DE19721069C2

DE19721069C2 - Verfahren zum Kompensieren einer nicht-linearen Drehmomentcharakteristik eines Servosystems für ein Festplattenlaufwerk

Info

Publication number: DE19721069C2
Application number: DE19721069A
Authority: DE
Inventors: Dong-Goo Sim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2017-05-21
Also published as: KR100238135B1; DE19721069A1; KR980011325A; US5926340A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 genannten Art.

Ein ähnliches Verfahren ist in der JP 5-144204 A beschrieben. Diese Druckschrift offenbart eine Magnetplattenvorrichtung mit einer verbesserten Positionssteuerung. Eine Drehmomentkorrekturschaltung mißt eine Verteilung von Drehmomentkonstan ten eines Aktuators, der in der Magnetplattenvorrichtung eingebaut ist. Daraufhin sendet die Korrekturschaltung die Korrekturdaten an eine Berechnungseinrichtung, um eine Softwareverstärkung zu steuern und eine Gesamtverstärkung einer Steuer systemkonstante beizubehalten. Die Gleichung α = K₁ × I/J liefert eine Drehmoment konstante, wobei I ein Strom und J eine Trägheit ist und K₁ eine Konstante ist. Dar über hinaus wird eine Beschleunigung a erwähnt, die aber keinen Einfluß auf die Drehmomentkonstante α hat.

Die JP 5-54568 A beschreibt ein Magnetplattenlaufwerk mit einer verbesserten Ver teilung von Einschwingantworten des Kopfpositionierungssystems des Magnetplat tenlaufwerks. Das Drehmoment K_T eines Schwingspulenmotors ist nicht konstant und fällt an beiden Enden des Suchbereichs ab. Deshalb wird die Posi tionssuchempfindlichkeit K_P so gesteuert, daß das Produkt K_T × K_P ungefähr kon stant, also insbesondere unabhängig von der Position des Kopfes ist.

Ähnliche Festplattenlaufwerke sind aus der JP 6-325509 A und der JP 6-325510 A bekannt.

Im allgemeinen erfordert es der Betrieb einer Festplatte, daß ein an einem Betätigungsglied angebrachter Kopf zu einer vorbestimmten Spur einer Magnetplatte bewegt wird, und der Spur folgt, um Daten aufzuzeichnen oder zu lesen. Berücksich tigt man, daß die Größe von Anwendungsprogrammen zunimmt und die Zeit zum Suchen einer Spur verringert ist, so stellen die mittlere Zeit zum Suchen einer Spur und für eine Spurver folgungsoperation wesentliche Faktoren zur Bestimmung der Gesamtleistung eines Produkts dar. Es gibt ein mechanisches Verfahren zum Steuern des Ausmaßes des Antriebsdrehmoments des Betätigungsgliedes über die Steuerung eines Schwingspu lenmotors (VCM) zum Steuern der mittleren Zeit zum Suchen einer Spur und der Spurverfolgungseigenschaften. Ein Servo steuersystem, welches Firmware enthält, steuert die mittlere Zeit zum Suchen einer Spur und die Spurverfolgungscharakte ristik.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 der Aufbau des konventionellen Festplattenantriebs beschrieben.

Der VCM 130 bewegt ein Betätigungsglied 140. Am Ende des Betätigungsgliedes 140 befindet sich ein Kopf zum Lesen/Auf zeichnen von Daten auf einer Platte. Der VCM 130 besteht aus einem Permanentmagneten, der ein Magnetfeld erzeugt, einer Jochplatte, die durch das Magnetfeld beeinflußt wird, und ei ner Spule zum Ändern des Magnetfeldes, um so das Betätigungs glied 140 zu bewegen. Die Drehmomentkonstante des VCM mit einem derartigen Aufbau erhält man aus nachstehender Formel.

Formel 1

Tc = Bg.Le.R.Nc

In der Formel 1 ist Tc eine Drehmomentkonstante des VCM, Bg eine Magnetflußdichte, Le die nutzbare Länge pro Windung ei ner Spule, R die Länge eines Drehmomentarms, und Nc die An zahl an Windungen der gewickelten Spule.

