DE8237136U1

DE8237136U1 - DEVICE FOR HOLDING A CONVERTER HEAD

Info

Publication number: DE8237136U1
Application number: DE19828237136
Authority: DE
Original assignee: DMA Systems Corp
Current assignee: DMA Systems Corp
Priority date: 1981-11-16
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1984-10-11

Description

DMA SYSTEMS CORPORATION 325 Chapala Street, Santa Barbara, Kalifornien 93101, V.St.ADMA SYSTEMS CORPORATION 325 Chapala Street, Santa Barbara, California 93101, V.St.A.

Vorrichtung zur Halterung eines WandlerkopfesDevice for holding a transducer head

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Halterung eines magnetischen Wandlerkopfes der auf einem Strömungsmittellager in unmittelbarer Nähe einer Wandleroberfläche schwimmend abstützbar ist.The invention relates to a device for holding a magnetic transducer head on a fluid bearing can be supported in a floating manner in the immediate vicinity of a transducer surface.

Magnetische Plattenspeichersysteme finden weitverbreiteten Gebrauch als Computer-zugreifbare, relativ kostengünstige Speicher großer Kapazität. Eine typische Plattenspeichereinrichtung weist eine Anzahl von mit einem geeigneten magnetischen Material beschichteten Platten, die auf einer gemeinsamen Spindel drehbar gelagert sind, und eine Gruppe von paarweise auf länglichen Trägern angeordneten Wandlerköpfen auf, die an den länglichen Trägern gehalten zwischen benachbarte Platten einschiebbar sind, wobei die nach entgegengesetzten Richtungen weisenden Köpfe jedes Paars entgegengesetzte Seiten benachbarter Platten abtasten. Die Trägervorrichtung ist mit einem Positioniermotor gekoppelt, der in typischer Ausführung eine in einem Magnetfeld für eine linear Bewegung relativ, zu den Platten angeordneteMagnetic disk storage systems are finding widespread use as computer-accessible, relatively inexpensive ones Large capacity storage. A typical disk storage facility comprises a number of plates coated with a suitable magnetic material, which are mounted on a common spindle are rotatably mounted, and a group of transducer heads arranged in pairs on elongated supports on, which are held on the elongated supports between adjacent plates can be pushed, with the opposite Directional heads of each pair scan opposite sides of adjacent disks. the Carrier device is coupled to a positioning motor, which is typically one in a magnetic field for a linear movement relative to the plates

Z/ko.Z / ko.

Spule aufweist, wobei die Köpfe radial über die Plattenoberflächen geführt werden, um sie über eine ringförmige Spur auf der Plattenoberfläche zu positionieren. Bei normalem Betrieb positioniert der Positioniermotor die Köpfe in Abhängigkeit von durch den Computer gegebenen Steuersignalen in radialer Richtung, um Datensignal auf eine vorgewählte Spur von mehreren konzentrischen Aufzeichnungsspuren auf den Platten aufzuzeichnen oder von diesen zu lesen.Has coil with the heads radially across the disk surfaces be guided to position them over an annular track on the disk surface. at During normal operation, the positioning motor positions the heads based on what is given by the computer Control signals in radial direction to data signal record a preselected track of a plurality of concentric recording tracks on the disks or from to read this.

Wenn die Aufzeichnungsdichte digitaler Information auf einer magnetischen Aufzeichnungsfläche erhöht wird, muß der Luftspalt zwischen dem Aufzeichnungskopf und der magnetischen Aufzeichnungsfläche verringert werden. Je schmaler der Luftspalt ist und je näher der Magnetkopf an der Aufzeichnungsfläche liegt, um so schwieriger wird die Einstellung der mechanischen Toleranzen der den Aufzeichnungskopf halternden Vorrichtung. Um diese mechanischen Schwierigkeiten zu überwinden, werden magnetische Aufzeichnungsköpfe in Kopfanordnungen gelagert, die auf einem dünnen Luftfilm schweben können, wobei der dünne Luftfilm von dem aufgrund der Rotation der Aufzeichnungsfläche hervorgerufenen laminaren Luftstrom erzeugt wird. Moderne magnetische Plattenantriebe haben Platten mit einem starren Substrat, deren Oberflächen auf eine hohe Oberflächengüte poliert sind, damit der Kopf zuverlässig auf dem über der Oberfläche gebildeten Luftlager fliegen kann. Es werden gegenwärtig Systeme entwickelt, bei denen die Köpfe in Abständen von weniger als 0,5 /am (20 Mikrozoll) über den Plattenaufzeichnungsflächen fliegen.When the recording density of digital information increases a magnetic recording surface is increased, the air gap between the recording head and the magnetic Recording area can be reduced. The narrower the air gap and the closer the magnetic head is to the recording surface, the more difficult it becomes to adjust the mechanical tolerances of those holding the recording head Contraption. To overcome these mechanical difficulties, magnetic recording heads are used in head assemblies stored, which can float on a thin film of air, the thin film of air from which due to the Rotation of the recording surface caused laminar Air flow is generated. Modern magnetic disk drives have disks with a rigid substrate, their surfaces are polished to a high surface quality so that the head can reliably fly on the air bearing formed above the surface. Systems are currently being developed with the heads spaced less than 0.5 / am (20 microinches) above the disk recording areas to fly.

Wenn bei solchen Systemen das Aufzeichnungsmedium umläuft, drängt der laminare Luftstrom die Kopfanordnung vom Medium fort. Daher müssen Druckmittel, z. B. eine Feder, zur Begegnung des Luftstroms und zum Abgleich der Kopfanordnung vorgesehen sein und den Kopf so nahe wie möglich am Aufzeichnungs-In such systems, when the recording medium rotates, the laminar flow of air urges the head assembly away from the medium away. Therefore, pressure means, z. B. a feather, to meet of the air flow and for balancing the head arrangement and keep your head as close as possible to the recording

medium halten. Schwimmend bzw. fliegend angeordnete magnetische Aufzeichnungskopfanordnungen werden häufig in kardanischen Aufhängungen gelagert, um den Winkel und die Position der magnetischen Aufzeichnungskopfanordnung auf das Luftlager abzustimmen.hold medium. Floating magnetic recording head assemblies are often used in gimbals to adjust the angle and position of the magnetic recording head assembly to coordinate the air bearing.

