DE3804075C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halte- und Führungselement für eine bewegliche Anordnung, insbesondere für einen optischen Kopf in einem optischen Datenspeicher, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 46 15 585 ist ein optischer Lesekopf bekannt, der an zwei zueinander parallelen Blattfedern aufgehängt ist, wodurch sich eine Beweglichkeit senkrecht zu den Blattfedern ergibt. Der Lesekopf trägt eine ringförmige Spule, deren Kreisebene parallel zu den Blattfedern liegt und um die herum ein Magnet angeordnet ist. Zur Dämpfung etwaiger Schwingungen des Lesekopfes ist das Verbindungselement zwischen dem Magneten und dem stationären Teil aus elastischem Material.

Aus der DE-OS 34 18 409 sind mehrere Halte- und Führungselemente für optische Systeme bekannt, die ebenfalls von derartigen zueinander parallelen Blattfedern Gebrauch machen. In einem Ausführungsbeispiel (Fig. 8 und 9) besteht die Blattfeder aus zwei dünnen Metallschichten, zwischen denen eine Schicht Klebstoff eingebettet ist.

In den Fig. 1 bis 7 sind weitere Ausführungsformen zum Stand der Technik beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines optischen Abtasters. Gemäß der Zeichnung ist eine Objektivlinse 1 an einem zylindrischen Element 2 angeordnet und dazu bestimmt, Licht zu fokussieren und eine Platte (nicht dargestellt) mit dem fokussierten Licht zu beleuchten. Das zylindrische Element 2 ist an einer Spule 3 befestigt. Fokussier- und Spurfolgespulen 4 und 5 sind am Außenumfang der Spule 3 befestigt. Die oben beschriebenen Teile bilden ein bewegliches Element. Das bewegliche Element ist mit einem Montageabschnitt 6 versehen, der von einem Tragelement 7 abgestützt ist und mit einem festen Element 8 über das Tragelement 7 verbunden ist.

Wenn ein Fokus- oder Spurfehlersignal der Spule 4 bzw. 5 zugeführt wird, dann erfährt die Spule 4 bzw. 5, die sich im Feld eines Magneten (nicht dargestellt) befindet, eine elektromagnetische Kraft, so daß das bewegliche Element sich in Fokussierrichtung (Fig. 2b) bzw. in Spurverfolgungsrichtung (Fig. 2a) bewegt. Als Folge davon wird der Fokussier-/Spurverfolgungszustand des Lichts, das auf die Platte durch die Objektivlinse 1 gerichtet wird, gesteuert.

Fig. 4 zeigt den Aufbau des oben beschriebenen Tragelements 7. In der Zeichnung ist ein Draht 11 von einem Gummimaterial 12 umgeben. Da der Draht 11 flexibel ist, kann sich das bewegliche Element in der Fokussier-/Spurverfolgungsrichtung bewegen. Das Gummimaterial 12 dient der Unterdrückung unnötiger Schwingungen des Drahtes 11.

In dem so aufgebauten Tragelement ist es jedoch schwierig, Resonanz in der axialen (Längs-)Richtung zu verhindern (zu unterdrücken). Wie Fig. 3 zeigt, wird, wenn in dem Tragelement 7 Resonanz in Längsrichtung (die Richtung A in Fig. 3) erzeugt wird, das bewegliche Element (das die Spule 3 und die von der Spule 3 getragene Objektivlinse 1 umfaßt) in Richtung des Pfeiles B in Fig. 3 innerhalb einer Ebene, die parallel zur Zeichenebene verläuft, gedreht.

