DE2222620A1 - Magnetkopf und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Magnetkopf und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE2222620A1 DE19722222620 DE2222620A DE2222620A1 DE 2222620 A1 DE2222620 A1 DE 2222620A1 DE 19722222620 DE19722222620 DE 19722222620 DE 2222620 A DE2222620 A DE 2222620A DE 2222620 A1 DE2222620 A1 DE 2222620A1
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Description

In der Antwort bitte angeben Unser Zeichen
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INTERNATIONAL COMPUTERS LIMITED, ICL House, Putney, London,
S.W. 15, England
Magnetkopf und Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Erfindung bezieht sich auf Magnetköpfe und Verfahren zu ihrer Herstellung, insbesondere auf solche Magnetköpfe, bei denen die Polflächenbereiche des Kopfes mit nichtmagnetischem Material verstärkt sind.
Die Anforderungen an hohe Datengesehwindigkeiten aus digitalen Magnetspeichereinrichtungen, z.B. Magnetplattenspeichern für große Datenmengen, macht die Verwendung- von magnetischen Lese-/ Aufzeichnungsköpfen notwendig, die bei hohen Frequenzen mit hohen Aufzeichnungsdichten arbeiten. Die einzigen Köpfe, die diese Eigenschaften erzielen lassen, besitzen sehr kleine räumliche Dimensionen und bestehen aus magnetischem Ferritmaterial. Um die gewünschte Aufzeichnungsdichte zu erzielen, muß die Polfläche des Kopfe.s praktisch in Kontakt mit dem Aufzeichnungsmedium oder in einem sehr geringen gleichförmigen Abstand
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stehen. Ferritmaterialien werden durch Abnutzung oder Schlag sehr leicht beschädigt. Die Beschädigung eines Kopfes mit derartig kleinen Abmessungen führt dazu, daß seine charakteristischen Eigenschaften sowei'; verändert werden, daß er unbrauchbar wird.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, größere Köpfe aus Ferritmaterial zu verstärken, indem eine Glasschicht auf Teile der Kopfanordnung aufgebracht wird. Bei einem Vorschlag wurde das Glas auf die Rückseite des wirksamen Spaltes aufgebracht. Bei einem anderen Vorschlag wurden die Kanten des Kopfes abgeschrägt, damit eine Polfläche erzielt wurde, die kleiner war als die Fläche des Hauptkörpers des Kopfes, und es wurde verstärkendes Glas in ausreichender Menge auf die abgeschrägten Kanten durch Tauchen aufgebracht, damit die Polfläche bis zu der des Hauptkörpers aufgebaut wurde.
Man hat festgestellt, daß diese Art der Verstärkung bei Verwendung in kleinen Magnetköpfen, wie sie bei Aufzeichnungsfällen mit hoher Aufzexchnungsdichte verwendet werden, nicht zufriedenstellend ist.-Einerseits sind diese Köpfe so beschaffen, daß sie nicht einfach abgeschrägt werden können, damit entsprechende Oberflächen zur Aufnahme der Tauchglasverstärkung entstehen. Andererseits ist die Dicke der Glasschicht im Vergleich zu den Dimensionen des Kopfes relativ groß, so daß die Dimensionen der Glasschicht sehr genau gesteuert werden müssen, damit an ausreichender Genauigkeitsgrad zwischen den Köpfen während der Herstellung gewährleistet wäre.
