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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem
für eine
Abtasteinrichtung eines Informationsaufzeichnungs- oder -Wiedergabegerätes, bei
dem die Abtasteinrichtung Informationen oder Daten in einer oder
mehreren Spuren eines Aufzeichnungsträgers liest oder speichert.
Der Aufzeichnungsträger
kann dabei eine als CD bekannte Compact Disc, eine als DVD bekannte
Digital Versatile Disc, eine CD- oder DVD-ROM oder eine wiederbeschreibbare
CD oder DVD oder auch ein magneto-optischer oder sonstiger Aufzeichnungsträger sein.
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Geräte zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von
Informationen bzw. Daten in einer oder mehreren Spuren eines Aufzeichnungsträgers, die
mit einer als „Pick-up" bezeichneten Abtasteinrichtung
zum Lesen oder Aufzeichnen der Informationen versehen sind, sind
allgemein bekannt. Üblicherweise
ist die jeweilige Abtasteinrichtung auf einem schräg oder senkrecht
zur Aufzeichnungsspur verfahrbaren Schlitten angeordnet. Dieser
ist zur Erzielung einer hohen Geschwindigkeit und Positioniergenauigkeit,
verbunden mit einer kurzen Zugriffszeit auf unterschiedliche Orte des
Aufzeichnungsträgers,
mit einer Zahnstange gekoppelt, die über ein Zahnradgetriebe von
einem Elektromotor angetrieben wird. Die Abtriebswelle des Elektromotors
ist dazu mit einem Ritzel oder mit einem Schneckenrad versehen,
das mit dem Zahnradgetriebe im Eingriff steht. Um bei abgeschaltetem
Antrieb beziehungsweise abgeschaltetem Elektromotor Positionsveränderungen
des Schlittens und damit der Abtasteinrichtung zu verhindern, ist
das Getriebe selbsthemmend ausgeführt. Zur Erfüllung der
Forderung nach einer hohen Positioniergenauigkeit und kurzer Zugriffszeit
wird ein Zahnradgetriebe mit hoher Übersetzung verwendet. Die Zahnstangenanordnung
und das die Zahnstange antreibende Zahnrad sind vorzugsweise geradverzahnt
ausgeführt,
um Auslenkungen der Abtasteinrichtung in Richtung auf den Aufzeichnungsträger, wie
der Fokusrichtung bei einem optischen Aufzeichnungsträger, während einer
Spurnachführung
oder eines Spurspringens und bei einer Umkehr der Antriebsrichtung
zu vermeiden.
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Zur Reduzierung von Getriebegeräuschen und
zur Verbesserung des Spurverhaltens des Getriebes werden kleine
Getriebemodule bevorzugt, deren Getriebeglieder eine hohe Präzision aufweisen müssen und
deren Herstellung eine hohe Sorgfältigkeit erfordert. In der
Regel werden die Getriebe auch gefettet, um Laufgeräusche zu
vermindern. Der Einsatz von Schmierfett zur Geräuschreduzierung birgt jedoch
die Gefahr in sich, daß die übrigen Komponenten
der Abtasteinrichtung, insbesondere jedoch die optischen Komponenten,
durch das Schmierfett verunreinigt werden, wodurch die Funktionsfähigkeit der
Abtasteinrichtung beeinträchtigt
wird. Daher wird das jeweilige Getriebe üblicherweise in einem Gehäuse untergebracht,
das vorteilhaft zugleich eine weitere Geräuschreduzierung bewirken kann.
