DE1921360A1

DE1921360A1 - Einrichtung zur Korrektur der Spurlage eines Vielspur-Magnetkopfes

Info

Publication number: DE1921360A1
Application number: DE19691921360
Authority: DE
Inventors: Hertrich Friedrich Rudolf
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-04-29
Filing date: 1969-04-26
Publication date: 1969-11-20
Also published as: DE1921360B2; US3576553A; DE1921360C3; JPS4934602B1; FR2007152A1; JPS4811045B1; GB1260706A

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Getelhdiaft mbH

Böblingen den 22. April 1969

Anmelderin:

International Business Machine Corporation, Armonk N. Y.

Amtliches Aktenzeichen:

Aktenzeichen der Anmelderin:

Neuanmeldung

Docket BO 9-67-003

Einrichtung zur Korrektur der Spurlage eines Vielspur-Magnetkopfes

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Korrektur der Spurlage eines Vielspur-Magnetkopfes, dessen Einzelmagnetköpfe zur Aufzeichnung/ Abfühlung von Daten über den Datenspuren eines magnetischen Aufzeichnungsträgers angeordnet sind.

Bei der Aufzeichnung/Abfuhlung von Datenspuren eines Aufzeichnungsträgers besteht die Aufgabe, die Datenspuren zum Zweck einer hohen Aufzeichnungsdichte sehr dicht nebeneinander zu legen. Die Erhöhung der Spurdichte ist jedoch begrenzt durch den Umstand, dass sowohl das Material der magnetischen Aufzeichnungsträger als auch der Magnetköpfe durch die Einwirkung von Temperatur und Feuchtigkeit Änderungen bezüglich der Längenausdehnung unterworfen sind. Die Spurdichte muss daher so gewählt werden, dass aufgrund der genannten Bedingungen bestimmte Toleranzen eingehalten werden.

Für die Korrektur der Spurlage eines Magnetkofes ist es bekannt (US Patent 30 34 111), zwei Servo-Magnetspuren durch den Arbeitsspalt eines Magnetkopfes abzufühlen, um durch das gewonnene Ausgangssignal ein Steuersignal zu erzeugen.

Docket BO 9-67-003

09847/0878

Diese bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, dass die erreichte Genauigkeit der Spur lage-Korrektur unzureichend ist.

Eine verbesserte Korrektur der Spurlage wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass am Aufzeichnungsträger Servo -Signalspuren in einem Abstand angeordnet sind, und dass den Servo -Signalspuren und den Datenspuren zugeordnete Einzel-Magnetköpfe an einem Magnetkopf - Träger angeordnet sind, der in Querrichtung zu den Aufzeichnungsspuren einstellbar ist, und dass die den Server -Signalspuren zugeordneten Einzel-Magnetköpfe mit einer Spurlage-Korrekturschaltung verbunden sind.

Die genannte Einrichtung hat den Vorteil, dass die durch Temperatur oder durch Feuchtigkeit bewirkten Änderungen von Aufzeichnungsträger und Magnetköpfen genauer erfasst werden können. Die Dichte der Aufzeichnungsspuren kann somit wesentlich erhöht werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Abbildungen näher erläutert.

Es zeigen:

Die Fig 1 die Gesamtanordnung der Einrichtung zur Korrektur der Spurlage;

Die Fig. 2 eine Schaltungsnaor dnung , die für die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung verwendet wird;

Die Fig. 3 Magnetisierungsmuster der in den Servor-Signalspuren aufgezeichneten Servorsignale;

die Fig. 4 ein Diagram der ab gefühlten Servo "signale; Docket BO 9-67-003 909847/0878

die Fig. 5 das Blockdiagram einer Vergleichsschaltung , die für die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung verwendet wird.

die Fig. 6 ein Diagram der abgefühlten Servosignale, wenn die Magnet-

köpfe aus der richtigen Spurlage verschoben sind;

die Fig. 7 eine Einrichtung zur Aufzeichnung der Servosignale;

die Fig. 8 a - 8 d die Diagramme von Fehler Signalen

Die Fig. 9 a - 9 c die Diagranme von Stör- und Fehlersignalen;

Dif Fig. 10 a - 10 c die Diagramme von Stör und Fehlersignalen

Die Fig. 11 a - 11 c die Diagramme von Stör- und Fehlersignalen

Der in Fig. 1 dargestellte magnetische Aufzeichnungsträger 10, ist als Magnetband ausgebildet, an dem in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnete Gruppen 12 und 14 von Servorsignalspuren 16 aufgezeichnet sind. Zwischen diesen beiden Servo-Signalspursätzen 12 und 14 und parallel zu den"Spuren 16 sind mehrere grundsätzlich parallel und in einem Abstand voneinander Datenspuren 18 aufgezeichnet. Ein Magnetkopfträger 20 erstreckt sich über die Breite des Aufzeichnungsträgers 10 und ist in Querrichtung zu den Magnetspuren durch ein Betätigung sgleid 22 einstellbar, denen Einstellung nach Richtung und Grosse durch ein angelegtes Signal bestimmt wird. Der Magnetkopf-Träger 20 enthält mehrere Daten - Magnetköpfe, die in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Der erste Servo-Magnetkopf 26 und der zweite Servo-Magnetkopf 28 sind an den einander gegenüberliegenden Enden des Magnetkopf-Trägers 20 über den beiden Gruppen 12 bzw. 14 der Servo-Signalspuren angeordnet.

Wenn die einzelnen Servo-Spuren 16 und die Datenspuren 18 ungefähr Docket BO 9-67-003

909847/0878

* und

gleiche Abstände aufweisen gibt die Anzahl der Servo-Spuren in den Gruppen 12 und 14 die Anzahl der verschiedenen Datenspuren an, die jedem der Datenübertrager 24 zugeordnet sind.

