Integrated drive system for hard disk memory

Abstract: The integrated drive system is for signal-processing devices, in particular video and other, preferably magnetic pulse recording devices, in which the device chassis (1) and the fastening part of at least one motor (20, 21, 22) are formed in one piece. In the device chassis (1) itself there are also provided in precisely the correct relative positions all the bearing bores (e.g. 2, 50, 55) for all the bearing shafts (e.g. 4, 8, 18). The bores (2, 50, 55) for all the bearing shafts (4, 8, 18) and spindles are formed in the metal-cast device chassis (1) in one or more operations without re-chucking. This ensures that not only the active and passive drive parts of the drive system but also reference surfaces and supporting points are arranged precisely in relation to one another. <IMAGE>

Description: Die Erfindung betrifft ein integriertes Antriebssystem für signalverarbeitende Geräte, insbesondere Videound sonstige, vorzugsweise magnetische Impulsaufzeichnungsgeräte, mit einem Gerätechassis, mindestens einem Motor einschliesslich eines Lager- und/oder Führungsflächen aufweisenden Befestigungsteils hierfür, Bohrungen für Lagerwellen und Achsen und/oder Hilfsteilen, zur genauen Bewegung oder Führung von Geräteteilen. In gattungsgemässen Geräten müssen die Informationsträger selbst und auch die Aufnahme- und Abfragesensoren (Leseköpfe) sehr exakt bewegt und also sehr genau geführt werden. So müssen in Video- und sonstigen, z.B. magnetischen Impulsaufzeichnungsgeräten die Antriebsachsen für die Bandführungen von Magnetband Kassetten und für Magnetplatten äusserst genau zueinander justiert sein, was auf die hohe Dichte der Informationen zurückzuführen ist, die im Speichermedium (Band, Platte) aufgezeichnet sind. Es wurden für die Parallelität von Wellen und die Winkeligkeit von Plattenauflageebenen Werte im Crm-Bereich gefordert, was unter Umständen auch für Kassettenauflageebenen gilt, jedoch nur, wenn diese gleichzeitig als Bearbeitungsausgangsfläche benutzt werden. Speziell die Hauptantriebsachsen von Video- und sonstigen magnetischen Impulsaufzeichnungsgeräten müssen - was den Rundlauf der Wellen in ihrem Lagersystem anbelangt - sehr hohen Anforderungen genügen, und durch Taumeln der Wellen hervorgerufene Fehler dürfen z.B. 5/10.000 mm nicht überschreiten. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein integriertes Antriebssystem für signalverarbeitende Geräte der Eingangs geannten Art zu schaffen, das mit möglichst geringem Aufwand eine besonders genaue Lage seiner Bauteile zueinander gewährleistet. Diese Aufgabe wird bei einem integrierten Antriebssystem für signalverarbeitende Geräte, insbesondere Video- und sonstige Impulsaufzeichnungsgeräte erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Gerätechassis und das Befestigungsteil in einem Bauteil einstückig ausgeführt sind und dass die Bohrungen für sämtliche Lagerwellen und/oder Achsen und/oder Führungsbahnen in dem Bauteil in einer Arbeitsstufe (z.B. in einer Fertigungsstufe ohne Umspannen des Werkstücks) herstellbar sind. Das Gerätechassis und das Befestigungsteil für den Motor, insbesondere der Motorflansch, werden in bevor zugter Weise aus Metall gegossen oder aus Kunststoff gespritzt, gegossen oder gepresst. Bei dem erfindungsgemässen integrierten Antriebssystem bestehen also das Gerätechassis und der Motorflansch aus einem Teil, so dass sie gemeinsam bearbeitet werden können. Wenn mehr als ein Motor für das Antriebssystem benötigt wird, dann sind die Motorflansche aller Motoren ebenfalls einstückig mit dem Gerätechassis ausgebildet. Beim Nachbearbeiten der in das Gerätechassis gegossenen Bohrungen für sämtliche Lagerwellen und Achsen braucht das Gerätechassis nicht umgespannt zu werden, was einerseits eine genaue Lage der einzelnen Bohrungen zueinander erlaubt und andererseits zu einer Kostensenkung führt, weil ein späteres Justieren nicht vorgenommen werden muss. Infolge der Integration der Motorflansche in das Gerätechassis sind Bearbeitungstoleranzen möglich, die kleiner sind als die Summe der Toleranzen der einzelnen Werkstücke bzw. Teile. Auch infolge dieser kleineren "Summentoleranz", die mit dem integrierten Antriebssystem wesentlich einfacher einzuhalten ist, können die Kosten gesenkt werden, d.h. es kann ein günstiges Verhältnis von Aufwand zu Leistung erzielt werden. In Videogeräten müssen die Welle einer Kopftrommel und die Bandumlenkbolzen in der Nähe dieser Kopftrommel bekanntlich in