Analyse eines erfolgreichen mechatronischen Produktes am Beispiel eines Minifestplattenlaufwerkes

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Angela Hausler
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1 Analyse eines erfolgreichen mechatronischen Produktes am Beispiel eines Minifestplattenlaufwerkes Fraunhofer Institut Produktionstechnik und Automatisierung IPA Abteilung: Reinst- und Mikroproduktion

2 Gesamtansicht des Microdrive Festplattenlaufwerkes Abmessungen: Masse: Stromverbrauch: 42,8x36,4x5,0 mm 20 g 250 ma / 20 ma Datenübertragung: 4-6 MByte/s Standards: Compact Flash Type II PCMCIA Type II

3 Produktpositionierung Mobile Speichermedien 1 GB (Smart Media) Quelle: IBM-Microdrive

4 Mechanische Funktionsbaugruppen des Microdrive Gehäuse Deckel Elektronik Positioniermechanismus Festplatte Platine Steckverbindungen Antriebsmotor Speichermedium Schwenkarm Parkmechanismus Schwenkantrieb Lesekopf

Speichermedium Positionierarm Läufer Deckel Motorseite

5 Gehäuse / Konstruktiver Aufbau Deckel Platinenseite Platine Gehäuse mit eingeklebtem Festplattenmotor und Schwenkmotormagneten Speichermedium Positionierarm Läufer Deckel Motorseite Miniaturschrauben: ISA 3296 Arch Schweiz Andres 4573 Lohn Schweiz Hummer und Rieß Nürnberg

6 Festplatten Baugrößen Winchester Laufwerk 10 MB Digital Festplattenspeicherplatte 10 MB

7 Gehäusedeckel Platinenseitiger Deckel Innenseite dargestellt Motorseitiger Deckel Innenseite dargestellt Deckelloch auf Außenseite Weg der Luft Deckelloch Metallbedampfung Klebeschicht Membran als innerer Durchlaß (Luftdurchtritt) Membranenhersteller: W. L. Gore & Associates GmbH Putzbrunn

Motorhersteller: Maxon MyMotors Faulhaber FTB (IBM)

8 Festplattenantrieb Stator Motor als OEM-Baugruppe ohne Gehäuse Einzelspule mit geblechtem Polschuh Motorhersteller: Maxon MyMotors Faulhaber FTB (IBM) 6072 Sachseln, Schweiz Wendelsheim Schönaich Stuttgart

Festplattenantrieb Läufer Läufer Kugellagerung Magnet 12-polig am Umfang Blech-Tiefziehteil Magnethersteller: Magnetfabrik Bonn 53119 Bonn Magnetfabrik

9 Festplattenantrieb Läufer Läufer Kugellagerung Magnet 12-polig am Umfang Blech-Tiefziehteil Magnethersteller: Magnetfabrik Bonn Bonn Magnetfabrik Schramberg Schramberg Vacuumschmelze Hanau Miniaturkugellagerhersteller: RMB 2500 Biel, Schweiz INA Herzogenaurach GRW Würzburg

Miniaturantriebe Technologien Microdrive-Motor

Magneten Festplatten-Motor Quelle: Maxon

bewegten Magneten Motorhersteller: Quelle: IBM

10 Miniaturantriebe Technologien Microdrive-Motor Maxon-Flachläufer-Motor Innenläufer mit bewegten Magneten Festplatten-Motor Quelle: Maxon Hauptabmessungen Maxon-Motor Außenläufer mit bewegten Magneten Motorhersteller: Quelle: IBM Maxon (IBM) 6072 Sachseln, Schweiz Stuttgart Quelle: Maxon

Miniaturantriebe Technologien FTB Flachläufer Quelle: Faulhaber, FTB 1

Scheibe 8 Lager 9 Magnet 10 Gehäuse 11 Fixierhülle Motorhersteller: MyMotors

(HE) Innenläufer mit bewegten Magneten 2 Rückschlußdeckel 3 Magnetring 4

11 Miniaturantriebe Technologien FTB Flachläufer Quelle: Faulhaber, FTB 1 Schutzdeckel 2 Anschlüsse 3 Bürstendeckel 4 Eisenrückschluß 5 Spule 6 Welle 7 Scheibe 8 Lager 9 Magnet 10 Gehäuse 11 Fixierhülle Motorhersteller: MyMotors Faulhaber FTB Wendelsheim Schönaich 1 Abtrieb MyMotors Penny Motor (HE) Innenläufer mit bewegten Magneten 2 Rückschlußdeckel 3 Magnetring 4 Miniaturkugellager 5 Lithographische Spulen 6 Lagerflansch 7 Rückschlußtopf Quelle: MyMotors Quelle: MyMotors

12 Positionierungsantrieb Oberer Rückschluß Elektrodynamisches Wirkprinzip I Spitze für Parkposition Unterer Rückschluß B F Miniaturkugellagerhersteller: RMB 2500 Biel, Schweiz INA Herzogenaurach GRW Würzburg

13 Parkmechanismus Lasche am Schwenkarm Lesekopf Luftzwischenraum

14 Parkmechanismus des Positionierantriebes Ausparken =0 =0 =0 Anschlag a) Parkstellung b) Ausklinkstellung anfahren c) Ausklinken durch Magnet d) Anfahrvorgang >0 >>0 e) Lese-Schreib-Betrieb Magnetkugel Aerodynamischer Mitnehmer Schwenkmotormagnet Lagerungsachsen Plattenrotationsgeschwindigkeit

15 Parkmechanismus des Positionierantriebes Einparken >>0 >>0 Anschlag a) Lese-Schreib-Betrieb b) Ausklinkstellung einnehmen c) Rückfahrt aus Ausklinkstellung >0 =0 Magnetkugel Aerodynamischer Mitnehmer Schwenkmotormagnet Lagerungsachsen Plattenrotationsgeschwindigkeit

16 Parkmechanismus Parkstellung Arretierhebel Ausklinkstellung Betriebstellung Kugellagerkugelhersteller: RMB 2500 Biel, Schweiz INA Herzogenaurach GRW Würzburg

17 Ansteuerelektronik Plattenantriebsregelung Plattenantrieb Positionsregelung Daten Schnittstelle PC-Card / CF Protokoll Schwenkantrieb Lese-Schreibkopf Prozessor Cache

18 Miniaturisierung bestehender Technologien 1-Zoll-Speichermedium GMR-Schreib-Lese-Köpfe

19 Mikrotechnische Bauteile

20 Optimierungspotentiale Umdrehungsgeschwindigkeiten: Motorbauhöhe verkleinern Mehrere Platten einsetzen Höhere Speicherdichten Datenreduktionsmechanismen Fehlerkorrekturmechanismen Microdrive: 5400 U/min Desktop: U/min Zukunft: U/min + Schnellere Zugriffszeiten + Schnellere Lese-Schreib-Zyklen + Selbststabilisierung der Speicherplatten + Bessere Aerodynamische Verhältnisse - Hohe Drehzahlen hohe Wärmeentwicklung in Antriebsmotoren

21 Ausblick Stand der Forschung Quelle: IBM-Microdrive

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