Auch mit federbelasteten Kardananordnungen können Platten- und Walzenabmessungen und Spindellagerabweichungen nicht genau genug gesteuert werden, um kleine aber wesentliche Schwankungen des Spalts zwischen der Platte und dem Kopf im Betrieb zu vermeiden. Derartige Änderungen können sehr gering sein; jedoch können bei Kopf/Aufzeichnungsoberfläche-Abständen von weniger als 0,5 /Jm selbst geringfügige Abweichungen katastrophale Folgen haben, da der die Kopfanordnung in unmittelbarer Nähe der Oberfläche abstützende Luftfilm dann vom Kopf durchdrungen werden kann. Ist dies der Fall, so schleifen die Aufzeichnungsfläche und die Kopfanordnung aufeinander, und die dadurch gebildeten Teilchen rufen einen noch stärkeren Abrieb in Art eines Lawineneffekts hervor, der sowohl die Aufzeichnungsfläche als auch die Kopfanordnung rasch zerstört. Es ist daher notwendig, den Kopf senkrecht zu und um Längsund Rollachsen parallel zu der Aufzeichnungsfläche beweglich zu machen, um den gewünschten Abstand zwischen den beiden Teilen aufrechtzuerhalten. Zu beachten ist dabei, daß diese Bewegung, obwohl in der Größenordnung von Mikrozoll, wegen der hohen Plattenumlaufgeschwindigkeiten extrem rasch abläuft. Es ist notwendig, daß beim Bewegen des Kopfes zur Vornahme dieser Änderungen die Ausrichtung des Kopfes mit der darunterliegenden Spur genau erhalten bleibt.Plate and roller dimensions and spindle bearing deviations can also be achieved with spring-loaded cardan arrangements cannot be controlled accurately enough to allow for small but substantial variations in the gap between the plate and the Avoid head during operation. Such changes can be very small; however, head / recording surface distances of less than 0.5 / Jm even slight deviations have catastrophic consequences, since the the head arrangement in close proximity to the surface the supporting air film can then be penetrated by the head. If this is the case, grind the recording surface and the head assembly on top of one another, and the particles thereby formed cause even greater abrasion Kind of avalanche effect which rapidly destroys both the recording surface and the head assembly. It is therefore necessary to have the head movable perpendicular to and about longitudinal and roll axes parallel to the recording surface to maintain the desired distance between the two parts. It should be noted that that this movement, although on the order of microinches, runs extremely quickly because of the high rotating disk speeds. It is necessary that when moving the head to make these changes, the alignment of the head with the track below is precisely maintained.

Um den Kopf der raschen Bewegung der Aufzeichnungsfläche folgen zu lassen, ist es in erster Linie notwendig, daß der Kopf und die Trägervorrichtung so leicht wie möglich gemacht werden, um die durch die Kräfte des Luftfilms zu beschleunigende Masse zu verringern. Zweitens muß der Kopf in Bezug auf seine Tragervorrichtung sehr starr aufgehängt werden,In order to make the head follow the rapid movement of the recording surface, it is primarily necessary that the Head and support device made as light as possible to be accelerated by the forces of the air film Decrease mass. Second, the head must be hung very rigidly in relation to its support device,

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damit eine Translationsbewegung des Kopfs relativ zum Trägerarm und parallel zur Aufzeichnungsoberfläche vermieden wird, da diese Bewegung die Datenübertragung stört. Eine Drehbewegung des Kopfes um eine Achse normal zur Aufzeichnungsfläche muß ebenso verhindert werden, damit die Spalte parallel zu den einzelnen Bitmustern zu allen Zeiten aufrechterhalten bleiben.thus a translational movement of the head relative to the support arm and parallel to the recording surface is avoided because this movement disrupts data transmission. Rotating the head around an axis is normal to the recording surface must also be prevented so that the column is maintained parallel to the individual bit patterns at all times.

Zusammenfassend kann die Kopfaufhängung als ein Sechs-Grad-Freiheits-System angesehen werden. Diese sechs Grad sind Rotation und Translation um zwei orthogonale Achsen (Roll- und Längsachsen) parallel zur Aufzeichnungsfläche und die Achse normal hierzu. Die ideale Aufhängung sollte eine sehr niedrige Federkonstante bei der Drehung des Kopfes um eine Achse parallel zur Aufzeichnungsfläche haben. Die Federkonstante bzw. -steife für eine Translation entlang einer zur Aufzeichnungsfläche normal verlaufenden Achse muß dagegen in sehr engen Grenzen gesteuert werden, um den richtigen Kopf-Aufzeichnungsfiächen-Abstand aufrechtzuerhalten. Die Anordnung sollte ein sehr niedriges Federgewicht haben. Andererseits sollte der Kopf so angeordnet sein, daß er sehr hohe Federkonstanten bzw. -steifen für Translationsbewegungen des Kopfes parallel zur Aufzeichnungsfläche und Drehbewegungen um eine Achse normal zu letzterer hat*In summary, the head suspension can be viewed as a six degree freedom system be considered. These six degrees are rotation and translation about two orthogonal axes (Roll and longitudinal axes) parallel to the recording surface and the axis normal to it. The ideal suspension should be have a very low spring rate as the head rotates about an axis parallel to the recording surface. the Spring constant or stiffness for a translation along an axis normal to the recording surface however, it must be controlled within very narrow limits in order to maintain the correct head-recording surface spacing. The arrangement should have a very low feather weight. On the other hand, the head should be arranged that way be that it has very high spring constants or stiffnesses for translational movements of the head parallel to the recording surface and has rotational movements around an axis normal to the latter *

