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Die Erfindung betrifft einen Dreh-Magnetkopf nach dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1, wie er der US-PS 38 21 813 zu entnehmen ist. Die Ausbildung eines Magnetkopfes mit in Längs- und Querrichtung abgerundeter Kopfspiegelfläche ist ferner aus der AT-PS 2 47 019 bekannt.
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Weiter ist es aus der US-PS 39 69 350 bekannt, ein Luftlager zwischen der Kopfspiegelfläche eines feststehenden Magnetkopfes und einer flexiblen Magnetscheibe dadurch zu bilden, daß die Magnatscheibe mit hoher Umlaufgeschwindigkeit durch einen Drehteller bewegt wird. Die zwischen der umlaufenden Magnetscheibe und dem feststehenden Magnetkopft bestehende Relativbewegung erzeugt Saugkräfte, durch welche die flexible Magnetscheibe an die Kopfspiegelfläche des Magnetkopfes angezogen wird. Um diesen Saugkräften entgegenzuwirken, sind in die Oberflächen des Drehtellers ringförmige Nuten eingeschnitten, die an der Rückseite der flexiblen Magnetscheibe in der durch den Magnetkopf beschriebenen Umlaufspur auf den Drehteller gerichtete Saugkräfte erzeugen, die den an der Oberseite der flexiblen Magnetscheibe durch den Magnetkopf erzeugten Saugkräften entgegengerichtet sind. In dieser Weise können Luftlagerkräfte erzeugt werden, die einen vorgegebenen Abstand zwischen der Oberfläche der flexiblen Magnetscheibe und der Kopfspiegelfläche des Magnetkopfes herstellen. Diese Einrichtung ermöglicht die Abstandsregelung zwischen einem feststehenden Magnetkopf und einer flexiblen umlaufenden Magnetscheibe im schmalen Bereich der kreisförmigen Aufzeichnungsspur. Sie ist nicht dazu geeignet, eine Abstandsregelung zu bewirken zwischen der Kopfspiegelfläche eines umlaufenden Dreh-Magnatkopfes und einem Magnetband, das in einer wendelförmigen Transportbahn am Dreh-Magnetkopf geführt wird.
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Die DE-AS 11 11 855 beschreibt schließlich einen stationär zu betreibenden Magnetkopf, dessen Kopfsiegelfläche eine annähernd zylindrische Form aufweisen soll, an der das Magnetband in einem bestimmten Winkelbereich parallel geführt wird. Insbesondere soll ein Flattern des Bandes bei seinem Lauf über einen relativ breiten Magnetkopf verhindert werden. Neben der abgerundeten Kopfspiegelfläche findet sich in dem Zusammenhang die Anregung, in Laufrichtung des Magnetbandes eine Nut vorzusehen, um einen möglichst gleichmäßigen Durchschnittsabstand zwischen Kopf und Band über die Kopfbreite zu gewährleisten. Für Systeme der im Gattungsbegriff genannten Art ist es jedoch notwendig, die Kräfte des zwischen dem Magnetband und dem Dreh-Magnetkopf bestehenden Luftlagers in größeren Oberflächenbereichen auszugleichen, als dies bei den genannten Einrichtungen möglich ist.
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Es ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, einen verbesserten Dreh-Magnetkopf anzugeben, der bei schmaler Kopfbreite die für die magnetische Funktion wirksame Fläche um den Kopfspalt herum unter den gegebenen konstruktiven Bedingungen dennoch möglichst voll auszunutzen gestattet.
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Die zur Lösung dieser Aufgabe nach der Erfindung vorgesehenen Maßnahmen sind im Patentanspruch 1 aufgeführt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Durch die Erfindung ist es einerseits möglich, zwischen dem Dreh-Magnetkopf und dem Magnetband die für die Abstandsregelung notwendigen Luftlagerkräfte zu erzeugen. Es ist andererseits möglich, die Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes an den Stellen zu vertiefen, an denen dieser aus verschiedenen Schichten durch Glaslotverbindungen zusammengesetzt ist. Daraus ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß Abnützungen der Kopfspiegelfläche, die im Bereich der Glasverbindungen verstärkt auftreten, vermieden werden können. Die Betriebssicherheit der Einrichtung wird dadurch erhöht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Abbildungen näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 Die Anordnung eines Dreh-Magnetkopfes, an dem ein Magnetband in wendelförmiger Transportbahn geführt wird,
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Fig. 2 den Verlauf der durch den Dreh-Magnetkopf an der Oberfläche des Magnetbandes bewirkten Aufzeichnungsspuren,
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Fig. 3 die Seitenansicht von mit einem Kopfrad verbundenen Dreh-Magnetköpfen,
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Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung eines zwischen Bandführungselementen umlaufenden Dreh-Magnetkopfes,
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Fig. 5 die Darstellung der Kopfspiegelfläche eines Dreh-Magnetkopfes,
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Fig. 6 eine besondere Ausführungsform der Kopfspiegelfläche eines Dreh-Magnetkopfes.
