DE3786383T2

DE3786383T2 - Magnetkopf tragende Gleitschuhanordnung.

Info

Publication number: DE3786383T2
Application number: DE87114243T
Authority: DE
Inventors: Frank S C Mo
Original assignee: Censtor Corp
Current assignee: Censtor Corp
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2007-10-01
Also published as: JPS63160079A; EP0262655A2; EP0262655B1; DE3786383D1; US4757402A; EP0262655A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Gleitstückanordnung, die verbesserte Flugcharakteristiken aufweist, insbesondere dann, wenn der Kopf schräg gestellt wird, wie dies häufig bei Schwenkaktuatoren auftritt.
Bei der Datenaufzeichnung nach dem Stand der Technik, bei der ein Magnetkopf über einer Scheibe auf einer Luftlageranordnung fliegt, besteht der Trend, den Kopf mehr an der magnetischen Oberfläche zu positionieren. Wenn die Scheibe abstoppt, läßt man zusätzlich manchmal das Gleitstück direkt auf der magnetischen Oberfläche zur Ruhe kommen. Häufig verwenden solche Systeme einen Schwenkaktuator für die Abstützung des Kopfes, d. h. der Kopf wird an einem Arm abgestützt, der schwenkbeweglich ist um einen Punkt derart, daß der Kopf auf einem Bogen bewegt wird, der eine Bewegung längs eines Radius der Aufzeichnungsscheibe annähert.
Die Gleitstückanordnung wird auf den Luftfilm getragen, der sich mit der magnetischen Scheibe bewegt und ein Luftlager bildet durch die Wechselwirkung dieses Luftfilmes der Unterseite des Gleitstücks. Wenn das Gleitstück mehr und mehr an die Scheibe bewegt wird, erhöht sich die Möglichkeit von Kontakt. Außerdem ist es bei dem Ruhekontakt zwischen dem Gleitstück und der magnetischen Oberfläche höchst erwünscht, daß der Kopf sich zur Flughöhe außer Kontakt mit der Scheibe so schnell wie möglich bei Anlauf abhebt und daß der Kopf im Flug verbleibt, solange wie möglich oberhalb der Scheibenoberfläche beim Abschalten.
Bei der Anwendung eines Schwenkaktuators ist das Gleitstück nicht immer direkt ausgefluchtet mit der gerichteten Strömung des Luftfilms. Der Luftfilm strömt nicht direkt in Umfangsrichtung mit der Scheibe, sondern statt dessen immer geringfügig nach außen infolge primär zentrifugaler Kräfte. Wenn das Gleitstück sich längs eines Bogens bewegt, wird es nicht immer exakt senkrecht zu dem Scheibenradius positioniert. Diese Faktoren haben die Tendenz, das Problem der Schrägstellung hervorzurufen, das auftritt, wenn das Gleitstück nicht direkt ausgefluchtet ist mit der Richtung der Luftströmung. Bei Schrägstellung des Kopfes ist es häufig, daß die Anhebekräfte verringert werden, wodurch die Flughöhe verringert wird und die Möglichkeit des Kontakts mit der Scheibenoberfläche ansteigt. Wie oben unterstrichen, erforderte das Aufzeichnen nach dem Stand der Technik, daß das Gleitstück näher an der Scheibe fliegt, wodurch der Spielraum für Fehler verringert wird. Zusätzlich kann mit der Aufzeichnung von Daten mit immer höherer Dichte ein ungeplanter Kontakt mit dem Magnetfilm zu katastrophalen Verlusten führen, wenn eine Beschädigung des Magnetfilms eintritt. Demgemäß hat die niedrigere Flughöhe erheblich den Spielraum verringert für Veränderungen in der Flughöhe des Magnetkopfes bei gegenwärtigen und zukünftigen Magnetaufzeichnungssystemen.
Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Gleitstückanordnung zu schaffen, die für ein schnelleres Abheben des Kopfes von der Scheibenfläche sorgt, die Gleitstückanordnung mehr stabil hält für bessere Regulierung der Kopfflughöhe und erheblich die Wirkung der Schrägstellung auf die Flughöhe verringert.