Fig. 5 zeigt den Aufbau eines Tragelements, das dazu eingerichtet ist, die obenerwähnte Resonanz in Längsrichtung zu absorbieren. Das Tragelement 7 hat Endabschnitte 21, die fest an einem beweglichen Element und an einem festen Element angebracht sind, wobei die Endabschnitte 21 miteinander durch einen Verbindungsabschnitt 22 verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt 22 besteht aus zwei gewellten Teilen 23 und 24 und zwei geradlinigen Teilen 25 und 26, die in der Mitte zwischen den gewellten Teilen 23 und 24 angeordnet sind. Jeder der gewellten Teile 23 und 24 verbindet zwei Endabschnitte 21 miteinander. Die geradlinigen Teile 25 und 26 sind an ihren einen Enden mit den jeweiligen Endabschnitten 21 verbunden und erstrecken sich von letzteren ausgehend, während die anderen Enden der geradlinigen Teile 25 und 26 in einem im wesentlichen in der Mitte zwischen den Endabschnitten 21 liegenden Bereich einander überlappen. Die überlappten Abschnitte der geradlinigen Teile 25 und 26 sind nicht miteinander verbunden, sondern voneinander getrennt.

Der Verbindungsabschnitt 22 wird in einer zur Zeichenebene im wesentlichen senkrechten Richtung gebogen, wenn er sich in Fokussierrichtung bewegt, und in einer zur Zeichenebene im wesentlichen parallelen Richtung gebogen, wenn er sich in Spurverfolgungsrichtung bewegt, wie in Fig. 5 gesehen.

Wenn sich andererseits der Verbindungsabschnitt 22 um Δ X in seiner Längsrichtung bewegt, wie in Fig. 7 gezeigt, dann werden die überlappten Abschnitte der jeweiligen linearen Teile 25 und 26 entsprechend gelängt (oder verkürzt), und die gewellten Teile 23 und 24 werden elastisch verformt. Ein Schwingungsdämpfungselement 27 ist an einer Stelle angebracht (im wesentlichen in Längsrichtung in der Mitte des Verbindungsabschnitts 22), wo die geradlinigen Teile 25 und 26 einander überlappen. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird das Schwingungsdämpfungselement 27 von einem Absorberelement 31 aus einem viskoelastischen Material (es genügt, nur ein viskoelastisches Mittel aufzubringen), aus Gummi oder dergleichen und von einem Stützelement 32 aus Aluminiumfolie oder dergleichen, das das Absorberelement hält, gebildet. Da das Absorberelement 31 die Bewegung der geradlinigen Teile 25 und 26 aufnimmt, wird die Ausbildung einer Resonanz in Längsrichtung verhindert.

In der bekannten Haltevorrichtung für ein bewegliches Element, wie in Fig. 5 gezeigt, kann das Auftreten einer Resonanz in Längsrichtung, wie oben beschrieben, verhindert werden. Die Einrichtung hat jedoch einen kleinen Schwingungsdämpfungseffekt gegenüber Verstellungen in der wichtigen Fokussier-/Spurverfolgungsrichtung. Dementsprechend besteht der Nachteil, daß der Gütefaktor (Q-Faktor) bei einer Resonanzfrequenz im unteren Frequenzband relativ groß, etwa 30 dB wird, wie in Fig. 8 gezeigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Halte- und Führungselement für eine bewegliche Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der nicht nur die Resonanz in Längsrichtung unterdrückt werden kann, sondern bei der auch der Gütefaktor bei einer im unteren Frequenzbereich liegenden Resonanzfrequenz klein gemacht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Halte- und Führungselement hat gegenüber bekannten Elementen dieser Art den wesentlichen Vorteil, daß es günstigere Schwingungseigenschaften aufweist. Diese sind einerseits auf die besondere Ausgestaltung des elastisch verformbaren Teils zurückzuführen und andererseits darauf, daß dieses Teil unmittelbar mit einem Dämpfungselement verbunden ist. Damit liegen etwaige Resonanzfrequenzen relativ hoch und können durch die örtliche Konzentration des Dämpfungselements am elastisch verformbaren Teil wirksam gedämpft werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer bekannten Haltevorrichtung für ein bewegliches Element;

Fig. 2 und 3 Darstellungen zur Erläuterung der Verstellung des Tragelements nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Darstellung der Anordnung des Tragelements nach Fig. 1;

Fig. 5 bis 7 Darstellungen der Anordnung eines weiteren Beispiels des Tragelements nach Fig. 1;

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Charakteristik des Tragelements nach den Fig. 5 bis 7;

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer Haltevorrichtung für ein bewegliches Element gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 und 11 Darstellungen der Anordnung des Tragelements der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 12 eine Erläuterungsdarstellung, die die Verstellung des Tragelements zeigt;

Fig. 13 eine graphische Darstellung der Charakteristik des Tragelements, und

Fig. 14 eine Darstellung einer anderen Ausführungsform des Tragelements.

