DE3202577A1

DE3202577A1 - Magnetplattenspeicher mit magnetkopf-positioniervorrichtung

Info

Publication number: DE3202577A1
Application number: DE19823202577
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Naka Kanagawa Nishida; Tsuyoshi Odawara Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-01-28
Filing date: 1982-01-27
Publication date: 1982-08-05
Also published as: JPS57127969A; JPS6221193B2; US4814916A; DE3202577C2

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Magnetplattenspeicher mit Magnetkopf-Positioniervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetkopf-Positioniervorrichtung für Magnetplattenspeicher u. dgl..

Bei der Entwicklung von Magnetplattenspeichern, die als externe Speicher eines Rechners verwendbar sind, wurden in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht, und die Hersteller von Rechnern wetteifern miteinander um den Vorrang hinsichtlich Zuverlässigkeit, Speicherkapazität, Größe, Kosten etc.. Insbesondere besteht ein steigender Bedarf für kompakt gebaute Magnetplattenspeicher, die kostengünstig sind und eine hohe Speicherkapazität haben, so daß sie in Verbindung mit Bürorechnern, die allgemein in Geschäftsbüros verwendet werden, einsetzbar sind. Das schwerwiegendste und bedeutendste Problem, das bei kompakt gebauten Magnetplattenspeichern, die zur Befriedigung des vorgenannten Bedarfs entwickelt werden, zu lösen ist, ist die Steigerung der Informationsaufzeichnungsdichte einer

Magnetplatte. Durch eine Steigerung der Aufzeichnungsdichte kann die Speicherkapazität erhöht werden, ohne daß der Speicher größer gemacht werden muß, so daß diese Lösung dem Bedarf nach Verbesserungen bei Magnetplattenspeichern für Bürorechner entgegenkommt. Zur Steigerung der Aufzeichnungsdichte ist es wesentlich, daß die Anzahl Spuren je Magnetplatte (Steigerung der Spurdichte) und die Kapazität jeder Spur (Steigerung der Bitdichte) erhöht werden. Die Obergrenze der Bitdichte ist bestimmt durch die Charakteristika von Magnetplatten und Magnetköpfen und liegt allgemein im Bereich zwischen 8000 und 10 000 Bits/Zoll (BPI). Die Obergrenze der Spurdichte ist normalerweise 500 Spuren/Zoll (TPI) bei relativ teuren Geraten, wobei ein Schwingspulenmotor und andere Teile zur Positionierung des Kopfs in einem geschlossenen Regelkreis verwendet werden, und sie liegt im Bereich zwischen 150 und 200 TPI bei relativ billigen Geräten, die einen Schrittmotor und andere Teile zur Positionierung des Kopfs in einer rückfüh'rungslosen Steuerung verwenden. So ist es bei einem kostengünstigen Magnetplattenspeicher sehr wichtig, die Spurdichte durch eine Vorrichtung zu steigern, die keine erhebliche Kostensteigerung bedingt. Nachstehend wird im einzelnen erläutert, weshalb heute bei kostengünstigen Magnetplattenspeichern die höchste Spurdichte ca. 200 TPI beträgt.

Fig. 1 zeigt eine Magnetkopf-Positioniervorrichtung, die bei bekannten kostengünstigen Magnetplattenspeichern häufig eingesetzt wird. Ein Magnetkopf 1 ist mittels eines Aufhängebügels 2 an einem Wagen 4 gesichert, der radial zu einer Magnetplatte 7 längs einem Paar Führungsstangen 5 verfahrbar ist. Der Wagen 4 wird durch ein Stahlband 10, das auf ein Ende einer Schrittmotor-Abtriebswelle 9 gewickelt ist, zwecks Positonierung getrieben, wobei das Stahlband 10 in geeigneter Weise von einer Rolle 12 mechanisch gespannt wird, die das andere Ende des Stahlbands 10 spannt, während

sie mit einer Feder 11 zusammenwirkt. Dadurch ist es möglich, den Magnetkopf durch Steuerung der Schrittmotor-Abtriebswelle 9 in jeder erwünschten Lage zu positionieren.

