一种多孔空气支承及采用该支承的传送装置的制作方法

专利名称:一种多孔空气支承及采用该支承的传送装置的制作方法
本案为名称是“一种多孔空气支承及采用该支承的传送装置”、申请日为“1997年2月24日”、申请号为“97192570.4”的专利申请的分案申请。
发明领域本发明总的涉及在数据存储行业中所采用的那种类型的带传送装置。但本发明尤其涉及与这种带传送装置一起使用的诸空气支承，当带子通过该装置传送时，尤其是通过读写转换器时，它们的作用是把带子支承在空气垫之上。
发明背景信息时代的到来已看到联机使用以及档案用途的数据的积累和存储呈指数级增长。在计算机的早期阶段，磁盘和光存储组件的到来之前，数据一般存储在磁带上，诸如卷盘到卷盘的带子和后来的盒式带子。在磁带存储装置中，一磁线圈用作一转换器，以把数据磁性地印在磁薄膜的运动带上；此后，当薄膜前进通过转换器时，数据可读出和重新输入处理器中。磁带的优点在于成本相对较低，并能多次抹去和重新写入数据。除了的磁带的媒体之外，还研制了或可以用其它的带存储媒体。例如，也可采用光带和激光带，以努力提高存储在媒体上的数据密度。
磁带对于档案数据仍是很需要的形式，其中迅速存取数据的能力显得不重要，而成本是更关心的。数据的存取性是两个变量的函数，即存储的密度和带媒体传送经过转换器和转换器精确阅读带媒体的速度。在这里，带的侧向边缘沿一参考面、也称为基准面正确对齐也是重要的，以便能精确地翻译数据。
在任何情况下，带媒体沿传送方向移动通过一带传送装置，就必须支承传送中的带和保持其侧向边缘对着基准面。带媒体与装置的机械零件接触应该降到最小，但是，由于带与机械零件的实际接触会引起带表面的磨损，或破坏带子。这种磨损或破坏会扰乱存储在其上的数据的完整性，有时甚至会破坏驱动机构的零件。因此，通常是采用多个空气支承以支承带子，以减少或消除磨损和接触。
一般的空气支承呈充气腔形式，这种充气腔具有钻有多个孔的抛光金属支承表面。直径一般约为0.006至0.020英寸的这些孔在支承表面分布成一阵列，并与充气腔的内部空间连通。随后用空气使充气腔加压，而空气通过这些孔逸出，由此提供空气喷射，形成一空气垫，以当带子传送通过支承表面时支承带媒体。
虽然这种类型的空气支承是起作用的，但它并非没有缺点。第一，这种空气支承的制造相当昂贵，因为每一个支承表面孔是一个个钻出来的。因此，例如，对于一个1.5至3.0平方英寸的表面面积钻50至200个直径极小的孔并非罕见。这样的钻孔不仅消耗时间，而且钻头的尺寸极小，导致钻头损坏。因此，由于在钻孔的过程中，断裂的钻头可能堵在孔中，所以空气支承的废品率相当高。
即使形成了一个这种类型的成功的空气支承，但由孔所形成的表面开口约为0.1％，所以它仅有相对有限的开口度。因此，为了提供足够的空气缓冲力，当带子传送时抵抗带子上的张力，充气腔必须维持在一足够的压力，一般为1.0至3.5磅/平方英寸的数量级。由于空气压缩，产生了必须被驱散的热量；否则具有热量破坏带子的危险。
如上所述，还必须保持带子的一侧向边缘对着基准面，使转换器能精确地读或写数据。在过去，这种技术是使用多个弹簧指来完成，这些弹簧指的末端装有靠在带的第二侧向边缘的光滑按钮，第二侧向边缘在对着基准面保持的第一侧向边缘的相对侧。虽然带子对着基准面实际偏置的这种技术是成功的，但它仍然会在带子高速通过空气支承时导致带子媒体出现不希望有的接触。这会引起过度摩擦，带子的机械偏置会损坏带子边缘。此外，带子边缘最终形成由按钮造成的不希望有的槽沟。因此，要求改进带传送装置，具体地说，在带子媒体快速通过这样一种装置时，改进支承一带子媒体的空气支承。还需要空气支承能够消除在支承表面钻孔时所伴随的缺点，以便提供空气喷射，形成支承带子的空气垫。本发明旨在满足这些要求。
发明概要本发明的一个目的是提供一种带传送装置，尤其是一种新颖的和有用的空气支承，它被构造成能在带子媒体传送时提供支承带子的空气垫。
本发明的另一个目的是提供一与带子传送机一起使用的空气支承，该空气支承制造容易，制造费用比传统的空气支承要低。
