CN1819030B - 传动器设备和磁带驱动器系统 - Google Patents

Abstract

传动器设备包括极片和用于产生磁场的至少一个磁铁。具有环绕极片的线圈的粗略定位器在平行于极片的轴的方向提供粗略传动。具有环绕极片的线圈的精细定位器在通常平行于极片的轴的方向提供精细传动。

Description

传动器设备和磁带驱动器系统

技术领域

本发明涉及驱动传动器，具体来说，本发明涉及具有单极片以驱动两个传动器的两级磁带驱动传动器。

背景技术

磁带驱动器通常利用传动机构来在磁带移动时将读/写磁头定位在适当的磁道上。在磁带驱动器中用来将读写磁头与磁带中的数据对齐的当前读写磁头定位设备常常包括二传动器设计。一个传动器提供粗定位，以在数据频带之间移动读写磁头。另一个传动器提供精定位，以在读写磁头和数据磁道之间保持对齐。在使用中，粗略定位器首先将读/写磁头移到磁带上的一般附近，然后使用精细传动器来在磁带运动时进行磁道跟踪。两个传动器通常与骑在粗定位传动器上的精定位传动器成“背驮”布局地安装。

粗定位传动器通常是通过步进马达驱动的线性级。步进马达具有以适当的速度跨磁带的宽度的任何地方移动线性级的能力。然而，当磁带在读写磁头的面上移动时，大多数步进马达缺乏在读写磁头和数据磁道之间保持对齐所需要的准确度和带宽。

精定位传动器通常是安装在线性级并通过某种弹簧保持在静止位置的音圈电机(VCM)。音圈传动器在数百到数千赫兹的带宽内提供微米到亚微米的精密定位。然而，可以满足跨磁带的全宽范围内的精定位要求的单个音圈和弹簧组合，价格昂贵，且没有必要。

需要将粗定位和精定位组合起来，以满足与磁带上的读取和写入关联的要求。当前解决方案涉及两个传动器，它们相应的控制器，大量的硬件，以及在磁带驱动器中占有较大的位置。所需要的是需要较少的硬件的比较简单、高性能的定位设备。

发明内容

独特的两级传动器设计，该设计在磁路中使用单极片以驱动两个传动器。本发明的传动器设备提供了体积小，成本低的设计，该设计利用一个音圈电机(VCM)组件来驱动精细定位器和粗略定位器。由于除去了其中一个定位器马达，因而成本降低。由于将两级系统集成到单个VCM组件中，使得它适用于体积小的磁带驱动器设计，而使得该设计体积小。

根据一个实施例的传动器设备包括极片和用于产生磁场的至少一个磁铁。具有环绕极片的线圈的粗略定位器在平行于极片的轴的方向提供粗略传动。具有环绕极片的线圈的精细定位器在通常平行于极片的轴的方向提供精细传动，所述精细定位器可沿着极片的至少一部分移动，同时所述粗略定位器是固定的。

线圈驻留在极片和至少一个磁铁之间形成的间隙中。精细定位器包括连接到粗略定位器支架的精细定位器支架。优选情况下，精细定位器支架可旋转地连接到粗略定位器。诸如磁头之类的对象可以连接到精细定位器支架的远端。在理想情况下，连接了对象的精细定位器支架具有在精细定位器支架的枢轴点附近的组合的质心。粗略定位器可以浮动，即，设备中不存在用于在粗略定位器上施加偏压的偏差源，也可以用弹簧系统保持在指定位置。

可以提供可选的阻尼机构，用于阻尼粗略定位器的移动。这样的阻尼机构可以是气动的(例如，活塞和气缸)，摩擦的等等。

可以提供外壳，用于约束至少一个磁铁所产生的磁场。

控制器与各个线圈和磁头都进行通信。在使用中，控制器可以向每一个线圈独立地提供电流，以便基于从磁头接收到的伺服信号来调整粗略定位器和精细定位器的位置。

这里提出的两级传动器设备具有下列优点。首先，省去了完整的额外的马达，降低了传动器组件的总成本。第二，袖珍设计可以允许集成到更小的形状因子磁带驱动器，如半高。最后一个优点是整个传动器系统的带宽应该高于包含步进马达的典型的两级传动器系统的带宽。改进的响应是由于这样的事实：步进马达通常是通过齿轮减速的，

