DE2428196C3 - Datenspeicher mit einem Stapel rotierender, flexibler Aufzeichnungsträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen einstellbaren, durch Blattfedern einseitig eingespannten, federnd vorge- ⁴"> spannten Magnetkopf-Tragarm mit einem an den Blattfedern befestigten Magnetkopf-Tragkörper für Plattenstapel aus biegsamen, mit einer magnetisierbaren Oberfläche versehenen Aufzeichnungsträgerplatten und einem Trennmesser zum Auftrennen des Plattensta- ^ pels für einen Zugriff zu den Aufzeichnungsspuren einer Platte.

Bei der Aufzeichnung auf und Wiedergabe von Magnetplattenspeichern ist es allgemein bekannt, die auf einem Luftpolster gleitenden Magnetköpfe auf '>o beliebige Spuren von Magnetplatten in Plattenstapeln einzustellen. Ferner ist es bekannt, bei dünnen, flexiblen , Platten, die einander dicht benachbart nach Art eines Plattenstapels kontinuierlich rotieren, die einzelne Platte dadurch für einen wahlfreien Zugriff zugänglich zu machen, daß man eine in axialer und radialer Richtung bewegbare, kammartige Führung mit einem starr daran befestigten Magnetkopf verwendet (vergleiche beispielsweise die US-Patentschriften 35 09 553, 18 055 und 37 03 713). Bei einer solchen Anordnung &o ist die Auswahl einer bestimmten Platte insofern nicht ganz einfach, als die zu lesende Platte dem Druck der kammartigen Struktur, die den Magnetkopf enthält, ausgesetzt ist, wodurch die Umlaufgeschwindigkeit und damit auch die Zugriffzeit begrenzt ist. Ferner ist es ^Μ dabei sehr schwierig, ohne Einwirkung hydrostatischer Kräfte eine feine Abstimmung zwischen dem Magnetkopf und der für Aufzeichnung oder Wiedergabe isolierten Platte herzustellen.

In »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Band 12, Nr. 1 vom Juni 1969 ist auf Sehe 81 eine laminare, zylindrische Anordnung gemeinsam miteinander rotierender, flexibler Platten beschrieben, bei der einmal die zu lesende Platte von den übrigen Platten durch ein Trennmesser getrennt wird, so daß sich dann der Tragarm mit dem Magnetkopf oder den Magnetköpfen einführen läßt Die Rotationsachse des Plattenstapels liegt senkrecht. Die oberste Platte des Plattenstapels ist festgehalten, so daß sich der Plattenstapel nicht nach oben verbiegen kann, während jedoch die einzelnen flexiblen Platten nach unten abgebogen werden können. Der Trennmechanismus arbeitet dabei in der Weise, daß der rotierende Plattenstapel dadurch teilweise geöffnet wird, daß man einen nach unten gerichteten Druck auf eine willkürlich ausgewählte Trennfläche ausübt. Dadurch erhält man den Arbeitsraum für den Magnetkopf. Der Magnetkopf wird dann in der Nachbarschaft des oberhalb des Arbeitsraumes rotierenden Plattenstapelsegments in Stellung gebracht Es wird dabei angenommen, daß sowohl die nach unten abgebogenen, wie die nicht abgebogenen Plattenstapelsegmente wegen der Zentrifugalkräfte stabile Rotationsebenen erreichen. Im Idealfall würde der Magnetkopf auf der Plattenoberfläche, beispielsweise mit einer Luftlagerung, in enger Nachbarschaft gleiten, wobei sich die Plattenoberfläche eng an die Form des Magnetkopfes anpaßt.

Ferner ist eine einseitig federnd eingespannte Halterung für einen Magnetkopf aus der Schweizer Patentschrift 4 07 225 bekannt, bei welcher der eigentliche Magnetkopf an einer Tragfeder befestigt ist, die mit der Haltefeder verbunden ist und durch beispielsweise eine pneumatische Betätigungsvorrichtung an den rotierenden Aufzeichnungsträger angelegt oder von diesem abgehoben werden kann. Im Betrieb gleitet der Magnetkopf auf einem Luftpolster über der starren Aufzeichnungsoberfläche.

