DE19722613C2 - Vorrichtung zum Positionieren eines Magnetkopfes auf einem Band - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Positionieren eines Magnetkopfes auf verschiedene Spuren eines Magnetbandes und auf eine Aufzeichnungsvorrichtung für Magnetbän­ der.

Eine Vorrichtung zum Positionieren eines Magnetkopfes auf Spuren eines Magnetbandes in einem Magnetbandrekorder ist zum Beispiel in der US-A 4,609,959 beschrieben. Hier ist eine Vor­ richtung zum Positionieren eines Magnetkopfes auf verschiedene Spuren eines Magnetbandes offenbart, bei der der Magnetkopf auf einem Magnetkopfträger angebracht ist und unter Verwendung einer Schneckenantriebseinrichtung und einer Schraubenantriebseinrich­ tung positionierbar ist. Der Schneckenantrieb ist aus einem Schneckenspindelgetriebe gebildet, das von einem Antriebsmotor und einem zugeordneten Spindelrädergetriebe angetrieben ist. Der Schraubenantrieb ist aus einem Innengewinde des Schneckenrades und einem zugeordneten Außengewinde an einem Schaft gebildet, wobei der Schaft in einer rahmenbefestigten Art an den Kopfauf­ baurahmen des Bandrekorders angebracht ist. Der Magnetkopfträger ist abnehmbar an dem Schaft angebracht und während einer Drehung des Schneckenrades an einer Rotation gehindert, so daß der Kopf­ träger der axialen Bewegung des Schneckenrades folgt. Der Schaft zur Unterstützung des Kopfes ist an zwei Lagerstellen gelagert. Es hat sich gezeigt, daß ein Freiraum oder ein Spiel zwischen dem Schaft und den Lager­ stellen die Azimut- und die Zenitpositionierung des Kopfes durch den Kopfträger ungünstig beeinflussen kann. Besonders weil der Kopfträger sich von der Mittellinie des Unterstützungsschaftes nach außen erstreckt, wird ein Überkipp-Moment erzeugt, welches den Kopf kippen kann. Zusätzlich kann, aufgrund des sich bewegen­ den Bandes, eine Kraft auf den Kopf ein weiteres Moment über eine Achse, die senkrecht zu dem Schaft steht und sich zwischen dem Schaft und dem Kopf erstreckt, erzeugen. Diese zwei Momente kön­ nen eine Zenit- und Azimutfehlausrichtung des Magnetkopfes zur Folge haben. Zusätzlich muß eine präzise Befestigung des Magnet­ kopfes an den Träger für einen Präzisionsabgleich des Magnetkop­ fes in bezug auf das Band sichergestellt werden.

