DE2908413A1

DE2908413A1 - Lineare betaetigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2908413A1
Application number: DE19792908413
Authority: DE
Inventors: Karl Jooss; Richard Ellis Norwood
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1978-03-27
Filing date: 1979-03-03
Publication date: 1979-10-04
Also published as: GB2020491B; FR2421501A1; GB2020491A; US4247794A; FR2421501B1; JPS54128716A; DE2908413C2

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation/ Armonk, NY 10504

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lineare Betätigungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft ganz allgemein lineare elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen und insbesondere einen Linear- -lotorantrieb, der sich, obwohl nicht darauf beschränkt, insbesondere für die Einstellung eines magnetischen Wandlers auf eine Magnetplatte in einem Plattenspeicher oder für die Einstellung eines Druckkopfes in einem Tintendrucker eignet.

Stand der Technik

Die Verwendung von linearen Betätigungsvorrichtungen oder

inear-Motorantrieben für die Einstellung eines Wandlers auf eine ausgewählte Magnetplatte in einem Magnetplattenspeicher ist allgemein bekannt. Bisher bekannt gewordene

inear-Motorantriebe bestehen aus einem Rahmen, an dem eine Magnetstruktur befestigt ist. Die Magnötstruktur erzeugt eine Anzahl magnetischer Flußlinien. Eine innerhalb der !•lagnetstruktur angeordnete Spule wird durch diese Magnetflußlinien beeinflußt. Wenn man durch die Spule einen Strom schickt, dann wird je nach Stromrichtung eine Kraft erzeugt, die der Spule eine hin- oder hergehende Bewegung zu erteilen vermag. An der Spule ist ein Schlittenaufbau befestigt, an dem wiederum der Magnetkopf angebracht ist, so daß auf diese Weise zum Lesen oder zum Schreiben von Daten ein Zugriff zu einer ausgewählten Spur auf einer ausgewählten Platte eines Magnetplattenstapels durchgeführt werden kann. Für eine Beschränkung der Bewegung der Spule und der daran befestigten Schlittenanordnung auf eine lineare Bahn ist an dem Rahmen und in bezug auf den magnetischen Aufbau ein langgestreckter sehr genau gearbeiteter Stab angebracht. Dieser Präzisions-

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stab ist normalerv7eise ganz genau parallel zur gewünschten Bewegungsbahn des magnetischen Wandlers angeordnet. Gleitbuchsenlager werden entweder allein oder in Kombination mit anderen Gleitstücken für eine Bewegung des Schlittenaufbaus längs des Präzisionsstabes verwendet. In jedem Fall ist der Präzisionsstab nur an seinen beiden Enden befestigt, so daß sich bei einer Vor- und Rückwärtsbewegung des Schlittens längs des Stabes dieser verbiegt. Eine mehr ins einzelne gehende Beschreibung des Aufbaus solcher bekannter Linear-Motoren findet man in den US-Patentschriften 3 587 075 und 3 899 699.

Obwohl die aus dem Stand der Technik bekannten Linear-Motorantriebe für die beabsichtigten Zwecke zufriedenstellend arbeiten, so haben doch diese Antriebe verschiedene Nachteile. Bevor auf die Nachteile dieser Antriebe eingegangen wird, erscheint es wichtig, darauf hinzuweisen, daß bei der Steuerung des Zugriffs zu Daten von einem Plattenstapel der Schlittenaufbau durch eine Servoschleife gesteuert wird. Es ist dem Fachmann allgenein bekannt, daß eine Servoschleife für eine lineare Betätigungsvorrichtung nur über einen vorgegebenen Frequenzbereich v/irksam eingesetzt v/erden kann. Das untere Ende des Frequenzbereichs kann mit Überleitungspunkt bezeichnet werden. Der Frequenzbereich steht außerdem in Beziehung zur Spurdichte der aufgezeichneten Daten. Derzeit geht man immer mehr dazu über, Hochleistungsplattenspeichersysteme aufzubauen. Unter einem Hochleistungsspeichersystem soll dabei ein System verstanden werden, bei dem die Spurendichte relativ hoch ist und beispielsweise in der Größenordnung von hundert Spuren je Zoll oder vierzig Spuren je Zentimeter Radius beträgt.

Da der funktioneile Frequenzbereich für die steuernde Servoschleife mit der Datendichte in Beziehung steht, so kann nan auch sagen, daß mit immer größer werdender Datendichte

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der Frequenzbereich für die zugeordnete steuernde Servoschleife immer höher v.'ird. Andererseits kann man auch davon ausgehen, daß bei einem Speichersystem, bei dem der funktionale

requenzbereich der zugeordneten steuernden Servoschleife sehr schmal ist, die Datendichte des Systems unnötigerweise eingeschränkt wird.

tfegen der gegenseitigen Abhängigkeit zwischen der Datendichte und dem funktioneilen Frequenzbereich der steuernden Servoschleife lassen sich optimale Bedingungen dann erzielen, ■zenn man eine Servoschleife benutzt, deren Steuerung über einen relativ großen Frequenzbereich wirksam ist.

Ein Faktor, der die steuernde Servoschleife, die auch eine geschlossene Schleife sein kann, einer linearen Betätigungsvorrichtung nachteilig beeinflussen kann, sind die Resonanzfrequenzen der Betätigungseinrichtung. Insbesondere beeinflußt die Resonanzfrequenz den funktionalen Frequenzbereich der Servoschleife. Die Resonanz in der Betätigungsvorrichtung wird auf den Wandler übertragen, der auf dem Schlitten der Betätigungsvorrichtung liegt. Da der Wandler in der steuernden Servoschleife liegt, wird dadurch in die steuernde Servoschleife eine Instabilität eingeführt. Dies hat zur Folge, daß die Servoschleife den verschiebbaren Aufbau nicht so steuern kann, daß der Wandler genau einer vorbestimmten Spur auf einer angesteuerten Platte folgt.

Wenn die Resonanzfrequenz sehr nahe an dem funktionalen Frequenzbereich der steuernden Servoschleife liegt, dann wird eine Anzahl von Servofehlern erzeugt. Diese Fehler beeinflussen die Leistung und die Zuverlässigkeit des Systems nachteilig. Diese Resonanzfrequenz ist unmittelbar das Ergebnis von mechanischen Schwingungen in der Betätigungsvorrichtung. Obgleich alle Betätigungsvorrichtungen bei irgend einer Frequenz Schwingungen ausführen, so scheint doch ein

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wünschenswerter Weg darin zu liegen, die Betätigungsvorrichtung so zu konstruieren, daß sie bei einer relativ hohen Eigenfrequenz in Resonanz kommt, so daß die Resonanzfrequenz der Betätigungsvorrichtung den funktionalen Frequenzbereich der steuernden Servoschleife nicht beeinflußt.

Um die Zuverlässigkeit eines solchen Systems aufrechtzuerhalten, muß bei einer linearen Betätigungsvorrichtung mit einer relativ niedrigen Resonanzfrequenz der funktionale Frequenzbereich für die steuernde Servoschleife in jedem Fall zwangsläufig niedriger sein als die Resonanzfrequenz des Systems. Diese Bedingung läßt sich nur mit einem Plattenspeichersystem geringer Speicherdichte erfüllen, ein im ganzen unerwünschtes Ergebnis.

