DE2451210C2

DE2451210C2 - Tragkörperanordnung für einen Magnetkopf

Info

Publication number: DE2451210C2
Application number: DE2451210A
Authority: DE
Inventors: Michael Franklin Garnier; Tung-Men Tang; James Webb San Jose Calif. White
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-12-19
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1985-05-30
Also published as: FR2255670A1; GB1440416A; US3855625A; FR2255670B1; DE2451210A1; IT1025688B; CA1031859A; JPS5096209A; JPS5652380B2

Description

(20, 22, 24) der Längsrippen (12, 14) abgeschrägt 20 nenden Filmen gestattet die Aufzeichnung von Signalen oder abgestuft sind. mit sehr kleiner Wellenlänge und hoher Frequenz, wo

durch sich eine sehr hohe Aufzeichnungsdichte und damit auch eine hohe Speicherkapazität ergibt Bei konstantem Abstand zwischen Magnetkopf und Platte wird die Signalamplitude bei Aufzeichnung und Wiedergabe nicht merklich durch den Abstand beeinflußt, so daß die Signalauflösung verbessert und die ganze Anordnung noch zuverlässiger gemacht wird.
Beim Zugriff zu Magnetplattenspeichern ändert sich

5. Tragkörperanordnung nach einem der Ansprü- 30 beispielsweise die Flughöhe des Magnetkopfes, wenn ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertie- sich der Kopf in radialer Richtung nach verschiedenen fung (18; 28) zwischen 1,27 · 10-³ und Datenspuren bewegt, da die lineare Geschwindigkeit 30,48 · 10~^J mm tief ist. der rotierenden Platten an den äußeren Spuren größer

6. Tragkörperanordnung nach Anspruch 1, da- ist als an den inneren Spuren. Um diese Schwankungen durch gekennzeichnet, daß der oder die Wandler 35 in der Flughöhe auszugleichen, muß man für die ver-(34) an der Hinterkante des Tragkörpers (10) an den schiedenen radialen Zonen zur Erzielung einer im wesentlichen konstanten Signalamplitude der aufgezeichneten Daten für die einzelnen radialen Zonen der Platte verschieden große Amplituden der Schreibströme wäh-

len. Ein konstanter Abstand zwischen Magnetkopf und

Platte macht eine solche Kompensation überflüssig, insbesondere dann, wenn in der Magnetkopfanordnung ein magnetoresistives Abfühlelement benutzt wird.

Die Erfindung betrifft eine Tragkörperanordnung für Für besonders kleine Abstände sind die bekannten

einen sich relativ zu einem magnetisierbaren Aufzeich- 45 Anordnungen, da immer nur eine der beiden in entgenungsträger bewegenden Magnetkopf mit einem Trag- gengesetzter Richtung wirkenden Kräfte dynamisch körper, dessen Längsachse in der Bahn der Relativbe- von der Geschwindigkeit abhängt, nicht sonderlich gewegung liegt, wobei der Tragkörper an seiner, dem Auf- eignet.

zeichnungsträger zugewandten Unterseite an den Aufgabe der Erfindung ist es also, einen auf einem

Längsseiten je eine parallel zur Längsachse des rechtek- 50 Luftpolster gleitenden Tragkörper der eingangs gekigen Tragkörpers verlaufende und sich über dessen nannten Art für einen fliegend betriebenen Magnetkopf gesamte Länge erstreckende Längsrippe aufweist. - - -

3. Tragkörperanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (18) am vorderen Ende abgesetzt ist und eine gleichbleibende Tiefe aufweist.

4. Tragkörperanordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (28) eine von vorne nach hinten zunehmende Tiefe aufweist.

Hinterkanten der Längsrippen (12,14) befestigt sind, wobei die Arbeitsspalte in einer Ebene mit den Oberflächen der Rippen liegen.

Derartige Tragkörper sind beispielsweis aus der DE-AS 12 23 883 bekannt. Die sich in Längsrichtung an der Unterseite des Tragkörpers erstreckende eine Schulter wirkt einmal in Längsrichtung stabilisierend und erzeugt einen Unterdruck, der den Tragkörper mit Magnetkopf gegen die Kraft einer federnden Befestigung in BetriebssteHung bringt. Die Schulter drückt die laminare Strömung unter dem Tragkörper zusammen und erzeugt so ein Luftpolster. Ähnliches gilt für die aus der US-PS 31 70 149 bekannte Anordnung. In beiden Fällen ist eine genaue Kompensation nicht nur schwierig, sondern auch von der Konstanz der Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers abhängig.

