DE8621020U1

DE8621020U1 - Bandantriebseinrichtung für ein Magnetbandgerät

Info

Publication number: DE8621020U1
Application number: DE19868621020
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-08-05
Filing date: 1986-08-05
Publication date: 1988-02-18

Description

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G 86 21 020.3 VPA SO H 1484 OE

Siemens Aktiengesellschaft

^Bahdantriebseihrichtung für ein Magnetbandgerät ^>
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bandantriebseinrichtung für ein Magnetbandgerät mit einer Bandantriebsrolle,
die auf einem aus einem keramischen Material bestehenden
Wellenstummel eines Antriebsmotors festgelegt ist gemäß
dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Bei kommerziellen Magnetbandgeräten, die als Digitalspeicher in datenverarbeitenden Systemen eingesetzt werden, f wird das Magnetband häufig durch eine einzige Bandan- f

triebsrolle (Capstan) transportiert. Aufwickelspule und |

Abwickelspule haben davon getrennte Antriebe, die über 1

die Schlaufenlänge des in Pufferkammern gepufferten Band- |

Stückes gesteuert werden* Diese Magnetbandgeräte werden f

im Start/Stop-^Betrieb eingesetzt, die Binärdaten werden f

in Blöcken formatiert gespeichert bzw. ausgelesen und |

zwischen den Blöcken werden aus Gründen der Speicherkapa- i

zitat kurze Blocklücken von nur wenigen Millimetern züge- |

lassen. Gleichzeitig beträgt die Bandgeschwindigkeit bei |

schnell laufenden Magnetbandgeräten z. B. 200 ips, was ]

im metrischen System einer Bandgeschwindigkeit von über j 5 m/s entspricht.

Aus diesen Randbedingungen ist ohne weiteres erkennbar,
daß pn das Antriebssystem für das Magnetband, bestehend

aus Bandantriebsmotor, Bandantriebsrolle und einer Bandgeschwindigkeitsregelung sehr hohe Anforderungen gestellt
werden. Die auf dem Wellenstummel eines Bandantriebsmotors aufsitzende Bandantriebsrolle wird daher wegen des
Massentragheitsmomentes in einer Leichtbauweise ausge-

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führt und besteht im wesentlichen aus einem dünnwandigen zylindrischer. Käfig, in dessen Mantelflache eine Vielzahl von Durchbrüchen vorgesehen ist und der in Achsrichtung eine Lägefhülse zur Aufnähme des Weilenstummels des Bändahtriebsmötors aufweist. Zur Herstellung dieses Käfigs wird eine Leichtmetallegierung, häufig eine Mägnesium-Alumihium-Legiefung verwendet. Ebenfalls in Anpassung an diese Randbedingungen wird als Material für die Motorwelle des Bandantriebsmötors sin Sinterwerkstoff eingesetzt,

lö der bei geringstem Gewicht höchste Steifigkeit im Vergleich zu anderen, sonst verwendeten Werkstoffen aufweist. Vorzugsweise besteht dieser Sinterwerkstoff aus einer Aluminium-Oxid-Keramik« Aufgrund dieses Werkstoffes gelingt es, Torsionsschwingungen der Motorwelle in einen Frequenzbereich zu verlagern, der für das Regelsystem des Bandantriebes unkritisch ist.

Allerdings hat auch diese Werkstoffauswahl gewisse Nachteile, denn die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe für die Bandantriebsrolle bzw. die Motorwelle sind außerordentlich verschieden. Daraus resultieren dann Schwierigkeiten für die Festlegung der Bandantriebsrolle auf dem Wellenstummel des Bandantriebsmotors. Außerdem ist der zur Herstellung der Motorwelle verwendete Keramikwerkstoff fertigungstechnisch kritisch, es wird daher angestrebt, Änderungen des Durchmessers bei der Motorwelle, soweit möglich, auszuschalten.

