DE2711970A1

DE2711970A1 - Vorrichtung zum fuehren eines wandlers

Info

Publication number: DE2711970A1
Application number: DE19772711970
Authority: DE
Inventors: Richard Allen Hathaway
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1977-10-20
Also published as: ATA188077A; JPS6135609B2; FR2344911A1; CA1252204A; JPS52145011A; FR2344911B1; GB1579852A; DE7708474U1; SU1116983A3; IT1086680B; HK11886A; BE852631A; US4151569A; DE2711970C2; NL7702968A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. W eickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Che.m. B. Huber

p_r/_st 8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Ampex Corporation

Redwood City, 401 Broadway

Calif. 94063/V.St.A

Vorrichtung zur Führung eines Wandlers

Die Erfindung betrifft Wandlerhaltevorrichtungen, die einen Wandler gesteuert in einer bestimmten Lage zu einer Speichermitteloberflache halten,welche sich relativ zum Wandler bewegt.

Im allgemeinen tritt auf dem Gebiet der Aufnahme-und Wiedergabetechnik und insbesondere bei der Verwendung mindestens eines Magnetkopfs zur Aufnahme und Wiedergabe die Schwierigkeit auf, den Magnetkopf einen vorherbestimmten geradlinigen oder krummlinigen Weg entlangzuführen, wie z.B. entlang einer Spur, die in Abweichung von einer Sollspurlage aufgenommen wurde oder die in richtiger Weise aufgenommen,aber in der Folge verzerrt wurde. Solche Schwierigkeiten treten beispielsweise beim Ein-

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satz von Magnetplatten und MagnettrommeIn auf, wobei hier die Abtastspuren in Spirallinien oder Schraubenlinien oder in zum Drehungsmittelpunkt exzentrischen Kreisen laufen. Von äußerster Schwierigkeit jedoch ist die Magnetkopfführung über einer Spur bei der Verwendung von schraubenförmig geführtem Magnetband,falls die aufgenommenen Spuren verzerrt sind, dies durch Temperatur oder Feuchtigkeit bedingte Abmessungsänderungen des Bandes oder durch fehlerhafte Bandzugeinrichtung während des Bandtransport bedingt. Zusätzlich ist es bei manchen Anwendungen von magnetischen Aufzeichnungsmitteln sehr wünschenswert, auch bei der Aufnahme die Spur zu steuern, d.h. eine Spur in Abweichung von einer Normalspur aufzuzeichnen. Bei solchen Anwendungen ist die Führung entlang einer Spur in gleicher Weise wichtig und schwierig durchzuführen.

Es ist bekannt, eine gesteuerte Wandlerspeichermittel-Einstellung dadurch zu erreichen, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen Wandler und Speichermittel oder die Lage von Wandler und Speichermittel zueinander geändert wird. Beispiele solcher Techniken, in denen die Lage und/oder Geschwindigkeit des Speichermittels während des Vorbeitransports am Wandler gesteuert werden, sind in den US-Patenschriften 3 66 3 763, 3 748 408 und 3 838 453 beschrieben. Bei einigen dieser die Lage des Speichermittels steuernden Methoden wird der Informationsfluß vom Speichermittel überwacht, der von dem Wandler aufgenommen wurde, dessen Spurhalten zu steuern ist. Daraus erhält man ein Steuersignal, das den Transport des Speichermittels so anpaßt, daß der Wandler an der geeigneten Spur entlang läuft (3 663 763). Bei anderen den Transport des Speichermittels steuernden Techniken werden getrennt von den eigentlichen Informationen auf dem Band aufgezeichnete Spursteuerinformationen

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verwendet, um daraus Steuersignale zur geeigneten Anpassung der mechanischen Spannung des Magnetspeicherbandes zu erhalten ( 3 748 408). Weiterhin ist es bekannt, sowohl die Geschwindigkeit des Speichermitteltransports als auch die Lage des bewegten Speichermittels relativ zum Wandler zu steuern. Die Änderung der Transportgeschwindigkeit des Speichermittels hat jedoch den Nachteil, daß die Zeitskala der Informationen bei der Wiedergabe sich gegenüber der bei der Aufnahme geändert hat. Ein weiterer Nachteil derjenigen Techniken, die auf der Steuerung des Transportes des Speichermittels zur geeigneten Spurhaltung des Wandlers beruhen, ist der, daß diese nicht für eine genaue Kontrolle der Wandler lage relativ zu Spuren entlang des Speichermittels geeignet ist, insbesondere wenn große Verschiebungen (0,05 cm) von Magnetkopf und Speichermittel gegeneinander in sehr kurzer Zeit (200 Ablenkungszyklen pro Sek.) zur richtigen Spurhaltung des Wandlers erforderlich sind.

Bekannt ist auch,einstellbare Wandlerhalter zur Steuerung des Spurhaltens einzusetzen. Beispielsweise werden in den US-Patentschriften 3 126 535, 3 246 307 und 3 292 168 einstellbare Wandlerhalter beschrieben, bei denen ein Wandler am Ende eines starren Arms (3 246 307, 3 126 535) oder durch andere starre Trägerelemente (3 292 168) gehalten wird und die durch einen Verstellmechanismus vor- und zurückbewegt werden, um den Wandler einen vorher festgelegten Weg zur Aufnahme oder zur Wiedergabe von Informationen vom Speichermittel zu führen. Solche einstellbaren Wandlerhalter arbeiten zufriedenstellend, wenn dem vorherbestimmten Weg mit genügender Präzision auch gefolgt wird und sich dadurch weiteres Nachstellen des voreingestellten Wandlers erübrigt. Bei vielen Magnetplatten-, Magnettrommel-und Magnetband- Aufgabe- und Wiedergabeinrichtungen können die relative Lage und der Transport von magnetischem Speichermittel und Wandler so eingestellt werden, daß die Spuren der aufgezeichneten Information solchen vorher berechen-

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baren Wegen folgen. Jedoch sind einstellbare Wandlerhalter dieser Art, wie sie in den oben genannten US-Patentschriften beschrieben sind, nicht geeignet, die Wandlerlage zu allen Zeitpunkten sehr genau zu steuern, wie dies für Wandler von Aufnahme- und Wiedergabeeinrichtungen mit rotierenden Abtasteinrichtungen notwendig ist.

Energieumwandler wie piezoelektrische Umwandler werden bekanntermaßen in den verschiedensten Gebieten eingesetzt, bei denen die Lage von Apparateteilen einschließlich Magnetköpfen in kontrollierter Weise verändert wird (US-PS 3 526 726). Einen Überblick über piezoelektrische Umwandler und deren Anwendungen bietet der Artikel " Piezoelectric Ceramic Transducers" von Charles Edmiston, veröffentlicht in Electronic Design, 18. Sept. 1974, S. 78-82. Solche Umwandler sind besonders vorteilhaft für den Einsatz bei Stelleinrichtungen mit großer Auslenkung und geringen auftretenden Kräften. Bei den in der US-PS 3 526 726 beschriebenen piezoelektrischen Umformeranordnungen wird versucht, Abweichung von einer Sollspur dadurch zu verringern, daß ein im Normalfall unbewegter Magnetkopf in mindestens einer von drei Richtungen relativ zu langgestreckten Spuren entlang eines in Längsrichtung bewegten Magnetbandes ausgelenkt wird. Jeder piezoelektrische Umformer der Anordnung ist an einem Ende fest eingespannt und verstellt, wenn er sich durchbiegt, den am anderen Ende aufgehängten Magnetkopf. Damit sich die einzelnen piezoelektrischen Umformer der Anordnung jedoch durchbiegen können, müssen die entsprechenden Enden der piezoelektrischen Umwandler mit dem Magnetkopf beweglich verbunden sein. Das bringt den Nachteil mit sich, daß von außen an die Anordnung angreifende Kräfte fehlerhafte Auslenkungen des Magnetkopfs zur Folge haben können. Außerdem sind piezoelektrische Umformeranordnungen,wie sie in der US-PS 3 526 726 beschrieben sind, nicht für den Einsatz in magnetischen Aufnahme- und Wiedergabeeinrichtungen geeignet,

