DE2264029B2 - Magnetplattenspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetplattenspeicher, mit mindestens zwei auf einer gemeinsamen Welle gelagerten, in einem geschlossenen Gehäuse umlaufenden Speicherplatten und zwischen den Speicherplatten feststehend und im wesentlichen radial angeordneten Leitschienen.

An Magnetspeicherplatten werden bezüglich der Ebenheit der Plattenoberfläche und der Laufruhe sehr hohe Anforderungen gestellt. Denn für die geforderte hohe Aufzeichnungsdichte und eine fehlerfreie Aufzeichnung und Abtastung der Signale auf der Plattenoberfläche ist eine ungestörte gleichmäßige Flughöhe der Magnetköpfe eine wichtige Voraussetzung. Dagegen beeinträchtigen Flatterschwingungen der Speicherplatten das Folgeverhalten zwischen Platte und Magnetkopf und können dadurch bei der Aufzeichnung und Abtastung Signalmodulationen sowie Datenfehler bewirken.

Derartige Flatterschwingungen der Magnetspeicherplatten entstehen durch pulsierende Luftströmungen in dem Bereich zwischen zwei benachbarten Platten. Um eine entsprechende Stabilisierung der Speicherplatten zu erreichen, kann man zwar die Plattendicke vergrößern, jedoch stünde dies im Gegensatz zu dem Bedarf an möglichst leichten Plattenstapeln mit einer entsprechend hohen Zahl von Platten pro Stapelhöhe mit leichter Handhabung und Austauschbarkeit.

Eine weitere Maßnahme zur Reduzierung von Flatterschwingungen ist in der britischen Patentschrift I 031 275 beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung sind sogenannte Spoiler vorgesehen, das sind feststehende Leitschienen, die radial in den Spalt zwischen zwei Magnetspeicherplatten bis in die unmittelbare Nähe des Umfangs der die Speicherplatten tragenden Welle ragen. Diese Leitschienen sind zu den Tragerarmen der Magnetköpfe so angeordnet, daß sie im Drehsinne der Speicherplatten vor den Magnetköpfen lie-

gen.

Die Wirkung der Leitschienen besteht darin, daß die zwischen den Magnetplatten befindliche, durch die Drehung der Platten unter Reibungswirkung mitgenommene Luftströmung mit erhöhtem Druck und gesteigerter Geschwindigkeit aus den Spalten zwischen den Platten austritt. Der Luftaustritt aus dem Stapelbereich erfolgt somit vor dem Erreichen der Zugriffsarme mit den Magnetköpfen, und der Eintritt der Luftströmung findet — im Drehsinne der Magnetspeicherplat-

ten gesehen — hinter den Zugriffsarmen mit den Magnetköpfen statt.

Durch die Anordnung der Leitschienen zwischen den Magnetplattenspeichern erhält man infolge der verbesserten Luftverteilung eine Temperatursiaünüicrung und durch Reduzierung der Turbulenzströmungen eine Verringerung der Flatterschwingungen, indem die auf der Plattenoberfläche gemessenen Schwingungsamplituden gegenüber der Ausführung ohne Leitschiene auf etwa die Hälfte reduziert werden konnten. Es hat sich aber herausgestellt, daß eine weitergehende Verbesserung des Flatterverhaltens der Speicherplatten mit dieser Maßnahme nicht möglich ist.

Unabhängig davon, ob ein Magnetplattenstapel mit Leitschienen ausgestattet ist oder nicht, sind Platten-Speicheranordnungen grundsätzlich von einem Gehäuse umgeben, das vornehmlich sowohl zur Sicherheit der sich in der Nähe aufhaltenden Personen als auch zur Abschirmung der Aufzeichnungsoberflächen der Speicherplatten gegen Staub und sonstige Einflüsse der umgebenden Luft dient. Das Gehäuse ist im wesentlichen der Kontur des Plattenstapels und der zugeordneten Magnetkopfhalterungen sowie den im Einzelfall vorgesehenen Luftumführungen angeppßt. Bei Plattenspeicherausführungen mit einer Leitschiene, wie im IBM Technical Disclosure Bulletin, Januar 1969, S. 951 beschrieben, dient das Gehäuse auch zur Bildung eines Führungskanals für die aus dem Plattenstapel austretende und nach dem Durchströmen des Kanals wieder eintretende Luft, derart, daß ein geschlossener Luftkreislauf gebildet wird.

