DE3107225A1

DE3107225A1 - Einrichtung zur bewegung eines lese-schreib-kopfs

Info

Publication number: DE3107225A1
Application number: DE19813107225
Authority: DE
Inventors: Frank W. 80917 Colorado Springs Conn. Bernett; William B. 01742 Concord Mass. Noe; Christopher A. 80132 Monument Conn. Pollard; John D. 80120 Monument Conn. Read; Charles M. 01720 Acton Mass. Riggle; Richard 01719 Boxborough Mass. Winfrey
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Digital Equipment Corp
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1981-02-26
Publication date: 1982-05-13
Also published as: CA1162643A; GB2073501A; DE3107225C2; JPS56143569A; JPS6235181B2; GB2073501B; FR2477310A1; US4346416A

Description

Anmelderin: Digital Equipment Corporation, Maynard, MA, USA

Einrichtung zur Bewegung eines Lese-Schreib-Kopfs

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bewegung eines Lese-Schreib-Kopfs entlang der Oberfläche eines magnetischen Aufzeichnungsträgers .

In Magnetplattenspeichern für digitale Anwendungszwecke finden Magnetköpfe Verwendung, um Daten zu schreiben oder zu lesen. Jede Magnetplatte besteht aus einer ringförmigen Trägerplatte, auf der eine magnetisierbare Schicht angeordnet ist. Jede Magnetplatte weist mehrere konzentrische Spuren auf, von denen jede einen vorherbestimmten radialen Abstand aufweist. Benachbarte Spuren sind durch eine unbenutzte Pufferzone getrennt. Jeder Kopf ist in der Nähe einer zugeordneten Plattenoberfläche an einer Betätigungseinrichtung angeordnet, welche eine Bewegung der Köpfe in radialer Richtung ermöglicht, so daß der betreffende Kopf über unterschiedlichen Spuren angeordnet werden kann. Die Betätigungseinrichtung für jeden Kopf oder jede Gruppe von Köpfen enthält einen Tragarm und einen Betätigungsantrieb. Der Betätigungsantrieb bewegt den Tragarm, um die Lage des betreffenden Kopfs relativ zu den Spuren auf der Magnetplatte zu ändern. Ein Plattenantrieb kann eine Anzahl von gestapelten Platten aufweisen und ein Betatigungsantrieb kann zur gemeinsamen Bewegung einer entsprechenden Anzahl von Betätigungsarmen vorgesehen sein.

310722S

Es sind zwei Arten von Betätigungseinrichtungen bekannt, nämlich lineare und rotierende Betätigungseinrichtungen. Lineare Betätigungseinrichtungen bewegen die Betätigungsarme und Köpfe entlang eines linearen Wegs entlang oder parallel zu einem Radius der Magnetplatten. Rotierende Betätigungseinrichtungen drehen die Betätigungsarme um eine Schwenkachse, die außerhalb aber in der Nähe des Rands der Magnetplatten verläuft. Die Erfindung betriff rotierende Betätigungseinrichtungen.

Eine zuverlässige und schnelle Arbeitsweise von Magnetplattenspeiehern erfordert in erster Linie, daß die Lage des Kopfs relativ zu einer Spur auf der Magnetplatte innerhalb äußerst enger Toleranzen beibehalten wird. Zweitens soll die Zugriffszeit, also die zur Bewegung des Kopfs von einer zu der anderen Spur erforderlichen Zeit kurz sein. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art ist es zur Erfüllung der ersten Anforderung notwendig, daß ein vorzugsweise rückgekoppeltes Steuersystem verwendet wird, um die Abweichung der Lage des Kopfs von einer optimalen Lese-Schreib-Lage über der Spur festzustellen und ein Korrektursignal zur Erregung des Betätigungsantriebs zu erzeugen. Eine kurze Zugriffszeit erfordert andererseits, daß die Masse und Trägheit der Betätigungseinrichtung und der Köpfe so klein wie möglich sind. Eine Verringerung der Masse führt jedoch zu Schwierigkeiten, insbesondere zu einer Verdrillung und Ausbiegung der Arme bei deren Verschwenkung über der Plattenoberfläche. Dies kann zu Vibrationen in dem Arm bei oder in der Nähe gewisser Resonanzfrequenzen führen, welche Schwingungen durch das Servosystem der Betätigungseinrichtung verstärkt werden. Wenn die Resonanzfrequenzen der Arme zu niedrig sind, können Schwingungen mit großen Amplituden erregt werden, was zu der Möglichkeit führt, daß ein Kopf gegen die Magnetplatte anschlägt oder soweit aus seiner Sollage herausbewegt wird, daß er sich außerhalb einer geeigneten Leselage oder Schreiblage über der betreffenden Spur befindet. Um Schwierigkeiten dieser Art zu vermeiden, kann die Steifigkeit der Arme erhöht werden, wodurch sich höhere Resonanzfrequenzen der Struktur ergeben und Schwingungsamplituden verringert werden, welche durch irgendwelche Vibrationen verursacht werden, die bei niedrigeren Frequenzen auftreten oder durch einen Pumpeffekt des Servosystems verursacht werden können.