Das Servosteuersystem berechnet die Verstärkung eines System blocks, unter Verwendung einer Drehmomentkonstanten. Die be rechnete Verstärkung wird in einer Spursuchbetriebsart ver wendet. Die Drehmomentkonstanten des VCM, der in dem Servo steuersystem verwendet wird, sollten linear sein. Allerdings sind, wie in Fig. 6 gezeigt, die tatsächlichen Drehmoment konstanten an der inneren und äußeren Spur der Platte im Ver gleich kleiner als jene im Zentrum, infolge eines Drehwinkels, so daß Unterschiede zwischen den Drehmomentkonstanten 5% bis 10% betragen. Diese Differenz rührt von verschiedenen exter nen Faktoren her, beispielsweise einer ungleichen Dichte des Magnetfelds, welches durch den Permanentmagneten erzeugt wird, einer instabilen Vorspannkraft, die durch einen Spindelmotor hervorgerufen wird, oder ein Kabel einer flexiblen gedruckten Schaltung (FPC), sowie Reibung der Lager des Betätigungsglie des. Das Aufsuchen der Spur und die Spurverfolgung wird daher an Orten instabil, an welchen sich die Drehmomentkonstante wesentlich von jener in den Zentrumsspuren unterscheidet. Die se Instabilität führt zu einer Erhöhung der Vibrationen, wo durch die Leistung und Verläßlichkeit eines Produkts beein trächtigt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für ein Festplattenlaufwerk anzugeben, das die Zuverlässigkeit der Kopfpositionierung erhöht und die Zugriffszeit auf eine beliebige Spur der Magnetplatte herabsetzt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Eine Weiterbildung dieses Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereit stellung eines Verfahrens zur Aufzeichnung von Drehmoment konstanten, die über den Bewegungsbereich des Betätigungs gliedes während des Schrittes der Initialisierung eines Fest plattenantriebs und des Ausgleichs der Drehmomentkonstanten gemessen werden, welche sich entsprechend den Flächen einer Platte im tatsächlichen Betrieb unterscheiden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug nahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Festplattenantriebs gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 den Aufbau eines konventionellen Festplattenantriebs;

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Initialisierungsroutine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zum Berechnen und Speichern der Verstärkung eines Servosystems gemäß der vorliegen den Erfindung;