Eine weitere Vorrichtung zum Positionieren eines Magnetkopfes ist aus der EP 0 243 164 A2 bekannt. Dabei ist der Magnetkopf auf einem Schlitten befestigt, der entlang einer stationären Führungsstange gleiten kann. Die Bewegung des Schlittens wird dabei durch einen Schrau­ benantrieb vermittelt. Eine Torsionsfeder liegt am Schlitten an und übt eine Kraft derart aus, daß ein Spiel zwischen dem Schlitten und der Führungsstange ausgeschlossen wird. Um die Drehung des Schlittens selbst um den Schraubenantrieb zu verhindern, ist eine zweite Füh­ rungsstange vorgesehen, die in einer offenen Bohrung des Schlittens liegt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Magnetkopfbefestigungs- und Positio­ nieranordnung zur Verfügung zu stellen, die einen konstanten Flächenkontakt zwischen einem Band, das über den Magnetkopf läuft, und den Magnetkopf hält und schnell auf die Position anspricht, die eine präzise Zenit- und Azimutsteuerung aufrechterhält und die leicht mit mi­ nimalen Teilen und minimalen Präzisionsherstellungsvorgängen hergestellt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Kopfbefestigungs- und Positioniereinrichtung gelöst, die eine Grundplattform und eine obere Platte, die sich parallel gegenüberstehen und die mit zwei zylindrischen Stangen oder "Trägern" verbunden sind, aufwei­ sen, und einen Schaft, der externe Schraubengewinde aufweist und mittels Lagern an der Grundplatte und der oberen Platte befestigt ist. Die Träger und der Schaft sind in einer dreieckigen Anord­ nung ausgebildet. Der Schaft weist ein an seinem unteren Ende befestigtes Zahnrad auf, und die Einrichtung umfaßt ein Schneckengetriebe, das mit diesem in Eingriff steht und das von einem Kopfschrittmotor angetrieben ist. Eine Drehung des Schrittmotors dreht das Schneckengetriebe und somit das Zahnrad und somit den Gewindeschaft. Ein Magnetkopfaufbau, der einen Be­ festigungsrahmen oder eine Plattform, die an diesem befestigt ist, aufweist, ist in einem mittleren Bereich der Anordnung ange­ bracht. Der Kopfaufbau beinhaltet einen ersten Lagerbereich, der gegen einen der Träger gedrückt wird, und einen zweiten Lagerbe­ reich, der gegen den zweiten der Träger gedrückt wird. Eine ge­ genüberliegende Seite der Plattform hält eine Kopfdruckfeder in der Form eines elastischen Trägers. An der Feder angebracht ist eine Kopfpositions-"Gewindeleitbacke" oder eine "Schraubenmutter", die in die äußeren Gewindegänge des Schaftes eingreift und als die vertikale Antriebseinheit des Kopfaufbaus und der Plattform zusammen wirkt.

Der erste Lagerbereich des Kopfaufbaus beinhaltet eine örtlich eingegrenzte flache Auflagefläche für ein Andrücken gegen den ersten Träger. Der zweite Lagerbereich beinhaltet zwei V-förmige Profilauflageflächen für ein Andrücken gegen den zweiten Träger und dabei auch für ein positives Festlegen der seitlichen Posi­ tion des Kopfaufbaus in Bezug auf die Grundplatte für eine seit­ liche Positions- und Zenit- und Azimutwinkelkontrolle bzw. -steuerung. Der erste Träger richtet in Verbindung mit dem zwei­ ten Träger die Drehposition und die Projektion (das Hervorstehen) des Kopfaufbaus hinter die Träger. Die Träger und die Lagerberei­ che sind exakt bearbeitet oder ausgebildet, um exakte Bezugsposi­ tionen und Zenit, Azimut und Drehorientierung des Kopfaufbaus festzusetzen.

Wenn der Kopfaufbau und die Plattform montiert sind, drückt die Feder die Plattform und den Kopfaufbau gegen die Träger, und der V-förmige Bereich und die flache Auflagefläche stellen die Dreh-, Winkel- und seitliche korrekte Position des Kopfaufbaus in Bezug auf die Grundplatte sicher. Die elastische Belastung des Kopfauf­ baus gegen die Träger sichert ein akkurates planares Einrichten des Kopfaufbaus. Das Magnetband ist teilweise um die Träger ge­ legt, um gegen die Magnetköpfe des Kopfaufbaus mit dem ge­ wünschten Druck anzudrücken. Die Köpfe können aufwärts und ab­ wärts durch ein Betreiben des Kopfschrittmotors positioniert wer­ den, um den Gewindeschaft zu drehen und die Gewindeleitbacke auf und ab zu verschieben, um die Plattform und den Kopfaufbau zu bewegen.

Das Einschließen des Trägers in dem V-förmigen Bereich des Kopf­ aufbaus sorgt für eine sehr exakte und akkurate gleitende verti­ kale Positionierung des Kopfes, während der korrekte Zenit, Azi­ mut und Rotationswinkel (um die vertikale Achse) des Kopfes in Bezug auf das Band, das eng über denselben Träger läuft, beibe­ halten wird. Die zwei V-förmigen Flächen und die flache Auflage­ fläche stellen generell eine 3-Punkt-Präzisionsplanarfixierung des Kopfes zur Verfügung.