In Fig. 1 ist ein typisches Magnetaufzeichnungssystem dargestellt, einschließlich einer magnetischen Lese/Schreibkopfanordnung 12, oberhalb einer rotierenden Scheibe 14 positioniert mittels eines Luftlagers, erzeugt durch eine Gleitstückanordnung 15, die mittels eines Arms 16 positioniert wird, welcher an einem Aktuator 17 befestigt ist, der schwenkbeweglich um einen Schwenkpunkt 18 ist. Die Scheibe wird in Richtung des Pfeils 19 in Drehung versetzt und umfaßt generell ein starres oder halbstarres Substrat (nicht dargestellt), beschichtet mit einem magnetischen Material, in welchem Information in Digitalform aufgezeichnet werden kann durch die Ausrichtung von magnetischen Partikeln in ausgewählten Bereichen.
Eine typische Gleitstück- und Kopfanordnung nach dem Stand der Technik ist in Fig. 2 gezeigt, umfassend einen Gleitstückkorpus mit Luftlagerteilen 26, die sich von einer Seite erstrecken. Diese Teile sind im Abstand voneinander und bilden Luftlagerflächen 27. Wenn das Aufzeichnungsmedium 14 zum Umlauf gebracht wird, rotiert demgemäß ein Luftfilm, repräsentiert durch die Pfeile 30, mit ihm und tritt in Wechselwirkung mit den Luftlagerflächen, um zu bewirken, daß der Kopf eine vorbestimmte Flughöhe im Abstand oberhalb der Oberfläche einnimmt für die Abstützung der Leseschreibköpfe 31 in einer festen Distanz von dem Magnetfilm. Nach vorn abgeschrägte Bereiche 32 unterstützen die Kompression des Luftfilms für bessere Abstützung des Gleitstücks. Demgemäß arbeitet das Gleitstück in einer sehr effizienten Weise, wenn der Luftfilm sich von vorn nähert, d. h. in der Richtung, die durch den Pfeil 34 angegeben ist.
Wie jedoch in Fig. 1 angedeutet, wird die Kopfanordnung durch einen Arm 16 positioniert, der an einem Aktuator für Schwenkbewegung um ein Schwenklager 18 befestigt ist. Wenn dann das Gleitstück in der mit ausgezogenen Linien dargestellten Position ist, nähert sich sich der durch die Pfeile 33 angedeutete Luftfilm dem Gleitstückkopf voraus, d. h. unter einem Schrägstellungswinkel von null. Wenn jedoch das Gleitstück nahe zur Innenseite des Aufzeichnungsbauteils bewegt wird, d. h. in die mit gestrichelten Linien angegebene Position, trifft der Luftfilm, der in Richtung der Pfeile 30 strömt, das Gleitstück unter einem Winkel A, relativ zur optimalen Richtung. Diese Aktion verringert die Hebekräfte des Luftlagers und ermöglicht dem Kopf, sich etwas näher an der Mediumoberfläche niederzulassen. In der Vergangenheit war eine solche Aktion unkritisch, da die Kopfanordnung weiter von der Oberfläche entfernt war. Mit dem Fortschritt der Systeme nach der Technik jedoch, fliegen die Köpfe viel näher an dem Medium und jegliche Änderung kann kritisch werden.
Modifikationen der erörterten Anordnung nach dem Stand der Technik werden in JP-A-61 962, JP-A-57 176 565 bzw. JP-A-57 176 566 erörtert. Das Gleitstück, offenbart in JP-A-61 962, weist die Merkmale auf, die in der einleitenden Partie der Patentansprüche 1 und 2 ausgeführt sind. Das Gleitstück nach JP-A-61 962 hat anstelle der zwei parallelen Kufen, die in Fig. 2 gezeigt sind, zwei Kufen hintereinander auf jeder Seite des Korpusteils, welche beiden Kufen getrennt werden durch eine Einsenkung, deren Breite bei weitem die Breite der Kufen übersteigt. JP-A-57 176 566 wiederum ist ähnlich dem Gleitstück nach Fig. 2, doch weist jede Kufe eine flache Einsenkung auf. JP-A-67 176 566 hat in ähnlicher Weise eine flache Einsenkung in jeder Kufe, jedoch begrenzt durch scharfe Kanten.
Die Erfindung unterscheidet sich gegenüber diesem Stand der Technik durch die Merkmale, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 2 ausgeführt sind.
Der abhängige Anspruch definiert eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsformen des Standes der Technik und der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und die Erfindung wird erläutert unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 11 derselben.
Fig. 1 ist eine Draufsicht und stellt einen Schwenkaktuator und Magnetkopfanordnung dar, positioniert über einem Abschnitt einer magnetischen Aufzeichnungsscheibe;
