DE2645620A1

DE2645620A1 - Magnetplattenspeicher-vorrichtung

Info

Publication number: DE2645620A1
Application number: DE19762645620
Authority: DE
Inventors: Yuji Inouye
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1975-10-09
Filing date: 1976-10-08
Publication date: 1977-04-14
Also published as: JPS5246805A; DE2645620C2; US4068267A; JPS582427B2; CA1070422A

Description

BLUMBACH · WESER . BERGEN . KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

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76/8746

Fujitsu Limited

1015, Kamikodanaka, Nakahara-ku
Kawasaki-shi, Japan

Magnetplattenspeicher-Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Magnetplattenspeicher-Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie befaßt sich speziell mit einem Servosystem, das Wandler der Magnetplattenspeicher-Vorrichtung mechanisch antreibt.

Die Magnetplattenspeicher-Vorrichtung umfaßt im wesentlichen einen Magnetplattenstapel, mehrere Wandler, die je mit der entsprechenden Magnetplatte elektromagnetisch zusammenwirken, einen Linearmotor, der die Wandler relativ zu den Magnetplatten bewegt, und eine Steuerschaltungsanordnung, die den Linear-

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W-jnchen. Kramer · Or. Weser · Kirsch — Wiesbaden: Siumbach · Dr. Bergen · Zwirrer

motor so steuert, daß die Wandler entsprechend einem Befehl von einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) zu einer gewünschten Position auf den Magnetplatten bewegt werden. Von den Magnetplatten wird üblicherweise eine als Servoplatte verwendet und die anderen dienen als Datenplatten. Demgemäß umfaßt das Servosystem die Servoplatte, den mit dieser Servoplatte zusammenwirkenden Wandler, den Linearmotor und. die Steuerschaltung. Der mit der Servoplatte zusammenwirkende Wandler, der nachfolgend Servowandler genannt wird, wird durch den Linearmotor unter der Servosteuerung mit einer vorbestimmten Steuergeschwindigkeit grob in eine gewünschte Position auf der Servoplatte gesteuert. Danach wird der Servowandler fein oder genau in die gewünschte Position gesteuert.

Wie erwähnt wird der Servowandler grob mit einer vorbestimmten Steuergeschwindigkeit in eine gewünschte Position bewegt; danach ist es erforderlich, die Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers festzustellen. Wenn die festgestellte Bewegungsgeschwindigkeit von einer vorbestimmten Steuergeschwindigkeit abweicht, steuert die Servoschaltung den Linearmotor derart, daß die Bewegungsgeschwindigkeit gleich der vorbestimmten Steuergeschwindigkeit gemacht wird.

Beim Stand der Technik wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers mit Hilfe eines Tachometers festgestellt, der einen sich bewegenden Magneten und eine stationäre Spule umfaßt, die am rückwärtigen Teil des Linearmotors angeordnet

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-r-

ist. Diese Art Tachometer ist jedoch nicht zur genauen Peststellung der Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers geeignet, denn erstens ist seine Anwendung teuer; da es sich um eine mechanische Detektorvorrichtung handelt, umfaßt das Detektorsignal zweitens für eine Servosteuerung schädliche Vibrationskomponenten; da er mit dem Servowandler mit Hilfe eines mechanisch federnden Teils verbunden isti ist drittens die Bewegungsgeschwindigkeit des an einem Ende des federnden Teils befestigten Servowandlers nicht absolut gleich der Bewegungsgeschwindigkeit, die von dem am anderen Ende des federnden Teils befestigten Tachometer festgestellt wird.

Demzufolge sind in den letzten Jahren Vorschläge gemacht worden betreffend eine Methode zur Feststellung der Bewegungsgesehwindigkeit des Servowandlers dadurch, daß die auf der Servoplatte aufgezeichnete Servoinformation verwendet wird, ohne den Tachometer zu benutzen. Wenn sich der Servowandler relativ zur Servoplatte und geringfügig oberhalb dieser bewegt, erzeugt er durch Lesen dieser Servoinformation ein Positionssignal. Die Servoinformation ist in jeder Servospur der Servoplatte aufgezeichnet, wobei eine große Anzahl von Servospuren auf der Oberfläche der Servoplatte konzentrisch angeordnet ist. Das vom Servowandler erzeugte PositionssLgnal ist typischerweise ein Dreiecksignal. Da das Positionssignal sich linear entsprechend den Änderungen der Bewegung des Servowandlers ändert, erhält man die Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers durch Differenzieren des Positionssignals, und sie entspricht der Ableitung des Positions-

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signals (y) nach der Zeit (t), d. h. d£ Somit erhält man die

Q.T/

Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers ohne Verwendung des Tachometers.

Wie nachfolgend ausführlich erläutert ist, sollte die Servoplatte ferner eine innere Überwachungszone umfassen, die innerhalb der und konzentrisch zu den Servospuren angeordnet ist, sowie eine äußere Überwachungszone,die außerhalb und konzentrisch zu den Servospuren angeordnet ist. Sowohl die innere als auch die äußere Überwachungszone sind vorgesehen, um zu verhindern, daß der Servowandler durch einen Zufall oder Vorfall aus den Servospuren herausläuft, und um ferner die Nullposition für die Servospuren anzuzeigen, wobei sowohl die innere als auch die äußere Überwachungszone eine Überwachungsinformation speichern. Wenn die auf der Überwachungszone vorher magnetisch aufgezeichneten Servosignale lediglich ein Muster haben, ist es unmöglich, eine Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers durch Differenzieren des Positionssignals vom Servowandler zu erhalten, wenn der Servowandler sich oberhalb der inneren oder äußeren Überwachungszone bewegt, da das Ergebnis der Differenzierung immer null sein wird. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurde folgende Methode zur Peststellung der Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers dann, wenn er sich auf der Überwachungszone befindet, vorgeschlagen. Dabei kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers durch Integrieren einer Beschleunigung des Servowandlers erhalten werden. Und da die Beschleunigung des Servowandlers proportional zum Wert des Treibstroms im

