DE2336730A1

DE2336730A1 - Magnetische umwandlungsvorrichtung, die auf einem luft- oder fluessigkeitskissen schwebt

Info

Publication number: DE2336730A1
Application number: DE19732336730
Authority: DE
Inventors: Jan T Gerkema; Jacob Koorneef; Jan Antoon Ludolf Potgiesser
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-08-08
Filing date: 1973-07-19
Publication date: 1974-02-21
Also published as: JPS4946714A; JPS5334722B2; FR2195818B1; GB1433943A; DE2336730C3; NL7210820A; FR2195818A1; DE2336730B2

Description

PHN.6443. Va/EVH.

IT.V.PHILIPS'GT₁OETLAHPT¹TCPABRIEKiIN', Eindhoven/friederlande

Magnetische Umwandlungsvorrichtung, die auf einem Luft- oder Flüssigkeitskissen schwebt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur magnetischen oder elektrostatischen Aufzeichnung, die eine Umwandlungsvorrichtung enthält, die in geringer Entfernung mit einem Aufzeichnungsmedium zusammenwirken soll und die an einem Schwebeschuh befestigt ist, dessen dem Aufzeichnungsmedium zuzuwendende Oberfläche im Betrieb durch ein Luft- oder Flüssigkeitskissen von dem Aufzeichnungsmedium getrennt wird. Der Schwebeschuh wird dabei einer Vorspannung gegen den Druck des Luft- oder Flüssigkeitskissens unterworfen.

Es ist bekannt, dass z.B. in rotierenden Scheiben- und Trommelspeichern das Prinzip von Luft- oder Flüssigkeitsschmierung dazu verwendet werden kann, einen sehr kleinen und konstanten Abstand zwischen der verwendeten Umwandlungs-

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Vorrichtung (einem Magnetkopf in Systemen für magnetische Aufzeichnung) und dem auf der Oberfläche der Scheibe oder Trommel angebrachten Aufzeichnungsmedium zu erzielen. Zu diesem Zweck wird die Umwandlungsvorrichtung in einen Träger oder Schwebeschuh eingebaut, der derart aufgehängt wird, dass er über die benötigte Anzahl Freiheitsgrade verfügt.

Es hat sich gezeigt, dass, wenn die Scheibe oder Trommel (nachstehend als Aufzeichnungsträger bezeichnet) rotiert und sich dadurch die einander zugewandten Oberflächen des Schwebeschuhs und des Aufzeichnungsträgers in bezug aufeinander bewegen, sich der Schwebeschuh unter einem bestimmten Winkel, der u.a. von der Rotationsgeschwindigkeit und von der Viskosität des zwischen den genannten Oberflächen befindlichen Mediums abhängt, einstellt. Wird ein Magnetkopf als Umwandlungsvorrichtung verwendet, so ist dieser gewöhnlicher Weise derart im Schwebeschuh zu befestigen, dass sich der Aufzeichnungsspalt an oder möglichst nahe bei der Stelle befindet, an der der Abstand zwischen den beiden genannten Oberflochen im Betrieb minimal ist.

Infolge der Tatsache, dass das viskose Flüssigkeitsoder Gasmedium vom rotierenden Aufzeichnungsträger mitgefUhrt wird, wird in dem sich verjüngenden Raum zwischen dem Schwebeschuh und dem Aufzeichnungsträger ein statischer Druck aufgebaut» Die von diesem Druck auf den Schwebeschuh ausgeübte Kraft wird von einem Vorspannungsglied, für das häufig eine Blattfeder verwendet wird, im Gleichgewicht gehalten. Auf diese Weise "gleitet" der Schwebeschuh gleichsam über einem Luft- oder Flüssigkeitskissen, das als eine verhältnismässig

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starre Feder wirkt, so dass der Schwebe schuh, grundsätzlich imstande ist, etwaigen Unebenheiten der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu folgen, ohne dass sich der Abstand zwischen dem Aufzeichnungsspalt des Magnetkopfes und dem Aufzeichnungsmedium in erheblichem Masse ändert.

