DE4300139A1 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Spiegel-Antriebsmotor-Anordnung nach dem
Gattungsbegriff der unabhängigen Ansprüche. Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine
Wellenabstützung zur Verwendung bei einem
Polygonspiegel-Antriebsmotor für Laserstrahldrucker
oder für einen Motor einer Magnetplatteneinheit,
eines Videobandaufzeichnungsgerätes VTR oder
ähnlicher Geräte.
Laser-Polygonspiegel-Antriebsmotorvorrichtungen
geben ungewöhnliche Bedingungen für die
Wellenabstützung vor. Der Hochgeschwindigkeitsmotor
muß eine hohe Rotationsgenauigkeit mit einem Minimum
an Wellenflattern aufweisen; dies gilt insbesondere
bei modernen Laserdruckern, wo hohe Geschwindigkeit
und höchstgenaue Bilder und eine sehr dichte
Speicherung vorkommen. Die Wellen-Abstützbedingungen
sind jedoch ganz stabil. Der Rotor erreicht seine
hohe Betriebsgeschwindigkeit nahezu augenblicklich
und arbeitet mit einer konstanten Geschwindigkeit.
Es ist bekannt, daß Probleme bezüglich der
Rotationsgenauigkeit und der Verschmutzung der
gesamten Maschine direkt auf die Ausführung der
Wellenabstützung bezogen sind, die verwendet wird,
um den Hochgeschwindigkeitsrotor abzustützen. Die
Rotationsgeschwindigkeit und Genauigkeit
herkömmlicher Wälzlagerelemente sind durch die
Genauigkeit der Wälzglieder und der inneren und
äußeren Laufbahnen begrenzt. Die hohen
Rotationsgeschwindigkeiten reduzieren ferner
dramatisch die Lebensdauer der Wälzlagerelemente.
Demzufolge sind Wälzlager nicht für solche
Anwendungen geeignet. Statt dessen sind
fluidgeschmierte Zapfenlager bei der
Wellenabstützung für
Laser-Polygonspiegel-Antriebsmotoren verwendet
worden. Solche Lager sind als wirksam bei
Anwendungen bekannt, die eine hohe
Rotationsgeschwindigkeit und eine hohe
Rotationsgenauigkeit erfordern. Natürlich müssen
verschiedene Verbesserungen bei solchen
Zapfenlager-Wellenabstützungen bei der Verwendung in
Spiegel-Antriebsmotoren des oben genannten Typs
vorgenommen werden.
Bei einer Zapfenlager-Wellenabstützung wird ein
Fluid-Schmierfilm zwischen den gleitenden
Oberflächen bei der Drehung der Welle bzw. des
Rotors gebildet. Im Gegensatz zu einem Gaslager ist
ein Zapfenlager nicht auf Anwendungsfälle mit
geringer Last begrenzt. Statt dessen wird ein
Schmieröl verwendet, d. h. ein Ölfilm mit hoher
Festigkeit, durch den eine hohe Rotationsgenauigkeit
erzielt wird und die Möglichkeit einer hohen
Lastbeanspruchung. Dementsprechend können solche
Zapfenlager mit kürzerer Länge im Vergleich zu einem
Gaslager konstruiert werden, was die Verwirklichung
eines kompakten Motors ermöglicht.
Es gibt jedoch verschiedene Probleme bei der
Verwendung von Zapfenlagern in Wellenabstützungen
von Polygonspiegel-Antriebsmotoren. Beispielsweise
ist die Ölleckage bei einem Zapfenlager mit einem
Schmieröl immer ein Problem und die Dispersion des
Öls während der Hochgeschwindigkeitsrotation stellt
ein Problem bei der praktischen Verwendung in
Polygonspiegel-Antriebsmotoren dar. Ein weiteres
Problem liegt darin, daß die Zapfenlager
typischerweise eine Axial- oder Radialabstützung
vorgeben, aber nicht beides. Schließlich muß das
Spiel bei Anwendungen, die eine genaue
Wellenpositionierung erfordern, in Zapfenlagern
genau eingehalten werden. Die Herstellung der
erforderlichen engen Toleranzen bei solchen
Anwendungen ist teuer, falls sie überhaupt möglich
ist. Darüber hinaus ist die Einstellung besonders
schwierig, da die Einstellung eines Spiels das
weitere Spiel beeinflußt.
Um mit dem Problem der Ölleckage fertig zu werden,
ist ein Lager mit einem magnetischen Fluid
vorgeschlagen worden zur Verwendung in
Polygonspiegel-Antriebsmotoren. Solche Lager
umfassen einen Permanentmagneten und ein
magnetisches Fluid. Das magnetische Fluid erfüllt
zwei Funktionen: es dient der Abdichtung und es gibt
eine Schmierung vor. Das magnetische Fluid kann
gebildet werden durch Behandlung magnetischer Pulver
mit einem oberflächenaktiven Agens und Lösung
desselben in einem Basisöl.
Gemäß der US-PS 49 38 611 gibt es zwei Grundtypen
magnetischer Fluidlager. Ein Typ eines magnetischen
Fluidlagers hält ein magnetisches Fluid auf der
gleitenden Lageroberfläche durch Magnetisierung
desselben mittels eines zylindrischen
Permanentmagneten zurück. Der andere Typ des
magnetischen Fluidlagers besitzt einen
Permanentmagneten an einem Ende des Lagers und der
Permanentmagnet und eine permeable rotierende Welle
bilden eine magnetische Fluidabdichtung für ein
magnetisches Fluid, das in einen Lagerabschnitt zur
Schmierung eingefüllt ist. Diese beiden Typen
magnetischer Fluidlager verhindern die Dispersion
eines magnetischen Fluids durch Magnetisierung und
versehen dasselbe mit einer Abdichtfunktion.
Es gibt jedoch Probleme im Zusammenhang mit solchen
Lagerkonstruktionen. Diese Probleme sind in
Einzelheiten in der zuvor erwähnten US-PS 49 38 611
erläutert.
Gemäß diesem Patent können diese Probleme durch die
Vorgabe einer magnetischen Fluiddichtung gelöst
werden, die eine Lagervorrichtung im Abstand von
einem Lagerabschnitt bildet, um dazwischen einen
Raum vorzugeben, der die kubische Expansion eines
Schmiermittels ermöglicht und einen konstanten
Betrag eines magnetischen Fluids in einem
magnetischen Fluid-Abdichtabschnitt eingrenzt, um
die Dispersion des magnetischen Fluids bei der
Drehung mit hoher Geschwindigkeit zu verhindern.
Zusätzlich ist ein Mechanismus für die Zirkulation
des magnetischen Fluids unter Verwendung der
Wellenrotation vorgesehen, um die Beeinträchtigung
der Leistung aufgrund eines Temperaturanstieges als
Folge der viskosen Scherkraft des magnetischen
Fluids zu verhindern.
Die Wellen-Abstützvorrichtung gemäß dem US-Patent
umfaßt ein Gehäuse aus nicht-magnetisierbarem
Material mit einem Bodenteil, eine radiale
Lagereinrichtung vom Fluid-Schmiertyp in dem Gehäuse
und einen magnetischen Fluid-Abdichtabschnitt sowie
einen radialen Lagerabschnitt und eine axiale
Lagereinrichtung am Bodenteil des Gehäuses. Eine
drehbare Welle aus einem permeablen Material ist
drehbar durch radiale und axiale Lagereinrichtungen
und die magnetische Oberfläche des Schmierfluids,
welches in den radialen Lagerabschnitt eingefüllt
ist, abgestützt.