Die bisher vorgeschlagenen Kopfkonstruktionen und Herstellverfahren haben nicht die notwendige Genauigkeit in den Betriebscharacteristiken der fertigen Köpfe erzielen lassen.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Verstärkung der Polfläche eines Magnetwandlerkopfes vorgeschlagen, dag ein Ansatz mit vorbestimmten Dimensionen um die die Polfläche festlegenden Wandungen eines Ferritkopfblockes herum vorgesehen wird, daß der Ansatz mit einer Oberfläche versehen wird, die in gleicher Richtung wie die Polfläche verläuft und so dimensioniert ist, daß sie in Umfangsrichtung von dem Körper des Kopfblockes nach außen verläuft, und daß der Ansatz aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt wird, der eine Abriebfestigkeit und eine mechanische Festigkeit wenigstens gleich denen des Ferrits besitzt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Verstärkung der Polfläche eines Magnetwandlerkopfes vorgeschlagen, bei dem ein den Kopfblock verstärkendes Bauteil vorbestimmter Dimensionen aus nichtmagnetischem Material vorgeformt wird, bei dem das verstärkende Bauteil eine öffnung besitzt, die den Kopf block in unmittelbarer Nähe.5 der Polfläche aufnimmt, bei dem der Kopfblock in der öffnung so angeordnet wird, daß eine Fläche des verstärkenden Bauteiles einen Ansatz der Oberfläche der Polfläche bildet, und bei dem das verstärkende Bauteil mit dem Kopfblock in dieser Stellung verbunden wird, um die wirksame. Polfläche zu verstärken; . -
Des weiteren ist Gegenstand vorliegender Erfindung ein Magnetwandlerkopf mit einem Magnetkopfblock aus Ferrit, dessen eine Stirnseite eine wirksame. Polfläche darstellt und mit einem nichtmagnetischen Verstärkungsbauteil, dessen Verschleißfestigkeit und mechanische Festigkeit mit denen des ."Ferrits vergleichbar sind und das mit dem Kopfblock so verbunden ist, daß eine die Polfläche umgebende und mit dieser in gleicher Richtung verlaufende Oberfläche entsteht, wobei das Bauteil so dimensioniert 1st, daß es sich in Umfangsrichtung von dem Körper des Kopfblockes nach außen erstreckt. -~
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Nachstehend.wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Kopfblockes eines Magnetwandlerkopfes, dessen Polfläche verstärkt ist, und
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Form mit einem Hohlraum zum Formen des nichtmagnetischen Verstärkungsbauteiles nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Kopfblock 1 aus zwei Elementen 2, J5 gebildet, wobei jedes Element aus einem einen schmalen Spalt definierenden Teil '5 besteht, wenn die Elemente 2, 3 mit den entsprechenden Stirnseiten 4 und 6 gegenüberliegend angeordnet sind. Die Stirnflächen 4, 6s.der den Spalt definierende Teil 5 sind miteinander mit Glas verbunden, z.B. verklebt, damit die Elemente 2, J5 zur Ausbildung des zusammengesetzten Kopfblockes 1 befestigt werden. Das Bindematerial zwischen der Stirnseite des Teiles 5 und der Stirnseite 6 des Elementes 2 ergibt einen nichtmagnetischen Spalt 7, der senkrecht zu der oberen Stirnseite des Kopfblockes liegt, wie Fig. 1 zeigt. Die Räume 9 zwischen den ausgeschnittenen Teilen des Elementes J5 und der gegenüberliegenden Stirnfläche 6 des Elementes 2 werden während der Herstellung der Verbindung mit Glas gefüllt.
Dann wird ein Loch 10 durch den Kopfblock 1 gebohrt, beispielsweise mittels eines Ultraschallbohrers, damit ein Raum zur Aufnahme einer Kopfwicklung 20 geschaffen wird. Die obere Stirnseite des Kopfblockes 1 wird dann fein bearbeitet, damit eine plane wirksame Polfläche 8 entsteht, die in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums (nicht gezeigt) angeordnet wird, wenn der vollständige Magnetwandlerkopf in Betrieb ist» Der fertige Kopfblock 1 weist einen quadratischen
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Querschnitt in einer Ebene parallel zur Polfläche 8 auf und besitzt eine Polflächenkantenlänge von 2,5 mm.·,,'.
Ein nichtmagnetisches Verstärkungsbauteil 11 mit quadratischem Querschnitt von etwa 0,025 mm ist auf dem Kopfblock 1 in der Weise angeordnet, daß die Oberseite'des Bauteiles 11, wie Fig. zeigt, bündig mit der Polfläche 8 liegt. Das Bauteil 11 ist mit dem Kopf-block 1 beispielsweise mittels Glas verbunden. Das Bindematerial, das zum Verbinden des Verstärkungsbauteiles verwendet wird, muß natürlich einen Schmelzpunkt aufweisen, der niedriger ist als die Mindesttemperatur, bei der das für den nichtmagnetischen Spalt 7 und die Räume 9 verwendete Bindematerial sich zu verziehen beginnt. Das Verstärkungsbauteil 11 umgibt die wirksame Polfläche 8 des Kopfblockes 1 vollständig und ist fest mit dem Kopfblock 1 verbunden. Damit schützt das Verstärkungsbauteil 11 die Kanten und Ecken der Polfläche 8 gegen Abnutzung, die sonst eintreten würde, wenn der KopfMock in einer Magnetwandlerkopfanordnung im Berührbetrieb arbeitet. Des weiteren wird eine Beschädigung des Kopfblockes durch Schlag oder Stoß aufgrund einer zufälligen Kollision zwischen dem Kopfblock und kleineren Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums vermieden.