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Linearmotor ist, kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers dadurch festgestellt werden, daß dieser Treibstrom mit Hilfe eines elektronischen Integrators integriert wird. Der elektronische Integrator kann jedoch gewöhnlich den Treibstrom nicht mit hoher Genauigkeit integrieren, und zwar aufgrund des Auftretens eines Drift- oder Verschiebungsstroms im elektronischen Integrator. Obwohl es möglich sein mag, eine Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers zu erhalten, wenn er sich oberhalb der inneren oder der äußeren Überwachungszone bewegt, bleibt es demgemäß jedoch noch schwer, eine Bewegungsgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Magnetplattenspeicher-Vorrichtung verfügbar zu machen, bei der eine Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers nicht nur erhalten werden kann, wenn dieser sich oberhalb der Servospuren bewegt, sondern auch, wenn er sich oberhalb der inneren und/oder der äußeren Uberwachungszone bewegt.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Magnetplattenspeicher-Vorrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des Anspruchs 1.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Magnetplattenspeicher-Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben,

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

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Pig. 1 eine sehematische Schrägansicht des mechanischen Teils einer typischen Magnetplattenspeicher-Vorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf Magnetplatten, vom Pfeil II in Fig.. 1 aus gesehen, wobei die obere Magnetplatte teilweise weggeschnitten ist;

Fig. J> eine vergrößerte Draufsicht auf die herkömmliche Servoplatte, die teilweise weggeschnitten ist;

Fig. 4a das Signal, das vom Servowandler auf der in Fig. j5 gezeigten ungeradzahligen Spur festgestellt worden ist;

Fig. 4b das Signal, das vom Servowandler auf der in Fig. 3 gezeigten geradzahligen Spur festgestellt worden ist;

Fig· 5 (Pi) bis Fig. 5 (p,-) die Servosignale, die vom Servowandler erzeugt werden, wenn er sich oberhalb von Positionen befindet, die in Fig. 3 durch die Symbole P₁ bis P₁- gekennzeichnet sind;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Demodulationsschaltung für das Positionssignal;

Fig. 7 Spitzenviert spannungen, die durch eine ungeradzahlige Spitzenwerthalteschaltung, eine geradzahlige Spitzen-

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werthalteschaltung und eine Subtrahierschaltung erzeugt worden sind, welche Schaltungen in Fig. 6 gezeigt sind;

Fig. 8a eine Draufsicht auf eine herkömmliche Servoplatte 11', teilweise weggeschnitten;

Fig. 8b die Kurve des Positionssignals S , das entsprechend der Anordnung der in Fig. 8 gezeigten ungeradzahligen und
geradzahligen Spuren erzeugt wird;

Fig. 9 eine Diagrammdarstellung einer typischen Magnetplattenspeicher-Vorrichtung;

Fig. 1OA eine Draufsicht auf die erfindungsgeraäße Servoplatte ll", teilweise weggeschnitten;

Fig. 1OB die Kurve des Positionssignals S , das entsprechend der Anordnung der in Fig. 1OA gezeigten ungeradzahligen und geradzahligen Spuren erzeugt wird;

Fig. 11 eine Draufsicht, teilweise weggeschnitten, welche das
Magnetisierungsmuster der erfindungsgemäßen Servoplatte 11" zeigt;

Fig. 12 (l) bis Fig. 12 (4) je Servosignale, die vom Servo-

wandler erzeugt werden, wenn er sich in vier verschiedenen Positionen befindet: oberhalb der ungeradzahligen

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Spur; oberhalb der geradzahligen Spur; oberhalb der ungeradzahligen' Spur; und oberhalb der geradzahligen' Spur, wie sie in Fig. 11 gezeigt sind;

Fig. 13 eine Diagrammdarstellung der erfindungsgemäßen Magnetplattenspeicher-Vorrichtung;

Fig. 14 ein Blockschaltbild eines weiteren Beispiels eines in Fig. 12 gezeigten Zonendetektors 102; und

Fig. 15 (l) bis Fig. 15 (7) Zeitsteuerungspläne zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. 14 gezeigten Zonendetektors 102.

Fig. 1 ist eine schematische Schrägansicht zur Darstellung eines mechanischen Teils einer typischen Magnetplattenspeicher-Vorrichtung. In Fig. 1 kennzeichnen 11 und 11' mehrere Magnetplatten, wobei 11' speziell eine Servoplatte bezeichnet, und es sich bei den anderen Platten um Datenspeicherplatten handelt. Der Plattenstapel wird durch eine rotierende Welle 12 festgelegt und in Richtung des Pfeils A gedreht, wobei die Welle durch einen (nicht gezeigten) Elektromotor mit konstanter hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Die Bezugsziffern 13 und 13' bezeichnen Wandler, wobei 13' speziell einen Servowandler kennzeichnet, der elektromagnetisch mit der Servoplatte 11' zusammenarbeitet. Die Wandler 13 und 13' werden von einem Wagen 14 mit Hilfe ent-

