DE2251193C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abtastanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits bekannt, hochfrequente Informationen mechanisch aufzuzeichnen. Dazu wird die Oberfläche deb Aufzeichnungsträgers verformt, und es entstehen Erhebungen oder Einsenkungen auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers oder bei Rillenschrift auf den Flanken der Rille. Bei den Aufzeichnungsträgern für Druckabtastung wird die Tiefenschrift angewendet Die in diesen Verformungen enthaltenen Informationen werden mit Hilfe eines in der Rille gleitenden schlittenkufenförmigen Diamantkörpers abgetastet, und die dabei am Diamantkörper entstehenden Druckkräfte werden einem Dickenschwinger zugeführt und hier in entsprechende elektrische Signale umgewandelt Dieser Dickenschwinger ist als kurzer Kontraktionsschwinger ausgebildet der ein prezo-elektrischer oder ein piezomagnetischer Wandler sein bzw. aus druckempfindlichem Halbleitermaterial bestehen kann.

Nachteil der bekannten Abtastanordnung 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 Diamantkörper 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 gleich großen 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 Abmessungen des Dickenschwingers geschehen. Letzteres bereitet technologische Schwierigkeiten.

E". ist weiterhin bekannt, zur Auswertung der von dem schlittenkufenförmigen Diamantkörper aufgenommenen Signale einen Dickenschwinger zu verwenden, der aus Keramik besteht und die Form eines Parallelepipedons hat, dessen Länge in Richtung auf den Träger etwas geringer ist als die halbe Wellenlänge einer im Wandlerkörper verlaufenden mechanischen Schwingung der oberen Grenzfrequenz des Übertragungsbereiches. Dieser Dickenschwinger kann auch würfelförmig sein. Der Wandlerkörper ist an einer Gleitkufe befestigt, die ein dreiseitiges Prisma darstellt, wobei die Masse der Gleitkufe kleiner ist als die des Wandlerkörpers. Der Wandlerkörper ist quer zur Druckamplitude und quer zur Laufrichtung polarisiert, so daß die entstehende Spannung an den freien Seitenflächen abgenommen wird (DE-OS 20 25 032).

Nachteilig an dieser Anordnung sind ebenfalls die geringen Abmaße des Abtasters und die Störungen durch Kräfte, die in einer anderen Richtung als die vorgesehene verlaufen.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Abtastkante des Diamantkörpers so zu verrunden, daß sie etwa auf den Mitten beider Flanken der Rille gleitet Beim Schneiden einer Abtastkufe aus einem Diamantkristall wählt man als Abtastkante eine Dodekaederfläche aus, deren Breite geringer ist als die Rillenbreite. Diese Fläche greift in die Aufzeichnungsrille ein. Die Abtastkufe liegt mit beiden Kanten dieser Fläche auf den Flunken der Aufzeichnungsrille auf (DE-E¹S 2158 216).

Beim Schneiden einer derartigen Kufe entsteht eine Kufe mit einem viereckigen Querschnitt. Da jedoch eine ganze Fläche zur Abtastung herangezogen wird, wirkt auch diese Kufe wie ein dreiseitiges Prisma. Die Abmessungen sind nicht größer als die der vorher beschriebenen Anordnungen.

Zweck der Erfindung ist es, eine durch direktes Verbinden des Abtastkörpers mit dem Wandlerkörper in seinem Frequenzumfang erweiterte Abtastanordnung zu schaffen, die einen großen Störabstand bei relativ großem Nutzsignal hat, ohne daß Dämpfungsmittel angewendet werden, und die technologisch einfach herzustellen ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Abtastanordnung zu schaffen, deren Abtastkörper so an dem Wandlerkörper befestigt ist, daß der leitfähige Belag an unkritischen Flächen angebracht ist und deren Wandlerkörper mit dem Abtastkörper über eine große Fläche gekoppelt ist

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst

Eine andere Lösung dieser Aufgabe wird mit der im Anspruch 2 angegebenen Erfindung erzielt

