DE2840500C2 - Fliegender Schreib-/Lesekopf für flexible Aufzeichnungsträger - Google Patents

Description

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vorgesehene Maßnahme der in sich geschlossenen Ver- vorrichtungen, die anstelle des schwenkbaren Tragartiefung, die den Arbeitsteil des Wandlers umgibt, eine im mes benutzt werden können, lineare Zustellung ist in wesentlichen konstante Flughöhe bei starken Verände- manchen Fällen deswegen zu bevorzugen, weil die Ausrungen der Eindringtiefe des Kopfes erzielt wie dies richtung des Wandlerelementes, im vorliegenden BeiExperimente zeigen. 5 spiel der Kopfspalt im Hinblick auf die Aufzeichnungsvorteilhafte Ausgestaltungen un<? Weiterbildungen spuren auf der Platte während der ganzen Zugriffsopeder Erfindung sind in den Unteransprüchen niederge- rationen konstant bleibt

legt Anhand des in den Figuren dargestellten Ausfüh- Die Anordnung mit der Stabilisierungsplatte und der rungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher flexiblen Aufzeichnungsträgerplatte braucht nicht pererläutert Die Figuren zeigen im einzelnen: io manent mit einem Antriebsgerät verbunden sein bzw. F i g. 1 eine Draufsicht und ein Schnittbild schemati- integraler Bestandteil des Gerätes zu sein, wie dies in scher Art eines Teils eines Plattenspeichel s mit flexibler Fig. 1 dargestellt ist, sondern diese können in einer Platte, bei der die Aawendung eines erfindungsgemäß Plattenkassette angeordnet werden, die in ein Antriebsgestalteten Schreib-/Lesekopfes besonders vorteilhaft gerät für den Betrieb und die Benutzung einschiebbar ist; 15 ist Solche Kassetten sind mit anderen gleichartigen Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des SchreibVLese- Kassetten austauschbar gestaltet weisen jedoch mechakopfes, wie er gemäß der Erfindung gestaltet ist; nische Toleranzen an der Schnittstelle zwischen Kasset-F i g. 3 zeigt Diagramme der Veränderung der Flug- te und Antriebsgerät auf, die im Ergebnis zur Verändehöhe bei zunehmender Eindringtiefe bzw. Durchdrin- rung der Eindringtiefe des Kopfes, der innerhalb des gung des Kopfes in die Bewegungsebene des Aufzeich- 20 Gerätes lagemäßig fixiert ist, in die Rotationsebene der nungsmediums, und zwar bei verschiedenen Werten des Platte innerhalb der Kassette hinein, von Kassette zu Krümmungsradius für die sphärisch gestaltete Kopf- Kassette sich ändern. Durch die erfindungsgemäße oberfläche; Kopfgestaltung ist sichergestellt daß trotz der Toleran-F i g. 4 zeigt Diagramme der Flughöhe in Abhängig- zen der unterschiedlichen Kassetten im wesentlichen keit von zunehmender Durchdringung für Köpfe bei 25 eine konstante Flughöhe zwischen rotierendem Aufverschiedenen Plattenradien; zeichnungsträger und Schreib-/Lesekopf sichergestellt

F i g. 5 zeigt ein Schnittbild durch einen erfindungsge- ist

maß gestalteten Kopf mit einer gewissen Modifizierung Die F i g. 2 zeigt den SchreibVLesekopf 5 detaillierter,

der Anordnung der in sich geschlossener Vertiefung und Der dargestellte Kopf ist ein magnetischer Schreib-/Ledes Arbeitsteils des Wandlerelementes und 30 sekopf, welcher in konventioneller Weise aus einem

F ig. 6 zeigt einen Kopf in Kombination mit einem zweiteiligen Keramikkopfblock 8 besteht Zwischen den

toroidförmigen den Kopf umgebenden Stabilisator. beiden Blockteilen 8 ist ein aus Ferrit bestehendes Auf-