einem sehr genau festgelegten Winkel mit Toleranzen zueinander festgelegt sein, die weniger als 10 Minuten betragen. Infolge der gemeinsamen Bearbeitung von einer am Gerätechassis definierten Ausgangsebene für die Bearbeitung können diese Toleranzen der Bohrungen für diese einzelnen Lager in relativ einfacher Weise eingehalten werden. Die die Ausgangsebene definierenden Punkte können als Auflagepunkte oder -stellen für die Kassette gleichzeitig dienen. Ebenso ist es mit dem erfindungsgemässen integrierten Antriebssystem möglich, auch eine Kopfbetätigungsachse genau parallel zu einer Plattenachse festzulegen oder in einem Plattenspeichergerät die vöice-coil- Führungskanten, im allgemeinen senkrecht zur Plattenachse dadurch preiswert und genau zu gewinnen, dass sie - in oben genannter gemeinsamer Bearbeitung - direkt ins Chassis eingelassen, vorzugsweise durch Fräsen unmittelbar eingearbeitet sind. Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass durch Formgebung und Materialwahl des Gerätechassis einerseits und der auf diesem montierten Teile andererseits der Temperaturgang, also die Wärmeausdehnung der einzelnen Bauteile, kompensierbar ist. Auf diese Weise wird ein von Temperaturschwankungen seiner Umgebung praktisch nicht beeinflussbares integriertes Antriebssystem für Video- und sonstige magnetische Impulsaufzeichnungsgeräte geschaffen. Das Gerätechassis ist also Träger für alle aktiven und passiven Antriebsteile, für zusätzlich benötigte Hilfsteile und gegebenenfalls auch für eine Steuerelektronik. Das Gerätechassis kann, worauf bereits oben hingewiesen wurde, aus Metall oder Kunststoff bestehen. Als Metall wird in bevorzugter Weise Aluminium verwendet. Es hat sich nun gezeigt, dass insbesondere bei einem aus Aluminium bestehenden Gerätechassis Temperatureinflüsse eine Veränderung von Lagerflächen zur Folge haben können, die sich in einem sogenannten Abkippen$ beispielsweise der Rotatiossachse eines Motors zu einer ebenen Auflagefläche für Plat ten, also in einer Veränderung der Rechtwinkliqkeit zwischen der ro-. tationsachse einer Plattenstapelnabe und der Auflagefläche der Hartpla#t- ten auf dieser Nabe äussern konnen. Diese Taeratureinflüsse können durch grössere Anderungen der Umgebungstemperatur bedingt sein oder ihre Ursache im Geräte innern und speziell im Lagerinnern haben, wenn zum Beispiel der äussere Lagerring eine gegenüber dem Werkstoff des Gerätechassis (z.B. Aluminium) wesentlich abweichende Wärmeausdehnung hat. Um nun solche negativenTemperatureinflüsse auszuschalten und speziell zu gewährleisten, dass die Auflagefläche für den Plattenstapel am Rand selbst bei Temperaturschwankungen von 60nicht mehr als 5 um Differenz (bezogen auf einen Durchmesser des Hubs von 40 mm) von der zur Rotationsachse genau rechtwinklingen Ebene durch den Mittelpunkt der Auflagefläche hat, ist in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfin- dung vorgesehen, dass der Motor über eine mit den Lagerflächen verbundene und vorzugsweise aus Stahl bestehende Hülse an dem Befestigungsteil angebracht ist, vorzugsweisemittels Klebung. Der Klebstoffilm besteht aus einer hochviskosen, anaeroben Flüssigkeit und hat eine Dicke von 2 bis 30 um, vorzugsweise 2 bis 20 um, d.h., der Klebsstoffilm ist möglichst dünn ausgebildet. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass der Klebsofffilm in einer sehr genauen Zylinderbohrung, also der Lagerfläche des einstückig mit dem Gerätechassis gestalteten Befestigungsteiles sitzt, da er nur dann ausreichend dünn ausgestaltet werden kann. Eine grössere Dicke des Klebstoffilms wurde nämlich ausserdem die Position des Plattenstapels im Gerät nicht stabil und genau genug sein lassen. Um die Fläche für den Klebstoffilm zu verlängern, kann der Motor wenigstens teilweise in einer im Gerätechassis vorgesehenen Wanne untergebracht werden. Auf diese Weise kann trotzdem eine niedrige Bauhöhe gewährleistet werden. Um die Bauhöhe möglichst gering zu halten, kann der Motor in seiner Leistung dadurch verstärkt werden, dass als Motormagnet ein kunststoffgebundener SmCo-Magnet dient, wobei der axial darunter sich anschliessende Signalmagnet ein kunststoffgebundener Ferritring sein kann. Bei kunststoffgebundenen Seltenen Erdmagneten (wie SmCo) ist es aber nicht möglich, axial lange Ringe zu machen. Es ist also besser, kurze Ringe in beliebiger Weise zu staffeln. Die Ringe müssen nun unabhängig von ihrer Position vor der Montage magnetisiert werden, wenn eine Magnetisierung im eingebauten Zustand