Dieses Konstruktionsprinzip hat dann auch Auswirkungen auf die Art der Befestigung oer Bandantriebsrolle auf dem Wellenstummel. Üblicherweise wird auf den Wellenstummel gleichförmigen Durchmessers eine Anschlaghülse aufgeschoben und mit dem Wellenstummel verklebt. Damit ist eine Anschlagflache gebildet, gegen die die Bandantriebsrolle beim Montieren geschoben wird. Die Führungsbohrung in der Lagerhülse der Bandantriebsrolle ist mit engem Spiel gegenüber dem Außendurchmesser des Wellenstummels toleriert

und sitzt daher paßgenau. Festgelegt wird die Bandantriebsrolle durch eine Befestigungsschraube, die in Achsenrichtung in das Kopfende des Wellenstummels eingedreht wiu-d und die Lagerhüise der Bandantriebsrölle axial verspannt. Die Befestigungsschraube sitzt dabei in einer Ge= Windebuchse, die zentrisch in den Kopf des Wellenstummels eingelassen ist,

Diese konventionelle Lösung ist beim normalen Betrieb des Magnetbandgerätes durchaus unkritisch. Jedoch hat die Erfahrung gezeigt, daß die Werkstoffpaarung trotzdem zu sporadischen Ausfällen führen kann. Untersuchungen der Ausfälle haben ergeben, daß diese auf nicht zu beherrschende Temperatureinflüsse auf dem Transportweg vom Hersteller zum Aufstellungsort des Gerätes zurückzuführen sind. Auf diesem Transportweg können weit höhere Temperaturen auftreten als sie üblicherweise z. B. in einem Rechenzentrum zu finden sind bzw. beim Betrieb des Magnetbandgerätes unter Normalbedingungen erreicht werden. Bei hinreichend hohen Temperaturen treten aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe für die Motorwelle und die Lagerhülse der Bandantriebsrolle bereits derart hohe axiale Kräfte auf, daß die Klebestelle zwischen Anschlaghülse und Wellenstummel nachgibt und sich die Anschlaghülse axial geringfügig verschiebt. Unter normalen Betriebsbedingungen sind dann die axialen Haltekräfte für die Bandantriebsrolle nicht mehr ausreichend für einen einwandfreien, schlupffreien Lauf.

Dazu kommt weiterhin, daß die verringerte Anpreßkraft der Befestigungsschraube ein Lösen dieser Schraube im Rechtslauf der Bandantriebsrolle begünstigt. Schaden am Laufwerk können die Folge sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bandantriebseinrichtung der eingangs genannten Art, unter besonderer Berücksichtigung der beschriebenen Randbedingungen hin-

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1 sichtlich def Beschränkung in der Werkstoffauswahl und der daraus resultierenden Festlegung von Konstruktionsprinzipien, zu schaffen, die im Hinblick auf Temperaturbelastungen wesentlich unkritischer als die bekannte Be-5 fertigung der Bandantriebsrolle und damit auch nicht vor- § hersehbären bzw. beherrschbären Temperatureinflüssen ge-

1 Wachsen ist.

I Bei einer Bandantriebseinrichtung der eingangs genannten

I lO Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die im I Kennzeichen des Schutzanspruches 1 beschriebenen Merkmale.

I Bei dieser Lösung wird von dem Verspannen der Bandan-

"■ triebsrolle in axialer Richtung zum Zwecke ihrer Festle-

I 15 gung auf dem Wellenstummel des Antriebsmotörs abgegangen. I Aus diesem Grunde können hier Maßänderungen der Lagerhül-

I se gegenüber dem Wellenstummel aufgrund einer thermischen

I Ausbildung keine Störungen mehr verursachen. Die Bandan-

:i triebsrolle wird bei der erfindungsgemäßen Lösung viel-

* 20 mehr durch Spannkräfte in radialer Richtung gehalten. Da-■ bei ist es ein wesentliches Merkmal, daß die Spannlippe

&iacgr; aufgrund ihrer geometrischen Ausgestaltung und des zur

^s Herstellung der Bandantriebsrolle verwendeten Werkstoffes

] auf dem Außendurchmesser des Wellenstummels elastisch

; 25 verspannt ist. Dies zeigt sich beispielsweise darin, d^ß auch die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung lösbar ist. Andererseits bedeutet diese elastische Verspannung ' der Spannlippe aoer auch, daß Wärmedehnungen dadurch aufgefangen werden können, ohne daß irreversible Schäden 30 auftreten.