Fig. 5 ein Flußdiagramm zum Kompensieren der Verstärkung des Servosystems gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 ein Beispiel, welches zeigt, wie VCM-Drehmomentkon stanten entsprechend dem Ort eines Kopfes auf der Platte beim Stand der Technik geändert werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine Platte 110 durch einen Spin delmotor 134 gedreht. Ein Kopf 112 ist über einer entsprechen den Plattenoberfläche angeordnet, und wird von einem Halte rungsarm gehaltert, der von einer E-Block-Anordnung 114 aus geht, die an ein drehbares Schwingspulenbetätigungsglied 130 gekuppelt ist, so daß der Kopf 112 einen Bogen auf der Ober fläche der Platte 110 überstreichen kann. Ein Vorverstärker 116 erzeugt ein analoges Lesesignal für eine Lese/Schreib- Kanalschaltung 118, nach der Vorverstärkung von Signalen, die vom Kopf 112 während des Lesens aufgenommen werden, und Schreibdaten von der Lese/Schreib-Kanalschaltung 118 auf ei ne Platte durch den Kopf 112. Die Lese/Schreib-Kanalschaltung 118 stellt Datenimpulse von einem Lesesignal von dem Vorver stärker 116 fest, überträgt sie an eine Plattendatensteuerung (DDC) 120 nach deren Dekodierung, und dekodiert Schreibdaten von der DDC 120 und schickt sie zum Vorverstärker 116. Die DDC 120, die von einer Mikrosteuerung 124 gesteuert wird, schreibt von einem Host-Computer empfangene Daten auf eine Platte über die Lese/Schreib-Kanalschaltung 118 und den Vor verstärker 116, oder liest Daten von der Platte und über trägt sie an den Host-Computer. Die DDC 120 dient auch als Schnittstelle für den Host-Computer und die Mikrosteuerung 124. Ein Puffer RAM 122, speichert temporär Daten, die zwi schen dem Host-Computer, der Mikrosteuerung 124, und der Lese/Schreib-Kanalschaltung 118 übertragen werden. Die Mikro steuerung 124 steuert die DDC 120 in Reaktion auf Lese- oder Schreibbefehle, die von dem Host-Computer empfangen werden, und steuert die Spursuche und die Spurverfolgung. Der ROM 126 speichert das Systemsteuerprogramm, welches von der Mi krosteuerung 124 verwendet wird, und verschiedene Einstell punkte. Entsprechend einem Signal, welches von der Mikro steuerung 124 erzeugt wird, um die Position des Kopfes 112 zu steuern, erzeugt die Servoantriebseinheit 128 einen Strom zur Bewegung des Betätigungsgliedes, und legt diesen an den VCM-Motor 130 an. Der VCM-Motor 130 bewegt den Kopf 112, der an dem Betätigungsglied angebracht ist, über die Platte 110, entsprechend der Richtung und dem Pegel des Stroms, der von der Servoantriebseinheit 128 angelegt wird. Eine Spindelmotor antriebseinheit 132 setzt einen Spindelmotor 134 in Betrieb, der die Platte 110 entsprechend einem Wert dreht, der von der Mikrosteuerung 124 zum Steuern der Drehung der Platte 110 erzeugt wird. Eine Plattensignalsteuereinheit 136 erzeugt verschiedene Arten von Zeitsignalen, die für das Lesen und Schreiben erforderlich sind, und schickt Servoinformation an die Mikrosteuerung 124 nach Dekodierung der Information.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 3 bis 5 die vorliegende Erfindung mit weiteren Einzelheiten beschrie ben.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, beginnt dann, wenn zuerst die Stromversorgung eingeschaltet wird, die Platte mit einer Ini tialisierungsroutine (Schritt 310). Die Mikrosteuerung 124 initialisiert sämtliche Variablen in dem Speicher (Schritt 320). Die Mikrosteuerung 124 entriegelt den Kopf 112, der verriegelt und in einer Parkzone angeordnet ist (Schritt 330). Die Mikrosteuerung 124 weist den Kopf 112 an, Spuren zu suchen, beginnend bei der inneren Spurfläche, um das VCM- Drehmoment zu messen. Dann berechnet sie die Verstärkungen des Servosteuersystems an jeder Spurfläche, auf der Grund lage der Stärke des gemessenen VCM-Drehmoments, und speichert dann die Ergebnisse (Schritt 340). Drehmomentverstärkungs vorspannungen für die Spuren werden nacheinander gemessen und korrigiert, nachdem sie in einer Vorspannungstabelle ge speichert wurden (Schritt 350). Der Schritt der Berechnung und Speicherung der Verstärkung des Servosteuersystems wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist die Platte in eine innere Spurfläche, eine äußere Spurfläche, und eine zentrale Spur fläche unterteilt (Schritt 410). Die Mikrosteuerung 124 ver schiebt den entriegelten Kopf 112 von einer inneren Spur zu einer äußeren Spur (Schritt 420). Die Mikrosteuerung 124 stellt die Anzahl an Servoflächen in jeder relevanten Spur fläche fest, wenn sich der Kopf 112 von einer Fläche zur an deren verschiebt, um die Verschiebungszeit zu messen, die zum Verfolgen der Spuren jeder Fläche benötigt wird. Die Mikrosteuerung 124 berechnet die Verstärkungen für das Servo steuersystem, auf der Grundlage der Drehmomentkonstanten K_A, K_B und K_C, die unter Verwendung von Formel 2 berechnet werden, und speichert die Ergebnisse in dem ROM 126 (Schrit te 430, 440 und 450). Dann endet dieses Programm zum Berech nen und Speichern der Verstärkungen.

