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Abtastsystem zum Abtasten von auf einem bewegten Träger befindlichen
mechanischen Verformungen Die Erfindung betrifft ein Abtastsystem zum Abtasten von
auf einem bewegten Träger befindlichen mechanischen Verformungen und zur Umwandlung
der beim Abtasten auftretenden Kräfte in entsprechende hochfrequente elektrische
Signale.
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Es ist bereits bekannt, hochfrequente Informationen auf mechanische
Speichermedien zu schreiben. Dazu wird die Oberfläche des Speichermediums verformt,
und es entstehen Erhebungen oder Einsenkungen auf der Oberfläche des Speichermediums
oder bei Rillenschrift auf den Flanken der Rille. Man kennt hier die Tiefenschrift,
die Flan kenschrift und die Breitenschrift. Die in diesen Ver formungen enthaltenen
Informationen werden mit Hilfe eines in der Rille gleitenden Schlittenkufenförmigen
Diamantkörpers abgetastet9 und die dabei am Diamant körper entstehenden Druckkräfte
werden einem Dicken schwinger zugeführt und hier in entsprechende elektri sche Signale
umgewandelt. Dieser Dickenschwinger ist
als kurzer Kontraktionsschwinger
ausgebildet, der ein piezoelektrischer oder ein piezomagnetischer Wandler sein bzw,
aus druckempfindlichem Halbleitermaterial bestehen kann.
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Nachteil dieses Abtastsystems ist es, daß der Dickenschwinger zur
Abnahme des elektrischen Signals auf den Flächen mit einem leitfähigen Belag versehen
wird, an denen der Dickenschwinger mit seiner Lagerung bzw, mit dem Diamantlcörper
verbunden ist Besonders kritisch ist die Fläche, an der der Diamantkörper am Dickenschwinger
befestigt ist, Es ergeben sich aus der Technologie der Herstellung Probleme der
starren Verbindung des Dickenschwingers mit dem Diamantkörper, Weiterhin kann der
Dickenschwinger in drei Koordinaten schwingen, Schwingungen, die nicht in der Polarisationsrichtung
liegen, sind aber unerwünscht, denn sie führen zu Störungen. Diese Störungen können
bei gleichgroßen Kräften in einer anderen Richtung als der Polarisationsrichtung
mehr als 10 % des Nutzsignals betragen. Deshalb sind besondere Maßnahmen zum Unterbinden
solcher Schwingungen notwendig, Das kann durch Anbringen von Dämpfungsmitteln oder
durch die Wahl von geringen Abmaßen des Dickenschwingers geschehen. Letzteres birgt
technologische Schwierigkeiten.
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Zweck der Erfindung ist es, ein durch direktes Verbinden des Abtastkörpers
mit dem Wandler in seinem Frequenzumfang erweitertes Abtastsystem zu schaffen, das
einen großen Störabstand bei relativ großem Nutzsignal hat, ohne daß Dämpfungsmittel
angewendet werden, unddas technologisch einfach herzustellen ist, Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abtastsystem zu finden, dessen Abtastkörper so an
dem Wandlerkörper befestigt ist, daß der leitfähige Belag an unkritischen Flächen
angebracht ist und dessen Wandlerkörper mit dem Abtastkörper über eine große Fläche
gekoppelt ist, Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Abtastsystem
aus einem harten, abriebfesten Abtastkörper mit nahezu rechteckigem oder fünfeckigem
Querschnitt und aus einem mit seinem Masseschwerpunkt seitlich der im Aktionspunkt
des Abtastkörpers stehenden Senkrechten zum Speichermedium befindlichen und an einer
keine mit dem Speichermedium in Eingriff stehende, d. h.
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in Richtung der Bewegung des Speichermediums verlaufende Kante bildende
Seitenfläche des Abtastkörpets befestiften, als Scherschwinger arbeitenden andlerkö.rper
besteht,
Der Abtastkörper steht mit einer Kante zum Speichermedium und gleitet mit einem
Teil der Kante, von einer Ecke ausgehend, auf dem Speichermedium, wobei die Kante
zur Oberfläche des Speichermediums vorzugsweise in einem Winkel von 50 - 100 steht,
Die von dieser Kante gebildete Ecke der Querschnittfläche des Abtastkörpers kann
bis zu einem optimalen Spitzenwinkel aus dieser Querschnittfläche herausgezogen
sein.