Es sollen nunmehr die Schwierigkeiten bisher bekannter Betätigungsvorrichtungen und insbesondere solcher Betätigungsvorrichtungen betrachtet werden, die in Verbindung mit Plattenspeichern mit biegsamen Platten eingesetzt v/erden, wo vielleicht das schwierigste Problem darin besteht, daß diese Betätigungsvorrichtungen eine relativ niedrige Eigenfrequenz auf v/eisen, im allgemeinen in der Größenordnung von 100 bis 500 Hz. Wegen dieser sehr niedrigen Resonanzfrequenz beim Ansprechverhalten sind die zuvor beschriebenen Nachteile, die lineare Betätigungsvorrichtungen mit niedriger Resonanzfrequenz aufweisen, auch bei diesen Betätigungsvorrichtungen bekannter Art zu finden. Da dies der Fall ist, sind die bisher bekannten Betätigungsvorrichtungen dieser Art für Magnetplattenspeicher mit hoher Aufzeichnungs- und Spurdichte nicht sonderlich geeignet.

Einer der wesentlichen Faktoren, die für die niedrige Resonanzfrequenz der aus dem Stand der Technik bekannten linearen Betätigungsvorrichtungen verantwortlich ist, ist die Tatsache, daß der Präzisionsstab, der den Schlitten führt, ungewöhnlichen Biegungen ausgesetzt ist. Wie bereits

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erwähnt, ist dieser Präzisionsstab nur an seinen beiden Enden gelagert und v/eist über seine Länge keinerlei Stütze auf.

Ein v/eiterer Faktor ergibt sich aus der Tatsache, daß das Gleitlager, das auf dem Präzisionsstab gleitet, der Bewegung einen ungewöhnlich hohen Reibungswiderstand entgegensetzt.

Eine v/eitere Schwierigkeit der bekannten Betätigungsvorrichtungen liegt darin, daß sie sich nicht für einen modularen Aufbau eignen. Ein wichtiges Merkmal einer modularen Konstruktion besteht darin, daß die funktionellen Elemente (z. B. der Schlittenaufbau usw.) die anschließend als im Feld austauschbare Einheiten (FRU) bezeichnet werden sollen, in einer Betätigungsvorrichtung ausgewechselt werden können, ohne daß dabei die Ausrichtung der Betätigungsvorrichtung mit dem zugeordneten Plattenspeichersystera unterbrochen wird.

pie Tatsache, daß die bisher bekannten Betätigungsvorrichtungen sich nicht für einen modularen Aufbau eignen, läßt sich auf das Konstruktionsprinzip zurückführen, da diese Betätigungsvorrichtungen es erforderlich machen, daß das ^ntriebszentrum, d. h. der Mittelpunkt, an dem die Bewegungs- -uraft (geliefert durch die Spule) angreift, mit dem Schwerpunkt des Schlittenaufbaus zusammenfallen■muß. Dieses Konstruktionsprinzip ergibt einen komplizierteren Aufbau, der sich nicht ohne weiteres für einen modularen Aufbau eignet.

iusammen mit dieser praktisch fehlenden Möglichkeit für einen Modularen Aufbau dieser Betätigungsvorrichtungen können diese ,luch noch den Fehler haben, daß sie nicht in zufriedenstellender Weise so angeordnet werden können, daß eine Anzahl dieser Zugriffsvorrichtungen gemeinsam zu einem Plattenspeicher sy stern Zugriff haben können. Eine der Einschränkungen, die für einen Mehrfachzugriff notwendig ist, besteht darin, daß der Abstand zwischen den einzelnen Schlittenaufbauten, einschließlich dem Tragarm mit dem darauf angebrachten

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Wandler möglichst klein gehalten werden muß. Um diese einschränkende Bedingung zu erfüllen, ist es notwendig, daß mindestens eine Seite der Betätigungsvorrichtung, vorzugsweise die dem Schlittenaufbau benachbarte Seite in Längsrichtung des Arbeitshubes als Bezugsebene oder Bezugsseite realtiv eben ist. Dies scheint die günstigste Konstruktionsform für eine Betätigungsvorrichtung zu sein, so daß eine zweite Betätigungsvorrichtung mit einer ähnlichen Fläche unmittelbar daran anschließend angebracht werden kann, ohne unnötige gegenseitige Beeinflußung. Wegen des komplizierten Aufbaus der bekannten Betätigungsvorrichtungen lassen sich diese erforderlichen geringen Abstände nicht verwirklichen, so daß diese Betätigungsvorrichtungen nicht für einen mehrfachen gleichzeitigen Zugriff eingesetzt werden können.

Eine weitere Schwierigkeit bei den Betätigungsvorrichtungen des Standes der Technik besteht darin, daß die Spule, die die Antriebskraft für die Bewegung des Schlittenaufbaues liefert, nicht freitragend aufgebaut ist. Eine freitragende Spule benötigt keinen Spulenkörper, wenn sie in einer linearen Betätigungsvorrichtung benutzt wird. In jedem Fall waren die bei bekannten Betätigungsvorrichtungen des Standes der Technik benutzten Spulen auf einem Spulenkörper gewickelt, Der Spulenkörper und die darauf befindliche Spule werden dann innerhalb eines Luftspalts angebracht, der durch die Konstruktion der Betätigungsvorrichtung gebildet ist, und dienen der Einstellung des Magnetkopfes. Derartige auf Spulenkörper gewickelte Spulen haben verschiedene unerwünschte Eigenschaften. Zunächst wird die Masse der zu bewegenden Anordnung erhöht. Mit einer höheren Masse wird für den Antrieb der Betätigungsvorrichtung auch ein höherer Strom benötigt. Höhere Ströme erfordern auch eine stärkere Kühlung und erhöhen damit die Kosten der Betätigungsvorrichtung. Ein wesentlich wichtigerer Faktor ist, daß der Spulenkörper die Eigenresonanz der Betätigungsvorrichtung herabsetzt und damit, wie bereits erwähnt das. Gesamtbetriebsverhalten

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der Betätigungsvorrichtung nachteilig beeinflußt. Zusammenfassung der Erfindung

Diese im Stande der Technik aufgetretenen Schwierigkeiten werden durch die lineare Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung ausgeräumt, indem die Eigenresonanzfrequenz wesentlich höher liegt, als bisher möglich ,war, daß ferner eine flache Bezugsseite vorhanden ist, wodurch der Abstand für die Magnetkopftragarme dann, wenn zwei Betätigungsvorrichtungen für einen Zugriff zu einem Plattenspeicher benutzt werden, beträchtlich herabgesetzt wird, während gleichzeitig die Lagerung einen wesentlich geringeren Reibungswiderstand für eine Bewegung des Schlittenaufbaus aufweist, als bisher möglich war, und die gesamte Konstruktion sich modular aufbauen läßt.

Die erfindungsgemäß aufgebaute lineare Betätigungsvorrichtung weist einen langgestreckten Statoraufbau und einen beweglichen Ankeraufbau auf, der sich innerhalb des Statoraufbaus bewegen kann.

