DE1449418C3 - Magnetkopfhalterung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetkopfhalterung für einen Magnetkopf zum Abtasten eines bewegten Informationsträgers, bei der der Magnetkopf aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung überführbar ist, in der er aerodynamisch gehalten wird, und bei der er an einer Haltefeder gelagert ist, die Relativbewegungen zwischen dem Magnetkopf und der Haltefeder in einer parallel zur Aufzeichnungsfläche liegenden Ebene verhindert, jedoch Bewegungen um zwei parallel zur Aufzeichnungsebene liegende, einen rechten Winkel zueinander einschließende Achsen zuläßt.

Bekannt ist eine Magnetkopfhalterung der vorstehenden Art, bei der der Magnetkopf mit zwei Schwenkzapfen versehen ist, mit denen er schwenkbar in Lagern an den Enden der Haltefeder gehalten wird. Um den Magnetkopf auch um eine zweite Achse schwenken zu können, ist die Haltefeder drehbar an einem Haltearm • befestigt. Die bekannte Magnetkopfhalterung vermag insofern nicht voll zu befriedigen, als der zu ihrer Verwirklichung erforderliche Aufwand erheblich ist; es werden nämlich insgesamt drei Schwenkzapfenlagerungen benötigt, deren Lagerspiel zudem die Genauigkeit der Ablese der gespeicherten Informationen beeinträchtigt (DT-AS 10 50 076).

Bekannt ist außerdem eine Magnetkopfhalterung, bei der die Beweglichkeit des Magnetkopfes durch die Haltefeder selbst sichergestellt ist, so daß auf die Genauigkeit des Systems beeinträchtigende Lager verzichtet werden kann. Diese zweite bekannte Magnetkopfhalterung besitzt eine federnde Stütze, gegen die sich der Magnetkopf über eine Kugel abstützt. Die Haltefeder ist mit ihrem einen Ende an einem um eine Achse drehbar gelagerten Arm befestigt, der auch die Stütze und einen Schieber zu deren Überführung aus einer Ruhe- in eine Arbeitsstellung trägt (IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 4, August 1961, Nr. 3, S. 13 und 14).

Die zweite bekannte Magnetkopfhalterung ist für ein System vorgesehen, bei dem der Informationsträger ruht, während der Magnetkopf um eine Achse rotiert. Es liegt auf der Hand, daß die auf diese Weise erzielbaren Lesegeschwindigkeiten vergleichsweise gering bleiben müssen, da die Magnetkopfhalterung nach Art eines Quirls rotiert und die Entstehung von Luftwirbeln unvermeidbar ist. Hohe Lesegeschwindigkeiten lassen sich in der Praxis nur durch die Verwendung stationärer Magnetköpfe wie bei der zuerst beschriebenen Konstruktion erzielen.

Mit der Erhöhung der Ablesegeschwindigkeit und der mit ihr parallel gehenden Steigerung der Kapazität der Informationsträger entstand ein Bedürfnis nach der Einhaltung kleinerer Abstände zwischen Magnetkopf und Informationsträger. Die Verkleinerung des Magnetkopfabstandes vom Informationsträger machte die Erhöhung der Positionierungskräfte für den Magnetkopf erforderlich. Diese läßt sich durch die Verwendung der Stütze realisieren, wie sie von der zum Stand der Technik gehörenden Magnetkopfhalterung bekannt ist. Wenn die zweite bekannte Magnetkopfhalterung gleichwohl nicht zu befriedigen vermag, so deshalb, weil durch die bei ihr getroffene Zuordnung von Stütze und Haltefeder die freie Beweglichkeit des Magnetkopfes, die durch die Haltefeder sichergestellt sein sollte, nicht gewährleistet ist. Der Grund hierfür besteht darin, daß bei der bekannten Konstruktion gleitreibungsbehaftete Relativbewegungen zwischen der Kugel und dem Magnetkopf unvermeidbar sind. Sie haben ihre Ursache im wesentlichen darin, daß einerseits die Länge der Arme, um die die Haltefeder und der Magnetkopf Schwenkbewegungen ausführen, ungleich lang ist, daß andererseits der Abstand .des Berührungspunktes zwischen dem Magnetkopf und der Kugel von der Ebene der Haltefeder bei Schwenkbewegungen des Magnetkopfes zwangsläufig zu translatorischen ReIativbewegungen führt, und daß schließlich die Abstützung des Magnetkopfes durch die Kugel außerhalb des Bereiches erfolgt, in dem der Magnetkopf mit der Haltefeder verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetkopfhalterung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der der Magnetkopf durch Lageveränderungen Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des von einer Trommel oder Scheibe gebildeten Informationsträgers ausgleichen kann, ohne daß die Ausgleichsbewegungen zu einem störenden Reibungsverschleiß führen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Magnetkopfhalterung mit einer federnden Stütze versehen ist, gegen die sich der Magnetkopf über