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Der als Scherschwinger arbeitende Wandlerkörper kann über eine in
Richtung der Bewegung des Speichermediums verlaufende und diesem abgewandte Seitenfläche
des Abtastkörpers starr mit ihm verbunden, vorzugsweise mit ihm versintert sein,
Die gegenüberliegende Fläche des Wandlerkörpers ist am Wandlerträger gelagert.
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Die die erzeugte elektrische Energie abnehmenden Elektroden sind entsprechend
der Polarisationsrichtung des Wandlerkörpers an den gegenüberliegenden freien Flächen,
vorzugsweise an den in Bewegungsrichtung des Speichermediums liegenden Seitenfläche,
angebracht.
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Der Wandlerkörper kann auch mit einer der quer zur Bewegungsrichtung
des Speichermediums liegenden Stirnfläche des Abtastkörpers verbunden sein0 Diese
Stirnfläche des Abtastkörpers kann senkrecht oder schräg zur Oberfläche des Speichermediums
stehen. Der Wandlerkörper ist nur mit einem Teil der Stirnfläche verbunden und läßt
einen mit dem Speichermedium in Eingriff bringbaren Teil der Stirnfläche frei.
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In einer anderen Ausführung mit einem Abtastkörper mit dreieckigem
oder fünfeckigem Querschnitt kann der als Scherschwinger arbeitende Wandlerkörper
mit der Oberfläche des Abtastkörpers verbunden sein, die dem Speichermedium abgewandt
ist, Der Abtastkörper besteht vorzugsweise aus Diamant0 Der Wandlerkörper besteht
aus piezoelektrischem oder piezomagnetischem Material.
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Der Wandlerkörper ist nicht direkt über der Äbtastetelle angebracht,
sondern befindet sich seitlich von der in der Abtaststelle stehenden Senkrechten
zum Speichermédiume Beim Gleiten des Äbtastkörpers auf dem Speichermedium üben die
mechanischen Verformungen des Speichermediums je nach ihrer Größe einen unterschiedlichen
Druck auf das Abtastorgan aus. Diese Druckkräfte werden jedoch nicht
wie
es naheliegend wäre, direkt in elektrische Signale umgewandelt, sondern sie wirken
wegen der seitlichen Anordnung als Scherkräfte auf den Wandlerkörper Der Wandlerkörper
wandelt diese Scherkräfte als Scherschwinger in elektrische Signale. Die Stärke
des Scherschwingers, d, h, die Abmessung des Scherschwingers zwischen seiner Verbindungsfläche
mit dem Abtastkörper und seiner Lagerfläche am Wandlerträger, muß wie beim Dickenschwinger
kleiner A der oberen Signalfrequenz sein, 2 Demgegenüber sind die Kanten der Verbindungsflächen
groB und somit ist die Verbindung zwischen Wandlerkörper und Abtastkörper gut, Auch
das Anbringen der Kontaktflächen an den Seitenflächen des Wandlerkörpers stößt auf
keine besonderen technologischen Schwierigkeinen Störungens die beim Dickenschwinger
durch Kräfte ausgelöst werden, die in der Bewegungsrichtung des Speichermediums
wirken und die durch die mechanischen Verformungen hervorgerufen werden, treten
beim Scherschwinger nicht auf, da diese Kräfte ebenfalls als Scherkräfte angreifen,
Verformungen des Wandlerkörpers durch angeregte Schwingungen in Richtung einer Kante
ergeben nur geringfügige Störungen.
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Die Erfindung soll nachstehend an Hwnd eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden. Die Figuren der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig.
1: Die Rückansicht eines Abtastsystems mit in Bewegungsrichtung des Speichermediums
angebrachtem Wandlerkörper Fig. 2: Die Seitenansicht eines Abtastsystems mit in
Bewegungsrichtung des Speichermediums angebrachtem Wandlerkörper Fig. 3: Die Seitenansicht
eines Abtastsystems mit an einer senkrechten Stirnseite des Abtastorgans angebrachtem
Wandlerkörper Fig. 4: Die Seitenansicht eines Abtastsystems mit an einer geneigten
Stirnseite des Abtastorgans angebrachtem Wandlerkörper Fig. 5: Die Seitenansicht
eines Abtastsystems mit einem über dem Abtastorgan angebrachten Wandlerkörper In
Fig. 1 und Fig. 2 ist ein Abtastsystem dargestellt, bei dem der Abtastkörper 1 mit
dem Wandlerkörper 2 über eine in der Bewegungsrichtung des Speichermediums 3 verlaufende
Verbindungsfläche 4 verbunden istw Die Verbindungsfläche 4 ist in Fig. 2 dem-Betrachter
abgewandt,
Der Abtastkörper 1 greift mit einem Teil der Kante 5
in eine Rille 6 des Speichermediums 3 ein, in der sich mechanische Verformungen
7 befinden. Die Kante 5 steht zur Oberfläche des Speichermediums 3 in einem Winkel
α .