Bei einer linearen Betätigungseinrichtung wird der Betätigungsarm gradlinig über der Magnetplatte beschleunigt, gewöhnlich in einer radialen Richtung. Diese Bewegungsrichtung fällt mit der Längsachse des Arms zusammen. Deshalb besitzt der Arm eine große Steifigkeit. Bei einer rotierenden Betätigungseinrichtung wird dagegen der Arm in seitlicher Richtung beschleunigt, so daß beträchtliche Biege- und gegebenenfalls auch Torsionsmomente auftreten können. Bei üblichen Betätigungsarmen ist die Biege- und Torsionssteif igkeit beträchtlich geringer als die axiale Steifigkeit. Andererseits weisen rotierende Betätigungseinrichtungen wesentliche Vorteile im Vergleich zu linearen Betätigungseinrichtungen auf, so daß es wünschenswert wäre, die Betätigungsarme rotierender Betätigungseinrichtungen bei möglichst niedriger Masse und Trägheit gegen Verbiegungen und Verdrillungen zu versteifen.

Bekannte rotierende Betätigungseinrichtungen weisen meist eine Anzahl von übereinander angeordneten Betätigungsarmen auf, die in ihrem Zentrum um eine gemeinsame Achse verschwenkbar sind. Die Köpfe sind am einen Ende und die beweglichen Spulen des Rotors des Betätigungsantriebs sind an dem anderen Ende angeordnet. Der Statorteil des Betätigungsantriebs enthält Permanentmagnete. Die Spule dient deshalb als Gegengewicht zum Auswichten der Köpfe. Derartige Konstruktionen besitzen aber eine zu geringe Steifigkeit und eine zu große Masse und ein zu großes Trägheitsmoment. Deshalb sind sie normalerweise nur in Verbindung mit Magnetplatten- ■ speichern für geringe oder mittlere Anforderungen verwendbar.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine rotierende Betätigungseinrichtung für einen Magnetplattenspeicher bei möglichst weitgehender Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten derart zu verbessern, daß die Betätigungseinrichtung auch bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten zuverlässig arbeitet. Insbesondere soll eine hohe Torsions- und Biegesteifigkeit bei möglichst geringer Masse und Trägheit erzielt werden. Ferner soll die Betätigungseinrichtung inhärent ausgeglichen sein, so daß Servoerregungen keine Torsionsbewegungen oder Bewegungen aus der Bewegungsebene verursachen, durch die Resonanzschwingungen bei niedriger Frequenz erregt werden können.

Diese Aufgahe. wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patent-

anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine rotierende Betätigungseinrichtung gemäß der Erfindung enthält deshalb einen verbessertem Betätigungsantrieb und Betätigungsarm. In dem Betätigungsantrieb ist die Spule mit dem Stator integriert und die Permanentmagnete sind mit dem Rotor integriert. Der· Betätigungsarm ragt frei von dem Rotor vor, der einen kleinen Durchmesser und eine sehr gut versteifte Konstruktion aufweist. Ein Ende des Betätigungsarms ist an dem Rotor sehr nahe zu der Rotorachse angeordnet, und die Köpfe sind an dem gegenüberliegenden Ende des Arms angeordnet. Wenn durch die Anordnung der Köpfe keine ausgeglichene Belastung des Arms erzielt werden kann, werden Ausgleichsgewichte vorgesehen. Der Arm weist eine sich verjüngende Struktur auf, deren Biege- und Torsionssteifigkeit mit einem linearen Betätigungsarm vergleichbar ist, bei Beibehaltung der niedrigen Trägheit einer rotierenden Betätigungseinrichtung. Bei der freitragenden Anordnung des Arms an dem Rotor sind Mittel vorgesehen, um eine Anzahl von übereinander angeordneten Armen starr ausgerichtet innerhalb auftretender Temperaturbereiche zu haltern. Mit einer derartigen Betätigungseinrichtung sind im Vergleich zu bekannten rotierenden Betätigungseinrichtungen beträchtlich kürzere Zugriffszeiten erzielbar.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise auseinandergezogene isometrische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer rotierenden Betätigungseinrichtung gemäß der Erfindung mit fünf Betätigungsarmen;

Fig. 2A und 2B eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines der Betätigungsarme in Fig. 1; ■

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie'3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Anschlageinrichtung bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1;

Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Vorderansicht;

Fig. 6 eine grafische Darstellung der durch die Federn der Anschlageinrichtung in Fig. 4 und 5 erzeugten Kraft in Abhängigkeit von der Verdrängung; und

