多道磁帶記錄機磁頭定位機構的製作方法

2023-05-29 22:28:11

專利名稱：多道磁帶記錄機磁頭定位機構的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及磁帶記錄機以及其中採用的組件，具體地說涉及適宜於採用多道記錄磁頭進行多道記錄的記錄機，該多道磁頭響應於伺服信號並可相對於記錄帶作橫向運動。
數據記錄盒式磁帶和適於供該數據記錄盒式磁帶使用的記錄機在美國專利號3，692，225(VonBelnen)中已公開和請求專利權的。這裡公開的數據記錄盒式磁帶包括一個外殼和一環形柔性傳動帶一起，該環形柔性傳送帶與兩盤芯上的磁帶摩擦接觸用以雙向驅動磁帶。正如在數字數據記錄和重放中所遇到的情況一樣，可操作該數據記錄盒式磁帶以驅動磁帶迅速地加速和減速。適於採用這種數據記錄盒式磁帶的記錄機當初採用固定的多道磁頭，但這種磁頭構造極其複雜，價線昂貴和難保持於正確的對準。
為了取消多道磁頭，美國專利4，313，143(Zarr)公開了一種磁頭定位機構，利用這種機構，可將一種單道磁頭相對於記錄帶的寬度橫向定位，使之能夠記錄和重放多條平行磁軌中的任何一條磁軌。
美國專利4，750，067(Gerfast)公開了一種用在多道數據盒式磁帶記錄機的磁頭定位機構，該記錄機包括一個步進馬達，一個由步進馬達驅動的導引螺杆和利用部分陰螺絲與導引螺杆嚙合的磁頭安裝滑板。這種Gerfast機構將記錄/重放磁頭橫向移動於記錄磁帶的傳送路徑。
雖然Gerfast機構對某些應用方面效果令人滿意，但最近提出要提供一種能夠響應從記載在多道磁帶上的某些磁軌的伺服信息衍生的伺服信號而能更精確地將磁帶記錄頭定位在一選擇的磁軌的中心的機構。要求這種精確定位是為了基本上允許在記錄磁帶上有較高的磁軌密度。
本發明提供了一種能響應這些伺服信號而工作的記錄磁頭，該記錄磁頭具有極緊湊的磁頭機構的優點。本發明提供的磁頭機構的進一步優點是，它幾乎是耐撞擊的。本發明的機構也大大地減少了不希望的而在現有技術的磁頭機構中典型地存在的平移反應諧振。
與現有採用的任何技術相反，本發明提供用於數據盒式磁帶的記錄機中的採用音圈和步進馬達的磁頭定位機構，這種定位機構可橫越記錄磁帶的寬度變化地定位該記錄磁頭。由於音圈能夠根據磁帶上記載的伺服信號很精確地將磁頭精細地定位在一條磁軌的中心，因此本發明的機構能以精密的公差定位其磁頭。在本發明的一個實施例中，該音圈被安裝於一旋轉促動臂上。該促動臂設有一供安裝記錄/重放磁頭用的安裝件。在該旋轉促動臂和臺架上裝有一扭簧，該臺架則由步進馬達和導引螺所構成的粗略的襯套式定位機構驅動，以對促動臂進行粗略的初始定位。然後在由導引螺杆進行粗略定位之後，音圈將磁頭精確地定位在所選擇的磁軌的中心。該音圈包括一線圈束，該線圈束並置在至少兩組分瓣磁鐵之間。通過施加一定位力，該音圈和磁鐵一起作用以將該記錄/重放磁頭驅動在橫向於磁帶的運動方向上。
本發明將參照附圖進行更全面的敘述，在各附圖中，相同的標號表示相同的零件，其中

圖1是本發明的磁頭組件的一實施例的透視圖;
圖2A說明圖1的實施例的磁頭組件在一完全展開位置的截面側視圖;
圖2B說明圖1的實施例的磁頭組件在底部位置截面側視圖。
