DE19941109A1 - Antriebsvorrichtung für eine Festplatte - Google Patents

Abstract

Ein Festplattenantrieb mit einem verbesserten magnetischen Verriegelungssystem. Der Festplattenantrieb enthält magnetisches Material. Das magnetische Material ist fest installiert in einer vorbestimmten Lage einer Spule (Bobbin), die am rückwärtigen Ende eines Schwenkarmes untergebracht ist. Ferner liegt das magnetische Material im Bereich der Grenze zwischen den Polen eines an einem Joch befestigten Permanentmagneten, wenn ein Kopf sich in einer Parkzone befindet.

Description

STAND DER TECHNIK 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetplattenantrieb, insbesondere auf ein Verriegelungssystem für einen Festplattenantrieb.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein Festplattenantrieb, der vielfach als Computer-Hilfsspeicher verwen­ det wird, hat eine Schaltung zum Anbringen von größeren Schaltungsteilen an einer gedruckten Schaltplatte (printed circuit board assembly) und eine me­ chanische Vorrichtung, die "Kopfscheibenvorrichtung" (head disk assembly) genannt wird und zum Anbringen kleinerer Schaltungsteile und größerer me­ chanischer Teile dient und einen Kopf sowie eine Festplatte an einem ge­ druckten Schaltbrett enthält.

Wenn dem Festplattenantrieb zugeführte Energie abgeschaltet wird, be­ endet ein Wellen-Motor (spindle motor) seine Drehbewegung, und ein Kopf verliert seinen Höhenabstand (flying force) zur Platte. Dann wird der Kopf au­ tomatisch, unter Kon­ trolle durch das System, in einer Parkzone geparkt, die sich an der inneren Seite einer Magnetplatte befindet. Kommt von außen eine Vibration oder ein Stoß, während der Kopf in der Parkzone geparkt ist, so kann der Kopf in eine Datenzone der Platte eindringen, während er die Platte berührt. Dann wird die Platte stark beschädigt, und auf die Platte geschriebene Daten können zerstört werde. Um das zu verhindern, haben die meisten Festplattenantriebe ein Ver­ riegelungssystem.

Zu den Arten von Verriegelungssystemen, die bei Festplattenantrieben verwendet werde, gehören eine magnetische, eine Solenoid- und eine Luft­ strömungsverriegelung. Bei der magnetischen Verriegelung wird von einem Magneten erzeugte Magnetkraft angewandt. Bei der Solenoid- und der Luft­ strömungsverriegelung wird Federkraft angewandt, die auf eine Sperrvorrich­ tung einwirkt.

Fig. 1 zeigt die schematische Struktur einer Kopfscheiben-Vorrichtung mit einer magnetischen Verriegelung. Eine Festplatte 2, die in eine Parkzone 5 und eine Datenzone unterteilt ist, ist drehbar in der Basis der Kopfscheiben- Vorrichtung installiert. Daten, die von einem Host-Computer geliefert werden, werden magnetisch in die Festplatte 2 geschrieben. Die Festplatte wird mit konstanter linearer Geschwindigkeit von einem Wellenmotor angetrieben, der in der Basis untergebracht ist. Ein Kopf 4, der am einen Ende eines Schwenk­ armes 6 angeordnet ist, schreibt Daten, die vom Host-Computer übermittelt werden, in die Festplatte 2 oder liest Daten, die in die Festplatte geschrieben wurden, während er einen vorgeschriebenen Höhenabstand von der Oberflä­ che der Festplatte 2 während deren Drehung einhält. Eine Eisenplatte 12, die leicht an einem Magneten zu halten ist, ist am anderen Ende des Schwenkar­ mes 6 angebracht. Der Schwenkarm 6 wird von einem Zapfenlager 8 getragen. Der Schwenkarm 6 hat eine Schwingspule (voice coil) 10, so daß er an einer Spule zwischen dem Zapfenlager 8 und der Eisenplatte 12 gehalten werden kann. Der Schwenkarm 6 wird auf dem Zapfenlager 8 von der Antriebskraft eines Schwingspulmotors gedreht, so daß er sich in radialer Richtung der Festplatte 2 bewegt. Ein äußerer Anschlag 14 verhindert, daß der Kopf 4 von der Festplatte herunterläuft. Ein Magnet 16 (oder innerer Anschlag) wird an der Eisenplatte 12 durch Magnetkraft festgehalten, wenn der Festplattenan­ trieb nicht arbeitet, und hält dadurch den Schwenkarm 6 fest. Fig. 1 zeigt, daß der Schwenkarm 6 vom Magneten 16 verriegelt ist. In diesem Falle ist der Kopf 4 in der Parkzone 5 geparkt.