Wenn das Magnetband 10 und der Magnetkopf-Träger stabil sind und Faktoren wie "thermische und hygroskopische Expansion oder Kontraktion vernachlässigt werden, kann man einen Servo-Magnetkopf und den zugehörigen Satz von Servo-Spuren dazu benutzen ein Fehlersignal auf das Betätigungsglied 22 des Magnetkopf-Trägers zu geben. In ähnlicher Weise genügen ein einziger Servo-Magnetkopf und ein zugehöriger Satz von Servo-Spuren, wenn das Magnetband 10

Docket. BO.9-67-003 _ΛΛΛ

909847/0 8-7

• -5-

die Kopfstange 20 einer Maßverzerrung von ungefähr gleicher Größe unterliegen. Im typischeren Pail tritt jedoch am Aufzeichnungsträger 10 eine andere thermische Expansion oder Kontraktion auf als an der Kopfstange 20, und zwar aufgrund der für diese Teile kh. verwendeten unterschiedlichen Materialien und aufgrund der Unterschiede in ihrer physikalischen Konfiguration. Außerdem kann die hygroskopische Expansion und Kontraktion des Aufzeichnungsträgers 10 ein sehr ernstes Problem bilden, wenn dieser Aufzeichnungsträger aus plastikähnlichen Materialien hergestellt.ist. In solchen Fällen werden vorzugsweise zwei Servo-Übertrager und zwei zugehörige Sätze von Seryo-Spuren zusammen mit einer Ausgleichsschaltung dazu verwendet, entsprechend der Erfindung die nötige Genauigkeit herzustellen.

Wie bereits gesagt, können Fehlersignale durch Anordnungen erzeugt werden, die versuchen, jeden der Servo-Übertrager 26J28 mit einer bestimmten Servo-Spur 16 in den Spurengruppen 12 und 14 auszurichten. Frequenzfilter können z.B. dazu dienen, ein Servo-Spursignal einer Frequenz von Signalen anderer ^Frequenz entsprechend nebeneinanderliegenden Servospuren zu trennen. Grundsätzlich v.^rerden jedoch Anordnungen bevorzugt, die versuchen, die Servo-Übertrager mit der imaglnäfcen Mittellinie zwischen zwei nebeneinanderlegenden Paaren von Servo-Spuren auszurichten, im besonderen dort, wo die Expansion oder Kontraktion des Aufzeichnungsträgers 10 und der Kopfstange 20in der Große beträchtlich voneinander abweichen.

BO₉-O₇-OOO₃ 909847/0878

Die Anordnung der Figur 1 umfaßt eine Schaltung, die Fehlersignale erzeugt, welche die Abweichung jedes der beiden Servoübertrager 26 und 28 von der imaginären Mittellinie zwischen zwei nebeneinanderliegenden ausgewählten Servospuren lö im entsprechenden Spurensatz darstellen. Jeder der Übertrager 2ό 28 erzeugt ein kombiniertes Signal mit einzelnen Komponenten, die den verschiedenen Signalen in den nebeneinanderliegenden beiden Spuren entsprechen, und zwar aufgrund der Bewegung des Aufzeichnungsträgers 10 relativ zur Kopfstange 20. Das kombinierte Signal wird durch ein Tiefpaßfilter 30 gefiltert, um hochfrequente Störungen aus dem Signal zu entfernen und dann auf eine Vergleicherschaltung 32 geleitet, worin die einzelnen Teile von den zwei verschiedenen Servo-Spuren getrennt und zur Lieferung eines Fehlersignales verglichen werden. Eine derartige Anordnung ist in dem gleichzeitig laufenden US-Patent von Frank J. SorbeHo gezeigt und beschrieben.

Die Servo-Übertrager 26 und 28 werden am Anfang zwischen zwei nebeneinanderliegende ausgewählte Spuren der Servo-Spuren 16 " durch den Betätiger der Kopfstange 22 unter Steuerung eines Steuergerätes für die Anfangsstellung der Kopfstange 34 gestellt. Die Anfangsposition-Steuerung 34 kann jede geeignete Anordnung für die erste Einstellung der Kopfstange 20 aufgrund von externen Kommandosignalen umfassen, wobei ein linear veränderlicher Differentialtransformator ein typisches Beispiel ist, der auf eine Adresse von einer Datenverarbeitungseinheit

909847/0S7*

anspricht. Die Adresse entspricht einer gewählten von mehreren verschiedenen Schrittpositionen, die die verschiedenen neben - einanderliegenden Paare von Servo-Spuren 16 darstellen.

Wenn angenommen wird, daß der Aufzeichnungsträger 10 aufgrund hygroskopischer Expansion sich wesentlich größer ausdehnt alü die Kopfstange 10 und wenn z.B. Fehlersignale von den beiden verschiedenen Servo-Übertragern 20 und 28 algebraisch kom biniert werden, um ein Fehlersignal auf den Betätiger für die Kopfstange 22 zu geben, dann wird die Kopfstange 20 so eingestellt, daß der Übertrager 26 dichter an der rechten Spur des zugehörigen Paares und ddr Servo-Übertra^er 2Z dich ter an der linken Spur des zugehörigen Paares von Servo-Gpuron steht. Die Datenübertrager 24, die dicht an der Mitte der Kopfstange 20 liegen, folgen genau den ausgewählten Datonspuren %"i Ιδ. Die Datenübertrager 2k, die an der linken oder rechten Seite der" Kopfstange 20 liegen, liegen jedoch entsprechend rechts oder links von den ausgewählten Datenspuren 18, denen sie folgen sollen.

Der Erfindung entsprechend wird die Fehlausrichtung ,jedes Datenübertragers lh relativ zur gewählten und zu verfolgenden Datensrur Io kompensiert durah eine Koir.pencaticnssühaltur.r; -j ., welche die Fehlersignale von den Servo-Übertragern 2c^; 2c ix.. Übereinst immune r.it der Distanz zwischen einem ausgewählter: üatenübertrager 2^ und den Servo-Übertragern 2υ 2ί dämpft.

