DE2539942A1 - Einrichtung zur bildung eines luftlagers zwischen der kopfspiegelflaeche eines dreh-magnetkopfes und einem magnetband - Google Patents

Description

Einrichtung zur Bildung eines Luftlagers zwischen der Kopfspiegelfläche eines Dreh-Magnetkopfes und einem Magnetband

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bildung eines Luftlagers zwischen der Kopfspiegelfläche eines Dreh-Magnetkopfes und einem Magnetband, das in einer wendeiförmigen Transportbahn an der zylindrischen Oberfläche von feststehenden Bandführungselementen geführt wird, die in axialer Lage beiderseits des Dreh-Magnetkopfes angeordnet sind.

Es ist bekannt (US-PS 3 564 158), ein Magnetband hoher Transportgeschwindigkeit an einem Dreh-Magnetkopf so zu lagern, daß es zum Zweck der Aufzeichnung/Abfühlung von Signalen am Arbeitsspalt des Dreh-Magnetkopfes in einem sehr geringen Abstand zu diesem transportiert wird. Soll der Bandtransport in dieser Weise ohne eine Signalübertragung zwischen dem Dreh-Magnetkopf und

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dem Magnetband durchgeführt werden, so ist bei der bekannten Einrichtung vorgesehen, das Magnetband in einen größeren Abstand zur Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes zu bringen. Die Einrichtung hat den Zweck, die Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes und die Magnetschicht des Magnetbandes durch die Vermeidung von Berührungen zu schonen. Diese können bei der zwischen der Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes und der Oberfläche des Magnetbandes bestehenden hohen Relativgeschwindigkeit von 25 Metern pro Sekunde in kürzester Zeit dazu führen, daß die sich berührenden Teile zerstört werden. Daraus ergeben sich Störungen der Signalübertragung, so daß Betriebsunterbrechungen notwendig sind.

Die bekannte Einrichtung besteht darin, das Magnetband durch mechanisch gesteuerte Greifelemente vom Magnetkopf abzuheben. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß die Oberfläche des mit hoher Transportgeschwindigkeit bewegten Magentbandes durch die Greifelemente berührt wird. Durch die Berührung werden kleine Partikel aus der Magnetschicht des Magnetbandes gelöst, so daß bei einer nachfolgenden Annäherung des Magnetbandes an die Polspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes für das Aufzeichnen/Abfühlen von Signalen die gelösten Partikel die Berührungsgefahr der sich bewegenden Teile erhöhen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung, durch welche Berührungen zwischen einem Magnetband hoher Transportgeschwindigkeit und einem Dreh-Magnetkopf vermieden werden, so auszubilden, daß das Magnetband durch eine einfache stufenlos wirkende Regeleinrichtung in einstellbare Abstandsbeträge zur Kopfepiegel fläche des Dreh-Magnetkopfes gebracht werden kann.

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Die Einrichtung soll ferner so ausgebildet sein, daß Nebenwirkungen, die eine Signalübertragung zwischen dem Magnetband und dem Dreh-Magnetkopf stören können, vermieden werden.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß im Bereich der Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes mit Luftdruckleitungen verbundene Luftaustrittsöffnungen angeordnet sind.

Die erwähnte Einrichtung hat den Vorteil, daß die Lage des Magnetbandes das an den Oberflächen der Bandführungselemente in einer wendeiförmigen Transportbahn durch ein Luftlager getragen wird, ohne wesentlichen Einfluß durch die verschiedenen Betriebszustände erhalten bleibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Gesamtanordnung einer Einrichtung zur Bildung eines Luftlagers

zwischen der Kopfspiegelfläche eines Dreh-Magnetkopfes und einem Magnetband,

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Fign. 2-4 bevorzugte Ausführungsbeispiele eines Dreh-Magnetkopfes mit im Bereich der Kopfepiegelfläche angeordneten Luftaustrittsöffnungen, die mit Luftdruckleitungen verbunden sind,

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung des den Dreh-Magnetkopf tragenden

Rotors und der in axialer Lage beiderseits des Rotors angeordneten zyflnderförmlgen Bandführungselemente, welche mit den LuftaustrittiöWnungen verbundene Luftdruckleitungen und Luftdruckkammern eMhalten.

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In der Fig. 1 ist dargestellt, wie eine Vorrichtung zum Abheben des Bandes im Betrieb wirkt. Das Band 10 ist schraubenförmig um eine Spindel 12 gelegt und bewegt sich kontinuierlich oder schrittweise in Richtung des Pfeiles 14 um die Spindel herum. Die Spindel 12 ist in bevorzugter Weise mit Luftlagerung versehen. In ihrer Mitte ist koaxial ein Rotor 16 eingebaut, der einen Magnetkopf 18 trägt. Der Magnetkopf 18 bewegt sich entsprechend Pfeil 20 entgegen der Richtung der Bandbewegung.