Aus der GB-PS 11 49 936 und der US-PS 35 73 768 sind Tragkörper bekannt, auf deren Unterseite eine quer zur Bewegungsrichtung verlaufende Nut oder RiI-zu schaffen, der während der Aufzeichnung und Wiedergabe einen im wesentlichen konstanten Abstand von einem sich bewegenden, magnetisierbaren Medium einzuhalten in der Lage ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Tragkörper eine die Längsrippen an der Vorderkante verbindende Querrippe aufweist, wobei diese Rippen eine Vertiefung an nur drei Seiten umschließen. Dies hat zur Folge, daß sich die Bereiche mit positivem und negativem Druck gegenseitig ausgleichen, wodurch sich eine im wesentlichen konstante Last über die gesamte Fläche des Tragkörpers ergibt. Jegliche Änderungen der Luftströmung oder der Plattengeschwindigkeit beeinflußt die Auflagekraft nicht, so daß der Tragkörper und der Magnetkopf während Aufzeichnung und Wiedergabe praktisch die gleiche Flughöhe über der Platte einhält. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind den weiteren Ansprü-

60

chen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Tragkörper für einen Magnetkopf gemäß der Erfindung in einer Ansicht von unten,

Fig.2a eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit einer abgeschrägten Räche,

F i g. 2b eine weitere Ausführung der Erfindung mit einer abgestuften Fläche,

Fig.2c eine weitere Ausführungsform einer abgeschrägten flachen Ausgestaltung wie in F i g. 1 mit einer abgeschrägten Ausnehmung in Richtung auf die Hinterkante des Tragkörpers,

F i g. 3a eine Seitenschnittansicht längs der Mittellinie 3-3in Fig. 1,

F i g. 3b ein Diagramm, das den Druckverlauf längs des in F i g. 3a gezeigten Abschnittes zeigt,

F i g. 4 eine seitliche Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 1,

F i g. 4b ein Diagramm zur Darstellung des Druckverlaufs längs der in F i g. 4a gezeigten Schnittansicht.

F i g. 5 einige Kurven zur Darstellung der Flughöhe des Tragkörpers gemäß der Erfindung bei verschiedenen Plattengeschwindigkeiten, wobei jede Kurve eine andere Auflagekraft des Tragkörpers darstellt und

Fig.6a + 6b typische Flugkennlinien des Tragkörpers gemäß der Erfindung.

In allen Figuren sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Wie aus den F i g. 1 und 2a bis c zu erkennen, ist der Tragkörper 10 gemäß der Erfindung mit zwei seitlichen Längsrippen 12 und 14 und einer Querrippe 16 versehen, die die beiden seitlichen Längsrippen miteinander verbindet. Die Vorderkante der Querrippe 16 weist eine scharfe, rechtwinklige Kante auf, d. h., sie ist nicht an der Kante gebrochen oder abgerundet Die drei Rippen 12,

14 und 16 begrenzen einen rechtwinkligen vertieften Abschnitt 18, wie er beispielsweise in Fig.2a und 2b gezeigt ist oder einen abgeschrägten vertieften Abschnitt 28, wie er beispielsweise in F i g. 2c zu sehen ist.

Die Vorderkante jeder Längsrippe 12 oder 14 kann beispielsweise abgeschrägt sein, wie dies in Fig.2a und Fi g. 2c zu sehen ist oder abgestuft, wie dies bei 22 in Fig. 2b gezeigt ist.

Die elektromagnetischen Wandler 34 sind an den Enden der Längsrippen 12 und 14 und die Arbeitsspalte dieser Wandler liegen auf gleicher Höhe wie die Oberfläche der Längsrippen. Wenn der Tragkörper durch eine Auflagevorrichtung 53 gegen die Oberfläche eines magnetisierbaren Aufzeichnungsmediums 17 gedrängt wird, das mit einem starren, sich bewegenden Substrat

15 fest verbunden ist, dann bildet sich ein dünner, der Luftlagerung dienender Luftfilm, der die Arbeitsspalte der Wandler von dem Aufzeichnungsmedium durch einen kleinen, aber konstanten Abstand trennt, wie dies aus den F i g. 2a bis 2c zu erkennen ist.