Fig. 2 zeigt eine Gleitstück- und Wandleranordnung nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 bis 6 zeigen andere Ausführungsformen der Erfindung; Fig. 7, 8 und 9 sind verschiedene Ansichten noch weiterer Ausführungsformen der Erfindung;
Fig. 10 zeigt die Abhebecharakteristik für eine Magnetkopfanordnung unter Anwendung der vorliegenden Erfindung und
Fig. 11 zeigt die Wirkung von Änderungen im Schrägstellungswinkel der Magnetkopfanordnung auf die Flughöhe.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt, in welcher das Gleitstück 38 dargestellt ist. Das Gleitstück umfaßt ein Luftlagerteil 35 in einer zylindrischen Konfiguration zur Ausbildung einer runden Luftlageroberfläche 36, die geringfügig abgeschrägt ist an der Kante 37. Das Luftlagerteil ist mit einer äußeren peripheren Wandung 24A ausgebildet. An dem Gleitstück ist ein Magnetwandler 39 angeordnet. Man kann demgemäß erkennen, daß, wenn die Luft sich in Richtung des Pfeils 40 unter einem Nullschrägstellungswinkel nähert, ein Luftlagereffekt an der Oberfläche 36 realisiert wird. Luft, die sich in dieser Richtung nähert, ist der Seite eines Zylinders exponiert, gebildet durch das Luftlagerteil. In ähnlicher Weise ist auch Luft, die sich unter einem Schrägstellungswinkel nähert, angedeutet durch Pfeil 41, ebenfalls der Seitenwandung eines Zylinders exponiert, gebildet durch das Luftlagerteil. Demgemäß ist der Effekt derselbe, soweit die Hebekräfte betroffen sind, weil das Luftlagerteil gleichartig erscheint zu dem anströmenden Luftfilm, der sich aus irgendeiner Richtung nähert. Im Ergebnis gibt es keine oder nur geringe Änderungen in der Flughöhe infolge Schrägstellung der Kopfanordnung, ausgenommen infolge Cosinuseffekten kleinerer Ordnung, zurückzuführen auf den Teilungswinkel des Gleitstücks.
In Fig. 4 ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, mit einem Gleitstück 44, das auf einer Oberfläche ein Paar von Luftlagerteilen 45 aufweist, welche Luftlagerflächen 46 bilden. In diesem Falle ist ein Paar von Wandlern 48 an der nachlaufenden Kante der Kopfanordnung befestigt. Wiederum wird der anströmende Luftfilm, repräsentiert durch den Pfeil 50, auf ein Paar von runden Luftlageroberflächen treffen, gebildet von den zylindrischen Luftlagerteilen 45. In ähnlicher Weise wird das Schrägstellen des Kopfes, was dazu führt, daß die anströmende Luft beispielsweise aus Richtung des Pfeils 51 kommt, ebenfalls den Luftfilm an einem Paar von runden Luftlageroberflächen aussetzen, so daß die Hebekraft, die auf die Kopfanordnung einwirkt, sich geringfügig oder gar nicht ändert.
Fig. 5 und 6 zeigen ebenfalls weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei der die Gleitstückanordnungen 55 bzw. 56 auf sich eine Mehrzahl von Luftlagerteilen 57 sämtlich von zylindrischer Konfiguration unter Bildung von Luftlageroberflächen 58 im wesentlichen gleicher Fläche aufweisen. Zusätzlich sind Wandler 59 an der nachlaufenden Kante des Gleitstücks befestigt. In jeder dieser Ausführungsformen ändert eine Änderung des Schrägstellungswinkels der Kopfanordnung das Aussetzen des Luftfilms bezüglich der Luftlageroberfläche sehr wenig, teilweise wegen der zylindrischen Konfiguration der Luftlagerteile und auch wegen der Tatsache, daß die Luftlagerteile durch Zwischenräume zwischen ihnen getrennt sind. Die Auftrennung durch diese Zwischenräume erlaubt dem Luftfilm, zwischen den Luftlagerteilen zu strömen und die Luftlageroberflächen vollständig zu belasten, um so die erforderlichen Hebekräfte zu erzeugen. Zusätzlich setzt eine Änderung des Anströmwinkels des Films jedes Teil immer noch den Luftfilm einem Luftlagerteil ähnlichen Querschnitts aus, so daß keine Änderung der Hebekräfte eintritt, erzeugt durch das Luftlagerteil.