Wenn die Vorrichtung zum Abheben des Bandes in Betrieb ist, bildet sich über die ganze Bandbreite in unmittelbarer Nähe des Kopfes 18 eine Welle 22 aus. Diese Welle pflanzt sich um die Spindel 12 dem ganzen Band entlang fort, wenn sich der Kopf 18 tatsächlich bewegt. Die Welle wird durch die Vorrichtung zum Abheben des Bandes, die am Kopf eingerichtet ist, erzeugt und bewegt sich mit diesem. Das Band wird also tatsächlich örtlich, in unmittelbarer Umgebung des Kopfes

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abgehoben, und der übrige Teil des Bandes bleibt in seiner üblichen Höhe über der Oberfläche der Spindel 12 und des Rotors 16, wie sie durch die Luftlagerung bestimmt ist.

Die Welle 22 wird durch die Luft erzeugt, welche um den Kopf herum, durch ihn hindurch oder unmittelbar vor ihm mit Druck ausströmt. Die Luft, welche in Richtung auf die Bandkanten entweicht, bildet dabei eine Art Kanal, der äusserlich wie eine Welle im Band aussieht. Für die Luft führt dieser Kanal von der Quelle, in der Umgebung des Kopfes, hin zu den Bandrändern.

In der Fig. 2 ist nun ein Teil eines Rotors 16 mit Luftlagerung dargestellt, der einen mit Nuten versehenen, als Kugelsektor geformten Kopf 18 umfasst. Die Luftlagerung auf dem Rotor 16 wird durch Luftzufuhr aus den Düsen 24 in der Rotoroberfläche gleichsam statisch sichergestellt. Alternativ hiezu kann die Luftlagerung zwischen Band und Rotor auch dynamisch, durch die Bewegung der Rotoroberfläche erzeugt werden. Im ersteren Fall bildet ein Druckspeicher im Innern des Rotors die Quelle der Luft, welche durch die Düsen 24 ausgestossen wird. Die Kanäle zur Zufuhr von Luft für die

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Luftlagerung wie auch für das Abheben des Bandes werden weiter unten in allen Einzelheiten und mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben.

Der Kopf 18 von Fig. 2 ist in einen Rotor 16 eingebaut und entlang seinen Kanten von einem Zwischenraum oder Durchlass 26 umgeben. Die Pfeile 28 deuten an, dass durch den Durchlass 26 Luft geblasen werden kann. Die um den Kopf herum unter Druck ausgestossene Luft hebt das Band vom Kopf ab. Der Druck für die den Pfeilen 28 entsprechend ausströmende Luft ist etwa derselbe Druck wie jener, der die Luftlagerung bewirkt. Deshalb wird das Band auch nicht weit vom Rotor weggeblasen, sondern nur in der Umgebung des Kopfes etwas abgehoben. Die durch den Durchlass 26 zugeführte Luft entströmt diesem unter dem Band und entweicht in Richtung auf die Bandkanten. Dieser Luftstrom erzeugt im Band die Welle 22, welche in Fig. 1 bildlich dargestellt ist.

In Fig. 3 ist eine andere Art, das Band vom Kopf abzuheben, gezeigt, indem Luft durch Oeffnungen im Kopf selber geblasen wird. Der Kopf 32 könnte wie in Fig. 1 in einen Rotor 16 eingebaut sein, der aber keinen Durchlass 26 aufweist. Im Innern

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des Kopfes 32 sind Kammern 30 vorgesehen, welche durch den Kopf hindurch Luft entströmen lassen, die das Band abhebt. Die Luft gelangt unter Druck aus den Kammern 30 in die Nuten 34, die in die Oberfläche des Kopfes eingelassen sind, wobei sie die Kraft zum Abheben des Bandes von der Kopfoberfläche entwickelt. Statt der Nuten 34 könnten auch einfache Oeffnungen für den Luftdurchfluss die Kammern 30 mit der Oberfläche des Kopfes 32 verbinden. Der das Band abhebende Luftstrom würde anschliessend wieder, wie in Fig. 1 dargestellt, über die wie ein Kanal wirkende Welle 22, die im Band entsteht, zu den Bandrändern hin abfliessen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 4, wobei die Luft diesmal vor dem Kopf ausgeblasen wird. Derselbe Kopf mit Nuten von Fig. 2 ist auf einem schmalen Rotor aufgebaut, der kaum breiter ist als der Kopf selber. Aus einer Kammer im Innern des Rotors 36 wird Luft durch ein Rohr 38 ausgeblasen, wodurch vor dem Kopf 18 ein Luftstrom erzeugt wird. Auch dieser Luftstrom hebt das Band in der unmittelbaren Umgebung des Kopfes von diesem ab. Die entweichende Luft bildet, wie in Fig. 1 gezeigt, im Band die Welle 22.