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Magnetplattenspeicher, von dem

-j,-JO-

Teile weggeschnitten sind/ mit einer Betätigungseinrichtung gemäß der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft einen Magnetplattenspeicher mit vier nicht dargestellten Magnetplatten, und es sind fünf Betatigungsarme 10 - 18 für daran angeordnete Köpfe vorgesehen. Ein Betätigungsantrieb 20 dient zur Bewegung der Betatigungsarme in die gewünschte Lage. Am Ende der Arme 10 und 18 ist eine und an den Armen 12, 14 und 16 sind zwei duale Wandler-Stützeinrichtungen 30 angeordnet. Die unterste Magnetplatte in dem nicht dargestellten Stapel befindet sich zwischen den Armen 10 und 12. Deshalb trägt der.Arm-10 nur ein einziges Paar von Köpfen, die der Unterseite der untersten Magnetplatte zugeordnet sind. Jeder der Arme 12 - 16 trägt dagegen zwei Paare von Köpfen, eines für die Oberseite der darunterliegenden Magnetplatte und eines für die Unterseite der über dem Arm liegenden Magnetplatte. Der Arm 18 trägt nur ein einziges Paar von Köpfen, das der Oberseite der obersten Magnetplatte des Stapels zugeordnet ist. An den Armen 10 und 18 ist ein Ausgleichsgewicht 19 in Zusammenhang mit dem einzigen Kopfpaar vorgesehen.

Der Betatigungsantrieb 20 enthält ein verschwenkbares Rotorglied 32, das zwischen einer Bodenplatte 34 und einer Deckplatte 36 um eine Achse 3 7 verschwenkbar an Lagern 38 und 42 angeordnet ist. Das Verschwenken des Rotorglieds 32 erfolgt relativ zu einem bogenförmigen Statorglied 44, das zwischen den Platten 34 und 36 befestigt ist. Das Rotorglied ist länglich entlang der Achse 37 ausgebildet und wird durch ein unteres Endglied 45A und ein entsprechend ausgebildetes oberes Endglied 45B begrenzt. Eine nicht dargestellte Stummelwelle erstreckt sich entlang der Achse 37 von den Endgliedern 45A und 4SB nach außen, um eine verschwenkbare Lagerung in den Lagern 42 und 38 zu ermöglichen. Zwei Anschlageinrichtungen 46, die an der Bodenplatte 34 befestigt sind, dienen zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Rotorglieds 32 relativ zu dem Statorglied 44. Die Arbeitsweise und die Ausbildung dieser beiden Anschlageinrichtüngen soll später näher erläutert werden.

Die Arme 10-18 sind an einer Montagefläche 48 an dem Rotorglied 32 befestigt. Die Montagefläche 48 weist eine zentrale Ausnehmung 52 auf, von der bei diesem Ausführungsbeispiel Tragbolzen 54 vor-

ragen. Für jeden Arm ist ein Stützbolzen vorgesehen. An den Armen ist eine Gewindeöffnung vorgesehen, mit der die Stützbolzen verschraubt werden, um das angrenzende Ende des betreffenden Arms gegen die ebenen Seitenflächen 56 oder 58 auf beiden Seiten der Ausnehmung 52 anzudrücken. Für jeden der Arme 10-18 ist an der Seitenfläche 58 an der Montagefläche 48 eine davon vorragende Schraubenfeder 59 vorgesehen. Die Schraubenfedern 59 sind aus Metallblech aufgewickelt. Am Ende jeden Arms ist eine Ausnehmung 60 zur Aufnahme einer Schraubenfeder 59 vorgesehen. Die Ausnehmungen 60 weisen ein eingekehltes Ende auf, so daß die Federn 59 radial in die Ausnehmung 60 zusammengedrückt werden, wenn der Arm gegen die Seitenflächen 56 und 58 angezogen wird. Die Schraubenfedern drücken gegen die Arme, so daß die Arme 10- 18 unter Vorspannung auf den zentralen Stützbolzen freitragend montiert werden. Die Schraubenfedern dienen zur Kompensation von Kräften aufgrund thermischer Änderungen, die zwischen den betreffenden Armen und den Seitenflächen 56,58 auftreten, um eine Schlupfbewegung der Arme relativ zu dem Rotorglied zu verhindern. Die Federn und deren thermische Ausdehnungskoeffizienten sind gleich, so daß die Arme 10 - 18 in einer genauen vertikalen seitlichen Ausrichtung praktisch unabhängig von auftretenden Temperaturänderungen gehalten werden. Die Federn 59 bewirken ferner eine zweite Ausrichtung der Arme relativ zu den Stützbolzen 54.an der Montagefläche 48. Anstelle einer Feder 59 kann ein massiver Stift vorgesehen werden, wenn es ausreicht,einen seitlichen Schlupf der Arme zu verhindern, und wenn eine Kompensation aufgrund von Temperaturgradienten und Temperaturänderungen nicht erforderlich ist.

