DE4403958C2

DE4403958C2 - Kopfpositionierungsgerät

Info

Publication number: DE4403958C2
Application number: DE4403958A
Authority: DE
Inventors: Akira Hashimoto; Kazuo Hasegawa; Masao Sato
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2014-02-05
Also published as: GB9324890D0; GB2274938B; US5519553A; JPH06231554A; GB2274938A; DE4403958A1; US5781364A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kopfpositionierungsgerät nach dem OB des PA1 für ein magnetisches oder op tisches Scheibenspeichersystem.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Kopfpositionierungsme chanismus, der in der US-PS 4 630 145 offenbart ist. Eine Floppy-Disk 1 wird als Aufzeichnungsmedium ver wendet. Ein Schlitten 2 trägt einen Kopf 3. Ein er ster Schrittmotor 5 weist eine Verstellschraubenspin del 4 auf. Führungsstangen 6 und 7 stützen den Schlitten 2, so daß dieser in zwei durch Pfeile X1 und X2 angezeigten Richtungen gleiten kann. Ein Rotor 8 ist mit der ersten Verstellschraubenspindel 4 kom biniert und bildet mit dieser eine Einheit. Die erste Verstellschraubenspindel 4 und der Schlitten 2 sind miteinander in Eingriff. Der Schlitten 2 kann durch eine Drehung der ersten Verstellschraubenspindel 4 des ersten Schrittmotors 5 in die beiden durch die Pfeile X1 und X2 angezeigten Richtungen bewegt wer den.

Ein zweiter Schrittmotor 9 hat eine zweite Verstell schraubenspindel 10. Der erste Schrittmotor 5 und der zweite Schrittmotor 9 sind an einem Rahmen 11 befe stigt, so daß die erste Verstellschraubenspindel 4 und die zweite Verstellschraubenspindel 10 parallel zueinander sein können. Ein erstes Lager 12 hält die verlängerte Welle der ersten Verstellschraubenspindel 4 an der Vorderseite des ersten Schrittmotors 5. Das erste Lager 12 kann in den beiden durch die Pfeile X1 und X2 angezeigten Richtungen gleiten. Ein zweites Lager 13 hält die verlängerte Welle der ersten Ver stellschraubenspindel 4 an der Rückseite des ersten Schrittmotors 5. Eine Vorspannfeder 14 spannt die Verstellschraubenspindel 4 in der durch den Pfeil X1 angezeigten Richtung vor.

Das eine Ende eines Hebelarms 15 berührt einen Pfo sten 16 und das andere Ende ist mit der zweiten Ver stellschraubenspindel 10 in Eingriff. Die verlängerte Welle der ersten Verstellschraubenspindel 4 geht durch den Hebelarm 15 in der Weise hindurch, daß sich die erste Verstellschraubenspindel 4 frei drehen kann. Die erste Verstellschraubenspindel 4 befindet sich zwischen der zweiten Verstellschraubenspindel 10 und dem Pfosten 16. Der Hebelarm 15 weist eine das erste Lager 12 berührende Kontaktstelle 17 auf. Der Hebelarm 15 wird durch eine Drehung der zweiten Ver stellschraubenspindel 10 in den beiden durch Pfeile Q1 und Q2 angezeigten Richtungen um den Pfosten 16 geschwenkt. Das erste Lager 12 bewegt sich in den beiden durch die Pfeile X1 und X2 angezeigten Rich tungen, wenn der Hebelarm 15 in den beiden durch die Pfeile Q1 und Q2 angezeigten Richtungen geschwenkt wird. Durch diese Schwenkung wird die erste Verstell schraubenspindel 4 in den durch die Pfeile X1 und X2 angezeigten Richtungen bewegt.

Die Arbeitsweise wird nachfolgend erläutert. Der Schlitten 2 kann durch eine Drehung der ersten Ver stellschraubenspindel 4 des ersten Schrittmotors 5 in die beiden durch die Pfeile X1 und X2 angezeigten Richtungen bewegt werden. Auf diese Weise kann der Kopf 3 grob über der Floppy-Disk 1 positioniert wer den. Und der Hebelarm 15 wird durch eine Drehung der zweiten Verstellschraubenspindel 10 des zweiten Schrittmotors 9 in die beiden durch die Pfeile Q1 und Q2 angezeigten Richtungen geschwenkt. Dies bewirkt eine Bewegung der ersten Verstellschraubenspindel 4 in die beiden durch die Pfeile X1 und X2 angezeigten Richtungen. Daher wird auch der Schlitten 2 in die beiden durch die Pfeile X1 und X2 angezeigten Rich tungen bewegt. Auf diese Weise kann eine Feineinstel lung des Kopfes 3 über der Floppy-Disk 1 erfolgen. Durch Verwendung des Hebelprinzips wird die Verset zung des mit der zweiten Verstellschraubenspindel 10 in Eingriff stehenden Teils des Hebelarms 15 herabge setzt. Der Hebelarm 15 überträgt die reduzierte Ver setzung auf die erste Verstellschraubenspindel 4.

Fig. 52 stellt ein Kopfbewegungsgerät dar, das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 52384/1988 beschrieben ist. Bei diesem Mechanismus wird der Kopf 3 durch eine Drehung der Verstell schraubenspindel 4 des Schrittmotors 5 (Schrittmotor für Grobbewegung) grob bewegt. Eine Feinbewegung des Kopfes erfolgt durch eine axiale Bewegung der Ver stellschraubenspindel 4 durch den Schrittmotor 9 (Schrittmotor für Feinbewegung). Eine Notorwelle 5a dieses Schrittmotors 5 und die Verstellschraubenspin del 4 dieses Schrittmotors 5 sind getrennt ausgebil det, und es ist eine Drehübertragungsvorrichtung 5b, die eine Drehung des Schrittmotors 5 auf die Ver stellschraubenspindel 4 überträgt, vorgesehen. Das heißt, die Verstellschraubenspindel 4 wird durch den Schrittmotor 5 über die Drehübertragungsvorrichtung 5b gedreht, und nur die Verstellschraubenspindel 4 wird in ihrer axialen Richtung durch den Feinbewe gungsmechanismus bewegt.

Bei dem in Fig. 51 gezeigten Kopfpositionierungsme chanismus wird die Reduzierung der Versetzung durch Ausnutzung des Hebelprinzips vorgenommen, so daß das Verhältnis L2/L1 groß sein muß, um den Kopf 3 durch den zweiten Schrittmotor 9 fein zu positionieren. Der Hebelarm 15 muß daher lang sein, und es ist schwie rig, ein Gerät von geringer Größe zu erhalten. Wei terhin wird der Kopf 3 durch die Bewegung des ersten Lagers 12 fein positioniert. Bei der Bewegung des ersten Lagers 12 tritt Reibung auf, und dies führt zu dem Problem, daß die gewünschte Positionierungsgenau igkeit nicht erhalten werden kann. Um diese Reibung zu eliminieren, muß der Bereich, an den das erste Lager 12 angepaßt ist, lang ausgebildet sein. Daher wird das Gerät groß. Weiterhin muß die erste Ver stellschraubenspindel 4 durch den Hebelarm 15 hin durchgeführt werden, und der Schlitten 2 muß in Ein griff mit der ersten Verstellschraubenspindel 4 sein. Dies führt zu dem weiteren Problem, daß das Zusammen fügen dieser Teile schwierig ist.

Weiterhin sind bei dem bekannten Gerät nach Fig. 52 die Motorwelle und die Verstellschraubenspindel des Schrittmotors für Grobbewegung getrennt ausgebildet. Daher ist die Drehübertragungsvorrichtung erforder lich, um die Drehung des Schrittmotors für Grobbewe gung auf die Verstellschraubenspindel zu übertragen, wodurch die Schwierigkeit besteht, ein Gerät von ge ringer Größe zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kopfpositionierungsgerät zu schaffen, mit dem die gewünschte Feinpositionierungs genauigkeit erhalten werden kann und das eine geringe Größe besitzt.

Diese Aufgabe wird mit einem Kopfpositionierungsgerät der vorausgesetzten Art gelöst, das nach der Erfindung gemäß dem Kennzeichen des A1 ausgebildet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den UA ge kennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf den Hauptteil des Kopfbewegungsmechanismus ei nes Antriebs für eine flexible Scheibe gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Haupt teils entlang der Linie VI-VI in Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht des Haupt teils entlang der Linie VII-VII in Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht, in der das zy lindrische Zahnglied und das Zahnrad beim ersten Ausführungs beispiel im Eingriff sind,

Fig. 5 eine Darstellung des zylindri schen Zahnglieds beim ersten Aus führungsbeispiel,

Fig. 6 eine vergrößerte Teildarstellung von Fig. 1,

Fig. 7 eine Erläuterung der Kopfpositio nierung gemäß der Erfindung,

Fig. 8 eine Illustration des Getriebe zugmodells beim ersten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 9 die Anzahl der Zähne jedes Zahn rads und die Bewegungsgröße des zylindrischen Zahnglieds pro Schritt des Schrittmotors für Feinbewegung beim ersten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 10 die Merkmale der Zahnräder beim ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 11 die Merkmale des Schneckengetrie bes beim ersten Ausführungsbei spiel,

Fig. 12 die Merkmale des Schraubenradge triebes beim ersten Ausführungs beispiel,

Fig. 13 die von der Vorspannfeder aufge brachte Last auf die Verstell schraubenspindel beim ersten Aus führungsbeispiel,

Fig. 14 das auf jedes Zahnrad und den Schrittmotor für Feinbewegung aufgebrachte Lastdrehmoment beim ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 15 den Drehwinkel des Schneckenge triebes und jedes Zahnrades beim ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 16 den Bewegungsfehler durch den Zahnteilungsfehler beim ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 17 den Annahmefehler beim ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 18 den Bewegungsfehler durch die Teilungsexzentrizität beim ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 19 den Bewegungsfehler durch den Schrittmotor für Feinbewegung beim ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 20 den Gesamtbewegungsfehler beim ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 21 die Versetzung durch Temperatur änderungen beim ersten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 22 den summierten Bewegungsfehler und den Bewegungsfehler pro Schritt beim ersten Ausführungs beispiel,

Fig. 23 eine Draufsicht auf den Hauptteil des Kopfpositionierungsmechanis mus bei einer Antriebseinheit für eine flexible Scheibe nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 24 eine Schnittansicht des Haupt teils entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 23,

Fig. 25 eine vereinfachte Perspektivan sicht des Hauptteils in Fig. 23,

Fig. 26 die Merkmale des Schneckengetrie bes beim zweiten Ausführungsbei spiel,

Fig. 27 die Merkmale des Schraubengetrie bes beim zweiten Ausführungsbei spiel,

Fig. 28 ein Θ(Drehung)-T(Drehmoment)-Dia gramm des Schrittmotors beim zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 29 ein Θ-T-Diagramm des Schrittmo tors beim zweiten Ausführungsbei spiel,

Fig. 30 ein Θ-T-Diagramm des Schrittmo tors beim zweiten Ausführungsbei spiel,

Fig. 31 ein Θ-T-Diagramm des Schrittmo tors beim zweiten Ausführungsbei spiel,

Fig. 32 ein Θ-T-Diagramm des Schrittmo tors beim zweiten Ausführungsbei spiel,

Fig. 33 den Annahmefehler durch den Aus schlag des Schneckengetriebes beim zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 34 den Fehler aufgrund der Schnec kenradteilung beim zweiten Aus führungsbeispiel,

Fig. 35 den Fehler durch den Ausschlag des Schraubengetriebes beim zwei ten Ausführungsbeispiel,