Während die Lager-Abstützanordnung gemäß diesem
US-Patent das Ölleckage-Problem lösen kann, das bei
bekannten Polygonspiegel-Motor-Abstützlagern
auftritt, kann es die beiden anderen oben erwähnten
Probleme nicht lösen, nämlich das Erfordernis für
enge Toleranzen, um eine genaue Ausrichtung der
Welle zu gestatten und das Erfordernis der
gleichzeitigen Vorgabe einer einstellbaren radialen
und axialen Abstützung. Infolgedessen ist die
Wellen-Abstützanordnung gemäß diesem Patent unnötig
komplex und teuer zu bauen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Spiegel-Antriebsmotor-Anordnung der
gattungsgemäßen Art in der Weise zu verbessern, daß
sich eine einfache, zuverlässige und billige sowie
leicht einstellbare Lageranordnung für die
Abstützung einer Hochgeschwindigkeitswelle ergibt,
wie sie bei der Abstützung von Polygonspiegeln
verwendet wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt
gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Anordnung sind den abhängigen
Ansprüchen entnehmbar.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Polygonspiegel-Antriebsmotor-Anordnung, welche ein
einstellbares Zapfenlager umfaßt, das den
Hochgeschwindigkeitsrotor abstützt, auf dem der
Polygonspiegel gelagert ist. Diese Anordnung
vermeidet die Probleme, die bei herkömmlichen
Anordnungen angetroffen werden, durch die Vorgabe
eines Zapfenlagers, das sowohl eine kombinierte
radiale und axiale Abstützung als auch eine leichte
Einstellbarkeit bietet. Mit der Anordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die Abstützung sowohl in
radialer als auch in axialer Richtung simultan
eingestellt, so daß beim Zusammenbau jegliches Spiel
in dem System leicht und schnell vermieden wird.
Dieses vereinfacht den Zusammenbau und gestattet die
Verwendung von Komponenten, die mit weniger genauen
Toleranzen hergestellt sind.
Die vorliegende Erfindung liegt teilweise in der
Gestaltung eines arbeitsfähigen, konischen
Zapfenlagersystems. Die Vorteile eines solchen
Systems liegen auf der Hand: Einstellung in einem
Schritt und kombinierte radiale und axiale
Abstützung. Die größte Schwierigkeit bei der Vorgabe
einer einfachen kontinuierlichen, konischen
Oberfläche kombiniert mit einer radialen und axialen
Abstützung liegt in dem Erfordernis der genauen
Einstellung und der Toleranzen. Die Beziehung
zwischen der Fluid-Steifigkeit und des Spaltes
zwischen dem Lager und dem Rotor ist kritisch bei
einem einfachen Lager mit kombinierter,
kontinuierlicher, konischer, radialer und axialer
Abstützung. Wenn die durch den Spalt vorgegebene
Dicke des Fluidfilmes geeignet eingestellt ist, so
besitzt der Film genau die Steifigkeit, die
erforderlich ist, um die durch den Rotor vorgegebene
Last abzustützen. Die Lücke muß daher eingestellt
werden, so daß unter normalen Betriebsbedingungen
der Fluidfilm, der eine bekannte Steifigkeit
besitzt, dick genug ist, um die Abstützung
vorzugeben. Durch Vorgabe eines konischen Lagers an
jedem Ende der Welle gleichen sich die
hydrodynamischen Kräfte einander aus, solange der
geeignete Spalt beibehalten wird. Ein statisches
System mit festen Spalten ist bei bestimmten
Anwendungen, beispielsweise bei
Polygonspiegel-Antriebsmotoren möglich, da die
Lasten im wesentlichen konstant sind.
Wellen-Abstützanordnungen, die radiale und axiale
Lageranordnungen umfassen, weisen eine Welle auf,
die einen konischen Teil besitzt, der oftmals als
Läufer bezeichnet wird. Der Läufer kann als Teil der
Welle gebildet werden oder separat gebildet werden
und drehbar mit der Welle verbunden sein. Das Lager
besitzt eine kontinuierliche, konische Oberfläche,
welche ähnlich, aber nicht komplementär zu der
Oberfläche des Läufers ist, da eine komplementäre
Oberfläche das Bestreben hat, sich festzufressen. Im
allgemeinen hat die Lageroberfläche einen
geringfügig größeren Durchmesser als der Läufer.
Ein hydrodynamisches Fluid ist zwischen der
Oberfläche des Wellenläufers und der
Lagerkissen-Oberflächen angeordnet. Das Fluid
besitzt eine berechenbare Fluid-Filmsteifigkeit bzw.
Federcharakteristik. Diese Fluid-Filmsteifigkeit
wirkt der Last entgegen, die durch den Rotor im
Betrieb erzeugt wird. Wenn die durch den Rotor
erzeugte Last während des Betriebs variiert, so
sollte das System eine Feder oder ein ähnliches
Element umfassen, um die Position der
Lageroberfläche zu verändern und sich den
Veränderungen der Last anzupassen. In einem stabilen
System, wie bei einer
Laser-Polygonspiegel-Antriebsmotor-Anordnung kann
jedoch die Position der konischen Lageroberfläche
festgelegt sein, wenn sie genau positioniert werden
kann.
Wenn sich die Welle in Ruhe befindet, so berührt das
Lager den Wellenläufer. Da das Lager und der Läufer
verschiedene Formen aufweisen, erfolgt dieser
Kontakt entlang einer einzigen Linie (wenn die
Kegelwinkel gleich sind) oder an diskreten
Punkten. Fluid, vorzugsweise entweder Luft
oder eine Flüssigkeit oder ein anderes
Schmiermittel, wie beispielsweise Öl, füllt
den verbleibenden Raum zwischen dem Läufer
und dem Lager. Wenn die Welle zu rotieren beginnt,
so wächst der Druck und die Steifigkeit des Fluids
an. Unter normalen Betriebsbedingungen besitzt der
Fluidfilm eine berechenbare Steifigkeit, wenn sich
die Welle in Ruhe befindet. Wenn die
Wellengeschwindigkeit sich den normalen
Betriebsbedingungen annähert, so wächst die
Fluid-Filmsteifigkeit an, bis die Welle angehoben
wird und außer Kontakt mit dem Lager gelangt. Wenn
die gegenüberliegenden konischen Lager genau
positioniert sind, so wird eine Gleichgewichtslage
erreicht. Im Gleichgewicht ist die Fluidsteifigkeit,
die auf jedes Ende der Welle einwirkt, genau der
Rotorlast entgegengesetzt und das Lager ist von dem
Wellenläufer beabstandet und der Rotor ist auf einem
Fluidfilm abgestützt.