909847/0878

Die Fehlersignale von den entsprechenden Vergleicherschaltungen 32 werden auf die entgegengesetzten Enden mehrerer in Serie gekoppelter Widerstände 38 gegeben, denen der V/ert eines jeden einzelnen der Entfernung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Übertragern 24 26 28 auf der Kopfstange entspricht. Die Verbindung zwischen jedem nebeneinanderliegenden Paar der Widerstände 38 ist durch eine Leitung 40 an einen anderen Anschluß 42 eines Drehschalters 44 mit mehreren Anschlüssen gekoppelt, dessen Schalterarm 46 ein einziges Fehlersignal an den Betätiger für die Kopfstange 22 gibt. Der Drehschalter 44 ist· zur leich^teren Beschreibung dargestellt. In der Praxis werden wohl meist elektronische Schalter wie Dioden- und Transistorenanordnungen verwendet.

Wenn ein bestimmter D»tenübertrager 48 aus der Gruppe der Datenübertrager 24 richtig mit einer gewählten Datenspur 18 ausgerichtet werden soll, wird ein Anschluß 50 iⁿ der Kompensationsschaltung 36, der der physikalischen Lage des Übertragers 48 bezüglich der Länge der Kopfstange 20 entspricht, über den Schaltarm 46 des Drehschalters 44 mit dem Betätiger für die Kopfstange 22 verbunden. Die Fehlerspannung vorn Servo-tJcertEager 20 viird dur-jh die 6 V.'iderstHnde 3S an der linken Seite des Anschlusses 50 gedämpft, während die Fehlerspannung von den Servo-lJbertrager 23 durch die 3 V.'idersüinde jr; vaf der reihten Seite des Anschlusses 50 gedämpft wird. Die resultierende Spannung am Anschluß 50 hat

9098A7/0878

die richtige Richtung und Größe, um den gewählten Datenübertrager 48 mit einer bestimmten Qatenspur 18 über den Betätiger für die Kopfstange 22 auszurichten. In ähnlicher V/eise kann der Schalterarm 46 des Schalters 44 auf jeden der anderen Anschlüsse 42 gestellt werden, um eine genaue Spurverfolgung eines entsprechenden Datenübertragers 24 ¹ zu erzielen. Die V/iderstände 38 können jeden entsprechenden Wert haben und haben typischerweise gleiche Werte für gleiche Abstände fün zwischen nebeneinanderliegenden Paaren von Datenübertragern 24. Wenn gleichzeitig Daten von mehr als einem Datenübertrager 24 gelesen werden sollen, wird der Schalterarm 46 an die Verbindung angeschlossen, die dem Übertrager entspricht, der dem Mittelpunkt zwischen den beiden zu verwendenen End-Datenübertragern am nächsten steht.

Kleinere .Fehleinstellungen der Übertrager in Längsrichtung der Kopfstange 20-sind unvermeidlich aufgrurd der Herstellungstoleranzen bei der Massenfabrikation. Obwohl sie seltener .vorkommen, sind auch kleine Unterschiede in der elektrischen Charakteristik der Übertrager 24 und der zugehörigen Schaltung möglich. Die Präzision der gemeinsamen Kopfstange kann durch engere Eingrenzung der Herstellungstolcranzen erhöht werden, dadurch steigen jedoch auch die Herstellungskosten pro Stück beträchtlich. Außerdem wird der Vorteil, der in der Herstellung von gemeinsamen Kopfstangen für mehrere Übertrager liegt, durch hohe Anforderungen an die Fertigungs-

909847/Q87I

toleranzen wieder verkleinert.

Ein Netzwerk von Brückenschaltungen 6O, wie es in Figur 1 gezeigt ist, kann erfindungsgemäß dazu verwendet werden, die Lagefehler des Übertragers und kleine Differenzen zu kompensieren, die in der elektrischen Charakteristik der Übertrager und ihrer zugehörigen Schaltung auftreten können. Jede der Brückenshhaltungen oO umfaßt einen Festwiderstand 62 zwischen einem Anschluß 64 und einer gemeinsamen positiven Stromquelle 66 und einen Regelwiderstand 68 zwischen dem Anschluß 64 und einer gemeinsamen negativen Stromquelle Der Anschluß 64 jeder Brückenschaltung 6O ist an einen anderen der Anschlüsse 42 des Drehschalters bh gelegt, um diesem eine veränderliche Vorspannung zu erteilen. Die Vorspannung entspricht der Spannung des Anschlusses 64 und hat den Wert C, wenn der Regelwiderstand 65 genauso eingestellt ist wie der Festwiderstand (52 und die Spannungsquellen 66 und 0 70 ^auf einem absolut gleichen Wert stehen.

Wenn ein bestimmter Datenübertrager richtig in Längsrichtung der Kopfstange 20 eingestellt wdrden soll, wird die Vorspannung am entsprechenden Widerstands-Verbindungapunkt auf 0 gesetzt, da kein Positionsausgleich benötigt v/ird. Wenn jedoch ein bestimmter Datenübertrager links oder rechts von der Stelle, steht, an der er eigentlich stehen sollte, wird der Regelwiderstand 68 in der entsprechenden Brückenschaltung 00 so eingestellt, daß eine Vorspannung auf den entspreehen-

BO 9-67-OO3

909847/087« ^m

den Sohalteranschluß 42 gegeben wird. Die Richtung dieser Vorspannung stellt die Richtung dar, in der der Übertrager relativ zur Sollstellung verschoben ist und der Übertrager falsch ausgerichtet ist.

Als Teil des Herstellungsverfahrens kann jede fertige Kopfstange mit einem voraufgezeichneten Bezugsmedium geprüft werden, auf welchem Servo-Spuren im Aufzeichnungsabstand aufgezeichnet sind. Somit können die von jedem übertrager abgefühlten Signale auf einem Oszilloskop unabhängig vom Servo-System dargestellt werden. Jeder Regelwiderstand 68 muß für die genaue Spurregistrierung nur einmal im Werk abgestimmt werden. Wenn sich die Servo-Signal-Spurfolgecharakteristik der Kopfstange nachträglich ändert, muß der Regelwiderstand 68 natürlich nachgestellt v/erden, wenn ein geeigneter Eichma3stab zur Verfügung steht.

