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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft magnetische Aufzeichnungsgeräte. Spezieller
betrifft die Erfindung einen fliegenden Gleiterkopf mit einem magnetischen
Wandler, der verwendet wird, um Daten auf ein Aufzeichnungsmedium,
wie zum Beispiel eine magnetische Speicherplatte, zu schreiben und
von diesem zu lesen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Magnetische
Aufzeichnungssysteme übertragen
Daten durch Wandler, die durch einen Luftlagerfilm oder -schicht
getragen werden, wenn sie sich relativ zur Oberfläche einer
magnetischen Speicherplatte bewegen. Solche Wandler müssen entweder
in nur wenigen Millionstel Zoll über
eine rotierende Plattenfläche "fliegen" (gleitende Magnetköpfe) oder leichten
Kontakt mit der rotierenden Magnetplatte (Magnetköpfe mit
falschem Kontakt) innerhalb eines sicheren Bereichs haben.
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Der
Luftlagerfilm wird durch Beaufschlagung der Luft mit Druck erzeugt,
wenn sie zwischen der rotierenden Plattenoberfläche und dem Gleiterkörper strömt. Damit
die Köpfe
fliegen, arbeitet das Luftlager so, dass es ohne physikalischen
Kontakt einen sehr schmalen Abstand zwischen dem Gleiterkörper und der
rotierenden Magnetplatte erzeugt. Dies hält die Abnutzung und Beschädigung der
Oberfläche
an dem rotierenden Kopf und der magnetischen Speicherplatte während des
Betriebes möglichst
gering, obwohl eine schmale Trennung aufrechterhalten wird, um eine
hochdichte magnetische Struktur der Aufzeichnung zu gewährleisten.
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Wenn
sich die nominale Kopfflughöhe
(Abstand zwischen dem Gleiterkörper
und der sich drehenden Plattenoberfläche) des fliegenden Gleiters verringert,
erzielt der magne tische Wandler eine höhere Auflösung zwischen einzelnen Datenbit-Speicherplätzen auf
der Magnetplatte. Daher muss zur Erreichung einer höheren Aufzeichnungsdichte
die Kopfflughöhe
so weit wie möglich
reduziert werden, ohne Probleme bei der Zuverlässigkeit zu verursachen. Probleme
können
auftreten, wenn zu große und
unerwünschte Änderungen
der Kopfflughöhe
zu einer Berührung
zwischen dem fliegenden Gleiter und dem sich schnell drehenden Aufzeichnungsmedium
führen.
Eine solche Berührung
führt zur
Abnutzung des Gleiters und der Aufzeichnungsfläche und kann bei bestimmten
Bedingungen katastrophal für den
Betrieb des Plattenlaufwerks sein.
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Folglich
werden Bemühungen
zur Entwicklung fortgesetzt, um immer geringere Kopfflughöhen anzustreben,
während
versucht wird, gleichmäßige oder
optimale Bedingungen der Kopfflughöhe über einen Bereich von Rotationsbedingungen
wie Änderungen
der Tangentialgeschwindigkeit vom inneren Track zum äußeren Track,
eine hochschnelle Bewegung der Spursuche und verschiedene Schräglaufwinkel
zu erzeugen.
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Die
Umfangsgeschwindigkeit der Magnetplatte nimmt vom Innendurchmesser
(ID) zum Außendurchmesser
(OD) der rotierenden Platte linear zu. Weil ein Gleiter typischerweise
schneller fliegt als die Geschwindigkeit des Plattenaufzeichnungsmediums
zunimmt, gibt es die Tendenz, dass die äußere Führung des Gleiters schneller
fliegt als die innere Führung.
Deshalb besitzt der fliegende Gleiter einen Aufbau, der gewährleistet,
dass bei dem Versuch, der Tendenz entgegen zu wirken, dass die äußere Führung schneller
als die innere Führung
fliegt, ein Querneigungswinkel erzeugt werden kann. Der Querneigungswinkel
ist definiert als der Neigungswinkel zwischen der Hauptebene des
Gleiters in radialer Richtung der Magnetplatte und der Hauptebene
der Plattenoberfläche.
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Die
Fähigkeit, Änderungen
des Querneigungswinkels zu steuern oder zu erzeugen, ist wichtig,
um anderen Kräften
entgegenzuwirken, die während
der Herstellung oder der Bedienungen des Plattenlaufwerks erzeugt
werden. Einige dieser Kräfte oder
Faktoren, die kompensiert werden müssen, umfassen:
Fertigungsfehler
in den kardanischen Lagerungen, die den Gleiter an dem Tragarm befestigen;
Dynamische
Kräfte,
die auf den Luftlagergleiter durch den Spurzugriffsarm während des
Zugriffs auf Spuren aufgebracht werden; und veränderliche Schräglaufwinkel,
tangential zur Rotation der Magnetplatte, die von der Mittellinie
des Gleiters gemessen werden.