Die Polygonspiegel-Antriebsmotor-Anordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung umfaßt vorzugsweise ein
Motorgehäuse, einen Hochgeschwindigkeitsrotor bzw.
eine Welle, die innerhalb des Motorgehäuses
abgestützt ist, einen Motor, der innerhalb des
Motorgehäuses angeordnet ist zum Antrieb des Rotors
und einen Polygonspiegel, der auf dem Rotor
befestigt ist, so daß der Polygonspiegel mit dem
Rotor durch den Motor angetrieben werden kann. Gemäß
der vorliegenden Erfindung besitzt der
Hochgeschwindigkeitsrotor zwei axiale Enden und
jedes axiale Ende ist konisch abgeschrägt. Die
entsprechenden abgeschrägten Enden des Rotors sind
durch Lageranordnungen abgestützt.
Jede dieser Lageranordnungen umfaßt ein konisches
Lager für die Abstützung des konischen Endes des
Hochgeschwindigkeitsrotors bzw. der Welle. Das
konische Lager ist innerhalb eines Lagergehäuses
befestigt. Das konische Lager kann integral mit
einem Teil, oder falls gewünscht, mit dem ganzen
Lagergehäuse gebildet werden. Das Innere des
Lagergehäuses ist mit Ausnahme einer Öffnung, durch
die das konische Ende des Hochgeschwindigkeitsrotors
hindurchgreift, abgedichtet. Die Lücke zwischen dem
Lagergehäuse und dem Umfang des
Hochgeschwindigkeitsrotors ist durch eine
magnetische Dichtung abgedichtet. Die magnetische
Abdichtung kann irgendeine herkömmliche Form
aufweisen. Die Lagergehäuse sind vorzugsweise im
wesentlichen zylindrisch und werden in
komplementären zylindrischen Öffnungen aufgenommen,
die in dem Motorgehäuse gebildet sind. Eine
Feststellschraube oder irgendein anderes Mittel ist
vorgesehen, um selektiv das Lagergehäuse in dem
Motorgehäuse festzulegen, wenn eine gewünschte
Position einmal gefunden ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die äußere
zylindrische Oberfläche wenigstens eines der
Lagergehäuse und vorzugsweise von beiden mit
Mitteln, wie beispielsweise einem Feingewinde
versehen, um die genaue Einstellung der Lagergehäuse
zu ermöglichen. In gleicher Weise ist die
Innenfläche der zylindrischen Öffnung in dem
Motorgehäuse mit einem komplementären Feingewinde
versehen, so daß die Lagergehäuse in das
Motorgehäuse eingeschraubt werden können. Dies
gestattet die genaue Einstellung der Position der
zwei Lagergehäuse. Wenn nur eines der zwei Gehäuse
mit einer Einstelleinrichtung, wie beispielsweise
dem Gewinde versehen ist, so wird das andere Gehäuse
zuerst in seiner Position verriegelt. Die Position
des anderen einstellbaren Gehäuses wird verwendet,
um die gesamte Feineinstellung vorzunehmen. Wenn
einmal die genaue Position des Gehäuses eingestellt
ist, so ist die Position des Gehäuses in bezug auf
das Motorgehäuse festgelegt, indem eine
Feststellschraube oder eine ähnliche Einrichtung
verwendet wird.
Da sowohl der Hochgeschwindigkeitsrotor als auch das
Gehäuse feste Abmessungen aufweisen, kann das Spiel
zwischen dem konischen Ende des
Hochgeschwindigkeitsrotors und der konischen
Abstützfläche der Lager innerhalb jedes
Lagergehäuses eingestellt werden durch einfaches
Einstellen der Position eines der Lagergehäuse. Da
ferner das konische Lager sowohl eine radiale als
auch eine axiale Abstützung für den
Hochgeschwindigkeitsrotor vorgibt, resultiert diese
einfache mechanische Einstellung in der
gleichzeitigen Einstellung der radialen und axialen
Abstützung beider Enden der Welle. Darüber hinaus
können die Lagerkomponenten mit weniger genauen
Toleranzen hergestellt werden, da die Lageranordnung
rasch eingestellt werden kann, um jegliche
Herstellungsfehler oder lose Toleranzen zu
kompensieren. Somit vermeidet die vorliegende
Erfindung ,die größte Schwierigkeit, wenn es darum
geht, ein einfaches, kontinuierliches, konisches
Oberflächenlager arbeitsfähig zu machen, nämlich das
Erfordernis einer genauen Einstellung und den
Ausgleich von Toleranzen.
Das einfache konische Lager mit fester Geometrie
gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet in
Laser-Polygonspiegel-Antriebsmotor-Anordnungen, da
die konischen Abstützungen an jedem Ende der Welle
zusammenarbeiten und, da stabile Betriebsbedingungen
vorliegen, bei einer hohen Geschwindigkeit und bei
dem schnellen Anlauf solcher Anordnungen. Andere
Variablen in einem Zapfenlagersystem, wie
beispielsweise die Steifigkeit des magnetischen
Fluids und die Form und Größe der verschiedenen
Komponenten sind alle festgelegt. Das Erfordernis
nach genauen Toleranzen ist mit der vorliegenden
Erfindung natürlich gelöst.
Anhand der Figuren der bei liegenden Zeichnung seien
im folgenden Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Anordnungen näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines
doppelten konischen
Zapfenlager-Wellenabstützsystems gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht
eines doppelten konischen Zapfenlagers und
einer Welle mit konischen Enden;
Fig. 3 einen Längs-Querschnitt eines ersten
Ausführungsbeispieles eines
Laser-Polygonspiegelantriebs gemäß der
vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 einen Längs-Querschnitt eines weiteren
Laser-Polygonspiegelantriebs gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Das Arbeitsprinzip der doppelten konischen
Zapfenlageranordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann unter Bezugnahme auf die Fig. 1
und 2 verstanden werden. Diese Figuren zeigen eine
vereinfachte, kombinierte, radiale und axiale
Abstützanordnung, in welcher ein konisch geformter
Läufer 5r an jedem Ende einer Welle 5 gebildet wird
und bei dem ein Paar koaxial ausgerichteter Lager 3
jeweils mit einer konischen Oberfläche in einem
Gehäuse 1 angeordnet sind, um die Läufer 5r an jedem
Ende abzustützen. Die Welle 5 ist somit sowohl in
radialer als auch in axialer Richtung abgestützt.
Die Lager 3 weisen zum Zweck der Darstellung
einfache kontinuierliche, konische Oberflächen auf.
Die Lager 3 sind typischerweise unter dem gleichen
Winkel wie die Läufer 5r abgeschrägt, aber sie sind
geringfügig größer, so daß in der Ruhestellung das
Lager und der Läufer exzentrisch sind und ein
keilförmiger Raum zwischen ihnen gebildet wird. Wenn
sich die Oberflächen berühren, so kontaktieren sie
sich entlang einer einzigen Linie mit einem
konvergierenden, keilförmigen Raum, der sich auf
jeder Seite der Kontaktlinie erstreckt. Die Lager 3
sind in genauem Abstand von den Enden der Welle 5
angeordnet. Um dies zu erleichtern, ist wenigstens
eines der Lager 3 mit einem Gewinde versehen, um das
Ein- und Ausschrauben des Lagers in und aus dem
Gehäuse 1 zu ermöglichen. Eine Drehung des Lagers in
den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen führt
zu einer axialen Verstellung des Lagers 3 in bezug
auf das Gehäuse 1, die Welle 5 und das andere Lager
3. Darüber hinaus wird das Spiel zwischen der Welle
5 und beiden konischen Lagern durch diese einfache
Verstellung verändert.