Wie Fig. 1 zeigt, hat das übliche magnetische Verriegelungssystem ei­ nen zusätzlichen Magneten, (innerer Anschlag). Kann das Verriegelungssystem ohne den Magneten konstruiert werden, so können Teile eingespart werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Festplattenantrieb mit verbessertem magnetischem Verriegelungssystem zu schaffen.

Weiterhin soll durch die vorliegende Erfindung ein Festplattenantrieb geschaffen werden, der ein magnetisches Verriegelungssystem ohne zusätzli­ chen Magneten (inneren Anschlag) hat.

Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Festplattenantrieb vorgesehen, der eine Basis hat, eine Festplatte, die drehbar in der Basis installiert ist, eine Parkzone und eine Datenzone hat, ferner einen Schwenkarm mit einem Kopf an seinem Frontende und eine Schwingspule, die auf eine an ihrem hinteren Ende angeordnete Spule (bobbin) gewickelt ist und in der Basis installiert ist, um den Kopf auf die Festplatte zu verlagern, ferner ein Joch, das an der Basis befestigt ist und mindestens einen Permanentmagneten hat, wobei die Schwingspule zwischen der oberen und der unteren Seite des Joches angeord­ net ist, eine magnetische Substanz enthält, die fest in einer vorbestimmten Lage der Spule installiert ist und um die Grenze zwischen Magnetpolen des Permanentmagneten liegt, wenn sich der Kopf in der Parkzone befindet.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben genannten und andere Ziele, Einzelheiten und Vorteile der vor­ liegenden Erfindung ergeben sich klarer aus der folgenden detaillierten Be­ schreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen oder Symbole für gleiche Elemente verwendet werden. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Struktur einer Kopfscheiben-Vorrichtung mit magnetischer Verriegelung;

Fig. 2 die Bestandteile eines Schwingspulenmotors und die schemati­ sche Struktur eines Verriegelungssystems nach der Erfindung;

Fig. 3 die Anordnung eines Joches und eines Magneten eines Schwings­ pulenmotors nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 Flusslinien in Magneten des Schwingspulenmotors und

Fig. 5 die schematische Struktur einer Kopfscheiben-Vorrichtung mit einem Verriegelungssystem nach der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden bekannte Konstruktionen oder Funktionen nicht im ein­ zelnen beschrieben, um das Verständnis der Erfindung nicht zu erschweren.

Nach Fig. 2 hat ein Schwingspulenmotor zum Schwenken des Kopfes 4 in eine gewünschte Lage auf der Festplatte 2 eine Schwingspule 10 und eine magnetische Schaltung, die aus einem Schwingspulmagneten 20 und einem Joch 22 besteht. Der Schwingspulmagnet 20 ist ein Permanentmagnet und erzeugt ein magnetisches Feld. Das Joch 22 konzentriert den Fluß in einer vorbestimmten Richtung. Die Schwingspule erzeugt eine elektromotorische Kraft unter Verwendung eines von dem magnetischen Feld induzierten Stro­ mes.

Im Einzelnen: Das Joch 22 besteht aus einem oberen und einem unteren Joch. Der Schwingspulmagnet 20 ist an den Innenflächen des oberen und des unteren Jochs befestigt. Die hintere Seite des Schwenkarmes 6 ist innerhalb des Jochs 22 untergebracht. Die an der hinteren Seite des Schwenkarmes 6 angeordnete Spule ist fest mit der Schwingspule 10 verwunden.