vermieden werden soll. Eine solche Vormagnetisierung erfordert nun, dass die Ringe zueinander eine exakte umfangsmässige Position haben, damit ihre Polaritäten sich nicht stören. Zu diesem Zweck sind axiale Nuten und Nasen an einer Stelle ihres Umfangs vorgesehen. Eine solche axiale Nut oder Nase kann - wenn eine Vormagnetisierung vermieden werden soll - auch der darunterliegende Signal magnetring haben, denn auch dieser muss ja zur Rotormagnetisierung in einer richtigen Umfangsposition angeordnet sein. Das Befestigungsteil kann Lager- und/oder Führungsflächen für verschiedene Motoren haben. Ebenso können in Hülsen Motoren für beispielsweise drei und sechs Platten untergebracht werden. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht eines integrierten Antriebs systems für ein Video-Impulsaufzeichnungs gerät, Fig. 2 einen Schnitt durch einen schräggestellten Kopfradantrieb bei dem in Fig. 1 dargestellten Antriebs systems, Fig. 3 einen Schnitt durch einen Capstan- und einen Wickelmotor in integrierter Technik in dem Videolaufwerk von Fig. 1, Fig. 4A und 4B in Draufsicht (Fig. 4A) und Schnitt (Fig. B) ein Ausführungsbeispiel für einen Hartplattenspeicher mit einem-Motor und zwei Führungsschlitzen für die voice-coil-Motoren. Fig. 5 und 6 ein Gehäusechassis in Draufsicht bzw. Schnitt mit direkt eingearbeiteten Lager sitzen, Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem plattenspeicherrotor mit hängender Aussenrotor glocke und einem voice-coil-Motor, und Fig. 8 und 9 bzw. 10 und 11 jeweils ein Ausführungs beispiel der Erfindung mit einer mit Führungs flächen verklebten Stahlhülse. Fig. 1 zeigt in Draufsicht ein Videolaufwerk mit einem integrierten Antriebssystem, d.h. einem Gerätechassis 1, das gleichzeitig als Motorflansch für einen Kopfradmotor 20 (vgl. Fig. 2) und einen Capstan-Motor 21 sowie einen Wickelmotor 22 (vgl. Fig. 3) dient. Dieses integriert Antriebssystem weist im wesentlichen als aktive Antriebsteile ein durch den Kopfradmotor 20 über eine Kopfradwelle 4 angetriebenes Kopfrad (Kopfradtrommel) 5 mit schräggestellter Achse, eine vom Capstan Motor 21 angetriebene Capstan-Welle 8 und eine vom Wickelmotor 22 angetriebene Wickelmotorachse 18 auf. Passive Antriebsteile sind eine Andruckrolle 62, die über einen Andruckrollenhebel 23 in einer Welle 42 zu einer Schwenkbewegung gelagert ist, deren Endstellung durch einen Auflagepunkt 31 eines feststehenden Zapfens 30 definiert ist, und Umlenkbolzen 12 zum Umlenken der Bandrichtung. Ausserdem sind auf das Gerätechassis 1 direkt eine Halterung und eine Beleuchtung 10, eine auf einen mitgegossenen Zapfen 3 montierte Lichtschranke, ein Tonkopf 13 und ein Löschkopf 14 montiert. Eine Aufnahmesperre 15 ist mittels einer Schraube in einem Schlitz des gegossenen Gerätechassis 1 festgelegt. Weiterhin sind am Gerätechassis 1 noch Befestigungslappen 40 und ein Träger 41 für einen Erdungsbügel 16 angebracht. Das Kopfrad 5 ist von durch das Gerätechassis 1 gebildeten Bezugsflächen 11 für Bandführungs- bzw. Einfädelschlitten umgeben, die zusammen mit dem Auflagepunkt 31 des Zapfens 30, einem Auflagepunkt 33 eines Zapfens 32 und einem Auflagepunkt 34 gemeinsam bearbeitet sind und zueinander in einer genau justierten Beziehung stehen. In gleicher Weise wie die Wellen 4, 8, 18 sind auch die Zapfen 30, 32 und noch ein Zapfen 36 für die Löschkopfhalterung sowie Wellen 37, 38 für einen Bandzughebel 39 und eine Welle 42 für den Andruckhebel 23 in dem Gerätechassis 1 vorgesehen. Ebenso gilt dies für die Bandführungsachse 47 bzw. den Zapfen 36, auf dem gleichzeitig noch eine Bandführung angeordnet ist. Ein Steuerhebel 44 mit einer Feder 43 steuert den Andruckhebel 23. Zusammen mit dem Gerätechassis 1 werden auch eine Kabelführung bzw. -befestigung 25 und ein Hilfsbolzen 24 für die Kassettenentriegelungsmechanik mitgegossen, welche aber toleranzmässig von untergeordneter Bedeutung sind. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das bezüglich der Oberfläche des Gerätechassis 1 schräggestellte Kopfrad 5, das in einer Längsbohrung 2 des Gerätechassis 1 über Lager 7 gelagert ist. Die Längsbohrung 2 ist sehr genau fluchtend und in ihrer Schräglage exakt zu der durch die Auflagepunkte 31, 33 und 34 definierten Kassettenauflageebene angebracht. Der Kopfradmotor 20 selbst hat einen Statorteil 26, einen Rotorteil 27 und eine Abschirmung 28 zur Abschirmung elektromagnetischer Felder. Ausserdem liegt der Kopfradmotor 20 über eine genau bearbeitete und gegebenenfalls integrierte Auflage 29 für die Motorleiterplatte und einen Tacho auf dem Gerätechassis 1 auf. Fig. 3 zeigt schliesslich einen Schnitt durch den Capstan-Motor 21 und den Wickelmotor 22. Die Welle 8 des Capstan-Motors 21 ist in einer Bohrung 50 des Gerätechassis 1 über Lager 52 gelagert. Ein Capstan-Tacho 53 ist mit enger Winkeltoleranz zu dieser Lagerbohrung 50 vorgesehen. Die Achse 18 des Wickelmotors 22 ist über Lager 54 in einer Bohrung 55 des Gerätechassis 1 gelagert. Die Motoren 21 und 22 sind jeweils von einem Motorgehäuse 56, 57 umgeben, wobei das Motorgehäuse 56 einen Rückschluss für Magnete 58 liefert. Bei dem erfindungsgemässen integrierten Antriebssystem sind also das Gerätechassis 1 und die Motorflansche aller Motoren 20, 21, 22 integriert bzw. einstückig ausgeführt. Weiterhin sind alle Bohrungen (vgl. beispielsweise die Bohrung 2 in Fig. 2 und die Bohrungen 50, 55 in Fig. 3) für sämtliche Lagerwellen oder einzusetzende Achsen ohne Umspannung auf einer Maschine hergestellt, so dass diese Bohrungen äusserst genau zueinander angeordnet sind. Dies gilt insbesondere auch für die schräggestellte Bohrung 2 für das Kopfrad 5. Auch Hilfsteile, wie beispielsweise eine Halterung für die Beleuchtung 10, die für den Betrieb des Gerätes erforderlich sind, werden zusammen mit dem Gerätechassis 1 gegossen bzw. bearbeitet. Diese gemeinsame Bearbeitung bezieht sich auch auf die Bezugsflächen 11 und die verschiedenen Auflagepunkte, die zueinander in genau justierter Beziehung stehen müssen. Fig. 4 zeigt in Draufsicht (Fig. 4A) und im Schnitt (Fig. 4B) ein integriertes Antriebssystem für Hartplattenspeicher. Ein Gerätechassis 401 weist einen senkrecht aus diesem hervorragenden Lagerführungszapfen 402 mit einer Lagerbohrung 403 auf. Strichpunktiert sind die äusseren Abmessungen eines Hartplattenspeicher geräts 410 angedeutet. Ein sogenannter hub (Kern) 411 trägt Speicherplatten 412. Ebenfalls strichpunktiert dargestellte Abtastköpfe 413 werden von nicht gezeichneten voice-coil-Motoren bewegt, die in einem Schlitz 404 oder in mehreren Schlitzen 405, 406 an Seitenflächen 407, 408 geführt werden. Die Schlitze 404, 405, 406 werden zusammen mit der Lagerbohrung 403 in einer Aufspannung bearbeitet und halten dadurch eine genau zueinander definierte Lage. Der Schlitz 404 (gestrichelt) ist eine alternative Lösung zu den beiden Schlitzen 405, 406. Die Schlitze 405, 406 verlaufen in vorbestimmtem Abstand parallel zueinander und konzentrisch zur Lagerbohrung 403, wenn man die Ebene gemäss Fig. 4A betrachtet, während im Alternativbeispiel mit nur einem Führungsschlitz 404 (gestrichelt) dieser im wesentlichen in Richtung Lagerbohrungsachse verläuft. Das Gerätechassis 1 bzw. 401 ist somit Träger für alle aktiven und passiven Antriebsteile und zusätzlich benötigte Hilfsteile und kann gegebenenfalls auch eine (nicht dargestellte) Steuerelektronik aufnehmen. Fig. 5 und 6 zeigen ein Chassisgehäuse 1, eine Capstan Welle 502, Wickeldorne 503, 504 mit Wickeltellern 505 und 506. Die Wickelteller bzw. -dorne sind hier mit einer rotierenden Welle 508 versehen, die in einer Gleitlagereinheit 511 drehbar und in einem Anlauf lager 512 zusätzlich axial abgestützt sind (selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Ausführung möglich, so dass eine stehende Welle die rotierenden Wickeldorne und Wikkelteller aufnimmt). Die Wickeldorne und -teller sind in standardgemässer, üblicher Ausführung für eine Standard Video-Kassette konzipiert. Am Unterteil des Wickeltellers 505 ist die weichmagnetische Rückschlussscheibe 513 des Rotors S-förmig im Profil Schnitt angeformt und eingegossen bzw. jedenfalls formschlüssig gehalten. Am wesentlich ebenen ringförmigen Rückschlussscheibenteil 513 ist ein axial magnetisierter Permanentmagnet 514 befestigt. Der verdickte Rand 516 des Wickelmotors umgreift glockenartig den permanentmagnetischen Rotor und auch die statorseitigen Spulen noch in axialer Richtung bis auf einen kleinen Luftspalt 518. Ein Luftspalt 519 des Wickelmotors wird auf der gegenüberliegenden Seite des Permanentmagneten 514 von einem ebenen Spulensatz 520 mit Einzelspulen 521 bis 526 begrenzt. Diese sitzen auf der Oberseite 529 der Platte 528; sie sind dort auf einer in Fig. 5 gezeigten gedruckten Schaltung 531, 532, 533, wo die einzelnen Spulen gleichzeitig noch mit verlötet werden, vorgesehen. Die sechs Spulen 521 bis 526 werden dreiphasig angesteuert, drei Hall-Generatoren 541, 542, 543 sind auf der Leiterplatte 528 angelötet und zwar in einer gedruckten Schaltungsschicht 