Es ist wesentlich, daß der gesamte Polflächenbereich der Magnetkopfanordnung, der in Berührung mit dem Aufzeichnungsmedium steht, bekannt ist, daß der Bereich für alle Köpfe einer Punktions· serie gleich groß ist und daß der Bereich während der Lebensdauer einer Kopfanordnung konstant bleibt, damit jeder Kopfanordnung die genaue Belastung aufgegeben werden kann. Da die äußeren Dimensionen einer Serie von Verstärkungsbauteilen während der Fertigung verhältnismäßig einfach konstant gehalten werden kann, 'kann auf wirtschaftliche Weise die gewünschte Gleichförmigkeit der Gesamtfläche erzielt werden. Wenn das Verstärkungsbauteil nicht verwendet wird, müßte der tatsächliche magnetische Bereich der Polfläche beispielsweise durch Feinbearbeiten
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der Seiten des Kopfblockes, die senkrecht zur Polfläche stehen, eingestellt werden. Ein derartiger Schritt stellt eine weitere Quelle möglicher Beschädigung dar. Da das Verstärkungsbauteil die Kanten und Ecken der Polfläche gegen Abnutzung und Brechen des Ferrites schützt, wird weiterhin die Gleichförmigkeit über einen.bestimmten Zeitraum in Betrieb erheblich verbessert.
Das Verstärkungsbauteil 11 kann aus nichtmagnetischen Materialien, sowohl metallischen als auch nichtmetallischen, bestehen, deren Hauptdaten eine Abriebfestigkeit und eine mechanische Festigkeit sind, die wenigstens mit denen des Ferrits vergleichbar sind; ferner soll das Material mit dem Ferrit verträglich und mit ihm verklebbar sein und einen Expansionskoeffizienten ähnlich dem des Ferrits aufweisen. Beispiele für nichtmetallische Materialien sind Glas, Glaskeramikmaterialien und glas^iertes Wasserglas (eine Komponente aus Na2O und SiOp), während Beispiele für metallische Materialien, die für das Bauteil geeignet sind, Kupfer, Lötmittel (eine Legierung von Zinn und Blei) eloxiertes Aluminium und nichtmagnetischer, korrosionsbeständiger Stahl sind.
Aus vorstehendem Beispiel ergibt sich, daß die Breite des Bauteiles verhältnismäßig klein im Vergleich zu den Dimensionen der Polfläche ist.
Die Verstärkungsbauteile können durch Formpressen oder Gießen hergestellt werden, oder aber es können die Bauteile im Falle der Verwendung von Kupfer aus einer Tafel oder dergl. gewünschter Dicke ausgeschnitten oder ausgestanzt sein.
Das Verstärkungsbauteil 11 in oben beschriebenem Beispiel wurde in einem getrennten Vorgang aus einem leicht schmelzbaren Material, z.B. Glaskeramik, hergestellt. Falls erwünscht, kann das Verstärkungsbauteil durch einen Gieß- oder Formpreßvorgang direkt auf dem Kopfblock 1 hergestellt werden, vorausgesetzt; daß das für das Bauteil verwendete Material einen Schmelzpunkt unterhalb
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des Materiales besitzt, das verwendet wird, um die Elemente 2, 3 miteinander zu verbinden, damit der nichtmagnetische Spalt 7 ausgebildet wird und die Räume 9 gefüllt -werden. Wenn ein Material verwendet wird, das beispielsweise einen höheren Schmelzpunkt als das Bindematerial besitzt, besteht die Möglichkeit, daß der Kopfblock 1 sich verzieht.
In Pig. 2 ist eine Form 12 mit einem Hohlraum dargestellt, der einen Teil 15 mit bestimmtem Flächeninhalt und einen überlagerten zweiten Teil 14 mit größerem Flächeninhalt aufweist. Die Form 12 kann in der dargestellten Weise ausgebildet sein, besitzt eine feste Basis zu dem Hohlraumteil 15, oder es kann eine entfernbare und einstellbare Absperrvorrichtung (strichpunktiert mit 15 bezeichnet) verwendet werden, um die Basis des Hohlraumteiles IJ zu verschließen.