Fig. 36 den Gesamtfehler beim zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 37 den summierten Bewegungsfehler und den Bewegungsfehler pro Schritt beim zweiten Ausführungs beispiel,

Fig. 38 eine Draufsicht auf den Hauptteil des Kopfpositionierungsmechanis mus bei einer Antriebseinheit für eine flexible Scheibe nach dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 39 eine Schnittansicht des Haupt teils entlang der Linie IX-IX in Fig. 38,

Fig. 40 eine Schnittansicht des Haupt teils entlang der Linie XI-XI in Fig. 38,

Fig. 41 einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 38,

Fig. 42 eine Draufsicht auf den Hauptteil des Kopfpositionierungsmechanis mus bei einer Antriebseinheit für eine flexible Scheibe nach dem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 43 eine Schnittansicht des Haupt teils entlang der Linie VI-VI in Fig. 42,

Fig. 44 eine Draufsicht auf den Hauptteil des Kopfpositionierungsmechanis mus für eine flexible Scheibe nach dem fünften Ausführungsbei spiel,

Fig. 45 eine Draufsicht auf den Hauptteil des Kopfpositionierungsmechanis mus für eine flexible Scheibe nach dem sechsten Ausführungsbei spiel,

Fig. 46 eine Draufsicht auf den Hauptteil des Kopfpositionierungsmechanis mus für eine flexible Scheibe nach dem siebten Ausführungsbei spiel,

Fig. 47 eine Draufsicht auf den Hauptteil des Kopfpositionierungsmechanis mus für eine flexible Scheibe nach dem achten Ausführungsbei spiel,

Fig. 48 eine Illustration des neunten Ausführungsbeispiels der Erfin dung,

Fig. 49 eine Illustration des zylindri schen Zahngliedes und der Zahnrä der nach dem zehnten Ausführungs beispiel der Erfindung,

Fig. 50 eine Illustration des zylindri schen Zahngliedes und der Zahnrä der nach dem zehnten Ausführungs beispiel der Erfindung,

Fig. 51 eine Draufsicht auf den Kopfbewe gungsmechanismus einer Antriebs einheit für eine flexible Scheibe nach dem Stand der Technik und

Fig. 52 eine Perspektivansicht des Kopf bewegungsmechanismus einer An triebseinheit für eine flexible Scheibe nach dem Stand der Tech nik.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht, die die Anwendung der Erfindung auf den Kopfbewegungsmechanismus einer An triebseinheit für eine flexible Scheibe illustriert. Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Hauptteils entlang der Linie VI-VI in Fig. 1, und Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Hauptteils entlang der Linie VII- VII in Fig. 1. Fig. 4 ist eine Draufsicht, die zeigt, wie das zylindrische Zahnglied und das Zahnrad inein andergreifen.

Fig. 5 ist eine Darstellung des zylindrischen Zahn glieds. Fig. 6 ist eine vergrößerte Teildarstellung von Fig. 1. Es werden dieselben Bezugszeichen für die Teile verwendet, die gleich oder entsprechend denen bei den bekannten Kopfpositionierungsgeräten sind.

Eine flexible Scheibe 1 wird als Aufzeichnungsmedium verwendet. Ein Schlitten 2 trägt einen Kopf 3. Ein Rahmen 21 ist der Geräterahmen. Ein erster Schritt motor 22 weist eine Verstellschraubenspindel 23 auf. Eine Führungsstange 24 ist so am Rahmen 21 befestigt, daß sie parallel zur Verstellschraubenspindel 23 ver läuft. Am Schlitten 2 sind Kugellager 25, 26 vorgese hen, und sie weisen V-förmige Nuten in ihren Überlap pungsseiten auf für den Kontakt mit der Führungsstan ge 24. Eine Lagerstützfeder 28 ist durch Schrauben 29, 30 am Schlitten 2 befestigt. Ein Kugellager 27 wird von der Lagerstützfeder 28 gestützt, und die Überlappungsseite hat eine flache Oberfläche für den Kontakt mit der Führungsstange 24. Der Schlitten 2 weist einen Nadelteil 32 auf, der mit der Verstell schraubenspindel 23 in Eingriff ist. Ein Halter 31 trägt den Nadelteil 32 und ist am Schlitten 2 befe stigt. Eine Nadeldruckfeder 35 übt eine Vorlast auf den mit dem Nadelteil 32 in Eingriff stehenden Teil der Verstellschraubenspindel 23 aus. Die Nadeldruck feder 35 ist mit einer Schraube 36 am Halter 31 befe stigt.

Auf die Kugellager 25, 26 wird eine Vorlast in radia ler Richtung durch die Lagerstützfeder 28 und das Kugellager 27 ausgeübt. Der Nadelteil 32 ist in Ein griff mit der Verstellschraubenspindel 23, und die Kugellager 25, 26 und 27 sind mit der Führungsstange 24 in Kontakt. Somit wird der Schlitten 2 durch die Verstellschraubenspindel 23, die Führungsstange 24, den Nadelteil 32 und die Kugellager 25, 26 und 27 gestützt, so daß er durch eine Drehung der Verstell schraubenspindel 23 in die durch die beiden Pfeile X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt werden kann.

Der erste Schrittmotor 22 ist an einem am Rahmen 21 vorgesehenen Gestell 37 befestigt. Mit dem ersten Schrittmotor 22 ist ein Lager 39 vorgesehen. Eine am Rahmen 21 vorgesehene Lagerstütze 38 weist ein Lager 40 auf. Die Verstellschraubenspindel 23 wird von den Lagern 39 und 40 getragen, so daß sie in den durch die Pfeile X1 und X2 angezeigten Richtungen gleiten kann. Mit anderen Worten, die Verstellschraubenspin del 23 ist so gelagert, daß sie sich drehen und glei ten kann.

Eine zylindrische Zahnstange 41 ist so mit der ver längerten Welle 42 der Verstellschraubenspindel 23 kombiniert, daß ihre Achsen zusammenfallen. Die zy lindrische Zahnstange 41 hat einen Körper, der, wie in Fig. 5 gezeigt ist, durch Drehen einer Zahnplatte 43 um eine Achse X-X gebildet wird. Eine Vorspannfeder 44 spannt die Verstellschraubenspindel 23 in Richtung des Pfeiles X2 vor. Die Vorspannfeder 44 für die Verstellschraubenspindel ist mit einer Schraube 45 an der Lagerstütze 38 befestigt.

Gemäß den Fig. 2 und 4 hat das erste Getriebe 46 ein mit der zylindrischen Zahnstange 41 in Eingriff ste hendes kleines Zahnrad 46a und ein großes Zahnrad 46b. Das erste Getriebe 46 ist aufeinen mit dem Rah men 21 vorgesehenen Pfosten 49 aufgesetzt und durch einen Sprengring 50 auf diesem gehalten. Das zweite Getriebe 47 weist ein mit dem Zahnrad 46b in Eingriff stehendes kleines Zahnrad 47a und ein großes Zahnrad 47b auf. Das zweite Getriebe 47 ist auf einen mit dem Rahmen 21 vorgesehenen Pfosten 51 aufgesetzt und auf diesem durch einen Sprengring 52 gesichert. Gemäß Fig. 3 hat das dritte Getriebe 48 ein mit dem Zahnrad 47b in Eingriff stehendes kleines Zahnrad 48a und ein Schrägstirnrad 48b. Das dritte Getriebe 48 ist auf einen mit dem Rahmen 21 vorgesehenen Pfosten 53 auf gesetzt und durch einen Sprengring 54 auf diesem ge sichert. Eine Vorspannfeder 55 spannt das zweite Ge triebe 47 in Richtung des Pfeiles Q2 in Fig. 1 vor. Die Vorspannfeder 55 ist mit dem Pfosten 51 in Ein griff. Ein Ende der Feder ist mit dem Getriebe 47 in Eingriff, und das andere Ende ist mit dem Rahmen 21 in Kontakt. Ein Sprengring 47 hält die Vorspannfeder 55 sicher am Pfosten 51.

Der zweite Schrittmotor 56 hat eine Welle 57 und ein Lager 58. Ein mit dem Rahmen 21 vorgesehenes Gestell 59 dient zum Stützen des zweiten Schrittmotors 56. Eine mit dem Rahmen 21 vorgesehene Lagerstütze 60 trägt ein Lager 61, das ein Ende der Welle 57 stützt. Ein Schneckenrad 62 ist auf der Welle 57 vorgesehen und in Eingriff mit dem Schrägstirnrad 48b. Ein Ge schwindigkeitsreduktionsmechanismus setzt sich zusam men aus dem Schneckenrad 62, dem dritten Getriebe 48, dem zweiten Getriebe 47 und dem ersten Getriebe 46.

Das Schneckenrad 62 wird durch den zweiten Schritt motor 56 gedreht, wodurch eine Drehung des dritten Getriebes 48, des zweiten Getriebes 47 und des ersten Getriebes 46 bewirkt wird. Das kleine Zahnrad 46a des ersten Getriebes 46 ist mit der zylindrischen Zahn stange 41 in Eingriff. Die zylindrische Zahnstange 41 bewegt sich somit in den beiden durch die Pfeile X1, X2 in Fig. 4 angezeigten Richtungen. Das erste Ge triebe 46 dreht sich nicht, wenn die Verstellschrau benspindel 23 durch den ersten Schrittmotor 22 ge dreht wird, da es die zylindrische Zahnstange 41 ist, die mit dem Zahnrad 46a in Eingriff steht. Mit ande ren Worten, der erste Schrittmotor 22 und der zweite Schrittmotor 56 können den Schlitten 2 unabhängig und in den durch die Pfeile X1, X2 angezeigten Richtungen bewegen, wobei diese Vorgänge einander nicht beein flussen.

Der Kopfpositionierungsmechanismus ist wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Eine Stellung der Verstell schraubenspindel 23 in der X1,X2-Richtung wird be stimmt entsprechend dem Zustand des Eingriffs zwi schen der zylindrischen Zahnstange 41 und dem Zahnrad 46a.

Die Vorspannfeder 44 für die Verstellschraubenspindel und die Vorspannfeder 55 eliminieren ein Spiel zwi schen der zylindrischen Zahnstange 41 und dem ersten Getriebe 46, zwischen dem ersten Getriebe 46 und dem zweiten Getriebe 47, zwischen dem zweiten Getriebe 47 und dem dritten Getriebe 48 und zwischen dem dritten Getriebe 48 und dem Schneckenrad 62. Jede Feder ist so vorgesehen, daß sie in derselben Richtung vor spannt.

Gemäß Fig. 2 weist ein Fotounterbrecher 63 einen Lichtsender 63a und einen Empfänger 63b auf. Der Fo tounterbrecher 63 ist mit eine Schraube 68 an einem Halter 64 befestigt, derart, daß er das Zahnrad 47b aufnehmen kann. Der Halter 64 ist mit einer Schraube 65 am Rahmen 21 befestigt. Das Zahnrad 47b hat eine Einkerbung 66 (s. Fig. 6) als Markierung, die vom Fotounterbrecher 63 erfaßt werden kann. Wenn sich diese Einkerbung 66 in den beiden durch die Pfeile Q1, Q2 angezeigten Richtungen dreht, wird abhängig von der Richtung der Fotounterbrecher 63 ein- oder ausgeschaltet, und die Standardposition des Zahnrades 47b kann erfaßt werden. Mit anderen Worten, der Fo tounterbrecher 63 kann die Standardposition für die Bewegung in der X1,X2-Richtung des Schlittens durch den zweiten Schrittmotor 56 erfassen.

