專利名稱：弧形掃描磁帶驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁記錄設(shè)備，特別是關(guān)于以一序列弧形磁跡的形式記錄和讀出磁帶上的數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中弧形磁跡橫切于磁帶的縱軸。
現(xiàn)代計算機設(shè)備用的標準結(jié)構(gòu)的信息存儲輔助系統(tǒng)包括內(nèi)部直接存取存儲器，典型地，該信息存儲輔助系統(tǒng)還包括一個磁帶驅(qū)動器，用于內(nèi)部直接存取存貯器中信息的備用存儲。人們發(fā)現(xiàn)在存儲技術(shù)中有兩個重要的傾向，即全部存儲輔助系統(tǒng)元件的小型化和有效地增加內(nèi)部直接存取存儲元件的信息存儲容量。通過采用已經(jīng)作為工業(yè)標準的四分之一英寸合式磁帶，使磁帶驅(qū)動器元件已經(jīng)達到了小型化，然而，磁帶驅(qū)動器的存儲容量(表面密度)還沒有跟上其他存儲元件的增大了的存儲容量，相應(yīng)地，就迫切需要增大記錄在磁帶上的信息量，而該信息量的增大只能依靠增加磁帶上存儲信息的密度來實現(xiàn)。
大批量生產(chǎn)的最重要的磁帶驅(qū)動系統(tǒng)都是基于磁帶通過一個不動的單跡或多跡磁頭所在的固定的錄/放位置由帶盤到帶盤的傳輸，在這種驅(qū)動系統(tǒng)中，磁帶沿其縱軸方向運動通過磁頭機構(gòu)所處的錄/放位置，從而相對于磁帶按縱向進行記錄和重放。在固定磁頭磁帶驅(qū)動器中，磁頭機構(gòu)由多個橫向排成一行的磁頭構(gòu)成，在錄、放期間這些磁頭相對于磁帶其位置是固定的。信息以多條平行的沿縱向延伸的磁跡的形式排列在磁帶上;通過減小磁頭機構(gòu)中磁頭的尺寸和相互的間隔來增大存儲在磁帶上的信息的表面積密度。然而，小的磁頭尺寸和極小的磁頭間隔在制造磁頭元件時就要求很高的精度，結(jié)果，磁帶驅(qū)動器的制造公差和磁頭組件的主要機械公差就變格外嚴格，要達到要求就更加困難而且成本更高。當然，磁頭的激增反映在增加了這些驅(qū)動器費用的每個磁頭的輔助的讀/寫信道電子設(shè)備中。
眾所周知，在視頻記錄技術(shù)中，新式的大容量、高質(zhì)量的磁帶驅(qū)動器采用使磁頭相對于運動磁帶旋轉(zhuǎn)的磁頭機構(gòu)，“旋轉(zhuǎn)磁頭”錄像機的高旋轉(zhuǎn)速度避開了在固定磁頭技術(shù)中對多個橫排成一行的磁頭和相關(guān)的電子設(shè)備的要求。因此，就排除了固定磁頭機構(gòu)制造和組裝中出現(xiàn)的問題。在基本類型的旋轉(zhuǎn)磁頭磁帶驅(qū)動器中，為了把旋轉(zhuǎn)的磁頭對正磁帶上的磁跡而采用伺服機構(gòu)，為這些種類的磁帶驅(qū)動器開發(fā)的伺服技術(shù)提高了磁頭/磁跡的對準精度，并顯著地降低了磁跡寬度和磁跡的間隔。因此，旋轉(zhuǎn)磁頭磁帶驅(qū)動器在表面記錄密度方向遠優(yōu)于固定磁頭磁帶驅(qū)動器。
最廣泛采用的旋轉(zhuǎn)磁頭技術(shù)是周知的橫向線性掃描或“螺旋”掃描技術(shù)。在橫向線性掃描技術(shù)中，一個或多個傳感器(磁頭)安裝在磁鼓的圓柱形側(cè)表面上，磁鼓繞平行于但與磁帶運行的縱向通路隔開的軸旋轉(zhuǎn)，一序列線性磁跡橫切于磁帶的縱軸。在螺旋掃描磁帶錄像機中，磁帶包卷在傾斜的磁鼓上，通常有兩個磁頭安裝在磁鼓的外表面上，產(chǎn)生的磁跡基本上是直的，但是和磁帶的縱軸成一角度。按照螺旋掃描技術(shù)，磁跡中或分開的伺服磁跡中包含的伺服信息用來改變掃描器和磁帶的速度，以便把磁跡對準磁頭。
按照最初的考慮，螺旋掃描有可能使磁帶表面記錄密度增加，這會使之匹配于計算機存儲輔助系統(tǒng)的內(nèi)部直接存取元件擴展了的存儲容量。然而，螺旋掃描在計算機系統(tǒng)的磁帶驅(qū)動器中的應(yīng)用受到兩個重要因素的限制，第一，磁帶驅(qū)動機構(gòu)必須有一個使磁帶和磁鼓的圓柱側(cè)表面緊密接觸的裝置，如所周知，螺旋掃描磁帶驅(qū)動器中的磁頭/磁帶接觸機構(gòu)大而復(fù)雜，并且動作相對緩慢，所以，這會顯著地加大磁帶驅(qū)動器的尺寸，并使制造增大難度和成本，而且還需要大量的時間用來更換盒式磁帶。第二，磁頭/磁帶接觸機構(gòu)把大的壓力接觸強加在磁頭和磁帶之間，從而導(dǎo)致磁頭部件的磨損并縮短磁帶的壽命。
另一種類型的旋轉(zhuǎn)磁頭技術(shù)是將磁頭安裝在靠近一個圓形的平面表面的外圓周處，并且繞通過該圓形表面的中心并通過縱向運動的磁帶的平面的軸旋轉(zhuǎn)，這種旋轉(zhuǎn)磁頭技術(shù)記錄一系列弧形磁跡，這些磁跡橫切于磁帶的縱軸，弓形掃描磁帶驅(qū)動器有可能增加必須跟得上內(nèi)部直接存取存儲元件存儲容量的表面記錄密度。進一步講，弧形掃描磁帶驅(qū)動器有本來就小而簡單的磁頭/磁帶界面，其中使平面的圓形傳感器支撐表面對著縱向運動的磁帶的平面，這種界面不需要螺旋掃描磁帶驅(qū)動器的制作精細的接觸機構(gòu)，在螺旋掃描磁帶驅(qū)動器中的磁帶或是包卷在傾斜磁鼓上或是與直磁鼓的彎曲表面部分相一致。然而，兩個重要的限制因素和一種錯覺使這種技術(shù)沒能被廣泛地應(yīng)用。這兩種限制包括缺少可以勝任的伺服設(shè)計方案和沒有一個可容許的低壓力的磁頭/磁帶界面機構(gòu)，所說的一個錯覺是弓形掃描具有固有的低存儲密度。
現(xiàn)有技術(shù)的弧形掃描磁帶驅(qū)動器已有所描述，例如Thompson等人的美國專利US2，750，449;Hoshino等人的美國專利US2，924，668;Bach的美國專利US3，320，371;Schwarz的美國專利US4，636，886;Schwarz等人的美國專利US4，647，993;和Ogata的美國專利US4，731，681。Thompson等人的專利中描述的弓形掃描機構(gòu)和技術(shù)涉及一種在2英寸寬磁帶上記錄信號的低速、低密度的錄音機，可能是因為磁跡寬、信息密度低和放音期間信號是手動跟蹤，所以沒有考慮伺服機構(gòu)，這似乎和Hoshino和Bach的文獻中的情況是一樣的。Schwarz和Schwarz等人的旋轉(zhuǎn)磁頭記錄系統(tǒng)明顯地針對高的數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用，其中在中等帶速之下高的磁頭旋轉(zhuǎn)速度使數(shù)據(jù)密度達到最大;Ogata的文獻描述了一咱磁帶錄放設(shè)備，其中使用了相對于磁帶相當高的磁頭旋轉(zhuǎn)速度，以便優(yōu)化高頻視頻信號的記錄;這些參考文獻沒有一件披露伺服技術(shù)。
這些現(xiàn)有技術(shù)的有關(guān)弧形掃描的文獻顯然沒有考慮伺服機構(gòu)，實際上，弧形掃描技術(shù)中由于弧形磁跡的幾何形狀的關(guān)系，磁頭/磁跡對準技術(shù)是一個難題，在掃描的邊緣處，磁跡會聚，而在掃描的中央處存在著不可避免的磁跡的發(fā)散，那么，在弧形掃描磁帶驅(qū)動器中伺服機構(gòu)的任務(wù)是保持磁頭對準磁跡，而這磁跡是非線性的而且與相鄰磁跡又沒有恒定的線性幾何關(guān)系。在早期開發(fā)的旋轉(zhuǎn)磁頭技術(shù)中沒能提供伺服機構(gòu)，從而導(dǎo)致了這樣的結(jié)論，即弧形掃描技術(shù)不如螺旋掃描技術(shù)并導(dǎo)致在可靠的、高數(shù)據(jù)速率、高密度記錄方面放棄使用了弧形掃描而采用了螺旋掃描。
在螺旋掃描裝置中，磁頭與磁帶寬度交叉成一個小的角度，磁帶的運行主要是沿其縱軸方向，由于正常的縮脹、濕度和溫度的變化都可能使磁帶每英寸發(fā)生0.003英寸的尺寸變化，在螺旋掃描裝置中，通過跟隨磁帶張力和繞在傾斜磁頭上的磁帶伸展長度能把其尺寸的變化作一級校正。在弧形掃描裝置中，像這樣一種跟隨伺服機構(gòu)是沒有用的，因為掃描基本上橫切于磁帶的縱軸方向，沒有一種實際可行的方法來跟隨磁帶寬度變化。
阻礙現(xiàn)有的弧形掃描技術(shù)在現(xiàn)代計算機磁帶驅(qū)動器中應(yīng)用的另一個重要的因素是由于磁頭和磁帶的接觸造成磁頭的大量磨損，例如在Thompson等人的專利中，在旋轉(zhuǎn)磁頭的上方有一個剛性的支持板貼順地繃緊磁帶，這會產(chǎn)生很高的固定壓力，在磁帶強行通過期間，由此造成損壞磁頭和磁帶的危險，而且會導(dǎo)致磁頭阻塞故障。對于高密度、高速度記錄來說，像這種壓力板是不實際的，因為要求磁頭和記錄介質(zhì)之間的緊密接觸在微英寸量級，但用剛性支撐板達不到這種要求。
最后，由常識可知弧形磁跡的發(fā)散引起表面記錄密度的下降，因為相鄰磁跡之間的可用的磁帶表面不經(jīng)過磁頭正下方，所以，就不能寫入和讀出數(shù)據(jù)。因為螺旋磁跡是平行的，所以它們可以無間隔地寫入到磁帶上，并且磁帶的整個表面可以最大限度地得到利用，因此，可以設(shè)想螺旋掃描的表面記錄密度要高于弓形掃描的表面記錄密度。然而，本發(fā)明人已經(jīng)證實弓形磁跡比螺旋磁跡短得多，因此，磁跡間無用的間隔是極小的。進一步說，螺旋磁跡長得使磁帶的形變總是引起從磁跡到磁跡的形狀的變化，這種變化限制了磁跡密度，從而限制了表面記錄密度。
本發(fā)明人也已經(jīng)觀察到較短的弧形磁跡有可能提供比長的螺旋磁跡更高的伺服取樣速率，這就能更快地檢測磁頭/磁帶不對正的情況，并能更快速地校正磁頭的位置。
本發(fā)明提供一個新的伺服技術(shù)用于磁頭/磁跡對準，并不再需要使磁帶與旋轉(zhuǎn)磁頭組件接觸的壓力支持板，這樣就顯著地使弧形掃描技術(shù)占有優(yōu)勢。
在重放時，伺服磁帶的速度使旋轉(zhuǎn)掃描磁頭對準弧形磁跡的始端，并且根據(jù)磁帶的縱向中心線來伺服磁頭掃描旋轉(zhuǎn)軸的位置以達到磁頭對準磁跡的各個終端，這樣就把在螺旋掃描技術(shù)中出現(xiàn)的磁帶變形的全部畸變消除到一級水平，從而可以采用很窄的磁跡而不存在由于張力的變化、磁帶的變形和磁帶到磁帶對準失調(diào)而引起的磁跡不對準的情況。