現在參照圖1，所示為說明本發明的磁頭組件一實施例的透視圖。如從圖中可看到的那樣，磁頭組件10包括一旋轉促動臂32，該促動臂32包括有與它剛性聯結在一起的記錄磁頭組件30。如在圖2A和2B中可看到的那樣，一步進馬達52驅動導引螺杆36，該導引螺杆36本身又使臺架44在垂直於底座5的表面的方向上運動。一線圈組件60安裝在旋轉促動臂32的一端。如可從圖2A中所示的該磁頭組件的截面側視圖清楚地看到的那樣，線圈組件60包括線圈架61，線圈62和鐵芯64。線圈62包括上部分62A和下部分62B。具有包含在多條平行磁軌上的數據的記錄帶50沿著橫過磁頭部件30的傳送路徑運動。
磁頭安裝組件10還包括一臺架44，該臺架44有一固定於扭簧46的底面，該扭簧46橫跨旋轉促動臂32的寬度。扭簧46以其端部46A、46B剛性地固定於旋轉促動臂促32相對側邊上。臺架44包括孔44A和44B，該兩孔的大小須能分別容納導引螺杆36和起著線性支承件作用的抗轉銷34。孔44A可有利地為一種對開螺母式的孔，其尺寸比容納導引螺杆36所必須具有的尺寸銷大一點，以便允許該促動臂32在垂直於磁帶平面的方向上運動，從而保證磁帶與磁頭的交界面間保持恆定的載荷。孔44A還要製成能允許磁頭組件繞樞軸轉動。抗轉銷34和導引螺杆36以眾所周知的方式分別固定於底座5和步進馬達52上。抗轉銷34允許臺架44在垂直於底座5表面的方向上運動但減少在其它方向的轉動或運動到最低程度。步進馬達52響應採用眾所周知的技術施加的控制信號而轉動該導引螺杆36。
參照圖1和2A，最好取一種金屬U-型架形式的磁鐵罩38剛性地安裝於固定的底座5上。該磁鐵罩38最好基本上由鋼材料製成。磁鐵40A和40B例如可採用環氧樹脂固定於磁鐵罩的相對側邊上。磁鐵40A和40B最好為分瓣磁鐵。該分瓣磁鐵具有例如為北極的頂部及為南極的底部，其高度等於或大於步進馬達的平動距離加線圈束的高度。每一磁鐵的南極和北極最好在近似於磁鐵垂直高度上如虛線70所示的中心處分割開。和步進馬達一樣，磁鐵罩38也安裝於該底板上。U形鋼罩用作磁通的返迴路徑。磁鐵罩也用來提高安裝該磁鐵罩處的該底板的區域內的剛度。在安裝該磁頭組件的區域內的該底座5的部分被切去，以便允許安裝該磁頭組件和允許該磁頭組件運動。線圈組件60可動地並置在磁鐵40A和40B之間，以允許包括由線圈組件、旋轉促動臂和磁頭構成的框架的擺動運動，因而在磁帶橫越磁頭組件30運動時，允許整個磁頭組件在橫向於磁帶運動的方向上作擺動運動。
現具體參照圖2A，該圖2A為圖1中所示的本發明的一個實施例的截面側視圖，其中磁頭組件10相對於盒式磁帶處於提高的位置，此外盒式磁帶的部分用板件16來代表。負載彈簧48保持在板件16和臺架44之間。導引螺杆36最好定位在負載彈簧48內。該負載彈簧最好為一個具有足以容納導引螺杆36的充分大的孔口的順從盤簧。
在工作過程中，步進馬達52及導引螺杆36構成用以將磁頭由一磁軌至另一磁軌進行粗略定位的粗略襯套式定位裝置，音圈則響應某一磁軌跟蹤方式的一伺服信號以作極微小的例如以微英寸或微米範圍內的調整，跟蹤所選擇的磁軌的中心。扭簧和音圈的設計使本發明的機構能夠動態地追蹤伺服信號。與建立在先前技術的傳繞方法相比，現在製造較高磁軌密度數據記錄盒式磁帶在技術上是可行的。
步進馬達通過基本為零的齒隙遊移並稍微過盈的導引螺杆36驅動臺架44。該臺架則加重地荷載，其載荷接近步進馬達和導引螺杆的提升能力。載荷是用壓縮彈簧48達到的，以防止臺架或導引螺杆鎖定在位置後產生運動和減少機構的此部分產生的諧振至最低程度。旋轉促動臂32利用扭簧聯接到臺架44以消除旋轉時的任何平移運動。在本發明的一個實施例中，扭簧在臺架上方幾密耳的位置處支持該促動臂。
