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Verfahren zum Aufbau von Magnetköpfen mit einem oder mehreren Arbeitsspalten
Bei der technischen Fertigung von Magnetköpfen liegt die Schwierigkeit vor allem
darin, die Magnetspalte mit hinreichender Präzision zu gestalten. Die Anforderungen,
die heute in dieser Hinsicht gestellt werden, sind vor allem infolge des Bestrebens,
die Geschwindigkeit der Tonträger möglichst herabzusetzen, gegen früher erheblich
gestiegen. Es besteht die Notwendigkeit, Magnetköpfe mit Spaltbreiten von io,u und
darunter herzustellen, und zwar in Serienfertigung. Dabei ist es von großer Wichtigkeit,
daß die jeweils vorgesehenen Spaltwerte möglichst genau eingehalten werden, damit
alle Stücke einer Herstellungsreihe die gleiche Empfindlichkeit und den gleichen
Frequenzgang aufweisen.
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Zweck der angemeldeten Erfindung ist es, die bisher bei der Herstellung
von Magnetköpfen aufgetretenen Schwierigkeiten, soweit sie durch die Forderung nach
höchster Spaltgenauigkeit bedingt sind, weitgehend zu beseitigen und gleichzeitig
ihren Aufbau möglichst einfach zu gestalten, so daß eine leichte und betriebsichere
Fertigung auch in großen Stückzahlen. möglich ist. Ferner soll eine Unveränderlichkeit
der Magnetspalte auch über lange Zeiträume bewirkt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist das im folgenden beschriebene prinzipielle
Verfahren zum Aufbau von Magnetköpfen.
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Die Erfindung knüpft an jene bekannte Grundform von nach dem Prinzip
der sogenannten Längsmagnetisierung arbeitenden Magnetköpfen für bandförmige Tonträger
an, wie sie schematisch in Fig. i dargestellt ist. Die beiden Magnetkerne i und
a, die
hier beispielsweise annähernd U-förmig dargestellt sind und
deren jeder eine Drahtwicklung 3, bzw. q. trägt, sind an den einander zugewendeten
Polflächen sorgfältig plan geschliffen und aneinandergefügt, wobei zumindest an
einer der beiden Stoßstellen durch Einfügen einer unmagnetischen Zwischenlage 5,
im folgenden als Spaltplättchen bezeichnet, der magnetische Fluß unterbrochen ist.
Mit Hilfe dieses Spaltes, üblicherweise Arbeitsspalt genannt, wird der Tonträger
6 magnetisch abgetastet. Letzterer liegt unmittelbar am Spalt an und wird in einer
senkrecht zur Spaltebene liegenden Richtung an diesem vorbeigeführt. Die zweite
Stoßstelle der beiden Magnetkerne kann ebenfalls mit einer unmagnetischen Zwischenlage
ausgebildet sein (Sättigungsspalt) oder, wie beispielsweise in Fig. 1, ohne eine
solche. Die den Arbeitsspalt einschließenden Enden der beiden Magnetkerne sind meist
in Richtung auf diesen hin verjüngt ausgebildet. Die Fixierung der beiden Magnetkerne
1 und 2 gegeneinander und damit die Festlegung des Arbeits-bzw. des Sättigungsspaltes
erfolgt bekanntlich derart, daß die beiden Magnetkerne nach Einlegen des Spaltplättchens
im Arbeits- und gegebenenfalls auch im Sättigungsspalt gemeinsam zwischen zwei Druckkörper
7 und 8 festgeklemmt und dadurch in ihrer Lage fixiert werden. Nach erfolgtem Zusammenbau
werden die dem Tonträger anliegenden Flächen der beiden Magnetkerne zusammen mit
dem zwischenliegenden Spaltplättchen sorgfältig auf gleiche Höhe abgeschliffen.
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Die prinzipielle Arbeitsweise dieser Anordnung eines Magnetbandkopfes
darf als bekannt vorausgesetzt werden.