F i g. 1 zeigt einmal in Draufsicht und einmal im Zeichnungselement 9 mit dem den Arbeitsteil bildenden Schnitt schematisch Ansichten eines Teils eines Spei- Arbeitsspalt 10 angeordnet Auf dem Ferritkern 9 ist die

chergeräts mit flexibler Platte, wobei der Schreib-/Lese- 35 Wicklung 11 angebracht Obwohl der dargestellte Kopf

kopf gemäß vorliegender Erfindung besonders geeignet Daten magnetisch aufzeichnet ist die Erfindung, welche

ist Bei dieser Anordnung ist eine flexible Aufzeich- das Profil oder die Kontur des Kopfes im Kern betrifft

nungsplatte 1, in der Draufsicht gestrichelt dargestellt gleichfalls auf Köpfe anwendbar, die andere Techniken,

rotierend auf einem Luftkissen getragen, welches ober- beispielsweise optische Techniken, zum Aufzeichnen

halb einer Stabilisierungsplatte 2 gebildet wird. Diese 40 und Wiedergeben der Daten benutzen.

Stabilisierungsplatte 2 ist um zwei konvergierende Seh- Die Arbeitsfläche 12 des Kopfes 5, das ist die Fläche,

nen 3 gebogen, um insgesamt gegenüber der Platte 1 die den Arbeitsspalt 10 enthält, kann sphärisch geformt

eine konkave Fläche zu bilden. Eine solche Stabilisie- sein, was beispielsweise durch maschinelles Läppen er-

rungsplatte ist Gegenstand und näher beschrieben in reicht wird, wobei der Radius für die sphärische Krthn-

der DE-OS 27 35 317. Während des Betriebs wird die 45 mung zwischen etwa 18 und 50 mm liegt Der Kopf ist

rotierende flexiable Platte 1 entsprechend der Biegun- mit einer in sich geschlossenen, endlosen Vertiefung 13

gen um die Sehnen, die durch die Stabilisierungsplatte 2 versehen, die in der Darstellung kreisringförmig ist und

vorgeben ist gebogen. Damit wird die Platte versteift in den Arbeitsspalt 10 des Kopfes vollständig umschließt

ihrer Rotation und insbesondere der Teil, der zwischen Der vorzugsweise Dimensionierungsbereich für die

den Abbiegungen 3 liegt, stabilisiert Ein Schlitz 4 in der 50 Vertiefung 13 ist folgender: Platte 2 ist zwischen den konvergierenden Enden der

beiden Abknickungen 3 entlang von Sehnen ange- Innerer Durchmesser 0,35 bis 1,25 mm

bracht damit ein Schreib-/Lesekopf 5 Zugriff zu dcrje- und

nigen Fläche der Platte hat die der Stabilisierungsplatte Breite 0,10 bis 0,40 mm 2 gegenüberliegt und über dieser getragen ist Der 55

Schreib-Lesekopf 5, gestaltet gemäß der vorliegenden Im dargestellten Beispiel hat der Kopfblock eine Län-Erfindung, ist nichtfedernd am Ende eines schwenkba- ge von ca. 3 mm und einen Breite von 1,5 mm. Die Tiefe ren Armes 6 befestigt der seinerseits drehbar auf einer der Vertiefung 13, die Rinnentiefe, ist vorzugsweise groll Achse 7 befestigt ist Der Kopf 5 ragt durch den Schlitz 4 ßer als 0,01 mm gewählt

hindurch und in die Rotationsebene der flexiblen Platte 60 Es sind Versuche mit Köpfen durchgeführt worden, 1 hinein. Unter normalen Bedingungen entsteht ein wei- die erfindungsgemäß geschaltet sind und zum Vergleich teres Luftkissen zwischen dem Kopf 5 und der Platte 1 dazu mit üblichen sphärisch gestalteten Köpfen. Die Er- und vermeidet somit Kontakt zwischen ihnen. Da der gebnisse dieser Versuche sind unter Bezugnahme auf Kopf 5 in einem gebogenen Weg über die Plattenober- die F i g. 3 und 4 nachfolgend erläutert, fläche gemäß diesem Beispiel bewegt wird, hat der 65 Fig.3a zeigt drei Kurven, welche die Veränderung Schlitz 4 in der Platte 2 eine entsprechende Biegung. der Flughöhe bei zunehmender Durchdringung, d. h. Selbstverständlich gibt es andere Formen des Zustell- Eindringtiefe, in die Rotationsebene des Aufzeichnungsmechanismus, beispielsweise lineare Trag- und Zustell- trägers zeigen und zwar bei einem sphärisch gestalteten