因此，不能像在粗略定位器线圈中调整电流那样快地旋转。精细定位器线圈应该具有与其他微动VCM驱动磁带驱动器传动器相似的响应。将粗响应时间和精响应时间组合起来将导致对传动器响应功能的纯粹的改善。

通过阅读下面的参考附图进行的说明，本发明的其他目标和特点将变得显而易见。

附图说明

为了更全面地理解本发明的特征和优点，以及使用的优选模式，应该参考下列详细描述，描述应该与附图一起阅读。

图1是两级传动器设备的等距视图。

图2是沿着图1的图1-1截取的传动器设备的顶视图。

图3是两级传动器设备的部分等距视图。

图4显示了相对于磁带定位磁头的方法。

图5显示了可以在图4的方法的上下文中使用的磁带驱动器。

具体实施方式

下面的说明是实现本发明的目前最佳的实施例。此说明只用于说明本发明的一般原理，而不对这里的权利要求书中所叙述的发明构思作出限制。

下面说明了独特的两级传动器设计，该设计在磁路中使用单极片以驱动两个传动器。本发明的传动器设备提供了体积小，成本低的设计，该设计利用一个音圈电机(VCM)组件来驱动精细定位器和粗略定位器。由于除去了其中一个定位器马达，因而成本降低。由于将两级系统集成到单个VCM组件中，使得它适用于体积小的磁带驱动器设计，而使得该设计体积小。尽管传动器设备特别适用于磁带驱动器，但是，传动器设备可以在需要传动的任何系统中实现。为帮助读者，并将传动器设备放在上下文中，应该就用于相对于通过磁头的磁带定位磁头的传动器设备进行描述。

图1、2和3说明了根据优选实施例的传动器设备100。如图所示，传动器设备100包括磁性外壳102、盖子104、106，极片108和一个或多个磁铁110。粗略定位器112和精细定位器114进行操作，将磁头119定位在通常与极片108的轴平行地延伸的路径中的不同的点。粗略定位器112连接到与粗略定位器112一起前进的粗略定位器支架116。精细定位器114包括连接到粗略定位器支架116的精细定位器支架118。磁头119连接到精细定位器支架118的远端120。

磁铁110被极化，以将从那里发出的磁通量定向到极片108。每一个磁铁所发出的磁场优选情况下沿着磁铁的长度方向是相对固定的。可以实现任何合适的磁性材料，尽管设计人员应该考虑磁通量对在其中实现的最后一个系统以及磁带上的其他组件的影响。外壳102帮助作为传动器设备100的磁通容器，以便它不与设备的操作或存储在磁带上的数据发生干涉。外壳102还帮助防止外部磁场，例如，来自驱动马达的磁场，并防止影响定位器。

优选情况下，极片108是固体构件，具有但不限于，气缸形状的外表面，并被设计为允许粗略定位器112将读/写磁头119移动到磁带上的所有可能的位置。极片108优选情况下由能够引导磁铁110发出的磁通的材料制成。可以用来制造极片108的说明性金属包括铁和铁合金。

线圈122，124，每一个定位器112，114都有一个线圈，它们都独立地工作，环绕极片108，并位于极片外径和磁铁110内径所形成的间隙中。由极片108、盖子104、106、外壳102和磁铁110所产生的磁场在一个方向穿过线圈122，124，在该方向上，当通过所希望的线圈施加电流时将导致位移。然后，位移将移动所预定的定位器112，114。具体来说，当向粗略定位器线圈122施加电流时，粗略定位器支架116将在预定的方向移动。精细定位器支架118与粗略定位器支架116一起运动，不管精细定位器线圈124中是否存在电流。通常，一旦到达了磁带上的目标区，精细定位器线圈124就被激活，以将读/写磁头119准确地定位在磁带上的所希望的位置。在磁道跟踪过程中，总是通过两个线圈122，124来调整电流，以处理磁带上的磁道的偏移以及磁带移动过程的磁带的横向运动。