Die Temperatur, bei der kompakt gebaute Magnetplattenspeicher eingesetzt werden, liegt zwischen 0 und 50 ⁰C, wobei sich eine Temperaturdifferenz von ca. 50 ⁰C ergibt. Nachstehend werden Fehler erläutert, die bei der Magnetkopfpositionierung aufgrund der Unterschiede des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen verschiedenen Teilen des Speichers infolge der Temperaturdifferenz auftreten können.

Nachstehend wird der Abstand zwischen der Magnetplattenmitte 8 und der Lage, in der die Schrittmotor-Abtriebswelle 9 gelagert ist, mit L_p bezeichnet; der Abstand zwischen einer Wagenfestlegeschraube 6 und der Mitte der Schrittmotor-Abtriebswelle 9, wenn der Magnetkopf 1 an der innersten Spur der Magnetplatte 7 positioniert ist (in diesem Fall ist der Wagen 4 in eine Strichlinienstellung verfahren), wird mit L_JN bezeichnet? und der Abstand zwischen der Wagenfestlegeschraube 6 und der Mitte der Schrittmotor -Abtriebswelle 9, wenn der Magnetkopf 1 an der äußersten Spur der Magnetplatte 7 positioniert ist, wird mit L_ou_ bezeichnet. Ferner wird die Länge des Aufhängebügels 2 bzw. der Abstand zwischen der Wagenfestlegeschraube 6 (also der Lage, in der der Wagen 4 festgelegt ist) und einer Lage 3, in der der Aufhängebügel 2 festgelegt ist, mit L_G bzw. mit L_ bezeichnet. Dann kann der Abstand zwischen der innersten Spur und der äußersten Spur auf der Magnetplatte 7 oder der Hub L„ des Wagens 4 wie folgt geschrieben werden:

^LS ^{= L}OüT - ^LIN <¹>

Verschiedene Vorrichtungsteile sind so ausgelegt, daß sie folgende Wärmeausdehnungskoeffizienten haben:

Magnetplatte (XD (⁰C"¹)

Basis c*B (⁰C"¹)

Aufhängebügel <*G (°C~¹)

Wagen <*c (oc~1)

Die Verschiebung bzw. Spurabweichung AL (itun/^oC) des Magnetkopfs 1 in bezug auf die innerste Spur infolge von Wärmeausdehnung kann wie folgt geschrieben werden, wenn die Spurabweichung zum Außenrand als positiv angenommen wird:

_1n = OCBLp + (XSL_1n - o<CL_c - q

<XD(L_p + L_1n - L_c - L_G) (2).

Ebenso kann die Spurabweichung L_QÜ (mm/°C) des Magnetkopfs 1 von der äußersten Spur wie folgt geschrieben werden

<XD(L_p + L _0ÜT - L_c - L_G) (3).

Somit kann die Differenz zwischen der Spurabweichung von der äußersten und der innersten Spur aus den Gleichungen (1), (2) und (3) wie folgt abgeleitet werden:

^ALOÜT -^^LIN ^=<*^S(LOUT - ^LIN> 4ν>

= Lg «XS - OCD) (4) .

Um die Spurverschiebung auf Null zu verringern, brauchen nur die Dimensionen und Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Teile so eingestellt zu werden, daß die Beziehung <&L_IN = ^L_0UT = 0 gilt. Wie jedoch deutlich aus Gleichung (4) hervorgeht, ist es notwendig, daß c<S =(XD, damit die Beziehung Al₁ = AL_oüt (*0) gilt. Da die Magnetplatte 1 normalerweise aus einem Werkstoff auf Aluminiumbasis und das Stahlband 10 normalerweise aus einem Werkstoff auf Stahlbasis besteht, ist es unmöglich, die Beziehung c*s = (XD zu erhalten. Es sei z. B. angenommen, daß L_c = 25 mm, CXS = 16,8 χ 10"⁶ °C~¹ und (XD = 23,8 χ 10 °c . Dann wird die folgende Beziehung erhalten, wenn die vorgenannten Werte in Gleichung (4) eingesetzt werden:

