DE1201407B - Plattenfoermiger Oberflaechenspeicher mit einer Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe von Daten in kreisfoermigen Spuren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. σ.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 37/14

Nummer: 1201407

Aktenzeichen: J 23741IX c/21 al

Anmeldetag: 21. Mai 1963

Auslegetag: 23. September 1965

Die Erfindung betrifft einen plattenförmigen Oberflächenspeicher mit einer Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe von Daten in kreisförmigen Spuren durch eine Schreib-Lese-Einrichtung, die während der Drehbewegung des Oberflächenspeichers über diesen in einer Kreisbahn drehbar angeordnet ist.

Bekannte Einrichtungen dieser Art (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 4, No. 1, Juni 1961, S. 12) werden gemäß der Erfindung dadurch verbessert, daß der Mittelpunkt der Kreisbahn der Schreib-Lese-Einrichtung zwischen der Umfangslinie und dem Drehpunkt des Oberflächenspeichers angeordnet ist und daß die Schreib-Lese-Einrichtung über der Kreisbahn um ihre eigene Achse drehbar angeordnet ist.

Wo die Schreib-Lese-Einrichtung und die Aufzeichnungsfläche eine gemeinsame Antriebsquelle haben, kann eine solche Veränderung durch die schrittweise Bewegung eines normalerweise stationären Antriebsgliedes zur Schreib-Lese-Einrichtung bewerkstelligt werden. Ein solches Glied kann ein Teil einer Differentialeinrichtung sein, durch welche der Umwandler drehbar ist. Dieser Teil kann durch die Änderung der relativen Lage der Glieder einer gezahnten Kupplung, durch eine Servoeinrichtung oder durch einen Schrittschaltmotor schrittweise bewegt werden.

Als eine Alternative kann ein Schrittschaltmotor in den Antrieb des Umwandlers eingefügt werden.

In allen Fällen kann die Auswahl durch eine maximale Verdrehung von ± 180° erzielt werden.

Um das Ablesen aus oder das Aufzeichnen in sich überschneidenden Bahnen zu vermeiden, ist die Schreib-Lese-Einrichtung so angeordnet, um nur während eines Teiles einer Umdrehung abzulesen und/ oder aufzuzeichnen. Vorzugsweise sind die für das Aufzeichnen und/oder Ablesen bestimmten Teile benachbarter Bahnen etwas versetzt gegeneinander angeordnet.

Die Achse der relativen Drehung der Schreib-Lese-Einrichtung ist mit einem Abstand von der Hauptachse angeordnet, welcher dem beabsichtigten Radius der Kurve der Bahn der relativen Bewegung der Schreib-Lese-Einrichtung über der Fläche gleich ist.

Vorzugsweise ist der Radius der Drehung der Schreib-Lese-Einrichtung relativ zur anderen Achse kleiner als der Abstand zwischen der anderen Achse und der Hauptachse. Dies ermöglicht die Anordnung Plattenförmiger Oberflächenspeicher mit einer Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe von Daten in kreisförmigen Spuren

Anmelder:

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt, Böblingen (Württ), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

John Edward Meggit,

John Richard Herbert,

John Joshua Sharp, Winchester (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 22. Mai 1962 (19 590)

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist eine Vielzahl von Schreib-Lese-Einrichtungen um andere Achsen als die Hauptachse drehbar.

Die Schreib-Lese-Einrichtungen sind so angeordnet, um während aufeinanderfolgender Zeitintervalle aufzuzeichnen und/oder abzulesen.

Die Schreib-Lese-Einrichtungen können auf einer gemeinsamen Achse drehbar und auf dieser in gleichem Abstand angeordnet sein.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Schreib-Lese-Einrichtungen um individuelle Achsen drehbar sein. Vorzugsweise sind die einzelnen Achsen in gleichem Abstand voneinander in einem Kreis um die Hauptachse angeordnet. Im letzteren Falle können die Schreib-Lese-Einrichtungen in der gleichen Weise relativ zu ihren individuellen Achsen eingestellt sein, so daß jede Schreib-Lese-Einrichtung nacheinander die gleiche Bahn durchläuft. Die Auswahl irgendeiner Bahn erfordert eine maximale Drehung von ± 180°.

