-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Zugriffs und der Bewegung eines Schreib- Lese-Kopfes zur Aufzeichnung und zum Auslesen von Daten aus einer kreisrunden folienförmigen Magnetplatte, die von einem Laufwerk in konzentrische Drehbewegungen versetzt und an der der Schreib- Lese-Kopf auf einem an einer Schraubspindel radial verschiebbaren Schlitten vorbeigeführt werden kann.
-
Inbesondere ist diese Vorrichtung bestimmt für Geräte, die zur Speicherung von in elektrische Impulse umgesetzten Informationen, wie Sprache oder Codierungen, beispielsweise zur Registrierung von Messungen von Stromverbräuchen dienen, wobei Stromentnahmemengen und -entnahmezeiten zur Zuordnung zu bestimmten Tarifperioden aufgezeichnet werden können.
-
Es sind derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen die radiale Bewegung des Schreib-Lese-Kopfes von einem Schrittschaltmotor bewirkt wird, indem er eine Schraubspindel antreibt, an der am Schlitten für den Schreib-Lese-Kopf feststehende Schraubenmuttern geführt werden (DE-OS 25 02 418). Der Schrittschaltmotor ermöglicht zwar eine winkelgenaue Einstellung der Magnetplatte. Die verhältnismäßig große Steigung der Schraubspindel und die bei der Produktion von Seriengeräten erreichbare Präzision lassen jedoch ein Spiel zwischen dem Schraubengang der Spindel und den Spindelmuttern zu, das einen genauen Zugriff verhindert. In der Veröffentlichung der BASF AG von 1975 BASF - 6101 Floppy Disk Drive Manual wird daher vorgeschlagen, eine Anpreßfeder vorzusehen, durch die die Spindelmutter in einer Richtung gegen die Gewindegänge gedrückt wird, um dieses Spiel aufzuheben.
-
Mit solchen Anordnungen ist eine kontinuierliche Bewegung und ein Ansteuern jeder Stelle der Magnetplatte und eine Spurkorrektur möglich. Außerdem können auf diese Weise Spiralspuren geschrieben und gelesen werden. Diese Anordnungen haben aber den Nachteil, daß ein Erkennen der jeweiligen radialen Lage des Schreib-Lese-Kopfes nur indirekt durch Aufzeichnungen und Ermittlung der jeweiligen bis zur gesuchten Einstellung des Schreib-Lese-Kopfes zurückgelegten oder zurückliegenden Umdrehungen des Antriebsmotores der Schraubspindel möglich ist. Dabei ergibt sich eine Fehlerrate durch die Anfahr- und Anlaufzeiten des Motors. Gleiches hat jedoch auch für den gebräuchlichen Antrieb der Magnetplatte zu gelten.
-
Ein weiterer Nachteil der bekannten Geräte ist es, daß sie justiert werden müssen, was einen zusätzlichen hohen Herstellungsaufwand und eine Betriebsunsicherheit infolge der Gefahr des Dejustietens bedeutet. Darüber hinaus bedürfen diese Geräte einer sehr präzisen und daher aufwendigen Bauweise.
-
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, einen exakten Zugriff des Schreib-Lese-Kopfes für jede beliebige Stelle der Magnetplatte zu ermöglichen und insbesondere die tatsächliche Einstellung des Schreib-Lese-Kopfes unmittelbar mit größtmöglicher Genauigkeit zu messen um damit auf eine Justierung der Vorrichtung verzichten zu können.
-
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
-
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß eine außerordnetliche genaue und feine Einstellung des Schreib- Lese-Kopfes zur Magnetplatte erfolgen kann, daß eine Vorjustierung nicht nötig ist, die Vorrichtung vielmehr über die Steuerelektronik genau auf die gewünschte Spur eingestellt werden kann und daß die Anordnung eine sehr kompakte Bauweise aufweist.
-
Es ist zweckmäßig, daß die Eckpunkte der Anordnung des Meßdrahtes ein gleichseitiges Dreieck bilden, dessen Höhe gleich der Weglänge des Schreib-Lese-Kopf-Schlittens von der äußersten Spur zu der innersten Spur der Magnetplatte ist.
-
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, daß sie die Verwendung von Kunststoff-Druckgußteilen zuläßt, ohne daß sich deren größere Fertigungs- und Alterstoleranzen ungünstig auswirken. Dadurch wird eine billige und sehr einfache Herstellung ermöglicht.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben und anhand der Zeichnungen dargestellt. Es zeigt
-
Fig. 1 eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
-
Fig. 2 einen teilweisen Radialschnitt durch die gleiche Vorrichtung in Ebene II-II in Fig. 4,
-
Fig. 3 einen teilweisen Radialschnitt durch die gleiche Vorrichtung in der gleichen Ebene wie in Fig. 2, hier mit III-III in Fig. 4 bezeichnet, jedoch in der entgegengesetzten Richtung gesehen wie in Fig. 2,
-
Fig. 4 einen Axialschnitt durch die gleiche Vorrichtung in Ebene IV-IV in Fig. 2.
