DE1574508A1 - Luftlager fuer flaechenfoermige,aus einem elastischen Material bestehende Aufzeichnungstraeger - Google Patents

Luftlager fuer flaechenfoermige,aus einem elastischen Material bestehende Aufzeichnungstraeger

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DE1574508A1 DE19681574508 DE1574508A DE1574508A1 DE 1574508 A1 DE1574508 A1 DE 1574508A1 DE 19681574508 DE19681574508 DE 19681574508 DE 1574508 A DE1574508 A DE 1574508A DE 1574508 A1 DE1574508 A1 DE 1574508A1
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Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH
Böblingen, 18. Januar 1968 ka-ha
Anmelderin :
Amtliches Aktenzeichen :
Aktenzeichen der Anmelderin
International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10 504
Neuanmeldung
Docket PO 9-66-0E5
Luftlager für flächenförmige aus einem elastischen Material bestehende Aufzeichnungsträger.
Die Erfindung betrifft ein Luftlager für flächenförmige, aus einem elastischen Material bestehende Aufzeichnungsträger, die auf einer Luftschicht über ein Lagerelement transportiert werden.
Es ist bekannt, elastische bandförmige Aufzeichnungsträger, wie z. B. Magnetbänder durch Luftlager an einem Magnetkopf zu transportieren. Das Luftlager ergibt eich durch die Bewegung des Magnetbandes, durch welche Luftteilchen zwischen einem Lagerelement und dem Magnetband gestaut werden. Es ist auch bekannt, die Luftschichten eines Luftlagers zur Veränderung des Abetandes zwischen Magnetband und Lagerelement regelbar zu machen, durch die Anwendung von Unterdruckkammern, die an der zu- und an der ablaufenden
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Seite eines Magnetkopfes angeordnet sind (USA 351 796).
Einrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß das Vakuum bereits wirksam ist, wenn das Magnetband anläuft. Da zu diesem Zeitpunkt das Magnetband noch kein Luftlager gebildet hat, wird es an die Oberfläche des Lagerelementes angesaugt. Die kräftige Auflage des Magnetbandes beim Anlaufen bewirkt somit eine starke Abnützung der Magnetschicht, wodurch die Lebensdauer des Magnetbandes beschränkt wird. Wenn dagegen der Unterdruck erst nach dem Anlaufen des Magnetbandes wirksam gemacht wird, besteht der Nachteil, daß der für die Aufzeichnung/Abfühlung von Daten erwünschte Abstand zwischen Magnetband und Magnetkopf während der Anlaufperiode nicht genau eingehalten wird.
Die Nachteile bekannter Einrichtungen werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, daß an der zulaufenden Seite des Lagerelementes an einem Teil der Oberfläche symmetrisch zur Mittellinie der Transportbahn des Aufzeichnungsträgers von einer Seitenbegrenzungsfläche zur gegenüberliegenden Seitenbegrenzungsfläche des Lagerelementes nutenförmige Vertiefungen angeordnet sind, mit Nutenführungen, die ausgehend von Punkten auf der Mittellinie der Transportbahn symmetrisch winkelförmig zur Mittellinie in Transportrichtung des Aufzeichnungsträger ausgerichtet sind.
Eine Einrichtung dieser Art hat den Vorteil, daß zur Regelung des Luftlagers der zusätzliche Aufwand einer Unterdrucksteuerung durch Unterdruckkammern nicht notwendig ist. Der gewünschte Abstand zwischen Lagerelement und Magnet-
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band ergibt sich wahlweise durch die Anzahl der am Lagerelement vorgesehenen Nuten und deren AusführungsSorm, sowie durch die Geschwindigkeit des Magnetbandes.