Ein anderes wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung ist es, daß sie keinerlei Änderungen bei den Werkstoffpaarungen, sowie der konstruktiven Ausgestaltung des 35 Wellenstummels des Antriebsmotors erfordert. Insbesondere

sind Eindrehungen, Radialnuten, wie sie +läufig bei übIi- ; chen Befestigungen von Antriebselementen auf einer Motor-

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welle verwendet werden, mit Rücksicht auf die besonderen Werkstoffeigenschaften der Motorwelle vermieden.

Für die Rundlaufeigenschaften der Bandantriebsrolle ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Verspannkräfte auf dem Umfang verteilt gleichmäßig auftreten. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Lösung dadurch sichergestellt, daß die Innendurchmesser der Führungsbohrung und der Spannlippe im nicht vorgespannten Zustand identisch sind, d. h. sie werden in einer Aufspannung gemeinsam fertiggestellt. Beim Einschrauben der Spannmutter drückt sich daher die Spannlippe auf dem Umfang verteilt gleichmäßig an den Außendurchmesser des Wellenstummels an, dabei |

liegt der Angriffspunkt der Kraft am inneren Ende der j

Spannlippe, also nahe am AuSenduxchmesser des Wellenstum- *

mels, so daß sich ein günstiges Kräftemcment an der j

Spannlippe ergibt. i

Wie Weiterbildungen der Erfindung zeigen, erlaubt die erfindungsgemäße Lösung auch eine Montage der Bandantriebsrolle auf dem Wellenstummel mit sehr einfachen Mitteln. Denn es bedarf dazu nur zweier verschiedener Schlüssel, die am äußeren Bund der Bandantriebsrolle bzw. an der Spannmutter angreifen. Die erfindungsgemäße Lösung ist daher in der Herstellung, aber auch für die Montage einfach und kostengünstig. Sie erlaubt es sogar, ohne eine in das Kopfende des Wellenstummels eingebettete Gewinde- ■ mutter auszukommen. Dieses Konstruktionsdetail der kon- | ventionellen Befestigungsanordnung verteuert die Herstel- \ lung der Motorwelle, wie sich nun zeigt, in unnötiger , Weise.

Andere Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der Gesamtheit der Unteransprüche, eitere Vorteile sind der nachfolgenden Besehreibung eines Ausführungsbeispieles zu ,| entnehmen, die anhand der Zeichnung erfolgt. Dabei zeigt: I

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Fig. 1 in einer dreidimensionalen, teilweise aufgeschnittenen Darstellung ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung zum Festlegen einer Bandantriebsrolle auf dem Wellenstummel eines Antriebsmotors eines Magnetbandgerätes,

Fig. 2 in einem Halbschnitt eine Seitenansicht der Ausgestaltung der Lagerhülse der Bandantriebsrolle für eine Anordnung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 in einer Explosionsdarstellung die Bandantriebsrolle einer erfindungsgemäßen Anordnung zusammen mit den zugehörigen Montagewerkzeugen.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zum Festlegen einer Bandantriebsrolle 1 auf einem aus einem keramischen Material, z. B. einer Aluminium-Oxid-Keramik bestehenden Wellenstummels 2 eines Antriebsmotors für ein Magnetbandgerät. Der Antriebsmotor selbst ist hier nicht dargestellt, da er an sich bekannt ist und keinen Teil der Erfindung bildet. Der Wellenstummel 2 ist ein zylindrischer Schaft ohne jede Eindrehung und w-eist keinerlei Ansätze auf. Dieses Konstruktionsdetail berücksichtigt das Herstellungsverfahren für die Welle des Antriebsmotors, wobei die Wellenform zunächst im noch teigigen Zustand der Keramikmasse festgelegt wird und anschließend ein.Aushärtungsprozeß stattfindet. Im ausgehärteten Zustand ist dann die Motorwelle nur noch schwer bearbeitbar.

