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Sich relativ zu einem Abtastkopf bewegendes Datenspei-
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chermedium für Testzwecke (Testkörper), Verfahren zum Ausrichten des
Abtastkopfes mittels des Testkörpers und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung
betrifft ein sich relativ zu einem Abtastkopf bewegendes, eine Signalaufzeichnung.
entlang einer Abtastspur aufweisendes Datenspeichermedium für Testzwecke (Testkörper),
ein Verfahren zum Ausrichten des Abtastkopfes mittels des Testkörpers und ein Verfahren
zum Herstellen des Testkörpers.
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Bei einem Datenspeichermedium, welches sich relativ zu einem Abtastkopf
bewegt, beispielsweise einer Speicherplatte, werden die zu speichernden Daten mit
einem Abtastkopf eingelesen und die gespeicherten Daten mit dem Abtastkopf wieder
ausgelesen. Die Daten sind auf der Oberfläche des Speichermediums gespeichert. Der
Abtastkopf muß also zum Ein- bzw. Auslesen an di#e entsprechende Stelle auf der
Oberfläche des Speichermediums geführt werden. Auf einem scheibenförmigen Speichermedium
können die Daten in konzentrischen Abtastspuren aufgezeichnet sein. Der Abtastkopf
kann dann beispielsweise mit einem Schrittmotor an die gewünschte Abtastspur gebracht
werden. Durch eine Drehbewegung um den Plattenmittelpunkt wird das Datenspeichermedium
relativ zum Abtastkopf bewegt, so daß er die ganze Abtastspur überstreichen kann.
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Für ein einwandfreies Ein- und Auslesen der Daten ist eine genaue
Justierung des Abtastkopfes erforderlich.
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Der Abtastkopf muß gegenüber einer Abtastspur so angeordnet sein,
daß ein Signalpegel der Lesespannung der
ein- bzw. auszulesenden
Daten einen bestimmten Grenzwert nicht unterschreitet.
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Zur Soerprüfung der Abtastkopfjustage bei flexiblen Plattenspeichern
ist eine Testplatte bekannt, wie sie beispielsweise in einer Firmenschrift der Dysan
Corp., Santa Clara, USA mit dem Titel "Dysan 360/2A Alignment Instructions" (Nr.
Dys 079/14 (11/79)) beschrieben ist. Bei der Verwendung dieser Meßplatte ist es
erforderlich, einen Zweikanaloszillographen an den Signalausgang des Abtastkopfes
anzuschließen. Am Signalverlauf des Lesesignals auf dem Bildschirm des Oszillographen
ist zu erkennen, ob der Abtastkopf in einer gewünschten Lage justiert ist.
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Bei auftretenden Fehlern ist der Abtastkopf nachzujustieren. Da das
Lesen und das Auswerten des Signalverlaufes mit Fehlern verbunden sein kann, ist
nach jeder Nachjustierung ein weiterer Testlauf zur Uberprufung erforderlich. Ein
weiterer Nachteil bei der Verwendung einer derartigen Testplatte ist, daß die Steuerplatine
des Kopfantriebes zum Anschluß der Oszillographenleitungen zugänglich sein muß,
was den Ausbau des Antriebs bedeuten kann. Aus dem Erläuterten ist ersichtlich,
daß die Durchführung der Messungen mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden ist.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Testrper der eingangs
genannten Art anzugeben, mit welchem der Abtastkopf ohne zusätzlichen Meßaufwand
durchgeführt wird.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Abtastspuren zumindest streckenweise
als mit einem Testsignal versehene Testspuren ausgebildet sind, und daß diese mit
einem positiven und negativem räumlichen Spurversatz gegenüber einer Normallage
der Abtastspur angeordnet sind.
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Es gibt für jeden Abtastkopf einen spezifischen Grenzwert der Lesespannung,
unterhalb dessen er nicht mehr fehlerfrei lesen kann. Dieser Grenzwert kann durch
den unterschiedlichen, definierten Spurversatz genau ermittelt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Spurversatz innerhalb
einer Zone bzw. eines Sektors des Testkörpers konstant und ändert sich beim uebergang
von einer Zone bzw. eines Sektors in die bzw. den anderen sprunghaft (Versatzsprung).
