DE2539942C3 - Einrichtung zur Bildung eines Luftlagers zwischen der Kopfspiegelfläche eines Magnetkopfes und einem Magnetband - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bildung eines Luftlagers zwischen der Kopfspiegelflüche eines Magnetkopfes und einem Magnetband durch im Bereich der Kopfspiegelfläche angeordnete Luftaustrittsöffnungen, die mit Luftdruckleitungen verbunden sind.

Es ist bekannt (US-PS 26 12 566), ein Luftlager zwischen der Kopfsptegelfläche eines Magnetkopfes und einem Magnetband dadurch herzustellen, daß im Bereich der Kopfspiegelfläche mit Luftdruckleitungen verbundene Luftaustrittsöffnungen vorgesehen sind. Durch Regelung des an den Luftaustrittsöffnungen auftretenden Luftdrucks kann der für die Signalübertragung zwischen Magnetkopf und Magnetband erforderliche Abstand eingehalten werden.

Es ist ferner bekannt (DT-OS 21 15 268), zwischen den zylindrischen Oberflächen der Kopfspiegelflächen von zwei Magnetkcipfen eine feststehende zylindrische Oberfläche eines Bandführungselementes anzuordnen, die Luftaustrittsöffnungen aufweist, die mit Luftdruckleitungen verbunden sind. Bei einer für die Aufzeichnung/Abfühlung von Signalen bestimmten Transportgeschwindigkeit des Magnetbandes wird der Luftdruck an den Luftaustrittsöffnungen an der zylindrischen Führungsfläche des Bandführungselementes so geregelt, daß das Magnetband von der Oberfläche des Bandführungselementes abgehoben und an die Kopfspiegelflächein der beiden Magnetköpfe angelegt wird. E^rür einen schnellen Vor- oder Rücklauf des Magnetbandes wird der Luftdruck an den Luftaustrittsöffnungen so weit erhöht, daß das Magnetband auch von den Kopfspiegelflächen der Magnetköpfe abgehoben wird.

Die bekannten Einrichtungen sind so ausgebildet, daß die Luftaustrittsöffnungen und die mit ihnen verbundenen Luftdruckleitungen fest angeordnet sind, so daß keine Schwierigkeit besteht, den Luftdruck unterbre- ('5 chungsfrei zu übertragen.

Es ist die Aufgabe; der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Bildung eines Luftlagers zwischen einem Magnetband und der Kopfspiegelfläche eines Dreh-Magnetkopfes, die Luftaustrittsöffnungen aufweist, so auszubilden, daß die Luftaustrittsöffnungen mit feststehenden Luftdruckleitungen verbindbar sind, ohne daß an der Schnittstelle zwischen den bewegten und den unbewegten Teilen der Einrichtung eine unstetige Übertragung des Luftdrucks stattfindet.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen einem Rotor, der einen Magnetkopf mit Luftdruckleitungen und Luftaustrittsöffnungen trägt und in axialer Lage beiderseits des Rotors angeordneten, feststehenden Bandführungselementen, die Luftdruckleitungen enthalten, eine Schnittstelle vorgesehen ist, die aus einer die Luftdruckleitungen verbindenden Kammer mit einer Labyrinthdichtung besteht.

Die erwähnte Einrichtung hat den Vorteil, daß die Lage eines Magnetbandes, das an den Bandführungselementen und am Rotor des Drehmagnetkopfes in einer wendeiförmigen Transportbahn durch ein Luftlager getragen wird, ohne wesentlichen Einfluß durch die verschiedenen Betriebszustände erhalten bleibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und deren weitere Ausgestaltung 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,

Fig. 2—4 bevorzugte Ausführungsbeispiele eines Dreh-Magnetkopfes mit im Bereich der Kopfspiegelfläche 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 zylinderförmigen Bandführungselemente, welche mit den Luftaustrittsöffnungen verbundene Luftdruckleilungen und Luftdruckkammern enthalten.

In der F i g. 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 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 verseher.fin, als Kugelsektor geformten Kopf 18 umfaßt. Die Luftlagerung auf dem Rotor 16 wird durch Luftzufuhr aus den Düsen 24 in der Rotoroberflädv; gleichsam S statisch sichergestellt. Alternativ hierzu 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 Luftlagerung wie auch für das Abheben des Bandes werden weiter unten in allen Einzelheiten und mit Bezug auf F i g. 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 deuttn 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 F i g. 1 bildlich dargestellt ist.