Die Arme 10 - 18 sind gleich ausgebildet, obwohl sie unterschiedliche Kombinationen von.Köpfen tragen können. Zusätzlich zu der Anordnung an dem Rotorglied 32 sind die Arme 10-18 zu einer Einheit vereinigt. Zu diesem Zweck weist jeder Arm drei vertikale Öffnungen auf, beispielsweise die bei dem Arm 18 dargestellten öffnungen 62, 64 und 66. Durch diese öffnungen ragen Bolzen 72, 74, 76 vor, auf deren vorragenden Enden Muttern 82, 84, 86 aufgeschraubt und angezogen werden. Um die Steifigkeit der Struktur praktisch ohne ein wesentliches zusätzliches Gewicht zu erhöhen, und um die Arme in für die Aufnahme der Magnetplatten geeigneten Abständen voneinander zu,halten, ist jeder Arm mit ebenen, drei-

eckförmigen vorragenden Stützflächen 92,94 versehen. Die Stützfläche 92 ist nur auf einer Seite jeden Arms vorgesehen, um einen Eintritt einer Magnetplatte auf der gegenüberliegenden Seite des Arms zu ermöglichen. Die Stützflache 94 ist an dem an das Rotorglied 32 angrenzenden Ende der Arme vorgesehen. Nach dem Zusammenbau der Arme bilden diese Stützflächen die Kontaktflächen zwischen den Armen.

In der Nähe der Köpfe an den Armen sind diese mit einer Folie aus Kunststoff, Nylon oder dergleichen Material umgeben, das als Substrat für gedruckte Schaltungsverbindungen zu und von den Stützeinrichtungen 30 für die Köpfe dient. Die Leiter dieser gedruckten Schaltung sind mit den Leitungen von den Köpfen verbunden. Ein an einem Stecker 98 endendes Leiterband 96 ist ebenfalls mit der gedruckten Schaltung verbunden, um eine Verbindung einer üblichen, nicht dargestellten Einrichtung zur Erzeugung und zum Empfang von Signalen herzustellen.

Fig. 2A zeigt eine Draufsicht und Fig. 2B eine Seitenansicht des Arms 10. Der Arm besteht aus einem Material mit einem geringen spezifischen Gewicht, beispielsweise aus Aluminium, und verjüngt sich vom Befestigungsende 102 zur Befestigung an dem Rotorglied zu dem vorragenden Ende 104, an dem die Stützeinrichtung 30 in Fig. 1 angeordnet wird. Wie aus dem dargestellten Ausführungsbeispiel ersichtlich ist, verjüngt sich der Arm sowohl hinsichtlich seiner Breite als auch seiner Dicke, um dadurch die Masse und die Trägheit möglichst gering zu halten. Die erforderliche Steifigkeit wird durch die dargestellte Struktur erzielt, die Seitenteile 106 und 108 aufweist, die durch erste und zweite X-förmige Stege 112 und 114 miteinander verbunden sind. Fig. 2A und 2B zeigen geeignete Proportionen für den Arm 10.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 und zusätzlich einen an dem Rotorglied befestigten Arm. Das Statorglied 44 enthält einen Statormagnet mit einem Kernelement 120, das eine bogenförmige Innenfläche 121A und eine bogenförmige Außenfläche 121B aufweist. Eine Spule 124 ist mit Trägern 122A und 122B auf der Innenfläche 121A des Statorkerns angeordnet. Das Rotorglied 32 weist einen im wesentlichen ü-förmigen Träger 128 auf, der wahlweise bogenförmig oder semi-hexagonal ausgebildet

sein kann und zwei Permanentmagnete 132 im Verbindungsbereich des U (oder an den geneigen Seiten der hexogonalen Ausbildung) trägt. Die Permanentmagnete 132 und 134 dienen als Gegengewichte für die Arme und Köpfe. Die Permanentmagnete 132 und 134 erstrecken sich senkrecht zu der Papierebene in Fig. 3 im wesentlichen entlang der gesamten. Höhe des Rotorglieds, ebenso die Träger 122A und 122B. Das Signal für den Betätigungsantrieb 20 wird der Spule 124 zugeführt .