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Abbildungen näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine Seitenansicht des Körpers und des Bandes in gesteuerter
Beziehung zu diesem Körper,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Körpers und des Bandes, wobei der
Körper ein Kopf mit grossem Radius ist,
Fig. 3 eine Draufsicht in der Linie AA der Fig. 1, die die winklige An
ordnung der Rillen in dem erwähnten Körper zeigt,
Fig. 4 eine Draufsicht einer anderen Ausführung mit kreisförmigen
Rillen, die zur Vorderkante des Körpers konvex sind,
Fig. 5 eine Draufsicht mit einer dritten Ausführungsmöglichkeit der
Erfindung,
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Fig. 6 eine Draufsicht einer weiteren Ausführung der Erfindung,
bei der die kreisförmigen Rillen an beiden Enden des Körpers angeordnet sind,
Fig. 7 ein Vertikal schnitt durch den Körper mit den Rillen und einem
Lese- und Schreibkopf in dem ausgewählten Bereich,
Fig. 8a, b u. c Draufsichten verschiedener Ausführungen der Erfindung,
Fig. 9 u. 10 eine Anpassung der Erfindung an eine Ausführung mit einer
flexiblen rotierenden Scheibe.
In Fig. 1 ist eine Ausführung der Erfindung mit einer ebenen Oberfläche 10 eines Körpers 12 dargestellt sowie ein Band 14, das zwischen den Auflagerpunkten 26 und 28 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Pfeilrichtung über die Oberfläche 10 angetrieben wird. Das ankommende Band 14 erreicht zuerst die Vorderkante 20 des Körpers 12 und verlässt diesen wieder an der gegenüberliegenden Hinterkante 22.
Mehrere Rillen 24 sind in die Oberfläche 10 des Körpers 12 eingelassen und laufen über die ganze Oberfläche des Körpers von einer Seite zur anderen. Der in Fig. 3 dargestellte und an der Linie AA der Fig. 1 genommene Schnitt zeigt den Verlauf der Rillen in der Oberfläche des Körpers unter einem bestimmten Winkel. Die am dichtesten an der Vorderkante 20 gelegenen Rillen 24 laufen über
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diese Vorderkante 20 des Körpers 12 hinaus, wie am besten aus den Fig. 3 bis 6 zu ersehen ist. Die Anzahl der Rillen 24 ist nicht auf die in den Fig. 1 bis 4 gezeigten vier Rillen beschränkt, sondern richtet sich nach dem gewünsehten Abstand h zwischen der ausgewählten Oberfläche des Körpers und dem Band. Natürlich hängt die Anzahl der Rillen 24 noch von verschiedenen anderen Faktoren, wie der Rillentiefe, der Winkelanordnung, der Rillenbreite, der Breite der Oberfläche zwischen den Rillen und der Geschwindigkeit V des Bandes, ab, die die Pumpwirkung beeinflussen.
Die Auflagen 26 und 28 für das Band 14 können jede bekannte Form haben, wie Rollen, luftstromgeschmierte feste Auflagen, hydrodynamischgeschmierte Auflagen usw. Das Band 14 wird zwischen den Auflagen 26 und 28 mit einer vorgegebenen Spannung gezogen. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, reicht die Spannung aus, um das Band die gerade Linie 30 zwischen den Auflagen 26 und 28 einnehmen zu lassen, wenn es nicht bewegt wird.
Wenn das Band 14 zwischen den Auflagen 26 und 28 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt wird, nimmt es die durch die zweite Linie 32 zwischen den Auflagen 26 und 28 angezeigte Lage ein. Die Bewegung des Bandes 14 nach unten von seiner Ausgangsstellung 30 aus bringt eine Verschiebung C von nur wenigen tausendstel inch mit sich. Dementsprechend wird das Band um einen kleinen Winkel G um jede Auflage 26 und 28 gekippt. Diesen Winkel kann man je nach Lage als Annäherunge- oder Ausgangswinkel bezeichnen. In Fig. 1 ist ein positiver Winkel
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G mit ζ. Β. +0, 05 Bogeneinheiten gezeigt.
Ein wichtiger Faktor bei der Konstruktion der Rillen 24 zur Erzeugung des
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vorbestimmten Abstandes h zwischen dem Körper 12 und dem sich bewegenden Band 14 ist die Bewegungsgeschwindigkeit V des Bandes. Die Konstruktion der Rillen 24 und die Bewegungsgeschwindigkeit V des Bandes sind für einen bestimmten Abstand h vorgegeben. Es wird angenommen, daß die angemeldete Anordnung jegliche Bandabnutzung durch Reibungsberührung zwischen dem Körper 12 und dem Band 14 verhindert.