本发明的还有一个目的是提供一种采用支承件的空气支承，该支承件的开口比现有的空气支承件更多，由此能使空气支承在较低的压力下起作用。
本发明的再有一个目的是提供空气支承的支承件，用一省略钻通孔的方式来整体模制该支承件。
本发明的又一个目的是提供一种空气支承件，它被构造成使带子媒体在传送过程中对着基准面自动跟踪。
为了实现这些目的，本发明涉及一种带传送装置，尤其是与带传送装置一起使用的空气支承，当带子沿传送方向传送通过带传送装置时，该空气支承能够支承在空气垫上的带子。从广义上说，这种空气支承包括一具有适于连接于空气源的空气入口的外壳和一设置在外壳上、并定位成带子能够传送通过其支承表面的支承件。该外壳和支承件形成一充气腔，充气腔的内部空间与空气入口流体连通。支承件的至少一部分是由多孔材料制成的，充气腔中的压缩空气能够通过这种材料，并流出支承表面产生空气垫。
虽然陶瓷、金属和复合材料的其他成分也可使用，但铝是多孔材料的一较佳成分。如果需要，这些材料可以是烧结的或非烧结的。固定于充气腔的空气支承最好完全由多孔材料制成，如果需要，多孔材料可注入一选择的粘结剂。多孔材料的孔隙率最好在2％与50％之间。支承件还包括一用来限定带子第一侧向边缘的导向表面的基准面，这个基准面的方向是沿与通过传送装置的带子的传送方向平行的基准平面。为了保持带子的第一侧向边缘对着基准面，支承表面相对于基准平面形成一小的钝角。最好是这样选择该角，使支承表面以0.002至0.020的斜率倾斜。有了这种结构，支承表面的沿相邻于基准面的边界的曲率半径比在与基准面相对的末端边界的曲率半径大，使带子沿第一侧向边缘在第一边界的张力略大于沿第二侧向边缘的张力。这增加的张力使带子媒体对着基准面跟踪。另外，可以采用包括多个光滑接触按钮和弹簧指的传统弹性导向件，以保持第一侧向边缘与基准面接触。
支承件还可包括一导向斜面，当带子媒体位于支承表面上时，它有助于引导该带子媒体。这种导向斜面沿一顶线与基准面相交，其中导向斜面的方向是相对于基准平面成一锐角。这个角的范围最好在约5°至25°，更好的是20°。此外，在基准面与支承表面之间形成一槽，该槽紧邻基准面。该槽能确保带子媒体的第一侧向边缘与基准面正确对齐。
最好是，外壳由呈一拱形的U形通道形式的铸铝材料所构成。随后支承件设置在该通道中形成充气腔。支承件可包括一位于充气腔内的内凸缘，该凸缘通过例如夹紧件固定于外壳。与内凸缘相对伸出一外凸缘，基准面可形成在该外凸缘上。随后把定位销放在外壳的U形通道上，以一选定的方向定位支承表面，端板可以密封通道的两相对端，以完成充气腔。可提供合适粘结剂来密封支承件的相对端表面，并把端板紧固到通道零件。一压力传感器可安装在充气腔中，以探测其内的空气压力。
本发明的带传送装置还包括一用来读写带子上的数据的转换器和多个上述结构的空气支承。一增压空气源连接于诸空气支承的每一个充气腔，一带子驱动装置使带子沿传送方向前进并通过空气支承和转换器，在传送过程中带子支承在由每一空气支承制成的空气垫上。
从用附图一起来理解的示意性实施例的以下详细描述中，将能更清楚地理解和知道本发明的这些和其它目的，其中附图简要说明
图1是一正视图，它示出了本发明的带传送装置的带子，该装置包括多个本发明的第一示意性实施例的空气支承；图2是本发明第一示意性实施例的一空气支承的立体图；图3是沿图2的3-3线截取的剖视图；图4是沿图3的4-4线截取的剖视图；图5是图2-4中示出的空气支承的第一示意性实施例的分解立体图；图6是本发明第一实施例的支承件的剖视示意图；图7是一类似于图3的剖视图，但它示出了本发明的第二示意性实施例；以及图8是一示意图，它示出与一压缩空气源和一控制器相连通的本发明的一对空气支承。
示意性实施例的详细说明本发明广泛涉及用于数据存储行业的带传送装置，在装置中具有可把数据放置在上面的带子媒体。带传送装置的工作是沿传送方向使带子媒体走过一读写转换器，以便在带子上放置或存取数据。虽然本发明对于磁带媒体作了专门的描述，但应予以理解的是，在此描述的原理可不受限制地应用于其它的带媒体。此外，在此所用的术语“读写转换器”指的是一写转换器、一读转换器或可完成读和写两种功能的一转换器。