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Damit alle Köpfe innerhalb einer Fertigungsreihe bei im übrigen gleichartigem
Aufbau hinsichtlich Empfindlichkeit und Frequenzgang gleich sind, müssen vor allem
die beiden folgenden Bedingungen erfüllt sein. Erstens muß die Breite des Spaltes,
das heißt der Abstand der einander gegenüberliegenden Spaltflächen der beiden Magnetkerne,
bei allen Stücken .die gleiche .sein, und zweitens muß die Größe der das ' Spaltplättchen
beiderseits begrenzenden Spaltflächen bei allen Köpfen: den gleichen Wert besitzen.
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Zur Erfüllung der ersten Bedingung müssen beim Aufbau von Magnetköpfen
der bekannten, eben beschriebenen Bauart Voraussetzungen gegeben sein, welche im
Rahmen einer Fertigung durchaus nicht immer leicht herzustellen sind. Die vier Flächenpaare
der beiden Magnetkerne, auf welchen die beiden klemmenden Druckkörper aufliegen,
müssen in zwei zueinander parallelen Ebenen liegen, welche außerdem genau senkrecht
zur Ebene der zugehörigen Spaltfläche stehen müssen. Weichen eine oder mehrere Flächen,
wenn auch nur um ein geringes, von diesem rechten Winkel ab, dann kann bei Vornahme
der Klemmung eine Divergenz der Spaltflächen auftreten (Verziehen des Spaltes),
so daß die Spaltbreite nicht mehr an allen Stellen des Spaltes die gleiche ist.
Da es üblich ist, die Magnetkerne aus einzelnen Lamellen eines hochpermeablen, weichmagnetischen
Materials, wie Mumetall, M 1040, Ultraperm od. dgl., durch Kleben oder Nieten zusammenzusetzen,
sind ihre Außenflächen nicht immer von vornherein vollkommen eben. Diese Flächen
vor dem Zusammenbau eigens zu schleifen, bedeutet einen zusätzlichen, nicht ganz
einfachen Arbeitsgang, da die beiden Flächen nicht nur plan, sondern auch zueinander
vollkommen parallel sein sollen. In jedem Fall handelt es sich bei dieser Art von
Spaltmontage um eine diffizile Arbeit, deren erfolgreiche Durchführung an die Geschicklichkeit
und Zuverlässigkeit der damit befaßten Arbeitskräfte hohe Anforderungen stellt.
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Es sind allerdings bereits Konstruktionen bekannt, bei welchen zur
Vermeidung der erwähnten Schwierigkeiten die Fixierung des Arbeitsspaltes nicht
durch Klemmung der Magnetkerne vorgenommen wird, sondern diese in anderer Weise
in ihrer Lage zueinander fixiert werden. So kann die Festlegung des Spaltes z. B.
mit Hilfe von Preßkörpern erfolgen, welche in unmittelbarer Nähe desselben zu beiden
Seiten des Magnetkernes angebracht sind (USA.-Patentschrift 2 57q.707). Es
sind ferner Ausführungen bekannt, bei welchen das Zusammenpressen der beiden Kernpakete
dadurch erreicht wird, daß diese in entsprechend ausgenommene Halterungen aus nichtmagnetischem
Material eingelegt sind, welche ihrerseits durch beiderseitiges Einpressen oder
Einnieten vonHaltebügeln oder ähnlichen Bauelementen in ihrer Lage zueinander unter
Druck festgehalten werden.
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Die für diese Konstruktionen erforderlichen Halteteile benötigen jedoch
zu ihrer Herstellung einen verhältnismäßig umständlichen und teuren Arbeitsgang,
so daß die durch ihre Anwendung erzielte Erleichterung in der Montage durch erhöhte
Fertigungskosten erkauft werden muß.
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Zur Erfüllung der zweiten Bedingung, daß die Spaltflächen bei den
verschiedenen Köpfen einer Serie genau gleich groß sein müssen, war es bisher notwendig,
beim Schleifen derselben die berechnete Höhe des Abschliffs sehr genau einzuhalten.
Es ist bekannt, die dem Arbeitsspalt zugewendeten Enden der beiden Magnetkerne zwecks
wirksamer Konzentration des Kraftlinienflusses im Arbeitsspalt verjüngt auszubilden,
wobei diese Verjüngung des Kernquerschnittes in Richtung auf den Arbeitsspalt, wie
in Fig. q. dargestellt, kontinuierlich, das heißt in Form einer geraden Linie erfolgt.