Zur besseren Erklärung muss die Darstellung in Fig. 1 stark vergrössert werden. So kann z.B. der Abstand C 3 bis 4 tausendstel inch, h 15 millionstel inch und die Dicke B des Körpers ungefährt l/2 inch betragen.
In Fig. 2 ist eine andere Ausführung der Erfindung gezeigt, in der die Oberfläche 10 des Körpers 12 eine Krümmung mit einem grossen Raflius aufweist. Somit ist die Erfindung nicht auf Köpfe mit einer geraden Oberfläche begrenzt, sondern gibt auch einen vorher bestimmten Abstand zwischen Körper und Band in einem ausgewählten Bereich über einer mit einem grossen Radius gekrümmten Oberfläche.
Das Arbeitsprinzip der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungen ist bei Verwendung der folgenden Formel besser zu verstehen:
T
P-P.
T
k = — — (1) wobei k der Krümmungsradius des Bandes an einem
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bestimmten Punkt in bezug zur gegenüberliegenden festen Lagerfläche ist, T die Spannung des Bandes, P der Umgebungsdruck auf einer Seite des Bandes an einem festen Punkt und P der Druck auf der anderen Seite des Bandes an diesem festen Punkt.
Es wird besonders betont, daß bei der Verwendung des Ausdruckes (1) k der Radius einer zunehmenden Länge des sich bewegenden Bandes an einem relativ zur Oberfläche festen Punkt ist. Somit ist der Radius k anwendbar auf eine statische Biegung des Bandes aufgrund des auf das Band wirkenden Druckunterschiedes während das Band unter der Spannung T steht. Der Radius k ändert sich entsprechend der Änderung der Druckdifferenz mit der Bandlänge.
Im Ausdruck (l) kann folgender wichtiger Punkt beobachtet werden, Wenn der Druck P auf einer Seite des Bandes 14 gleich dem Umgebungsdruck P auf der anderen Seite des Bandes ist, wird der Radius k un-endlich, d.h. das Band bewegt sich in einer geraden Linie, wenn die beiden Drücke einander gleich sind.
Auf die Oberseite des in Fig. 1 dargestellten Bandes 14 wirkt immer der Umgebungsdruck P , in diesem Beispiel der normale Luftdruck. Wenn sich am Anfang das Band 14 von der Auflage 26 zur Vorderkante 20 des Körpers 12 hinbewegt, wirkt auf beide Seiten des sich gradlinig bewegenden Bandes der Umgebungsdruck P . Das sich bewegende Band 14 reibt sich an den Luftmolekülen und will diese mitnehmen. Wie in den Fig. 3 bis 6 zu sehen ist, laufen die am dichtesten an der
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Vorderkante 20 des Körpers 12 gelegenen Rillen 24 sowohl über die Vorderkante als auch über die Seitenwände des Körpers hinaus, wodurch ein erster Luftabzug zwischen dem Band 14 und der Vorderkante 20 des Körpers 12 erzeugt wird. Dadurch wird ein Ausbauchen des Bandes in diesem Bereich verhindert, welches normalerweise durch die Reibung des sich bewegenden Bandes 14 mit der Luft auftritt und zwischen der Oberfläche 10 und dem Band eine Pumpwirkung erzeugt wird, die bei der ersten Bewegung des Bandes über die Fläche 10 den Druck P unterhalb des Bandes ansteigen lässt. Fig. 1 zeigt die Druckbezeihungen P zu P am Band 14 bei seiner Bewegung über die Oberfläche. Aufgrund der Pumpwirkung oder der Absaugung einiger Luft zwischen dem Band 14 und der Oberfläche 10 durch die nachfolgenden Rillen 24 läuft das Band 14 kurz danach dichter über den ausgewählten Bereich der Oberfläche 10 des Körpers 12. In der Praxis erzeugen die Rillen 24 eine sägezahnförmige Druckverteilung auf das Band 14 aufgrund der plötzlichen Absaugung einer bestimmten Luftmenge, die durch die Rillen 24 bewirkt wird. Durch