Aus der US-Patentschrift 33 68 210 ist ein Luftkissen-Magnetkopf für Magnettrommeln mit starrer Aufzeichnungsoberfläche bekannt. Der an Blattfedern aufgehängte Tragkörper ist an seiner Unterseite zur Bildung eines Luftpolsters an die Form dsr Magnettrommel angepaßt.

Die US-Patentschrift 30 51 954 offenbart an Blattfedern befestigte Luftkissen-Magnetköpfe für starre magnetisierbare Aufzeichnungsträger.

Ferner ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 06 431 bei biegsamen Magnetplatten bekannt, einen Luftlager-Magnetkopf so auszugestalten, daß ein Polschuh am ablaufseitigen Ende des Magnetkopfes eine breitere Luftlagerfläche bildet, während der andere Polschuh in entgegengesetzter Richtung abgeschrägt ist. Für ein besonders dünnes Luftlagerpolster kann der Magnetkopf in axialer Richtung verschoben und um einen Winkel geneigt werden. Die biegsame Magnetplatte wird dabei etwas konkav gewölbt.

Bei aus biegsamen Magnetplatten bestehenden Plattenstapeln besteht jedoch die Schwierigkeil darin, eine noch bessere Anpassung des Magnetkopfes an die biegsame Magnetplattenoberfläche zu erzielen.

Es ist die Aufgabe des Anmeldungsgegenstandes, einen dafür geeigneten Magnetkopf-Tragarm anzugeben. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 ^kennzeichnet.

Es wurde nämlich überraschend festgestellt, daß sich bei einem aus flexiblen Platten aufgebauten Plattenstapel, wie er in der obengenannten Vorveröffentlichung

im »IBM Technical Disclosure Bulletin« beschrieben ist, eine Feinabstimmung und eine optimale Verformung der Platte mit einem Luftlagerpolster unterhalb des Magnetkopfes dadurch erzielen läßt, daß man die Form des Magnetkopfes und die Vorspannung des Magnetkopfs in bezug auf die zu lesende oder zu beschreibende Platte genau aufeinander abstimmt. Die optimale Form soll dabei diejenige Form sein, bei der sich zwischen Magnetkopf und Magnotplatte ein Abstand ergibt, der die höchste; lineare Aufzeichnungsdichte zuläßt die noch mit einer annehmbaren Abnutzung der Magnetplatte und mit dem Signal-zu-Rauschverhältnis der Aufzeichnung verträglich ist Die Abstimmung der mechanischen Vorspannung des Mangetkopfes braucht nicht dynamisch verändert zu werden, wenn ein kleiner Teil der am Ende gelegenen Platten nicht angesteuert wird (z. B. 25 Platten am festen Ende, oder 50 Platten am verbiegbaren Ende der zylindrischen Anordnung). Andererseits können alle außenliegenuen Platten benutzt werden, wenn eine automatische, dynamische Feinabstimmung mit Nachstellung für die mechanische Vorspannung des Magnetkopfes vorgesehen wird.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert Die unter Schutz zu stellenden Merkmale sind den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen im einzelnen zu entnehmen. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht eines Plattenspeichers,

F i g. 2 die mechanische Vorspannung für -Jen in Magnetkopf,

F i g. 3 die nachgiebige Verformung zwischen Magnetkopf und Platten,

F i g. 4 und 5 die Einstellung der Vorspannung des Magnetkopfes gegenüber der Platte und

F i g. 6 einen einstellbar vorgespannten Magnetkopf, der federnd auf dem Trennmesser angebracht und durch eine öffnung in dem Trennmesser betreibbar ist.

In F i g. 1 ist ein Plattenspeicher mit einem Stapel gemeinsam rotierender Magnetplatten 8 oder Magnet- -to folien dargestellt sowie mit Stabilisierungsscheiben 4c und einem Zugriffsmechanismus 6.

