DD208680A5 - Schwenkarmvorrichtung fuer eine optische abtasteinheit - Google Patents

Schwenkarmvorrichtung fuer eine optische abtasteinheit Download PDF

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DD208680A5
DD208680A5 DD82242758A DD24275882A DD208680A5 DD 208680 A5 DD208680 A5 DD 208680A5 DD 82242758 A DD82242758 A DD 82242758A DD 24275882 A DD24275882 A DD 24275882A DD 208680 A5 DD208680 A5 DD 208680A5
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optical
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Johannes T A Van De Veerdonk
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Philips Nv
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    • G—PHYSICS
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Abstract

Eine Schwenkarmvorrichtung fuer einen optischen Plattenspieler hat eine Schwenkarm, der in der Naehe eines Endes eine optische Abtasteinheit traegt und mit Hilfe auf dem Schwenkarm angeordneter Spulen und eines dauermagnetischen Staenders elektromagnetisch schwenkt. Der Massenschwerpunkt des schwenkbaren Ganzen, das u. a. den Schwenkarm und die optische Abtasteinheit enthaelt, liegt auf der Schwenkachse und die zwei Spulen liegen diametral an beiden Seiten der Schwenkachse und ueben Schwenkkraefte in einer einzigen Ebene senkrecht zu der Schwenkachse und durch den Schwerpunkt aus. Der Schwerpunkt liegt in der Mitte zwischen zweiKugellagern.

Description

3chwenkarmvorrichtung für eine optische Abtasteinheit Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwenkarmvorrichtung zum Einschreiben und/oder Auslesen von Aufzeichnungaspuren in einer Aufzeichnungsfläche einer sich drehenden optischen Platte mit Hilfe eines zu einem Strahlungsflecken konzentrierten Strahlungsbündels mit einem ortsfesten Gestell. einer optischen Abtasteinheit mit einem entsprechend einer optischen Achse beweglichen Linsensystem, einem Schwenkarm mit einem ersten Ende mit Mitteln zum Befestigen der Abtasteinheit und mit einem zweiten 3nde gegenüber dem ersten Ende, einer Schwenkarmlagerung zum schwenkbaren Lagern des Schwenkarms um eine Schwenkachse zwischen'den beiden Enden, mit dem Schwenkarm verbundenen Spulenmitteln. zum Ausüben elektromagnetischer Schwenkkräfte in einer Ebene senkrecht zur Schwenkachse und mit einem dauermagnetischen Ständer mit auf dem Gestell befestigten dauermagnetischen Ständermagnetmitteln, die über einen Luftspalt mit den Spuienmitteln zusammenarbeiten.
Charakteristik der"bekannten technischen Lösungen
Vorrichtungen sum Verschieben und Ausrichten optischer Abtasteinheiten zum kontaktlosen Abtasten sich drehender optischer Platten sind in vielen Formen bekannt. Die optischen Platten können aus Videoplatten, die sich mit einer Geschwindigkeit von 1500 oder 1300 Umdrehungen/Minute drehen, optischen Speicherplatten, die sich ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit drehen, oder optischen Audioplatten be-
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stehen, Ea gibt viele Vorschläge, um optische Audioplatten mit einem Durchmesser von etwa 12 cm herzustellen» Die Drehgeschwindigkeit variiert zwischen etwa 250 und 500 Umdrehungen/Minute,
Die bekannten Vorrichtungen zum Verschieben und. Ausrichten optischer Abtasteinheiten sind meistens von einer Art, bei der die optische Abtasteinheit über die sich drehende Oberfläche der optischen Platte geradlinig bewegt wird. Bs gibt jedoch auch bekannte Vorschläge, eine Schwenkarmvorrichtung zu verwenden, wobei die optische Abtasteinheit eine 'beschränkte Drehbewegung macht. Diese beschränkte Drehbewegung bzw. Schwenkbewegung wird um eine Schy/enkachse durchgeführt f die sich parallel zu der Drehungsachse der optischen Platte;- erstreckt, Vorteile einer Schwenkarmvorrichtungf Im Vergleich zu. "einer sich geradlinig bewegenden Vorrichtung sind die einfache Lagerung und der Antrieb. Das Lagern und Antreiben sich drehender Vorrichtungen ist im allgemeinen technisch gesehen leichter» Bei sich geradlinig bewegenden Vorrichtungen ist es oft notwendig, Drehungen in geradlinie Bewegungen zu verwandeln, Sin Nachteil könnten sein die relativ großen Abmessungen und die relativ große Masse des sich bewegenden Teils der sich drehenden Vorrichtung·· Dadurch besteht die Gefahr einer größeren Stoßsmpfindlichkeit derartiger Vorrichtungen, -d. h. daß ein auf ein Gerät, in dem; eine Schwenkarmvorrichtung verwendet wird, augeübter Stoß zu unerwünschten 3e?/egungen der optischen Abtasteinheit führen könnte0
Dennoch können die Vorteile einer Schwenkannvorrichtung die Nachteile derselben aufwiegen, insbesondere, wenn optische Platten geringen Durchmessers benutzt werden, die sich nicht all zu schnell drehen, wie die genannte optische Audioplatte.
