FR2580849A1

FR2580849A1 - Dispositif a bras pivotant destine a une unite d'exploration pour l'enregistrement et/ou la lecture d'information dans un support d'information en forme de disque

Info

Publication number: FR2580849A1
Application number: FR8605606A
Authority: FR
Inventors: Robert Nestor Joseph Van Sluys
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1986-10-24
Anticipated expiration: 2006-04-18
Also published as: GB2173941A; JPH0831260B2; FR2580849B1; GB8609593D0; DE3611353A1; JPS61264563A; NL8501154A; US4679185A; GB2173941B

Abstract

DISPOSITIF A BRAS PIVOTANT 15 DESTINE A UNE UNITE D'EXPLORATION 13 POUR L'ENREGISTREMENT ETOU LA LECTURE D'INFORMATION DANS UN SUPPORT D'INFORMATION EN FORME DE DISQUE 7. LE DISPOSITIF COMPORTE UN CHASSIS 3A, UN BRAS PIVOTANT 25 POUR FIXER L'UNITE D'EXPLORATION, ET UN LOGEMENT DE BRAS PIVOTANT. CE LOGEMENT COMPORTE DEUX PALIERS, UN DE CHAQUE COTE DU BRAS PIVOTANT, AU MOINS L'UN DES PALIERS ETANT CONSTITUE PAR DEUX PARTIES DE PALIER 31, 33, UN ELEMENT DE PALIER SPHERIQUE COOPERANT AVEC LES PARTIES DE PALIER, ET UN MILIEU VISQUEUX. AU MOINS L'UNE DES PARTIES DE PALIER PRESENTE UNE SURFACE DE PALIER CONCAVE 33A, DE TELLE MANIERE QUE LA SURFACE DE PALIER ET L'ELEMENT DE PALIER SOIENT SEPARES PAR UNE FENTE 35 ALLANT EN S'ELARGISSANT DU DEDANS VERS LE DEHORS ET CONTENANT LEDIT MILIEU VISQUEUX. UN ELEMENT ELASTIQUE 39 FIXE SUR LE CHASSIS PRESSE LES PALIERS L'UN VERS L'AUTRE. APPLICATION: POSITIONNEMENT D'UNE UNITE D'EXPLORATION OPTIQUE PAR RAPPORT A UN DISQUE OPTIQUE.

Description

"Dispositif à bras pivotant destiné à une unité d'exploration pour

l'enregistrement et/ou la lecture d'information dans un support

d'information en forme de disque."

L'invention concerne un dispositif à bras pivotant destiné à une unité d'exploration pour l'enregistrement et/ou la lecture d'information dans une surface d'enregistrement d'un support en forme de disque, comportant un châssis, un bras pivotant muni de moyens de fixation de l'unité d'exploration, un logement servant à supporter le bras pivotant dans son mouvement autour d'un arbre de pivotement et comportant deux paliers, c'est-à-dire un de chaque côté du bras pivotant, et un élément élastique fixé sur le châssis et servant à fixer l'un des paliers et à

presser les deux paliers l'un vers l'autre.

Un tel dispositif à bras pivotant est connu de la demande de brevet européen no 0074131 (PHN 10.134) (incorporée à titre de référence à la présente demande). Le dispositif connu est utilisé pour déplacer et positionner une unité d'exploration optique par rapport à un disque optique, l'unité d'exploration pouvant effectuer un mouvement pivotant limité. Ce mouvement pivotant s'effectue autour d'un arbre de pivotement parallèle à l'arbre de rotation d'une platine pour le disque optique, logée dans le châssis stationnaire. Le disque optique peut être un disque vidéo, un disque de mémorisation optique ou un disque audio optique. Le bras pivotant est supporté sans jeu par rapport au bâti par deux roulements à billes précontraints. Les deux roulements à billes dont l'un est fixé directement au bâti et dont l'autre est

fixé indirectement au bâti par l'intermédiaire d'un ressort-

lame, doivent être alignés avec précision l'un par rapport à l'autre au cours du montage du dispositif à bras pivotant. De ce fait, la mise en place des roulements à billes est compliquée et exige beaucoup de temps, ce qui a pour conséquence, étant donné aussi le prix élevé des roulements à billes eux-mêmes, que le logement du bras pivotant est coûteux. De plus, au cours du fonctionnement, il s'est avéré que le dispositif à bras pivotant connu, qui est intercalé dans un servoréglage, présente l'inconvénient que dans le logement du bras pivotant peuvent apparaître des vibrations provoquant des mouvements du châssis avec le disque optique et/ou du bras pivotant, tels que des perturbations se

produisent dans le servoréglage.