eine Kugel abstützt, ' daß das dem Magnetkopf abgewandte Ende der Haltefeder an der Stütze befestigt und zusammen mit dieser aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung überführbar ist, und daß der abstützende Berührungspunkt der Kugel in der Ebene einer der Oberflächen der Haltefeder liegt und daß ferner die wirksame Federlänge der Haltefeder sich mindestens bis zur Kugel erstreckt.

Die erfindungsgemäße Magnetkopfhalterung bietet den Vorteil, daß die sich aneinander abstützenden Teile praktisch gleitreibungsfreie Bewegungen zueinander ausführen und dadurch den Reibungsverschleiß auf ein Minimum reduzieren.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die auseinandergerückten Teile einer ersten Magnetkopfhalterung,

Fig.2 die Magnetkopfhalterung nach Fig. 1 in einem Doppel-Trommel-Magnetspeicher,

Fig.3 einen Querschnitt durch den Magnetkopf einer Magnetkopfhalterung nach Fig. 1, der die Stellung der drehbar gelagerten Bauteile sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Bedingungen erkennen läßt, ..

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der neuen Magnetkopfhalterung,

F i g. 5 einen Schnitt durch die Magnetkopfhalterung nach Fig. 4 längs Linie 5-5 in Fig. 4 und

F i g. 6 eine Vorderansicht der Magnetkopfhalterung nach Fig.4.

Die neue Magnetkopfhalterung ist so ausgestaltet, daß sie einen Magnetkopf auf einem aerodynamischen Lager während der Relativbewegung zwischen dem Magnetkopf und der Aufzeichnungsfläche in möglichst geringem Abstand hält. Die Magnetkopfhalterung besitzt einen Belastungsarm oder Lastarm, dessen eines Ende an einem Träger befestigt ist, während sein anderes Ende sich frei auf die Aufzeichnungsfläche zu bewegen und von dieser wieder wegbewegen kann. Auf den Lastarm.wirkt eine Kraft, um das freie Ende dieses Armes gegen die Aufzeichnungsfläche zu drücken. Der Magnetkopf hat eine aerodynamische Lagerfläche, die der Aufzeichnungsfläche gegenüberliegt, und eine erste Lagerfläche auf der anderen Seite des Kopfes, die relativ zu der aerodynamischen Lagerfläche drehbeweglich ist. Eine zweite drehbewegliche Lagerfläche ist ebenfalls an dem Lastarm angebracht und bildet mit der ersten Lagerfläche ein drehbewegliches Universalgelenk, welches die auf den Lastarm wirkende Kraft auf den Magnetkopf überträgt, während sie es gleichzeitig der Magnetkopfhalterung ermöglicht, in der erforderlichen Weise etwaigen Änderungen der Aufzeichnungsfläche im Wege von Drehbewegungen zu folgen. Der Magnetkopf selbst ist an dem Lastarm mit Hilfe einer ebenen Feder (Blattfeder) befestigt. Derjenige Teil der ebenen, geraden Feder, der in der Nähe desjenigen Bereiches liegt, über den er mit dem Magnetkopf verbunden ist, liegt in einer Ebene, die im allgemeinen parallel zu der aerodynamischen Oberfläche des Magnetkopfes verläuft und den Berührungsbereich zwischen der ersten und zweiten drehbeweglichen Lagerfläche schneidet, so daß sich für den Magnetkopf ein Maximum der Freiheit der Drehbewegungen um sämtliche Achsen ergibt, mit Ausnahme der Achse, die senkrecht zu der aerodynamischen Lagerfläche des Magnetkopfes verläuft.