但本发明尤其涉及一空气支承，它可连接于一压缩空气源，以便沿空气支承的支承表面提供一空气垫，使得当带子媒体在传送方向移动时可支承在空气垫上。从广义来讲，本发明的空气支承包括一外壳，该外壳有一用来连接于空气源的空气入口，还包括一设置在外壳上的以形成一与压缩空气流体连通的充气腔的支承件。该支承件至少有一部分是由能使压缩空气通过并流出一支承表面的多孔材料制成，以产生空气垫。这种材料可以是陶瓷材料、金属或复合材料，它们的孔隙率最好在2％至50％开口的范围之内。
考虑到这方面，图1是一代表性的带传送装置的示意图。图中，带传送装置10包括一读写转换器12和多个支承一沿带子传送方向“T”传送的带子14的空气支承20。设置一适当的带子驱动装置16，使带子14沿传送方向移动。
图2-5示出了一代表性的空气支承20，从图中可以看到空气支承20包括一有拱形的U形通道零件24所形成的外壳22。通道零件24有一拱形的底壁26和一对平行的侧壁28和30，在它们之间形成一内部空间32。U形通道零件24最好是由铸铝或其它合适材料制成，这种材料是不透气的。但是，外壳22设置有穿过拱形底壁26的呈孔34形状的空气入口，孔34设置有一通过任何方便的导管连接于压缩空气源的空气管或螺纹管接头36，这在本领域中是众所周知的。
一支承件40设置在外壳22上，为外壳22提供一对端板38，以封闭U形通道零件24的两个相对的端部。端板38通过一合适的粘结胶或者需要的话通过其它工艺而紧固于通道零件24。因此，包括U形通道24的外壳22和端板38与支承件40一起形成一具有内部空间32的充气腔，该充气腔与由管接头36形成的空气入口流体连通。
支承件40的形状也是拱形，这样便于安装和定位在U形通道零件24中，支承件40包括一与设置在侧壁30内侧上的多个定位销46对齐的外拱形凸缘42。支承件40包括伸入内部空间32的一内凸缘44，以提供一安装凸缘，使得支承件40通过例如用螺钉50紧固于侧壁30的多个夹紧件48而固定于通道零件24。凸缘42和44有一连续的不间断的平的壁52，该壁52以一基本密封的方式紧靠侧壁30的内侧31。支承件40的支承部54基本上垂直于凸缘42和44凸起，并提供一带子14能够传送通过的支承表面56。
支承部54的至少一部分是由多孔材料制成的，这种材料能使充气腔中的压缩空气通过并流出支承表面56，以便形成空气垫58，用来支承在支承表面56之上的带子14，如图3所示。但最好是，包括凸缘42、44和支承部54的支承件40一体形成为一多孔材料的单个零件，这样支承件40完全有多孔材料制成。这种多孔材料可以是任何包括例如陶瓷、金属和复合材料的合适成分，只要它们有足够的孔隙率，使通过的空气量能够形成空气垫。多孔材料的孔隙率最好在2％至50％之间。多孔材料可以是烧结的，也可以是非烧结的，这取决于它的成分，也可以注入一种选定的粘结胶以控制孔隙率。使用金属时，如果要与磁带媒体一起使用，它就应该是非磁性的。较佳的多孔材料是铝。
参阅图3和6，可以看到附加结构支承件40，从图中可以看到支承件40包括一基准面60，它的作用是限定带子14的第一侧向边缘62的导向表面。这个基准面60的方向沿一总的平行于带子14的传送方向“T”的基准平面“D”。如图6所示，支承表面56沿一其方向与基准平面“D”呈直角的平面“P”设置。但是，基准平面“D”略微倾斜，使得支承表面56倾斜，这样邻近基准平面“D”的侧向边缘比相对的侧向边缘要高。因此，当支承表面56的形状为拱形时，支承部54的与基准面60相邻的近部64的弯曲半径“r1”大于末部66的弯曲半径“r2”。对于这种方位，当从带子14观察，支承表面56有一个斜率；这个斜率最好在0.002与0.020之间。换句话讲，支承表面56相对于一垂直于平壁52的线有一个在约2°与5°之间的小的锐角“c”。因此，当带子14在空气垫58上跟踪通过支承表面56时，与第一侧向边缘62相邻的边界将处在比与第二侧向边缘63相邻的边界略大的张力下。因此，侧向边缘62的较大的张力将使带子14对着基准面60跟踪，以当带子14通过转换器12时能正确对齐。
