DE2255215A1 - Temperaturausgleichsystem fuer einen magnetplattenspeicher - Google Patents

Temperaturausgleichsystem fuer einen magnetplattenspeicher

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Description

10, Nov. 1972
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/>λ·/ .-V^/I/ . ρ 5137 .2255215
Xerox Corporation
Xerox Square, Rochester, New York 14603 USA
Temperaturausgleichsystem für einen Magnetplattenspeicher
Die Erfindung betrifft ein Temperaturausgleichsystem für einen Magnetplattenspeicher, mit einer Platte, die auf einer Nabe gehaltert ist, welche von einem Antrieb gedreht wird, zu dem Xese/Schreibköpfe gehören, die über einer der Spuren auf einer Platte des Magnetplattenspeichers in Stellung bringbar sind, und der zum Einstellen der Köpfe auf eine bestimmte Spur ein Servosystem aufweist.
Die Expansion einer Platte des Magnetplattenspeichers und des zugehörigen Antriebs einschließlich der Lese/Schreibköpfe infolge von TemperaturSchwankungen muß kompensiert werden. Mes ist besonders dann wichtig, wenn eine Dichte von 200 Kreisspuren pro Zoll verwendet wird. Hier läßt die gewünschte Genauigkeit eine maximale Abweichung zwischen der Spur
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und dem lese/Schreibkopf von etwa 0,0125 mm (0,0005 Zoll) zu.
Wenn der Magnetplattenspeicher eine Mehrzahl von Platten aufweist, wird die Spurhaltigkeit der Köpfe dadurch erreicht, daß eine Plattenfläche für Hilfosteuerapuren zur Verfugung gestellt wird. Dieses System ist jedoch in der Praxis unbrauchbar, wenn nur eine oder zwei Platten verfügbar sind.
Eine andere Technik besteht in der Verwendung eines eigenen Temperaturfühlers zusammen mit einem auf diesen ansprechenden Steuerelement, das ein Positionsservosystem kompensiert. Dieses Vorgehen ist unvorteilhaft, weil es zusätzliche aktive Steuerelemente in ein ohnehin schon kompliziertes Hystem einbringt.
Die Erfindung will ein verbessertes Temperaturausgleichsystem für einen Plattenantrieb schaffen, das weder die Aufzeichnungsfläche einschränkt noch zusätzliche aktive Steuerelemente erfordert.
Um dies zu erreichen, sieht die Erfindung ein Temperaturausgleichsystem für einen Magnetplattenspeicher vor mit einer auf einer Nabe gehalterten Platte, die von einer Antriebseinheit drehbar ist, welche Lese/Schreibköpfe, die über einer beliebigen Spur auf einer Platte des Speichere in Stellung bringbar sind, sowie ein Servosystem aufweist, das die Köpfe auf die vorbestiramte Spur einstellt und zu dem ein Linearmotor, der eine lineare Bewegung in radialer Richtung zur Platte ausführt, sowie ein Wandler gehört, der auf die Bewegung des Motors anspricht und ein Signal für die Iststellung des Motors liefert, das mit einem Signal für eine äußere Bezugs-Btellung verglichen wird, um den Linearmotor zu steuern. Ein Schlitten kuppelt den Linearmotor mit den Köpfen und dem Wandler. Der Wandler weist eine lineare Skala und einen beweglichen Abnahmekopf auf. Die Skala besteht im wesentlichen aus
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dem gleichen Material wie die Platte und ist an der Antriebseinheit lediglich mit ihrem einen Ende befestigt und zwar an einer Stelle, die praktisch in der gleichen Vertikalebene liegt, in der die Platte auf ihrer Nabe gehaltert iste Weiter ist die lineare Skala erfindungsgernäß auch noch in einer radialen Richtung ausgerichtet und zwar derart, daß sich Platte und Skala in gleicher Weise frei ausdehnen können«. Schließlich sind mit der/i Schlitten Mittel verbunden, um die Lese/-Schreibköpfe und die Abnahmeköpfe des Wandlers in im wesent- liehen der gleichen Vertikalebene zu haltern»
V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen, Darin zeigen?
Fig«1 eine Draufsicht einer Antriebseinheit und eines Magnetplattenspeichers gemäß der Erfindung;
Fig.2 eine Schnittansicht entsprechend'der linie 2-2 der Figdj
Fig.3 eine Schnittansicht entsprechend der linie 3~3 der
Fig.4 einen Teil der Fig.2 in vergrößerter und vereinfachter Darstellung.