Die Arbeitsweise wird nachfolgend erläutert. Die Ver stellschraubenspindel 23 wird durch den ersten Schrittmotor 22 gedreht. Demgemäß kann der Schlitten 2 in den beiden durch X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt werden. Somit kann der Kopf 3 grob positio niert werden. Andererseits wird das Schneckenrad 62 durch den zweiten Schrittmotor 56 gedreht. Die zylin drische Zahnstange 41 wird somit in den beiden durch X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt, und hierdurch wird die Verstellschraubenspindel 23 in den beiden durch die Pfeile X1, X2 angezeigten Richtungen be wegt. Demgemäß wird auch der Schlitten 2 in den bei den durch X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt, und der Kopf 3 kann fein positioniert werden. Dies ergibt sich daraus, daß die Drehgeschwindigkeit des zweiten Schrittmotors 56 durch das Schneckenrad 62, das drit te Getriebe 48, das zweite Getriebe 47 und das erste Getriebe 46 herabgesetzt werden kann.

Wie vorbeschrieben ist, können die Grobpositionierung des Kopfes 3 durch den ersten Schrittmotor 22 und die Feinpositionierung des Kopfes 3 durch den zweiten Schrittmotor 56 unabhängig voneinander durchgeführt werden, und diese Vorgänge beeinflussen sich gegen seitig nicht.

Der Grund, weshalb eine gegenseitige Beeinflussung der Vorgänge nicht auftritt wird mit Bezug auf Fig. 4 erläutert. Selbst wenn die zylindrische Zahnstange 41 in den beiden durch C1, C2 angezeigten Richtungen gedreht wird, dreht sich das erste Zahnrad 46 nicht in den beiden durch Q3, Q4 angezeigten Richtungen. Wenn demgemäß die zylindrische Zahnstange 41 durch eine Drehung des ersten Schrittmotors 22 gedreht wird, wird das erste Getriebe 46 nicht gedreht, und diese Drehung der zylindrischen Zahnstange 41 hat keine Wirkung auf den zweiten Schrittmotor 56, der durch das erste Getriebe 46, das zweite Getriebe 47, das dritte Getriebe 48 und das Schneckenrad 62 in Eingriff ist.

Wenn andererseits das erste Getriebe 46 durch den zweiten Schrittmotor 56 in beiden Richtungen gedreht wird, wie durch Q3, Q4 angezeigt ist, wird die zylin drische Zahnstange 41 in den beiden durch X1, X2 an gezeigten Richtungen bewegt. Die zylindrische Zahn stange kann in beiden Richtungen X1, X2 bewegt wer den, selbst wenn sie sich in beiden Richtungen C1, C2 dreht. Mit anderen Worten, selbst wenn sich die Zahn stange gleichzeitig in X1,X2-Richtung bewegt und in C1,C2-Richtung dreht, besteht keine gegenseitige Be einflussung. Demgemäß ist, selbst wenn sich der erste Schrittmotor 22 dreht, die Bewegung in beiden Rich tungen X1, X2 durch eine Drehung des zweiten Schritt motors 56 möglich.

Wie vorstehend beschrieben ist, wird in diesem Aus führungsbeispiel eine Drehung des zweiten Schrittmo tors 56 durch den Geschwindigkeitsreduzierungsmecha nismus aus dem Schneckenrad 62, das dritte Getriebe 48, das zweite Getriebe 47 und das erste Getriebe 46 in eine Bewegung der zylindrischen Zahnstange 41 in den beiden Richtungen X1, X2 umgewandelt. Demgemäß kann die Genauigkeit der Feinpositionierung des Kop fes 3 leicht erreicht werden.

Zusätzlich wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Spiel zwischen den Zahnrädern und der zylindrischen Zahnstange durch die Vorspannfeder 44 für die Ver stellschraubenspindel und die Vorspannfeder 55 elimi niert. Eine Hysterese für die Bewegung des Kopfes 3 in den beiden Richtungen X1, X2 wird somit auf einem minimalen Wert gehalten.

Im folgenden wird eine Erläuterung der Eliminierung des Spiels mit Bezug auf Fig. 1 gegeben.

Die Vorspannfeder 44 spannt die Verstellschrauben spindel in der durch X2 angezeigten Richtung vor. Die zylindrische Zahnstange 41 wird ebenfalls in der durch X2 angezeigten Richtung vorgespannt. Das erste Getriebe wird somit in der durch Q3 angezeigten Rich tung vorgespannt, während das zweite Getriebe 47 in der durch Q2 angezeigten Richtung vorgespannt wird. Die Vorspannfeder 55 spannt ebenfalls das zweite Ge triebe 47 in der durch Q2 angezeigten Richtung vor. Demgemäß spannen die Vorspannfeder 44 für die Ver stellschraubenspindel und die Vorspannfeder 55 für die Getriebe in derselben Richtung vor. Ein Spiel kann durch die Kräfte dieser Vorspannfedern elimi niert werden. Obgleich eine Illustration hierfür nicht gegeben ist, ist eine andere Vorspannfeder in nerhalb des zweiten Schrittmotors 56 vorgesehen, die in derselben Richtung vorspannt wie die Vorspannfe dern 44 und 55. Die Vorspannfeder 44, die Vorspann feder 55 und die innere Vorspannfeder des zweiten Schrittmotors 56 sind vorgesehen, so daß ein Spiel selbst dann ausreichend eliminiert werden kann, wenn die Vorspannkraft jeder Feder schwach ist im Ver gleich zu dem Fall, in welchem nur eine dieser Federn vorgesehen ist. Auf diese Weise ist das Kopfpositio nierungsgerät nach diesem Ausführungsbeispiel mit mehreren Vorspannfedern versehen, die in derselben Richtung vorspannen, so daß ein Spiel an jedem Berüh rungspunkt der Zahnräder wirksam eliminiert ist.

Da der Mechanismus für die Feinpositionierung grund sätzlich durch einen Zug von Getrieben dargestellt ist, kann er einem Gerät geringer Größe angepaßt wer den. Zusätzlich ist er leicht zusammenzusetzen im Vergleich mit dem bekannten Gerät nach Fig. 51, bei welchem das Hebelprinzip angewendet wird. Weiterhin kann bei diesem Ausführungsbeispiel der Fotounterbre cher 63 die Standardposition für die Feinpositionie rung des Kopfes 3 erfassen.

Auf diese Weise kann der Kopf 3 in einer offenen Steuerkette von der Standardposition aus in der Ziel position positioniert werden, da der Fotounterbrecher 63 die Standardposition für die Feinpositionierung erfassen kann. Mit anderen Worten, wenn die nicht dargestellte Steuereinheit Adresseninformationen über die Zielposition für den ersten Schrittmotor 22 und den zweiten Schrittmotor 56 hat, wird der Kopf 3 durch den ersten Schrittmotor 22 grob zur Zielposi tion bewegt und durch den zweiten Schrittmotor 56 fein zur Zielposition bewegt gemäß einer offenen Steuerkette, d. h. durch eine einfachere Schaltung. Da der Kopf 3 in einer offenen, d. h. rückführungslosen Steuerung zur Zielposition bewegt werden kann, können Daten in der Zielposition aufgezeichnet werden, selbst wenn die flexible Scheibe 1 nicht die Adres seninformationen hat.

Es folgt eine Erläuterung des Prinzips, durch welches der Kopf 3 durch Verwendung der Standardposition in einer offenen Steuerung in der Zielposition positio niert werden kann.

Wenn die Antriebseinheit für die flexible Scheibe eingeschaltet ist, wird die auf dem Zahnrad 47b an geordnete Einkerbung 66 so gesteuert, daß sie sich dort befindet, wo sie der Fotounterbrecher 63 gerade erfassen kann. Diese Stellung wird für die Standard position verwendet.

Die Fig. 7 erläutert die Kopfpositionierung bei einer Antriebseinheit für eine flexible Scheibe nach diesem Ausführungsbeispiel. In Fig. 7(a) sind die Spuren X1, X2 Spuren für den Fall von 135 TPI (Spuren pro Zoll bzw. Spuren pro 25,4 mm) und Spuren Y1, Y2 . . . Y6 Spuren im Fall von 430 TPI. Im Fall von 135 TPI be trägt die Spurteilung 187,5 µm, und im Fall von 430 TPI beträgt die Spurteilung 59 µm.

Der Kopf wird für die Spuren bei 135 TPI durch den ersten Schrittmotor 22 für Grobbewegung positioniert. In diesem Fall arbeitet die Feinpositionierung durch den zweiten Schrittmotor 56 nicht. Andererseits ar beiten für den Fall der Kopfpositionierung bei 430 TPI sowohl die Grobpositionierung durch den ersten Schrittmotor 22 und die Feinpositionierung durch den zweiten Schrittmotor 56. Im Fall der Positionierung beispielsweise auf der Spur Y2 nach Fig. 7(a) muß der Kopf fein an der Stelle positioniert werden, die SX11 Schritte von der Spur X1 entfernt ist, und diese Po sitionierung kann gleichzeitig mit der Positionierung auf der Spur X1 durch den ersten Schrittmotor 22 vom zweiten Schrittmotor 56 durchgeführt werden.

Dies erfolgt durch die nicht gezeigte Steuereinheit unter bezug auf die in Fig. 7 (b) gezeigte Tabelle, die in der Steuereinheit enthalten ist. Die beiden Arten der Aufzeichnungsdichte 135 TPI und 430 TPI haben nicht die feste Beziehung, die durch Berechnung gefunden werden kann.

Wie in Fig. 7 (b) gezeigt ist, wird beispielsweise im Fall der Positionierung auf der Spur Y2 vorher in Tabelle gespeichert, daß der Kopf um SX11 Schritte durch den Feinpositionierungsmechanismus gleichzeitig mit der Positionierung auf der Spur X1 durch den Grobpositionierungsmechanismus bewegt werden muß.

Auf die gleiche Weise wird im Fall der Positionierung auf der Spur Y3 vorher gespeichert, daß der Kopf um SX12 Schritte durch den Feinpositionierungsmechanis mus gleichzeitig mit der Positionierung auf der Spur X1 durch den Grobpositionierungsmechanismus bewegt werden muß.

Diese Werte SX11, SX12 sind die Anzahl der Schritte des zweiten Schrittmotors für Feinbewegung. Das heißt, die Anzahl der Schritte des zweiten Schritt motors 56 für Feinbewegung von der Standardposition aus wird als Tabelle gespeichert.

Es folgt eine Erläuterung des Vorgangs der Bewegung von der Spur Y2 zu der Spur Y6. Im Fall der Bewegung von der Spur Y2 zu der Spur Y6 liest die Steuerein heit die Tabelle und stellt fest, daß die Stellung des Kopfes von der Spur X1 zu der Spur X2 geändert werden muß. Der Kopf wird dann von der Spur X1 zu der Spur X2 durch den ersten Schrittmotor 22 bewegt. Gleichzeitig wird der Kopf um die Differenz zwischen SX22 Schritten und SX11 Schritten durch den zweiten Schrittmotor 56 für Feinbewegung bewegt.

Auf diese Weise kann im Fall der Bewegung zwischen zwei Spuren der Kopf mit der Differenz von der Stan dardposition für die Feinbewegung bewegt werden, so daß dort ein Fall auftritt, daß der Kopf an der ge wünschten Stelle ohne eine Feinbewegung positioniert werden kann.

Wie vorbeschrieben ist, werden die Grobbewegung zur Zielposition durch den ersten Schrittmotor 22 und die Feinbewegung zur Zielposition durch den zweiten Schrittmotor 56 unter Verwendung der Tabelle nach Fig. 7(b) durchgeführt. Dies wird als offene Steue rung bezeichnet.

