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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Lagervorrichtung für einen
Floppydiskantrieb (nachstehend "Diskettenantriebsvorrichtung" genannt).
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Diskettenantriebsvorrichtungen
sind einfach auszuwechseln und treiben Disketten (auch "Floppy-disks" genannt) an und
werden häufig
als externe Speichervorrichtungen für Computersysteme benutzt.
Die immer kleiner werdenden Personalcomputer erfordern kleinere
Abmessungen von Diskettenantriebsvorrichtungen, so daß es höchst erwünscht ist,
die Abmessungen von Diskettenantriebsmotoren und Magnetkopf-Antriebsmotoren
zu minimieren.
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Sehr
wesentlich bei solchen Magnetkopf-Antriebsmotoren ist die Einhaltung
einer bestimmten Genauigkeit der Lagerung eines Magnetkopfes, selbst
wenn ihre Gesamtabmessungen minimiert sind.
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7 stellt einen Querschnitt
eines Hauptteils eines herkömmlichen
Motors dar, der die vorgeschriebenen Anforderungen erfüllen soll.
Nach 7 ist eine Diskettenvorrichtungs-Seitenplatte 51 vorgesehen,
an der ein PM-Impulsmotor 52 zum Antreiben eines nicht
dargestellten Magnetkopfwagens fest angebracht ist. Genauer ge sagt,
an der Diskettenantriebsvorrichtungs-Seitenplatte 51 ist
eine Montageplatte 53 des Impulsmotors 52 mittels
Schrauben 54 befestigt. Der Läufer 56 des Impulsmotors 52 trägt Dauermagnete
und ist im Ständer 55 des
Impulsmotors 52 drehbar gelagert. Der Aufbau herkömmlicher PM-Impulsmotoren
ist bekannt und wird nicht ausführlicher
beschrieben, mit Ausnahme des Aufbaus einer Lagervorrichtung.
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Nach 7 ist an dem Läufer 56 eine
drehbare Welle 57 befestigt, auf deren äußeren Umfang eine Gewindespindel 58 geschraubt
ist, die in der Verlängerung
der drehbaren Welle und außerhalb des
Impulsmotors 52 liegt, um den Magnetkopfwagen zu bewegen.
Der Ständer 55 des
PM-Impulsmotors 52 ist
auf der einen Seite durch eine Schutzkappe 59 abgedeckt,
die eine Metallplatte aufweist. Zwischen der Seite des Ständers 55 und
der Schutzkappe 59 ist eine Drehwellen-Blattfeder 60 zur
Belastung der drehbaren Welle 57 in ihrer Axialrichtung
angeordnet. Insbesondere ist die drehbare Welle 57 an dem
einen Ende auf einer Kugel 61 pendelnd gelagert, die auf
dem distalen Ende der Blattfeder 60 montiert ist. Ferner
ist die drehbare Welle 57 für eine stabile Drehung in ihrem
mittleren Bereich in einem aus gesintertem Metall bestehenden Lager 62 gelagert,
das an der Montageplatte 53 des Ständers 55 fest angebracht
ist. Das andere Ende der drehbaren Welle 57 ist auf einer
weiteren Kugel 61 pendelnd bzw. schwenkbar gelagert, die
auf einem Pendellager 63 sitzt, das an einer (nicht dargestellten)
Bodenplatte einer Diskettenantriebsvorrichtung fest angebracht ist.
Die Kugeln 61 sind sorgfältig mit Schichten aus gegen
Abnutzung schützendem
Schmiermittel 64 überzogen.
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In
der Lagervorrichtung des herkömmlichen Diskettenantriebsmotors
ist die drehbare Welle 57 umfangreich durch eine Kombination
aus dem aus gesintertem Metall bestehenden Lager 62 und
dem Pendellager 63 gelagert, wobei die Genauigkeit der Montage
des Lagers 62 aus gesintertem Metall an der Montageplatte 53 des
PM-Impulsmotors 52 und des
Pendellagers 63 an der Bodenplatte der Diskettenantriebsvorrichtung
kritisch ist. Wenn die Montagegenauigkeit gering ist, wird die Genauigkeit
der Drehung beeinträchtigt
und mithin das Leseund Schreibvermögen der Diskettenantriebsvorrichtung verschlechtert.
