Brevet FR2278128A1 — publié le 19760206

La présente invention concerne les dispositifs, qui, dans l'industrie du disque, sont destinés à la mise en rotation d'un plateau de machine de lecture ou de gravure phonographique, Les qualités recherchées sont, hormis la précision et la stabilité de la vitesse angulaire, l'absence de vibrations parasites de fré quence audible qui risquent, en se transmettant au niveau de la pointe de lecture ou du burin de gravure, de perturber gravement l'information. Actuellement, les dispositifs assurant cette fonction sont composés d'un plateau qui supporte, guide et entraîne en rotation le support de modulation. Ceplateau est supporté et guidé dans son mouvement de rotation par un palier lisse autolubrifiant ou par des roulements. Un moteur, dont le mouvement est souvent communiqué au plateau par l'intermédiaire d'une transmission, fait tourner ledit plateau à une vitesse aussi stable et précise que possible, ce quelquefois au moyen d'asservissements électroniques. Chacun de ces éléments possède son bruit propre, qui entache d'erreur le signal recueilli par le diamant et/ou déposé par le burin graveur dans le sillon. Le plateau, ou plus généralement l'ensemble tournant, et ce d'autant plus qu'il est utilisé en volant d'inertie, est mis en vibration à sa fréqence propre de résonnance. Un mauvais équilibrage crée des vibrations supplémentaires. Le palier qui crée d'une part ses propres vibrations dues aux systèmes employés (frottement solide ou roulement), a la fâcheuse propriété de transmettre au plateau les vibrations extérieures. Le moteur, nonobstant les rayonnements d'origine électrique ou magnétique, est une source importante de vibrations venant du rotor et de ses paliers (équilibrage/frottements > ainsi que du couple d'accrochage magnétique.La transmission, si elle existe, et bien que dans certains cas elle filtre les vibrations en provenance du moteur, est une autre source de bruits très complexes à maîtriser puisque souvent dûs à des composés viscoélastiques. La présente invention est destinée à réduire dans de fortes proportions le taux de perturbations enregistré au niveau du plateau, tout en fournissant des possibilités accrues en vue de l'obtention de très grandes performances en précision et stabilité de vitesse, grâce à l'absence de frottements entre parties fixes et mobiles du dispositif. La relative facilité de mise en oeuvre par rapport aux résultats obtenus, la production aisée du fluide comprimé nécessaire au fonctionnement de ce dispositif sont des atouts non négligeables de l'invention. Le dispositif objet de l'invention consiste en l'utilisation conjuguée de deux systèmes fondamentaux: le palier aérostatique et l'entraînement direct du plateau. L'une des causes principales de vibrations, nous l'avons vu précédemment, est celle dûe aux frottements et roulements des paliers et butées guidant et soutenant le plateau. Ces causes peuvent être supprimées en remplaçant le frottement ou le roulement solide par un glissement fluide, sur coussin d'air en l'occurence. Le plateau, monté sur un palier aérostatique, n'a donc aucun contact solide avec l'extérieur; il est en équilibre sur un coussin d'air, coussin d'air existant même lorsque le système est immobile. Très schématiquement, un tel palier se compose d'une partie fixe et d'une partie mobile de formes géométriques complémentaires et très précises (plan, cylindre, cône, hémisphère, etc...); deux exemples sont donnés par les figures 2 et 3 auxquelles se rattachent les repères. Entre les parties mâles et femelles existe un jeu de l'ordre de 10 microns appelé interstice (7 et 8). Dans cet interstice débouchent, provenant de la partie fixe, des orifices ou gicleurs (5 et 6) dont la répartition, la dimension et le nombre conditionnent les qualités du palier. Dans ces orifices est envoyé de l'air convenablement épuré à une pression nominale aussi stable que possible. Il se forme ainsi dans l'interstice un coussin d'air qui supporte et guide la partie mobile, laquelle peut par conséquent se mouvoir avec des frottements extrèmement faibles. L'échappement se fait soit aux extrémités du palier, soit au moyen de chambres 12 disposées entre deux séries d'orifices dans lesquelles d-ébouchent les ouvertures d'échappement 13. Le débit dépend du palier, de la pression et de la charge appliquées. Le palier, s'il est convenablement étudié, ne produit aucune vibration propre. Le dispositif est autocentreur et la précision du guidage est de l'ordre du micron. L'ensemble est inusable et son échauffement pratiquement nul aux vitesses et charges qui nous concernent. L'alimentation n'est pas prohibitive et peut être assurée par un petit compresseur autonome, tout au moins en ce qui concerne les installations de LECTURE (charges très faibles). On conçoit que, pour l'entraînement en rotation, il faut un dispositif qui conserve cette propriété de non contact entre parties fixes et tournantes. L'entraînement direct répond parfaitement à cet impératif. Ce procédé consiste à accoupler sur l'axe du plateau le rotor d'un moteur à vitesse lente sans balais. Le palier précédemment décrit sert donc aussi bien au plateau qu'au rotor du moteur