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Zum
Beispiel entwickelt sich eine ungleiche Druckverteilung zwischen
der seitlichen äußeren Führung und
der seitlichen inneren Führung
ohne Rücksicht
auf den speziellen Schräglaufwinkel
in Bezug auf die Richtung des Luftstroms. Diese verursacht, dass
der Gleiter mit der inneren Führung
viel näher
an der Plattenoberfläche
rotiert als die äußere Führung. Die
Folge davon ist, dass die Wahrscheinlichkeit eines physikalischen
Kontaktes mit der Plattenoberfläche
bei dieser rotierenden Mindesthöhe
des Gleiters zunimmt. Deshalb gibt es die anhaltende Bemühung, Luftlager-Gleiter
zu entwickeln, die einen Wandler so nahe wie möglich an der Plattenoberfläche mit
konstanter Kopfflughöhe
und konstantem Querneigungswinkel tragen, ohne Rücksicht auf die sich verändernden
Rotationsbedingungen wie Änderung
von Plattengeschwindigkeit und Schräglaufwinkel.
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Um
stabile Flugeigenschaften zu erzielen, sollte der Gleiter auch bei
einem Teilungswinkel fliegen, der in einen sicheren vorbestimmten
Bereich fällt.
Der Teilungswinkel ist definiert als der Neigungswinkel zwischen
der Hauptebene des Gleiterkörpers in
der tangentialen Richtung der rotierenden Magnetplatte und der Hauptebene
der Plattenoberfläche.
Im Normalfall, bei dem die Kopfflughöhe des hinteren Abschnitts
des Gleiters niedriger ist als die des vorderen Abschnitts des Gleiters,
ist der Teilungswinkel positiv. Wenn der ausgelegte positive Teilungswinkel zu
klein ist, besteht die Möglichkeit,
dass sich der Gleiter nach unten senken wird oder unabsichtlich
in eine Ausrichtung mit negativem Teilungswinkel übergehen
wird, die zum Beispiel durch eine innere und äußere Störung verursacht wird, wodurch
die Vorderkante des Gleiters auf die rotierende Magnetplatte aufschlagen
kann. Andererseits kann die zum stabilen Fliegen benötigte Zähigkeit
der Luft nachteilig vermindert sein, wenn der ausgeführte Teilungswinkel
zu groß ist,
was wiederum zu einer Kollision mit der Magnetplatte führen kann.
Deshalb sollte der Gleiter zur Aufrechterhaltung von Stabilität so ausgeführt werden,
dass der Teilungswinkel gesteuert werden kann, so dass er in einen
optimalen Bereich fällt, während die
Situation mit negativem Teilungswinkel vermieden wird.
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Ein
weiterer Faktor hinsichtlich einer Berücksichtigung des Teilungswinkels
ist dessen allgemeine Tendenz, größer zu werden, wenn sich der
Schräglaufwinkel
erhöht,
wenn der Gleiter näher
am Außendurchmesser
der Magnetplatte angeordnet ist. Folglich sollte der Teilungswinkel
ohne Rücksicht
auf Änderungen
des Schräglaufwinkels
in einen sicheren Bereich fallen, um die gewünschte Zuverlässigkeit der
dynamischen Leistung der Schnittstelle zwischen Kopf und Magnetplatte
zu gewährleisten.
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1 ist
die schematische perspektivische Ansicht eines normalen abgeschrägten flachen
Gleiters. In 1 sind zwei Führungen 11a parallel
in einer vorbestimmten Höhe
auf einer Fläche
des schlanken Hexaederkörpers 10a ausgebildet,
um auf diese Weise ABS zu bilden, die sich in der Länge erstrecken.
An jedem Vorderkantenabschnitt (in Richtung der Rotation der Magnetplatte)
der ABS-Führungen 11a ist
ein abgeschrägter
oder geneigter Abschnitt 12a ausgebildet. Bei einem solchen
Aufbau rotiert Luft aufgrund von Oberflächenreibung innerhalb einer
sehr dünnen
Grenzschicht zusammen mit der Rotation der Magnetplatte. Die Magnetplatte zieht
Luft unter den Gleiter und entlang der Luftlagerflächen in
einer Richtung, die ungefähr
parallel zur Tangentialgeschwindigkeit der Magnetplatte ist. Wenn
sich die Luft zwischen der rotierenden Magnetplatte und dem Gleiter
hindurch bewegt, wird sie durch die Abschrägung 12a an der Führungskante der
Führungen 11a komprimiert.
Dieser Druck erzeugt eine hydrodynamische Hubkraft am Querschnitt
der Abschrägung,
die längs
jeder der Führungen 11a gehalten
wird und eine Hubkraft ergibt, mit der es somit möglich ist,
dass der Gleiter über
der Plattenoberfläche
fliegt. Eigentlich funktionieren die seitlichen Führungen 11a wie
ein Druckluftlager und besitzen somit einen Überdruckbereich an einem Abschnitt
längs einer
Achse eines durch Rotation der Magnetplatte erzeugten Luftstroms.