由于弧形掃描磁帶對縱向伸展的不敏感性、短的掃描長度和高的伺服取樣速率，這種獨特的伺服過程在弧形掃描記錄的密度方面，相對于螺旋掃描可能達到的密度，產(chǎn)生了意想不到的增大的效果。例如采用VHS型62mm磁鼓的螺旋記錄中，掃描長度大約為3.8英寸。因為在這種螺旋掃描機構(gòu)中只能在掃描的終端和終端用伺服磁帶張力的方法來校正變形，所以由于眾所周知的制動帶的方案造成的中間掃描時的磁帶差動延伸是不可校正的，而且是相當大的。在螺旋掃描記錄裝置中，在長的掃描長度之后進行校正，而本發(fā)明的弓形掃描技術(shù)中(采用1/4英寸磁帶)，每隔0.25英寸之后進行校正。螺旋掃描記錄裝置中，通過伺服磁頭沿著與掃描方向交叉的軸的位置也可以在某種程度上進行磁跡校正，但是這種方法成本高而且僅能部分地成功。
按照本發(fā)明，伺服機構(gòu)維持每英寸磁帶6000條或更多磁跡的密度，與之相比較，現(xiàn)有的螺旋掃描記錄器只有每英寸磁帶大約2000條磁跡的密度。按照照本發(fā)明，線密度為160Kbit/英寸，超過了1Gbit/英寸2的表面積記錄密度。
本發(fā)明通過利用在旋轉(zhuǎn)磁頭承載部件表面上自身產(chǎn)生的低壓力進一步消除了磁頭/磁帶嚙合的問題。無需支持板這種低壓力即可導(dǎo)致磁頭/磁帶的接觸，具有能極大減小磁頭磨損的意想不到的效果。
相應(yīng)地，本發(fā)明涉及記錄和讀出磁帶上的信息的裝置，該裝置包括;
一個機架;
一個接收器機構(gòu)，設(shè)在該機架中，用以收納裝有磁帶的容器并且使磁帶定位于基本上為平面的記錄位置上;
一個傳送機構(gòu)，設(shè)在該機架中，用以嚙合磁帶，并使磁帶沿縱向前進通過記錄位置;
一個旋轉(zhuǎn)傳感器座;
至少有一個傳感器，設(shè)在旋轉(zhuǎn)傳感器座上，用以記錄和讀出磁帶上的信息;
一個定位機構(gòu)，用以定位旋轉(zhuǎn)傳感器座，以使旋轉(zhuǎn)傳感器座繞通過記錄位置的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所說的轉(zhuǎn)軸基本上對應(yīng)于圓形的傳感路徑中心，而該圓形傳感路徑是在傳感器座旋轉(zhuǎn)時由至少一個傳感器形成的;
一個馬達機構(gòu)，用以使傳感器座旋轉(zhuǎn)，來記錄和讀出磁帶上的一系列弓形信息磁跡;和一個控制機構(gòu)，連接到傳感器、傳送機構(gòu)和定位機構(gòu)上并響應(yīng)于弧形信息磁跡的伺服信息，該機構(gòu)通過調(diào)節(jié)進帶速度和傳感器座在記錄位置上相對于磁帶的位置來使至少一個傳感器對準弧形信息磁跡。
這種記錄和讀出裝置最好在傳感器座上還包括一個機構(gòu)，通過在傳感器座和磁帶之間產(chǎn)生低的周圍壓力作用以響應(yīng)于傳感器座的旋轉(zhuǎn)而把旋轉(zhuǎn)傳感器座在記錄位置上與磁帶相接觸。
相應(yīng)地，本發(fā)明的主要目的是提供一種相對于磁帶上弧形磁跡伺服旋轉(zhuǎn)磁頭的位置的裝置和技術(shù)。
根據(jù)弧形信息磁跡中的伺服信息來控制進帶速度和傳感器座相對于磁帶的位置實現(xiàn)磁跡對準方面，本發(fā)明提供了重要的優(yōu)越之處。
本發(fā)明的另一個的目的是借助旋轉(zhuǎn)傳感器座和磁帶之間產(chǎn)生低的周圍壓力作用，使運動的磁帶在弧形掃描磁帶傳送時和旋轉(zhuǎn)磁頭組件有效地接觸。
結(jié)合附圖閱讀下面的詳細說明，讀者將會清楚了解本發(fā)明的這些和另外的主要目的和優(yōu)點。


圖1是按照本發(fā)明的弧形掃描磁帶驅(qū)動器的斜視圖。
圖2示出了與磁帶在記錄位置上接觸的旋轉(zhuǎn)磁頭組件的頂視圖。
圖3是旋轉(zhuǎn)磁頭組件局部剖開的放大的斜視圖。
圖4A-4C是說明按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁頭組件結(jié)構(gòu)細節(jié)的剖視圖。
圖5是圖4A-4C的旋轉(zhuǎn)磁頭組件的正面端視圖。
圖6是圖4A-4C的旋轉(zhuǎn)磁頭組件沿圖4A的6-6線的正面剖面圖。
圖7是表示旋轉(zhuǎn)磁頭組件的傳感器結(jié)構(gòu)的側(cè)面斜視圖。
圖8A-8C是表示旋轉(zhuǎn)磁頭組件不同零件的幾何關(guān)系的原理示意圖。
圖9A是表示旋轉(zhuǎn)磁頭組件上帶三個傳感器的傳感器鼓相對于兩條相鄰弧形磁跡的幾何關(guān)系的曲線圖。
圖9B表示具有7個傳感器的傳感器鼓的相應(yīng)的幾何關(guān)系。
圖10是表示按照本發(fā)明的弧形磁跡的信息格式的圖表。
圖11A-11C是說明伺服傳感器相對于按照本發(fā)明寫入的弧形磁跡的運行情況圖。
圖12表示旋轉(zhuǎn)磁頭組件上的伺服傳感器讀取的一個位置差錯信號。
圖13解釋用讀取傳感器按照本發(fā)明從弓形磁跡讀取伺服信息。
圖14A和14B說明按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁頭組件的擺動伺服狀態(tài)。
圖15A和15B是按照本發(fā)明的用于擺動伺服的致動機構(gòu)(actuator)。
圖16是說明按照本發(fā)明的磁帶驅(qū)動器的信道和伺服元件的方塊圖。
圖17是說明按照本發(fā)明的伺服對準程序的流程圖。
圖18是傳感器鼓另一個實施例的側(cè)面剖視圖。
圖19是圖18所示的另一個實施例的端面視圖。
圖20是表示另一實施例的一部分放大的側(cè)面剖視圖，它示出了讀取磁頭的結(jié)構(gòu)。
圖21是表示使用磁跡址區(qū)來伺服傳感器掃描和旋轉(zhuǎn)磁頭組件對準的情況。
圖22A-22C表示傳感器鼓上的離心泵的不同實施例。
本發(fā)明涉及用于備份計算機系統(tǒng)的內(nèi)部直接存取存儲器的磁帶驅(qū)動器。眾所周知，這種磁帶驅(qū)動器用來記錄來自內(nèi)部直接存取存儲裝置的數(shù)據(jù)，以準備在那些裝置出現(xiàn)故障或者計算機系統(tǒng)夫掉數(shù)據(jù)的情況下來使用這些數(shù)據(jù)。這種“備份”處理過程包括為了保管而把數(shù)據(jù)復(fù)制成磁帶上。
最廣泛使用在便攜式或臺式計算機中的直接存取存儲器件是3.5英寸或更小的Winchester”磁盤，3.5英寸Winchester磁盤具有超過40兆比特的數(shù)據(jù)存儲容量。謹慎的計算機系統(tǒng)管理要求把Winchester磁盤上的數(shù)據(jù)定期地復(fù)制下來(備份)以便在磁頭損壞時不會把數(shù)據(jù)丟失，另外，可以考慮把Winchester存儲的數(shù)據(jù)保存在文檔庫或程序庫中或者保存在可以手動傳輸?shù)狡渌嬎銠C系統(tǒng)的介質(zhì)上。最后，加密要求可能需要在可靠的地方抹除磁盤和/或可傳輸?shù)慕橘|(zhì)存儲器。磁帶是廣泛用于這些目的的。
為便于處理，通常磁帶都是收納在一個容器中，如卡盒中。典型的卡盒是由一個容納有繞在供帶盤和收帶盤上的磁帶的外殼構(gòu)成，卡盒可納入稱之為“磁帶驅(qū)動器”的一個機構(gòu)之中，該機構(gòu)能錄放盒式磁帶上的數(shù)據(jù)。目前，盒式磁帶(卡盒)用在便攜式或臺式計算機的小型磁帶驅(qū)動器中，市售適用的盒式磁帶是由明尼蘇達礦業(yè)制造公司(Minnesota Mining and Manubacturing Company(3M))制造，或由該公司許可制造的，它們標志為DC1000，DC2000等等。這種類型的盒式磁帶在專利權(quán)屬3M公司的美國專利US3，692，255中已經(jīng)披露，在此作為參考文獻。這種盒式磁帶包括一個大約1/4英寸寬的窄磁帶，盒體是扁平矩形構(gòu)形，高約9/16英寸，寬約2 3/8 英寸，長約3 3/16 英寸。該盒式磁帶具有一個用以防止盒體翹曲的金屬基板，該基板還保持卡盒在磁帶驅(qū)動器中精確的對中位置?？ê兄械拇艓Ю@在供帶盤和收帶盤之間，兩帶盤可轉(zhuǎn)動地安裝在基板和塑料頂蓋之間，繞帶是采用皮帶主導(dǎo)軸輪來進行的，主導(dǎo)軸輪可以和磁帶驅(qū)動器中的主導(dǎo)軸驅(qū)動輪相嚙合，皮帶主導(dǎo)軸輪驅(qū)動嚙合在每個帶盤上的磁帶卷的皮帶。盒式磁帶還有一個鉸接的磁帶通道門，盒式磁帶插入到磁帶驅(qū)動器中時，這個通道門就被打開以便把磁帶暴露出來，由讀/寫磁頭組件進行錄和放。
下面要描述的本發(fā)明是為了利用小尺寸的盒式磁帶而又能把磁帶的存儲容量提高得超過普通的固定磁頭驅(qū)動器所能達到的容量而設(shè)想出來的。圖1-3所示的本發(fā)明采用的是弓型掃描型的旋轉(zhuǎn)磁頭技術(shù)。
雖然本發(fā)明所公開的是與皮帶驅(qū)動盒式磁帶相結(jié)合的方式，但本發(fā)明是要用來和任意磁帶進帶機構(gòu)相結(jié)合的，因此，本發(fā)明人考慮了它與例如非皮帶驅(qū)動的盒式磁帶、帶盤到帶盤機構(gòu)和適當尋跡的單長度磁帶的配合使用。
另外，雖然開發(fā)本發(fā)明的實際動機是使該驅(qū)動器更好地起備份的作用，但本發(fā)明人并不想把此作為唯一的用途。
在圖1-3中，小型磁帶驅(qū)動器10有一個機架12，可以收納雙帶盤型的盒式磁帶14，該磁帶驅(qū)動器10包括一個普通的盒帶裝載機構(gòu)16，該機構(gòu)接收盒式磁帶14、打開帶蓋17把磁帶18暴露出來，并且把磁帶定位以便記錄和重放。當旋轉(zhuǎn)力加到磁帶主導(dǎo)軸輪19上時，磁帶被沿縱向驅(qū)動，盒式磁帶包括一個固定的主導(dǎo)帶銷20，主導(dǎo)帶銷20固定到帶盒金屬基板上鄰近帶蓋17處，帶盒機構(gòu)把磁帶18定位在導(dǎo)帶銷20上;然后，磁帶從右向左通過基本上是平面的錄/放位置21而運行，為使磁帶沿縱向前進，借助于傳送組件23經(jīng)過主導(dǎo)軸輪19把旋轉(zhuǎn)力加上。為了說明起見，傳動機構(gòu)23包括一個與主導(dǎo)軸輪19嚙合的主導(dǎo)軸驅(qū)動輪25，旋轉(zhuǎn)時使磁帶18沿縱向前進通過錄/放位置21。另一方面，可以不要傳動機構(gòu)，驅(qū)動輪25直接連接到多速馬達的驅(qū)動軸。