Figo2 zeigt ein Gehäuse 10/ das eine Magnetplattenspeichereinheit in Form einer Patrone 11 und eine Antriebseinheit ent« hält· Die Antriebseinheit weist einen Antriebsmotor 12 auf» der eine Achse 13 mit einem Ringflansch 14 drehte In üblicher Weise ist der Ringflansch 14 mit einer Nabe 16 der Patrone 11 gekuppelt, auf der die Magnetplatte 17 gehaltert ist. Auf der Achse 13 sitzt auch noch eine nicht abnehmbare Platte 18, die an einer Nabe 19 gehaltert ist. Ein Paar von lese/Schreibköpfen 21 ist für die wegnehmbare Platte 17 und ein weiteres Paar von lese/Schreibköpfen 22 für die feste Platte 18 vorgesehen. Diese Köpfe sind über irgendeiner der Speicherspuren auf den Platten einstellbar. Die Köpfe 21
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sind mit einem beweglichen Schlitten 23 mittels Stahlfingern 24 und 26 verbunden und die Köpfe 22 sind mittels Stahlfingern 27 und 28 am gleichen Schlitten befestigt.
Der Schlitten 23 wird von einem Schwingspulenmotor bewegt. Ein solcher Motor ist in der US-PS 3 576 454 vom 27.4.1971 der IBM Corporation beschrieben. Der Schwingspulenmotor weist einen beweglichen Anker 29 auf, der am Schlitten 23 befestigt ist und auf einer Stange 31 gleitet, welche mit einem Rahmenteil 32 über eine vertikale Stütze 33 fest verbunden 1st. Ein Kasten 34 stellt den Rest des Schwingspulenmotors dar und enthält im allgemeinen Magnete und Spulenwicklungen. Auf jeden Fall sind der Schlitten 23 und seine zugehörigen Köpfe bei ordnungsgemäßer Steuerung auf jede gewünschte Spurposition einstellbar.
Das Servosystem zur Steuerung des Schwingspulen-linearmotors weist einen Wandler 36 auf, der, gesteuert durch die Bewegung des Schlittens 23» ein Iststellungssignal erzeugt, das mit einem äußeren Bezugssignal für die Spurposition verglichen we:pden kann, um daraus die Steuerung des Motors abzuleiten. Der Wandler 36 weist eine lineare Skala 37 von Rechteckform und einen beweglichen Abnehmerkopf 38 auf, der mittels eines Stahlfingers 39 an dem Schlitten 23 befestigt ist. Die Bewegung des Abnehmerkopfes 38 über die Skala 36 erzeugt ein Positionssignal, das den Schwingspulenmotor steuert, damit dieser die Lese/Schreibköpfe in die richtige Spurposition bringt. Die Skala und der Abnehmer weisen auf ihren Oberflächen mehrere parallele Leiter auf· Ihre Konstruktion und Funktion in dem Servosystem ist fast identisch mit dem kreisförmigen Wandler, der in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 157 283, eingereicht am 28.Juni 1971 von Andrew Gabor beschrieben ist. Das Verfahren, um die Lese/Schreibköpfe des Magnetplattenspeichers über einer bestimmten Spur zum Halten zu bringen unter Verwendung des erwähnten Steuersystems ist in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 71 984, eingereicht am 14.9.1970 beschrieben. In dieser Anmeldung ist geschildert, daß das äußere
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Bezugssignal für die Position, das dem Steuersystem zugeführt wird, eine Differenzzahl ist, die dem Steuersystem anzeigt, .wieviele Spuren bis zum nächsten Anhaltepunkt überquert wer-* den müssen·
Die feststehende Platte 18 und der Wandler 36 sind zusammen in einem gemeinsamen napfartigen Behälter 44 untergebracht, in den die abnehmbare Platte oder die Patrone 11 herabsinkt und von der Achse 15 zentriert wird« Dabei werden natürlich die Köpfe 21 und 22 zurückgezogen. ^
Der Antriebsmotor 12 ist mit einem Gebläse 41 gekuppelt, das in einer Spirale 42 enthalten ist, welche Außenluft durch einen Einlaß 43 einsaugt und sie zu der Patrone 11 und anderen Teilen der Vorrichtung zur Reinigung und zum Temperaturausgleich weiterleitet, wie noch näher beschrieben wird«.