Im folgenden wird ein konkretes Beispiel beschrieben.

Ein hauptsächliches Modell des Kopfbewegungsmechanis mus, der zwei Schrittmotoren für Grobbewegung und Feinbewegung aufweist und der für Massenspeicher (flexible Scheibe) für die Klasse über 10 MB geeignet ist, wird nachfolgend erläutert.

Die Eigenschaften des Bewegungsmechanismus werden wie folgt angenommen:

Teilung bei Grobbewegung: 1 Spur im Falle von 135 TPI (187,5 µm)/2 Schritte
Feinbewegung: 3 µm/1 Schritt.

Feinbewegung und Grobbewegung können unabhängig von einander vorgenommen werden. Der Feinbewegungsbereich beträgt ± 400 µm.

Der Bewegungsmechanismus kann in einem Gerät mit bei spielsweise weniger als einer Dicke von 25,4 mm, ei ner Breite von 101,6 mm und einer Tiefe von 150 mm angeordnet sein.

Dieses Ausführungsbeispiel wird als "Verfahren mit zylindrischer Zahnstangen" bezeichnet und nachfolgend erläutert.

Aus Gründen der Klarheit werden der erste Schrittmo tor 22 "Grob-Schrittmotor" und der zweite Schrittmo tor 56 "Fein-Schrittmotor" genannt, das erste Getrie be 46 wird "Getriebe C", das zweite Getriebe 47 "Ge triebe B" und das dritte Getriebe 48 "Getriebe A" genannt.

Wie in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist, kann die Positionierungsgenauigkeit des Schlittens für 135 TPI durch eine Drehung der Verstellschraubenspindel des Grob-Schrittmotors erreicht werden. Andererseits wird eine Drehung des Fein-Schrittmotors in die Zweirich tungs-Bewegung der zylindrischen Zahnstange durch das Schneckenrad, das Getriebe A, das Getriebe B und das Getriebe c umgewandelt. Somit wird der Schlitten um 3 µm pro Schritt in den durch die Pfeile X1, X2 ange zeigten Richtungen bewegt.

Weiterhin wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, der Schlitten durch den Eingriff der zylindrischen Zahn stange mit dem Getriebe C fein bewegt. Die Grobbewe gung durch eine Drehung der Verstellschraubenspindel des Grob-Schrittmotors und die Feinbewegung durch eine Drehung der Verstellschraubenspindel des Fein- Schrittmotors kann unabhängig voneinander erfolgen, und diese Vorgänge beeinflussen sich nicht gegensei tig.

Das Folgende ist eine Gestaltung des Getriebezuges nach diesem Ausführungsbeispiel, der mit Bezug auf die Fig. 8 und 9 erläutert wird. Fig. 8 ist eine Illustration des Getriebezugmodells. Das Getriebe A hat ein großes Zahnrad A1 und ein kleines Zahnrad A2. Die Anzahl der Zähne des großen Zahnrades A1 ist Z_A1. Die Anzahl der Zähne des kleinen Zahnrades A2 ist Z_A2. In der gleichen Weise hat das Getriebe B ein großes Zahnrad B1 und ein kleines Zahnrad B2, und die Anzahl der Zähne ist Z_B1 bzw. Z_B2. Weiterhin hat das Getriebe C ein großes Zahnrad C1 und ein kleines Zahnrad C2, und die Anzahl der Zähne beträgt Z_C1 bzw. Z_C2. Einige Kombinationen der Anzahl von Zähnen für die Zahnräder können in den Nummern 1 bis 5 in Fig. 9 betrachtet werden. Gemäß Fig. 9 ist die Bewegungsgrö ße pro Schritt in den Fällen der Nummern 3, 4 und 5 nahe bei 3,0 µm. Wenn eine Gestaltung und die Bewe gungsgröße des Schlittens pro Schritt des Fein- Schrittmotors betrachtet werden, ist die Kombination der Anzahl von Zähnen für den Fall der Nummer 3 in Fig. 9 wünschenswert. Die konkrete Anzahl der Zähne für jedes Zahnrad ist wie folgt:

Z_A1 = 34
Z_A2= 16
Z_B1 = 40
Z_B2= 16
Z_C1 = 46
Z_C2= 16.

Um ein Gerät von geringer Größe zu erhalten, beträgt der Modul m für jedes Zahnrad

m = 0,3 mm.
[0048]

Fig. 10 zeigt die Merkmale von Zahnrädern.

Fig. 10 zeigt die Merkmale von Stirnrädern, und die Anzahl der Zähne beträgt 16, 40 oder 46, wie für den Fall Nr. 3 beschrieben wurde. Der Rollkreisdurchmes ser, die Anzahl der Zähne entlang der Sehne im Roll kreis gemessen und die Versetzung über eine gegebene Anzahl von Zähnen sind in Fig. 10 gezeigt.

Fig. 11 zeigt die Merkmale des Schneckenrades, und Fig. 12 zeigt die Merkmale des Schrägstirnrades (A1).

Die Fig. 13 und 14 enthalten Angaben zum Prüfen der auf jedes Zahnrad und den Fein-Schrittmotor ein wirkenden Last aufgrund der Vorspannfeder für die Verstellschraubenspindel. In diesen Angaben sind T_A, T_B und T_C das auf jedes Zahnrad A, B und C einwirken de Drehmoment. F_W stellt die auf das Schneckenrad einwirkende Federkraft dar. T_W stellt das auf den Fein-Schrittmotor einwirkende Lastmoment dar.

Die Dicke der Vorspannfeder für die Verstellschrau benspindel ist auf t = 0,14 ± 0,01 mm eingestellt, und die Federkraft F beträgt

F_t = 0,13 mm = 132,4 gf
F_t = 0,14 mm = 165,4 gf
F_t = 0,15 mm = 203,4 gf

und das auf jede Einheit ausgeübte Drehmoment ist wie in Fig. 14 gezeigt. Es besteht kein Problem hinsicht lich des auf den Fein-Schrittmotor ausgeübten Drehmo ments, da das Lastmoment T_W kleiner ist als das Mo tordrehmoment T_W = 5,5 gfcm.

Es folgt eine Erläuterung der Fehler bei der Feinbe wegung. Der durch den Zahnteilungsfehler, die Roll kreisexzentrizität und das auf den Fein-Schrittmotor ausgeübte Lastmoment T_W bewirkte Bewegungsfehler pro Schritt des Fein-Schrittmotors wird nachfolgend be rechnet. Fig. 15 zeigt den Drehwinkel des Schnecken rades und jedes Zahnrades pro Schritt des Fein- Schrittmotors.

Zuerst wird der Bewegungsfehler durch den Zahntei lungsfehler berechnet. Es wird angenommen, daß die Zahnräder der JIS-5-Klasse angehören, und der Zahn teilungsfehler ist gemäß JISB1702 wie folgt:

Zahnrad A1 14 µm
Zahnräder A2, B2, C2 13 µm
Zahnräder B1, C1 16 µm
Schneckenrad etwa 14 µm
zylindrische Zahnstange angenommen 13 µm.

Der durch diese Zahnteilungsfehler bewirkte Bewe gungsfehler e_S1, e_S2 und e_S3 für jedes Zahnrad wird an genähert berechnet, wie in Fig. 16 gezeigt ist.

Der Bewegungsfehler durch die Rollkreisexzentrizität wird nachfolgend berechnet. Es wird angenommen, daß das Schneckenrad und die zylindrische Zahnstange durch den Herstellungsprozeß bewirkte Fehler wie in Fig. 17(a) gezeigt haben. Weiterhin wird angenommen, daß die anderen Zahnräder Fehler wie in Fig. 17(b) gezeigt haben. In Fig. 17(a) beträgt der Fehler pro Einheitswinkel:

f_a = 0,06/180 = 3,33 × 10^-4 mm /Grad

In gleicher Weise in Fig. 17(b):

f_b = 0.04/45 = 8,89 × 10^-4 mm/Grad.

Der durch den obigen Fehler bewirkte Bewegungsfehler e_e1, e_e2, e_e3, e_e4, e_e5, e_e6 und e_e7 für jedes Zahnrad ist wie folgt:

(1) Schneckenrad
e_e1 = {(18 f_a tan20°/34 mπ) × 360/0,529} × 100 = 4,64%
(2) Zahnrad A1
e_e2 = {(0,529 f_b tan20°/34 mπ) × 360/0,529} × 100 = 0,36%
(3) Zahnrad A 2
e_e3 = {(0,529 f_b tan20°/40 mπ) × 360/0,212} × 100 = 0,77%
(4) Zahnrad B 1
e_e4 = {(0,212 f_b tan20°/40 mπ) × 360/0,212} × 100 = 0,31%
(5) Zahnrad B2
e_e5 = {(0,212 f_b tan20°/40 mπ) × 360/7,366 × 10.2^-2} × 100 = 0,77%
(6) Zahnrad C 1
e_e6 = {(7,366 × 10^-2 f_b tan20°/46 mπ) × 360/7.366 × 10^-2} × 100 = 0,27%
(7) Zahnrad C 2
e_e7 = (7,366 × 10^-2 f_b tan20°/3,09 × 10^-3) × 100 = 0,77%.

Der Fehler durch die Rollkreisexzentrizität ist wie in Fig. 18 gezeigt.

Es folgt die Berechnung für den Bewegungsfehler durch den Fein-Schrittmotor.

Fig. 19 zeigt den Bewegungsfehler durch den Fein- Schrittmotor, den Fehler durch den Motor selbst und den Fehler durch das Lastmoment getrennt berechnet.

Wie vorstehend erläutert, ist der Bewegungsfehler aufgrund von drei Faktoren - den Zahnteilungsfehler, die Rollkreisexzentrizität und den Fein-Schrittmo tor - in Fig. 20 gezeigt.

Der durch Temperaturänderung bewirkte Kopfpositionie rungsfehler im Feinpositionierungsmechanismus wird nachfolgend berechnet. Der Kopfpositionierungsfehler aufgrund von Temperaturänderungen wird berechnet un ter der Annahme, daß ein Spiel durch die Temperatur änderung auftritt (die Standardposition ist der Posi tionierungspunkt des Fein-Schrittmotors).

Die Berechnung des Kopfpositionierungsfehlers durch den Feinpositionierungsmechanismus aufgrund der Tem peraturänderung ist in Fig. 21 gezeigt.

Gemäß dieser Berechnung folgt ein Beispiel, das für den Fall einer Temperaturänderung (Δt) von 10°C be rechnet wurde.

δ₁ = 3,672 × 10^-3 mm
δ₂ = 0,144 × 10^-3 mm
δ₃ = -0,346 × 10^-3 mm
δ₄ = 1,083 × 10^-3 mm
δ₅ = -0,181 × 10^-3 mm
δ = δ₁ + δ₂ + δ₃ + δ₄ + δ₅ = 4,370 × 10^-3 mm.

Die Normalrichtung der Versetzung ist die Umfangs richtung.

In dem obigen Ausführungsbeispiel gemessene experi mentelle Daten sind in Fig. 22 gezeigt. Fig. 22 zeigt den summierten Bewegungsfehler und den Bewegungsfeh ler pro Schritt, wenn der Kopf fein und in zwei Rich tungen in 200 Schritten nach dem Verfahren mit zylin drischer Zahnstange bewegt wird ("mehr" und "weniger" als die gewünschte Bewegungsgröße von 3 µm).

In Fig. 22 zeigt die horizontale Achse die Schrittan zahl (Impulsanzahl), und die vertikale Achse zeigt den Bewegungsfehler.

