DE2526379A1

DE2526379A1 - Magnetkopfaufhaengung

Info

Publication number: DE2526379A1
Application number: DE19752526379
Authority: DE
Inventors: Anthony William Orlando; James Amos Weidenhammer
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-06-13
Publication date: 1976-01-22
Also published as: GB1473466A; FR2277402B1; JPS519422A; FR2277402A1; US3936881A

Description

Aktenzeichen der Anraelderin; PO 974 003

Magnetkopfaufhängung

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Problem, das im Zusammenhang mit magnetischen Speichern von Datenverarbeitungsanlagen, insbesondere Platten- oder Magnetfolienspeichern auftritt. Es hat sich gezeigt, daß der Aufhängung des tfandlers, der die Aufbringung und Abtastung der digitalen Daten auf oder von den magnetisierbaren Aufzeichnungsträgern durchführt, besondere Bedeutung zukommt, da diese Schreib-/Lese~Wandler, kurz als Magnetköpfe bezeichnet, zumeist in der Weise betrieben werden, daß sie in einem sehr geringen Abstand von der Aufzeichnungsträgeroberfläche unter Ausnutzung des Bodeneffektes fliegen.

In der US-Patentschrift 3 810 243 ist ein Magnetfolienspeicher mit einem rotierenden Stapel flexibler Platten beschrieben, für den sich ein Magnetkopf mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Aufhängung eignet.

Der in der genannten US-Patentschrift beschriebene magnetische Datenspeicher weist eine große Anzahl flexibler Magnetfolien auf, die auf eine rotierende Spindel montiert sind. Ein solcher Speicher kann eine sehr große Anzahl von Daten mit wahlfreiem Zugriff aufnehmen und ist dennoch sehr preiswert. Da nun die gegenseiti-

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gen Abstände benachbarter Magnetfolien geringer sind als die Höhe - in entsprechender Richtung gemessen - eines zum Lesen und Schreiben geeigneten Magnetkopfs, ist es notwendig, mittels einer Trennvorrichtung den Stapel in der Weise zu spreizen, daß für den Magnetkopf der Zugang zu der gewünschten Auf zeichnungs trcigeroberf lache möglich ist. In den gebildeten vergrößerten Zwischenraum wird der Magnetkopf eingeführt und kann nun auf die Folie schreiben bzw. Daten von dieser lesen.

Wie in der genannten US-Patentschrift gezeigt ist, erfordert die Entwicklung eines Luftlagers zwischen dem Magnetkopf und der Aufzeichnungsträgeroberfläche eine sehr feine Einstellung des Magnetkopfes. Die Beziehung zwischen dem Magnetkopf und der Aufzeichnungsträgeroberfläche wird von der Kopfkontur und der Kopfposition relativ zum Aufzeichnungsträger bestimmt. Die Position des Magnetkopfs kann nun dadurch eingestellt werden, daß ein justierbarer Positionxerungsmechanismus verstellt wird, der den Magnetkopf relativ zur Trennvorrichtung einstellbar macht. Auf diese Weise kann der Magnetkopf in eine sozusagen nachgiebige Beziehung mit der angesteuerten Aufzeichnungsträgeroberfläche treten.

Während nun eine Anordnung, wie sie in der genannten US-Patentschrift beschrieben wurde, ausgezeichnete Ergebnisse über den inneren Spuren jedes Aufzeichnungsträgers liefert, werden beim Abtasten der weiter außen liegenden Aufzeichnungsspuren weniger zufriedenstellende Resultate deswegen erzielt, da Variationen im Luftspalt zwischen Magnetkopf und Aufzeichnungsträgeroberfläche infolge der Rotation des Aufzeichnungsträgers auftreten. Dies rührt von auf den Magnetkopf übertragenen Vibrationen her, die das Resultat einer Wellenbildung oder eines Wobbeins insbesondere flexibler Magnetfolien bei der Rotation der Spindel darstellen. Die Amplitude dieser Wellenbildung ist im peripheren Bereich der Folien stärker ausgeprägt; da außerdem im äußeren Bereich höhere Relativgeschwindigkeiten zwischen Aufzeichnungsträgeroberfläche und Magnetkopf auftreten, ergibt sich aus bei-

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den Faktoren zusammen die Möglichkeit, daß der Magnetkopf bei seiner Positionierung über den äußeren Spuren vibriert oder sogar auf den Aufzeichnungsträger aufschlägt. Die Frequenz der Vibration differiert von Spur zu Spur und von Magnetfolie zu Magnetfolie, so daß eine mechanische Dämpfung dieser Vibrationen außergewöhnlich schwierig zu erreichen ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, eine Aufhängung für einen Magnetkopf insbesondere für einen Magnetfolienspeicher anzugeben, bei dem der Magnetkopf gegenüber der Aufzeichnungsträgeroberfläche nachgiebig federnd gelagert ist und so der WeI-lenbiläurr; des rotierenden Aufzeichnungsträgers folgen kann, ohne selbst zu schwingen.