Die Fig. 1 zeigt die Einzelteile einer bevorzugten Ausführungsform einer Magnetkopfhalterung in auseinandergerücktem Zustand. Ihr Magnetkopf 10 besitzt auf seiner Unterseite einen Bereich, der in dieser Figur nicht sichtbar ist und der eine kreiszylindrische oder ebene aerodynamische Lagerfläche 11 haben kann, abhängig von der Art des Aufzeichnungsmaterials, welches benutzt werden soll. In diesem Bereich sind die Aufzeichnungs- und Wiedergabespalte der Magnetköpfe so angeordnet, wie es erforderlich ist, um die notwendige Übertragung zwischen den eigentlichen Magnetkopfteilen und den zugehörigen Oberflächen der magnetischen Informations- oder Aufzeichnungsträger herzustellen. Wie Fig. 1 zeigt, besitzt der Magnetkopf 10 eine zylinderförmige Vertiefung 14, die sich auf der Seite befindet, die der aerodynamischen Lagerfläche 11 gegenüberliegt. In diese zylinderförmige Vertiefung 14 ist ein als Kugel 16 ausgebildetes Stützelement so eingebettet oder befestigt, daß sich eine Fläche bildet, auf welcher der Magnetkopf 10 Drehbewegungen ausführen kann.

Der Magnetkopf 10 weist ferner eine Nut 18 auf, die von einer Seite des Magnetkopfes 10 bis zur anderen Seite reicht. Die Nut 18 dient zur Aufnahme der Enden 20 einer Haltefeder 22. Die Haltefeder 22 besteht vorzugsweise aus sehr leichtem Federmetall. Sie besitzt Bohrungen 24 zu ihrer Befestigung an einer Stütze 28, die von einer Blattfeder gebildet wird. In der Stütze 28 befinden sich drei Bohrungen 30, die zusammen mit den Bohrungen 24 in der Haltefeder 22 Nieten 32 aufnehmen, welche die Haltefeder 22 fest mit der Stütze 28 verbinden. Die Stütze 28 ist fest in einen Arm .14 eingesetzt und bildet zusammen mit diesem ein Widerlager 35. Am freien Ende der Stütze 28 ist unten eine flache Platte 38 befestigt, die eine Lagerfläche bildet, gegen die die Kugel 16 anliegt, um auf diese Weise ein Universaldrehgelenk zu bilden, über das sämtliche Kräfte von der Stütze 28 auf den Magnetkopf 10 übertragbar sind, ohne dem Magnetkopf 10 die Möglichkeit zu nehmen, sich um alle Achsen, welche die Freiheitsgrade der Bewegung bestimmen, drehen zu können, mit Ausnahme der Achse, die senkrecht zur aerodynamischen Lagerfläche des Magnetkopfes 10 steht und durch den Berührungsbereich zwischen der Kugel 16 und der Platte 38 hindurchgeht. Der Magnetkopf 10 kann sich also nicht in einer Ebene bewegen, die parallel zu der Ebene der Haltefeder 22 verläuft, weil diese längs dieser Ebene eine ausreichende Steifigkeit besitzt, um eine solche Bewegung zu verhindern. . .

Im allgemeinen sind die Enden 20 der Haltefeder 22 in die Nut 18 des Magnetkopfes 10, beispielsweise mit einem Epoxydklebemittel eingekittet. Die Enden 20 sollen dabei in einer Ebene liegen, die praktisch parallel zu der aerodynamischen Lagerfläche des Magnetkopfes 10 verläuft und den Berührungsbereich zwischen der

Kugel 16 und der Platte 38 schneidet. Diese Stellung der Haltefeder 22 und der Teile 16 und 38 ermöglicht jede beliebige Drehbewegung des Magnetkopfes relativ zur Stütze 28 mit einem Minimum an Gleitreibung, so daß die Gefahr einer Beeinträchtigung von Ausgleichsbewegungen auch dann ausgeschaltet ist, wenn der Magnetkopf 10 Bewegungen hoher Frequenz unterworfen wird. .