Die zu den Trägern 122A und 122B weisende Polfläche der Permanent-.magnete 132 und 134 ist eben ausgebildet und weist eine Nut 133 bzw. 135 auf, die vertikal entlang einer Mittellinie senkrecht zu der Querschnittsebene in Fig. 3 verläuft. Durch diese Form werden Änderungen der magnetischen Flußdichte in dem Luftspalt zwischen Magnet und Spule verringert, als eine Funktion sowohl des Spulenstroms als auch der Drehlage des Rotors. Mit einer verhältnismäßig geringen Versuchsarbeit ist es möglich, die Abmessungen der Nuten derart zu bestimmen, daß weniger als 5% Änderung der Flußdichte entlang des gesamten Verschwenkbereichs des Rotorglieds erzielt werden kann. Zur Erzielung einer hohen Flußdichte mit einer geringen Masse ist es zweckmäßig, für die Magnete 132, 134 ein Material wie Samarium-Kobalt zu verwenden.

Der Stützbolzen 54 zur Befestigung des Arms an dem Rotorglied wird durch die Rückseite des Rotorglieds in dem unteren Querteil des y-förmigen Trägers 128 im Bereich zwischen den beiden Permanentmagneten eingeführt.

Die Endplatten 34, 36 in Fig. 1 dienen zur Positionierung des Rotorglieds relativ zu dem Statorglied. Die Endplatten sind an dem Statorkern 120, beispielsweise mit Hilfe von Bolzen 136 befestigt. Die gesamte Anordnung kann in einem Plattenantrieb durch Verschrauben der Endplatten 34 und 36 und des Statorkerns 120 installiert werden. Die Rotoranordnung wird zwischen den Endplatten in den Lagern 38 und 42 abgestützt. Anstelle von üblichen Nadellagern finden für die Lager 38 und 42 vorzugsweise Drehmoment-Rohrlager Verwendung, die eine hohe Steifigkeit gegenüber radialen Bewegungen aufweisen. Es wird eine Vorbelastung der Lager in axialer Richtung verwendet, um die Struktur zusätzlich zu versteifen.

Bei einer sehr schnellen Arbeitsweise bewegen sich die Köpfe mit

einer Geschwindigkeit von mehr als etwa 2 50 cm pro Sekunde, weshalb die Köpfe geschützt werden müssen, falls Feh!funktionen der Steuerschaltungen der Betätigungseinrichtung auftreten sollten. Es ist ferner typisch für gewisse Oberflächenbereiche der Magnetplatten, Servo-Spursignale für ein die Betätigung steuerndes Servo-_e system vorzusehen, während andere . Bereiche, die als Führungsbänder bezeichnet werden, radial außerhalb und angrenzend an die erwähnten Servo-Spurbereiche zum Anhalten des Kopfs verwendet werden. Für eine effektive Ausnutzung der Magnetplattenoberfläche ist es erforderlich, daß die Anschlag-Bewegungsbereiche für den Kopf klein sind. Deshalb ist as von besonderer Bedeutung, daß Anschlageinrichtungen vorgesehen sind, welche die Köpfe innerhalb einer kurzen Strecke mit einer annehmbaren Verzögerung anhalten. Die erwähnte Geschwindigkeit und die möglichst kurze Strecke für das Anhalten, die für den Kopf etwa 4-5 mm beträgt, bewirkt Verzögerungen des Kopfs von etwa 200 g. Deshalb ist es wichtig, daß eine genaue Einjustierung hinsichtlich belastender Kraft und anfänglicher Berührungsposition erfolgt.

Die dargestellte Anschlageinrichtung erfüllt die genannten Forderungen. Fig. 4 zeigt- eine Draufsicht auf eine der Anschlageinrichtungen 46 in Fig. 1, wobei ein Teil der Bodenplatte 34, an der sie befestigt ist, weggebrochen ist, sowie einen Teil des Rotorglieds 32, mit der die Anschlageinrichtung zusammenarbeitet. Fig. 5 zeigt eine dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 entsprechende Vorderansicht. Jede Anschlageinrichtung 46 enthält einen Träger 141, der an der Seite der Bodenplatte 34 durch eine Schraube 142 befestigt ist. Mehrere freitragende Federn, wie beispielsweise die Federn 143A - D sind an dem Träger 141 durch eine Schraube 144 und eine Klemmplatte 145 befestigt, um einen geschichteten Stapel zu bilden. Ein nicht magnetischer Abstandshalter 146, der beispielsweise aus Beryllium-Kupfer bestehen kann, ist zwischen der Feder 143A und dem Träger 141 angeordnet, um nachteilige magnetische Einflüsse beim Anschlag des Rotorglieds zu verhindern. Der Abstandshalter 146 trägt eine geringe oder keine Federkraft für die Anschlageinrichtung bei.

Auf beiden Seiten der Endplatte 45A des Rotorglieds ist ein Vorsprung 147 vorgesehen, der mit der Anschlageinrichtung zusammenarbeitet. In diesem Vorsprung 147 ist eine Schraube 148 einge-

schraubt/ welche an der Anschlageinrichtung anschlägt. Die Schraube 148 an dem Vorsprung 147 kann einjustiert werden, um die Position der Köpfe zu bestimmen, wenn eine anfängliche Berührung
zwischen dem Rotorglied und der Anschlageinrichtung erfolgt. Zur Einjustierung der Vorbelastung der Federn 14 3A- 143D ist eine
Schraube 149 in den Träger 141 eingeschraubt.

