CH629617A5 - Plattenspeichergeraet mit wenigstens einem elektromagnetischen stellmotor. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Speicherge- motor oder ein ähnliches, translatorisch wirkendes Stellglied, rätetechnik und vor allem auf den mechanischen Aufbau der 45 das der Steuerung von verschiebbaren Köpfen dient. Diese für die Datenspeicherung verwendbaren Plattenspeicherge- Bauweise kommt der nachstehenden Erfindung am nächsten räte und betrifft ein Plattenspeichergerät gemäss dem Oberbe- und kann als Prototyp betrachtet werden. Durch das Fehlen griff des unabhängigen Patentanspruches 1. verschiebbarer Köpfe ist aber auch keine Lösung der damit

Bei vielen dieser Geräte sind für den Zugriff zu den Auf- zusammenhängenden Probleme gegeben.

Zeichnungsflächen der rotierenden Magnetplatten radial ver- 50 Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, sowohl dynami-schiebbare Schreib/Leseköpfe vorgesehen, um digitale Daten sehe wie statische Ausbiegung aus der Ausrichtebene zu ver-an wählbaren Stellen der Plattenspuren abzulesen oder aufzu- meiden, da dies bei der heute verwendeten Spuren- und Datenzeichnen. Im vorliegenden Fall werden besonders Geräte in dichte durch Fehleinstellungen der Übertragerköpfe auf den Betracht gezogen, deren Aufbau einen Hohlraum aufweist und Aufzeichnungsflächen unweigerlich zu Störungen im Betrieb so ausgestattet ist, dass während des Betriebes eines Stellmo- 55 des Plattenspeichers führen würde. Die Verbesserung der Austors Biegemomente im Geräterahmen unterdrückt werden. richtung zwischen den Köpfen und den Plattenflächen kann Gleichzeitig soll im wesentlichen ein gleichförmiger Tempera- nur durch eine Bauweise erzielt werden, welche die Entstehung turgradient zwischen den Innen- und Aussenflächen des Rah- solcher Biegemomente gar nicht zulässt.

mens aufrechterhalten werden. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ergibt sich

In Plattenspeichern mit verschiebbaren Köpfen werden die 60 aus den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Platten meist von einer vertikalen Spindel getragen, die auf Patentanspruches 1.

einer flachen, horizontalen Grundplatte aufgebaut ist. Eine Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbei-

Trägerschlittenanordnung ist horizontal verschiebbar ebenfalls spiel und anhand der zugehörigen Zeichnungen genau erläu-auf der Grundplatte angeordnet. Der Trägerschlitten reagiert tert. In den Zeichnungen zeigen :

dabei auf den Antrieb eines Tauchspulenmotors, der so die 65 Fig. 1,2,3 schematische Skizzen von bisher üblichen Plat-Magnetköpfe auf ausgewählten Spuren bestimmter Speicher- tenspeichergeräten,

platten für Aufzeichnung oder Wiedergabe zum Einsatz bringt. Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Schnitt durch ein erfin-Die Reaktion auf diese Bewegung der Köpfe durch den Stell- dungsgemässes Speichergerät und

Fig. 5,6 ein in Teile auseinandergenommenes Speichergerät von Fig. 4 in perspektivischer Darstellung.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Magnetplattenspeicher ist an einer Grundplatte 1 befestigt, die durch federnde Befestigungselemente 3 mit dem Geräterahmen 2 verbunden ist. An der Oberseite der Grundplatte 1 ist ein Tauchspulmotor 4 mit der Spule 5 befestigt. Letztere ist mit dem Trägerschlitten 6 für Magnetköpfe 7 verbunden und bewegt diese zur Einstellung auf ausgewählte Aufzeichnungsspuren der Magnetplatten 8. Der Stapel von Magnetplatten ist drehbar auf einer Spindel 9 befestigt, die in nicht abgebildeten Lagern von der Grundplatte 1 getragen wird. Tauchspulenmotor 4 und Plattenstapel sind von einem Gehäuse 10 umschlossen.