Das hat den Vorteil, daß das Aufbringen des Spurversatzes auf einfache Weise erfolgen
kann, wie in einem späteren Abschnitt beschrieben ist.
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Vorteilhafterweise weisen die Testspuren vor jedem Spurversatz mindestens
eine Spurstrecke ohne Spurversatz auf. Somit wird ein Uberlappen der Testsignalevermieden.
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Vorteilhafterweise sind die Abtastspuren, für welche kein Spurversatz
vorgesehen ist, zumindest streckenweise mit einem Betriebsprogramm zur Durchführung
des Verfahrens zum Ausrichten des Abtastkopfes belegt.
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Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist der Testkörper
als Speicherplatte ausgebildet.
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Vorteilhafterweise weist der Testkörper Testspuren mit betragsmäßig
gleich großem positiven und negativen Spurversatz auf, und sind die Testspuren mit
betragsmäßig gleich großem aber entgegengesetzten Spurversatz neben-bzw. hintereinander
liegend angeordnet.
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Damit wird einer physikalischen Eigenschaft der Speicherplatte Rechnung
getragen. Durch die auf den innen liegenden Abtastspuren zunehmende Bitdichte nimmt
die Lesespan-
nung nach innen auch ohne Spurversatz ab. Zu vergleichende
Testspuren mit gleich großem positiven und negativen Versatz müssen daher so nah
wie möglich beieinander liegen.
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Vorteilhafterweise entspricht der Spurversatz jeweils einem ganzzahligen
Bruchteil des Umfangs der Speicherplatte.
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Der Erfindung lag darüber hinaus die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Ausrichten des Abtastkopfes mittels des Testkörpers anzugeben.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem bekannten Abtastsystem
ohne Spuridentifikation ein Ausgleichs~ bewegungen unterdrückender Abtastkopf in
Lesestellung gebracht wird, daß die auf dem Testkörper aufgezeichneten Signalaufzeichnungen
vom Abtastkopf ausgelesen werden, daß die mit einem positiven und einem negativen
betragsmäßig gleich großem Spurversatz angeordneten Testsignale miteinander verglichen
werden, daß jeweils bei einer Abweichung der ausgelesenen Testsignale der Betrag
und das Vorzeichen des positiven und des negativen Spurversatzes festgehalten wird,
daß aus beiden der Mittelwert gebildet wird, und daß der Abtastkopf um den Mittelwert
versetzt wird.
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Zum überprüfen der Abtastkopfabweichung braucht der Antrieb des Abtastkopfes
nicht ausgebaut zu werden. Es ist auch kein zusätzliches Meßgerät, wie beispielsweise
ein Oszillograph nötig Der Mittelwert ist einfach zu berechnen. Er kann beispielsweise
auch von einer Datenverarbeitungsanlage berechnet werden. Schließlich kann noch
auf einfache Weise die Qualität der Leseelektronik beurteilt werden, indem mit diesem
Verfahren der Grenzwert ermit-
telt wird, unterhalb dessen der Abtastkopf
nicht mehr fehlerfrei ausliest.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung war, ein Verfahren zum Herstellen
des Testkörpers anzugeben.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem bekannten Abtastsystem
mit einem Spindelantrieb zum Positionieren des Abtastkopfes der Spindelantrieb zusätzlich
mit einem Schneckengetriebe und einem zweiten Schrittmotor versehen wird, daß mit
Hilfe des Spindelantriebes der Abtastkopf in die gewünschte Normallage der Abtastspur
gebracht wird, daß er zum Erzeugen der Testspuren mit Hilfe des Schneckengetriebes
und des zweiten Schrittmotors mit einem positiven bzw. negativen Versatz gegenüber
der Normalspur angeordnet wird, und daß dann die Testsignale in bekannter Weise
auf den Testkörper aufgebracht werden.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß zum Herstellen des Testkörpers.
ein handelsübliches Abtastsystem eingesetzt ist, welches auf eine einfache Weise
abgeändert ist. Der Testkörper kann also mit geringem Aufwand hergestellt werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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FIG 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Testkörpers, FIG 2 zeigt
eine Anordnung von Abtastspuren auf dem Testkörper FIG 3 und FIG 4 zeigen Antriebseinrichtungen
des Abtastkopfes zur Anwendung im Verfahren zum Herstellen des Testkörpers.