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Das in Fig. 1 dargestellte Kopfrad 10 ist durch eine Antriebswelle mit dem Motor 11 verbunden, der das Kopfrad mit konstanter Drehgeschwindigkeit antreibt. Das Kopfrad 10 kann den gleichen oder einen etwas größeren Durchmesser aufweisen als die Durchmesser der in axialer Lage beiderseits des Dreh-Magnetkopfes angeordneten feststehenden zylindrischen Bandführungselemente 13 und 14. Diese haben einen kleinen axialen Abstand, in dessen Abstandsbereich der Dreh-Magnetkopf 15 mit einer Geschwindigkeit von ca. 25 m pro Sekunden gedreht wird.
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Die Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes 15 ist so profiliert, daß zwischen dem Dreh-Magnetkopf 15 und dem Magnetband 12 ein Luftlager erzeugt wird, durch welches das Magnetband 12 an der Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkofpes 15 durch ein Luftlager in einem sehr kleinen Abstand geführt wird. Die Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes 15 ist sphärisch gewölbt, und sie enthält Nuten, die in Bewegungsrichtung eingeschnitten sind. Der verhältnismäßig große sphärisch gewölbte Flächenbereich der Kopfspiegelfläche hat zur Folge, daß im Fall einer Berührung der Kopfspiegelfläche mit dem Magnetband der Berühungsdruck klein gehalten werden kann. Der Abstand der Kopfspiegelfläche von der Ma, gentbandoberfläche wird geregelt durch Breite und Abstand von an der Kopfspiegelfläche angeordneten Nut.
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An der Oberfläche des in Fig. 2 gezeigten Magnetbandes 12 sind die Aufzeichnungspuren 16 und 17 zu der am Magnetband in Richtung des Pfeiles 70 wirkenden Zugkraft in einem schiefen Winkel angeordnet. Die Spurrichtung des über dem Magnetband angeordneten Dreh-Magnetkopfes 15 verläuft in Richtung des Pfeiles 21. In einer Servorspur 20 am Rand des Magnetbandes 12 aufgezeichnete Servormarkierung 18, 19 markieren Positionen in Längsrichtung des Magnetbandes.
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Es ist notwendig, daß sich der Dreh-Magnetkopf im Magnetband am Zulaufpunkt 22 berührungsfrei nähert und am Ablaufpunkt 23 sich wieder berührungsfrei entfernt. Es ist ferner notwendig, daß wärend den Transportbewegungen des Magnetbandes an der Oberfläche des Dreh-Magnetkopfes und den Bandführungselementen durch einen Luftfilm auch bei Schwankungen der Bandgeschwindigkeit und der Zugspannungen ein gleichbleibendes Luftlager erzeugt wird. Besondere Schwierigkeiten der Luftlagererzeugung ergeben sich, wenn das Magnetband schrittweise bewegt wird, um in festgelegten Aufzeichnungsperioden Signalübertragungen zwischen den Aufzeichnungsspulen und dem Magnetkopf durchzuführen.
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Berührungen zwischen Magnetband und Magnetkopf an den Zulauf- und Ablaufpunkten 21 und 23 werden durch die sphärische Auswölbung der Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes vermieden. Es wird ferner durch die Anordnung der Nuten an der Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes erreicht, daß der Abstand zwischen der Kopfspiegelfläche und der Magnetbandoberfläche sehr klein ist. Die Breite der Nuten ist jedoch begrenzt, damit eine Berührung zwischen dem Magnetband und den Kanten der Nuten nicht zustande kommt. Die Steifigkeit des Magnetbandes hat zur Folge, daß an diesem im Bereich zwischen den Nuten eine stabile Aufzeichnungsfläche erhalten bleibt.
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Der in Fig. 3 gezeigte Ausschnitt des Kopfrades 10 beträgt einen Schreibmagnetkopf 25 und in gleicher Spurfolge einen Lesemagnetkopf 26, die durch das Kopfrad in Richtung des Pfeiles 24 bewegt werden. Das nicht mehr dargestellte Magnetband wird durch das Luftlager über den Magnetköpfen 25 und 26 in einem sehr kleinen Abstand gehalten. Die Kopfspiegelflächen der Magnetköpfe 25 und 26 ragen soweit über die Oberfläche des Kopfrades 10 hinaus, daß die verschiedenen Teile der Kopfspiegelflächen in Kreisbahnen umlaufen, deren Radialabstände vom Drehpunkt des Dreh-Magnetkopfes um geringe Beträge größer sind als die Zylinder-Radien der Bandführungselemente. Dadurch wird das Magnetband beim Ablaufen der Kopfspiegelflächen der Magnetköpfe etwa ausgewölbt.
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Die Fig. 4 zeigt die Durchdringungshöhe C des Magnetkopfes 25 bezüglich der Oberfläche der feststehenden Bandführungselemente 13 und 14. Die Oberfläche des Magnetkopfes 25 ist sphärisch abgerundet. Diese Wölbung hat in Seitenansicht gemäß der Fig. 3 gesehen den Radius B und in der dazu senkrechten Schnittebene gemäß der Darstellung nach Fig. 4 einen kleineren Radius. Beide Radien können jedoch aus Gründen der Zweckmäßigkeit für die Herstellung gleiche Werte aufweisen. In der Fortbewegungsrichtung (Pfeil 24) erstrecken sich die in die Kopfspiegelfläche des Magnetkopfes 25 eingelassenen Nuten 28 und 29.