Die Anordnung der Träger und des Schraubenschaftes, die den Kopf­ aufbau mit der angebrachten Plattform hält, sorgt für eine kom­ pakte Konstruktion einer Bandkopfbefestigungs- und Positionier­ vorrichtung. Aufgrund der Anordnung kann der Schraubenschaft in einer engen Nachbarschaft zu dem Kopf angeordnet sein, wobei der Überhangnachteil der US-A 4,609,959 ausgeräumt wird. Weil die Kopfauflageflächen die exakte Positionierung des Kopfes in Bezug auf die Träger, die auch das Band führen, festsetzen, wird eine erforderliche präzise Verbindung eines Kopfes zu einem Kopfträger vermieden. Auch die Köpfe brauchen, wegen der Nähe der Träger zu den Köpfen, nicht ungebührlich zu lang sein, um das Band über seine Breite zu unterstützen, wenn auf extrem obere oder untere Spuren zugegriffen wird, die nahen Träger können das Band in seiner vertikalen Orientierung adäquat unterstützen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Vorderansicht einer Kopfpositio­ nierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine perspektivische Rückansicht der Vorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 3 ist eine Draufsicht der Vorrichtung, die in Fig. 1 ge­ zeigt ist;

Fig. 4 ist eine teilperspektivische Ansicht der Vorrichtung der Fig. 1 von der rechten Seite; und

Fig. 5 ist eine teilperspektivische Ansicht der Vorrichtung der Fig. 1 von der linken Seite.

Fig. 1 veranschaulicht eine Kopfpositioniervorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung würde typischerweise innerhalb eines Bandlaufwerkes eingebaut, das auf längs laufende Spuren eines Mehrfachspurbandes zugreift. Durch ein aufwärts und abwärts gerichtetes Positionieren des Kopfes kann auf verschiede­ ne parallele Spuren zugegriffen werden.

Die Vorrichtung umfaßt eine obere Platte 12, eine parallel beab­ standete Bodenplatte 14, einen ersten aufrecht stehenden Träger 16, der eine zylindrische Form aufweist, und einen zweiten Träger 18, der auch eine zylindrische Form aufweist. Die Träger 16, 18 verbinden die obere Platte 12 mit der Bodenplatte 14 parallel voneinander beabstandet. Es soll festgestellt werden, daß auch die Form der oberen Platte 12 und der Bodenplatte 14, die in Fig. 1 gezeigt sind, eine kompakte und vorteilhafte Anordnung zur Verfügung stellen, diese Platten 12, 14 können durch größere oder unterschiedlich geformte strukturelle Komponenten des Bandlauf­ werkes ersetzt werden, ohne daß von der Erfindung abgewichen wird.

Ein Magnetkopfaufbau 20 ist zum Teil zwischen den Trägern 16, 18 angeordnet. Der Kopfaufbau 20 ist eine Kombination von zum Bei­ spiel einem Lesekopf 22, einem ersten Schreibkopf 24 und einem zweiten Schreibkopf 26. Die beiden Schreibköpfe 24, 26 können für einen Bandbetrieb in beide Richtungen verwendet werden. Jeder der Köpfe 22, 24, 26 hat in der Nähe seines vertikalen Mittelpunktes einen Magnetspalt 22a, 24a, 26a zum Lesen oder Beschreiben des Magnetbandes 28 (gezeigt in den Fig. 4 und 5). Der Kopfaufbau 20 ist mit einem Befestigungsrahmen oder einer Plattform 30 verbun­ den.

Fig. 2 veranschaulicht eine rückwärtige Ansicht der Anordnung aus Fig. 1 und veranschaulicht ferner, daß die Plattform 30 ei­ nen im allgemeinen liegenden T-förmigen Querschnitt mit einem Federaufbau 32, der auf einer Rückseite 34 der Plattform 30 ange­ bracht ist, aufweist. Der Federaufbau 32 ist in der Form eines im allgemeinen U-förmigen Trägers oder einer Blattfeder und weist eine Gewindeleitbacke oder eine Schraubenmutter 38 auf, die an seiner Mitte befestigt ist und rückwärts ausgerichtet ist und of­ fene Gewindegänge 40 aufweist, die rückwärts ausgerichtet sind. Ein Trägerbereich 41 der Feder kann ein dünnes metallisches Ele­ ment sein.