Der Ausführung und Gestaltung des Gehäuses für Magnetplattenspeicher hat man bisher keine besondere Bedeutung beigemessen, sondern die Bemessung so vorgenommen, daß einerseits die Außenmaße des Speichers nicht unnötig groß werden, andererseits aber auch zwischen dem Außenrand der Speicherplatten und dem umgebenden Gehäuse ein ausreichender Abstand blieb. Dabei ist man nicht nur davon ausgegangen, daß ohne unnötig hoch geschraubte Anforderungen an die Fertigungstoleranzen des Gehäuses eine Berührung zwischen Platten und Gehäuse auszuschließen war, sondern auch das eigentliche Luftvolumen im Innern des Gehäuses ausreichend bemessen werden sollte, um einen entsprechenden Austausch- und Kühlef fekt der Luft im Innern des Gehäuses zu erreichen.

Es wurden aber auch Versuche unternommen, eine Reduzierung der Flatterschwingungen konventioneller Speicherplatten durch eine Verkleinerung des Gehäuses zu erreichen, indem man den Abstand zwischen dem Umfang der Platten und dem Gehäuse verringerte, und zwar so weit, daß eine Berührung zwischen Platten und Gehäuse auch bei Temperaturschwankungen und anderen mechanischen Einflüssen gerade noch

verhindert war, Eine solche Gehäuseausbildung zeitigte jedoch ein wesentlich verschlechtertes Schwingungsverhalten, so daß dieser Weg nicht weiter beschritten wurde. Demgegenüber beeinflußte eine Vergrößerung des Gehäuses, also eine Erhöhung des Sicherheitsabstandes zwischen Platten und Verkleidungsinnenseite mit erweitertem Ringraum um den Plattenstapel herum das Schwingungsverhalten der Platten praktisch überhaupt nicht.

Die durch die Erfindung gelöste Aufgabe besteht darin, diese Schwierigkeiten in der weiteren Verbesserung des Schwingungsverhaltens bei Plattenspeichern zu überwinden und die Amplituden der auftretenden Flatterschwingungen der Speicherplatten wirksam zu verringern. Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gelungen, daß bei einem mit radial angeordneten Leitschienen zur Vermeidung von Wirbelbildung versehenen Magnetplattenspeicher der eingangs beschriebenen Ausführung das Gehäuse in dem zur Sicherung des berührungsfreien Umlaufs der Speicherplatten geringstmöglichen Abstand vom Umfang der Speicherplatte angeordnet ist. Mit der erfindungsgerr.äßen Ausbildung wird eine überraschend wirksame Homogenisierung der Luftströmung zwischen den Plattenoberflächen erreicht mit der Folge, daß die an der Plattenoberfläche gemessenen Schwingungsamplituden ganz erheblich verringert sind. Dieser Erfolg ist darauf zurückzuführen, daß die Ursache der Flatterschwingungen der Speicherplatten, die Entstehung pulsierender Strömungen zwischen den Plattenoberflächen, bei einem Plattenstapel nach der Erfindung nahezu vollständig verhindert ist. Dabei bewirkt die Leitschiene eine Beruhigung der Zwischen den Platten erzeugien Luftströmung, während das eng ausgebildete Gehäuse den Austausch der Strömungen zwischen den Plattenpaaren durch den Ringspalt am Umfang hindurch praktisch verhindert, so daß bei der Zirkulation der Luft infolge der Ventilationseinwirkung der Plattenoberflächen eine νυη Turbulenzen weitgehend freie Strömung erzeugt wird.

Die Erfindung ermöglicht, von den bisher bekannten Ausführungen der Magnetplattenspeicher ausgehend, eine wesentliche Vergrößerung der Plattendurchmesser und damit der Speicherkapazität, gewährleistet eine höhere Zuverlässigkeit bei der Aufzeichnung und Abta · stung der Daten und bietet außerdem den Vorteil, daß die Verlustleistung beim Betrieb des Plattenspeichers unabhängig von der jeweiligen Stellung der Magnetköpfe nahezu vollständig konstant gehalten wird. Der letztere Vorteil hat seine Ursache darin, daß die Strömungsverhtltnisse in den Bereichen zwischen den Speicherplatten nicht mehr davon beeinflußt werden, ob der Magnetkopf gerade auf eine Spur nahe der Außenkante der Platte oder nahe der Trägerwelle eingestellt ist.