如上所述，粗略定位器支架116由粗略定位器线圈122来驱动，粗略定位器支架116为精细定位器支架118提供支持。粗略定位器112不需要任何偏压，并且基本上可以自由浮动。如果无偏压存在，则由线圈122，124所产生的任何力将容易使粗略定位器支架116希望保持移动。如此，对线圈122，124连续地进行调整，以使粗略定位器支架116和精细定位器支架118保持在所希望的位置附近(如在磁盘驱动器传动器系统中那样)。对于入射偏压，同样如此。例如，如果传动器设备100垂直，则重力将易于使滑架向下偏，如此粗略定位器112将抵消由重力所产生的有效偏压。同样，连接到磁头119的电缆也可以导致入射偏压。注意，可以增大传动器设备100的大小，以提供抵消重力、电缆所产生的偏压所需的力。

优选情况下，提供了导向装置126，以稳定和沿着行进的线性路径引导粗略定位器支架116。在所显示的实施例中，导向装置126是位于外壳102附近的圆柱形柱，并具有与极片108的轴平行的轴。粗略定位器支架116具有两个跟在导向装置126之后的滚动轴承子部件128，130。如图所示，一个滚动轴承子部件128包括两个啮合导向装置126的滚动轴承132，而另一个滚动轴承子部件130包括四个滚动轴承132。通过将一对滚动轴承132以空间关系定位在另一对滚动轴承子部件130上，确保了粗略定位器支架116的直线运动。那些精通相关技术的人将理解，可以使用具有类似的效果的其他导向机构。其他导向机构包括，沿着导向装置126或极片108滑动的套筒，与粗略定位器支架116一起移动的可移动的导向构件(例如，活塞)。

优选情况下，精细定位器支架118以枢轴方式连接到粗略定位器支架116，以便当精细定位器114线圈124沿着极片108产生移动时在精细定位器支架118的远端实现精细的移动。可以通过使用轴承134来实现枢轴连接。此连接还可以是弹簧或其他约束设备，以将精定位支架向指定中心偏。然而，与任何偏压相同，磁头119将容易受到共振的影响。如果驱动器遭受到振动，则通过连续地调整到线圈的输入，可以抵消共振。

通过平衡精细定位器枢轴承134(负责磁头119、与其连接的电缆等等)周围的质量矩，精细定位器传动器设计比典型的悬臂弹簧质量系统更能抵御冲击和振动。通过设计线圈、精细定位器支架118的位置，和磁头119位置，可以消除磁矩，以便在发生外部冲击和振动的情况下，精细定位器支架118将不会围绕枢轴承134进行旋转。

磁头119在精定位支架上的优选位置是中心位置，以便由磁带施加于磁头119上的张力不会产生过大的扭矩。优选情况下，实现这样的磁头119，以便磁带在任何位置覆盖磁头119的全长。应该注意，磁头119是可以偏移的。这可能要求设计人员增大传动器设备100的尺寸以进行补偿。

可以可选地阻尼粗略定位器112的移动。在典型的情况下，用粗略定位器112设置磁头119的一般位置。然后，使用精细定位器114来调整磁头119位置。如此，在典型的系统中，不需要超快的粗响应，尽管快速的精响应时间是应该的。相应地，可以在系统中放置某些阻尼，以减慢粗略定位器112的移动，并添加更大的抗震性。一个选项是使用连接到粗略定位器支架116的诸如活塞和气缸之类的气动系统。另一个选项是将摩擦构件添加到啮合极片108、导向装置126或外壳102的滑架。再一个选项是将橡胶或硅树脂的摩擦密封圈或构件添加到线圈环的内部，以便通过摩擦啮合极片108。那些精通相关技术的人将理解，，可以使用各种阻尼机构。