當磁帶沿縱向按箭頭26指示的方向前進經(jīng)過錄/放位置時，旋轉(zhuǎn)磁頭傳感器組件30(亦稱“掃描器”)就把數(shù)據(jù)記錄(“寫入”)在磁帶上或從磁帶上讀出(“重放”)。機架安裝法蘭盤32把旋轉(zhuǎn)磁頭傳感器組件30固定在機架12上，旋轉(zhuǎn)磁頭組件30的朝前一端包括一個圓的基本上成一平面的表面33，在此處安裝有一個或多個傳感器35，該圓的表面繞穿過其中心延伸的轉(zhuǎn)軸38旋轉(zhuǎn)，當圓表面33旋轉(zhuǎn)時，傳感器35沿圓形的傳感路徑39旋轉(zhuǎn)。把旋轉(zhuǎn)磁頭定位，使得圓平表面33被定位在錄/放位置上，旋轉(zhuǎn)軸38通過該位置，以便使傳感器35沿圓形傳感路徑39旋轉(zhuǎn)，傳感器35掃出(“掃描”)一系列橫貫磁帶18的弓形磁跡。這一系列弓形磁跡沿磁帶縱向延伸，其中的每條磁跡沿垂直于磁帶縱軸方向被掃描，其始端在磁帶的一側(cè)邊緣附近，而終端在磁帶的對側(cè)邊緣附近。
旋轉(zhuǎn)磁頭組件30包括一個外護套41，在其前端42處構(gòu)成有一個基本上是拉長的、挖空的圓筒，護套內(nèi)設(shè)置有一個圓柱形傳感器鼓43，傳感器鼓43是一個實芯的圓柱體，其朝前的端面是圓形表面33，在此處安裝有傳感器35，傳感器鼓43穿過固定的管形中間段45連接到實心環(huán)形馬達46和實心環(huán)形定位段48。傳感器鼓43、馬達46和定位段48通過芯軸47連接起來。軸47穿過固定中間段45延伸過去。
馬達46最好是用可磁化材料，如AlNiCo5制成，制成具有多個NS極對的結(jié)構(gòu)形式，這些NS極對形成電極的轉(zhuǎn)子，電機的定子繞組環(huán)繞中間段45的后部內(nèi)表面安裝，標號49就表示了其中一個定子繞組。這樣，把電流加到定子繞組49上，馬達46、軸47、和傳感器鼓43就會一體旋轉(zhuǎn)。
傳感器35能夠借助于下面要詳述的旋轉(zhuǎn)變壓器來記錄或讀出數(shù)據(jù)。在圖3上，旋轉(zhuǎn)變壓器對包括與傳感器35之一相連接的轉(zhuǎn)子鑲嵌繞組51，并且傳感器鼓35每轉(zhuǎn)一圈，該轉(zhuǎn)子鑲嵌繞組51就和定子鑲嵌繞組53進行一次磁耦合。加到定子鑲嵌繞組53上的電信號，被耦合到轉(zhuǎn)子鑲嵌繞組51上，再由轉(zhuǎn)子繞組51耦合至傳感器35之一，用以把弧形磁跡記錄在磁帶18上。對重放來說，傳感器35旋轉(zhuǎn)來掃描寫在磁帶18上的弧形磁跡，相應(yīng)于這些磁跡上的信息發(fā)生是磁轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生電流并在一個轉(zhuǎn)子鑲嵌繞組51上感應(yīng)起磁場，該磁場耦合到定子鑲嵌繞組53，感應(yīng)出相應(yīng)的電流，感應(yīng)電流從該繞組傳導(dǎo)到數(shù)據(jù)信道電路(圖1-3中未示出)并在此轉(zhuǎn)換成標準數(shù)據(jù)格式。
旋轉(zhuǎn)傳感器組件30還包括一個重要的定位零件被用來伺服控制圓形表面33相對于磁帶18的位置，該定位零件包括一對掃描位置調(diào)節(jié)繞組55，這對繞組相對地安裝在護套41鄰的定位段48處的后部內(nèi)表面上，定位段最好由高導(dǎo)電率的材料(如銅)制成，該定位段對調(diào)節(jié)繞組55的每一個或兩個所產(chǎn)生的磁場有反應(yīng)。固定的中間段45借助于球狀樞軸57和頂絲58可轉(zhuǎn)動地安裝在護套41之內(nèi)，球狀樞軸57和頂絲58是同軸的，這樣，中間段45能繞轉(zhuǎn)軸59轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸59平行于機架12的底面而垂直于旋轉(zhuǎn)軸38。如下所述，連接傳感器鼓43和馬達46的旋轉(zhuǎn)軸47用軸承組件可旋轉(zhuǎn)地安裝在中間段45之內(nèi)，這樣，就使鼓43、中間段45、馬達46、旋轉(zhuǎn)軸47和定位段48作為一個單個的整體繞軸59轉(zhuǎn)動，軸59選在這個整體件的靜平衡點上，轉(zhuǎn)動力由掃描位置調(diào)節(jié)繞組55提供。當這些繞組按照互補的方式激勵時，如下所述，它們所產(chǎn)生的磁場與定位段48相互作用，從而把轉(zhuǎn)動力加到定位段上，如下所述，相應(yīng)于弧形磁跡上包含的伺服信息產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力，并且該轉(zhuǎn)動力具有通過使容納在護套41內(nèi)的旋轉(zhuǎn)傳感器組件轉(zhuǎn)動而把傳感器35對準磁帶18上的弧形磁跡所必需的幅值。參照圖3可以理解，旋轉(zhuǎn)傳感器組件的內(nèi)部部分的轉(zhuǎn)動使轉(zhuǎn)軸38與錄/放位置的交叉點移動，從而就調(diào)整了圓形表面33在錄/放位置21處相對于磁帶18的位置。
現(xiàn)在參照圖4A-4C和圖5、6來理解旋轉(zhuǎn)磁頭組件的結(jié)構(gòu)，在圖4A中，為了說明某些結(jié)構(gòu)細節(jié)，旋轉(zhuǎn)磁頭組件80被表示得稍微離開盒式磁帶87，但是保持了組件80相對于盒帶內(nèi)的磁帶84的取向。旋轉(zhuǎn)磁頭組件80(相當于圖103中說明的旋轉(zhuǎn)磁頭組件)包括一個護套82，該護套為鋁制成形的圓柱體，通常是管形結(jié)構(gòu)，且具有前后端83，93。護套82的前端83形成一對相對的磁帶嚙合突起85a和85b，為了耐磨損，這對突起是經(jīng)淬硬陽極化處理的，突起的端頭稍微倒圓角以便在錄/放位置上和盒式磁帶87的磁帶84接觸。圖4A示出了對準導(dǎo)帶銷86的突起85a。當組裝到磁帶驅(qū)動器中時，把旋轉(zhuǎn)磁頭組件裝配得使突起85a緊緊地接近于收納在磁帶驅(qū)動器中的盒式磁帶的導(dǎo)帶銷86。旋轉(zhuǎn)磁頭組件安裝到磁帶驅(qū)動器上以使突起85a，85b對準基準塊90，基準塊90安裝在驅(qū)動器上以便在盒帶插入時使之定位。
為了說明前端部環(huán)繞突起85a的輪廓，圖4C表示從圖4A轉(zhuǎn)90°后的旋轉(zhuǎn)磁頭且件的前端83，如圖4A和4C所示，通氣孔88開在靠近前端83的磁帶嚙合突起85a的后面，并且穿過護套82。氣動襯片89設(shè)置在通氣孔88前方的位置上，加在上側(cè)磁帶合突起85a脊的前端83的內(nèi)表面上。
現(xiàn)在參見護套82的后端93，在這里掃描器位置調(diào)節(jié)繞組定位的同軸組件作用于傳感器鼓100和突起85a之間。在突起85a周圍的區(qū)域內(nèi)，這個作用把磁帶吸在傳感器鼓端面上。類似地，氣動襯片89b使傳感器鼓100和突起85b之間產(chǎn)生一個高壓區(qū)，襯片89b具有斜的紋理，其方向和突起85b的斜紋理方向相反，這樣，在突起85b周圍的環(huán)形區(qū)域內(nèi)就減少了磁頭對磁帶的接觸。
參照圖4A，假定旋轉(zhuǎn)傳感器組件80被定位，使傳感器鼓100的圓形表面直接地接觸磁帶84，假定現(xiàn)在傳感器鼓100旋轉(zhuǎn)，由中心孔102中產(chǎn)生的真空使已經(jīng)接觸鼓端面的圓形表面的磁帶84被吸在這個圓形表面上。這個裝置所依據(jù)的原則是磁帶是柔性的，這樣，磁帶對施加在其上的任何力都會有反應(yīng)，用真空使磁帶嚙合在鼓基面上是一種優(yōu)選的方案，因為空氣壓力或流體壓力直接作用在磁帶的背面(非記錄面)而把它壓在鼓面上，這是對上述的Thompson等人的專利中所用的保證磁頭/磁帶嚙合的方法的一個重要的改進。Thompson披露了一種接觸磁帶背面的精密的機構(gòu)裝置，即使磁帶是柔性的，Thompson構(gòu)成的機構(gòu)“按壓”了是剛性的。所以，磁帶上的污物可能被擠壓在磁頭和磁帶之間而嵌入到磁帶中，導(dǎo)致磁帶在這一點上永久性的失效，而且還會引起對旋轉(zhuǎn)磁頭組件的不必要的磨損。使用流體(空氣或氣體壓力)可以使磁帶與磁頭以一個小的摩擦界面嚙合，并且磁帶稍微移離傳感器鼓表面使之能柔性地對小的顆粒作出反應(yīng)。
圖22A，22B和22C表示離心泵的其它可供選擇的實施例，圖22A的實施例包括一組刻蝕在傳感器鼓端面上的螺線槽，每個螺線槽G從端面中心延伸到端面的外周緣，當傳感器鼓旋轉(zhuǎn)時，空氣在鼓面的外周緣處被甩出螺線槽G，從而產(chǎn)生低的環(huán)境壓力作用在傳感器鼓端面的中心和磁帶之間。
在圖22B的實施例中，為了增強離心抽吸作用，把一段小的管子插到中心孔的中心。
圖22C的實施例是把圖4A-4C中的中心孔和圖22A中刻蝕的槽結(jié)合起來。
環(huán)形的馬達繞組座104固定在傳感器鼓100的后端，用以提供一個在其上安裝旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子鑲嵌繞組105的表面，繞組105與傳感器鼓100的前表面上的傳感器(未示出)相連接。
轉(zhuǎn)軸107連接在傳感器鼓的中心孔102的較下部位中，并且先把環(huán)形馬達繞組座104固定在它上面，而后再固定圓柱馬達108。如上所述，馬達108用經(jīng)磁化的材料制成。
定位段110固定地安裝在轉(zhuǎn)軸107的后端部，并和馬達108間隔開，如上所述，該定位段是用導(dǎo)電材料制成。
固定的中間段109由一段金屬管制成，環(huán)形定子繞組座112固定在中間段109的前端，并載著旋轉(zhuǎn)變壓器定子繞組111。擋圈113和波紋墊圈115剛好在定子繞組座112的后面配合在轉(zhuǎn)軸107上以便給轉(zhuǎn)軸加一個頂靠繞組座的預(yù)壓力。一對軸承組件117間隔開安裝在中間段109的內(nèi)表面上，并收納轉(zhuǎn)軸107，以便把轉(zhuǎn)軸107可旋轉(zhuǎn)地安裝在中段109內(nèi)部，軸承組件117由一個環(huán)形襯套119分離開。在后軸承組件117和馬達108之間，有一個襯套121安裝在轉(zhuǎn)軸107上，以便把轉(zhuǎn)軸107預(yù)壓在固定的中段109上。
馬達定子繞組組件122包括安裝在中間段109后部內(nèi)表面上的環(huán)形定子繞組片，每個定子繞組組件片都有圖6上標號122所標示的平面構(gòu)形，它有6個用來承載馬達定子繞組的突起123，圖4A上描繪了馬達定子鑲嵌繞組的外輪廓125。