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Der Wandlerkörper ist nicht direkt Ober der Abtaststelle angebracht, sondern befindet sich seitlich von der in der Abtaststelle stehenden Senkrechten zum Aufzeichnungsträger. Beim Gleiten des Abtastkörpers auf dem Aufzeichnungsträger üben die mechanischen Verformungen des Aufzeichnungsträgers je nach ihrer Größe einen unterschiedlichen Druck auf den Abtastkörper aus. Diese Druckkräfte werden jedoch nicht wie es naheliegend wäre, direkt in elektrische Signale umgewandelt sondern sie wirken wegen der seitlichen Anordnung des Wandlerkörpers als Scherkräfte auf den so Wandlerkörper. Der Waadlerkörper wandelt diese Scherkräfte als Scherschwinger in elektrische Signale. Die Stärke «Jes Scherschwhigers, d. h. die Abmessung des Scherschwingers zwischen seiner Verbindungsfläche mit dem Abtastkörper und seiner Lagerfläche am Wandlerträger, muß wie beim Dickenschwinger kleiner

y der oberen Signalfrequenz sein.

Demgegenüber sind die Kanten der Verbindungsflächen groß und somit ist die Verbindung zwischen ω Wandlerkörper und Abtastkörper gut Auch das Anbringen der Kontaktflächen an den Seitenflächen des Wandlerkörpers stößt auf keine besonderen technologischen Schwierigkeiten. Störungen, die beim Dickenschwinger durch Kräfte ausgelöst werden, die in der Bewegungsrichtung des Speichermediums wirken und die durch die mechanischen Verformungen hervorgerufen werden, treten beim f.cherschwinger nicht auf, da diese Kräfte ebenfalls als Scherkräfte angreifen. Verformungen des Wandlerkörpers durch angeregte Schwingungen in Richtung einer Kante ergeben nur geringfügige Störungen,

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt

F ί g. I die Rückansicht einer Abtastanordnung mit in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers angebrachtem Wandlerkörper,

F i g, 2 die Seitenansicht einer Abtastanordnung mit in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers angebrachtem Wandlerkörper,

F i g, 3 die Seitenansicht einer Abtastanordnung mit an einer senkrechten Stirnseite des Abtastkörpers angebrachtem Wandlerkörper,

F i g. 4 diie Seitenansicht einer Abtastanordnung mit an einer geneigten Stirnseite des Abtastkörpers angebrachtem Wandlerkörper,

F i g. 5 diie Seitenansicht einer Abtastanordnung mit einem über· dem Abtastkörper angebrachten Wandlerkörper.

In F i g. 1 und 2 ist eine Abtastanoruuung dargestellt bei der der Abtastkörper 1 mit dem Wandlerkörper 2 über eine in der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers 3 verlaufende Verbindungsfläche 4 verbunden ist Die Verbindungsfläche 4 ist in F i g. 2 dem Betrachter abgewanut Der Abtastkörper 1 greift mit einem Teil der Kante S in eine Rille 6 des Aufzeichnungsträgers 3 ein, in der üich mechanische Verformungen 7 befinden. Die Kante .'5 steht zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 3 in einem Winkel cc Der Wandlerkörper 2 ist mit der der Verbindungsfläche 4 gegenüberliegenden Fläche ami Wandlerträger 8 befestigt An den in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers verlaufenden freien Flächen des Wandlerkörpers 2 sind Elektroden 9 befestigt die Anschlüsse 10 tragen. Der Aufzeichnungsträger 3 bewegt sich in Pfeilrichtung.

Bei der Bewegung des Aufzeichnungsträgers 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 der Abtastanordnung eingestellt werden. Sobald die mechanischen Verformungen 7 die Ecke der Kante 5 passiert haben, können sie sich ruckartig entspannen. Diese Ecke ist der Abtastpunkt des Abtastkörpers 1. Die Kräfte dieser je nach der mechanischen Verformung 7 stärkeren oder schwächeren Rucke greifen als Scherkräfte an dem Wandlerkörper 2 an und erzeugen in den Elektroden 9 eine ihrer Stärke proportionale Spannung, die über die Anschlüsse 10 einem Verstärker zugeführt wird. Vorteilhaft für den Aufbau des Wandlerkörpers ist daß sich der Wandlerkörper 2 mit seinem 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 angelegte Feld senkrecht auf der Polarisationsrichtung steht. Nunmehr werden hauptsächlich nur Scherkräfte von ihm in elektrische Signale gewandelt. Störungen durch Kontraktionen in Polarisationsrichtungen betragen ungefähr 1% des Nutzsignals.