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Ferner
wird die drehbare Welle 57 durch eine von der Blattfeder 60 auf
die Kugel 61 ausgeübte Druckkraft
belastet, so daß die
Rotationsgenauigkeit ihrer Gewindespindel 58 verringert
werden kann, wenn die Kugel 61, die unmittelbare auf der
Blattfeder 60 läuft,
durch eine Änderung
des Kontaktwinkels zwischen der Blattfeder 60 und der Kugel 61 und
einen Mangel an dem vor Abnutzung schützenden Schmiermittel 64 nach
längerem
Betrieb abgenutzt wird. Dies verschlechtert auch das Lese- und Schreibvermögen der
Diskettenantriebsvorrichtung.
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Ein
Ziel vorliegender Erfindung besteht darin, die erwähnten Probleme
zu lösen
und, genauer gesagt, eine Lagervorrichtung in einem Diskettenantriebsmotor
anzugeben, deren Aufbau einfach ist und eine hohe Genauigkeit des
Drehvorgangs einer rotierenden Welle gewährleistet und mithin das Lese-
und Schreibvermögen
der Diskettenantriebsvorrichtung kaum beeinträchtigt.
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Die
JP-A-2046572 offenbart eine Lagereinrichtung für eine Gewindespindelwelle
eines Motors, der den Magnetkopf eines Magnetrekorders antreibt. Die
US-A-5325736 lehrt eine Lagervorrichtung für einen Motor mit einer Läuferwelle
mit einem Schneckengewinde, das in ein Schneckenrad eingreift. Die EP-A-0701069,
die als Stand der Technik im Sinne von Artikel 54(3) EPÜ gilt, lehrt
ein verbessertes Lagersystem eines Motors für eine Diskettenantriebsvorrichtung.
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Die
Erfindung besteht in einem Magnetkopf-Antriebsmotor für einen
Diskettenantriebsmotor, der aufweist: eine an der einen Seite des
Motors angebrachte Schutzkappe; ein erstes Pendellager mit einer
Basis, die in einer durchgehenden Öffnung in der Mitte der Schutzkappe
passend eingesetzt und relativ zur Schutzkappe frei und axial beweglich
auf einer drehbaren Welle des Motors angeordnet ist; eine zwischen
der einen Seite eines Ständers
des Motors und der Schutzkappe angeordnete Druckfeder, von der ein
Teil an einem Flanschbereich der Basis des ersten Pendellagers anliegt,
wobei die Feder das erste Pendellager in eine zur drehbaren Welle des
Motors axiale Richtung drückt;
eine fest an einem Läufer
des Motors befestigte drehbare Welle, die an einem ersten Ende durch
das erste Pendellager und an einem zweiten Ende durch ein zweites
Pendellager schwenkbar abgestützt
ist, das auf einer Plattform fest angebracht ist, auf der der Motor
installiert ist, wobei das erste Ende der drehbaren Welle eine gekrümmte Oberfläche aufweist,
die im Betrieb in direktem Kontakt mit einer in der Basis des ersten
Pendellagers vorgesehenen Vertiefung steht; einen als Gewindespindel
ausgebildeten Teil der drehbaren Welle, der aus dem Motor ragt;
und eine Positionierbuchse, durch die die drehbare Welle hindurchragt, ohne
sie direkt zu berühren,
und die eng in ein Positionierloch eingesetzt ist, das in einer
Platte vorgesehen ist, an der der Motor befestigt ist.
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Die
rotierende Welle des Motors erstreckt sich durch die Positionierbuchse,
ohne sie unmittelbar zu berühren,
so daß sie
keine Reibungsverluste bewirkt, die die Rotationsgenauigkeit beeinträchtigen.
Dies ermöglicht
eine erhebliche Steigerung der Betriebsgenauigkeit der Gewindespindel,
so daß die nachteiligen
Eigenschaften bisheriger Diskettenantriebsvorrichtungen vermieden
werden.