Der Statoraufbau besteht aus einem Rahmen mit zwei Endabschnitten und zv/ei L-förmigen Seitenabschnitten. Jeder der Endabschnitte ist an einem Ende einer langgestreckten, einstückigen Konstruktion befestigt, die in Kombination eine Präzisionsführungsstange und einen Rückschlußweg für den magnetischen Fluß darstellt. Der Abstand zwischen den beiden Endabschnitten bestimmt den Hub der Betätigungsvorrichtung. Auf jeder Seite des Flußpfades für den magnetischen Rückfluß und im Abstand davon ist ein Paar langgestreckter Permanentmagnete angeordnet. Diese Permanentmagnete sind an den L-förmigen Seitenabschnitten befestigt. Zwei Abstandsstücke sind zwischen den langgestreckten Permanentmagneten und den zugehörigen L-förmigen Seitenabschnitten angeordnet. Die L-förmigen Seitenabschnitte und die Abstandsstücke sind dann an den Endabschnitten befestigt und bilden eine gleichförmige

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robuste und stabile Konstruktion. Die L-förmigen Seitenabschnitte sind so angeordnet, daß eine Oberfläche der kürzesten Abmessung des L als Führungsschiene für den Schlittenaufbau dient, während die andere Oberfläche in einer gemeinsamen Ebene liegt und damit die flache Bezugsoberfläche für die Betätigungsvorrichtung bildet. Der Spulenaufbau, der den Schlittenaufbau der Betätigungsvorrichtung antreibt, ist gegen diese flache Bezugsoberfläche abgesetzt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein dritter langgestreckter Permanentmagnet an einem Abstandsstück und einem dritten Seitenabschnitt befestigt ist. Diese Kombination ist dann an den Endabschnitten der. Betätigungsvorrichtung angebracht, wobei der dritte langgestreckte Permanentmagnet mit Abstand mit der dritten Seite des magnetischen Rückschlusses ausgerichtet ist.

An den Endabschnitten der Betätigungsvorrichtung sind Endanschläge angebracht, die als Anschlag für die beiden BewegungpTichtungen des Ankeraufbaus dienen.

Der Ankeraufbau enthält eine den Magnetkopf tragende Plattform, die an einer versetzt angeordneten freitragenden Spule befestigt ist. Die Spule ist dabei in dem Zwischenraum untergebracht, der durch den Rückflußpfad und die langgestreckten Permanentmagnete gebildet ist. Dieser Zwischenraum wird der Luftspalt genannt. Die den Magnetkopf tragende Plattform ist für eine Bewegung längs der Präzisionsstange und den Führungsschienen auf sechs Kugellagerführungen gelagert. Vier dieser Kugellager laufen dabei auf der Präzisionsstange, während die beiden anderen Kugellager auf den Führungsschienen laufen, damit den Ankeraufbau abstützen und somit seine Drehung verhindern.

Dabei ist eines dieser Kugellager starr auf dem Ankeraufbau befestigt, v/ährend das andere Kugellager an einem biegsamen

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Bauteil angebracht ist, das einen Abstand von der Plattform auf v/eist und eine gewisse Vorbelastung liefert.

Außerdem ist ein linearer Tachometerstreifen an dem Ankeraufbau angebracht und läuft an einer Lichtschranke vorbei, so daß Positionsinformation abgenommen werden kann.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten linearen Betätigungsvorrichtung ,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht der als Linear-Motor

aufgebauten Betätigungsvorrichtung längs der Linie 2-2 in Fig. 1-zur Darstellung des Stators,

Fig. 3 den Anker oder den sich bewegenden Teil der

linearen Betätigungsvorrichtung,

Fig. 4 die einseitige Befestigung der freitragenden

Spule mit der Spulenhalterung,

Fig. 5 zwei Betätigungsvorrichtungen in einer Anordnung für einen Zugriff zu einem einzigen Plattenspeicher,

Fig. 6 eine Schnittansicht durch die lineare Betätigungsvorrichtung zur Darstellung des beweglichen Aufbaus und der Kugellagerung.

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Die Schnittansicht zeigt die gegenseitige Be-Ziehung zwischen Statoraufbau und Ankeraufbau der Betätigungsvorrichtung.

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer v/eiteren Ausführungsform einer linearen Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Einzelbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine lineare Betätigungsvorrichtung oder Linear-Motor ist in Fig. 1 gezeigt. Die lineare Betätigungsvorrichtung besteht dabei aus zwei Hauptteilen: einem langgestreckten Statoraufbau 10 (Fign. 1 und 2) und einem beweglichen Ankeraufbau 12 (gezeigt in Fign. 1 und 3). Der Ankeraufbau kann sich relativ zur Längsausdehnung des Statoraufbaus 10 gleitend bewegen. Zur Vereinfachung der Einzelbeschreibung der linearen Betätigungsvorrichtung sind gleiche Teile in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie aus .Fig. 1 und 2 zu ersehen, enthält der Statoraufbau 10 zwei Endplatten 14 bzw. 17, wobei jedoch nur eine dieser beiden Endplatten vollständig dargestellt und mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist. Da die andere Endplatte 17 praktisch mit der Endplatte 14 identisch aufgebaut ist, genügt eine Einzelbeschreibung der Endplatte 14 auch für die andere Endplatte 17. Die Endplatte 14 ist rechteckig, mit den vier Seiten 16, 18, 20 und 22, und weist zwei Oberflächen auf, von denen in der Zeichnung nur eine mit 24 bezeichnete Oberfläche dargestellt ist. Die andere Oberfläche liegt dieser Oberfläche 24 gegenüber. Die zwei Endplatten weisen einen Abstand voneinander auf derart, daß die beiden flachen Oberflächen einander gegenüber liegen. Der Abstand zv/ischen diesen flachen Oberflächen der Endplatten bestimmt den Hub der linearen Betätigungsvorrichtung. Obwohl auch andere Hubabmessungen möglich sind, soll der Hub der Betätigungs-

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Vorrichtung im vorliegenden Fall etwa 10 cm betragen. Mit anderen Worten beträgt der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der beiden Endplatten praktisch etwa 15 cm. Halbkreisförmige Nuten 25 bzw. 26 sind in die Seiten 13 und 15 der Endplatten eingearbeitet. Ein langgestreckter Stab 28 ist in diese halbkreisförmige Nut eingesetzt. Eine Rastnut 300 ist dabei in 'diesen Präzisionsstab

ingearbeitet. Diese Rastnut wirkt mit dem Kugellager zusammen und verriegelt den Schlittenaufbau. Mit anderen Worten, wenn der selbsttragenden Spule 120 kein Strom zugeführt wird/ dann ist ein Paar der Kugellager in der Rastnut eingerastet. Die Wechselwirkung zwischen den Kugellagern und der Rastnut verhindert eine Bewegung des Schlittenaufbaus. Der Schlitten-aufbau bleibt in dieser Ruhelage, bis der Spule Strom zugeführt wird.

Neben der Verriegelung bestimmt die Rastnut auch den Anfang des Hubes der Betätigungsvorrichtung. Der Präzisionsstab ist in der halbkreisförmigen Nut in der" Weise eingesetzt, daß eine seiner jekrümmten Flächen 30 leicht über die Seiten 18 bzw. 15 hinausragt. Der Stab muß nicht vollständigen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, er kann auch halbkreisförmig oder als Flachstab ausgebildet sein oder einen anderen geometrischen Querschnitt aufweisen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedenfalls die Oberfläche, die über die Seiten 18 bzw. 15 hinausragt, gekrümmt und glatt. Xtfie noch im einzelnen erläutert werden soll, dient der langgestreckte Präzisionsstab 28 dazu, die Bewegung des verschiebbaren Ankeraufbaus auf eine lineare Bahn zu beschränken. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der langgestreckte Präzisionsstab aus einem nicht-magnetiachen Material, -vorzugsweise aus rostfreiem Stahl mit einer glatten, gekrümmten Oberfläche 30 hergestellt. Mit einer glatten oder polierten Oberfläche ist der Reibungswiderstand, der beim Abrollen von Kugellagern auf der ge-

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krümmten Oberfläche auftritt, besonders klein. Außerdem wird durch Verwendung von nicht-magnetischem Material bei der Herstellung des Präzisionsstabes eine Verunreinigung durch magnetisch angezogene Teilchen verringert.