In der jetzigen Computertechnik sind sehr geringe Schwebeabstände erforderlich, insbesondere Abstände kleiner als oder gleich 1 /um. Derartige kleine S'chwebe ab stände ergeben Probleme in bezug auf die Stabilität des Schwebeschuhs, wenn beispielsweise mehr oder weniger grosse Schwankungen des Abstandes auszugleichen sind oder wenn man bei Inbetriebnahme den Schuh aus verhältnismässig grosser Entfernung in die Schwebelage führt. Wenn die Eigenresonanz des Schwebeschuhsystems zu niedrig ist, kann dieser Schuh dabei auf dem Aufzeichnungsträger zerschmettern. Bei einer bekannten Aufzeichnungsvorrichtung wurde eine Lösung für dieses Problem darin gesucht, dass die Schwebelage des Schwebeschuhs selbst in grosser Entfernung von dem Aufzeichnungsträger gewählt ist, der Magnetkopf jedoch in Richtung auf das Aufzeichnungsmedium aus dem Schwebeschuh hervorragt, so dass bei einem verhältnismässig grossen und problematischen Schwebeabstand dennoch ein kleiner Abstand zwischen Magnetkopf und Aufzeichnungsträger erhalten wird. Eine derartige Lösung weist aber den Nachteil auf, dass der aus dem Schwebeschuh hervorragende Magnetkopf leicht beschädigt werden kann, z.B. im Falle eines Scheibenspeichers beim Ersetzen der Scheibe.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Umwandlungsvorrichtung der obengenannten Art derart auszubilden, dass die erwähnten Nachteile beseitigt werden,

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Dies wird nach der Erfindung dadurch erzielt, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Lage der Umwandlungsvorrichtung in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung in bezug auf die dem Aufzeichnungsmedium zuzuwendende Oberfläche des Schwebeschuhs geregelt werden kann.

Vorzugsweise ist die Umwandlungsvorrichtung in einer Oeffnung bewegbar angebracht, die sich von der Hinterseite des Schwebeschuhs bis zu dessen Vorderseite erstreckt. Die Mittel zur Regelung der Lage der Umwandlungsvorrichtung befinden sich auf der von dem Aufzeichnungsmedium abzukehrenden Seite des Schwebeschuhs.

Die Erfindung schafft die Möglichkeit, die Umwandlungsvorrichtung bei grösserem Abstand des Schwebeschuhs hineinzuziehen und sie herauszudrücken, sobald der Schwebeschuh die Schwebelage erreicht hat, Ausserdem ergibt sich die Möglichkeit, den Schwebeschuh kontinuierlich in der Schwebelage zu halten und nur die Umwandlungsvorrichtung zu dem Aufzeichnungsträger hin (Arbeitslage) und wieder zurück (Ruhelage) zu bewegen. In einen derartigen Schwebeschuh kann dann eine Anzahl Umwandlungsvorrichtungen eingebaut werden, die dadurch ausgewählt werden, dass die betreffende Umwandlungsvorrichtung aus dem Schuh herausgedrückt wird. Namentlich sind dann kürzere Zu— griffszeiten als bei den bekannten. Aufzeichnungsvorrichtungen erzielbar.

Die Mittel zur Regelung der Lage der Umwandlungsvorrichtung in bezug auf den Schwebeschuh können z.B. als ein von einer Strom- oder Spannungsquelle gesteuertes thermisches oder elektromagnetisches Einstellglied ausgebildet sein,

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Eine bevorzugte Ausftihrungsform der Umwandlungsvorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel einen elektrostriktiven Wandler enthalten, der mit Elektroden versehen ist, denen eine Regelspannung zugeführt werden kann, während die Formänderung des Wandlers zum Erzielen der Bewegung der Umwandlungsvorrichtung in der Vorwärts- oder Rtickwärtsrichtung verwendet werden kann.

Es ist bekannt, dass die Wirkung elektrostriktiver Wandler auf der Eigenschaft piezoelektrischer Materialien beruht, unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes ihre Form zu ändern. So wird ein Balken aus piezoelektrischem Material mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu der Hauptfläche des Balkens beim Anschliessen von Elektroden auf der Ober- und der Unterseite an eine Spannungsquelle eine gewisse Ausdehnung oder Schrumpfung aufweisen, je nach der Grosse und der Polarität der angelegten Spannung. Wenn die Verbindung zwischen der Umwandlungsvorrichtung und dem Schwebe-

schuh durch einen Balken aus einem derartigen Material gebildet wird, ist es möglich, die Lage der Umwandlungsvorrichtung in bezug auf den Schwebeschuh sehr genau zu regeln. Auf diese Weise kann die Umwandlungsvorrichtung aus der Ruhelage in die Arbeitslage geführt werden, und umgekehrt.