In F i g. 2 ist die Magnetkopfhalterung gemäß Fig.l bei einer Anordnung wiedergegeben, bei der zwei trommeiförmige Aufzeichnungsflächen 40 und 42 zur Anwendung gelangen. Bei dieser Ausführungsform sind die Magnetköpfe 10a und 1Oi den voneinander getrennten Aufzeichnungsflächen 40 bzw. 42 zugeord-

net. Die Befestigung der Magnefköpfe 10a und 106 erfolgt auf ähnliche Weise wie bei der Magnetkopfhalterung in F i g. 1; hier sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern versehen, und zwar tragen die Teile des Magnetkopfes 10a den Index »a« und die zum Magnetkopf 106 gehörigen Teile den Index »b«.

Im Interesse einer klareren zeichnerischen Darstellung ist der Magnetkopf 10a in dieser Figur in seiner zurückgezogenen Stellung gezeichnet, d. h. also in der Stellung, die er einnehmen würde, wenn die Magnetkopfteile sich auf der Aufzeichnungsfläche 40 weder in der Wiedergabe- noch in der Aufzeichnungsstellung befinden würden. Der Magnetkopf 106 ist in seiner Arbeitsstellung gegenüber der Aufzeichnungsfläche 42 gezeichnet, in der er sich ganz nahe an dieser Fläche, aber immernoch in einer gewissen Entfernung von ihr befindet. Selbstverständlich können sich beide Köpfe 10a und 106 entweder gleichzeitig in der Ruhestellung befinden, in der keine Aufzeichnung erfolgt, wie beispielsweise der Kopf 10a in der Figur, oder gleichzeitig in der Arbeitsstellung, wie der Kopf 106.

Die Widerlager 35a und 356 sind so angeordnet, daß sie sich um Drehpunkte an Tragteilen 55a bzw. 556 relativ zu einem Käfig 55 drehen können, der eine pneumatische Betätigungsvorrichtung 45 trägt. Die Betätigungsvorrichtung 45 dient dazu, die Widerlager 35a und 356 in die Lage zu versetzen, die Kraft einer nicht dargestellten Feder zu überwinden, die bestrebt ist, die Widerlager 35a und 356 in der Ruhestellung zu halten, in der der Magnetkopf 10a dargestellt ist. Die Widerlager werden auf diese Weise in ihre Arbeitsstellung bewegt, in der das Widerlager 356 gezeichnet ist. In der Arbeitsstellung werden die Magnetköpfe 10a und 106 gegen die Aufzeichnungsflächen 40 und 42 gedrückt, so daß beide Magnetköpfe 10a und 106 in ihrer Aufzeichnungsstellung gegenüber den Aufzeichnungsflächen 40 und 42 gehalten werden, wie dies in F i g. 2 für den Kopf 106 gezeichnet ist Um das Widerlager 356 in der Arbeitsstellung zu halten, wird eine Membran 486 mit Druckluft beaufschlagt, die einer Kammer 50 über eine Rohrleitung 52 zugeführt wird. Die Einstellung des Widerlagers 35a wird auf ähnliche Weise erreicht. Die Membran 48 überträgt die Andruckkraft über einen Stift 546 auf den Arm 346 des Widerlagers 356 und über die Stütze 286 und die zugehörigen Teile einschließlich der Platte 386 auf den Magnetkopf 106. Die Größe der Andruckkraft hängt sowohl von der Federkonstanten der federnden Stütze 28a bzw. 286 als auch von der endgültigen Winkelstellung der Arme 34a bzw. 346 ab. Die Endstellung ist durch Anschlagschrauben 56a bzw. 566 festgelegt.