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Es ist des weiteren bekannt, zur
Minimierung eines Getriebespiels abtasteinrichtungsseitig eine flexible
Zahnstange oder auch eine zusätzliche Zahnstange
einzusetzen. Ebenso ist es bekannt, antriebsseitig Kupplungssysteme
oder flexible Getriebewellen oder -achsen oder auch flexible Getriebegehäuse einzusetzen,
um das Getriebe vor mechanischen Beschädigungen zu schützen. Flexible
Getriebewellen und/oder flexible Getriebegehäuse sind jedoch hinsichtlich
der Genauigkeit des Systems problematisch, weil der Zahnradeingriff
im Normalfall nicht optimal ist und sich eine flexible Getriebe-
bzw. Zahnradwelle unter einer betriebsbedingten Belastung zu Lasten
der Genauigkeit krümmen
kann. Zusätzliche
Glieder im Antriebssystem für
die Abtasteinrichtung erhöhen
die Bauteilevielfalt, die erforderliche Sorgfalt und den Aufwand
im Montageprozeß und
somit die Herstellungskosten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung,
das Antriebsystem für
eine Abtasteinrichtung eines Informationsaufzeichnungs- oder -Wiedergabegerätes nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 alternativ so zu gestalten, daß mit diesem
eine hohe Geschwindigkeit und Positioniergenauigkeit des Schlittens
bei geringer Geräuschentwicklung
und einfacher Montage sichergestellt ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Antriebssystem
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende
Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Zahnradgetriebe
eines Antriebssystem für
eine Abtasteinrichtung eines Informationsaufzeichnungs- oder -Wiedergabegerätes, das
mit einer mit einem Schlitten gekoppelten Zahnstange im Eingriff
steht, an einem Tragelement und einem formstabilen Getriebegehäuse gehaltert
ist. Dabei ist das Getriebegehäuse gemeinsam
mit dem Zahnradgetriebe um eine Achse in einem vorbestimmten Maße schwenkbar,
die senkrecht zur Zahnstange und parallel zu den Getriebeachsen
angeordnet ist. Diese sind ebenfalls aus einem festen Material gefertigt
und nicht flexibel. Die Anordnung und Gestaltung des Getriebegehäuses, insbesondere
der Schwenkachse, ermöglichen
es, daß dieses
gemeinsam mit dem Zahnradgetriebe während des Betriebes der Antriebseinrichtung
als Ganzes gegen die Zahnstange geschwenkt ist und stets in einem exakten
und festen Eingriff mit dieser steht, insbesondere auch bei einer
Umkehr der Bewegungsrichtung des Antriebssystems. Durch den auf
diese Weise optimierten Eingriff wird das Zahnrad- bzw. Getriebespiel
gegenüber
der Zahnstange kompensiert, was wiederum die Positioniergenauigkeit
des Schlittens erhöht.
Auch ist der Druck, der dabei auf das mit der Zahnstange in Eingriff
stehende Zahnrad und dessen Welle oder Achse ausgeübt wird,
vermindert. Des weiteren reduziert der exakte Eingriff und der damit
verbundene optimierte Lauf des Antriebssystems Laufgeräusche.
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Das Getriebegehäuse ist derart ausgebildet, daß dieses
das zahnstangenseitige Zahnrad teilweise umschließt und abdeckt,
so daß mit
einer Schmierung des Getriebes verbundene unerwünschte Beeinträchtigungen
von weiteren Komponenten der Abtasteinrichtung vermieden werden.
Das Antriebssystem ist prozeßsicher
montierbar. Auch werden Fertigungstolerazen ausgeglichen, so daß die Gefahr
von Getriebeschäden
im Normalbetrieb im wesentlichen ausgeschlossen ist.
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Damit die Welle oder Achse des zahnstangenseitigen
Zahnrades eine mit einer Schwenkbewegung des Getriebegehäuses korrespondierende
Bewegung ausführen
kann, ist im Tragelement ein Führungsschlitz
ausgebildet, in den der tragelementseitige Endbereich der Zahnradwelle
eingreift. Dieser Führungsschlitz
hat eine Krümmung
mit einem Radius, der dem Abstand der Achse der Zahradwelle von der
Schwenkachse des Getriebegehäuses
entspricht.
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Eine Positionierung des Getriebegehäuses und
damit auch des Getriebes gegenüber
der Zahnstange wird über
einen am Getriebegehäuse
angeformten federelastischen Arm ermöglicht, der im Abstand von
diesem in eine im Tragelement ausgebildete und mit einer Rastnase
versehene Ausnehmung eingreift. Die Rastnase fixiert den Arm in
einer definierten Stellung. Während
des Nichtbetriebes der Antriebseinrichtung ist der Arm entspannt.
Während des
Betriebes wird das Getriebe durch ein Antriebsmoment beaufschlagt.
Dadurch wird das Getriebe und das mit diesem gekoppelte Getriebegehäuse um die
Schwenkachse geschwenkt, so daß auch
der mit seinem freien Ende im Tragelement fixierte Arm mitgeschwenkt
und dadurch vorgespannt wird. Diese Vorspannung verursacht wiederum
ein Drehmoment am Getriebegehäuse
und dem Getriebe derart, daß das
zahnstangenseitige Zahnrad an die Zahnstange gedrückt wird.
Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine einteilige Zahnstange verwendet
werden.
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Das Getriebegehäuse ist in einer bevorzugten
Ausführung über bajonettverschlußartige
Verbindungsmittel mit dem Tragelement verbunden. Diese sind so angeordnet
und ausgebildet, daß deren Schließstellung,
in der das Getriebegehäuse
mit dem Tragelement verbunden ist, gegeben ist, wenn der Arm in
seiner Entspannungsstellung – seiner
vorspannungsfreien Stellung – befindlich
ist. Dabei sind die Verbindungsmittel derart ausgebildet, daß diese eine
Schwenkbewegung des Getriebegehäuses
in dem vorbestimmten Rahmen ermöglichen,
ohne daß das
Getriebegehäuse
vom Tragelement gelöst
wird. Das Getriebe ist selbsthemmend und dennoch wird das Getriebe
durch die Schwenkbewegung vor mechanischen Beschädigungen geschützt. Die
bajonettverschlußartigen
Verbindungsmittel ermöglichen eine
erheblich erleichterte Montage.
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In der bevorzugten Ausführung ist
das Getriebe durch mehrere Zahnräder
gebildet, und die Schwenkachse ist zugleich die Achse eines das
Getriebe mitbildenden Zwischenzahnrades. Die Zahnräder können aus
einem elastischen Kunststoff gefertigt sein und die Achsen der Zahnräder werden
von Stegen des Getriebegehäuses
gebildet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
eines Ausführungsbeispiels
in Zeichnungen erläutert. In
den zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
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1:
eine Draufsicht auf eine Abtasteinrichtung,
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2:
eine Explosionsdarstellung des mit einem Getriebegehäuse gekoppelten
Zahnradgetriebes,
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3:
eine Draufsicht auf dieses, vergrößert, und
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4:
einen Bajonetthaken im Eingriff mit einer Tragplatte, stark vergrößert.
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Die in 1 dargestellte
Abtasteinrichtung 1 ist an einer Tragplatte 2 angeordnet
und mit einem aus einem Elektromotor 3, einem Zahnradgetriebe 4 und
einer mit diesem in Eingriff stehenden Zahnstange 5 gebildeten
Antriebssystem gekoppelt, wobei die Zahnstange 5 mit einem
an Führungsstangen 6 geführten Schlitten 7 fest
verbunden und einteilig ausgeführt
ist. Der Schlitten 7 trägt
die Abtasteinrichtung 1, die zum Abtasten optischer Aufzeichnungsträger vorgesehen
ist. Sie weist eine Objektivlinse 8 auf, mit der ein Lichtbzw.
Laserstrahl zum Aufzeichnen oder zur Wiedergabe von Informationen
oder Daten auf einem nicht dargestellten Aufzeichnungsträger fokussiert
wird, der auf einem Plattenteller 9 lösbar angeordnet ist, durch
den der Aufzeichnungsträger
in Rotation versetzt wird. Das Zahnradgetriebe 4 ist aus zwei
geradverzahnten Zahnrädern 10 und 11 gebildet,
die mit einem Getriebegehäuse 12 aus
einem formstabilen Kunststoff, wie beispielsweise Polypropylen,
gekoppelt sind. Am Getriebegehäuse 12 sind ein
Arm 13, der durch die Wahl des Kunststoffes federelastisch
ist, sowie drei Bajonetthaken 14 angeformt, die an in der
Tragplatte 2 angeordnete und mit diesen korrespondierende
Ausnehmungen 15, 16 eingreifen, wobei die Bajonetthaken 14 in
der Verbindungsposition die Tragplatte 2 im Bereich der
Ausnehmungen 15 hintergreifen. Die Verbindungsposition
ist durch den im Abstand vom Getriebegehäuse 12 in die Tragplatte 2 eingreifenden
und entspannten Arm 13 gegeben. Zur Montage des Getriebegehäuses 12 wird
dieser Arm 13 nach der Seite leicht weggedrückt , derart,
daß sowohl
dieser in die Ausnehmung 16 als auch die Bajonetthaken 14 durch
die Ausnehmungen 15 gesteckt werden können. Durch Wegnahme des Druckes
auf den Arm 13 entspannt sich dieser infolge seiner federelastischen
Eigenschaft und dreht das Getriebegehäuse 12 und damit auch
die Bajonetthaken 14, so daß diese mit ihren abgewinkelten
Enden unter die Tragplatte 2 gelangen.
