenaufhängungssysteme sind im Stand der Technik vorgeschlagen worden. Zum Beispiel ist im "IBN TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN", Band 26, Nr. 3A, August 1983, Seit. 1243: "Disk-centering hub", F.S Luecke, eine Plattenzentriernabe beschrieben, bei der die Nabe auf einer Welle angeordnet ist und von einem Notor gedreht wird. Zwei Oberflächen der Nabe sind derart maschinell bearbeitet, daß sie durch die Drehachse verlaufen. Ein schwebender Ring ist mit einem ersten sphärischen Radius für eine leichte Passung auf die innere Oberfläche der Nabe versehen. Ein zweiter sphärischer Radius des schwebenden Ringes entspricht der Größe und dem Bereich eines Mittelloches in der Platte oder Scheibe. Beide Radien sind sphärisch und konzentrisch, so daß der schwebende Ring sich neigt, ohne sich zu binden oder das Zentrum aus der Drehachse zu verschieben. Der schwebende Ring wird durch die Kraft von Federn nach oben gegen das Innere der durchgehenden Öffnung in der Scheibe gedrückt und eine Abdeckung klemmt die Scheibe oder Platte gegen die Nabenoberfläche, wenn ein Schraubbolzen angezogen wird.
In PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Band 8, Nr. 204 (P-301) [1641] & JP-A-5990273, September 1984, ist eine magnetische Scheiben oder Plattenvorrichtung mit einem Zylinderteil aus elastischem Material offenbart, das am oberen Ende einer Spindel vorgesehen ist und ein sphärisches elastisches Teil enthält. Die Mittelwelle ist in einem angehobenen Zustand angeordnet, während sie der Spindel zugewandt ist. Die Mittelnabe einer Scheibe oder Platte ist um das Zylinderteil herum angepaßt und abgesenkt, so daß es das elastische Teil verformt. Dadurch erhöht sich der zylindrische Teil in seinem äußeren Durchmesser beim Pressen der durchgehenden Mittelöffnung. Somit wird die Nabe durch Reibungskraft genau gegen die innere Oberfläche (gedrückt) gehalten und ist mit der Drehachse zentriert, jedoch nicht mit dieser ausgerichtet.
Außerdem ist im US-Patent Nr. 4,353,615, das die Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche 1, 6 und 10 bildet, ein dynamisches Aufhängungssystem für holographische Drehvorrichtungen beschrieben, bei dem ein selbstausrichtendes Lager verwendet wird, während im US-Patent Nr. 4,556,278 eine frei schwebende Aufhängung für eine holographische Scheibe oder Platte beschrieben ist. In beiden Patentschriften wird die Zentrifugalkraft, die durch Drehung der Scheibe entsteht, zur Ausrichtung der Scheibe mit der Drehachse verwendet. In jedem Fall sind die Aufhängungssysteme relativ komplex und daher kostenintensiv.
Der Erfindung liegt die spezifische Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur Aufhängung einer holographischen Platte oder Scheibe zur Verfügung zu stellen, mit denen eine präzise rechtwinklige Ausrichtung der Scheibe oder Platte bezüglich der Drehachse möglich wird, während gleichzeitig kein radiales Spiel vorhanden ist.
Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, daß das Aufhängungssystem die holographische Platte nur im miniialem Umfang belastet.
Eine noch weitere Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufhängung einer holographischen Scheibe bereitzustellen, mit denen eine positive, wiederholbare Anordnung der Scheibe möglich ist.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bei dem Aufhängungssystem kostengünstige einfache Teile verwendet werden, um die gewünschten Ziele einer präzisen rechtwinkligen Ausrichtung und null radialen Spiels zu erreichen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Aufhängungssystem in einem breiten Temperaturbereich einsetzbar ist. Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die Merkmale der Ansprüche 1, 6 und 10 gelöst.
Die oben erwähnten Ziele und Merkmale sowie weitere Ziele und Merkmale der Erfindung sind am besten anhand der detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung verständlich, das zum Zwecke der Verdeutlichung ausgesucht wurde und in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.
Es zeigen
Fig. 1 eine Teilansicht auf eine holographische Deflektoranordnung, die den Drehmotor, die drehbare holographische Scheibe sowie die optische Anordnung zeigt; und
Fig. 2 eine auseinandergezogene Ansicht, die einzeln den Drehmotor, die holographische Scheibe und die Komponenten der Aufhängungsanordnung zeigt.