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FIG 1 zeigt ein sich relativ zu einem Abtastkopf bewegendes Datenspeichermedium
für Testzwecke (Testkörper) 1, welches als scheibenförmige Speicherplatte ausgebildet
ist. Die Oberfläche des Testkörpers 1 ist mit konzentrischen Abtastspuren 3 versehen.
Sie kann geometrisch in Sektoren (Fläche zwischen zwei radial vom Mittelpunkt ausgehenden
Linien) bzw. in Zonen (Fläche zwischen zwei konzentrischen Kreisen) aufgeteilt sein.
in einem Sektor liegen jeweils Teilstrecken aller Abtastspuren 3, während in einer
Zone mindestens eine vollständige Abtastspur 3 3 angeordnet ist.
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Die Abtastspuren $ 3 werden von einem nicht dargestellten Abtastkopf
abgetastet, der sich während des Abtastvorganges fest über einer Abtastspur befindet,
wobei sich der Testkörper um seinen Mittelpunkt dreht. Eine einfalls nicht dargestellte
Steuerung des gesamten Abtastsystems führt den Abtastkopf über eine gewünschte Abtastspur
3. Während sich der Testkörper bewegt, werden die entlang der Abtastspur aufgezeichneten
Signalaufzeichnungen aus- bzw. eingelesen. Dabei darf die Lesespannung für die Signalaufzeichnungen
einen bestimmten Signalpegel nicht unterschreiten, bei welchem das Signal noch eindeutig
erkannt wird.
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Eine häufige Ursache für Abtastfehler ist eine falsche Justierung
des Abtastkopfes. Er kann beispielsweise zu weit links oder zu weit rechts von der
Abtastspur 3 justiert sein. Dieser Justierfehler kann dadurch erkannt und bestimmt
werden, daß die Abtastspuren 3 zumindest streckenweise als mit einem Testsignal
versehene Testspuren 61, 62 ausgebildet sind und daß diese zumindest teilweise mit
mindestens einem positiven und negativen räumlichen Spurversatz 6, 6' gegenüber
einer Normallage 31 der Abtastspur 3 angeordnet sind. Abtastspuren 3, welche
keinen
Spurversatz 6,6' aufweisen, sind als gestrichelte Linie dargestellt.
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In FIG 2 ist mit 31 die Normallage einer Abtastspur 3 bezeichnet.
Bei einer optimalen Justierung ist der Abtastkopf genau über der Normallage 31 angeordnet.
Für die beabsichtigten Testzwecke ist die Normallage 31 zumindest streckenweise
nicht mit einer Signalaufzeichnung versehen. Stattdessen ist mit einem positiven
Spurversatz 6 eine posititG Testspur 62 und mit einem negativen Spurversatz 6' eine
negative Testspur 61 mit einem Testsignal versehen. Derrgang vom positiven Spurversatz
6 zum negativen Spurversatz 6' ist als Versatzsprung bezeichnet. Der Versatzsprung
kann sowohl innerhalb einer Aufzeichnungsspur 3 erfolgen, als auch beim Uebergang
von einer Aufzeichnungsspur 3 in eine andere. Zwischen zwei Versatzsprüngen ist
der Spurversatz 6 bzw. 6' konstant. Auf dem Testkörper 1 sind Testspuren 61, 62
mit unterschiedlichen Versatz sprüngen angeordnet. Testspuren 61, 62 mit betragsmäßig
gleich großem aber e#tgegengesetztem Spurversatz 6, 6' sind unmittelbar hintereinander
angeordnet.
