DE3529942C2 - Drehvorrichtung, insbesondere für ein Winchesterlaufwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehvorrichtung, insbesondere für ein Winchesterlaufwerk, mit einer Nabe, einem mit der Nabe verbundenen Umfangsflansch und einer auf die Nabe passenden und auf dem Flansch abgestützten ringförmigen Platte, die einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Flansch hat.

Winchesterlaufwerke derjenigen allgemeinen Art, auf die sich auch die Erfindung bezieht, sind in der Computer-Technik bekannt. Servo- bzw. Folgesteuerungsinformationen werden gewöhnlich auf der Unterseite der untersten Platte von Winchestersystemen aufgezeichnet. Andere Informationen werden auf der anderen Seite der untersten Platte und auf beiden Seiten der darüberliegenden Platte aufgezeichnet. Um zu gewährleisten, daß die Lese-Schreib-Köpfe, welche die Informationen auf bzw. von den anderen Platten aufzeichnen bzw. lesen, in geeigneter Weise arbeiten, ist es von erheblicher Bedeutung, daß die unterste Platte trotz Expansions- und Kontraktionsproblemen der unterschiedlichen Materialien der Platten und der die Platten drehenden Spindel genau positioniert ist. Bisher gab es kein praktisches Mittel, um eine derartige Genauigkeit zu gewährleisten.

Die DE 33 33 962 A1 offenbart eine Drehvorrichtung, deren Nabe aus Kunststoff besteht und in einen Flansch aus Metall eingeformt ist, wobei die Platte auf den Flansch aufgeklebt ist. Der Flansch verhindert, daß Einflüsse großer Wärmedehnung des Kunststoffs auf die Platte einwirken und diese verformen.

Positionierungsprobleme treten aufgrund der Klebeverbindung nicht auf.

Letzteres gilt auch für den Drehantrieb nach der DE 21 55 292 B2, bei dem die Platten an elastischen Ringscheiben befestigt sind, welche ihrerseits mit Nabenringen verbunden sind. Zweck dieser Konstruktion ist es, eine Verformung der Platten unter der Wirkung der Fliehkräfte bei hohen Drehzahlen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Drehvorrichtung der eingangs genannten Art eine ausreichend genaue radiale Positionierung der Servoplatte trotz unterschiedlicher Ausdehnung der Spindelnabe und der Platte und der damit verbundenen relativen Bewegung zwischen diesen beiden Teilen sicherzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Material niedrigen Elastizitätsmoduls und hoher Zugfestigkeit zwischen die Servoplatte und den letztere tragenden Flansch der Nabe angeordnet. Dieses Material nimmt die relative Bewegung zwischen den genannten beiden Bauteilen auf und positioniert die Bauteile in Radialrichtung aufgrund seiner Elastizität.

In Weiterbildung der Erfindung wird eine Ringscheibe auf den Flansch der Spindel derart aufgelegt, daß der innere Rand der Servoplatte auf ihr aufliegt. Die Scheibe steht sowohl mit der Platte als auch mit der Spindelnabe in Reibschluß. Wenn eine Relativbewegung der beiden Bauteile aufgrund ihrer unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten auftritt, so führt diese zu einer auf die Scheibe einwirkenden Scherbeanspruchung. Die Elastizität der Scheibe sorgt dafür, daß die Platte und der Spindelflansch ihre Anfangsposition wieder einnehmen, wenn die unterschiedliche Expansion dieser beiden Bauteile auf Null zurückgegangen ist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Flansch soweit ausgenommen, daß ein sehr dünner Randansatz stehenbleibt, der zusätzlich noch vertikal geschlitzt sein kann. Die Oberkante des Flansches ist auf diese Weise sehr dünn und dementsprechend flexibel ausgebildet, greift im Reibschluß an und erfüllt im wesentlichen die gleiche Funktion wie die zuvor beschriebene elastische Scheibe.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine dünne Scheibe aus dem unter dem Warenzeichen MYLAR bekannten Polyestermaterial auf der Oberseite des Nabenflansches aufgelegt und greift an der Innenseite der auf ihr aufliegenden Servoplatte an. Die Scheibe nimmt eine aufgrund von Temperaturveränderungen und den verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Platte und Flansch auftretende Relativbewegung zwischen der Platte und dem Flansch auf. Daher wird die Platte von der Scheibe in ihre Anfangsposition zurückgestellt, wenn auch die Temperatur wieder auf den Anfangswert zurückkehrt.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Oberseite des Nabenflansches außerordentlich elastisch ausgeführt. Daher tritt die Oberkante des Flansches mit der Platte in Reibschluß, so daß eine relative Expansion und Kontraktion der beiden Teile durch die Elastizität des dünnen Randansatzes des Flansches aufgefangen wird. Um einem "Ringspannungseffekt (hoop effect)" zu begegnen, können vertikale, von der Oberseite des Randansatzes ausgehende Schlitze vorgesehen sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht durch einen Ab­ schnitt einer aus Spindel, Nabe und Platte be­ stehenden Drehvorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht von Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht einer abgewandel­ ten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht ähnlich der Fig. 2 von der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 3.

