DE2850079A1

DE2850079A1 - Vorrichtung zum genauen positionieren eines abtastkopfes

Info

Publication number: DE2850079A1
Application number: DE19782850079
Authority: DE
Inventors: Harold D Ernest Arns; James Bjordahl; Donald L Burdorf; Roger S Kincel
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1978-11-18
Publication date: 1979-05-23
Also published as: FR2409568B3; SE7811886L; ATA826578A; BE872169A; FR2409568A1; GB2009449B; AT357786B; US4144549A; GB2009449A; JPS5479612A

Description

BASF Aktiengesellschaft - 4 - O. Z. OO5O/O32927

Vorrichtung zum genauen Positionieren eines Abtastkopfes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum genauen Positionieren eines Abtastkopfes auf einer Vertikalachse relativ zu einer Anzahl von parallel angeordneten Längsspuren auf einem Aufzeichnungsträger, umfassend eine drehbare Nockenscheibe mit horizontal flachen Schrittstufen, einen senkrecht zur Spurrichtung bewegbaren Kopfträger, auf dem einerseits der Abtastkopf befestigt ist und der andererseits in ständiger Berührung mit jeweils einer der Schrittstufen der Nockenscheibe steht, einen Positionsgeber, der in vorbestimmter fester Lage zu den Schrittstufen der Nockenscheibe auf letzterer angeordnet ist, eine Signalgebereinrichtung zur Abgabe eines Signals an den Positionsgeber, eine Anzahl von Signaldetektoren zum Peststellen, ob am Positionsgeber ein Signal für eine einzustellende Lage der Nockenscheibe vorhanden ist.

Auf dem Gebiet der Signalaufzeichnung, insbesondere der Aufzeichnung auf Magnetband, sind viele Arten von ausgeklügelten Positioniervorrichtungen für Wandlerköpfe bekannt. Ss hat sich jedoch herausgestellt, da3 eine ganze Reihe wichtiger Nachteile, betreffend die genaue Ausrichtung des Wandler- oder Abtastkopfes zum Medium, z.B. zu einem Magnetband, ihre Kosten und ihre komplizierte Bauweise, mit der Verwendung derartiger Vorrichtungen verbunden sind.

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Bei der Aufzeichnung von Videosignalen mit Bandtransportvorrichtungen nach dem Kontaktwickelprinzip, wie z.B. beim im US-Patent 3 921 933 beschriebenen Bandtransport, treten Probleme auf, und zwar wegen der erforderlichen hohen Bandgeschwindigkeiten. Wegen der physikalischen und finanziellen Beschränkungen der Bandrollengröße muß bei diesen sehr schneilaufenden Transportvorrichtungen eine Vielzahl paralleler Informationsspuren auf dem Magnetband aufgezeichnet werden. Die sich ergebende Verkürzung des Magnetbandes zieht nach sich, daß dieses wiederholt am Magnetkopf vorbei hin- und zurücklaufen muß, wobei das Aufzeichnen/Abtasten von Informationen erfolgt. Bei einem derartigen Laufwerk, das z.B. mit einer Bandgeschwindigkeit von 3 m/s arbeitet, läßt sich ein 600 m langes Band mit 28 parallelen Spuren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Standardprogramms von etwa 90 Minuten Dauer verwenden. Die hohe Spurenzahl von 28 stellt jedoch ernste Probleme hinsichtlich der Ausrichtung des Magnetkopfes auf diese äußerst schmalen, eng aneinander liegenden Spuren dar. So erfordert beispielsweise die Aufzeichnung von 2δ Spuren auf ein übliches Magnetband mit einer Breite von 6,3 mm, daß die Spuren 150,u breit sind, bei einem Spurabstand von 50,u.

Es hat sich herausgestellt, daß entsprechend billige und einfache Kopfpositionierungsvorrichtungen nicht genau genug sind für den Einsatz in einem solchen Videoaufzeichnungssystem. Diese Probleme werden noch dadurch verschärft, daß der Wandlerkopf beinahe unterbrechungslos (d.h. innerhalb etwa 80 Millisekunden) am Bandende von einer Spur zur anderen verstellt werden muß, während die Laufrichtung umgekehrt wird, wobei das Eintreten einer sichtbaren Programmlücke möglichst vermieden werden soll.

Außerdem ist es wünschenswert, daß die Wandlerkopfausrichtung vom Benutzer optimal und leicht erzielbar sein soll.

