DE7737253U1 - Magnetkopfanordnung - Google Patents

Description

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Magnetkopfanordnung

Die Erfindung betrifft eine Magnetkopfanordnung, bei der ein Magnetband unter Spannung über Vorsprünge eines Magnetkopfes geführt wird.

Vorliegende Erfindung betrifft im einzelnen einen Magnetkopf, bei dem der Kontakt mit einem an ihm vorbeigeführten Magnetband verbessert und aufrechterhalten wird, insbesondere einen Magnetkopf zur Verwendung in Video-, Ton-, Daten- und anderen Aufzeichnungssystemen.

Bei herkömmlichen Magnetkopfeinheiten kann zwischen Band und Kopf kein zufriedenstellender Kontakt aufrechterhalten werden, wenn nur ein sehr geringer Bandandruck benutzt werden soll. Dieses Problem wird besonders bei Anlagen mit schnellen Bandtransport-Geschwindigkeiten kritisch, bei denen der Bandandruck an den Kopf auf ein Mindestmaß beschränkt werden muß, um die Reibung auf einen annehmbaren Wert herabzusetzen und so den Verschleiß zu verringern.

In einem Artikel in IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 19, 1976, Nr. 5 auf Seite 1885 wird ein stabilisierter "Wespentaillenkopf", in dessen Körper mit Krümmungsradius ein Mittelführungsschlitz mit Auslegern vorgesehen ist, beschrieben. Diese bekannte Magnetkopfanordnung stellt aufgrund ihres Mittelschlitzes und dessen gerundeter Form stabile Bandflugvoraussetzungen für das am Kopf vorbeigeführte Band sicher. Die Auslegerelemente dienen dazu, über der Taillengegend des Kopfes eine stabile Luftpolstei'-oberfläche zu bilden. Es ist allgemein bekannt, daß jedwede Abrundung der Vorderkante der Magnetkopfoberfläche aufgrund von Verschleiß in einem schnellen Bandlaufwerk ein Abheben des Bandes von der Oberfläche des Kopfes verursacht, und zwar aufgrund

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der Auftriebswirkung, die durch die Grenzschicht der entlang der Bandoberfläche mitgeführten Luft verursacht wird. Ein derartiger "Bandflug" ruft natürlich eine unerv/ünschte Hochfrequenzsignalabschwächung hervor. Außerdem wurde festgestellt, daß infolge der inhärenten Aufwärtsbiegung, die entlang der Kanten des Aufzeichnungsbandes aufgrund seiner Spannung entsteht, bei herkömmlichen Magnetkopfausführungen die Aufzeichnung enger Signalspuren in der Nähe der Bandkanten ohne einen merkbaren Hochfrequenzsignalverlust nicht möglich ist.

Vorliegend ^r Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Magnetkopianordnungen, insbesondere im Hinblick auf Schnelltransport-Magnetbandgeräte zu verbessern und eine Magnetkopfanordnung bereitzustellen, bei der in allen auftretenden Geschwindigkeitsbereichen ein zufriedenstellender Band-Kopf-Kontakt aufrechterhalten wird.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe mit einar Magnetkopfanordnung, bei der ein Magnetband unter Spannung über Vorsprünge eines Magnetkopfes geführt wird, gelöst, wenn Vertikalauslegerelemente beidseitig des Magnetkopfes senkrecht zur Transportrichtung des Magnetbandes angeordnet sind, und deren dem Band zugewandte Oberflächen in einer Ebene unterhalb der Ebene des Kopfspiegels liegen, wodurch der Umschlingungswinkel des Bandes ara Magnetkopf begrenzt wird, um ein Fliegen des Bandes über den Magnetkopf zu verhindern.