Der Plattenstapel besteht aus mehreren hundert, extrem dünnen (Stärke etwa 0,043 mm), senkrecht angeordneten, magnetisierbaren, flexiblen Speicherfolien. Die Platten 8 werden durch Flansche 10a für eine gemeinsame Rotation auf einer waagerechten Spindel festgehalten, die durch einen Motor angetrieben wird. Der Nenndurchmesser der einzelnen Platten beträgt etwa 30,5 cm. Die magnetisierbaren Platten werden aus Bahnen aus einem Polyestermaterial herausgestanzt, das mit einem magnetischen Oxid überzogen ist Die Dicke der Polyesterfolie beträgt etwa 0,038 mm und die Dicke der Oxidschicht etwa 0,005 mm. Die Platten werden durch den Motor kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit (z. B. 1800 Umdrehungen pro Minute) in der durch den Pfeil J4 angegebenen Richtung angetrieben.

Die Zugriffseinrichtung 6 besteht aus einem Wagen 18, einer Spreizvorrichtung 20 und einem Magnetkopf- ω aufbau 22.

Die Spreizvorrichtung 20 besteht aus einer Achse, die mit dem Rahmen fest verbunden ist, der wiederum einstellbar am Wagen 18 angebracht ist. Der auf der Achse gleitbare Träger ?6 trägt das Trennmesser 28, das b5 in bezug auf die Trennflächen zwischen den Platten 8 bewegbar ist. Das Trennmesser 28 ist innen hohl ausgeführt und weist Luftdurchlässe und eine rohrförmige Leitung 30 auf, über cie Luft unter geringem Druck in den Arbeitsraum zwischen den Platten 8 zugeführt werden kann, der durch das Trennmesser gebildet wird. Diese Luftzufuhr dient der Stabilisierung für die Platten. Der Wagen 18 ist parallel zur Rotationsachse der Platten 8 durch Drehung einer Schraube 40 bewegbar. Die Drehung der Schraube 40 wird durch eine selektive Kupplung bewirkt Der Träger 26 für das Trennmesser ist in einer zum Rahmen und zur Rotationsachse der Platten geneigten Richtung durch eine pneumatische Vorrichtung bewegbar, die aus einer Kolbenstange und einem pneumatischen Zylinder 34 besteht. Diesem Zylinder 34 wird Druckluft über ein Rohr zugeleitet und preßt Kolben mit Kolbenstange nach außen, so daß das Trennmesser 28 mit den rotierenden Platten an ausgewählten Trennflächen zwischen den Platten schräg in Eingriff kommt welche durch die Position des Wagens 18 bestimmt sind.

Auf diese Weise wird eine partielle Trennung zwischen benachbarten Platten erreicht die als Arbeitsraum für die noch zu beschreibende Magnetkopfanordnung dient. Wird der Luftdruck von dem Druckluftzylinder 34 weggenommen, dann geht die Kolbenstange unter Einfluß einer (nicht gezeigten) Feder in seine Ausgangslage zurück, so daß das Trennmesser aus dem Plattenstapc! wieder herausgezogen wird und damit in axialer Richtung parallel zu den Platten verschoben werden kann. In dieser Stellung kann die Schraube 40 zum Antrieb des Wagens 18 angetrieben werden, um uuf diese Weise das Trennmesser 28 auf eine andere, willkürlich ausgewählte Trennfläche zwischen zwei Platten einzustellen. Daran anschließend kann das Einführen des Trennmessers zur Trennung der Platten wiederholt werden.

Der Magnetkopiaufbau 22 (Fig. 1 und 3) enthält einen Tragkörper '48 auf einem Tragarm 50, der aus zwei einseitig eingespannten Federstäben oder Blattfedern besteht. Der Tragkörper 48 enthält magnetische Polschuhe eines Magnetkopfes 44, die in einem Gleitkörper 46 aus einem nichtmagnetischen Materia! eingekapselt sind, wobei die magnetischen Polschuhe einen nichtmagnetischen Spalt bilden. Die entgegengesetzten Enden des aus Blattfedern bestehenden Tragarmes sind mittels eines Querstückes 52 am Träger 54 befestigt, der an einer drehbaren Spindel 56 für eine Translationsbewegung angebracht ist, welche wiederum auf dem Wagen 18 befestigt ist. Die Spindel 56 wird durch den Schrittmotor 58 angetrieben und erteilt dem Träger 54, dem Tragarm und dem Tragkörper 48 eine Bewegung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Wagens 18, das heißt in Richtung auf die Trennflächen der Magnetplatten.