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reproduzierbare Genauigkeit ermöglicht die Auswechselbarkeit (Kompatibilität) von auf verschiedenen Laufwerken aufgezeichneten Magnetbändern, so daß extrem enge Toleranzen zwischen den verschiedenen Laufwerken nicht einzuhalten sind, wodurch der Kostenaufwand niedrig gehalten werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung der oben ausgeführten Nachteile, die die bekannten Magnetkopfpositionierungs- und -einStellvorrichtungen aufweisen, durch Bereitstellung einer verbesserten Vorrichtung, die überdies genau und reproduzierbar arbeitet und dennoch billig herzustellen und einfach zu bedienen ist, sogar von Personen, die nur über beschränkte technische Kenntnisse verfügen.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum genauen Positionieren eines Abtastkopfes auf einer Vertikalachse relativ zu einer Anzahl von parallel angeordneten Längsspuren auf einem Aufzeichnungsträger, umfassend eine drehbare Nockenscheibe mit horizontal flachen Schrittstufen, einen senkrecht zur Spurrichtung bewegbaren Kopfträger, auf dem einerseits der Abtastkopf befestigt ist und der andererseits in ständiger Berührung mit jeweils einer der Schrittstufen der Nockenscheibe steht, einen Positionsgeber, der in vorbestimmter fester Lage zu den Schrittstufen der Nockenscheibe auf letzterer angeordnet ist, eine Signalgebereinrichtung zur Abgabe eines Signals an den Positionsgeber, eine Anzahl von Signaldetektoren' zum Feststellen, ob am Positionsgeber ein Signal für eine einzustellende Lage der Nockenscheibe vorhanden ist, erfindungsmäSig gelöst, durch

eine erste Signalspur auf dem Positionsgeber zur Erzeugung eines Fehlersignals wenn die Nockenscheibe außerhalb eines vorgegebenen Bereichs, in dem die Vertikalposition des

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TCopf trägers auf einer gewünschten Schrittstufe sichergestellt ist, positioniert ist,

eine zweite Signalspur auf dem Positionsgeber zur Erzeugung eines Riehtungssignals, das angibt auf welcher Seite des vorgegebenen Bereichs das Fehlersignal aufgetreten ist,

eine Logikeinrichtung, die die Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen des Motors steuert in Abhängigkeit von den Signalen an den Signaldetektoren, wobei ein Drehen des Motors der Nockenscheibe in der den Fehler kompensierenden Richtung das Fehlersignal zum Verschwinden bringt.

Im Ergebnis wird durch die Drehung der Nockenscheibe der Kopfträger auf die gewünschte Schrittstufe eingestellt, und dies wiederum bringt den Abtastkopf bezüglich der gewünschten Magnetbandspur in Position.

In weiterer günstiger Ausbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann sich eine dritte Signalspur auf dem Positionsgeber befinden, die ein Gerade-/Ungerade-Signal an die Signaldetektoren abgibt, je nachdem, ob der Kopfträger auf einer geradzahligen oder ungeradzahligen Schrittstufe steht.

In herstellungsmäßig günstiger Ausgestaltung kann der Positionsgeber eine Kommutatorscheibe umfassen.

Der Positionsgeber kann vorteilhaft auf der Unterseite der Nockenscheibe vorgesehen sein, z.B. in Form einer solchen Kommutatorscheibe.

Zweckmäßig kann die Kommutatorscheibe als gedruckte Schaltung ausgebildet sein und die Signalspuren sind darin Iso-• 35 lier- oder Kontaktstellen oder -bahnen.

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'"in weiterer Ausbildung kann die erste Signalspur eine Reihe von elektrischen Isolier- oder Kontaktstellen auf der gedruckten Schaltung sein, die den jeweiligen vorgegebenen Bereich für die gewünschte Vertikalposition des Köpftragers darstellen.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung kann die zweite Signalspur als eine Reihe von elektrischen zweiten Isolieroder Kontaktstellen auf der gedruckten Schaltung ausgebildet sein, die so angeordnet sind, daß jeweils eine zweite Isolier- oder Kontaktstelle jeweils zwei ersten Isolieroder Kontaktstellen zugeordnet ist, wodurch bestimmt ist, auf welcher Seite des vorgegebenen Bereichs ein Fehlersignal auftritt.

Dadurch ist eine Richtungsinformation gewinnbar.

Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung betreffen die Logikeinrichtung.

Darin kann die Logikeinrichtung Aktivierungsmittel umfassen, die den Motor die Nockenscheibe in Vorwärtsdrehung (Rückwärtsdrehung) versetzen läßt, wenn die der ersten Signalspur zugeordneten Signaldetektoren angeben, daß eine Nockenscheibe sich in einem Bereich außerhalb des vorgegebenen Bereichs für Vertikalposition befindet und wenn die der zweiten Signalspur zugeordneten Signaldetektoren angeben, daß die Nockenscheibe nicht weit genug in (über) den vorgegebenen Bereich (hinaus) gedreht worden ist.

Dadurch wird erreicht, daß die momentane Lage des Abtastkopfes stets feststellbar ist, so daß eine genaue Positionlersteuerung ermöglicht wird.