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In der Fig. 5 ist nun ein teilweiser Schnitt einer Bandspindel und einer Rotoranordnung abgebildet. Darin ist schematisch gezeigt, wie Luft für die Luftlagerung über dem Rotor sowie für das Abheben des Bandes zugeführt wird. Die Spindel 12 besteht aus zwei Hälften, die beide starr angeordnet sind. Der Rotor 16, der den Magnetkopf 18 trägt, ist auf einer Antriebswelle 40 befestigt. Diese Welle dreht sich in Lagern 42, die in der einen Spindelhälfte 12A eingebaut sind. Die mit dem Rotor 16 verbundene Welle wird von einem nicht dargestellten Motor angetrieben.

Die Zufuhr von Luft für die Luftlagerung über der Spindeloberfläche erfolgt durch den Eingangskanal 44. Die Luft fliesst dann durch die Leitung 46 zur ringförmigen Kammer 48, die unmittelbar neben dem Rotor 16 liegt. Von der ringförmigen Kammer aus strömt die Luft in die Kanäle 50 des Rotors hinein. Diese Rotorkanäle sind in gleichmässigen Abständen über den Umfang verteilt und bilden die Verbindung zwischen der Ringkammer 48 und den Kanälen 52 unter der Oberflächenschicht des Rotors. Die Oberflächenschicht 54 enthält Düsenöffnungen 24 (Fig. 2), durch welche die Luft austritt und die Luftlagerung des Bandes auf dem Rotor sicherstellt.

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Ueber einen weiteren Kanal 56 wird dem Rotor Luft unter Druck zugeführt, um das Band vom Kopf abzuheben. Die Luft im Kanal 56 gelangt durch eine Leitung 58 zu.einer Ringkammer 60, von dort durch eine Verbindungsleitung 62 in der Welle in eine Lüftkammer 64 unterhalb des Kopfes 18. Dieser Kopf ist auf einem Befestigungsblock 66 aufgebaut, der aber den Luftstrom in der Kammer 64 nicht unterbindet. Die Luft kann an diesem Block vorbeiströmen und in der Nähe des Kopfes 18 unter die Oberflächenschicht des Rotors gelangen. Zwischen der Kante der Oberflächenschicht und dem Kopf 18 besteht ein Durchlass oder Zwischenraum 26. Dieser Durchlass 26 ist in Fig. 2 deutlich abgebildet, die bereits früher besprochen worden ist.

Die Luft, welche unter Druck den Kanälen 44 und 56 zugeführt wird, um einerseits an der Rotoroberfläche ein Drucklager zu erzeugen und anderseits das Band vom Kopf abzuheben, stammt aus derselben Luftdruckquelle. Der Luftstrom zum Abheben des Bandes wird von einem Ventil gesteuert, das nicht dargestellt ist. Er wird dem Kanal 56 nur dann zugeführt, wenn es erwünscht ist, das Band vom Kopf abzuheben. Bei den Vorrichtungen gemäss

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den Fig. 2 und 5 wird nur ein niedriger Druck benötigt. Ueblich ist ein Druck zwischen etwa 0,035 und 0,07 kg/cm .

In den zwei anderen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3

2 und 4 wird etwas höherer Druck, nämlich etwa 0,2 kg/cm , benötigt, um dieselbe Wirkung beim Abheben des Bandes zu erzielen wie mit der Vorrichtung von Fig. 2. Der Grund hiezu liegt vermutlich darin, dass der Luftdurchlass durch den Kopf (Fig. 3) oder durch das Rohr vor dem Kopf (Fig. 4) etwas enger sind. Bei so kleinen Drücken wird das Band durch den zusätzlichen Luftstrom zum Abheben des Bandes natürlich nicht einfach von der Spindel weggeblasen. Der Zusatzluftstrom hebt das Band nur gerade in der Umgebung des Kopfes um weniges an und bildet dadurch die Welle 22, von der im Zusammenhang mit Fig. 1 die Rede war.