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Obwohl
dieser normale Gleiter leicht und ökonomisch hergestellt wird,
leidet er deshalb an Nachteilen, dass die Kopfflughöhe, der
Teilungswinkel und der Querneigungswinkel entsprechend dem Schräglaufwinkel
des rotierenden Antriebselements, d. h. entsprechend der radialen
Stellung des Gleiters über
der Plattenoberfläche,
erheblich abweichen. Tatsächlich
wird die Hubkraft wegen des Schräglaufwinkels
reduziert, was die Kopfflughöhe
verringert. Außerdem
verursacht der Schräglaufwinkel
eine rollende Bewegung, so dass die Kopfflughöhe unter beiden seitlichen
Führungen 11a nicht
gleichmäßig ist. Bei
Kopfflughöhen
von 3,0 Millionstel Zoll und größer beeinflussen
geringfügige
Schwankungen von Höhe und
Neigung in dem Gleiter die Lese-/Schreiboperationen der Magnetplatte
in der Regel nicht. Jedoch erfordern die gegenwärtigen Standards Kopfflughöhen von
unter 2 Millionstel Zoll. Bei solchen kleinen Kopfflughöhen können selbst
geringfügige Änderungen
der Kopfflughöhe,
des Teilungswinkels und des Querneigungswinkels die Zuverlässigkeit
der Lese-/Schreibfunktion des Kopfes eines Festplattenlaufwerks
ernsthaft beeinflussen.
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Angesichts
des oben Erwähnten
und zur besseren Realisierung einer konstanten Kopfflughöhe sowie
eines konstanten Teilungswinkels und Querneigungswinkels und um
ein verbessertes Betriebsverhalten beim Starten und Unterbrechen
des Kontakts (CSS) zu erreichen, haben die meisten heutigen Luftlagergleiter
die Ausführung
vom Typ eines Unterdruck-Luftlagers (NPAB) übernommen wie es in 2 dargestellt
ist. Ein solcher Gleiter hat den gleichen grundlegenden Aufbau wie
der in 1 dargestellte Gleiter, zusammen mit einer die
ABS-Führungen
verbindenden Querführung.
Das heißt,
wie es in 2 dargestellt ist, sind zwei
ABS-Führungen 11b, die
jeweils eine Neigung 12b an einer Vorderkante davon aufweisen,
parallel auf einer Fläche
des Körpers 10b ausgebildet.
Eine Querführung 13b mit
der gleichen Höhe
wie die ASB-Führung 11b ist
in der Nähe
der Vorderkante zwischen den Führungen 11b, sich
unmittelbar an die Neigungen 12b anschließend, ausgebildet.
Die Querführung 13b erzeugt
einen Hohlraum 15b mit einem Unterdruck oder einem Druck
unter dem der Umgebung in der Nähe
zu der Oberfläche
des mittleren Abschnitts des Körpers 10b stromabwärts von
der Querführung 13b.
Da der Druck der sich über
die Querführung 13b bewegenden
Luft verbreitet wird, wenn diese den Hohlraum 15b mit Unterdruck
passiert, wird somit auf den Gleiter eine Zug- oder Saugkraft nach unten aufgebracht, die
die Aufhängungslast
in Gramm reduziert und den Vorteil bewirkt, sich schnell von der
Plattenoberfläche abzuheben.
Die Gegenwirkung zwischen der positiven Kraft und der negativen
Kraft reduziert die Empfindlichkeit der Kopfflughöhe des Gleiters
relativ zu der Plattengeschwindigkeit und erhöht die Steifigkeitseigenschaften
des Gleiters.
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Trotzdem
leidet der NPAB Gleiter von 2 an einigen
Nachteilen. Zum Beispiel hängt
die Größe des Unterdruckes
im Hohlraum 15b von der Richtung des Luftstroms ab, was
bedeutet, dass bei unterschiedlichen Schräglaufwinkeln unterschiedliche Drücke vorhanden
sein werden. Dies führt
zu einem nicht gleichförmigen
Betrieb längs
des gesamten Durchmessers der Magnetplatte. Insbesondere können größere Schräglaufwinkel
ernsthaftere negative Rollschwankungen im Vergleich zu einem normalen abgeschrägten, flachen
Gleiter verursachen. Es gibt außerdem
die Tendenz, dass sich Restpartikel an der Querführung 13b in dem vorderen
Hohlraum 16b sammeln. Solche Restpartikel können schließlich eine
ungünstige
Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit
haben, da die angesammelten Partikel Kopfabstürze und eine übermäßige Abnutzung
von Kopf und Magnetplatte verursachen können.