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Insbesondere ist eine Schwenkarmvorrichtung interessant, wobei die optische Abtasteinheit mit einem beweglichen Linsensystem zum automatischen Fokussieren und Halten eines Strahlungsbündels im fokussierten Zustand auf der Informationsfläche der optischen Platte versehen ist und wobei zwecks der automatischen Spurfolge der optischen Platte der Schwenkarm in einen automatischen Regelkreis aufgenommen ist, der Dehler in der Spurfolge korrigiert durch geringfügige Schwenkbewegungen des ganzen Schwenkarms· Fehler bei der Spurfolge können durch eine nicht einwandfreie Zentrierung der optischen Platte auf einer Antriebsspindel eine exzentrische Lage der Spuren gegenüber der zentralen Öffnung der Platte, Schwingungen der Spuren infolge der Tatsache, da.3 die Platte nicht genau senkrecht auf der der Drehungsachse der Antriebsspindel liegt und durch andere zufällige Einflüsse entstehen» Wegen des •S'reqUenzspektr'üEts der auftretenden fehler in der Spurlage muI3 das radiale Spurfolgesystem sine dynamische Bandbreite von mindestens 1000 Hz aufweisen. Außerdem müssen.zum Schwenken des Schwenkarms nicht all zu größe Leistungen erforderlich sein und zwar wegen der Wärmeerzeugung und der Besessung der Servoschaltungen»
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Hachteile au überwinden,
Darlegung des ,Vesens der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schwenkarmvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit einer
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hohen dynamischen Bandbreite für Schwenkungen um die Schwenkachse und welche Vorrichtung eine relativ geringe Leistung zum Durchführen der Schwenkbewegungen erfordert. Gemäß der Erfindung weist die Schwenkarmvorrichtung dazu das Kennzeichen auf, daß eine Anzahl Maßnahmen in Kombination angewandt werden und zwar, daß der Massenschwerpunkt des schwenkbaren Ganzen, das aus dem Schwenkarm mit der optischen Abtasteinheit besteht, auf der Schwenkachse liegt, daß die Spulenmittel aus ersten und zweiten Spulenmitteln .bestehen, die in be.zug auf die Schwenkachse, diametral in gleichen Abständen einander gegenüber auf beiden Seiten der Schwenkachse liegen und gleiche erste und. zweite Schwenkkräfte ausüben; und daß die ersten und zweiten Schwenkkräfte in einer einzigen Ebene senkrecht zur Schwenkachse liegen. Jede dieser Maßnahmen ist an sich darauf gerichtet,zu vermeiden, daß unerwünschte Kräfte und Momente auf die Schwenkärinvorricirfcüng··"· ausgeübt werden»; Beim fehlen unerwünschter Kräfte und Momente kann der Arm weniger starr und folglich leichter gebaut werden. 3s hat sich herausgestellt, daß insbesondere die Lagerung im Vergleich zu den übrigen Teilen der Schwenkarmvorrichtung weniger Starrheit aufweist. Spielfreiheit und geringe.-Reibung sind Anforderungen, die bei Lagerungen erfüllt werden können, und zwar durch Verwendung vorgespannter Kugellager, Die Kugeln werden über eine sehr kleine Oberfläche eingedrückt, so daß sie, wenigstens im Mikronbereich, relativ leicht elastisch verformen* Im Hinblick auf die gewünschte hohe Bandbreite ist es also äußerst wichtig, eine möglichst geringe Lagerbelastung anzustreben« Je weniger Masse der Arm hat, um so geringer kann die Lagerbelastung und folglich um so größer die erreichbare Bandbreite sein. Dadurch, daß der Massenschwerpunkt der Schwenkarmverrichtung auf der Schwenkachse liegt, wird gleich auch der Vorteil er-
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halten, daß diase für die Lage der Schwenkachse gegenüber der Richtung des Scherkraftfeldes unempfindlich ist.
Dadurch, daß die Spulenmittel ein reinea Moment um die Schwenkachse auf den Schwenkarm ausüben, wird vermieden, daß beim Verschwenken unerwünschte Querkräfte auf die Schwenkarmlagerung ausgeübt werden. Wie bereits beschrieben,· ist dies wichtig, im Hinblick auf die erreichbare dynamische Bandbreite der Schwenkarmvorrichtung, Querkräfte sind jedoch auch aus anderen Gründen unerwünscht, sie· können zu unerwünschten Verformungen in der Schvvenkarmvor richtung und folglich zu Verschiebungen des Auslesefleckens führen. Außerdem führen Querkräfte in der Schwenkarmlagerung su Reibungskräften; diese aind auch zum erzielen einer hohen Bandbreite nachteilig. Dadurch, daß die Schwenkkräfte, die durch die. Spulenmittel ausgeübt werden, in ...einer einzigen £bene senkrecht zur Schwenkachse liegen, wird vermieden, daß Momente auf den Schwenkarm ausgeübt werden, um eine Achse senkrecht zur Schwenkachse, die zu H.eaki;ionsquerkräften in der Schwenkarmlagerung führen würden.