Die wirksamste Vorrichtung, die bisher zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses verwandet wurde, weist ein kardanisch aufgehängtes Plättchen aus einem einzigen dünnen, angenähert quadratischen Stück aus elastisch verformbarem Material, z. B. Stahl zur Halterung eines Wandlerkopfes an einem Kopfarm auf. Typische Kardanplättchen sind in den US-PS¹η 3 896 495 (Beecroft) und 4 058 843 (Gyi) beschrieben. Im Beecroft Patent ist die Kardanplatte flach. Der Kopfarm selbst ist so steif wie möglich, um eine merkliche Auslenkung des Arms während des Betriebs zu ver—The most effective device so far used to achieve the desired result comprises a gimballed plate made from a single thin, approximately square piece of elastically deformable material, e.g. B. steel to hold a transducer head on a head arm. Typical Kardanplättchen are ¹ η 3,896,495 (Beecroft) and 4,058,843 (Gyi) described in the US-PS. In the Beecroft patent, the gimbal plate is flat. The head arm itself is as stiff as possible in order to prevent any noticeable deflection of the arm during operation.

meiden. Der Umfang des Kardanplättchens ist über Lagerpunkte an entgegengesetzten Rändern mit einer Seite des freien Endes des Kopfarms derart verbunden, daß das Kardan— plättchen generell parallel zu einer benachbarten Aufzeichnungsfläche mit einem Zwischenraum zwischen dem Arm und jedem Teil (ausgenommen an den Lagerstellen) des Kardanplättchens angeordnet ist.Dies geschieht durch Anbringung des Plättchens in einer Öffnung im Armende. Zwei ausgeschnittene Bereich des Plättchens definieren innere Ränder eines äußeren oder peripheren Rings des Plättchens, der das die am Arm angebrachten Pur kte tragende Element darstellt. Der Abstand zwischen dem Außenrand und dem benachbarten Innenrand ist vorzugsweise mehrfach größer als die Dicke des Plättchens selbst. Der gesamte Innenrand des Außenrings ist nicht frei geschnitten, sondern zwei Ansätze auf gegenüberliegenden Seiten des Plättchens bleiben befestigt an und integral mit dem Außenring, und zwar einer auf jeder Seite des Plättchens zwischen den mit dem Kopfarm verbundenen Rändern. Diese Ansätze sind tatsächlich frei um eine Längsachse drehbar, die parallel zur Aufzeichnungsfläche und etwa durch die Lagerpunkte verläuft, wobei der Außenring gebogen wird.avoid. The circumference of the gimbal plate is over bearing points on opposite edges with one side of the free end of the head arm connected in such a way that the cardan platelets generally parallel to an adjacent recording surface with a space between the arm and each part (except at the bearing points) of the cardan plate is arranged. This is done by attachment of the plate in an opening in the end of the arm. Two cut-out areas of the plate define inner ones Edges of an outer or peripheral ring of the plate, which represents the element carrying the pur kte attached to the arm. The distance between the outer edge and the adjacent inner edge is preferably several times greater than that Thickness of the plate itself. The entire inner edge of the outer ring is not cut freely, but two approaches on opposite sides of the lamina remain attached to and integral with the outer ring, one on each side of the platelet between the edges connected to the head arm. These approaches are real freely rotatable about a longitudinal axis that runs parallel to the recording surface and roughly through the bearing points, whereby the outer ring is bent.

Die Ansätze sind ebenfalls integral mit einer Innenfläche, deren Außenrand durch die zuvor erwähnten ausgeschnittenen Bereiche begrenzt ist. Eine Öffnung ist auch in der Innenfläche vorgesehen, welche einen Ring begrenzt, der etwas kleiner als der Außenring ist, jedoch einen ähnlichen Unterschied zwischen den Innen- und Außenabmessungen hat. Der Kopf selbst ist über dieser Öffnung an zwei Stellen des Innenrings gelagert, wobei ein Abstand zwischen dem Kopf selbst und allen anderen Teilen gebildet ist. Bei dieser Anordnung ist der Kopf am Arm über das Kardanplättchen aufgehängt, und ein direkter Kontakt zwischen dem Kopf und dem Arm besteht allenfalls durch eine Vorspannfeder. Die Lager-The lugs are also integral with an inner surface, the outer edge of which is cut out by the aforementioned Areas is limited. An opening is also provided in the inner surface which defines a ring that somewhat is smaller than the outer ring but has a similar difference between the inner and outer dimensions. Of the The head itself is supported above this opening at two points on the inner ring, with a distance between the head itself and all other parts is formed. In this arrangement, the head is hung on the arm via the cardan plate, and there is direct contact between the head and the arm at most through a biasing spring. Camps-

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punkte des Kopfes am Kardanplättchen sind am Innenring und vorzugsweise auf einer Geraden, die angenähert parallel zur Längsachse verläuft.points of the head on the cardan plate are on the inner ring and preferably on a straight line that is approximately parallel to the Longitudinal axis runs.