Ein Gewindeschaft 44 ist zur Verfügung gestellt, der äußere Ge­ windegänge 46 aufweist, die mit den Gewindegängen 40 in Eingriff stehen. Der Gewindeschaft 44 ist drehbar in einer Öffnung 48 in der oberen Platte 12 gelagert und ist ähnlich in der Bodenplatte 14 gelagert (nicht gezeigt). Der rückwärtige Abstand zwischen den Trägern 16, 18 und dem Gewindeschaft 44 ist so, daß, wenn der Kopfaufbau 20 und die Plattform 30 gegen die Träger 16, 18 anein­ andergefügt werden, der Gewindeschaft 44 den Federaufbau 32 ela­ stisch preßt, wobei die Gewindegänge 46 in die Gewindegänge 40 eingreifend und der Kopfaufbau 20 fest gegen die Träger 16, 18 angedrückt gehalten werden. Der Federmechanismus mit der Blatt­ feder ist bevorzugt, weil er auch unabhängig von der Kopfposition die gleiche Federkraft auf die Auflagefläche ausüben wird, im Gegensatz zu der Verwendung einer Schraubenfeder, gleichwohl bei­ de von der Erfindung umfaßt sind.

An einem untersten Teil des Gewindeschaftes 44 ist ein Zahnrad 50 in Eingriff mit dem Schneckenantrieb 54, der durch einen Schrittmotor 56 gedreht wird. Deshalb dreht der präzise Drehbe­ trag des Schrittmotors 56 den Schneckenantrieb 54, um das Zahnrad 50 zu drehen, welches den Gewindeschaft 44 dreht, der, durch ei­ nen Schraubenmechanismus, die Gewindeleitbacke 38 in Bezug auf den Schaft 44, der die Plattform 30 erhöht oder erniedrigt, an­ hebt oder absenkt.

Fig. 3 veranschaulicht ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfin­ dung. Der Kopfaufbau 20 stellt an einer Seite einen V-förmigen Kanal 60 für ein Andrücken gegen und eine Führung durch den zwei­ ten Träger 18 und eine flache Auflagefläche 62 für ein Andrücken gegen und ein Gleiten an dem ersten Träger 16 zur Verfügung. Die Kombination des V-förmigen Kanals 60 und der flachen Auflageflä­ che 62 positioniert den Kopf positiv für den Zenit- und den Azi­ mutwinkel und den Drehwinkel um die vertikale Achse.

Wie in Fig. 3 gezeigt, gleitet das Band auf den Trägern 16, 18, die den korrekten Führungswinkel, wie "A", für die Köpfe 22, 24, 26 festsetzen. Zusätzlich wird das Band unabhängig von der Kopf­ position auch Kontakt mit und Unterstützung von den Trägern 16, 18 haben. Dies schaltet des Erfordernis aus, daß ein Ein-Kanal- Kopf mindestens die doppelte Breite des Bandes aufweist.