Aus Pigd in Verbindung jnit Pig·3 ist die Luftströmung vom Einlaß 43 ab genauer ersichtliaho Sie verläuft, wie Pig.3 zeigt, durch das ßebläserad 41 nach oben durch ein Filter und von dort durch eine öffnung 47 in dem Behälter 44. Die öffnung 47 ist, wie b&sser in PIg01 zu sehen ist, mit-einer öffnung 48 in der Patrone 11 in Deckung. Die Luft verläßt die Patrone 11 durch einen Auslaß 49 und den Behälter 44 durch eine öffnung 51, die in die Umgebung führt. Die Pfeile in Figo2 zeigen den Verlauf der Luftströmung, die alle aktiven Elemente der Plattenpatrone und der Antriebseinheit, zu denen die Platten 17, 18, der Wandler 36, die paarweisen Köpfe 21 und 22 und die zugehörigen Pinger 24, 26, 27, 28 und 39 gehören, umspült. Auf diese Weise wird der vertikale Temperaturgradient auf ein Minimum herabgedrückt. Ein vernünftiger ho« rizontaler Temperaturgradient kann in Kauf'genommen werden» da sich alle betroffenen Teile im gleichen Maß ausdehnen, weil sie aus dem gleichen Material bestehen*
7ig»4 ist eine vergrößerte Ansicht^ die die aktiven. Kompo-
nenten der Erfindung, für die Temperaturschwankungen·kritisch sind, genauer veranschaulicht. Die Platten 17 und 18 und die Skala 37 sind alle aus Aluminium konstruiert. Dazu sind diese Teile alle in der gleichen Vertikalebene, die mit 53 angedeutet ist, befestigt. Im einzelnen ist die Platte 17 an der Nabe 16 bei 54 gehaltert, die Platte 18 ist an der Nabe 19 bei 56 festgemacht und die Skala 37 ist an einer Grundplatte 57 mittels eines Dübels 58 und nicht gezeigter Schrauben festgelegt. Es ist nur ein Ende der Skala 37 fixiert, das andere Ende 59 kann eich frei in radialer Richtung bewegen. Jedoch ist, wie Pigo2 zeigt, ein Niederhalter 61 vorgesehen, um ein Flattern in vertikaler Richtung zu verhindern.
Die Grundplatte 57 ist ein Teil des Gehäuses 59 für den Motor 12. Das Gehäuse 59 besteht, wie die Naben 16 und 19 aus Aluminium. Es ist also offensichtlich, daß bei einer radialen Ausdehnung infolge von Temperaturänderungen die Skala 37 eich in der gleichen Weise ausdehnt wie die Platten 17 und 18. Zudem ist die Skala 37 in radialer Richtung zur Drehung der Platten 17 und 18 ausgefluchtet. Infolge des konstanten Luftstromes über die aktiven Bestandteile ist der vertikale Temperaturgradient minimal.
Als weitere Unterstützung des Temperaturausgleicha sind auch der Abnehmer 38 und die paarweisen Lese/Sehreibköpfe 21 und in der gleichen vertikalen Ebene montiert, die beispielsweise mit 61 gekennzeichnet ist. Selbstverständlich bewegt sich diese Ebene je nach der Spur, die gerade aufgezeichnet oder ausgelesen wurde. Die Finger 24, 26, 27, 28 und 39 bestehen alle aus Stahl. Außerdem sind die Finger am Schlitten 23 alle praktisch in der gleichen Vertikalebene befestigt, wie dies aus Fige4 deutlich wird. Die Befestigung geschieht normalerweise durch Verschweißen. Der Schlitten 23 besteht im wesentlichen aus Aluminium. Es liegt also auf der Hand, daß eine Expansion der Finger 24, 26, 27 μηα 28 infolge von Temperaturänderungen durch die Expansion des Fingers 39 für den
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Abnehmer 38 ausgeglichen wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß das Steuersystem die Lese/Schreibkopfpaare 21,22 in ordnungsgemäßer Fluchtung über der richtigen Spur in Stellung bringt*
Wie kritisch die Temperatur bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist,wird aus folgendem Beispiel deutlich. Alumiriium hat bei Raumtemperatur einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von ca« 23.10 pro 0O. Nimmt man einen Radius von 25 cm für die Platten 17 und 18 an, so bedeutet eine Änderung der.relativen Temperatur von 10C eine Maßänderung von etwa 5? 8 μ» Läßt man eine maximale Änderung von 12 /u zu/ so darf die maximale Temperaturänderung ohne Ausgleich annähernd nur 2 C betragene
Die Skala 37 ruht aus Gründen der Stabilität auf einem Stahlbett '63t das seinerseits auf einer stählernen Grundplatte 64 liegt. Diese Grundplatte stellt einen Teil des magnetischen Rückführungskreises -für den Schwingspulenmotor dar« Wie Figo2 zeigt, ist bei 64 für eine unterschiedliche Ausdehnung zwischen den Grundplatten aus Aluminium und Stahl gesorgt»
Die Erfindung erzielt also eine Temperaturkompensation für einen Magnetplattenspeicher, indem sie die Magnetplatten und ihren Antrieb in die gleiche Temperatur und mechanische Umgebung bringt. Dies wird dadurch erreicht, daß die kritischen Elemente an der richtigen Stelle angebracht sind, eine gemeinsame Luftströmung an diesen Elementen vorgesehen wird und die gleichen Materialien für die funktionell verbundenen Bestandteile verwendet werden. Das Temperaturausgleichsystem gemäß der Erfindung erfüllt somit seinen Zweck, dhne Einbuße an Aufzeichnungsfläche und ohne zusätzliche Steuerelemente für das System. .