Mit Bezug auf die Zeichnungen wird eine holographische Deflektoranordnung ganz allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet, die ein Gehäuse, einen Drehmotor 12, eine holographische Scheibe 14 mit zumindest einer holographischen Facette, eine Scheibenaufhängungsanordnung 16 (detaillierter in Fig. 2 dargestellt) und ein optisches System, das durch Prisma 18 und Linse 20 gebildet wird, umfaßt. Ein Laserstrahl 21 wird in bekannter Weise durch die holographische(n) Facette(n) auf der ebenen holographischen Scheibe abgelenkt, um einen Abtastort für den Laserstrahl zu schaffen, der durch Linse 20 auf eine (nicht dargestellte) Abbildungsoberfläche fokussiert wird.
Mit Bezugnahme nunmehr auf Fig. 2 wird deutlich, daß die holographische Scheibe 14 eine feste Scheibenmittellagerung 22 aufweist, welche mit einer Bohrung 24 versehen ist. Der Drehmotor 12 weist eine sich drehende Welle 25 auf, die eine mit Gewinde versehene Bohrung 26 hat, deren Zweck nachstehend beschrieben wird. Die Verbindung der holographischen ebenen Scheibe 14 mit der sich drehenden Welle 25 des Drehmotors 12 wird über eine zwischengelagerte Nabenanordnung 27 erzielt. Die Nabenanordnung 27 weist eine äußere Hülse 28 auf, die auf einer inneren Nabe 30 aufgepreßt ist und eine oder mehrere Stellschrauben 32 aufweist, die zur dynamischen Ausbalancierung der sich drehenden Elemente dienen. Die Nabe 30 weist eine durchgehende Bohrung 34 auf, deren unteres Ende, wie aus Fig. 2 hervorgeht, sich durch einen ringförmigen Wellenabschnitt oder eine Nabenwelle 35 erstreckt, welche in einem verringerten Durchmesser oder einem Schulterabschnitt 36 endet. Der Durchmesser des Wellenabschnitts 35 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der Lagerbohrung 24 der holographischen Scheibe. Der Abstand zwischen der Nabenwelle 35 und der holographischen Scheibenbohrung 24 ist notwendig, um die holographische Scheibe 14 auf die Nabenwelle 35 aufsetzen und sie vollständig an einer ringförmigen Bezugsoberfläche 37 der Nabenanordnung anlegen zu können, ohne Zurückhaltung von der Bohrung 24.
Die Ebene der Bezugsoberfläche 37 verläuft senkrecht zur Rotationsachse der Drehmotorwelle 25. Diese Beziehung wird entweder durch Feinstbearbeitung nach dem Anbringen der Nabenanordnung 27 an der Drehmotorwelle 25 oder dadurch, daß die Ebene oder Bezugsoberfläche 37 senkrecht zur Längsachse der Bohrung 34 ausgerichtet wird, erzielt. Diese Anordnung ermöglicht die exakte rechtwinklige Lagegenauigkeit der holographischen Scheibe oder Platte 14 in Bezug auf die Rotationsachse.
Ein zusammenpreßbarer O-Ring 38 wird um das Endstück 36 mit kleinerem Durchmesser der Nabenwelle 35 angeordnet und dann wird die holographische Scheibe 14 auf die Nabenwelle 35 aufgesetzt, wobei sich die ebene Oberfläche der holographischen Scheibe 14 in Kontakt mit der ebenen Referenzoberfläche 37 befindet. Ein Druckring 40 mit einer Bohrung 42 wird gegen die äußere oder untere Oberfläche der holographischen Scheibe 14 angelegt, wie aus Fig. 2 hervorgeht, und zwei Belleville- Tellerfedern 44 und 46 werden um einen Kappenabschluß 48 mit einer Bohrung 50 herum gelegt. Dann wird eine Schraube 52 durch die Bohrung 50, die Tellerfedern 44 und 46, die Bohrung 42 des Druckringes 40 und schließlich durch die Bohrung 24 der holographischen Scheibe, den O-Ring 38, die Nabenbohrung 34 hindurch und in die Gewindebohrung 26 der Motorwelle eingesetzt.
Es versteht sich, daß bei Anziehen der Schraube 52 die Federn 44 und 46 zusammengedrückt werden, wodurch der Druckring 40 gegen die äußere Oberfläche der holographischen Scheibe 14 gedrückt wird, wodurch wiederum die Scheibe 14 fest auf der ebenen Referenzoberfläche 37 der Nabenanordnung 27 anliegt. Die Federkonstanten der Federn 44 und 46 können so ausgewählt werden, daß sie das Vibrationsansprechen der drehenden holographischen Scheibenanordnung abstimmen und die auf dem Glas der holographischen Scheibe 14 ruhende Last regeln.
Da die axiale Kompression des O-Rings 38 eine radiale Ausdehnung des O-Rings zur Folge hat, wodurch der Abstand zwischen der Nabenwelle 35 und der Lagerbohrung 24 in der holographischen Scheibe eliminiert wird, versteht sich, daß der O-Ring keine bleibende Verformung annehmen kann. Eine Vielzahl von üblichen Materialien kann benutzt werden, um diesen O-Ring zu formen. Ein geeignetes Material ist Nitril (Buna-N) (mit einer Shore-Härte A von 65-70, gemessen mit einem Elastomer- Durometer).
Aus der vorstehenden Erläuterung des Systems und des Verfahrens zur Aufhängung der vorliegenden Erfindung ergibt sich, daß die Nabenanordnung 27 und insbesondere die Welle 37, der Endabschnitt 36 mit verringertem Durchmesser und die Bezugsoberfläche 37 als ein einziges Element ausgebildet werden können und, falls gewünscht, als ein integraler Teil der Notorwelle 25 geformt sein können. Alternativ dazu können die Notorwelle 25 und die Nabe 30 aus einem Stück mit einer getrennten Hülse 28, die auf der Notorwelle angebracht ist, hergestellt werden.