die mittels der Rillen 24 an der Ober- und Unterseite des Bandes 14 bewirkte Druckdifferenz bewegt sich das Band dichter über die Oberfläche 10 des Körpers 12 bis der Druck P dem Druck P auf der anderen Seite des Bandes gleichkommt. Dieser Druckausgleich erfolgt, wenn sich das Band nur 10 bis 20 tausendstel inch von der letzten Rille 24 wegbewegt hat. Danach hält das Band 14 über der Oberfläche 10 des Körpers 12 über den Abstand L den konstanten Luftfilmabstand h von der Oberfläche 10 aufrecht. Danach folgt das Band 14 der Form der Oberfläche hinter den Rillen 24 in dem Abstand, bei dem die Drücke am Band einander ausgleichen. Kurz bevor das Band 14 die Oberfläche 10 des Körpers 12 an dessen Hinterkante 22 verlässt, wird ein Enddruckwirbel über dem Band er-
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zeugt, der den Abstand h bei 10 bis 20 tausendstel inch vor dem Ende des Körpers leicht stört.
Ganz kurz nach Verlassen des Endes des Körpers wird der Druck auf den beiden Seiten des Bandes 14 wieder gleich P . Jetzt bewegt sich das Band 14 in gerader Linie zur Auflage 28.
5K Auf diese Weise hat sich das Band 14 mit dem konstanten Abstand h über eine
10
Strecke L bewegt, die durch einfaches Ausdehnen der Oberfläche/des Körpers H
beliebig verlängert werden kann.
Wie bereits gesagt, sind Geschwindigkeit V und Spannung des Bandes, Tiefe, Breite und Anzahl der Rillen sowie deren Abstand zueinander bestimmend für die Dicke h des Luftfilmes. Ein weiterer wichtiger Parameter ist der Winkel der Rillen 24 zur Bewegungsrichtung des Bandes 14. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, zeigt die öffnung der dort dargestellten vier Rillen 24 zur Vorderkante 20 des Körpers 12, ist also Bewegungsrichtung des Bandes entgegengerichtet. In der Praxis erwies sich diese Winkelstellung als für die Pumpwirkung erforderlich. Der tatsächliche Winkel, den die Rillen 24 mit der Bewegungsrichtung des Bandes bilden, ist mit 0 bezeichnet und liegt unter 90 . Bei Umkehrung des Winkels bezüglich der Bewegungsrichtung des Bandes 14 wird die gegenteilige Wirkung erzeugt, d. h. das Band 14 wird von der Oberfläche 10 wegverschoben, weil Luft zwischen das sich bewegende Band 14 und die Oberfläche 10 gepumpt wird. Eine weitere Anordnungsmöglichkeit für die Rillen 24 ist in Fig. 4 gezeigt, wo die Rillen kurven-
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förmig konvex zur Vorderkante 20 des Körpers 12 verlaufen. Somit verlaufen die Rillen in einem Winkel zur Bewegungsrichtung des Bandes und von einer Seite zur anderen des Körpers.
Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung der Rillen 24 zei-gt ein weiteres wichtiges Erfindungsprinzip. Die Rillen laufen hier nicht ganz von einer Seite zur anderen quer über den Körper 12, sondern in der Mitte befindet sich ein Einschnitt 34 in Längsrichtung des Körpers. 12, der als Luftkanal für die inneren Enden der Rillen 24 dient. Somit kann jeder Keil 36 und 38 des Körpers 12 neben dem Luftkanal 34 als getrennter Körper betrachtet werden, bei dem die Rillen 24 wieder ganz von einer Seite zur anderen laufen, wie es in Verbindung mit Fig. 1 erklärt wurde. Somit läuft derselbe Vorgang in jedem Abschnitt 36 bzw. 38 ab, der in Fig. 1 erklärt wurde. Die einzelnen Rillen 24 sind also in jedem Abschnitt 36 und 38 symmetrisch um die Mittellinie 39 bzw. 41 angeordnet und verbinden so die öffnungen der Rillen 24 miteinander, so daß auch hier die Rillen vollkommen symmetrisch angeordnet sind.