d'entraînement, qui sont solidaires lgun de l'autre. Le moteur peut être, par exemple, du type synchrone à nombre de pôles élevé, ou à courant continu avec comparateurs angulaires à effet Hall ou optiques. D'autres types de moteurs peuvent convenir, il suffit de respecter la condition de non contact entre stator et rotor, ainsi que les exigences d'une grande précision de vitesse. Car dan#s ce dernier domaine il est à noter que le fait que la chaîne d'entraînement moteur-plateau est rigide et donc sans glissement, ainsi que l'absence presque totale de frottements prédisposent à d'excellents résultats. Le dessin annexé figure 1 illustre à titre d'exemple, et très schématiquement, un mode de réalisation possible du dispositif conforme à la présente invention. Le système est ici destiné à fonctionner verticalement. Un bâti 1, rattaché au corps de la machine, sert de support au palier aérostatique 2. Sur la partie tournante supérieure dudit palier est monté le plateau 12 de la machine phonographique, tandis que la partie inférieure tournante reçoit le rotor 14 du moteur. Le stator 15 dudit moteur est, lui, solidaire de la partie fixe du palier et placé comme il se doit au même niveau que le rotor 14. la figure 4 illustre d'une façon plus détaillée, mais schématique, un exemple de réalisation possible du palier aérostatique conforme à la présente invention. Dans cet exemple, ledit palier est du type cylindrique à butée axiale. Dans un tel dispositif on trouve un ou plusieurs orifices d'alimentation (en air comprimé) 3 communiquant avec une chambre annulaire 4 dont le rôle est d'uniformiser la pression d'alisentation tout autour du palier. De cette chambre 4 partent, convenablement disposés et dimensionnés, des orifices ou gicleurs radiaux 5, et axiaux 6, débouchant respectivement dans les interstices 7 du palier, et 8 de la butée. Les parties tournantes, cylindrique 10 et butée 11, sont respectivement guidées et supportées par les coussins d'air formés dans les interstices 7 et 8. Ce coussins d'air sont brisés par des chambres annulaires 12 à moindre pression desquelles partent des orifices d'échappement 13. Les joints 16 assurent l'étanchéIté. Quelques principes généraux, valables quelque soit la forme de la réalisation envisagée, doivent présider à la conception de l'ensemble. Le dispositif plateau + palier + moteur, objet de la présente invention, doit être conçu comme un tout. Le palier 2 doit avoir une rigidité suffisante ainsi qu'une capacité de charge adéquate, mais il faut surtout le concevoir de telle manière qu'il ne présente aucun risque d'instabilités génératrices de vibrations. L'alimentation a aussi une grande importance: il faut considérer les conditions d'exploitation pour le choix de la pression nominale et du débit, mais aussi s'assurer de la qualité du conditionnement d'air dont dépend la durée du dispositif. Le moteur devant être asservi dans la pluspart des cas, il est préférable de prévoir un plateau d'inertie moyenne, plus aisé à équilibrer. Le moteur doit à la fois apporter le minimum de vibrations parasites possible, mais aussi assurer un démarrage rapide de l'ensemble tournant. Prévoir un grand nombre de pôles et un dosage soigneux des encoches et de leur inclinaison permettra d'atténuer le premier défaut. Le démarrage rapide sera obtenu en dimensionnant convenablement le moteur, opération qui s'avérera facilitée par la très faible épaisseur d'entrefer permise par la haute précision du palier. Mis à part ces principes géndraux, objets du paragraphe précédent, il est bien évident que les dispositions présentées ici ne le sont qu'à titre d'exemple, et que tout agencement différent peut être envisagé sans sortir ni du cadre, ni de l'esprit de la présente invention. Cette invention est principalement destinée à l'industrie du disque phonographique, tant pour la lecture en très haute fidelité que pour la gravure. Cependant, des débouchés dans le domaine de la reproduction vidéo par disques lui sont ouverts. Le dispositif inventé pourra également être utilisé toutes les fois où sera nécessaire une rotation très précise tant en dimensions qu'en vitesse, et ce sans vibrations. REVE#1)ICÂTIOI3 1. Dispositif permettant de mettre en mouvement de rotation uniforme un plateau de machine phonographique de lecture ou de gravure, en limitant à un taux extrêmement réduit les vibrations mécaniques perturbatrices inhérentes à de tels systèmes, caractérisé par le fait qu'il comporte un plateau supporté et guidé par un palier aérostatique, ledit palier étant utilisé conjointement à un moteur électrique à vitesse lente, sans balais, directement accouplé à l'axe dudit plateau, qu'il est destiné à entraîner; cette disposition permettant conséquemment d'éliminer tout contact solide entre parties fixes et tournantes du système. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen destiné à guider et supporter l'ensemble tournant solidaire du plateau est un palier aérostatique. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen destiné à entraîner l'ensemble tournant solidaire du plateau est un moteur électrique à rotor et stator séparés, à vitesse lente, sans balais, avec ou sans détecteur angulaire.