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Ein Magnetkopf kann beispielsweise auf einer plattformartigen Haltevorrichtung montiert sein, die eine sich vom Bodenteil her erstreckende Trägersäule umfaßt, die mit den an der Oberseite der Nockenscheibe vorgesehenen Schrittstufen ständig in Berührung steht. Die Anzahl der Schrittstufen, die verschiedene Niveaus besitzen, entspricht der Anzahl der Spuren des Magnetbandes.

Die Nockenscheibe kann praktisch auf drei Stützkugellagern durch einen Elektromotor in Drehung versetzt werden, so daß die Trägersäule vertikal auf der gewünschten Schrittstufe zur Ruhe kommt, und dadurch wird der Magnetkopf auf die gewünschte Spur des Magnetbandes ausgerichtet.

Um einen maximalen Signalpegel abzutasten, kann die Peineinstellung des Magnetkopfes mit Hilfe eines Keils zum Nullabgleich vorgenommen worden, auf dem das eine der drei Stützkugellager rollt, das unmittelbar unterhalb der Trägersäule der Kopfplattform angeordnet 1st. Die Vertikalpositionierung des Magnetkopfes mit Bezug auf die Spuren auf dem Magnetband läßt sich einfach und genau dadurch erzielen, daß der Bedienende den Mullabgleichskeil hin- und herschiebt, wodurch eine entsprechende Vertikalbewegung der Schrittstufe, die die Trägersäule der Kopfhalterung abstützt, erfolgt.

Die Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels der Erfindung werden Im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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In der Zeichnung ist dargestellt in

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt', einer Kopfpositioniervorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung;

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Pig. la eine perspektivische Teildarstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen Magnetkopf und Magnetband der Vorrichtung gemäß Pig. I;

Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, der Vorrichtung in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht im Schnitt der Nulleinstellungsmittel der Vorrichtung gemäS Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Seitendarstellung der Kopfhalterung der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine Draufsicht einer kommutatorartigen Steuerscheibe der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Kopfpositionier-Vorrichtung umfaßt einen Montagerahmen 1, auf dem die anderen Elemente montiert sind und relativ zu dem diese ausgerichtet werden. Die plattformartige Kopfhalterungseinheit 10 ist auf dem Rahmen 1 mittels einer Trägersäule 11 verschiebbar montiert, die sich vom unteren Ende der Kopfplattform 12 her durch eine Bohrung 20 im senkrechten Teil 2, der einstückig mit dem Rahmen 1 ist, erstreckt. Sin hier nicht dargestelltes selbstschmierendes Lager kann in der Bohrung 20 vorgesehen sein, um eine reibungslose Bewegung der Trägersäule 11 zu ermöglichen. Die andere seitliche Kante der Kopfplattform 12 wird mit Bezug auf die Vorrichtung mittels eines festen Zapfens 3 ausgerichtet, der auf dem Teil 2 des Rahmens 1 montiert ist. Ein in der Kopfplattform 12 vorgesehener senkrechter Schlitz 13 garantiert eine genaue Vertikalbewegung der Kopfplattform entlang des Zapfens 3· Eine Blattfeder 4, die an einem Ende mit dem senkrechten Teil 2 des Rahmens 1 verbunden ist, liegt auf dem freien Ende 14

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'der Trägersäule 11 auf und steht somit in positiver Verbindung mit der Oberfläche einer Schrittstufe 31 der Nockenscheibe 30. Um eine reibungslose Bewegung der Säule 11 über diese Stufen hinweg zu ermöglichen, kann das Ende 14 der Säule aus einem selbstschmierenden Werkstoff, z.B. Nylon, bestehen. Ein Wandlerkopf, z.B. ein Magnetkopf 15, ist an der Kopfplattform 12 angebracht um wie gewünscht in Xontakt mit dem Magnetband 40 (s. Figur la) gebracht zu werden. Das Band 40 wird entlang der Bandführung im Teil 2 des Rahmens 1 transportiert. Eine Möglichkeit, wie das Band über Führungen 5 geführt werden kann, ist z.B. der US-Patentschrift 3 979 037 entnehmbar, die eine spezielle Luft-Bandführung beschreibt. Die Nockenscheibe 30 wird vom Motor 50 angetrieben, der damit über ein Untersetzungsgetriebe 55 verbunden ist. Das Untersetzungsgetriebe 55 umfaßt ein Ritzel 52, das mit der Welle des Motors 50 verbunden ist und das. mit einer entsprechenden Anzahl von Zahnrädern 53 am Umfang der Nockenscheibe 30 in Eingriff steht.