Nach einer Ausführungsfor na kann auch noch dafür gesorgt werden, daß der Schwerpunkt des.genannten schwenkbaren Ganzen in der genannten einzigen -bene liegt« Der Vorteil dabei ist, daß dynamische Torsionsverformungen um die Schwenkachse, infolge der ausgeübten Momente, möglichst klein gehalten werden· v
Sine folgende Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß die Schwenkarmlagerung zwei Lager umfaßt, eins auf ieder Seite des Schwenkarms und in im wesentlichen gleichen
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Ahatanden vom Massenschwerpunkt des genannten schwenkbaren Ganzen. Damit wird erreicht, daß die Querkraftbelastung der beiden Lagern im wesentlichen gleich sein wird, so daß keines der beiden Lager schwerer belastet wird als notwendig ist.
Ss ist auch vorteilhaft, eine folge Ausführungsform au verwenden,, die das Kennzeichen aufweist, daß die beiden Lager aus Kugellagern bestehen, daß die Schwenkarmlagerung einen !Federbügel enthält zur Befestigung eines der beiden Kugellager und mit. einer größeren Starrheit für Kräfte senkrecht zur Schwenkachse und für' Momente, um die Schwenkachse und mit einer geringeren Starrheit für Kräfte entsprechend der Schwenkachse und für Momente um Achsen senkrecht zu der Schwenkachse und daß der Federbügel unter axialer Vorspannung, auf dem Gestell befestigt ist, so daß die beiden' Kugellager axial aufeinander hin belastet sind,
Durch das Fehlen von Spielraum in den Lagern wird vermieden, daß die Lager einen ungünstigen Einfluß auf die zu. erreichende Bandbreite ausüben» Durch die Verformbarkeit des Bügels um die genannten Momentachsen ist es möglich, Ausrichtungsfehler zwischen den beiden Kugellagern elastisch und spielfrei auszugleichen.
Es wäre möglich, einen Schwenkarm nach der Erfindung auf eine Art und Weise anzutreiben, wie diese bei Schwenkarmvorrichtungen zum Verschieben und Ausrichten eines Magnetkopfes über die Oberfläche einer magnetischen Speicherscheibe bekannt ist. Bei derartigen bekannten Schwenkarmvorrichtungen wird manchmal eine flache Spule verwendet, die in der iJbene des Schwenkarms liegt und die in einem axialen dauermagnetischen Feld zwischen flachen Dauermagneten
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bewegt, die in geringem Abstand von der flachen Spule angeordnet sind, parallel zu der -Ebene des Schwenkarms. Der Magnetkopf ist in einem schlaffen Pedersystem aufgehängt, so daß kleine Beugungsverformungen des Schwenkarms praktisch keinen Einfluß auf die Lage des Hagnetkopfes über der Oberfläche der Magnetscheibe haben. Bei Schwenkarmvorrichtungen, die mit einer optischen Platte zusammenarbeiten, geben Beugungsverformungen in dem Schwenkarm Anlaß zu Defokussierung des Lichtfleckens. Die Starrheit gegen Beugungsverformungen hat also auf die Bandbreite der automatischen BOkussierungsregslung einen Einfluß. Eine Ausführungsform der Erfindung, mit der ein Schwenkarm großer Beugungsstarrheit geschaffen wird, mit der aber dennoch alle Vorteile der vorhergehenden Ausführungsformeη kombiniert werden können, weiat das Kennzeichen auf, daß der Schwenkarm wenigstens nahezu die Form eines Balkens mit einem rechtwinkligen Querschnitt hats dessen lange Seiten sich parallel au der Schwenkachse erstrecken, so daß der Balken zwei Seitenflächen, eine der optischen Platte zugewandte obere !'lache und eine gegenüberliegende untere Pläche aufweist, welche Seitenflächen höher sind als die Breite der oberen und' unteren flächen, daß der Schwenkarm-mit auf beiden Seiten der Schwenkachse liegenden und durch die Seitenwände hindurchgehenden ersten und zweiten öffnungen versehen ist, daß die ersten und zweiten Spulenmittel in den ersten und zweiten Öffnungen angeordnet sind omd daß der Ständer mit durch die erste und die zweite öffnung hindurchragenden ersten und zweiten kreissegmentförmigen dauermagnetischen Ständermangeten versehen ist. Die kreissegmentförmigen Ständermagneten werden durch die Öffnungen in dem Schwenkarm gesteckt, so daß eine äußerst gedrängt, äoer dennoch relativ einfach au' montierende Vorrichtung erhalten werden kann.