Bei der praktischen Ausführung dieser Erfindung würde eine Rille 24 genügen, um jedoch bei den in modernen Bandaufzeichnungs- und Abfühlgeräten üblichen Bandgeschwindigkeiten den gewünschten Abstand zu erhalten, werden normalerweise 10 oder mehr Rillen 24 verwendet.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführung sind die Rillen 24 an der Vorderkante und der Hinterkante 22 konvex zu der jeweiligen Kante angeordnet, wobei der Abstand L dazwischenliegt. Die Winkel dieser Rillen zur Längsrichtung des Körpers 12 sind, gemessen im Bogenmass, einander entgegengesetzt. Wenn das Band
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über die Vorderkante 20 läuft, tritt die durch die Rillen 24 verursachte Pumpwirkung auf und das Band läuft über den ausgewählten Bereich L mit dem gewünschten vorbestimmten Abstand h . Wenn das Band 14 über die Rillen an der Hinterkante 22 des Körpers 12 läuft, wird der entgegengesetzte Effekt erzeugt und das Band 14 vom Körper wegbewegt, weil ja auch der Winkel der Rillen 24 zur Bewegungsrichtung des Bandes 14 entgegengesetzt ist. Die Bewegungsrichtung des Bandes 14 kann natürlich auch bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführung umgekehrt werden und der gewünschte Abstand h bleibt trotzdem erhalten.
In Fig. 7 ist die Anordnung eines zweiteiligen Schreibkopfes 42 und enes zweiteiligen Lesekopfes 43 im Bereich des Abstandes L vor dem die Rillen 24 liegen, gezeigt.
¥
Auch hier hat das Band 14 den Abstand h über dem Körper 12.
In den Fig. 8a bis c sind die Rillen 24 mit verschiedenen Längen gemessen quer zur Bewegungsrichtung des Bandes sowie die Anordnung verschiedener Lese- und Schreibköpfe gezeigt.
Die in Fig. 8a vor dem Lese- bzw. Schreibkopf 44 und 45 dargestellten Rillen 24 haben eine Gesamtlänge, die kürzer ist als die Breite des darüberlaufenden Bandes 14. Die Fig. 8h zeigt eine Anordnung mit je einem Lese- und Schreibkopf 46, 47 bzw. 48, 49, 50, 51 und 52, 53 für die einzelnen Spuren des Bandes, vor denen Rillen 24 verlaufen, deren Gesamtlänge grosser ist als die Breite des darüberlaufenden Bandes 14. Bei der Anordnung in Fig. 8c liegen Lese- und Schreib-
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kopf 54, 55 bzw. 56, 57 für die beiden Spuren nebeneinander und die Gesamtlänge der Rillen 24 ist wesentlich grosser als die Breite des darüberlaufenden Bandes 14, so daß diese Anlage mit den verschiedensten Bandbreiten arbeiten kann. Sowohl bei der in Fig. 8b wiedergegebenen Anordnung als auch bei der Anordnung der Fig. 8c kann der konstante Abstand h für jede Bandbreite aufrechterhalten werden, die kleiner ist als die Länge der Rillen 24.
Ausser den bisher beschriebenen Anordnung mit einem beweglichen Band 14 können auch die in den Fig. 9 und 10 dargestellten Anordnungen mit einer umlaufenden flexiblen Scheibe 60 benutzt werden, die über eine Platte 64 mit mehreren Bohrungen auf ihrer Oberfläche zentrisch mit einem Motor 61 verbunden ist. Die umlaufende Platte 64 stabilisiert grundsätzlich die Lage der Scheibe 60. In diesem speziellen Fall fluchtet der Kopf 66 mit der Oberfläche hinter den Rillen 24, wie oben beschrieben. Der Kopf 66 wird mechanisch in einem festen Körper auf die bei Platten herkömmliche Art durch einen Servoiarm. 68 gehalten, der über die Verbindungsstange 70 mit dem Körper 12 c verbunden ist. Im Betrieb braucht sich die Oberfläche der Platte 60 an der Oberfläche des Körpers 12 leicht auf, um den gewünschten Abstand h zu erhalten. Natürlich ändert sich die Dicke des Luftschmierfilmes für den Kopf etwas mit dem verwendeten Radius der Scheibe 60, da sich die Geschwindigkeit als Funktion des durch den Kopf 66 verwendeten Scheibenraüius ändert. Unter diesen Bedingungen schwankt h oft um einen Faktor von vielleicht zwei-zu-eins, der jedoch im allgemeinen zulässig ist.