Fig. 22(a) zeigt den bis zu 200 Schritten summierten Bewegungsfehler. Fig. 22(b) zeigt den Bewegungsfehler pro Schritt. In den Fig. 22(a) und 22(b) zeigen die ausgezogenen Linien den Bewegungsfehler für den Fall der Vorwärtsbewegung des Schlittens und die un terbrochenen Linien im Fall der Rückwärtsbewegung.

Beispiel 2

In dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel ist die mit dem Schlitten 2 in Eingriff stehende Ver stellschraubenspindel 23 direkt durch die zylindri sche Zugstange 41 und das Zahnrad 46a bewegt. Die gleiche Wirkung wie beim vorhergehenden Ausführungs beispiel kann erhalten werden, wenn die erste Ver stellschraubenspindel 23 mit dem Schlitten 2 in Ein griff ist, der erste Schrittmotor 22 die erste Ver stellschraubenspindel 23 hat und der den ersten Schrittmotor 22 tragende Halter 71 durch den zweiten Schrittmotor 56 bewegt wird, wie in Fig. 23 gezeigt ist.

Dieses Ausführungsbeispiel wird nachfolgend erläu tert. Fig. 23 ist eine Draufsicht auf den Hauptteil des in einer Antriebseinheit für eine flexible Schei be verwendeten Kopfpositionierungsmechanismus. Fig. 24 ist eine Schnittdarstellung des Hauptteils entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 23. Fig. 25 ist eine ver einfachte Perspektivansicht des Hauptteils nach Fig. 23. Dieselben Bezugszeichen werden für dieselben oder entsprechende Teile wie beim vorhergehenden Ausfüh rungsbeispiel verwendet, und diese werden hier aus Gründen der Klarheit nicht erläutert.

In diesem Ausführungsbeispiel werden nachfolgend die Verstellschraubenspindel 23 "die erste Verstell schraubenspindel" und die Führungsstange 24 "die er ste Führungsstange" genannt.

Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel unterschied liche Merkmale werden nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 23 bis 25 erläutert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Halter 71 vor gesehen. Die zweite Führungsstange 72 ist am Rahmen 21 befestigt, so daß die zweite Führungsstange par allel zur ersten Verstellschraubenspindel 23 verlau fen kann. Mit dem Halter 71 sind Kugellager 73, 74 vorgesehen, die eine V-förmige Nut in ihren Überlap pungsseiten aufweisen für den Kontakt mit der zweiten Führungsstange 72. Eine Vorlastfeder 75 übt eine Vor last auf jeden Kontakt der zweiten Führungsstange 72 und der Kugellager 73, 74 in der durch X3 angezeigten Richtung aus. Das eine Ende der Vorlastfeder 75 ist in Eingriff mit einem Eingriffsteil 76 des Halters 71 und das andere Ende ist in Eingriff mit einem Ein griffsteil 77 des Rahmens 21. Ein Lager 78 hält die erste Verstellschraubenspindel 23 des ersten Schritt motors 22. Ein Lager 79 ist mit einer Lagerstütze 80 des Halters 71 versehen und stützt ein Ende der er sten Verstellschraubenspindel 23. Ein Gestell 81 ist mit dem Halter 71 versehen und hält den ersten Schrittmotor 22.

Eine zweite Verstellschraubenspindel 83 ist im mitt leren Teil einer Antriebswelle 82 vorgesehen, und ein Stützglied 84 des Rahmens 21 hält die Welle 82. Eine Lagerstütze 85 ist am Rahmen 21 vorgesehen und weist ein Lager 86 auf. Das Lager 86 stützt ein Ende der Antriebswelle 82. Eine zweite Nadel 87 ist am Halter 71 vorgesehen und im Eingriff mit der zweiten Ver stellschraubenspindel 83. Ein Schrägstirnrad 88 ist an der Antriebswelle 82 vorgesehen.

Der zweite Schrittmotor 56 weist das Schneckenrad 62 auf, das mit dem Schrägstirnrad 88 in Eingriff ist. Ein Lager 61, das ein Drehlager ist, hält ein Ende der Achse des zweiten Schrittmotors 56. Eine Feder 89 eliminiert das Spiel des Schrägstirnrads 88 und des Schneckenrads 62. Ein Ende der Feder 89 ist in Ein griff mit dem Schrägstirnrad 88, und das andere Ende wird vom Gestell 59 gehalten. Eine Vorspannfeder 90 spannt die Antriebswelle 82 zum Lager 86 hin vor. Die Vorspannfeder 90 für die Antriebswelle ist mit einer Schraube 92 an einem Gestell 91 des Rahmens 21 befe stigt. Die Vorlastfeder 75 übt auch eine Vorlast ge gen den Eingriff der zweiten Verstellschraubenspindel 83 mit der zweiten Nadel 87 aus. Das heißt, die Vor lastfeder 75 ist so angeordnet, daß sie eine Vorlast in der durch X5 angezeigten Richtung ausübt, so daß die Feder 75 eine Vorlast in die beiden durch X3 und X4 in Fig. 25 angezeigten Richtungen ausüben könnte. Der Schlittenteil 2 wird von dem mit der ersten Ver stellschraubenspindel 23 in Eingriff stehenden Nadel teil 32 und den mit der Führungsstange 24 in Kontakt stehenden Kugellagern 25, 26 und 27 gestützt. Demge mäß wird der Schlitten 2 so gestützt, daß er durch die Drehung der ersten Verstellschraubenspindel 23 in den beiden durch die Pfeile X1, X2 angezeigten Rich tungen bewegt werden kann. Andererseits wird der Hal ter 71 von den mit der zweiten Führungsstange 72 in Berührung stehenden Kugellagern 73, 74 und der mit der zweiten Verstellschraubenspindel 83 und der Vor lastfeder 75 in Eingriff stehenden zweiten Nadel 87 gestützt. Demgemäß ist der Halter 71 so gestützt, daß er durch die Drehung der Antriebswelle 82 in den bei den durch die Pfeile X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt wird. Mit anderen Worten, die erste Verstell schraubenspindel 23 bewegt sich in den beiden Rich tungen gemäß X1, X2 durch die Bewegung des Halters 71 in den beiden Richtungen gemäß X1, X2, und der Schlitten 2 bewegt sich ebenfalls in den beiden Rich tungen X1, X2.

Ein Gestell 93 ist am Rahmen 21 vorgesehen. Der Fo tounterbrecher 63, der den Lichtsender 63a und den Empfänger 63b aufweist, ist am Gestell 93 vorgesehen. An der Antriebswelle 82 ist ein Schaltgliedhalter 94 vorgesehen. Der Schaltgliedhalter 94 weist ein Schaltglied 95 auf, das zwischen dem Lichtsender 63a und dem Empfänger 63b des Fotounterbrechers 63 ange ordnet ist. Das Schaltglied 95 schaltet mit der Dre hung der Antriebswelle 82 den Fotounterbrecher 63 ein und aus, und der Fotounterbrecher 63 kann die Stan dardposition der Antriebswelle 82 erfassen. Mit ande ren Worten, die Standardposition des durch die Dre hung der Antriebswelle 82 bewegten Schlittens 2 in der X1,X2-Richtung kann festgestellt werden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise erläutert. Der erste Schrittmotor 22 dreht die erste Verstellschrau benspindel 23. Dies bewirkt eine Bewegung des Schlit tens 2 in die beiden durch X1, X2 angezeigten Rich tungen, und der Kopf 3 kann grob positioniert werden. Andererseits dreht der zweite Schrittmotor 56 das Schneckenrad 62. Dies bewirkt eine Drehung des Schrägstirnrades 88 und weiterhin der Antriebswelle 82, die mit der Achse des Schrägstirnrades kombiniert ist. Demgemäß wird der Halter 71 in den beiden durch die Pfeile X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt. Mit dieser Bewegung wird der Schlitten 2 in den beiden durch die Pfeile X1, X2 angezeigten Richtungen be wegt, und der Kopf 3 wird feinpositioniert. Dies er gibt sich dadurch, daß die Drehung des zweiten Schrittmotors 56 durch das Schneckenrad 62, das Schrägstirnrad 88 und die zweite Verstellschrauben spindel 83 in die Zweirichtungs-Bewegung des Halters 71 umgewandelt wird.

Sowohl die erste Verstellschraubenspindel 23 als auch der erste Schrittmotor 22 sind am Halter 71 befestigt, der vom zweiten Schrittmotor 56 angetrie ben wird, so daß die Grobpositionierung und die Feinpositionierung des Kopfes 3 unabhängig voneinan der durchgeführt werden können und diese Vorgänge sich nicht gegenseitig beeinflussen. Weiterhin kann die Standardposition für die Positionierung des Kop fes 3 durch den Fotounterbrecher 63 festgestellt wer den.

Wie vorbeschrieben ist, wird die Drehung des zweiten Schrittmotors 56 durch das Schneckenrad 62, das Schrägstirnrad 88 und die zweite Verstellschrauben spindel 83 in die Zweirichtungs-Bewegung des Halters 71 umgewandelt. Somit kann die gewünschte Feinbewe gungsgenauigkeit des Kopfes 3 leicht erhalten werden.

Jedes Spiel des Schneckenrades 62 und des Schräg stirnrades 88 wird durch die Feder 89 eliminiert. Eine Hysterese beim Bewegen des Kopfes 3 in der X1,X2-Richtung wird somit unterbunden.

Die Standardposition für die Feinpositionierung kann durch den Fotounterbrecher 63 erfaßt werden. Der Kopf 3 wird somit durch den ersten Schrittmotor 22 grob zur Zielposition hin bewegt und kann durch eine offe ne Steuerung durch den Schrittmotor 56 fein zur Ziel position hin bewegt werden, wenn die nicht gezeigte Steuereinheit Adresseninformationen des ersten Schrittmotors 22 und des zweiten Schrittmotors 56 für die Zielposition hat. Dadurch kann die Schaltung ver einfacht werden. Da der Kopf durch eine offene Steue rung zu der gewünschten Position hin bewegt werden kann, ist es möglich, an der gewünschten Position der flexiblen Scheibe 1 aufzuzeichnen, selbst wenn die Positionsinformation nicht auf der flexiblen Scheibe 1 aufgezeichnet ist.

Im folgenden wird ein konkretes Beispiel wiedergege ben. Dieses Ausführungsbeispiel wird "Verfahren mit Verstellschraubenspindel" genannt und nachfolgend erläutert.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel werden der erste Schrittmotor 22 mit "Grob-Schrittmotor" und der zwei te Schrittmotor 56 mit "Fein-Schrittmotor" bezeich net. Die erste Verstellschraubenspindel 23 wird "Grob-Verstellschraubenspindel" und die zweite Ver stellschraubenspindel 83 wird "Fein-Verstellschrau benspindel" genannt.

Zum Lesen von einer bzw. Schreiben auf eine Scheibe mit geringerer Dichte (1/2/4MB) wird die Grob-Ver stellschraubenspindel durch den Grob-Schrittmotor gedreht, und der mit dieser Verstellschraubenspindel in Eingriff stehende Schlitten wird entlang des Scheibenradius bewegt. Dies ist derselbe Vorgang wie bei dem bekannten Antrieb mit einer flexiblen Schei be.