In Fig. 7, 8 und 9 sind noch weitere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, bei denen ein Gleitstück 60 zwei Reihen von Luftlagerteilen 61, 62 und 64 aufweist. Diese Luftlagerteile bilden jeweils die Luftlagerflächen 61A, 62A, bzw. 64A. Wandler 65 sind an der nachlaufenden Kante des Gleitstücks angeordnet. In diesem Falle sind die Luftlagerteile 61 und 62 voneinander getrennt durch einen sich seitlich erstreckenden Schlitz 67, während die vorderen Lagerteile 62 und 64 getrennt sind durch den Querschlitz 68. Es ist festzuhalten, daß nicht alle Luftlagerflächen gleiche Hebekraft in einer solchen Struktur erzeugen und daß in dieser Ausführungsform die Oberflächen 61A und 64A als die größere Hebekräfte erzeugend angenommen werden. Es ist wichtig, daß zumindest jene Luftlagerteile, welche die signifikanten Hebekräfte erzeugen, im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisen selbst dann, wenn das Gleitstück schräg gestellt wird. Demgemäß sollten zumindest die Teile 61 und 64 in etwa quadratisch im Querschnitt sein.
Fig. 10 zeigt Charakteristiken der Gleitstücke 24 und 60, dargestellt in Fig. 2 bzw. 7 und man kann erkennen, daß die Abhebecharakteristik der Anordnung 24, illustriert durch die gestrichelte Linie 70, deutlich verzögert ist relativ zu der Abhebecharakteristik der Anordnung 60, dargestellt durch die ausgezogene Linie 71. Dies verdeutlicht, daß mit dem Querschlitz, der die Luftlagerteile in unterschiedliche Abschnitte des Kopfes unterteilen, der Kopf von dem rotierenden Medium viel eher abhebt als bei den Kopfanordnungen nach dem Stand der Technik, repräsentiert durch die Struktur der Fig. 2. Dies führt zu einem geringeren Kontakt zwischen dem Kopf und der Scheibe mit begleitender Verringerung des Verschleißes der Scheibenoberfläche und weniger Akkumulaton von Partikeln von der magnetischen Beschichtung auf der Kopfanordnung.
Fig. 11 illustriert den Effekt einer Änderung des Schrägstellungswinkels auf die Flughöhe des Kopfes. Für den Kopf nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 2 werden Änderungen in der Flughöhe illustriert durch die gestrichelte Linie 75, die zeigt, daß die Flughöhe sich erheblich ändert, wenn der Schrägstellwinkel zunimmt. Für dieselben Änderungen des Schrägstellwinkels auf das segmentierte Luftlagerteil gemäß Fig. 7 illustriert die ausgezogene Linie 76, daß die Flughöhe sich nicht mehr ändert als etwa 10% über demselben Schrägstellwinkelbereich. Demgemäß führt das Segmentieren der Luftlagerteile sowohl zu schnellerem Abheben des Magnetkopfes von der magnetischen Oberfläche als auch zu geringerer Änderung der Flughöhe mit Änderung des Schrägstellwinkels. Änderungen im Schrägstellwinkel können herrühren von der Betätigung des Schwenkaktuators, wie oben beschrieben.
Es wird angenommen, daß die Tatsache, daß die Querschnittsfläche der einzelnen Luftlagerteile sich nur geringfügig ändert, wenn der Schrägstellwinkel sich ändert, ermöglicht, daß die Hebekräfte im wesentlichen dieselben bleiben, um so die Kopfanordnung sehr nahe einer konstanten Flughöhe zu halten. Selbst, obwohl in der Ausführungsform nach Fig. 7 bis 9 die Querschnittskonfiguration der Luftlagerteile sich von einem Kreis zu einem Rechteck oder Quadrat ändert, bleiben doch immer noch bei Änderung des Schrägstellwinkels die Querschnittsflächen, die dem Luftfilm präsentiert werden, im wesentlichen dieselben im Gegensatz zu Änderungen bei dem Luftlagerteilquerschnitt, der dem Luftfilm in der früheren Ausführungsform gemäß Fig. 2 präsentiert wurde. Im Ergebnis wird nur eine geringe Änderung der Flughöhe realisiert durch Anwendung der Erfindung, während bei der Anordnung nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 2 viel stärkere Flughöhenänderungen realisiert werden.