旋轉(zhuǎn)磁頭組件80的可動部分包括由傳感器鼓100、轉(zhuǎn)軸107、馬達108和定位段110構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)件以及由中間段109構(gòu)成的擺動件，旋轉(zhuǎn)件用軸承組件117安裝在擺動件上，可擺動的中間段109通過球狀樞軸126和頂絲127連接在護套82上。
圖7和圖8A-8C上描繪出了對于數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)檢索所必須的旋轉(zhuǎn)磁頭組件的機械結(jié)構(gòu)。為了便于解釋和說明，這些圖都放大了尺寸并且稍許改變了一下各種元件的位置。首先要注意的是讀、寫和伺服功能能夠用單個磁頭、單個旋轉(zhuǎn)變壓器和具有分離的寫、讀和伺服信道的電子轉(zhuǎn)換裝置來實現(xiàn)。實際上，本發(fā)明人預(yù)期用這種裝置可以實現(xiàn)本發(fā)明，然而，單個磁頭結(jié)構(gòu)不提供有效的寫后讀操作，即磁跡記錄下來立即讀出以便驗證。用單個磁頭，通過傳感器鼓的磁帶的運動會載著寫入的磁跡超越傳感器掃描路徑而防止了磁頭在傳感器鼓接下來的一圈上讀出該磁跡。當然，如果用一個步進電機來驅(qū)動主導(dǎo)軸驅(qū)動輪，磁帶可以遞增前進一條磁跡的寬度，用雙功能傳感器在第一次掃描寫入磁跡，然后在第二次掃描讀出該磁跡，隨后磁帶再前進一條磁跡的寬度。這樣一種方案會導(dǎo)致記錄時間很慢、數(shù)據(jù)存取時間長而且電子裝置相對復(fù)雜而昂貴。再把伺服功能加到單個磁頭上。只會使這些缺點更加擴大。
因此，為了避免這些問題，而只是稍微增加一點傳感器鼓的制造復(fù)雜性，本發(fā)明的優(yōu)選實施例采用了最低數(shù)目的至少三個傳感器，即一個用于寫入、一個用于讀出另一個用于伺服。
圖7表示了優(yōu)選實施例的三磁頭結(jié)構(gòu)，其中在傳感器鼓200的側(cè)表面上的讀出、寫入和伺服磁頭組件按逆時針方向的順序排列，這三個磁頭除了寬度和在鼓表面上的徑向位置之外，全部主要的方面其結(jié)構(gòu)都是相同的，寫入一伺服磁頭稍許比讀出磁頭寬一點。另外，如下面要詳述的那樣，每個磁頭組件都有各自相對于傳感器端面中心的徑向位置。每個磁頭組件包括一個用螺釘固定于傳感器鼓側(cè)圓柱表面的傳感器支承塊，如讀出磁頭支承塊202b及其固定螺釘202c，每個傳感器支承塊承載一個兩繞組的傳感器，讀出傳感器是202a，寫入傳感器是204a，而伺服傳感器用206a表示。實際上鼓200是沿其側(cè)邊開槽的，以便容納傳感器支承塊，這樣，傳感器就被定位于接近鼓端面外圓周的地方，雖然在圖7上沒有表示出來，然而這些槽在圖2和3上清楚地描繪出來了。
傳感器支承塊是這樣定位的，即傳感器的頂端稍微突出于包含傳感器鼓的前端面的平面(圖7中未示出)，這樣，當鼓200沿著逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，每個傳感器就在稍微離開而平行于傳感器鼓200的前端面的平面上作圓形掃描。
雖然圖7中表示的優(yōu)選實施例用了三個磁頭，但本發(fā)明并不僅限于此，具有適應(yīng)于特殊設(shè)計的任意數(shù)目的磁頭的結(jié)構(gòu)都是可以實現(xiàn)的。
具有一個轉(zhuǎn)子鑲嵌繞組和一個定子鑲嵌繞組的單個旋轉(zhuǎn)變壓器用于全部三個圖7中的傳感器是有可能的，然而這又需要提供轉(zhuǎn)換電子裝置來分離寫、讀和伺服信道。另外，單個多功能旋轉(zhuǎn)變壓器和電子轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的復(fù)合阻抗效應(yīng)會增大信道噪聲，因此，優(yōu)選的實施例中，每個磁頭采用分離的專用旋轉(zhuǎn)變壓器。所以，在圖7上有一個由轉(zhuǎn)子鑲嵌繞組/鐵芯212和定子鑲嵌繞組/鐵芯222構(gòu)成的讀出磁頭旋轉(zhuǎn)變壓器。轉(zhuǎn)子組件212通過雙總信號引線212a連接到讀出傳感器202a。由轉(zhuǎn)子鑲嵌繞組/鐵芯214和定子鑲嵌繞組/鐵芯224組成的旋轉(zhuǎn)變壓器用于寫入磁頭204a，轉(zhuǎn)子組件214經(jīng)雙總信號引線214a連接到寫入傳感器204a。最后，雙總信號引線216a把伺服磁頭連接到伺服轉(zhuǎn)子鑲嵌繞組/鐵芯組件216，該組件與伺服定子鑲嵌繞組/鐵芯組件226相耦合。
定子組件222、224和226固定地裝配有圖3中所示的中間段(圖7中未示出)的前端，每個定子組件包括一個基本上呈弧形的鐵芯，其形狀與本發(fā)明的裝置所產(chǎn)生和讀出的磁跡的形狀相對應(yīng)。最后，傳感器鼓200安裝在轉(zhuǎn)軸208上，以便其逆時針旋轉(zhuǎn)。
在優(yōu)選實施例中，旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成基本上是相同的，轉(zhuǎn)子組件和定子組件都是四端網(wǎng)絡(luò)器件，它們的電磁耦合消除了由外場引起的任何影響。另外，每個旋轉(zhuǎn)變壓器都由轉(zhuǎn)子組件和定子組件構(gòu)成。它們定位于相同的徑向距離，但是因為是成對的組件，所以各變壓器的周向位置不同。本發(fā)明人認為用一組同軸的圓形變壓器(每個磁頭一個)也能實現(xiàn)上述變壓器達到的功能，但是由軸結(jié)構(gòu)的成本要比圖7表示的結(jié)構(gòu)的成本高。
使用帶有固定繞組的分離式專用旋轉(zhuǎn)變壓器必須構(gòu)成圖7，8A-8C所示的定位關(guān)系(注意圖7上表示的是繞組/鐵芯組件;而圖8A-8C說明鐵芯的相對位置)。如圖所示，三個定子組件222，224和226的弧形部分所處的單個圓形平面平行并同心于轉(zhuǎn)子組件212，214和216所處的圓形平面以及傳感器202a，204a和206a所處的圓形平面。這些元件在錄/放位置處相對于磁帶的方位表示在圖8A上。在圖8A上，有上邊緣231和下邊緣232的磁帶230從右向左傳送，而帶有傳感器及設(shè)于其上的旋轉(zhuǎn)繞組的傳感器鼓沿反時針方向以旋轉(zhuǎn)中心233為中心旋轉(zhuǎn)。理想的情況下，在錄/放時旋轉(zhuǎn)中心233落在磁帶230的中心線234上，定子組件222、224和226沿圓弧相互隔開一段距離，這段距離足以保證它們不被轉(zhuǎn)子組件的鐵芯跨接起來。定子組件恒定地定位在這樣的位置，即定子在左上角低于磁帶230的下邊緣。傳感器鼓進一步旋轉(zhuǎn)就使伺服傳感器沿磁帶上的弧形磁跡掃描，為了產(chǎn)生進行伺服動作所必需的位置差錯信號，由伺服傳感器206a在掃描期間讀取的信號必須耦合到伺服定子226。如圖8C所示，這就要求伺服定子繞組的位置按掃描方向沿弧形偏離開讀取定子繞組222一段距離，還要求固定在傳感器鼓200上的伺服轉(zhuǎn)子繞組的位置也按掃描方向沿弧形離開讀取轉(zhuǎn)子繞組位置一段距離，這段距離足以使伺服傳感器掃描磁帶時把伺服轉(zhuǎn)子繞組216對準伺服定子繞組226。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例和最好的方式是使用具有標稱寬度尺寸為0.247英寸的1/4英寸磁帶。在磁帶的每一邊緣有一個0.011英寸寬的護邊，實際有效寬度為0.227英寸，由傳感器掃出的掃描路徑的標稱半徑是0.3英寸，這也是弧形截面的定子繞組的標稱半徑。假定讀取和寫入的標稱帶速是0.0625英寸/秒，第三磁頭的傳感器鼓的旋轉(zhuǎn)速度必須保證每轉(zhuǎn)一圈精確地掃描一條磁跡，假定跡距是0.0005英寸，那么優(yōu)選的鼓的轉(zhuǎn)速是7500轉(zhuǎn)/分(125轉(zhuǎn)/秒)。在這些條件下，鼓每轉(zhuǎn)一圈將寫入或讀出一條圓弧角為44°而半徑為0.3英寸的弧形磁跡。一個磁頭掃描一條磁跡的時間是988微秒，其磁跡的長度是0.235英寸。圖11A-11C上表示了這種旋轉(zhuǎn)磁頭組件寫入的一系列磁跡的構(gòu)形。
這些條件維持了圖8C上所表示的角度關(guān)系，其中從磁帶的上緣延伸到下緣以233為中心的半徑為0.3英寸的圓弧角約為48°。這樣，具有大約44°角的磁跡沒完全耗用全部適用的空間，傳感器間隔大約為51°的圓弧，這個角度稍大于弧形磁跡的跨度，因此，在任意時間只有一個磁頭掃描磁跡。
對于寫后立即讀出的操作來說，讀出磁頭202a必須接與掃描方向相反的方向弧形地與寫入磁頭間隔一個角度，這個角度至少等于弧形磁跡的圓弧角。另外，讀出磁頭必須定位于和寫入磁頭稍微不同的半徑上，圖9A上說明了這種情況，其中按照圖7、8A-8C表示的三個傳感器的旋轉(zhuǎn)順序圖示出了磁跡1和2的起始端的軌跡。圖9A的水平軸表示一個磁頭相對于另一磁頭的角位移，寫入磁頭(W1)定位于0°位置，讀出磁頭(R1)定位于大約51°，而伺服磁頭(S)定位在308°，當磁帶向上運動(相應(yīng)于圖8A-8C中的從右向左移動)時，磁跡始端的軌跡相對于傳感磁頭向上運動。因為帶速和傳感器鼓的轉(zhuǎn)速是相關(guān)聯(lián)的，傳感器鼓每轉(zhuǎn)一圈磁帶移動一個跡距，轉(zhuǎn)完一圈時寫入磁頭處于360°位置上，它被定位于磁跡2的始端，對于寫后讀操作來說，讀出傳感器和寫入傳感器必須以相等的半徑固定在傳感器鼓上，而且傳感器鼓把讀出傳感器旋轉(zhuǎn)到磁跡1的始端所需要的時間期間內(nèi)磁帶只移動較小的距離。按照圖8C所示出的幾何關(guān)系，寫入和讀出傳感器隔開的圓弧長度等于傳感器鼓的端面圓周的1/7;因此，讀出磁頭必須安置在寫入傳感器半徑小1/7磁跡寬度的半徑位置上。
圖9A表示優(yōu)選實施例的基本配套的傳感器(一個寫入傳感器W1，一個讀出傳感器R1和一個伺服傳感器S)的傳感過程幾何關(guān)系。如后面要說明的，伺服磁頭(S)可以是一個只讀磁頭，它用鄰接寫入的磁跡作為位置差錯信息。本發(fā)明人認為多個寫/讀傳感器對可以采用一個伺服傳感器，例如圖9B的傳感過程幾何關(guān)系就是基于帶有7個傳感器的傳感器鼓，即三個寫/讀傳感器對(W1/R1，W2/R2，W3/R3)和一個伺服傳感器(S)。