Wenn der Trägerschlitten 6 durch den Tauchspulmotor 4 eingestellt wird, ergeben sich gemäss der Darstellung nach Fig. 2 Reaktionskräfte Fl am Lager des Motors 4. Da die neutrale Achse 11 der Grundplatte 1 unterhalb der am Motor 4 angreifenden Kraft Fl in einem Abstand von Y1 verläuft, wird ein Biegemoment der Grösse Fl x Y1 erzeugt, das auf die Grundplatte einwirkt. Biegemomente dieser Art wirken immer dann auf diese Platte 1 ein, wenn der Trägerschlitten in Richtung der Antriebsspindel 9 beschleunigt wird. Es ergibt sich ferner eine Kraft F2, die an der Grundplatte 1 im Abstand von Y2 von der neutralen Achse 11 angreift. Dieses Biegemoment ergibt sich durch die am Massenschwerpunkt des Plattenstapels wirkende resultierende Masse des Plattenspeichers, die durch Kräfte des Antriebsmotors beschleunigt wird. Diese Biegemomente können erhebliche Werte erreichen, wenn zeitlich aufeinanderfolgende Antriebskräfte des Antriebsmotors 4 im Bereich der Eigenfrequenz der Gesamtanordnung liegen. In diesem Fall kann eine Ausbiegung der Grundplatte 1 erfolgen, wie dies aus der Darstellung der Fig. 3 hervorgeht. Der Trägerschlitten 6 erhält dadurch eine Schrägstellung, welche eine fehlerhafte Spureinstellung der Magnetköpfe bewirkt. Betriebsfehler dieser Art könnten durch erhöhte Festigkeit der Grundplatte 1 vermieden werden. Daraus ergibt sich jedoch ein unzweckmässiger Materialaufwand, der das Gesamtgewicht und den Preis des Magnetplattenspeichers erhöht.

Die Grundplatte 1 erhält ferner gemäss der Darstellung nach Fig. 3 eine Biegung durch die Wirkung von Tempara-turunterschieden, die zwischen der Oberseite und der Unterseite der Platte 1 bestehen. Innerhalb des Gehäuses 10 des Magnetplattenspeichers ergibt sich eine Erwärmung in den Zwischenräumen der Magnetplatten 8 durch die mit hoher Geschwindigkeit bewegten Luftmoleküle, wenn der Plattenstapel mit hoher Geschwindigkeit dreht. Eine andere Wärmequelle ergibt sich durch den Tauchspulmotor 4, der mit sehr hohen Erregerströmen betrieben wird.

Die Fig. 4 zeigt die in einer Platteneinheit 12 drehbar und koaxial angeordneten Magnetplatten 13. Beide Oberflächen dieser Magnetplatten sind mit einem magnetischen Material beschichtet, in dem Informationsdaten in konzentrischen Kreisspuren aufgezeichnet werden. Die Magnetplatten 13 des Stapels 14 sind mit einer Nabe 15 verbunden, die an der Antriebsspindel 16 befestigt ist. Die Antriebsspindel 16 ist in den Kugellagern 17 drehbar gelagert, so dass sie über die Riemenscheibe 18 mit einem Antriebsmotor verbunden werden kann. Das Gehäuse 19 der Platteneinheit 12 ist durch Rippen 20 verstärkt.

Die beiden Sätze von Magnetköpfen 21 und 22, die an den radial einstellbaren Trägerschlitten 23 befestigt sind, dienen der Aufzeichnung und dem Lesen von Datensignalen an den Magnetplatten 13. Die Trägerschlitten 23 sind einander diametral gegenüberstehend am Umfang des Plattenstapels angeordnet. Die Spule 24 eines als Stellmotor verwendeten Tauchspulmotors 25 ist am Ende des Trägerschlittens 23 befestigt.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, besteht jeder Antriebsmotor 25

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aus einem feststehenden Teil 26 mit den beiden Elektromagneten 27 und 28, die in einem Abstand am Polstück 29 und einem mittleren, nicht dargestellten Polstück angeordnet und mit der rückseitigen Jochplatte 30 verbunden sind. Die Polstücke sind durch einen ringförmigen, nicht näher dargestellten Luftspalt in radialem Abstand angeordnet. Die axiale Bewegung einer bestimmten Tauchspule 24 erfolgt durch deren Erregung mit Strom, wodurch die Magnetköpfe 21 oder 22 eines Trägerschlittens 23 auf ausgewählte Aufzeichnungsspuren eingestellt werden.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, umfasst der Magnetplattenspeicher einen Geräterahmen 31, der die Stapelachse umschlies-send und symmetrisch ausgebildet ist. Der Rahmen 31, vorzugsweise aus einem Guss, besteht aus den beiden in einem Abstand gegenüberstehenden Rahmenteilen 32 und 33, die eine neutrale Ebene 36 aufweisen. An der Innenseite eines jeden der beiden Rahmenteile ist ein Haltewinkel 34 bzw. 35 für die Befestigung eines der Antriebsmotoren 25 vorgesehen.

