DE3509111A1

DE3509111A1 - Positioniervorrichtung fuer den kopf einer plattenspeichereinrichtung

Info

Publication number: DE3509111A1
Application number: DE19853509111
Authority: DE
Inventors: Wayne E. Boise Id. Foote
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1984-03-19
Filing date: 1985-03-14
Publication date: 1985-09-19
Also published as: JPH0553032B2; GB8507134D0; JPS60209980A; GB2156142B; GB2156142A

Description

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Int. Az: Case 1819 - 3 -

6.März 1985 POSITIONIERVORRICHTUNG FÜR DEN KOPF EINER PLATTENSPEICHEREINRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung für den Kopf einer Plattenspeichereinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch Derartige Positioniervorrichtungen werden insbesondere verwendet zum Positionieren des oder der Köpfe über einer gewünschten Spur einer Magnetplatte, um Daten auf die rotierende Platte zu schreiben bzw. von der Platte zu lesen. Bekannte Kopfpositionierer können von Schrittmotoren angetrieben oder von einem Gleichstrom-Servomotorsystem gesteuert werden, und enthalten entweder einen linear verschiebbaren oder einen rotierenden Betätigungsarm.

Bei Kopfpositionierern, die von Schrittmotoren angetrieben werden, können verschiedenartige Antriebstechniken verwendet werden, wie zum Beispiel Direktantrieb, Bandantrieb oder ein Spindelantrieb mit Kugel -lagerung. Mit einem Direktantrieb ist üblicherweise nur eine schlechte Auflösung zu erreichen und kugel gelagerte Spindelantriebe sind teuer. Ein Bandantrieb erfordert eine Antriebswelle, deren Durchmesser sehr klein gewählt werden muß, um bei einer Magnetplatte mit geringen Abständen zwischen den einzelnen Spuren die erforderliche Auflösung zu erreichen. Bei einer Antriebswelle mit derartig kleinem Durchmesser können unzulässig hohe Beanspruchungen in dem Band auftreten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Positioniervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 zu schaffen, die bei gleichem Auflösungsvermögen für die Positionierung einfacher aufgebaut und preisgünstiger ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1.

Eine Positioniervorrichtung gemäß der Erfindung weist einen schwenkbaren Positionierarm auf, der über ein biegsames Drehgelenk an einer Haltestütze befestigt ist. Der Positionierarm wird durch einen Reibantrieb (Friktionsantrieb) angetrieben, welcher mittels einer Zugfeder

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Int. Az: Case 1819 - 4 -

vorgespannt werden kann. Der Reibantrieb (Friktionsantrieb) kann gemäß Anspruch 6 einen Schrittmotor mit sehr hoher Auflösung aufweisen. Mit Hilfe einer Folgeregelung des Schrittmotors kann eine sehr genaue Positionierung über einer gewünschten Spur erreicht werden. Infolge des Haltemomentes des Schrittmotors werden dann die Köpfe starr in ihrer Posi ti on festgehalten.

Der Positionierer gemäß der Erfindung weist die Vorteile eines um einen Drehpunkt drehbaren Armes auf. Der Drehpunkt umfaßt ein biegsames Drehgelenk, welches beispielsweise von einem flachen Streifen gebildet werden kann, der den Betätigungsarm trägt und vertikale Steifigkeit am Befestigungspunkt und allseitige Verwindungssteifigkeit gewährleistet.

Durch die erfindungsgemäße Lagerung in einem biegsamen Drehgelenk werden geringere Reibung und kleinere Hysterese als bei Antriebseinrichtungen mit Kugellagern oder mit rotierenden Wellen erreicht, sowie eine längere Lebensdauer der Antriebseinrichtung. Außerdem wird die kostspielige präzise Bearbeitung der Einzelteile auf geringe Toleranzen vermieden.

Verglichen mit den bekannten Antriebssystemen (Bandantrieb oder Spindelantrieb), die üblicherweise in Kugellagern oder Laufbüchsen gela- gert sind, ermöglicht das Friktionsantriebssystem gemäß der Erfindung eine Positionierung mit sehr hoher Auflösung. Die Auflösung des Friktionsantriebssystems ist nicht begrenzt durch den Biegeradius des Bandes oder durch Reibung an der Grenzfläche zwischen den kämmenden Teilen, wie es bei den bekannten Systemen der Fall ist. Eine absolute

Reproduzierbarkeit ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht

erforderlich, da der Schrittmotor folgegeregelt ist, um eine bestimmte Spur auf der Platte aufzufinden. Es ist zu betonen, daß der erfindungsgemäße Positionierer mit wesentlich weniger Teilen auskommt als bekannte Systeme. Beispielsweise kann auf Kugellager verzichtet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

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Int. Az: Case 1819 - 5 -

Figur 1 ist eine Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung für eine Plattenspeichereinrichtung.