Zum Lesen/Schreiben im Falle einer Scheibe mit höhe rer Dichte (mehr als 10MB) ist erforderlich, daß der Schlitten um 3 µm pro Schritt bewegt wird. Bei diesem Verfahren wird der mit dem Schlitten in Eingriff ste hende Grob-Schrittmotor um 3 µm pro Schritt bewegt, wodurch der Schlitten bewegt wird. Der den Grob- Schrittmotor stützende Halter 71 wird durch die Ku gellager 73, 74 und die Führungsstange 72 entlang des Radius der Scheibe geführt. Der am Halter vorgesehene Nadelteil 87 ist mit der Fein-Verstellschraubenspin del in Eingriff. Der Halter 71 wird somit durch die Drehung der Fein-Verstellschraubenspindel bewegt. Die Geschwindigkeit der Drehung des Fein-Schrittmotors wird durch das Schneckenrad und das Schrägstirnrad herabgesetzt, und die geschwindigkeitsreduzierte Dre hung wird auf die Fein-Verstellschraubenspindel über tragen.

Es folgt ein Gestaltungsbeispiel für den Feinbewe gungsmechanismus. Zuerst werden das Geschwindigkeits reduktionsverhältnis und ein Entwurf der Verstell schraubenspindel erläutert. Um ein Gerät von geringer Größe zu erhalten, wird der Modul m des Schneckenra des und des Schrägstirnrades zu m = 0,3 mm gewählte.

Wenn das Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis G groß ist (d. h., wenn die Zähnezahl Z des Schrägstirnrades groß ist), dann kann eine Verstellschraubenspindel mit einer großen Teilung als Fein-Verstellschrauben spindel verwendet werden. Es ist jedoch schwierig, ein Gerät mit einer geringeren Dicke vorzusehen, wenn das Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis groß ist, da das Schneckenrad und das Schrägstirnrad in Richtung der Gesenkdicke hintereinander liegen. Dann ist die Zähnezahl Z des Schrägstirnrades gleich

Z = 20 (= G).

Wenn sich weiterhin der Fein-Schrittmotor um 18°/Schritt dreht, dreht sich die Fein-Verstell schraubenspindel

18/20 = 0,9°.

Um den Kopf durch diese Drehung um 3 µm pro Schritt zu bewegen, beträgt die Teilung P der Verstellschrau benspindel

P = 0,003 × 360/0,9 = 1,2 (mm).

Der Außendurchmesser der Verstellschraubenspindel ist 2,5. Wenn angenommen wird, daß eine Nadel beim Fein bewegungsmechanismus dieselbe Größe hat wie die Nadel des Nadelteils 32 beim Grobbewegungsmechanismus, dann ist der Flankendurchmesser D_p = 2,1. Der Anschnitt winkel β wird berechnet aus tan β = P/(π D_p).

β = tan^-1 {1,2/(π × 2,1)ξ = 10,309° = 10°18′32′′.

Es folgt ein Entwurf des Schneckenrades. Die Mittenkreisteilung ist d₁ = 5.

Wenn die Mittenkreisteilung klein ist, wird der Fuß kreisdurchmesser klein. Dadurch ist die Festigkeit des Schneckenrades nicht ausreichend für einen Preß sitz auf der Achse des Fein-Schrittmotors. Fig. 26 zeigt die Merkmale des Schneckenrades, und Fig. 27 zeigt die Merkmale des Schrägstirnrades.

Es folgt eine Erläuterung des von der das Spiel ver hindernden Feder benötigten Drehmoments. Die das Spiel verhindernde Feder spannt das Schrägstirnrad 88, dessen Achse mit der Fein-Verstellschraubenspin del kombiniert ist, in Richtung des Pfeiles A in Fig. 24 vor. Somit wird das Spiel zwischen dem Schnecken rad und dem Schrägstirnrad eliminiert. Diese Vor spannrichtung ist dieselbe wie die Richtung, in der die Achse des Fein-Schrittmotors auf das Drehlager drückt. Das von dieser Feder ausgeübte Drehmoment muß größer sein als die auf die Fein-Verstellschrauben spindel ausgeübte Reibungslast T_L·T_L setzt sich zu sammen aus der Last T_N, die sich durch den Druck der zweiten Nadel 87 ergibt, und der Last T_B, die in den Lagern 58, 61 auftritt. Die Druckkraft der Nadel wird als 50g und der Reibungskoeffizient µ als 0,2 ange nommen. Das Drehmoment T_N aufgrund des Druckes der zweiten Nadel 87 beträgt

T_N = 50 × 0,2 × 0,21/2 = 1,05 (gfcm).

0,21/2 ist ein Rollkreisradius. Unter der Annah me, daß

T_B = T_N, ist
T_L = T_N + T_B = 2 T_N (gfcm) = 2,1.

Demgemäß muß die das Spiel verhindernde Feder immer ein größeres Drehmoment als 2,1 (gfcm) ausüben.

Die Größe Θ_T der Drehung des Schrägstirnrades wird wie folgt berechnet.

Feinbewegungsbereich = ± 400 µm
Feinbewegungsgröße = 3 µm/0,9°
∴Θ_T = (± 400/3) × 0,9 = ± 120 (°).

Demgemäß muß die Feder das vorerwähnte Drehmoment immer im Bereich von ΘT = ± 120 (°) aufbringen. Bei spielsweise ist eine Feder von T = 12,1 ± 6,6 (gfcm) im Bereich von ΘT = 220° ± 120° kommerziell erhält lich.

Das vom Fein-Schrittmotor aufzubringende Drehmoment T_S wird nachfolgend berechnet.

T_S = P × tan( + ρ) × γ₁.

P : die auf das Schneckenrad einwir kende Last in axialer Richtung
: der Steigungswinkel des Schnec kenrades = 3,440°
ρ : tan^-1 µ = 11,3° (unter der Annah me, daß µ = 0,2 ist)
γ₁ : Rollkreisradius des Schneckenra des = 0,25 (cm).

Wenn der Mittelwert des Drehmoments aufgrund der das Spiel verhindernden Feder 12,1 (gfcm) beträgt und die Länge des Endes der Feder = 0,3 cm ist, dann ist

P = 12,1/0,3 = 40,3 (g).
∴ T_S = 40,3 × tan(3,440° + 11,3°) × 0,25 = 2,65 (fgcm).

Der Bewegungsfehler des Feinbewegungsmechanismus wird nachfolgend erläutert, indem beschrieben wird, wie stark jeder Faktor die gewünschte Feinbewegungsgröße beeinflußt. Die Faktoren, die die Bewegungsgenauig keit des Feinbewegungsmechanismus beeinflussen, sind folgende.

(1) Drehgenauigkeit des Fein-Schrittmotors
a. Drehgenauigkeit des Schrittmotors (äuße re Reibung = 0).
b. Streuung der Positionierung durch die Außenreibung
(2) Schwing- und Teilungsfehler des Schnecken rades
(3) Schwing- und Teilungsfehler des Schräg stirnrades
(4) Teilungsgenauigkeit der Fein-Verstell schraubenspindel.

Temperaturänderungen werden hier nicht berücksich tigt.

Die vorgenannten Faktoren (1) bis (4), die die Genau igkeit des Feinbewegungsmechanismus beeinflussen, werden nachfolgend erläutert.

(1) Drehgenauigkeit des Fein-Schrittmotors

(a) Fehler e₁₁ durch Schrittmotor
Die Positionierungsgenauigkeit des normalen Schritt motors mit einer Verstellschraubenspindel, der für den Antrieb bei einer flexiblen Scheibe verwendet wird, wird angenommen zu 0,1875 ± 0,01(/Spur).
Der summierte Teilungsfehler der Verstellschrauben spindel des genannten Schrittmotors wird als weniger als 0,008 angenommen. Der Teilungsfehler pro Spur wird als 0.005 angenommen. Der Drehfehler des Schrittmotors pro Spur wird (einfach aufsummiert) ± (0,01-0,005) = ± 0,005.
∴ e₁₁ = ±0,005/0,1875 = ±2,67%.
(b) Streuung e₁₂ der Positionierung durch Außenreibung Θ(Versetzungs)-T(Drehmoment)-Verhältnisse von Schrittmotoren (⌀10-15, L8, 19-40 Ω) sind in den Fig. 28 - 32 gezeigt. Aus diesen Figuren wird das Θ-T-Verhältnis von Schrittmotoren für ⌀12, L8, 15Ω auf 10 gfcm/6° geschätzt. Die auf den Schrittmotor einwirkende Außenreibung wird als gleich dem vorer wähnten Drehmoment T_S angenommen, das vom Schrittmo tor benötigt wird, d. h. 2,65 (gfcm), und die stati sche Streuung der Positionierung (die kinetische Energie eines rotierenden Teils wird nicht berück sichtigt) wird zu ± 6/10 × 2,65 = ± 1,59°.Die Streuung e₁₂ der Positionierung durch die Außen reibung für einen Schritt = 18° wird zue₁₂ = ± 1,59/18 = ± 8,83%.

(2) Fehler durch das Schneckenrad

(a) Fehler e₂₁ durch das Schwingen des Schnecken rades (bezugnehmend auf Fig. 33).
Das Schwingen des Schneckenrades wird zu 60 µm^p-p einmal pro Umrundung angenommen. 60 µm/180° = 60 µm/10 Schritte = 6 µm/Schritt.

Dies wird umgewandelt in die Drehung Θ des Schräg stirnrades.

Θ = (0,006 × tan20°/6,011 π × 360° = 0,042°(/Schritt).

Der Nenner (6,011 π) ist eine Rollkreisüberlappung des Schrägstirnrades. Eine Drehung der Verstell schraubenspindel 83 beträgt 0,9°/Schritt. Somit ist der Fehler e₂₁ durch Schwingen des Schneckenrades gleich

e₂₁ = 0,042/0,9 = 4,63%.

(b) Fehler e₂₂ durch die Schneckenradteilung (bezug nehmend auf Fig. 34).

Der Teilungsfehler des Schneckenrades ist 0,016 (JIS- 5-Klasse, m = 1-1,6). Es wird angenommen, daß die ser Fehler einfach in eine Teilung = 20 Schritte ku muliert, und der summierte Fehler wird in die Drehung Θ des Schrägstirnrades umgewandelt.

Θ = {(0,016/20)/6,011 π} × 360° = 0,015°(/Schritt)
∴e₂₂ = 0,015/0,9 = 1,69%.

(3) Fehler durch das Schrägstirnrad

(a) Fehler e₃₁ durch Schwingen des Schrägstirnra des (bezugnehmend auf Fig. 35). Es wird angenom men, daß das Schwingen 60 µm^p-p viermal pro Um rundung beträgt.
e₃₁ = ein Umfangsrichtungsspalt der Positionie rung während der Drehung des Schrägstirnrades um 45°/eine Rollkreisüberlappungslänge für 45° = (0,06 × tan20°)/{6,011 π × (45/360)} = 0,93%.
(b) Fehler e₃₂ durch Teilungsfehler des Schräg stirnrades.
Es wird angenommen, daß der Teilungsfehler 0,016 beträgt (in der gleichen Weise wie beim Schnec kenrad). Somit wird der Fehler für eine Teilung = mπ (m = 0,3)
e₃₂ = 0,016/0,3 π = 1,07%.

(4) Teilungsgenauigkeit e₄ der Verstellschraubenspin del

Es wird angenommen, daß die Teilungsgenauigkeit e₄ der Verstellschraubenspindel das gleiche Verhältnis mit dem obigen Teilungsfehler pro Spur in (1) (a) ist. Somit ist e₄ = 0,005/0,1875 = 2,67%.
Obgleich die Teilung der Fein-Verstellschraubenspin del 1,2 mm beträgt, wird angenommen, daß das Fehler verhältnis gleich dem Fall von 1,875 mm ist.
Der Bewegungsfehler wird aus den obigen Werten e₁₁-e₄ berechnet und ist in Fig. 36 gezeigt.