Die Brückensehaltungen 6o_% in der in Figur 1 gezeigten Anordnung liefern aufgrund des regelbaren Widerstandes einen großen Bereich möglicher Vorspannungswerte. Eine eteas ein fachere und billigere Alternstivausführung (3er Brüjkenschaltungen ύθ ist in Figur 2 gezeigt. Di*= leicht in Form einer gedruckten ojhaltkartc herzustellender! Anordnung der Figur 2 eige'net sich besonders für Anwendungen, oei denen der Spurfehler auf einen bestimmten Prozentsatz, z.B. 20 f?, der Toleranzen des Übertragers 24 im ungünstigsten Falle, •·ϊangegrenzt werden soll. Wenn die Toleranzen fir- den u;>

BAD ORIGINAL BO 9-67-C03 909847/087*

günstigsten Pall*, s.B. + 5Oy/ betragen und der Korrekturgrenzwert 20 fo beträgt, muß jeder Übertrager mindestens innerhalb von + · ' IQ'u seiner Sollstelle auf ι der Kopfstange 'korrigierbar sein. Das erreicht man durch Anlegen einer Vorspannung mit dem Wert 0 an jeden der Verbindungspunkte zwischen den Widerständen. 38,gemäß der Darstellung in Figur 2, sowie Anlegen einer positiven oder negativen Spannung entsprechend 40 /> der ' 20 ~JJ auf der Kopfstange.

Diese Vorspannungen werden von einer gedruckten Schaltungsanordnung geliefert, zu der zwei gemeinsame Leitungen SO und 82 gehören, die an positive bzw. negative Spannungsquellen 84 und "86 über die Sküksk Teilerwiderstände 6t und. 90 und über geätzte Leitungsmuster 94 an die Klemmen 92 angeschlossen sind. Jede der Klemmen 92 ist mit einem anderen Verbindungspunkt KZSX zwischen den Widerständen 38 verbunden, um an diesen eine gewählte Vorspannung anlegen zu können. Eine Vorspannung mit dem Wert 0 wird an die Anschlüsse 92 gegeben, indem man die Musterbereiche der gedruckten Schaltung, die die geätzten Leiter 9^ zwischen dem gewählten Anschluß 92 und den Leitungen 80 und 82 umfassen, schneidet. Auf diese Weise wird am zugehörigen Anschluü 92 ungeachtet der Spannungen der Quellen 84 und £6 oder der gemeinsamen Leitungen £0, 82 eine Spannung miüderr Wert 0 RMCKxfcRKfc errichtet. Eine positive oder negative Spannung mit einem Wert, der - 40 ju abstand auf der Kopfstange 20 entspricht, wird an die Klemme 92 gelegt, indem man den Leiter 94 zwischen der Klemme und einer

BO 9-07-003

der Leitungen'δΌ, 82 schneidet und den anderen Leiter 94 iHtakixiiiÄix in Takt läßt. Diese Spannung, deren Wert durch die Spannungen an den Stromquellen 84 und 86 und an den Widerständen 88 und 90 bestimmt wird, ist positiv, wenn der Leiter 94 zwischen dem Anschluß und der Leitung 80 unverletzt gelassen wird, und ist negativ, werin der Leiter 94 zwischen dem Anschluß und der Leitung 82 unverletzt gelassen wird. Eine positive oder negative Spannung entsprechend einem Ab- stand von; 20 M auf der Kopfstange 20 wird an die Klemmen 92 gelegt, indem man beide zugehörigen Leiter 94 schneidet und einen Widerstand 96 zwischen den Anschluß 92 und eine der Leitungen 60, &2 legt. Jie Polarität der Spannung an der.Klemme 92 hängt wieder davon ab, ob die Klemme mit der Leitung 80 oder der Leitung 62 verbunden ist.

Die Anordnung der Figur 2 zeigt -eine einfache und billige Art-, die Kopfstange 20 zu eichen. Jeder der Übertrager 24 wirddg geeicht, indem man einen oder beide Leiter 94 schneidet oder auch noch einen V/idefcstand 96 hinzufügt. In der Praxis wurde festgestellt, daß ungefähr die Hälfte der Übertrager auf einer gegebenen Kopfstange zur Korrektur einen '„'iderGtand $G erfordert, während bei den übrigen Übertragern nur eine oder beider der zugehörigen Leiter g Sk geschnitten v/erden müssen,

Wie bereits gesagt, kann die in Figur 1 gezeigte Anlage zusammen mit entsprechenden Servosignal-Systemen dazu verwendet v/erden, eine bestimmte Servospur oder die Mitte zwischen

BO 9-67-003 ' 90 984 7/08

BAD ORtGtNAL

zwei nebeneinanderliegenden Servospuren zu verfolgen. Bei . bestimmten Anvrendungen kann jedoch die bisher übliche Art der Servo-Spurverfolgung unzureichend sein. Anlagen, in denen ein Servo-Übertrager zwischen zwei nebeneinanderliegenden Spuren mit Servosignalen unterschiedlicher Frequenz läuft, können aus einer Anzahl von Gründen z.B. keine hinreichende Genauigkeit liefern. Die zur Trennung der Signalkomponenten unterschiedlicher Frequenz erforderlichen Filter haben notwendigerweise unterschiedliche Bandpaßcharakteristiken, die zu einer ungleichmäßigen Stördämpfung führen. Solche Filter weisen außerdem in den entsprechenden Frequenz-PaSbändern unterschiedliche Störimpedanzen auf und die resultierende ungleichmäßige Dämpfung der Störungen reduziert die .Ausrichtungsgenauigkeit. Gesehwind igke it sabweichunge.n des Aufzeichnungsträgers relativ zum Servo-Übertrager und Änderungen in der Schwebehöhe tragen ebenfalls zur Ungenauigkeit bei.