Or, l'invention vise à fournir un dispositif à bras pivotant du genre défini dans le préambule qui ne présente pas les inconvénients précités, mais dans lequel est utilisé un logement de bras pivotant exempt de résonance et peu coûteux et ayant des propriétés telles que le bras pivotant et le châssis ne puissent être animés que de mouvements relatifs qui ne provoquent pas des déplacements inadmissibles ou incontrôlables de l'unité d'exploration par rapport à la surface d'enregistrement du support

en forme de disque.

A cet effet, l'invention est caractérisée en ce qu'au moins l'un des paliers comporte un élément de palier sphérique et deux parties de palier positionnées essentiellement perpendiculairement à l'arbre de pivotement et disposées face à face, parties de palier qui présentent chacune un creux en forme de bol dans lequel est situé une partie de l'élément de palier, l'une des parties de palier étant fixée au bras pivotant et au moins l'une des parties de palier présentant une surface concave, alors que la surface de palier et l'élément de palier sont séparés par une fente allant en s'élargissant du dedans vers le

dehors et contenant un lubrifiant visqueux.

Des dispositifs à bras pivotant peuvent être utilisés dans divers types d'appareils, tels que des appareils domestiques, des appareils portatifs et des appareils convenant pour être encastrés, par exemple, dans des voitures. Dans les conditions de fonctionnement, selon l'utilisation du dispositif à bras pivotant, plus ou moins de forces sont exercées sur le châssis, de sorte que le châssis est ébranlé. Les mouvements du châssis peuvent être distingués en mouvements axiaux et latéraux. La transmission des mouvements axiaux du châssis au bras pivotant par le logement du bras pivotant dans le dispositif à bras pivotant conforme à l'invention et par le logement connu s'effectue pratiquement de la même manière, raison pour laquelle ces mouvements ne sont pas traités dans cet exposé. Les mouvements latéraux peuvent être distingués globalement en mouvements rapides ou à haute fréquence, causés par exemple par un choc pulsatoire sur le châssis ou par un défaut d'équilibrage dans le support rotatif, et en mouvements lents ou à basse fréquence. Le logement du bras pivotant du dispositif à bras pivotant conforme à l'invention peut être dimensionné de façon qu'au moins en ce qui concerne les mouvements à haute fréquence, le logement soit rigide et sans jeu, de sorte que ceux-ci sont transmis à partir du châssis au bras pivotant. Ainsi, le bras pivotant qui, tout comme le bras pivotant connu, est de préférence entièrement equilibré, se déplace sur le châssis dans la même mesure et dans la même direction que le support en forme de disque. De ce fait, et du fait que le logement du bras pivotant ne présente pas de phénomènes de résonance, la position relative de l'unité d'exploration et de la surface d'information du support n'est pas modifiée. Pour des mouvements latéraux à basse fréquence du châssis, le logement du bras pivotant est assez relâché, ce qui veut dire qu'un certain jeu est présent dans ce dispositif. Toutefois, à la suite de l'action d'amortissement du milieu visqueux dans le logement du bras pivotant et i étant donné que le logement lui-même ne présente pas de phénomènes de résonance, le déplacement du bras pivotant par

rapport au châssis n'est que faible.