Als eine Abänderung kann eine ungerade Anzahl von Schreib-Lese-Einrichtungen angeordnet werden, so daß jede Einrichtung einer gesonderten Bahn folgt, und die Bahnen sind vorzugsweise gleichmäßig um

die Hauptachse unterteilt. Diese Auswahl irgendeiner Vielzahl von Speicherplatten auf einer gemein- 50 einer Bahn erfordert die maximale Drehung von samen Antriebswelle rund um die Hauptsache und 7_n-tel ^von ±180°, wobei η eine ungerade Anzahl ein freies Drehen der Speicherplatten. von Einrichtungen ist.

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Im folgenden wird daher für Schreib-Lese-Einrichtung 60 der Ausdruck Magnetkopf 60 verwendet. Das ist ein Elektromagnet, bei dem eine Drahtwicklung einen hochpermeablen weichmagnetischen Ringkern umschließt, der zur Verringerung der Wirbelstrombildung fein lamelliert ist. Dieser magnetisch sehr gut leitende Kern wird durch einen schmalen Luftspalt unterbrochen, dessen Streufeld den örtlich begrenzten magnetischen Wirkungsbereich

einrichtung gemäß der Erfindung bilden,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Aufzeichnungsfläche und die Darstellung der Bahn der Schreib-Lese-Einrichtung,

Fi g. 3 eine Draufsicht auf die Auf Zeichnungsfläche zur Sichtbarmachung der Anordnung einer Anzahl von auf dieser Fläche aufgezeichneten Bahnen,
F i g. 4 eine Aufzeichnungsfläche mit einer anderen

Die Schreib-Lese-Einrichtungen können auf drehbaren Armen oder auf Parallelarmgestängen angeordnet sein, und die drehbaren Arme der benachbarten Gestänge können um gemeinsame Achsen drehbar sein.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nun Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Aufzeichnungsfläche und einer Schreib-Lese-Einrichtung so- io darstellt, in welchem die vorbeilaufende dünne mawie ihre Antriebe, welche einen Teil der Speicher- gnetisierbare Schicht der Aufzeichnungsfläche zur

Abbildung der zu speichernden Informationen magnetisiert wird.

Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 52, 54, 56 ist so gewählt, daß die Drehung des Armes 48 um seine Achse 44 eine Drehung des Magnetkopfes 60 um seine zentrale Achse 62 mit der gleichen konstanten Winkelgeschwindigkeit, aber in der entgegengesetzten Richtung, verursacht. Wenn sich der Ma-

Anordnung einer Anzahl von Aufzeichnungsbahnen, ₂₀ gnetkopf 60 um seine eigene Achse dreht und durch Fig.5 eine Grundrißansicht einer abgeänderten den Arm48 über der rotierenden Scheibe 10 beAnordnung für die Montiening und Ausrichtung _Wegt wird, durchläuft er eine Bahn 64 (F i g. 2) über einer Schreib-Lese-Einrichtung mit Bezug auf die einer Aufzeichnungsfläche einmal pro Umdrehung. Aufzeichnungsfläche, Die Bahn 64 ist kreisförmig und hat einen dem Ab-

F i g. 6 bis 9 graphische Darstellungen der ver- 25 stand zwischen den Achsen 16 und 44 gleichen schiedenen Verkörperungen von Vielfachmontie- Radius. Der Krümmungsmittelpunkt der Bahn 64 hat rungen. einen Abstand von der Achse 16, der dem Abstand