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US-A-S
610 784 oder US-A-5 583 722 offenbaren eine Anzahl von Unterdruck-Gleitern
mit optimierten vorderen Einschlüssen
und weiteren Einschlüssen
in der Mitte des Gleiters. Jeder der Gleiter zeigt zwei Vorderkanten-Einschlüsse (LE
Einschlüsse)
und zwei Hinterkanten-Einschlüsse
(TE Einschlüsse).
Die LE-Einschlüsse
sind zu der vorderen Kante des Gleiters hin geöffnet und bilden vordere Druckluft-Hohlräume.
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ABRISS DER
ERFINDUNG
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Unter
Berücksichtigung
des oben Erwähnten ist
die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, die
Bereitstellung eines verbesserten fliegenden NPAB Kopfgleiters,
der weniger Flugschwankungen dadurch zeigt, dass die Auswirkungen
des Schräglaufwinkels
reduziert sind, um auf diese Weise stabile Flugbetriebseigenschaften
zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wird der
Kopfgleiter des Weiteren ein relativ konstantes Maß des Querneigungswinkels
ohne Rücksicht
auf Schräglaufwinkel und
Umfangsgeschwindigkeit des Gleiters entlang der Gleiterstrecke vom
Innendurchmesser zum Außendurchmesser
der Magnetplatte zeigen.
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Außerdem ist
die Größe der Partikelansammlung
um die Querführungen
herum, die die Unterdruckbereiche erzeugen, gleichzeitig verringert, und
der entsprechende Kopfgleiter für
ein magnetisches Aufzeichnungssystem zeigt über den gesamten Datenbereich
einen stabilen Teilungswinkelbereich.
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Die
Aufgabe wird durch einen Gleiter mit den Merkmalen des vorhandenen
Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst
der Gleiter zwei seitliche Führungen,
die sich zur Hinterkante erstrecken und die Hauptluftlagerflächen bilden,
die positive Hubkräfte
entwickeln, wenn die Magnetplatte unterhalb des Gleiters rotiert.
Es werden zwei Hohlräume
mit Luftunterdruck gebildet, wobei sich einer unmittelbar anschließt an jede
der seitlichen Führungen
im mittleren Abschnitt des Gleiterkörpers, die durch bogenförmige Querführungen
voneinander getrennt sind. Außerdem
werden zwei weitere Hohlräume
mit Luftunterdruck vor den mittleren Hohlräumen mit Luftunterdruck gebildet.
Der mittlere und der vordere Hohlraum mit Luftunterdruck auf jeder
Seite des Gleiters ist durch schmale mittlere Luftlager-Querführungssegmente
geteilt, die die stabilen eingefangenen Zug- oder Saugkräfte in den
Hohlräumen
ohne Rücksicht auf
große Änderungen
des Schräglaufwinkels
beim Betrieb des Plattenlaufwerks sicher aufrecht erhalten.
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Jede
der zwei seitlichen Führungen
enthält breite
Abschnitte an der Vorderkante und breite Abschnitte an der Hinterkante
mit schmalen Abschnitten in der Mitte, die die Vorder- und Hinterkante
verbinden. Deshalb wird der größte Teil
der Hubkraft von den seitlichen Führungen in den vier Ecken des
Gleiterkörpers
erzeugt und konzentriert. Die Kombination der Hubkraft an den Ecken,
die Zugkraft an den vier Hohlräumen
mit Luftunterdruck und die verringerte Aufhängungslast in Gramm bewirken
eine gleichmäßige fliegende
Stellung ohne Rücksicht
auf Änderungen
beim Schräglaufwinkel,
was zu einem dynamisch stabilen fliegenden Gleiter mit einer konstanten
Kopfflughöhe,
einem konstanten Querneigungswinkel und einem stabilen Teilungswinkel
führt.
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Die
Querführungen,
die die Hohlräume
mit Luftunterdruck unterteilen, besitzen eine gekrümmte Form,
die es unterstützt,
die im Hohlraum mit Unterdruck eingeschlossene Kraft mit annäherndem
Umgebungsdruck zu erhalten sowie eine Ansammlung von Partikeln um
die Querführung
herum möglichst klein
zu halten. Der Gleiter nach der vorliegenden Erfindung schließt jegliche
den Hauptluftstrom blockierende, stumpfe Seitenkanten aus, was dynamisch zuverlässige Flugeigenschaften
und ein stabiles Flugverhalten bewirkt. Der fliegende NPAB Gleiter nach
der vorliegenden Erfindung sichert die Vorteile von ausgezeichnetem
CSS (Berühren,
Starten Unterbrechen) und konstante Aufhängungslasten in Gramm, während der
eigentliche Kontaktbereich des Gleiters möglichst gering gehalten wird.