在使用中，由实现了伺服环路算法的控制器来维持对传动器设备100的控制，以便同时控制两个线圈，从而使磁头119与所希望的数据磁道对齐。虽然有时线圈可能易于彼此抵消，但是，这可以通过不断地重新调整对线圈的输入来加以解决。此外，由于粗略定位器线圈122移动的质量比精细定位器线圈124移动的质量大得多，因此，控制器可以补偿每一个线圈的增益。

在操作402中，通过连接到磁头的传动器设备的粗略定位器发送电流，以便在磁带上查找伺服磁道。在操作404中，使用粗略定位器来将磁头定位在相对于穿过磁头的磁带的所希望的位置附近。在操作406中，从磁头读取伺服信号，并使用这些伺服信号来判断通过线圈发送多少电流。在操作408中，通过精细定位器发送电流，以便当磁带经过时使磁头与伺服磁道对齐。

图5显示了可以在图4的方法400的上下文中使用的磁带驱动器。尽管在图5显示了磁带驱动器的一个特定的实现方式，但是，应该注意，前面的图的实施例可以在任何驱动器(例如，硬盘驱动器，磁带驱动器等等)的上下文中实现。

如图所示，提供了磁带供应盒520和接收盘521，以支持磁带522。此外，导向装置525引导磁带522跨双向磁头526。这样的双向磁头526又通过压缩型MR电缆接头530连接到控制器组件528。传动器设备100控制磁头526相对于磁带522的位置。

诸如图5所显示的磁带驱动器，包括驱动马达，以驱动磁带供应盒520和接收盘521以便将磁带522线性地在磁头526上移动磁带522。磁带驱动器还包括读/写通道，以将数据传输到磁头526，以便记录在磁带522上，和接收由磁头526从磁带522读取的数据。还提供了接口，以便在磁带驱动器和主机之间进行通信，以发送和接收数据，控制磁带驱动器的操作并将磁带驱动器的状态传递到主机，如精通该技术的人所理解的。

这里提出的两级传动器设备具有下列优点。首先，省去了完整的额外的马达，降低了传动器组件的总成本。第二，袖珍设计可以允许集成到更小的形状因子磁带驱动器，如半高。最后一个优点是整个传动器系统的带宽应该高于包含步进马达的典型的两级传动器系统的带宽。改进的响应是由于这样的事实：步进马达通常是通过齿轮减速的，因此，不能像在粗略定位器线圈中调整电流那样快地旋转。精细定位器线圈应该具有与其他微运动VCM驱动磁带驱动器传动器相似的响应。将粗响应时间和精响应时间组合起来将导致对传动器响应功能的纯粹的改善。

如此，描述了可以安装在半高形状因子磁带驱动器中的两级磁头定位传动器。与使用步进马达和音圈电机的典型的两级传动器系统相比，此设计还降低了成本。

尽管上文描述了各种实施例，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。如此，优选实施例的范围不应该受到上文描述的示范性实施例的限制，而只应根据下面的权利要求和它们的等效内容进行定义。

Claims (28)

1.一个传动器设备，包括：

极片；

用于产生磁场的至少一个磁铁；

具有环绕极片的线圈的粗略定位器，用于在平行于极片的轴的方向提供粗略传动；

以及具有环绕极片的线圈的精细定位器，用于在通常平行于极片的轴的方向提供精细传动，所述精细定位器可沿着极片的至少一部分移动，同时所述粗略定位器是固定的。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，两个磁铁产生磁场。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，极片通常具有但不限于，柱状的外表面。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，线圈驻留在极片和至少一个磁铁之间形成的间隙中。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，精细定位器包括连接到粗略定位器的精细定位器支架。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，精细定位器支架可旋转地连接到粗略定位器。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，精细定位器支架具有一个连接到其远端的对象，与对象连接的精细定位器支架具有合成质心，其位置在精细定位器支架的枢轴点附近。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，对象是磁头。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，设备中不存在用于在粗略定位器上施加偏压的偏差源。