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Die Draufsicht einer vergrößerten Darstellung der Kopfspiegelfläche des Magnetkopfes 25 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Nuten können durch parallel verlaufende Seitenflächen gebildet werden. Es ist jedoch auch möglich, daß die Nuten V-Form aufweisen. Die Nuten haben die Breite D und einen Abstand E, der im Fall des Schreib-Magnetkopfes 25 gröper ist als bei einem Lese-Magnetkopf 26. Dies ergibt sich durch verschiedene Breiten von Arbeitsspalten 30, die jeweils an beiden Seiten durch die Nuten 28 und 29 begrenzt werden. Die Nutentiefe kann z. B. 0,25 mm betragen. Die Nutenbreite D wird groß genug gewählt, um eine automatische Reinigung der Nuten durch die Bewegung des Dreh-Magnetkopfes zu gewähleisten, und sie ist klein genug, um eine Berührunn der Nutenkanten mit dem Magnetband zu vermeiden. Zusätzlich ermöglichen die Nuten eine Regelung der Luftbewegung im Zwischenraum zwischen Dreh- Magnetkopf und Magnetband. Es konnte festgestellt werden, daß durch Veränderung der Werte E und D verschiedene Abstände zwischen der Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes und dem Magnetband erreicht werden.
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Die Nuten 28 und 29 ergeben zusätzlich den Vorteil, daß die Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes an Verbindungslinien verschiedener Materialschichten vertieft werden können. So besteht z. B. die Möglichkeit, daß der in Fig. 5 dargestellte Dreh-Magnetkopf mit den Kernteilen 27 und 31 gebildet wird. Er enthält außerdem die beiden Schichten 32 und 33, die jeweils aus einem Material von Barium-Titanat-Keramik bestehen. Diese Schichten sind parallel zur Drehebene des Dreh-Magnetkopfes an Glaslotverbindungen zusammengesetzt. An der Kopfspiegelfläche des Dreh-Magnetkopfes ergeben sich somit Verbindungslinien, deren Bereich einer erhöhten Abnützung unterliegen. Dadurch werden Partikel abgerieben, welche die Signalübertragung zwischen Magnetband und Dreh-Magnetkopf behindern. Durch die Anordnung der Nuten 28 und 29 an den Linien der Glaslotverbindungen können diese von der Kopfspiegelfläche abgesetzt werden.
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Die Schichten 32 und 33, welche die Seitenteile des Dreh-Magnetkopfes bilden, liefern Komponenten des Luftlagers, welche dessen Lagerkraft bei auftretenden Änderungen der Bandspannung stabilisieren.
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Der in Fig. 6 dargestellte Magnetkopf besteht aus verschiedenen Schichten von Ferrit- und Barium-Titanat-Keramik-Material. Der Ferritkern 50 des Dreh-Magnetkopfes begrenzt den Arbeitsspalt 51. Die Seitenteile 52 und 53 bestehen aus einem nichtmagnetischen Material, jedoch haben sie einen thermischen Ausdehungskoeffizienten und eine Abnützungscharakteristik, deren Werte den Werten des Ferritmaterials des Ferritkerns 50 entsprechen. Die Seitenteile 50 und 52 sind mit dem Ferritkern 53 an Verbindungsflächen senkrecht zur Drehebene des Dreh-Magnetkopfes durch mechanische Klemmung, Leimen, Epoxycement- oder eine Glaslot-Verbindung entlang den Linien 54 und 55 zusammengesetzt. An diesen Linien werden in den Bereichen 56 und 57 die erwähnten Nuten an der Kopfspiegelfläche eingeschnitten, so daß die Verbindungslinien von der Kopfspiegelfläche abgesetzt werden. Bei Herstellung der Nuten kann es wünschenswert sein, Teile des Ferritkerns 50 so weit zu entfernen, daß der Arbeitsspalt 51 die gewünschte Breite 59 erhält. Diese Herstellungsart ist von Bedeutung für Dreh-Magnetköpfe, die eine sehr geringe Spurbeite aufweisen sollen.
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Die sphärische Ausbildung der Kopfspiegelflächen der Dreh-Magnetköpfe hat den Vorteil, daß Unstetigkeiten der Oberflächenform in den Bereichen der Nuten 28 und 29 ausgeglichen werden, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht. Änderungen der Bandzugspannung während des Bandtransports soll durch ausgleichende Kräfte des Luftlagers entgegengewirkt werden. Wenn die Breite der Nuten größer ist als 0,25 mm, besteht die Neigung, daß während des Betriebes Berührungen zwischen dem Magnetband und dem Dreh-Magnetkopf aufgrund von Änderungen der Bandzugspannung auftreten können.
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Für die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen eines Dreh-Magnetkopfes können die folgenden Bemessungen angenommen werden:
- A = 6 mm
B = 18 mm
C = 0,1 mm
D = 0,15 mm
E = 0,4 mm