Eine Scheibe 10 (F i g. 1) mit einer flachen planen zwischen den Achsen 44 und 62 gleich ist, welch Aufzeichnungsfläche 12 ist in der durch den Pfeil 14 letzterer etwas kleiner als der Abstand zwischen den angezeigten Richtung um eine feste zentrale Achse 30 Achsen 16 und 44 ist, so daß der Arm 48 nicht die 16 drehbar und wird mit einer konstanten Winkel- Welle 18 kreuzt.

geschwindigkeit durch eine Welle 18 angetrieben, die Die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kopf

mit der Ausgangswelle 20 eine Antriebs in der Form und dem Teil der Aufzeichnungsfläche 12, über eines Elektromotors 22 über Kegelräder verbunden welcher der Magnetkopf liegt, ist konstant und tanist. Die Welle-20 treibt auch über zwei andere Kegel- 35 gential zur Bahn 64, so daß im Falle eines luftabgeräder eine Welle 24, welche das Kronenrad 26 eines stützten Kopfes der Abstand zwischen dem Kopf und Differentialgetriebes trägt. Zwei Kegelräder 28 des der Aufzeichnungsfläche nicht durch die Änderungen Differentialgetriebes sind drehbar in einem normaler- der relativen Geschwindigkeit beeinflußt wird, was weise stationären Planetenträger 30 abgestützt, sonst entsprechend dem Abstand zwischen dem welcher von einem drehbaren Zahnrad 32 getragen 40 Kopf und der Drehachse 16 der Scheibe eintreten wird, dessen Winkelstellung schrittweise durch die könnte.

Drehung eines Zahnrades 34 in jeder Richtung ver- Die Drehung des Magnetkopfes 60 in der umgedreht werden kann. Das andere Kronenrad 36 des kehrten Richtung sichert, daß der Kopf immer mit Differentialgetriebes, welches bei der Drehung des einer gleichbleibenden Neigung zur Tangente der Kronenrades 26 gedreht wird, sitzt auf einer Welle 45 Bahn 64 ausgerichtet ist. Auf diese Weise können 38, die an ihrem anderen Ende ein Zahnrad 40 trägt. Angabenbits auf der Fläche mit gleicher Teilung auf-Das Zahnrad 40 kämmt mit einem um ein Achse 44
drehbares Zahnrad 42. Die Achse 44 ist mit einem
Abstand von der Achse 16 angeordnet und liegt innerhalb des Umfanges der Scheibe 10. Der Abstand 50
zwischen den Achsen 16 und 44 ist etwas größer als
der halbe Radius der Scheibe 10. Das Übersetzungsverhälnis des Antriebs ist derart, daß das Zahnrad 42
synchron mit der Scheibe 10 bei gleicher konstanter

Winkelgeschwindigkeit und in der gleichen Richtung 55 rades 36, der Welle 38 und des Zahnrades 40 ein. angetrieben wird. Dies bewirkt eine stufenweise Drehung der Lage des

Das Zahnrad 42 ist durch eine Welle 46 mit einem Kopfes 60 relativ zur Aufzeichnungsfläche 12, und Arm 48 verbunden, und ein zwischen dem Zahnrad der verstellte Kopf beschreibt nicht mehr länger die 42 und dem Arm 48 stationärer Zylinder 50 trägt ein Bahn 64 über der Fläche 12, sondern bewegt sich in Zahnrad 52, welches mit einem am Arm 48 drehbar 60 einer genau gleichen Bahn 66 (F i g. 3) mit einem gegelagerten Zahnrad 54 kämmt. Das Zahnrad 54 ringen Abstand von der Bahn 64. Die Bahn 66 hat kämmt mit einem nahe dem Ende des Armes 48 dreh- den gleichen Krümmungsradius wie die Bahn 64, bar gelagerten Zahnrad 56, welches eine abwärts aber die Krümmungsmittelpunkte liegen an verschieragende Welle 58 trägt. Am Ende der Welle 58 ist denen Punkten eines Kreises 68, dessen Radius gleich eine Schreib-Lese-Einrichtung in der Form eines 65 ist dem Abstand zwischen den Achsen 44 und 62 und

gezeichnet werden, gleichgültig, wie ihre Lage ist, und die Bits liegen immer in der gleichen relativen Ausrichtung zur Tangente der Bahn.