Wie Fig. 2 zeigt, sind bei dem neuen Schwingspulmotor weder die Ei­ senplatte 12 am Ende des Schwenkarmes 6 vorhanden, noch der innere An­ schlag 16, die in Fig. 1 gezeigt sind. Statt dessen ist ein Kern 40 in einer vorbestimmten Lage zur Spule an der rückwärtigen Seite des Schwenkarmes angebracht. Der Kern 40 besteht aus magnetischem Material. Ein Verriege­ lungssystem nach der vorliegenden Erfindung ist konstruiert unter Verwen­ dung der Schwingspulmagneten 20, die an den oberen und unteren Seiten des Jochs 22 befestigt sind, und dem Kern 40, der fest in der vorgesehenen Lage zu der am hinteren Ende des Schwenkarmes angebrachten Spule installiert ist.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung des Joches 22 und des Schwingspulmagne­ ten 20. Fig. 4 zeigt die Flusslinien des Schwingspulmagneten 20. Wie Fig. 3 zeigt, sind ein oberer Magnet 20a und ein unterer Magnet 20b fest an der obe­ ren bzw. unteren Seite des Jochs 22 angebracht. Der obere und der untere Magnet 20a und 20b haben je einen N-Pol und einen S-Pol, wie es Fig. 4 zeigt. Zwischen den N- und S-Polen befindet sich eine neutrale Zone. Eine neutrale Zone 30a ist eine Grenze zwischen den N- und S-Polen des oberen Magneten 20a des Schwingspulmotors, und eine neutrale Zone 30b ist eine Grenze zwischen den N- und S-Polen des unteren Magneten 20b des Schwings­ pulmotors. Fluss wird erzeugt vom N-Pol des unteren Magneten 20b zum S-Pol des oberen Magneten 20a und vom N-Pol des oberen Magneten 20a zum S-Pol des unteren Magneten 20b. Ein Spaltfluss beträgt null in einem Spalt zwischen den neutralen Zonen 30a und 30b. Wird eine magnetische Substanz (d. h. ein Kern) im Spaltbereich angeordnet, so wird daher eine Flusskraft auf die ma­ gnetische Substanz ausgeübt, nach rechts oder links an der Basis der neutra­ len Zonen 30a und 30b.

Ist die magnetische Substanz links vom Spaltbereich an der Basis der neutralen Zonen 30a und 30b angeordnet, so wird sie von den neutralen Zonen 30a und 30b unter dem Einfluss des linken Flusses nach links bewegt. Ist die magnetische Substanz rechts vom Spaltbereich angeordnet, so wird sie von den neutralen Zonen 30a und 30b unter dem Einfluß des rechten Flusses nach rechts bewegt.

Obgleich beschrieben wurde, daß die Magnetsubstanz in einer Anordnung bewegt wird, bei der die oberen und unteren Magneten 20a und 20b an den oberen und unteren Seiten des Jochs 22 befestigt sind, wie es Fig. 3 zeigt, können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung sogar auf den Fall ange­ wandt werden, daß der Magnet nur an einer von ihnen befestigt wird.

Bei einem Verriegelungssystem nach Fig. 5 werden die oben beschrie­ benen Prinzipien angewandt. Nach Fig. 5 ist der Kern 40 in einer vorbe­ stimmten Lage zur Spule (bobbin) fest installiert, die am hinteren Ende des Schwenkarmes 6 angeordnet ist. Befindet sich der Schwenkarm 6 in der Park­ zone 5 und ist der Kern 40 von den neutralen Zonen 30a und 30b des Schwingspulmagneten 20 leicht nach rechts geneigt, so wird die Magnetkraft auf den Kern 40 nach rechts von den neutralen Zonen 30a und 30b unter dem Einfluss des rechten Flusses des Schwingspulmagneten 20 ausgeübt. Dann wird das Frontende des Schwenkarmes 6, an dem sich der Kopf 4 befindet, nach links gedrückt, und der Schwenkarm 6 verbleibt daher weiter in der Parkzone 5. Es ist daher vorteilhaft, daß der Kern 40 von den neutralen Zonen 30a und 30b des Schwingspulmagneten 20 her leicht nach rechts geneigt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Kern fest an der Innenseite der Spule angebracht, die mit der Schwingspule 10 aus dem rückwärtigen Ende des Schwenkarmes 6 verwunden ist, wie es Fig. 5 und 2 zeigen. Genauer: Der Kern 40 ist gerade rechts von den neutralen Zonen 30a und 30b des Schwingspulmagneten 20 angeordnet. Wird der Kern 40 von den neutralen Zonen 30a und 30b des Schwingspulmagneten 20 nach rechts versetzt, so kann ein externer Stoß den Kopf 4 veranlassen, sich leicht um den Verschiebungsabstand nach rechts zu bewegen. Dann kann der Kopf 4 die Parkzone 5 der Festplatte 2 verlassen und in die Datenzone gelangen. Daher sollte der Kern 40 am rückwärtigen Ende des Schwenkarmes 6 angeordnet sein und leicht gegen die rechte Seite der neutralen Zonen 30a und 30b des Schwingspulmagneten 20 geneigt sein.