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Abtastspuren 3, welche keinen Spurversatz 6, 6' aufweisen, sind zumindest
teilweise mit einem Betriebsprogramm zur Durchführung des Verfahrens zum Ausrichten
des Abtastkopfes belegt.
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Der Testkörper 1 weist 76 konzentrische Abtastspuren 3 auf. Die Zählung
der Abtastspuren 3 beginnt auf bekannte Weise mit der am Rand des Testkörpers 1
angeordneten Abtastspur. Sie sind mit Spur 00 bis Spur 76 bezeichnet. Der Spurversatz
6, 6' beträgt jeweils ein ganzzahliges Vielfaches des sechzigsten Teiles des Umfangs
der äußersten Abtastspur, beginnend mit 12/60.
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Die Abtastspuren 3 auf dem Testkörper 1 sind folgendermaßen angeordnet:
Spur 00 bis Spur 16: Ohne Spusversatz 6, 6' mit Betriebs-Spur 17: Nicht beschrieben
programm Spur 18: Spurversatz 6 + 12/60 Spur 19: Leer Spur 20: Spurversatz 6' -
12/60 Spur 21: Leer Spur 22: Spurversatz 6 + 14/60 Spur 23: Leer Spur 24: Spurversatz
6' - 14/60 Spur 25: Leer Spur 26: Spurversatz 6 + 16/60 Spur 27: Leer Spur 28: Spurversatz
6' - 16/6o Nach diesem Schema sind alle Abtastspuren 3 bis Spur 56 (Spurversatz
6' - 30/60) versetzt. Aufgrund des hohen Spurversatzes werden nun zwei Abtastspuren
3 ohne Spurversatz 6, 6' angeordnet, um die längeren Einschwingzeiten zu berücksichtigen.
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Spur 57: Leer Spur 58: Leer Spur 59: Spurversatz 6 + 32/60 Spur 60
Leer Spur 61: Leer Spur 62: Spurversatz 6' - 32/60 Entsprechend diesem Schema sind
die Abtastspuren 3 bis Spur 74 (Versatzsprung 6' - 36/60) angeordnet. Die Spuren
75 und 76 bleiben unbenutzt.
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Es können auch andere Versatzsprünge gewählt werden.
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Die angeführten Werte haben sich in Versuchen als günstig herausgestellt.
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Im folgenden ist das Verfahren zum Ausrichten des Abtastkopfes beschrieben.
Der Abtastkopf wird auf bekannte Weise in Lesestellung zum Auslesen des Testkörpers
1 gebracht und liest das auf den Spuren 00 bis 16 aufgebrachte Betriebsprogramm
zur Durchführung des Verfahrens. Dieses kann Informationen enthalten, die über ein
Datensichtgerät dem Bediener angezeigt werden. Das Betriebsprogramm enthält auch
die auf den Testspuren 61, 62 aufgezeichneten Testsignale. Diese werden zum späteren
Vergleich mit den tatsächlich ausgelesenen Testsignalen abgespeichert.
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Danach wird das auf Spur 18 mit einem positiven Spurversatz 6 aufgezeichnete
Testsignal und das auf Spur 20 mit negativem Spurversatz 6' aufgezeichnete Testsignal
gelesen. Die beiden gelesenen Testsignale werden mit dem abgespeicherten Testsignal
verglichen. -Treten keine Abweichungen auf, so wird das Testsignal mit dem nächstgrößten
Spurversatz 6, 6' gelesen. Ab einem bestimmten Spurversatz 6, 6' treten Lesefehler
auf, da der Spurversatz 6, 6' zu groß. und damit die Lesespannung zu klein ist.
Wenn der Lesefehler bei gleich großem positiven Spurversatz 6 und negativem Spurversatz
6' erstmals auftritt, ist der Abtastkopf richtig justiert. Tritt jedoch der Lesefehler
nur bei einem der betragsmäßig gleich großen Spurversätze 6, 6' auf, so ist der
Abtastkopf außermittig justiert.