Lesdits effets du logement de bras pivotant conforme à l'invention sont notamment intéressants dans des dispositifs à bras pivotant dont le bras pivotant est intercalé dans un circuit de réglage automatique corrigeant par des mouvements de pivotement du bras pivotant de petites erreurs de poursuite de la piste d'information dans la surface d'enregistrement. Un tel circuit de réglage est à même de corriger des vibrations à basses fréquences de l'unité d'exploration. Toutefois, des circuits de réglage n'ont qu'une largeur de bande limitée, ce qui empêche généralement d'éliminer des vibrations à haute fréquence de l'unité d'exploration par rapport au châssis. Comme déjà dit dans ce qui précède, les mesures constructives conformes à l'invention offrent de larges possibilités d'éviter que le bras pivotant avec l'unité d'exploration soit animé d'un mouvement à haute fréquence par rapport au châssis. Par un dimensionnement convenable de la largeur de fente dans le palier et un choix convenable du milieu visceux, qui peut être une huile ou une graisse par exemple, on peut donner au palier concerné des propriétés telles que des déplacements latéraux du châssis ne provoquent que des mouvements du bras pivotant par rapport au bâti qui peuvent être corrigés. L'invention peut également être utilisée dans les dispositifs à bras pivotant pour le déplacement et le positionnement d'une unité d'exploration magnétique ou tête magnétique sur un disque de mémorisation magnétique, tel qu'une disquette. Un tel dispositif à bras pivotant est connu du modèle d'utilité allemand No 8204617. Dans ce dispositif, la tête magnétique est placée sur un bras pivotant dont l'arbre de pivotement est positionné orthogonalement à l'arbre de rotation du disque de mémorisation se trouvant dans l'état de fonctionnement. De ce fait, le bras pivotant peut être rapproché et écarté du disque de mémorisation à partir d'une position de libération, dans laquelle le disque de mémorisation peut être mis en place ou enlevé, vers une position de fonctionnement dans laquelle la tête magnétique peut explorer le disque magnétique. Dans cette construction connue, le bras pivotant est logé dans un châssis pouvant être animé d'un mouvement de translation et servant à déplacer le bras pivotant et la tête magnétique parallèlement au support d'information. Le bras pivotant est logé dans deux paliers qui sont constitués chacun par un tourillon rond et une boite de palier. Les deux tourillons sont placés sur un arbre métallique commun, tandis que les deux boites de palier sont fixées chacune dans un bras mobile du châssis, une force élastique dirigée dans le sens axial pressant les boites de palier contre les tourillons. Ce logement connu présente plusieurs inconvénients par rapport au logement prévu dans le dispositif conforme à l'invention. Ainsi, la fabrication de précision d'un arbre métallique muni de deux tourillons ronds demande beaucoup de travail surtout si les tolérances dimensionnelles sont étroites; notamment pour la longueur de l'arbre et le diamètre des tourillons ronds, ne sont généralement admissibles que de très faibles écarts. Un autre inconvénient est que l'arbre métallique avec les tourillons ronds coopère sans lubrifiant avec les boites de palier, de sorte que des forces de friction relativement grandes risquent de se produire dans les paliers. De plus, un milieu visqueux étant absent, cette construction connue n'est pas à même de loger le bras pivotant de la manière

envisagée dans le châssis.

Un mode de réalisation préférentiel du dispositif à bras pivotant conforme à l'invention, dans lequel,l'unité d'exploration est une unité d'exploration optique munie d'un système de lentilles pouvant être déplacé suivant un axe optique, le bras pivotant étant muni de moyens à bobines pour exercer des forces de pivotement électromagnétiques dans un plan perpendiculaire à l'arbre de pivotement et d'un stator à aimantation permanente comportant des moyens de stator permanents fixés sur le châssis, moyens de stator qui coopèrent avec les moyens à bobines à travers un entrefer, est caractérisé en ce que les deux paliers sont de réalisation analogue, l'une desdites parties de l'un des paliers étant montée dans le châssis et l'une desdites parties de l'autre palier étant fixée à

l'élément élastique.

Dans ce mode de réalisation, le système de lentilles mobile sert à focaliser automatiquement et & maintenir automatiquement focalisé un faisceau de rayonnement en un spot de lecture sur la surface d'information d'un disque optique. Pour la poursuite automatique de la piste d'information du disque Qptique, ce bras pivotant est intercalé dans un circuit de réglage automatique corrigeant des erreurs de poursuite de piste par de petits mouvements pivotants du bras pivotant. Des erreurs de poursuite de piste peuvent être provoquées, par exemple, par une situation excentrique des pistes par rapport à l'arbre de rotation du disque optique tournant, due, par exemple, à un centrage imparfait du disque sur une platine. De plus, ces erreurs de poursuite de piste peuvent être causées par des influences accidentelles, telles que des forces transversales exercées sur le logement du bras pivotant. Si l'erreur de poursuite de piste ainsi produite est due à un mouvement lent du bras pivotant, elle est éliminée par le système de réglage automatique. Toutefois, s'il s'agit d'écarts de poursuite de piste dus à des mouvements rapides du bras pivotant, le système de réglage, par suite de sa largeur de bande limitée, n'est plus à même de corriger les écarts, ce qui peut entraîner des déplacements non contrôlés du spot de lecture. Dans ce mode de réalisation, le logement du bras pivotant peut éviter que de tels

écarts apparaissent dans des conditions d'utilisation normales.