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Der Wandlerkörper 2 ist mit der der Verbindungsfläche 4 gegenüberliegenden
Fläche am Wandlerträger 8 befestigt.
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1517 den. in Bewegungsrichtung des Speichermediums verlaufenden freien
£?j.a'chen des Wandlerkörpers 2 sind Elektroden 9 befestigt, die Anschlüsse 10 tragen.
Das Speichermedium 3 bewegt sich in Pfeilrichtung.
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Bei der Bewegung des Speichermediums 3 gleiten die mechanischen Verformungen
7 gegen die Kante 5 und werden dabei zusammengedrückt. Dabei üben sie einen Druck
auf den Abtastkörper 1 aus. Dieser Druck kann als Normaldruck durch Absenken des
Abtastsystems eingestellt werden. %Obc9Jd die mechanischen Verformungen 7 die Ecke
der Kante 5 passiert haben, können sie sich ruckartig entspannen. Diese Ecke ist
der Aktionspunkt des Abtastkörpers 1. Die Kräfte dieser je nach der mechanischen
Verformung 7 stärkeren oder schwächeren Rucke greifen :is Scherkräfte an dem Wandlerkörper
2 an und erzeugen in den des ronden 9 eine ihrer Stärke proportionale dpannung,
die über die Anschlüsse 10 einem Verstärker
zugeführt wird. Vorteilhaft
für den Aufbau des Wandler systems ist, daß sich der Wandlerkörper 2 mit seinem
Masse schwerpunkt nicht über der Ecke der Kante 5 befindet, an der die Rucke angreifen,
so daß diese als Scherkräfte auf ihn einwirken können, Der Wandlerkörper 2 ist so
polarisiert, daß das über die Elektroden 9 an gelegte Feld senkrecht auf der Polarisationsrichtung
steht. Nunmehr werden hauptsächlich nur Scherkräfte von ihm in elektrische Signale
gewandelt. Störungen durch Xontraktionen in Polarisationsrichtungen betragen ungefähr
1 % des Nutzsignals.
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Der Wandlerkörper 2 kann mit dem Abtastkörper 1 über verschiedene
Flächen verbunden sein. In Pig, 3 ist ein Fall dargestellt, bei dem der Wandlerkörper
über eine Stirnfläche 11 des Abtastkörpers 1 mit diesem verbunden ist, Der Wandlerträger
8 befindet sich dann ebenfalls vor dem Abtastkörper 1.
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In Fig. 4 ist der Fall dargestellt, bei dem die Stirn fläche 11 schräg
ansteigend verläuft.
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Die Wirkungsweise dieser Abtastsysteme ist die gleiche, wie sie bereits
für Fig, 1 und Fig. 2 beschrieben wurde.
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Als Besonderheit wäre zu betrachten, daß die Stirnfläche ii nicht
in ihrer ganzen Ausdehnung vom Wandlerkörper 2 bedeckt ist, sondern daß der der
Kante 5 zugewandte Teil der Stirnflache 11 frei bleibt, In Fig. 5 ist der Fall dargestellt,
daß sich der Wandlerkörpcr 2 über dem Abtastkörper 1 befindet, Hier werden ebenfalls
nur Scherkräfte gewandelt, da der Wandlerkörper 2 als Scherschwinger arbeitet. Diese
Scherkräfte werden ebenfalls von den an der Ecke der Kante 5, die mit dem Speichermedium
3 in Berührung steht, sich entspannenden Verformungen 7 und den dabei entstehenden
und auf die Ecke wirkenden Rucke hervorgerufen, Jedoch wird bei diesem Wandler die
Komponente der auf die Ecke wirkenden Kräfte bevorzugt, die in Richtung der Bewegung
des Speichermediums wirkt,