Vorzugsweise ist die Lage des Kerns 40 ausgerichtet auf dasjenige Ende des Schwingspulmagneten 20, das die stärkste Magnetkraft vom rückwärtigen Ende des Schwenkarmes 6 hat. Der aus magnetischer Substanz bestehende Kern 40 kann an dieser Stelle eingesetzt werden, wenn ein Arm des Schwenk­ armes 6 hergestellt wird.

Um zu verhindern, daß der Kopf 4 während seines Parkens in der Parkzo­ ne 5 mit dem Spindelmotor kollidiert, kann zusätzlich ein innerer Anschlag 50 vorgesehen werden. Der innere Anschlag 50 hat nicht, wie der übliche, ei­ nen Magneten und soll nur verhindern, daß der Kopf 4 mit dem Spindelmotor kollidiert.

Der in der Parkzone 5 verriegelte Kopf 4 wird wie folgt entriegelt. Der bei abgeschalteter Stromversorgung in der Parkzone 5 liegende Kopf 4 wird in die Datenzone bewegt, wenn der Schwenkarm 6 vom Schwingspulmotor bei Stromzufuhr rotiert wird.

Wie oben beschrieben wurde, ist beim Verriegelungssystem der Kern am hinteren Ende des Schwenkarmes in einer Lage leicht nach rechts von den neutralen Zonen der Schwingspulmagneten versetzt angeordnet.

Während die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform dar­ gestellt und beschrieben wurde, sollte sie darauf nicht beschränkt sein. Zum Beispiel kann sich die Parkzone an der äußeren statt an der inneren Seite der Festplatte befinden. Die Erfindung soll daher alle möglichen Ausführungsfor­ men und Abwandlungen einschließen, die nicht vom Sinngehalt und Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung abweichen.

Claims (6)

1. Ein Festplattenantrieb mit einer Basis, einer Festplatte, die drehbar in der Basis installiert ist und eine Parkzone sowie eine Datenzone hat, einem Schwenkarm mit einem Kopf an seinem Frontende und einer Schwingspule, die auf eine Spule (bobbin) an seinem hinteren Ende gewickelt ist und in der Basis zum Versetzen des Kopfes auf die Festplatte installiert ist, ferner ein Joch, das an der Basis befestigt ist und mindestens einen Permanentmagneten aufweist, wobei die Schwingspule zwischen der oberen und der unteren Seite des Jochs untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine magnetische Substanz fest an einer vorbestimmten Stelle der Spule installiert ist und die magnetische Substanz im Bereich der Grenze zwischen Magnetpolen des Permanentmagneten liegt, wenn der Kopf sich in der Parkzone befindet.

2. Festplattenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenze zwischen Magnetpolen des Permanentmagneten dort ist, wo der Kopf von der Magnetsubstanz, auf die eine Magnetkraft des Permanentmagneten ausgeübt wird, in Richtung der Parkzone gedrückt wird.

3. Festplattenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetsubstanz in einer vorgeschriebenen Lage fest installiert ist, die auf ein Ende des Permanentmagneten ausgerichtet ist, an dem die Magnetkraft am stärksten wirkt.

4. Festplattenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet sowohl an der oberen wie auch an der unteren Seite des Jochs befestigt ist.

5. Festplattenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet entweder an der oberen oder der unteren Seite des Jochs befestigt ist.

6. Festplattenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet ein Kern ist.