为了保证在带子14和基准面60交汇处的成形角，在支承表面56与基准面60的交叉处形成一槽68。该槽68可切割到支承表面54内，使支承表面56与基准面60隔开槽68的宽度。由于在支承部54切割槽68，可以减少沿基准面60的粗糙度的存在，增加跟踪的精度。即，槽68防止支承表面56与基准面60之间的交汇处的任何弯曲的出现，而任何不希望的粗糙会影响第一侧向边缘62在基准面60上跟踪。
凸缘42还可包括一导向斜面70，它与基准面60相交一较大的钝角“a”，即斜面“R”与基准面“D”相交一较小的锐角“d”。如图6所示，角“d”的范围较好的是5°至25°，但更好的约为20°。因此，导向斜面70沿角尖线72与基准面60相交，如图6所示。
现在参阅图5可以看到空气支承20的组装。如该图所示，支承件40可插入内部空间32，凸缘42与定位销46相对设置，以便正确对齐。然后用多个夹持件把支承件40夹入适当位置，夹持件诸如籍助延伸到在支承件中的螺纹孔49的螺钉50安装在侧壁30上的示范性的夹持件48。支承件40的相对两端74可设置一粘结涂层76，通道24的端面78也可设置一粘结涂层76，使两端板38固定于端表面74和78，以形成充气腔。粘结涂层76可以是任何合适的粘结材料，它能实际密封支承件40的端表面74来阻止空气的流出。
如图8所示，每一空气支承，诸如空气支承20，可籍助合适的管道82和84与空气源80流体连通，其中管道84连接于管接头36。提供诸如在图3-5所示的不同的压力传感器86。这里，一传感器管81穿过在U形通道零件24中的孔口83和85以及支承部56，并连接于一空气管87。传感器管81有一中心通道89，它有一与支承表面56连通的开口，以便处在带子14与支承表面56之间的压力条件下。通道89的直径约为0.040英寸。一约为0.010英寸的径向孔91穿过传感器管81的侧壁而形成。因此，通道89不仅暴露在带子14与支承表面56之间的压力状态下，还暴露于充气腔内部空间的压力下。这形成了一压差，该压差由传感器86监控，以控制充气腔的增压，从而控制向带子14提供空气垫的压力。电线88把传感器86的信号传输到监视和控制由空气源80提供的压力的控制器90。如果需要，如图8所示，空气支承20可通过导管84互连到一共用集流腔(commonmanifold)83。
支承件40的另一种结构如图7所示。这里，省略了倾斜的支承表面56，使支承表面156的方向基本上与支承件140的基准面160垂直。这里，支承部154也由多孔材料构成的，使空气垫158把带子14支承在支承表面156上面。但是，这种结构不会使带子14的第一侧向边缘对着基准面160自动跟踪。
在图7中，一导向件180设置有多个导向指，这些导向指具有支承在固定于导向件180的弹簧指184的末端的诸陶瓷接触钮182。弹簧指184对着带子14的第二侧向边缘63偏置按钮182，使带子14弹性地朝基准面160偏置。这样使第一侧向边缘62保持与基准面160接触，使带子14正确地相对于转换器12对齐。
因此，用针对本发明的示意性实施例的一些特征描述了本发明。可是，应予以理解的是，本发明是由依照现有技术领域：
解释的下面的权利要求
书所限定，所以，在不脱离在此所包含的发明原理的情况下可对本发明的示意性实施例作修改或变化。
权利要求
1.一种空气支承，适于用在一带传送装置上，并连接于一空气源，当带子沿一传送方向传送通过空气支承时，用来把该带子支承在空气垫上，它包括(a)一外壳，它包括具有一底壁和一对隔开的侧壁的通道零件，和设置在所述通道零件的两个相对端部的并在所述侧壁之间延伸的端部封闭件，由此构成所述外壳的内部，所述外壳包括与所述内部流体连通的并适于连接于所述空气源的空气入口；以及(b)一具有非螺旋支承表面的支承件，所述支承件设置在所述外壳上、并在所述侧壁之间从一个端部封闭件延伸到另一端部封闭件并与所述通道零件的底壁相间隔，由此封闭外壳的内部以形成一与所述空气入口流体连通的充气腔，所述支承件设置成使得所述带子沿所述传送方向从一个端部封闭件到另一端部封闭件传送通过非螺旋支承表面，所述支承件由多孔材料制成，使充气腔中的压缩空气能够通过这种材料，并流出支承表面产生空气垫。