In Fig. 1 ist der Magnetkopfaufbau in seiner Ruhelage in bezug auf die Magnetplatten dargestellt, und der Träger 54 ist in bezug auf das Trennmesser so eingestellt, daß ohne die mechanische Vorspannung des Tragarmes die Bewegung des Magnetkopfes in Richtung auf einen durch das Trennmesser gebildeten Arbeitsraum durch einige Plattetistärken im ausgelenkten Plattenstapelsegment behindert würde. Wenn der Träger 54 in Richtung auf den Arbeitsraum der Platten bewegt wird, dann kommt der Tragkörper 48 über die Bewegung des Trägers 54 und den durch das Trennmesser 28 gebildeten Arbeitsraum im Plattenstapel und verschwingt gegen die am nächsten liegende, unausgelenkte Platte. Mit vorbestimmter mechanischer Vorspannung des Tragarmes, die, wie noch zu beschreiben sein wird, fein einstellbar ist. nimmt der

Magnetkopf eine durch Luftlagerung gleitende Position gegenüber der Platte ein, wodurch sich in dieser Platte eine ganz bestimmte Vertiefung ausbildet, und zwar an der Rotationstrennfläche mit dem Magnetkopf, wobei die Form dieser Vertiefung komplementär zu der konvexen Oberfläche des den Magnetkopf enthaltenden Gleitkörpers ist und wobei die Tiefe dieser Vertiefung die Stärke der Magnetplatte übertrifft.

Die optimale Anpassung an die rotierende flexible Magnetplatte wird durch die konvexe Form des Gleitkörpers 46 in Verbindung mit der mechanischen Vorspannung der einseitig eingespannten Blattfedern des Tragarmes 50 erzielt. Der Gleitkörper hat dabei z. B. bei einem Durchmesser von 9,5 mm in SpaUmitte für einen Durchmesser von 4,78 mm einen Kugelradius von 76 mm, der unmerklich in einen Abschnitt mit einem Kugelradius von 25,4 mm übergeht. Der Magnetkopf ist auf einem Tragarm von 88,9 mm Länge befestigt, der aus Federstahl besteht. Eine Vorspannkraft von 20 Gramm ist besonders geeignet für eine Feinabstimmung mit einem Magnetkopf mit unterschiedlichem Krümmungsradius.

Einstellung der mechanischen Vorspannung des Magnetkopfes (F i g. 4 und 5)

In den F i g. 4 und 5 sind zwei verschiedene Methoden der Justierung der mechanischen Vorspannung des Magnetkopfes gezeigt. Fig.4 zeigt die Justierung der Position des den Magnetkopf tragenden Tragarmes in bezug auf den Träger 54 und das Querstück 52, und in F i g. 5 ist die Justierung der Position des Rahmens für das Trennmesser in bezug auf den Wagen 18 gezeigt (nämlich mittels der Befestigungsschrauben, die sich durch Bohrungen im Rahmen in entsprechende Gewindebohrungen im Wagen 18 erstrecken). Man sieht, daß die Position des Rahmens in bezug auf den Wagen 18 verschiebbar ist und daß dadurch die dem Trennmesser zugängliche Trennfläche relativ in bezug auf den Träger 54 für den Magnetkopf und den Magnetkopf selbst verschoben wird, woraus sich eine entsprechende Änderung der auf den Magnetkopf und auf die entsprechende Magnetplatte ausgeübten mechanischen Vorspannung ergibt.

Wird aber der Tragarm in F i g. 4 in bezug auf den Träger 54 verschoben, und läßt man die Einstellung des Trennmessers unverändert, dann kann man die gleiche Änderung der Vorspannung zwischen Magnetkopf und Oberfläche der Magnetplatte erzielen.