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Wie bereits erwähnt, ist es zum Verwirklichen einer großen dynamischen Bandbreite von Bedeutung, daß die schwenkende Masse der Schwenkarmvorrichtung klein genug ist» Verringerung der Abmessungen des Schwenkarms ist jedoch nur in beschränktem Maße möglich, wobei die Gren2en, die gestellt werden, durch die Art der Mittel bestimmt werden, die dazu benutzt werden, den Ausleseflecken auf der auszulesenden Informationsspur zu halten» Bekanntlich weisen optische Plattenspieler mindestens zwei automatische Regelungen auf, und zwar eine Fokussierregelung und eine Spurfolgaregelung, Die Fokussierregelung dient dazu, den Lichtflecken automatisch auf die Informatiönsflache fokussiert zu halten und etwaige Abweichungen automatisch auszugleiche. Die Spurfolgeregelung dient dazu, Abweichungen von der Lage des Lichtfleckens in der Informationsfläche und quer zu der Richtung der Informationsspur automatisch wegzuregeln,
Zwecks der Spurfolgeregelung ist die optische Ausleseeinheit mit einer optoelektronischen Meßeinheit versehen, die Abweichungen des Auslesefleckens in Richtungen quer -zu der Informationsspur mißt» Da die Informationsspuren im wesentlichen konzentrisch gegenüber der Drehungsachse der optischen Platte laufen, kann von radialen Lagenfehlern des Lichtfleckens die Rede sein« Bei einer Schwenkarmvorrichtung folgt der Lichtflecken einer kreissegementförmigen Abtaatbahn über die Informationsfläche der optischen Platte, Der Ä~usleseflecken bewegt sich also nicht in rein radialer Richtung über die Informationsfläche» Das Ausmaß an Krümmung der Abtastbahn des Auslesefleckens wird größer, je nachdem der Abstand zwischen der optischen Ausleseeinheit und der Schwenkachse der Schwenkarmvorrichtung kleiner ist. Je nachdem das Ausmaß an Krümmung größer ist, werden die Abweichungen
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zwischen den Bewegungen des Auslesefleckens gegenüber der Spur und der radialen gewünschten Bewegungsrichtung größer werden. Die Meßvorrichtung zum Messen der radialen Lagenfehler hat eine beschränkte Empfindlichkeit, ao daß an die genannten Abweichungen eine durch die Empfindlichkeit der genannten Meßvorrichtung bestimmte Grenzen gestellt wird. Bei Schwenkarmvorrichtungen zum Abtasten optischer Platten tritt also ein Problem auf, das dem Problem, das bei Tonarmen von Plattenspielern auftritt, nahezu entspricht. Bei Plattenspielern wird in diesem Zusammenhang über einen Pehlerwinkel, und zwar den Winkel, der bei der Spitze der Abtastung der Rille in der Schaltplatte durch den Radius und die Berührungslinie an der kreisaegementförmigen Abtastbahn gebildet wird, die von der Nadel des Abtasteleinentes befolgt wird, die Rede. In bezug auf die Bestimmung der Wahl der geeignetesten -Votastbahn der Spitze des Abtastelementes über die Schallplatte gibt es viel Literatur, is kann beispielsweise auf den Artikel "Tracking Angle" von 3, 3. Bauer in der Zeitschrift Electronics, März 19453 Seiten 110 bis 115, verwiesen werden.
Auch bei Schwenkarmvorrichtungen für optische Plattenspieler kann von einem F'ehlerwinkel die Rede sein. Dieser kann als der winkel an der Stelle, wo der Lichtflecken'die Informationsflache beleuchtet, zwischen dem Radius und der Berührungslinie der kreissegaentförmigen Abtastbahn definiert werden. Je empfindlicher die Meßvorrichtung zum Messen des radialen Lagenfehle.rs des Auslesefleckens gegenüber der Spur ist, um so größer darf der genannte Pehlerwinkei sein, AIa Beispiel kann eine optoelektronische gießvorrichtung genannt werden, die ein von der Informationsfläche reflektiertes Lichtbündel mit Hilfe eines bündelsoaltenden Elementes
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in zwei Teilbündel aufteilt, die Je mit zwei Photodioden zusammenarbeiten, wobei die Ausgangssignale der Dioden auf eine geeignete Art und Weise addiert und subtrahiert werden zum Erhalten eines Ausgangssignals, das ein Maß für Verschiebungen des Auslesefleckens in radialer Richtung gegenüber der Informationsspur ist und wobei ein Pehlerwinkel von maximal 20° als akzeptierbar betrachtet wird. Ausgehend von diesem zulässigen Wert kann mit Hilfe der bereits genannten bekannten Theorie die geeignetesten Abtastbahn gewählt werden, d« h, diejenige Abtastbahn, bei der ein möglichst kleiner Abstand/zwisehen dem Ausleseflecken und der Schwenkachse des Schwenkarms mit auftretenden' Phasenfehlern, die niemals den maximal zulässigen Wert überschreiten, einhergeht.
In der Praxis kann dies bedeuten, daß die Abtastbahn sich von einem Punkt auf' dem äußersten Durchmesser der Informationsfläche zu einem Punkt auf dem innersten Durchmesser der Informationsfläche erstreckt, die gegenübereinander in tangentieller Richtung verschoben sind, d, h« daß die betreffenden Punkte auf unterschiedlichen Radien liegen, die miteinander einen gewissen Winkel einschließen, Dies ist "auch bei Plattenspielern üblich.