Diese Form der Verjüngung hat zur Folge, daß sich bei einer z. B. positiven Abweichung
des Abschliffs um -I- d s vom vorgesehenen Sollwert s die Breite der Spaltfläche
b um -f- d b und damit auch ihre Gesamtgröße sehr erheblich ändert.
Da jedoch die Größe der wirksamen Spaltfläche von sehr wesentlichem Einfluß auf
die Empfindlichkeit und den Frequenzgang eines Magnetkopfes ist, erweist es sich
als notwendig, beim Schleifen einer Serie von Magnetkernen den Sollwert des Abschliffs
bei jedem Stück mit sehr geringen Toleranzen einzuhalten.
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Die angemeldete Erfindung vermeidet diese bisher mit der Spaltmontage
und dem Schleifprozeß verbundenen Schwierigkeiten weitgehend und verwendet einen
Aufbau, welcher die einfache Herstellung
von Magnetköpfen hoher
Präzision sowohl für band- wie auch für drahtförmige Tonträger ermöglicht. Dieser
ist im folgenden am Beispiel eines Magnetbandkopfes mit annähernd U-förmiger Kernform
beschrieben und in Fig. 2 schematisch dargestellt.
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Es bedeuten io und ii die beiden Magnetkerne, welche zweckmäßig aus
Lamellen einer hochpermeablen, weichmagnetischen Legierung zusammengesetzt sind.
12 und 13 bedeuten die beiden Drahtwicklungen, 15 das den Arbeitsspalt definierende
unmagnetische Spaltplättchen. Jeder Magnetkern trägt erfindungsgemäß an seinen beiden
Enden, und zwar an seiner oberen bzw. unteren Fläche, je einen Preßkörper, also
insgesamt vier Stück, welche .vor dem Schleifen der Spaltfläche auf geeignete Weise,
z. B. Vernieten, Verschrauben, Verkleben od. dgl., unverrückbar mit dem Magnetkern
verbunden werden, so daß also jedes Magnetkernende zwischen zwei derartigen Preßkörpern
festgehalten ist. In Fig.2 bedeuten 16, 17, 18, ig die an den oberen Flächen der
Magnetkerne befindlichen Preßkörper, 20, 21, 22, 23 die an den unteren Flächen befindlichen,
wobei die in Fig. 2 in Klammer stehenden Zahlen sich auf jene Preßkörper beziehen,
welche in der zeichnerischen Darstellung verdeckt erscheinen. Die Preßkörper schließen
mit den Enden der zugehörigen Magnetkerne ab und werden zwecks Herstellung der planen
Spaltflächen gemeinsam mit diesen überschliffen.
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Die unverrückbare Fixierung der beiden Magnetkerne gegeneinander und
damit die Festlegung des Spaltes erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß, wie
in Fig. 2 dargestellt, in den Preßkörpern korrespondierende Längsbohrungen vorgesehen
sind und nach Einlegung des Spaltplättchens zwischen die Spaltflächen der beiden
Magnetkerne beim Arbeitsspalt je zwei einander gegenüberliegende Preßkörper durch
Verschrauben oder Vernieten fest aneinandergepreßt und miteinander verbunden werden.
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Diese Anpressung kann noch durch die Maßnahme verstärkt werden, daß
erfindungsgemäß jeweils zwischen Niet- bzw. Schraubkopf und Preßkörper ein federndes
oder elastisches Element, wie z. B. ein Sprengring, Gummiplättchen od. dgl., eingefügt
wird, welches zwischen den beiden den Spalt einschließenden Preßkörpern die Aufrechterhaltung
eines ständigen Druckes sicherstellt.
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Die zur Festlegung des Spaltes vorgesehenen Schrauben bzw. Nieten
können erfindungsgemäß zusätzlich zur Halterung zweier zu beiden Seiten des Kopfes
anzubringender Befestigungswinkel mit herangezogen werden, wie solche zu einer festen
bzw. zwecks Spaltausrichtung veränderbaren Justierung des Magnetkopfes auf seiner
Unterlage (Grundplatte od., dgl.) geeignet sind.