£L_0ÜT A
= -1,75 χ

■_IN = 25 χ (16,8 χ 10~⁶ - 23,8 χ 10~⁶) 10"⁴ mm/°C

wenn die Temperatur 50 ⁰C ist, 50 χ 1,75 χ 10~⁴ = 8,75 χ 10 mm. Selbst wenn also eine der Spurverschiebungen von der innersten und der äußersten Spur auf Null reduziert wird, tritt eine Spurverschiebung von 8,75 χ 10 mm von der anderen Spur auf. Bei der Spurdichte von 200 TPI beträgt der Spurabstand 0,127 mm. Eine Magnetplatte mit einer Spurbreite von ca. 0,09 mm wird häufig verwendet. Da eine tolerierbare Spurverschiebung allgemein mit ca. 10 % der Spurbreite angenommen wird, ist eine tolerierbare Spurverschiebung bei einer Vorrichtung mit 200 TPI ca. 9 χ 10~'³ mm, was im wesentlichen gleich der vorgenannten Spurverschiebung von 8,75 χ 10~ mm ist. Daher war die Obergrenze der Spurdichte bisher 200 PTI.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer Magnetkopf-Positioniervorrichtung für einen Magnetplattenspeicher, die in bezug auf die durch die Wärmeausdehnung der verschiedenen Teile ausgeübten Einflüsse unempfindlich ist, so daß die Spurdichte, die bisher durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der verschiedenen Teile begrenzt war, erheblich verbessert werden kann.

Der Magnetplattenspeicher nach der Erfindung mit Magnetkopf-Positioniervorrichtung mit Drehantrieb ist gekennzeichnet durch eine Welle, eine Magnetkopfhalterung, die um die Welle schwenkbar an dieser angeordnet ist, einen Aufhängebügel, der an einem Ende der Magnetkopfhalterung unter einem bestimmten Winkel zu einer Längsrichtung der Halterung

- ίο -

abgestützt ist, einen Magnetkopfkern, der am Aufhängebügel gesichert ist, ein Organ, das am anderen Ende der Magnetkopfhalterung fest so gelagert ist, daß es sich entgegengesetzt zu dem Aufhängebügel erstreckt, und aus einem Werkstoff gleich demjenigen des Aufhängebügels oder einem Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der gleich demjenigen des Werkstoffs des Aufhängebügels ist, besteht, ein Steuerkurvenelement, mit dem ein Ende des Organs in Anlage gelangt, und eine Magnetplatte für die Aufzeichnung und Wiedergabe von Information durch den Magnetkopfkern.

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

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Magnetkopf-Positioniervorrichtung eines Magnetplattenspeichers nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Magnetplattenspeicher mit einer Magnetkopf-Positioniervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Magnetkopf und den Aufhängebügel, wobei die Konstruktionsbeziehungen zwischen diesen Teilen gezeigt sind;

Fig. 4 eine Perspektivansicht des Nachlaufelements und des Wagens; und

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Magnetplattenspeicher mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Magnetkopf-Positioniervorrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 2-4 erläutert. Fig. 2 zeigt einen Magnetplattenspeicher mit einem Ausführungsbeispiel der Magnetkopf-Positioniervorrichtung. Ein Wagen 15 aus Aluminium, der um eine Welle oder einen Drehpunkt 16 bewegbar ist, haltert an einem Ende einen Magnetkopfkern 1 über einen Aufhängebügel 2

(mit einer Länge A) aus rostfreiem Stahl, der unter einem bestimmten Winkel in bezug auf eine Längsrichtung des Wagens 15 fest gehaltert ist. Am anderen Ende des Wagens 15 ist über einen Befestigungsstift 18 ein Ausgleichsorgan 17 mit einer Länge B aus dem gleichen rostfreien Stahl wie der Aufhängebügel 2 befestigt, an dessen Vorderende ein Nachlaufelement 19 aus rostfreiem Stahl durch einen Stift 20 (vgl. Fig. 4) befestigt ist. Der Wagen bzw. die Magnetkopfhalterung 15 ist auf der Welle 16 in einer in Längsrichtung mittigen Lage der Halterung 15 befestigt, und das Ausgleichsorgan 17 verläuft entgegengesetzt zu der Erstrekkungsrichtung des Aufhängebügels (vgl. Fig. 2). Ein Steuerkurvenelement 21 aus Aluminium ist an der Abtriebswelle 23 eines Schrittmotors gesichert und nach Maßgabe eines Stellwinkels des Schrittmotors 22 positionierbar. Das Nachlaufelement 19 wird von einer Feder 24 unter geeignetem Druck gegen das Steuerkurvenelement 21 gepreßt. Ein Ende der Feder 24 ist an einem Zapfen 25 am Wagen 15 und ihr anderes Ende an einem Zapfen 27 an einer Basis 26 befestigt. Während der Schrittmotor 22 gemäß einem elektrischen Signal umläuft und positioniert wird, ist das Steuerkurvenelement 21 in einer vorbestimmten Lage festgelegt, so daß der durch das Nachlaufelement 19 und die Feder 24 zurückgehaltene Wagen 15 sich um den Drehpunkt 16 bewegt, wodurch der Magnetkopfkern 1 genau auf einer Magnetplatte 7 positionierbar ist. Die Magnetplatte 7 wird von einem Motor (nicht gezeigt) getrieben, der direkt mit ihr verbunden und auf der Basis 26 befestigt ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich istg, sind nur der Aufhängebügel 2, das Ausgleichsorgan 17 und das Nachlaufelement 19 (die sämtlich aus rostfreiem Stahl bestehen) nicht aus Aluminium. Somit ist eine Längung des Aufhängebügels 2 infolge einer Temperaturdifferenz gleich einer Längung des Ausgleichsor-