Fig. 9 ist eine perspektivische Darstellung, die eine Haltevorrichtung für ein bewegliches Element gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, angewendet an einem optischen Abtaster. In der Zeichnung sind diejenigen Teile, die jenen nach den Fig. 1 bis 7 entsprechen, mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen, und eine detaillierte Beschreibung dieser Teile kann an dieser Stelle entfallen.

Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, umfaßt das Tragelement 7 gemäß der Erfindung zwei Endabschnitte 41, die fest an einem beweglichen Element bzw. an einem festen Element angebracht sind, ein geradliniges Verbindungsteil 43 zur Verbindung der zwei Endabschnitte 41 miteinander, und flexible Abschnitte 42, die an dem Verbindungsteil 43 jeweils benachbart zu den Endabschnitten 41 ausgebildet sind. Die oben beschriebenen Teile bzw. Abschnitte des Tragelements sind integral miteinander durch ein geeignetes Verfahren, wie beispielsweise durch Metallätzung aus Kupfer, Edelstahl oder dergleichen hergestellt. Schwingungsdämpfungselemente 27 sind an den flexiblen Abschnitten 42 befestigt (in Fig. 10 ist aus Übersichtlichkeitsgründen nur ein solches Schwingungsdämpfungselement 27 dargestellt). Der Aufbau der Schwingungsdämpfungselemente ist der gleiche wie im oben beschriebenen Fall.

Jeder der flexiblen Abschnitte 42 weist einen im wesentlichen ringförmigen Abschnitt 44, einen im wesentlichen U-förmigen Abschnitt 46, der im wesentlichen in der Mitte des ringförmigen Abschnitts 44 angeordnet ist, und einen geradlinigen Abschnitt 45 auf, der zwischen den beiden parallelen Schenkeln des U-förmigen Abschnitts 46 angeordnet ist. Dieser geradlinige Abschnitt 45 und der U-förmige Abschnitt 46 weisen jedoch einen gegenseitigen Abstand auf.

Es sei nun angenommen, daß das Tragelement 7 in Längsrichtung verschoben wird. Der Zustand des Tragelements 7 ändert sich dann von jenem, der in Fig. 11(a) dargestellt ist, in jenen, den Fig. 11(b) zeigt. Das heißt, der ringförmige Abschnitt 44 wird elastisch in eine elliptische Gestalt verformt, so daß der geradlinige Abschnitt 45 um eine Distanz Δ X verschoben ist. Der U-förmige Abschnitt 46 wird hierbei nicht verschoben.

Wenn andererseits das bewegliche Element, das von dem Tragelement 7 gehalten wird, in einer Spurverfolgungsrichtung bewegt wird, dann wird das Tragelement 7 in einer Ebene verschwenkt, die im wesentlichen parallel zur Zeichenebene liegt, wie Fig. 11(c) zeigt. Dementsprechend wird der ringförmige Abschnitt 44 auf der einen Seite gelängt, während er auf der anderen Seite gestaucht wird, so daß der geradlinige Abschnitt 45 innerhalb des U-förmigen Abschnitts 46 schief verläuft.

Beim Auftreten einer Bewegung in der Fokussierrichtung ergibt sich andererseits der Zustand des Tragelements 7, der in Fig. 11(d) dargestellt ist. Die Ebene, in der der geradlinige Abschnitt 45 liegt, ist in diesem Zustand gegenüber der Ebene des U-förmigen Abschnitts 46 geneigt, so daß der geradlinige Abschnitt 45 von der letztgenannten Ebene vorsteht.

