DE2002510C3

DE2002510C3 -

Info

Publication number: DE2002510C3
Application number: DE2002510A
Authority: DE
Inventors: Dwight Woodford Los Altos Brede; Miles Henry Cook; Marshall Edwin Freeman; Santa Clara San Jose; Harold Leon Turk
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-01-27
Filing date: 1970-01-21
Publication date: 1981-01-22
Also published as: FR2033267A6; DE2002510B2; CH495602A; GB1274115A; JPS4813053B1; DE2002510A1; BE744927R; US3610837A

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetkopfanordnung mit einem nichtmagnetischen Trägerstück, das eine Ausnehmung aufweist, in welcher ein Magnetkopf angeordnet ist, und das als Gleitstück für Luftlagerung mit einer Luftlager-Gleitfläche ausgebildet ist.

Eine Magnetkopfanordnung dieser Art ist beispielsweise aus der britischen Patentschrift 10 18 354 bekannt. Dabei ist ein aus Aluminium gebildetes Trägerstück vorgesehen, das eine Ausnehmung aufweist, in die der Magnetkopf mit seinen Kernteilen und seiner Spule eingesetzt wird, derart, daß der Arbeitsspalt auf der Unterseite des Trägerstücks, die im in Flugrichtung gesehen vorderen Teil als Luftlager-Gleitfläche ausgebildet ist, hindurch ragt. Bei genügend hoher Relativgeichwindigkeit zwischen einem Aufzeichnungsträger, wie beispielsweise einer magnetischen Platte, und dem Trägerstück bildet sich zwischen diesen ein Luftlager tus, auf dem das Trägerstück mit seinem Magnetkopf ichwebt.

Schwebende Magnetköpfe werden vorzugsweise bei Platienspeichern mit hoher Speicherdichte verwendet. Sie sind in der Ausführung daher sehr klein und entsprechend empfindlich. Des weiteren ist es notwendig, daß sie bei der Herstellung mit sehr großer Genauigkeit bearbeitet und zusammengesetzt werden, so daß sehr enge Toleranzen die Herstellung schwierig gestalten, Eine äußerst genaue Bearbeitung der Flächen, die den Magnetkopf in seiner Ausnehmung aufnehmen, ist daher notwendig und gestaltet sich bei einer Anordnung wie sie aus der genannten britischen Patentschrift bekannt ist, sehr schwierig,
ϊ Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Magnetkopfanordnung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie für eine Massenfertigung geeignet ist, daß dabei die vorhandenen sehr engen Toleranzgrenzen auf einfache Weise eingehalten werden können,

ίο um somit eine zuverlässige und mit wenig Aufwand aufzubauende Magnetkopfanordnung für das schwebende Aufzeichnen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei der Magnetkopfanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 Anwendung finden. — Mit Hilfe der erfindungsgemäß gestalteten Magnetkopfanordnung ist es in vorteilhafter Weise möglich, die schwierigen Flächen und Teile der Anordnung vor der Zusammen-Setzung toleranzeng herzustellen, um somit die Grundlage für eine Massenfertigung zu legen, die am Ende ein Sicheres und zuverlässiges Produkt in Gestalt der Magnetkopfanordnung für schwebende Aufzeichnung liefert

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Aus mehreren Teilen zusammengesetzte Magnetköpfe sind an sich bekannt, wie sie beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster 18 53818 beschrieben ist oder wie es in der österreichischen Patentschrift 1 93 629 beschrieben ist. Diese Magnetköpfe enthalten jedoch überhaupt keinen Tragkörper für eine Luftlager-Gleitfläche und dementsprechend auch keinerlei Hinweis auf eine Gestaltung, wie sie in der Erfindung niedergelegt ist.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren erläutert ist, in Aufbau und Wirkungsweise näher dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen

Fig. 1 eine teilweise geschni iene perspektivische Ansicht der Magnetkopfanordnung;

Fig. 2 eine vordere Schnittansicht der Magnetkopfanordnung längs der Schnittlinie 2-2;

Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht der Magnetkopfanordnung längs der Schnittlinie 3-3;

Fig.4 ein \blaufdiagramm des Verfahrens zur Herstellung der Magnetkopfanordnung.