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Die
ersten und die zweiten vorstehenden Abschnitte auf dem Gleiterkörper bilden
daher entsprechende breite Vorderkanten-Luftlagerflächen, breite Hinterkanten-Luftlagerflächen, schmale äußere Luftlagerflächen, schmale
innere Luftlagerflächen,
mittlere Hohlräume
mit Luftunterdruck und vordere Hohlräume mit Luftunterdruck. Diese
Elemente der ersten und der zweiten vorstehenden Abschnitte können an gegenüber liegenden
Seiten der mittleren Längsachse
des Gleiterkörpers
in vielen unterschiedlichen Kombinationen abhängig von der Betriebsumgebung des
Gleiterkopfes symmetrisch und/oder asymmetrisch ausgeführt sein.
Außerdem
kann die Öffnung, die
durch die schmalen inneren Luftlagerflächen gebildet wird, in Abhängigkeit
von der Betriebsumge bung des Gleiterkopfes entweder über der
mittleren Längsachse
des Gleiterkörpers
zentriert oder von dieser versetzt sein.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben erwähnten
Aufgaben und Vorteile der vorlegenden Erfindung werden mit Bezug
auf die angefügten
Zeichnungen ausführlich
beschrieben, in denen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht von unten, die einen normalen fliegenden,
abgeschrägten
flachen Gleiter für
ein Festplattenlaufwerk darstellt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht von unten, die einen normalen NPAB
Gleiter (Unterdruck-Luftlager) zur Verwendung in einem Festplattenlaufwerk
darstellt;
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3 ist
die perspektivische Ansicht einer Ausführung des fliegenden NPAB Gleiters
nach der vorliegenden Erfindung von unten;
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4 ist
eine Draufsicht von unten, die den fliegenden Gleiter nach der in 3 gezeigten
Ausführung
darstellt;
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5 ist
die perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführung des fliegenden NPAB Gleiters nach
der vorliegenden Erfindung, bei der anstelle einer Abschrägung eine
flache Abstufung an der Vorderkante der seitlichen Führungen
enthalten ist;
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6 ist
die perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführung des fliegenden NPAB Gleiters nach
der vorliegenden Erfindung, bei der eine schräge flache Abstufung an der
Vorderkante der seitlichen Führungen
enthalten ist;
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7 ist
die perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführung des fliegenden NPAB Gleiters nach
der vorliegenden Erfindung, in dem seitliche asymmetrische Luftlager-Führungen und Unterdrucktaschen
enthalten sind.
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8A und 8B sind
entsprechende Draufsichten von unten, die andere Formen von Gleitern
mit seitlichen asymmetrischen Luftlager-Führungen und vier Hohlräumen mit
Luftunterdruck darstellen;
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9A ist eine grafische Darstellung, die
die simulierte Kopfflughöhe
als Funktion des Magnetplattenradius für den fliegenden NPAB Gleiter
nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9B ist eine grafische Darstellung, die den
simulierten Teilungswinkel als Funktion des Magnetplattenradius
für den
fliegenden NPAB Gleiter nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
und
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9C ist eine grafische Darstellung, die den
simulierten Querneigungswinkel als eine Funktion des Magnetplattenradius
für den
fliegenden NPAB Gleiter nach der vorliegenden Erfindung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen fliegenden
Luftlager-Gleiter mit unterteilten Taschen oder Hohlräumen mit
Unterdruck. 3 ist die perspektivische Ansicht
eines verbesserten fliegenden NPAB Gleiters nach der vorliegenden
Erfindung von unten, und 4 zeigt eine Draufsicht dieser
Ausführung
des verbesserten Gleiters von unten.
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Die
folgende Erörterung
wird mit dem Verständnis
geführt,
dass der fliegenden Luftlager-Gleiterkörper 100 über einer
Fläche
einer Speicherplatte während
einer relativen Rotation der Speicherplatte fliegt. Der Gleiterkörper 100 weist
eine Hauptfläche auf,
die der Plattenoberfläche
gegenüber
liegt, auf der ein Muster von Querführungen und Ausnehmungen ausgebildet
ist. Die Hauptfläche
besitzt eine Vorderkante (vorderer Abschnitt), eine Hinterkante
(hinterer Abschnitt), eine erste Seite und eine zweite Seite, wobei
die Vorderkante stromaufwärts
von der Hinterkante relativ zu einer Längsrichtung des Gleiterkörpers im
Abstand angeordnet ist, die mit der tangentialen Drehrichtung der Speicherplatte
zusammenfällt.
Die erste Seite ist von der zweiten Seite relativ zu einer Querrichtung
des Gleiterkörpers 100 beabstandet.