Eine Servo-Signal-Anordnung, die in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 enthalten ist^ und die_:. oben genannten Probleme ausschaltet, ist in Figur j5 gezeigt. In der Kurve der Figur sind die Servosignale auf einem Spurpaar der Servospuren ΐβ in den Gruppen 12 und 14 als Funktion über der Zeit auf- : gezeichnet, wobei die obere Kurve der Figur j5 der Servospur auf der linken Seite des zugehörigen Servo-Ubertragers: und die untere Kurve der Servospur auf der rechten Seite jäes · Servo-Übertragers entspricht. Die Servosignale der linken-

BO 9-07-003 ' ' ■ " .

909847/087*

und rechten Spur enthalten einen Synchronisationsimpuls 110 von relativ kurzer Dauer, so daß die Impulse in den zwei verschiedenen Spuren phasengleich sind somit synchron auftreten. Der Synchronisationsimpuls 110 wird gefolgt von einer Reihe von imtaesentlichen rechtwinkligen oderxxexi£xxii£gRH Impulsen 112 gleicher Frequenz, die relativ zueinander phasenverschoben sind. Die Impulse 112 der rechten Servosignalspur laufen hinter denen des Servosignales um 90° her. Hinter der Reihe der Rechteckimpulse 112 folgt ein weiteres Paar von Synchronisations impulsen 114, die weiteren Reihen von Rechteckimpulsen 112 vorausgehen. Das Auftreten eines Synchronisationsimpulses In jeder Spur unterbricht die vorhergehende Serj/ie der Rechteckimpulse 112 und eine neue Serie von Rechteckimpulsen 112 beginnt in einem festen Zeitintenall nach dem Auftreten der Synchronisationsimpulse. Das Signal in der linken Servospur - z.B. hätte am Punkt Ho einen positiven Übergang, wenn der neue Synchronisationsimpuls 114 fehlen würde. Da dieser Impuls 114 jedoch vorliegt, erfolgt diese Wendung des Signales in den positven Bereich erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit und die Phase der Reihe von Rechteckimpulsen 112 wird dadurch umgekehrt. In ähnlicher Weise wird eine Wendung in den positiven Bereich des Signales auf der rechten Servospur um einen festen Zeitbetrag verzögert durch das Auftreten eines neuen Synchronisationsimpulses 114 und die Phase der Reihe von Rechteckimpulsen 112 im rechten Spursignal wird ebenfalls dadurch umgekehrt. Jedes Auftreten eines Synchro-

9847/0878

nisationsimpulses in Längsrichtung der Servospuren kehrt die Phase dieses Teiles des Servosignales unmittelbar nach einem solchen Synchronisationsimpuls um.

Während der Einfachheit halber in Figur 3 nur 2 Servo-Spursignale gezeigt sind, laufen die Synchronisationsimpulse in allen Servospuren natürlich so in Phase, daß die Impulse 112 in jeder Spur beim Auftreten eines solchen Synchronisationsimpulses phasengleich umgekehrt werden, so daß die Impulse 112 in zwei nebeneinanderliegenden Spuren relativ zueinander phasenverschoben sind. Weiterhin ist wegen der einfacheren Darstellung nur eine raltive Phasenverschiebung von 9C° gezeigt. Im Rahmender Erfindung können natürlich auch andere Verschiebungen angewandt werden.

Die Rechteckimpulse 112 werden der Einfachheit halber im NRZl-Format aufgezeichnet und die nachfolgenden Schritte der Spuren werden in die magnetische Sättigung in entgegengesetzter Richtung getrieben unter der Steuerung einer entsprechenden ■ · Folge von Eingangssignalen von 101010. Servosignale von grundsätzlich rechteckiger Form werden vorgezogen, da ihre magnetischen Übergänge leicht angefühlt und unerwünschte Signale,wie Störsignale, auf einem. Minimum gehalten werden« Es können jedoch auch andere Signalformen und Aufzeichnungstechniken solange verwendet werden, wie die positiven und negativen Übergänge in einer vorgegebenen Folge sichergestellt sind.

' - . . - . ©AD ORIGINAL. ■

BO 9-67-CO3 909847/0871

Wenn' der Servoübertrager auf der Mittellinie zwischen der linken und rechten Servospur aufgrund der Beweung des Aufzeichnungsträgers 10 relativ zur Kopfstange 20 läuft, v/erden die auf zwei verschiedenen Spuren aufgezeichneten ajsmxehx Signale abgefühlt und ein kombiniertes Signal vom Übertrager gegeben, wie es in Figur 4 gezeigt ist. Das kombinierte Signal enthält zwei verschiedene Sätze von Impulsen, die im wesentlichen die Ableitungen von den Rechteckimpulsen 112 in den beiden Servospuren sind. Vorder- und Hinterkante der Rechteckimpulse 112 in der linken Servospur ergeben die positiven und negativen Impulse 11$ bzw. 120, während die Rechteckimpulse 112 in der rechten Spur positive und negative Impulse 122 bzw. 124 liefern. Die Phasenverschiebung der Servosignale in den beiden Servospuren sorgt ä für die Zeitverschiebung der abgefühlten Impulse 118, 120, 122 und 124. Dabei entspricht jeder zweite Impuls einer Servospur und die dazwischenliegenden Impulse der anderen Servospuren. Aufeinanderfolgende Paar vpn abwechselnd positven und negativen Impulsen werden so aufgrund der Bewegung des Aufzeichnungsträgers 10 relativ zur Kopfstange 20 geleifert. Die Impulse in einem Paar stellen den positiven Signalübergang in zwei verschiedenen Servospuren dar und die Impulse im folgenden Paar den· negativen Signalübergang in den Servosp- urem

Die Synchronisationsimpulse 110 werden gleichzeitig abgefühlt, um die positiven und nogativen Impulse 126 und 128 mit wesentlich größeren Amplituden zu liefern, als sie die Impulse 118, 120,

BO 9-07-003

■ 9 0 9847/0871 BADORiGiNAL

122 und 124 haben. D- für das vorliegende Beispiel anegnommen wird, daß der Servp-Übertrager auf der Mittellinie zwischen der linken und der rechten Servospur läuft, sind die relativen Stärken der vom Übertrager von den zwei verschiedenen Spuren abgefühlten Signale im wesentlichen gleich und die resultierenden Impulse 118, 120, 122 und 124 haben eine im wesentlichen gleiche Amplitude.