Die zur Lösung dieser Aufgabe erforderlichen Maßnaiuaen sind in den Patentansprüchen näher definiert. Gemäß der Erfindung ist demnach eine luftgedämpftes Federglied zur Aufhängung des Magnetkopfes in einem Speicher mit insbesondere flexiblen Magnetfolien vorgesehen. In einer besonderen Ausführungsform ist der Magnetkopf an einem beweglichen Gehäuse befestigt, das dicht über eine Kammer paßt, die in eine Oberfläche eines steifen Arms eingearbeitet ist. Das Gehäuse wird gegenüber dem Arm durch ein federbelastetes Scharnier gehalten. Es ist eine Einlaßöffnung zur Versorgung der Kammer mit einem Gas unter Druck, insbesondere Druckluft vorgesehen; bei Druckzufuhr wird das Gehäuse vom festen Arm abgedrückt. Dadurch wird der Magnetkopf axial in die gewünschte nachgiebige Lage gegenüber der Aufzeichnungsträgeroberfläche gebracht und die durch die Welligkeit des Aufzeichnungsträgers hervorgerufenen Vibrationsbewegungen durch den Widerstand der Kammer gegenüber Volunenänderungeii gedämpft.

Ein wichtiges r· erkmal der Erfindung besteht in der Äufrechterhaltung eines ir.i wesentlichen konstanten Strömungswiderstands für das Gas beim Austritt aus der Kammer, unabhängig davon, wie weit sich das Gehäuse von dem starren Arm wegbewegt hat. Dieser

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konstante Strömungswiderstand soll für den gesamten Arbeitsbereich der axialen Kopfbewegung gelten. Hält man nämlich diesem Strömungswiderstand konstant, so wird auch der Druck in der Kammer konstant gehalten, was in einem ebenfalls auf gleicher Größe gehaltenen Anpreßdruck zwischen Magnetkopf und Aufzeichnungsträgeroberflache resultiert. Dieses Merkmal wird in dem später gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erzielt, daß an dem Arm Oberflächen angeordnet sind, die von dem gasförmigen Medium beim Ausströmen umflossen werden, und daß die Länge dieser Oberflächen klein gegenüber der Länge der gegenüberliegenden Gehäuseoberflachen ist. Dadurch wird der Widerstand des Ausströmpfades konstant gehalten, unabhängig von der Position des Gehäuses relativ zum starren Arm.

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Das nachfolgend im Zusammenhang mit Zeichnungen beschriebene Aus- \ führungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutern. Auf den | Zeichnungen zeigen: ι

!Fig. 1 eine sogenannte Explosionsdarstellung der Magnet-;

kopfaufhängung; ■

Fig. 2 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 bezeichneten

Linie 2-2; |

Fig. 3 einen Schnitt durch die Aufhängung entlang der

in Fig. 2 gezeigten Linie 3-3; !

ι Fig. 4 ebenfalls einen Schnitt durch die Aufhängung ent-^!

lang der in Fig. 2 bezeichneten Linie 4-4.

In Fig. 1 ist in einer sogenannten Explosionsdarstellung die Magnetkopfaufhängung in ihren Einzelheiten dargestellt. Sie besteht aus einem steifen und starren Arm 101 und einem beweglichen Gehäuse 102, die beide durch eine Reihe von Befestigungselementen beweglich miteinander verbunden sind. Diese Verbindungselemente

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umfassen ein Federscharnier 103, das mit dem starren Arm 101 durch die Schrauben 104 und 105 verbunden ist. Außerdem ist dieses Federscharnier 103 mit dem beweglichen Gehäuse 102 durch die Schrauben 106 und 107, die in das geraeinsame Gewindestück 108 Hineinreichen, befestigt. Am freien Ende des beweglichen Gehäuses 102 ist der Magnetkopf 48 befestigt. Die gesamte Anordnung wird über | Befestigungselemente 109 - hier als Schrauben dargestellt - mit einem Arm 52 einer nicht dargestellten Bewegungseinrichtung ; ifür den Magnetkopf verbunden.

ι Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die gesamte Aufhängung '.