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sprechender Arme 15 gehalten und vom Wagen lK in Richtung der Pfeile B und B' vorwärts und. rückwärts bewegt. Demgemäß können die Wandler 13 und Ij' in radialer Richtung und geringfügig oberhalb der entsprechenden Magnetplatten 11 und 11'laufen. In jeder der Platten 11 ist eine große Datenmenge in einer Vielzahl (nicht gezeigter) kreisförmiger Spuren gespeichert, die konzentrisch auf der Scheibe angeordnet sind. Wenn eine (nicht gezeigte) Steuereinheit das Auslesen einiger Daten aus einer bestimmten Spur einer bestimmten Platte 11 oder das Einschreiben einiger Daten in eine bestimmte Spur einer bestimmten Platte 11 befiehlt, wird der entsprechende Wandler Ij5 zur gewünschten Spur bewegt. Danach kann der entsprechende Wandler Ij5 Daten von der gewünschten Spur auslesen oder Daten in die gewünschte Spur einschreiben. Die erwähnte Bewegung der Wandler wird durch einen Linearmotor 16 über den Wagen 14 und die Arme 15 vorgenommen. Das Positionieren des entsprechenden Wandlers auf der gewünschtei Spur der gewünschten Platte wird unter der Steuerung von Servoinformation vorgenommen, die in einer Vielzahl von Spuren auf der Servoplatte 11' gespeichert ist, wobei Servoinformation vom Servowandler Ij5' ausgelesen wird. Die ausgelesene Servoinformation wird einer (nicht gezeigten) Steuerschaltung zugeführt, die den Linsarmotor 16 so steuert, daß der entsprechende Wandler zu der gewünschten Spur geführt und auf dieser gehalten wird. Die Bezugsziffer 17 kennzeichnet ein Tachometer, das eine Bewegungsgeschwindigkeit der Wandler feststellt, und diese Bewegungsgeschwindigkeit wird ebenfalls der·. Steuerschaltung mitgeteilt, um die Wandler mit. einer vorbestimmten Steuergeschwindigkeit zu bewegen.

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Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf Magnetplatten, und zwar vom Pfeil II aus gesehen. In Fig. 2 kennzeichnet die Bezugsziffer 11 die Datenspeicherplatte, die teilweise weggeschnitten ist, und die Bezugsziffer ll' kennzeichnet die Servoplatte. Die Servospeicherplatte 11'ist mit einem vorbestimmten Abstand unter der Datenspeicherplatte 11 angeordnet. Die Bezugsziffer 12 kennzeichnet die Drehwelle. Da die Datenspeicherplatte 11 teilweise weggeschnitten ist, kann man durch diesen weggeschnittenen Teil einen Teil der Servospeicherplatte 11' sehen. Auf der Oberfläche der Datenspeicherplatte 11 ist eine Vielzahl von kreisförmigen und konzentrisch angeordneten Spuren 21 vorgesehen. Jede der Spuren 21 speichert Dateninformation, die zur Datenverarbeitung verwendet wird. Auch auf der Oberfläche der Servoplatte ll' ist eine Vielzahl kreisförmiger und konzentrisch angeordneter Spuren 21' vorgesehen. Die Spuren 21' speichern je Servoinformation oder uberwachungszoneninformation. Wie Fig. 2 zeigt, jäb jede der Spuren 21' so angeordnet, daß sie gegenüber der entsprechenden Spur 21 um einen halben Spurabstand, in radialer Richtung verschoben ist. Der Servowandler 13' ist vertikal mit einer geraden Linie ausgerichtet, längs welcher auch die anderen Wandler 13 vertikal ausgerichtet sind, wie es Fig. 1 zeigt. Der Servowandler 13' wird in seir er Bewegung angehalten und. in einer bestimmten Position gehalten, die sich auf einer Grenzlinie zwischen den benachbarten beiden Spuren 21' befindet. Wenn der Servowandler 13' in seiner Bewegung angehalten und in der gewünschten Position gehalten wird, kann der bestimmte Wandler 13 genau oberhalb der gewünschten Spur angeordnet werden.

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Pig. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine teilweise weggeschnittene herkömmliche Servospeicherplatte 11'. In Fig. 3 repräsentieren die Bezugsziffern 32 und 33 eine äußere bzw. eine innere Überwachungszone. Sowohl die äußere Überwachungszone 32 als auch die innere Überwachungszone 33 setzt sich aus mehreren Spuren 21' zusammen. Die Bezugsziffer 34 repräsentiert eine Servospurζone. Die Servospurzone 34 setzt sich aus mehreren Spuren 21' zusammen und ist zwischen der äußeren Überwachungszone 32 und der inneren Überwachungszone 33 angeordnet. Wie Pig. 3 zeigt, sind die Spuren 21' in zwei Arten von Spuren klassifiziert. Die erste Art von Spuren wird ungeradzahlige Spur und die zweite Art von Spuren wird geradzahlige Spur genannt. Die äußere Überwachungszone 32 setzt sich mehreren ungeradzahligen Spuren und die innere Überwachungszone 33 setzt sich aus mehreren geradzahligen Spuren zusammen. Die Servospurzone 34 setzt sich aus einer großen Anzahl von ungeradzahligen und geradzahligen Spuren zusammen, wobei die ungeradzahligen Spuren und die geradzahligen Spuren abwechselnd angeordnet sind. In jeder der ungeradzahligen Spuren sind bei diesem Beispiel eine Vielzahl von Magnetisierungsbereichen auf der Platte 11' gebildet, und jeder der Magnetisierungsbereiche weist ein Magnetisierungsmuster N ->· N -*■ S -*T S in Richtung eines Pfeils A auf. In jeder der geradzahligen Spuren ist bei diesem Beispiel eine Vielzahl von Magnetisierungsbereichen auf der Platte 11' gebildet und jeder der Magnetisierungsbereiche weist ein Magnetisierungsmuster S-9> S-^ N-^ N in Richtung des Pfeils A auf. Fig. 4A zeigt die Magnetisierung und Ausgangssignale, die durch

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und längs der in Fig. 3 gezeigten ungeradzahligen Spur erzeugt werden, und Fig. 4B zeigt die Magnetisierung und Ausgangssignale, die längs der geradzahligen Spur in Pig. 3 erzeugt werden.