Gemäß Fig. 2 enthält der Statoraufbau außerdem eine langgestreckte Schiene 32, in die eine Nut ·34 eingefräst ist. Die langgestreckte Schiene wird dann längs der Nut an dem langgestreckten Präzisionsstab 28 befestigt. Die beiden Enden der Schiene, von denen nur ein Ende gezeigt ist, und mit dem Bezugszeichen 36 versehen ist, sind fest mit den nach innen weisenden Oberflächen der Endplatten 14 bzw. 17 verbunden. Diese so angebrachte Schiene hat zwei Aufgaben. Zunächst dient sie als durchlaufende Stütze und vermindert dabei ein Durchbiegen des langgestreckten Präzisionsstabes. Durch Verringerung der Durchbiegung wird die Resonanzfrequenz der Betätigungsvorrichtung erhöht. Mit anderen Worten wird durch die Abstützung des langgestreckten Präzisionsstabs über seine ganze Länge die Steifigkeit dieses. Stabes erhöht, so daß dadurch .die Eigenfrequenz, bei dir die Betätigungsvorrichtung in Resonanz kommt, ebenfalls erhöht wird. Außerdem dient die Schiene als magnetischer Rückschluß für den Magnetstromkreis der Betätigungsvorrichtung. Damit die Schiene als magnetischer Rückschluß arbeiten kann, wird sie aus einem ferromagnetischen Material mit geringem magnetischem Widerstand, beispielsweise Weicheisen, hergestellt. Auf der Oberfläche der langgestreckten Schiene ist eine dünne Schicht aus Kupfer aufgebracht. Diese Schicht wird in der Technik als Kurzschlußwicklung bezeichnet. Diese Kupferschicht läßt den Strom in der Wicklung rascher ansteigen. Dies hat zur Folge, daß die Ansprechcharakteristik der Betätigungsvorrichtung verbessert wird. Obgleich hier eine langgestreckte Schiene für die Stützung des langgestreckten Präzisionsstabs offenbart ist, kann man sich ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, auch andere Arten von Abstützungen über die

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Länge des langgestreckten Präzisionsstabs vorstellen.

In der Nachbarschaft der langgestreckten Schiene 32 sind drei Stabraagnete 38, 40 und 42 angeordnet. Diese Stabmagnete weisen von der langgestreckten Schiene 32 einen Abstand auf und bilden mit dieser zusammen einen Luftspalt 44. t'Jie noch zu erläutern sein wird, wird innerhalb dieses Luftspalts ein Spulenaufbau angeordnet. Führt man dieser Spule einen Strom zu und tritt die stromdurchflossene Spule mit den durch die Stabmagneten erzeugten Flußlinien in Wechselwirkung, dann wird eine Kraft erzeugt, die den Ankeraufbau zwischen den Endplatten 14 und 17 der linearen Betätigungsvorrichtung verschiebt.

Die Endplatte 14 in Fig. 1 ist dabei an einem Ende der langgestreckten Schiene 32 durch Befestigungsmittel 46 bzw. 48 befestigt. Die Endplatte 17 ist in gleicher Weise an der langgestreckten Schiene 32 durch ebensolche Befestigungsmittel 46 bzw. 48 befestigt, die beispielsweise Schrauben sein können Durch Anziehen der Schrauben werden die Endplatten fest ;.n der langgestreckten Schiene befestigt, und diese Endplatten lassen sich nach Lösen der Schrauben von der langgestreckten Schiene abnehmen.

Man sieht aus der bisherigen Beschreibung, daß der magnetische Stromkreis für die Betätigungsvorrichtung die Stabmagnete 38, 40 und 42, die Endplatten 14, Abstandsstücke 58, 60 und 62 und möglicherweise die L-förmigen Seitenteile 75 und 76 enthält.

Zum Anhalten des beweglichen Ankeraufbaus ist an einem Ende des langgestreckten Präzisionsstabes 28 ein Anschlag 50 mit Hilfe einer Schraube 52 angeschraubt. Ein gleichartiger Anschlag 51 ist am anderen Ende des Präzisionsstabs 23 befestigt. Selbstverständlich könnte der Anschlag auch an den

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Endplatten befestigt sein. Der Anschlag ist so angebracht, daß er sich geringfügig über die gekrümmte Oberfläche 30 hinaus erstreckt. Wie noch erläutert wird, verfährt der Ankeraufbau längs des langgestreckten Präzisionsstabes in einer hin- und hergehenden Bewegung, wobei ein auf der ünterflache des Ankeraufbaus überstehender Anschlag mit dem Anschlag zusammenwirkt und damit den beweglichen Ankeraufbau am Anfang und Ende des Hubes der Betätigungsvorrichtung anhält. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Anschlag 50 aus einem Laminat, das aus einer elastischen Scheibe, beispielsweise einer Hartgummischeibe 54 und einer relativ harten Stützscheibe 56 besteht. Der Anschlag ist dabei so angeordnet, daß die Hartgummischeibe zwischen der aus Stahl bestehenden Stützscheibe und der Endplatte oder dem langgestreckten Stab liegt. Befestigt man den Anschlag in dieser Weise, dann wirkt die Hartgummischeibe als Stoßdämpfer, wenn der bewegliche Ankeraufbau am Anschlag anschlägt. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der laminierte Anschlag und Endplatte durchbohrt, und der Anschlag ist an der Endplatte angeschraubt.

Die Stabmagnete 38, 40 und 42 in Fign. 1 und 2 v/erden von langgestreckten Abstandsstücken 58, 60 bzw. 62 getragen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Abstandsstücke langgestreckte, rechteckige Stücke aus magnetischem Material, beispielsweise Stahl. Da die Verhältnisse zwischen den den Magnetfluß erzeugenden Stabmagneten und den langgestreckten Abstandsstücken für jedes Laminat die gleichen sind, wird nur eines dieser Laminate, beispielsweise der Stabmagnet 42 und das Abstandsstück 62 beschrieben werden.

In Fig. 1 ist das langgestreckte Abstandsstück 62 an seinen beiden Enden an den Endplatten 14 bzw. 17 befestigt. Der Stabmagnet 42 (Fig. 2) ist kürzer als das Abstandsstück und am Mittelabschnitt des AbstandsStücks derart befestigt,

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daß die Enden. 64 bzv7. 66 nicht mit den Enden des Abstandsstückes ausgerichtet sind. Mit anderen Worten besteht damit um das Ende der langgestreckten Schiene 32 (Fig. 2) ein Kohlraum 68 bzw. 70 zwischen den Endflächen 72 bzw. 74 der Endplatten und den Enden der Stabmagnete 38 _t 40 bzw. 42. 7ie noch zu erläutern sein wird, hält der Anschlag den beweglichen Ankeraufbau in der Weise an., daß die Spule mit den Enden der den Magnetfluß erzeugenden Stabmagnete dann ausgerichtet ist, wenn der bewegliche Ankeraufbau durch einen der beiden Anschläge angehalten ist.