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entlang der in der Fig, 1 bereits angedeuteten Linie 2-2. Steifer ! I I

Arm 101 und Gehäuse 102 sind im ''geschlossenen" Zustand gezeigt, bei dem die durch das Federscharnier 103 ausgeübte Vorspannkraft

das Gehäuse 102 gegen den starren Arm 101 drückt und damit jegiliehe Bewegung unterbindet. In Fig. 2 ist deutlich die Kammer

j 110 zu erkennen, die in die untere Oberfläche des im Prinzip rechteckig geformten steifen Arms 101 eingearbeitet ist. Über den Einlaß 111 wird der Kammer 110 Luft oder ein anderes gasförmiges Medium unter Druck zugeführt. Dadurch baut sich in der j Kammer 110 ein Druck auf, der schließlich zur Überwindung der ^;durch das Federscharnier 103 ausgeübten Anpreßkraft führt und dabei das bewegliche Gehäuse 102 vom starren Arm 101 abhebt. Das

Gehäuse 102 dreht sich dabei um das Federscharnier 103, wobei ider Magnetkopf 48 auf die Aufzeichnungsträgeroberfläche zu be-'.wegt wird, da er sich am freien Ende des Gehäuses 102 befindet.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die Aufhängung entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 dargestellt. Zur Verdeutlichung ist dabei allerdings das Gehäuse 102 in bereits vom starren Arm 101 abgehobenen Zustand gezeigt, was erst beim Aufbau eines Drucks innerhalb der Kammer 110 entsteht. Ein Durchlaß 112 von kleinen Ausmaßen stellt sich zwischen den inneren Oberflächen der Flanken des Gehäuses 102, das einen tunnelförmigen Querschnitt aufweist, und den gegenüberliegenden Oberflächen des starren Arms 101 ein.

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Die Weite des Durchlasses 112 kann beispielsweise 0,05 mm betragen; er stellt den für das Entweichen des Gases oder der Luft bestimmenden Widerstand dar. Es sei noch darauf hingewiesen, daß der starre Arm 101 einen Absatz 115 aufweist, so daß nur ein sehr schmales Stück seiner Kanten mit den Flanken 102 des Gehäuses den Durchlaß 112 bilden. Die den Strömungswiderstand des Durchlasses 112 zumindest teilweise bestimmende Kante des starren Arms 101 weist die Höhe 113 auf. Der Absatz 115 im starren Arm ist ebenfalls in Fig. 1 deutlich sichtbar. Demgegenüber bezeichnet die Dimension 114 die - in Strömungsrichtung gesehene Länge der Flankenoberfläche des Gehäuses 1O2. Die Differenz der beiden Dimensionen 113 und 114 definiert den Arbeitsbereich für die Bewegung des Magnetkopfes 48. Sobald der Magnetkopf mit dem Gehäuse 102 aus diesem Arbeitsbereich herausbewegt wird, ändert sich offensichtlich die Größe der Ausströmöffnung 112, woraufhin der Strömungswiderstand variiert, was zu einem veränderten Anpreßdruck führt.

Fig. 4 zeigt den in Fig. 2 mit den Linien 4-4 angedeuteten Querschnitt durch die Aufhängung. Die Schrauben 106 und 107 halj ten zusammen mit dem Gewindestück 108 das Federscharnier 1O3 am beweglichen Gehäuse 1O2. Eine Drehung des beweglichen Gehäuses 102 um das Federscharnier 103 ist dadurch möglich, daß das Federscharnier 103 mit seinem anderen Ende mittels der Schrauben 104 am starren Arm 101 fest angebracht ist, wie es in Fig.

! 2 dargestellt ist.

!Während der Operation des Folienspeichers wird die gesamte Aufhängung mit dem Magnetkopf 48 an der gewünschten Stelle in den auseinandergespreizten Folienstapel eingeführt. Der Magnetkopf 48 wird dann gegenüber der ausgewählten Spur auf dem Aufzeichnungsträger positioniert. Als nächstes wird über den Einlaß 111 der Kammer 110 Luft oder eine anderes gasförmiges Medium zugeführt, wodurch der Magnetkopf 48 in axialer Richtung - vom vorigen Stapel her gesehen- so dicht über die ausgewählte Spur des

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Aufzeichnungsträgers abgesenkt wird, daß der gewünschte Leseoder Schreibvorgang erfolgen kann. Wenn beispielsweise die erforderliche Anpreßkraft 20 Pond beträgt, wird sich der Magnetkopf 48 auf die Aufzeichnungsträgeroberfläche so lange zubewegen, bis die durch das entstehende Luftpolster ausgeübte Gegenkraft ebenfalls 20 Pond beträgt.