Bei Betrachtung des Beecroft-Patents ist zu sehen, daß der Kopf um eine Rollachse parallel zur Aufzeichnungsfläche und normal zur Längsachse mit sehr geringem Widerstand durch das Kardanpiättchen dadurch gedreht werden kann, daß die relativ langen Auslegerseiten, aus denen die äußeren und inneren Ringe bestehen, gebogen werden. Ihre relativ geringe Stärke in Richtung normal zur Aufzeichnungsfläche erlaubt eine einfache und leichteUpon consideration of the Beecroft patent, it can be seen that the head is about a roll axis parallel to the recording surface and are rotated normal to the longitudinal axis with very little resistance by the cardan blade can that the relatively long boom sides from which the outer and inner rings are made to be bent. Their relatively small strength in the direction normal to the recording surface allows simple and easy

elastische Verformung. Aus diesem Grund kann der Kopf |elastic deformation. Because of this, the head |

auch entlang einer Achse normal zur Aufzeichnungsfläche relativ leicht eine Translationsbewegung ausführen. Dagegen ist der Widerstand gegen eine Drehbewegung um diese Achse sehr hoch, da in diesem Falle entweder Kompressionsoder Zugbelastungen auf die Ringseiten oder Biegemomente um die Achsen normal zur Aufzeichnungsfläche auf sie wirken. Aus denselben Gründen ist das Kardanplättchen relativ stabil gegen Translationsbewegungen entlang der Roll- und Längsachsen.translate relatively easily along an axis normal to the recording surface. Against it the resistance to a rotary movement around this axis is very high, because in this case either compression or tensile loads on the ring sides or bending moments act on them around the axes normal to the recording surface. The cardan plate is for the same reasons relatively stable against translational movements along the roll and longitudinal axes.

Wenn das Kardanplättchen seitensymmetrisch in Bezug sowohl auf die Längs- als auch auf die Rollachse ausgeführt wird, verlaufen Translationsbewegungen entlang der Achse normal zur Aufzeichnungsfläche entlang einer genau geraden Linie und führen nicht zu einer Drehung des Kopfes um diese Achse. Daher kann erwartet werden, daß der Kopf der darunterliegenden Aufzeichnungspur genau folgt, und zwar unabhängig von Änderungen seiner Flughöhe. Außerdem wird nur eine sehr kleine Masse zusätzlich zum Kopf bewegt, wenn der Kopf eine Positionsänderung erfährt. Daher sind die zur Beschleunigung des Kopfes mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit erforderlichen Kräfte wesentlich geringer als diejenigen, die früher notwendig waren. Dies macht esIf the cardan plate is laterally symmetrical in relation to both the longitudinal and the roll axis translational movements along the axis normal to the recording surface are along an exactly straight line and do not lead to a rotation of the head about this axis. Therefore, it can be expected that the head exactly follows the underlying recording track, and regardless of changes in its altitude. In addition, only a very small mass is moved in addition to the head, when the head experiences a change in position. Therefore, those to accelerate the head with a predetermined The forces required at speed are much lower than those that were previously required. This does it

möglich, daß der Wandlerkopf der Aufzeichnungsfläche vielnäher zugestellt werden kann, wie dies erwünscht ist, und zwar ohne die Gefahr, daß der Kopf die Aufzeichnungsfläche aufgrund geringer Höhenänderungen berührt. Die von dem Luftlager bei Höhenänderungen hervorgerufene Kraft reicht aus, um den Kopf von der Aufzeichnungsfläche zur Vermeidung einer Berührung rasch genug wegzubewegen.possible that the transducer head can be advanced much closer to the recording surface, as is desired, and without the risk of the head touching the recording surface due to slight changes in height. The one from that Air bearing force caused by changes in altitude is sufficient to keep the head away from the recording surface to move away from a touch quickly enough.

Da die Roll- und Längsachsen sehr nahe der Luftlagerfläche des Kopfes angeordnet sind, wird bei Roll- und Neigungsbewegungen eine Translation des Kopfes entlang der Achsen parallel zur Aufzeichnungsfläche minimiert. Dies ist besonders wesentlich, wenn der Kopf Rollbewegungen ausführt, da dadurch Translationen des Kopfes normal zur Datenspur und parallel zur Aufzeichnungsfläche hervorgerufen werden. Diese Fehlausrichtung zwischen dem Kopf und der Spur muß bei Bewegung des gesamten Arms dadurch kompensiert werden, daß der den Arm tragende Wagen neu positioniert wird, und dies führt im Ergebnis zu geringerer Präzision in der Kopfposition.Since the roll and longitudinal axes are arranged very close to the air bearing surface of the head, roll and Tilt movements minimizes a translation of the head along the axes parallel to the recording surface. This is particularly important when the head is rolling, as it translates the head normal to the Data track and parallel to the recording surface are generated. This misalignment between the head and the track must be compensated for when the entire arm is moved by the fact that the carriage carrying the arm is new is positioned, and this leads to less precision in the head position as a result.

Ein Kardanplättchen wie dasjenige in den Beecroft-, Gyi- und ähnlichen Systemen sollte vorzugsweise so dünn wie möglich hergestellt werden, um die Federkonstante bzw. -steife für eine Translation entlang der Achse normal zur Aufzeichnungsfläche so niedrig wie möglich zu machen. Tn der Praxis sind der Verringerung der Plättchenstärke aufgrund von Fabrikations- und Handhabungsproblemen Grenzen gesetzt. Daher gab es eine obere Grenze für das Verhältnis der Steifigkeit des Kardanplättchens in dessen Ebene zur Steifigkeit normal zu dessen Ebene. Eine beträchtliche Verbesserung in diesem Verhältnis war bisher unerreichbar.A cardan plate like the one in the Beecroft, Gyi and similar systems should preferably be made as thin as possible in order to maintain the spring constant or -to make stiffness as low as possible for translation along the axis normal to the recording surface. Tn in practice there are limits to the reduction in platelet thickness due to manufacturing and handling problems set. Therefore, there was an upper limit for the ratio of the stiffness of the cardan plate in its plane to Stiffness normal to its plane. Significant improvement in this ratio has heretofore been unattainable.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ein den Kopf halterndes Kardanplättchen so auszubilden, daß das Verhältnis der SteifigkeitIt is therefore the object of the invention to provide a cardan plate holding the head in a device of the type mentioned at the beginning so train that the ratio of rigidity