Wie aus der nachfolgenden Erläuterung genauer zu ersehen ist, ist die Amplitude der Impulse 118 und 120 von der linken Servospur größer als die der-Impulse 122 und 124 von der rechten Servospur, wenn der Servo-Übertrager 26 näher an der linken als an _der rechten Spur läuft und umgekehrt.

Ein Beispiel für eine Vergleicherschaltung J>2 zum .Trennen und Verarbeiten der Komponenten der einzelnen Spuren aus dem kombinierten Signal der Figur 4 ist in Figur 5 gezeigt. Das in Figur 1 gezeigte Störfilter 30 entfernt hochfrequente Störungen aus.dem kombinierten Signal und leitet das Signal an einen Verstärker 140 zur Verstärkung weiter. Das verstärkte Signal wird auf den Eingang eines Synchron-Impulsdetektors 142 und auf einen der Eingänge einer UND-Schaltung 144 für die linke Spur und einer UND-Schaltung.146 für die rechte Spur gegeben. Der Synchron-Impulsdetektor 142 spricht ,auf . die positven und negativen Synchronimpulse .126 und 128, ,dar.-·.,

gestellt in Figur, an und regelt die Phase eines Taktoszillators 148. Der Detektor 142 kann aus jeder geeigneten Schaltung.

BO- 9-67-OO3 . :

909847/0878

bestehen, die auf die Synehronirapulse 126 und 128 mit dem Ausschluß anderer Signale anspricht und kann zum Beispiel einen Amplitudendetektor enthalten, der jii nur auf die größere Amplitude der Synchronisationsimpulse 126 und 128 und nicht auf die Impulse 118, 120, 122 oder 124 anspricht. Das Flip-Flop 150 wird durch den Oszillator 148 so getrieben, daß es abwechselnd einen zweiten Eingang erst der einen und dann der anderen der UND-Schaltungen 144 und 146 einschaltet.

Der Synchron-ünpulsdetektor 142 und der Taktosziilator 148 bilden ein Beispiel für eine externe Taktgabe, die auf den Empfang von Synchronimpulsen anspricht und die Komp^nentimpulse 118, 120, 122 und 124 von zwei verschiedenen Servospuren in verschiedene VerarbeitsungskanzEle I52 und. 15^ leitet. Die Phase des Oszillators 148 wird vom Detektor 142 gesteuert, um sicherzustellen, daß die Stellung des Flip-Flop I50 sich zeitlich mit dem Auftreten der Impulse von den verschiedenen Servospuren ändert. Somit wird die UND-Schaltung 144 für die linke Spur eingeschaltet, um die Impulse HS und 120 bei deren Empfang auf den linken Spurkenal 152- zu leiten. In ähnlicher V/eise wird die UND-Schaltung I*t6 für die rechte Spur eingeschaltet, um die Impulse 12? und 124 bei deren Empfang auf den Kanal für die rechte Spur 1[>4 zu leiten.

Die positiven Impulse 118 von der linken Spur werden über eine Diode 156 zu einem Spitzendetektor 15c geleitet, wo sie irte-

BO 9-Ö7-C03 :■:

BAD ORIGINAL 909847/0878 -;.-:

griert werden. Die negativen Impulse 120 von der linken Servospur werden über eine Diode l60 über einen Inverter I62 geleitet, wo sie umgekehrt und dann vom Spitzendetektor 164 integriert werden. Die Ausgangssignale der beiden Spitzendetektorenl58 und 164, die beide positiv sind, werden in einem Analcg-Spannungsaddierer 166 summiert und auf einen Eingang einer Summierungssehaltung I68 gegeben. Die positiven und negativen Impulse 122 und 124 von der rechten Servospur werden in dem rechten Verarbeitungksanal 144 ähnlich integriert. Da die Dioden I56 und I60 jedoch entgegengesetzt gepolt sind, sind die Ausgangsspannungen von den beiden Spitzendetektoren I58 und 164 beide # negativ. Die negativen Spannungen werden in einem Analog-Spannungsaddierer 170 summiert und auf den zweiten Eingang der Summierungsschaltung 168 gegeben. Die am positiven und negativen Eingang der Summierungsschaltung 168 erzeugten Signalamplituden sind im absoluten Wert gleich, wenn der Servo-Übertrager genau auf der Mittellinie zwischen den beiden Servo-Spuren läuft und dementsprechend wird ein Fehlersignal mit dem Wert 0 erzeugt.

Wenn der Servo-Übertrager dichter an der linken als an der rechten Servospur steht, ergibt sich das-in Figur 6 gezeigte lcJSaEküfcKx kombinierte Signal. Wegen der relativt-n l'iähe des Servo-Übertfcagers zur linken Servospur ist das Sl.gn.al vob dieser linker; Servospur am übertrager relativ groß und die resultierenden Impulse lic und 120 haben eine relativ

Amplitude. Das Servosignal am übertrager von der rechten Servospur ist relativ klein^, und die resultierenden Impulse 122 u^nd 124 haben auch eine relativ kleine Amplitude. Die größeren Impulse 118 und 120 liefern eine positive Signalamplitude an das Summierungsnetzwerk 168, die im absoluten Wert die durch die kleineren Impulse 122 und 124 an das Summierungsnetzwerk 168 gelieferte negative Signalamplitude im absoluten Wert übersteigt. Das resultierende Fehlersignal ist positiv und tfceibt die Kopfstange 20 und den zugehörigen Servo-Übertrager 26 oder 28 von der linken Servospur hinweg·. Die Größe des Fehlersignales ist proportional der Abweichung des Übertragers von der Mittellinie des Spurpaares.