Größe und Gestalt der Hohlraumteile 1.3* 14 ist so gewählt, daß ein Kopfblock 1 in der Form 12 aufgenommen werden kann, wobei ' die Polfläche 8 bündig mit dem offenen Ende der Form 12 liegt. Falls erwünscht, kann die Ausrichtung der Polfläche 8 durch Einstellung der Absperrvorrichtung 15 vorgenommen werden. Wenn ein Kopfblock in der Form 12 angeordnet ist, umgibt der Hohlraumteil 14 den Teil des Kopfblockes 1 in der Nähe der Polfläche 8 und ist auf die erforderliche Größe und Form des Verstärkungsbauteiles 11 dimensioniert. Ein entsprechendes, nichtmagnetisches Material, z.B. Glas, wird in den Hohlraumteil 14 eingeführt, damit das Verstärkungsbauteil 11 an Ort und Stelle ausgebildet und mit dem Kopfblock 1 verbunden wird. Nachdem das Glas erhärtet ist, wird der Verstärkte Kopfblock 1 aus der Form 12 entfernt.
Wenn der Kopfblock 1 , der in der Form 12 nach Fig. 2 gezeigt· ist, durch einen Formkern mit gleichen Dimensionen wie der Kopfblock ersetzt wird, wird der Hohlraum 14 reproduziert und die einzelnen Verstärkungsbauteile 11 können in einem nichtmagnetischen Material gegossen werden. Es ist natürlich notwendig, die
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Materialien für die Form 12 und den Formkern so auszuwählen, daß das Formaterial nicht daran anhaftet oder in bekannter Weise die Formflächen des Hohlraumes 14 mit einem Überzug versieht, damit eine Adhäsion des Formmateriales verhindert wird.
Die hier beschriebene Form des Kopfblockes ist, wenn der Zusammenbau in einer Magnetwandlerkopfanordnung vorgenommen wird, für eine Verwendung als aufliegender Lese-, Aufzeichnungs- ader Löschkopf in Verbindung mit z.B. einer Magnetplatte geeignet. Der Wandlerkopf ist fectenxLbefestigt, so daß er mit der Flache der Platte in Berührung gehalten wird, auch wenn in der Plattenoberfläche kleinere Unregelmäßigkeiten vorhanden sind. Eine entsprechende federnde Befestigung wird beispielsweise durch eine federnde Membran erzielt, an der der Wandlerkopf so angebracht ist, daß die Polfläche des Kopfes von der Befestigung um einen gewünschten Abstand vorsteht, sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Druckluftkissens zwischen der Befestigung und der Magnetplatten-Aufzeichnungsfläche, derart, daß der Kopf leicht in Berührung mit der Aufzeichnungsfläche gehalten wird.
Für manche Anwendungsfälle ist es erwünscht, daß der Wandlerkopf aerodynamisch berührungsfrei in bezug auf die Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums bewegt wird, derart, daß ein kleiner Raum die Polfläche von der Oberfläche des Mediums trennt.
Wandlerköpfe mit verstärkten Kopfblöcken, die in der vorbeschriebenen V/eise aufgebaut sind, sind in gleicher Weise für einen solchen Betrieb geeignet, wobei eine bekannte Art von Kopfbefestigung verwendet wird. Die Gleichförmigkeit des Polflächenbereiches, die durch die beschriebene Konstruktion erhalten wird, trägt dazu bei, eine gleichförmige Leistung sicherzustellen. Die auflaufende Kante des Verstärkungsbauteiles, und - falls erwünscht - auch die anderen Kanten, kann 'in einem sehr kleinen
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Winkel, üblicherweise wenige Bogenminuten, abgeschrägt sein, damit die aerodynamischen Eigenschaften der Kopfanordnung verbessert werden.
Obgleich die Abnutzung beim berührungsfreien Betrieb kein Problem darstellt, ergibt das Verstärkungsbauteil einen wertvollen Schutz für die Kanten und Ecken der Polfläche im Falle eines zufälligen Stoßes der Kopfanordnung und der Oberfläche von z.B. einer Platte; ein solcher Stoß kann beispielsweise während des Prüfvorganges oder bei fehlerhaften Arbeiten der Kopfbefestigungsanordnung auftreten.