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Die
axiale Belastung der drehbaren Welle wird durch das im Motor eingebaute
Pendellager vermindert und bewirkt keine Abnutzung aufgrund des Zusammenwirkens
von Druckfeder und Kugel im Stand der Technik.
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Die
Verminderung der Belastung wird durch eine Kombination aus der Basis
des Pendellagers und der Schutzkappe erreicht, die durch Spritzgießen aus
einem kostengünstigen
Kunstharzmaterial hergestellt werden.
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Ferner
ist die drehbare Welle an dem einen Ende durch ein Pendellager abgestützt, das
keine Kugeln aufweist. Da keine Kugel benutzt wird, kann das Pendellager
einfacher aufgebaut werden.
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In
den Zeichnungen stellen dar:
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1 einen Querschnitt eines
Magnetkopf-Antriebsmotors, der die erfindungsgemäßen Merkmale aufweisen kann;
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2 eine vergrößerte Ansicht
eines Pendellagers des in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels;
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3 einen vergrößerten Querschnitt
eines erfindungsgemäßen Pendellagers;
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4 einen vergrößerten Querschnitt
eines alternativen erfindungsgemäßen Pendellagers;
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5 eine vergrößerte Ansicht
einer erfindungsgemäßen Positionierbuchse;
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6 einen Querschnitt eines
alternativen Magnetkopf-Antriebsmotors, der die erfindungsgemäßen Merkmale
aufweisen kann; und
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7 einen Querschnitt einer
herkömmlichen
Diskettenantriebsvorrichtung mit einem PM-Impulsmotor, dessen Hauptteile
in den Zeichnungen dargestellt sind, wie nachstehend beschrieben
wird.
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Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 stellt einen Querschnitt
einer Lagervorrichtung eines Diskettenantriebsmotors dar, bei dem
erfindungsgemäße Merkmale
anwendbar sind. Nach 1 ist
eine Diskettenantriebsvorrichtungs-Seitenplatte 1 vorgesehen,
an der ein PM-Impulsmotor 52 zum Antreiben eines nicht
dargestellten Magnetkopfwagens fest angebracht ist. Genauer gesagt,
ist eine Montageplatte 3 des Impulsmotors 2 mittels
Schrauben 4 an der Seitenplatte 1 der Diskettenantriebsvorrichtung
angebracht. Ein Läufer 6,
der Dauermagnete trägt,
ist innerhalb eines Ständers 5 im
Impulsmotor 2 drehbar gelagert. Während der Aufbau herkömmlicher
PM-Impulsmotoren an sich bekannt und hier nicht im einzelnen dargestellt
ist, wird die erfindungsgemäße Lagervorrichtung
nachstehend erläutert.
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Der
Läufer 6 ist
fest an einer drehbaren Welle 7 angebracht, die aus dem
Impulsmotor 2 herausragt und eine Gewindespindel 8 aufweist,
die mit dem äußeren Umfang
der Welle 7 verschraubt ist. Der Ständer 5 des PM-Impulsmotors 2 ist
auf der einen Seite mit einer Schutzkappe 9 abgedeckt,
die in einem Formwerkzeug aus einem Kunstharzmaterial geformt ist.
Die Schutzkappe 9 hat in ihrer Mitte eine durchgehende Öffnung 10.
In der Öffnung 10 ist
ein Pendellager 11 passend eingesetzt, so daß die drehbare
Welle 7 in axialer Richtung beweglich ist. Zwischen der
einen Seite des Ständers 5 und
der Schutzkappe 9 ist eine als Blattfeder ausgebildete Druckfeder 15 angebracht,
um das Pendellager 11 in Axialrichtung der drehbaren Welle 7 zu
belasten. Das distale Ende der Druckfeder 15 liegt unmittelbar
an einem Flanschbereich 16 der Basis 12 des Pendellagers 11 an.
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2 stellt eine vergrößerte Ansicht
des als Ausführungsbeispiel
in 1 dargestellten Pendellagers 11 dar.