-
Es zeigen 1, 2 und 3 die Gehäuseträgerteile, die im Druckgußverfahren hergestellte Kunststoffteile sind. Die Gehäuseträgerteile 1 und 2 bilden zusammen den Raum, in dem der Schlitten 4 für den Schreib-Lese-Kopf geführt und das Lager 5 der Welle 6 für den Antrieb der Magnetplatte untergebracht ist. Die Gehäuseträgerteile 2 und 3 bilden zusammen das Fach für die Magnetplattenkassette 7. Die Gehäuseträgerteile 1 und 2 sind über die Abstandshalter 8 a bis 8 h und durch die Lagerbuchsenteile 9 a und 9 b sowie mit dem am Gehäuseträgerteil 2 vorgesehenen Abdeckteil 10 verbunden.
-
Die Gehäuseträgerteile 2 und 3 sind mit den am ersteren vorgesehenen teilweise unterbrochenen Seitenwänden 11 verbunden und lassen die Oberseite des so gebildeten Faches für das Einschieben der Kassette offen.
-
Auf der Welle 6 ist der Rotor eines nur schematisch dargestellten Linearmotores 12 für den Antrieb der Magnetplatte 13 in dem von Kugellagern 14 gebildeten Lager 5, das von den Lagerbuchsenteilen 9 a und 9 b getragen wird, fliegend gelagert befestigt. Der Stator des Linearmotores 12 ist mit dem Gehäuseteil 1 auf dessen Außenseite fest verbunden.
-
Der quer zur Achse der Welle 6 verschiebbare Schlitten 4 des Schreib-Lese-Kopfes 34 besteht aus einem Rahmen 30, einer nach dem Gehäusetragteil 2 bzw. der Magnetplatte 13 auszuweisenden Trägerplatte 31 für den Schreib-Lese-Kopf und einer Trägerplatte 23 für die Abstandsmeßvorrichtung 33. In der Trägerplatte 31 ist der Schreib-Lese-Kopf 34 vorgesehen. Der Rahmen 30 des Schlittens 4 für den Schreib-Lese-Kopf läuft auf rillenförmigen Kugellagern 35 für je eine Kugel, die an entsprechenden an den Gehäuseträgerteilen 1 und 2 vorgesehenen Widerlagern abrollt, die in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht wiedergegeben sind. Dadurch ist eine spielfreie Lagerung und eine exakte Führung des Schreib-Lese-Kopfes gewährleistet.
-
Der Schreib-Lese-Kopf ragt durch einen Schlitz 36 in dem Gehäuseträgerteil 2 (Fig. 1) und einem Schlitz 37 in der Kassette 7 bis zur Magnetplatte 13.
-
Durch den Zwischenraum zwischen den Trägerplatten 31 und 32 verläuft senkrecht zur Achse der Welle 6 die Schraubspindel 38 für die Verschiebung des Schlittens 4 des Schreib-Lese-Kopfes. Sie ist mit ihrem inneren Ende in eine an dem Lagerbuchsenteil 9 a vorgesehenen Lager 39 und außerhalb des Schlittens 4 im Lager 40 gelagert, das im Gehäuseträgerteil 1 in der Öffnung 41 befestigt ist.
-
Mit der Schraubspindel 38 ist eine Spurfeder 42 in engster Wicklung spiralig aufgewickelt, die als Schraubspindel dient und in die ein auf der Rückseite der Trägerplatte 32 in Richtung auf die Schraubspindel 38 herausragender Taststift 43 eingreift. Durch Drehung der Schraubspindel 38 wird der Stift 43 und damit der Schlitten 4 von den Windungen der Spurfeder 42 achsparallel zur Schraubspindel 38 verschoben.
-
Die Schraubspindel 38 für den Transport des Schlittens 4 wird von einem weiteren Linearmotor 44 angetrieben, dessen Rotor auf der Schraubspindel 38 außerhalb des Lagers 40 fliegend gelagert und dessen Stator mit den Gehäuseträgerteilen 1 und 2 fest verbunden ist.