10.根据权利要求1所述的设备，进一步包括用于阻尼粗略定位器的移动的阻尼机构。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，阻尼机构是气动的。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，阻尼机构是摩擦的。

13.根据权利要求1所述的设备，进一步包括用于约束至少一个磁铁所产生的磁场的外壳。

14.根据权利要求1所述的设备，进一步包括与各个线圈和磁头进行通信的控制器，其中，控制器向线圈提供电流，以便基于从磁头接收到的伺服信号来调整粗略定位器和精细定位器的位置。

15.一个传动器设备，包括：

极片；

用于产生磁场的至少一个磁铁；

具有环绕极片的线圈的粗略定位器，用于在平行于极片的轴的方向提供粗略传动；

具有环绕极片的线圈的精细定位器，用于在通常平行于极片的轴的方向提供精细传动，所述精细定位器可沿着极片的至少一部分移动，同时所述粗略定位器是固定的；

连接到粗略定位器的精细定位器支架；以及

用于约束至少一个磁铁所产生的磁场的外壳。

16.一种磁带驱动器系统，包括：

磁头；

用于通过磁头传送录音磁带的驱动机构；

以电的方式连接到磁头的控制器，用于控制磁头的导电电路的电压；以及

一种用于有选择地相对于录音磁带定位磁头的传动器设备，传动器设备包括：

极片；

用于产生磁场的至少一个磁铁；

具有环绕极片的线圈的粗略定位器，用于在平行于极片的轴的方向提供粗略传动；

具有环绕极片的线圈的精细定位器，用于在通常平行于极片的轴的方向提供精细传动，所述精细定位器可沿着极片的至少一部分移动，同时所述粗略定位器是固定的；以及

连接到粗略定位器的精细定位器支架，磁头连接到精细定位器支架。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，两个磁铁在传动器中产生磁场。

18.根据权利要求16所述的设备，其中，极片通常具有但不限于，圆柱形的外表面。

19.根据权利要求16所述的系统，其中，线圈驻留在极片和至少一个磁铁之间形成的间隙中。

20.根据权利要求16所述的系统，其中，精细定位器支架可旋转地连接到粗略定位器。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，连接了磁头的精细定位器支架具有合成质心，其位置在精细定位器支架的枢轴点附近。

22.根据权利要求16所述的系统，其中，系统中不存在用于在粗略定位器上施加偏压的偏差源。

23.根据权利要求16所述的系统，进一步包括用于阻尼粗略定位器的移动的阻尼机构。

24.根据权利要求23所述的系统，其中，阻尼机构是气动的。

25.根据权利要求23所述的系统，其中，阻尼机构是摩擦的。

26.根据权利要求16所述的系统，其中，传动器设备进一步包括用于约束至少一个磁铁所产生的磁场的外壳。

27.根据权利要求16所述的系统，其中，控制器向线圈提供电流，以便基于从磁头接收到的伺服信号来调整粗略定位器和精细定位器的位置。

28.一个用于相对于磁带定位磁头的方法，包括：

通过连接到磁头的传动器设备的粗略定位器发送电流，以便将磁头定位在相对于穿过磁头的磁带的所希望的位置附近；

从磁头接收伺服信号；以及

通过传动器设备的精细定位器发送电流，以便基于从磁头接收到的伺服信号将磁头与磁带上的伺服磁道对齐，

其中，传动器设备包括：

极片；

用于产生磁场的至少一个磁铁；

具有环绕极片的线圈的粗略定位器，用于在平行于极片的轴的方向提供粗略传动；

具有环绕极片的线圈的精细定位器，用于在通常平行于极片的轴的方向提供精细传动，所述精细定位器可沿着极片的至少一部分移动，同时所述粗略定位器是固定的；以及

连接到粗略定位器的精细定位器支架，磁头连接到精细定位器支架。

Images