Die neutrale Ebene 36, ist durch die beiden Rahmenteile 32 und 33 zu den Ebenen der Speicherplatten 13 parallel ausgerichtet. Ihre Lage ist so gewählt, dass die Resultierende der von den Antriebsmotoren 25 ausgehenden Schubkräfte in ihr wirkt. Ferner ist der Schwerpunkt der aus dem Plattenstapel, den Trägerschlitten und den Tauchspulmotoren gebildeten Anordnung so gewählt, dass er annähernd in die neutrale Ebene 36 zu liegen kommt. Die Platteneinheit 12 ist durch Bolzen direkt mit jeweils zwei paarweise an der Innenseite des Rahmens 31, an dessen oberen Rahmenteil 32 und an dessen unteren Rahmenteil 33 angeordneten Gehäusenocken 38 befestigt. Die dem Rahmen fest zugeordneten, feststehenden Teile 26 eines jeden Antriebsmotors 25, werden jeweils mit einem Haltewinkel 34 bzw. 35 verbunden, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten innerhalb des Rahmens 31 angeordnet sind. Die Platteneinheit 12 des Speichers mit dem Trägerschlitten 23, der Tauchspule 24 und dem Antriebsmotor 25 werden im Inneren des Rahmens 31 zentriert.

Die Gehäusenocken 38 sind im Rahmen 31 so angeordnet, dass der Schwerpunkt des in der Platteneinheit 12 angeordneten Plattenstapels mit dem Trägerschlitten 23 und der Tauchspule 24 in der neutralen Ebene 36 des Rahmens 31 liegt. Die Lage der Haltewinkel 34 und 35 ist so gewählt, dass der im Rahmen angeordnete feststehende Teil 26 eines jeden Antriebsmotors 25 annähernd in der neutralen Ebene 36 liegt. Diese Art der Montage kann vorgesehen sein entweder für einen oder zwei Antriebsmotoren, abhängig davon, ob ein Trägerschlitten oder zwei vorgesehen sind. Wenn entsprechend der Darstellung nach den Fig. 5 und 6 zwei diametral einander gegenüberstehende Antriebsmotoren vorgesehen sind, sind beide gegenüber der neutralen Ebene 36 in Richtung der Spindelachse geringfügig nach links bzw. nach rechts versetzt. Die Resultierende der durch die Antriebsmotoren verursachten Antriebskräfte wirkt dadurch in der neutralen Ebene 36. Sie wirkt in einer Ebene, die bezüglich der Oberflächen der Speicherplatten 13 parallel ausgerichtet ist, so dass ein Biegemoment auf die Lagerung der Platteneinheit 12 bezüglich der Lagerung des Magnetkopfträgerschlittens nicht auftreten kann.

Die am Rahmen 31 auftretenden thermischen Kräfte ergeben sich durch Temperaturunterschiede zwischen der im Innenraum des Rahmens erzeugten Betriebstemperatur, die wesentlich höher ist als die an der Aussenseite bestehende Aus-sentemperatur. Im oberen Rahmenteil 32 und im unteren Rahmenteil 33 werden dadurch Kraftkomponenten erzeugt, die sich im Bereich der neutralen Ebene 36 kompensieren. Eine Biegung des Rahmens, die sich auf die relative Lage der Lagerung der Trägerschlitten 23 und der Speicherplatten 13 auswirkt, kann somit nicht auftreten.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

629617 2 PATENTANSPRÜCHE motor erzeugt in der Grundplatte Biegemomente, da die neu-

1. Plattenspeichergerät mit wenigstens einem elektro- trale Achse der flachen Grundplatte unterhalb des Kräftezen-magnetischen Stellmotor (25), der aus einem feststehenden Teil trums des Tauchspulenmotors und auch unterhalb der Massen-(26,29,30) und einem relativ zu einer Platteneinheit ( 12) transla- Schwerpunkte sowohl des Motors als auch des Plattenstapels torisch verschiebbaren Teil (24) besteht, welch letzterer durch s liegt. Diese Biegemomente können eine dynamische Ausbie-diese Platteneinheit ( 12) gelagert und mit wenigstens einem gung der Plattenspindel und folglich Fehler in der Spurausrich-Übertragerkopf (21,22) verbunden ist, dadurch gekennzeich- tung verursachen. Wenn ausserdem zwischen der oberen und net, dass zur Verbesserung der mechanischen Ausrichtung zwi- unteren Fläche der Grundplatte ein Temperaturgradient sehen Übertragerköpfen und Platten (13) ein symmetrischer, besteht, dann bewirkt die daraus resultierende thermische Auseinen Hohlraum (37) aufweisender Geräterahmen (31) vorgese- io dehnung ein statisches Ausbiegen der Grundplatte aus ihrer hen ist, dass dieser teils einander gegenüberliegende, ringför- Sollebene.