Die Bemessung des Abstandes zwischen der Gehäuseinnenwand und dem Umfang der Speicherplatten erfolgt nach der erfindungsgemäßen Lehre so, daß ein möglichst geringer Abstand verbleibt, der bei allen auftretenden Betriebsverhältnissen zur Verhinderung einer physichen Berührung zwischen Platten und Gehäuse ausreicht. Ein Abstand von 1,5 bis 2 mm entspricht im allgemeinen diesen Anforderungen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Plattenspeichers sind zwischen je zwei Speicherplatten je zwei um etwa 180° gegeneinander versetzt angeordnete Leitschienen vorgesehen. Diese Anordnung ist vorzugsweise für solche Speicherausführungen geeignet, bei denen zwei Sätze von Magnetkopf-Zugriffsarmen diametral zueinander vorgesehen sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Magnetspeicher-Plattenstapel in schau bildlicher Darstellung ohne Gehäuse,
F i g. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines

ίο Magneispeicher-Plattenstapels mit je einer Leitschiene zwischen den Speicherplatten und

F i g. 3 in schematischer Darstellung eine Draufsicht aut einen Magnetspeicher-Plattenstapel mit zwei Leitschienen zwischen den Speicherplatten.

Gemäß Fig.) sind eine Mehrzahl, beispielsweise sechs Magnetspeicherplatten 1 zu einem Stapel zusammengefaßt und auf einer gemeinFamen Welle 2 gelagert. Die Welle 2 läuft mittels eines (nicht gezeigten) Antriebes ständig um und hat eine konstante Drehzahl von 40 U/Sek. Auf den Oberflächen der Magnetspeicherplatten 1 befindet sich eine Vielzahl konzentrischer Datenspuren 3, von denen auf jeder der dargestellten Speicherplatten auf der sichtbaren Oberfläche eine Datenspur 3 gestrichelt dargestellt ist. Die Magnetsp=icherlatten 1 und damit die Datenspuren 3 sind in jeweils 20 Sektoren 4 unterteilt, wobei jedem dieser Sektoren 4 zur Kennzeichnung eine Adresse zugeteilt ist.

In den Plattenstapel können fünf kammartig ausgebildete Zugriffsarme 5 mit zehn Magnetköpfen 6 unterschiedlich weit eingefahren und auf die ausgewählte Datenspur 3 eingestellt werden. Die Zugriffsarme 5 haben daher in jeder Stellung Zugriff zu zehn Datenspuren 3, die als »Zylinder« bezeichnet werden. Die Magnetköpfe 6 sind als Schreib-/Leseköpfe ausgebildet. Die Steuerung und der Antrieb der Zugriffsarme 5 erfolgt über eine Zugriffssteuereinrichtung 7, mittels derer die Zugriffsarme 5 mit den Magnetköpfen 6 in Rieh tung des Doppelpfeiles zum Plattenstcpel 8 ein- und ausgefahren werden.

Nach F i g. 2 ragt zwischen die Magnetspeicherplatten 1 des Plattenstapels 8 je eine Stationära Leitschiene 9. Die Leitschiene 9 ist etwa tangential zur Welle 2 ausgerichtet und reicht bis dicht an die Welle 2 heran.

Der Abstand der Leitschiene 9 von den Oberflächen der benachbarten Magnetspeicherplatten 1 ist sehr gering gehalten und beträgt etwa 1 mm, so daß der Durchtritt der Luftströmung von der einen Seite der Leitschiene 9 zur anderen Seite weitgehend verhindert

Der Plattenstapel 8 sowie die Zugriffssteuereinrichtung 7 sind von einem Gehäuse 10 umgeben, das den Plattenstapel 8 in einem Bereich von 180° mit einem Abstand von etwa 2 mm umgibt und im ührigen s;o gestaltet ist, daß um die Zugriffssteuereinrichtung 7 herum ein Luftführungskanal 11 mit Leitschaufeln 12 gebildet wird.

Im Betrieb der dargestellten Anordnung wird die zwischen den in Pfeilrichtung umlaufenden Magnet-Speicherplatten 1 befindliche Luft, da sie infolge des geringen Spaltes am Umfang der Magnetspeicherplatten 1 unter der Wirkung ihrer Zentrifugalkraft nicht entweichen kann und von der Leitschiene 9 tangential abgelenkt wird, im Sinne der Pfeile in den Luftführungskanal 11 gedrängt, aus dem sie nach einer gewissen Abkühlung wieder in den Plattenstapel 8 tangential eintritt. Obwohl sich die Strömungsgeschwindigkeit von) Austritt aus dem Plattenstapel bis zum Wiederein-