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Der
Gleiterkörper 100 weist
zwei Luftlagerführungen 105a und 105b jeweils
eine entlang der ersten Seite und der zweiten Seite auf, die sich
von der Vorderkante zur Hinterkante erstrecken. Die seitlichen Führungen 105a, 105b sind
an gegenüber
liegenden Seiten einer Längsachse
des Gleiterkörpers 100 symmetrisch
angeordnet und in einer Querrichtung des Gleiterkörpers 100 miteinander
ausgerichtet. Die seitlichen Führungen 105a, 105b haben
abgeschrägte
Querschnitte 120a, 120b an der Vorderkante, um
die eintretende Luft zu komprimieren, damit ein ausreichender Überdruck
zur Unterstützung des
Gleiterkörpers 100 in
einem schwebenden Zustand erzeugt wird. Die seitlichen Führungen 105a, 105b weisen
breite Vorderkantenflächen 110a, 110b und
Hinterkantenflächen 110c, 110d auf,
die die hauptsächliche
positive Hubkraft für
die Unterstützung
des Gleiterkörpers 100 in
einem schwebenden Zustand bewirken, damit der Gleiter über die Plattenoberfläche fliegen
kann. Der Wandler ist an dem hinteren Abschnitt der äußeren Führung mit
Bezug auf die Rotation der Magnetplatte angebracht.
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Zwischen
den Vorderkantenflächen 110a, 110b und
den Hinterkantenflächen 110c, 110d ist eine
Reihe von schmalen bogenförmigen
Querführungen
vorgesehen, die sich vereinigen, so dass eine Vielzahl von unterteilten
Hohlräumen
mit Unterdruck gebildet wird. Speziell bilden die inneren und äußeren bogenförmigen Querführungen 130a, 140a einen ersten
im Allgemeinen U-förmigen
Hohlraum 150a mit Unterdruck stromabwärts der Führungen 130a, 140a,
und die inneren und äußeren bogenförmigen Querführungen 130b, 140b bilden
einen zweiten im Allgemeinen bogenförmigen Hohlraum 150b mit
Unterdruck stromabwärts
der Führungen 130b, 140b. Ein
dritter Hohlraum 170a mit Unterdruck ist stromaufwärts von
der äußeren Führung 140a,
das heißt zwischen
der äußeren Führung 140a und
der Vorderkantenfläche 110a ausgebildet.
Schließlich
ist ein vierter Hohlraum 170b mit Unterdruck stromaufwärts der äußeren Führung 140b,
das heißt
zwischen der äußeren Führung 140b und
der Vorderkantenfläche 110b,
ausgebildet.
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Diese
vier unterteilten Unterdruck-Hohlräume 150a, 170a, 150b, 170b sind
untergeordnete Umgebungsbereiche, die die Halterung des Wandlers näher an die
Plattenoberfläche
mit einer Zugkraft ziehen, die zwischen den vier geteilten untergeordneten Umge bungsdruckbereichen
verteilt ist. Mit dieser Struktur von unterteilten untergeordneten
Umgebungstaschen können
die Unterdruck-Hohlräume
die verteilten Zugkräfte
in fast gleichförmiger
Weise ohne Rücksicht
auf eine Änderung
des Schräglaufwinkels erhalten.
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Mit
anderen Worten, die Hohlräume
mit Unterdruck funktionieren so, dass sie auf den Gleiterkörper 100 eine
nach unten gerichtete Zugwirkung bewirken, die wiederum eine massenäquivalente
Wirkung erzeugt, die die Stabilität verbessert. Die abgerundete
Ausführung
reduziert die Abhängigkeit
des Schräglaufwinkels
auf die Größenordnung
von Massenäquivalenz.
Das heißt,
da die Hohlräume
mit Unterdruck abgerundet sind, verändern Winkelabweichungen in
Richtung des Luftstroms, die sich aus Änderungen des Schräglaufwinkels
ergeben, die Wirkung der Hohlräume
mit Unterdruck nicht wesentlich. Dies führt zu Änderungen der verringerten
Höhe, wenn
der Gleiter an unterschiedlichen Durchmessern entlang der Plattenoberfläche angeordnet
ist.
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In
der vorliegenden Ausführung
gibt es keine seitlich angeordnete gerade Querführung zur Blockierung des Durchflusses
von Partikeln. Wie es in 3 und 4 dargestellt
ist, sind die inneren bogenförmigen
Querführungen 130a, 130b durch
eine Öffnung 180 getrennt.
Deshalb kann eine Sammlung von Partikeln auf dem Gleiterkörper 100 bei
Betrieb möglichst
gering gehalten werden, da die Partikel im Grunde genommen ungehindert
von dem vorderen Abschnitt 160 durch die Öffnung 180 und über die Hinterkante
hinaus frei strömen
können.
Ein zusätzlicher
Vorteil, eine vorstehende Querführung
im mittleren Abschnitt auszuschließen ist, dass der Neigungswinkel
des Gleiters bei Bedingungen mit großem Schräglaufwinkel verringert ist.