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bei denen Magnetköpfe eingesetzt werden, die in ständiger Bewegung oder in zeitv/eiliger Bewegung während der Aufnahme oder der Wiedergabe sind. Insbesondere sind diese piezoelektrischen Umformeranordnungen nicht für Vorrichtung, wie z.B. Vorrichtung mit schraubenförmiger Abtastung geeignet, bei denen Magnetköpfe geringer Masse hohen Beschleunigungskräften während Aufnahme und Wiedergabe ausgesetzt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber mittels einer Vorrichtung eingangs genannter Art, einen Wandler jederzeit nachstellbar mit genügender Genauigkeit entlang einer Spur zu führen, wobei der Wandler auch großen Beschleunigungskräften ausgesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung eingangs genannter Art dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler über einen in Längsrichtung der Spur im wesentlichen starren, in Querrichtung zur Spur auslenkbaren Halter an einem Träger angebracht ist, und daß eine steuerbare,den Halter in Querrichtung zur Spur einstellende Stellvorrichtung vorgesehen ist. Hierdurch wird die Aufgabe gelöst, da der Wandler i_n Querrichtung zur Spur gesteuert ausgelenkt werden kann, und da der nur in einer Richtung auslenkbare Halter starr ist gegenüber angreifenden Kräften in zur Querrichtung senkrechten Richtungen. Die Erfindung kann vorteilhafterweise in Aufnahme- und Wiedergabeeinrichtungen verwendet werden, die ein Magnetband als magnetisches Speichermittel und den Träger rotierend einsetzen. Vorteilhafterweise ist der Träger zylinderförmig und rotiert um seine Zylinderachse, wobei der Halter an einem Stirnseitenteil des Trägers so angeordnet ist, daß der Magnetkopf das Magnetband in schrägliegenden querverlaufenden Spuren abtastet. Um zu große Auslenkungen des Halters zu verhindern und seine Bewegung zu dämpfen, wird der

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Halter bevorzugt in ein mit aus Gummi o.dgl. gefertigten Dämpfungs- und/oder Anschlagselementen versehenes Gehäuse eingebaut. Es ist von Vorteil,ein piezoelektrisches Biegeelemente einzusetzen, das zugleich Halter- und Stellvorrichtung ist, wobei das Biegeelement mit seinem einen Ende eingespannt ist und den am anderen Ende befestigten Tonkopf durch Biegung auslenkt. Um bei der gebräuchlichen Steuerspannung des piezoelektrischen Biegeelements,eine ausreichende Auslenkung zu erreichen, jedoch gleichzeitig das Biegeelement genügend starr gegenüber angreifenden Längs- oder Torsionskräften zu gewährleisten, wird das Biegeelement vorteilhafterweise seiner freien Länge nach senkrecht zum magnetischen Speichermittel und vom Träger weg seiner Breite nach im wesentlichen in Längsrichtung der Spur angeordnet, wobei seine Dicke einen Betrag in der Größenordnung von 3% der Breite aufweist, und sein Verhältnis von Länge zu Breite in der Größenordnung von 2 liegt. Um eine gleichmäßige Biegung des Biegeelements zu erreichen, wird bevorzugt die Dicke so gewählt, daß ihre Änderungen über die Länge + 10% nicht überschreiten. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Halter an dem Träger in Querrichtung zur Spur drehbar angebracht. Der Halter ist hierbei aus magnetisch permeablen Material gefertigt und wird von Elektromagneten der Stellvorrichtung bewegt. Um zu erreichen, daß der Halter starr ist gegenüber in zur Querrichtung der Spur senkrechten Richtungen werden die Dimensionen des Halter entsprechend den Dimensionen des Biegeelementes gewählt.

Die Erfindung wird im folgenden an mehreren Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Magnetkopftrommel, auf der die erfindungsgemäße Vorrichtung befestigt ist und um die

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ein Magnetband schraubenförmig geführt ist,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Explosionszeichnung eines Teil der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie III-III der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht von links eines Teils der Anordnung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht von rechts eines Teils der Anordnung nach Fig. 3,

Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines aus der Anordnung nach Fig. 3 herausgebrochenen Teils,

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht von links eines Teils der Anordnung nach Fig. 3, wobei eine Ausführungsform mit mehreren Wandler dargestellt ist,

Fig. 8 eine Ansicht des Magnetbandes,

Fig. 9 in verkleinertem Maßstabe eine Abtasteinrichtung, die die Magnetkopftrommel nach Fig. 1 enthält und um die das Band nach Fig. 8 herumgeführt ist,

Fig. 10 teilweise in schematischer Form und teilweise in vergrößertem Maßstab perspektivisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11a und 11b schematische Blockdiagramme zweier Ausführungsformen zur Messung und Steuerung der Lage eines Wandlers

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-β -

relativ zu einem Speichermittel.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im weiteren Sinne auf Wandlerhaltevorrichtungen, die einen Wandler gesteuert in einer bestimmten Lage zu einer Speichermitteloberfläche, die sich relativ zum Wandler bewegt, halten. Die Eigenschaften der Erfindung sind doch besonders vorteilhaft für die segmentweise Aufzeichnung von Daten auf Magnetband mit Hilfe mindestens eines,mit großer Geschwindigkeit relativ zum Band rotierenden Magnetkopfs. Während inzwischen viele verschiedene,die Anordnung eines Segments auf dem Band definierende Aufnahmeformate entwickelt wurden, hat das Aufnahmeformat für Video- oder andere Breitbandsignale auf schraubenförmig,um eine zylindrische Abtasttrommel geführtem Magnetband viele verschiedene Vorteile. Es sind dies unter anderem die relative Einfachheit der das Band transportierendenund kontrollierenden Mechanik,die relative Einfachheit der benötigten Elektronik, die geringe Anzahl der Magnetköpfe und die gute Ausnützung des Bandes bezogen auf die für die Aufzeichnung einer gegebenen Datenmenge notwendige Bandmenge. Wird das Band schraubenförmig um den rotierenden Abtastkopf geführt, so kann man mit einem einzigen Magnetkopf zur Aufnahme oder Wiedergabe der auf dem Band gespeicherten Information auskommen. Wird ein einziger Kopf bei Wiedergabevorrichtungen mit schraubenförmiger Bandführung eingesetzt, so sind für diese Bandführung zwei Schlingenformen bekannt, dementsprechend man von einer"Alpha"-Schlingen-und "Omega"-Schlingenapparatur spricht.

Bei der "Alpha"-Schlinge wird das Band an einer Seite eingeführt und vollständig um die Trommel gewunden. Der Name "Alpha"-Schlinge rührt daher, daß die von oben betrachtete Bandanordnung im großen und ganzen dem griechischen Symbol "Alpha" (OC) gleicht. Bei der

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"Omega"-Schlinge wird das Band im allgemeinen in radialer Richtung der Trommel zugeführt und läuft an einer Führung vorbei, die es in Berührung mit der Oberfläche der Trommel bringt. Das Band wird daraufhin schraubenförmig um die Trommel geführt, läuft an einer weiteren Führung vorbei und läuft von der Trommel ebenfalls im allgemeinen in radialer Richtung weg. Die von oben betrachtete Bandanordnung gleicht dem griechischen Symbol "Omega" (U-). In beiden Ausführungsformen wird das Band schraubenförmig um die Abtasttrommel geführt, wobei das Band die Oberfläche der Trommel an einer gegenüber Position des Bandzulaufs in axialer Richtung der Trommel versetzten Auslaufposition verläßt. Mit anderen Worten:Bei einer vertikal orientierten Trommel verläßt das Band die Trommeloberfläche im Vergleich zu seiner ersten Berührung der Oberfläche entweder höher oder tiefer. Die Videosignale sind auf parallelen,voneinander abgesetzten Spuren aufgezeichnet, die so angeordnet sind, daß sie mit der Längsrichtung des Bandes einen solchen Winkel bilden, daß die Spurlänge die Breite des Bandes bei weitem übersteigt. Dieser Winkel hängt sowohl von der Transportgeschwindigkeit des Bandes um die Trommel als auch von der Rotation der Abtasttrommel selbst ab. Der sich ergebende Winkel ändert sich daher in Abhängigkeit von den relativen Geschwindigkeiten der rotierenden Abtasttrommel und des an ihr vorbeigeführten Bandes.

Während die vorliegende Erfindung anhand einer Ausführungsform beschrieben wird, bei der eine schraubenförmig geführte "Omega"-Schlinge für die Wiedergabe von Videosignalen eingesetzt wird, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in gleicher Weise bei einer Wiedergabevorrichtung mit "Alpha"-Schlinge vorteilhaft einzusetzen. Während die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einer 360° "Omega"-Schlingenvorrichtung (so zu verstehen, daß das Band die Abtasttrommel aufgrund von Platzanforderungen bei der Bandzu- und -wegführung nicht ganze36O° berührt) , beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung ebensogut auf Vorrichtungen mit geringerem

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- ψ ■

Umschlingungswinkel anwendbar, wie z.B. 180 Schiingenvorrichtung, die mehrere Magnetköpfe verwenden. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung auch in Anordnung eingesetzt werden, bei denen die Abtasttronunel in beiden Richtungen drehen kann und das Band entweder oberhalb oder unterhalb der Auslaufposition eingeführt wird und die Abtasttronunel in beliebiger Richtung umläuft. Für die Beziehungen zwischen Magnetkopfdrehrichtung, Bandtransportrichtung und Bandführung, d.h. Einführung des Bandes oberhalb oder unterhalb der Auslaufposition können acht verschiedene Kombinationen aufgestellt werden, von denen nur eine und zwar in Fig. 9 anhand von eingezeichneten Pfeilen 19 gezeigt werden soll.