Figur 2A ist eine Seitenansicht des Reibungsantriebes der Positioniervorrichtung gemäß Figur 1.

Figur 2B ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Reibungsantriebes gemäß Figur 2A.

Figur 3 ist eine Ansicht von oben auf die Positioniervorrichtung gemäß Figur 1, in welcher die Ablenkung des biegsamen Drehgelenkes bei Betätigung des Positionierarmes dargestellt ist.

Gemäß Figur 1 weist der erfindungsgemäße Kopfpositionierer 5 einen Positionierarm 10 auf, welcher mit der Haltestütze 15 über das biegsame Drehgelenk 13 verbunden ist. Das andere Ende des Positionierarmes 10 wird von einem Antriebssystem getragen. Der Positionierarm 10 könnte beispielsweise von einem Rollband oder von einem Zahnstangenantrieb angetrieben werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Reibungsantrieb verwendet, wobei die mit dem Positioniermotor 20 und mit dem Positionierarm 10 über die Antriebsfläche 12 gekoppelte Welle 11 so ausgebildet ist, daß eine vertikale Bewegung des Positionierarmes 10 vermieden wird (vgl. Figuren 2A und 2B).

Die vertikale Bewegung des Positionierarmes 10 wird im wesentlichen dadurch verhindert, daß an der Welle 11 eine V-Nut 21 vorgesehen ist, in welche das kreisförmige Profil der an dem Positionierarm angebrachten Antriebsfläche 12 eingreift. Die sich verjüngende Nut 22 gemäß Figur 2B dient ebenfalls zum Verhindern einer vertikalen Bewegung des Positionierannes 10, und gewährleistet gleichzeitig eine Verlängerung der Lebensdauer der Antriebsfläche 18.

Gemäß Figur 2A bewirkt die Rotation der Welle 11, daß der Arm in einem Kreisbogen um einen Drehpunkt in der Nähe des biegsamen Drehgelenkes 13 bewegt wird (vgl. Figur 3). Der Mittelpunkt der Drehbewegung ist abhängig von der genauen Form der Antriebsfläche 12 und von den Biegeeigenschaften des biegsamen Drehgelenkes 13.

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Int. Az: Case 1819 - 6 -

Das biegsame Drehgelenk 13 wird von einem Stahl streifen gebildet, welcher dem Positionierarm 10 am Befestigungspunkt vertikale Steifigkeit und auch Verwindungssteifigkeit verleiht. Die Verwindungssteifigkeit des biegsamen Drehgelenkes 13 könnte die Reibungsverbindung der Antriebsfläche 12 mit der V-Nut 21 verstärken, wenn die Welle 11 mit der V-Nut 21 derart angeordnet ist, daß das biegsame Drehgelenk 13 bei allen Stellungen des Positionierarmes 10 abgelenkt ist. Eine derartige Ablenkung kann jedoch unnötige Beanspruchungen in dem biegsamen Drehgelenk hervorrufen. Daher ist es wünschenswert, die Antriebsfläche 12 derart zu formen, daß sie in etwa angepaßt ist an den natürlichen Drehpunkt des flexiblen Drehgelenkes 13, um unnötige Beanspruchungen während der Ablenkung des Drehgelenkes zu vermeiden. Das reibungsmäßige Eingreifen der Antriebsfläche 12 in die Nut 21 wird sichergestellt durch eine in Richtung 17 wirkende Vorspannung, die beispielsweise durch eine Zugfeder an der Stelle 14 erzeugt werden kann.

Durch das Biegen des Drehgelenkes 13 wird eine Drehung des Positionierarmes 10 hervorgerufen. Die Vorspannung bei 14 gewährleistet eine geeignete reibungsmäßige Verbindung zwischen der angetriebenen Fläche 12 und der V-Nut 21, um die erforderliche Auflösung des Positionierers zu erreichen. Obwohl das Material für das biegsame Drehgelenk 13 im Hinblick auf Verwindungssteifigkeit ausgewählt wird, ist es nicht so steif, daß eine Ablenkung, wie in Figur 3 gezeigt, unmöglich wird.