2.如权利要求
1所述的空气支承，其特征在于，所述多孔材料从包括陶瓷、金属和复合材料的一组材料中选择。
3.如权利要求
2所述的空气支承，其特征在于，所述多孔材料是注有选定粘结剂的陶瓷材料。
4.如权利要求
2所述的空气支承，其特征在于，所述多孔材料是铝。
5.如权利要求
1所述的空气支承，其特征在于，所述多孔材料的孔隙率在百分之二与五十之间。
6.如权利要求
1所述的空气支承，其特征在于，所述通道零件与所述底壁都是圆弧形的形状，所述侧壁彼此平行，使所述通道零件具有U形横截面。
7.如权利要求
1所述的空气支承，其特征在于，所述支承件包括一用来限定所述带子第一侧向边缘的导向表面的基准面，所述基准面的方向是沿平行于传送方向的基准平面。
8.如权利要求
7所述的空气支承，其特征在于，所述支承表面有一个在0.002与0.020之间的斜度。
9.如权利要求
7所述的空气支承，其特征在于，所述支承件有一形成在紧邻所述基准面的所述支承表面中的槽，所述槽有一槽宽，使得所述支承表面与所述基准面间隔所述槽的宽度。
10.如权利要求
7所述的空气支承，其特征在于，包括一弹性导向件，它与所述基准面分开，并与所述带子的第二侧向边缘结合来偏置所述带子，以保持所述带子的第一侧向边缘与所述基准面接触。
11.如权利要求
10所述的空气支承，其特征在于，所述弹性导向件包括多个用来接触所述带子的第二侧向边缘的接触按钮，每一所述按钮设置和支承在各自的弹簧指上，以便对着所述带子的第二侧向边缘偏置。
12.如权利要求
7所述的空气支承，其特征在于，所述支承件包括一导向斜面，它沿一角尖线与所述基准面相交，所述导向斜面与所述基准平面的夹角为一锐角。
13.如权利要求
12所述的空气支承，其特征在于，所述锐角的范围在5°至25°。
14.如权利要求
1所述的空气支承，其特征在于，所述支承表面的形状是拱形的。
15.如权利要求
1所述的空气支承，其特征在于，在充气腔中包括一压力传感器，所述压力传感器用来监控其内的空气压力。
16.一种带传送装置，它适于容纳一带子媒体，并沿传送方向传送所述带子媒体，以便读写带子媒体上的数据，它包括(a)一用来读写所述带子媒体上的数据的转换器；(b)多个空气支承，至少一第一空气支承在相对于传送方向的所述转换器的一侧上，一第二空气支承在相对于传送方向的所述转换器的相对侧上，每一所述空气支承包括(i)一具有适于连接于所述空气源的空气入口的外壳；以及(ii)一设置在所述外壳上的、并定位成使所述带子能传送通过其非螺旋支承表面的支承件，所述外壳和所述支承件形成一充气腔，充气腔的内部空间与所述空气入口流体连通，所述支承件的至少一部分是由多孔材料制成的，充气腔中的压缩空气能够通过这种材料，并流出支承表面产生空气垫；(c)一用来为每一所述充气腔供应压缩空气的压缩空气源；以及(d)一带子驱动装置，用来使所述带子沿传送方向前进通过所述空气支承和所述转换器，在传送过程中，所述带子支承在由每一所述空气支承所产生的空气垫上。
专利摘要
一用在带传送装置上的空气支承(20)可连接于空气源(80)，并在传送带子(14)时把带子支承在空气垫上。空气支承包括一具有适于连接于空气源的空气入口(34)的外壳(22)和一设置在外壳上的、并定位成使带子能传送通过一支承表面的支承件(40)。外壳和支承件构成一具有与空气入口流体连通的内部空间的充气腔。支承件的至少一部分是由多孔材料制成的，充气腔中的压缩空气能够通过该材料并流出支承表面形成空气垫。还提供一具有这些特征的带传送装置。
文档编号G11B15/64GKCN1479297SQ03133171
公开日2004年3月3日 申请日期1997年2月24日
发明者斯蒂芬·E·盖维特, 斯蒂芬 E 盖维特 申请人:斯蒂芬·E·盖维特, 斯蒂芬 E 盖维特导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan