DE69220300T2

DE69220300T2 - Lagervorrichtung sowie Vorrichtung mit einer drehbaren Scheibe und ein Magnetbandgerät

Info

Publication number: DE69220300T2
Application number: DE69220300T
Authority: DE
Inventors: Marinus Josephus Jakobus Dona
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2012-06-27
Also published as: EP0524673A2; DE69220300D1; EP0524673A3; US5381285A; JPH05187437A; EP0524673B1; JP3665348B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung mit einer Welle, einem Hilfselement und einem Gehäuse, wobei die Welle am Hilfselement befestigt, die Welle im Gehäuse ausschließlich radial gelagert und das Hilfselement ausschließlich axial gelagert ist.
Die Erfindung betrifft auch eine Drehplattenvorrichtung mit zwei zueinander drehbaren Teilen, deren einer Teil aus einem feststehenden Chassis und deren anderer Teil aus einer drehbaren Nabe besteht, die die Platte trägt, wobei einer dieser Teile eine Welle enthält, der andere Teil ein Gehäuse aufweist, die Welle an einem Hilfselement befestigt ist, die Welle im Gehäuse ausschließlich radial gelagert und das Hilfselement ausschließlich axial gelagert ist.
Die Erfindung betrifft weiter ein Magnetbandgerät mit einem feststehenden Zylinder und einer mit mindestens einem Magnetkopf versehenen drehbaren Walze, wobei diese Walze eine Welle und ein Hilfselement und der Zylinder ein Gehäuse aufweist, die Welle am Hilfselement befestigt ist, die Welle im Gehäuse ausschließlich radial gelagert und das Hilfselement ausschließlich axial gelagert ist.
Eine Lagervorrichtung der eingangs erwähnten Art ist aus DE 25 37 758 C2 bekannt. In dieser Lagervorrichtung des Stands der Technik ist die Welle mittels eines Spiralrillenlagers ausschließlich radial gelagert und besteht das Hilfselement aus einem freien Wellenende, das mit der Welle eine starre Einheit bildet und zur axialen Lagerung mit Spiralrillen versehen ist. Für eine einwandfreie Lagerkonstruktion ist es bei einer Vorrichtung dieser Art erforderlich, daß eine der Wände des Wellenendes senkrecht zur zylindrischen Wellenwand angeordnet ist und eine zylindrische Innenwand des Gehäuses senkrecht zu einer Bodenwand des Gehäuses verläuft. Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, ist das Spiel zwischen den die Axiallagerstruktur bildenden Wänden nicht gleichförmig, was zu örtlichem Kontakt zwischen den beiden Wänden führt und unerwünscht ist. Aufgrund dieser Erfordernisse dürften die Herstellungskosten der Vorrichtung des Stands der Technik vergleichsweise hoch liegen und die Axiallagerkonstruktion aufgrund der unvermeidlichen Herstellungstoleranz in der Senkrechtkeit der Wände nicht immer ideal sein.
Die Erfmdung hat zur Aufgabe, eine Lagervorrichtung der eingangs erwähnten Art zu verschaffen, die sich auf einfache Weise herstellen läßt, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden und eine optimale Axiallagerkonstruktion erzielt wird. Hierzu ist die erfindungsgemäße Lagervorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Welle über ein in Axialrichtung starres Scharnier am Hilfselement befestigt ist, das die Neigung des Hilfselements zur Welle ermöglicht, so daß das axial gelagerte Hilfselement unabhängig von der radial gelagerten Welle zum Gehäuse seibsteinstellend ist. Da die Axiallagerstruktur von der Radiallagerstruktur getrennt und die Axiallagerstruktur zum Gehäuse selbsteinstellend ist, sind die Lagerflächen immer parallel und wird folglich ein gleichmäßiges Lagerspiel erzielt. Diese Konstruktion stellt keine strengen Anforderungen an die Senkrechtheit der Lagerflächen, so daß ihre Herstellungskosten niedrig sind. Da das Axiallagerspiel bei der erfindungsgemäßen Konstruktion im wesentlichen gleichmäßig ist, dürfte die Verlustleistung geringer sein als bei einem ungleichmäßigen Lagerspiel.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung, in der das Hilfselement zwei parallele Querwände aufweist, die sich zumindest im wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse der Welle erstrecken, und in der das Gehäuse zwei weitere parallele Querwände aufweist, die sich zumindest im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse der Welle erstrecken, ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Querwand eine weitere Querwand gegenüberliegt und zwischen jeder Querwand und einer weiteren Querwand ein Lager angebracht ist. Dadurch wird die Verschiebung des Hilfselements in beiden Axialrichtungen verhindert, so daß die Axiallage der Welle konstant ist. In der Lagervorrichtung des Stands der Technik ist die Verschiebung der Welle nur in einer Axialrichtung unmöglich, und das Lagerspiel des Spiralrillen-Axiallagers kann mit ansteigender Drehfrequenz zunehmen, wodurch eine unerwünschte Axialverschiebung der Welle entsteht.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Welle und das Hilfselement mittels Spiralrillenlagern gelagert sind. Bei Verwendung von Spiratrillenlagern ist das Senkrechtheitserfordernis sogar noch strenger, da sich Spiralrillenlager im Gegensatz zu Kugellagern nicht selbst ausrichten können, wenn die Lagerflächen nicht parallel sind. Deshalb ist die erfindungsgemäße Konstruktion im Falle einer Lagervorrichtung mit Spiralrillenlagern noch vorteilhafter.
Eine noch weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Scharnier aus einem flexiblen Gelenk besteht. Das flexible Gelenk ist in Axialrichtung starr, wodurch eine Axialverschiebung der Welle verhindert wird. Das flexible Gelenk ermöglicht die Neigung der Welle zum Hilfselement und dadurch die Ausrichtung des Hilfselements ohne Beeinflussung der Lagervorrichtung der Welle.
Eine abermals weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung, in der die äußere Wand des Hilfselements einen Langsschlag von nur wenigen Mikrometern zeigt, ist dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Gelenk aus einem Wellenabschnitt von verringertem Durchmesser besteht. Bei dieser Konstruktion bilden die Welle, das Gelenk und das Hilfselement ein einziges Bauteil, das sich zu niedrigen Kosten herstellen läßt. Die Flexibilität ist sogar bei einer nur geringen Verminderung des Wellendurchmessers nahe beim Hilfselement ausreichend, da die Neigbewegung in der Größenordnung von Mikrometern liegt.
Erfindungsgemäß ist eine Drehplattenvorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Welle über ein in Axialrichtung starres Scharnier am Hilfselement befestigt ist, das die Neigung des Hilfselements zur Welle ermöglicht, so daß das axial gelagerte Hilfselement unabhängig von der radial gelagerten Welle zum Gehäuse seibsteinstellend ist.