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Wenn das Abfühlen und Schreiben des Bandes 14 durch Rückspulen erfolgt, wird durch die Anordnung der Rillen bei der Rückspülung des Bandes 14 eine entgegengesetzte Pumwirkung erreicht. So wird das Band 14 bei der Rückspülung weiter vom ausgewählten Bereich L der Oberfläche 14 weggedrückt anstatt
dichter herangezogen werden, wie es durch die gestrichelte Linie 30 in Fig. dargestellt wird. Wenn beim Rücklauf des Bandes eine Zeichenabfühlung erforderlich ist, kann dies durch Aufzeichnen von MarkierungsSignalen auf dem Band mit einer niedrigen Dichte erfolgen, die durch den Kopf abgefühlt werden, während das Band um den Abstand C vom Kopf wegdrängt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch auf Fälle anwendbar, in denen die Oberfläche 10 des Körpers 12 irgend eine zusammenhängende ebene Oberfläche hat, d.h. gleichmässige Änderungen in der Oberflächenkontur sind zulässig, solange die Kontur nicht unterbrochen wird. Eine Unterbrechung der Kontur der Oberfläche 10 beeinflusst das Arbeitsprinzip der Erfindung nachteilig.
( Obwohl die Erfindung unter besonderer Berücksichtigung der vorliegenden Aus- J führung aufgezeichnet und beschrieben wurde, sind Änderungen in Form und Einzel-/ heiten, sowieit sie nicht vom Wesen und Umfang der Erfindung abweichen, für ί Fachleute selbstverständlich
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Claims (6)

--jJöcTfcet PO ^-"66-025 ' -14- 1574bO8 Patentansprüche
1. Luftlager für flächenförmige aus einem elastischen Material bestehende
Aufzeichnungsträger, die auf einer Luftschicht über ein Lagerelementtransportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß an der zulaufenden Seite (20) des Lager/elementes (12) an einem Teil der Oberfläche (10) symmetrisch zur Mittellinie der Transportbahn des Aufzeichnungsträgers von einer Seitenbegrenzungsfläche zur gegenüberliegenden Seitenbegrenzungsfläche des Lagerelementes nutenförmige Vertiefungen (24) angeordnet sind, mit Nutenführungen, die ausgehend von Punkten auf der Mittellinie der Transportbahn symmetrisch winkelförmig zur Mittellinie in Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers ausgerichtet sind.
2. Luftlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nutenförmigen Vertiefungen an der xulaufenden (20) und an der oLblaufenden (22) Seite des Lagerelementes (12) angeordnet sind.
3. Luftlager nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten an der Mittellinie geradlinig winkelförmig angeordnet sind.
4. Luftlager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten an der Mittellinie kreisbogenförmig angeordnet sind.
5. Luftlager nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß beiderseits der Mittellinie der Transportbahn Symmetrielinien vorgesehen sind, anjdenen Nuten paarweise symmetrisch angeordnet sind.
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6. Luftlager nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufzeichnungsträger als Magnetband und der Polspiegel eines Magnetkopfes als Luftlager ausgebildet sind.
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DE1574508*CA 1967-01-23 1968-01-20 Luftlager zur Abstandhaltung eines folienförmigen Aufzeichnungsträgers an einer ebenen Führungsfläche Expired DE1574508C3 (de)

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ES (1) ES349549A1 (de)
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