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Der Betrag und das Vorzeichen des positiven Spurversatzes 6 und. des
negativen Spurversatzes 6', bei welchem der Lesefehler auftritt, werden in einer
Datenverarbeitungsanlage festgehalten. Diese bildet daraus den Mittelwert, welcher
ein genaues Maß für den Versatz des Abtastkopfes darstellt. Die Größe dieses Spurversatzes
6, 6' kann von Abtastsystem zu Abtastsystem verschieden sein und muß in einem Probelauf
für jedes Abtastsystem ermittelt werden.
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Die charakteristischen Werte können beispielsweise zusammen mit dem
Betriebsprogramm auf dem Testkörper gespeichert sein.
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Es sei beispielsweise angenommen, daß am richtig justierten
Abtastkopf
Lesefehler bei einem Spurversatz 6 von +20/ 60 einer Abtastspur auftreten. Der zu
überprüfende Abtastkopf ist jedoch um +4/60 dejustiert. Für die einzelnen Testspuren
61, 62 ergibt sich dann folgender vom Abtastkopf festgestellter Spurversatz 6, 6':
Spur: Spurversatz: Resultierender Spurversatz: 18 + 12/60 8/60 20 - 12/60 16/60
22 + 14/60 10/60 24 - 14/60 18/60 26 + 16/60 12/60 28 - 16/60 20/60 30 + 18/60 14/60
32 - 18/60 22/60 34 + 20/60 16/60 36 - 20/60 24/60 38 + 22/60 18/60 40 - 22/60 26/60
42 + 24/60 20/60 44 - 24/60 28/60 46 + 26/60 22/60 48 - 26/60 30/60 etc.
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Die ersten Lesefehler treten bei Spur 28 (negativer Spurversatz 6')
und bei Spur 42 (positiver Spurversatz 6) auf.
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Der Abtastkopf kann also die Signalaufzeichnung einer Abtastspur mit
einem Spurversatz 6, 6' bis zu -16/60 und +24/60 fehlerfrei lesen. Diese beiden
Spurversätze 6, 6' werden in der Datenverarbeitungsanlage mit Betrag und Vorzeichen
festgehalten. Aus den beiden Werten wird der Mittelwert gebildet.
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(-16/60) (+24/60) . = +4/60 2
Dieser Mittelwert
gibt den Betrag und die Richtung der Abweichung der Lage des Abtastkopfes von der
Normallage 31 der Abtastspur 3 an. Er wird also um +4/60 in seiner Lage versetzt.
Voraussetzung für die Anwendung dieses Verfahrens ist, daß das Abtastsystem relative
Kopfbewegungen durchführen kann, d.h., der Abtastkopf muß ohne Spuridentifikation
zu bewegen sein. Außerdem muß der Abtastkopf bei Lesefehlern Ausgleichsbewegungen
unterdrücken.
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Zusätzlich kann mit Testkörper 1 auch die Qualität des Abtastsystems
beurteilt werden. Sie läßt sich aus der Größe der Lesespannung ableiten, die im
Minimalfall noch verarbeitet werden kann, und mit einem Qualitätswert-festlegen.
Dieser gibt den maximalen Spurversatz bei einem nicht dejustierten Abtastkopf an,
bei welchem die Lesespannung noch verarbeitet werden kann. Der Qualitätswert ist
folgendermaßen zu ermitteln: ((Absolutbetrag maximaler positiver Spurversatz 6)
+ (Absolutbetrag maximaler negativer Spurversatz 6'): 2= = Qualitätswert Für das
oben beschriebene Beispiel ergibt sich folgender Qualitätswert: (16/60 + 24/60)
~ 20/60 2 Je größer der zulässige Spurversatz 6, 6' bzw. der Qualitätswert ist,
umso besser ist das Abtastsystem. Für eine Aussage, ob ein Abtastsystem verwendbar
ist oder nicht, sind Erfahrungswerte heranzuziehen.