Sollte in einem anderen Fall die Aufzeichnungsträgeroberfläche auf den Magnetkopf eine Gegenkraft von z.B. 30 Pond ausüben, so würde der in der Kammer 110 herrschende Druck durch die Verkleinerung des Volumens erhöht. Dadurch würde der Durchfluß durch Auslaßöffnungen 112 erhöht. Durch das Zusaininenspiel dieser Auslaßöffnungen 112 und dem fortgesetzten Zustrom des gasförmigen Mediums durch den Einlaß 111 wird jedoch die Geschwindigkeit der Größenänderung der Kairaner 110 gedämpft. Dadurch wird vermieden, daß der Magnetkopf durch fortgesetztes Anheben oder durch wiederkehrende Änderungen der von der Aufzeichnungsträgeroberfläche auf ihn ausgeübten Kräfte in Schwingungen versetzt wird.

Ein wesentliches Merkiaal zur Erfüllung dieser Aufgabe besteht in dem bereits oben genannten Absatz 115 des starren Arms 101. Dadurch verbleibt nur ein relativ schmaler Streifen der Dimension 113 als Gegenstück des Auslaßkanals 112 zur Flanke des Gehäuses 102. Die Differenz der Dimensionen 113 und 114 bewirken, daß ein axialer Arbeitsbereich des Magnetkopfes entsteht, indem er ohne Veränderung der wirksamen Länge der Äuslaßöffnung 112, durch die das gasförmige Medium die Kammer 110 verläßt, bewegt werden kann. Durch die Konstanthaltung des Strömungswiderstands aus der Kammer 110 heraus unabhängig von der Position des Magnetkopfes innerhalb des Arbeitsbereichs wird die Positionierungskraft , die z.B. die genannten 20 Pond betragen kann, unabhängig von der Lage des Magnetkopfes konstant gehalten.

Die hier im Detail beschriebene Kontruktion kann selbstverständlich in Einzelheiten geändert werden. Z.B. muß nicht notwendiger-

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weise die Kammer 110 gegenüber der Umgebung durch den Kanal 112 geöffnet sein. Wenn beispielsweise diese öffnung abgedichtet würde mit zumindest näherungsweise reibungsfreien Dichtungen, würde die gesamte Anordnung bei Anbringung einer Ausflußöffnung im Einlaß 111 in gleicher Weise eine Dämpfung der Größenveränderung der Kammer 110 bewirken. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, eine dehnbare ballonähnliche Kammer zwischen starrem Arm 101 und dem Gehäuse 102 vorzusehen, die an beiden beispielsweise festgeklebt sein könnte, wobei dann ebenfalls eine Auslaßöffnung im Einlaßbereich vorhanden sein müßte. Außerdem kann natürlich die Verbindung zwischen Gehäuse und starrem Arm manigfaltig abgeändert weijden. Für den Fachmann sind zweifellos noch weitere Änderungen denkbar, die unter Ausnutzung des erfindungsgemäßen Prinzips zu anderen konstruktiven Lösungen führen.

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Claims

- 9 PATENTANSPRÜCHE

Aufhängung für einen Schreib-/Lese-Magnetkopf in Datenspeichern mit umlaufenden magnetisierbaren Aufzeichnungsträgern, insbesondere Magnetfolienspeichern mit einer Vielzahl gestapelter Magnetfolien, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck zwischen Magnetkopf (48) und der Aufzeichnungsträgeroberfläche durch eine Gas-, insbesondere Luftfeder, mit einer Kammer (110) erzeugt wird, deren Innendruck konstant gehalten wird.
2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (110) einen Einlaß (111), der an eine Gas- bzw. Luftquelle eines ersten konstanten Drucks angeschlossen ist, und einen Auslaß (112) aufweist, dessen Strömungswiderstand konstant und der mit einem Volumen eines zweiten konstanten Drucks verbunden ist.
3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (112) mit der Atmosphäre verbunden ist,
4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (110) aus einem gegenüber der Aufzeichnungsträgeroberfläche starren Arm (101) und einem gegenüber diesem beweglichen und ihn teilweise umschließenden Gehäuse (102) besteht, daß sich der Einlaß (111) im starren Arm (101) befindet und der Auslaß (112) durch den zwischen Arm (101) und Gehäuse (102) befindlichen Spalt gebildet wird,
5. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Arm (101) und Gehäuse (102) an einem Ende mittels einer das Gehäuse (102) gegen den Arm (101) spannenden Feder, insbesondere einer Blattfeder (103) verbunden sind und daß am freien Ende des Gehäuses (102) der Magnetkopf (48) befestigt ist.

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6. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß \ der Strömungswiderstand des Auslasses (112) dadurch konstant gehalten wird, daß die Auslaßflächen des Gehäuses (102) gegenüber den Auslaßflächen des starren Arms (101) groß und von diesen einen geringen, jedoch konstanten

! Abstand aufweisen.

, Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (110) aus einem dehnbaren, gasdichten Material besteht, und daß der Auslaß im Bereich des Einlaßtrakts angeordnet ist.

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