Fig. 1 zeigt einen magnetischen Wandler 11 zum Lesen und zur Weitergabe einer in einer Spur eines Speichermittels gespeicherten Information, wobei das Speichermittel relativ zum Magnetkopf bewegt wird. Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Befestigungsvorrichtung für den Magnetkopf 11, die eine genaue,kontinuierlich änderbare Lageeinstellung des Wandlers erlaubt. Diese Befestigungsvorrichtung kann in vielen verschiedenen Bauformen von Wiedergabeeinrichtung eingesetzt werden, so z.B. bei Wiedergabevorrichtungen, die Magnettrommeln, Magnetplatten oder Magnetband verwenden, z.B. bei Elektronenrechnern, Tonaufzeichnungsgeräten und Meß- und Regelungstechnik. Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft bei Wiedergabeeinrichtungen mit quer zum Band rotierenden Magnetköpfen verwendet werden, die zur übertragung von Breitbandsignalen und/oder Videosignalen ausgelegt sind, so wie für Wiedergabeeinrichtungen mit schraubenförmig geführtem Magnetband, die ebenfalls Breitbandsignale und/oder Videosignale wiedergeben können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch besonders für den Einsatz in einer Aufnahme-und/oder Wiedergabevorrichtung mit schraubenförmiger Magnetbandführung geeignet, da bei diesen

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Einrichtungen große Kräfte auf die Magnetköpfe wirken, die dadurch unerwünschte Verschiebungen der Magnetköpfe relativ zum rotierenden Magnetkopfträger verursachen können. Aus diesem Grunde wurde zur Vorstellung der Erfindung eine Vorrichtung mit schraubenförmiger Magnetbandführung in einer Wiedergabeeinstellung ausgewählt. Fig. 1 zeigt davon eine bevorzugte Ausführungsform, die einen einzigen Magnetkopf aufweist. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf Vorrichtungen mit schraubenförmiger Bandführung zu beschränken, da die Vorteile dieser Erfindung in dieser Ausführungsform auch in anderen Ausführungsformen auftreten. Vor der Beschreibung der eigentlichen Erfindung werden im folgenden die für die schraubenförmige Führung eines Bandes und die Rotation des Magnetkopfs verantwortlichen Bauteile beschrieben und die damit verbundenen Abtastprobleme, die von der Erfindung gelöst werden.

Der Magnetkopf 11 ist an einem Träger 13 angebracht, der entweder aus einer zwischen zwei ruhenden Führungstrommel,zu diesem koaxial rotierenden, meist zylinderförmigen Abtasttrommel oder aber aus einer hier gezeigten rotierenden oberen Führungstrommel 13 besteht, welche letztere einer ruhenden unteren Führungstrommel 15 wie in Fig. 9 gezeigt, zugeordnet ist. Ein Magnetband 17 ist schraubenförmig (d.h. im wesentlichen unter Bildung eines 360° Winkels) um die Tromineln13 und 15 zur Abtastung durch den Magnetkopf 11 geführt. Das Band 17 wird durch hier nicht gezeigte, aber bekannte Einrichtungen geführt,gespannt und in der Weise bewegt (in Pfeilrichtung 19), daß der vom Träger 13 gehaltene Magnetkopf 11,der in einer zur Bandtransportrichtung um die Führungstrommeln entgegengesetzten Richtung 21 rotiert, eine Reihe von schrägliegenden, querverlaufenden Spuren 22 abtastet, von denen eine in Fig. 8 gezeigt wird. Fig. 8 ist zu entnehmen, daß sich der Punkt 25 auf dem Band 23 in die mit 27 gekennzeichnete Position bewegt, während dessen der Magnetkopf 11 das Band 23

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zwischen den Punkten 29 und 25 abtastet. Der sich daraus auf dem Band 23 ergebende Weg (genannt Spur) ist durch die Strecke 23 zwischen Punkt 29 und 25 gekennzeichnet. Die Strecke 23 kann auch als "Richtung der Relativbewegung" zwischen dem Magnetkopf 11 und dem Band 17 bezeichnet werden. In Wirklichkeit kann die Strecke 23 eine schwach ausgeprägte S-Form annehmen. Da die Gründe hierfür nichts mit der Erfindung zu tun haben, wird im folgenden der Einfachheit halber die Spur 11 als gerade angenommen werden. Wird der Magnetkopf 11 in derselben Richtung gedreht, in der das Band um die Führungstrommeln 13, 15 bewegt wird, so bewegt sich der Punkt 27 auf dem Band in die mit 25 gekennzeichnete Position, während der Magnetkopf 11 das Band 17 zwischen den Punkten 29 und 27 abtastet; also ergibt sich die Strecke 23'. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch bei dieser geänderten Spurlage vorteilhaft einzusetzen.

Wie oben bemerkt, wird das Band 17 unter mechanischer Spannung transportiert, so daß der Aufnahmevorgang unter einer empfohlenen Einheitsspannung in Längsrichtung des Bandes 17 abläuft, wobei das Band 17 in einem gewissen Ausmaß gedehnt wird. Wird das Band 17 aufgrund von Fehlern in einer Bandzugseinrichtung oder aufgrund von unvermeidlichen Unterschieden in der Mechanik verschiedener Vorrichtungen mit einer anderen Spannung wieder abgespielt, dann werden sich auch die Länge, die Geradheit und die Neigung der Spur 23 unterscheiden. Der Magnetkopf 11 wird in diesem Falle der aufgezeichneten Spur 23 nur unvollkommen folgen, was zu unerwünschten Änderungen der Amplitude dieses wiedergegebenen Signals und zu weiteren Problemen führt. Steht das Band beim Wiederabspielen zwar unter der richtigen Spannung, ist es aber aufgrund unterschiedlichen Raumklimas oder unterschiedlicher Lagebedingungen (d.h. Lufttemperatur oder Luftfeuchtigt) verkürzt oder gelängt, so treten ähnliche Auswirkungen auf. Ebenso können ungleichmäßige

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Bandkanten und Unterschiede in der Bandkantenführung zwischen einzelnen Aufnahme- und/oder Wiedergabevorrichtungen unregelmäßig wandernde Aufzeichnungsspuren oder Wiedergabesignale liefern.

Zur Lösung dieser Probleme wird erfindungsgemäß der Magnetkopf 11 auf einem auslenkbaren Halter 41 sehr geringer Masse befestigt, damit der Magnetkopf sehr schnell und im wesentlichen quer zu einer gewünschten Spur, wie z.B. einer Spur mit aufgezeichneter Information auf einem magnetischen Speichermittel bewegt werden kann. Gleichzeitig wird der Magnetkopf 11 und seine ganze Haltevorrichtung 41 oder die Speichermitteloberfläche oder beide gleichzeitig in einer solchen Weise bewegt, daß sich Magnetkopf 11 und Speichermitteloberfläche in Richtung der erwünschten Spur relativ zueinander bewegen. Unter dieser Bedingung folgt der Magnetkopf 11 der gewünschten Spur. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der auslenkbare Träger 41 ein dünnes Blattelement, welches im wesentlichen normal zu einer Tangentialebene an die Speichermitteloberfläche durch einen dem Magnetkopf nächstgelegenen Punkt der Speichermitteloberfläche und im wesentlichen parallel zur Richtung in der Relativbewegung angeordnet ist.

Die Einzelheiten der Einrichtungen, die die Größe und Richtung der momentanen Abweichung des Magnetkopfs 11 von der gewünschten Spur 23 messen und die Einzelheiten der mit diesen Meßeinrichtungen zusammenwirkenden Steuereinrichtungen, die den Halter 41 des Magnetkopfs 11 zur Auslenkung in Querrichtung zur Spur 23 als Antwort auf die gemessene Abweichung veranlassen, so daß der Magnetkopf 11 der gewünschten Spur folgt, sind nicht Teile der vorliegenden Anmeldung. Sie sind Gegenstand der oben erwähnten US-Parallelanmeldung 668 571 und dort beschrieben.

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Der Magnetkopf 11 ist an dem unteren Teil des Trägers 13 angebracht, wie Fig. 9 zeigt. Fig. 1 ist daher eine Unteransicht des Bodenteils des Trägers 13, mit Blickrichtung nach oben, wie dies durch die Pfeile 1-1 der Fig. 9 und 3 veranschaulicht ist. Die Ansichten der Fig. 2 und 3 sind ebenfalls von unten nach oben genommen, d.h. also mit dem Träger 13 unten und der Führungstrommel 15 oben, um damit die Beschreibung zu erleichtern.