In F i g. 3 ist eine andere Art, das Band vom Kopf abzuheben, gezeigt, indem Luft durch öffnungen im Kopf selber geblasen wird. Der Kopf 32 könnte wie in F i g. 1 in einen Rotor 16 eingebaut sein, der aber keinen Durchlaß 26 aufweist. Im Innern 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 öffnungen für den Luftdurchfluß die Kammern 30 mit der Oberfläche des Kopfes 32 verbinden. Der das Eand abhebende Luftstrom würde anschließend wieder, wie in F i g. 1 dargestellt, über die wie ein Kanal wirkend? Welle 22, die im Band entsteht, zu den Bandrändern hinabfließen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig.4, wobei die Luft diesmal vor dem Kopf ausgeblasen wird. Derselbe Kopf 18 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

In der Fig.5 ist nun ein teilweiser Schnitt einer Bandspindel und einer Rotoranordnung abgebildet. Darin ist schematisch gezeigt, wie Luft für die < <o 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 12Λ 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 durch durch die Leitung 46 zur ringförmigen Kammer 48, die unmittelbar neben dem Rotor i6 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 54 des Rotors. Die Oberflächenschicht 54 enthält Düsenöffnungen 24 (Fig. 2), durch weiche die Luft austritt und die Luftlagerung des Bandes auf dem Rotor sicherstellt.

Über 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 40 in eine Luftkammer 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 Duuhlaß oder Zwischenraum 26. Dieser Durchlaß 26 ist in F i g. 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 Bund vom Kopf abzuheben, stammt aus derselben Luftdruckqucllc. 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 den F i g. 2 und 5 wird nur ein niedriger Druck benötigt. Üblich ist ein Druck /wischen etwa 0,035 und 0,07 kg/cm². In den zwei anderen Ausführungsbeispielen nach den F i g. 3 und 4 wird etwas höherer Druck, nämlich etwa 0,2 kg/cm², benötigt, um dieselbe Wirkung beim Abheben des Bandes zu erzielen wie mit der Vorrichtung von F i g. 2. Der Grund hierzu liegt vermutlich darin, laß der Luftdurchlaß durch den Kopf (F i g. 3) oder durch das Rohr vor dem Kopf (F i g. 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 F i g. 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 i2A und 12ß vciioren. Zwischen der .Spindelhälfte 124 und der Rotorkante kann Druckverlust durch genaue Anpassung mit engen Toleranzen und durch den Druck in der Ringkammer 48 unterbunden werden. Wie aus der Fig. S ersichtlich ist, weist die Kammer 48 gegenüber der Kante 49 des Rotors 16 äußerst wenig Spiel auf. Außerdem verhindert der Druck in 'lcr Kammer jedes Eindringen von Luft aus dem Raum zwischen dem Rotor 16 und der Spindelhälfte 12Λ.

Druckverlust im Raum zwischen dem Rotor und der Spindelhälfte 12ßkann 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 12ßvorhanden wäre. Zweitens könnte die Spindelhälfte 12ß 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 12ß einsickern würde, könnte nirgendwohin strömen, da aus der Spindel kein Abfluß möglich wäre. Durch die Abschlußplatte 68 käme zudem der Innenraum 69 der Spindelhälfte 12ß unter Druck. Drittens kann eine Labyrinthdichtung zwischen der Rotorkante und der Spindefhälfte 12ß eingesetzt werden. Eine solche Dichtung 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 Spindelhälften kann zu einer Labyrinthdichtung gemacht werden, indem man den Rändern der Spindclhälften und des Rotors eine spezielle Form gibt. Die F i g. 5 zeigt zwischen Rotor und Spindel eine Labyrinlhdich-Hing cinlacher 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

ίο 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bildung eines Luftlagers zwischen der Kopfspiegelfläche eines Magnetkopfes und einem Magnetband durch im Bereich der Kopfspiegelfläche angeordnete Luftaustrittsöffnuugen, die mit Luftdruckleitungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Rotor (16), der einer, Magnetkopf (18) mit Luftdruckleitungen (50, 64) und Luftaustrittsöffnungen (26) trägt, und in axialer Lage beiderseits des Rotors angeordneten, feststehenden Bandführungselementen (12/1, i2B), die Luftdruckleitungen (56,62, 69) enthalten, eine Schnittstelle vorgesehen ist, die aus einer die Luftdruckleitur.gen verbindenden Kammer (48) mit einer Labyrinthdichtung (70, 72) besteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Spurlage mit dem Arbeitsspalt an der zulaufenden Seite des Magnetkopfes (18) eine Luftaustrittsöffnung (38) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des Rotors (16) eine die Kopfspiegelfläche des Magnetkopfes (18) umgebende Luftaustrittsöffnung (26) angeordnet ist.