Vorteilhaft liegt die optische Achse des beweglichen Linsensystems .In einer Symraetrieebene des Schwenkarms durch die Schwenkachse des Schwenkarms,
Wenn das bewegliche Linsensystem in parallelen Blattfedern hängt, ist es zweckmäßig, daß sich diese in bezug auf die Schwenkachse im wesentlichen tang.entiell erstrecken.
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Ausfuhr umgäbelapiel
Mögliche Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben, .Es zeigen:
Pig'. 1: eine Draufsicht eines optischen Plattenspielers in nahezu wahrer Größe ;
Fig. 2: einen Schnitt durch einen Teil des optischen Plattenspielers nach J1Ig3" 1 entsprechend den Pfeilen Il-II, wobei die Schwenk armvorrichtung 2um I1 eil in Ansicht dargestellt ist, und zwar in einem etwas größeren Haßstab;
Fig, 3' eine Draufsicht der in 51Ig, 2 sichtbaren Schwenkarm vor richtung ;
Fig. 4: einen Schnitt durch die Schwenkarmvorrichtung entsprechend den Pfeilen IV-IY in 51Ig. 3;
Fig»'5: eine Seitenansicht des verwendeten Schwenkarms; Pig» β: eine Untenansicht des Schwenkarms nach Pig» 5 j
Pig. 7: eine Untenansicht eines Basisteils des Gestells der Schwenkarmvorrichtung;
Fig. 8: einen Schnitt entsprechend den Pfeilen VIII-VIII des Basisteils nach Fig. 7j
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Fig, 9: einen Schnitt entsprechend den Pfeilen IX-IX des Basisteila nach Fige 7;
Fig. 1O5 11 and 12: Ansichten einer Spule zum Antreiben des Schwenkanns;
Fig. 13 und 14: Ansichten'eines kreissegementförmigen Dauermagneten, auf einem kreissegementförmigen eisernen Jochteil des dauermagnetisehen Ständers,
Fig, 15 und "16: eine Ansicht bzw., einen Schnitt durch einen Lagerbügelβ
Der optische Aadioplattenspieler nach Fig. 1 hat eine Zarge 1 mit einer Abdeckplatte 2, Eine optische Audioplatte 3 mit einem Durchmesser von etwa"120 mm dreht sich auf einer Spindel 4- in einer·"Drehungsebene, die sich parallel zu der Abdeckplatte 2 erstreckt. Die Platte wird in Reflexion mit Hilfe einer Schwenkvorrichtung 5 mit einer optischen Abtasteinheit 6 ausgelesen» Die Drehungsachse 7 der Spindel 4, die Schwenkachse 8 der Schwenkarmvorrichtung 5 und die optische Achse 9 eines beweglichen Linsensystems 10 der optischen AbtasteinJaeit 6 liegen parallel und im wesentlichen senkrecht zu der Abdeckplatte 2. Der Antrieb der Spindel 4 erfolgt mit einem Elektromotor 11» Das Linsensystem 10 ragt einigermaßen über der Abdeckplatte 2 durch einen Schlitz 12 heraus» Die Abtasteinheit 6 umfaßt einen Halbleiterlaser als Lichtquelle sowie alle optischen und optoelektronischen Mittel, die zum Auslesen und Verarbeiten der optischen Information der Platte 3 notwendig sind. Da die Art und der Aufbau der Abtasteinheit für die Erfindung weiterhin nicht von Bedeutung sind, wird die Abtasteinheit nicht detailliert beschrieben.
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Durch das Linsensystem 10 wird ein Laserbündel 13 zu einem Ausleseflecken 14 auf der Informationsfläche konzentriert, welche Fläche auf der Oberseite der weiterhin transparenten optischen Scheibe liegt.
Die Schwenkarmvorrichtung umfaßt ein ortsfestes Gestell, das im wesentlichen aus einem Basisteil 15 besteht» ISiri Schwenkarm 16 hat ein erstes ü'nde 17 mit Kleminitteln für die optische Abtasteinheit 6 und ein aweites Ende 18, das eine Gegeninas se 19 trägt. Sine--Schwenkarmlagerung zum um die Schwenkachse 8 Schwenken des Schwenkarms 16 umfaßt zwei Kugellager 20 und 21 auf beiden Seiten des Schwenkarms«»· Das Kugellager 20 ist auf dem Basisteil 15 befestigt und das Kugellager 21 ist auf einem federbügel befestigt. Weiterhin umfaßt die Lagerung einen Lagerstift 23 mit einem. Kopf 24 und einem Gewindeende 25, auf dem eine Mutter 26 gedreht ist« Zwischen der· Mutter 2b und dem1 Kopf 24.'sind" die Innenringe der Kugellager 20 und 21 sowie der Schwenkarm eingeschlossen.