Die grafische Darstellung in Fig. 6 zeigt die Federkraft P, die bei einer Verdrängung V der Federn 143A - D aus ihrer vorgespannten Ruhelage erzeugt wird. Der Kurventeil A-B entspricht der Vorbelastung. Wenn ein Anschlagvorgang erforderlich wird, bewegt
sich das Rotorglied 32 zunächst in eine Lage, in der die Schraube 148 in Berührung mit der Stapeloberfläche der Federn 143A-D gelangt. Die durch den Kurvenabschnitt B-C in Fig. 6 dargestellte Verzögerungskraft wirkt danach auf das Rotorglied mit den daran angeordneten Armen bis der Stapel aus den Blattfedern in Punkt C von der Schraube 149 abgehoben wird. Die dann auf das Rotorglied 32 ausgeübte Verzögerungskraft ist durch den Kurvenabschnitt C-D dargestellt. Sobald der Punkt D erreicht wird, endet die Weiterbewegung der anschlagenden Einheit. Deshalb erfolgt eine die Verzögerung steuernde fortschreitende Änderung der Federkraft.

Die Anschlageinrichtungen können auch für die Prüfung verwendet werden, ob gewisse Teile der Elektronik der Betätigungseinrichtung richtig arbeiten. Zu diesem Zweck muß der Servokopf genau in den inneren und äußeren Führungsbändern positioniert werden. Die Schrauben 148 in den Vorsprüngen 147 werden einjustiert, um die Positionierung des Servokopfs auf den inneren und äußeren Führungsbandbereichen der Servomagnetplatte ohne Wechselwirkung mit der Anschlageinrichtung einzustellen.

Fig. 7 zeigt eine Betätigungseinrichtung der beschriebenen Art, die in einem Magnetplattenspeicher vorgesehen ist. Der Speicher 150 weist ein Gehäuse 152 auf, in dem ein Stapel von Magnetplatten 154 angeordnet ist, die sich um eine Achse 156 drehen. Die Betätigungseinrichtung 158 ist'in einem Ansatz des Gehäuses 152 angrenzend an den Umfang der Magnetplatten derart angeordnet, daß die Schwenkachse der Betätigungseinrichtung parallel zu der Drehachse 156 der Magnetplatten verläuft. Durch die Betätigungseinrichtung werden die Arnio zwischen «sinor nufleion i'ülu uncjM)>.m<l-

position verschwenkt, die in Fig. 7 in gestrichelten Linien dargestellt ist, und einer inneren Führungsbandposition, die in Fig. 7 in ausgezogenen Linien dargestellt ist. Zwischen diesen Graden kann der betreffende Kopf in einer ausgewählten Spur positioniert werden, um einen Schreibvorgang oder einen Lesevorgang durchzuführen. Das Verschwenken des Arms 160 ist durch einen Pfeil A angedeutet. Auf jeder Stützeinrichtung sind zwei Köpfe angeordnet, um die Zugriffszeit für die Köpfe weiter zu verringern.

Die beschriebene rotierende Betätigungseinrichtung besitzt eine Reihe von wesentlichen Vorteilen·.· Die Trägheit ist extrem niedrig, weil das Rotorglied nur zwei Magnete bewegen muß, die auf einem kurzen Radius angeordnet sind, aber nicht einer auf einem langen Radius angeordnete Spuleneinheit. Die Trägheit wird ferner aufgrund der geringen Masse und der geringen Trägheit des Betätigungsarms auf einem geringen Wert gehalten. Ferner können die Masse des Rotorglieds und das Arms genau einjustiert werden, um einen Gewichtsausgleich um die Achse 37 in Fig. 1 zu erzielen, wodurch die durch eine Unwucht sonst verursachten Kräfte auf einem Minimum gehalten werden können. Ein besonders bedeutsamer Vorteil ist ferner darin zu sehen, daß die rotierende Betätigungseinrichtung eine hohe Steifigkeit aufweist, so daß die Eigenfrequenzen zu höheren Werten verschoben sind.