des Kardanplättchens in dessen Ebene zur Steifigkeit normal zu dessen Ebene verbessert ist. Dies soll ohne Unterschreiten der für die Herstellung und Handhabung praktikablen Plättchendicke und außerdem ohne Verbreiterung des Kardanplättchens über das zur Verwendung in kleinen magnetischen Aufzeichnungssystemen praktische Maß hinaus geschehen. Die Verbesserung im Verhältnis der Steifigkeit in der Ebene zur Steifigkeit normal zur Ebene des Kardanplättchens ermöglicht die Verwendung eines nur sehr leicht vorgespannten Kopfes bei guter Toleranz gegenüber Plattenanordnungsungenauigkeiten. Da der Kopf in Richtung senkrecht zur Ebene des Kardanplättchens stärker auslenkbar ist, kann er durch einfaches Auslenken des Kardanplättchens von der Plattenoberfläche zurückgezogen werden, ohne den Trägerarm zurückziehen zu müssen.of the cardan plate in its plane normal to the stiffness to whose level is improved. This should be done without falling short of what is practicable for manufacture and handling Plate thickness and also without widening the cardan plate over the for use in small magnetic Recording systems happen to a practical level. The improvement in the ratio of stiffness in the plane for stiffness normal to the plane of the cardan plate allows the use of a very slightly pre-stressed one Head with good tolerance to disk arrangement inaccuracies. As the head in the direction perpendicular is more deflectable to the level of the gimbal plate, it can be done by simply deflecting the gimbal plate can be withdrawn from the disk surface without retracting the support arm.

Die Erfindung geht daher aus von einer Vorrichtung zur Halterung eines Wandlerkopfes, der auf einem St.römungsmittellager nahe einer Wandleroberfläche schwimmend abstützbar ist, mit einer Kardananordnung, an der der Kopf derart aufgehängt ist, daß er eine elastische Drehfreiheit um vorgegebene Achsen parallel zu der Oberfläche und eine elastische Translationsfreiheit in Richtung einer Achse senkrecht zu der Oberfläche erhält, während eine Drehbewegung um eine zur Oberfläche senkrechte Achse und eine Translation des Kopfes in Richtung parallel zur Oberfläche eingeschränkt sind, wobei die Kardananordnung ein dünnes, elastisch verformbares Kardanplättchen mit zwei voneinander beabstandeten Ringen aufweist, von denen ein äußerer erster Ring an zwei etwa gegenüberliegenden Punkten mit einer Kardanplättchen-Halterung verbunden ist und ein innerer zweiter Ring mit dem äußeren Ring über zwei den äußeren Ring an entgegengesetzten Innenrändern zwischen den Verbindungspunkten des äußeren Rings an der Halterung schneidende Stege verbunden an einer zwischenThe invention is therefore based on a device for holding a transducer head which is mounted on a fluid bearing near a transducer surface can be supported in a floating manner, with a cardan arrangement on which the head in such a way is suspended that he has an elastic freedom of rotation about predetermined axes parallel to the surface and a elastic translational freedom in the direction of an axis perpendicular to the surface is given while rotating about an axis perpendicular to the surface and a translation of the head in a direction parallel to the surface are limited, the cardan assembly is a thin, elastically deformable cardan plate with two having spaced apart rings, of which an outer first ring on two approximately opposite Points connected to a gimbal bracket and an inner second ring to the outer ring above two the outer ring on opposite inner edges between the connection points of the outer ring on the Bracket intersecting webs connected to one between

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den beiden Stegen gelegenen Stelle mit dem Wandlerkopf verbunden ist. Zur Lösung der oben genannten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß sowohl im äußeren als auch im inneren Ring solche Materialausnehmungen oder Öffnungen vorgesehen sind, daß eine gitterartige Struktur entsteht, welche die Biegefreiheit im Sinne einer Translation in Richtung der Achse senkrecht zur ., Oberfläche ohne wesentliche Verringerung der Steifigkeit des Kardanplattchens in dessen Ebene vergrößert.the two webs located point is connected to the transducer head. To solve the above problem the invention proposes that both in the outer and in the inner ring such material recesses or Openings are provided that a lattice-like structure arises, which the freedom of bending in the sense a translation in the direction of the axis perpendicular to the surface without any significant reduction in stiffness of the gimbal plate enlarged in its plane.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, daß aus den im Kardanplättchen gebildeten Ringen zusätzlich Material entfernt ist, um eine abgewandelte gitterartige Struktur zu bilden, deren Biegefreiheit bei Translation in Richtung einer Achse senkrecht zum Kardanplättchen ohne Beeinträchtigung der Steifigkeit des Kardanplattchens in dessen Ebene erhöht ist. Ein sich daraus ergebender Vorteil ist eine beträchtliche Verbesserung des Verhältnisses der Steifigkeit in der Ebene zur Steifigkeit normal zur Ebene des Kardanplattchens. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Anordnung eines sehr leichten und schwächer vorgespannten Kopfes. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit des Zurückziehens eines Kopfes ohne Zurückziehen des diesen halternden Arms. Wiederum ein anderer Vorteil ist die Möglichkeit der Erzielung einer hohen Resonanzfrequenz für eine Translation der Kopfanordnung in der Ebene des Kardanplattchens.An essential feature of the present invention is therefore that from the gimbal plate formed rings additional material is removed to form a modified lattice-like structure, their freedom from bending when translated in the direction of an axis perpendicular to the cardan plate without impairment the rigidity of the gimbal plate is increased in its plane. A resulting benefit is one considerable improvement in the ratio of stiffness in the plane to the stiffness normal to the plane of the Gimbal plate. Another advantage is the possibility of arranging a very light and weaker pre-tensioned head. Another advantage is the ability to withdraw a head without pulling it back of the arm that holds it. Yet another benefit is the ability to achieve a high Resonance frequency for a translation of the head arrangement in the plane of the gimbal plate.