為了簡化數(shù)據(jù)的改寫而又沒有過分嚴格的對準要求，讀出傳感器就要比寫入傳感器稍窄一點。
在優(yōu)選的實施例中，伺服傳感器橫跨兩相鄰磁跡的中點間的距離(圖9A中的磁跡1和2;圖9B中的磁跡1和3)。這種情況下伺服傳感器所處位置的半徑等于寫入磁頭的半徑減去傳感器鼓從寫入傳感器轉(zhuǎn)到伺服傳感器所需時間磁頭移動的距離(6/7個磁跡寬度)再加磁跡寬度的1/2。相應(yīng)地，伺服傳感器的寬度和寫入傳感器的寬度相同。
如上所述，信息以接近45°的圓弧被寫入磁帶上的磁化區(qū)，該圓弧的中心名義上在磁帶的中心線上，其半徑是0.3英寸，每個圓弧構(gòu)成一條磁跡，每條磁跡包含伺服信息、數(shù)據(jù)區(qū)和磁跡地址，磁跡信息格式表示在圖10上，該圖列出了四條順序排列的磁跡，每條磁跡中，都有始端和終端護帶把磁跡的信息區(qū)和各磁帶邊緣隔開，伺服信號寫在靠近每條磁跡的始端和終端。在低重量頻率下，伺服信號最好由4比特構(gòu)成(最大8個磁通反程)。
在每條磁跡上寫有包括用戶數(shù)據(jù)和錯誤校正碼的同尺寸的信息區(qū)，這些信息區(qū)設(shè)置在對準磁帶中心的32比特地址區(qū)的每一側(cè)，再在磁跡的始端和終端寫入4LSB磁跡地址，用以作為下面要描述的“對中伺服”。
本發(fā)明中使用的伺服信息包括一串用于帶速伺服的單頻率脈沖串再中上用來伺服旋轉(zhuǎn)鼓相對磁帶上磁跡對中的4個LSB地址。
為了達到優(yōu)選的磁通信息結(jié)構(gòu)而采用的記錄格式只是設(shè)計考慮的問題，例如可以使用縱向記錄模式。很明顯，如果旋轉(zhuǎn)傳感器組件上用偶數(shù)個讀/寫傳感器對，那么可以使用傾斜方位角記錄方式，這可以減小磁跡對磁跡的相互影響，然而，如果采用傾斜方位角記錄方式，伺服信息和磁跡地址信息的波長就必須足夠長，以防止記錄方位角反過來影響信號電平。
本發(fā)明的磁帶驅(qū)動器中有兩種主要的伺服機構(gòu)帶速伺服和擺動(對中)伺服。
帶速伺服的目的是在寫入時把磁帶保持以標稱速度運行，并在讀出時旋轉(zhuǎn)磁頭每轉(zhuǎn)一圈使磁帶精確地前進預(yù)定的磁跡數(shù)。擺動伺服是把旋轉(zhuǎn)傳感器機構(gòu)的中心置于相對于磁帶中心線的位置上，這會維持傳感器對準寫在磁帶上的弧形磁跡。這些伺服機構(gòu)補償了帶盒中磁帶的漂移，帶盒的機械定位，并補償不同帶速和/或不同數(shù)目磁頭的驅(qū)動器間的更換。
這兩種伺服都采用在每次掃描的始端和終端檢測到的低頻伺服信息，擺動伺服磁跡的始端和終端也采用LSB，以便于整體磁跡對位，這兩種伺服都是基于假定掃描速度是某已知的恒定值來運行的。
低頻伺服信息用來指示由傳感器掃出的掃描路徑相對于兩條相鄰的磁跡的對準情況，圖11A-11C和圖12上對此作了說明，圖11A-11C中，伺服傳感器300沿反時針方向掃描磁帶301，而磁帶從右向左運動，先前被記錄在磁帶上的是一系列弧形磁跡，這些磁跡是從磁帶301的上緣302掃到下緣303。伺服傳感器300每次掃描最好通過兩條相鄰的磁跡，并且認為它從中點到中點橫跨兩條磁跡是對中的。例如考慮兩條相鄰的磁跡305和306，為了保證讀、寫磁頭對準它們要掃描的磁跡，在每次掃描期間伺服傳感器300應(yīng)該橫跨磁跡305和306相等的部分，讀出和寫入磁頭在徑向偏離伺服磁頭300一定的弧向和徑向距離，這個距離保證只要伺服磁頭300在兩條磁跡間取中，讀、寫磁頭就會對準磁跡。在圖11A中，在掃描的起始端處伺服磁頭300在相鄰磁跡305和306之間取中。這樣，在伺服傳感器300掃描時，這些磁跡的始端處分別用305a和306a標示的低頻伺服脈沖串會提供等幅的信號響應(yīng)。這一點上，兩個低頻伺服脈沖串的等幅度表示伺服傳感器定位正確，也就表示寫入和讀出傳感器定位正確。當伺服傳感器300分別掃到掃描終端伺服脈沖串305b和306b時，可以再次檢測傳感器的對準情況。
如上所述，任意兩個相鄰磁跡的伺服脈沖串都有不同的頻率，因此，通過簡單地對伺服傳感器得到的讀取的信號進行濾波并且通過分離信號的幅值相減就可以產(chǎn)生出位置差錯信號。如果伺服傳感器橫跨兩相鄰磁跡的相等部分，幅度是相等的，信號幅度差就是零。如果磁帶運動太快，伺服傳感器300產(chǎn)生的響應(yīng)于伺服脈沖串的讀取信號從拖曳磁跡上將得到較大的分配值并且幅度也大，這在圖11B上有所表示，其中伺服傳感器300跨在磁跡306的部分大于跨在磁跡305的部分。幅度相減就得到一個非零值的位置差錯信號和一個對應(yīng)于拖曳磁跡的符號，這可以被稱為“正”差值。相反，如果磁帶以較慢的速度運動，該速度比記錄時的速度低，那么位置差錯信號就是一個負的非零值，這代表傳感器300橫跨引導(dǎo)磁跡的部分大于拖曳磁跡的部分。
該位置差錯信號值以三角形形狀表示在圖12中，伺服傳感器的對準最大偏離導(dǎo)致只檢測出單頻率的伺服信號，這是最大的偏離差錯信號，表示偏離半個磁跡的寬度。這個值的符號表示偏向于拖曳磁跡(正號)或偏向于引導(dǎo)磁跡(負號)。當伺服傳感器在兩磁跡之間取中，則圖12的信號幅值降為零，這個信號被用來控制磁帶速度，也用作擺動伺服的細調(diào)對準信號。
如圖13所示，磁跡的LSB提供了一個可以與圖12的細調(diào)對準信號聯(lián)合使用的粗調(diào)對準信號。在圖13中，磁跡305和306的地址LSB分別位于始端的305c，306c及的終端的305d，306d中?，F(xiàn)在，在伺服磁頭300掃描完磁跡305和306之后，并且傳感器鼓沿掃描方向轉(zhuǎn)到足以使讀取磁頭308位于磁帶301的上緣302處，由讀取傳感器308讀取的信號可以存儲起來以使讀取傳感器掃描的始端和終端的LSB可以進行比較。如果相等，那么傳感器鼓是對準磁跡的。如果不相等，求出始端和終端LSB的幅值之差就可以簡單地確定出偏離對準的方向和大小。相應(yīng)地，假定磁跡寫入時磁跡地址的幅度增加，則意味著磁跡306的地址LSB的幅值大于磁跡305的地址LSB的幅值，假定磁帶301按等于寫入時速度進帶，進一步假定位置差錯信號表示伺服傳感器最佳細調(diào)對準。在這些條件下，如果讀取傳感器308從始端到終端掃描磁跡305，并且LSB差值是零，就不需要對準調(diào)整。
再假定磁帶301以大于寫入時的速度進帶，這樣，讀取傳感器308在磁跡305的始端和磁跡306的終端讀取LSB，這時差值將是非零的正值，這表示拖曳磁跡方向偏離對準。類似地，如果LSB值是非零負值，這表示磁帶的運動速度低于寫入時的運動速度。
圖14A和14B表示如何根據(jù)弧形磁跡上的低頻伺服信號和LSB信號來進行擺動伺服，這種伺服運動是為了當出現(xiàn)計取時磁帶帶速不等于寫入時帶速的情況下來調(diào)整掃描轉(zhuǎn)軸位置。例如，如果以一種速度運動的磁帶用圖7所示傳感器裝置寫入，而以另一種速度運動以相同的傳感器裝置讀出，則會發(fā)生上述情況。如果使用不同的傳感器結(jié)構(gòu)也要嗵出現(xiàn)速度的差別。此外，假定這些圖中傳感器的掃描速度是恒定的。圖14A中，磁帶350沿箭頭351所示的方向運動，而伺服、讀出傳感器沿逆時針方向基本上在以掃描中心354為圓心的圓形路徑354上掃描，如果磁帶350是靜止的，但被寫入，那么每一條磁跡由一段圓弧構(gòu)成，如圓弧段353。然而，磁帶的運動傾向于在磁帶運動方向上“拖曳”磁跡的終端超過它的始端，這樣，如果磁帶正以第一速度，即1/16英寸/秒運動，那么寫入磁頭就記下一個相應(yīng)于磁跡355的軌跡，對于讀出來說，如果磁帶按寫入時的速度進帶，那么伺服傳感器和讀出傳感器就會掃出對應(yīng)于寫入的磁跡355而橫過磁帶的路徑。然而，如果磁帶以較高的速度前進，例如1/14英寸/秒，那么低頻幅值和LSB伺服幅值就表示掃描路徑在正方向上偏離磁跡，因為帶速的增加會引起傳感器偏向拖曳磁跡，在這個例子中，通過移動旋轉(zhuǎn)掃描中心位置的方法可以校正偏離對準，這樣可以把傳感器與磁帶上緣交叉的角度減小到能使傳感器掃出的掃描路徑落在以較高速度重放的慢錄的磁跡上的角度，這條路徑平行于標號358表示的路徑，路徑358定心于359上，因此，掃旋轉(zhuǎn)掃描的中心朝磁帶的上邊緣移動到中心軌跡359上，就可以掃出平行的路徑。圖14A表示了這種情況，其中掃描旋轉(zhuǎn)中心是通過擺動旋轉(zhuǎn)傳感器組件來移動的，這樣旋轉(zhuǎn)中心就從354移動到360。
圖14B表示調(diào)整旋轉(zhuǎn)傳感器組件，讀出后以高于重放的帶速記錄在磁帶上的磁跡。在這種情況下，就需要把掃描旋轉(zhuǎn)中心從中心點359移動到以標號362表示的位置上。
顯而易見，被記錄的磁帶的中心線離開掃描旋轉(zhuǎn)中心的位移也能產(chǎn)生細調(diào)以及表示傳感器裝置和磁跡形狀偏離對準的LSB差值。例如如果在一個磁帶驅(qū)動器上對磁帶寫入而在另一臺驅(qū)動器上讀出，由于驅(qū)動器之間制造公差的不同會引起在兩臺驅(qū)動器的錄/放位置上磁帶中心線位置的差別，如果這個差別足夠大，傳感器鼓每轉(zhuǎn)一圈就會產(chǎn)生細調(diào)信號和可能的LSB差值，表示需要把掃描旋轉(zhuǎn)中心與磁帶的中心線對準。如前所述，在這種情況下借助于擺動旋轉(zhuǎn)磁頭組件的旋轉(zhuǎn)部分就可以實現(xiàn)中心到中心線的對準。