Die Magnetkopfanordnung enthält ein Träger- oder Gleitstück 10 aus Keramik, das aus einem Flanschteil 12, einem Vorderteil 14 und einem Brückenteil 16 zusammengesetzt ist. Die Magnetkopfanordnung gleitet auf einem Luftlager über einer magnetischen Speicheroberfläche 18. Das Gleitstück 10 trägt einen oder mehrere Magnetköpfe in bestimmter räumlicher Beziehung zur Speicheroberfläche 18, die beispielsweise eine Magnetplatte in einer digitalen Datenverarbeitungsanlage ist. Obwohl in den Figuren zur Vereinfachung nur ein Magnetkopf gezeichnet ist. können in der Praxis eine ganze Reihe von Aufname-, Lösch- und Wiedergabeköpfen vorhanden sein. In der Darstellung der F i g. I enthält das Gleitstück 10 jedoch nur einen Magnetkopf 20. Eine Stellvorrichtung 22, die das Gleitstück über der Magnetplatte in der Richtung des Doppelpfeiles 24 bewegen kann, besteht aus herkömmlichen Besfahdteilen, beispielsweise aus einem Gleitstückträger, der radial über der Magnetplatte liegt, oder aus einem Arm, der sich um einen Lagerzapfen dreht, falls eine bewegliche Magnetkopfanordnung erwünscht ist. Das

Gleitstück 10 kann jedoch auch in einer Einrichtung mit festen Magrietköpfen verwendet werden.

Das Gleitstück 10 des Ausführungsbeispieles hat eine etwa rechteckige Form, und sein größtes Außenmaß ist Kleiner als 13 mm. Der Flanschteil 12 weist eine Ausnehmung 26 auf, die zusammen mit der Ausnehmung 30 im Brückenteil 16 den T-förmigen Hohlraum 28 im Gleitstück 10 bildet. Dieser T-förmige Hohlraum erstreckt sich von der Oberfläche 32 des Gleitstückes 10 durch den Flanschteil 12 und dem Brückenteil 16 hindurch bis auf die obere Fläche 34 des Vorderteiles 14. Die Ausnehmung 30 des T-förmigen Hohlraumes 28 läuft parallel zur Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Gleitstück 10 und der Magnetplatte 18 (vgl. Pfeil 36 der F ig. 1).

Der Flanschteil 12 und der Brückenteil 16 sind an den Kanten 38 und 40 fest zusammengefügt und bilden gemeinsam ein Oberteil, das grundflächenmäßig genauso groß wie der Vorderteil 14 ist Die entsprechenden unteren Flächen 42 und 44 des Flanschteiles 12 und des Brückenteiles 16 sind mit der oberen Fläche 34 des Vorderteiles 14 verbunden. Samtliche Teile bilden zusammen das Gleitstück 10. Die Teile \z, 14 und 16 werden mit einer Glasmasse zusammengekiEet

Der Magnetkopf 20 ist im wesentlichen U-förmig gebaut. Er hat zwei senkrecht stehende Schenkel 46 und 48 und eine Basis 50, die die unteren Teile der Schenkel verbindet. In der Basis 50 ist der nichtmagnetische Spalt 52 eingelassen, der durch die Basis hindurch bis auf die Vorderkante 54 führt. Der Spalt ist mit einem Distanzstück aus Glas zwischen den stumpf aufeinanderstoßenden Oberflächen des Schenkels 46 und der Basis 50 ausgefüllt. Ein Querbalken 56 aus magnetischem Material verbindet die oberen Teile der Schenkel 46 und 48. Dadurch wird der magnetische Kreis bis auf den Spalt 52 geschlossen. Auf dem Querbalken 56 sitzt die Spule 58, deren Anschlüsse 60 und 62 mit den zugehörigen Schaltkreisen verbunden werden. Der Querbalken 56 wird mittels elastischen Klemmstücken 64 und 66 gegen die Schenkel 46 und 48 des Magnetkernes angepreßt. Nur das rechte Klemmstück 66 Lt in der F i g. 1 sichtbar. Die oberen Teile der Schenkel 46 und 48 stützen sich gegen die Trägerwände 68 und 70 innerhalb des Querteiles des T-förmigen Hohlraumes ab. Diese Trägerwände sind Ausschnitte aus der Seitenkante des Flanschteiles 12. Der untere Teil der Schenkel 46 und 48 und die Basis 50 ruhen in einem mit Glas ausgefüllten Schlitz 72 des Vorderteiles 14 (siehe F i g. 3).