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Alternativ zu der vorbeschriebenen
Ausführung
kann der Bajonetthaken 14 gemäß 4 mit einem radial zur Achse 21 gerichteten
Schnappvorsprung 26 versehen sein, der bewirkt, daß dieser montageerleichternd
bereits nach seinem Durchstecken durch die Ausnehmung 15 mit
der Tragplatte verrastet bzw. einschnappt, ohne daß eine Drehung in
die Verbindungsposition erfolgt ist. Der Schnappvorsprung stellt
eine zusätzliche
Sicherung für
die Verbindungsanordnung zwischen der Tragplatte 2, dem
Zahnradgetriebe 4 und dem Getriebegehäuse 12 dar.
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2 zeigt
die Anordnung und Ausbildung des Zahnradgetriebes 4 und
des mit diesem gekoppelten Getriebegehäuses 12. Die beiden
geradverzahnten Zahnräder 10 und 11 stehen
miteinander über
ein am elektromotorseitigen Zahnrad 10 angeordnetes Ritzel 17,
das Zahnrad 10 mit dem Elektromotor 3 über ein
an dessen Abtriebswelle angeordnetes Ritzel 18 und das
zahnstangenseitige Zahnrad 11 über ein an diesem angeordnetes
Ritzel 19 mit der in dieser Fig. nicht dargestellten Zahnstange 5 im Eingriff.
Dabei ragt die Abtriebswelle des Elektromotors 3 mit dem
Ritzel 18 durch eine in der Tragplatte 2 angeordnete Öffnung 20 von
der Unterseite her auf die Oberseite derselben, auf der die Zahnräder 10 und 11 und
das Getriebegehäuse 12 gehaltert
sind.
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Am Getriebegehäuse 12 sind zwei Achsen 21 und 22 für die Zahnräder 10 und 11 angeordnet, die
in der Montageposition des Getriebegehäuses 12 senkrecht
zur Zahnstange 5 ausgerichtet sind. Die Achse 21 greift
dabei mit ihrem freien Ende ortsfest in eine in der Tragplatte 2 ausgebildete
Bohrung 23 ein, und die das zahnstangenseitige Zahnrad 11 aufnehmende
Achse 22 in eine gekrümmte
Langlochführung 24,
die einen Krümmungsradius
aufweist, der dem Abstand der beiden Achsen 21 und 22 voneinander
entspricht. Die Langlochführung 24 ermöglicht eine
Schwenkbewegung des Getriebegehäuses 12 und
damit der Achse 22 und des Zahnrades 11 um die
ortsfeste Achse 21 und begrenzt diese zugleich durch ihre
Länge.
Dabei ist die Achse 21 zugleich die Drehachse des Zahnrades 10.
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2 zeigt
auch deutlich die am Getriebegehäuse 12 angeformten
Bajonetthaken 14 und die für diese in der Tragplatte 2 vorgesehenen
Ausnehmungen 15. Des weiteren ist der Arm 13 und
die für
diesen vorgesehene Ausnehmung 16 dargestellt. In letzterer
ist eine Rastnase 25 angeformt, durch die der Arm 13 in
einer definierten Eingriffsstellung fixiert ist. Diese entspricht
am unbeaufschlagten Zahnradgetriebe 4 der Schließstellung
der Bajonetthaken 14 und einem entspannten Arm 13.
Nur durch eine Lösung
des Armes 13 bei Überwindung
der Rastnase 25 aus der Ausnehmung 16 können das
Getriebegehäuse 12 und
die Zahnräder 10 und 11 demontiert werden.
In 3 sind die Zahnrad – und Getriebegehäuseanordnung
in einer vergrößerten Darstellung verdeutlicht.