Fig. 4 veranschaulicht die Auflagefläche 62, die ein horizontal ausgerichtetes erhöhtes Rechteck in einer ungefähren vertikalen Mittelposition des Schulterbereiches 69 des Kopfaufbaus 20 ist. Der V-förmige Kanal 60 stellt einen oberen V-Bereich 70 und einen unteren V-Bereich 72 zur Verfügung. Der obere V-Bereich umfaßt Wandbereiche 74, die in Fig. 4 gezeigt sind, und Wandbereiche 76, die in Fig. 5 gezeigt sind. Der untere V-Bereich 72 setzt sich aus einem Wandbereich 80, der in Fig. 4 gezeigt ist, und einem Wandbereich 82, der in Fig. 5 gezeigt ist, zusammen. Des­ halb ist eine 3-Punkt-Belastung erreicht durch: den oberen V-Be­ reich 70, den unteren V-Bereich 72 und der Auflagefläche 62. Die Flächen der Wandbereiche 74, 76, 80, 82 und der Auflagefläche 62 sind exakt ausgebildet oder maschinell hergestellt und die Träger 16, 18 sind exakt ausgebildet oder maschinell hergestellt. Mit der Verwendung eine 3-Punkt-Belastung kann eine präzise planare Orientierung des Kopfes erreicht werden, was bei einer Präzi­ sionsproduktion einfacher zu realisieren ist.

Diese Bezugspunkte, oberer V-Bereich 70, unterer V-Bereich 72 und Auflagefläche 62, können früh in dem Herstellungsprozeß herge­ stellt werden und später für alle internen Abgleichungen verwen­ det werden. Weil der Kopfaufbau 20 direkt als ein Präzisionsbezug für die Orientierung der Köpfe dient, ist ein Präzisionskleben des Kopfaufbaus auf die Plattform nicht erforderlich.

Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine spezielle Ausführungsform beschrieben worden ist, werden die Fachleute er­ kennen, daß Änderungen hieran vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang und der Idee der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen abgegrenzt ist, abzuweichen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims (13)