-
Die Abstandsmeßvorrichtung 33 ist in einer Absenkung 45 in der dem Gehäusetragteil 1 zugewandten Seite der Trägerplatte angeordnet. Sie besteht aus einem Stift 46, der als rückwärtige Verlängerung des Taststiftes 43 senkrecht über der Achse der Schraubspindel 38 angeordnet ist sowie aus zwei weiteren Stiften 47 und 48, die in den äußeren Ecken der Absenkung 44 vorgesehen sind. Die drei Stifte 46, 47 und 48 bilden ein gleichschenkliges Dreieck, dessen Mittellinie mit der Achse der Schraubspindel 38 parallel ist. Von Stift 47 zu Stift 45 und von da zu Stift 48 ist ein Meßdraht 49 gespannt, der mit einem oder mehreren in winkelgleichem Abstand auf der dem Gehäuseträgerteil 1 zugewendeten Seite des Rotors des Linearmotors 12 angeordneten Magnetstiften 50 zusammenwirkt, die so angeordnet sind, daß sie bei jeder Lage des Schreib-Lese-Kopfes 34 die beiden Äste des Meßdrahtes 49 überfahren. Die Gehäuseträgerplatte 1 ist zu diesem Zweck mit einem Ausschnitt 51 versehen (Fig. 1), in den die Trägerplatte 31 hineinragt, um einen möglichst nahen, aber berührungsfreien Übergang der Magnetstifte 50 zu ermöglichen.
-
Die Wirkungsweise der Linearmotoren ist bekannt. Sie können auf eine gewünschte Drehzahl genau einreguliert werden. Die Steuerung erfolgt in einer nicht dargestellten elektronischen Schaltung.
-
Um den Schlitten 4 mit dem Schreib-Lese-Kopf 34 um eine Datenspur fortzubewegen, ist eine exakte Umdrehung von 360° der Schraubspindel 38 notwendig. Daraus ergibt sich, daß die Drahtstärke der Spurfeder 42 genau dem Abstand von Spur zu Spur entspricht. Über die nicht dargestellte Antriebselektronik erhält der Linearmotor 44 Spannungsimpulse. In entsprechender Reihenfolge und Polarisierung der Antriebsspannungen kann sein Rotor in der einen oder der anderen Richtung schrittweise bewegt werden. Je Umdrehung werden beispielsweise 36 × 3 = 108 Einzelschritte benötigt. Wenn der Abstand von Spur zu Spur beispielsweise 0,5 mm beträgt so ergibt sich bei einer Gesamtschrittzahl von 108 rechnerisch ein Abstand zwischen zwei Schritten von 0,5 : 108 = 0,004 mm, d. h., daß der Schreib-Lese- Kopf mit einer Genauigkeit von 4 µm auf jeder Spur einjustiert werden kann. Durch die vorgesehene Längenmessung, die den Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Welle 6 zum Antrieb der Magnetplatte 13 und dem Schreib-Lese-Kopf mißt, wird der Antriebselektronik mitgeteilt, wo der Schreib-Lese-Kopf 34 gerade steht bzw. wie viele Schritte nach rechts oder nach links auszuführen sind.
-
Die Wirkungsweise der Abstandsmeßeinrichtung 32 ist nun folgende: Die Enden des Meßdrahtes 49 bei den Stiften 47 und 28 werden elektrisch mit der Elektronik verbunden. Beim Betrieb läuft bei Drehen des Rotors des Linearmotores 12 ein Magnetstift 50 mit einer gepolten Fläche in geringem Abstand über die Schenkel des Meßdrahtes 49 mit exakt bekannter Geschwindigkeit hinweg. Bei jedem Übergang über eine der Drahtverbindungen zwischen den Stiften 46-47 bzw. 46-48 wird eine elektrische Spannung induziert, die in der Elektronik ausgewertet wird. Je nach Stellung des Schlittens 4 ergibt sich eine andere Weglänge des Magnetstiftes 50 von einem Draht zum anderen. Die elektrische Auswertung wird so durchgeführt, daß der Weglängenunterschied des Schlittens 4 von bereits 1 µm festgestellt werden kann. Der festgestellte Wert wird schließlich zur weiteren Verarbeitung an die Elektronik weitergegeben. Vorzugsweise wird der Meßdraht 49 so um die drei Stifte 46, 47, 48 gespannt, daß der Unterschied des senkrecht gemessenen Abstands zwischen den Meßdrähten jeweils an jedem Punkt der gleiche ist wie der Weg, den der Schlitten bei waagerechter Bewegung zurücklegt. Durch diese Anordnung wird später eine Umrechnung der tatsächlich zurückgelegten Wegstrecke vermieden.
-
Die Vorteile der Erfindung sind die schnelle und sehr exakte Zugriffsmöglichkeit, das Unnötigwerden einer Justierung der Vorrichtung, da sich diese für jeden Zugriff mit sehr hoher Genauigkeit selbst einjustiert, weil ihre Elektronik sozusagen immer weiß, wo der Schreib-Lese-Kopf steht.
-
Infolge dieser Selbstjustierung können die Teile des Trägergehäuses und der Schreib-Lese-Kopf-Schlitten aus Kunststoff im Druckgußverfahren hergestellt werden, wobei Fertigungs- und Alterungstoleranzen weitgehend vernachlässigt werden können.