Claims

1. Ein Gleitstück (15), das einen magnetischen Wandler (65) nahe der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums (14) auf einem Luftfilm abstützt, der in der generellen Richtung der Relativbewegung zwischen dem Gleitstück und dem Medium strömt, welches Gleitstück umfaßt:

Einen flachen Korpusteil (60) mit einer Front und Seiten, Mittel zum Abstützen des magnetischen Wandlers auf dem Korpusteil, zweiseitig sich erstreckende Reihen von Luftlagergliedern (61, 62, 64) für das Halten des Korpusteils auf einer vorbestimmten Flughöhe über der Mediumoberfläche, wobei jedes solche Luftlagerteil von dem benachbarten durch einen Querschlitz (67, 68) getrennt ist und eine Konfiguration einschließlich peripherer Wandungen, die sich von dem Korpusteil in Richtung des Mediums erstrecken und in eine Luftlageroberfläche auslaufen, welche sich parallel zu der Medienoberfläche erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe der Luftlagerteile eine Mehrzahl solcher Querschlitze (67, 68) umfaßt und demgemäß eine Mehrzahl solcher Luftlagerteile, daß die Breite der Querschnitte (67, 68) kleiner ist als die Breite der Luftlagerteile und daß mindestens einige der Luftlagerteile (61, 62, 64) jeder Reihe so geformt sind, daß sie keine wesentliche Änderung ihrer Querschnittsfläche bezüglich des Luftfilmes aufweisen, wenn das Gleitstück relativ dazu sich schräg stellt.

2. Ein Gleitstück (15), das einen magnetischen Wandler (39, 59) nahe der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums (14) auf einem Luftfilm abstützt, der in der generellen Richtung der Relativbewegung zwischen dem Gleitstück und dem Medium strömt, welches Gleitstück umfaßt Einen flachen Korpusteil (38) mit einer Front und Seiten, Mittel zum Abstützen des Wandlers auf dem Korpusteil, ein Luftlagerteil (35) für das Halten des Korpusteils (38) in einer vorbestimmten Flughöhe über der Medienoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftlagerteil (35) die Form einer runden Scheibe hat, die sich in Richtung ihrer Achse von dem Korpusteil (38) in Richtung des Mediums erstreckt und in eine Luftlageroberfläche (36) ausläuft, die sich parallel zu der Medienoberfläche erstreckt.

3. Das Gleitstück nach Anspruch 2, umfassend:

eine Mehrzahl von Luftlagerteilen (35, 57) in der genannten Form einer runden Scheibe.