Weitere Aufgaben, Merkmale und zugehörigen Vorteile derOther tasks, features and associated advantages of the

Erfindung werden für den Fachmann aus der nachfolgenden genaueren Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung deutlich, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in verschiedenen Figuren darstellen. Es zeigen:Invention will become apparent to those skilled in the art from the following more detailed description of the preferred embodiment clearly in connection with the associated drawing, in the same reference numerals the same parts in different Represent figures. Show it:

Brief description of the drawing

Figur 1 eine Draufsicht auf eine Kardananordnung nach der Erfindung, die zur Aufhängung von fliegenden magnetischen Wandlerköpfen dient und am freien Ende eines Auslegerarms angebracht und über einer umlaufenden Wandlerfläche gehaltert ist; undFigure 1 is a plan view of a cardan assembly according to the invention, which is used for suspending airplanes magnetic transducer heads are used and attached to the free end of a cantilever arm and over a circumferential transducer surface is held; and

Figur 2 und 3 Schnittansichten entlang den Schnittlinien 2-2 bzw. 3-3 in Figur 1.FIGS. 2 and 3 are sectional views along the section lines 2-2 and 3-3 in FIG. 1.

Description of the Preferred Embodiment

Im folgenden wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kardanplättchens bzw. -blatts 10 gezeigt ist. Das Kardanplättchen 10 hat eine allgemeine Umfangsform, die ähnlich dem Kardanplättchen nach dem oben erwähnten Beecroft-Patent ist. D. h. das Kardanplättchen 10 weist einen Außenring 11 auf, dessen entgegengesetzte Seiten an den Enden einer Auslegerstütze oder eines Ausiegerarms 9 angebracht werden können. Nach dem Beecroft-Patent sind mehrere Montageansätze an entgegengesetzten Seiten des Rings 11 einstückig angeformt und zur direkten Verbindung mit den Enden der Arme 9 vorgesehen. Bei dem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist das Kardanplättchen 10 mit dem Arm 9 über einen Zwischenträgerrahmen 12 verbunden.In the following, reference is made to the drawing, in which a preferred embodiment of the cardan plate or sheet 10 is shown. The gimbal 10 has a general circumferential shape similar to the gimbal of the Beecroft patent noted above. I. E. the cardan plate 10 has an outer ring 11, the opposite sides of which can be attached to the ends of a cantilever support or an extension arm 9. According to the Beecroft patent, several mounting lugs are integrally formed on opposite sides of the ring 11 and are intended for direct connection to the ends of the arms 9. In the preferred exemplary embodiment of the invention, the cardan plate 10 is connected to the arm 9 via an intermediate support frame 12.

Der Rahmen 12 besteht aus einem einzigen, dünnen, angenähert quadratischen Stück aus elastisch verformbarem Material, wie Stahl, das eine zentrale, rechtwinklig ausgeschnittene Zone hat, in welcher das Kardanplättchen bzw. -blatt 10 angebracht ist. Der Rahmen 12 hat von entgegen-The frame 12 consists of a single, thin, approximated square piece of elastically deformable material, such as steel, that has a central, cut-out at right angles Zone in which the cardan plate or sheet 10 is attached. The frame 12 has from opposite

gesetzten Seiten 13a und 13b nach innen vorspringende Ansätze 14a bzw. 14b, an denen entgegengesetzte Seite des Montagerings 11 abgestützt sind. Die Ansätze 14a und 14b sind vorzugsweise mit den Seiten des Rings 11 punktverschweißt. Der Rahmen 12 hat außerdem an entgegengesetzten Seiten 13a und 13b nach oben vorspringende angeformte Lappen 15a bzw. 15b, die dem Rahmen 12 zusätzliche Stabilität verleihen.set sides 13a and 13b inwardly projecting lugs 14a and 14b, on which opposite side of the mounting ring 11 are supported. The lugs 14a and 14b are preferably spot welded to the sides of the ring 11. Of the Frame 12 also has upwardly projecting molded tabs 15a and 15b on opposite sides 13a and 13b, which give the frame 12 additional stability.

Die anderen entgegengesetzten Seiten 16a und 16b des Rahmens 12 haben, wie am deutlichsten in Figur 3 zu erkennen ist, versetzte Abschnitte zur Verbindung mit dem Arm 9. Die Seiten 16a und 16b haben Montagelöcher 17a bzw. 17b, mit deren Hilfe der Rahmen 12 mit dem Ende des Arms 9 verbunden werden kann. D. h. Schrauben 18a bzw. 18b können durch Löcher 17a bzw. 17b in den Seiten 16a bzw. 16b des Rahmens gesteckt und in entsprechende Löcher 19a bzw. 19b im Rahmen 9 eingeschraubt werden.The other opposite sides 16a and 16b of the frame 12 have, as can be seen most clearly in FIG is, offset portions for connection to the arm 9. The sides 16a and 16b have mounting holes 17a and 17b, respectively the aid of which the frame 12 can be connected to the end of the arm 9. I. E. Screws 18a and 18b can through holes 17a and 17b inserted into the sides 16a and 16b of the frame and screwed into corresponding holes 19a and 19b in the frame 9, respectively will.