Der Positionierarm 10, welcher die Schreib- bzw. Leseköpfe (nicht dargestellt) trägt, besteht aus Aluminium oder einem anderen Material mit hohem Dehnungskoeffizienten. Die Haltestütze 15 besteht aus einer Zink-Legierung und kann ein integraler Bestandteil des Gehäuses des Antriebssystems sein. Die Antriebsfläche 12 enthält ein thermoplastisches Material, welches ausgewählt ist im Hinblick auf geringen Verschleiß, und welches mit dem Ende des Positionierarmes 10 über eine Klebverbindung verbunden ist. Alternativ dazu kann die Antriebsfläche auch ein integraler Bestandteil des Positionierarmes 10 sein.

Die V-Nut 21 ist am Ende der zum Antriebsmotor 20 gehörenden Welle 11 gebildet oder an das Ende der Welle angefügt. Die V-Nut 21 ist derart

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Int. Az: Case 1819 - 7 -

geformt, daß eine ausreichende rei'bungsmäßige Verbindung mit der Antriebsfläche 12 erreicht wird und daß eine vertikale Bewegung des Positionierarmes für den Kopf im wesentlichen verhindert wird. Die Oberfläche der V-Nut 21 ist geriffelt, um die reibungsmäßige Verbindung zu verstärken.

Der Antriebsmotor 20 ist auf der Grundplatte der Plattenspeichereinrichtung befestigt. Wie bereits erwähnt, ist der Motor folgegeregelt, wird jedoch ohne Rückkopplung (open-loop) betrieben, wenn der Positionierarm 10 noch mehr als etwa drei Spuren von der Ziel spur entfernt ist. Wenn sich der Positionierarm 10 einer Ziel spur nähert, oder wenn der Abstand kleiner als etwa drei Spuren ist, wird der Schrittmotor mit der kl einstmöglichen Schrittweite (Mikroschritt) betrieben. Die Anzahl der ganzen oder der Mikroschritte wird aus den Daten berechnet, die die Zahl der zurückzulegenden Spuren darstellen. Die Daten, die der Anzahl der Spuren entsprechen, werden von einem Mikroprozessor berechnet. Es versteht sich, daß irgendein bekanntes Antriebssystem bei der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung verwendet werden kann.

Claims

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Int. Az: Case 1819 -*f-

6 .März 1985 PATENTANSPRÜCHE

1. Positioniervorrichtung für einen Schreib- und/oder Lesekopf einer Plattenspeichereinrichtung mit einem den Kopf tragenden Positionierarm zum Positionieren des Kopfes über einer wählbaren Stelle der Speicherplatte und mit einer Antriebseinrichtung zum Bewegen des Positionierarmes,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der Positionierarm (10) mit seinem ersten Ende an einer biegsamen, mit dem Gehäuse der Plattenspeichereinrichtung verbundenen Halteeinrichtung (13) befestigt ist, und - daß der Positionierarm (10) an seinem zweiten Ende mit der Antriebseinrichtung (11,20) verbunden ist zum Erzeugen einer Drehbewegung des Positionierarmes (10) durch Verbiegen der biegsamen Halteeinrichtung (13).

2. Positioniervorrichtung nach Anspruch I₅
dadurch gekennzeichnet,

daß die biegsame Halteeinrichtung einen flexiblen Streifen (13) aufweist, dessen eines Ende an dem ersten Ende des Positionierarmes (10) und dessen anderes Ende an dem Gehäuse der Plattenspeichereinrichtung befestigt ist.

3. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kraftübertragung von der Antriebseinrichtung (11,20) auf das zweite Ende (12) des Positionierarmes (10) durch einen Frikti onsantri eb erfölgt.

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Int. Az: Case 1819 - 2 -

4. Positioniervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Friktionsantrieb eine Antriebswelle (U) mit einer V-Nut (21;22) aufweist, welche in eine entsprechende mit dem Positionierarm (10) verbundene Antriebsfläche (12) eingreift.

5. Positioniervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die mit dem Positionierarm (10) verbundene Antriebsfläche (12) derart geformt ist, daß der Mittelpunkt für die Drehbewegung des Positionierarmes (10) in der Nähe der biegsamen Halteeinrichtung

(13) liegt.

6. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebswelle (11) mit einem Schrittmotor (20) verbunden ist.