Zum in radialer Hichtimg Verschieben des Auslesefleckens über die Inforraationsfläche der optischen Platte sind'' zwei Spulen 27 und 28 und Dauermagneten 29 und 30 vorhanden« Letztere arbeiten über einen Luftspalt mit den beiden . Spulen zusammen. Die Spulen sind derart gewickelt und die Magneten derart magnetisiert, daß jede Spule eine elektromagnetische Schenkkraft in einer Ebene senkrecht zu der Schwenkachse 3 (siehe ?ig, 10 bis 14) ausübt. Der Massenschwerpunkt Z des schwenkbaren Ganzen, das im wesentlichen aus dem Schwenkarm 16 mit der optischen Abtasteinheit 6, der Gegenmasse 19 und den beiden Spulen 27 und 28 besteht, liegt auf der Schwenkachse 3, ?ür Schwenkungen um die" Schwenkachse 8 ist das Massenträgheitsmoment des sich in
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Richtung des ersten Endes 17 des Schwenkarms erstreckenden Teils des genannten schwenkenden Ganzen gleich dem Massenträgheitsmoment des sich in Richtung des zweiten Endes 18 erstreckenden Teils. Die Spulen 27 und 28 liegen in bezug auf die Schwenkachse 8 einander diametral gegenüber, und zwar auf beiden Seiten der Schwenkachse, Sie üben gleiche veränderliche Schwenkkräfte K, auf den Schwenkarm aus (siehe Fig. 3),-Diese Schwenkkräfte liegen in einer Bbene 33 durch den Schwerpunkt Z und senkrecht zu der Schwenkachse 8, Diese Ebene 33 schneidet die Zeichenebene in Pig» 2 entsprechend einer Linie 31 '-und in Fig» 4 entsprechend einer. Linie 32* Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Kräfte K. einander gleich und arbeiten tangentiell, so daß im 'wesentlichen keine Querkraftauteile auf die Lager ausgeübt werden« Die beiden Kräfte greifen in gleichen Abständen an der Schwenkachse 8 an5 so daß sie Schwenkmomenta· gleichervCxrÖßeiHid gleicher ; Richtung erzeugen» Die Angriffspunkte der Kräfte liegen nahe bei den Teilen der Schwenkarm-/or richtung mit der größten Masse, und zwar bei der Abtasteinheit 6 und der Gegenmasse 19, Dies bietet den Vorteil einer geringen dynamischen Biegeverformung des Schwenkarms;16„ Im Idealfall würden.die Schwenkkräfte an den Schwerpunkten der größten Massen angreifen, also am Schwerpunkt der Abtasteinheit 6 und der Gegenmasse 19, Dies läßt sich jedoch schwer verwirklichen»
Die beiden Kugellager 20 und 21 liegen in gleichen axialen Abständen vom Schwerpunkt Z, Die optische Achse 9 des beweglichen Linsensy3tems 10 liegt in einer Symmetrieebene des Schwenkarms 16 durch die Schwenkachse 8» Diese S37mmetrieebene schneidet die Zeichenebene in Fig, 3 entsprechend der
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Linie 33» Sine veränderliche ii'okussierungskraft K2 > siehe Fig. 2, die auf das Linsensystem 10 zwecks der Fokussierung mittels noch näher zu beschreibender Mittel ausgeübt wird, arbeitet auf diese vYeise in der genannten Symmetrieebene» Die Fokusaierkraft erzeugt in dem Schwenkarm 16 auf diese Weise keine unerwünschten dynamischen Torsionsmomente, der Schwenkarm wird ausschließlich durch die Kraft Kp auf Beugung belastet, ^ie veränderlichen Reaktionskräfte, die in den Kugellagern 20 und 21 auftreten, entsprechen einander wegen der bereits genannten Tatsache,, daß der Schwerpunkt Z des schwenkbaren Ganzen in der'Mitte zwischen den beiden Kugellagern liegt,
Das Kugellager 21 befindet sich in dem federbügel 22. Dieser hat einen zylinderSrmigen Teil 34 zum Aufnehmen des 'Außenringes des Kugellagers 21, welcher zylinderförmige Teil mit vier streifenfcrmigen' Teilen 35. 'verbunden ist. Dadurch wird erreicht, daß der Federbügel eine große Starrheit gegen Kräfte senkrecht zu der Schwenkachse 8 und gegen Momente um die. Schwenkachse 8 bzw, für Kräfte, die entsprechend der Schwenkachse 8 gerichtet sind und für Momente, die um Achsen 'senkrecht zur Schwenkachse arbeiten» Mit Hilfe z?/eier Schrauben 36 wird der Lagerbügel unter axialer Vorspannung auf ,.zwei stehenden Teilen 37 des Baaisteils 15 befestigt. Bei der Montage der Lagervorrichtung wird der Bügel 22 solange verschoben, bis die optische Achse des Linsensystems genau senkrecht auf der Montagefläche· 38 auf der Oberseite des Gestells steht, siehe Fig» 4, S und 9. .Etwaige Ausrichtungsfehler der beiden Lager 20 und 21 gegenüber einander werden durch den Bügel 22 federnd aufgenommen und durch die axiale Vorspannung wird jeder Spielraum in den Lagern ausgeglichen.
