DE3537515A1

DE3537515A1 - Verfahren und vorrichtung zum anlaufenlassen der speicherplatte einer plattenspeichereinrichtung

Info

Publication number: DE3537515A1
Application number: DE19853537515
Authority: DE
Inventors: Roger R. Meridian Id. Sleger
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1985-10-22
Publication date: 1986-04-30
Also published as: GB2166279A; GB8526314D0; JPS61104472A

Description

Hewlett-pacKarü company Int. Az: Case 1903

BESCHREIBUNG Verfahren und Vorrichtung zum AnIaufanlassen der Speicherplatte einer

PIattenspei cherei nri chtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anlaufenlassen der Speicherplatte in einer Plattenspeichereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens. Das Verfahren des Oberbegriffs ist in der Datenverarbeitung allgemein bekannt und dient zum Anlaufenlassen von Plattenspeichereinrichtungen insbesondere vom Winchestertyp, bei denen der Schreib/Lesekopf bei Plattenstillstand die Speicherplatte berührt und während des Betriebs auf einem durch die Plattendrehung erzeugten Luftkissen über der Plattenoberfläche schwebt.

Durch das Kennzeichen des Anpruchs 1 wird nun die Aufgabe gelöst, das Verfahren nach dem Oberbegriff derart weiterzubilden, daß zum Anlaufenlassen der Speichereinrichtung ein schwächerer Antriebsmotor für die Speicherplatte eingesetzt werden kann als bei dem bekannten Verfahren.

Anspruchsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß der Schreib/Lesekopf noch während des Plattensti11 stands entlang der Plattenoberfläche bewegt wird. Hierdurch wird die Haftreibung zwischen dem Schreib/Lesekopf und der Plattenoberfläche überwunden. Zum Anlaufenlassen der Speicherplatte muß dann nur die bekanntlich geringere Gleitreibung zwischen dem Schreib/Lesekopf und der Speicherplatte überwunden werden, wozu ein schwächerer Antriebsmotor ausreicht als zur Überwindung der Haftreibung.

Bei dem beanspruchten Verfahren wird in vorteilhafter Weise ausgenutzt, daß bei Plattenspeichereinrichtungen kleine Unrundheiten der Speicherplatte üblicherweise dadurch ausgeglichen werden, daß die Positioniereinrichtung den Schreib/Lesekopf zum Ausgleich der Unrundheit mit hoher Beschleunigung nachführt. Die hierfür ohnehin erforderliche Antriebskraft der Positioniereinrichtung reicht zumeist schon aus, um bei Plattenstillstand die Haftreibung zu überwinden.

In den Unteransprüchen sind die folgenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gekennzeichnet:

Nach Anspruch 2 kann der Schreib/Lesekopf hin- und herbewegt werden, wobei er natürlich an jedem Umkehrpunkt der Bewegung kurz zur

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Ruhe kommt. Dies beeinträchtigt jedoch das leichte Anlaufen der Speicherplatte nicht wesentlich, weil der Kopf stets erneut bewegt wird, und weil die Speicherplatte schon während der ersten Bewegung des Schreib/Lesekopfes selber in Bewegung kommt und sich bei kurzzeitigem Anhalten des Kopfes weiterbewegt, so daß weiterhin Gleitreibung auftritt. Die Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung ist bei üblichen KopfPositioniereinrichtungen mit Schrittmotor besonders einfach.

Nach Anspruch 3 kann die Hin- und Herbewegung des Schreib/ Lesekopfes fortgeführt werden, bis die Speicherplatte ihre Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat. Hierdurch wird vermieden, daß die Speicherplatte nach kurzem Anlaufen wieder zur Ruhe kommt, falls die Antriebskraft des Antriebsmotors konstruktionsbedingt oder aus anderen Gründen kurzzeitig absinkt oder der Schreib/Lesekopf über eine eventuell vorhandene Stelle höherer Reibung auf der Speicherplatte gleitet.

Die Ansprüche 4 bis 6 richten sich auf die besondere Ausgestaltung einer Plattenspeichereinrichtung zum Ausführen des beanspruchten Verfahrens.

Die Erfindung ermöglicht eine Verkleinerung der Abmaße üblicher Plattenspeichereinrichtungen, wofür ein ständiger Bedarf besteht. Der Spindel motor einer Plattenspeichereinrichtung ist einer der Hauptbestandteile einer derartigen Einrichtung. Je kleiner dieser jedoch wird, umso niedriger ist sein AnIaufdrehmoment. Selbstverständlich können 'auch kleinere Spindelmotoren mit höheren AnIaufdrehmomenten entwickelt werden. Motoren dieser Art erfordern jedoch üblicherweise höhere Leistungen und erzeugen mehr Abwärme, zwei Faktoren die sich als wesentliche Machteile in kleineren Plattenspeichereinrichtungen erweisen.