Die untere Fläche 74 des Gleitstückes 10 kann entweder flach oder leicht konvex gebogen sein (vgl. die gestrichelte Linie 76 der Fig. 2), um dadurch eine Luftlagei'-Gleitfläche zu bilden. Das Gleitstück 10 wird mit der Stellvorrichtung 22 mittels zwei Ansätzen 78 und 80 am Flanschteil 12 verbunden. Diese Ansätze 78 und 80 können z. B. mit einer Metallschicht überzogen und an die Stellvorrichtung 22 angelötet sein. Eine ringförmige Vertiefung 82 unterhalb des T-förmigen Hohlraumes 28 dient zur Aufnahme einer Belastungseinrichtung von der Stellvorrichtung 22 zum Steuern der Arbeitsweise des Luftlagers,

Um auf der Magnetplatte 18 dicht gespeicherte Daten abzutasten bzw. einzugeben, darf der Kern des Magnetkopfes 20 nur etwa 0,12 mm dick sein. Magnetköpfe dieser Größenordnung sind sehr empfindlich, und deren Magnetschenkel zerbrechen besonders leicht, wenn sie in das Gleitstück eingebaut oder Wenn der* Spulenträger in Jen T-föfmigeii Hohlraum eingeklemmt wird. Eine Beschädigung des Magnetkernes kann vermieden werden, wenn die gegenüberliegenden Tragflächen oder -wände 68 und 70 ganz glattpojiert sind. Diese Feinbearbeitung kann kaum unternommen werden, wenn das Gleitstück 10 nur aus einem Teil besteht, da man so kaum an die Tragwände 68 und 70 in dem T-förmigen Hohlraum 28 herankommt. Da das Gleitstück jedocn aus den Teilen 12,14 und 16 besteht, können die Tragwände 68 und 70 poliert werden, ehe die

ίο Teile 12,14 und 16 zusammengefügt werden.

Durch solche Faktoren wie die Datendichte ist es erforderlich, daß der Magnetkopf im Gleitstück mit sehr engen Toleranzen eingebaut werden muß, so daß Abweichungen einen Wert von 0,1 Mikron nicht überschreiten dürfen. Bei Gleitstücken, in denen der Magnetkopf beispielsweise mit einem Epoxymaterial eingebaut wird, kann die Verschiebung des Magnetkopfes je nach Feuchtigkeits- und Temperaturgrad relativ groß sein. Nach längerem Gebrauch kann z. B. dann die Vorderkante des Magnetkopfes über die Oberfläche der Magnetplatte streifen. Dabei br. ¹It u. ü. der dünne Kern des Wandlers ab. Auch wenn die Temperatur und der Feuchtigkeitsgrad konstant bleiben, zeigen die in üblicher Weise nur mit Epoxy befestigten Magnetköpfe

Abweichungen bis zu 4 Mikron und schmälern dadurch die Genauigkeit der Magnetkopfanordnung.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Magnetkopf 20 jedoch in dem Schlitz 72 mit einer Glasmasse fest eingebettet. Die dann noch bestehende Abweichung des Magnetkopfes hält sich in den zulässigen Grenzen der Toleranz und ist nicht mehr von Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen abhängig. Der Magnetkopf ist in diese Glasmasse so eingebettet, daß auch der Druck ausgeglichen wird, der

Ji durch ungleichmäßige Wärmeausdehnung oder durch Materialschrumpfung entstehen kann. Dieser Druck kann vermindert werden, wenn man eine Glas- und eine Keramikmasse verwendet, die annähernd die gleiche Wärmeausdehnungszahl wie die des Magn^tkopfes

•to haben.

Die einzelnen Schritte zur Herstellung des Gleitstüki*es sind in dem Ablaufdiagramm der F i g. 4 aufgezählt. Zuerst werden Flansch-, Vorder- und Brückenteil 12,14 und 16 aus einer geeigneten Keramikmasse geformt.

Dann werden die Flächen des Flanschteiles 12. die später die Tragwände 68 und 70 für die Magnetkopfschenkel bilden, glattpoliert. Anschließend werden die drei Teile 12,14 und 16 zum Gleitstück 10 vorzugsweise mit einer Glasmasse zusammengefügt.