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Wie in den Pig» 5 und 6 deutlich ersichtlich ist, hat der Schwenkarm 16 wenigstens nahezu die Form eines Balkens mit einem rechtwinkligen Schnitt, dessen lange Seiten die sich parallel zu der Schwenkachse 8 erstrecken,.so daß der Balken zwei Seitenflächen 39 und 40 hat, sowie eine der optischen Platte 3 zugewandte obere Fläche 41 und eine gegenüberliegende untere Fläche 42, Die Seitenflächen 39 und 40 sind höher als die obere und untere Fläche breit sind« Auf beiden leiten der Schwenkachse 8 gibt es' in einem gleichem Abstand davon hindurchgehende öffnungen 43 und 44 im Schwenkarm, die also durch die Seitenflächen 39 und 40 gehen» In diesen beiden Öffnungen sind die Spulen 27 und 28 angeordnet* In den Fig, 10 bis 12 ist nur die Spule 27 dargestellt, die Spule entspricht der Spule 27 jedoch. Die Spule 27 hat einen Spulenkörper 45 mit Flanschen 4β und 47» Auf einem Mittenteil des Spülenkörpers sind- die-Windungen der Spule 48 gewickelt,, Die Breite der Spule 43 ist derart, daß diese gerade in die hindurchgehende öffnung des Sohwenkar-ms paßt, der Schwenkarm ist örtlich auf beiden Seiten zum Aufnehmen der Flanschen 4β und 4 7 ausgefräst.
Die Dauermagneten 29 und JO sind kreissegeraentförmig und ragen ebenfalls durch die hindurchgehenden öffnungen 4 3 und 44. In den Fige 13 und 14 ist der Dauerstandermanget 29 dargestellte. Dieser ist auf einem kreissegementförmigen eisernen Jochteil 49 festgeklebt«, Der Dauermagnet 30 ist auf einem ähnlichen Jochteil 50 festgeklebt. Durch die Spulen 27 und 28 hindurch sind identische kreissegementförmige Jochteile 51 hindurchgesteckt» Die Ständermagneten sind in der dargestellten Ausführungsiorm. axial magnetisiert. Die Joche 4 9 bis 52 sind mit Hilfe, von Bolaen 53 auf dem Gestell be™ festigt und zwar unter Zwischenklemmung von Distanzteilen 54»
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ψ L / U O £ -17- 28.1.1983
Das PeId des Dauermagneten 29 ragt in axialer Richtung zu dem eisernen Jochteil 51»' über den Luftspalt, in dem sich die f/indungen 49 der Spule 27 befinden. Das PeId wird über den eisernen Verbindungsteil 54 und den eisernen Jochteil 4 9 geschlossen. Das PeId des Dauermagneten 40 erstreckt sich auf ähnliche v/eise.
In der Hähe des indes 17 hat der Schwenkarm 1b eine Klemmvorrichtung zum Anordnen der Abtasteinheit 6* Diese läßt sich auf diese V/eise leicht und schnell austauschen» In dem Schwenkarm befindet sich eine zylinderförmige öffnung 55? in der die Abtasteinheit angeordnet werden kann« Bin Klemmbügel 56 kann mit Hilfe einer Schraube 5 7 um die Abtasteinheit geklemmt werden.
Das Linsensystem 10 ist entsprechend der optischen Achse 9 beweglich und.hängt'in zwei Blattfedern 58, von denen die obere in Pig. 3 ersichtlich ist» Diese Blattfedern sind mit Schrauben 59 mit dem übrigen 1XeIl der Abtasteinheit verbunden und erstrecken sich .parallel zueinander, so daß die optische Achse 9 während der Pokussierungsbewegungen keine Kippungen erfährt« Die Blattfedern erstrecken sich in bezug auf die Schwenkachse 3 des Schwenkarms im wesentlichen tangetiell*,Schwenkbewegun^en des Schwenkarms belasten die Blattfedern also auf Zug- und Druckkräfte« Gerade für Zug- und Druckbelastung sind die Blattfedern besonders starr, so daß wenig Einfluß von Schwerikbewegungen erfahren wird. Pur den Antrieb des Linsensystems ist eine ringförmige fokussierspule 60 vorhanden, die mit einem koaxial· auf dem Linsensystem befestigten Dauermagnetsystem 61 zusammenarbeitet.
-13- 28.1.1983
61 231/17
Wie Fig«, 1 zeigt, ist die Abtastbahn ! des Auslesefleckens ein Kreissegment j das sich zwischen einem äußersten Bahnpunkt B. und einem innersten Bahnpunkt Bp auf einem Radius R. bzw» einem Radius R0 erstreckt, Der Winkel oC
zwischen den Radien R1 und Rp beträgt etwa 13 . Im Vergleich su einer Abtastbahn zwischen den auf dem Radius R1 liegenden Punkten B, und B9 konnte der Abstand zwischen der optischen Achse der· Abtasteinheit und der Schwenkachse um einen faktor 1,5 verringert v/erden.