Wie oben erwähnt, wird beim Auftreten einer Bewegung in einer der drei Richtungen eine entsprechende Verstellung in dem flexiblen Abschnitt 42 hervorgerufen. Da das Schwingungsdämpfungselement 27 an dem flexiblen Abschnitt 42 befestigt ist, können Schwingungen in jeder Richtung gedämpft werden.

Die Belastungsverteilung beim Verstellen des Tragelements 7 entsprechend Fig. 12(a) wird so, wie Fig. 12(b) zeigt. Die Belastung ist an dem Endabschnitt des Tragelements, der an dem beweglichen Element oder dem festen Element befestigt ist, maximal. Da, wie oben beschrieben, der flexible Abschnitt 42 in der Nähe des Endabschnitts angeordnet ist, wird die Verstellung, die bei jeder Bewegung hervorgerufen wird, am flexiblen Abschnitt maximal. Dementsprechend wird der Umfang der Verformung des Schwingungsdämpfungselements 27 aufgrund der Verstellung des flexiblen Abschnitts 42 maximal, was zu einem maximalen Schwingungsdämpfungseffekt führt. Auf diese Weise wird es, wie Fig. 13 zeigt, möglich, den Gütefaktor (Q-Faktor) bei einer niedrigen Resonanzfrequenz f _o klein zu machen, etwa auf 17 dB herabzudrücken.

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform des Tragelements 7 (das Schwingungsdämpfungselement ist hier nicht dargestellt). In dieser Ausführungsform ist der flexible Abschnitt 42 mit einem im wesentlichen halbkreisförmig gebogenen Abschnitt 44 und einem geradlinigen Abschnitt 45 versehen, der von einem Seitenabschnitt eines Endabschnitts 41 linear vorsteht. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die gleiche Wirkung zu erhalten, wie bei der ersten Ausführungsform. Das Dämpfungselement muß man sich als den linearen Abschnitt und den halbkreisförmig gebogenen Abschnitt überdeckend vorstellen.

Claims (5)

1. Halte- und Führungselement für eine bewegliche Anordnung, insbesondere für einen optischen Kopf in einem optischen Datenspeicher, mit einem ersten Endabschnitt zur Befestigung an der beweglichen Anordnung und einem zweiten Endabschnitt zur Befestigung an einem stationären Teil sowie einen die beiden Endabschnitte verbindenden langgestreckten Mittelteil, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Endabschnitt (41) ein in Längsrichtung des Mittelteils (43) und in wenigstens einer dazu senkrechten Richtung elastisches verformbares Teil (42) angeordnet ist, und daß mit diesem elastisch verformbaren Teil (42) ein Dämpfungselement (27) verbunden ist.

2. Halte- und Führungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der Endabschnitte (41) je ein elastisch verformbares Teil (42) vorgesehen ist.

3. Halte- und Führungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide elastisch verformbaren Teile (42) jeweils mit einem Dämpfungselement (27) verbunden sind.

4. Halte- und Führungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Teil (42) einen im wesentlichen ringförmigen Abschnitt (44) aufweist, in dem ein im wesentlichen U-förmiger Abschnitt (46) angeordnet ist und an dem U-Fußpunkt mit dem ringförmigen Abschnitt (44) verbunden ist, und daß an dem ringförmigen Abschnitt (44) ein geradliniger Abschnitt (45) angeordnet ist, der sich zwischen die Schenkel des U-förmigen Abschnitts (46) erstreckt.

5. Halte- und Führungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Teil (42) einen im wesentlichen halbkreisförmig gebogenen Abschnitt (44) aufweist, und daß mit dem einen Ende des halbkreisförmigen Abschnitts (44) ein geradliniger Abschnitt (45) verbunden ist, der zum anderen Ende dieses halbkreisförmigen Abschnitts (44) hin gerichtet ist.