Während in dem vorbeschriebenen Beispiel nach den Figuren 1 und 2 zur Herstellung eines mit Berührung arbeitenden Kopfblockes der Querschnitt des Verstärkungsbauteiles 11 verhältnismäßig klein (0,025 mm) im Vergleich zu den Dimensionen der Polfläche 8 (2,5 mm) ist, wird die Dimension der Oberfläche des Verstärkungsbauteiles nach den Anforderungen des Betriebes der ferti-. gen Wandlerkopfanordnung einschließlich der Art der Verwendung gewählt, d.h. als ein in Berührung arbeitender Kopf oder als Wandlerkopf, der aerodynamisch berührungsfrei in bezug auf das ■ magnetische Aufzeichnungsmedium geführt wird.
Man hat festgestellt, daß Verstärkungsbauteile mit einer Dimension, die gemeinsam mit der Polfläche von 2,5 mm verläuft, vorteilhafterweise mit berührungsfrei geführten Köpfen verwendet werden kann und ganz allgemein führt bei einem Kopfblock gegebener Größenabmessung eine Vergrößerung der Dimension des Verstärkungsbauteiles in Richtung gemeinsamen Erstreckung mit der Polfläche zu einer Vergrößerung des" Abstandes zwischen der Oberfläche der Polfläche und dem Aufzeichnungsmedium, während eine Verringerung dieser Dimension dahin tendiert, daß der Wandlerkopf aerodynamisch nahe dem Aufzeichnungsmedium geführt werden kann.
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Der Kopfblock braucht nicht in rectteckförmiger Gestalt ausge-
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fuhrt zu sein, auch braucht das Verstarkungsbauteil quadratischen Querschnitt zu haben, wie in Zeichnungen dargestellt ist. Die Verwendung eines Verstärkungsbauteiles in der vorbeschriebenen Weise ist auch auf Kopfblöcke anderer Formen anwendbar. In ähnlicher Weise kann die Verwendung von Verstärkungsbauteilen anderer Gestalt und Querschnittsform in bestimmten Fällen vorteilhaft sein.
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Claims (2)

  1. 2-5-1972 W/He - 11 - i/p 7^04
    Patentansprüche;
    (l>/ Verfahren zum Verstärken des Polflächenbereiches eines Magnetwandlerkopfes, indem die Wandungen des Wandlerkopfmateriales in der Nähe der Oberfläche der Polfläche mit nichtmagnetischem Verstärkungsmaterial umgeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß um die Oberfläche der Polfläche (8) herum ein Verstärkungsbauteil (11) angeordnet wird, derart, daß eine Fläche des Bauteiles (11) sich in gleicher Richtung wie die Oberfläche der Polfläche (8) erstreckt und einen gemeinsamen Bereich für die in einer Ebene liegenfen Oberflächen ergibt, der größer ist als die Querschnittsfläche des Kopfblockes (1), der die Oberfläche der Polfläche (8) bildet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsbauteil (11) mit vorbestimmten Dimensionen vorgeformt wird sowie eine öffnung zur Aufnahme des,Kopfblockes (1) in unmittelbarer Nähe der FoIflache (8) ausgebildet wird, und daß das Verstärkungsbauteil (11) mit dem Kopfblock (1) derart verbunden wird, daß eine Oberfläche in gleicher Richtung mit der Oberfläche der Polfläche (8) verläuft und das Bauteil (11) sich über den Umfang des Kopfblockes (1) hinaus erstreckt.
    J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfblock (1) in einer Form (12) mit einem den Kopfblock (1) in unmittelbarer Nähe der Polfläche (8) umschließenden Hdäraum (l4) angeordnet wird, daß nichtmagnetisches Material in flüssiger Form in den Hohlraum (l4) ehgeführt wird, und daß das Material zum Erhärten gebracht wird, damit das mit dem Kopfblock (1) befestigte Verstärkungsbauteil (11) "ausgebildet wird.
    k. Magnetwandlerkopf, bei dem die Polflächenbereiche des Kopfes mit nichtmagnetischem Material verstärkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (11) so mit dem Kopfblock (1) verbunden ist, daß sie die Wandungen des Kopfblockes (l) in unmittel-
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    barer Nähe der Pdfläche (8) am Umfang umschließt und eine in gleicher Richtung wie die Oberfläche der Polfläche (δ) verlaufende Oberfläche bildet, wobei die gemeinsamen Flächen der bündig verlaufenden Oberflächen größer ist als die Querschnittsfläche des Kopfblockes (1), die die Oberfläche der Polfläche (8) ausbildet.
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