Wenn das Zahnrad 34 um einen bestimmten Winkel gedreht wird, wird auch der Planetenträger mittels des Zahnrades 32 um einen bestimmten Winkel gedreht, und es tritt eine kurzzeitige Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Kronen-

Schreib-Lese-Kopfes 60 befestigt. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel besteht die Schreib-Lese-Einrichtung im wesentlichen aus dem Magnetkopf 60.

dessen Mittelpunkt die Achse 16 ist. Eine weitere stufenweise Bewegung des Zahnrades 34 bewirkt eine Bewegung des Kopfes 60 längs anderer Bahnen 70,

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72 über der Fläche 12. Diese Bahnen überschneiden Scheibe 10 mit einem angemessenen Übersetzungsrad sich gegen die Achse und die Außenseite der Auf- vor dem den Kopf tragenden Arm 48 laufen. Zeichnungsfläche 12. Es ist daher vorgesehen, daß der Ein solches Erfordernis muß gegen die Wirkung

Magnetkopf 60 nur während eines vorherbestimmten der vergrößerten Trägheitskraft ausgeglichen werden. Bogens von 120° während seiner Drehung zum Auf- 5 Das Differentialgetriebe kann durch einen zwischen zeichnen oder Ablesen befähigt wird. Daher sind die der Welle 24 und der Welle 38 eingesetzten Schritt-Teile der Bahnen 64, 66, 70 und 72, in welchen ein schaltmotor ersetzt werden.

Aufzeichnen oder Ablesen eintritt, an beiden Enden Um die ganze Aufzeichnungfläche der Scheibe 10

genügend weit getrennt, um eine Trennung der An- zu überqueren, muß die Schreib-Lese-Einrichtung in gaben vorzusehen. Die Bewegungsschritte, um welche io allen vorher beschriebenen Anordnungen einen Bedas Zahnrad 34 bewegt wird, sind derart, daß ein ein- reich von ± 180° haben.

ziger Schritt die Bewegung des Kopfes 60 von einer Die Ausrichtung des Magnetkopfes kann durch ein

zur anderen Bahn bewirkt, welche um den zulässigen Parallelhebelgestänge (F i g. 5) bewerkstelligt werden. Mindestabstand voneinander getrennt sind, so daß I_n diesem Fall ist der Magnetkopf 74 (F i g. 5) auf eine maximale Anzahl von Informationen auf der 15 einem Arm 76 befestigt, welcher durch zwei drehbare Aufzeichnungsfläche 12 gespeichert werden kann. und parallele Arme 78 und 80 von gleicher Länge ab-

Die Ausnutzung des Flächenbereiches oder die gestützt wird. Der eine Arm 80 wird synchron mit der Dichte der Angabenbits auf der Fläche hängt von der Scheibe 10 gedreht und erzeugt infolge des Parallelrelativen Länge des den Kopf tragenden Armes, vom hebelgestänges eine Bewegung des Magnetkopfes 74 Radius der Aufzeichnungsfläche und vom Aufzeich- 20 um eine Achse 82, deren Abstand vom Magnetkopf nungsbogen der Bahn ab. Die vorteilhaftesten Radien 74 gleich ist der Länge der Arme 78 und 80. Es ist wurden gefunden, um Dichtekapazitäten von gerade keine Drehung des Magnetkopfes 74 notwendig, da über 50% für Bögen zwischen 90 und 120° zu geben. dieser infolge des Parallelarmgestänges in konstanter Im besonderen gibt der Bogen von 120° eine Dichte- Ausrichtung bleibt und immer in der gleichen Neikapazität von 52,4% (das Maximum ist 56,1%) bei 25 gung zur Tangente zur Bahn 84 ist, welche von der einem Bogen von 98°06'). Aufzeichnungsfläche 12 beschrieben wird.