Eine Unebenheit in der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums führt in vielen Fällen eine Aenderung der SchwebehBhe eines Schwebeschuhs und eine damit einhergehende Signalschwankung herbei.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein

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Detektor zum Detektieren des Abstandea zwischen der Umwandlungsvorrichtung und dem Aufzeichnungsmedium vorgesehen ist, wobei das Ausgangssignal dieses Detektors als Regelspannung den Elektroden zugeführt werden kann. Auf diese Weise kann nicht nur der Abstand der Umwandlungsvorrichtung von dem Medium an etwaige Unebenheiten des Aufzeichnungsmediums angepasst werden, sondern auch kann man dadurch, dass das "abgefederte Gewicht" der Umwandlungsvorrichtung allein viel kleiner als das des Gebildes Schwebeschuh + Umwandlungsvorrichtung ist, Unebenheiten des Aufzeichnungsträgers schneller folgen als wenn ein ganzer Schwebeschuh mit daran befestigter Umwandlungsvorrichtung verschoben werden muss, z.B. durch Aenderung der Andruckkräfte auf den Schwebeschuh oder der Neigung des Schwebeschuhs, um eine Aenderung der Schwebehöhe zu korrigieren.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Schwebeschuh mit Umwandlungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Teil des Schwebeschuhs mit Umwandlungsvorrichtung nach Fig." 1 in der Arbeitslage, und

Fig. 3 eine Schaltung zum Betreiben der Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Magnetkopf 1, der mit einem auf einem Datenträger 2 angebrachten Aufzeichnungsmedium 3 zusammenwirkt. Der Kopf 1 ist durch die Oeffnung 7 eines Schwebeschuhs 4 geführt, der mittels des Belastungsgliedes 5 einer Vorspannung gegen den Druck des Luft- oder Flüssigkeitskissens 10, das sich zwischen dem Schwebeschuh 4 und dem Auf zeichnung s-

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medium 3 befindet, unterworfen wird. Die Befestigung des Kopfes 1 an dem Schwebeschuh h erfolgt mittels eines zweiseitig eingeklemmten Balkens 6 aus einem piezokeramisehen Material, z.B. einem unter der Bezeichnung "Piezoxyd 5" erhältlichen modifizierten Bleizirkonat-titanat.

Der Datenträger ist im vorliegenden Beispiel als eine Speicherscheibe mit kreisförmigen Aufzeichnungsspuren ausgebildet.

Der z.B. aus einem nichtmagnetisierbaren keramischen Material bestehende Schwebeschuh h weist eine dem Aufzeichnungsmedium 3 zugewandte Oberfläche 8 (die Gleitfläche) und eine zu dieser Fläche parallele Hinterfläche 9 auf. Bei Rotation des Datenträgers 2 bildet sich zwischen der Gleitfläche 8 und dem Aufzeichnungsmedium 3 ein Luft- bzw. Flüssigkeitskissen. In der dargestellten Lage ragt der Magnetkopf 1 nicht aus der Gleitfläche 8 hervor. Der Schwebeschuh k kann nun z.B. durch Aenderung der Andruckkraft des Belastungsgliedes 5 oder durch Aenderung der Neigung des Schwebeschuhs in einen bestimmten Abstand von dem Aufzeichnungsmedium 3 gebracht werden. Dann kann der Magnetkopf 1 in die Arbeitslage geführt werden, indem mittels einer dem Wandler 6 zu erteilenden Krümmung gesichert wird, dass dieser Kopf aus der Gleitfläche 8 hervorragt. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, in der die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet werden. Eine den (nicht dargestellten) zu beiden Seiten des Wandlers 6 befestigten Elektroden zuzuführende Spannung von einigen Zehn Volt kann eine Verschiebung des Kopfes über z.B. 5/uro bewirken. Vorzugsweise ist die Ausführung derartig, dass die Elektroden in der Ruhelage des

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Magnetkopfes 1 spannungslos sind, so dass bei einer etwaigen Betriebsstörung der Magnetkopf automatisch, in die Ruhelage zurückkehrt. Vorzugsweise ist der Wandler 6 weiter als ein aus mehreren Schichten bestehendes (multimorphes) elektrostriktives Element, z.B. als ein bimorphes Element (wie im dargestellten Beispiel) ausgebildet. Obgleich bei der dargestellten Konstruktion der Balken 6 zweiseitig eingeklemmt ist, kann er auch nur auf einer Seite eingeklemmt werden. Ein einseitig eingeklemmter Balken weist jedoch eine niedrigere Resonanzfrequenz als ein zweiseitig eingeklemmter Balken auf. Wie oben bereits erwähnt wurde, kann eine zu niedrige Resonanzfrequenz ein unstabiles Verhalten zur Folge haben. Ausserdem ergibt ein zweiseitig eingeklemmter Balken den Vorteil, dass bei der Verschiebung des Magnetkopfes 1 der Abstand des Aufzeichnungsspaltes 11 von dem Aufzeichnungsmedium 3 unverändert bleibt.