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In
einer beispielhaften praktischen Ausführung des Gleiters nach der
vorliegenden Erfindung lag die Tiefe der Luftlagerführungen
im Bereich von 2 bis 15 Mikron (μm)
oder Mikrometer, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 3,0 bis 6,0
Mikron (μm)
liegt. Die Länge
von Gleitern, in die die Erfindung einbezogen ist, liegt im Bereich
von 1000 bis 4000 Mikron (μm),
wobei Breiten zwischen 50 bis 100 % der Körperlänge des Gleiters liegen. Die
Kopfflughöhe
des Magnetkopfes beträgt
im Verhältnis
zu der rotierenden Speicherplatte ungefähr 100 bis 1000 Angström (Å).
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Eine
andere Ausführung
des Gleiters nach der vorliegenden Erfindung mit unterteilten Unterdruck-Hohlräumen ist
in 5 dargestellt. Die Ausführung von 5 teilt
sich viele der gleichen Merkmale wie die Ausführung von 2,
die durch dieselben Bezugszahlen angegeben sind und somit hier nicht
wiederholt werden. Der Unterschied zwischen den zwei Ausführungen
ist, dass flache Abstufungen 121a, 121b an den
entsprechenden Vorderkanten der seitlichen Führungen 105a, 105b anstelle
der abgeschrägten
Abschnitte 120a, 120b vorgesehen sind, um die
eintretende Luft am Anfang zur Erzeugung der Hubkraft des Gleiters
zu komprimieren.
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Während die
Vorteile dynamischen Fliegens nach der Ausführung von 5 fast
die gleichen wie die der Ausführung
von 3 sind, erfordert die Ausführung von 5 die
zweifache Bearbeitungszeit einer lithografischen Maske, um die flachen
Abstufungen an der Vorderkante anstelle der abgeschrägten Vorderkante
der Ausführung
von 3 zu erzeugen.
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Eine
noch andere Ausführung
des Gleiters nach der vorliegenden Erfindung mit unterteilten Hohlräumen mit
Unterdruck ist in 6 dargestellt. Wiederum teilt
sich die Ausführung
von 6 viele der gleichen Merkmale wie die Ausführung von 3 und 5,
die durch die gleichen Bezugszahlen angegeben sind und somit hier
nicht wiederholt werden. Der Unterschied zwischen den Ausführungen
ist die Bereitstellung von seitlich abgeschrägten flachen Abstufungen 122a, 122b an
den entsprechenden Vorderkanten der seitlichen Führungen 105a, 105b anstelle
der abgeschrägten
Abschnitte 120a, 120b, um die eintretende Luft
am Anfang zur Erzeugung der Hubkraft des Gleiters zu komprimieren.
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Die
Ausführung
von 6 besitzt die gleichen funktionellen Vorteile
wie die erste Ausführung in 3,
die jedoch außerdem
eine verbesserte Änderung
des Teilungswinkels über
den gesamten Bereich der Magnetplatte, d. h. einen gleichmäßigeren Teilungswinkel,
zeigt. Jedoch erfordert die Ausführung
von 6, ähnlich
wie die Ausführung
von 5, die zweifache Bearbeitungszeit einer lithografischen
Maske, um die abgeschrägten
flachen Abstufungen an der Vorderkante anstelle der abgeschrägten Vorderkante
der Ausführung
von 3 zu erzeugen.
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Eine
noch weitere Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit unterteilten Hohlräumen mit
Unterdruck ist in 7 dargestellt. Wie zuvor, teilt
sich die Ausführung
von 7 viele der gleichen Merkmale der vorhergehenden
Ausführungen
wie sie durch dieselben Bezugszahlen angegeben sind und somit hier nicht
wiederholt werden. Ein Unterschied zwischen den Ausführungen
ist, dass die bogenförmigen
Querführungen 133a, 143a in
der Längsrichtung
nicht symmetrisch mit den bogenförmigen
Querführungen 133b, 143b sind.
Außerdem
erstreckt sich die innere Querführung 133a zu
der Hinterkante in einem größeren Ausmaß als die
innere bogenförmige
Führung 133b und
ist deshalb seitlich nicht symmetrisch. (Diese asymmetrische Ausführung ist
in der Draufsicht einer ähnlichen
Ausführung
in 8A deutlicher sichtbar). Die asymmetrischen
Querführungen
erzeugen ungleiche unterteilte Hohlräume und 153a und 153b mit
Unterdruck im mittleren Abschnitt des Gleiterkörpers sowie ungleiche unterteilte
Hohlräume 173a und 173b mit
Unterdruck im vorderen Abschnitt des Gleiterkörpers. Es wird angemerkt, dass
die asymmetrischen Hohlräume
mit Unterdruck die Kopfflughöhe tatsächlich besser
als die früheren
symmetrischen Ausführungen
(3 bis 6) über der gesamten rotierenden
Plattenfläche,
während
sich der fliegende Magnetkopf vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser
bewegt, stabilisieren.