Fig. la zeigt einen Ausschnitt eines 1/4 Zoll Magnetbandes 40 und die in Längsrichtung angeordneten, aufgezeichneten Informationsspuren 42. Das Band 40 eignet sich zur Speicherung von Videosignalen im MHz-Bereich. In einem Ausführungsbeispiel sind 28 Spuren über die Breite des Magnetbandes verteilt vorgesehen. Natürlich ist es auch möglich, mehr oder weniger Spuren vorzusehen bzw. ein Magnetband anderer Breite zu benutzen. Im vorliegenden Beispiel hat jede Spur 42 eine Breite von 150,um, und ihre Mitte hat von der Mitte der Nachbarspuren einen Abstand von 200,Um, so daß sich ein Spurabstand von 50,Um ergibt.

Entsprechend den auf dem Band 40 aufgezeichneten 28 Spuren 42 umfaßt die Nockenscheibe 30 28 Schrittstufen 31 mit verschiedenen Niveaus, jedoch zweckmäßig mit gleicher Ausdehnung. Jede Stufe 31 der Nockenscheibe 30 liegt im Niveau

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um 200,Um über oder unter den Niveaus der benachbarten Stufen. Dabei ist jede Stufe sehr genau plan ausgebildet, mit einer Toleranz von +_ 5/Um. Die Höhendifferenz zwischen der untersten Stufe (Np. 28) und der obersten Stufe (Nr. 1) beträgt also 5,4 mm. Die kreisförmige Kurve, die durch die Stufen 31 gebildet wird, enthält auch einen Abschnitt, der die niedrigste und die höchste Stufe (Nr. 28 bzw. Nr. 1) miteinander verbindet, um sicherzustellen, daß das Ende 14 der Säule 11 glatt von der niedrigsten auf die höchste Stufe oder umgekehrt gleiten kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel schließt jede Kurvenstufe einen Winkel von etwa 12° ein, wenn man ihn vom Mittelpunkt der Nockenscheibe 30 her mißt.

Während des Schrittschaltvorgangs dreht der Motor 50 die Nockenscheibe 30, und das freie Ende 14 der Säule 11 wird mit den verschiedenen Schrittstufen 31 über die nach unten wirkende Federkraft der Blattfeder 4 ständig in Berührung gehalten. Zum Beispiel wird ein Gleichstrommotor, der mit einem logikgesteuerten Positioniersystem in Verbindung steht, dazu verwendet, die Nockenscheibe 30 anzutreiben, jedoch können auch andere Motorarten, beispielsweise Schrittschaltmotoren verwendet werden. Wie weiter unten näher erläutert, hat ein Gleichstrommotor Vorteile hinsichtlich geringerer Kosten und eines geräuschärmeren Betriebs im Vergleich zum üblichen Schrittschaltmotor. Um die Drehgenauigkeit, die vom Motor 50 einzuhalten ist, und somit die Kosten niedrig zu halten, müssen die Schrittstufen 31 innerhalb äußerst enger Toleranzen plan ausgebildet sein, so daß üngenauigkeiten in der Schrittschaltfunktion des Motors keine Üngenauigkeiten in der Vertikalpositionierung des Magnetkopfes 15 ergeben.-

An der Unterseite der Nocken- oder Kurvenscheibe 30 können Mittel zur Aktivierung von Lagesensoren vorgesehen sein, um

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'"die Punktion des Motors 50 zu steuern. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Kommutator- oder Stromwenderscheibe 51 in Form einer gedruckten Schaltung innerhalb einer an der Unterseite der Nockenscheibe 30 vorgesehenen Ausnehmung zur- Realisierung dieser Punktion angebracht. Die Punktion der Scheibe 51 soll in Verbindung mit der Punktion des Gleichstrommotors 50 noch näher erläutert werden. Im Bereich des Umfangs an der Unterseite findet sich eine Fläche 33· Die Bemessung dieser Fläche im Verhältnis zu jeder einzelnen Stufe ist kritisch, da sie die Gesamttoleranzen, die bezüglich der Vertikalpositionierung des Magnetkopfes gegenüber den Magnetbandspuren erzielbar sind, direkt bestimmt .

Da jedoch im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nockenscheibe 30 innerhalb des Rahmens 1 von drei Kugellagern 34 abgestützt wird, deren typische Toleranz + 0,25,Um beträgt, ist es wichtig, daß jede Stufe lediglich mit Bezug auf den unmittelbar unter ihr befindlichen Abschnitt der Fläche 33 bemessen wird; Unenbenheiten der Fläche 33 innerhalb der Kurvenfläche könne mit Hinblick auf diese Dreipunktlagerung toleriert werden.