Der Magnetkopf 11 ist äußerst klein und von geringer Masse (in der Größenordnung von 100 mg) und besteht aus zwei Polstücken 31 und 33, die einander unter Bildung eines dazwischenliegenden Spalts 35 gegenüberliegen. Dieser Spalt 35 dient zur Aufzeichnung von Signalen auf ein Band und/oder zur Wiedergabe solcher Signale und ist mit seiner Weite im wesentlichen parallel zur Richtung der Relativbewegung von Träger 13 und Band 17. Entsprechend dem üblichen Sprachgebrauch versteht man unter Weite des Spaltes (scheinbare Spaltweite) die Projektion des Abstandes der beiden Polflächen auf die Richtung der Relativbewegung. Uberlicherweise wird die Höhe des Spaltes senkrecht zur Richtung der Relativbewegung und parallel zur Oberfläche des Speichermittels, die Tiefe des Spalts senkrecht zur Oberfläche des Speichermittels angeordnet. Falls aus irgendwelchen Gründen der Spalt gegen die Richtung der Relativbewegung geneigt wird, so ist die Länge immer noch definiert (zumindest für die Anwendungsfälle dieser Erfindung) und liegt in Richtung der Relativbewegung, während die Höhe und Tiefe weiterhin orthogonal zur Länge sind. Signale werden mit Hilfe von Polbindungen 37 und Drähten 28 dem Magnetkopf 11 zugeführt oder von ihm abgeführt. Die Signale koppeln den Magnetkopf 11 mit der Speichermitteloberfläche über den Spalt 35 innerhalb eines Bereichs,der sich zwischen den beiden Polstücken 31 und 33 und der Speichermitteloberfläche in Richtung der Relativbewegung erstreckt, d.h. innerhalb der erwünschten Spur. Damit der Magnetkopf 11 senkrecht (Pfeile 39) zur Richtung 21 der Be-

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- V^s -

wegung des Trägers 13 zur Nachfolge der Spur bewegt werden kann, ist der Magnetkopf 11 an eine Flachseite eines auslenkbaren Halters 41 befestigt, beispielsweise mittels Kunstharzkleber aufgekittet. Der auslenkbare Halter 41 besteht aus einem dünnen abbiegbaren Blattelement, das beispielsweise als piezoelektrisches Biegeelement 41, 42, 43, 47, 49, 51 ausgeführt ist. In der im folgenden anhand der Zeichnungen beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das piezoelektrische Biegeelement 41, 42, 43, 47, 49, 51 ein entweder von der Vernitron Corporation mit PZT-5HN bezeichnetes oder von Gulton Industries mit G 1278 bezeichnetes piezoelektrisches Keramikelement. In der Fig. 6 ist das piezoelektrische Biegeelement aus zwei piezoelektrischen Keramikschichten 42 und 43 aufgebaut,die jeweils von Elektrodenschichten (Nickel oder Silber) 49, 49a, 51, 51a an ihren Flachseiten bedeckt sind und mittels eines elektrisch leitenden Klebers, wie z.B. mit Kunstharzschichten 44, 45, an die beiden Flachseiten eines Bronzeblatts 47 geklebt sind. Die Keramikschichten 42, 43 sind so gefertigt, daß ihre Polarisationsachsen senkrecht zu ihrer Flachseite orientiert sind (d.h. parallel zu den Pfeilen 39 in Fig. 2). Bekanntermaßen können die Polarisationsrichtungen der beiden Keramikschichten entweder gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet sein, je nach dem, wie die Elektroden 49, 51 und das Bronzeblatt 47,welches ebenfalls als Elektrode verwendet werden kann, mit Spannung versorgt werden.

Das piezoelektrische Biegeelement 41, 42, 43, 47, 49, 51 ist in ein an einem Ende offenes Gehäuse 59 eingebaut, welches aus einer Grundplatte 61 und einer Deckplatte 63 besteht, wobei die beiden Seitenwände 65 der Deckplatte 63 mit den Nuten 67 der Grundplatte 61 zusammenpassen. Das piezoelektrische Biegeelement 41, 42, 43, 47, 49, 51 ist starr zwischen zwei elektrisch isolierende Abstandsstücke 69 mit Hilfe einer Schraube 71 geschraubt, die durch die Deckplatte 63, das

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piezoelektrische Biegeelement 41 und durch beide Abstandsstücke 69 verläuft und in die Grundplatte 61 eingeschraubt ist. Die Schraube 71 ist vom piezoelektrischen Blattelement 41, 42, 43, 47, 49, 51 mittels einer elektrisch isolierenden Scheibe 73 zwischen den Abstandsstücken 69 getrennt. Um Zugang zum Magnetkopf 11 und zu den Drähten 38 zu ermöglichen, ist die Deckplatte 63 kürzer als die Grundplatte 61 und weist einen Einschnitt 75 auf. Die Drähte 38 werden an Steckerverbindungsstücke 77 angeschlossen, die auf der Oberseite am inneren Ende der Abdeckplatte 63 befestigt sind. Aufgrund der gewünschten niedrigen Masse des piezoelektrischen Biegeelements 41, 42, 43, 47, 49, 51 ist eine Schwingungsdämpfung notwendig oder zumindest wünschenswert. An der Deckplatte 63 und an der Grundplatte 61 sind daher aus Gummi oder dgl. gefertigte Dämpfungs- und/oder Anschlagselemente 79, 81 angebracht, die einen Stoß des piezoelektrischen Blattelements 41, 42, 43, 47, 49, 51 abfangen (siehe auch Fig. 4). Die Schwingung des Blattelements 41, 42, 43, 47, 19, 51 wird daher gedämpft und die Resonanzfrequenz erniedrigt. Es werden dadurch unerwünschte Bewegungen des Magnetkopfs 11 verhindert, die zu Fehlern bei der Aufnahme und/oder Wiedergabe von Signalen führen würden.

Zum Anschluß einer Spannungsquelle an das piezoelektrische Blattelement 41, 42, 43, 47, 49, 51 sind an die Elemente 41, 47, 51 Drähte 53, 55, 57 angebracht. Wie in Fig. 6 gezeigt wird, sind am inneren Ende des Blattelements 41, 42, 43, 47, 49, 51 die Ecken der Schichten 49, 42 und 44 weggeschnitten. Dadurch ist Platz für eine Lötfläche 83, mit deren Hilfe das Bronzeblatt 47 mit dem Draht 45 verbunden werden kann. Die Drähte 53 und 57 sind an die Elektroden 49, 51 angelötet. Diese Anordnung macht jedoch eine Verlängerung 85 (Fig. 2) der Elektroden und damit des piezoelektrischen Blattelements 41, 42, 43, 47, 49, 51 von den Abstandsstücken 69 aus radial

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nach innen und weg vom Magnetkopf 11 notwendig. Um zu verhindern, daß die Verlängerung 85 aufgrund von Schwingungen des Antriebsmotors des Trägers 13 oder anderer äußerer Schwingungsquellen ebenfalls in Schwingung gerät und dadurch eine genaue Steuerung des piezoelektrischen Biegeelements 41, 42, 43, 47, 49, 51 verhindert, ist die gesamte Verlängerung 85 zwischen die Grundplatte 61 und die Deckplatte 63, das Volumen vollständig ausfüllend, eingeklebt. Dies wird in den Figuren 3 und 5 gezeigt, wobei der nichtleitende Klebstoff (z.B. Kunstharz) durch die Ziffer 87 gekennzeichnet ist. Die Grundplatte 63 und die Deckplatte 61 sind vorteilhafterweise mit Ausnehmungen 89 versehen, um damit ein größeres Einklebevolumen zu erhalten.

Das piezoelektrische Biegeelement 41 und das Gehäuse 49 sind gemäß Fig. 1 und 3 auf dem Träger 13 befestigt. Der Träger 13 umfaßt einen zylindrischen Außenmantel 31 und Stirnseitenteil 93. Da der Träger 13 in diese 360 Schiingenanordnung nur einen Magnetkopf 11 trägt, sind das Stirnseitenteil 93 und der Außenmantel 91 mit Aussparungen versehen, die ein öffnung 95 im Träger 13 festlegen, deren Form so gestaltet ist, daß der Träger 13 dynamisch ausgewuchtet, rotiert. Ein Brückenelement 97 ist über der Öffnung 95 mit Hilfe von Schrauben 99 befestigt. Die Grundplatte 61 ist auf dem Brückelement 97 mit Hilfe einer Schraube 101 in der Weise angebracht, daß die Grundplatte 61 bis an die Mantelflächen des Trägers 13 und der Trommel 15 heranreicht, aber nur das äußere Ende des Magnetkopfs 11 aus einer Ausbuchtung 103 des Außenmantels 91 über diese Mantelflächen hinausreicht.