為了實現(xiàn)用弧形磁跡中的伺服信息來把掃描旋轉(zhuǎn)中心定位從而使鼓上的傳感器對準磁帶上的磁跡的任務(wù)，旋轉(zhuǎn)磁頭組件的擺動致動是重要的關(guān)鍵。圖15A和15B描繪了擺動致動機構(gòu)的不同實施例，圖15A中，細調(diào)信號和LSB差值信號的符號和幅值提供到擺動控制電路363，該電路把信號轉(zhuǎn)換成為一對電流值和方向信號，第一電流幅值和方向信號送到電流發(fā)生器364，以產(chǎn)生一個具有分別由經(jīng)的輸入信號表示的幅值和方向的電流，該電流耦合到第一擺動調(diào)節(jié)繞組365，該繞組相當于上述的圖1-3中包圍著旋轉(zhuǎn)傳感器組件的護套的后部內(nèi)表面上的調(diào)節(jié)繞組。第二電流幅值和方向信號被饋送到第二電流發(fā)生器366，它產(chǎn)生具有用它的輸入信號表示的幅值和方向的相應(yīng)的電流，由電流發(fā)生器366產(chǎn)生的電流耦合到相當于圖3中調(diào)節(jié)繞組55的上調(diào)節(jié)繞組367。由電流發(fā)生器364和366產(chǎn)生的電流在它們各自的繞組中感應(yīng)出磁場，該磁場以調(diào)節(jié)傳感器鼓370的掃描旋轉(zhuǎn)中心369所必需的幅值和方向來對定位段368起作用。相應(yīng)地，調(diào)節(jié)繞組將產(chǎn)生一個磁場，該磁場的強度和極性由所產(chǎn)生的電流的幅值和方向來決定，這個磁場作用于定位段，在該段中感應(yīng)出電流，該感應(yīng)電流產(chǎn)生與調(diào)節(jié)繞組的磁場相反的磁場，這會引起一個作用于該繞組和定位段之間的排斥力，同時，另一個排斥力會在定位段和另一個調(diào)節(jié)繞組之間起作用，這兩個排斥力指向相反并且它們的相對強度將決定定位段、轉(zhuǎn)軸和傳感器鼓擺動的幅度多大。
在圖15B中，細調(diào)信號和LSB差值信號送到致動器控制裝置371，該裝置產(chǎn)生一個適宜于驅(qū)動普通音圈致動器372的音圈致動器信號，音圈致動器372由連軸節(jié)373接到軸銷374，軸銷374相當于圖2和3中的球軸57，音圈致動器372按常規(guī)方式運轉(zhuǎn)，以便使連軸節(jié)373按合適的方向運動促使旋轉(zhuǎn)傳感器375繞球軸374擺動。細調(diào)信號和LSB差值信號的幅值和符號決定調(diào)整量和調(diào)整方向。
這一部分全部的描述都是基于單個旋轉(zhuǎn)傳感器組件和單個磁帶中心線，這并不意味著阻礙本發(fā)明的應(yīng)用，例如可以采用多旋轉(zhuǎn)磁頭組件來寫和讀選定寬度的單個磁帶上多個平行的弧形序列磁跡，這種情況下，每一序列的磁跡都可以被定位在具有自己的中心線的縱向延伸的區(qū)域上。
圖16表示如上所述的磁帶驅(qū)動器錄/放時所需要的電子裝置的方塊圖，信息格式形成器377接收每條磁跡的伺服信息、數(shù)據(jù)和地址比特，并產(chǎn)生上面圖10中所描述的磁跡格式，格式形成器377產(chǎn)生一個時鐘信號輸出到信號線378上，對每條磁跡來說，地址編碼器379增加一個數(shù)字的格式化的地址，并送到格式形成器377。普通的數(shù)據(jù)編碼器380提供數(shù)據(jù)，伺服信號發(fā)生器(未示出)提供伺服脈沖串，格式化的磁跡信息從格式形成器377送到寫入驅(qū)動器382，再由此送到寫入定子繞組383，磁跡信息從寫入定子繞組383耦合到上述的寫入磁頭383a。讀取磁頭384a把數(shù)據(jù)從被寫入的磁跡讀取出來并耦合到讀取定子繞組384，伺服磁頭385a把磁跡信息耦合到上述的伺服定子繞組385。讀取定子繞組384經(jīng)前置放大器390耦合到數(shù)據(jù)格式分解器392，在此產(chǎn)生每次讀取磁頭掃描的始端和終端處的LSB。數(shù)據(jù)信道包括用來接收格式分解器392的輸出并饋送到數(shù)據(jù)譯碼器394的輸入端的檢測器393，被譯碼的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)譯碼器394輸出。
伺服定子繞組385驅(qū)動前置放大器395，該放大器把伺服磁頭385a產(chǎn)生的讀取信號放大并把它提供到伺服檢測器397，伺服檢測器397還接收由讀取磁頭讀取的由每條磁跡的始端和終端得到的LSB。伺服檢測器397包括用來產(chǎn)生圖12所示的位置差錯(細調(diào))信號的普通的伺服電路，位置差錯信號被饋送到信號線398上去驅(qū)動主導(dǎo)軸馬達速度伺服裝置399。伺服裝置399調(diào)節(jié)主導(dǎo)軸馬達400的速度，如上所述，馬達把運動傳送到磁帶，測速計402檢測主導(dǎo)軸馬達400的速度，并把速度信號提供給求和電路405，在記錄模式期間，只有測速信號輸入到該求和點。下面描述了在讀出模式時，送到求和點的其他輸入，這個輸入信號把伺服裝置鎖定于磁帶信號。求和電路405把速度信號、位置差錯信號和平均速度信號(未說明其來源)合成起來，并由這種合成產(chǎn)生一個送到伺服裝置的速度控制信號，這樣，通過調(diào)節(jié)經(jīng)由主導(dǎo)軸馬達的磁帶速度就提供了旋轉(zhuǎn)傳感器組件對準磁帶上弧形磁跡的細調(diào)。
伺服檢測器397還包括一個適當?shù)臄?shù)字電路用來減去磁跡LSB，以及經(jīng)信號線410把一個幅值信號和一個差值信號送到擺動致動器，當需要粗調(diào)對準磁跡時，該致動器就使旋轉(zhuǎn)傳感器組件擺動。
對于一個選定的數(shù)據(jù)格式，磁頭組件馬達以一個適當?shù)乃俣刃D(zhuǎn)，如用信號線378上的時鐘信號的重復(fù)速率表示的。相應(yīng)地，選定一個包括磁帶速度的特定的磁跡格式，該格式帶有信號線378上所指示的速度，該速度信號送到速度伺服裝置412，并經(jīng)此送到馬達驅(qū)動器413，驅(qū)動器413設(shè)定旋轉(zhuǎn)磁頭組件414的旋轉(zhuǎn)速度。所以，對于特定的磁帶速度，給定馬達一個速度，該速度保證磁帶以選定的速度移動一個磁跡寬度(單寫入磁頭)的距離時，傳感器將旋轉(zhuǎn)一整圈，而對于多寫入磁頭的情況該距離是全部磁跡寬度的總寬度。
圖17表示主導(dǎo)軸速度調(diào)節(jié)和旋轉(zhuǎn)磁頭組件擺動調(diào)節(jié)的伺服過程的流程圖。起初，在步驟425響應(yīng)于周期性的對準詢問，指示磁跡/傳感器偏離對準，例如這種詢問可以來自磁帶驅(qū)動器中設(shè)置的維持程度序。響應(yīng)于這個詢問，在步驟425取否定支路，在步驟426，通過在磁跡的始端伺服脈沖串的檢測和相減，測量伺服傳感器相應(yīng)于兩相鄰磁跡的偏離。偏離量對應(yīng)于伺服磁頭相對于相鄰磁跡中心點的不對準程度。從磁跡始端檢測到的伺服脈沖串的幅度中減去相鄰磁跡始端檢測到的伺服脈沖串的幅度就得出該偏離量，把這個偏離量饋送到?jīng)Q策步驟427。如果這個量不是零是一正值，在步驟429就產(chǎn)生減速信號以降低主導(dǎo)軸馬達速度;如果是負值，在步驟428產(chǎn)生主導(dǎo)軸加速信號，提高主導(dǎo)軸馬達的速度;如果其值相等，就可以在步驟430進行伺服傳感器掃描終端相鄰磁跡間的偏離測量。在步驟432把在步驟426和430所測得的始端和終端的偏離結(jié)果存儲起來，等待讀出磁頭在步驟433和434讀取被掃描的磁跡之始端和終端的LSB，這兩個地址LSB在步驟435被存儲起來，對于擺動伺服過程來說，細調(diào)值和粗調(diào)值分別來自被存儲的偏離測量值和地址LSB。在步驟436對偏離測量值進行比較，如果相等，在步驟437產(chǎn)生已對中信號并送至步驟438進行決策，步驟438還接收在步驟435存儲的地址LSB，并對它們作比較，如果偏離測量值和地址LSB值相等，那么旋轉(zhuǎn)磁頭組件是對中的，無需調(diào)整它的掃描中心，然后經(jīng)步驟439撤離程序。如果至少一個比較步驟436和438出現(xiàn)被比較值之間的差值，就把差值的符號和幅值送到?jīng)Q策步驟440。
如果粗調(diào)和細調(diào)信號指示掃描路徑在掃描終端處交叉截斷隨后的磁跡，那么伺服機構(gòu)就使旋轉(zhuǎn)磁頭組件擺動，以便把掃描中心下移，如圖14A所示的那樣;相反，如圖14B所示，旋轉(zhuǎn)磁頭組件被擺動，使旋轉(zhuǎn)中心上移。
圖18-20中表示了傳感器鼓的另外的實施例，其中具有圓形端面406的傳感器402連接在鼓中心處的驅(qū)動器轉(zhuǎn)軸417上，以使鼓402繞穿過驅(qū)動器轉(zhuǎn)軸417的掃描軸404旋轉(zhuǎn)。在傳感器鼓402的圓形端面406上形成有腔體408和410，裝在腔體408中的是一個磁頭組件，它由傳感器芯413、磁頭安裝座414和連接器416組成，連接器416用來在傳感器芯413和前述的旋轉(zhuǎn)變壓器之間傳遞信號。
腔體410位于端面406的中心處并且經(jīng)過孔道422連接到傳感器鼓側(cè)圓周面405上的抽氣孔421。端面406上圍繞腔體408形成有一個線的環(huán)形槽424，該槽經(jīng)由孔道425連接到傳感器鼓402的圓周側(cè)表面405上的抽氣孔423。
圖20提供了磁頭組件的詳細放大圖，磁頭組件包括一個容納在腔體408中的磁頭安裝座414，以使其下端接觸連接器416(圖18所示)，而其上端連接于傳感器芯413。磁頭安裝座414是一個細的懸臂梁，它是足夠地柔軟以致于它的上端能在傳感器鼓402旋轉(zhuǎn)時的離心力的作用下位移到腔體408之內(nèi)。彈簧426固定在腔體408最外面的徑向位置處的壁427和磁頭安裝座414之間、彈簧426對磁頭安裝座414賦以朝向旋轉(zhuǎn)中心(即離心力的相反方向)的偏置力。
當鼓402繞軸404旋轉(zhuǎn)時，就產(chǎn)生離心力，彈簧426彈力是這樣的，即轉(zhuǎn)鼓以預(yù)計的最小速度旋轉(zhuǎn)時，該彈力使磁頭安裝座414保持在它的初始偏置位置上，當鼓402的轉(zhuǎn)速增加時，磁頭安裝座414和傳感器芯413就相對于鼓402沿徑向朝外偏轉(zhuǎn)，這樣，傳感器芯413就劃過更大半徑的圓弧。
離心力的增減是由伺服機構(gòu)根據(jù)磁跡中心部位的磁跡地址來控制的，磁跡地址基本上對正記錄有磁跡的磁帶的中心線。下面的討論中假定位于磁跡中點處的地址區(qū)經(jīng)記錄了全部比特位的磁跡地址，還假定伺服環(huán)根據(jù)磁跡地址信息來改變旋轉(zhuǎn)磁頭馬達的旋轉(zhuǎn)速度。