Der Nullabgleich des Magnetkopfes 15 in vertikaler Richtung bezüglich der auf dem Magnetband 40 aufgezeichneten Spuren-

42 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels eines Keils oder rampenförmigen Gliedes 35 erzielt, das in einem Gehäuse 36 untergebracht ist, in dem es sich in horizontaler Richtung, betätigt über ein daran befestigtes, mechanisches Steuerkabel 37> horizontal verschieben kann. Das andere Ende des Kabels kann z.B. an einem Knopf 38 befestigt sein, so daß eine Längsbewegung des Keils 35 über ein Drehen des Knopfes 33 bewirkbar ist. Das Steuerkabel 37 sollte geeignet sein, damit gegebenenfalls der Einstellknopf 38 an entfernterer Stelle am Aufzeichnungsgerät anbringbar ist. ^J

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ftie aus Pig. 3 am deutlichsten zu ersehen ist, befindet ^Ί sich der Nullabgleichskeil 35 unmittelbar unter dem Kugellager 34, das den Abschnitt der Nockenscheibe 30 stützt, auf dem die Trägersäule 11 ruht. Das Kugellager 34 liegt unmittelbar auf der schiefen Fläche des Keils 35 auf, derart, daß eine Longitudinalbewegung des Keils 35 eine Vertikalverschiebung des Kugellagers 34 sowie der Kante der Nockenscheibe verursacht, die von der Kugel abgestützt wird. Da die Magknetkopfträgersäule 11 auf der Oberfläche der Nockenscheibe unmittelbar über diesem Kugellager 34 auf der Schrittstufe 31 aufliegt, verursacht jede Vertikalbewegung der Nockenscheibe 30 eine entsprechende Vertikalbewegung des Magnetkopfes 15 relativ zum Magnetband 40.

Die Erst-Positionierung des Magnetkopfes 15 gegenüber dem Magnetband 40 wird erreicht, indem man beim Endzusammenbau des Laufwerks ein Referenzband abspielt und die Vertikallage des Magnetkopfes 15 über den Keil 35 auf maximalen Signalpegel einstellt. Ist diese "Normal-" oder "Null"-Position des Keils 35 und des Magnetkopfes 15 festgelegt, wird das- Steuerkabel 37 im Steuerknopf 38 befestigt, wobei letzterer in seiner "Mittel"- oder "Null"-Lage voreingestellt ist. Die Länge der Keilfläche und ihr Spiel genügen nicht nur, um die gewünschten _+ lOO.um zum Nacheinstellen des Magnetkopfes zu ermöglichen (was etwa dem Abstand zwischen der Mitte einer Spur und den Rändern der benachbarten Spuren entspricht), sondern ermöglichen außerdem den Ausgleich von ToleranzSchwankungen, die in der gesamten Kopfpositioniervorrichtung auftreten, wenn das Laufwerk erstmals, wie oben erläutert, eingestellt wird. Diese Abgleichmöglichkeit er-'gibt erhebliche Kosteneinsparungen im Hinblick auf die geringeren Toleranzanforderungen bei den verschiedenen Teilen der Kopfpositioniervorrichtung selbst.

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'"Fig. 4 zeigt eine einfache, kostengünstige Vorrichtung zur Azimuteinsteilung als Teil des vorliegenden Ausführungsbeispiels, zur genauen Ausrichtung des Magnetkopfes 15 bezüglich des Magnetbandes ^O, um den Maximalpegel des Signals zu erhalten. Zwei verjüngte, biegsame Wandteile 16 und 17 sind auf jeder Seite der Magnetkopfplattform 12 vorgesehen. Diese Wandteile 16 und 17 können z.B. aus einem Material wie Aluminium oder einem geeigneten Kunststoff bestehen, wobei das Material etwa die Hälfte der bei Anziehen der Ein-Stellschraube 19 verursachten Bewegung des Arms 18 absorbiert. Bei dieser Anforderung schwenkt der Kopf nur etwa um den haibeb Betrag (entsprechend WinkeloO, wenn der Arm über die Einstellschraube bewegt wird (was einem Winkel ß entspricht), wodurch eine äußerst genaue mechanische Einstellung des Azimutwinkels des Kopfes 15 ermöglicht wird. Außerdem befindet sich der Schwenkpunkt χ der Vorrichtung aufgrund der sattelartigen Ausführung der Kopfhalterung (Kopfplattform) nur sehr wenig unterhalb der Ebene des Kopfes 15, was den Betrag der Vertikaleinstellung des Kopfes 15, die nach der Azimutwinkeleinstellung erforderlich wird, ganz erheblich vermindert.

Wie erwähnt wird die Punktion des Gleichstrommotors 50 über eine Logikeinrichtung gesteuert, die über Eingangssignale aktiviert wird, die von der auf der Unterseite der Nockenscheibe 30 angebrachten Kommutator- oder Stromwenderscheibe 51 stammen. Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist, umfaßt diese Scheibe 51 eine kreisförmige gedruckte Leiterplatte mit aufgebrachten metallischen Kontaktflächen, so daß Isolier- und Kontaktstellen oder -bahnen entstehen. Vorzugsweise ist die metallische Oberfläche vergoldet. Die Scheibe 51 weist fünf kreisförmige Kontaktspuren auf, die mit den einzelnen Kontaktbürsten 60 (s. Fig. 1) je einen Stromkreis bilden. Die von diesen fünf Stromkreisen erhaltenen Informationen entsprechen der Winkellage der Nocken-