In der Ruhestellung kontaktieren die Lager 3 die
konischen Oberflächen des Wellenläufers 5r. Die
Lageroberflächen und die konischen Oberflächen
werden durch Schwerkraft aneinandergepreßt. Wenn die
Welle 5 zu rotieren beginnt, so wächst die
Steifigkeit des hydrodynamischen Fluids an, bis die
Steifigkeit des Fluids die Schwerkraft übersteigt,
die den Kontakt zwischen der Welle und den
Lageroberflächen hervorruft. An dieser Stelle zwingt
das Fluid die Oberflächen voneinander weg, bis ein
Gleichgewicht erreicht wird und der Wellenläufer 5r
und die Welle 5 auf einem Film von unter Druck
gesetztem Fluid getragen wird. Im Gleichgewicht ist
die axiale Steifigkeit an jedem Ende der Welle
ausgeglichen, so daß die Wellenposition mit einem
hohen Maß an Genauigkeit beibehalten wird. Das
Gleichgewicht wird solange beibehalten, wie die
Betriebszustände stabil sind. Bei einem
Laser-Polygonspiegel-Antriebsmotor wird der
Hochgeschwindigkeits-Gleichgewichtszustand nahezu
unmittelbar beim Start erreicht und während des
Betriebs beibehalten. Beim Entwurf eines konischen
Lagerabstützsystems gibt es verschiedene
Einschränkungen. Wenn beispielsweise das zu
verwendende Fluid einmal bekannt ist, so sind die
Steifigkeitscharakteristiken dieses Fluids
festgelegt, da sie physikalischer Art sind. In einem
solchen Fall hängt das Gleichgewicht insgesamt von
der Einstellung des geeigneten Spiels zwischen der
Welle und den Lagern ab. Das Spiel wird vorzugsweise
von Hand eingestellt und festgelegt, wenn einmal die
geeignete Einstellung gefunden ist.
Wenn die Betriebsbedingungen variieren, so sollte
jedoch eine automatische Einstellung vorgesehen
sein. Eine automatische Einstellung kann ebenfalls
als eine Alternative zur Handeinstellung verwendet
werden, wenn dies gewünscht ist. Wie in einer
Parallelanmeldung des Anmelders (USSN 07/685 148)
beschrieben, kann eine solche automatische
Einstellung durch eine Feder, wie beispielsweise
eine Belleville-Feder (anfänglich abgeschrägt),
einen Federring und ein Elastomer-Kissen oder eine
balkenförmige Abstützstruktur vorgegeben werden. Auf
diese Weise wird eine sehr einfache und zuverlässige
kombinierte, radiale und axiale Lageranordnung zur
Verfügung gestellt.
Fig. 3 zeigt eine
Polygonspiegel-Antriebsmotor-Anordnung für
Laserdrucker oder ähnliche Geräte. Die Anordnung
umfaßt ein Gehäuse 10, das vorzugsweise aus Aluminium
oder ähnlichem Material besteht. Ein Motor 20 ist
mit dem Gehäuse befestigt. Der Motor 20 umfaßt einen
Rotor 21, der aus einem Permanentmagneten 22
besteht, der mit der Rotorwelle 23 befestigt ist und
er umfaßt einen Stator 24, der mit dem Motorgehäuse
10 befestigt ist. Ein Polygonspiegel 27 ist auf dem
Rotor 23 durch ein Spiegel-Rückhalteglied 28
befestigt. Eine Öffnung 12 ist in dem Motorgehäuse
10 gebildet. Der Polygonspiegel 27 ist so
angeordnet, daß ein Teil des Spiegels 27 sich durch
die Öffnung 12 erstreckt. Auf diese Weise kann der
Spiegel verwendet werden, um den Laserstrahl in
einem Laserdrucker oder einem ähnlichen Gerät in
bekannter Weise zu reflektieren.
Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die axialen Enden 23a
des Rotors 23 konisch abgeschrägt und rotierbar
durch ein Paar von koaxial zueinander ausgerichteten
Lageranordnungen 30 abgestützt. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel umfaßt jede Lageranordnung 30
ein Lagergehäuse 31 mit einem im wesentlichen
zylindrischen äußeren Umfang. Wie zuvor erläutert,
sollte das Innere des Lagergehäuses fluiddicht sein.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies durch
das Schließen des einen Endes mit einer
Aluminiumkappe 32 verwirklicht. Die Aluminiumkappe
ist mit dem Lagergehäuse 31 durch Bolzen 34
befestigt. Ein O-Ring 35 gibt eine fluiddichte
Abdichtung zwischen der Aluminiumkappe 32 und dem
Lagergehäuse 31 vor. Eine Füllschraube 33 oder eine
ähnliche Einrichtung ist vorgesehen, um einen Zugang
zu dem fluiddichten Inneren des Gehäuses zu
gestatten. Durch Entfernung dieser Füllschraube 33
kann magnetisches Öl in das abgedichtete Gehäuse
eingeführt werden. Das der Kappe gegenüberliegende
Ende des Gehäuses ist offen, um dem abgeschrägten
Ende des Hochgeschwindigkeitsrotors 23 den
Durchgriff in das Gehäuse zu gestatten und seine
Lagerung auf einem konischen Lager 36 zu
ermöglichen, welches mit dem Gehäuse 31 befestigt
ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein
konisches Lager 36 integral mit dem Gehäuse 31
gebildet. Eine magnetische Abdichtung 37 ist in dem
Gehäuse 31 angeordnet und an Ort und Stelle durch
einen Schnappring 38 befestigt. Die magnetische
Abdichtung kann von irgendeiner bekannten
Konstruktion sein.
Wenigstens eines der beiden und vorzugsweise beide
Lagergehäuse 31 sind mit einem Feingewinde 31t
versehen, das auf dem Außenumfang aus Gründen
gebildet wird, welche nachstehend erläutert werden.
Wie zuvor erläutert, muß das Lagergehäuse an Ort und
Stelle fixiert werden, wenn es geeignet in bezug auf
das Motorgehäuse positioniert ist. Dementsprechend
ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine
Verriegelungs-Stellschraube 17 in dem Motorgehäuse
10 vorgesehen, so daß diese nach unten geschraubt
werden kann, um das Lagergehäuse 31 in seiner
Position zu fixieren. Natürlich kann irgendeine
andere Einrichtung zur Freigabe und Verriegelung des
Lagergehäuses in bezug auf das Motorgehäuse zu
diesem Zweck verwendet werden.
Das konische Lager 36 ist ein Zapfenlager mit einer
abgeschrägten Oberfläche. Der Winkel der Abschrägung
der konischen Lageroberfläche sollte dem Winkel der
Abschrägung des Endes des Hochgeschwindigkeitsrotors
23 entsprechen. Der Durchmesser der Lageroberfläche
sollte jedoch geringfügig größer als der Durchmesser
des konischen Wellenendes sein. Ein Vorrat an
magnetischem Öl ist in dem abgedichteten Innenraum
des Gehäuses 30 angeordnet.
