CS196320B2 - Rotor like the bearer of the magnetic head for recording mechanism of the magnetic tape memory - Google Patents

Description

Vynález se týká rotoru jako, nosiče magnetické hlavy pro snímací ústrojí magnetické páskové paměti s alespoň jednou magnetickou hlavou pro přeměnu signálu, se zásobní cívkou, z níž je pásek odvinován, s dvoudílným válcovým nosným vřetenem pásku, kolem něhož je pásek šroubovrcovitě ovinut a s přejímacím zařízením pro navinování pásku.

Potřeba záznamu jakož i reprodukce obrazových informací s velmi vysokou frekvencí, jakož i číslicových informací rychlých počítačů vedla ke stále složitějším magnetickým zaznamenávacím přístrojům. Obvyklé přístroje s podélným snímáním pásku jsou vhodné pro zaznamenávání a reprodukci signálů s poměrně nízkými frekvencemi ve zvukovém rozsahu. Nepostačují pro záznam signálů v kmitočtovém rozsahu obrazových informací, jelikož není praktické, aby lineární rychlost pásku byla tak silně stupňována v důsledku použití při takových frekvencích.

Snímáním magnetizovatelného prostředí, které sleduje šroubovici, jak je to popsáno v USA patentu 2 773 120, je možno se vyhnout vysoké lineární rychlosti pásku. Typické snímací zařízení toho druhu obsahuje poměrně široký magnetický pásek, dvojici válcových nosných vřeten a rotor, na kterém je upevněna magnetická hlava pro záznam a reprodukci. Vřetena mají rovnoběžné osy a jsou umístěna vedle sebe s malou úzkou mezerou mezi sebou. Rotor je nasazen na společnou vřetenovou osu, takže se otáčí v mezeře mezi oběma vřeteny.

V provozu je široký magnetický pásek jako šroubovice ovinut kolem nosných vřeten, přičemž okraje pásku k sobě přiléhají mezi vřetenovými polovinami a rotor vede magnetickou hlavu v mezeře po stopě šikmo k délce pásku. U takového zařízení může být rychlost rotoru mnohem vyšší než je rychlost pásku, čímž se umožní velmi vysoké snímací rychlosti.

I když na tomto základním vybavení zařízení pro snímání magnetického záznamového nosiče, sledujícího dráhu šroubovice byla již provedena různá zlepšení, představuje nadměrné opotřebení pásku a magnetické hlavy u těchto zařízení s vysokou snímací rychlostí jednu z nejtěžších obtíží, kterou je třeba odstranit. Opotřebení pásku třením mezi páskem a válcovými vřeteny bylo sníženo na minimum tím, že se zavedlo uložení pásku na vzduchovém filmu nad vřeteny. Například USA patent č. 3 139 489 popisuje, jak se vytvoří vzduchový ložiskový film zaváděním vzduchu pod tlakem mezi vřetena a pásek. Na rozdíl od toho je v USA patentech 3 333 753 a 3 404 241 - vysvětlován dynamický vznik vzduchového ložiskového filmu v důsledku otáčení jednoho nebo několika vřeten. Rotující vřeteno táhne vzduch pod pásek a vytváří tak jakýsi mazací film.

Hlavní obtíž u zařízení pro snímání ' šroubovicovitě postupujícího pásku s vysokou rychlostí záleží ve vzájemném ovlivňování pásku a rychle rotující magnetické hlavy. Při použití styčných hlav se povrch pásku před hlavou a za hlavou poněkud zvlní a tím se opotřebení, stává nadměrně velikým. Podle USA patentu č. 3 247 329 se pro odstranění problémů, spojených se zvlněním pásku, umístí po obou stranách magnetické hlavy vodicí členy, aby pásek byl s hlavou uváděn do styku na protažené čáře. Toto opatření však nepostačilo k tomu, odstranit základní nedostatek vyskytující se u zařízení se vzájemným stykem, totiž opotřebení.

Snaha odstranit opotřebení pásku a magnetické hlavy vedla k vyvinutí záznamových zařízení se vznášejícími se hlavami, přičemž tyto hlavy se nemusí nutně dotknout pásku, aby jej snímaly nebo na něj zaznamenávaly. Místo -toho je magnetická hlava utvářena tak, že se bez dotyku vznáší nad páskem v průběhu největší části snímacího cyklu, a to - úplně blízko, totiž v . . odstupu 1,3 /um nebo méně. U takových zařízení je vzdálenost mezi páskem a hlavou kritická. Poměrně nepatrné poruchy v uložení pásku mohou vést k tomu, - že se pásek pohybuje vně snímacího dosahu hlavy nebo že na tuto hlavu narazí.