In Fign. 1 und 2 sind die Seitenteile 75 und 76 mit einer Reihe von Befestigungsmitteln 78, 80, 82 und 84 an dem Abstandsstück 60 befestigt. Eine Anzahl gleichartiger Befestigungsmittel (nicht gezeigt) wird für die Befestigung des Seitenteils 76 benutzt. Wie aus den Zeichnungen erkennbar, sind die Seitenteile 75 und 76 identisch aufgebaut, so daß nur das Seitenteil 75 im einzelnen beschrieben werden soll. Das Seitenteil 75 wird aus Metall aus dem Vollen heraus mit L-förmigem Querschnitt hergestellt. Eine Anzahl versenkter Bohrungen 86, 88, 90 und 92 werden auf den Seiten des Seitenteils angebracht. Diese Bohrungen können so angebracht sein, daß die Bohrungen 86 und 92 mit den Endplatten ausgerichtet sind. Mit dieser Ausrichtung werden Schrauben 78 und 84 in die Bohrungen 86 bzw. 92 eingepaßt und damit werden die Seitenteile mit den Endplatten fest verschraubt. Die innere abgesetzte Oberfläche der versenkten Bohrungen 86, 88, 9O und 92 nimmt die Unterseite der Schraubenköpfe 78, 80, 82 und 84 auf und schafft damit eine einheitliche Verbindung mit den Seitenteilen. Eine gleichartige Gruppe von Bohrungen und Schrauben wird in dem Seitenteil 76 vorgesehen und dient der Befestigung des Seitenteils 76 an den Endplatten und dem Abstandsstück 62 (Fig. 2).

Die L-förmigen Seitenteile 76 und 75 sind jeweils mit den Endplatten der Betätigungsvorrichtung verbunden, so daß

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ebene Oberflächen 98 bzw. 100 auf den Schmalseiten der L-förmigen Seitenteile 75 und 76 sich jenseits der gekrümmten Oberfläche des langgestreckten Präzisionsstabs 28 in einer Ebene erstrecken. Mit anderen Worten sind die L-förmigen Seitenteile an den Seiten der Endplatte so befestigt, daß sie zu dem langgestreckten Präzisionsstab 28 symmetrisch liegen. Die Seiten mit der kürzeren Abmessung, der L-förmigen Seitenteile 75 bzw. 76 erstrecken sich in eine gemeinsame Ebene, die von der gekrümmten Oberfläche 30 über die gesamte Länge des langgestreckten Präzisionsstabs 28 einen gleichförmigen Abstand aufweist. Wie noch im einzelnen erläutert wird, sollen die Seiten der L-förmigen Seitenteile mit der kürzesten Abmessung als Führungsschienen 94 bzw. 96 bezeichnet werden, die mit der gekrümmten Oberfläche 30 des Präzisionsstabs zusammen eine lineare Bahn bilden, längs der der bewegliche Ankeraufbau, von einer Anzahl von Kugellagern getragen, in beiden Richtungen verfahrbar ist.

In Fig. 1 und 2 ist eine langgestreckte Bohrung 102 mit einem abgestuften, erweiterten Mittelabschnitt 104 (Fig. 2) in eine Seite des Seitenteils 75 angebracht. Falls gewünscht, kann eine ebensolche Bohrung in dem Seitenteil 76 vorgesehen· sein. Da beide Bohrungen in der gleichen Weise angeordnet sind und die gleiche Aufgabe haben, soll nur die Bohrung 102 beschrieben werden. Die Bohrung 102 ist so angeordnet, daß sie mit dem zwischen den Führungsschienen 94 bzw. 96 und der gekrümmten Oberfläche des Präzisionsstabs ausgerichtet ist.

Ein lichtempfindliches Element (nicht gezeigt) ist an der Seite 31 einer Halterung 29 angebracht. Das lichtempfindliche Bauelement kann z. B-. ein photoempfindlicher Transistor sein. Die Halterung ist durch Befestigungsmittel (Schrauben 108 und 112) an dem Seitenteil 75 befestigt. In gleicher Weise kann ein lichtabgebendes Bauelement (nicht gezeigt) an der Seite 110 angebracht"sein. Dieses lichtaussendende Element

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kann zum Beispiel eine lichtemittierende Diode (LED) sein. Die lichtemittierende Diode ist dabei mit dem lichtempfindlichen Bauelement optisch ausgerichtet. Die Ausrichtung zwischen dem lichtemittierenden Bauelement und dem lichtempfindlichen Bauelement ist so ausgeführt, daß der von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl auf das lichtempfindliche Element auffällt. Wenn jedoch der lineare Tachometerstreifen 116, der eine Anzahl von hellen und dunklen Fenstern aufweist, zwischen der Lichtquelle und dem lichtempfindlichen Element angeordnet wird, dann wird bei Bewegung des beweglichen Ankeraufbaus eine Anzahl von Impulsen erzeugt, die für die Servosteuerung benutzt werden können. Da die Verwendung einer optischen Scheibe allgemein bekannt ist, ist eine Beschreibung des Tachometerstreifens und seine Wechselwirkung mit der Lichtschranke nicht weiter erforderlich.

In den Fign. 1,3 und 4 ist der bewegliche Ankeraufbau 12 gezeigt. In Fig. 1 ist dabei die Oberseite 118 des Ankeraufbaus zu sehen, während Fig. 3 die Unterseite der Betätigungsvorrichtung zeigt, die mit der gekrümmten Oberfläche dann zusammenwirkt, wenn die Betätigungsvorrichtung zusammengebaut ist. Der bewegliche Ankeraufbau soll dabei einen nicht dargestellten Tragarm für einen Magnetkopf in bezug auf eine ausgewählte Platte in einem Magnetplattenstapel bewegen. Der bewegliche Ankeraufbau enthält dabei eine freitragende Spule 120, eine den Tragarm mit dem Magnetkopf tragende Plattform 22 und ein Lagersystem mit den Kugellagern 124, 126, 128, 130, 132 und 134.

Bei üblichen Betätigungsvorrichtungen wird die Spule normalerweise auf einen Spulenkörper aufgewickelt und Spulenkörper und Spule werden damit Teil der Betätigungsvorrichtung. Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik v/eist die Spule 120, die in der erfindungsgemäß aufgebauten Betätigungsvorrichtung benutzt wird, keinen Spulenkörper auf. Die Spule kann dabei jeden gewünschten Querschnitt aufweisen, beispielsweise

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dreieckig, kreisförmig usw. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Spule einen rechteckigen Querschnitt auf. Unabhängig vom Querschnitt der Spule ist es erforderlich, daß die Spule mindestens eine flache Seite aufweist. Wie noch im einzelnen erläutert wird, ist die Ebene, die durch die gerade Seite der Spule bestimmt ist/ für die Befestigung der Spule an der den Tragarm mit Magnetkopf tragenden Plattform bestimmt, so daß die Spule von der geraden Seite oder der den Tragarm mit Magnetkopf tragenden Plattform nach außen auskragend absteht. Wegen dieser Art der Befestigung der Spule an der Plattform können zwei Betätigungsvorrichtungen Rücken an Rücken für einen gleichzeitigen, zweifachen Zugriff zu einem Plattenstapel angeordnet v/erden. Ein besonderer Vorteil, der sich aus dieser frei auskragenden Befestigungsart der Spule an der den Tragarm mit Magnetkopf tragenden Plattform ergibt, besteht darin, daß der Mittelpunkt der Kraft, der durch die Wicklung für den Antrieb der den Tragarm mit Magnetkopf tragenden Plattform mit magnetischem Wandler erzeugt wird, gegenüber dem Schwerpunkt der Plattform versetzt ist. Dadurch ist eine ItIOdU^-1 are Konstruktion möglich und außerdem die bereit erwähnte Rücken-an-Rücken-Anordnung von zwei Betätigungsvorrichtungen .