Les circuits de réglage automatique envisagés ont généralement une largeur de bande voisine de 1000 Hz. La distinction entre des mouvements lents et des mouvements rapides du châssis peut être liée à cette valeur. Les mouvements lents ont alors une fréquence inférieure à la largeur de bande et les mouvements rapides une féquene supérieure à celle-ci. Par un dimensionnement favorable des paliers, remplis du milieuvisqueux correct, on obtient un logement du bras pivotant qui ne provoque un mouvement du bras pivotant par rapport au châssis que dans le cas de mouvements latéraux lents du châssis. Cependant, le milieuvisqueux se trouvant dans la fente

dans les paliers évite l'apparition de phénomènes de -

résonance, ce sorte que les mouvements du bras pivotant sont corrigés sans problèmes par le système de réglage. Dans le cas de mouvements latéraux rapides du chassis, le milieu visqueux résiste tellement à la déformation que les paliers se comportent comme des paliers rigides, de sorte que le bras pivotant effectue les mêmes mouvements que le châssis. Ceci fait que la position du spot de lecture par rapport à la surface d'enregistrement du support

entrainé dans le mouvement du châssis ne subit aucun changement.

De plus, le milieu visqueux évite à nouveau l'apparition de

résonances.

Dans le sens axial, le logement du bras pivotant est sans jeu, ce qui a un effet favorable sur la largeur de bande du système de réglage. De plus, il s'est avéré que le logement du bras pivotant a un pouvoir autocentrant, de sorte que le bras pivotant

revient facilement dans une position neutre.

Dans le dispositif à bras pivotant précité conforme à l'invention, eu égard au logement du système de lentilles dans le bras pivotant et au mouvement axial limité que le système de lentilles peut effectuer en vue de la focalisation, il importe que le bras pivotant soit situé à une distance précise prédéterminée d'une surface de référence du châssis. La construction conforme à l'invention résout ce problème d'une

manière très élégante et économique.

Les éléments de palier sphériques, peuvent être des billes du type utilisé dans des roulements à billes. Ces billes sont commercialisées à bas prix, exactement à la mesure et dans des quantités suffisantes. Si, en plus, la partie de palier montée dans le châssis et les parties de palier disposées de part et d'autre du bras pivotant viennent de moulage par injection respectivement avec le châssis et le bras pivotant, le dispositif à bras pivotant conforme à,l'invention convient très bien pour

être fabriqué en série.

Un autre mode de réalisation est caractérisé en ce que les deux parties de palier présentent une surface de palier concave, alors qu'une fente s'élargissant du dedans vers le dehors et contenant un lubrifiant est présente entre chacune des surfaces de palier et l'élément de palier. Dans ce mode de réalisation, le palier a dans le sens radial une rigidité légèrement plus faible qu'un palier qui ne présente qu'une seule fente allant à s'élargissant, et cela à cause de la possibilité ainsi créée d'une faible rotation de l'élément de palier par rapport aux deux parties de palier; en revanche, les propriétés d'amortissement du-palier se trouvent ici améliorées davantage. Le choix du mode de réalisation devant être utilisé dans une construction déterminée dépend entre autres de l'amortissement voulu du palier et de la rigidité radiale minimale admissible du

palier.

La description suivante, en regard du dessin annexé,

permettra de mieux comprendre comment l'invention est réalisée.

La figure 1 est une vue en plan d'un lecteur de disques optiques dans lequel est utilisé le mode de réalisation

préférentiel.

La figure 2 est une coupe suivant les flèches II-II d'une partie du lecteur de disques optiques de la figure 1, le dispositif à bras pivotant étant dessiné partiellement en vue de profil. La figure 3 est une coupe agrandie, suivant les flèches III-III de la figure 1, du bras pivotant et du logement de

bras pivotant de la figure 2.