Wie man sieht, hat die Basis 12 des Pendellagers 11 eine
Vertiefung 12',
in der Metallkugeln 13 aufgenommen sind. Ferner ist eine
Metallkugel 14 mit einem sich verjüngenden Ende der drehbaren Welle 7 verbunden.
Das sich verjüngende
Ende der drehbaren Welle 7 ist pendelnd bzw. schwenkbar durch
die Basis 12 des Pendellagers 11 abgestützt, da
die Oberfläche
der mit ihm verbundenen Kugel 14 mit der Oberfläche der
Kugeln 13 in der Vertiefung 12' unmittelbar in Berührung kommt.
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Die 3 und 4 stellen vergrößerte Ansichten der erfindungsgemäßen Pendellagervorrichtungen
dar.
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Nach 3 enthält die Vertiefung 12' in der Basis 12 des
Pendellagers 11 keine Kugeln, sondern sie nimmt un mittelbar
die große
Kugel 14 auf, die mit dem sich verjüngenden Ende der rotierenden
Welle 7 für
eine Pendelbewegung verbunden ist. Die Vertiefung 12' kann mit einem
vor Abnutzung schützenden Schmiermittel
gefüllt
sein.
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Bei
der in 4 dargestellten
Pendellagervorrichtung ist die drehbare Welle 7 nicht mit
einer Kugel verbunden, sondern an ihrem Ende so geformt, daß dieses
statt dessen eine leicht gekrümmte Oberfläche aufweist.
Da ihr abgerundetes Ende in der Vertiefung 12' aufgenommen
ist, wird die rotierende Welle 7 durch die Basis 12 des
Pendellagers pendeln abgestützt.
In ähnlicher
Weise kann die Vertiefung 12' mit
einem vor Abnutzung schützenden Schmiermittel
gefüllt
sein. Diese Pendellagervorrichtung ist einfacher, weil sie keine
Kugeln aufweist.
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Nach 1, um auf diese zurückzukommen, ist
dort eine Positionierbuchse 17 aus metallischem Material
vorgesehen. 5 stellt
eine vergrößerte Ansicht
der Positionierbuchse 17 dar. Die Positionierbuchse 17 hat
einen Abschnitt mit großem
Durchmesser 18 und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 19,
die miteinander verbunden sind, wobei die Positionierbuchse ferner
eine durchgehende Öffnung 20 in
ihrer Mitte aufweist. Der Innendurchmesser der durchgehenden Öffnung 20 ist
größer als
der Außendurchmesser
der drehbaren Welle 7. Der den kleineren Durchmesser aufweisende
Abschnitt 19 der Positionierbuchse 17 ist in ein
Positionierloch 22 passend eingesetzt, das in der Montageplatte 3 des PM-Impulsmotors 2 vorgesehen
ist, so daß seine Schulter
unmittelbar an der Außenseite
der Montageplatte 3 anliegt. Der den kleinen Durchmesser
aufweisende Abschnitt 19 wird dann abgedichtet, um die Positionier buchse 17 in
genauer Lage an der Montageplatte 3 zu befestigen. An einer
(nicht dargestellten) Bodenplatte der Diskettenantriebsvorrichtung
ist ebenfalls ein Pendellager 23 fest angebracht, um das andere
Ende der drehbaren Welle 7 über eine Kugel 24 abzustützen. Das
Pendellager 23 weist Kugeln 25 und einen Kugeltrog 26 auf.
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Nachstehend
wird die Wirkungsweise der Ausführungsform
beschrieben. Nach 1 ist
die drehbare Welle 7 mit der Gewindespindel 8 an
beiden Enden durch die beiden Pendellager 11 und 23 abgestützt, im
Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die drehbare Welle 7 in
einem mittleren Bereich durch eine Buchse abgestützt ist. Insbesondere wird die
Positionierbuchse 17, die in ihrer genauen Lage an dem
PM-Impulsmotor 2 angebracht ist, nur zur Bestimmung der
richtigen Lage des PM-Impulsmotors 2 an
der Diskettenantriebs-Seitenplatte 1 durch Einsetzen des
den großen
Durchmesser aufweisenden Abschnitts 18 der Positionierbuchse 17 in
das Positionierloch 22 der Diskettenantriebs-Seitenplatte 1 benutzt.