Erfindungsgemäß ist ein Magnetbandgerät der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Welle über ein in Axialrichtung starres Scharnier am Hilfselement befestigt ist, das die Neigung des Hilfselements zur Welle ermöglicht, so daß das axial gelagerte Hilfselement unabhängig von der radial gelagerten Welle zum Gehäuse selbsteinstellend ist.
Die Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, worin
Fig. 1 einen Drehplatten-Datenspeicher zeigt;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung ist, die im Datenspeicher von Fig. 1 angewandt wird;
Fig. 3 bis 7 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung zeigen;
Fig. 8 ein Deck eines Magnetbandgeräts mit einer Magnetbandkassette 5 zeigt und
Fig. 9 eine Schnittansicht einer Abtasteinheit des Magnetbandgeräts ist.
In Fig. 1 ist ein Drehplatten-Datenspeicher 1 dargestellt. Der Datenspeicher 1 besteht aus zwei zueinander drehbaren Teilen 3, 5. Einer dieser Teile besteht aus einem Chassis 3 und der andere Teil aus einer drehbaren Nabe 5. Die Nabe 5 trägt mehrere drehbare Datenspeicherplatten 7. Das Chassis 3 ist mit einem Gehäuse 9 verbunden, in dem die Nabe 5 mit den Platten 7 und mehrere an drehbaren Armen 13 befestigte Magnetköpfe 11 untergebracht sind.
Nach Darstellung in Fig. 2 ist die Nabe 5 über eine Lagervorrichtung 15 mit dem Chassis 3 des Datenspeichers 1 verbunden. Die Lagervorrichtung 15 weist ein Gehäuse 17 und eine über ein Scharnier 21 mit einem Hilfselement 23 verbundene Welle 19 auf. Das Scharnier besteht aus einem durch einen Wellenabschnitt von verringertem Durchmesser gebildeten flexiblen Gelenk 21, so daß das Gelenk in Axialrichtung der Welle 19 starr ist und die Neigung der Welle 19 zum Hilfselement 23 ermöglicht. Die Welle 19 ist mittels der Lager 25, 27 in der Form von Spiralrillenlagern radial im Gehäuse 17 gelagert, während die Innenwand des Gehäuses 17 mit Lagerrillen versehen ist. Das Hilfselement 23 ist axial im Gehäuse 17 gelagert. Das Hilfselement 23 weist zwei parallele, zumindest im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse 33 der Welle 19 liegende Querwände 29, 31 auf. Auch das Gehäuse 17 weist zwei parallele, gleichfalls zumindest im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse 33 der Welle 19 liegende Querwände 35, 37 auf. Zwischen der Querwand 29 und der weiteren Querwand 35 ist ein Lager 39 angeordnet, und zwischen der Querwand 31 und der weiteren Querwand 37 ist ein Lager 41 angeordnet. Die Lager sind als Spiralrillenlager konstruiert, wobei die Lagerrillen in den weiteren Querwänden 35, 37 des Gehäuses 17 angebracht sind. Die weitere Querwand 37 besteht aus einem Deckel 43 des Gehäuses 17 und wird mittels eines Distanzstücks 45 in einem bestimmten Abstand von der weiteren Querwand 35 gehalten. Zwischen der Nabe 5 und dem Gehäuse 17 ist ein Elektromotor zum Antrieb der Nabe 5 gegenüber dem Chassis 3 angeordnet, welcher Motor aus in der Nabe 5 angeordneten Dauermagneten 47 und auf dem Gehäuse 17 angeordneten Wicklungen 49 besteht.