tritt in einem gewissen Umfang verringert, wohnt der Luftströmung beim Wiedereintritt in den Plattenstapel noch eine beträchtliche kinetische Energie inne; es werden daher beim Wiedereintritt der Luftströmung zwischen die Speicherplatten nur verhältnismäßig geringe Beschleunigungskräfte auf die Luftströmung wirksam. Weiterhin wird bei der beschriebenen Ausbildung die Entstehung von Turbulenzen weitgehend verhindert, da der Austausch zwischen der Luftströmung im Bereich zwischen den Speicherplatten einerseits und inV Bereich zwischen Plattenumfang und Gehäuse andererseits auf ein Minimum reduziert ist, wobei sich allenfalls im äußersten Bereich zwischen den Platten bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten gewisse turbulente Strömungsbereiche bilden können.

In dem geschlossenen Kreislauf der Luftströmung findet somit im Bereich zwischen den Platten eine Homogenisierung der Luftströmung statt, derart, daß im wesentlichen eine Laminarströmung aufrechterhalten wird. Dies hat zur Folge, daß keine nennenswerten Störeinflüsse auf die umlaufenden Magnetplatten mehr feststellbar sind, und deren Schwingungsverhalten beträchtlich verbessert ist. Bei der Messung der Schwingungsamplituden der Magnetspeicherplatten konnte gegenüber Plattenspeicherausführungen mit konventioneller Gehäuseanordnung ohne Leitschiene eine Verbesserung um den Faktor 10, gegenüber Plattenspeicherausführungen mit Leitschiene um den Faktor 5 erreicht werden.

Bei der in F i g. 3 schematisch dargestellten Ausführungsform ragen zwischen je zwei benachbarte Magnetspeicherplatten 1 je zwei Leitschienen 13 und 14, die zueinander um 180° versetzt sind. Das Gehäuse 15 schließt hier den Magnetplattenstapel in zwei gegenüberliegenden Bereichen von je etwa 90° seines Umfangs mit sehr engem Abstand der Innenwand von dem Umfang der Magnetspeicherplatten 1 ein. Jeweils benachbart hinter den Leitschienen 13 und 14 im Drehsinne der Welle 16 (Pfeil) werden die Zugriffsarme und die Zugriffssteuereinrichtung für die Magnetköpfe (nicht gezeigt) vorgesehen.

In ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach F i g. 2 wird gemäß F i g. 3 die Luftströmung mit-

tels der Leitschienen 13 und 14 aus dem Bereich zwischen den Magnetspeicherplatten 1 in einen Luftführungskanal 17 bzw. 18 abgelenkt und durch Leitschaufeln 19 bzw. 20 hindurchgeführt, bis sie erneut zwischen die Magnetspeicherplatten 1 gelangt. Hier wird die

Luftströmung unter der Mitnahmewirkung der Plattenoberflächen mittels der Reibung in den Grenzschichten erneut beschleunigt und nun durch die Leitschaufel 14 bzw. 13 in den gegenüberliegenden Luftführungskanal 18 bzw. 17 abgelenkt.

Die Leitschienen 9 bei der Ausführung gemäß F i g. 2 sowie die Leitschienen 13 und 14 bei der Ausführungsform nach F i g. 3 können entweder als einzelne Schienen ausgeführt und befestigt oder einstückig in Form eines Rechens oder Kammes ausgebildet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Magnetplattenspeicher, mit mindestens zwei auf einer gemeinsamen Welle gelagerten, in einem geschlossenen Gehäuse umlaufenden Speicherplatten und. zwischen den Speicherplatten feststehend und im wesentlichen radial angeordneten Leitschienen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10; 15) in dem zur Sicherung des berührungsfreien Umlaufes der Speicherplatten (1) geringstmöglichen Abstand vom Umfang der Speicherplatten angeordnet ist

2. Magnetplattenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Umfang der Speicherplatten (1) und der Innenwand des Gehäuses (10; 15) etwa 2 mm oder weniger beträgt.

3. Magnetplattenspeicher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Speicherplatten (1) je zwei um etwa 180° gegeneinander versetzt angeordnete Leitschienen (13. 14) vorgesehen sind.

4. Magnetplattenspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschienen (9) etwa tangential zur Welle (2) dir Speicherplatten (1) angeordnet sind.

5. Magnetplattenspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschienen (9; 13, 14) für alle Plattenzwischenräume einstückig als Kamm oder Rechen ausgebildet sind.