mige Wände (32,33) hat, deren Zentrum in der Symmetrie- In der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 768 083 wird eine ebene (36) des genannten Rahmens liegt, dass dieser für Einbau Grundplatte aus zwei übereinander angeordneten Teilen vor-und zentrierte Befestigung der genannten Platteneinheit (12) geschlagen. Der eine Teil ist besonders starr ausgebildet und mit Schwerpunkt annähernd in der Symmetrieebene (36) einge- is trägt die Platteneinheit, die Magnetköpfe, den Trägerschlitten richtet ist, ferner dass der Geräterahmen (31 ) Befestigungsvor- und die Plattenspindel. Der andere Teil trägt die schweren Polrichtungen (34,35) für den feststehenden Teil (26,29,30) des stücke eines Tauchspulenmotors. Trotzdem erfolgt eine oder der Stellmotoren (25) aufweist und dass schliesslich die Ausbiegung aus der Sollebene, weil der Angriffspunkt der genannten Vorrichtungen (34,35) so angeordnet sind, dass Motorkräfte und die Schwerpunkte des Motors und der Platten

Massenschwerpunkt und Kräfteangriffspunkt eines befestigten 20 einen erheblichen Abstand von der neutralen Ebene der Stellmotors (25) annähernd in der Symmetrieebene liegen. Grundplatte aufweisen. Eine Verzerrung wird aber auch durch

2. Plattenspeichergerät nach Patentanspruch 1, dadurch die Temperaturdifferenz zwischen der oberen und unteren gekennzeichnet, dass die Platten ( 13) zu einem Stapel ( 14) ver- Fläche der Grundplatte erzeugt.

einigt sind, dessen Rotationsachse (16) in der Platteneinheit (12) Von der Unternehmung «Data Products Corp.» wird ein und senkrecht zur Symmetrieebene (36) des Geräterahmens 25 Plattenspeichergerät verkauft, das mehrere Zugriffsmechanis-(31) angeordnet ist und dass die Ebenen der Platten (13) senk- men besitzt, welche aussen auf einem Gehäuse aus Metallguss recht stehen. angebaut sind. Das Gehäuse überdeckt den Plattenstapel, aber

3. Plattenspeichergerät nach Patentanspruch 1, dadurch es trägt ihn und die Spindel nicht. Die letztere ist weiter unten gekennzeichnet, dass der Stellmotor (25) ein Tauchspulenmo- gelagert, so dass das Gehäuse nicht als Geräterahmen zu tor ist, dessen feststehender Teil Polstücke (29,30) und dessen 30 betrachten ist. Die amerikanische Patentschrift Nr. 4 008 492 verschiebbarer Teil eine Elektromagnetspule (24) umfasst. zeigt einen Magnetplattenspeicher, bei welchem der Platten-

4. Plattenspeichergerät nach Patentanspruch 1, dadurch Stapel in einem Gehäuse eingeschlossen ist. Dieses Gehäuse gekennzeichnet, dass der feststehende Teil eines Stellmotors in umfasst eine Kammer, welcher zur Kühlung der Platten Luft zur Symmetrieebene (36) des Geräterahmens paralleler Rieh- zugeführt wird und wodurch der Temperaturgradient zwischen tung zuerst ausbaubar ist und dass danach der verschiebbare 35 Teilen in der Kammer reduziert wird. Diese Anordnung bietet Teil (24) zusammen mit der genannten Platteneinheit ( 12) in zur j edoch keine Lösung zum Problem des dynamischen Ausbie-Symmetrieebene senkrechter Richtung aus dem Geräterah- gens aus der Ebene, das die Planer solcher Geräte beschäftigt, men (31 ) ausbaubar ist. Die amerikanische Patentschrift Nr. 4 005 490 stellt nun einen zylinderförmigen Rahmen mit Montageplatten dar, um 40 darin zentral eine Speicherplatte mit Spindel und Motor in symmetrischer Anordnung einzubauen. Der vorgesehene Motor ist ein Aussenläufer und es werden nur feststehende Übertragerköpfe verwendet. Es gibt darin keinen Tauchspulen-