Um das Gleitstück 10 zusammenzusetzen, wird etwas Glasmasse auf die Verbindungsflächen der Teile 12, 14 und 16 gestrichen. Dafür verwendet man vorzugsweise einen Ubertragungsfi'm aus Kunststoff. Es wird ein K^lcbmittel der Glasmasse beigemengt, und diese Mischung wird dann auf einen Film gesprüht. Wenn der besprühte Film nit den Verbindungsflächer der Teile in Berührung kommt, bleibt die Glasmasse auf den Flächen nur in einer dünnen, gleichmäßigen Schicht haften. Die Glasmasse kam aber auch durch ein feines Sieb auf die Verbindungsfläenen aufgebracht werden. Mit dieser Methude erhält man jedoch manchmal eine zu dünne Klebschicht. Ehe die Teile 12, 14 und 16 zusammengefügt werden, kann die auf die Verbiridungsflächesi gesprühte Glasmasse vorübergehend kurz erhitzt werden, um sie dann wieder abkühlen zu lassen.

Um die Keramikteile \2, 14 und 16 zum Gleitstück zusammenzufügen, werden sie dementsprechend zusammengelegt und bis zum Schmelzpunkt der Giasmas*

se erhitzt. Wenfi die Glasmasse sehr z'ähflussig ist, sollte man die Teile zusammenpressen, um dadurch die Beschickung der Keramikteile mit der Glasmasse zu beschleunigen, damit die Verbindungsschichten aus der Glasmasse zwischen den Kcramiktcilcri nicht dicker als 50 Mikron werden. Dann läßt man die Verbindungsstellen abkühlen und erhält so das Gleitstück 10.

Die Verbindungsstellen aus Glasmasse sind genau so fest wie die Kefamikleile selbst. Die dreiteilige Konstruktion ist optimal, da die einzelnen Keramikteile glatte Querschnittsflächen haben. Glatte Querschnittsflächen sind vorteilhaft, da die Glasmasse auf Ihnen beim Zusammenfügen der Keramikteile nicht seitlich angedrückt werden muß, wobei die Teile sonst leicht verschoben werden könnten.

Nach der Herstellung des Gleitstückes 10 wird der Magnetkopf 20 eingebaut. Dafür wird eine andere Masse als die Glasmasse zwischen den Keramikteilen verwendet. Außerdem sollte pinp Klpmmvnrrirhliing benützt werden, damit der Magnetkopf bis zur Fixierung nicht seine Lage verändert. Diese Klemmvorrichtung kann sich an den für die Magnetschenkel gedachten Tragwänden 68 und 70 abstützen. Dann wird der Schlitz 72 im Vorderteil 14 mit einer flüssigen Glasmasse gefüllt, um dadurch den unteren Teil des Magnetkopfes 20 mittels der Glasmasse einzukitten. Die Glasmasse sollte eine Erweichungstemperatur um höchstens 65O⁰C haben, damit die Verbindungsstellen aus Glas zwischen den Keramikteilen 12,14 und 16 und das Glasdistanzstück im nichtmagnetischen Spalt 52 nicht mitschmelzen.

Nach verschiedenen Methoden kann man eine flüssige Glasperle bilden, die den Schlitz 72 füllen und die Basis 50 des Magnetkopfes umgeben soll. Beispielsweise kann je ein Stück Glasstab geeigneter Länge an beiden Seiten der Basis 50 des Magnetkopfes im Oberteil des Schlitzes 72 gelegt werden. Wenn die Glasstäbe erhitzt werden, fließt das Glas in den Schlitz und umgibt unten die Basis 50 des Magnetkopfes. Damit die Glasmasse wirklich auch die Kanten der Basis 50 des Magnetkopfes umgibt, sollte die einzuschmelzende Glasmasse so vorgeformt sein, daß eine ausreichende Menge Glasmasse in den Scniitz zu Hieben beginnt, sobald sie bis zum Erweichen erhitzt wird. Das kann z. B. erreicht werden, indem man vorher die einander zugekehrten Enden von zwei getrennten Glasstäben erhitzt, miteinander verbindet und das hantelähnliche Gebilde über der Basis 50 am Eingang des Schlitzes oben anbringt Beim Erhitzen fließt das Glas von dem vorgeformten Gebilde in einer Weise in den Schlitz und um die Basis 50 des Magnetkopfes herum, daß der

Hohlraum zwischen dert Basisteilkanten urrd den Schlitzwänden völlig mit der Glasmasse ausgefüllt wird.

Nach der Einbettung des Magnelkopfes durch Einbettung seiner Basis 50 in die Glasmasse in dem Schlitz 72 werden die Luftlagef-Oberfläche 74 des Gleitstückes und der untere Teil der Magnetkopfbasis poliert, so daß eine glatte, ebene oder leicht gekrümmte Oberfläche entsieht. Die Furche 84, die im Vorderteil 14 von der Oberfläche 74 in der Richtung der Magnetkopfbasis 50 verläuft, kann in das fertige Gleitstück oder aber schon bei der Herstellung des Vorderteiles 14 eingearbeitet werden. Mit dieser Furche 84 kann die Belastung auf der Luftlager-Oberfläche geregelt werden, indem die Oberfläche verringert wird.