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Im folgenden wird das Verfahren zum Herstellen des Testkörper 1 anhand
der FIG 3 und 4 weiter beschrieben. In FIG 3 ist mit 8 der Schrittmotor (erster
Schrittmotor) ei-
nes handelsüblichen Antriebes für ein Abtastsystem
bezeichnet. Die Bewegung des Abtastkopfes wird durch einen nicht dargestellten Spindelantrieb
bewirkt. Ein rückseitiger Achsenteil 13 des Spindelantriebes ist über eine Kupplungseinrichtung
12 mit einem Schneckengetriebe verbunden, welches im folgenden im einzelnen beschrieben
ist. Die Kupplungseinrichtung 12 verbindet den Achsenteil 13 mit einer in zwei Lagern
9 gehaltenen Welle 14. Diese trägt an ihrem anderen Ende ein Schneckenrad 18 mit
60 Zähnen.
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Ein zweiter Schrittmotor 16 mit einer Antriebsachse 11 ist mit zwei
Bügeln 17 auf einer Grundplatte 15 gehalten. Die Antriebsachse 11 trägt eine eingängige
Schnecke 5 zum Eingriff in das Schneckenrad 18. Dazu muß der zweite Schrittmotor
16 natürlich seitlich versetzt zur Welle 14 angeordnet sein. Durch die Wahl des
Schneckenrades 18 mit 60 Zähnen wird eine Untersetzung von 1 zu 60 bei der Übertragung
der Drehbewegung der Antriebsachse 11 auf die Welle 14 bzw. auf den Spindelantrieb
bewirkt.
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Die Lager 9 sind in einem auf der Grundplatte 15 angeordneten Gehäuse
10 auf bekannte Weise gehalten. Ebenso ist die Antriebsachse 11 in einem weiteren
Lager 19 auf bekannte Weise geführt.
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FIG 4 zeigt die eingängige Schnecke 5 in ihrer Anordnung gegenüber
dem Schneckenrad' 18. Die Schnecke 5 ist auf die Antriebswelle 11 aufgesteckt, Diese
läuft beim Austritt aus dem zweiten Schrittmotor 16 in einer Führung 4, welche auf
dem Bügel 17 gehalten ist. Die Grundplatte 15 weist vier Aussparungen auf, welche
zur Befestigung am nicht dargestellten Gehäuse des Antriebssystems dienen.
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Ein Spurversatz6,6'auf einer Speicherplatte wird folgendermaßen erzeugt.
Der Abtastkopf wird mit dem Schneckengetrie-
be und dem ersten
Schrittmotor 8 über der Normaispur 31 positioniert (Normallage). Dann wird mit Hilfe
des zweiten Schrittmotors 16 und des Schneckengetriebes eine weist tere Drehung
des Spindelantriebs bewirkt, welche eine seitliche Auslenkung des Abtastkopfes zur
Folge hat. Aufgrund der Untersetzung folgt bei jedem Schritt des zweiten Schrittmotors
16 eine Auslenkung um 1/60. Je nach Drehrichtung des zweiten Schrittmotors 16 wird
eine positive bzw. negative Auslenkung erreicht. Die Auslenkung entspricht dem gewünschten
Spurversatz 6, 6'. Abhängig von der. gewünschten Größe des Spurversatzes 6, 6' ist
eine entsprechende Anzahl von Schritten mit dem zweiten Schrittmotor 16 durchzuführen.
ist der Abtastkopf in die gewünschte Lage gebracht, so werden auf bekannte Weise
die Testsignale auf den Testkörper 1 aufgebracht.
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Die Ankupplung des Schneckengetriebes und des zweiten Schrittmotors
16 an den Spindelantrieb verändert durch das Spiel im Schneckengetriebe die Hysterese
des Spindelantriebes. Es ist also die Absolutlage des Abtastkopfes bei dem Antriebssystem
vor Erzeugung des Testkörpers 1 zu eichen. Die Hysterese des Schneckengetriebes
wird dadurch ausgeglichen, daß zum Eichen und beim Einschreiben der Abtastsignale
alle Abtastspuren - 3 von einer Richtung her angefahren werden.
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10 Patentansprüche 4 Figuren
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