Bewegt man den Magnetkopf 106 auf die Aufzeichnungsfläche 42 zu, dann nähert sich die aerodynamische Lagerfläche 116 des Magnetkopfes 106. zunächst der rückwärtigen Kante der Aufzeichnungsfläche 42. Sobald der Magnetkopf 106 sich der Aufzeichnungsfläche 42 nähert, entsteht zwischen der aerodynamischen Lagerfläche 116 und der Aufzeichnungsfläche 42 infolge der hohen Geschwindigkeit der Luft, die sich zusammen mit der Aufzeichnungsfläche 42 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles bewegt, ein Luftkeil. Dieser Luftkeil hält der Belastung, die durch die Stütze 286 auf den Magnetkopf ausgeübt wird, das Gleichgewicht, wenn sich der Magnetkopf 106 in der vorschriftsmäßigen Stellung befindet, in der ein ganz kleiner Abstand zwischen der aerodynamischen Lagerfläche 116 und der Aufzeichnungsfläche 42 besteht. Dieser winzige Abstand erlaubt es dem Magneten des Magnetkopfes, der normalerweise nahe der Hinterkante 107 in den Magnetkopf 106 eingebettet ist, sich der Aufzeichnungsfläche 42 genügend zu nähern, um die erforderlichen Wiedergabe- und Aufzeichnungsfunktionen zu erfüllen und doch einen unmittelbaren körperlichen Kontakt mit der Aufzeichnungsfläche 42 zu vermeiden. Der Magnetkopf schwebt also und folgt auf Grund seiner Lagerung allen Unebenheiten, Unregelmäßigkeiten und sonstigen Änderungen der Aufzeichnungsfläche 42.

ίο Wie bereits oben erwähnt, dient die Haltefeder 226 dazu, den Magnetkopf 106 mit seiner Kugel 16 (in Fig. 1) gegen die Platte 386 des Widerlagers 356 zu drücken, aber doch sämtliche Freiheitsgrade der Bewegung für den Magnetkopf 106 in allen Ebenen aufrechtzuerhalten, mit Ausnahme der einen Ebene, die praktisch parallel zu der aerodynamischen Lagerfläche 116 verläuft.

F i g. 3 zeigt die relative Lage zwischen dem Magnetkopf 10, der im Schnitt gezeichnet ist, und der Kugel 16, die in der zylinderförmigen Vertiefung 14 mit Hilfe eines Klebers 15 gehalten wird. Normalerweise wird die oberste Fläche der Kugel 16 gegen die Platte 38 gedrückt. In Fig.3 ist die Platte 38 in ihrer ,-■ (* Normalstellung in ausgezogenen Linien gezeichnet, während der gestrichelte Linienzug die Stellung zeigt, in welcher sie gegenüber der Kugel 16 verschwenkt ist, und die dann eingenommen wird, wenn sich der Magnetkopf 10 in seiner normalen Schwebestellung in unmittelbarer Nähe des zugehörigen Informationsträgers befindet. Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß der Berührungspunkt zwischen der Kugel 16 und der Platte 38 vorzugsweise so gewählt ist, daß er sich an einer Stelle befindet, die von der Hinterkante 10Γ36% des Gesamtabstandes zwischen der Hinterkante 107* und der Leitkante 1OL entfernt ist. Es ist gefunden worden, daß diese Entfernung die Lage kennzeichnet, welche die gewünschte dynamische Stabilität herbeiführt. Selbst verständlich können diese relativen Stellungen innerhalb eines sehr weiten Bereiches geändert werden, ohne die eigentliche Wirkung des Magnetkopfes und seiner Halterung zu beeinflussen.