Dies ermöglicht
es, daß die
drehbare Welle 7 einen geringen Abstand von der Positionierbuchse 17 aufweist.
Die drehbare Welle 7 bewirkt daher keine Reibungsverluste,
wenn das Pendellager 23 etwas aus ihrer korrekten Lage
auf der Diskettenantriebsvorrichtungs-Bodenplatte gebracht wird. Daher wird
die Betriebsgenauigkeit der Gewindespindel 8 der rotierenden
Welle 7 gesteigert, so daß die erwähnten Nachteile der Diskettenantriebsvorrichtung beseitigt
werden können.
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Der
auf die drehbare Welle 7 ausgeübte Druck wird durch das im
PM-Impulsmotor 2 eingebaute Pendellager 11 verringert,
so daß eine
Abnutzung der Kugel und Druckfeder, wie im bekannten Stand der Technik,
nicht auftre ten kann. Diese Wirkungsweise wird durch kostengünstige,
in Kunstharz gegossene Konstruktionen der Schutzkappe 9 und Lagerbasis 12 im
PM-Impulsmotor 2 realisiert.
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6 stellt einen Querschnitt
durch eine weitere Vorrichtung dar, die erfindungsgemäße Merkmale
aufweisen kann und bei der gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszahlen
wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel
gekennzeichnet sind und ausführlicher
beschrieben werden.
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Wie
man sieht, hat eine Schutzkappe 9, die am Boden eines Ständers 5 fest
angebracht ist, eine mittlere Öffnung,
in der ein Pendellager 11 beweglich eingebaut ist. Zwischen
dem Ständer 5 und
der Schutzkappe 9 ist eine Druckfeder 30 montiert,
die gegen einen Flansch 31 des Pendellagers 11 drückt. Bei
diesem Beispiel drückt
die Druckfeder 30 gegen zwei Kugeln 13 und 14 des
Pendellagers 11, so daß auf
die Gewindespindel 8 ein axialer Druck ausgeübt wird.
Dies ermöglicht
es, die Gewindespindel 8 schwenkbar bzw. pendelbar zwischen
dem Pendellager 11 und einem gegenüberliegenden Pendellager 23 abzustützen. Eine
an der Vorderseite des Ständers 5 angebrachte
Montageplatte 3 hat ein durchgehendes Loch 32,
durch die sich die Gewindespindel 8 erstreckt. In dem durchgehenden
Loch 32 ist eine Positionierbuchse 33 aus einem
Kunstharzmaterial eingebaut, so daß sie einen geringfügigen Abstand von
der das Loch 32 durchsetzenden Gewindespindel 8 aufweist.
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Wie
vorstehend dargelegt wurde, macht es die erfindungsgemäße Lagervorrichtung
eines Diskettenantriebsmotors möglich,
die drehbare Welle ohne unmittelbare Berührung mit der Positionierbuchse
abzustützen
bzw. zu lagern. Dadurch erhöht sich
die Betriebsgenauigkeit der Gewindespindel an der drehbaren Welle,
so daß die
nachteiligen Eigenschaften der Diskettenantriebsvorrichtung beseitigt werden
können.
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Während der
Motor läuft,
wird die axiale Belastung der drehbaren Welle durch das Pendellager im
Motor verringert, so daß die
Abnutzung der Kugel und der Druckfeder, die beim Stand der Technik durch
Reibbewegungen verursacht wird, vermieden. Diese Wirkungsweise wird
effektiv durch eine Kombination der Pendellagerbasis mit der aus
preisgünstigem
Kunstharz geformten Kappe realisiert.
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Die
erfindungsgemäße drehbare
Welle wird am einen Ende durch das Pendellager abgestützt, das
keine Kugeln aufweist, um einen optimalen Betrieb des Lagers zu
gewährleisten.
Da keine Kugel verwendet wird, kann das Pendellager einfacher aufgebaut
werden.