Der Wandlerkörper 2 kann mit dem Abtastkörper 1 über verschiedene Flächen verbunden sein. In F i g. 3 ist ein Fall dargestellt, bei dem der Wandlerkörper über eine Stirnfläche Ii i'.es Abfastkörpers 1 mit diesem verbunden ist. Der Wandlerträger 8 befindet sich dann ebenfalls vordem Abtastkörper 1.

In Fig.4 ist der Fall dargestellt, bei dem die Stirnfläche It schräg ansteigend verläuft.

Die Wirkungsweise dieser Abtastanordnungen ist die gleiche, wie sie bereits für F i g. 1 und 2 beschrieben wurde.

Als Besonderheit wäre zu betrachten, daß die Stirnfläche It nicht in ihrer ganzen Ausdehnung vom Wandlerkörper 2 bedeckt ist, sondern daß der der Kante 5 zugewandte Teil der Stirnfläche 11 frei bleibt.

In Fig.5 ist der Fall dargestellt, daß sich der Wandlerkörper 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 Aufzeichnungsträger 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 Aufzeichnungsträgers wirkt.

Hier/'! 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Abtastanordnung mit einem piezoelektrischen, mit zwei Elektroden versehenen Wandlerkörper, der einerseits mit einem Wandlerträger und andererseits mit einem Abtastkörper verbunden ist, zum Abtasten von auf einem bewegten Aufzeichnungsträger befindlichen Rillen mit dem zeitlichen Verlauf einer Signalgröße entsprechenden mechanisehen Verformungen, die beim Abtasten elastische Formänderungen erleiden, wobei der Abtastkörper in Richtung der durch die Rückbildung der elastischen Formänderungen bedingten und auf den Abtastpunkt des Abtastkörpers wirkenden Kraft im wesentlichen in Ruhe bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der piezo-elektrische Wandlerkörper (2) als Scherschwinger wirkt, dessen Schwerpunkt seitlich einer durch den Abtastpunkt des Abtastkörpers (1) gehenden und auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (3) senkrecht stehenden Geraden liegt, wobei der piezo-eiektrische Wandierkörper (2) mit einer quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (3) liegenden Stirnfläche (11) des Abtastkörpers (1) oder mit einer parallel zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (3) verlaufenden und zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (3) nahezu senkrecht stehenden Seitenfläche (4) des Abtastkörpers (1) verbunden ist

2. Abtastanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrisch j Wandlerkörper (2) ein Scherschwinger ist, der mit einer dem 'Aufzeichnungsträger (3) abgewandten Fläche des Abtastkörpers (1) verbunden ist und der die in Richtung der Bewegung des Aufzeichnungsträgers (3) wirkende Komponente der durch die Rückbildung der elastischen Formänderungen bedingten Kraft in elektrische Signale umwandelt

3. Abtastanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberhalb des Abtastpunktes des Abtastkörpers (1) liegender Teil der Stirnfläche (11) mit dem Wandlerkörper (2) verbunden ist.

4. Abtastanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandlerkörper (2) mit der Fläche des Abtastkörpers (1) versintert ist.

5. Abtastanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (9) entsprechend der Polarisationsrichtung des Wandlerkörpers (2) an gegenüberliegenden freien, nicht für die Verbindung des Wandlerkörpers (2) mit dem Abtastkörper (1) und dem Wandlerträger (8) vorgesehenen Flächen des Wandlerkörpers (2) angebracht sind.

6. Abtastanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkörper (1) eine Kante (5) aufweist und daß ein Teil der Kante (5) von einer Ecke ausgehend den Aufzeichnungsträger (3) abtastet, wobei die Kante (5) zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (3) in einem Winkel von 5 bis 10° steht

7. Abtastanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (11) des Abtastkörpers (1) senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (3) steht.

8. Abtastanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkörper (1) aus einem harten, abriebfesten Material besteht.

9, Abtastanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkörper (1) aus Keramik oder Diamant besteht,

|0, Abtastanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkörper einen dreiekkigen, viereckigen oder fünfeckigen Querschnitt aufweist