In Fig. 3 bis 7 sind weitere Ausführungsformen der erfindungsgemaßen Lagervorrichtung dargestellt. In diesen Figuren werden übereinstimmende Teile der Konstruktion mit den selben Bezugszeichen wie in Fig. 2 gekennzeichnet. In der Lagervorrichtung 51 nach Darstellung in Fig. 3 sind die Axiallager Kugellager 53 und 55, die das Hilfselement 57 in axialer Richtung festhalten. Der Durchmesser des Hilfselements 63 der Lagervorrichtung 61 nach Darstellung in Fig. 4 ist kleiner als der Durchmesser der Welle 19. Dadurch wird nur ein Axiallager 65 benötigt und kann sich die Welle 19 mit dem Hilfselement 63 in einer der Axialrichtungen frei bewegen. In der Lagervorrichtung 71 nach Darstellung in Fig. 5 ist das Hilfselement 23 zwischen zwei Wellenabschnitten 73 und 75 angeordnet. Dadurch kann der Elektromotor außerhalb der Nabe 5 unterhalb des Chassis angeordnet werden. In der Lagervorrichtung 81 nach Darstellung in Fig. 6 ist die Welle 19 mit dem Hilfselement 23 unbeweglich und ist die Welle 19 über das Zwischenglied 83 mit dem Chassis verbunden. Das um die Welle 19 drehbare Gehäuse 85 ist an der drehbaren Nabe 5 befestigt. In der Lagervorrichtung 91 nach Darstellung in Fig. 7 bestehen sowohl die Radiallagerkonstruktion für die Welle 19 als auch die Axiallagerkonstruktion für das Hilfselement 93 aus Kugellagern 95, 96, 97 und 98.
Die erfindungsgemäße Lagervorrichtung kann auch in anderen Geräten verwendet werden. Fig. 8 zeigt ein Beispiel hierfür in der Form eines mit einer Magnetbandkassette 103 zusammenwirkenden Magnetbandgeräts 101. Das Magnetbandgerät 101 weist eine Abtasteinheit 105 zum Lesen und Schreiben von Information in schrägen Spuren auf einem Magnetband 107 und bewegliche Bandführungsmittel 109, 111 zum Auszug des Magnetbands 107 aus der Magnetbandkassette 103 und zur Wickelung des Magnetbands um die Abtasteinheit 105 auf. Ferner weist das Magnetbandgerät feststehende Magnetköpfe 113 und 115 zum Löschen von Information und Lesen und Schreiben von Hilfsinformation auf dem Magnetband sowie Mittel zum Transport des Magnetbands auf, welche Mittel Spulenantriebsspindeln 117, 119, eine Bandtransportwelle 121 und eine Druckrolle 123 umfassen. Die Abtasteinheit 105 weist einen feststehenden Zylinder 125 und eine drehbare Walze 127 auf, an der nach Darstellung in Fig. 9 Magnetköpfe 129, 131 befestigt sind. An der Walze 127 ist eine Welle 133 befestigt und über ein Scharnier 135 mit einem Hilfselement 137 verbunden. Die Welle mit dem Hilfselement ist drehbar in einem Gehäuse 139 gelagert, das mittels Spiralrillenlagern 141 mit dem Zylinder 125 verbunden ist. Im feststehenden Zylinder 125 ist weiter ein nicht dargestellter Elektromotor zum Antrieb der Walze 127 untergebracht.
Obwom die Erfindung im obigen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurde, wird darauf hingewiesen, daß sich die Erfindung keineswegs auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung betrifft auch alle von den Darstellungen abweichenden Ausführungsformen im Rahmen der Ansprüche. So kann zum Beispiel abweichend von den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen das Scharnier als Kugelgelenk konstruiert oder das flexible Gelenk durch einen an der Verbindungsstelle zum Hilfselement dünneren Wellenabschnitt gebildet werden. Die erfindungsgemäße Lagervorrichtung kann auch vorteilhaft in anderen als den hier angeführten Geräten, zum Beispiel für eine Welle eines Elektromotors, verwendet werden.