gans 17. Es ist somit ersichtlich, daß dann, wenn der Abstand zwischen der Mitte des Wagens 15 (d. h. der Position des Drehpunkts 16) und der Position 3, in der der Aufhängebügel 2 gesichert ist, sowie der Abstand zwischen der Mitte 16 und der Position 18, i der das Ausgleichsorgan gesichert ist, einander gleich gemacht werden (vgl. C in Fig. 2), die Spurabweichung bei diesem System zu Null gemacht werden kann.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von demjenigen nach den Fig. 2-4 dadurch unterscheidet, daß als Nachlaufelement nur eine Rolle 28 (die aus rostfreiem Stahl besteht) verwendet wird. Durch Einstellen des Radius B der Rolle 28 gleich der Länge A des Aufhängebügels 2 ist es möglich, die Spurabweichung auf Null zu verringern.

In der vorstehenden Erläuterung sind der Aufhängebügel 2, das Ausgleichsorgan 17, das Nachlaufelement 19 und die Rolle 28 als aus rostfreiem Stahl bestehend angegeben. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, daß alle diese Teile aus dem gleichen Werkstoff bestehen. Wesentlich ist, daß die jeweiligen Werkstoffe, aus denen diese Teile bestehen, den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumgehalt, die Silizium als Verunreinigung enthalten, ist durch Einstellen ihrer Siliziumgehalte veränderbar. Somit ist es möglich, die Vorrichtung so auszubilden, daß der Aufhängebügel aus federndem rostfreiem Stahl besteht und das Ausgleichsorgan 17 und das Nachlaufelement 19 aus einer hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierung bestehen.

Nach der Erfindung ist es möglich, die Spurverschiebung, die aus unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Teile resultieren kann, auf Null zu verringern, wodurch es möglich wird, eine durch eine Temperaturänderung auftretende Spurverschiebung zu ignorieren. Durch

Anwendung der Erfindung ist es möglich, eine Spurdichte im Bereich zwischen 400 und 500 TPI zu erzielen, was erheblich über der Spurdichte von 200 TPI liegt, die bisher als Obergrenze bei rückführungslosen Systemen angesehen wurde.

Claims

Ansprüche

j Magnetplattenspeicher mit Magnetkopf-Positioniervorrichtung mit Drehantrieb,
gekennzeichnet durch

- eine Welle (16),

- eine Magnetkopfhalterung (15), die um die Welle (16) schwenkbar an dieser angeordnet ist,

- einen Aufhängebügel (2), der an einem Ende der Magnetkopfhalterung (15) unter einem bestimmten Winkel zu einer Längsrichtung der Halterung (15) abgestützt ist,

- einen Magnetkopfkern (1), der am Aufhängebügel (2) gesichert ist,

- ein Organ (17), das am anderen Ende der Magnetkopfhalterung (15) fest so gelagert ist, daß es sich entgegengesetzt zu dem Aufhängebügel (2) erstreckt, und aus einem Werkstoff gleich demjenigen des Aufhängebügels oder einem Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der gleich demjenigen des Werkstoffs des Aufhängebügels ist, besteht,

- ein Steuerkurvenelement (21), mit dem ein Ende des Organs (17) in Anlage gelangt, und

- eine Magnetplatte (7) für die Aufzeichnung und Wiedergabe von Information durch den Magnetkopfkern.