Claims

1. Holographische Deflektoranordnung (10) mit:

(a) einer drehbaren Welle (35) mit einer Vorrichtung, welche eine plane Platten-Referenzoberfläche (37) definiert, deren Ebene senkrecht zu der Längsachse der drehbaren Welle (35) ist;

(b) einer holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) mit einer axialen Bohrung (24), deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der drehbaren Welle (35), wobei die holographische, plane Plattenvorrichtung auf der drehbaren Welle (35) gelagert ist und mit deren planer Referenzoberfläche (37) Kontakt hat; und

(c) Vorrichtungen (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52) zum Befestigen der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) an der drehbaren Welle (35) dadurch gekennzeichnet, daß

(d) ein kompressibler O-Ring (38) um die drehbare Welle (35) in der axialen Bohrung (24) der holographischen, planen Plattenvorrichtung herum angebracht ist und daß

(e) die Befestigungsvorrichtungen (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52) eine Vorrichtung zum axialen Zusammendrücken des O-Ringes (38) aufweisen zur Erzeugung einer radialen Ausdehnung dessen, um das Spiel zwischen der drehbaren Welle (35) und der Bohrung (24) der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) zu eliminieren.

2. Holographische Deflektoranordnung (10) nach Anspruch 1, worin die drehbare Welle (35) mit einem Drehmotor (12) mechanisch verbunden ist.

3. Holographische Deflektoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Vorrichtung zum axialen Zusammendrücken des O-Ringes (38) Federvorrichtungen (44, 46) aufweist.

4. Holographische Deflektoranordnung nach Anspruch 3, worin die Federvorrichtungen einander gegenüberliegende Tellerfederscheiben (44, 46) sind.

5. Holographische Deflektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die drehbare Welle (35) in einen Endabschnitt (36) mit verringertem Durchmesser ausläuft und worin der kompressible O-Ring (38) um den Endabschnitt (36) mit verringertem Durchmesser herum angeordnet ist.