Der Innenrand des Außenrings 11 wird durch zwei C-förmig ausgeschnittene Zonen 20a und 20b begrenzt, die so angeordnet sind, daß ihre Schenkel jeweils in Richtung der Schenkel der anderen ausgeschnittenen Zone weisen. Zwei Stege 21a und 21b sind zwischen den Enden der Schenkel der ausgeschnittenen Zone 20a und 20b einstückig mit dem Mußeren Ring 11 vorgesehen. Ein Innenring 22 wird außen durch die inneren Ränder der ausgeschnittenen Zonen 20a und 20b begrenzt. Der Innenrand des Innenringes 22 wird durch zwei ausgeschnittene Zone 23a und 23b begrenzt* Zwischen den ausgeschnittenen Zonen 23a und 23b und durch letztere begrenzt ist eine Brücke 24 mit mehreren Fingern 26, mit denen eine Wandlerkopfanordnung 25, strichpunktiert gezeigt, verbunden werden kann. Die Kopfanordnung 25 kann mit der Brücke 24 durch einen geeigneten Epoxyklebstoff oder durch mechanisches Eingreifen der Finger 26 in einen Schlitz 28 der Kopfanordnung 25 verbunden werden.The inner edge of the outer ring 11 is delimited by two C-shaped cut-out zones 20a and 20b, which are arranged in this way are that their legs each point in the direction of the legs of the other cut-out zone. Two Web 21a and 21b are integral with the between the ends of the legs of the cut-out zone 20a and 20b Outer ring 11 is provided. An inner ring 22 is defined on the outside by the inner edges of the cut out zones 20a and 20b. The inner edge of the inner ring 22 is delimited by two cut-out zones 23a and 23b * Between the cut-out zones 23a and 23b and bounded by the latter is a bridge 24 with several fingers 26, to which a transducer head assembly 25, shown in phantom, can be connected. The head assembly 25 can to the bridge 24 by a suitable epoxy adhesive or by mechanically engaging the fingers 26 into one Slot 28 of the head assembly 25 are connected.

Vorzugsweise ist das Kardanplättchen 10 symmetrisch sowohl um eine Längsachse P als auch um eine Rollachse R ausgebildet. Die Rollachse R liegt in der Ebene des Kardanplättchens 10 parallel zur Richtung der Drehung einer Wandlerfläche 27 eines Aufzeichnungsmediums 29. Die Längsachse P verläuft senkrecht zur Rollachse R und parallel zur Bewegungsrichtung des Arms 9_t wenn der Arm 9 den Kopf 25 radial über die Aufzeichnungsfläche 27 bewegt. Eine mit Z bezeichnete Achse verläuft senkrecht zur Ebene des Kardanplättchens 10.The cardan plate 10 is preferably designed symmetrically both about a longitudinal axis P and about a roll axis R. The roll axis R lies in the plane of the cardan plate 10 parallel to the direction of rotation of a transducer surface 27 of a recording medium 29. The longitudinal axis P runs perpendicular to the roll axis R and parallel to the direction of movement of the arm 9 _t when the arm 9 moves the head 25 radially over the recording surface 27 emotional. An axis labeled Z runs perpendicular to the plane of the cardan plate 10.

Die Funktionsweise eines Kardanplättchens, wie das Kardanplättchen 10, ist dem Fachmann bekannt. Eine Kraft F, die auf das Kardanplättchen 10 in Richtung der Achse Z wirkt, ruft eine Auslenkung dieses Plättchens entlang dieser Achse Z hervor. Wenn das Kardanplättchen 10 relativ dünn gemacht wird, ist die Federkonstante in der Z-Richtung für kleine Auslenkungen sehr gering. Das Kardanplättchen 10 kann sich auch frei um die Längsachse P und die Rollachse R drehen. Andererseits sind Translationsbewegungen in der Ebene des Kardanplättchens 10 und Rotationsbewegungen um die Z-Achse ideal beschränkt bzw. unterbunden.How a cardan plate works, like the cardan plate 10, is known to the person skilled in the art. A force F, which acts on the cardan plate 10 in the direction of the axis Z, causes this plate to deflect along this Z axis. When the gimbal 10 made relatively thin the spring constant in the Z-direction is very low for small deflections. The cardan plate 10 can also rotate freely around the longitudinal axis P and the roll axis R. On the other hand, translational movements are in the plane of the Cardan plate 10 and rotational movements around the Z-axis ideally restricted or prevented.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß gewisse Dimensionen und Materialien für das Kardanplättchen 10 bevorzugt, sind, wenn das Kardanplättchen in einem modernen Datenspeichersystem verwendet wird. Sowohl der Rahmen 12 als auch das Kardanplättchen 10 bestehen vorzugsweise aus nicht-magnetischem korrosionsfreiem Stahl. Da der Rahmen 12 sich nicht verformen soll, ist seine Dicke vorzugsweise etwa 0,2 mm. Die bevorzugte Dicke des Kardanplättchens 10 beträgt dagegen 0,038 mm. Eine geringere Materialstärke führt zu einer zu zerbrechlichen Struktur und eine größere Blattdicke zu einer größeren Steifigkeit₃ die in der Z-Richtung unerwünscht ist.Experience has shown that certain dimensions and materials are preferred for the gimbal 10 when the gimbal is used in a modern data storage system. Both the frame 12 and the cardan plate 10 are preferably made of non-magnetic, corrosion-free steel. Since the frame 12 should not deform, its thickness is preferably about 0.2 mm. In contrast, the preferred thickness of the cardan plate 10 is 0.038 mm. A smaller material thickness leads to a structure that is too fragile and a larger sheet thickness to a greater rigidity _3, which is undesirable in the Z-direction.

Erfindungsgemäß wird eine beträchtliche Verbesserung im Verhältnis der Steifigkeit in der Plättchenebene zur Steifigkeit in der Z-Richtung dadurch erreicht, daß Material aus den Ringen 11 und 22 in solcher Weise entfernt wird, daß die Steifigkeit des KardanplattchensAccording to the invention there is a considerable improvement in the ratio of the rigidity in the platelet plane to the Rigidity in the Z direction is achieved by removing material from rings 11 and 22 in such a manner that the rigidity of the gimbal plate

10 in seiner Ebene nicht beseitigt wird. Wie am deutlichsten in Figur 1 gezeigt ist, kann dies dadurch geschehen, daß der innere Ring 22 mit einer Reihe von etwa rechteckigen Ausschnitten 30 versehen wird. Der äußere Ring 11, der größer als der innere Ring 22 ist, hat eine Reihe von etwa rechteckigen Ausschnitten ?1 in seiner kurzen Seite und eine Reihe von dreieckigen Ausschnitten 32 in seiner langen Seite.10 is not eliminated in its level. As shown most clearly in Figure 1, this can be done by the inner ring 22 is provided with a series of approximately rectangular cutouts 30. The outer ring 11, the is larger than the inner ring 22, has a series of roughly rectangular cutouts? 1 in its short side and a series of triangular cutouts 32 in its long side.