Dadurch kann, da der Magnetkopf nur geringfügig in die Ebene des Magnetbandes vorspringt und ein äußerst konstanter Umschlingungswinkel eingehalten wird, ein sehr geringer Kontaktdruck erzielt werden, so daß der Verschleiß, das Bandfliegen und Kratzgeräusche auf ein Mindestmaß beschränkt werden, trotz Aufrechterhalten eines ausreichenden Band-Kopf-Kontaktes.

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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Magnetkopfanordnung ist die Unterdrückung aller Kratzgeräusche, die normalerweise aufgrund der Vibrationen des über den Magnetkopf geführten Bandes erzeugt werden.

Die Vertikalausleger und Horizontalausleger bewirken vorteilhaft, daß das Magnetband im wesentlichen unabhängig von geringfügigen Fehlausrichtungen des Magnetkopfes entlang einer konstanten Transportbahn über den Magnetkopf transportiert wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Magnetkopf auch mit Horizontalauslegerelementen ausgebildet sein, die beidseitig des Magnetkopfes auf einer Querachse zur Bandtransportrichtung angeordnet sind, wobei deren dem Band zugewandte Oberflächen im wesentlichen in der Ebene des Kopfspiegels befinden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Horizontalauslegerelement auf einer Querachse zur.Transportrichtung des Bandes vorgesehen, wobei die dem Band zugewandte Oberfläche des Auslegers im wesentlichen in der Ebene des Kopfspiegels liegt.

Es ist selbstverständlich zweckmäßig, die Horizontalausleger paarweise vorzusehen, also z.B. je ein Element oder ein oder mehrere Elementpaare auf gegenüberliegenden Seiten des Kopfes, oberhalb und unterhalb desselben.

In weiterer Ausbildung der Kopfanordnung können auch mehr als zwei Horizontalauslegerelemente benutzt werden.

Die Horizontalauslegerelemente bilden eine Abstützung für das Magnetband, insbesondere wenn sich ein höhenverstellbarer Kopf in einer Lage nahe der Bandkante befindet. Wenn also Spuren entlang und nahe der Bandkante vorhanden sind_s trägt zumindest

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der innere Horizontalausleger zur Abstützung des Bandes bei und verhindert somit, daß sie)? das Band beim Transport über die Vorsprünge des Magnetkopfes aufgrund einer Aufwärts-Hohlkrümmung - bekannt als "antiklastische Wölbung" - vom Kopf abhebt. Eine Erörterung des antiklastischen Krümmungseffektes findet sich im Handbook of Engineering Mechanics, Verfasser W. Flügge, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, erste Ausgabe (1962) auf Seiten 45-11 und 45-12.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetkopfanordnung kann zumindest je ein Paar von Vertikalauslegerelementen und von Horizontalauslegerelementen vorgesehen sein. Dabei tragen beide Auslegerpaare zur Abstützung des Magnetbandes bei und verhindern gemeinsam das Abheben des Bandes vom Kopfspiegel bei gleichzeitiger Verringerung des erforderlichen Gesamtkontaktdruckes zwischen Band und Magnetkopf.

Das Vorhandensein und die richtige Ausführung der Horizontalausleger eliminiert den unerwünschten Signalverlust bei Spuren an der Bandkante, der bei herkömmlichen Magnetkopfkonstruktionen zwangsläufig auftritt. Derartige Verluste sind besonders kritisch in Mehrspurauf zeichnungs systemen, zum Beispiel t'ei schnellen Videoaufzeichnungsgeräten mit longitudinalen Spuren, die in einer Zahl von 28 und mehr auf einem ein Viertelzoll breiten Magnetband aufgezeichnet werden. Bei diesen Mehrspursystemen beträgt die Breite jeder Spur beispielsweise 150,um , und der dazwischenliegende Abstand 50,um. Für ein 28-spuriges System steht daher nur eine benutzbare Aufzeichnungsbreite von mindestens 5,55 mm⁺⁺ auf einem etwa ein Viertelzoll-Magnetband zur Verfügung, wobei nur ein etwa 3OO .um breiter unbenutzter Randstreifen an jeder Kante übrigbleibt.