Fig. 37 zeigt die experimentellen Daten bei dem vor beschriebenen Ausführungsbeispiel nach dem Verfahren mit Verstellschraubenspindel. Der Kopf wird in zwei Richtungen um 200 Schritte einer Feinbewegung nach dem Verfahren mit Verstellschraubenspindel unterzo gen. Fig. 37 zeigt den summierten Bewegungsfehler während dieser Bewegung (Fig. 37(a)) und den Bewe gungsfehler pro Schritt (Fig. 37(b)). In den Fig. 37(a) und 37(b) zeigen die durchgehenden Linien den Fehler für die Vorwärtsbewegung des Schlittens, und die unterbrochenen Linien zeigen den Fehler für die Rückwärtsbewegung des Schlittens.

Beispiel 3

Im obigen zweiten Ausführungsbeispiel wird der Halter 71 über die an ihm vorgesehene zweite Nadel 87 und die zweite Verstellschraubenspindel 83 bewegt. Die gleiche Wirkung wie bei diesem Ausführungsbeispiel kann erreicht werden, wenn eine am Halter 71 vorgese hene Zahnstange 101 und ein Geschwindigkeitsreduk tionsmechanismus mittels Getrieben, wie dem Getriebe 46, verwendet werden, wie in Fig. 38 gezeigt ist.

Dieses Ausführungsbeispiel wird als "Verfahren mit ebener Zahnstange" bezeichnet und wird nachfolgend erläutert. Fig. 38 ist eine Draufsicht auf den Haupt teil des Kopfpositionierungsmechanismus, der für eine Antriebseinheit mit einer flexiblen Scheibe verwendet wird. Fig. 39 ist eine Schnittansicht des Hauptteils entlang der Linie IX-IX in Fig. 38. Fig. 40 ist eine Schnittansicht des Hauptteils entlang der Linie XI-XI in Fig. 38. Fig. 41 ist ein vergrößerter Ausschnitt von Fig. 38. Dieselben Bezugszeichen werden für die selben oder entsprechende Teile wie beim ersten Aus führungsbeispiel verwendet, und sie werden aus Grün den der Klarheit hier nicht erläutert.

Eine Zahnstange 101 ist am Halter 71 vorgesehen und mit dem Zahnrad 46a in Eingriff. Eine zweite Füh rungsstange 102 ist so am Rahmen 21 befestigt, daß sie parallel zur Verstellschraubenspindel 23 verlau fen kann. Eine dritte Führungsstange 103 ist eben falls so am Rahmen 21 befestigt, daß sie parallel zur Verstellschraubenspindel 23 liegen kann. Es sind Ku gellager 104, 105 am Halter 71 vorgesehen, und sie weisen eine V-förmige Nut in ihren Überlappungsseiten auf für den Kontakt mit der zweiten Führungsstange 102. Ein Kugellager 106 ist am Halter 71 vorgesehen, das eine V-förmige Nut auf seiner Überlappungsseite aufweist für den Kontakt mit der dritten Führungs stange 103. Der Halter 71 wird von den mit der zwei ten Führungsstange 102 in Kontakt stehenden Kugella gern 104, 105 und dem mit der dritten Führungsstange 103 in Kontakt stehenden Kugellager 106 gestützt, so daß er in den beiden durch die Pfeile X1, X2 ange zeigten Richtungen bewegt werden kann.

Im folgenden wird die Arbeitsweise erläutert. Die erste Verstellschraubenspindel 23 wird vom ersten Schrittmotor 22 gedreht. Der Schlitten 2 kann durch diese Drehung in den beiden durch X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt werden. Hierdurch kann der Kopf 3 grob positioniert werden. Andererseits bewirkt eine Drehung des Schneckenrades 62 durch den zweiten Schrittmotor 56 eine Drehung des dritten Getriebes 48, des zweiten Getriebes 47 und des ersten Getriebes 46. Das Zahnrad 46a ist mit der Zahnstange 101 in Eingriff, und der Halter 71 wird in den beiden durch die Pfeile X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt. Durch diese Bewegung wird auch der Schlitten 2 in den beiden durch die Pfeile X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt. Somit kann der Kopf 3 feinpositioniert wer den. Dies folgt daraus, daß die Drehgeschwindigkeit des zweiten Schrittmotors 56 durch das Schneckenrad 62, das dritte Getriebe 48, das zweite Getriebe 47 und das erste Getriebe 46 herabgesetzt wird und die geschwindigkeitsreduzierte Drehung zum Halter 71 übertragen wird. Sowohl die erste Verstellschrauben spindel 23 als auch der erste Schrittmotor 22 sind auf dem vom zweiten Schrittmotor 56 angetriebenen Halter 71 befestigt, so daß die Grobpositionierung und die Feinpositionierung des Kopfes 3 unabhängig voneinander durchgeführt werden können, und diese Vorgänge beeinflussen sich nicht gegenseitig. Weiter hin kann die Standardposition für die Positionierung des Kopfes 3 durch den Fotounterbrecher 63 erfaßt werden.

Wie vorbeschrieben ist, wird die Geschwindigkeit der Drehung des zweiten Schrittmotors 56 durch das Schneckenrad 62, das dritte Getriebe 48, das zweite Getriebe 47 und das erste Getriebe 46 herabgesetzt, und die geschwindigkeitsreduzierte Drehung wird auf die Zahnstange 101 übertragen. Somit kann die ge wünschte Feinbewegungsgenauigkeit des Kopfes 3 leicht erhalten werden.

Jedes Spiel des Schneckenrades 62, des dritten Ge triebes 48, des zweiten Getriebes 47, des ersten Ge triebes 46 und der Zahnstange 101 wird durch die Vor spannfeder 55 eliminiert. Die Hysterese bei der Bewe gung des Kopfes 3 in der X1,X2-Richtung wird damit unterbunden.

Da der Feinpositionierungsmechanismus grundsätzlich als ein Getriebezug ausgebildet ist, kann er einem Gerät mit geringer Größe angepaßt werden, und die Montage des Gerätes ist einfach.

Weiterhin kann die Standardposition für die Feinposi tionierung durch den Fotounterbrecher 63 festgestellt werden. Der Kopf 3 wird somit durch den ersten Schrittmotor 22 grob zur Zielposition bewegt und kann durch den zweiten Schrittmotor 56 durch offene Steue rung fein zur Zielposition hin bewegt werden, wenn die nicht gezeigte Steuereinheit Adresseninformatio nen des ersten Schrittmotors 22 und des zweiten Schrittmotors 56 für die Zielposition hat. Somit kann die Schaltung vereinfacht werden. Da der Kopf 3 durch offene Steuerung zu der gewünschten Position bewegt werden kann, ist es möglich, an der gewünschten Posi tion der flexiblen Scheibe 1 aufzuzeichnen, selbst wenn die Stelleninformation nicht auf der flexiblen Scheibe 1 aufgezeichnet ist.

Wie vorbeschrieben ist, wird der Kopf sowohl bei dem Verfahren mit der ebenen Zahnstange als auch bei dem Verfahren mit der Verstellschraubenspindel durch Be wegung des den Grob-Schrittmotor stützenden Halters fein positioniert. Die Zahnstange ist für diese Bewe gung am Halter befestigt, und die Drehgeschwindigkeit des Fein-Schrittmotors wird durch den Getriebezug herabgesetzt, wie bei dem Verfahren mit zylindrischer Zahnstange. Kugellager werden als Führungslager ver wendet, und es werden zwei Führungsstangen benötigt. Dieses Verfahren mit ebener Zahnstange ist ein Zwi schenverfahren zwischen dem Verfahren mit zylindri scher Zahnstange und dem Verfahren mit Verstell schraubenspindel.

Beispiel 4

Es folgt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfin dung, das mit Bezug auf die Fig. 42 und 43 erläu tert wird.

In den Fig. 42 und 43 besteht der Unterschied ge genüber Fig. 1 darin, daß das erste Zahnrad 46 direkt auf der Achse des zweiten Schrittmotors 56 vorgesehen ist und sich im Eingriff mit der zylindrischen Zahn stange 41 befindet.

Im ersten Ausführungsbeispiel werden Getriebe für die Geschwindigkeitsherabsetzung im Feinbewegungsmecha nismus verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel wird das erste Zahnrad 46 direkt durch die Drehung des zweiten Schrittmotors 56 gedreht. Die zylindrische Zahnstange 41 wird somit fein in der X1,X2-Richtung bewegt.

Wenn das Kopfbewegungsgerät wie in den Fig. 42, 43 ausgebildet ist, werden Getriebe für den Geschwindig keitsreduktionsmechanismus nicht verwendet, und die Anordnung wird einfach. Zwei Motoren mit denselben Merkmalen können sowohl für den ersten Schrittmotor 22 als auch den zweiten Schrittmotor 56 verwendet werden, obwohl dies vorstehend nicht beschrieben wird. Zusätzlich können auch zwei Motoren mit einem unter schiedlichen Drehungsgrad pro Schritt verwendet wer den, wenn in diesem Ausführungsbeispiel der Kopf po sitioniert wird.

Beispiel 5

Es folgt ein anderes Ausführungsbeispiel dieser Er findung, das mit Bezug auf Fig. 44 erläutert wird.

Wie in Fig. 44 gezeigt ist, besteht der Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel darin, daß die Dre hung des zweiten Schrittmotors 56 nicht über den Ge schwindigkeitsreduktionsmechanismus aus Getrieben zur zweiten Verstellschraubenspindel übertragen wird, sondern direkt zur zweiten Verstellschraubenspindel übertragen wird, die auf der verlängerten Welle des zweiten Schrittmotors 56 gebildet ist. Wenn die zwei te Verstellschraubenspindel in dieser Weise auf der verlängerten Welle des zweiten Schrittmotors 56 ge bildet ist, ist es wünschenswert, daß sich die Merk male des zweiten Schrittmotors 56 von denjenigen des ersten Schrittmotors unterscheiden, da der Geschwin digkeitsreduktionsmechanismus nicht vorhanden ist. Beispielsweise können zwei Motoren mit einem unter schiedlichen Drehungsgrad pro Schritt verwendet wer den. Oder es kann die Bewegungsgenauigkeit der ersten Verstellschraubenspindel unterschiedlich von der der zweiten Verstellschraubenspindel sein, indem zwei Verstellschraubenspindeln mit unterschiedlicher Ril lenteilung verwendet werden.

Beispiel 6

Es folgt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfin dung, das mit Bezug auf Fig. 45 erläutert wird.

Gemäß Fig. 45 besteht der Unterschied gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel darin, daß das erste Zahnrad direkt am zweiten Schrittmotor 56 vorgesehen und mit der Zahnstange 101 verbunden ist. Das heißt, der Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus ist in die sem Ausführungsbeispiel nicht vorhanden, und die Zahnstange wird direkt durch die Drehung des Motors bewegt. In diesem Fall kann die Bewegungsgenauigkeit des Schlittens ebenso verändert werden wie in dem obigen Beispielen 4 und 5 durch Verwendung von zwei Motoren mit verschiedenen Umdrehungsgraden.

Beispiel 7

Es folgt die Erläuterung eines anderen Ausführungs beispiels der Erfindung anhand von Fig. 46.

Gemäß Fig. 46 besteht der Unterschied gegenüber den vorhergehenden Beispielen 1 bis 6 darin, daß der er ste Schrittmotor 22 am Schlitten 2 befestigt ist. Demgemäß werden der erste Schrittmotor 22 und die erste Verstellschraubenspindel 23 mit der Bewegung des Schlittens bewegt. Die erste Verstellschraubenspindel 23 ist in Eingriff mit dem Nadelteil 32. Der Nadelteil 32 ist an einem Ende des Halters 71 befe stigt. Die zweite Nadel 87 ist in Eingriff mit der zweiten Verstellschraubenspindel 83. Die Vorlastfeder 75 ist wie beim zweiten Ausführungsbeispiel an dem anderen Ende des Halters 71 vorgesehen.