Unter Hinweis auf die Fign. 3 und 4 erkennt man, daß die Spule 120 an einer Spulenhalterung 136 angebracht ist. Obgleich eine Anzahl verschiedener Spulenhalterungen benutzt werden können, ist die hier verwendete Spulenhalterung aus einem relativ leichten, nicht-magnetischen Material mit einer flachen Oberfläche 138 und zwei erhabenen rechteckigen Endabschnitten 140 bzw. 142 hergestellt. Jeder der erhabenen rechteckigen Endabschnitte hat eine flache Oberfläche, die in eine gemeinsame Ebene über die flache Oberfläche 138 hinausragt. In der Unterseite der Spulenhalterung ist ein Kanal 144 oder eine sehr breite Nut eingefräst. Bei dej Herstellung der Wicklung wird die Spulenhalterung mit ihrem Kanal 144 über einem Dorn oder einer anderen Spulenform

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(nicht gezeigt) angebracht. Die Spule wird dann über die Halterung und den Dorn gewickelt. Die Spule wird dann mit einem Epoxydharz gesättigt. Der Dorn wird dann herausgezogen und die Spule ist damit selbsttragend. Es sei hier darauf verwiesen, daß zwar eine besondere Art für die Herstellung der Spule angegeben ist, daß jedoch dies nicht zu einer Einschränkung des Schutzbereichs führen darf.

Andererseits kann die Spule auch dadurch hergestellt werden, daß man die Spule zunächst auf einen Dorn wickelt, die Spule dann mit einem Epoxydharz oder einem anderen Material tränkt und dann die Spule an der Spulenhalterung befestigt. Die Spulenhalterung mit ihrer auskragend befestigten Spule wird dann auf der flachen Oberseite der den Tragarm mit Magnetkopf tragenden Plattform 122 befestigt. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung v/erden Bohrungen 146, 148 und 150 in die erhabenen Endabschnitte 145 und 147 der Spulenhalterung gebohrt. Für die Befestigung des Spulenhalters an dem Träger werden Schrauben 152, 154 und 156 benutzt.

In Fig. 1 ist die Plattform von ihrer Oberseite 118 aus gesehen aus dem Stator der Betätigungsvorrichtung herausgenommen. In Fig. 3 ist die Unterseite dieser Plattform gezeigt. Diese den Tragarm mit Magnetkopf tragende Plattform wird aus einem im wesentlichen langgestreckten Bauteil hergestellt. Die Oberseite 118 der Plattform hat im wesentlichen die Form eines abgeschnittenen Kegels, wobei eine T-förmige Fläche 158 in einer der gleichen Oberflächen des Kegels eingefräst ist. Die T-förmige Oberfläche dient für die Befestigung eines Magnetkopftragarmes (nicht gezeigt) an der Plattform. Die Unterseite der Plattform ist im wesentlichen U-förmig mit einer Grundplatte 160 und Seitenteilen 162 bzw. 164. Auf der Grundplatte der Unterseite dieser Plattform sind Trageleisten 162 bzw. 164 für die Kugellager vorgesehen. Diese Trageleisten sind an jedem Ende der Plattform angeordnet und ragen über die

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Grundplatte der Plattform hinaus. Diese Trageleisten für die Kugellager sind zur Mitte hin abgeschrägt. Diese Trageleisten sind ferner mit einem Abstand zueinander ausgerichtet und haben in Längsrichtung der Plattform einen vorbestimmten Abstand voneinander. Dieser Abstand ist gleich der Länge der Spulenhalterung, gemessen in Richtung des Pfeiles 170 in Fig. 4. Damit passen die erhöhten oder erhabenen Endabschnitte 145 und 147 der Spulenhalterung genau zwischen die Trageleisten 166 bzw. 168 für die Kugellager.

Gemäß Fig. 1 und Fig. 3 ist an der Seite 164 der Plattform eine Streifenhalterung 172 vorgesehen, in der der Tachometerstreifen 116 befestigt werden soll. Wenn die Plattform in einer Bahn parallel zu dem Pfeil 174 bewegt wird, unterbricht sie den Lichtstrahl der Lichtschranke, so daß dementsprechend ausgangsseitig Steuerimpulse auftreten. Diese Impulse dienen der Servosteuerung. Obgleich verschiedenartige Mittel für die Befestigung der Streifenhalterung an der Plattform verwendet werden können, werden in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beispielsweise eine Anzahl von Stiften 176 und 178 auf der Oberfläche 180 des Streifenhalters 172 angebracht. Die Stifte ragen dabei über die Oberfläche 180 hinaus. Der Streifenhalter wird dann an den Stiften befestigt.

Die Trageleisten 166 und 168 für die Kugellager haben ferner trapezförmigen Querschnitt. Die Seiten des Trapezes (beispielsweise Seiten 182, 184, 186 und 188) sind gegenüber der Grundplatte 160 geneigt, während die ebenen Oberflächen 140 und 142 der gekrümmten Oberfläche 30 gegenüber liegen. In diesem Fall sind die Kugellager, die auf der gekrümmten Oberfläche..30 laufen, in einem Winkel zu dieser Fläche angeordnet. Mit anderen Worten sind die Kugellager in bezug auf den langgestreckten Präzisionsstab 28 schräg gestellt. An den vier schrägen Seiten der Trageleisten

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sind vier Stifte angeordnet. In Fig. 3 sind zwei der starr befestigten Stifte 190 bzw. 192 gezeigt. Vier der Kugellager sind auf diesen Stiften befestigt.

Fign. 3 und 6 zeigen das Lagersystem, das den beweglichen Ankeraufbau mit dem Tachometerstreifen längs der gekrümmten Oberfläche 30 des Präzisionsstabs 28 ,längs der Führungsschienen 94 und 96 relativ zum Stator der Betätigungsvorrichtung vorwärts bewegt. Im Normalbetrieb läuft der bewegliche Ankeraufbau in Fig. 6 in einer senkrecht zur Papierebene verlaufenden Bahn. Der Ankeraufbau wird dabei von sechs Kugellagern getragen. Vier der Kugellager 124, 126, 130 und 132 sind an starren Stiften an den Trageleisten befestigt. Diese vier Kugellager sind gegen die gekrümmte Oberfläche des langgestreckten Präzisionsstabes 28 geneigt und laufen auf dessen Oberfläche. Die Kugellager 128 und laufen auf den Führungsschienen 94 bzw. 96 und verhindern damit eine Drehbewegung des Ankeraufbaus. Mit anderen Worten ist der bewegliche Ankeraufbau der Betätigungsvorrichtung über die Kugellager 128 bzw. 134 gegenüber den Führungsschienen 94 bzw. 96 vorbelastet. Das Kugellager 128 ist auf der Seite 164 der Plattform an einem starren Stift 194 befestigt. Das Kugellager 134 ist auf einem biegsamen Bauteil befestigt, das als Tragarm 198 bezeichnet, v/erden soll. Dieser Tragarm 198 ist auf der Seite 162 der Plattform mit Abstand mit dem Stahlstift 194 und dem Kugellager 128 befestigt ausgerichtet. Die Vorspannung des Ankeraufbaus wird durch den Tragarm 198 und das daran angebrachte Kugellager 134 bewirkt. Dieses die Vorspannung liefernde Lager ist dabei etwa in der Mitte der langgestreckten Plattform angeordnet.