Die Grundform der Bandantriebsrolle 1 ist ein zylindrischer Hohlkörper mit einer gelochten Mantelfläche 3 und einer zentrischen Lagerhülse 4. Die Bandantriebsrolle 1 besitzt also einen U-förmigen Querschnitt mit in Achsenrichtung des Wellenstummeis 2 angeordneten Schenkeln, gebildet aus der Mantelfläche 3 bzw. der Lagerhülse 4. Verbunden sind diese Schenkel durch eine dünne Frontfläche 5. Die Mantelfläche 3 und die Lagerhülse 4 weisen jeweils

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'"''"' '"V"" '"'vPA 86PH8 4DE an ihren der Frontfläche 5 abgekehrten Enden Ansätze 6 bzw. 7 auf, zwischen denen als Rückwand 8 der Bandantriebsrolle 1 eine dünne Scheibe aus Kunststoff eingespannt ist.

Das motorseitige, von der Frontfläche 5 abgewandte Ende der Lagerhülse 4 ist als Führungsring 9 der Bandantriebsrolle 1 auf dem WellenstummeL 2 ausgebildet und besitzt zu diesem Zweck eine gegenüber dem Außendurchmesser des Wellenstummels 2 eng tolerierte Führungsbohrung. Weiterhin weist die Lagerhülse 4 eine Spannlippe 10 auf, die von dem inneren Ende des Führungsringes 9 durch einen V-förmigen Einschnitt abgesetzt ist. Diese Spannlippe ist dünnwandig ausgeführt, gegenüber der Achsenrichtung des Wellenstummels 2 unter einem Anstellwinkel geneigt und weist einen Innendurchmesser auf, der im unbelasteten Zustand mit dem des Führungsringes 9 übereinstimmt. Das Froniende der Lagerhülse 4 schließlich bildet ein aus der Frontfläche 5 nervorspringender Bund 11 mit einem Innengewinde 12 und ;wei parallel verlaufenden Anschnittflächen 13.

Das Innengewinde 12 der Lagerhülse 4 dient zum Aufnehmen einer Spannmutter 14 mit einem dem Innengewinde 12 entsprechenden Außengewinde, einem Innendurchmesser mit einer Spielpassung gegenüber dem Außendurchmesser des Wellenstummels 2 und einem Kopfteil, in das zwei einander diametral gegenüberstehende Bohrungen 15 in Achsenrichtung eingelassen sind.

Aus dem in Fig. 2 dargestellten Halbschnitt der Anordnung der Bandantriebsrolle 1 auf dem Wellenstummel 2 ist wohl am deutlichsten die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Anordnung zu entnehmen. Zum Festlegen einer definierten axialen Position der Bandantriebsrolle 1 in bezug auf den Wellenstummel 2 ist auf diesem ein Anschlagring 21 festgeklebt. Bei einer auf den Wellenstum-

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mel 2 aufgesetzten Bandantriebsrolle 1 liegt die motorseitige Endfläche der Lagerhülse 4 am Anschlagring 21 und die innere Endfläche der Spannmutter 14 an der Spannlip-] pe ID an. Wegen der Neigung der Spannlippe 10 und der 5 scharfkantigen Ausbildung der Endfläche der Spannmutter 14 liegt der Kraftangriffspunkt nahe an der Oberfläche des Wellenstummels 2. Dieser Kraftangriffspunkt ist von \^; dem Fußpunkt der Spannlippe 10, d- h. dem Übergang in die

Mantelfläche der Lagerhülse 4, optimal abgesetzt, so daß ■ 10 sich ein günstiges Kräftemoment ergibt.