Wenn der Servo-Übertrager dichter an der rechten als an der linken Servospur steht, sind die Impulse 122 und 124 größer als die Impulse 118 und 120 und ein negative.3 Fehlersignal zentriert den Servoübertrager 26 oder 28 in ähnlicher Weise.

Um beste Ergebhisse zu erzielen, mu'3 die Aufzeichnung der Servosignale und der Synchronistationssignale auf den Servospuren 16 präzise gesteuert werden.

Figur 7' zeigt ein Verfahren, mit dem sichergestellt ist, daß Form, Abstände und Amplituden der auf allen Servospuren aufgezeichneten Signale identifiziert sind. Alle Synchronisationssignale für einen gegebenen Satz von Servospuren 12,

BO 9-67-005 BAD ORIGINAL

909847/0878

werden vorzugsweise vor den Servosignalen selbst aufgezeichnet, Bei einer ersten Beschriftung des Aufzeichnungsträgers 10 zeichnet ein Schreibübertrager, z.B. ein Schreibkern lSO^mit einer relativ großen Lücke in der Größenordnung von· 4mm SynchronisatjLgnssignale auf, die z.B. einen Abstand von 12 microsec 0,3 mm nominal bei einer Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers von 18 m pro see) haben. Die Lage der Synchronisationsignale bezüglich der Länge des Aufzeichnungsträgers 10, die Präzision des Taktes u/fnd die Impulsform sind nicht kritisch. Die benachbarten· Servospuren in jedem Satz müssen jedoch phasenglei.-ihe und nebe neinander liegende Synchrongiationssignale aufweisen. Diese Bedingung wird erfüllt durch Verwendung eines Schreibkopfes mit einer breiten Lücke und durch das gleichzeitige Schreiben der Synchronisationssignale in jedem Satz auf allen Servospuren Ιό.

Nach der Aufzeichnung der Synchronisationssignale wird ein nicht dargestellter Übertrager mit einer relativ schmalen Lücke in der Größenordnung von 9 mils dazu benutzt, die einzelnen Servosignale 112, wie sie in Figur 3 gezeigt sind, aufzuzeichnen. Die vorbestimmte Anzahl von Rechteckinipulsen 122 wird zwischen die Synchronisationssignale in Abhängigkeit vorn verfügbaren Raum un d der Erholungszeit der Aufgeiehnungsschaltung geschrieben. Hinter jedem Synchronisationssignal müssen genaue Taktbeziehungen aufrechterhalten werden. Diese Taktbeziehungen weichen, wie oben beschrieben, von

9-67-003 Y₀9847/Q878 ^BAD

-einer Spur zur anderen um 90 elektrische Grad in der Phase voneinander ab.

Wo die Servosignaie eine*⁴ Reihe von Impulsen enthielten, erzielte man beste 'Ergebnisse durch Aufzeichnen der Servosignaie als eine Reihe von scharfen einzelnen Impulsen (gesättigte Aufzeichnung) mit einer Frequenz, bei der die Impulse für eine brauchbare Abfühlung hinreichend voneinander getrennt waren. Von der obigen Einschränkung abgesehen, sind Impulsform unfl Aufzeichnungsstrom nicht wichtig, wenn die Servosignaie Impulse enthalten, solange der Aufzeichnungsprozeß beim Sehreiben aller Servospuren bei einem genauen Spurabstand von 0,25 mm konstant bleibt.

Die Kurven in den Figuren 8 - 11 zeigen die Art, in der eine Servosignalanordnung , wie sie in Figur j5 gezeigt ist, Störsignale ausschaltet, die Form und Frequenz verändern. Durch den Filtereffekt des beträchtlichen Frequenzunterschiedes zwischen den Servosignalen und der eigentlichen Servooperation bilden Störungen kein eigentliches Problem. Diese Frequenzen können sieh z.3. um den Faktor 1000 unterscheiden, da die Sery^osjijgnale typiseherweise eine Frequenz in der Größenordnung von 5©Q ΚΉζ haben, während die Servokorrektur der Kopfstange mit -^iner Frequenz van nur 500 Hz erfolgt. Nichtsdestoweniger kann iSish die in Figur 1 gezeigte Anordnung für bestimmte unzureichend erweisen, -wenn"-die in Figur 5 ge-

OWMNAL.

zeigte Anordnung zur Störunterdrückung fehlt.

Die Kurven in den Figuren 8 A bis SD zeigen, wie relativ "hochfrequente Störsignale durch die Schaltungsanordnung der Figur 3 ausgeschaltet werden. Wenn man annimmt, daß die Frequenz des Störsignale.s nicht ein Vielfaches oder eine Harmonische der Servosignalfrequenz ist, verändern derartige Störsignale willkürlich die Amplituden der Impulse 118, 120, 122 und 124 und liefern am Ausgang des Summierungsnetzwerkes 168 eine Fehlerspannung, wie sie in Figur 8A beim Fehlen des Ilochfrequenzfliters 30 gezeigt ist. Wenn jedoch das Filter 30 vorhanden ist, wird fast das ganze Störsignal ausgeschaltet und die Fehlesspannung nimmt die in Figur SB gezeigte Form an. Bei den Figuren 8Λ und 8B wird angenommen, daß der Servo-Übertrager dichter an der linken als an der rechten Spur steht und dadurch eine positive Fehlerspannung am Ausgangder Summierungsschaltung 168 entsteht. lenn der Servo-Übertrager zwischen der linken und der rechten Servospur zentriert ist, resultiert die in den Figuren Se und 8D gezeigte Fehlerspannung, wobei die Kurve 8C den Fall ohne das Störfilter 30 und die Kurve in Figur 8D den Fall mit dem im System vorhandenen Störfilter 30 zeigt.