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Das Antriebssystem wird montiert,
indem zunächst
der Elektromotor 3 an die Unterseite der Tragplatte 2 in
seine vorbestimmte Position geschraubt wird, wodurch dieser mit
dem an seiner Abtriebswelle angeordneten Ritzel 18 durch
die Tragplatte 2 ragt. Anschließend werden die beiden Zahnräder 10 und 11 auf
die Achsen 21 und 22 im Getriebegehäuse 12 gesteckt und
auf diese Weise vormontiert, wobei das am Zahnrad 10 angeordnete
Ritzel 17 mit dem Zahnrad 11 in Eingriff gelangt.
Danach wird diese Vormontageeinheit auf einfache Weise auf die Tragplatte 2 montiert,
indem die Bajonetthaken 14 und das freie Ende des Armes 13 in
die für
diese vorgesehenen Ausnehmungen 15 und 16 eingeführt werden,
wobei der Arm 13 bzw. dessen freies Ende zur Seite gedrückt und
gespannt werden muß,
um in die Ausnehmung 16 einschnappen zu können. Dabei
gelangt das Ritzel 18 in Eingriff mit dem Zahnrad 10 und
das Ritzel 19 in Eingriff mit der Zahnstange 5.
Das Getriebegehäuse 12 wird
fest auf die Tragplatte gedrückt, wodurch
die Bajonetthaken 14 mit ihren Abwinklungen unter die Tragplatte 2 gelangen
und bei einer Entspannung des Armes 13 in ihre Schließstellung gedreht
werden, in der sie an der Tragplatte 2 im Rahmen der Ausdehnung
der Langlochführung 24 für die Achse 22 gleiten
können.
Eine Demontage des Antriebssystems erfolgt auf einfache Weise, indem
das Getriebegehäuse 12 in
die Einsteckposition für
die Bajonetthaken 14 in den Ausnehmungen 15 gedreht
und von der Tragplatte 2 weggezogen wird, so daß die Bajonetthaken 14 und
das freie Ende des Armes 13 außer Eingriff mit den Ausnehmungen 15 und 16 gelangen.
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Das im Rahmen der Ausdehnung der
Langlochführung
24 um die Achse 21 schwenkbare Zahnrad 11 steht
in einem exakten und festen Eingriff mit der Zahnstange 5,
wobei das Getriebegehäuse 12 mit
der Achse 21 durch den Arm 13 vörpositioniert
ist. Eine durch eine gesteuerte Umkehr der Antriebsrichtung des
Elektromotors 3 verursachte Drehrichtungsänderung
des Zahnradgetriebes, verbunden mit einer Umkehr des Drehmomentes,
wird durch das um die Achse 21 schwenkbare Getriebegehäuse 12 und den
vorspannbaren Arm 13 aufgenommen und ein zwischen dem Zahnrad 11 und
der Zahnstange 5 auftretendes Spiel wird kompensiert. Das
zahnstangenseitige Zahnrad 11 wird von der Drehrichtung
des Elektromotors 3 unabhängig an die Zahnstange 5 gedrückt, so
daß im
Gegensatz zu aufwendig gegeneinander verspannten Zahnstangen eine
einteilige Zahnstange 5 verwendet wird und verwendet werden kann.
Andererseits wird das Getriebe durch die federnd abgestützte Schwenkbarkeit
des Getriebegehäuses 12 vor
mechanischen Beschädigungen
geschützt.
Das mit Bajonetthaken 14 auf die Tragplatte 2 befestigte
Getriebegehäuse 12 weist
Stege auf, die vorteilhaft die Achsen 21 und 21 der
Zahnräder 10 und 11 bilden
und das Getriebegehäuse 12 dient
weiterhin sowohl zur Geräuschminderung
als auch zum Schutz der Umgebung vor Einflüssen des Getriebes, sofern
es beispielsweise Schmiermittel aufweist.
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- 1
- Abtasteinrichtung
- 2
- Tragplatte
- 3
- Elektromotor
- 4
- Zahnradgetriebe
- 5
- Zahnstange
- 6
- Führungsstange
- 7
- Schlitten
- 8
- Objektivlinse
- 9
- Plattenteller
- 10
- Zahnrad
- 11
- Zahnrad
- 12
- Getriebegehäuse
- 13
- Arm
- 14
- Bajonetthaken
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Ritzel
- 18
- Ritzel
- 19
- Ritzel
- 20
- Öffnung
- 21
- Achse
- 22
- Achse
- 23
- Bohrung
- 24
- Langlochführung
- 25
- Rastnase
- 26
- Schnappvorsprung