530, die unmittelbar auf der Oberfläche 529 der Platte 528 aufgebracht ist. Die sechs äquidistanten Spulen sind von trapezförmiger Gestalt. Den sechs Spulen stehen vier Rotorpole gegenüber. Diese dreiphasige Motoranordnung ist im Sinne grösserer Leistung nützlich. Bei weniger Leistung und auch bei weniger Gleichförmigkeit des Drehmoments kann auch eine vierspulige Anordnung bekannterweise verwendet werden. Das kann jedoch bedeuten, dass nicht nur die Gleichförmigkeit des Drehmoments reduziert wird, sondern auch bei gleichem Leistungsbedarf die radiale Abmessung der Statorwicklungsanordnung grösser wird. Die Trägerplatte 528 hat einen weichmagnetischen Kern und ist beidseitig beschichtet. Auf der linken Seite der Fig. 6 ist die einstückige Platine der rechten Figurenhälfte zu sehen, wobei dort aber auf der Unterseite 39 auch eine gedruckte Schaltung vorgesehen ist. Der dreiphasig ausgeführte Motor zeigt sechs äquidistante Statorspulen trapezförmiger Gestalt, wobei wiederum die Hall-Generatoren in drei benachbarten Spulen in deren Zentrum liegen. Diese Spulen 541 - 546 überlappen sich also etwa in der Mitte der Fig. 6 mit den Spulen 551 - 556 auf der unteren Seite des Capstan-Motors mit den Wikkelmotorspulen 521 - 526 auf der Oberseite der Platte 528. Die Hall-Generatoren 544, 545, 546 sind ebenfalls wieder um 120 elektrische Grade versetzt, so dass besonders hier beim Capstan-Motor ein konstantes Drehmoment erreicht wird. Mit dem Gehäusechassis 1 sind erfindungsgemäss die Lagerrohre 561 für den Capstan-Antrieb materialeinheitlich ausgeführt, dessen Welle 502 über Kugellager 563, 564 läuft, während die Wickelwelle 508 rechts sich in einem Sinterlager 511 mit zwei Gleitflächen dreht und dieses Gleitlager-Bauteil 511 als gesintertes einstückiges Teil in das materialeinheitlich mit dem Gehäusechassis 1 verbundene Lagerrohr 562 eingesetzt ist. Beim Konzept nach Fig. 6 kommt die Hauptsteifigkeit der Anordnung von dem Gehäusechassis 1. Für die Statoren 521 bis 526 und 551 bis 556 (jeweils Einzelspulen) dient die durchgehende Platte 528 als nicht rotierender magnetischer Rückschluss, während der rotierende Rückschluss die Scheibe 513 bzw. 567 in ihrer axialen Position die maximale axiale Dicke des Antriebssatzes bedeutet. Vorzugsweise wird dabei an der Capstan-Welle der Motor unterhalb der Platte angeordnet - wodurch dann zwangsläufig beim Wickelantrieb die Antriebsmotoren oberhalb der Platte 528 sein müssen. Dies hat zur Folge, dass im Bereich der Capstan-Welle 502 gegen Streufelder empfindliche Köpfe gegenüber Streufeldern aus der Statorwicklung 551 - 556 aufgrund der weichmagnetischen Platte 528 abgeschirmt sind. Rechts neben der Welle 502 ist noch ein Arretierungsstift 575 und am rechten Ende der Fig. 6 ein entsprechender Stift 576 zur Halterung der Kassette zu sehen. Das Lagerrohr 561 der Capstan-Welle 502 ist, wie Fig. 6 zeigt, hochgezogen, damit die beiden Kugellager 563, 564 einen möglichst grossen Abstand erhalten können. Dies ist vorteilhaft, weil die Querbelastung auf die Welle 502 am Ende im Betrieb eine beträchtliche Kraft darstellt. Der Abstand der Lager 563, 564 in axialer Richtung müsste bei den übrigen Gegebenheiten (Einbauraum und standardisierte Abmessungen) kleiner sein, wenn der Motor mit dem Rotor 510 oberhalb der Platte 528 wäre. Ausserdem sind die Streufelder, wie schon oben geschildert, dadurch in der Nähe des Endes der Capstan-Welle 502, wo auch Köpfe angeordnet sind, kleiner, wenn die Statorspulen unterhalb der Platte 528 sind (zusammen mit den rotierenden Magneten). Ein Hall-Generator 529 liegt am Umfang des Teils 516, der ein Permanentmagnetring mit 36 oder 48 Polen ist, die axial magnetisiert sind und mit ihrem Magnetfeld auf den Hall-Generator 559 wirken. Der Ring 569, der schalenartig zusammen mit der Platte 573 das rotierende Gehäuse des Capstan-Motors darstellt, kann auch als ein solcher Permanentmagnet ausgebildet sein und auf einen entsprechend angeordneten Hall-Generator wirken, wie auf der rechten Seite dargestellt und mit 559 beziffert ist. Aus den Impulsen dieses Hall-Generators können Zähl- oder Rotationssignale zur Steuerung oder zum Messen der Bandwickel oder der Umdrehungen gewonnen werden. Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Hartplattenspeicher mit einem voice-coil-Motor 768 und einem Plattenmotor 766. Bei diesen Motoren sind zwei Wellen 776 mit beispielsweise einem Durchmesser von 5 mm so gelagert, dass ihre Achsen 772 genau parallel zueinander verlaufen. Hierzu sind zwei Lager 770, die aus jeweils miteinander identischen Kugellagern 778 bestehen, an entsprechenden Lagerflächen des Gehäusechassis 1 angebracht. Der Motor 766 hat einen Stator 780, während der Motor 768 einen Stator 784 aufweist. Beide Statoren 780 und 784 sind an einer Leiterplatte 782 angebracht, welche ausserdem zur Aufnahme von beispielsweise Hall Elementen dient. Der eine Stator ist an der Leiterplatte 782 fixiert, der andere ist zum Toleranzausgleich mit minimalem Spiel an ihr verschieblich befestigt. Ein metallischer Abschirmring 786 ist um jeden der Statoren 780 und 784 zwischen diesen und dem Gehäusechassis 1 vorgesehen. Die Leiterplatte 782 ist vorzugsweise lösbar an dem Gehäusechassis 1 befestigt. Die Lage des Stators 784 des voice-coil-Motors 768 kann z. B. mittels eines (nicht gezeigten) Dorns im Lager eingestellt werden, während der Rotor des Plattenmotors 766 mittels eines leitenden Klebstoffes in seiner Position verschraubt werden kann. In dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist db^ falls wieder eine Chassis-Platte gezeiqt, die im wesentlichen in einer Ebene verläuft, an welcher zwei zylindrische Ansätze angegossen sind. Auch bei diesem signalverarbeitenden Gerät, einem Hartplattenspeicher, geht es darum, die um den sogenannten Hub-Motor 766 angeordneten Platten in einer hochgenauen über die Lebensdauer konstanten Position rotieren zu lassen, während der linke Voice-Coil-Motor 768 eine exakte Bewegung radial zur Achse des Motors 766 steuern oder ausführen muss, da eine hohe Spurdichte auf den um die Achse des Motors 766 rotierenden Speicherplatten eine sehr exakte radiale Position der Leseköpfe (wie angedeutet vom Motor 768 gesteuer und bewegt) ausführen muss. Lagerrohrartige hohlzylindrische Teile 791 und 792 sind wie erwähnt einstückig mit der Chassisplatte 1 und (beide Lager) in einer Stufe bearbeitet (gemäss Anspruch 1). Damit sind die Wellen 776 bzw. die Achsen 772 möglichst exakt zueinander positioniert. Dies ist die Hauptforderung. Diesem Zweck dient natürlich, dass die Rotoren einwandfrei gelagert und gewuchtet, ohne Vibration zu erzeugen, um diese Achsen rotieren. Die Statoren werden jeweils diesen Achsen sozusagen zugeordnet, indem sie mit ausreichender Genauigkeit so montiert werden, dass die vorgeschriebenen Luftspaltabstände zwischen Statoren und Rotoren eingehalten werden. Der Stator des Motors 766 ist relativ exakt auf den Lagerrohransatz 792 aufgesetzt (indem z. B. hier eine Aussensitzfläche 793 auch in der gleichen Arbeitsstufe mit angebracht wird. Die Genauigkeit des Stators des Hub-Motors muss also relativ hoch sein, da er eine strengere Luftspaltforderung hat. Der Stator des Voice-Coil-Motors 768 wird in der oben beschriebenen Weise evtl. nachjustiert. Die Methode mittels Dornen der Lagerung ist jedoch auch ziemlich genau. Der Innenstator des Aussenläufer-Hub-Motors 766 kann aber relativ bequem und genau auf dem Lagerrohrsitz 793 angebracht werden. Unter der Chassis-Platte 1, axial sehr kompakt, liegt der Hub-Motor, der ein Durchmesser-Längen-Verhältnis von 5-10 : 1 hat, d. h., der Luftspaltdurchmesser ist das Fünf- bis Zehnfache der axialen Länge des Luftspaltes bzw. Ringmagneten. Etwa von gleicher axialer Höhe ist der Voice-Coil-Motor in dem sehr flachen Chassis 1 mit dem Rand 712, der die axiale Länge der Antriebsmotoren noch um einen Sicherheitsabstand 715 übergreift, angeordnet. Über der Platte ist beim Motor 766, der sogenannte Hub oder die Plattennabe 713 vorgesehen. Es versteht sich, dass der Aussenläufermotor zu dieser Nabe 713 auch ein Innenläufer oder ein sogenannter Inhub-Motor sein kann, bei dem eine rotierende oder auch sogenannte stehende Welle einen Motor, der im Innern der Nabe angeordnet ist, trägt. Die Problematik mit der Lagersitzgenauigkeit ist dort die gleiche. Auch bei einem sogenannten Inhub-Motor bestehen die scharfen Toleranzvorschriften, und der Inhub-Motor ist praktisch nur als Aussenläufer ausbildbar, jedoch kann er mit einer rotierenden oder einer stehenden Welle versehen sein. Im Falle einer stehenden Welle wird diese selbst mit der erforderlichen Genauigkeit in einer Bohrung der Chassis-Platte 1 fixiert. Diese Lösung wird bevorzuat, weqen der extremen radialen Begrenzung (für den Aussenhubdurchmesser ist ein standardisierter Durchmesser von z. B. 40 oder sogar 25,4 mm vorgeschrieben). Diese Lösung mit der festen Welle stellt, was die Motorleistung betrifft, in Verbindung mit der Raumausnützung eine vorteilhaftere Konstruktion dar. In jedem