Claims

1. Lagervorrichtung (15, 51, 61, 71, 81, 91) mit einer Welle (19, 73, 75, 133), einem Hilfselement (23, 57, 63, 93, 137) und einem Gehäuse (17, 85, 139), wobei die Welle (19, 73, 75, 133) am Hilfselement (23, 57, 63, 93, 137) befestigt ist, die Welle (19, 73, 75,133) im Gehäuse (17, 85, 139) ausschließlich radial gelagert und das Hilfselement (23, 57, 63, 93, 137) ausschließlich axial gelagert ist, dadurch gekennzeichnet. daß die Welle (19, 73, 75, 133) über ein in Axialrichtung starres Scharnier (21, 135) am Hilfselement (23, 57, 63, 93, 137) befestigt ist, das die Neigung des Hilfselements zur Welle ermöglicht, so daß das axial gelagerte Hilfselement (23, 57, 63, 93, 137) unabhängig von der radial gelagerten Welle zum Gehäuse (17, 85, 139) seibsteinstellend ist.

2. Lagervorrichtung (15, 71, 81) nach Anspruch 1, in dem das Hilfselement (23, 137) zwei parallele Querwände (29, 31) aufweist, die sich zumindest im wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse (33) der Welle (19, 73, 133) erstrecken, und in der das Gehäuse (17, 85, 139) zwei weitere parallele Querwände (35, 37) aufweist, die sich zumindest im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse (33) der Welle (19, 73, 133) erstrecken, dadurch gekennzeichnet. daß jede Querwand (29, 31) einer weiteren Querwand (35, 37) gegenüberliegt und zwischen jeder Querwand (29, 31) und einer weiteren Querwand (35, 37) ein Lager (39, 41, 141) angebracht ist.

3. Lagervorrichtung (15, 71, 81) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Welle (19, 73, 133) und das Hilfselement (23, 137) mittels Spiralrillenlagern (39, 41, 141) gelagert sind.

4. Lagervorrichtung (15, 51, 61, 71, 81, 91) nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß das Scharnier (21, 135) aus einem flexiblen Gelenk (21,135) besteht.

5. Lagervorrichtung (15, 51, 61, 71, 81, 91) nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet. daß das flexible Gelenk (21, 135) aus einem Wellenabschnitt von verringertem Durchmesser besteht.

6. Drehplattenvorrichtung (1) mit zwei zueinander drehbaren Teilen (3, 5), wobei ein Teil (3) aus einem feststehenden Chassis (3) und der andere Teil (5) aus einer drehbaren Nabe (5) besteht, die die Platten (7) trägt, wobei einer dieser Teile (5) eine Welle (19) und der andere Teil (3) ein Gehäuse (17) aufweist, welche Welle (19) an einem Hilfselement (23) befestigt ist, die Welle (19) im Gehäuse (17) ausschließlich radial gelagert und das Hilfselement (23) ausschließlich axial gelagert ist, dadurch gekennzeichnet. daß die Welle (19) über ein in Axialrichtung starres Scharnier (21) am Hilfselement (23) befestigt ist, das die Neigung des Hilfselements zur Welle ermöglicht, so daß das axial gelagerte Hilfselement (23) unabhängig von der radial gelagerten Welle zum Gehäuse (17) selbsteinstellend ist.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, in dem das Hilfselement (23) zwei parallele Querwände (29, 31) aufweist, die sich zumindest im wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse (33) der Welle (19) erstrecken, und in der das Gehäuse (17) zwei weitere parallele Querwände (35, 37) aufweist, die sich zumindest im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse (33) der Welle (19) erstrecken, dadurch gekennzeichnet. daß jede Querwand (29, 31) einer weiteren Querwand (35, 37) gegenüberliegt und zwischen jeder Querwand (29, 31) und einer weiteren Querwand (35, 37) ein Lager (39, 41) angebracht ist.

8. Magnetbandgerät (101) mit einem feststehenden Zylinder (125) und einer mit mindestens einem Magnetkopf (129, 131) versehenen drehbaren Walze (127), wobei die Walze (127) eine Welle (133) und ein Hilfselement (137) enthält und der Zylinder (125) ein Gehäuse (139) aufweist, welche Welle (133) Im Gehäuse (139) ausschließlich radial gelagert und das Hilfselement (137) ausschließlich axial gelagert ist, dadurch gekennzeichnet. daß die Welle (133) über ein in Axialrichtung starres Scharnier (135) am Hilfselement (137) befestigt ist, das die Neigung des Hilfselements zur Welle ermöglicht, so daß das axial gelagerte Hilfselement (137) unabhängig von der radial gelagerten Welle zum Gehäuse (139) selbsteinstellend ist.

9. Magnetbandgerät (101) nach Anspruch 8, in dem das Hilfselement (137) zwei parallele Querwände aufweist, die sich zumindest im wesenflichen senkrecht zu einer Mittelachse der Welle (133) erstrecken, und in der das Gehäuse (139) zwei weitere parallele Querwände aufweist, die sich zumindest im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse der Welle (133) erstrecken, dadurch gekennzeichnet. daß jede Querwand einer weiteren Querwand gegenüberliegt und zwischen jeder Querwand und einer weiteren Querwand ein Lager (141) angebracht ist.