Wenn sich in Fig. 3 der Servowandler 13' in einer durch das Bezugssymbol P. gekennzeichneten Position befindet und die Servospeicherplatte 11' mit konstanter hoher Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils A gedreht v.'ird, erzeugt der Servowandler 13' zyklische Wellen entsprechend der Magnetisierung der ungeradzahligen Spur (Fig. 4A). Die zyklischen Wellen sind auch in Zeile (p,) der Fig. 5 dargestellt. Wenn sich der Servowandler 1J>' in einer Position Pr- befindet, erzeugt der Servowandler I3' zyklische Wellen entsprechend der Magnetisierung der geradzahligen Spur (Fig. 4b). Die zyklischen Wellen sind durch gestrichelte Linien in Zeile (p,-) der Fig. 5 ebenfalls dargestellt. Wenn sich der Servowandler 13" in einer Position Pp, P^, oder P^ befindet, erzeugt er Wellen, die in den Beispielen (p₂)* (P-3)* ΐ>^ζ"· (P4) &QV Fig. 5 dargestellt sind. Die in den Zeilen (p₂)» (P-*) und (p^) gezeigten Wellen werden gebildet durch Summieren einer der durch die durchgehenden Linien dargestellten zyklischen Wellen mit einer weiteren der durch gestrichelte Linien dargestellten zyklischen Wellen. Wenn der Servowandler 13' beispielsweise zu einem großen Teil der ungeradzahligen Spur gegenüberliegt, ist die Amplitude einer jeden der durchgehend gezeichneten Wellen größer als die Amplitude einer jeden der gestrichelt gezeichneten zyklischen Wellen.

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Pig. 6 zeigt das Blockschaltbild einer herkömmlichen Positionssignal-Demod.ulierschaltung. Die Positionssignal-Demod.ulierschaltung empfängt zunächst die in Fig. 5 gezeigten Wellen und erzeugt dann ein Positionssignal. In der Positionssignal-Demodulierschaltung bezeichnet die Bezugsziffer 6l einen Kopfkern des Servowandlers Ij5' (Fig. l). Die vom Kopfkern 6l abgeleiteten V/ellen (Fig. 5) werden von einem Verstärker 62 verstärkt und. dann auf eine Abtastschaltung 6^ gegeben. Die Abtastschaltung 6j> stellt eine Zuordnung zu den in Fig. 5 durchgehend gezeichneten Wellen fest und triggert eine ungeradzahlige Spitzenwerthalteschaltung 64. Die ungeradzahlige Spitzeriwerthalteschaltung 64 hält anschließend die Spitzenamplitude der V/ellen fest. Die Abtastschaltung 6~$ stellt außerdem eine Zuordnung zu den in Fig. 5 gestrichelt gezeichneten V/ellen fest und triggert eine geradzahlige Spitzenwerthalteschaltung 65. Die geradzahlige Spitzenwerthalteschaltung 65 hält danach die Spitzenamplitude der V/ellen fest. Die Ausgangssignale von ungeradzahliger und geradzahliger Spitzenwerthalteschaltung 64 bzw. 65 werden einer Subtrahierschaltung 66 zugeführt. Am Ausgang der Subtrahierschaltung 66 erscheint das Positionssignal S .

Fig. 7 zeigt V/ellen, die von der ungeradzahligen Spitzenwerthalteschaltung 64, der geradzahligen Spitzenwerthalteschaltung 65 und der Subtrahiersehaltung 66 stammen, wobei die Symbole P, bis P₁- den entsprechenden Positionen in Fig. 5 entsprechen, an denen sich der Servowandler 13'befindet. In Fig. 7 zeigt eine

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treppenartige Welle, die durch eine durchgehende Linie 71 dargestellt ist, ein von der ungeradzahligen Spitzenwerthalteschal tung 64 geliefertes Ausgangssignal. Eine durch die gestrichelte Linie 72 gezeigte treppenförmige Welle zeigt ein von der geradzahligen Spitzenv;erthalteschaltung 65 geliefertes Signal. Eine durch eine strichpunktierte Linie 75 gezeigte treppenartige Welle zeigt das Positionssignal S .

Fig. 8a zeigt eine Draufsicht, teilweise weggeschnitten, auf die herkömmliche Servospeicherplatte 11'. Diese Draufsicht entspricht derjenigen der Fig. 3· Wenn der Servowandler I3' die Platte 11" in einer radialen Richtung gemäß Pfeil r überquert, wenn die Platte 11' gleichzeitig in Richtung des Pfeils A gedreht wird, erzeugt die (in Fig. 6 gezeigte) Positionssignal-Demodulierschaltung das Positionssignal. Dieses umfaßt eine Vielzahl Dreieckwellen und zwei trapezförmige Wellen, die entsprechend der Anordnung der ungeradzahligen und geradzahligen Spuren gebildet werden. Die Dreieck- und die Trapezwellen sind in Fig. 8b gezeigt, wobei die Dreieckwellen durch die Bezugsziffer 8l und die Trapezwellen durch die Bezugsziffern 82 und 83 gekennzeichnet sind.