Der Strom für die Spule 120 wird über Anschlußleitungen (Fig. 1) zugeführt. Die Anschlußleitung 200 ist an einer Klemme 202 angeschlossen. Die Plattform weist auf ihrer Oberseite 118 eine Bohrung 204 auf, über die die Anschlußleitung zum Anschluß an die Spule hindurchgeführt wird. Damit ist

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die Beschreibung des beweglichen Ankeraufbaus abgeschlossen.

Wie bereits erwähnt, kann man dadurch, daß die Spule mindestens eine flache Oberfläche aufweist, die an der Plattform befestigt ist, und dadurch, daß man die Seitenteile so gestaltet, daß die Betätigungsvorrichtung mindestens eine von der Ebene des Präzisionsstabs abgesetzte ebene Oberfläche auf v/eist, zwei entsprechend aufgebaute Betätigungsvorrichtungen Rücken an Rücken zum Zugriff zu Daten auf einem gemeinsamen Plattenspeicher einsetzen. Fig. 5 zeigt schematisch, wie diese Rücken an Rücken angeordneten Betätigungsvorrichtungen zum Betrieb von zwei Wandlern angeordnet sind. Wie bereits erwähnt, ist eine Forderung, daß der Abstand 206 möglichst klein ist, so daß die Magnetkopf-Tragarme 208 und 21C möglichst nahe beieinander liegen können. In Fig. 5 sind die Betätigungsvorrichtungen 212 und 214 auf einer Trageplatte befestigt. An den Schlittenaufbauten sind die Magnetkopf-Tragarme 208 und 210 befestigt, an denen magnetische Wandler 222 und 224 angebracht sind. Der Magnetplattenspeicher 226 ist auf einem Rahmen 228 mit den Betätigungsvorrxchtunge'' ausgerichtet befestigt. Der Magnetplattenspeicher enthält zwei Stützplatten 230 und 232. Eine Trennplatte 234 trennt den Magnetplattenspeicher in zwei Teile. Jeder Teil besteht aus einer Anzahl von Magnetplatten derart, daß jeder der beiden magnetischen Wandler eine ausgewählte Spur auf einer ausgewählten Platte des Magnetplattenspeichers ansteuern kann, der um eine durch die Linie 236 angedeutete Achse rotieren kann. Durch Verwendung von zwei Betätigungsvorrichtungen wird die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und die Wartungsmöglichkeit für das gesamte System verbessert. Der Grund dafür liegt darin, daß bei Ausfallen einer der Betätigungsvorrichtung die Daten immer noch mit dem betriebsbereiten Wandler abgerufen oder eingespeichert werden können.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer linearen Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Diese lineare

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Betätigungsvorrichtung enthält einen langgestreckten Statoraufbau 302 und einen beweglichen Ankeraufbau 304. Der bewegliche Ankeraufbau wirkt in üblicher Weise mit dem Statoraufbau zusammen und folgt dabei einer hin- und hergehenden Bewegung.

Der Statoraufbau enthält einen U-förmigen Rahmen 306, der vorzugsweise gegossen ist. Eine Endplatte 308 ist am offenen Ende des U-förmigen Rahmens 306 mit Befestigungsmitteln befestigt. Ein langgestreckter Magnetaufbau, der eine Anzahl langgestreckter Stabmagnete (nicht gezeigt) enthält und ähnlich aufgebaut ist wie in dem anderen Ausführungsbeispiel, ist an der inneren Oberfläche des Rahmens befestigt. Der Präzisionsstab 28 ist an der langgestreckten Schiene 32 befestigt und beide sind zusammen mit einem Abstand von den Permanentmagneten und mit diesen ausgerichtet befestigt. Diese Teile dienen als Rückschluß für den durch die Permanentmagnete erzeugten magnetischen Fluß. Die Anordnung zwischen den Permanentmagneten und dem Rückschluß für den Magnetfluß ist dabei so getroffen, daß zwischen diesen ein Luftspalt (nicht gezeigt) gebildet ist. Am Rahmen ist außerdem ein elastischer, Stöße auffangender Anschlag 312 befestigt, der den Hub der Betätigungsvorrichtung bei der hin- und hergehenden Bewegung begrenzt.

Am Rahmen sind außerdem Führungsschienen-314 und 316 befestigt Wie bereits erläutert, rollen zwei Kugellager (von denen nur eines mit den Bezugszeichen 218 gezeigt ist), die den beweglichen Ankeraufbau abstützen, auf diesen Führungsschienen und verhindern damit eine Drehbewegung des beweglichen Ankeraufbaus. Die Führungsschiene 316 ist an dem Rahmen mit Befestigungsmitteln 320 und 322, die als Schrauben dargestellt sind, befestigt. Eine Lichtschranke 324 ist ebenfalls an dem Rahmen befestigt und weist einen Schlitz auf, in dem ein linearer Tachometerstreifen 326 zu gleiten vermag. Die Führungsschiene 314 ist an dem Rahmen elastisch gelagert.

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Durch elastische Lagerung der Führungsschiene an dem Rahmen wird die Stabilisierungswirkung gegen Verdrehen, die durch' die Wechselwirkung der Führungsschienen und der rollenden Kugellager erreicht wird, noch verbessert.

Obgleich es im Belieben des Fachmanns liegt, eine elastische Befestigung der Führungsschiene 314 an dem Rahmen in verschiedener Weise vorzunehmen, so ist doch im vorliegenden Beispiel die Führungsschiene unter Federvorspannung an dem Rahmen befestigt. Die Führungsschiene 314 ist an beiden Enden an Stützen 328 bzw. 330 befestigt. Die Stützen sind dabei so an dem Rahmen befestigt, daß die Führungsschiene gegenüber den Langseiten des U-förmigen Rahmens versetzt liegt. Die Führungsschiene 314 weist zwei Bohrungen 332 und 334 auf, in die zwei Kopfschrauben 336 und 330 eingeschraubt sind, die mit zylindrischen Federn 340 bzw. 342 versehen sind. Die Kombination (d. h. Feder und Schraube) wird in Bohrungen 332 bzw. 334 eingeschraubt. Die Tatsache, daß die Führungsschiene auskragend an dem Rahmen befestigt ist und die weitere Tatsache, daß die Schrauben unter Federvor-Spannung stehen, erzeugt eine Vorbelastung für den Schlittenaufbau. Durch Anziehen der Schrauben ist diese Vorbelastung des Schlittenaufbaus einstellbar.

Der bewegliche Schlittenaufbau enthält außerdem eine Plattform 344. Die Spule ist über diese Plattform in der Weise gewickelt, daß sie freitragend über die Plattform hinausragt und in dem durch die Permanentmagnete und den Rückschluß für den Magnetfluß gebildeten Luftspalt liegt. Die Plattform und der Spulenaufbau werden von Kugellagern getragen. Dabei sind insgesamt sechs Kugellager vorgesehen. Vier der sechs Kugellager sind praktisch gleichartig mit den zuvor beschriebenen Kugellagern. Diese vier Kugellager sind in Gruppen zu zweien an der Plattform befestigt und bilden mit dem Präzisionsstab 28 einen Winkel. Die andern zwei

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Kugellager sind unmittelbar an der Plattform befestigt und verhindern ein Verdrehen des Aufbaus. Da die beiden Kugel-' lager, die die Drehung des Aufhaus verhindern, identisch aufgebaut sind, soll nur eines der Kugellager 313 beschrieben werden. Ein Stift 348 ist auf der Plattform befestigt und das Kugellager 318 ist auf dem Stift 348 angebracht. Das Kugellager 318 rollt dann auf der Führungsschiene 314 und gibt dem beweglichen Schlittenaufbau eine mechanische Vorspannung. An dem Schlittenaufbau ist ein linearer Tachometerstreifen 326 befestigt und wird zusammen mit dem Schlitten hin- und herverschoben.