Der Magnetkopf ist vorzugsweise aus einer Ferritmasse, besonders bei Datenverarbeilungssysternen von hoher Übertragungsfrequenz. Bei niedrigen Übertragungsfrequenzen kann auch Permalloy verwende; wprrjpn. ΔιιΠργΗργπ können auch dünne Magnetkönfe. die auf ein Substrat gesprüht oder im Vakuum aufgedampft sind, verwendet werden. Ferritmagnetköpfe haben meistens eine etwa 0,9 mm große Spalttiefe. Wenn der Magnetkopf in der Glasmasse an das Keramikteil angeschmolzen wird, wird er so in dem Schlitz 72 des Vorderteiles 14 ausgerichtet, daß etwa 0,8 mm aus dem Schlitz 72 über die Luftlager-Oberfläche 74 des Vorderteiles 14 herausragen. Beim Polieren wird ier herausgezogene Teil des Magnetkopfes abgeschliffen, so daß dann die Vorderkante 54 der Magnetkopfbasis 50 und die Luftlager-Oberfläche 74 bündig in der gleichen Ebene bzw. Fläche liegen. Dann Wird die Oberfläche 74 nochmals geschliffen und poliert, bis die Tiefe des Spaltes maximal 25 Mikron beträgt.

Obwohl das Glasmaterial den unteren Teil des Magnetkopfes 20, d. h. seine Basis 50, in dem Schlitz 72 so umgibt, daß Druckkräfte auf den Magnetkopf gleichmäßig von allen Seiten einwirken, ist es bei den meisten Anwendungen des Gleitstückes ratsam, daß der Magnetkopf, das Glasmaterial und die Keramikteile in Einklang stehende Temperaturcharakteristiken haben, um diesen Druck so gut wie möglich zu verringern. Die meisten Glasmassen, die beim Verbinden des Magnetkoptes mit dem Gleitstück verwendet werden, haben eine Wärmedehnungszahl, die nur etwas unter der der Ferritmasse für den Magnetkopf liegt. Die für die beschriebene Magnetkopfanordnung geeignete Keramikmasse hat eine Wärmedehnungszahl, die etwa über der der Ferritmasse liegt, und besteht aus einer Zusammensetzung, die etwa 20% Barium und 80% Titan enthält

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Magnetkopfanordnung mit einem nichtmagnetischen Trägerstück, das eine Ausnehmung aufweist, in welcher ein Magnetkopf angeordnet ist, und das als Gleitstück für Luftlagerung mit einer Luftlager-Gleitfläche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (10) mehrteilig aus drei miteinander verkitteten Keramikteilen (12, 14, 16) aufgebaut ist, daß das dem magnetischen Aufzeichnungsmedium (18) zugewandte Vorderteil (14) die Luftlager-Gleitfläche (74) und einen Schlitz (72) enthält, in den die Basis (50) des Magnetkopfes (20) mittels Glasfluß einkittbar ist, daß der Flanschteil (12) eine gerade Außenkante (38) mit einer Ausnehmung (26) enthält, daß die unmittelbar neben dieser Ausnehmung (26) Iigenden Teile der Außenkante (38) Tragwände (68,70) zur Abstützung der Schenkel (46, 48) des Magnetkopfes (20) bilden, daß der Bröckenteil (16) eine gerade Außenkante (40), dieaj der Außenkante (38) des Flanschteils (12) On]JgCTt₁ tTijt einer Ausnehmung (30) aufweist, daß die Ausnehmungen (26) und (30) eine T-förmige Ausnehmung (28) bilden und daß in den äußeren Enden der Ausnehmung (30) an sich bekannte elastische Klemmstücke (64, 66) zum Anpressen des die Spule (58) des Magnetkopfes (20) tragenden magnetischen Querbalkens (56) an die Schenkel (46, 48) sowie dieser an die Tragwände (68, 70) vorgesehen sind.

2. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 1, dadurch {^kennzeichnet, daß die Keramikteile (12, 14, 16) aus einer Zusammensetzung bestehen, die 20% Barium und 80⁽vo Titan enthält.

3. Magnetkopfanorunung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daL die Keramikteile (12, 14,16) mittels Glasfluß miteinander verkittet sind.