Kopf ohne Vertiefung 13. Die Krümmungsradien der Arbeitsflächen sind dabei 25 mm, 38 mm und 50 mm gewesen. Die F i g. 3b zeigt einen entsprechenden Kurvensatz bei dem Kopf gemäß vorliegender Erfindung, der in der Darstellung der F i g. 3b als ringförmiger Kopf bezeichnet ist Dabei sind die Krümmungsradien der Arbeitsfläche 12 ebenfalls mit 25,38 und 50 mm gewählt Die Abmessungen für die kreisringförmige Vertiefung bei diesem ringförmigen Kopf unterschiedliche Krümmungsradien für die Arbeitsfläche, war jeweils für den:

Innendurchmesser
Außendurchmesser

0,51 mm und 0,762 mm

rungsplatte, durch die der Kopf hindurchragt, mit dem Zentrum des Kopfspaltes zusammen. Während der Untersuchungen sind Anpassungen hinsichtlich des RoII- und Stampfverhaltens des Kopfes gemacht worden. Unter Rollen und Stampfen sind die Winkelrotationen des Kopfes um seine Longitudinal- und Lateralachsen zu verstehen, die durch das Zentrum der sphärischen Krümmung gehen. Keine Verbesserungen hinsichtlich eines Rollwinkels, der Null beträgt, sind abweichend

ίο davon festgestellt worden, jedoch eine Verbesserung hinsichtlich eines von Null abweichenden Stampfwinkels.

F i g. 5 zeigt einen erfindungsgemäß gestalteten Kopf, bei dem mit einem Längsschnitt durch einen Teil des Kopfes das Schnittbild zu sehen ist mit einer kreisringförmigen Vertiefung 13 die zur Erreichung eines von Null abweichenden Stampfwinkels so gelegt ist, daß zwar die ringförmige Vertiefung 13 gegenüber der Spitze 14 der gebogenen Arbeitsfläche 12 zentriert ist daß

der Weise, daß die Platte entsprechend dem eingetragenen Pfeil zunächst über die Spitze und dann über den Kopfspalt hinwegstreicht

Nachfolgend sind diejenigen Werte für die Dimensionierung zusammengestellt die sich bei den Versuchen als die optimalen herausgestellt haben. Diese Werte sind die folgenden:

Der Vergleich dieser beiden Kurvenscharen in den F i g. 3a und 3b zeigt, daß in allen Fällen der ringförmige Kopf, wie dies F i g. 3b eindeutig zeigt eine im wesentlichen konstante Flughöhe bei erheblichen Veränderungen der Durchdringung von Kopf und Platte zeigt Die

Flughöhe variiert beim sphärischen Kopf wesentlich 20 der Arbeitsspalt 10 jedoch aus der Mitte bzw. von der stärker. Weiterhin sind die unterschiedlichen Krüm- Spitze 14 heraus versetzt angeordnet ist und zwar in mungsradien für die Arbeitsfläche beim Kopf mit der in
sich geschlossenen Vertiefung von wesentlich weniger
Einfluß auf die Flughöhe des Kopfes als im Falle des
sphärischen Kopfes, dessen Kurven in Fig.3a darge- 25
stellt sind.