Die Fig.4, 5 und 6 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der Magnetkopfhalterung nach Fig. 1. In diesen Figuren sind gleiche Bauteile mit den / gleichen Bezugsziffern versehen. Bei diesem Ausfüh- V-rungsbeispiel ist eine Stütze 60 starr und um einen Zapfen 62 drehbar. Die Stütze 60 wird mit Hilfe eines Andruckorgans 66 gegen eine entsprechende Aufzeichnungsfläche gedrückt. Die von dem Andruckorgan 66 ausgeübte Druckkraft wird über eine Kugel 70 und einen Teil einer Haltefeder 74 auf den Magnetkopf 80 übertragen, der mit Schrauben 82 an der Haltefeder 74 befestigt ist. Zur Befestigung der Haltefeder 74 an der Stütze 60 dienen Schrauben 76.

Die Haltefeder 74 besteht aus sehr leichtem Federmetall, sie hat wegen als Einschnitte 86 und 87 ausgebildeter reduzierter Querschnitte einen Abschnitt kleineren Federmoduls. Dimensioniert man die Haltefeder 74 so, daß der Abschnitt mit dem reduzierten · Federmodul in der Weise orientiert ist, wie die Figur es zeigt, dann kann der. Magnetkopf 80 den Umrißlinien der zugehörigen Aufzeichnungsfläche mit großer Bewegungsfreiheit folgen. Die effektive Achse, um welche der Magnetkopf sich dreht, ist so angeordnet, wie dies der Fall wäre, wenn man eine kardanische Aufhängung wählen würde, um die dynamische Stabilität des Magnetkopfes zu erhöhen, wenn er sich in einer aerodynamischen Lagerung gegenüber einer

bestimmten Aufzeichnungsfläche befindet.

Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß F i g. 1, ist die zweite Ausführungsform nach den F i g. 4,5 und 6 so ausgelegt, daß die Kugel 70 an eine Stelle gelegt ist, deren Entfernung von der Hinterkante 807" des Magnetkopfes 80 annähernd 36% der gesamten Entfernung der Hinterkante 807*von der Leitkante 8OL

beträgt. Die Kugel 70 befindet sich in ähnlicher Weise in der Mitte zwischen den Seitenflächen 80/? und 805, so daß der Magnetkopf 80 sich um eine Achse drehen kann, die sich im gleichen Abstand zu den Seitenflächen 80/? und 805 befindet und durch den Berührungspunkt der Kugel 70 mit der Haltefeder 74-geht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

609 635/3

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Magnetkopfhalterung für einen Magnetkopf zum Abtasten eines bewegten Informationsträgers, bei der der Magnetkopf aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung überführbar ist, in der er aerodynamisch gehalten wird, und bei der er an einer Haltefeder gelagert ist, die Relativbewegungen zwischen dem Magnetkopf und der Haltefeder in einer parallel zur Aufzeichnungsfläche liegenden Ebene verhindert, jedoch : Bewegungen um zwei parallel zur .Aufzeichnungsebene liegende, einen rechteil Winkel zueinander einschließende Achsen zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkopfhalterung mit einer federnden Stütze (28,60) versehen ist, gegen die sich der Magnetkopf (10, 80) über eine Kugel (16, 70) abstützt, daß das dem Magnetkopf (10, 80)~abgewandte Ende der Haltefeder (22, 74) an der Stütze (28, 60) befestigt und zusammen mit dieser aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung überführbar ist, und daß der abstützende Berührungspunkt der Kugel (16, 70) in der Ebene einer der Oberflächen der Haltefeder (22, 74) liegt und daß ferner die wirksame Federlänge der Haltefeder (22,74) sich mindestens bis zur Kugel (16, 70) erstreckt.

2. Magnetkopfhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefeder (74) zwei Abschnitte mit reduziertem Querschnitt (Einschnitte 86, 87) besitzt, zwischen denen der Magnetkopf (80) gehalten wird.

3. Magnetkopfhalterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (28, 60) an ihrem dem Magnetkopf (10, 80) abgewandten Ende aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung und zurück schwenkbar an einem Tragteil (55a, 55b) gelagert ist.

4. Magnetkopfhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (28,60) durch eine Andruckvorrichtung (45) oder ein Andruckorgan (66) in an sich bekannter Weise zur Aufzeichnungsfläche (40, 42) des Informationsträgers gedrückt wird.