Arbeitsweise

Wenn die lineare "Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung beispielsweise wie in Fig. 6 zusammengebaut ist, dann treten aus den Permanentmagneten 38, 40 und 42 magnetische Flußlinien aus, die den Luftspalt zwischen der langgestreckten Schiene 32 und den Permanentmagneten durch die Spule 120 durchsetzen und in die langgestreckte Schiene 32 eindringen. Der Magnetfluß verläuft dann durch die langgestreckte Schiene nach deren Enden und läuft über die Endplatten 14 bzv/. 15 durch die Abstandsstücke und zurück nach den Permanentmagneten und schließt damit den magnetischen Stromkreis, über Leitung 200 und Anschlußklemme 202 wird der Spule 120 Strom zugeführt. Die Wechselwirkung zwischen dem durch die Permanentmagnete erzeugten Magnetfeld und dem durch die stromführende Spule erzeugten Feld erzeugt eine Kraft, die den beweglichen Ankeraufbau längs einer durch den Präzisionsstab 28 und die Führungsschienen 94 und 96 definierten linearen Bahn vorwärts bewegen. Der Anschlag 50 wirkt mit den die Kugellager tragenden Stützen 166 und 168 zusammen und hält damit am Ende des Hubes der Betätigungsvorrichtung den beweglichen Ankeraufbau an.

Wenn eine lineare Betätigungsvorrichtung gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut worden ist,- dann ergeben sich

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folgende Vorteile:

Der tatsächliche Aufbau gestattet zunächst, daß zwei Betätigungsvorrichtungen eng benachbart, Rücken an Rücken angeordnet werden können, so daß zwei Betätigungsvorrichtungen gleichzeitig einen Plattenspeicher ansteuern können.

Die Eigenfrequenz, bei der die Betätigungsvorrichtung in Resonanz kommt, ist relativ hoch.

Die Tatsache, daß die Spulenanordnung seitlich verschoben oder auskragend angebracht ist, macht es möglich, daß der mit Magnetkopf, Magnetkopfarm und Schlitten versehene Aufbau leicht für die Wartung herausgenommen werden kann, während doch dabei die Ausrichtung der Betätigungsvorrichtung mit dem Plattenspeicher beibehalten wird.

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Le e r s e i t e

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Lineare Betätigungsvorrichtung für einen Magnetplattenspeicher mit einem um eine gemeinsame Achse rotierenden Magnetplattenstapel für die selektive Einstellung eines an einem Tragarm befestigten Wandlers auf eine Datenspur einer ausgewählten Magnetplatte mit einer in einem permanenten Statormagnetfeld bei Erregung linear verschiebbaren, auf einem Schlitten angebrachten Spule,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Statoraufbau aus zwei Endplatten (24, 25), einem sich dazwischen erstreckenden Präzisionsstab (28), einer den Präzisionsstab einseitig über seine Länge abstützenden und mit diesem verbundenen Schiene (30), zwei die Endplatten miteinander verbindenden, L-förmigen Seitenteilen (75, 76) sowie zwischen den Endplatten (24, 25) sich erstreckenden permanent magnetisierten, mit der Schiene (30) einen ü-förmigen Luftspalt (44) bildenden Stabmagneten (38, 40, 42) besteht,

daß der Schlitten eine den Tragarm tragende Plattform (122) aufweist, die mittels Kugellagern (124, 126, 128, 130, 132, 134) auf der Präzisionsstange (28) und den durch die L-förmigen Seitenteile (75, 76) gebildeten Führungsschienen (94, 96) zu gleiten vermag, und daß an der Plattform (122) eine freitragende Spule (120 frei auskragend derart angebracht ist, daß sie mit ihrem freitragenden Teil in dem ü-förmigen Luftspalt (44) zu gleiten vermag.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die zwischen den Endplatten (24, 25) befestigte, den Präzisionsstab (28) abstützende Schiene (30)

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für das durch die permanent magnetisieren Stabmagnete (38, 40, 42) erzeugte Magnetfeld in Verbindung mit den Endplatten (24, 25) den magnetischen Rückschluß bildet.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Präzisionsstab (28) aus nicht-ferromagnetischem Material besteht, während die Schiene (30) aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise aus Weicheisen besteht.

4. Betätigungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schlittenan der Plattform (122) zwei Paare von sehrägstehenden Kugellagern (124, 126, 130, 132) aufweist, die auf dem Präzisionsstab abrollen, und daß zwei weitere Kugellager (128, 134) vorgesehen sind, die auf den als Führungsschienen (94, 96) wirkenden Schenkeln der L-förmigen Seitenteile (75, 76) abrollen.

5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das eine Kugellager (128) an einer starren Achse befestigt ist, und

daß das andere Kugellager (134) unter Vorbelastung auf der zweiten Führungsschiene (96) abrollt.

Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das andere Kugellager (134) auf einem biegsamen, an dem Schlitten angebrachten Träger (198) befestigt ist und unter Vorspannung an der Führungsschiene (96) anliegt.

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7. Betätigungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß an dem Statorrahmen zur Erzeugung von Signalen für eine Servosteuerung eine einen Schlitz aufweisende Halterung (31, 11O₇ 324) mit einer Lichtschranke vorgesehen ist, und

daß an dem Schlitten ein mit optisch erkennbaren Marken versehener Tachometerstreifen (116, 326) angebracht ist, der in dem von dem Lichtstrahl der Lichtschranke durchsetzten Schlitz der Halterung zu gleiten vermag.

8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Stator (308) aus einem ü-förmigen Rahmen (306) besteht, der an seinem offenen Ende durch eine Endplatte (308) abgeschlossen ist, daß ferner ein Präzisionsstab (29) und eine diesen tragende Trägerschiene (30) in Längsrichtung des ü-förmigen Rahmens (306) angeordnet sind, daß ferner an den Innenseiten der Schenkel des Rahmens permanent magnetisierte Stabmagnete angeordnet sind, die mit der Trägerschiene (30) einen Luftspalt bilden,

daß an den Seiten der Schenkel des Rahmens ferner zv/ei Führungsschienen (314, 316) mit Abstand von dem Präzisionsstab (28) angeordnet und zusammen mit diesem der Führung eines auf Kugellagern laufenden Schlittens (304) dienen, und

daß dieser Schlitten eine freitragende Spule (346) trägt, die in dem durch die Trägerschiene (30) und die Stabraagnete gebildeten Luftspalt zu gleiten vermag.

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9. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (304) zwei Paare schräggestellter Kugellager trägt, die auf dem Präzisionsstab abrollen, und

daß zwei v/eitere Kugellager vorgesehen sind, die auf den Führungsschienen abrollen..

10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Führungsschienen unter Federvorspannung (332, 334) an dem ü-förmigen Rahmen (306) befestigt ist und damit eine Vorbelastung auf das darauf abrollende Kugellager ausübt.

11. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeicimet, daß eine Lichtschranken-Halterung (324) zur Erzeugung von Steuerimpulsen für die Servosteuerung mit einem von Lichtstrahl der Lichtschranke durchsetzten Schlitz vorgesehen ist, in dem ein an dem Schlitten (304) angebrachter Tachometerstreifen (326) zu gleiten vermag.

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