Die F i g. 4a zeigt zwei Kurven, die die Veränderung der Flughöhe bei steigender Kopfeindringtiefe zeigen und zwar bei einem konventionell sphärisch gestalteten Kopf, der bei zwei extremen radialen Positionen innerhalb der Platte angeordnet bzw. positioniert ist nämlich bei einem Radius von 40 mm bzw. einem Radius von 65 mm. Entsprechende Kurven sind bei denselben Positionen in bezug auf die Plattenoberfläche in F i g. 4b für den ringförmigen Kopf dargestellt In diesem Fall ist die verbesserte Arbeitsweise des ringförmigen Kopfs bzw. des Kopfs mit der in sich geschlossenen Vertiefung 13 gemäß der Erfindung noch augenfälliger als in der F i g. 3. Während eine erhebliche Veränderung der Flughöhe bei konventioneller Kopfgestaltung zu beobachten ist in Abhängigkeit von der radialen Position des Kopfes, ist die Flughöhe bei dem erfindungsgemäß gestalteten ringförmigen Kopf nur geringfügig größer bei der entsprechenden Veränderung der radialen Position.

Weiterhin verändert sich die Flughöhe bei dem konven- 45 Kopf 5 umgreifend befestigt ist Das Toroid ist so getionellen Kopf erheblich bei jeder einzelnen radialen formt daß es gegenüber dem Aufzeichnungsträger eine

konvexe Fläche mit einer in sich geschlossenen Scheitellinie aufweist die vorzugsweise zwischen der Mittellinie des Toroids und dem Außenumfang liegt Der Spalt zwi-

tiefe des Kopfes in die Rotationsebene der Platte beim 50 sehen dem Kopf und dem Toroid ist geschlossen. Für ringförmigen, & h. erfindungsgemäß gestalteten Kopf, weitere Details wird auf die genannte Offenlegungs-

Krümmungsradius der
Kopfoberfläche 12
Innendurchmesser der
kreisringförmigen Vertiefung
Breite der

ringförmigen Vertiefung
Kopfspalt-Spitzen-Versetzung
(Stampfwinkel)

25,4 mm
0,51 mm
0,127 mm
0,051 mm

Der bislang beschriebene Kopf kann allein oder in Kombination mit einer Stabilisierungsvorrichtung benutzt werden, die in der DE-OS 27 09 290 beschrieben ist Die dort beschriebene Stabilisierungsvorrichtung beruhigt den Flug des flexiblen Aufzeichnungsmediums über dem Kopf und besteht aus einem Toroid, das den

Position, verursacht durch die Veränderungen der Durchdringung, während die Flughöhe bei entsprechenden Änderungen der Durchdringung bzw. der Eindring-

im wesentlichen unverändert bleibt

Die durchgeführten Versuche zeigen nicht nur eine erhebliche Verbesserung im Hinblick auf die Möglichkeit die Flughöhe im wesentlichen konstant zu halten bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, sondern auch die Möglichkeiten, bis zu einem gewissen Grade die Flughöhe durch vorsichtige Selektion der Dimensionierung der Vertiefung 13 zu bestimmea Obwohl Verschrift verwiesen.

Die Nützlichkeit der Erfindung ist anhand verschiedener Köpfe im Zusammenhang mit einem flexiblen Plattengerät das eine Stabilisierungsplatte mit einem besonderen Profil verwendet dargestellt worden. Die Erfindung ist überall dort verwendbar, wo flexible Aufzeichnungsträger über einen feststehenden Kopf fliegend abgetastet werden, wie das beispielsweise auch bei

suche mit vielen Köpfen unterschiedliche Gestaltung ω einem Stapel rotierender flexibler Platten oder bei ei- und Dimensionierung der Vertiefung und der Arbeits- nem in Längsrichtung bewegten Band der Fall sein

kann. Weiterhin hat sich bei symmetrischer Gestaltung des Kopfes die kreisringförmige Ausführung der Vertiefung als für die Herstellung und die Arbeitsweise besones ders einfach und zugleich vorteilhaft gezeigt

flächengestaltung durchgeführt wurden, sind die Experimente nicht erschöpfend gewesen und die dabei herausgefundenen speziellen Dimensionierungsbereiche nicht als den Umfang der Erfindung beschränkend anzusehen. Bei dem in F i g. 2 dargestellten Kopf fällt die höchste Stelle, die Spitze der gekrümmten Fläche, dh, der höchste Punkt im Hinblick auf die Ebene der Stabilisie-