在傳感器鼓402旋轉(zhuǎn)期間，磁頭芯掃描記錄在磁帶上的弧形磁跡，假定在正確的時間讀取包含在磁跡上的數(shù)據(jù)，假設(shè)傳感器鼓402的轉(zhuǎn)速是恒定的，被拉長的磁帶或換言之被伸長的磁帶會引起磁頭芯413以離開基準點較短的位移來掃描磁跡，換句話說，磁帶的拉長引起磁跡朝傳感器鼓推進，這就引起比預(yù)期的時間更早地讀取這些磁跡。關(guān)于這一點，要考慮讀取磁頭從記錄有磁跡的磁帶的上邊緣到下邊緣掃描磁跡的情況，磁跡地址基本上處于磁跡的中央，并且對準磁帶的中心線。假定磁跡地址處在讀取磁頭掃描的圓形掃描路徑的0°位置上，當讀取磁頭旋轉(zhuǎn)到180°位置時，要預(yù)計遇到先前讀取磁跡的磁跡地址，該磁跡從處于0°位置的磁跡有一個恒定距離的位移，例如假定跟蹤無誤差，按2000條磁跡/英寸，讀取磁頭掃出的圓形掃描路徑的直徑是0.6英寸，那么要預(yù)計1200條磁跡的地址位移。如果地址位移小于1200條磁跡，那么磁帶被拉長使磁跡間隔更大，這樣，在每轉(zhuǎn)半圈就只有更少磁跡通過。
在該可供選擇的實施例中，對磁帶伸長的補償是通過增大傳感器鼓402的旋轉(zhuǎn)速度的方法來實現(xiàn)的，增大了的離心力作用在磁頭安裝座414上就引起磁頭芯413克服偏值彈簧426的彈力而徑向地朝外移動，從而，通過增大磁頭芯413和轉(zhuǎn)軸404之間的距離增大了磁鼓面的有效半徑。直徑直大使磁頭芯413在掃描期間復(fù)蓋的圓弧的半徑也增大，從而能使磁頭芯在180°的位置上讀取與在0°位置上讀出的磁跡相距1200條磁跡的磁跡，傳感器鼓402的旋轉(zhuǎn)速度對重放期間讀取磁帶的能力沒有影響。對于裝載數(shù)據(jù)緩沖寄存器來說，這個速度僅僅是一個內(nèi)部速率。
繼續(xù)舉例說明，如果在0°至180°之間的位移大于1200磁跡寬度，說明磁帶收縮了，那么就降低傳感器鼓402的旋轉(zhuǎn)速度，隨之，離心力減小，磁頭芯413在偏置彈簧426的作用下朝內(nèi)移動，因而磁頭芯橫掃的圓弧半徑縮小。當位移達到1200磁跡寬度時實現(xiàn)正確跟蹤。
磁頭相應(yīng)于離心力的大小可能產(chǎn)生的偏移最好在幾密耳(0.001英寸)的量級，當控制傳感器鼓旋轉(zhuǎn)速度的伺服機構(gòu)根據(jù)檢測到的差錯指令改變速度時，磁頭芯413偏移到適當?shù)陌霃轿恢蒙弦允共铄e為零。差錯信號從磁跡中心部位上記錄的磁跡地址信息中獲得。
在記錄運行期間，磁跡地址最好以自同步、容易濾波和快速檢索的代碼形式記錄在磁跡的中心部位。在另一個實施例中，磁跡地址被用于檢測跟蹤誤差。參照圖21，按照每英寸1200條磁跡的密度，當系統(tǒng)無差錯時，讀取磁頭應(yīng)讀當前的處于0°掃描位置的磁跡地址480和處于180°掃描位置的磁跡地址，該180°掃描位置具有相距1200條磁跡的地址位移。
還應(yīng)該清楚的是每條磁跡中心的完整的磁跡地址也能用來保證轉(zhuǎn)軸404對準磁帶的中心線。傳感器鼓旋轉(zhuǎn)期間，0°位置和180°位置的磁跡地址之間的時間間隔是可以測出來的。在這方面，從0°到180°和從180°到0°的時間間隔都被測出，如果這兩個時間間隔相等，說明鼓402的旋轉(zhuǎn)軸404正確地對準了磁帶的中心，如果從0°到180°的時間間隔比從180°到0°的時間間隔短，那么鼓402的旋轉(zhuǎn)中心404高于磁帶中心。類似地，另一半時間間隔較短的話，表示低于磁帶中心。
本發(fā)明的重要的優(yōu)點是在顯著不同的磁帶帶速下能執(zhí)行不同的驅(qū)動器功能。因為旋轉(zhuǎn)傳感器組件和磁帶之間的接觸壓力與帶速無關(guān)，所以能以比錄或放時的帶速高得多的速度來檢索磁帶，增大的速度不會增大傳感器/磁帶的接觸壓力，所以能避免在螺旋掃描中發(fā)生的磨損和磁帶的變形。
實際上，本發(fā)明人預(yù)期可以用磁跡地址在很高的帶速下檢索，在檢索期間，掃描被限制地磁跡地址區(qū)所處的磁帶的中心線。磁跡地址信息可以在任何實際的縱向帶速下從這些地址區(qū)中讀出來，因為讀取的傳感器的方位和先前記錄的磁帶的地址區(qū)在任何帶速下沿磁帶的縱向都是基本對準的。而且，旋轉(zhuǎn)傳感器鼓每轉(zhuǎn)一整圈這種對準發(fā)生兩次，即圖21中的0°和180°兩個位置。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的幾個最佳實施例，但是應(yīng)該理解本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會作出改形和改進。因此，本發(fā)明所給予保護的應(yīng)該僅限于下述權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于記錄和讀取磁帶上的信息的裝置，其特征在于包括機架；在機架中用來接收容納磁帶的容器并把磁帶定位在基本為平面的記錄位置的裝置；在機架中用來嚙合磁帶并使磁帶沿縱向前進而通過記錄位置的傳送；旋轉(zhuǎn)傳感器座；設(shè)置在傳感器座上的用于記錄和讀取磁帶上的信息的至少一個傳感器裝置；為了繞穿過記錄位置的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而把毗鄰記錄位置的旋轉(zhuǎn)傳感器座定位的裝置，當傳感器座旋轉(zhuǎn)時，所說的旋轉(zhuǎn)軸基本上相當于至少一個傳感器掃出的圓形傳感路徑的中心；為記錄和讀出磁帶上一系列弧形信息磁跡而使傳感器座旋轉(zhuǎn)的裝置；以及連接到至少一個傳感器、傳送裝置和定位裝置的控制裝置，該裝置響應(yīng)弧形信息磁跡上的伺服信息通過調(diào)節(jié)磁帶的進帶速度和調(diào)節(jié)傳感器座相對于記錄位置處的磁帶的位置把至少一個傳感器與弧形信息磁跡對準。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，還包括用來把傳感器座樞軸地安裝在機架上而使其繞垂直于旋轉(zhuǎn)軸的樞軸轉(zhuǎn)動的裝置，其中定位裝置響應(yīng)改變旋轉(zhuǎn)軸通過記錄位置的伺服信息樞軸地調(diào)節(jié)傳感器座的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在傳感器座上響應(yīng)于傳感器座的旋轉(zhuǎn)、用于把旋轉(zhuǎn)傳感器座與磁帶在記錄位置相嚙合的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，嚙合裝置包括設(shè)置在傳感器座上響應(yīng)于傳感器座的旋轉(zhuǎn)用來產(chǎn)生作用于傳感器座和磁帶之間而把磁帶吸靠在傳感器座上的低的外圍壓力的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)傳感器座包括具有第一和第二端面的基本上呈園柱狀的傳感器鼓;至少一個基本上與第一端面共面而安裝在傳感器鼓上的傳感器;同心地連接于傳感器鼓并離開傳感器鼓第二端面延伸的驅(qū)動器轉(zhuǎn)軸;收納驅(qū)動器轉(zhuǎn)軸并支撐驅(qū)動器轉(zhuǎn)軸和傳感器繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的支承裝置;把支承裝置安裝到機架上并使支承裝置繞垂直于旋轉(zhuǎn)軸的樞軸轉(zhuǎn)動的裝置;和通過使支承裝置繞樞軸轉(zhuǎn)動而在記錄位置處調(diào)節(jié)傳感器座相對于磁帶的位置的控制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，嚙合裝置包括設(shè)置在第一端面處并響應(yīng)于傳感器鼓的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一個低的外圍壓力的裝置，該壓力作用于第一端面和磁帶之間并把磁帶吸靠在第一端面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，至少一個傳感器裝置包括寫入傳感器，所述裝置還包括與寫入傳感器連接用來把一系列弧形信息磁跡記錄在磁帶上的寫入信道裝置，每條信息磁跡具有包括伺服信息、地址信息和數(shù)據(jù)的信息格式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，信息格式包括一個用以容納伺服信息的初始區(qū)，該初始區(qū)基本上相應(yīng)于磁跡的始端;一個跟隨著初始區(qū)的第二區(qū)，用以至少容納數(shù)字磁跡地址的有效的比特位;一個緊跟第二區(qū)的第三區(qū)，用來容納數(shù)據(jù);一個處于磁帶中心線上的第四區(qū)，用來容納數(shù)字磁跡地址的最主要的比特位;一個尾隨第四區(qū)的第五區(qū)用于容納數(shù)據(jù)信息;一個接在第五區(qū)后面的第六區(qū)，用來至少容納第二區(qū)中所含的有效的比特位;和一個末端區(qū)，用于包含包括在初始區(qū)中的伺服信息，該末端區(qū)基本上與磁跡的末端相吻合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，至少一個傳感器裝置包括至少一個讀出傳感器和至少一個伺服傳感器、寫入傳感器、讀出傳感器，并且伺服傳感器基本上以弧形安置在第一端面的圓周上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，寫入傳感器基本上處于所說的圓周上的第一位置，讀出傳感器沿弧形朝著與傳感器鼓旋轉(zhuǎn)方向相反方向離開寫入傳感器，而伺服傳感器按所說的方向沿弧形離開讀取傳感器。