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'scheibe 30 und daher der Lage des Magnet kopfes:. 15. :,Diese In- ⁿ formation wird einer Logiksehaltung zugeführt» die die Punktion des.Motors 50 steuert . In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel bildet ein innerer Kontakt 51A einen Stromkreis mit der entsprechenden inneren.Kontaktbürste 60A und liefert eine Signalspannung für» die SteuerlOgik, nur dann, wenn die Magnetkopft rager sltule 11 -sich rauf den Stufen 1 oder 28 der Nockenscheibe 30 befindet..Der durchgehende gemeinsame Leiterkreis 5IB, der dem Kontakt 5IA benachbart ist, jedoch außerhalb derselben liegt, -.dient dazu,-.den metallischen Kontaktflächen ,der Stromwenderseheibe- 51 ein elektrisches Eingangssignal zuzuführen. Die,nach außen benachbarte "dritte Signal-spur" 51C bildet einen Stromkreis mit der Bürste öOC,. wenn sich der Magnetkopf 15 auf einer ungeradzahligen Schrittstufe der Nockenscheibe 30 befindet. Die verbleibenden zwei Signalspuren 5-1D (die "zweite Signalspur") und 51E (die "erste Signalspur") stellen die Information bereit, ob die Nockenscheibe korrekt in eine Lage gedreht wurde, in der die Trägersäule 11 richtig in der Mitte der gewünschten Schrittstufe 31 steht ist. Wird der Stromkreis über die erste Signalspur 51E geschlossen, so wird hierdurch der Logikschaltungmitgeteilt, daß bei der Positionierung der Nockenscheibe 30 ein Fehler unterlaufen ist und daß sie entweder zwischen zwei Schrittstufen 31 oder aber außerhalb des für die korrekte Vertikalpositionierung der Trägersäule 11 vorgegebenen Bereichs haltgemacht hat. Das über die zweite Signalspur 51D, deren Kontakte die Fehlerzonen der Spur 5IE unterteilen, vermittelte Signal gibt an, auf welcher Seite des vorgegebenen Bereichs der Fehler aufgetreten ist. Der Antriebsmotor 50 wird sodann entweder nach vorwärts oder nach rückwärts gesteuert, indem er auf das von Signalspur 51D erhaltene Signal anspricht, bis von der Signalspur 51E die korrekte Position erfaßt wird.

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Nachstehend wird anhand eines Beispiels die Punktion der Stromwenderscheibe 51 erläutert. Linie I in Fig. 5 zeigt die Ausrichtung der Kontaktbürsten 60 mit Bezug auf die Stromwenderscheibe 51, wenn die Nockenscheibe 30 über die Trägersäule 11 korrekt auf der Stufe 1 der Scheibe 30 positioniert ist. Von der ersten Signalspur 51E wird dann kein (Fehler-)Signal erhalten, was bedeutet, daß kein Positionierfehler unterlaufen ist. Ein Signal wird jedoch von der dritten Signalspur 51C erhalten, was bedeutet, daß die Nockenscheibe 30 auf einer ungeradzahligen Schrittstufe 31 angehalten hat, und das vom Kontakt 51A erhaltene Signal gibt an, daß der Kopfträger sich auf der Stufe 1 oder der Stufe 28 befindet. Am Ende eines Bandtransports wird von der Logik ein Signal an den Antriebsmotor 50 geliefert, damit die Stufenscheibe entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn rotiert, um die Stufenscheibe auf die nächste benachbarte geradzahlige Spur zu positionieren. Eine Kontrolle, daß die Stufenscheibe zur nächstliegenden geradzahligen Spur gedreht wurde, ergibt sich durch das NichtVorhandensein eines Signals vom Kontakt 51C. Dreht der Motor 50 die Stufenscheibe 30 über den vorgegebenen Bereich hinaus, wie dies durch Ausrichtung der Kontaktbürsten entlang der Linie II angegeben wird, so wird von der ersten Signalspur 51E ein Fehlersignal erzeugt. Da in dem Kontaktstromkreis ein von der zweiten Signalspur 51D erzeugtes Signal vorhanden ist, hat der Motor 50 die Stufenscheibe 30 über den vorgegebenen Bereich hinausbewegt. Durch dieses Signal wird eine Umkehr der Drehrichtung des Motors 50 über die Logikeinrichtung 70 bewirkt, die solange andauert, bis das Ausbleiben eines von der ersten Signalspur 51E herrührenden Fehlersignals angibt, daß der Kopfträger innerhalb des vorgegebenen Bereichs positioniert wurde, um eine korrekte Vertikalausriehtung des Magnetkopfes relativ zum Magnetband zu bewirken.