⁺ Mikrometer = 0,001 mm

⁺⁺ Millimeter

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Ernstere Signalverluste aufgrund der Wölbung des Magnetbandes beginnen nicht erst in einem Abstand von 300,um vom Rand_/sondern oft schon im Abstand von 1,48 mm von der Bandkante aufzutreten. Mit dem erfindungsgemäßen Horizontalausleger wurde dagegen in der Praxis festgestellt, daß zufriedenstellende Hochfrequenzsignalpegel unmittelbar bis an das erforderliche Randgebiet von 300,um Breite heran erhalten werden.

Im übrigen bietet die Verwendung von Horizontalauslegerkonstruktion den weiteren Vorteil einer verminderten Abnutzung des Kopfes, da der Gesamtdruck des gespannten Bandes quer über die Kopfoberfläche aufgrund der Auslegerelemente reduziert wird. Zweckmäßig kann die dem Magnetband zugewandte Oberfläche der Horizontalauslegerelemente etwa dieselbe Form wie die KopfSpiegelfläche besitzen und daß die Auslegerelemente, insbesondere die Horizontalauslegerelemente, etwa aus demselben Werkstoff wie der Kopf bestehen.

In einer weiteren Magnetkopfkonstruktion kann der Magnetkopf Stufen aufweisen, die entlang den beiden Seiten des Kopfes quer zur Transportrichtung des Magnetbandes stehen, wobei die Seitenflächen dieser Stufen dort, wo sie in die KopfSpiegelfläche übergehen, scharfe Kanten bilden, vorzugsweise 90° Kanten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Magnetkopfes haben die Oberflächen der Vertikalauslegerelemente einen ausreichend großen Krümmungsradius, um ein Fliegen des Bandes über diese Oberflächen selbst zu bewirken.

In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform des Magnetkopfes kann in der Oberfläche mindestens eines der Vertikalauslegerelemente ein Löschkopf vorgesehen sein.

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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform kann ein Löschkopfpaar vorgesehen, von denen jeder einerseits des Magnetkopfes jeweils in einer der Oberflächen der Vertikalauslegerelemente angeordnet ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Magnetkopfanordnung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht und eine Schnittansicht, entsprechend der Schnittebene 1-1 in Fig. 2, einer Magnetkopfanordnung mit Auslegerelementen;

Fig. 2 die Magnetkopfanordnung im Aufriß Linie 2-2, Fig. 1; Fig. 3 eine Seitenansicht der Anordnung;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der in Fig. 1-3 dargestellten Anordnung im Aufriß.

Figuren 1 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Magnetkopfanordnung 10. Ein Abschnitt des Magnetbandes 20 wird mit Hilfe eines (hier nicht dargestellten) Transportiiiechanismus am Magnetkopf 30 vorbeigeführt, derart, daß mittels des Magnetkopfes die Information entweder auf das Band aufgezeichnet oder von diesem abgetastet wird. Die Anordnung 10 kann als Ganzes auf einer Positioniervorrichtung, wie z.B. im US-Patent 3 839 737 beschrieben, montiert sein, oder es kennen andere bekannte Maßnahmen betroffen werden, um den Magnetkopf in Bezug auf die verschiedenen, parallel verlaufenden aufgezeichneten oder aufzuzeichnenden Einzelspuren auf dem Band 20 einzustellen.