Bei jeder der Ausgestaltungen, wie sie in den F i g. 1, 2a bis 2c dargestellt sind, bilden sich Zonen positiven und negativen Druckes, die einander entgegengesetzt gerichtete Auflagekräfte für den Tragkörper darstellen, die sich praktisch gegenseitig ausgleichen. Die Zonen positiven Drucks treten entlang der Oberflächen der Längsrippen 12 und 14 auf, während die Zone negativen Drucks in den vertieften Bereichen 18 oder 28 hinter der Querrippe 16 auftritt. Es muß darauf verwiesen werden, daß die Lage der Querrippe 16 den Mittelpunkt des Bereichs negativen Druckes bestimmt, der auf die Rippe folgt

Die Zonen positiven Druckes umgeben die Zone negativen Druckes, so daß sich für den Tragkörper mit den elektromagnetischen Wandlern eine stabile Lage ergibt, wenn er während der Aufzeichnung und Wiedergabe sich fliegend über dem Aufzeichnungsträger bewegt. Die Druckverteilung längs der Mittellinie X des Bereichs 18 negativen Druckes ist in Fig.3b dargestellt, wo das Verhältnis des Druckes zum Atmosphärendruck Pza P₀ aufgetragen ist. Der höchste negative Druck tritt hinter der Querrippe 16 auf und der Atmosphärendruck wird gegen das Ende oder die Hinterkante der Ausnehmung 18 erreicht. Die F i g. 4a und 4b zeigen den Verlauf des positiven Drucks längs der Oberflächen der Rippen 12 und 14. Die vertikale Steifigkeit der Rippen ist praktisch sehr hoch, wodurch eine wesentliche Änderung der Auflagekraft erforderlich ist, um eine Änderung in der Vertikalposition, d. h. in der Flughöhe des Tragkörpers hervorzurufen. Dieses Merkmal wirkt der Tendenz des Tragkörpers entgegen, um seine Längsachse Rollbewegungen auszuführen. Weiterhin liefert die abgeschrägte Vorderkante 20 einen Konvergenzkanal und schützt den Tragkörper 10 und das Aufzeichnungsmedium gegen Beschädigung, falls der Tragkörper auf die rotierende Platte auffallen sollte.

Im Betrieb ändert sich die Flughöhe nur ganz unwesentlich, selbst wenn die Geschwindigkeit der Platte über einen weilen Bereich schwankt, wie dies aus F i g. 5 zu erkennen ist. Außerdem bleibt die Flughöhe innerhalb eines begrenzten Bereiches, selbst wenn sich die auf den Tragkörper einwirkende Auflagekraft auf ändert. F i g. 5 zeigt ferner die geringfügigen Änderungen der Flughöhe des Tragkörpers bei Plattengeschwindigkeiten von weniger als 2540 cm/sec bis über 6350 cm/ see für einen Auflagedruck null, einen Auflagedruck von 5 bzw. 10 Gramm. Die Flughöhe wird im wesentlichen bei etwa 0,000254 mm gehalten, selbst dann, wenn die Geschwindigkeit der Platte oder der Auflagedruck des Tragkörpers verändert wird. Dieser stabile Zustand wird aufrechterhalten, da alle Veränderungen des positiv gerichteten Auflagedrucks im Bereich positiven Druckes durch entsprechende Änderungen im Auflagedruck im Bereich des negativen Druckes ausgeglichen oder kompensiert werden.

Bei Verwendung eines Tragkörpers gemäß der Erfindung fliegt der Magnetkopf sehr eng über dem magnetisierbaren Medium, und zwar etwa zwischen 0,00012 und 0,00025 mm. In diesem Fall arbeitet das System bei einem Abstand, der wesentlich kleiner ist. als die Grenzschichtdicke. Die Grenzschicht wird als der Bereich eines verzögerten Fluidums in der Nähe der Oberfläche eines Körpers bezeichnet, der sich entweder durch das Fluidum hindurchbewegt oder an dem das Fluidum vorbeiströmt. Die Drücke und Geschwindigkeit sind bei dieser Betriebsart anders als die Hauptströmung des Fluidums, die sich in viel größeren Flughöhen findet.

Die neue Tragkörperanordnung erzeugt ihren Auflagedruck sozusagen selbst oder kommt mit einem ganz geringen Auflagedruck aus, so daß die bisher erforderlieh relativ hohen Auflagedrucke entfallen können. In bisher bekannten Plattenspeicherti hat man bis zu 355 Gramm Auflagedruck für die Magnetköpfe benötigt. Bei dem Tragkörper gemäß der Erfindung nähert sich die Auflagekraft dem Wert null und die Stabilität

b5 des flie^nden Kopfes wird ein Maximum.

Die erfindungsgemäße Tragkörperanordnung erzielt einen hohen Grad an Lagesteifigkeit, so daß Änderungen in der Luftströmung, die sich beispielsweise aus

Änderungen in der Plattengeschwindigkeit oder Änderungen im Auflagedruck ergeben, die Flughöhe nicht merkbar beeinflussen. Die positiven Auflagedrücke längs der seitlichen Rippen 12 und 14 steuern die Lagesteifigkeit des Systems.