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Die Logikschaltung 70 (in Pig. 1 als Block dargestellt) steuert die Punktion des Gleichstrommotors 50 elektrisch, indem sie auf die verschiedenen von den Kontaktbürsten 60 und Stromwenderscheibe 51 erhaltenen Signale sowie auf die entweder manuell durch den Bedienenden ausgelösten Vorwärts- oder Rückwärtsschritt-Slgnale oder die vom Bandende ausgelösten automatischen Vorwärtsschrittsignale anspricht, nach Maßgabe verschiedener bekannter Anordnungen, z.B. die im US-Patent 3 958 272 beschriebene Anordnung. Die Logikschaltung 70 kann aus den herkömmlichen AND, OR, NAND und NOR-Elementen und Invertern bestehen, die den Vor- und Rücklauf des Motors 50 steuern, der wiederum die Nockenscheibe 30 vor- und rückwärts bis zur nächsten benachbarten Schrittstufe 11 antreibt.

Zur weiteren Erläuterung soll nunmehr die Wirkungsweise eines besonderen Ausführungsbeispiels der Logikschaltuiig 70 in Verbindung mit diesen verschiedenen Signalen beschrieben werden. Dabei versteht es sich von selbst, daß verschiedene andersartige logische Befehlskombinationen, die denselben Zweck erreichen, für den Fachmann aufgrund der vorliegenden Beschreibung naheliegend sind. Die Abkürzungen der Befehlssignale bedeuten folgendes:

FSTP Vorwärtsschrittsignal (manuell oder durch das Bandende verursacht

BSTP Rükwärtsschrittsignal (manuell ausgelöst) SKOD Signal zur Auffindung eines ungeradzahligen Schrittes (intern im Zähler der Logikschaltung ausgelöst) ERR Fehlersignal in der ersten Signalspur 51E der Stromwenderscheibe (ERR bedeutet kein Fehlersignal) DIR Richtungssignal von der zweiten Signalspur 51D der

Stromwenderscheibe (DIR bedeutet kein Richtungssignal) ODD ungeradzahliges Schrittsignal in der dritten Signalspur 51C der Stromwenderscheibe (ÖDD bedeutet kein *- Richtungs signal)

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BASF AktiengeseUsjshaft ' - 19 - , O. Z. O05Q/Q32927

; logischer Teilyorgang,. ausgelöst vpn_;.einem..elektro-

, AND-Elemept _;der; .Logikseha^tung: . .· ... , . .._ . + L ei^.-ioglscherv-Tei-lyorgangj-ausgelo^ einem elektro- ·.--.=■ nisehen OR-Element; der Logikschaltung ....... ..._.-. .. Φ logischer ;Teil:V:Qrgang(d.h. ein -Signal vprliegend,- das. --■' andere Signal' nicnt yprlieg.end:,, jedoch „nicht beide Sig-, , i^:nabs-.-vorliegend oder leicht,.vorliegend)., ausgelöst, von. . ■ , einejn; elektronischen Exclusive-OB-Element.der Logik-. Schaltung, w:·; :_;.; .■..-,._; -■+;,-.■;.;. ■.-.. :;_:, -■■„ .- .- ·;.,.-

(P\iD):-:Uni-eiinen -Schritt, rotierenf alia ein, positives. An-r, . . triebss-ignal.-unter folgenden ^Bedingungen angelegt wird: ,.

Umgekehrt.jWird der GleichstrpmmptoP 50, einen ..Rückwärtsschritt-(BWp) durchführen, s,obald. ein negatives Antriebssignal, unter-folgenden logischen Bedingungen angelegt wird: --.-I.;.-:.:.-. .-;. :.:; . ..-. . ,, _s..,,. . ■ .. ,- -.'. '.'■-.,.., ... BWp=_:ERR * Fp) +(SKOD Φ ODD) ',SRR- * BST wenn pb

Letztere Gleichung gibt an, daß kein Vorwärtsschrittsignal vorliegt.

Im obigen Beispel werden also für den Fall, daß der Gleichstrommotor 50 die Hockenscheibe über den vorgegebenen Bereich: hinaus angetrieben hat, wie im Falle der Ausrichtung der Kontaktbürsten entlang der Linie II in Fig. 5 ersiehtlieh ist, folgende logische Befehle ausgegeben:

Ein FWP-Antriebssignal (Vorwärsrichtung) erfolgt nicht, da trotz des Vorliegens eines ERR^Signals, weder SKOD-noch DIR- -Signale vorhanden sind;
,'...''..'

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ORfGfNAL

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^res wird jedoch ein BViD (RückwärtS-)Signal ausgegeben, da sowohl ein ERR-Signal als auch ein FWD-Signal gleichzeitig vorliegen. Der Gleichstrommotor wird also in umgekehrter Richtung laufen, bis das ERR-Signal-ausfällt. In diesem 5 Zeitpunkt liegt weder ein FWD- noch ein BWD-Signal vor, bis das nächste FSTP- oder BSTP-Signal ausgelöst wird.