Fig. 9 ist eine Diagrammdarstellung einer typischen Magnetplattenspeicher-Vorrichtung. In Fig. 9 handelt es sich bei den mechanischen Elementen 11 bis 17 um die bei Fig.l erläuterten, und die mechanischen Elemente 11 bis 17 werden unter der Steuerung von elektronischen Elementen 91 bis 98 angetrieben. Das

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elektronische Element 91 bezeichnet die Positionssignal-Demodulierschaltung, die sich aus den in Fig. 6 gezeigten elektronischen Schaltungen 62 bis 66 zusammensetzt. Der erste Ausgang 91" der Schaltung 91 erzeugt das erwähnte Positionssignal S , und der zweite Ausgang 92" der Schaltung 91 erzeugt Zylinderimpulse P mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Komparators. Ein Zylinderimpuls P wird jedesmal erzeugt, wenn

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der Servowandler 13' eine Spur 21' kreuzt. Die Anzahl der zu schneidenden Spuren 21' wird von einer Steuerschaltung 92 vorgegeben, und diese Zahl wird dann über einen ersten Eingang 93' in einem Differenzzähler 93 eingestellt. Von dieser Anzahl von Spuren 21' wird die Anzahl der Zylinderimpulse P Impuls für Impuls subtrahiert, wobei die P über einen zweiten Eingang 93" zugeführt werden. Dann erzeugt der Differenzzähler 93 ein Digitalsignal, das immer die Anzahl der zu schneidenden Spuren ausdrückt. Das Digitalsignal vom Differenzzähler 93 wird mit Hilfe eines D/A-Konverters 9K in ein entsprechendes Analogsignal umgesetzt. Die Bezugsziffer 95 kennzeichnet einen Funktionsgenerator, der die Wellenform des D/A-Konverters 9k in eine geeignete Geschwindigkeitskurve der Steuergeschwindigkeit abändert. So erzeugt der Funktionsgenerator 95 ein Signal V- einer vorbestimmten Steuergeschwindigkeit, mit welcher der Wagen 14 und auch die Wandler 13 und 13' zu bewegen sind. Zunächst wirkt ein Schalter 96 mit einem Kontakt 96-1 zusammen, und die vorbestimmte Steuergeschwindigkeit V- wird einem ersten Eingang 97' einer Subtrahierschaltung 97 zugeführt. Unterdessen wird die wirkliche Bewegungsgeschwindigkeit des

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Wagens 14 und auch der Wandler 13 und 1J>' durch das Tachometer IT festgestellt. Das festgestellte Geschwindigkeitssignal V wird auf einen zweiten Eingang 97" der Subtrahierschaltung 97 . gegeben. Die Subtrahierschaltung 97 erzeugt ein Abweichungssignal, das eine Abweichung zwischen dem Signal V^- ~ der vorbestimmten Steuergeschwindigkeit und dem Signal V der wirklichen Geschwindigkeit anzeigt. Das Abweichungssignal wird durch einen Leistungsverstärker 98 verstärkt und auf den Linearmotor 16 zurückgekoppelt. Wenn der Pegel des Signals V niedriger als derjenige des Signals V_f ist, kann der Leistungsverstärker Energie mit positivem Vorzeichen an den Linearmotor 16 liefern, und. wenn der Pegel des Signals V größer als derjenige des Signals Vf ist, kann der Leistungsverstärker Energie mit negativem Vorzeichen an den Linearmotor l6 geben. Somit werden die Wandler 13 und 13'grob bis dicht zur gewünschten Position, in der sie angehalten werden sollen, geführt. Wenn beispielsweise die gewünschte Position in Fig. 8B ein Punkt Q ist, wechselt die Amplitude des Positionssignals S demzufolge längs der Linie q zwischen den Amplituden v, und Vp. Zu diesem Zeitpunkt sollte in Fig. 9 der Inhalt des Differenzzählers 33 null sein, und der Schalter 96 hat denjenigen Zustand angenommen, in welchem er mit einem zweiten Kontakt 96-2 zusammenwirkt. In diesem Fall erzeugt die Subtrahierschaltung 97 ein Abweichungssignal, das eine Abweichung zwischen der wirklichen Position der Wandler und der gewünschten Position Q anzeigt. Das Abweichungssignal wird über den Leistungsverstärker 98 auf den Linearmotor 16 zurückgekoppelt, und. dadurch werden die Wandler genau in die gewünschte Position Q gebracht.