1. Vorrichtung (10) zum Positionieren eines Magnetkopfes auf einem Band von Spur zu Spur, mit

• 1. einer ersten Platte und einer zweiten Platte (12, 14), die parallel zueinander beabstandet angeordnet sind;
• 2. einem ersten Träger und einem zweiten Träger (16, 18), die die erste Platte und die zweite Platte (12, 14) verbinden;
• 3. einem Magnetkopfaufbau (20), der wenigstens einen Magnetkopf (22, 24, 26) aufweist und voneinander beabstandete erste und zweite Lagerbereiche (60, 62, 70, 72) auf einer vorderen Fläche dessen für ein Gleiten jeweils auf dem ersten Träger und dem zweiten Träger (16, 18), wenn der Magnetkopf von Spur zu Spur bewegt wird, aufweist;
• 4. einer Gewindeleitbacke (38), die an einer Rückseite des Kopfaufbaus (20) angebracht ist und die offene Gewindegänge (40) aufweist;
• 5. einem Gewindeschaft (44), der hinter dem Magnetkopf (22, 24, 26) ange­ ordnet ist und der sich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte (12, 14) erstreckt, wobei der Gewindeschaft (44) axial drehbar ist und in die of­ fenen Gewindegänge (40) der Gewindeleitbacke (38) eingreift; und
• 6. einer Motoreinrichtung (56) zum axialen Drehen des Gewindeschaftes (44), um durch Schraubenmechanik die Gewindeleitbacke (38) anzuheben oder abzusenken.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Träger (16, 18) zylindrische Elemente umfassen, die senkrecht zu der ersten und der zweiten Platte (12, 14) angeordnet sind, und der Kopfaufbau ferner einen weiteren Magnetkopf umfaßt, wobei der Ma­ gnetkopf und der weitere Magnetkopf (22, 24, 26) erhöhte Teilzylinderformationen auf einer Fläche des Kopfaufbaus (20) sind, wobei sich die Träger (16, 18) vorwärts erstrecken und das Magnetband um sie gelegt ist, um einen Führungswinkel des Ma­ gnetbandes auf den Magnetkopf und den weiteren Magnetkopf (22, 24, 26) festzuset­ zen.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und die zweiten Auflageflächen (60, 62, 70, 72) eine flache Auflagefläche (62) auf einer Seite des Kopfes (22, 24, 26) und einen V-förmigen Kanal (60) entsprechend auf einer gegenüberliegenden Seite des Kopfes (22, 24, 26) umfassen, wobei der V-förmige Kanal (60) die Azimut- und Zenitwinkel des Magnetkopfes festsetzt und der V-förmige Kanal (60) und die flache Auflagefläche (62) den vertikalen Drehwinkel des Kopfes in Bezug auf das Magnetband (28) festsetzt.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der V-förmige Kanal (60) einen oberen V- förmigen Bereich (70) und einen unteren V-förmigen Bereich (72) umfaßt und die flache Auflagefläche (62) einen rechtwinkligen Riegel umfaßt, der vertikal in einer Position zwischen dem oberen (70) und dem unteren V-förmigen Bereich (72) posi­ tioniert ist, um eine 3-Punkt-Auflageanordnung zu bilden, die den oberen (70) und den unteren V-förmigen Bereich (72) und die flache Auflagefläche (62) beinhaltet.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Motoreinrichtung einen Schrittmotor (56) umfaßt, der mit einem Schneckengetriebe (54) verbunden ist, und wobei der Gewin­ deschaft (44) ferner ein Getrieberad (50) umfaßt, das an diesem befestigt und mit dem Schnekengetriebe (54) in Eingriff ist, so daß eine Drehung des Schrittmotors den Gewindeschaft (44) axial dreht.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Träger (16, 18) zylindrische Säulen um­ fassen und wobei der Kopfaufbau (20) ferner zwei zusätzliche Magnetköpfe umfaßt, die vorwärts von den Trägern hervorstehen, wobei die Träger in einem Ausmaße nach vorne angeordnet sind, um den Führungswinkel des Bandes auf die zusätzlichen Magnetköpfe festzusetzen, indem das Band, das teilweise um die Träger gelegt ist, abgelenkt wird.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der Magnetkopf und die zwei zusätzlichen Magnetköpfe (22, 24, 26) drei gebogene erhöhte Formationen, die sich in der Länge quer zu einer Längsrichtung des Magnetbandes erstrecken und beabstandet sind, um­ fassen, wobei eine mittlere der erhöhten Formationen in Vorwärtsrichtung in Bezug auf die entsprechenden seitlichen erhöhten Formationen nach vorne herausragt.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Einrichtung (32) zum Vorbelasten des Magentkopfaufbaus (20) gegen den ersten und den zweiten Träger (16, 18) um­ faßt.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Einrichtung (32) zum Vorbelasten zwi­ schen dem Magnetkopfaufbau (20) und der Einrichtung (44, 54, 56) für ein ausge­ wähltes Bewegen angeordnet ist.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Einrichtung (32) zum Vorbelasten eine Feder ist.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Einrichtung (32) zum Vorspannen eine Blattfeder umfaßt, die einen Trägerbereich aufweist, der an gegen­ überliegenden Enden an dem Magnetkopfaufbau (20) angebracht ist, und die eine mit einem Gewinde (40) versehene Gewindeleitbacke (38) aufweist, die mit diesen ver­ bunden ist, und wobei die Einrichtung (56) für ein ausgewähltes Bewegen einen Ge­ windeschaft (44), der in Eingriff mit der Gewindeleitbacke (38) steht, eine Getrie­ beeinrichtung (54), die mit diesem Schaft für ein Drehen des Schaftes verbunden ist, um die Gewindeleitbacke (38) durch einen Schraubenmechanismus zu bewegen, und einen Motor (56) für ein Drehen der Getriebeeinrichtung (54) umfaßt.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Träger (16, 18) zylindrische Stangen sind und die V-förmigen Bereiche (70, 72) Führungen sind, die den Azimutwinkel des Magnetkopfes festsetzen.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Magnetkopfaufbau (20) drei Magnet­ köpfe (22, 24, 26) als Vorsprünge umfaßt, wobei ein mittlerer (22) der Köpfe von den entsprechenden seitlichen (24, 26) der drei Magnetköpfe nach außen hervorsteht, wobei die Träger (16, 18) ausreichend nach vorne gesetzt sind, um als Bandführun­ gen zu arbeiten, um einen Führungswinkel des Bandes an allen drei Magnetköpfen festzusetzen.