Damit das piezoelektrische Blattelement 41 die gestellten Aufgaben am besten erfüllt müssen seine Abmessungen entsprechend der jeweiligen. Anwendung sorgfältig ausgewählt werden. Das Grundmaterial für das piezoelektrische Blattelemente 41 ist im Handel in ver-

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schiedenen Dicken erhältlich und kann auf die gewünschte Länge und Breite zugeschnitten werden. Bei der Festlegung der Abmessungen sind zu berücksichtigen: Die Auslenkungsempfindlichkeit, d.h. die für die notwendige Auslenkung des freien Endes des piezoelektrischen Blattelements 41 notwendige Spannungsgröße, die Resonanzfrequenz des Systems, die Reinheit der Bewegung des Blattelementes (z.B. in Bezug auf Verwindungen des piezoelektrischen Blattelements 41) und die gewünschte Starrheit des Blattelements 41. Das piezoelektrische Blattelement 41 wird in der Weise starr ausgeführt, daß es zwar mit seinem freien Ende entlang eines erwünschten Weges bewegt werden kann, so daß der daran befestigte Magnetkopf 11 in einer Richtung senkrecht zur Zeitachse der auf dem Band 17 aufgezeichneten Signale gesteuert ausgelenkt werden kann, das freie Ende des piezoelektrischen Biegeelements 41 jedoch starr ist, im wesentlichen in Richtung der Zeitachse, da andernfalls unerwünschte Fehler in der Zeitfolge der aufgenommenen und/oder wiedergegebenen Signale auftreten würden. Biegt sich das piezoelektrische Biegeelement 41 senkrecht zur Zeitachse ab, so ändert sich der Abstand seines freien Endes vom Band 17. Diese "longitudinale" Verschiebung hat jedoch nur unbedeutenden Einfluß auf die Signalkopplung zwischen dem Band 17 und dem Magnetkopf 11. In der im folgenden beschriebenen Ausführungsform beispielsweise mit einem piezoelektrischen Biegeelement, mit einer freien Länge L von 2.4 cm beträgt die "longitudinale" Verschiebung des freien Endes weniger als O.OOO1 cm bei einer typischen Auslenkung in Querrichtung zur Zeitachse von + O.o24 cm. Diese "longitudinale" Verschiebungen des freien Endes des piezoelektrischen Biegeelements 41 besitzen keine Komponente entlang der Zeitachse der aufgenommenen Signale entlang der Spur und können daher im Rahmen dieser Erfindung vernachlässigt werden Bei Aufnahme- und/oder Wiedergabevorrichtungen mit schraubenförmiger Bandführung verläuft die Zeitachse der auf dem Band 17 auf-

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genommenen Signale längs des vom Magnetkopf 11 abgetasteten Weges, als Linie 23 in der Fig. 8 dargestellt.

Das Verhältnis der freien Länge L des piezoelektrischen Biegeelements 41 (gemessen von den Abstandsstücken 69 zum freien, den Magnetkopf 11 tragenden Ende) zur Breite W sollte so gewählt werden, daß Bewegungen in Richtung der Breite W, sowie Torsionsbewegungen um die zur Länge L parallele Längsachse des piezoelektrischen Biegeelements 41 im wesentlichen ausgeschlossen sind, die zu einer unerwünschten Verschiebung des Magnetkopfs führen mit einer Komponente entlang der Zeitachse bzw. der Linie 23. Bei der Aufnahme und Wiedergabe von Signalen gibt es für diesen Fehler der Zeitbasis eine Grenze, die nicht überschritten werden sollte. Was Signale mit der Bandbreite von Videosignalen betrifft, so sollten die Verschiebungen entlang der Zeitachse, d.h. Linie 23,geringer als 0.13 Mikrometer sein. Auf der anderen Seite sollte das Verhältnis von Länge zu Breite nicht zu klein gewählt werden, damit nicht der mögliche Auslenkungsbereich für den Magnetkopf 11 bei den üblicherweise an das piezoelektrische Biegeelement 41 zur Steuerung der Auslenkung angelegten Spannungen zu stark eingeschränkt wird. So ist z.B. für einen Auslenkungsbereich des Magnetkopfes 11 von + 0,025 cm ein Verhältnis von Länge zu Breite von 2 das günstigste. Wird dieses Verhältnis größer gewählt, so wird das piezoelektrische Biegeelement 41 weniger starr in Richtung seiner Breite und kann sich möglicherweise in einer Richtung auslenken, die eine Komponente entlang der Zeitachse, d.h. Linie 23 aufweist, wobei unannehmbare Fehler in der Zeitbasis auftreten. Wird das angesprochene Verhältnis verringert, so wird das piezoelektrische Biegeelement 41 starrer in Richtung seiner Breite. Um eine vorgegebene Auslenkung des Magnetkopfs 11 zu erhalten, muß jedoch eine größere Spannung an das piezoelektrische Blattelement 41 angelegt werden. Möglicherweise wird der benötigte Spannungspegel so hoch, daß die Spannung nicht mehr unter dem üblichen Aufwand bereitgestellt werden kann, insbesondere bei der hohen Frequenz der Auslenkungs-

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zyklen, die für eine fehlerfreie Spurhaltung bei den für den Einsatz der Erfindung vorgesehenen Vorrichtungen mit schraubenförmiger Bandführung notwendig ist.

Die Dicke t des piezoelektrischen Biegeelements 41 wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so gewählt, daß das piezoelektrische Biegeelement 41 folgende erwünschte Eigenschaften aufweist:

eine gute Empfindlichkeit (d.h. Auslenkung pro Einheit der angelegten Spannung), damit die für die erwünschte maximale Auslenkung notwendige Maximalspannung mit der notwendigen Wiederholungsfreguenz der Auslenkungszyklen mit den übrigen Mitteln bereitgestellt werden kann, genügend hohe Resonanzfrequenz, damit das piezoelektrische Biegeelement 41 bei den erwünschten hohen Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz betrieben werden kann und Reinheit der Abbiegebewegung (keine Torsion usw.). Bei 200 Auslenkungszyklen pro Sekunde beispielsweise und einem Auslenkungsbereich von +_ 0,025 cm ist ein piezoelektrisches Biegeelement 41 vorzugsweise mit einer Dicke t in der Größenordnung von 3% seiner Breite W einzusetzen. Piezoelektrische Biegeelemente mit kleinerer Dicke t haben zwar größere Empfindlichkeit, jedoch andererseits eine geringere Resonanzfrequenz. Nähert sich die Frequenz der Auslenkungszyklen der Resonanzfrequenz, so treten starke Änderungen in der Auslenkungsamplitude auf. Solche ausgeprägten Änderungen gestalten die Steuerung des piezoelektrischen Biegeelements 41 in Bezug auf die Spur auf dem Band äußerst schwierig. Wird die Dicke t jedoch geringer gewählt, so hat dies geringere Empfindlichkeit und höhere Resonanzfrequenz zur Folge. Dickere piezoelektrische Biegeelemente jedoch erfordern höhere anzulegende Spannungen für den erwünschten Auslenkungsbereich mit der erwünschten Wiederholungsfrequenz. Torsionsartige Auslenkungen, die zu unerwünschten Fehlern in der Zeitbasis und dem Azimuth führen, sind weiterhin dadurch eingeschränkt, daß das piezo-

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elektrische Biegeelement 41 in der Weise aufgebaut ist, daß es reine Biegebewegung ausführt, wenn eine elektrische Spannung angelegt ist. Bewegungen dieser Art werden dadurch erreicht, daß das piezoelektische Biegeelement 41 eine gleichmäßige Dicke über seine Länge aufweist. Eine Gleichmäßigkeit der Dicke über die Länge innerhalb von + 10% der Dicke sorgt in ausgezeichneter Weise dafür, daß die unerwünschten Torsionsauslenkungen genügend eingeschränkt sind.

Die einstellbare Wandlerhaltevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist weiterhin dadurch charakterisiert, daß sie mit sehr geringer Masse (typischerweise 1,5 g) hergestellt werden kann. Diese Konstruktion mit geringer Masse wird dadurch ermöglicht, daß die Bauform ein einziges piezoelektrisches Biegeelement 41 von der Form eines dünnen Blattes verwendet, an der ein Magnetkopf 11 mit vergleichsweise vernachlässigbarer Masse aufgehängt ist. Diese charakteristisch geringe Masse der Bauform erleichtert eine schnelle Auslenkung des Magnetkopfs 11 unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen. Dadurch kann der Magnetkopf 11 in seiner Lage präzis eingestellt werden, um dem erwünschten Weg entlang des Magnetbandes 17 zu folgen. Weiterhin ist es aufgrund der geringen Masse möglich, diese einstellbare Wandlerhaltevorrichtung in Aufnahme/Wiedergabevorrichtungen mit rotierender Abtastung einzusetzen, wie z.B. für Vorrichtungen mit schraubenförmiger Magnetbandführung von der Art, wie sie gegenwärtig kommerziell eingesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der einstellbaren Magnetkopfhaltevorrichtung für den Einsatz in Aufnahme/Wiedergabevorrichtungen mit schraubenförmiger Bandführung wird ein piezoelektrisches Biegeelement 41 mit einer Dicke t von 0,05 cm und einer Ausdehnung (oder Länge L) von 2,4 cm eingesetzt, um damit eine Resonanzfrequenz von etwa 400 Ablenkungszyklen pro Sekunde zu erreichen. Für die Breite W ist ein Wert von 1,27 cm gewählt, der für ausreichende Steifigkeit oder Starrheit in der

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Richtung der Abtastung des Magnetkopfs 11 über dem Band 17 (oder der Zeitachse des entlang des Bandes 17 aufgezeichneten Signals) sorgt, wobei der reibungsbedingte,durch das Band verursachte Zug am Magnetkopf 11 und die wiederholten, extrem großen impulsartigen Änderungen der auf den Magnetkopf 11 wirkenden Reibungskräfte beim Beginn und am Ende jeder Abtastung des Bandes 17 berücksichtigt sind. Insbesondere muß eine Verwindung des Blattelements um seine Längsachse verhindert werden, was zu einer Verdrehung des Magnetkopfs 11 bezüglich des Magnetbands 17 führen würde. Die ausgewählten Abmessungen des piezoelektrischen Biegeelements 41 vermeiden diese Verdrehung in zufriedenstellender Weise.

Für einige Anwendungen mag es wünschenswert sein, mehrere Magnetköpfe auf der einstellbaren Magnetkopfhaltevorrichtung zu befestigen. Fig. 7 zeigt z.B. eine Anwendungsform, in der ein Paar von den linken Spurrand und rechten Spurrand abtastenden Magnetköpfen 107 eingesetzt sind, um ständig die Lage eines einzelnen Aufnahme/Wiedergabemagnetkopfs 11a relativ zu einer aufgenommenen Spur zu überwachen und um Informationen zu liefern, die zur Steuerung der Position des Aufnahme/Wiedergabekopfs benutzt werden. Eine Ausführungsform dieser Vorrichtung zur Steuerung der Lage eines einzelnen Aufnahme/Wiedergabemagnetkopfs ist ausführlicher in der oben erwähnten US-Parallelanmeldung Nr. 668 571 (ID-2453) beschrieben. Ein einzelner Aufnahme/Wiedergabekopf 11a ist in gleicher Weise wie der Magnetkopf 11 befestigt, während die Spurlageabtastköpfe 105, an den beiden Seiten des Magnetkopfs 11a angebracht sind, und zwar quer zur Bewegungsrichtung 21a gestaffelt,um dadurch in einer linken Seitenzone 111 bzw. einer rechten Seitenzone 113 zu schwingen, die jeweils mit der Mittenzone 115 überlappen, welche letztere dem erwarteten Bereich der Spurabweichungen des Magnetkopfs 11a entspricht. Wie Fig. 7 zeigt, ist der Aufnahme/Wiedergabekopf 11a direkt an der Oberfläche des Blattelements 11a befestigt, um in einem durch die Mittelzone 115 dargestellten Auslenkungsbereich zu schwingen. Der linksseitige

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Spurlageabtastköpf 105 ist auf einem an der Oberfläche des Blattelements 41a angebrachten Blattelement 109 befestigt, wobei die Dicke des Abstandselements 109 kleiner als die Breite des Magnetkopfs 11a ist, so daß der Spurlageabtastköpf 105 oberhalb des Magnetkopfs 11a angeordnet ist, und zwar um einen Betrag, der kleiner ist, als die Breite des Magnetkopfs 11a. Der rechtsseitige Spurlageabtastköpf 107 ist auf einer tiefer gelegenen Befestigungsfläche 117 angebracht, die durch ein Abtragen des Blattelements 41 an der Ecke hergestellt wurde, etwa in der Art, wie in Fig. 6 dargestellt. Die Befestigungsfläche 117 liegt unterhalb der Oberfläche des Blattelements 41a um einen Betrag, der gleich der Dicke des Abstandselements 109 ist, so daß der Spurlageabtastköpf 107 unterhalb des Magnetkopfs 11a angeordnet ist, und zwar um einen Betrag, der kleiner ist, als die Breite des Magnetkopfs 11a. Wenn die Spurlageabtastköpfe 105, 107 in der eben beschriebenen Weise relativ zum Aufnahme/Wiedergabekopf 11a angebracht sind, so überlappen die von den Spurlageabtastköpf en 105, 107 abgetasteten Wege die Ränder des vom Magnetkopf 11a abgetasteten Wegs, während dieser innerhalb des erwarteten Bereichs 115 der Spurabweichungen ausgelenkt wird. Für den Fall, daß der vom Magnetkopf 11a abgetastete Weg gleich der aufgezeichneten Informationsspur ist, liefern die Spurlageabtastköpfe 105, 107 Informationen von den überlappenden Rändern der aufgezeichneten Spuren, währendem sie dem Aufnahme/Wiedergabemagnetkopf 11a folgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Spurlageabtastköpfe 105, 107 in der Breite, d.h. senkrecht zur Richtung der Bewegung 21a, schmäler als den Magnetkopf 11a^-anzuordnen, so daß diese geringeren überlapp, ja sogar verschwindenden überlapp mit dem vom Magnetkopf 11a abgetasteten Weg haben. Die Spurlageabtastköpfe 105, 107 werden jedoch vorzugsweise so angeordnet, daß sie in Querrichtung nicht über die Aufzeichnungsspur an beiden Seiten einfassenden Sicherheitsstreifen hinausgehen, wenn der Magnetkopf 11a der Spur in richtiger Weise folgt. In diesem

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Falle lesen die Spurlageabtastköpfe 105, 107 normalerweise nicht Teile der benachbarten Spuren. Was die anderen Bauteile einer Magnetkopfbefestigungsanordnung nach Fig. 7 betrifft, so z.B. Gehäuse 59, Magnetkopfwicklungen 37, elektrische Anschlüsse und Verlängerungen und Dämpfungs- und/oder Anschlagselemente 79 81, so können diese in ähnlicher Weise gebaut werden, wie es mit Bezug auf die Ausführungsform der Figuren 1 bis 6 beschrieben ist.

Die Fig. 11a und 11b stellen in schematischer Blockdiagrammform bevorzugte Ausführungsformen von Einrichtungen dar, die die Lage des Aufnahme/Wiedergabemagnetkopfs messen,relativ zu einem erwünschten Weg entlang einer Speichermitteloberfläche, wie z.B. einer Spur aufgezeichneter Information,und ein geeignetes Signal erzeugen, um eine Stellvorrichtung 42, 43, 47, 51; 129 in Bewegung zu setzen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die piezoelektrischen Schichten 42 und 43, um eine Auslenkung zu bewirken, unter elektrischer Spannung gesetzt werden, um die Lage des Magnetkopfs 11, 11a so zu steuern, daß er dem Weg oder der aufgezeichneten Spur folgt. Die Ausführungsform der Fig. 11a ist für den Einsatz mit der in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform einer Magnetkopfhaltevorrichtung vorgesehen und wendet eine "Zitter" Technik zur Messung und Steuerung der Lage des Aufnahme/Wiedergabekopfs 11 an. Die Ausführungsform nach Fig. 11b ist für die Verwendung mit der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform der Magnetkopfhaltevorrichtung vorgesehen und setzt

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zur Messung und Steuerung der Lage des Aufnahme/Wiedergabekopfs 11a eine Spurfolgetechnik ein, wie sie in ihren Einzelheiten in der oben angeführten US-Parallelanmeldung 668 571 (ID-2453) beschrieben ist. Als erstes soll die in Fig. 11a dargestellte für den Einsatz mit der Magnetkopfhaltevorrichtung der Fig. 1 bis 6 vorgesehene Lagemeß- und Steuerungseinrichtung beschrieben werden. Es wird ein Oszillator 151 betrieben, der an seinem Ausgang ein alternierendes "Zitter"-Signal fester Frequenz liefert, welches an das piezoelektrische Biegeelement gekoppelt wird,um dieses innerhalb eines Auslenkungsbereichs zum Vibrieren zu bringen. Bevor es an das piezoelektrische Biegeelement 41 angekoppelt wird, wird das Zittersignal an einen Eingang einer Spannungssummierschaltung 152 gelegt,wo es mit einem Spannungskontrollsignal algebraisch summiert wird, welches letzteres von einer steuerbaren Grundspannungsversorgung 153 geliefert wird und an einen zweiten Eingang der Spannungssummierschaltung angekoppelt ist. Das sich am Ausgang der Spannungssummierschaltung152 ergebende summierte"Zitter- und Kontrollsignal wird durch die Schleife 154 eingekoppelt, so daß es an die zwei Drähte 53 und 57 in der Weise angelegt werden kann, daß das Summensignal dem ganzen piezoelektrischen Biegeelement 41 aufgeprägt ist. Wird das Summensignal an das piezoelektrische Biegeelement 41 in Bezug auf die Bronzeblattelektrode 47 angelegt, so wird der andere Draht 55 benötigt. Eine der Elektroden z.B. 51, die an den Draht 57 angeschlossen ist, dient, dient eine Referenz für das angelegte Summensignal.

Die "Zitter"-Signalkomponente des angelegten Summensignals bringt das piezoelektrische Biegeelement 41 zum Vibrieren innerhalb eines vorgewählten Bereiches, während der daran aufgehängte Magnetkopf 11 zur Wiedergabe von auf der Spur aufgezeichneten Signalen, wie z.B. durch Linie 23 repräsentiert, betrieben wird. Diese Vibrationen verursachen eine Amplitudenmodulation der

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Hüllkurve des wiedergegebenen Signals. Wenn sich der Magnetkopf 11 in der richtigen Spurposition über dem Zentrum der Spur 23 befindet, so ist die Amplitudenmodulation des wiedergegebenen Signals bei der "Zitter"-Frequenz an einem Minimum und wächst auf ein Maximum/ wenn der Magnetkopf 11 auf die eine oder die andere Seite des Spurzentrums ausgelenkt ist. Ein Minimum in den Peak-zu-Peak Werten der Hüllkurve des Signals bei der "Zitter"-Frequenz tritt also auf, wenn der Magnetkopf 11 am Spurzentrum vorbeiläuft, größere Peak-zu-Peak Werte der Hüllkurve des Signals bei der "Zitter"-Frequenz treten auf, wenn der Magnetkopf 11 auf die eine oder die andere Seite des Spurzentrums ausgelenkt ist. Befindet sich der Magnetkopf 11 in der richtigen Spurposition,dann ist die Frequenz der Hüllkurvenvariation doppelt so groß wie die Frequenz der "Zitter"-Signalkomponente. Befindet sich jedoch der Magnetkopf 11 auf einer der Seiten der richtigen Spurposition, dann tritt die Maximum-zu-Minimum-Amplitudenvariation der Hüllkurve einmal pro Zyklus der "Zitter"-Signalkomponente auf oder mit der "Zitter"-Signalfrequenz, wobei die Reihenfolge des Auftretens des Maximum-und Minimumpunktes von der Seite des Spurzentrums abhängt, in die der Magnetkopf 11 abgelenkt ist. Die Ermittlung der Reihenfolge des Auftretens der Maximums- und Minimumspunkteliefert Informationen über die Richtung der Versetzung des Magnetkopfs 11 vom Zentrum der Spur 23. Die Ermittlung der Amplitudenänderungen der Hüllkurve liefert Informationen über das Ausmaß dieser Versetzung.

Um Informationen über diese Spurversetzung zu halten, sind die Drähte 38 des Magnetkopfs 11 an den Eingang eines Hüllkurvendetektors 156 angeschlossen. Dieser Detektor liefert ein Signal , das für die amplitudenmodulierte Hüllkurvenkomponente des wiedergegebenen Signals bei der "Zitter"-Signalfrequenz kenn-

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- vr-

zeichnend ist.Dieses Signal ist an den Kontrolleingang
eines Synchrondetektors 157 gelegt, zum Phasen- und Amplitudenvergleich mit dem vom Oszillator 151 bereitgestellten
und an den Referenzeingang des Detektors 157 angelegten
"Zitter"-Signals. Der Synchrondetektor 157 antwortet auf
die Eingangssignale hin mit einem Ausgangssignal
einer Amplitude, die zur Größe der Versetzung des Magnetkopfs 11 vom Spurzentrum proportional ist und einer Polarität, die die Richtung der Versetzung kennzeichnet. Dieses Ausgangssignal ist an den Eingang einer steuerbaren Grundspannungsversorgung 153 gelegt, um die Spannungshöhe des Kontrollsignals entsprechend der Amplitude und der Phase des Ausgangssignals anzupassen. Die steuerbare Grundspannungsversorgung
153 antwortet auf das Ausgangssignal hin mit der Bildung eines Kontrollsignals, dessen Spannungshöhe der Amplitudenvariation und der Variation der Reihenfolge des Auftretens von Maximum
und Minimum im Ausgangssignal in der Weise entspricht,daß das piezoelektrische Biegeelement 41 zur Durchbiegung und damit zur
Kompensation der ermittelten Spurversetzung des Magnetkopfs 11 unter elektrische Spannung gesetzt wird. Es wird hierbei ein
Summensignal aus Kontrollsignal und "Zitter"-Signal angelegt.

Die Spurfolgeeinrichtung nach Fig. 11b,wie sie für die Magnetkopf befestigungsvorrichtung in der Ausführungsform gemäß Fig. eingesetzt wird, schließt eine steuerbare Spannungsversorgung
161 ein, die an ihrem Ausgang ein Kontrollsignal bereitstellt, welches durch die Schleife 162 an die Drähte 53a und 57a angeschlossen ist, um in gleicher Weise wie in der Ausführungsform der Fig. 11a an das piezoelektrische Biegeelement 41a angeschlossen zu werden. Zwei Eingänge eines Differenzendetektors 163
sind entsprechend angeschlossen, um von den Spurlageabtastköpfen

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105, 107 erzeugte Signale zu empfangen. Der Differenzendetektor 163 vergleicht die mittleren Amplituden der Hüllkurven der wiedergegebenen Signale und liefert ein Differenzausgangssignal ,dessen Amplitude der Differenz der mittleren Amplitude proportional ist und dessen Vorzeichen oder Drehsinn dafür kennzeichnend ist, welche der mittleren Amplituden die größte ist. Wird der Magnetkopf 11a in der richtigen Spurposition am Zentrum der Spur 23 gehalten, so sind die mittleren Amplituden der von den Spurlageabtastkopfen 105, 107 gelieferten Signale gleich. Daher wird das Ausgangssignal des Differenzendetektors gleich Null sein oder einen der erwünschten Spurpositionen des Magnetkopfs 11a entsprechenden Wert aufweisen. Wird jedoch der Magnetkopf 11a vom Spurzentrum in Richtung des linksseitigen Spurlageabtastkopfes 105 versetzt (s. Fig. 7), so verringern sich die mittlere Amplitude der Hüllkurve des vom Spurlageabtastkopf 105 gelieferten Signals, während die vom rechtsseitigen Spurlageabtastkopf 107 in gleicher Weise abfällt. Das Gegenteil tritt auf, wenn der Aufnahme/Wiedergabekopf 11a vom Spurzentrum in Richtung des rechtsseitigen Spurlageabtastkopf es 107 versetzt ist, d.h. die mittlere Amplitude der Hüllkurve des von dem Spurlageabtastkopf 107 gelieferten Signals fällt proportional ab, während die vom Spurlageabtastkopf 105 gelieferte, in entsprechender Weise wächst. Der Differenzendetektor 163 reagiert auf solche , sich proportional zueinander ändernde Signale mit der Bereitstellung eines Differenzensignals, dessen Amplitude der Amplitudendifferenz der von den Spurlageabtastkopf en 105, 107 gelieferten Signalhüllkurven folgt und dessen Vorzeichen oder Drehsinn davon abhängt, welche der Signalhüllkurven die größte mittlere Amplitude aufweist. Dieses Differenzensignal ist an dem Eingang der steuerbaren Spannungsversorgung 161 angeschlossen, welche daraufhin die Spannungshöhe des Kontrollsignals anpaßt, entsprechend der Amplitude und des Vorzeichens oder

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des. Drehsinns des Differenzensignals und zwar in der Weise,daß das piezoelektrische Biegeelement 41a,an dem dieses Kontrollsignal anliegt, die ermittelte Spurversetzung des Kopfs 11a ausgleicht.

Eine alternative Anordnung zur Befestigung eines Wandlers wird in Fig. 10 gezeigt. Bei diesem Beispiel ist der Halter 121 nicht aus piezoelektrischem, sondern aus magnetisch permeablem Material hergestellt. Er ist eher drehbar, als abbiegbar an einem stabilen Halter befestigt, und zwar mittels eines Paars von weit auseinanderliegenden Schneidenlagern 123, die zwischen dem Halter 121 und einem Basisteil125 angeordnet sind. Dabei wird der Träger 121 mittels eines sich zwischen dem Träger 121 und dem Basisteil125 erstreckenden Kompressionsfederelement vom Basisteili25 belastet. Der Magnetkopf 11b ist an dem Ende des Trägers 121 befestigt. Das Basisteil125 schließt auch ein Paar Elektromagnete 129 ein, die mittels geeigneter (nicht gezeigter) Halteeinrichtungen an gegenüberliegenden Seiten des Trägers 121 angeordnet sind, um ein Magnetfeld zu erzeugen, welches sich durch den Träger 121 hindurch in einer zur Ebene des Trägers 121 senkrechten Richtung 131 oder 133 erstreckt. Stromversorgungseinrichtungen 135 für die Stromversorgung der Elektromagnete 129 zur Lageeinstellung des Trägers 121 sind in Fig. 10 schematisch gezeigt.