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Bei der In Fig. 9 gezeigten herkömmlichen Magnetplattenspeicher-Vorrichtung wird die Feststellung der Bewegungsgeschwindigkeit der Wandler I3 und 13' durch Verwendung des mechanischen Tachometers 17 vorgenommen. Wie bereits erwähnt hat das Tachometer 17 jedoch einige Nachteile. Demgemäi3 wurde in jüngeren Jahren vorgeschlagen, die wirkliche Bewegungsgeschwindigkeit der Wandler nur durch Verwendung des Positionssignals S festzustellen, und zwar ohne Benutzung des Tachometers. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Wandler 13 und I3' kann, wie bereits erwähnt, durch Differenzieren des Positionssignals S erhalten werden. Es er-

gibt sich jedoch folgendes Problem. Obwohl es möglich ist, die Bewegungsgeschwindigkeit durch Differenzieren des Positionssignals S zu erhalten, wenn sich der Servowandler I3' innerhalb der Servospurzone J>k (siehe Pig. 8A) bewegt, ist es unmöglich, die Bewegungsgeschwindigkeit durch Differenzieren des Positionssignals S zu erhalten, wenn sich der Servowandler 13' innerhalb der äußeren oder der inneren Überwachungszone 32 bzw. 33 (siehe Fig. 8A) bewegt. Der Grund ist folgender: Wenn sich der Servowandler I3' innerhalb der Servospurzone y\ bewegt, kann, da das Positionssignal S in Form von Dreieckwellen 8l (Fig. 8b) erzeugt wird, die Bewegungsgeschwindigkeit durch Feststellen des Gradienten einer jeden der Dreieckwellen 8l erhalten werden, und einen solchen Gradienten erhält man durch Differenzieren einer jeden Dreieekwelle. Wenn sich der Servowandler 13' jedoch innerhalb der äußeren oder der inneren Überwachungszone 32 bzv/. 33 bewegt, kann, da das Positionssignal S in Form von Trapezwellen 82 oder 83 (Fig. 8b) erzeugt wird, die Bewegungsgeschwindigkeit nicht durch Diffe-

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renzieren einer jeden der Trapezwellen erhalten werden. Dies deshalb, weil der differenzierte Wert einer jeden Trapezwelle null wird.

Gemäß vorliegender Erfindung ist die äußere Überwachungszone 32 mit einer Vielzahl ungeradzahliger und geradzahliger Spuren versehen, die gemäß Fig. 1OA abwechselnd angeordnet sind. Auch die innere Überwachungszone 33 ist mit einer Vielzahl ungeradzahliger und geradzahliger Spuren versehen, die gemäß Fig. 1OA abwechselnd angeordnet sind. Fig. 1OA zeigt eine Draufsicht auf eine teilweise weggeschnittene erfindungsgemäße Servospeicherplatte ll", welche der Draufsicht gemäß Fig. 8A entspricht. Wenn sich der Servowandler 13' in Richtung des Pfeils r über die Platte ll" bewegt und die Platte ll" gleichzeitig in Richtung des Pfeils A gedreht wird, erzeugt die Positionssi gnalDemoduli er se haltung 91 (Fig· β und 9) Dreieckwellen in der Servo spur zone J>K und auch in der äußeren und der inneren Überwachungszone 32 bzw. 33· Die in Fig. 1OB gezeigten Dreieckwellen werden entsprechend, der Anordnung der ungeradzahligen und der geradzahligen Spuren erzeugt. Aus Fig. 1OB ist folgendes ersichtlich. Da man die Dreieckwellen nicht nur erhält, wenn sich der Servowandler 13' in der Servospurzone J>k bewegt, sondern auch, wenn er sich in der äußeren und in der inneren Überwachungszone 32 bzw. 33 bewegt, ist es deshalb möglich, die Bewegungsgeschvjindigkeit der Wandler I3 und 13" durch Differenzieren des Positionssignals S nicht nur zu bestimmen, wenn sich der Servowandler 13' in der Servospur-

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zone J>K bewegt, sondern auch, wenn er sich in der äußeren und. der inneren Überwachungszone 32 bzw. 33 bewegt.

Es besteht jedoch ein Problem. Da die Positionssignal-Demodulierschaltung 91 (Fig. 9) die gleiche Dreieckwelle erzeugt, während sich der Servowandler 13' von der äußeren Überwachungszone 32 über die Servospurzone J>K zur inneren Überwachungszone 33 bewegt, ist die Feststellung unmöglich, ob der Servowandler 13' sich in der Servospurzone J>k oder in den Überwachungszonen 32, 33 bewegt. Folglich ist es unmöglich, die absolute Spur, nämlich die Nullposition, in der Servospurzone J>k oder die Endservospur in dieser Zone zu identifizieren. Folglich ist es unmöglich, die Anzahl der Servospuren zu zählen, über Vielehe der Servowandler I3' gelaufen'ist.

Demgemäß ist es erforderlich zu wissen, in welcher Zone sich der Servowandler 13' befindet. Erfindungsgemäß sind alle Zonen 32, 33 und 3^ grundsätzlich mit einer Vielzahl ungeradzahliger und geradzahliger Spuren versehen, die abwechselnd angeordnet sind. Die ungeradzahligen und die geradzahligen Spuren der Überwachungszonen 32, 33 weisen jedoch Magnetisierungsmuster auf, die etwas von jenen der Servospurzone 34 verschieden sind.