對於某些應用，採用止動件66是有利的。例如，該止動件66可有利地為呈「L型」構件，該「L型」件從該促動臂32的橫向構件下面並接近於該臂32的橫向構件的臺架44的一部分伸出。止動件66用作急停止動件並限制該臂在基本上橫向於帶50的運動方向上擺動幾分角度的旋轉角。為了驅動促動臂32的橫向構件抵靠急停止動件66，可用眾所周知的方式將在此處稱之為磁頭定位信號的一個足夠大的電流施加到線圈62上。為了將磁頭組件30鎖定在抵靠急停止動件66的位置上，可將磁頭定位信號加到線圈62上，從而使磁頭組件30保持在相對於臺架44的一固定位置上。以這樣的方式，可在沒有磁帶的伺服信號的情況下，對磁頭組件的位置進行定位。在另外一種情況下，如果本發明的磁頭組件僅用在步進方式的結構中，即，用在不使用磁軌跟蹤伺服信號的構形中，急停止動件66可提供防止振動和防止衝擊的作用。熟悉本領域的普通技術人員會認識到，所示實施例的變異方案是可的非常容易地確定的，例如採用從臺架伸出的多個急停止動件等來實現，且不應認為本發明受此處討論的實例的限制。
促動臂32的前方部分是一用以固定磁頭的架為末端的簡單的剛性箱體。在所示的實施例中，該臂的高度小於其長度，以允許其運動機構平動大約150密耳以便接近所有磁帶磁軌，且允許整個組件適配於標稱為1英寸(2.5釐米)高的剖面之內。臂32的後方部分裝有線圈。線圈的上、下部分的內部線匝的最小間隔約250密耳，以允許無論機構在其底部位置或是在其全伸展位置上，該線圈都可以滿功率工作。線圈的長度由在所要求的頻率和加速度下，正確地轉動或擺動促動器所需要的力的大小來決定。線圈經繞扎並粘到鐵芯64上。該鐵芯64是用環氧樹脂粘到該臂後部的架上而形成一剛性體。鐵芯配以稱重以使該旋轉臂可繞其樞軸達到平衡，以減少平動的反作用力。
為了符合專利法規和為了向本領域的普通技術人員提供如所需要的應用本發明的新穎原理、製造和使用這些專用部件等所必需的資料，在此已相當詳細的敘述了本發明。然而，必須理解，本發明可通過特殊的不同的設備和裝置實現，各種關於設備細節和操作程序的修改都可在不脫離本發明的範圍完成。
權利要求
1.一種適用以將數據記錄在伸展在一記錄磁帶(50)的一個長度上的多條磁軌中的任意一條磁軌中並將來自伸展在一記錄磁(50)的一個長度上的多條磁軌中的任意一條磁軌的數據重放的磁帶驅動件，其中磁帶驅動件包括至少一個記錄/重放磁頭，該磁頭適於沿磁帶傳送路徑與該磁帶發生界面接觸並可相對於磁帶的長度方向可變地橫向定位；一個記錄/重放磁頭定位機構(10)，其特徵在於，該磁頭定位機構(10)包括(a)一個底座(5)；(b)用以支承記錄/重放磁頭(30)的促動臂裝置(32)；(c)用以可擺動地安裝促動臂裝置的臺架裝置(44)，其中促動臂裝置繞平行於磁帶傳送路徑的軸線擺動；(d)一個固定於底座上的用以粗略地定位該可擺動地臺架裝置(44)的一個粗略的襯套式定位裝置(36，52)，該粗略的襯套式定位裝置粗略地將所述的至少一個記錄/重放磁頭(30)相對於多條數據磁軌中所選擇的一條磁軌進行定位；(e)固定到底座(5)上的用以精確定位促動臂裝置(32)的音圈裝置(60)，該裝置(60)使所述的至少一個磁頭(30)相對於所選擇的數據磁軌的中心進行定位。
2.如權利要求1所述的磁頭定位機構，其特徵在於，其粗略定位裝置包括固定於底座通常與沿傳送路徑上的記錄帶的平面平行的線性支承裝置(34)，可滑動地接合於該線性支承裝置的臺架(44)，所述的精密定位裝置(60)則包括用以將促動臂裝置可擺動地安裝到臺架(44)上和用以提供扭力以保持促動臂裝置處於一中心位置而同時又消除在該促動臂裝置擺動時，可能產生的橫向運動的裝置(46，46A，46)。