Arbeitsweise der Vorrichtung

Im Betrieb kann die mechanische Vorspannung des Magnetkopfes zu einer sehr genauen Feinabstimmung dadurch eingestellt und justiert werden, daß man den Ausgang eines Dehnungsmessers oder Spannungsmes-

m sers, der die Vorspannung des Tragarmes überwacht, an ein Oszilloskop anschließt und den Magnetkopf in bezug auf eine Prüfplatte etwa in der Mitte des Plattenstapels in Position bringt (diese Platte kann eine solche sein, die nicht für eine Aufzeichnung benutz!

ι» wird) und die Vorspannung einjustiert (etwa über eine Anordnung gemäß Fig.4 oder 5), während man gleichzeitig die aufgezeichneten Signalmuster überwacht, bis sich ein beotmöglicher Aufzeichnungswirkungsgrad bei kleinster Beanspruchung auf der Platte

2« ergibt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel mit Platten von etwa 30,5 cm Durchmesser aus einem Polyesterfilm von etwa 0,043 mm Dicke, die mit magnetisierbarem Oxyd beschichtet sind, ergab sich bei einer Drehzahl von 1800 Umdrehungen pro Minute, daß nach Feineinstel-

>~i lung und Feinabstimmung der Magnetkopf schwebend alle Magnetplatten abzutasten in der Lage ist mit Ausnahme der 25 Platten, die in unmittelbarer Nachbarschaft der Endplatte 4a liegen, und zwar nur mit einer einzigen Justierung der Vorspannung.

in Wie in F i g. 6 angedeutet, kann der Magnetkopf auch am Trennmesser 28 federnd gelagert sein, durch eine Öffnung 91 im Trennmesser hindurchgreifen und auf die benachbarte Platte einwirken. Die Vorspannung läßt sich hierbei durch Abstandsscheiben einstellen, die

i"> zwischen das Ende des Tragarmes für den Magnetkopf und der Befestigungsfläche für das Trennmesser eingelegt werden. Bei entsprechender Feinabstimmung der mechanischen Vorspannung und einer Drehzahl von 1800 Umdrehungen pro Minute läßt sich eine Luftlage-

•5» rung mit gleitendem Einbiegen der Platte durch den Magnetkopf für alle Platten mit Ausnahme der letzten 50 Platten in der Nähe des uneingespannten Endes des Plattenstapels mit ausreichender Signalqualität des aufgezeichneten Signals erzielen.

Hierzu 2 Blati Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einstellbarer, durch Blattfedern einseitig eingespannter federnd vorgespannter Magnetkopf-Tragarm mit einem an den Blattfedern befestigten Magnetkopf-Tragkörper für Plattenstapel aus biegsamen, mit einer magnetisierbaren Oberfläche versehenen Aufzeichnungsträgerplatten und einem Trennmesser zum Auftrennen des Plattenstapels für einen Zugriff zu den Aufzeichnungsspuren einer Platte, dadurch gekennzeichnet,

daß der Tragkörper (48) ein zur Aufzeichnungsfläche der Platte hin konvex gewölbter Gleitkörper (46) von annähernd kugelkalottenartiger Form, mit von innen nach außen von einem höheren Wert nach einem niedrigeren Wert übergehenden Radius ist,
daß der Magnetkopf (44) etwa im Bereich der größten Dicke des Gleitkörpers (46) normal zur Ebene der Platten (8) angeordnet ist, und
daß die Vorspannung der Rlattfedem unter Berück- 2<i sichtigung der Krümmung des Gleitkörpers für eine optimale lineare Aufzeichnungsdichte einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Tragarm (50) bildenden Blattfedern mittels eines Querstückes (52) an einem 2 > Träger (54) in Richtung senkrecht zur Längsausdehnung des Tragarmes justierbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Tragkörper mit Magnetkopf am Trennmes- J" ser (28) mittels zweier einseitig eingespannter, vorgespannter Blattfedern befestigt ist, und
daß der Tragkörper eine Öffnung (91) des Trennmessers (28) durchsetzt.

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