Gemäß Fig. 11 sind die Magnetisierungsmuster der in den Überwachungszonen 32, 33 angeordneten ungeradzahligen und geradzahligen Spuren verschieden vom Magnetisierungsmuster der in der Servospurzone 3^ angeordneten ungeradzahligen und gerad-

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zahligen Spuren. Pig. 11 ist eine vergrößerte Draufsicht auf ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Servospeicherplatte 11", von der ein Teil weggeschnitten ist. In Fig. 11 ist die Anzahl der Magnetisierungsbereiche einer jeden ungeradzahligen Spur in den Überwachungszonen 32, 55, nämlich der ungeradzahligen' Spur, kleiner als die Anzahl der Magnetisierungsbereiche einer jeden ungeradzahligen Spur in der Servospurzone 34. Gleichermassen ist die Anzahl der Magnetisierungsbereiche einer jeden geradzahligen Spur in den Überwachungszonen 32, 53* nämlich der geradzahligen' Spur, kleiner als die Anzahl der Magnetisierungsbereiche einer jeden geradzahligen Spur in der Servospurzone 54, Demzufolge ist das Servosignal, das erzeugt wird, wenn sich der Servowandler 15' oberhalb der ungeradzahligen oder der geradzahligen Spur befindet, verschieden von dem Servosignal, das erzeugt wird, wenn sieh der Servowandler I5' oberhalb der ungeradzahligen' oder geradzahligen' Spur befindet. Dies wird verdeutlicht durch die in Fig. 12 gezeigten Wellenformen des Servosignals. In Fig. 12 zeigen die Wellenformen in Zeile 1 das Servosignal, das erzeugt wird, wenn sich der Servowandler 15' genau über einer der ungeradzahligen Spuren in der Servospurzone y\ befindet, und diese Wellenformen sind die gleichen wie

in
dle/Zeile(p.,) in Fig. 5 gezeigten. Die Wellenformen in Zeile

(2) zeigen das Servosignal, das erzeugt wird, wenn sich der Servowandler 15' genau oberhalb einer der geradzahligen Spuren in der Servospurzone 54 befindet, und diese Wellenformen sind die gleichen wie die in Zeile (p,-) in Fig. 5 gezeigten. Die

(5) zeigen das
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Wellenformen in Zeile_(5) zeigen ^das. Servosignal, das erzeugt

wird, wenn sich der Servowandler 13' genau oberhalb einer der ungeradzahligen' Spuren in der Überwachungszone 32 oder 33 befindet. Die Wellenformen in Zeile (4) zeigen das Signal, das erzeugt wird, wenn sich der Servowandler 13' genau oberhalb einer der geradzahligen" Spuren in der Überwachungszone 32 oder 33 befindet. Somit kann Information darüber, ob sich der Servowandler 13' in der Servospurzone 3^ oder in der Überwaehungszone 32(oder 33) bewegt, leicht erhalten werden durch überwachen dieser Muster (l), (2) oder (3), (4) in Fig. 12.

Fig. 13 ist eine diagrammartige Darstellung einer erfindurigsgemäßen Magnetplattenspeicher-Vorrichtung. Die mechanischen Elemente 11 bis 16 und die elektronischen 9I bis 98 sind diegleichen wie die in Fig. 9 gezeigten. Anstelle des in Fig. gezeigten Tachometers 17 wird als Neuerung ein Differenziator 101 verwendet. Das Ausgangssignal V des Differenziators 101 zeigt die wirkliche Bewegungsgesehwindigkeit der Wandler I3 und 13' durch Differenzierung des Gradienten des Positionssignals S . Ferner wird als Neuerung ein Zonendetektor 102 verwendet zur Feststellung, ob sich der Servowandler 13' in der Servospurzone 3^ oder in der Überwaehungszone 32 (oder 33) befindet. Die ermittelte Zoneninformation wird der Steuerschaltung 92 zugeführt. Die Zoneninformation wird ferner verwendet, um zu verhindern, daß die Wandler I3 und. I.3' mit der rotierenden Welle 12 kollidieren oder die Platten 11 und ll" verlassen. Wenn der Servowandler 13'während der Positionierungsoperation

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der Wandler 13 und 13' seine Position auf der Servospurzone verliert, werden die Wandler I3 und I3' außerdem gezwungen, zur äußeren (oder inneren) Überwachungszone zurückzukehren, und dann wird die Positionierungsoperation wieder an der richtigen Position begonnen.

Fig. 14 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels des in Fig. 12 gezeigten Zonendetektors 102. Gemäß Fig. 14 umfaßt der Zonendetektor 102 einen Komparator 13I* der ein Servosignal vom Servowandler I3' empfängt, eine ODER-Schaltung I32, einen phasenstarr gekoppelten Oszillator 133* ein Vier-Bit-Schieberegister 134, ODER-Schaltungen 135 und eine UND-Schaltung I36. Wenn sich der Servowandler 13' in der Servospurzone bewegt, erzeugt der Komparator I3I Servoimpulse, wie sie in Zeile (l), (2) oder (3) der Fig. 15 gezeigt sind, in welcher die ungeradzahligen Servoimpulse in den Zeilen (l) bzw. (2) gezeigt sind. Wenn sich der Servowandler I3' in der Überwachungszone bewegt, erzeugt der Komparator I31 dagegen Servoimpulse, wie sie in Zeile (4), (5) oder (6) der Fig. 15 gezeigt sind, in der die ungeradzahligen' und. geradzahligen' Servoimpulse in den Zeilen (4) bzw. (5) gezeigt sind. Der phasenstarr gekoppelte Oszillator erzeugt Impulse, die mit den in Zeile (3) gezeigten Servoimpulsen synchron sind, wo immer sich der Servowandler befindet. Der phasenstarr gekoppelte Oszillator kann die Synchronisationsimpulse, wie sie in Zeile (7) in Fig. I5 gezeigt sind, nicht nur erzeugen, wenn ihm die in Zeile (3) gezeigten Servoimpulse zugeführt werden, sondern auch, wenn ihm