Im Betrieb kann das Spiel zwischen dem konischen
Lager 36 und jedem abgeschrägten Ende des
Hochgeschwindigkeitsrotors genau und mit
Leichtigkeit eingestellt werden durch einfaches
Schrauben eines oder beider Gehäuse in das oder aus
dem Motorgehäuse. Aufgrund der konischen Form des
Lagers 36 und der komplementären konischen Form der
Enden des Hochgeschwindigkeitsrotors 23 verursacht
eine solche Einstellung gleichzeitig eine radiale
und axiale Positionierung des
Hochgeschwindigkeitsrotors. Darüber hinaus werden
beide Enden des Rotors durch einfache Einstellung
des Gehäuses 30 an einem Ende eingestellt. Somit
gestattet die vorliegende Erfindung eine Einstellung
in einem Schritt, welches Merkmal in Systemen, in
denen die radiale und axiale Einstellung getrennt
vorgenommen wird, sehr schwierig zu verwirklichen
ist.
Ein weiteres wesentliches Betriebsmerkmal der
vorliegenden Erfindung liegt darin, daß, wenn einmal
das Lager genau in der Position ausgerichtet ist,
die die optimale Operation vorgibt, das ganze System
in seiner Position festgelegt ist, so daß ein guter
Betrieb aufrechterhalten wird. Das System ist so
entworfen, daß eine sehr geringe Abnutzung vorliegt,
da bei der Rotation des Hochgeschwindigkeitsrotors
kein Kontakt zwischen dem Rotor und der konischen
Lageroberfläche vorliegt. Statt dessen ist der Rotor
auf einem Film von magnetischem Öl abgestützt. In
gleicher Weise arbeitet das System aufgrund der
Vorgabe einer magnetischen Abdichtung, die eine
Abdichtung mit einer Ölschicht anstelle eines
Reibungskontaktes vorgibt, in einer solchen Weise,
daß der Hochgeschwindigkeitsrotor insgesamt durch
Fluid abgestützt ist. Da zusätzlich kein Spiel in
dem System vorliegt, wird die Position des
Hochgeschwindigkeitsrotors genau eingehalten.
Fig. 4 zeigt eine andere
Laser-Polygonspiegel-Antriebsmotor-Anordnung gemäß
der vorliegenden Erfindung. Diese Anordnung ist
ähnlich derjenigen in Fig. 3 und gleiche Komponenten
sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die
Anordnung gemäß Fig. 4 ist jedoch für
Ersatzanwendungen geeignet, während die Anordnung
gemäß Fig. 3 zur Herstellung als Originalausrüstung
beabsichtigt ist. Die Anordnung umfaßt ein
Motorgehäuse 10, welches vorzugsweise aus Aluminium
oder ähnlichem Material hergestellt ist. Das Gehäuse
bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt getrennte
Endabschnitte 110, welche mit
Lager-Gewindeaufnahme-Öffnungen versehen sind. Diese
Art von Anordnung ist nützlich beim Ersatz der
Lagergehäuse der vorliegenden Erfindung in einem
vorliegenden Gehäuse. Die Endabschnitte 110 sind mit
dem Gehäuse 10 durch Bolzen oder ähnliche
Befestigungsmittel befestigt.
Ein Motor 20 ist in dem Gehäuse 10 angeordnet. Der
Motor 20 umfaßt einen Rotor 21, der durch einen
Permanentmagneten 22 und eine Rotorwelle 23 gebildet
wird und einen Stator 24, der mit dem Motorgehäuse
10 befestigt ist. Ein Polygonspiegel 27 ist drehbar
mit dem Rotor 23 durch ein Spiegel-Rückhalteglied 28
oder ein ähnliches Glied befestigt. Eine Öffnung 12
ist in dem Motorgehäuse gebildet, so daß der
Polygonspiegel 27 von der Außenseite des Gehäuses 10
zugänglich ist oder sich gewünschtenfalls außerhalb
des Gehäuses 10 erstreckt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die
axialen Enden des Rotors 23 konisch abgeschrägt und
rotierbar durch ein Paar von koaxialen
Lageranordnungen 30 abgestützt. In dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist jedoch die
konische Abschrägung vorgesehen durch Hinzufügung
eines getrennten konischen Endstückes 123 zu dem
Rotor 23. Eine solche Konstruktion kann nützlich
beim Ersatz eines vorliegenden Rotors zur Verwendung
in der Wellenabstützung gemäß der vorliegenden
Erfindung sein.
Die Anordnung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich ferner
von der Anordnung gemäß Fig. 3, indem das konische
Lager 136 gemäß Fig. 4 getrennt von dem Lagergehäuse
30 gebildet wird und ein Abdichtstopfen 137
vorgesehen ist, um das konische Lager 136 an Ort und
Stelle zu halten und indem ein O-Ring 35 vorgesehen
ist, um eine Abdichtung gegenüber dem Lagergehäuse
31 vorzugeben. Abweichend von dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist ein zweiter
O-Ring 135 in dem Abdichtstopfen 137 vorgesehen.
Dieser O-Ring 135 dichtet gegen das Lagergehäuse 31
und die Aluminiumkappe 32 ab. Wenn gewünscht, kann
der O-Ring 135 ebenfalls als eine
Elastomer-Kissenfeder wirken. Dies bietet die
Möglichkeit der Verwendung einer Federvorspannung,
um automatisch ein Lagerspiel einzustellen
zusätzlich oder anstelle einer Handeinstellung.
Schließlich werden bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 4 Feststellschrauben 138 verwendet, um die
magnetische Abdichtanordnung 37 an Ort und Stelle zu
halten, statt eines Federringes, wie er in Fig. 3
verwendet wird. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4
ist andererseits ähnlich dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 3 und arbeitet im wesentlichen in der
gleichen Weise.
Wie zuvor erwähnt, veranschaulicht Fig. 4 eine
Konstruktion, die so entworfen werden kann, daß sie
eine automatische Spieleinstellung zusätzlich zu
einer Handeinstellung oder als eine Alternative zu
dieser aufweist. Da speziell das konische Lager 136
getrennt von dem Lagergehäuse 31 gebildet wird, kann
das konische Lager axial innerhalb des Gehäuses
gleiten. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann jedoch das
Lager 136 nicht enger an den Rotor 23 gleiten, da
das Gehäuse 31 einen Flansch aufweist, der die
axiale Bewegung des Lagers 136 begrenzt. Eine axiale
Bewegung in der entgegengesetzten Richtung ist in
gleicher Weise durch den Abdichtstopfen 137 und die
Kappe 32 begrenzt. Wenn kein Spiel zwischen dem
Lager 136, dem Abdichtstopfen 137 und der Kappe 32
vorliegt, so ist das Lager axial innerhalb des
Gehäuses festgelegt. Wenn andererseits etwas axiales
Spiel zwischen diesen Komponenten vorliegt, so ist
das Lager 136 axial innerhalb des Gehäuses
beweglich. In einem solchen Fall kann eine
automatische Einstellung durch geeignetes Vorsehen
einer Feder innerhalb des Spiels erzielt werden,
deren Kraft der axialen Bewegung des Lagers 136
entgegengesetzt ist. In dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 4 kann die Feder ein elastisches Kissen,
wie beispielsweise der O-Ring 135 sein, der gegen
die Kappe 32 drückt. Natürlich können andere Federn,
wie beispielsweise eine Tellerfeder oder eine
Schraubenfeder verwendet werden.
Wie in dem zuvor erwähnten US-Patent erwähnt, ist es
mit einer solchen Konstruktion möglich, eine
selbsteinstellende Lagerkonstruktion vorzugeben, bei
der die Lageroberfläche sich in Kontakt mit der
Wellenoberfläche befindet, wenn sich die Welle in
Ruhe befindet und bei der aber die beiden
Oberflächen voneinander durch einen Fluidfilm unter
Druck weggedrängt werden, wenn die Welle unter
normalen Betriebsbedingungen rotiert. Dies wird
durch Entwurf der Lager in einer solchen Weise
erzielt, daß die Kraft, die die Welle und die
Lageroberflächen zusammenzudrücken versucht,
geringer ist als die gegenwirkende Steifigkeit des
Fluids unter normalen Betriebsbedingungen. In der
Ruhestellung befindet sich die Oberfläche des Lagers
136 in Kontakt mit der konischen Oberfläche des
Wellenläufers 123. Die zwei Oberflächen werden
gegeneinander durch die Kraft des
O-Ring-Federkissens 135 und durch die Schwerkraft
gegeneinander gedrückt. Wenn die Welle 23 zu
rotieren beginnt, so wächst die Steifigkeit des
hydrodynamischen Fluids an, bis die Steifigkeit des
Fluids die Kraft der Feder 135 übersteigt, welche
die Oberfläche des Lagers 136 gegen die Oberfläche
des Wellenläufers 123 drückt. An dieser Stelle
zwingt das Fluid die Oberflächen gegen die
Vorspannkraft der Feder 135 und gegen jegliche
weiteren Kräfte auseinander, bis ein Gleichgewicht
erreicht ist und der Wellenläufer 123 und die Welle
23 sich auf einem Film aus Fluid unter Druck
abstützen.
Der Vorteil eines solchen sich selbst einstellenden
Systems liegt darin, daß kein Erfordernis nach engen
Toleranzen vorliegt, da das Fluid selbst sich mit
der Federkraft und anderen Kräften im Gleichgewicht
befindet und den geeigneten Abstand zwischen der
Oberfläche des Lagers 136 und der Oberfläche des
Wellenläufers 123 sicherstellt. Beim Arrangieren
eines betriebsfähigen Gleichgewichts der Federkraft
gegenüber der Steifigkeit des Fluidfilms gibt es
verschiedene Einschränkungen. Wenn beispielsweise
einmal das zu verwendende Fluid bekannt ist, so ist
die Steifigkeitscharakteristik dieses Fluids
festgelegt, da diese eine physikalische
Charakteristik ist. In einem solchen Fall muß das
Gleichgewicht durch Auswahl einer geeigneten
Federsteifheit vorgesehen werden. Die Federkraft
kann durch irgendeine bekannte Feder, wie
beispielsweise eine Belleville-Feder (anfänglich
abgeschrägt), einen Federteller oder, wie gezeigt,
durch ein Elastomer-Kissen vorgegeben werden.
Unabhängig von dem speziellen Typ der ausgewählten
Feder kann die Feder entworfen werden unter
Verwendung bekannter Prinzipien, um die notwendige
Federcharakteristik für den zuvor beschriebenen
Betrieb zu erzielen. Auf diese Weise kann eine sehr
einfache und zuverlässige kombinierte radiale und
axiale Lageranordnung erzielt werden.
Die Polygonspiegel-Antriebsmotoren in der zuvor
beschriebenen Konstruktion arbeiten in der folgenden
Weise. Wenn der Rotor 23 mit hoher Geschwindigkeit
angetrieben wird und wenn die Lageranordnung gemäß
der Erfindung bei einem Polygonspiegel-Antriebsmotor
verwendet wird, so ist der Rotor auf einem Ölfilm
mit hoher Festigkeit auf einer konischen Gleitfläche
abgestützt, so daß das Wellenflattern eliminiert
wird und die Rotation mit hoher Genauigkeit
beibehalten wird, während ein Polygonspiegel frei
von einer Verschmutzung aufgrund der Dispersion
eines Fluid-Schmiermittels ist. Auf diese Weise kann
der Polygonspiegel-Antriebsmotor durch Anwendung der
Erfindung zuverlässig gemacht werden.
Claims (20)
1. Spiegel-Antriebsmotor-Anordnung, aufweisend:
ein Gehäuse (10);
einen im Gehäuse abgestützten Motor (20) mit einem in dem Gehäuse angeordneten Stator (24) und einem relativ zu dem Stator drehbaren Rotor (21), welcher zwei axiale Enden aufweist, mit einem damit an einem Ort zwischen den zwei axialen Enden befestigten Spiegel (27), wobei der Rotor ferner eine sich von jedem axialen Ende erstreckende Welle (23) aufweist, die Wellenenden (23r) koaxial zueinander sind und konisch abgeschrägt sind, so daß sie eine kontinuierlich glatte, ununterbrochen konische Oberfläche besitzen;
ein Paar von Lageranordnungen (30), die axial in dem Gehäuse angeordnet sind, um die Wellenenden (23r) des Rotors (21) abzustützen;
wobei die Lageranordnungen jeweils ein Gehäuse (31) mit einer Aufnahmeöffnung für die Welle aufweisen, um die konisch abgeschrägten Wellenenden des Rotors aufzunehmen;
ein in dem Gehäuse angeordnetes Lager (36) mit einer glatten konischen Lagerfläche zur Abstützung des konischen Endes der Rotorwelle (23);
im Abstand von der konischen Lagerfläche angeordnete Abdichtmittel (37) zur Vorgabe einer Abdichtung zwischen dem Lagergehäuse und der Rotorwelle an einem Ort axial einwärts von den entsprechenden konischen Oberflächen, so daß die konischen Oberflächen in dem Gehäuse in einer fluiddichten Weise eingeschlossen und von dem Spiegel durch das fluiddichte Gehäuse getrennt sind; und
Positions-Einstellmittel (31t) zur Einstellung der Position wenigstens einer der Lageranordnungen (30) relativ zu dem Gehäuse (10), in dem diese angeordnet sind, um die Position der Lage in bezug auf die Rotorwelle (23) einzustellen.
ein Gehäuse (10);
einen im Gehäuse abgestützten Motor (20) mit einem in dem Gehäuse angeordneten Stator (24) und einem relativ zu dem Stator drehbaren Rotor (21), welcher zwei axiale Enden aufweist, mit einem damit an einem Ort zwischen den zwei axialen Enden befestigten Spiegel (27), wobei der Rotor ferner eine sich von jedem axialen Ende erstreckende Welle (23) aufweist, die Wellenenden (23r) koaxial zueinander sind und konisch abgeschrägt sind, so daß sie eine kontinuierlich glatte, ununterbrochen konische Oberfläche besitzen;
ein Paar von Lageranordnungen (30), die axial in dem Gehäuse angeordnet sind, um die Wellenenden (23r) des Rotors (21) abzustützen;
wobei die Lageranordnungen jeweils ein Gehäuse (31) mit einer Aufnahmeöffnung für die Welle aufweisen, um die konisch abgeschrägten Wellenenden des Rotors aufzunehmen;
ein in dem Gehäuse angeordnetes Lager (36) mit einer glatten konischen Lagerfläche zur Abstützung des konischen Endes der Rotorwelle (23);
im Abstand von der konischen Lagerfläche angeordnete Abdichtmittel (37) zur Vorgabe einer Abdichtung zwischen dem Lagergehäuse und der Rotorwelle an einem Ort axial einwärts von den entsprechenden konischen Oberflächen, so daß die konischen Oberflächen in dem Gehäuse in einer fluiddichten Weise eingeschlossen und von dem Spiegel durch das fluiddichte Gehäuse getrennt sind; und
Positions-Einstellmittel (31t) zur Einstellung der Position wenigstens einer der Lageranordnungen (30) relativ zu dem Gehäuse (10), in dem diese angeordnet sind, um die Position der Lage in bezug auf die Rotorwelle (23) einzustellen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Positions-Einstellmittel (31t) zur Einstellung
der Position beider Lagergehäuse (31).