Fall muss auch dann diese feste, nicht rotierende (oder auch rotierende) Welle entsprechend exakt in der Platte oder zur Plattenauflage positioniert sein. Der Hub-Motor zeigt einen Stahlbügel 714, der als ferromagnetisches Bauteil auf dem Aussenrotor vor der Wuchtung angeordnet ist und in einen gegenüberliegenden magnetfeldempfindlichen Sensor pro Umdrehung einen Impuls induziert. Ein Permanentmagnetring 716 ist, evtl. auch inHalb- oder Viertelschalen,in eine Aussenrotorglocke 717 eingeklebt, welche über ein Zwischenflanschteil 718 mit der Welle 776 verschraubt oder verklebt ist. Durch leitfähige Klebemittel oder durch stromleitfähige Ferrofluide an der Stelle 719 (Magnetdichtung 720 zwischen der Welle 776 und dem Chassis 1) wird einerseits das Lagersystem gegenüber dem Raum mit der Nabe 713, der einer hochgenauen Reinigkeitsforderung unterliegt,abgedichtet und andererseits gleichzeitig geerdet, d. h. es muss eine gewisse leitende Verbindung zwischen dem Rotor bzw. der Nabe und der Chassis-Platte hergestellt werden. Notfalls kann das auch im Lagerbereich durch eine, die Welle 716 spiralförmig umschlingende und auf ihr gleitende Metallfeder gelöst werden. Die Magnetdichtung 720 ist axial ineinandergreifend im Innern der Nabe 713 so vorgesehen, dass sie in einer kleinen axialen Erhebung der Platte 1 liegt, so dass dadurch kein zusätzlicher Bauhöhenbedarf entsteht. Die Fig. 8 und 9 bzw. 10 und 11 zeigen jeweils zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung für einen Hub-Motor wie in Fig.- 7 dargestellt, bei denen mit einer Lagerfläche 801 des aus Aluminium bestehenden Gehäusechassis 1 eine Stahlhülse 802 über einen 2 bis 20 ssm dicken Klebstoffilm aus einer hochviskosen, anaerob aushärtenden Klebeflüssigkeit verbunden ist. In der Stahlhülse 802 liegen Kugellager 803, die mittels einer Feder 804 verspannt sind. Zwischen den Ausführungsbeispielen der Fig. 8, 9 und 10, 11 besteht der Unterschied, dass drei bzw. sechs Platten aufgenommen werden können, wobei jedoch der gleiche Motor verwendet wird und auch die Elektronik einschliesslich eines Signalmagneten 805 am unteren Rand der Aussenrotorglocke 806 beibehalten werden kann. Um die Klebesitzfläche zu vergrössern, sitzt bei beiden Ausführungsbeispielen der Motor in einer Wanne 807 des Gerätechassis 1. Ebenso sind bei beiden Ausführungsbeispielen eine Leiterplatte 808, die über einen Schnappverschluss 809 festgelegt ist, in Aufsicht und Schnitt jeweils um 900 verdreht gezeichnete Anschlussleitungen 810 sowie Magnete 811 gleich. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10, 11 ist zusätzlich noch ein unmagnetischer Distanzring 813 zwischen den Magneten 805 und 812 vorgesehen'und in Fig. 10 rechts ist der (linke) Magnetring 811 durch zwei axial halbierte Motormagnetringe 811, 812 ersetzt. Durch die gemeinsame Bearbeitung der Lagerbohrungen, der Bezugsflächen und gegebenenfalls der Schlitze wird auf einfache Weise ein Höchstmass an Genauigkeit erreicht, wobei gleichzeitig der Aufbau des Antriebssystems vereinfacht ist, da das Gerätechassis und beispielsweise Motorflansche einstückig ausgebildet sind. Durch die Wanne 807, d. h. die Vertiefung, wird die Steifigkeit der Chassis-Platte 1 zusätzlich erhöht. Ausserdem wird die Klebesitzlänge axial verlängert (Fläche 801). Am oberen Rand der Stahlhülse 802 befindet sich eine sogenannte Magnetdichtung, die in bekannter Weise mit magnetoliquider Flüssigkeit arbeitet. Die Welle 816 ist in die Nabe 817 konstant hochgenau eingepasst. Die zylindrische Aussenfläche 818 der Nabe 817 muss zur Achse 819 exakt koaxial sein. In die Welle 816 sind Laufrillen 820 für die Kugeln 821 der Lager eingelassen. Die Welle 816 wirkt wie ein Innenlaufring der Lager. Diese Lösung ist an sich bekannt. Die Welle 819 weist am unteren Ende eine Rundung 823 auf, welche im Zentrum (möglichst auch in der Achse 819) gegen ein Kunststoffklötzchen 824 nach Art eines Punktlagers anläuft. Über diese Punktlagerfläche wird die elektrostatische Aufladung des Rotors abgeführt auf eine federnde Kappe 815, die in der Stahlhülse 802 gehaltert ist. Durch die Vertiefung (Wanne 807) wird die Klebesitzfläche 801 mindestens auf die halbe axiale Länge der Stahlhülse erstreckt, ohne dass die Nabe 806 höher über die Chassis-Platte 1 hinausragt. Im Falle der Fig. 10 wird die zusätzliche Klebesitzlänge aufgrund der höheren Nabe (für mehr Platten) dadurch gewonnen, dass die lagerrohrartige Angusshülse 825 sich im Innern der Nabe verlängernd in die Konstruktion einfügt.