Der Tragkörper kann dabei aus einem Stück aus keramischem Material gefertigt sein, wobei die Oberfläche des Tragkörpers hochglanzpoliert mit einer Rauhigkeit von weniger als 0,000025 mm wird. Bei größeren Tiefen von etwa 0,02 mm oder mehr für den Raum der Ausnehmung 18 bzw. 28 ergibt sich ein geringerer negativer Druck und damit eine größere Flughöhe und eine kleinere Lagesteifigkeit. Bei geringeren Tiefen, beispielsweise in der Gegend von 0,005 mm nimmt der negative Druck zu, die Flughöhe wird verringert und die Lagersteifigkeit erhöht. Eine weitere Verringerung der Tiefe ergibt eine Umkehr dieses Trends, d. h. es ergeben sich Änderungen in dem Differenzdruck zwischen positivem und negativem Druck und ein Abweichen von der bei der größeren Tiefe auftretenden Eigenschaft des Systems, trotz unterschiedlicher Plattengeschwindigkeit einen konstanten Abstand aufrecht zu erhalten.

In einem System, das einen solchen Tragkörper verwendet, kann dieser vor dem Anlaufen der Platte zunächst in Berührung mit der Magnetplatte sein. Beim Anlaufen der Platte wird der Tragkörper auf eine geringe Flughöhe angehoben, die dann in einem stabilen Zustand gehalten wird.

Ein Wandlerelement 34 wird an der Hinterkante einer oder beider Rippen 12 und 14 angebracht, so daß der Arbeitsspalt des Wandlers in gleicher Höhe wie die Oberfläche der Rippe 12 oder 14 des Tragkörpers liegt. Der Wandler 34 kann ein induktiver oder ein magnetoresistiver Wandler sein. Wenn mehr als ein Wandler 34 benutzt wird, dann kann der Abstand zwischen den Rippen 12 und 14 und damit der Abstand zwischen den Wandlern und ihren Arbeitsspalten so gewählt werden, daß er ein Mehrfaches des gewünschten Abstandes zwischen aufgezeichneten Datenspuren beträgt.

In einer Ausführung der Erfindung war ein Tragkörper etwa 4,1 mm lang und 3,05 mm breit. Die Breite der Rippen betrug etwa 0,51 mm und die Tiefe der Ausnehmung etwa 12,7 · 10~³ mm. Dabei ergab sich eine stabile Flughöhe zwischen 0,000228 mm und 0,00028 mm. Mit einer Tiefe der Ausnehmung von 0,00508 mm ergab sich eine Flughöhe von 0,00013 mm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche: lc vorgesehen ist. Dadurch ergeben sich zwei hintereinander liegende Luftlagerflächen. Auch hier wird ein Gleichgewichtszustand gegen die Kraft, z. B. einer Blattfeder, erreicht, d. h. im Betrieb entsteht ein Druck, der den Tragkörper in die Betriebsposition anhebt. Auch hier wird eine mechanische Federkraft durch eine von der Geschwindigkeit abhängige Gegenkraft kompensiert. Bisher hat man Magnetköpfe, die relativ zu einem ίο magnetisierbaren Medium fliegend angeordnet sind, in großem Umfange benutzt. Es ist dabei ein ständiges Bestreben zur Verbesserung solcher, mit dem magnetisierbaren Medium nicht in Berührung kommenden elektromagnetischen Wandlern, zwischen diesen und dem magnetisierbaren Aufzeichnungsmedium, wie z. B. einer rotierenden Platte, einen sehr engen Abstand zu erzielen und diesen Abstand konstant zu halten. Ein geringer Abstand in Verbindung mit sehr kleinen Spaltbreiten und sehr dünnen, der magnetischen Aufzeichnung die- 15

1. Tragkörperanordnung für einen sich relativ zu einem magnetisierbaren Aufzeichnungsträger bewegenden Magnetkopf mit einem Tragkörper, dessen Längsachse in der Bahn der Relativbewegung, liegt, wobei der Tragkörper an seiner, dem Aufzeichnungsträger zugewandten Unterseite an den Längsseiten je eine parallel zur Längsachse des rechteckigen Tragkörpers verlaufende und sich über dessen gesamte Länge erstreckende Längsrippe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (10) eine die Längsrippen (12,14) an der Vorderkante verbindende Querrippe (16) aufweist, wöbe: diese Rippen (12,14,16) eine Vertiefung (18; 28) an nur drei Seiten umschließen.

2. Tragkörperanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Abschnitte