Durch die Verwendung von jeweils Drehmoment-Rotorlagern an beiden Enden des Rotorglieds in den Endplatten 34 und 36 ergibt sich eine .sehr hohe radiale Steifigkeit, wodurch eine genaue Arbeitsweise bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten erzielt werden kann, ohne daß nachteilige mechanische Resonanzen auftreten. Die Lager sind vorbelastet, um Steifigkeit innerhalb eines großen Temperaturbereichs beizubehalten. Die strukturelle Stabilität und die radiale Steifigkeit der Betätigungseinrichtung ermöglicht eine Verwendung bei Magnetplattenspeichern mit hoher Speicherdichte. Die Beibehaltung enger mechanischer Toleranzen wird durch die Einfachheit begünstigt, mit der die Schwenkachse der rotierenden Betätigungseinrichtung parallel zu der Drehachse des Magnetplattenstapels gehalten werden kann, so daß auch eine hohe Spurdichte vorgesehen sein kann.

Verluste durch magnetische Streufelder sind gering, so daß keine

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nachteilige Wechselwirkung mit der Aufzeichnung von Daten auf den Magnetplatten auftritt, weil der Stator die Permanentmagnete abschirmt. Ferner bestehen bei der Herstellung einer derartigen Konstruktion keine besonderen Schwierigkeiten, zumal die Anzahl der erforderlichen Einzelteile verhältnismäßig gering ist.

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Claims

DIPL-PHYS. F. ENDLICH *'** ** _GERMErin"g 25. ^Feb· 1981 E/m PATENTANWALT

MÖNCHEN 84 36 38

PATENDLICH MÖNCHEN DIPL.-PHYS. F. ENDLICH. POSTFACH, D-8034 QERMERINQ

TELEX: 521730pated

Meine Akte: D-4865 Anmelderin; Digital Equipment Corporation, Maynard, MA, USA

Patentansprüche

MJ Einrichtung zur Bewegung eines Lese-Schreib-Kopfs entlang der Oberfläche eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, mit einem den Kopf tragenden Betätigungsarm (10), mit einem Betätigungsantrieb (20) für den Betätigungsarm, welcher ein Rotorglied (32) aufweist, das um eine Achse (37) innerhalb eines begrenzten Bereichs verschwenkbar ist, mit einem damit zusammenarbeitenden Statorglied (44), wobei das Rotorglied zwei Permanentmagnete (132,134) und das Statorglied mindestens einen Elektromagnet mit mindestens einer Spule (124) aufweist, um eine elektromagnetische Kraft zwischen dem Statorglied und dem Rotorglied zu erzeugen, durch die das Rotorglied um die Achse verschwenkt wird, wobei das Rotorglied ein längliches Glied (128) mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu der Achse (37) aufweist,·mit zwei an gegenüberliegenden Enden des U-förmigen Glieds angeordneten und befestigten Stummelwellen, mit denen das U-förmige Glied drehbar gelagert ist, wobei die Endflächen am offenen Ende des U-förmigen Glieds (128) als Stützflächen zur Befestigung des Arms daran dienen, wobei der Arm eine Stützfläche am einen Ende aufweist, die an dem U-förmigen Glied (128) befestigbar ist, wobei die Permanentmagnete (132,134) des Rotorglieds länglich ausgebildet, parallel zur Rotorachse angeordnet und an der . Außenseite des U-förmigen Glieds (128) befestigt sind, wobei das Statorglied einen bogenförmigen Statorkern (120) aufweist, und wobei die Statorspule (124) um den Statorkern aufgewickelt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Bolzen (54) zur Befestigung des Arms (10) an dem Rotorglied vorgesehen ist, daß das U-förmige Glied (128) in seinem Mittelbereich mit einer Öffnung versehen ist, die groß genug ist, um den Schaft des Bolzens (54) aufzunehmen, die aber klein genug ist, um einen Durchtritt des Bolzenkopfs zu verhindern, daß das an die Stutζoberfläche angrenzende Ende des Arms (10) mit einer Gewindeöffnung zur Aufnahme des Bolzens versehen it, und daß der Bolzen (54) mit der Gewindeöffnung in dem Arm derartig verschraubt ist, daß der Arm fest gegen das U-förmige Glied durch die Verschraubung angezogen wird.

3. Einrichtung.nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polfläche jedes der Permanentmagnete (132,134) des Rotorglieds, die zu dem Statorglied weist, flacn ausgebildet und eine U-förmige Nut (133,135) aufweist, die entlang der Länge der Permanentmagnete und parallel zu der Achse des Rotorglieds verläuft, so daß eine praktisch konstante Magnetflußdichte in dem Spalt zwischen den Permanentmagneten und der Spule entlang dem Schwenkbereich des Rotorglieds vorhanden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadur ch g e kennzeich.net, daß eine Einrichtung zur Verhinderung einer Schlupfbewegung der Montagefläche des Arms (10) relativ zu dem Rotorglied vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausnehmung (60) in dem Arm (10) vorgesehen ist, die mit einem Glied (59) zusammenarbeitet, das sich von der Stirnfläche des Rotorglieds erstreckt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß ein zweiter Arm und ein zweiter Bolzen (5 4) zur Befestigung des Arms an dem Rotorglied vorgesehen ist, daß das U-förmige Glied mit einer zweiten Öffnung für den zweiten Bolzen versehen ist, daß der zweite Arm eine Gewindeöffnung für die Aufnahme des zweiten Bolzens aufweist, und daß eine Einrichtung zur Beibehaltung der Relativlage der beiden Arme in einem ausgerichteten Zustand vorgesehen ist.