La figure 4 est une vue de dessous de l'élément

élastique de la figure 3.

Sur les figures 1 et 2, on a représenté un lecteur de disques optiques audio muni d'un boîtier 1 et d'un châssis stationnaire 3. Sur une platine 5 logée dans le châssis 3, est placé un disque optique audio 7 présentant une surface d'enregistrement 8. La platine 5 peut être entraînée par un moteur électrique 9 et peut tourner, conjointement avec le disque 7, autour d'un arbre de rotation 11. Le disque optique 7 peut être lu en réflexion par une unité d'exploration optique 13 d'un dispositif à bras pivotant 15. L'unité d'exploration optique 13 comporte un système de lentilles 19 pouvant être déplacé suivant un axe optique 17, un laser semiconducteur servant de source lumineuse ainsi que des moyens optiques et opto-électroniques nécessaires & la lecture et au traitement de l'information optique du disque 7. Le système de lentilles 19 concentre un faisceau laser 21 en un spot de lecture 23 sur la surface d'enregistrement 8. Le logement et l'entraînement du système de lentilles 19 peut s'effectuer d'une manière telle que décrite dans la demande de brevet néerlandais non préalablement publiée N 84 03052 de la Demanderesse (demande de brevet qui est incorporée à titre de référence à la présente demande). Ce lecteur de disques optiques est muni de deux réglages automatiques, à savoir un réglage de la focalisation et un réglage de la poursuite de piste. Le réglage de focalisation est prévu pour maintenir le spot de lecture 23 automatiquement focalisé sur la surface d'enregistrement et pour éliminer automatiquement des écarts éventuels. La poursuite de piste sert à corriger automatiquement des écarts de la position du spot de lecture 23 par rapport aux pistes d'information dans la

surface d'enregistrement.

Comme la structure et le fonctionnement des réglages et de l'unité d'exploration n'ont pas d'intérêt pour l'invention, ils ne seront pas précisés dans cet exposé. Le dispositif à bras pivotant 15 comporte une plaque de montage 3A du châssis déjà cité 3 ainsi qu'un bras pivotant 25 en matière plastique pouvant pivoter autour d'un arbre de pivotement 27. Le bras pivotant 25 comporte, moulée à une première extrémité, ladite unité d'exploration optique 13 munie d'un système de lentilles traversant une ouverture 3B de la plaque de montage 3A. A une autre

extrémité, le bras pivotant 25 porte une contre-masse 29.

- Un logement du bras pivotant pour faire pivoter le bras pivotant 25 autour de l'arbre de pivotement 27 comporte deux paliers, un de chaque côté du bras pivotant 25 (voir aussi les figures 3 et 4). Chacun des paliers est constitué par deux parties de palier 31 et 33, une bille sphérique métallique 32 interposée entre celles-ci et un milieu visqueux. Les deux parties de palier 31 sont venues de moulage par injection avec le bras pivotant 25 en matière plastique et font donc corps avec le bras pivotant. Comme matière plastique, on peut utiliser, par exemple, une fibre de verre ou une résine phénolique renforcée par une fibre de carbone. Les parties de palier 31 présentent chacune un creux limité par une surface sphérique et ayant un rayon égal au rayon des billes 32, par exemple de 1,5 mm, et font ainsi fonction de siège pour les billes 32. Les parties de palier 33 sont munies chacune d'une surface concave 33A dont le rayon est supérieur au rayon des billes 32. La différence de rayon est de l'ordre de 10 à 50/um. De ce fait, les parties de palier 33 d'une part et les billes 32 d'autre part sont séparées par une fente 35 allant en s'élargissant du dedans vers le dehors, fente dans laquelle on a introduit ledit milieu visqueux par exemple une huile silicone de viscosité comprise entre 200 et 5000 centistokes. L'une des parties de palier 33 est intégrée à la plaque de montage 3A du châssis 3 et l'autre partie de palier 33 est placée dans un support 37 en matière plastique fixé à un ressort à lame 39. Dans l'exemple de réalisation envisagé, la plaque de montage 3A du châssis 3 est en matière plastique moulée par injection et le support 37 en matière plastique est fixé par moulage par injection au ressort lamemétallique 39. Ceci implique que les deux parties de palier 33 peuvent être formées simplement par moulage par injection. Le ressortàlame39 est fixé par deux vis 41 à la plaque de montage 3A tout en étant appuyé sous prétension axiale sur deux parties montantes 43 du châssis 3 pour éviter que

les paliers présentent du jeu dans le sens axial.