Mehr oder weniger schematisch sind in Fig. 1 Elemente eines Winchesterlaufwerks dargestellt, wobei eine Nabe 11 aus Stahl oder einem anderen eisenhaltigen Material mit Hilfe von in der Zeichnung nicht dargestellten bekannten Mitteln um eine Welle bzw. Achse 12 über dazwischenliegende Lager 13 in Umlauf gesetzt wird. An der Bodenseite der Spindelnabe 11 ist ein Umfangsflansch 14 ausgebildet. Normalerweise sitzt auf dem Flansch 14 eine untere Platte 16, die vorstehend als Servoplatte bezeichnet wurde, da Folgesteuerungsdaten auf deren Bodenseite aufgezeichnet sind. Andere Platten 17 sind über der Platte 16 mit Abstandsringen 18 in gegenseitigem Abstand angeordnet. Die Substrate der Platten 16, 17 und der Abstandsringe 18 sind gewöhnlich aus Aluminium. Die Platten 16 und 17 laufen zusammen mit der Nabe 11 um. Um die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Platten und der Spindelnabe 11 auszugleichen, ist ein gewisser Spalt (am besten in Fig. 2 gezeigt) zwischen dem Innenrand der Platten 16, 17 und dem Außenumfang der Nabe 11 vorgesehen.

Laufwerke dieser Art werden normalerweise in einem Temperaturbereich zwischen 4 und 50°C betrieben. Die Spuren auf den Platten sind etwa 16,5 µm (0.65 mils) breit und der Spurabstand beträgt gewöhnlich 0,254 mm. Die Differenz zwischen den Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium und Stahl beträgt etwa 9·10⁻⁶ pro °C. Daher expandieren die Platten stärker als die Nabe mit zunehmender Temperatur, und wenn die Temperatur sinkt, können sie in eine andere Stellung zurückkommen. In einem solchen Falle kann die Synchronisation der Servoinformation zur aufgezeichneten Information auf den anderen Platten fehlerhaft werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieses Problems besteht bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 in der Anordnung einer Scheibe 19 aus dem unter dem Warenzeichen MYLAR bekannten Polyestermaterial einer Stärke von etwa 250 µm auf der Oberseite des Flansches 14 unter dem Innenrand der Platte 16. Die Unterseite der Scheibe 19 steht im Reibschluß mit dem Flansch 14, und die Oberseite der Scheibe 19 greift im Reibschluß an die Platte 16 an. Daher unterliegt die Scheibe 19 bei unterschiedlicher Expansion der beiden Bauteile Scherbeanspruchungen. Die Scheibe 19 wirkt als nachgiebiges Bauteil und unterbricht niemals die Haftreibung; daher gibt es trotz einer Relativbewegung keinen relativen Schlupf zwischen der Platte und dem Flansch der Nabe.

MYLAR ist wegen seines niedrigen Elastizitätsmoduls und seiner hohen Festigkeit ein bevorzugtes Material. Sein thermischer Ausdehnungskoeffizient ist angenähert gleich demjenigen einer Aluminiumplatte, was jedoch nicht wesentlich ist, da der Ausdehnungskoeffizient des Scheibchens irgendwo zwischen demjenigen der Platte und des Flansches liegen kann.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist eine axiale Flanschnut 26 in die Oberseite des Flansches 14a der Nabe 11a gefräst, durch die ein dünner ringförmiger Flanschansatz 27 am Umfang des Flansches 14a stehenbleibt. Ein solcher ringförmiger Flanschansatz 27 ist sehr flexibel. Zur Erhöhung seiner Flexibilität sind jedoch mehrere Schlitze 28 im Flanschansatz 27 ausgebildet, die sich von dessen Oberkante nach unten erstrecken und zwischen den Schlitzen 28 nach oben stehende Finger 29 stehenlassen. Diese Finger sind extrem flexibel. Die Oberkanten der Finger 29 greifen an der Bodenseite des Innenrandes der Servoplatte 16a an. Die Schlitze 28 verhindern Ringspannungen (hoop stress).

Bei Temperaturänderungen biegen sich die Finger 29 einwärts und auswärts, halten stets einen Reibschluß mit der Servoplatte 16a aufrecht und stellen die Platte 16a in deren Anfangsposition zurück.

Im übrigen ähnelt die Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 derjenigen gemäß den Fig. 1 und 2, und die gleichen Bezugszeichen, gefolgt von dem Buchstaben a, bezeichnen entsprechende Teile.

Claims (7)

1. Drehvorrichtung, insbesondere für ein Winchesterlaufwerk, mit einer Nabe, einem mit der Nabe verbundenen Umfangsflansch und einer auf die Nabe passenden und auf dem Flansch abgestützten ringförmigen Platte, die einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Flansch hat, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Unterseite der Platte (16; 16a) im Reibschluß stehende Mittel (19; 27, 29) vorgesehen sind, welche zur Auf­ rechterhaltung des Reibschlusses während einer aufgrund von Temperaturänderungen auftretenden Expansion und Kontraktion der Platte ausreichend nachgiebig und so elastisch ausgebildet sind, daß sie die Platte (16; 16a) in ihre Ursprungsposition relativ zum Flansch (14; 14a) zurückstellen, wenn die Tempera­ tur wieder den Ursprungswert erreicht.

2. Drehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einer auf der Oberseite des Flansches (14) aufliegenden Scheibe (19) bestehen, die sowohl mit dem Flansch (19) als auch mit der Platte (16) im Reibschluß (Haftreibung) steht.

3. Drehvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (19) aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Polyesterfilm (MYLAR) besteht.

4. Drehvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Scheibe (19) einen Ausdehnungskoeffizienten ange­ nähert gleich demjenigen der Platte (16) hat.

5. Drehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem von einer axialen Flanschnut (26) innen begrenzten dünnen Flanschansatz (27) bestehen, dessen Oberkan­ te an die Unterseite der Platte (16a) angreift.

6. Drehvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schlitze (28) in dem Flanschansatz (27) ausgebildet sind, wobei die zwischen den Schlitzen stehenbleibenden Finger (29) flexibel sind und an der Platte (16a) angreifen.

7. Drehvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (28) vom oberen Rand des Flanschansatzes (27) nach unten und etwa radial zur Spindelachse verlaufen.