Die Figuren 9A bis 9C zeigen den Effekt relativ niederfrequenter Störsognale auf erfindungsgemaße Servosysteme. Es wird angenommen, daß die. Stcrsignalspannung grundsätzlich sinusförmig:

30 9-67-003

BA ORIGfNAL

'■- 25 -

verläuft, wie es in Figur Qh gezeigt ist', und daß der Servo-Übertrager zwischen der Servospuren zentriert ist, woraus sich unter idealen Bedingungen eine Fehle rs ignal spannung vom Wert 0 ,ergibt. Die Signalimpulse llS, 120, 122, 124 entsprechend den rechten und linken Servospuren haben eine im wesentlichen gleiche Amplitude und nehmen bei Fehlen der in Figur 9A S^e~ zeigten Störspannung die in Figur 4 gezeigte Form an. Wenn jedoch die Störspannung vorhanden ist, steigt die Amplitude der positiven Impulse 118 und 122 um ungleichmäßige Beträge, und die beiden negativen Impulse 120 und 124 erhalten eine ebenso ungleichmäßige kleinere Amplitude durch den positiven Teil der Störsoannung. Während des negativen Teiles der allgemein sinusförmigen Störspannung fällt die Amplitude der positiven Impulse 118 und 122 um einen ungleichmäßigen Betrag, während die Amplitude der negativen Impulse 120 und 124 ebenso ungleichmäßig ansteigt. Aus Figur 9C ist zu ersehen, daß eine negative -Fehlerspannung relativ niedrigen Wertes während des positiven Teiles der Störspannung erzeugt wird, da die Servo-impulse 122 und 124 von der rechten Spur eine größere Amplitude haben als die Impulse 118 und 120 von der linken Spur. Während des negativen Ausschlages der Störspannung haben jedoch die Impulse llS und 120 der linken Spur größere Amplituden als die Impulse 122 und 124 der rechten Spur, was au einer positiven Fehlerspannung führt, deren.Wert im wesentlichen gleich dem vorhergehenden lasfcÄXX negativen Spannungswert ist. Die leicht positiven und negativen Ausschläge

BO 9-67-ΟΟ3

' BAD ORiGiNAL 909847/Q878

.der Fehlerspannung, wie sie" in Figur 9 C gezeigt" sind, können über einen bestimmten Zeitraum unterdrückt werden, ohne die Präzision der Anlage nachteilig zu beeinflussen, wodurch die Effektes^ des Störsignales ausgeschaltet sind.

Die Figuren ft 1OA und IOC zeigen Bedingungen, in denen der Servo-Übertrager zwischen der linken und der rechten Servospur zentriert und ein Fehlersignal mit einer Freqμenz vorhanden ist, die im wesentlichen gleich der ddr Servospursignale ist. Die positiven und negativen Impulse 118 und 120 entsprechend der linken Servospur haben größere Amplituden als die Impulse 122 und 124 für die rechte Servospur vor dem Auftreten der Synchronisationsimpulse 126 und 128. Das führt zu einer positiven Fehlerspannung mit relativ kleinem Wert.. Bei Auftreten der oynchronisationsimpulse 126 und 12? kehrt sich jedoch die Phase der Servosignale um und die Impulse lic und 120 von der Unken Servospur haben kleinere Amplituden als die Impulse 122 und 124 von der rechten Servospur. Das führt zu einer negativen Fehlerspannung, deren Wert im wesentlichen gleich dem der vorhergehenden positiven Fahlerspannung ist. Wieder können die Auswirkungen der Störspannung dadurch ausgeschaltet werden, daß man die positiven und negativen Ausschläge der Fehlerspannung über eine gewisse Zeit hin unterdrückt,ohne die Präzision der Anlage nachteilig zu beeinflussen. Daöaus geht hervor, daß die periodischen Phasenumkehrungen der Servosignale bei der Unterdrückung uner-

BO 9-^7-003

909847/0871

wUnschter Störsignale mit einer Frequenz, die gleich der oder -ein Vielfaches oder ein Bruchteil der Servospurfrequenz ist, helfen.

Die Figuren HA bis HC zeigen Bedingungen, in denen der Servo-übertrager zwischen der linken und der rechten Servospur zentriert ist und eine positive Gleichstrom-Störspannung vorhanden ist. Die Amplituden der positiven Servoimpulse 118 und 122 werden um gleiche Beträge durch diese Gleichstrom-Störspannung angehoben und die Amplituden der negativen Impulse 120 und 124 um gleiche Beträge gesenkt. Da der absolute Wert der kombinierten Amplituden der Impulse 118 und 120 gleich den der kombinierten Amplituden der Impulse 122 und ist, sind die Eingangssignale für das SummierungsnetzfcKxfwerk 168 gleich und es ergibt sich eine Null-Fehlerspannung, v/ie sie in Figur HC gezeigt ist.

BAD ORIGINAL

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Korrektur der Spurlage eines Vielspur-Magnetkopfes, dessen Einzel-Magnetköpfe zur Abfühlung/Auf zeichnung von Daten über den Datenspuren eines magnetischen Aufzeichnungs-Trägers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Aufzeichnungsträger (10) Servo-Signalspuren (12, 14) in einem Abstand angeordnet sind, und dass Servo-Signalspuren und den Datenapuren (18) zugeordnete Einzel-Magnetköpfe (24, 48; 26, 28) an einem Magnetkopf-Trager (20) angeordnet sind, der in Querrichtung zu den Aufzeichnungs spuren einstellbar ist, und dass die den Servo-Signalspuren zugeordneten Einzel-Magnetköpfe (26, 28) mit einer Spurlage-Korrekturschaltung (36, 22) verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Abstand angeordneten Servo-Signalspuren periodische Servo-Signale aufweisen, deren Phasenlagen gegeneinander verschoben sind.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Servo-Signale der in einem Abstand angeordneten Servo-Signalspuren durch den Arbeitsspalt eines Magnetkopfes abgefühlt werden.

Docket BO 9 -67 -003 909847/0878

Leersehe