Wie am deutlichsten aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind zwei vertikale Auslegerelemente 40 beiderseits des Magnetkopfes 30 symmetrisch angebracht. Die Vertikalausleger 40 sind an dem

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Montageblock 12 in Bezug auf den Magnetkopf 30 starr befestigt. Die dem Magnetband zugekehrten Außenflächen 42 der Vertikalausleger 40 liegen etwas unterhalb der Ebene, die durch die Außenfläche des Magnetkopfes 30 bestimmt wird und stellen so einen flachen Umschlingungswinkeloc des Aufzeichnungsbandes gegenüber dem Kopf sicher. Der Viert dieses Kopfumschlingungswinkels <\ wird von dem Abstand bestimmt, um den der Kopf 30 über die Außenfläche der Vertikalausleger ²JO vorspringt, sowie vom Abstand der Ausleger 40 vom Magnetkopf. Dagegen bleibt der Kopfumschlingungswinkeloc fast unabhängig vom Umschlingungswinkel ß konstant, mit dem das Aufzeichnungsband die gesamte Kopfanordnung 10 umschlingt, auch im Falle geringfügiger Fehlausrichtungen des Kopfes zum Band, aufgrund welcher der Umschlingungswinkel ß etwa mit Bezug auf jedes der einzelnen Auslegerelemente 40 variieren kann.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, können die Außenflächen 42 der Vertikalausleger 40 eine polierte, mit großem Radius gewölbte Oberfläche besitzen, derart, daß Bandflug über diese Oberflächen bewirkt wird, wenn aas Band in einem Zweirichtungs-Transportsystem in einer der beiden Richtungen vorbeiläuft. Ein solcher Bandflug über die Auslegerelemente ist, im Gegensatz zu einem Bandflug über den Magnetkopf hinweg, wünschenswert, da auf diese Weise jedwede Reibung sowie Kratzgeräusche, die von den Auslegern induziert werden könnten, vermieden werden. Da der Bandflug über die Auslegerelemente hinweg relativ geringfügig ist, hat er keine Bedeutung hinsichtlich der Aufrechterhaltung eines konstanten Bandumschlingungswinkels in Bezug auf den Magnetkopf. Bei gewissen Anwendungen mußte man jedoch feststellen, daß Bandflug über die Auslegerelemente nicht wünschenswert ist, da es von Vorteil sein kann, den Verschleiß dieser Elemente mit dem Verschleiß des Magnetkopfes in Einklang zu halten. Ein Beispiel für derart gesteuerte Verschleißeigenschaften zeigt US-Patent 3 710 038.

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Außerdem wurde gefunden, daß im Hinblick auf den verhältnismäßig großen Krümmungsradius der Vertikalausleger 40 diese die Möglich keit bieten, ein oder mehrere Löschköpfe 32 anzubringen. Eine solche Anordnung ist deshalb möglich, weil sowohl der Bandumschlingungswinkel als auch das Kontakthalten zwischen Band und Kopf mit Bezug auf die Löschköpfe nicht kritisch sind.

Fig. 2 und 3 zeigen außerdem ein Paar von Horizontalauslegerelementen 50> die am Montageblock 12 befestigt sind, und zwar oberhalb und unterhalb des Wandlerkopfes 30 entlang einer Achse, die zur Bewegungsrichtung des am Kopf vorbeigeführten Aufzeichnungsbandes 20 senkrecht steht. Die Rahmeneinheit 52 fi'r den HoriEontalausleger kann am Montageblock 12 z.B. mittels eines Epoxiharz-Kiebemittels angebracht werden, wie durch die Bezugsziffer 60 in Figur 1 angedeutet ist, oder unter Verwendung anderer bekannter Befestigungsarten. Obwohl in dem hier gezeigten, vorteilhaften Ausführungsbeispiel lediglich ein einziges Paar von Horizontalauslegern verwendet ist, wurde in der Praxis festgestellt, daß man auch mit einem einzigen Auslegerelement auskommt, wenn nur in unmittelbarer Nähe einer einzigen Bandkante aufgezeichnet werden soll, und daß in zahlreichen anderen Systemen die Verwendung von mehr als nur einem Paar Auslegerelement jn wünschenswert ist (siehe Fig. k), um die vom unter Spannung stehenden Band auf den Magnetkopf ausgeübte Andruckkraft zu verringern und zu stabilisieren, auch wenn die Stellung des Kopfes gegenüber der Bandbreite verändert wird.