Die Vorlastfeder 75 spannt den Halter 71 in Richtung zur oberen Vorderseite vor (wie durch X5 in Fig. 25 angezeigt ist). Der Nadelteil 32 ist in Eingriff mit der ersten Verstellschraubenspindel 23, und die zwei te Nadel 87 ist in Eingriff mit der zweiten Verstell schraubenspindel 83. Diese in Eingriff stehenden Tei le können sich nicht voneinander lösen aufgrund der Federkraft der Vorlastfeder 75.

Wenn sich der erste Schrittmotor 22 gemäß den vorste henden Bedingungen dreht, wird der Schlitten 2 in den beiden durch X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt, da der Nadelteil 32 fest ist. Wenn sich andererseits der zweite Schrittmotor 56 dreht, wird der Halter 71 in den Richtungen X1, X2 bewegt, da die zweite Nadel 87 in Eingriff mit der zweiten Verstellschraubenspindel 83 ist. Demgemäß wird der Nadelteil 32 mit der Bewe gung des Halters 71 ebenfalls bewegt. Der am Schlit ten 2 befestigte erste Schrittmotor wird durch die zweite Verstellschraubenspindel 83 bewegt. Somit wird der Schlitten fein und in den beiden durch X1, X2 angezeigten Richtungen bewegt.

Beispiel 8

Es folgt die Erläuterung eines anderen Ausführungs beispiels der Erfindung mit Bezug auf Fig. 47.

Gemäß Fig. 47 besteht der Unterschied gegenüber den vorhergehenden Ausführungsbeispielen 1 bis 6 darin, daß der erste Schrittmotor 22 am Schlitten 2 befe stigt ist. Zusätzlich sind der Nadelteil 32 und die Zahnstange 101 am Halter 71 befestigt. Der Halter 71 wird durch das Kugellager 106 und die dritte Füh rungsstange 103 gestützt, so daß er in der X1,X2- Richtung bewegt werden kann.

Wenn der erste Schrittmotor 22 sich dreht, bewegt er sich selbst auch in der X1,X2-Richtung, da der Nadel teil 32 fest ist. Der Schlitten 2 wird auch bewegt. Wenn sich der zweite Schrittmotor 56 dreht, wird die Zahnstange 101 in der X1,X2-Richtung bewegt. Somit wird der Nadelteil 32 in der X1,X2-Richtung bewegt, und die Verstellschraubenspindel 23 wird ebenfalls bewegt. Demgemäß wird der Schlitten 2 fein in der X1,X2-Richtung bewegt.

Beispiel 9

In den vorhergehenden Ausführungsbeispielen 1 bis 8 werden Verstellschraubenspindeln für die erste und die zweite Antriebsvorrichtung verwendet. Es können andere Mittel verwendet werden für die Umwandlung der Drehung eines Motors in eine geradlinige Bewegung. Fig. 48 zeigt den Fall, daß ein Stahlband 200 für die Umwandlung der Drehung eines Motors in eine geradli nige Bewegung verwendet wird. Eine Bewegungseinheit 219 kann in der X1,X2-Richtung entlang einer Füh rungsstange 204 bewegt werden, indem eine Riemen scheibe 201 mit einem Schrittmotor 205 vorgesehen wird und das Stahlband 200 um die Riemenscheibe 201 geführt wird, wie in Fig. 48 gezeigt ist. Durch Ver wendung dieser Anordnung kann dieselbe Wirkung wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erzielt werden.

Beispiel 10

Es folgt ein anderes Ausführungsbeispiel, das mit Bezug auf die Fig. 49, 50 erläutert wird.

Es existiert ein mikroskopischer Spalt G zwischen dem Pfosten 49 und dem ersten Zahnrad 46, wie in Fig. 49 dargestellt ist. Diese Spalt G bewirkt ein Schwingen der Drehmitte, wenn sich das erste Zahnrad 46 dreht, wodurch die Feinbewegungsgenauigkeit beeinflußt wird. Dies kann erfahren werden aufgrund der Reibung zwi schen dem Pfosten 49 und dem ersten Zahnrad 46.

Um den vorgenannten Einfluß zu eliminieren, hat das mit dem Pfosten 49 in Eingriff stehende Lager des ersten Zahnrades 46 einen quadratischen Durchgang 46c. Zwei flache Ebenen 46d, 46e des quadratischen Durchgangs 46c müssen immer so vorgespannt sein, daß sie den Pfosten 49 berühren. Wie vorerwähnt ist, ist die zylindrische Zahnstange 41 durch die Vorspannfe der 44 für die Verstellschraubenspindel in die Rich tung des Pfeils X2 vorgespannt. Demgemäß kann die Vorspannkraft für diese Ebenen 46d, 46e zum Berühren des Pfostens 49 ohne irgendwelche zusätzlichen Vor spannmittel erhalten werden.

Diese Art von Lager mit einem quadratischen Durchgang kann für die obigen Ausführungsbeispiele 1 und 3 ver wendet werden.

Auf diese Weise kann beim ersten Ausführungsbeispiel und beim dritten Ausführungsbeispiel (Verfahren mit zylindrischer Zahnstange und Verfahren mit ebener Zahnstange) ein Spalt zwischen einem Zahnrad und ei ner Achse eliminiert werden, indem die Bohrung des Zahnrades der letzten Stufe (das erste Zahnrad) als quadratischer Durchgang ausgebildet ist, und die Be wegungsgenauigkeit kann so verbessert werden.

Beispiel 11

In den vorstehenden Ausführungsbeispielen bewirkt die erste Antriebsvorrichtung eine Grobbewegung und die zweite Antriebsvorrichtung eine Feinbewegung. Das Gerät kann auch so ausgebildet sein, daß die erste Antriebsvorrichtung die Feinbewegung und die zweite Antriebsvorrichtung die Grobbewegung bewirken. Die Merkmale der Grobbewegung und der Feinbewegung können verändert werden durch die Kombination der folgenden Faktoren: Drehwinkel der Schrittmotoren, Teilung der Verstellschraubenspindeln, der Geschwindigkeitsreduk tionsmechanismus von Getrieben usw. Beispielsweise kann die erste Antriebsvorrichtung die Feinbewegung durchführen, indem sie mit dem Geschwindigkeitsreduk tionsmechanismus versehen wird.

Beispiel 12

In den obigen Ausführungsbeispielen ist die Detektor vorrichtung zum Erfassen der Standardposition für die Bewegung an der zweiten Antriebsvorrichtung vorgese hen. Die Standardposition für die Bewegung wird in der Antriebsvorrichtung vorgesehen, die die Feinbewe gung bewirkt, so daß die Detektorvorrichtung an der ersten Antriebsvorrichtung vorgesehen sein kann, wenn diese die Feinbewegung bewirkt.

In den obigen Ausführungsbeispielen wird der Fotoun terbrecher als Detektorvorrichtung zum Erfassen der Einkerbung des Zahnrades 47 verwendet. Andere Vor richtungen können ebenso wie der Fotounterbrecher als Detektorvorrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann ein mechanischer Sensor zum Erfassen der Stan dardposition verwendet werden.

Beispiel 13

In den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird die Erfindung erläutert in bezug auf ihr Anwendung bei einer Antriebseinheit mit einer flexiblen Scheibe. Die Erfindung kann auch angewendet werden bei einem Kopfpositionierungsgerät einer Antriebseinheit mit einer festen magnetischen Scheibe, einer Antriebsein heit mit einer optischen Scheibe, einem CD-Gerät usw. Weiterhin muß die Erfindung nicht nur auf den Fall angewendet werden, in welchem ein Kopf von diesen Aufzeichnungsmedien liest bzw. auf diesen aufzeich net, sondern sie kann auch auf den Fall angewendet werden, daß ein Kopf sowohl grob als auch fein in bezug auf ein bestimmtes Medium bewegt werden muß.

Claims

1. Kopfpositionierungsgerät zum Bewegen und Posi tionieren eines Kopfes über einem Medium, mit
einem Schlitten zum Befestigen des Kopfes,
einer ersten Antriebsvorrichtung zum Vorsehen einer Verstellschraubenspindel mit einer Achse zur Drehung, die in Eingriff mit dem Schlitten ist, wobei eine Drehung der Verstellschrauben spindel durch die erste Antriebsvorrichtung eine Bewegung des Schlittens bewirkt, und einer zweiten Antriebsvorrichtung, gekennzeichnet durch
eine zylindrische Zahnstange (41), die an der Verstellschraubenspindel (23) als ein Rotor be festigt und durch Drehung einer Zahnstange um die Achse der Verstellschraubenspindel (23) ge bildet ist, und
ein Zahnrad (46) mit einer Zahnradachse, das mit der zylindrischen Zahnstange (41) in Eingriff ist, wobei die zweite Antriebsvorrichtung zum Antrieb des Zahnrades (46) vorgesehen ist, um die zylindrische Zahnstange (41) in zwei Rich tungen entlang der Achse der Verstellschrauben spindel (23) zu bewegen.

2. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Geschwindigkeitsre duktionsmechanismus in der ersten Antriebsvor richtung oder der zweiten Antriebsvorrichtung.

3. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Detektor (63) zum Erfassen einer Standardposition in der ersten Antriebsvorrichtung oder der zweiten Antriebs vorrichtung.

4. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (46) ein Lager mit einem quadratischen Durchgang (46c) aufweist, der zwei die Zahnradachse berührende Ebenen (46d, 46e) hat.

5. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die erste und die zweite Antriebsvorrichtung einen Schrittmotor (122; 56) mit einer Welle (42; 57) aufweisen, und daß die erste oder die zweite Antriebsvorrichtung den Schlitten (2) grob be wegt und die andere den Schlitten (2) mittels des Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus fein bewegt.

6. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindig keitsreduktionsmechanismus die Drehung der Welle (57) in eine Schlittenbewegung von 3 µm pro Schritt umwandelt.

7. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindig keitsreduktionsmechanismus ein zusätzliches Ge triebe (46, 47, 48) mit einem großen Zahnrad (46b, 47b, 48b) und einem mit diesem gekoppelten kleinen Zahnrad (46a, 47a, 48a) und ein an der Welle (57) befestigtes Schneckenrad (62) für den Eingriff mit dem zusätzlichen Getriebe (46, 47, 48) aufweist.

8. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Ge triebe (46, 47, 48) eine Marke (66) hat und wei terhin ein Detektor (63) zum Erfassen der Marke (66) für die Erkennung einer Standardposition zum Positionieren des Kopfes (3) aufweist.

9. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (44) zum Vorspannen der Welle (23, 42) des Schrittmotors (22) in eine erste Richtung.

10. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (55) zum Vorspannen des zusätzlichen Getriebes (46, 47, 48) in die erste Richtung.

11. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung für die unabhängige Steuerung der ersten Antriebs vorrichtung und der zweiten Antriebsvorrichtung.

12. Kopfpositionierungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrich tung eine Tabelle für Grobpositionen und Feinpo sitionen hat und Differenzen der Grobpositionen und Feinpositionen zwischen einer vorhergehenden Kopfposition und einer neuen Kopfposition auf der Grundlage der Tabelle berechnet und die er ste und die zweite Antriebsvorrichtung unabhän gig auf der Grundlage der berechneten Differen zen steuert.

13. Kopfpositionierungsgerät nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium eine an treibbare flexible Scheibe (1) ist.