Fig. 3 zeigt eine Schaltung zum Betreiben der Vorrichtung nach der Erfindung, Durch das Schliessen des Schalters S gelangt eine Spannung an die Elektroden E.. und Eg des elektrostriktiven Biegeelementes (in Fig. 1 und 2 mit 6 bezeichnet), wodurch das Biegeelement die in Fig. 2 dargestellte Krümmung einnimmt. Der Magnetkopf (1 in den Fig. 1 und 2) wird dadurch in die Arbeitslage geführt. Etwaige Unebenheiten in der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (3 in Fig. 1) werden vom Detektor D detektiert, der eine Regelspannung abgibt, die über den Transistor T die Spannung über den Elektroden E₁ und E„ und somit die Krümmung des Biegeelements beeinflusst. Der Detektor misst z.B. die Kapazität zwischen dem Magnetkopf und dem Aufzeichnungsmedium oder den Druck in dem dazwischenliegenden Raum.

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Claims

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PATENTANSPRUECHE t

■Ti Vorrichtung zur magnetischen oder elektrostatischen Aufzeichnung, die eine Umwandlüngsvorrichtung enthalt, die in geringer Entfernung mit einem Aufzeichnungsmedium zusammenwirkt und die an einem Schwebeschuh befestigt ist, dessen dem Aufzeichnungsmedium zugewandte Oberfläche im Betrieb durch ein Luft- oder Flüssigkeitskissen von dem Aufzeichnungsmedium getrennt wird, während Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Schwebeschuh einer Vorspannung gegen den Druck des Luftoder Flüssigkeitskissens unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Lage der Umwandlungsvorrichtung in der Vorwärts- und in der Rückwärt srichtung in bezug auf die dem Aufzeichnungsmedium zuzuwendende Oberfläche des Schwebeschuhs geregelt wird«

2. Vorrichtung nach Anspruch ΐ, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Regelung der Lage der Umwandlüngsvorrichtung in bezug auf den Schwebeschuh derart'ausgebildet sind, dass die Umwandlungsvorrichtung aus und in ihre Arbeitslage führbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Regelung der Lage der Umwandlungsvorrichtung in bezug auf den Schwebeschuh derart ausgebildet sind, dass sie den Abstand zwischen der Umwandlungsvorrichtung und dem Aufzeichnungsmedium in der Arbeitslage konstant halten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Regelung der Lage der Umwandlungsvorrichtung in bezug auf den Schwebeschuh derart ausgebildet sind,

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dass sie sowohl die Umwandlungsvorrichtung aus und in ihre Arbeitslage führen als auch den Abstand zwischen der Umwandlungsvorrichtung und dem Aufzeichnungsmedium in der Arbeitslage konstant halten.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsvorrichtung in einer Oeffnung bewegbar angebracht ist, die sich von der Hinterseite des Schwebeschuhs bis zu dessen Vorderseite erstreckt, und dass sich die Mittel zur Regelung der Lage der Umwandlungsvorrichtung auf der von dem Aufzeichnungsmedium abzukehrenden Seite des Schwebeschuhs befinden,

6» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Regelung der Lage der Umwandlungsvorrichtung einen elektrostriktiven Wandler enthalten, der mit Elektroden versehen ist, denen eine Regelspannung zugeführt wird, während die Formänderung des Wandlers zum Erzielen der Bewegung der Umwandlungsvorrichtung in der Vorwärts— oder in der Rückwärtsrichtung verwendet werden.

7· Vorrichtung nach Anspruch 3f dadurch gekennzeichnet, dass ein Detektor zum Detektieren des Abstandes zwischen der Umwandlungsvorrichtung und dem Aufzeichnungsmedium vorgesehen ist, wobei das Ausgangssignal dieses Detektors als Regelspannung den Elektroden zugeführt werden kann, um den genannten Abstand konstant zu halten.

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