Der Gesamteffekt besteht in der Schaffung einer modifizierten gitterförmigen Struktur, die die Steifigkeit des Kardanplattchens 10 in einer Richtung senkrecht zu der Plättchenebene ohne wesentliche Verminderung der Steifigkeit in der Plättchenebene verringert. Das Ergebnis ist eine beträchtliche Verbesserung im Verhältnis der Steifigkeit in der Ebene zur Steifigkeit in der 2-Richtung.The overall effect is to create a modified lattice structure that increases the rigidity of the gimbal plate 10 in a direction perpendicular to the plate plane without substantial reduction in the Reduced stiffness in the platelet plane. The result is a considerable improvement in the ratio of Stiffness in the plane to stiffness in the 2-direction.

Wegen der schmalen Abmessungen der Seiten des inneren Rings 22 gibt es nicht genügend Platz für diagonale Arme, so daß die ausgeschnittenen Zonen 30 eine rechteckige Form haben. Die Stege zwischen den Auschnitten 30 sind aber ausreichend breit im Vergleich zu den Abständen zwischen ihnen, so daß sie eine ausreichende Steifigkeit haben. Dasselbe gilt für die zwischen den ausgeschnittenen Zonen 31 in den entgegengesetzten Seiten des äußeren RingsBecause of the narrow dimensions of the sides of the inner ring 22, there is not enough room for diagonal arms, so that the cut-out zones 30 are rectangular in shape. The webs between the cutouts 30 are but sufficiently wide compared to the distances between them so that they have sufficient rigidity to have. The same is true for those between the cut out zones 31 in the opposite sides of the outer ring

11 gebildeten Stege. Andererseits sind wegen der Breite der restlichen Seiten des Außenrings 11 diagonale Stege zwischen den ausgeschnittenen Zonen 32 zur Erhöhung der Steifigkeit in der Plättchenebene vorgesehen.11 formed webs. On the other hand, because of the width of the remaining sides of the outer ring 11, there are diagonal webs provided between the cut-out zones 32 to increase the rigidity in the platelet plane.

Durch die beträchtliche Verbesserung des Verhältnisses der Steifigkeit in der Ebene zur Steifigkeit in der Z-Richtung wird das Kardanplättchen 10 zur Halterung eines Kopfes mit sehr niedriger Grammlast geeignet. Das Kardanplättchen 10 behält eine angemessene Steifigkeit in der Plättchenebene für eine erhöhte mechanische Resonanzentfaltung, erlaubt jedoch eine gute Toleranz bei Z-Achsen-Plattenschwankungen. Außerdem ermöglicht die erhöhte Flexibilität in der Vertikalrichtung„ daß der Kopf 25 von dem Aufzeichnungsmedium 29 zurückgezogen wird, ohne den gesamten Arm 9 zurückzuziehen.By significantly improving the ratio the rigidity in the plane to the rigidity in the Z direction, the cardan plate 10 is used to hold a head suitable with a very low gram load. The gimbal plate 10 maintains adequate rigidity in the plate plane for increased mechanical resonance development, but allows a good tolerance for Z-axis plate fluctuations. In addition, the increased flexibility in the vertical direction enables the head 25 to be removed from the recording medium 29 is withdrawn without withdrawing the entire arm 9.

Claims

• ■ If II »» I I J PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBE «- fe43OD« ESSeN 1 * AliT.5KYHRSTE! N 1 - TEL ·: (Ο2Ο1) 412687 Page - 1 - / D DMA SYSTEMS CORPORATION PROTECTION CLAIMS

1. Device for holding a transducer head, which is floatingly supported on a flow medium bearing in the immediate vicinity of a transducer surface, with a gimbal arrangement on which the head is suspended in such a way that it has an elastic freedom of rotation vlu predetermined axes parallel to the surface and an elastic freedom of translation in the direction an axis perpendicular to the surface, while a rotational movement about an axis perpendicular to the surface and a translation of the head in the direction parallel to the surface are restricted, the gimbal arrangement comprising a thin, elastically deformable gimbal plate with two spaced apart rings, a first of which Ring is connected to a cardan plate holder at two opposite points and a second ring is connected to the first ring via two webs intersecting the first ring on opposite inner edges between the connection points of the first ring on the holder and is connected to the transducer head at a point between the two webs, characterized in that such material recesses or openings (31, 32, 30) are provided in at least one of the first and second rings (11, 22) that the rigidity of the cardan plate (10) in the direction of the axis (Z) running perpendicular to the surface (27) without significant impairment of the rigidity of the cardan plate (10) in the plate plane.

Z / ko.

2 «Device according to claim 1, characterized in that material recesses or openings (31, 32 _and 30) are provided in both the first and the second ring (II and 22).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that each leg of each ring (11, 22) as lattice-like structure is formed.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in each leg of the second ring (223 several approximately rectangular openings (30) are formed.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the first ring (11) several approximately rectangular openings (31) and a plurality of triangular openings (32) are formed.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cardan plate holder a Has intermediate frame (12), in the frame opening of the first ring (11) on two opposite lugs (14a, 14b) is supported, and that the center line (P) of the two lugs (14a, 14b) to the center line (R) of the two rings (11, 22) connecting webs (21a) 21b) extends approximately at right angles.