In der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform wird zur Steuerung der Position des Kopfendes des Trägers 121 eine "Zitter"-Technik eingesetzt, die ähnlich der in Fig. 11a beschriebenen ist. Insbesondere ist der Träger 121 und seine drehbar gelagerte Trägerstruktur aus magnetisch permeablem Material gefertigt. Die Stromversorgungseinrichtungen 135 schließen eine Stromversorgung 137 ein, die den Erregerspulen der Elektromagneten 129 über die Leitungen 139, 141 ein aufsummiertes "Zitter"- und Kontrollstromsignal liefern. Vorteilhaft ist es, die Wicklung der

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Spulen um die Kerne der Elektromagnete 129 in entgegengesetztem Phasensinne durchzuführen, so daß ungleichnamige Magnetpole an den gegenüberliegenden Oberflächen der Kerne entstehen. Dies erlaubt für die Erregung beider Spulen zur Kontrolle und Änderung der Lage des Trägers 121,Stromsignale gleicher Phase einzusetzen.

Wie bei der Ausführungsform von Fig. 11a sind auch hier ein Oszillator 143, ein Detektor mit Vorstromquelle 145 und eine Summierschaltung 147 zusammengeschaltet, um das vom Magnetkopf 11b aufgenommene Signal zu empfangen und daraufhin ein summiertes "Zitter"- und Vorstromsignal an den Kontrolleingang der Stromversorgung 137 zu liefern. Der Oszillator 143 erzeugt ein alternierendes "Zitter"-Signal fester Frequenz, um die Elektromagneten 129 zu erregen und damit den Träger 121 innerhalb eines festgelegten Auslenkungsbereiches zum Vibrieren zu bringen. Das Vorstromsignal bestimmt den Strompegel, um den das von der Stromversorgung 137 gelieferte Stromsignal bei der "Zitter"-Signalfrequenz variiert. Die Amplitude des Vorstromsignals ist durch die Amplitudenvariation der Hüllkurve des vom Magnetkopf 11b wiedergegebenen Signals mit der "Zitter"-Frequenz festgelegt und durch die Reihenfolge des Auftretens der Maxima und Minima der Hüllkurvenamplitude.

Zwar wurde die erfindungsgemäße Wandlerträgervorrichtung hier insbesondere in Beziehung zu den Anwendungsmöglichkeiten in Vorrichtungen mit schraubenförmiger Magnetbandführung und Magnetköpfen beschrieben, so ist es doch offensichtlich, daß diese einstellbare Wandlerträgervorrichtung ebenso gut geeignet ist, für den Einsatz mit anderen Signalaufnahme-Wiedergabesystemen, die nicht Magnetköpfe, sondern andere Wandler einsetzen. Ebenso können andere Vorrichtungen zur Abtastung eines Speichermittels eingesetzt werden, wie z.B. Vorrichtungen mit

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Querabtastung, Vorrichtungen mit Magnetplatten und Magnettrommeln und Vorrichtungen mit Längsaufzeichnung auf einem dem Band. Was die Querabtastung betrifft, so können der Kopf oder eine geeignete Anzahl von Köpfen in ähnlicher Weise auf der Abtasttrommel befestigt werden. Zusammen eingesetzt mit Magnettrommeln und Magnetplatten ist die Befestigungsvorrichtung gut geeignet, den Kopf offensichtlichen Spurunregelmäßigkeiten folgen zu lassen, die durch Wobbein oder aus der Spur springen, verursacht sind, was wiederum durch exzentrisch oder in Achsrichtung fehlorientierte Trommeln/Platten verursacht sein kann oder durch Fehlorientierung der Bewegungsmechanik des Kopfes. Bei longitudinaler Aufnahmeweise erlaubt die erfindungsgemäße Kopfbefestigungsvorrichtung, offensichtlichen Spurunregelmäßigkeiten zu folgen, wie diese durch Fehlorientierung der Bandführungen oder des Kopfträgers verursacht sein können oder einfach durch gewellte Bandränder, die an gut ausgerichteten Führungen anliegen, falls das Band nach der Aufnahme gelängt oder geschrumpft ist. Für Anwendungen mit Aufzeichnungen von parallelen Kanälen kann auch mehr als ein Aufnahme/Wiedergabekopf von einem einzigen Einstellelement getragen werden.

Was im vorhergehenden beschrieben wurde, ist der Einsatz eines magnetischen Wandler mit automatischer Spurhaltung in Verbindung mit einer relativ zum Wandler bewegten magnetischen Speichermitteloberfläche, wie z.B. eines Magnetbands, einer Magnettrommel oder einer Magnetplatte, wobei der Wandler von einem Einstellelement für Auslenkungen quer zur Zeitachse von entlang einer Speichermitteloberfläche aufgezeichneten Signalen gehalten wird. Im allgemeinen entspricht diese Richtung der Richtung der Relativbewegung im Bezug auf die Speichermitteloberfläche. Der Wandler ist jedoch daran gehindert, schädliche Auslenkungen entlang der Zeitachse vorzunehmen. Für Anwendungszwecke, bei denen der Wandler

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einer vorher aufgezeichneten Spur zu folgen hat, wird der Wandler innerhalb eines vorherbestimmten Bereiches, entsprechend dem erwarteten Bereich der Spurabweichungen auf der Speichermitteloberfläche ausgelenkt.

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L e e rs e 11 e

Claims

Pa tentansprüche

Vorrichtung zur ]?ührung mindestens eines, eine langgestreckte Spur auf einem magnetischen Speichermittel abtastenden Magnetkopfs längs dieser Spur, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkopf (11) über einen in Längsrichtung der Spur (23) im wesentlichen starren, in Querrichtung zur Spur (23) auslenkbaren Halter (41, 121) an einem Träger (13) angebracht ist, und daß eine steuerbare, den Halter (41,121) in Querrichtung zur Spur (23) einstellende Stellvorrichtung (42, 43, 47, 49, 51; 129) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Speichermittel ein Magnetband (17) ist, und daß der Träger (13) rotiert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (13) zylinderfönaig ist und um seine Zylinderachse rotiert, daß das Magnetband (17) von Führungselementen in einer schraubenförmigen Schlinge um diesen Träger (13) geführt ist, und daß der Halter (41, 121) an einem Stirnseitenteil (93) des Trägers (13) so angeordnet ist, daß der Magnetkopf (11; 117, 11a, 105; 116) das Magnetband (17) in schrägliegenden, querverlaufenden Spuren (23) abtastet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnseitenteil (93) mittels einer Aussparung (95) dynamisch ausgewuchtet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslenkbereich des Magnetkopfes (11)

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ORIGIN*«.

— ΊΑ —

in Querrichtung der Spur (23) zwischen + 0,02 cm und + 0,03 cm, "besser zwischen + 0,023 cm und + 0,028 cm liegt, jedoch vorzugsweise 0,025 cm beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (41, 121) in ein mit aus Gummi oder dgl. gefertigten Dämpfungs- und/oder Anschlagelementen (79, 81) versehenes Gehäuse (59) eingebaut ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (41) einen starr mit einem Träger (13) verbundenen Abschnitt (41") und einen den Magnetkopf (11) tragenden, durch Biegung auslenkbaren Abschnitt (41') aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (42, 43, 47, 49, 51) an den Halter (41) gekoppelt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (42, 43» 47, 49, 51) ein piezoelektrisches Biegeelement (42, 43, 47, 49, 51) umfaßt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Biegeelement (41; 42, 43, 47, 39, 51) zugleich Halter (41) und Stellvorrichtung (42, 43, 47, 49, 51) ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegeelenent (41; 42, 43, 47, 49, 51) seiner freien Länge (L) nach senkrecht zum magnetischen Speichermittel und vom Träger (13) weg, seiner Breite (W) nach im wesentlichen in Längsrichtung der Spur (23) angeordnet ist,

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seine Dicke (t) einen Betrag in der Größenordnung von J>$> der Breite (W) aufweist und sein Verhältnis von Länge (L) zu Breite (V/) in der Größenordnung von 2 liegt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen der Dicke (t) über die Länge (L) + 10$ nicht überschreiten.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegeelement (41; 42, 43, 47, 49, 51) zwei piezoelektrische Platten (42, 43) mit entgegengesetzt gerichteten, in Querrichtung der Spur (23) verlaufenden Polarisationsachsen aufweist, und daß die Platten (42, 43) mit einer zwischen diesen liegenden Elektrodeηschicht (47) und zwei außen angebrachten Elektrodenschichten (51, 49) eine Baueinheit bilden.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (121) an dem Träger (13) in Querrichtung zur Spur (23) drehbar angebracht ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (121) aus magnetisch permeablem Material gefertigt ist, und daß die Stellvorrichtung (129) Elektromagnete (129) umfaßt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (121) seiner Länge nach senkrecht zum magnetischen Speichermittel und vom Träger (13) weg, seiner Breite nach im wesentlichen in Längsrichtung der Spur (23) angeordnet ist, seine Dicke einen Betrag in der Größenordnung von 3# der Breite aufweist und sein Verhältnis von Länge zu Breite in der Größenordnung von 2 liegt.

709842/0681