3.如權利要求2所述的磁頭定位機構，其特徵在於，其精確定位裝置包括一線圈組件(60)，該線圈組件(60)則包括一安裝於促動臂裝置上的線圈束(62)和用以向線圈束施加磁力的裝置，該施加磁力的裝置包括至少兩套可將線圈(62)並置在其間隙內的分瓣磁鐵(40A，40B)，線圈束和施加磁力的裝置共同工作以便響應施加到線圈束中的位置信號而將記錄/重放磁頭驅動在橫向於磁帶運動的方向上。
4.如權利要求3所述的磁頭定位機構，其特徵在於，其臺架還包括一從臺架的一部分的底下並接近於促動臂的一部分伸出的止動件(66)，將該止動件定位以便在向線圈束旋加磁頭定位信號後將所述的至少一個磁頭鎖定在相對於臺架的一個固定位置上。
5.如權利要求2所述的磁頭定位機構，其特徵在於，其粗略定位裝置包括;用以步進地驅動粗略定位裝置的步進驅動裝置，該步進驅動裝置包括a.相對於磁帶傳送路徑而固定於底座並具有一可轉動地安裝在其內的驅動軸的步進馬達(52);b.步進馬達的驅動軸(36)與臺架(44)相嚙合以將驅動軸的旋轉運動轉換成臺架的相應的直線運動。
6.如權利要求3所述的磁頭定位機構，其特徵在於，所述分瓣磁鐵(40A，40B)組包括兩對北-南對分的磁鐵，線圈束(62)的每一側邊各有一對磁鐵，其高度等於或大於促動臂裝置最大的橫向運動位移加線圈束的高度，每一磁鐵被對分成具有第一極性的頂部和具有第二相對極性的底部。
7.如權利要求6所述的磁頭定位機構，其特徵在於，至少有兩個分瓣磁鐵封蓋在用作磁通返回通道的大致呈U型的罩內。
8.如權利要求3所述的磁頭定位機構，其特徵在於，其臺架安裝於一線性支承裝置上以允許促動臂裝置在最低和最高位置之間橫向運動，將線圈束定位，以使該線圈束的頂部定位在分瓣磁鐵頂部的磁場內，而該線圈束的底部則定位在分瓣磁鐵的底部的磁場內，而不管促動臂裝置是否在最低位置上或是在最高位置上。
9.如權利要求1所述的磁頭定位機構，其特徵在於，還包括允許促動臂裝置相對於底座在垂直於磁帶平面的方向上運動的裝置，以保證磁帶與記錄頭的交界面有恆定的載荷。
10.如權利要求9所述的磁頭定位機構，其特徵在於，該允許促動臂運動的裝置包括製成允許該促動臂擺動和在垂直方向上運動的可擺動地固定裝置。
11.如權利要求2所述的磁頭定位機構，其特徵在於，促動臂裝置構造成可平衡圍繞由可擺動地固定裝置提供的支點上。
12.如權利要求1所述的磁頭定位裝置，其特徵在於，所述的促動臂裝置包括(a)一個包括用以附裝記錄/重放磁頭的磁頭安裝件和第一、第二相對臂的框架(b)具有相對端的第一、第二扭簧，其中每一第一、第二扭簧的一個端都分別固定於該相對臂中的一個臂上，第一、第二扭簧的其它端則聯接到臺架的相對側邊上，該扭簧對磁頭施加一個基本上橫向於磁帶運動方向的力。
全文摘要
用以在磁軌中心精確地定位記錄/重放磁頭的機構，包括組合控制粗、細橫向磁頭定位的步進馬達和線圈組件。線圈附裝於提供記錄磁頭以安裝件的擺動促動臂。扭簧附裝於促動臂及由步進馬達導引螺杆驅動以步進定位促動臂的臺架上。線圈組件包括一至少並置在兩組分瓣磁鐵間的線圈束。線圈組件可橫向擺動記/重至放磁頭，以此提供精細定位控制。
文檔編號G11B5/56GK1078818SQ9310339
公開日1993年11月24日 申請日期1993年3月31日 優先權日1992年4月13日
發明者T·A·許瓦茲 申請人:明尼蘇達礦產製造公司