Um eine größere Anzahl von Informationen auf Wenn, wie vorher beschrieben, nur ein einziger

einer Aufzeichnungsfläche von gegebener Größe Magnetkopf verwendet wird, kommt das Aufzeichnen speichern zu können, kann der Magnetkopf 60 so an- oder Ablesen für einen großen Teil der verfügbaren geordnet werden, um auf einem Bogen von 120° in 30 Zeit in Fortfall, und um ein Aufzeichnen oder Abeiner Bahn und auf einem Bogen von 120° in der lesen zu ermöglichen, wenn der eine Magnetkopf nächsten Bahn aufzuzeichnen oder abzulesen, wobei nicht aufzeichnet oder abliest, können mehr als ein die letztere Bahn um 20° von dem Bogen der ersteren Magnetkopf verwendet werden. Bei der Verwendung Bahn versetzt ist. Dies ermöglicht, das Aufzeichnen von drei Magnetköpfen und eines Aufzeichnungsund Ablesen in abwechselnden Bahnen näher gegen 35 bogens von 120° für jede Bahn ist eine Anzahl von die Mitte oder die Peripherie der Aufzeichnung- Einstellungen des Magnetkopfes möglich, fläche fortzusetzen, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist. Die Magnetköpfe 86, 88 und 90 (Fig. 6) können

Bei Aufzeichnungsbögen in abwechselnden, jedoch i_m gleichen Abstand voneinander und zur Drehung um 20° versetzten Bahnen von 120° erhöht sich die _Um eine gemeinsame Achse 92 angeordnet sein. Bei Aufzeichnungsdichte auf 67,2%. 40 dieser Anordnung sind die von den Köpfen über der

Das Zahnrad 34 für die Voreinstellung des Diffe- Fläche 12 verfolgten Aufzeichnungsbögen der Bahrentialgetriebes kann durch einen Schrittschaltmotor, nen gleichmäßig rund um die Fläche verteilt, und durch eine Servoeinrichtung oder durch eine Klauen- wenn ein Kopf von einem Aufzeichnungsbögen abkupplung angetrieben werden. Infolge der Drehung läuft, läuft der nächste Kopf auf dem Aufzeichnungsdes Magnetkopfes müssen die Zuleitungen zu dem ₄₅ bogen seiner Bahn auf. Bei geeigneter Kommutation Kopf nicht zu Schleifringen geführt sein. der Magnetkopfverbindungen ist eine ununter-

Die Zugangszeit, welche als die Zeit zwischen der brochene Aufzeichnung möglich. Die Auswahl einer Beendigung der Aufzeichnung am Ende der einen anderen Bahn erfordert eine maximale mechanische Bahn und dem Beginn der Aufzeichnung am Anfang Einstellbewegung von ±60°, es müssen aber Schleifder anderen Bahn bestimmt ist, hängt von der Art ₅₀ ringe vorgesehen werden, um die Verbindungen vom der verwendeten Einstelleinrichtung ab. Magnetkopf wegzunehmen.

In dem Fall, bei welchem eine Servoeinrichtung Bei einer abgeänderten Anordnung sind drei Ma-

das Differentialrad antreibt, tritt eine konstante Be- gnetköpfe 94, 96 und 98 (F i g. 7) zur Drehung um schleunigung ein, d. h., das Differentialrad wird in gesonderte Achsen 100, 102 und 104 montiert, die gleichbleibenden Verhältnissen beschleunigt und ab- 55 in gleichem Abstand um die zentrale Achse 16 angegebremst. Bei Verwendung einer Kupplungseinrich- ordnet sind. Die Magnetköpfe werden von Armen getung tritt eine gleichbleibende Einstellungsgeschwin- tragen, die parallel zueinander sind, und unter der digkeit auf. Annahme keiner Einstellbewegung schreiben die