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Position-Einstellmittel
ein Gewinde (31t) umfassen, das auf dem
Lagergehäuse (31) gebildet wird und eine
komplementäre mit einem Gewinde versehene
Öffnung in dem Gehäuse (10).
4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet ferner
durch Verriegelungsmittel (17) zur axialen
Verriegelung des Lagergehäuses (31) in einer
Position relativ zu dem Gehäuse (10), wobei die
Verriegelungsmittel eine Einstellschraube
umfassen, die mit dem Gewinde (31t) des
Lagergehäuses in Eingriff gelangt.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abdichtmittel eine
magnetische Abdichtung (37) umfassen.
6. Spiegel-Antriebsmotor-Anordnung, aufweisend:
ein Motorgehäuse (10);
einen Rotor (21), welcher eine Welle (23) mit entgegengesetzten konisch abgeschrägten axialen Enden (23r) aufweist, die eine insgesamt glatte ununterbrochene Oberfläche besitzen;
ein Paar koaxialer Lageranordnungen (30), die durch das Motorgehäuse (10) abgestützt sind und die entgegengesetzt konisch abgeschrägten axialen Enden (23r) des Rotors (23) abstützen;
ein in dem Motorgehäuse (10) angeordneter Motor (20) für den Antrieb des Rotors (21); und
einen mit dem Rotor an einem Ort zwischen den axialen Enden des Rotors befestigten Spiegel (27);
wobei jede Lageranordnung aufweist: ein Lagergehäuse (31), ein konisches in dem Lagergehäuse angeordnetes und mit diesem verbundenes Lager (36) zur axialen Bewegung mit demselben, eine in dem Lagergehäuse gebildete Wellen-Aufnahmeöffnung, um dem konischen Ende des Rotors den Eintritt in das Lagergehäuse zu gestatten, Abdichtmittel (37) zur Vorgabe einer Abdichtung zwischen dem Lagergehäuse (31) und dem Rotorwellenende (23r) an einer Stelle axial zwischen dem Spiegel (27) und dem abgeschrägten axialen Ende des Rotors, so daß das Innere des Lagergehäuses im wesentlichen fluiddicht ist und das konische Lager und das abgeschrägte axiale Ende des Rotors gänzlich innerhalb des abgedichteten Inneren des Lagergehäuses angeordnet sind und von dem Spiegel durch die Abdichtmittel getrennt sind, ein in dem Lagergehäuse zurückgehaltener Schmiermittelvorrat (50), wobei das konische Lager innerhalb des Gehäuses ein konisches Ende des Rotors sowohl radial als auch axial abstützt, wobei wenigstens eines der Lagergehäuse (31) mit Einstellmitteln (31t) versehen ist, um die axiale Position des konischen Lagers in bezug auf das Motorgehäuse (10) einzustellen und so das Spiel zwischen den zwei konischen Lagern und zwischen jedem konischen Lager und dem Rotor einzustellen.
ein Motorgehäuse (10);
einen Rotor (21), welcher eine Welle (23) mit entgegengesetzten konisch abgeschrägten axialen Enden (23r) aufweist, die eine insgesamt glatte ununterbrochene Oberfläche besitzen;
ein Paar koaxialer Lageranordnungen (30), die durch das Motorgehäuse (10) abgestützt sind und die entgegengesetzt konisch abgeschrägten axialen Enden (23r) des Rotors (23) abstützen;
ein in dem Motorgehäuse (10) angeordneter Motor (20) für den Antrieb des Rotors (21); und
einen mit dem Rotor an einem Ort zwischen den axialen Enden des Rotors befestigten Spiegel (27);
wobei jede Lageranordnung aufweist: ein Lagergehäuse (31), ein konisches in dem Lagergehäuse angeordnetes und mit diesem verbundenes Lager (36) zur axialen Bewegung mit demselben, eine in dem Lagergehäuse gebildete Wellen-Aufnahmeöffnung, um dem konischen Ende des Rotors den Eintritt in das Lagergehäuse zu gestatten, Abdichtmittel (37) zur Vorgabe einer Abdichtung zwischen dem Lagergehäuse (31) und dem Rotorwellenende (23r) an einer Stelle axial zwischen dem Spiegel (27) und dem abgeschrägten axialen Ende des Rotors, so daß das Innere des Lagergehäuses im wesentlichen fluiddicht ist und das konische Lager und das abgeschrägte axiale Ende des Rotors gänzlich innerhalb des abgedichteten Inneren des Lagergehäuses angeordnet sind und von dem Spiegel durch die Abdichtmittel getrennt sind, ein in dem Lagergehäuse zurückgehaltener Schmiermittelvorrat (50), wobei das konische Lager innerhalb des Gehäuses ein konisches Ende des Rotors sowohl radial als auch axial abstützt, wobei wenigstens eines der Lagergehäuse (31) mit Einstellmitteln (31t) versehen ist, um die axiale Position des konischen Lagers in bezug auf das Motorgehäuse (10) einzustellen und so das Spiel zwischen den zwei konischen Lagern und zwischen jedem konischen Lager und dem Rotor einzustellen.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Lagergehäuse (31)
Einstellmittel (31t) umfassen.
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einstellmittel Gewinde
(31t) auf dem äußeren Umfang des Lagergehäuses
(31) umfassen sowie entsprechende komplementäre
Gewinde in dem Motorgehäuse (10), so daß das
Lagergehäuse (31) in und aus dem Gehäuse (10)
geschraubt werden kann, um die axiale Position
des Lagergehäuses in bezug auf das Gehäuse
einzustellen.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gewinde (31t) auf der
Außenseite beider Lagergehäuse (31) gebildet
sind und beide Lagergehäuse in Gewindebohrungen
in dem Motorgehäuse (10) aufgenommen werden, so
daß beide Lagergehäuse in und aus dem
Motorgehäuse geschraubt werden können.
10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das konische Zapfenlager
integral mit dem Lagergehäuse (31) gebildet wird.
11. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
eine Verriegelungseinrichtung (17) zur
freigebbaren axialen Verriegelung der
Lagergehäuse (31) an Ort und Stelle in bezug auf
das Motorgehäuse (10).
12. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
eine in das Motorgehäuse (10) eingeschraubte
Feststellschraube zum selektiven Verriegeln des
Lagergehäuses an Ort und Stelle in bezug auf das
Motorgehäuse.
13. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spiegel ein
Polygonspiegel (27) ist.
14. Spiegel-Antriebsmotor-Anordnung, aufweisend:
ein Motorgehäuse (10);
einen Rotor (21) mit einer Welle (23), die gegenüberliegende konisch abgeschrägte axiale Enden (23r) aufweist;
ein Paar koaxialer Lageranordnungen (30), die durch das Motorgehäuse (10) abgestützt sind, um die gegenüberliegenden, konisch abgeschrägten axialen Enden des Rotors abzustützen;
einen in dem Motorgehäuse (10) angeordneten Motor (20) zum Antrieb des Rotors (23); und
ein drehbar mit dem Rotor (21) an einer Stelle zwischen den konisch abgeschrägten axialen Enden des Rotors befestigten Spiegel (27);
wobei jede Lageranordnung aufweist: ein Lagergehäuse (31), ein konisches in dem Lagergehäuse angeordnetes und mit diesem verbundenes Lager (36) zur axialen Bewegung mit demselben, eine in dem Lagergehäuse gebildete Wellen-Aufnahmeöffnung, um dem konischen Ende des Rotors den Eintritt in das Lagergehäuse zu gestatten, Abdichtmittel (37) zur Vorgabe einer Abdichtung zwischen dem Lagergehäuse (31) und dem Rotorwellenende (23r) an einer Stelle axial zwischen dem Spiegel (27) und dem abgeschrägten axialen Ende des Rotors, so daß das Innere des Lagergehäuses im wesentlichen fluiddicht ist und das konische Lager und das abgeschrägte axiale Ende des Rotors gänzlich innerhalb des abgedichteten Inneren des Lagergehäuses angeordnet sind und von dem Spiegel durch die Abdichtmittel getrennt sind, ein in dem Lagergehäuse zurückgehaltener Schmiermittelvorrat (50), wobei das konische Lager innerhalb des Gehäuses ein konisches Ende des Rotors sowohl radial als auch axial abstützt;
eine zwischen dem Gehäuse und der konischen Fläche des Lagers wirkende Feder (135), wobei die Feder die konische Fläche des Lagers gegen das konische Ende des Rotors vorspannt und die Feder eine vorbestimmte Steifigkeit aufweist;
ein zwischen der konischen Fläche des Lagers und der konisch geformten Oberfläche des Läufers angeordneter Fluidfilm, wobei der Fluidfilm eine charakteristische Steifigkeit aufweist, so daß unter normalen Betriebsbedingungen die Steifigkeit des Fluidfilms größer als die Steifigkeit der Feder ist, so daß der Fluidfilm eine Wegbewegung des Lagers von dem Rotor hervorruft.
ein Motorgehäuse (10);
einen Rotor (21) mit einer Welle (23), die gegenüberliegende konisch abgeschrägte axiale Enden (23r) aufweist;
ein Paar koaxialer Lageranordnungen (30), die durch das Motorgehäuse (10) abgestützt sind, um die gegenüberliegenden, konisch abgeschrägten axialen Enden des Rotors abzustützen;
einen in dem Motorgehäuse (10) angeordneten Motor (20) zum Antrieb des Rotors (23); und
ein drehbar mit dem Rotor (21) an einer Stelle zwischen den konisch abgeschrägten axialen Enden des Rotors befestigten Spiegel (27);
wobei jede Lageranordnung aufweist: ein Lagergehäuse (31), ein konisches in dem Lagergehäuse angeordnetes und mit diesem verbundenes Lager (36) zur axialen Bewegung mit demselben, eine in dem Lagergehäuse gebildete Wellen-Aufnahmeöffnung, um dem konischen Ende des Rotors den Eintritt in das Lagergehäuse zu gestatten, Abdichtmittel (37) zur Vorgabe einer Abdichtung zwischen dem Lagergehäuse (31) und dem Rotorwellenende (23r) an einer Stelle axial zwischen dem Spiegel (27) und dem abgeschrägten axialen Ende des Rotors, so daß das Innere des Lagergehäuses im wesentlichen fluiddicht ist und das konische Lager und das abgeschrägte axiale Ende des Rotors gänzlich innerhalb des abgedichteten Inneren des Lagergehäuses angeordnet sind und von dem Spiegel durch die Abdichtmittel getrennt sind, ein in dem Lagergehäuse zurückgehaltener Schmiermittelvorrat (50), wobei das konische Lager innerhalb des Gehäuses ein konisches Ende des Rotors sowohl radial als auch axial abstützt;
eine zwischen dem Gehäuse und der konischen Fläche des Lagers wirkende Feder (135), wobei die Feder die konische Fläche des Lagers gegen das konische Ende des Rotors vorspannt und die Feder eine vorbestimmte Steifigkeit aufweist;
ein zwischen der konischen Fläche des Lagers und der konisch geformten Oberfläche des Läufers angeordneter Fluidfilm, wobei der Fluidfilm eine charakteristische Steifigkeit aufweist, so daß unter normalen Betriebsbedingungen die Steifigkeit des Fluidfilms größer als die Steifigkeit der Feder ist, so daß der Fluidfilm eine Wegbewegung des Lagers von dem Rotor hervorruft.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eines der
Lagergehäuse (31) mit Einstellmitteln (31t) zur
Einstellung der axialen Position der
Lageranordnung in bezug auf das Motorgehäuse
(10) versehen ist, um das Spiel zwischen den
zwei konischen Lagern und zwischen jedem
konischen Lager und dem Rotor einzustellen.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einstellmittel Gewinde
(31t) umfassen, die auf dem Außenumfang des
Lagergehäuses (31) gebildet sind sowie
entsprechende komplementäre Gewinde in dem
Motorgehäuse (10), so daß das Lagergehäuse in
und aus dem Gehäuse geschraubt werden kann, um
die axiale Position des Lagergehäuses in bezug
auf das Gehäuse einzustellen.
17. Anordnung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch
Verriegelungsmittel zur freigebbaren axialen
Verriegelung der Lagergehäuse an Ort und Stelle
in bezug auf das Motorgehäuse.
18. Anordnung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch
eine Verriegelungsschraube (17), die in das
Motorgehäuse (10) eingeschraubt ist, um das
Lagergehäuse (31) in bezug auf das Motorgehäuse
(10) an Ort und Stelle selektiv zu verriegeln.
19. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes der konisch
abgeschrägten axialen Enden (23r) des Rotors
(23) eine glatte, ununterbrochen konische
Oberfläche aufweist.
20. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Schmiermittel-Zuführöffnung, welche sich
durch das Lagergehäuse (31) erstreckt, um eine
direkte Verbindung zwischen dem fluiddichten
Innenraum des Lagergehäuses und dem Äußeren der
Spiegel-Antriebsmotor-Anordnung vorzugeben, so
daß Schmiermittel dem fluiddichten Inneren des
Gehäuses zugeführt werden kann, ohne daß die
Anordnung auseinandergebaut werden muß und durch
Mittel zur selektiven Abdichtung der
Schmiermittel-Zuführung, um die Fluiddichtigkeit
des Gehäuses sicherzustellen.
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