In einer Plattenspeichereinrichtung mit Kopfberührung ist ein erhöhtes Drehmoment beim Anlaufenlassen des Spindelmotors erforderlich, bedingt durch die Kopf/Platten-Schnittflächenreibung. Diese Reibung kann je nach Kopf- und Plattenwerkstoff variieren. Je höher die Reibung ist, desto höher ist das für den Spindelmotor erforderliche AnI aufdrehmoment.

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Eine Plattenspeichereinrichtung mit Kopfberührung kann nach der vorliegenden Erfindung einen Spindelmotor mit niedrigerem Anlaufdrehmoment und entsprechend niedrigerem Leistungsbedarf, geringeren Abmessungen und geringerer Abwärme aufweisen oder bei unverändertem Motor an der Kopf/Platten-Schnittfläche höhere Reibung aufweisen. Da bei einer Einrichtung der vorliegenden Erfindung kein hohes AnIaufdrehmoment erforderlich ist, können die Motorparameter für hohen Wirkungsgrad bei normaler Betriebsgeschwindigkeit optimiert werden, was wiederum die Motorkosten und somit die Kosten der Plattenspeichereinrichtung reduziert.

Nach der vorliegenden Erfindung kann man sich der Kopfpositioniereinrichtung bedienen, um den Kopf in einer "Zi'ttef'VBewegung in einer Ebene parallel zur Fläche der Platte im allgemeinen radial zur Drehung der Platte über einige Spuren hin- und herzubewegen. Die Haftreibung wird durch diese Querbewegung des Kopfes überwunden, was zur Folge hat, daß die Platte von der Haltekraft der Reibung an der Kopf/ Platten-Schnittfläche losgelöst wird. Wird dem Spindel motor gleichzeitig Energie zugeführt, so kann der Motor mit geringem Drehmoment die Platte anlaufen lassen.

Nach der vorliegenden Erfindung kann auch den verhältnismäßig großen Variationen des Drehmoments über den Drehwinkel vorgegriffen werden, die üblicherweise selbst bei Betriebsgeschwindigkeit bei kleineren, preisgünstigen Spindel motoren auftreten, indem die Zitterbewegung des Kopfes bis zum Drehen der Platte bei voller Geschwindigkeit fortsetzt wird. Hierdruch werden auch Einwirkungen wesentlicher Variationen in der Reibung an der Kopf/Platten-Schnittstelle überwunden, die auf Ungleichförmigkeit der Abriebfläche auf der Plattenoberfläche zurückzuführen sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der t?eigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt in vereinfachter perspektivischer Darstellung eine Schreib/Lesekopf anordnung, die, in einer Plattenspeichervorrichtung mit Kopfberührung auf der Oberfläche einer Speicherplatte aufliegt.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die in Figur 1 auf der Speicherplatte aufliegende Kopfanordnung entlang der Schnittlinie A-A. Figur 3 zeigt als Diagramm das Drehmoment des Spindel motors und das

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zum Überwinden der Reibung zwischen Schreib/Lesekopf und Speicherplatte erforderliche Drehmoment jeweils als Funktion des Drehwinkels.

Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, hängt die Größe der Reibungskraft an Grenzfläche 7 zwischen Kopfanordnung 8 und Speicherplatte (Datenträger) 5 hauptsächlich von der Größe der vertikalen Auflagekraft F_n und der Oberflächenbeschaffenheit der Kopfanordnung 8 und der Speicherplatte 5 ab. Die Reibungskraft wirkt immer in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Datenträgers 5 der auf die Kopfanordnung 8 ausgeübten Kraft entgegen. Die Größe der Reibungskraft Ff in Richtung 14 und 15 ist gleich.

Um die Reibungskraft Ff zu überwinden, muß der Spindel motor (nicht dargestellt), welcher den Datenträger 5 in Richtung 19 dreht, ein ausreichendes Drehmoment entwickeln. Die Reibungskraft Ff wirkt immer der Bewegung des Datenträgers 5 gegenüber der Kopfanordnung 8 entgegen. Auch jede Bewegung der Kopfanordnung 8 in Bezug auf Datenträger 5 in einer beliebigen Richtung innerhalb einer Ebene parallel zur Oberfläche des Datenträgers 5 muß die Reibungskraft Ff überwinden. Wenn nun eine Kraft F_a der Kopfanordnung 8 in irgendeiner Richtung parallel zur Oberfläche des Datenträgers 5 zugeführt wird, deren Größe ausreicht, die Größe von Ff zu überwinden, wird das zur Drehung des Datenträgers 5 unter Kopfanordnung 8 erforderliche Drehmoment wesentlich geringer sein.