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2

fiber einen weiten Bereich unterschiedlicher Betriebs-Patentansprüche: parameter. Insbesondere muß ein vorhersehbarer und

konstanter Abstand zwischen dem Aufzeichnungsmedi-

1 Schreib-/Lesekopf für die berührungslos flie- um und dem Wandlerelement des benutzten Schreib-

gende Abtastung flexibler, vorzugsweise magne- 5 /Lesekopfes vorhanden sein. Beim Fall magnetischer

tischer Aufzeichnungsträger, und einem Wandler- Aufzeichnung beispielweise, hat der Abstand zwischen

element und einer dem Aufzeichnungsträger züge- dem magnetischen Aufzeichungsträger und dem Ar-

wandten Arbeitefläche wobei zwischen Schreib-ZLe- beitsspait des Kopfes einen wesentlichen Einfluß auf

sekopf und Aufzeichnungsträger bei deren Relativ- den Streufeldfluß und damit die Auflösung beim Abta-

bewegung zueinander ein Luftkissen ausgebildet ist, io sten und auch beim Aufzeichnen der Daten von bzw. auf

dadurch gekennzeichnet, daß in der. Ar- das Aufzeichnungsmedium.

beitsfläche (12) eine in sich geschlossene Vertiefung Bei Speichergeräten, die flexible Aufzeichnungsträ-

(13) vorgesehen ist, die einen Arbeitsteil (10) des ger verwenden, hat die Zusammenarbeit vieler Parame-

Wandlerelements vollständig umgibt ter einen ganz erheblichen Einfluß auf die Möglichkeit,

2. Schreib-/Lesekopf nach Anspruch 1, dadurch is den gewünschten konstanten Abstand vorherzusehen gekennzeichnet, daß die in an sich geschlossene Ver- und aufrechtzuerhalten. Die Parameter, die auf diesen tiefung (13) den Arbeitstei! (10) außermittig umfas- Abstand einwirken, sind u. a. die Kontur der Kopfobersend, vorzugsweise in Längs- bzw. Bewegungsrich- fläche, die dem Aufzeichnungsmedium gegenübersteht, tung des SchreibVLesekopfes (5) gesehen, angeord- die Eindring- bzw. Durchdringtiefe des Kopfes und da_net j_sL 20 mit des Wandlerelementes in die Bewegungs- bzw. Ro-

3. Schreib-/Lesekopf nach Anpruch 1 oder 2, da- tationsebene des Aufzeichungsträgers, die relative Gedurch gekennzeichnet, daß die in sich geschlossene schwindigkcit zwischen Kopf und Aufzeichnungsträger, Vertiefung (13) kreisringförmig gestaltet ist die radiale Lage des Kopfes (trifft nur bei Plattenspei-

4. SchreUV/Lesekopf nach Anspruch 3, dadurch ehern zu), die Parameter des flexiblen Mediums selber, gekennzeichnet, daß die kreisringförmige Vertie- 25 beispielsweise die Flexibilität und die Dicke, die Orienfung (13) einen Innendurchmeser im Bereich von ca. tierung oder der Angriffswinkel zwischen dem Wandler 035 bis 1,25 mm, vorzugsweise ca. 0,51 mm, eine und dem Aufzeichnungsträger, der Größe des Kopfes Breite im Bereich von ca. 0,10 bis 0,40 mm, Vorzugs- und Umgebungsfaktoren, wie beispielsweise Temperaweise ca. 0,127 mm, und eine Tiefe von mehr als ca. tür und Feuchtigkeitsgehalt Zusätzlich gibt es bei Ver-0,01 mm aufweist 30 wendung in einem solchen Speichergerät, wie es in der