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Die Festlegung des Spaltes kann erfindungsgemäß auch in der Weise
erfolgen, daß je zwei einander gegenüberliegende Preßkörper nach Einlegung des Spaltplättchens
mit Hilfe einer Justiervorrichtung kräftig aneinandergepreßt und in diesem Zustand
miteinander verklebt oder, falls sie aus geeignetem thermoplastischem Material bestehen,
miteinander verschweißt werden. Bei dieser Art der Festlegung ist es naturgemäß
nicht nötig, die Preßkörper mit einer Längsbohrung zu versehen.
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Eine weitere Vereinfachung im Fertigungsprozeß kann erzielt werden,
indem erfindungsgemäß, wie in Fig. 3 dargestellt, die beiden jeweils auf derselben
Seite eines Magnetkernes angeordneten Preßkörper durch einen flachen Steg miteinander
verbunden hergestellt werden, wobei zur Halterung bzw. zur Unterteilung der zwischen
den beiden Preßkörpern aufzubringenden Drahtwicklung erfindungsgemäß Querrippen
vorgesehen werden können. Durch diese Maßnahme wird eine erhebliche Vereinfachung
im Aufbau des Kopfes erzielt, da sie die Verwendung besonderer längs geteilter Spulenkörper
für die beiden Drahtwicklungen überflüssig macht.
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Durch diese neue Art der Fixierung des Spaltes wird bewirkt, daß einerseits
eine unbeabsichtigte Verschiebung der Spaltflächen in Richtung der Spaltebene unmöglich
wird und andrerseits eine Erweiterung oder sonstige Veränderung desselben im Laufe
der Zeit nicht stattfinden kann, da die Spaltflächen einem ständigen, senkrecht
auf die Spaltebene gerichteten Druck gegen das Spaltplättchen bzw. gegeneinander
ausgesetzt sind.
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Analoge Überlegungen gelten naturgemäß auch für den Sättigungsspalt
oder, falls ein solcher wie im dargestellten Beispiel (Fig. 2) nicht vorgesehen
sein sollte, für die an seiner Statt auftretende Stoßstelle der beiden Magnetkerne.
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Nach erfolgter Festlegung des Spaltes werden in bekannter Weise die
dem Tonträger anliegenden Flächen der beiden Magnetkerne zusammen mit dem zwischenliegenden
Spaltplättchen sorgfältig auf gleiche Höhe abgeschliffen. Es ist hierbei unwesentlich,
ob sich dieser Abschliff zur Herstellung der Gleitfläche für den Tonträger außer
auf die beiden Magnetkerne auch auf die diesen anliegenden Preßkörper erstreckt.
Aus Gründen der einfacheren Fertigung wird es meist vorzuziehen sein, die Preßkörper
in diesen Abschliff mit einzubeziehen. Ebenso spielt es keine Rolle, ob diese Gleitfläche
für den Tonträger plan oder, wie in Fig. 2 beispielsweise angenommen, gewölbt ausgebildet
ist. Auch kann es sich als zweckmäßig erweisen, diesen Schliff derart vorzunehmen,
daß beiderseits der vom Tonträger bestrichenen Gleitfläche Material der Preßkörper
stehenbleibt, welches zu einer Führung des Tonträgers herangezogen werden kann,
um seitliche Schwankungen desselben während des Vorbeigleitens zu verhindern.
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Zur Vermeidung der Notwendigkeit, beim Schleifen der Spaltflächen
hinsichtlich der abzuschleifenden Spalthöhe sehr enge Toleranzen einzuhalten, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Verlauf der Verjüngung der Magnetkerne nicht
mehr kontinuierlich, das heißt in Form einer geraden Linie, erfolgen zu lassen,
sondern, wie in Fig. 5 dargestellt, diskontinuierlich, d. h. in Form einer gegen
den Magnetkern zu gewölbten Kurve, vorzugsweise in Form eines Kreisbogens. Wie ersichtlich,
hat in diesem Fall die gleiche positive Abweichung -I- As
vom vorgeschriebenen
Sollwert s des Abschliffs,
welche bei gleichförmiger Verjüngung
eine erhebliche Veränderung -1-d b der Spaltflächenbreite b bewirkt, eine
wesentlich geringere Änderung +d bi in der Breite des Magnetkernes und damit in
der Gesamtgröße der wirksamen Spaltfläche zur Folge. Die Toleranzen für die Höhe
des vorzunehmenden Abschliffs der Spaltflächen können daher, ohne daß dadurch unzulässige
Streuungen in den magnetischen Eigenschaften der Köpfe auftreten, beträchtlich weiter
angesetzt werden, so daß ihre Einhaltung im Rahmen der Fertigung keine besonderen
Schwierigkeiten mehr bietet.