Pour le déplacement dans le sens radial du spot de lecture 23 sur la surface d'enregistrement 8 du disque optique 7, on a prévu deux bobines 45 et 47 et des aimants permanents 49 et 51. Les aimants 49 et 51 coopèrent avec les bobines 45 et 47 à travers un entrefer. L'enroulement des bobines et l'aimantation des aimants sont tels que chaque bobine exerce une force de pivotement électromagnétique dans un plan perpendiculaire à l'arbre de pivotement 27. Les bobines 45 et 47 sont essentiellement rectangulaires et sont placées dans les ouvertures continues 53 et 55 du bras pivotant 25. Les aimants axialement aimantés 49 et 51 ont la forme d'un segment de cercle et traversent également les ouvertures continues 53 et 55 du bras pivotant 25. Les aimants 49 et 51 sont immobilisés sur le châssis 3. A cet effet, les aimants 49 et 51 sont collés respectivement sur des parties de culasse en fer 49A et 51A affectant la forme d'un segment de cercle. Les bobines 45 et 47 sont traversées respectivement par des parties de culasse identiques en forme de segment de cercle 49B et 51B. Les parties de culasse 49A, 51A, 49B et 51B sont fixées d'une manière non représentée, par exemple par des vis et des entretoises, sur la plaque de montage 3A du

châssis 3.

De toute évidence, l'invention n'est pas limitée

-20 au mode de réalisation ici représenté.

Claims

REVENDICATIONS:

1. Dispositif à bras pivotant destiné à une unité d'exploration pour l'enregistrement et/ou la lecture d'information dans une surface d'enregistrement d'un support en forme de disque, comportant - un châssis, - un bras pivotant muni de moyens de fixation de l'unité d'exploration, un logement servant à supporter le bras pivotant dans son mouvement autour d'un arbre de pivotement et comportant deux paliers, c'est-à-dire un de chaque côté du bras pivotant et - un élément élastique fixé sur le châssis et servant à fixer l'un des paliers et à presser les paliers l'un vers l'autre, caractérisé en ce qu'au moins l'un des paliers comporte un élément de palier sphérique et deux parties de palier positionnées essentiellement perpendiculairement à l'arbre de pivotement et disposées face à face, parties de palier qui présentent chacune un creux en forme de bol dans lequel est située une partie de l'élément de palier, l'une des parties de palier étant fixée au bras pivotant et au moins l'une des parties de palier présentant une surface de palier concave, alors que la surface de palier et l'élément de palier sont séparés par une fente allant en s'élargissant du dedans vers le dehors et contenant un

lubrifiant visqueux.

2. Dispositif à bras pivotant selon la revendication 1, dans lequel l'unité d'exploration est une unité d'exploration optique munie d'un système de lentilles pouvant être déplacé suivant un axe optique, - le bras pivotant est muni de moyens à bobines pour exercer des forces de pivotement électromagnétiques dans un plan perpendiculaire à l'arbre de pivotement et - il est prévu un stator à aimantation permanente muni de moyens de stator permanents fixés sur le châssis, moyens de stator qui, à travers un entrefer, coopèrent avec les moyens à bobines, caractérisé en ce que les deux paliers sont de réalisation analogue, l'une desdites parties de l'un des paliers étant montée dans le châssis et l'une desdites parties de l'autre

palier étant fixée à l'élément élastique.

3. Dispositif à bras pivotant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de palier montée dans le châssis vient de moulage par injection avec le châssis en matière

plastique.

4. Dispositif à bras pivotant selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les parties de palier disposées de part et d'autre du bras pivotant viennent de moulage par injection avec le

bras pivotant en matière plastique.

5. Dispositif à bras pivotant selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites deux parties du palier présentent une surface de palier concave, chacune des surfaces de palier et l'élément de palier étant séparés par une fente allant en

s'élargissant du dedans vers le dehors et contenant un lubrifiant.