Zeichn. 10

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Claims

2 8 b Ü 0 7

BASF Aktiengesellschaft O.Z. 0050/032927

Patentansprüche

Vorrichtung zum genauen Positionieren eines Abtastkopes auf einer Vertikalachse relativ zu einer Anzahl von parallel angeordneten Längsspuren auf einem Aufzeichnungsträger, umfassend eine drehbare Nockenscheibe mit horizontal flachen Schrittstufen, einen senkrecht zur Spurrichtung bewegbaren Köpft rager, auf dem einerseits der Abtastkopf befestigt ist und der andererseits in ständiger Berührung mit jeweils einer der Schrittstufen der Nockenscheibe steht, einen Positionsgeber, der in vorbestimmter fester Lage zu den Schrittstufen der Nockenscheibe auf letzterer angeordnet ist, eine Signalgebereinrichtung zur Abgabe eines Signals an den Positionsgeber, eine Anzahl von Signaldetektoren zum Feststellen, ob am Positionsgeber ein Signal für eine einzustellende Lage der Hockenscheibe vorhanden ist, gekennzeichnet durch eine, erste Signalspur (51E) auf dem Positionsgeber (51) zur Erzeugung eines Fehlsrsignals wenn die Nockenscheibe (30) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs, in dem die Vertikalposition des Kopfträgers (11) auf einer gewünschten Schrittstufe (3D sichergestellt ist, positioniert ist, eine zweite Signalspur (51D) auf dem Positionsgeber (51) zur Erzeugung eines Richtungssignals, das angibt, auf welcher Seite des vorgegebenen Bereichs das Fehlersignal aufgetreten ist, eine Logikeinrichtung (70), die die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Motors (50) steuert in Abhängigkeit von den Signalen an den Signaldetektoren (50), wobei ein Drehen des Motors (50) der Nockenscheibe (30) in der den Fehler kompensierenden Richtung das Fehiersignal zun Verschwinden bringt.

De/ML

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ORIGINAL INSPECTED

BASF Aktiengesellschaft -2- O. Z. OO5O/O32927

^r2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine dritte Signalspur (51C) auf dem Positionsgeber (51) befindet, die ein Gerade-/Ungerade-Signal an die Signaldetektoren (βθ) gibt, je nachdem, ob der Kopfträger (11) auf einer geradzahligen oder ungeradzahligen Schrittstufe (3D steht.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsgeber eine Kommutatorscheibe (51) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorscheibe (51) eine gedruckte Schaltung ist und die Signalspuren als Isolier- oder elektrische Leiterbahnen ausgebildet sind.

5· Vorrichtung nach Ansprüchen 3 und 4,■dadurch gekennzeichnet, daß die erste Signalspur (51Ξ) als eine Reihe von elektrischen ersten Isollerstellen/Kontaktstellen auf der gedruckten Schaltung ausgebildet sind, die den vorgegebenen Bereich für die Vertikalpositionen des Kopfträgers (11) bilden.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Signalspur (51D) als eine Reihe von elektrischen zweiten Isolierstellen/Kontaktstellen auf der gedruckten Schaltung ausgebildet ist, die so angeordnet sind, daß jeweils eine zweite Isolierstelle/Kontaktstelle jeweils zwei ersten Isolierstellen/Kontaktstellen zugeordnet ist, wodurch bestimmt ist, auf welcher Seite des vorgegebenen Bereichs ein Fehlersignal auftritt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Anspüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die

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BASF Aktiengesellschaft -3- O-^ζ· ΟΟ5Ο/Ο32927

^r Logikeinrichtung (70) Aktivierungsmittel umfaßt, die den Motor (50) die Nockenscheibe (30) in Vorwärtsdrehung versetzen läßt, wenn die der ersten Signalspur (51E) zugeordneten Signaldetektoren (βΟΕ) angeben, daß die Nockenscheibe (30) sich in einem Bereich außerhalb des vorgegebenen Bereichs für Vertikalposition befindet und wenn die der zweiten Signalspur (51D) zugeordneten Signaldetektoren (60D) angeben, daß die Nockenscheibe (30) nicht weit genug in den vorgegebenen Bereich gedreht worden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikeinrichtung (70) ferner Aktivierungsmittel umfaßt, die den Motor (50) die Nockenscheibe (30) in Rückwärtsdrehung versetzen läßt, wenn die der ersten Signalspur (512) zugeordneten Signaldetektoren (60E) angeben, daß die Nockenscheibe (30) sich außerhalb des vorgegebenen Bereichs für Vertikalposition befindet und wenn die der zweiten Signalspur (51D) zugeordneten Signaldetektoren (60D) angeben, daß die Nockenscheibe (30) über den vorgegebenen Bereich hinaus gedreht worden ist.

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