Ein geeignetes Getriebe kann eingeschlossen Magnetköpfe aufeinanderfolgend in der gleichen werden, um verschiedene Arten des Eingangs zum 60 Bahn, welche sie ablesen. In diesem Falle erfordert Differentialgetriebe für die Auswahl einer neuen die Auswahl einer anderen Bahn eine maximale EinBahn einzurichten. Beispielsweise kann bei einem Stellbewegung von ±180°, es sind aber keine Schleif-Eingang nach dem Dezimalsystem die Steuerwelle ringe erforderlich, um elektrische Verbindungen von durch drei Differentialaddierer, nämlich Einer, den Köpfen abzunehmen.

Zehner und Hunderter, angetrieben werden. Um Un- 65 In einer weiteren Anordnung sind drei Magnetgenauigkeiten in der Auswahl einer Bahn auf ein köpfe 106, 108 und 110 (F i g. 8) zur Drehung um Minimum herabzusetzen, sollte das Differential- Achsen 112, 114 und 116 montiert, die im gleichen getriebe mit einer höheren Geschwindigkeit als die Abstand um die Mittelachse 16 angeordnet sind. Die

Magnetköpfe werden von getrennten Armen getragen, welche zueinander im Winkel von 120° geneigt sind, so daß die Köpfe verschiedene, um 120° getrennte Bahnen auf der Aufzeichnungsfläche in ähnlicher Weise durchlaufen wie die Köpfe in der F i g. 6.

Statt auf drehbaren Armen können die Köpfe auf parallelen Hebeln montiert werden, was keine Drehung der Köpfe um ihre eigenen Achsen erfordert. Ein solches Parallelhebelgestänge kann kombiniert werden, um die Anwendung eines einzigen gemeinsamen Antriebes zu ermöglichen.

Jeder der drei Magnetköpfe 118, 120 und 122 (F i g. 9) ist um einen Arm 124 montiert, welcher von einem von zwei drehbaren Armen 128 getragenen Sehnenhebel vorspringt. Ein Paar der drehbaren Arme 128 ist mit einem anderen Paar der drehbaren Arme 128 verbunden und mit diesem um eine Achse 130 drehbar, so daß die Magnetköpfe synchron um ihre eigenen Achsen rotieren.

Es ist zu erkennen, daß eine Anzahl von Scheiben-Aufzeichnungsflächen eine über der anderen auf einer gemeinsamen Welle angeordnet werden können. In diesem Falle ist ein Magnetkopf oder ein Satz von Magnetköpfen für jede Aufzeichnungsfläche vorgesehen, und es hat sich herausgestellt, daß die in der F i g. 9 gezeigte Hebelanordnung die geringste Höhe für die Montierung des Kopfes oder des Satzes von Köpfen gestattet. Obwohl die Bahn auf der Fläche rund um die Mittelwelle läuft, läuft der Kopf niemals um die Welle.

Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung bei Einrichtungen, in welchen Magnetköpfe verwendet werden, die sich auf die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kopf und der Aufzeichnungsfläche stützen, um einen Luftstrom zur Abstützung des Kopfes relativ zur Aufzeichnungsfläche zu erzeugen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Plattenförmiger Oberflächenspeicher mit einer Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe von Daten in kreisförmigen Spuren und eine Schreib-Lese-Einrichtung, die während der Drehbewegung des Oberflächenspeichers über diesem in einer Kreisbahn drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (44) der Kreisbahn (64) der Schreib-Lese-Einrichtung zwischen der Umfangslinie und dem Drehpunkt (16) des Oberflächenspeichers (10) angeordnet ist und daß die Schreib-Lese-Einrichtung (60) über der Kreisbahn (64) um ihre eigene Achse drehbar angeordnet ist (Fig. 1 und 2).

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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