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Claims (5)

  1. Patentensprü c h e
    Q\) Temperaturausgleichsystein für einen Magnetplattenspeicher mit einer Platte aus vorgegebenem Material, die auf einer Nabe gehaltert ist, welche von einem Antrieb gedreht wird, zu dem Lese/Schreibköpfe gehören, die über einer der Spuren auf einer Platte des Magnetplattenspeichers in Stellung bringbar ist, sowie ein Servosystem zum Einstellen der Köpfe auf eine bestimmte Spur, gekennzeichnet durch einen zu dem Servosystem gehörigen Linearmotor (29* 3Ί* 3*0, der zu der rotierenden Platte (17) eine Linearbewegung in radialer Richtung ausführt, einen Meßwertumwandler (36) in dem Servosystem, der, gesteuert durch die Bewegung des Linearmotors, ein Iststellungssignal erzeugt, das zur Steuerung des Linearmotors mit einem äußeren Bezugspositionssignal verglichen wird, einen Schlitten (23), der den Linearmotor mit den Köpfen (21, 22) und mit dem Meßwertwandler kuppelt, wobei der Meßwandler einen bewegbaren Abnehmerkopf (38) und eine lineare Skala (37) aufweist, die im wesentlichen aus dem gleichen Material besteht wie die Platte und in dem Antrieb nur mit ihrem einen Ende befestigt ist, das im wesentlichen in der gleichen Vertikalebene (53) liegt, in der auch die Platte (17) an ihrer Nabe (16) gehaltert ist, und die auch noch in radialer Richtung ausgerichtet ist, so daß sich die Platte und die Skala in gleicher Weise frei ausdehnen können, und wobei die Lese/Schreibköpfe (21,22) und der Abnehmerkopf (36) über Verbindungsglieder (24, 26, 27, 28, 39) praktisch in der gleichen Vertikalebene am Schlitten (23) befestigt sind.
  2. 2. Temperaturausgleichsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Luftführung solcher Art, daß eine gemeinsame Luftströmung die Scheibe (17) und die Skala (37) überstreicht, um den vertikalen Temperaturgradienten möglichst klein zu halten»
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  3. 3· Temperaturausgleiohsystem nach Anspruch .2, dadurch ge-· " kennzeichnet, daß zu der luftführung ein gemeinsamer Behälter (44) gehört, der die Platte und die Skala enthält.
  4. 4· Temperaturausgleichsyatem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß zu dem Antrieb ein Antriebsmotor (12) gehört, der in einem Gehäu·* se (59) aufgenommen ist und die Nabe (16) für die Platte bewegt, und daß die Skala (37) an einem Teil (57) des Gehäuses (59) befestigt ist, wobei das Gehäuse (59) und die Nabe (16) aus dem gleichen Material bestehen wie die Platte und die Skala.
  5. 5. Temperaturausgleiohsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Aluminium ist.
    6» Temperaturausgleichsystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbind ungsglieder zur Halterung der lese/Schreibköpfe und des Abnehmerkopfes aus einzelnen Fingern (24, 26, 27, 28; 39) bestehen, die alle aus dem gleichen Material sind und an dem Schlitten in der gleichen Vertikalebene befestigt sind ο
    7· Temperaturausgleichsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Stahl ist«
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