11.一種用于轉(zhuǎn)換磁帶上的信息的組合裝置，其中磁帶含有一種柔性材料，具有第一面和第二面，第一面用來磁性存儲信息，其特征在于組合裝置包括至少一個電磁傳感器;一個具有旋轉(zhuǎn)軸、外圓周和以旋轉(zhuǎn)軸為中心的表面的旋轉(zhuǎn)支座，在所述表面上離旋轉(zhuǎn)軸予定的半徑距離處至少保持有一個電磁傳感器;用來沿縱向驅(qū)動磁帶前進通過旋轉(zhuǎn)表面的磁帶驅(qū)動器;使旋轉(zhuǎn)支座旋轉(zhuǎn)的裝置，以使至少一個電磁傳感器在磁帶的第一面上留下一系列弧形磁跡;以及用來響應(yīng)旋轉(zhuǎn)支座的旋轉(zhuǎn)而把磁帶朝旋轉(zhuǎn)表面壓靠但無需機械接觸磁帶的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的組合裝置，其特征在于，壓靠裝置產(chǎn)生一個作用于旋轉(zhuǎn)表面和磁帶前面之間的低的外圍壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的組合裝置，其特征在于，壓靠裝置包括一個由延伸于旋轉(zhuǎn)表面和旋轉(zhuǎn)支座外周邊之間的腔體構(gòu)成的離心泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的組合裝置，其特征在于，還包括連接到至少一個電磁傳感器的控制裝置，該裝置響應(yīng)弧形磁跡上的信息，使至少一個電磁傳感器對準弧形磁跡。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的組合裝置，其特征在于，控制裝置通過調(diào)節(jié)進帶速度以及調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)表面相對于磁帶的位置把至少一個電磁傳感器對準橫向弧形磁跡。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的組合裝置，其特征在于，信息是伺服信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的組合裝置，其特征在于，信息是磁跡地址信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的組合裝置，其特征在于，信息是伺服信息和磁跡地址信息。
19.一種用于在磁帶驅(qū)動器中讀取磁帶上信息的磁帶格式，所述的磁帶驅(qū)動器包括沿縱向進帶的進帶裝置和安裝在平行于磁帶的平面上用來旋轉(zhuǎn)掃描磁帶的至少一個電磁傳感器，該格式其特征在于包括至少一系列橫向跨越磁帶縱向中心線記錄的信息磁跡;和弧形磁跡中基本對準縱向中心線的磁跡地址區(qū)，每個磁跡地址區(qū)容納有許多表示各個磁跡地址的比特位。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的格式，其特征在于，還包括在每條板形磁跡中設(shè)置在磁跡地址區(qū)每一側(cè)的數(shù)據(jù)區(qū)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的格式，其特征在于，每條弧形磁跡包括至少兩個伺服區(qū)，每個伺服區(qū)分別設(shè)置在弧形磁跡的兩端。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的格式，其特征在于，還包括至少兩個磁跡地址LSB區(qū)，每個磁跡地址LSB區(qū)分別設(shè)置在磁跡地址區(qū)的兩側(cè)，并且毗鄰伺服區(qū)，每個磁跡地址LSB區(qū)至少容納有弧形磁跡的地址的有效比特位(LSB′S)。
23.一種用于轉(zhuǎn)換磁帶上信息的組合裝置，其中磁帶含有一種柔性材料，具有第一面和第二面，第一面用來存儲信息，其特征在于組合裝置包括至少一個電磁傳感器;一個具有旋轉(zhuǎn)軸、外圓周和以旋轉(zhuǎn)軸為中心的表面的旋轉(zhuǎn)支座，在所述表面上離旋轉(zhuǎn)軸予定的半徑距離處至少保持有一個電磁傳感器;用來沿縱向驅(qū)動磁帶前進通過旋轉(zhuǎn)表面的磁帶驅(qū)動器;使旋轉(zhuǎn)支座旋轉(zhuǎn)的裝置，以使至少一個電磁傳感器在磁帶的第一面上留下一系列弧形磁跡;以及連接于至少一個電磁傳感器和磁帶驅(qū)動器的控制裝置，該控制裝置響應(yīng)弧形磁跡中的信息，通過調(diào)節(jié)進帶速度和調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)支座與磁帶的相對位置使至少一個電磁傳感器對準弧形磁跡。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的組合裝置，其特征在于，包括驅(qū)動旋轉(zhuǎn)支座繞眚于旋轉(zhuǎn)軸的樞軸擺動的裝置，其中控制裝置響應(yīng)于改變旋轉(zhuǎn)軸通過磁帶的位置的信息樞軸地調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)支座的位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的組合裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)支座包括具有第一和第二端面的基本上呈圓柱狀的傳感器鼓;至少一個基本上與第一端面共面而安裝在傳感器鼓上的傳感器;同心連接于傳感器鼓并離開傳感器鼓第二端面延伸的驅(qū)動器轉(zhuǎn)軸;收納驅(qū)動器轉(zhuǎn)軸并支撐驅(qū)動器轉(zhuǎn)軸和傳感器繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的支承裝置;把支承裝置安裝到磁帶驅(qū)動器上并使支承裝置繞垂直于旋轉(zhuǎn)軸的樞軸擺動的裝置;和通過使支承裝置擺動而在記錄位置處調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)支座相對于磁帶位置的控制裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的組合裝置，其特征在于，信息包括伺服信息。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的組合裝置，其特征在于，信息包括磁跡地址信息。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的組合裝置，其特征在于，信息包括伺服信息和磁跡地址信息。
29.一種用于電磁存儲信息的組合裝置，其特征在于包括帶盒;可活動地容納在帶盒中的伸長的磁帶，該磁帶包括縱向中心線;以及在用于存儲信息的磁帶的表面上的一系列磁化區(qū)，該磁化區(qū)基本上是園弧形的磁跡，從磁帶的第一邊緣到第二邊緣橫穿縱向中心線延伸;每個磁跡包括基本上對準磁帶縱向中心線的磁跡地址區(qū)，每個地址區(qū)包含有多個表示各個磁跡地址的比特位。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的組合裝置，其特征在于，還包括，在每條弧形磁跡中，設(shè)置在弧形磁跡每側(cè)的數(shù)據(jù)區(qū)。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的組合裝置，其特征在于，還包括，在每條弧形磁跡中至少有兩個伺服區(qū)，每個伺服區(qū)分別毗鄰于弧形磁跡的兩端。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的組合裝置，其特征在于，還包括，每條弧形磁跡中至少有兩個磁跡地址LSB區(qū)，每個磁跡地址LSB區(qū)設(shè)置在磁跡地址區(qū)的兩側(cè)并毗鄰伺服區(qū)，這樣，在弧形磁跡的第一端處，第一伺服區(qū)處在第一LSB區(qū)和第一端之間，在弧形磁跡的第二端處，第二LSB區(qū)處在第二伺服區(qū)和第二端之間，并且每個磁跡地址LSB區(qū)至少包含弧形磁跡的地址的有效比特位(LSB′S)。
33.在一種信息存儲裝置中用以跟蹤旋轉(zhuǎn)支座相對磁帶位置的方法，該裝置包括內(nèi)含具有縱向中心線的磁帶的磁帶盒;至少一個電磁傳感器;一個具有旋轉(zhuǎn)軸、外圓周和以旋轉(zhuǎn)軸為中心的表面的旋轉(zhuǎn)支座，在所述表面上離旋轉(zhuǎn)軸予定的半徑距離處至少保持一個電磁傳感器;用來沿給向驅(qū)動磁帶前進通過旋轉(zhuǎn)表面的磁帶驅(qū)動器;和用來使旋轉(zhuǎn)支座旋轉(zhuǎn)以使至少一個是磁傳感器寫入和讀出磁帶上的信息的裝置;該方法其特征在于包括以下步驟驅(qū)動磁帶沿縱向中心線前進;將一系列弧形信息磁跡記錄在磁帶上，弧形信息磁跡基本上橫穿磁帶的中心線從磁帶的第一邊緣到第二邊緣延伸;對于多條磁跡中的每一條記錄的步驟包括記錄包括伺服信息的第一區(qū);記錄識別磁跡的第二區(qū);回繞磁帶，然后沿磁帶縱向中心線進帶;讀取弧形磁跡;響應(yīng)讀取步驟時伺服信息的重放，通過調(diào)節(jié)磁帶的速度，把至少一個傳感器對準包含伺服信息的弧形磁跡;以及響應(yīng)讀取步驟中識別磁跡的伺服信息的重放，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸與磁帶縱向中心線的相對位置。
34.在一種信息存儲裝置中用以使磁帶與旋轉(zhuǎn)傳感器支座嚙合而轉(zhuǎn)換信息的方法，該裝置包括包括有縱向中心線的磁帶的磁帶盒;具有旋轉(zhuǎn)軸、外園周和以旋轉(zhuǎn)軸為中心的旋轉(zhuǎn)表面;以及沿縱向驅(qū)動磁帶前進通過旋轉(zhuǎn)表面的磁帶驅(qū)動器;該方法其特征在于包括以下步驟使旋轉(zhuǎn)支座旋轉(zhuǎn);相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)傳感器支座的旋轉(zhuǎn)，用離心式泵把空氣從旋轉(zhuǎn)表面排離，從而產(chǎn)生一個作用于旋轉(zhuǎn)表面和磁帶之間的低的外圍壓力。
全文摘要
一種磁帶驅(qū)動器包括用以記錄和重放運動磁帶上的一系列弧形磁跡的旋轉(zhuǎn)磁頭組件，磁帶上的磁跡橫穿磁帶的縱向中心線。磁帶驅(qū)動器包括一個伺服機構(gòu)，它根據(jù)弧形磁跡的伺服信息通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)磁頭傳感器與磁帶的相對位置來校正磁跡的不對準。在磁頭組件旋轉(zhuǎn)時，通過在磁頭組件和磁帶之間產(chǎn)生一個低的環(huán)境壓力為磁帶和旋轉(zhuǎn)磁頭組件之間提供緊密的轉(zhuǎn)換嚙合。
文檔編號G11B5/588GK1080078SQ9310724
公開日1993年12月29日 申請日期1993年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月12日
發(fā)明者詹姆斯·U·萊姆基 申請人:明尼蘇達州采礦制造公司