Aby se zvýšila stabilita pásku, jak je nutná ve snímacích zařízeních se šroubovicově postupujícím záznamovým nosičem a se vznášející se hlavou, byly činěny pokusy vytvořit pro rotor vzduchový ložiskový film. USA patent č. 3 840 894 - popisuje například uspořádání - -s rotorem, který je v poměru k magnetické hlavě poměrně široký a který má podél dráhy -rotující - hlavy vzduchové uložení jako - stabilní - podložku pro magnetický pásek. V novější - době byl učiněn pokus pro zvýšení - - stability pásku tím, že se použilo velmi přesně vypracovaného úzkého rotoru, který přečnívá přes nosná vřetena. Tím se' vytvoří dynamický vzduchový úložný film, který - pásek místně napíná v tom délkovém rozsahu, který obklopuje magnetickou hlavu. To lze zjistit z francouzského uveřejňovacího spisu č. 2 279 192. Použitý - rotor má konstantní poloměr a umožňuje v důsledku aerodynamického, jím způsobovaného - napnutí pásku, aby hlava kolem pásku přelétávala ve vzdálenosti jen několika málo setin μΐη. Toto zařízení je třeba pokládat za zařízení, ze kterého vynález vychází.

Při pokusech konaných tímto zařízením se však ukázalo, že rychle rotující těleso sice vytváří vzduchový úložný - film tím, že ve směru otáčení strhuje tenkou vzduchovou - vrstvu, avšak tento vzduchový film se z velké části na hraně magnetického pásku odtrhává tam, kde rotor vbíhá pod pásek.

Toto zhoršení vzduchového uložení zvyšuje u pásku a hlavy sklon k opotřebení na okamžité vstupní čáře. Tím se snižuje účinnost vzduchového uložení na kritickém místě nad hlavou. Současně však také vznikají nestabilnosti v pásku na té čáře, podél které rotor pod páskem opět vybíhá dopředu.

Vynález proto vychází z úlohy zlepšit životnost pásku i hlavy u takové magnetické páskové paměti opatřeními, která vedou - k zabránění odtrhování vzduchového úložného filmu v oblasti rotující hlavy a ke zvýšení stability pásku.

Za - tím účelem je shora uvedený rotor jako nosič magnetické hlavy pro snímací zařízení magnetické páskové paměti, s alespoň jednou magnetickou hlavou pro přeměnu signálu, se zásobní cívkou, s níž je pásek odvinován, s dvoudílným válcovým nosným vřetenem pásku, kolem kterého je pásek šroubovicově ovinut, a s přijímacím zařízením pro navinování pásku, podle vynálezu vytvořen tak, že ke zmenšení opotřebení pásku a hlavy v důsledku lepšího uložení pásku v oblasti hlavy má rotor kolmo ke své ose otáčení vačkovitý průřez vykazující vačkový vrchol na němž je umístěna alespoň jedna magnetická hlava, přičemž oblast základny rotoru zaujímá větší část obvodu rotoru.

Podle výhodného provedení vynálezu je poloměr vačkového vrcholu alespoň tak velký jako je poloměr šroubovicovitá smyčky pásku kolem nosného vřetena a je větší než poloměr nosného vřetena.

Účelně je poloměr oblasti základny rotoru menší než poloměr - nosného vřetena.

Podle dalšího provedení vynálezu je plocha obvodu rotoru propustná pro vzduch.

Vynález současně umožňuje - snížení výrobních nákladů u rotoru podle vynálezu, který nemusí být již opracováván s vysokou přesností po svém celém obvodu.

Vynález bude nyní - popsán na příkladu provedení - v souvislosti s výkresy, přičemž obr. 1 znázorňuje schematický průřez obvyklým rotorem, na kterém je vysvětleno odtrhávání vzduchového filmu a problémy tím způsobené, na obr. 2, 3 a 4 jsou·, diagramy rozložení rychlosti vzduchu na třech různých místech rotoru podle obr. 1, přičemž je ukázáno odtrhování vzduchového filmu, obr. 5 znázorňuje v pohledu snímací zařízení pro - šroubovicově postupující záznamový nosič s vačkovitým rotorem podle vynálezu, a obr. 6 znázorňuje průřez vačkovitým rotorem použitým v zařízení podle obr. 5.

Na obr. 1 bude nyní vysvětlen schematický problém, jak se vzduchový film odtrhává u dosud známých zařízení se vznášející se hlavou. Toto vyobrazení znázorňuje - průřez úsekem magnetického pásku 1, který je ve výšce h, znázorněné v přehnané velikosti, držen nad okrouhlým rotorem 2, otáčejícím se ve směru šipky. Pásek 1 má vstupní hranu 3 a výstupní hranu 4, na kterých rotor 2 pod pásek vbíhá, popřípadě pod pás196320 kem vybíhá. Obecně strhuje obvod otáčejícího se rotoru dostatečné množství vzduchu, aby se vytvořil úložný film, který pásek drží na výšce h nad obvodem rotoru. Tato vysaa je prioiizne aana následujícím vzorcem:

h = 0,642 . r„ (6 . ) 2/3 .

Ve shora uvedeném vzorci je 1’0 poloměr rotoru, M je viskozita vzduchu, S je obvodová rychlost rotoru a T je tažné napětí pásku.

Vytváření dynamicky vznikajícího vzduchového filmu je vidět na obr. 2, ve kterém je kvalitativně znázorněna rychlost vzduchu jako funkce polohy nad povrchem rotoru na poloměru A. Vzduchová vrstva, která s rotorem bezprostředně souvisí, má rychlost, která ' přibližně odpovídá rychlosti obvodu rotoru. Avšak se zvětšující se radiální vzdáleností od obvodu rotoru klesá rychle rychlost vzduchu.

Vstupní a výstupní okraje pásku mají sklon dostat se blíže k povrchu rotoru než - ostatní větší hmota pásku a současně aby odstřihly podstatnou část dynamicky vytvořeného vzduchového filmu. To lze vysvětlit v souvislosti s diagramem· rychlosti vzduchu, znázorněným na obr. . 3. Tento ' diagram znázorňuje průběh rychlosti vzduchu pod odstřlhujícím okrajem pásku a nad ním, kde rotor na poloměru B (obr. lj vbíhá pod pásek. . V důsledku tohoto odstřižení je množství vzduchu, které je k dispozici pro uložení pásku, · silně zmenšeno.

Když nyní rotor pod páskem vybíhá, vstupuje do nového okolí, ve kterém je vzduch volně k dispozici. Rozložení rychlosti vzduchu na · poloměru C (obr. 1) výstupního okraje, jak je znázorněno na obr. 4, neodpovídá však vyváženému stavu v novém okolí. Ze srovnání obr. 2 a 4 je patrno, že nový rovnovážný stav v rozložení rychlosti vzduchu musí být teprve vytvořen. · Síly, které tuto změnu uskuteční, mohou ve spojení s pružností pásku vytvářet v tomto pásku kmity, které nasazují na výstupním okraji 4.

Obtíže, které vzn^:kají odstřižením vzduchového uložení ve snímacích · zařízeních pro pásek se šroubovicovitým průběhem a se vznášející se hlavou při vysokých rychlostech, mohou být odstraněny použitím vačkovitého rotoru, který na vrcholu vačky nese jednu nebo několik magnetických hlav.

Obr. 5 znázorňuje snímací zařízení pro pásek se šroubovicovým průběhem podle vynálezu, ve kterém je použito vačkovitého rotoru podle vynálezu. Toto zařízení sestává v podstatě z cívky 5, z níž je pásek odtahován, z nosného vřetena 6 jako nosiče pásku, přičemž toto vřeteno s výhodou zahrnuje dvě osově probíhající vřetenové poloviny 7 a 8, z vačkovitého rotoru 9, který nese jednu nebo několik magnetických hlav 10, 11 a 12 v podstatě na vačkovém vrcholu o poloměru Rs, přičemž každá hlava má signálový měnič, a konečně ze zařízení . 13 pro přejímání pásku. U výhodného provedení je rotor 9 mezi sousedními konci navzájem vyřízených vřetenových polovin 7 a 8. Magneucne niavy 10, 11 a 12 představují hlavu snímací, popřípadě zaznamenávací, popřípadě vymazávací. Je znázorněn kousek magnetického pásku 1, který prochází od zdroje S pásku až k zařízení. Ovíjí se šroubovicovitě kolem vřetenových · polovin· 7 a 8, přičemž překrývá rotor 9, ' a běží pak dál k přejímacímu zařízení 13 pro pásek.

Zásobní cívka 5 pásku je ' opatřena vedením pro okraje, která zde · nejsou zobrazena. Tato vedení slouží k tomu, aby pásek vedla v předem určeném úhlu se zřetelem k ose vřetena na obou vyrovnaných vřetenových polovinách. Lze upravit · také pruživé vodicí členy, aby se poruchy v tahu pásku omezily na minimum, jak to například vyplývá z USA patentu č. 3 050 358.

Vřetenové poloviny · 7 a 8 se s výhodou opatří vzduchovým úložným filmem, který nese pásek 1. Tento · vzduchový film ·může být vytvářen tím, že se, například podle USA patentu č. 3 448 455, vzduch protlačuje průlinčitým nebo · perforovaným povrchem vřetena. Jiná možnost je aerodynamické vytváření vzduchového filmu otáčením vřeten, jak je to například vysvětleno v USA patentu č. 3 333 753. U tohoto druhu uspořádání může být rotor pevně spojen s jednou ze vřetenových polovin.

Přijímací zařízení 13 pro pásek je typicky buď hnací vřeteno pásku, nebo spojení hnacího vřetena a navíjecí cívky. Podobně jako u zdroje, ze · kterého je · pásek odtahován, může být přijímací zařízení s výhodou opatřeno neznázorněnými pruživými vodícími členy pro okraje, které pásek od vřetenových polovin přejímají · v předem určeném úhlu. Kromě · toho lze i zde upravit další pružné vodicí členy, které napomáhají udržovat poruchy tahu pásku na nejmenší míře.

Jak je podrobněji znázorněno na obr. 6, liší se vačkovitý rotor 9 od dosud obvyklého· rotoru tím, že jeho obvod má dvě oblasti: jednak vačkový vrchol 14, který ve vznosu nese kolem magnetického pásku magnetické hlavy 10, 11 a 12 ve vzdálenosti jen několika málo setin u^m> a jednak oblast 15' základny s poloměrem Rb, která tvoří větší část obvodu rotoru a otáčí se aerodynamicky odděleně od magnetického pásku. Aby se toto řešení umožnilo, je oblast základny rotoru přesazena oproti vačkovému vrcholu radiálně ve směru k ose vřetena. Velikost tohoto zpětného přesazení je nejméně rovna.. prověšení pásku, ke kterému dochází když · mezi vřetenovými polovinami není žádný rotor a pásek se proto radiálně tlačí dovnitř k mezeře pro rotor. V typických aplikacích je toto zpětné přesazení větší než přibližně 0,02 mm. Aby se vyloučily vířivé pohyby a prudké pohyby vzduchu, jsou mezi · vačkovým vrcholem a oblastí základny

196 32 0 vytvořeny plynulé a spojité přechodové oblasti 16.

Magnetické hlavy 10, 11 a 12 jsou v podstatě umístěny na vrcholu výstřednosti, tj. nacházejí se na té části rotoru, který radiálně přečnívá přes sousední vřeteno. U typických aplikací, při kterých je pásek nesen vzduchovým úložným filmem vytvořeným kolem vřetenových polovin 7 a 8 podle obr. 5, nad vnějším obvodem vřeten vede vačkovitý rotor hlavu na poloměru, který je větší než poloměr vřetenových polovin, a to · bez dotyku ve vzdálenosti několika málo setin podél daného pásku.

Rozměr rotoru 9 ve směru osy může být zvolen podobný jako rozměr magnetických hlav 10, 11 a 12. Průřez rotoru ve směru osy může být přitom· na svém vnějším obvodu buď vyklenutý nebo také zploštělý, · jak je to popsáno v již zmíněném francouzském uveřejňovacím spisu. Na rozdíl od shora uvedených tvarů může být rotor v ohledu na rozměr magnetických hlav proveden v osovém směru také velmi dlouhý. Kromě toho je tu možnost opatřit rotor povrchem propustným · pro vzduch, tj. průlinčitým nebo perforovaným, aby byl vzduch propouštěn pod tlakem, čímž může být podporováno vzduchové uložení, jak je popsáno v USA patentu č. 3 840 894.

Rotor 9 je obvykle spojen s neznázorněným motorem, který jej pohání konstantní rychlostí. Tato rychlost je zpravidla dostatečně vysoká, aby na obvodu rotoru vytvářela aerodynamický vzduchový úložný . film.

Při provozu snímacího zařízení pro zaznamenávací pásek se šroubovicovým průběhem otáčí se rotor 9 s poměrně vysokou rychlostí. Přitom se magnetické hlavy bez styku s páskem 1 pohybují v mimořádně malém odstupu podél stopy, která se zrete-

Claims (4)

1. PREdMĚT

   1. Rotor . jako nosič magnetické hlavy pro snímací ústrojí magnetické páskové paměti s alespoň jednou magnetickou hlavou pro přeměnu signálu, se . zásobní cívkou, z níž je pásek odvinován, s dvoudílným válcovým nosným vřetenem pásku, · kolem něhož je pásek šroubovicovltě ovinut a s přijímacím · zařízením pro navinování pásku, vyznačující se tím, že ke zmenšení opotřebení pásku a hlavy, v důsledku lepšího uložení ' pásku v oblasti hlavy, má rotor (9) kolmo ke své ose otáčení vačkovitý průřez vykazující vačkový ' vrchol (14), na ' němž je umístěna alespoň jedna magnetická hlava (10, 11, ’ 12), přičemž lem na . délkový směr pásku probíhá šikmo přes tento pásek. V důsledku vačkovitého tvaru rotoru nevzniká prakticky žádné vzájemné · ' působení mezi okrajem pásku a aerodynamickým vzduchovým úložným filmem v blízkosti oblasti 15 základny. Na rozdíl od provozu dosud obvyklých rotorů neodřezává se okraj pásku v bodu jeho vstupu pod pásek . podstatnou část vzduchového úložného filmu. Když se vačkový vrchol blíží k místu vstupu pod pásek, · pak se místo toho přechodovou oblastí 16 plynule zvyšuje nosná síla vzduchového úložného filmu a když týž vrchol pod páskem znovu vystupuje, se. tato síla stejně tak plynule opět odbourává.

   Popsané zařízení je . výhodné v různých směrech. Především se ' zde uvádí značně větší množství vzduchu do kritické blízkosti pohybovaných hlav, zejména na místo vstupu pro pásek. Toto pohybované množství vzduchu představuje silnější podklad pro. pásek, čímž se snižuje opotřebení jak hlavy, tak i pásku, zejména na okrajích. Kromě toho má tato struktura rotoru podstatně menší kritický povrch než dosud obvyklé rotory. Na rozdíl . od těchto dosud obvyklých rotorů, které musí . být přesně opracovány na celém jejich obvodu v rozsahu 360 °, vyžadují vačkovité rotory přesného opracování jen v kritické oblasti v blízkosti magnetických hlav a v plynulé přechodové oblasti. Větší část obvodu nevstupuje do žádného vzájemného působení . s páskem. Konečně se v důsledku toho, . že .u vačkovitého rotoru je v blízkosti hlav zvětšené množství vzduchu, snižuje sklon, aby se na výstupním bodu v pásku vytvářely kmity.

   Pro úplnost je . nutno ještě zdůraznit, že jednotlivý rotor může být také proveden s více než . s jedním . vrcholem, z nichž každý nese jednu nebo několik magnetických hlav.

   VYNÁLEZU oblast (15) základny rotoru (9) zaujímá větší část obvodu rotoru (9).
2. 2. Rotor podle bodu 1, vyznačující se tím, že poloměr vačkového vrcholu (14) je alespoň tak velký jako je poloměr šroubovicovité . smyčky pásku (1) kolem nosného . vřetena (6) a je větší než poloměr nosného . vřetena (6).
3. 3. Rotor podle bodu . 1, vyznačující se tím, že poloměr oblasti . (15) základny rotoru . (9) je menší než poloměr nosného vřetena (6).
4. 4. Rotor podle bodu 1, vyznačující se . tím, že plocha obvodu rotoru (9) je propustná pro vzduch.