81-A 6343-02-Schö
2. Magnetplattenspeicher mit Magnetkopf-Positioniervorrichtung mit Drehantrieb,
gekennzeichnet durch

- eine Welle (16),

- eine Magnetkopfhalterung (15), die um die Welle (16) schwenkbar an dieser angeordnet ist,

- einen Aufhängebügel (2), der an einem Ende der Magnetkopfhalterung (15) unter einem bestimmten Winkel zu einer Längsrichtung der Halterung (15) abgestützt ist,

- einen Magnetkopfkern (1), der am Aufhängebügel (2) gesichert ist,

- eine Ausgleichseinheit mit einem Ausgleichsorgan (17), das am anderen Ende der Magnetkopfhalte rung (15) so gelagert ist, daß es sich entgegengesetzt zu dem Aufhängebügel (2) erstreckt, und mit einer Rolle (28), die an einem freien Ende des Ausgleichsorgans (17) gehaltert ist, wobei das Ausgleichsorgan (17) aus einem Werkstoff entsprechend demjenigen des Aufhängebügels oder einem Werkstoff, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient gleich demjenigen des Aufhängebügels ist, besteht,

- ein Steuerkurvenelement (21), an dem die Rolle (28) der Ausgleichseinheit in Anlage gelangt, und

- eine Magnetplatte (7) für die Aufzeichnung und Wiedergabe von Information durch den Magnetkopfkern

(Fig. 5).
3. Magnetplattenspeicher mit Magnetkopf-Positioniervorrichtung mit Drehantrieb,
gekennzeichnet durch

- eine Welle (16),

- eine Magnetkopfhalterung (15), die um die Welle (16) schwenkbar an dieser angeordnet ist,

- einen Aufhängebügel (2), der an einem Ende der Magnetkopfhalterung (15) unter einem bestimmten Winkel zu einer Längsrichtung der Halterung (15) abgestützt ist,

- einen Magnetkopfkern (1), der am Aufhängebügel (2) gesichert ist,

- eine am anderen Ende der Magnetkopfhalterung (15) abgestützte Rolle (28), die aus einem Werkstoff entsprechend demjenigen des Aufhängebügels oder einem Werkstoff mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie derjenige des Aufhängebügels besteht,

- ein Steuerkurvenelement (21), an dem die Rolle (28) in Anlage gelangt, und

- eine Magnetplatte (7) zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Information durch den Magnetkopfkern.
4. Magnetplattenspeicher nach Ansruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Magnetkopfhalterung (15) auf der Welle (16) in einer in Längsrichtung gesehen Zwischenlage der Halterung (15) befestigt ist, und

daß die Länge (B) des Ausgleichsorgans (17) gleich der Länge (A) des Aufhängebügels (2) ist.
5. Magnetplattenspeicher nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Aufhängebügel (2) und das an der Magnetkopfhalterung (15) abgestützte Organ (17) aus rostfreiem Stahl bestehen.
6. Magnetplattenspeicher nach Ansruch 1, 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der von der Magnetkopfhalterung (15) abgestützte Aufhängebügel (2) aus rostfreiem Stahl besteht und das von der Magnetkopfhalterung (15) abgestützte Organ (17) aus einer hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierung besteht.
7.Magnetplattenspeicher nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der von der Magnetkopfhalterung (15) abgestützte Aufhängebügel (2) aus rostfreiem Stahl besteht, während die Ausgleichseinheit (17) aus einer hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierung besteht.
8. Magnetplattenspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Länge des an der Magnetkopfhalterung (15) abgestüzten Aufhängebügels (2) und der Radius der an der Magnetkopfhalterung (15) gehalterten Rolle (28) gleich sind.
9. Magnetplattenspeicher nach Anspruch 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet,

daß der Aufhängebügel (2) und die Rolle (28), die an der Magnetkopfhalterung (15) abgestützt sind, aus rostfreiem Stahl bestehen.
10. Magnetplattenspeicher nach Anspruch 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet,

daß der von der Magnetkopfhalterung (15) abgestützte Aufhängebügel (2) aus rostfreiem Stahl und die Rolle (28) aus einer hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierung bestehen.