Wie am besten aus Figur 3 ersichtlich ist, sind die dem Aufzeich nungsband 20 zugekehrten Oberflächen der Horizontalausleger etwa in derselben Ebene gelegen wie die Oberfläche des Magnetkopfes 30, so daß sie das Aufzeiohnungsband abstützen, wenn der Kopf nahe der Bandkante angeordnet ist. Außerdem wurde es, zur

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Verschleißkorapensation, als vorteilhaft festgestellt, wenn die Horizontalausleger eine Außenfläche besitzen, die zumindest ähnlich wie die KopfSpiegelfläche geformt ist, und daß sie z.B. aus einem Ferritwerkstoff ähnlich demjenigen des Kopfes hergestellt sind, obwohl auch andere Formen und Werkstoffe mit zufriedenstellenden Resultaten verwendet werden können.

Die hier beschriebenen spezifischen betriebsmäßigen Merkmale und Vorteile wurden mit einer erfindungsgernäßen Ausführungsform einer Magnetkopfanordnung erzielt, die' folgende mechanische Eigenschaften besitzt. Die Vertikalausleger ¹JO - siehe Fig. 1 bis 3 - entsprechen in ihrer Vertikalausdehnung der Breite eines Viertel-Zoll-Aufzeichnungsbandes, wenn sich der Magnetkopf, der in der Mitte zwischen diesen Elementen angeordnet ist, von einem Rand zum anderen Rand des Bandes bewegt. Diese Vertikalausleger besitzen polierte, in ein und derselben Ebene gelegene Außenflächen 42 mit einem Krümmungsradius von 0,6 cm und sind symmetrisch zum Kopf angebracht derart, daß ihre radialen Mittelpunkte etwa 1 cm voneinander entfernt liegen: Die Außenfläche des Kopfes 30, die mit dem Magnetband in Berührung tritt, die Kopfspiegelfäche, besitzt eine Horizontalausdehnung von 400 ,um und eine vertikale Breite von 150 ,um. Auf beiden Seiten des Kopfes 30 ist eine Stufe 31 gebildet, um den Bandflug über dem Kopf beim Bandtransport in den Transportrichtungen zu vermeiden, wobei die Seitenflächen der Stufen 31 am Schnittpunkt mit den Kopfspiegelfächen eine scharfe Kante, vorzugsweise im Winkel von etwa 90° bilden. Das Horizontalauslegerpaar 50 ist mit Außenflächen versehen, die ähnlich der Spiegefläche des Kopfes 30 geformt sind, wobei auch diese Flächen 400/Um lang und 150,um breit sind und entlang ihren beiden Flächen ähnliche 90°-Kanten aufweisen. Die KopfSpiegelflächen und die Außenflächen der dem

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Band zugekehrten Horizontalauslegerelemente befinden sich zweckmäßig in derselben Ebene und springen etwa 50 bis 100 ,um über die Außenflächen 42 der Vertikalausleger vor. Die Innenkanten der Horizontalausleger wurden symmetrisch um den Kopf im Abstand von 625 bis 750/Um angeordnet. Da die Horizontalausleger 50 vorteilhaft aus demselben Werkstoff bestehen und etwa dieselbe physikalsiche Form besitzen wie der Magnetkopf, kann angenommen werden, daß ihre Verschleißrate etwa derjenigen des Kopfes entspricht, und daß die Horizontalausleger 50 während der Lebensdauer der Anordnung in etwa derselben Ebene wie die Oberfläche j des Magnetkopfes liegen. Es wurde auch festgestellt, daß scharfe Kanten an den Auslegerelementen, die einen Winkel von etwa 90° bilden, die Lebensdauer des Magnetkopfes steigern, da die Kontaktfläche zwischen Kopf und Band vom Verschleiß im wesentlichen verschont bleibt, da mitgeführte Partikel an der Kante hängen bleiben.