Claims (4)

  1. 2 7 58 2 -15- 23.1.1933
    61 231/17
    Erfind ungs ans pruch
    1. Schwenkarmvorrichtung für eine optische Abtasteinheit zum mit Hilfe eines zu einem Strahlungsflecken (14) konzentrierten StrahlungsbundeIs (13) Einschreiben und/oder Auslesen von Aufzeichnungsspuren in einer Aufzeichnungsfläche einer sich drehenden optischen Platte mit:
    - einem ortsfesten Gestell (15)»
    - einer optischen Abtasteinheit (16) mit einem entsprechend einer optischen Achse (9) beweglichen Linsensystem (10),
    - einem Schwenkarm (16) mit einem ersten Ende mit Mitteln zum Befestigen der Abtasteinheit (6) und mit einem zweiten Ende gegenüber dem ersten'Ende,
    - einer Schwenkarmlagerung (10-26) zum schwenkbaren,
    um eine Schwenkachse (8) zwischen den beiden Enden (1b, 17) Lagern des Schwenkarms-,
    - mit dem Schwenkarm verbundenen Spulenmittels (27» 28) zum Ausüben elektromagnetischer Schwenkkräfte in einer Ebene senkrecht zu der Schwenkachse (8) und
    - einem dauermagnetischen Ständer mit auf dem Gestell befestigten dauermagnetischen Ständermagnatmitteln (29j 30), die über einen Luftspalt mit den Spulenmitteln zusammenarbeitens
    gekennzeichnet dadurch, daß
    - der Massenschwerp'unkt (2) des schwenkbaren Gänsen, das aus dem Schwenkarm (16) mit der optischen Abtasteinheit (6) -besteht, auf der Schwenkachse (8) liegt,
    - die Spulenmittel (275 28) aus ersten und aweiten Spulenmitteln bestehen, die in bezug auf die Schwenkachse (3), diametral in gleichen Abständen gegenübereinander auf beiden Seiten der Schwenkachse liegen und gleiche erste und zweite Schwenkkräfte (K.) ausüben und
    Ik I / b ö £ -20- 20.1.1983
    61 231/17
    - die ersten und zweiten Schwenkkräfte (K.) in einer einzigen Ebene senkrecht zur Schwenkachse liegen-,
  2. 2.. Schwenkarmvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwerpunkt (Z) des genannten schwenkbaren Ganzen in der genannten einzigen Ebene liegt»
  3. 3.. Schwenkarmvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schwenkarmlagerung zwei Lager umfaßt, eins auf jeder Seite des Schwenkarms (io) und in im wesentlichen gleichen Abstanden vom Maösenschwerpunkt (Z) des genannten schwenkbaren Ganzen»
    4« Schwenkamvorrichtung nach Punkt 3? gekennzeichnet dadurch,
    - daß die beiden Lager aus Kugellagern (20, 21) bestehen,
    - daß,· die- Sehwenkarml-agerung einen, federbügel (22) enthält zum Befestigen eines der beiden Kugeliager (21) und mit einer größeren Starrheit für Kräfte senkrecht zu der Schwenkachse (3) und für Momente um die Schwenkachse und mit "einer geringeren Starrheit für Kräfte .entsprechend der Schwenkachse und für Momente um Achsen senkrecht zu der Schwenkachse und
    - daß -der Federbügel, unter axialer Vorspannung· auf dem Gestell befestigt ist, so daß die beiden Kugellager axial aufeinander hin beiastet sind»
    5* Schwenkannvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,
    - daß der· Schwenkarm do) wenigstens nahezu die Form eines Balkens mit einem rechtwinkligen Querschnitt hat. dessen länge Seiten sich parallel zu der Schwenkachse (8) erstrecken, so daß der Balken zwei Seitenflächen
    ί4 I / DO I -21- 21.1.1983
    61 231/17
    (39, 40) eine der optischen Platte (3) zugewandte obere Fläche (4 1) und eine gegenüberliegende untere Fläche (42) aufweist, welche Seitenflächen höher sind als die "Breite der oberen und unteren Flächen,
    - daß der Schwenkarm axt auf beiden Seiten der Schwenkachse (S) liegenden und durch die Seitenwände (39S 40) hindurchgehenden ersten und zweiten öffnungen (43 j 44) versehen ist,
    - daß die ersten und zweiten Spulenmittel (27, 28) in den ersten und zweiten öffnungen (43? 44) angeordnet sind und
    - daß der Ständer· mit durch die erste und die zweite öffnung (43, 44) hindurchragend.en ersten und zweiten kreissegemantförmigen, dauermagnetischen Ständermagneten (29; 30) ve rsehe η ist,
    b, SchwerLkarravorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet) dadurch, daß die optische Achse (9) des beweglichen Linsensystems in einer Symmetrieebene des Schwenkarms (i6) durch die Schwenkachse (3) des Schwenkarma liegt's
  4. 7. S chwenkarrav or richtung nach Punkt 1, wobei das bewegliche Linsensystem, in parallelen 3iattfedern hängt, gekennzeichnet 'äadurchj daß die Blattfedern sich in · bezug auf die Schwenkachse im wesentlichen tangentkeil erstrecken.
    - Hierzu 5 Seiten Zeichnungen -
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