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die in Zeile (6) gezeigten Servoimpulse zugeführt werden. Wenn sich der Servowandler I3' in der Servospurzone bewegt, speziell oberhalb der ungeradzahligen Spur, wird das Ausgangssignal des Schieberegisters 134 zu (lOlO) oder (0101). Wenn sich der Servowandler 13' in der Servospurzone speziell oberhalb der geradzahligen Spur bewegt, wird das Ausgangssignal des Schieberegisters 134 zu (1010) oder (0101). Wenn sich der Servowandler 13' in der Servospurzone speziell zwischen der ungeradzahligen und der geradzahligen Spur bewegt, wird das Ausgangssignal des Schieberegisters 134 zu (Uli). Als Folge davon liefert die UND-Schaltung 136 einen Impuls des Pegels "l", der anzeigt, daß sich der Servowandler 13' in der Servospurzone bewegt. Wenn sich der Servowandler Ij' dagegen in der inneren oder äußeren Überwachungszone sp'eziell oberhalb der ungeradzahligen' Spur bewegt, wird das Ausgangssignal des Schieberegisters 134 zu (lOOO), (0100), (OOIO) oder (OOOl). Wenn sich der Servowandler 13' in der inneren oder äußeren Überwachungszone speziell oberhalb der geradzahligen'Spur bewegt, wird das Ausgangs signal des Schieberegisters 134 zu (lOOO), (0100), (0010) oder (0001). Wenn sich der Servowandler 13' in der inneren oder äußeren Überwaohungszone speziell zwischen der ungeradzahligen' und geradzahligen' Spur bewegt, wird das Ausgangssignal des Schieberegisters 134 zu (1100), (0110), (0011) oder (1001). Als Folge erzeugt die UND-Schaltung 136 einen Impuls mit einem Pegel "O", der anzeigt, daß sich der Servowandler 13' in der inneren oder der äußeren Überwachungszone bewegt.

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Claims

BLUMBACH · WESER . BERGEM ♦ KRAMER ZWIRNER - HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2645620

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

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Patentansprüche

(1.) Magnetplattenspeicher-Vorrichtung mit mehreren Datenspeicherplatten und einer Servoplatte, die alle mit einer konstanten hohen Geschwindigkeit gedreht werden, mit mehreren Datenwandlern und einem Servowandler, der elektromagnetisch mit der Servoplatte zusammenwirkt, mit einem Linearmotor, der die Datenwandler und den Servowandler relativ zu den Magnetplatten bewegt, und mit einer Steuerschaltung, die den Linearmotor so steuert, daß sich der Servowandler zusammen mit den Datenwandlern entsprechend einem Befehl zu einer gewünschten Position auf der Servoplatte bewegt , wobei die Servoplatte auf ihrer Oberfläche mit einer inneren Überwachungszone versehen ist, die der Steuerschaltung eine innere Überwachungsinformation liefern kann, wenn sich der Servowandler über ihr befindet, mit einer äußeren Überwachungszone, die der Steuerschaltung eine äußere Überwachungsinformation geben kann, wenn sich der Servowandler über ihr befindet, und mit einer Servospurζone, die der Steuerschaltung sowohl Bewegungsgeschwindigkeitinformation

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München: Kramer. Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

als auch Positionierungsinformation des Servowandlers liefern kann, wenn sich der Servowandler über ihr befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die innere (32) und/ oder die äußere (33) Überwachungszone zusätzlich Bev/egungsgeschwindigkeitsinformation über den Servowandler (13') an die Steuerschaltung (92) zu geben vermag, wenn sich der Servowandler über dieser Überwachungszone befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die innere und äußere Überwachungszone (32, 33) erzeugte Bewegungsgeschwlndlgkeitsinformation in der Servoplatte (ll') gespeichert ist durch Erzeugung einer Vielzahl von ungeradzahligen und einer Vielzahl von geradzahligen Spuren, die abwechselnd und konzentrisch zueinander in einer Anordnung vorgesehen sind, welche die gleiche ist wie die Anordnung der ungeradzahligen und der geradzahligen Spuren, die abwechselnd und konzentrisch zueinander in der Servospurzone (3²O gebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Servowandlers I3' feststellbar ist durch Differenzieren eines Positionssignals, das erzeugbar Jst durch eine in der Steuerschaltung enthaltene Positionssignal-Erzeugungsschaltung (91) basierend auf der vom Servowandler ausgelesenen Bewegungsgeschwindigkeitsinformation.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Magnetisierungsbereichen in und längs der ungeradzahligen bzw. geradzahligen Spuren der inneren und/oder äußeren Überwachungszonen (32, 33) gebildet sind mit vorbestimmten Magnetisierungsmustern, die von den Magnetisierungsmustern der Servospurzone (34) verschieden sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Zonendetektor
(102) zur Peststellung der Differenz zwischen den Magnetisierungsmustern der Servospurzone (34) und den Magnetisierungsmustern der Überwachungszone (32 und/oder 33) umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß
der Zonendetektor (102) eine Logikschaltung (135, 136) umfaßt sowie ein N-Bit-Schieberegister (wobei N eine positive ganze Zahl ist), dessen N Ausgangssignale der Logikschaltung zugeführt sind, ferner einen phasenstarr gekoppelten Oszillator (133), dessen Ausgangssignal dem N-Bit-Schieberegister als Taktimpulse zugeführt wird, und. eine Servoimpulslieferschaltung, deren Ausgang mit einem Frequenz- oder Phasensteuereingang des phasenstarr gekoppelten Oszillators verbunden ist, und außerdem mit den Setz-, Rücksetz-Eingängen des N-Bit-Schieberegisters, wobei die Servoimpulse entsprechend dem Auftreten der Magnetisierungsbereiche geliefert werden.

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