Mit einer Anordnung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels wurde in der Praxis festgestellt, daß ein Geräusch"pannungsabstand von ^O dB bei 5 MHz und einer Bandbreite von 30 kHz und bei einer Bandgeschwindigkeit von ¹J m/s aufrechterhalten werden konnte. Die Signaleinbuße in den äußeren Spuren eines 28-spurigen Bandes betrug nur 3 dB, und die Flughöhe des Bandes über dem Magnetkopf konnte über die gesamte Lebensdauer der Anordnung auf weniger als 0,25/Um beschränkt werden, wodurch ein Hochfrequenzsignal von ausgezeichneter Qualität abgetastet werden werden konnte. Die Lebensdauer eines solchen Magnetkopfes betrug etwa 300 bis 500 Stunden. Diese Ergebnisse wurden mit einem Band-Kopf-Kontaktdruck im Bereich von 0,276 - 0,689 bar erzielt, wobei die außenliegenden Spuren in einem Abstand von 300/um von den Kanten des Viertel-Zoll-Bandes aufgezeichnet wurden.

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Obwohl zwei vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung in den Zeichnungen und in der Beschreibung erläutert wurden, ist es klar, daß weitere auf der Hand liegende Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können. Im
Rahmen der Schutzansprüche wird für alle solche Modifikationen und Änderungen Schutz beansprucht.

BASF Aktiengesellschaft

Zeichn.

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Claims (1)

1. BASF Aktiengesellschaft:

   Unser Zeichen; O.Z.j?2 922 De/Gl 6700 Ludwigshafen, den 02.12.1977

   Schut zansprüche

   1. Magnetkopfanordnung, bei der ein Magnetband unter Spannung über Vorsprünge eines Magnetkopfes geführt wird, gekennzeichnet durch Vertikalauslegerelemente (40), die beidseitig vom Magnetkopf (30) senkrecht zur Transportrichtung des Magnetbandes (20) vorgesehen sind, und deren dem Band (20)

   ι zugewandte Oberflächen (42) in einer Ebene unterhalb der

   Ebeno des Kopfspie gels angeordnet sind, wodurch der Kopf-

   umschlingungswinkel (<X) des Bandes (20) begrenzt wird, um ' ein Fliegen des Bandes (20) über den Magnetkopf (30) zu

   verhindern.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Horizontalauslegerelement (50), das in der Nähe des

   ΐ Magnetkopfes (>0) auf einer Querachse zur Transportrichtung

   des Bandes (20' angeordnet ist, und dessen dem Band (20) zugewandte Oberfläche etwa in der Ebene des Kopfspiegels liegt.

   3· Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest je ein Paar von Vertikal- und Horizontalauslegerelementen (40 bzw. 50) vorgesehen ist.

   b. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des oder der Korizontalauslegerelemente (50) im wesentlichen die Form der KopfSpiegelfläche aufweisen.

   5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslegerelemente (40 und 50), insbesondere die Horizontalauslegerelemente (50), aus einem \ etwa gleicharten Werkstoff bestehen wie der Magnetkopf (30).

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   6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß auf den Seiten des Magnetkopfes (30) Stufen (3D vorgesehen sind, die senkrecht 7ur Bandtransportrichtung verlaufen und Seitenflächen aufv/eisen, die mit der Kopf Spiegelfläche scharfe Kanten bilden, vorzugsweise 90° Kanten.

   7. Anordnung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen (42) der Vertikalausleger elemente (²JO) einen ausreichend großen Krümmungsradius (3) besitzen, um ein Fliegen des Bandes (20) über die Oberfläche (¹H) selbst auszubilden.

   8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche (42) mindestens eines der Vertikalauslegerelemente ein Löschkopf (32) vorgesehen ist.

   9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Paar von Löschköpfen (32), die jeder auf einer Seite des Magnetkopfes (30) in einer der Oberflächen der Vertikalauslegerelemente (40) angeordnet sind.

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