Claims: An integrated driving system for fixed-disc memories with at least one recording carrier (412) and at least one write/read head (413) adapted for movement in respect of the recording carrier (412), with a device chassis (401), a motor (766) imparting rotation to the recording carrier (412) and housed in the device chassis (1, 401) via bearings (403, 792), a voice-coil motor (768) imparting movement to the write/read head (413) and supported by the device chassis (1, 401) via bearings and/or mounting surfaces (404 ... 408, 791), whereby the device chassis (401) is constructed in one piece with the bearings (403 ... 408) for the motors (766, 768) as one component, characterised in that the bearing (403) of the motor (766) imparting rotation to the recording carrier (412) and the bearings and/or mounting surfaces (404... 408, 791) of the voice-coil motor (768) imparting movement to the write/read head (413) in the device chassis (1, 401) are produced in one working stage and maintain a precisely determined geometric relationship to one another with a high degree of precision, whereby the voice-coil motor (768) imparting movement to the write/read head (413) is supported in at least one bearing bore (791) of constant diameter or on mounting surfaces (407, 408) of the surface on the device chassis (1, 401), and the motor (766) with a fixed shaft, imparting rotation to the recording carrier (412) is mounted in a bearing bore (792) of constant diameter or on a mounting surface in the device chassis (1, 401), or the motor (766) with a rotating shaft, imparting rotation to the recording carrier (412) is mounted in the device chassis (1, 401) in a bearing bore (792) of constant diameter. An integrated driving system for fixed disc memories, according to claim 1, characterised in that the shaft of the motor (766) imparting rotation to the recording carrier (412) and the bearing bore of the voice-coil motor (768) imparting movement to the write/read head (413) extend parallel with each other. An integrated driving system for fixed disc memories according to claim 1, characterised in that the shaft of the motor (766) imparting rotation to the recording carrier (412) and the mounting surface of the voice-coil motor (768) imparting movement to the write/read head (413) extend at right-angles to each other. An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of claims 1 to 3, characterised in that the connection between the shaft of the motor (766) imparting rotation to the recording carrier (412) and the bearing bore (792) thereof and/or the connection between the mounting surface of the voice-coil motor (768) imparting movement to the write/read head and the voice-coil motor (768) are formed by adhesion. An integrated driving system for fixed disc memories according to claim 4, characterised in that the connection is by a film of adhesive 2 µm to 30 µm and preferably 2 µm to 20 µm thick. An integrated driving system for fixed disc memories according to claim 4, characterised in that the film of adhesive is formed by a highly viscous anaerobic liquid adhesive. An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of claims 1 to 6, characterised in that the motor imparting rotation to the recording carrier is mounted on the chassis by a sleeve connected to the bearing bore. An integrated driving system for fixed disc memories according to claims 4 and 7, characterised in that the sleeve is glued to the bearing bore. An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of claims 1 to 8, characterised in that the motor (766) imparting rotation to the recording carrier (412) is at least partially disposed in a preferably outwardly protruding trough-like depression provided in the device chassis. An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of claims 1 to 9, characterised in that the external rotor of the motor (806) imparting rotation to the recording carrier (412) is enclosed by the hub of the recording carrier. An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of claims 1 to 10, characterised in that a shaft (816) of the motor imparting rotation to the recording carrier (412) comprises grooves (820) for bearing balls (821). An integrated driving system for fixed disc memories according to claim 11, characterised in that external races for two bearings (803) are accommodated in one sleeve, the sleeves being inserted into the bearing bore (791, 792). An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of claims 1 to 12, characterised in that the device chassis (401) has projecting at right-angles therefrom bearing guide journals (402) with a bearing bore (403). An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of claims 1 to 12, characterised in that bearing tube-like hollow cylindrical parts (791, 792) are provided in one piece in the chassis plate (1). An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of claims 1 to 13, characterised in that a bearing tube-like stalk (825) projects into the interior of the hub. An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of the preceding claims, characterised in that the interior stator of the external rotor motor (766) is mounted on a bearing tube seat (793). An integrated driving system for fixed disc memories according to one or more of the preceding claims, characterised in that the chassis (1) has an edge (712) which engages with a safety margin over the axial position of the driving motors. A method of producing an integrated driving system for fixed disc memories with at least one recording carrier (412) and at least one write/read head (413) adapted for movement in respect of the recording carrier (412) with a device chassis (401) a motor (766) imparting rotation to the recording carrier (412) and housed in the device chassis (1, 401) via a bearing (403, 792), a voice-coil motor (768) imparting movement to the write/read head (413) and which is supported by the device chassis (1, 401) via bearing surfaces and/or mounting surfaces (404 ... 408, 791), whereby the device chassis (401) is constructed in one piece with the bearing surfaces and/or the mounting surfaces (404 ... 408) for the motors (766, 768) as one component, characterised in that the bearing bore (403) of the motor (766) imparting rotation to the recording carrier (412) and the bearing surfaces and/or the mounting surfaces (404 ... 408, 791) of the voice-coil motor (768) imparting movement to the write/read head and mounted in the device chassis (1, 401) are produced in one working stage and maintain an exactly predetermined geometrical relationship to one another with a high degree of precision, whereby the voice-coil motor (768) imparting movement to the write/read head (413) is supported at least in a bearing bore (791) of constant diameter or on mounting surfaces (407, 408) of the surface of the device chassis (1, 401) and the motor (766) with a fixed shaft, imparting rotation to the recording carrier (412), is mounted in the device chassis (1, 401) in a bearing bore (792) of constant diameter or on a mounting surface, or the motor (766) with a rotating shaft, imparting rotation to the recording carrier (412), is mounted in the device chassis (1, 401) in a bearing bore (792) of constant diameter.

Inventors: CAP HEINRICH, PAPST GEORG FRIEDRICH, ZUCKSCHWERT EDGAR, CAP, HEINRICH, PAPST, GEORG FRIEDRICH, ZUCKSCHWERT, EDGAR
Applicants: PAPST MOTOREN GMBH & CO KG, PAPST-MOTOREN GMBH & CO. KG
Application year: 1985
Main classification: G11B33
IPC codes: G11B25, G11B19, G11B33