5. Schreib-/Lesekopf nach einem der vorigen An- DE-OS 26 23 572 beschrieben ist, bei dem ein Schreibsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeits- /Lesekopf in einem Bogen um einen schwenkbaren Arm fläche (12) progressiv konvex gekrümmt, Vorzugs- über das Aufzeichnungsmedium geschwenkt wird, den weise sphärisch, gestaltet ist Einfluß des Parameters des Gierens bzw. des seitlichen

6. Schreib-/Lesekopf nach Anspruch 5, dadurch 35 Versetzens. Damit ist speziell der Winkel gemeint, der gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius für die zwischen einer Spur, über der der Kopf angeordnet ist, spärisch gestaltete Arbeitsfläche (12) im Bereich von und dem Wandlerspalt liegt Bei einem verschwenkten ca. 18 bis 50 mm, vorzugsweise bei ca. 25,4 mm, liegt Tragarm verändert sich das Gieren kontinuierlich, wenn

7. Schreib-/Lesekopf nach einem der vorigen An- der Kopf über die Plattenoberfläche während der Zusprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er von einer 40 griffsoperation geschwenkt wird. Weiterhin ist bei solkonvex gebogenen, toroidförmigen Stabilisierungs- chen Geräten, bei denen der Aufzeichnungsträger in fläche umgeben ist einer Kasette enthalten ist, die ihrerseits in ein Gerät für

8. Schreib-/Lesekopf nach einem der vorigen An- die Benutzung eingesetzt und austauschbar mit anderen sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeits- gleichgestalteten Kassetten ist, die geringfügige Variateil (10) des Wandlerelements ein magnetischer Ar- 45 tion der Toleranzen bei der mechanischen Aufnahme beitsspalt ist. eine Ursache dafür, daß Änderungen in der Kopfdurchdringung in die Ebene der Rotation dieser flexiblen Medien nicht zu vermeiden sind. Es is deswegen wünschenswert, für das Medium einerseits als auch für das

50 Wandlerelement, eine im wesentlichen konstante Flug-

Die Erfindung betrifft einen Schreib-/Lesekopf für höhe aufrechtzuerhalten, selbst für unterschiedlich grodie berührungslos fliegende Abtastung flexibler, vor- ße Eindringtiefen des Kopfes in die Rotations- bzw. Bezugsweise magnetischer Aufzeichnungsträger mit ei- wegungsebene des Mediums.

nem Wandlerelement und einer dem Aufzeichnungsträ- Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht bei eiger zugewandten Arbeitsfläche, wobei zwischen 55 nem Schreib-/Lesekopf der Art gemäß dem Oberbegriff Schreib-/Lesekopf und Aufzeichnungsträger bei deren des Anspruchs 1, darin, die Gestaltung so vorzunehmen, Relativbewegung ein Luftkissen ausgebildet ist. daß auch bei relativ starker Veränderung unterschiedli-Derartige Magnetköpfe sind beispielsweise im Zu- eher Parameter, die insbesondere in einer starken Versammenhang mit weiteren Flugstabilisierungsmaßnah- änderung der Eindringtiefe des Kopfes in die Bewemen im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 20, Nr. 3, 60 gungs- bzw. Rotationsebene des flexiblen Mediums August 1977, S. 1132/1133 sowie in der DE-OS 27 09 290 münden, eine im wesentlichen konstante Flughöhe zwibeschrieben. sehen Aufzeichnungsmedium und Arbeitsteil des Wand-Für die erfolgreiche Datenaufzeichnung mit fliegen- lerelementes zu erzielen.

den Köpfen, insbesondere bei hohen Datendichten, wel- Diese Aufgabe wird bei dem Schreib-/Lesekopf geche in Speichergeräten der Computer- und Datenver- 65 maß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch Anwenbundtechnik benutzt werden, muß ein vorhersehbarer dung der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 niekonstanter Abstand zwischen dem Aufzeichnungsträger dergelegten Merkmale gelöst,
und dem Schreib-/Lesekopf vorhanden sein und zwar In vorteilhafter Weise wird durch die erfindunsgemäß