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Die neuartigen, vorstehend beschriebenen Anordnungen und Maßnahmen
beschränken sich nicht auf den Aufbau von Magnetköpfen mit nur einem Arbeitsspalt.
Sie lassen sich erfindungsgemäß auch auf Magnetköpfe mit zwei oder mehreren Arbeitsspalten
anwenden. In Fig. 6 ist beispielsweise der Aufbau eines Magnetkopfes mit zwei Arbeitsspalten
schematisch dargestellt, wie solche z. B. zur Vornahme des Lösch-, Aufsprech- und
Wiedergabevorganges mit Hilfe eines einzigen Kopfes prinzipiell seit längerem bekannt
sind. Es bedeuten hierbei 30, 34 32 die Magnetkerne, 33, 34 zwei Drahtwicklungen,
35= 36 die Spaltplättchen der beiden Arbeitsspalte. Mit 37, 38, 39, 40, 41,
42 sind die an den oberen Flächen der Magnetkerne anliegenden Preßkörper bezeichnet,
mit 43. 44, 45, 46. 47, 48 die an den unteren Flächen anliegenden. Die in
Fig.6 in Klammer stehenden Zahlen beziehen sich auf jene Preßkörper, welche in der
zeichnerischen Darstellung verdeckt erscheinen. Auch hier wird bei Anwendung des
angemeldeten neuartigen Aufbauprinzips eine bequeme und sehr zuverlässige Festlegung
der Spalte erzielt; außerdem läßt sich der Aufbau mit Hilfe sehr einfacher Einzelteile
durchführen.
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Die vorstehend beschriebene Anordnung bietet somit folgende wesentliche
Vorteile: Einfache, zu kostensparender Massenfertigung geeignete Form der Bauelemente,
zuverlässige und einfache Spaltfixierung unter Verzicht auf die Verwendung kostspieliger
Spezialeinrichtungen, wie sie z. B. bei der bekannten Festlegung der Spalte durch
Umpressung mit thermoplastischem Material Voraussetzung sind, Vereinfachung des
Fertigungsganges durch Herabsetzung der beim Schleifprozeß einzuhaltenden Toleranzen.
Da ferner die Form der zur Verwendung gelangenden Preßkörper unabhängig ist von
der Höhe des jeweiligen Arbeitsspaltes, ist es, wie an Hand des dargestellten Beispiels
(Fig. 2) ersichtlich, ohne weiteres möglich, unter Verwendung der gleichen Preßkörper
wahlweise Magnetköpfe für Vollspur- oder für Halbspurbetrieb oder für eine beliebige
gewünschte Spurbreite aufzubauen, ein Umstand, der im Rahmen einer Fertigung durchaus
erwünscht ist, da er die Zahl der benötigten Werkzeuge und Vorrichtungen herabsetzt.
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Schließlich sei noch festgestellt, daß die beschriebene neuartige
Anordnung nicht nur zum Aufbau von Magnetköpfen für bandförmige Tonträger Anwendung
finden kann, sondern sinngemäß auch zum Aufbau von Köpfen, welche zur Abtastung
drahtförmiger Tonträger geeignet sind. Die prinzipielle Anordnung bleibt dabei die
gleiche wie beschrieben und in Fig. 2 bzw. Fig. 6 dargestellt. Die Höhe des zwischen
den Preßkörpern eingeschlossenen Magnetkernes und damit die Spalthöhe ist jedoch
entsprechend dem Durchmesser des zur Verwendung gelangenden Tondrahtes sehr wesentlich
geringer, wobei der Magnetkern zur Führung des Drahtes in bekannter Weise mit einer
in Laufrichtung eingeschliffenen Rille versehen ist.