- 3 innerhalb des Bereichs der auftretenden Temperaturen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Ausrichten für jeden Arm einen Schlitz in dem Arm in dessen Montagefläche aufweist, daß eine Feder (59) sich von dem Rotor glied zu der Stützfläche des Arms erstreckt, auf einer Seite des zugeordneten Bolzens, ausgerichtet mit dem Schlitz, daß der Schlitz (60) ein ausgekehltes Ende aufweist, durch den die Feder (59) radial zusammendrückbar ist, wann der Arm an dem Rotorglied befestigt ist, und daß alle an den einzelnen Armen angeordneten Feder (59) gleich ausgebildet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (10 bis 18) eine Ausnehmung (60) aufweist, die zur seitlichen Halterung der zugeordneten Feder (59) dient.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung bei einem Magnetplattenspeicher vorgesehen ist, daß das Rotorglied um eine Achse senkrecht zu der Ebene verschwenkbar ist, in welcher der Kopf bewegt wird, daß das Statorelement stationär relativ zu dem Rotorglied ist, daß mindestens ein Permanentmagnet an dem Rotorglied angeordnet ist, daß mindestens eine Spule an dem Statorglied befesttigt ist und daß das Rotorglied den Befestigungsarm trägt, der eine Positionierung des Kopfs ermöglicht.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet länglich ausgebildet ist, daß er sich parallel zu der Drehachse des Rotorglieds erstreckt, daß die PoIflache des Magnets, die zu dem Statorglied weist, eben ausgebildet ist und eine U-förmige Nut hat, die entlang der Länge des Magnets in Richtung der Achse verläuft.

Ί1. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Magnetplattenspeicher vorgesehen ist, daß der Arm um die Achse des Betätigungsantriebs in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse bewegbar ist und ein erstes Ende mit einer Stützfläche aufweist, welche eine Be-

festigung des Arms an dem Betätxgungsantrieb ermöglicht, sowie ein zwoit.ee Ende, daß zur Halterung deB Kopfs dient, daß zwei Seitenglieder des Arms vorgesehen sind, deren Dicke sich von dem ersten zu dem zweiten Ende verringert, daß die Seitenglieder einen derartigen Abstand voneinander aufweisen, daß der Abstand zwischen ihnen am größten am ersten Ende des Arms und am kleinsten am entgegengesetzten Ende des Arms ist, daß der Abstand sich fortschreitend von dem einen Ende zu dem anderen Ende des Arms verringert, daß die Seitenglieder durch minde stens einen Satz von X-förmigen Querstegen (112) einstückig verhunden sind, und daß die Seitenglieder und die X-förmigen Verbindungsstege symmetrisch zur Mittellinie des Arms ausgebildet sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagefläche des Arms die Aufnahme eines einzigen Bolzens ermöglicht, der entlang der Symmetrielinie einsetzbar ist, um die Montagefläche des Arms gegen den Betätigungsantrieb zur Ausbildung einer freitragenden Struktur anzudrücken.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagefläche des Arms mit einer Ausnehmung versehen ist, in der ein Halterungsglied angeordnet ist, das sich von dem Be tätigungs antrieb zu dem Arm erstreckt.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine sich verjüngende

das
Oberfläche aufweist und daß/die Positionierung beibehaltende Halterungsglied, das von dem Betätigungsantrieb vorragt, eine Spirol-Schraubenfeder ist, daß das sich verjüngende Ende der Ausnehmung die Aufnahme eines Endes der Schraubenfeder ermöglicht^ um diese in Radialer Richtung zusammenzudrücken, so daß die Feder an den Seiten der Ausnehmung anliegt, um einer seitlichen Bewegung des Arms entgegenzuwirken.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 - 14, d ad u r c h gekennzeichnet, daß mindestens auf einer Außenfläche des Arms ein erhabener Oberflächenbereich (92;94) vorgesehen ist, der einem entsprechend ausgebildeten Bereich eines

gleich ausgebildeten Arms gegenüberliegt, um eine Stapelung mehrerer Arme zu ermöglichen, die in diesen Bereichen aneinander anliegen, und daß der Abstand zwischen den Armen durch diese erhabenen Bereiche bestimmt und beibehalten wird.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme im Bereich der erhabenen Stützfläche mindestens eine Öffnung (62) aufweisen, und daß durch diese Öffnung in den-übereinander gestapelten Armen ein Befestigungsbolzen vorragt.