Unter Wirkung dsr von der Spannmutter 14 ausgeübten Andruckkraft verformt sich die Spannlippe 10 und verspreizt sich dabei gegenüber der Oberfläche des Wellenstummels '2. Aufgrund dieser Spreizwirkung der Spannlippe ist die Bandantriebsrolle 1 auf dem Wellenstummel eindeutig, jedoch lösbar, festgelegt, denn die Verformung der Spannlippe 10 liegt noch im elastischen Bereich.

Fig. 3 illustriert für die beschriebene Anordnung den eben erläuterten Montagevorgang insbesondere im Hinblick auf die dabei verwendeten Werkzeuge. Die parallel verlaufenden Anschnittflächen 13 des Bundes 11 der Bandantriebsrolle 1 dienen zum Ansetzen eines Gabelschlüssels

16. Die Gegenkraft zum Einschrauben der Spannmutter 14 wird durch einen Steckschlüssel 17 aufgebracht, der zwei Dorne 18 als Gegenstücke zu den Bohrungen 15 in der Spannmutter 14 aufweist. Der Steckschlüssel 17 wird vorzugsweise als Drehmomentenschlüssel ausgebildet sein, damit die von der Spannmutter 14 auf die Spannlippe 10 übertragenen Kräfte nach oben begrenzt sind, so daß eine Uberdehnung der Spannlippe 10 vermieden wird.

6 Paeansprüche
3 Figuren

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Claims

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1. Bandantriebseinrichtung für ein Magnetbandgerät mit einer Bandantriebsrolle, die auf einem aus einem keramisehen Material bestehenden Wellenstummel eines Antriebsmotors festgelegt ist, die in Leichtbauweise als Hohlzylinder mit gelochter Mantelfläche ausgebildet ist und die eine Lagerhülse zum Aufnehmen- des Wellenstummels aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (4) am motorseitigen Ende einen in bezug auf den Außendurchmesser des Wellenstummels (2) eng tolerierten Führungsring, am gegenüberliegenden äußeren Ende eine Gewindebohrung (12) zur Aufnahme einer Spannmutter (14) mit Außengewinde aufweist und im Übergangsbereich vom Führungsring zur Gewindebohrung eine Spannlippe (10) besitzt, die sich bei auf dem Wellenstummel montierter Bandantriebsrolle (1) unter dem Druck der Spannmutter an eiern Wellenstummel rotationssymmetrisch verkeilt.

2. Bandantriebssinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fertigmaße der Innendurchmesser des Führungsringes (9) und der Spannlippe (10) im unbelasteten Zustand identisch sind.

3. Bandantriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß die Spannlippe (10) mit ihrer Rückseite von dem Führungsring (9) durch einen keilförmigen Einstich in die Wandung der Lagerhülse (4) abgesetzt ist, eine im wesentlichen gleichmäßige dünne Wandstärke aufweist und im unbelasteten Zustand gegenüber der Zentralachse der Bandantriebsrolle (1) geneigt angeordnet ist.

4. Bandantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Spannmutter (14) als Spielpassung in bezug auf den Außendurchmesser des Wellenstummels (2) toleriert ist.

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5. Bandantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (4) an ihrem äußeren Ende einen vorspringenden Bund (11) aufweist, der als Kopf zum Ansetzen einas Montagewerkzeuges ausgebildet ist und daß die Spannmutter (14) als Gewindering ausgebildet ist, dessen der Spannlippe (10) abgekehrtes Ende ein Gegenprofil zum Ansetzen eines weiteren Montagewerkzeuges besitzt.

6. Bandantriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Bund (11) der Lagerhülse (4) zwei einander diametral gegenüberstehende Anschnittflächen (13) zum Ansetzen eines Gabelschlüssels aufweist und daß im Kopfende der Spannmutter (14) zwei in Achsenrichtung verlaufende Bohrungen (15) zum Ansetzen eines Steckschlüssels (17) vorgesehen sind.