Um das Abheben des Bandes bei so kleinen Drücken zu unterstützen ist es wünschenswert, den Druckverlust an der Schnittstelle zwischen Rotor und feststehender Spindel durch geeignete Massnahmen zu unterbinden. Andernfalls geht die Luft, die in der Umgebung des Kopfes 18 ausgestossen wird, zwischen den Kanten des Rotors 16 und den zwei Spindelhälften 12A und 12B verloren. Zwischen der Spindelhälfte 12A und der Rotorkante kann Druck-

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verlust durch genaue Anpassung mit engen Toleranzen und durch den Druck ifi der Ringkämmer 48 unterbunden werden. Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, weist die Kammer 48 gegenüber der Kante 41 des Rotors 16 äusserst wenig Spiel auf. Ausserdem verhindert der Druck in der Kammer 48 jedes Eindringen von Luft aus dem Raum zwischen dem Rotor 16 und der Spindelhälfte 12A.

Druckverlust im Raum zwischen dem Rotor und der Spindelhälfte 12B kann wenigstens auf drei verschiedene Arten verhindert werden. Erstens können die Toleranzen eng gesetzt werden, so dass äusserst geringer Raum zwischen dem Rotor 16 und der Kante der Spindelhälfte 12B vorhanden wäre. Zweitens könnte die Spindelhälfte 12B durch eine Platte 68 nach aussen abgeschlossen werden, so dass dort keine Luft aus der Spindel entweichen' kann. Mit anderen Worten, Luft, die in den Raum zwischen den Rotor 16 und die Spindelhälfte 12B einsickern würde, könnte nirgendwohin strömen, da aus der Spindel kein Abfluss möglich wäre. Durch die Abschlussplatte 68 käme zudem der Innenraum 69 der Spindelhälfte 12B unter Druck. Drittens kann eine Labyrinthdichtung zwischen der Rotorkante und der Spindelhälfte 12B eingesetzt werden. Eine solche Dichtung

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besteht einfach aus einem Durchlass in sehr gewundener Form, so dass der Widerstand für durchströmende Luft erhöht wird.

Der Raum zwischen dem Rotor 16 und den beiden Spinde.lhälften kann zu einer Labyrinthdichtung gemacht werden, indem man den Rändern der Spindelhälften und des Rotors eine spezielle Form gibt. Die Fig. 5 zeigt zwischen Rotor und Spindel eine Labyrinthdichtung einfacher Art. Sie besteht aus dem Absatz 70 am Rand des Rotors 16 und einer vorstehenden Lippe 72 an der Kante der gegenüberstehenden Spindelhälfte. Das Vorhandensein einer Labyrinthdichtung am oberen Rotorrand hat aber noch einen anderen Vorteil. Es kann keine Luft zwischen Rotor und Spindel eindringen und schliesslich in den Raum austreten, in welchem das Band nicht mehr um die Spindel geschlungen ist. Obwohl alle vorgenannten Dichtungsvorkehren von Nutzen sind, so ist doch die Dichtung am obersten Rand von Rotor und Spindel am wirksamsten. Letztere kann durch enge Toleranzen erzielt werden, wodurch der Abstand zwischen Rotor und Spindel auf kaum 0,1 mm begrenzt wird, oder durch Verwendung einer eben erläuterten Labyrinthdichtung.

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Claims (1)

1. PATE NTANSPRÜCHE

   Einrichtung zur Bildung eines Luftlagers zwischen der Kopfspiegelfläche eines Dreh-Magnetkopfes und einem Magnetband das in einer wendeiförmigen Transportbahn an der zylindrischen Oberfläche von feststehenden Bandführungselementen geführt wird, die in axialer Lage beiderseits des Dreh-Magnetkopfes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes (18, 32) mit Luftdruckleitungen (52, 64} verbundene Luftaustrittsöffnungen (24, 26, 34, 38) angeordnet sind.

   Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdruckleitungen mit wenigstens einer im Dreh-Magnetkopf (32) angeordneten Luftdruckkammer (30) verbunden sind.

   Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Spurlage mit dem Arbeitsspalt an der laufenden Seite des Dreh-Magnetkopfes (18) eine Luftaustrittsöffnung (38) angeordnet ist.

   Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche eines den Dreh-Magnetkopf (18) tragenden Rotors (16) eine die Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes umgebende Luftaustrittsöffnung (26) angeordnet ist.

   Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schnittstellen zwischen dem den Dreh-Magnetkopf (18) tragenden Rotor (16) und den das Magnetband (10) tragenden Bandführungselementen (12A, 12B) eine Labyrinthdichtung (70, 72) mit in den Zylindern der Bandführungselemente angeordneten Luftdruckkammern (48, 69) verbunden ist.

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