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8A und 8B sind
Draufsichten von anderen asymmetrischen Ausführungen des Gleiters von unten.
Es wird angemerkt, dass jedes der Merkmale von 8A und 8B in ein beliebiges der vorherigen symmetrischen
oder asymmetrischen Ausführungen
einbezogen werden kann, um den Entwurf für spezielle Funktionseigenschaften
zu optimieren.
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In 8A sind zum Beispiel alle Luftlagerflächen und
Hohlräume
mit Unterdruck in Querrichtung und/oder in Längsrichtung asymmetrisch, das
heißt, die
Strukturen sind auf der „a"-Seite (rechte Seite
aus der Sicht von 8A) im Vergleich
zur „b"-Seite (linke Seite
aus der Sicht von 8A) unterschiedlich. Siehe
zum Beispiel die Unterschiede in Bereich oder Länge zwischen folgendem: abgeschrägte Kanten 124a und 124b;
Vorderkantenflächen 114a und 114b; vordere
Druckhohlräume 174a und 174b;
innere bogenförmige
Querführungen 134a und 134b; äußere Querführungen 144a und 144b;
sowie Hohlräume 154a und 154b mit
Unterdruck. Es ist anzumerken, dass sich die innere Querführung 134a in
Richtung der Hinterkante in einem größeren Ausmaß als die innere bogenförmige Führung 134b erstreckt.
Außerdem
ist die Öffnung 184 von
der Längsachse
des Gleiterkörpers
versetzt.
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In 8B sind zum Beispiel alle Luftlagerflächen und
Hohlräume
mit Unterdruck wiederum in Querrichtung und/oder in Längsrichtung
asymmetrisch. Siehe zum Beispiel die Unterschiede in Bereich oder
Länge zwischen
folgendem: abgeschrägte
Kanten 125a und 125b; Vorderkantenflächen 115a und 115b;
vordere Druckhohlräume 175a und 175b;
innere bogenförmige
Querführungen 135a und 135b, äußere Querführungen 145a und 145b sowie
Hohlräume 155a und 155b mit
Unterdruck. Es ist anzumerken, dass sich die innere Querführung 135b zur
Hinterkante in einem größeren Ausmaß erstreckt
als die innere bogenförmige
Führung 135a.
Außerdem
ist die Öffnung 185 viel
größer als
in den vorherigen Ausführungen.
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9A ist eine grafische Darstellung, die
die simulierte Kopfllughöhe
als eine Funktion des Magnetplattenradius für den fliegenden NPAB Gleiter nach
der vorliegenden Erfindung darstellt; 9B ist eine
grafische Darstellung, die den simulierten Teilungswinkel als Funktion
des Magnetplattenradius für den
fliegenden NPAB Gleiter gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt; und 9C ist eine
grafische Darstellung, die den simulierten Querneigungswinkel als
eine Funktion des Plattenradius für den fliegenden NPAB Gleiter
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt. Wie in diesen grafischen Darstellungen gezeigt
ist, erzeugt der Gleiter vom NPAB-Typ der vorliegenden Erfindung
eine fast gleichmäßige Kopfllughöhe über der
Plattenoberfläche
vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser.
Außerdem
zeigt die vorliegende Erfindung einen Teilungswinkel, der in einen
sicheren und akzeptablen Bereich fällt, und einen nahezu konstanten
positiven Querneigungswinkel.
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Wie
oben beschrieben ist, wird der größte Teil des Überdrucks
an den Luftlagerflächen
der vier Ecken erzeugt. Die vier unterteilten Hohlräume mit Unterdruck
bewirken eine ausreichende Zugkraft in einem geometrischen Mittelbereich.
Dies führt
zu stabilen Flugeigenschaften ohne wesentliche Änderungen der Kopfflughöhe sowie
der Teilungs- und
Querneigungswinkel über
den gesamten Datenbereich.
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Um
die zweifachen Ziele von vorzüglicher elektromagnetischer
funktioneller Leistung zur Datenübertragung
zu und von der rotierenden Magnetplatte sowie von Flugzuverlässig keit
an der Schnittstelle zwischen Kopf und Medien zu erreichen, würde die
aktuelle Ausführung
des Gleiters im Allgemeinen asymmetrische Luftlagerflächen und
ungleiche Hohlräume
mit Unterdruck umfassen. Die asymmetrischen Luftlagerflächen und
ungleichen Hohlräume mit
Unterdruck kompensieren die erhöhte
Umfangsgeschwindigkeit des Luftstroms und die Änderung des Schräglaufwinkels,
wenn sich der Kopf vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser der rotierenden
Magnetplatte bewegt.
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Während die
vorliegende Erfindung unter dem Aspekt der oben beschriebenen Ausführungen beschrieben
worden ist, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifizierung
innerhalb des Umfangs der angefügten
Ansprüche
und ihrer Äquivalente
in die Praxis umgesetzt werden kann.