6. Holographische Deflektoranordnung (10) mit:

(a) einer Drehmotorvorrichtung (12) mit einer drehbaren Welle (25);

(b) einer holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) mit einer axialen Bohrung (24); gekennzeichnet durch

(c) eine Nabenvorrichtung (27) mit einer Welle (35) und einer Vorrichtung, welche eine plane Referenzoberfläche (37) definiert, deren Ebene senkrecht zu der Längsachse der Welle (35) ist; wobei der Durchmesser der axialen Bohrung (24) der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) größer ist als der Durchmesser der Welle (35) der Nabenvorrichtung, die holographische, plane Plattenvorrichtung (14) an der Welle (35) der Nabenvorrichtung angeordnet ist und mit der planen Referenzoberfläche (37) Kontakt hat;

(d) einen kompressiblen O-Ring (38), der um die Welle (35) der Nabenvorrichtung in der axialen Bohrung (24) der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) angeordnet ist; und

(e) eine Vorrichtung zum Befestigen der Nabenvorrichtung (27) und der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) an der drehbaren Welle (25) der Drehmotorvorrichtung (12), wobei die Ebene der planen Referenzoberfläche (37) der Nabenvorrichtung rechtwinklig zur Längsachse der drehbaren Welle (25) ist, die Befestigungsvorrichtungen (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52) eine Vorrichtung zum axialen Zusammendrücken des O-Ringes (38) aufweisen zur radialen Ausdehnung dessen, um das Spiel zwischen der Welle (35) der Nabenvorrichtung und der Bohrung (24) der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) zu eliminieren.

7. Holographische Deflektoranordnung nach Anspruch 6, worin die Vorrichtung zum axialen Zusammendrücken des O-Ringes (38) Federvorrichtungen (44, 46) aufweist.

8. Holographische Deflektoranordnung nach Anspruch 7, worin die Federvorrichtungen einander gegenüberliegende Tellerfederscheiben (44, 46) sind.

9. Holographische Deflektoranordnung nach Anspruch 8, worin die Welle (35) der Nabenvorrichtung in einen Endabschnitt (36) mit verringertem Durchmesser ausläuft und der zusammengedrückte O-Ring (38) um den Endabschnitt (36) mit verringertem Durchmesser herum angeordnet ist.

10. Verfahren zum Aufhängen einer holographischen, planen Platte (14) mit einer axialen Bohrung (24) auf einer drehbaren Welle (35), deren Durchmesser geringer ist als der Durchmesser der Bohrung (24) der holographischen, planen Platte, und mit einer Referenzoberfläche (37) der planen Platte, deren Ebene senkrecht zu der Längsachse der drehbaren Welle (35) angeordnet ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

(a) Aufsetzen eines kompressiblen O-Ringes (38) auf die drehbare Welle (35),

(b) Zusammensetzen der drehbaren Welle (35), des O-Ringes (38) und der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) derart, daß der O-Ring (38) und der vom O-Ring umgebene Abschnitt der drehbaren Welle (35) sich innerhalb der axialen Bohrung (24) der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) befinden, und wobei die holographische, plane Plattenvorrichtung (14) mit der Referenzoberfläche (37) der planen Platte Kontakt hat;

(c) axiales Zusammendrücken des O-Ringes (38), um dessen radiale Ausdehnung zu bewirken, wodurch das Spiel zwischen der drehbaren Welle (35) und der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) eliminiert wird; und

(d) Befestigen der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) an der drehbaren Welle (35), wobei der O-Ring (38) in seinem zusammengedrückten Zustand gehalten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend den Schritt des Anlegens der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14) unter Federdruck an die Referenzoberfläche (37) der planen Platte.

12. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend den Schritt des Steuerns der auf die holographische, plane Plattenvorrichtung (14) wirkenden Spannung durch Wählen einer Federkonstante.

13. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend den Schritt des Abstimmens des Schwingungsverhaltens der sich drehenden Elemente durch Auswählen einer Gesamtfederbelastung der holographischen, planen Plattenvorrichtung (14).