Formel 2

wobei "K(A, B, C)" die Drehmomentkonstanten der drei Flächen sind, "J" (= jact) das Trägheitsmoment eines Betätigungsglie des ist, "θ" eine Suchentfernung ist, oder der von dem Be tätigungsglied überstrichene Winkel, "I" der durch die Spule fließende elektrische Strom ist, und "T" der Zeitraum zur Ver folgung einer der Spurflächen ist.

Nach Berechnung und Speicherung der Verstärkungen des Servo steuersystems für jede Fläche wird die Kompensation durchge führt, wenn der Kopf Spuren sucht, um Daten von der Platte zu lesen, wie im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wird.

Die Mikrosteuerung 124 entriegelt den Kopf 112, wenn der in einer Parkzone angeordnet ist (Schritt 502). Die Mikrosteue rung 124 stellt fest, ob sich der Kopf 112 in der inneren Spurfläche befindet (Schritt 504). Befindet sich der Kopf 112 in der inneren Spurfläche, liest die Mikrosteuerung 124 die Verstärkungen des Servosystems aus, die in dem ROM 126 gespeichert sind (Schritt 506). Die Mikrosteuerung 124 bewegt den Kopf entsprechend den Verstärkungen des Servosystems, welche aus dem ROM 126 ausgelesen werden.

Wie voranstehend geschildert mißt in der Stufe des Tests eines Festplattenantriebs gemäß der vorliegenden Erfindung VCM-Drehmomentkonstanten in vorbestimmten Intervallen und berechnet, unter Verwendung der gemessenen VCM-Drehmoment konstanten, die Verstärkungen des Servosystems in jedem In tervall. Nach dem Speichern der berechneten Verstärkungen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Kompensie ren physikalischer Fehler zur Verfügung, die durch den VCM während des Spursuchens hervorgerufen werden, unter Verwen dung der korrigierten Verstärkungen des Servosystems, wodurch die Instabilität in dem Servosteuersystem verringert wird, welche durch nichtlineare VCM-Eigenschaften hervorgerufen wird, und die Suchleistung, die Verläßlichkeit und die Eigen schaften in bezug auf Erzeugung hörbarer Geräusche des Gegen standes verbessert werden.

Claims

1. Verfahren zum Kompensieren einer nicht-linearen Drehmomentcharakteristik (Fig. 6) eines Servosystems für ein Festplattenlaufwerk mit folgenden Schritten:
Messen von Schwingspulenmotor-Drehmomentkonstanten;
Speichern von Verstärkungen des Servosystems in einer Tabelle nach Berechnung der Verstärkungen unter Verwendung der Drehmomentkonstanten; und
Korrigieren eines Fehlers (340) auf Grundlage der Verstärkungen des Servosystems jeder Spurfläche, die in der Tabelle gespeichert sind, wenn sich ein Kopf (112) zu einer Spurfläche verschiebt, um Daten auf einer Platte aufzuzeichnen oder von die ser zu lesen;
gekennzeichnet durch die Schritte:
Initialisieren sämtlicher Variablen in einem Speicher (122), die zum Betrieb des Sy stems erforderlich sind, durch Ausführen einer Initialisierungsroutine, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird (310);
Entriegeln (502) des Kopfes (112), der verriegelt und in einer Parkzone angeordnet ist;
Messen von Schwingspulenmotor-Drehmomentkonstanten jeder Spurfläche, nach dem der entriegelte Kopf zum Suchen von Spuren veranlaßt wurde; und
Korrigieren des Fehlers, ferner basierend auf einer Zeit für das Suchen der Spurflä che.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspulen motor-Drehmomentkonstanten jeder Spurfläche unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden, nachdem ganze Spuren in verschiedene Flächen unter teilt wurden, und ein Zeitraum basierend auf einer Anzahl von Servoflächen gemes sen wird, die gelesen werden, wenn der Kopf die Spuren einer Fläche überstreicht, wobei die Zeitdauer benötigt wird, um Spuren innerhalb jeder Fläche zu wechseln,
wobei K_N eine Drehmomentkonstante der N-ten Spurfläche, J das Trägheitsmoment eines Betätigungsgliedes, Θ eine Suchentfernung, I der Strom eines Schwingspu lenmotors und T der Zeitraum zum Suchen der N-ten Spurfläche ist.