Es sei beispielsweise angenommen, daß F_a in einem rechten Winkel zu der Spur angelegt wird, über der sich die Kopfanordnung 8 befindet. Hierdurch bewegt sich die Kopfanordnung 8 zunächst im rechten Winkel zu der besagten Spur von ihrem Ausgangspunkt fort. Durch die Bewegung der Kopfanordnung 8 wird aber die der Drehung des Datenträgers 5 entgegenwirkende Reibungskraft Ff auf den Gleitreibungswert herabgesetzt, und der Datenträger 5 fängt an, sich zu drehen, weil das Drehmoment des Spindelmotors ausreicht, um die Gleitreibung zu überwinden. Hierdurch ändert sich die Richtung der Relativbewegung der Kopfanordnung 8 in Bezug auf den Datenträger 5; die Änderung nimmt zu, wenn der Datenträger 5 an Drehgeschwindigkeit zunimmt. Wird die Kopfanordnung 8 hin- und herbewegt, so beschreibt sie auf dem Datenträger 5 einen Zick-Zack-Weg, der sich im allgemeinen über mehrere Spuren auf dem Datenträger 5 erstrecken kann. Die Drehgeschwindigkeit des Datenträgers 5

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nimmt zu, bis sich die Kopfanordnung 8 mit Erreichen der Betriebs-Drehgeschwindigkeit des Datenträgers von seiner Oberfläche abhebt; dies Abheben geschieht durch Einwirkung der durch den Datenträger 5 mitgerissenen Luft, die bei geeigneter Ausgestaltung der Kopfanordnung 8 im Betrieb ein Luftpolster zwischen der Kopfanordnung und der Speicherplatte 5 bildet. Nach dem selbsttätigen Abheben der Kopfanordnung 8 vom Datenträger 5 durch die Einwirkung des Luftpolsters wird die Hin- und Herbewegung beendet.

Wie in Figur 3 dargestellt, schwankt das Drehmoment T_m des Spindel motors bei einem üblichen kleine'n, preisgünstigen Spindel motor periodisch mit dem Drehwinkel. T_m schwankt aufgrund der diesen Motoren eigenen Konstruktionsmerkmale,. Während Datenträger 5 sich dreht, wird bei bestimmten Winkeln ein höheres Drehmoment T_m durch dem Motor erzeugt als bei anderen Winkeln, selbst nachdem der Motor volle Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat. Per sich drehende Datenträger 5 akkumuliert indes Drehenergie nach Art eines Schwungrads und wird insgesamt auf die Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt.

Wie ebenfalls in Figur 3 dargestellt, schwankt das zum Überwinden der Reibungskraft zwischen Kopf und Speicherplatte erforderliche Drehmoment Tf unregelmäßig und überschreitet zeitweise T_m, wie bei 30 gezeigt. Tf schwankt wegen schwankender Eigenschaften der Schutzschicht auf der Oberfläche von Datenträger 5. Bei fortgesetzter Zitterbewegung der Kopfanordnung 8 wird jedoch Tf durch die angesammelte Trägheitsenergie des als Schwungrad wirkenden Datenträgers 5 überwunden, so daß der Spindel motor weiter beschleunigt und volle Betriebsgeschwindigkeit erreicht.

Wenn sich die Kopfanordnung 8 von der Oberfläche des Datenträgers 5 abhebt, verringert sich Tf erheblich, wie bei 32 angezeigt. Sobald sich die Kopfanordnung vollständig abgehoben hat, erreicht Tf einen Minimal wert ungleich Null wie bei ß4 gezeigt, der zur räumlichen Ausbildung der sich auf dem Luftpolster abstützenden Oberfläche der Kopfanordnung 8 in Beziehung steht,

In der gezeigten P}a1;tenspeiqhervQrnchtuncj wird die Kraft F_a in abwechselnden Richtungen 10 und 1\ auf. die Kopfanordnung 8 ausgeübt, während eine Drehkraft F_r auf die Speicherplatte 5 ausgeübt wird. Die Kraft F_a ist größer als der Haftreibungswert der Reibungskraft Ff, und die Kraft F_r ist geringer als der Haftreibungswert der Reibungskraft

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Ff, aber größer als der Gleitreibungswert von Ff. Die Kräfte F_r und Ff stehen jeweils durch die Entfernung des Punktes am Datenträger 5, an welchem diese Kräfte wirksam werden, vom Drehmittelpunkt des Spindelmotors in Beziehung zu den Drehmomenten T_m und Tf.

F_a wird durch das Positioniersystem für die Kopfanordnung 8 zugeführt. Die Verschiebung der Kopfanordnung 8 muß nicht sehr groß sein und liegt allgemein in der Größenordnung einiger Spuren auf dem Datenträger 5.

Auch wenn die Reibungskraft Ff durch die Kraft F_a überwunden ist, wird die Zitterbewegung der Positioniereinrichtung 8 fortgesetzt, zumindest bis Datenträger 5 sich mit ausreichender Geschwindigkeit dreht, um eine zum Abheben von Kopfanordnung 8 von der Oberfläche von Datenträger 5 ausreichende Luftbewegung an Grenzfläche 7 zu erzeugen. Wie bereits an anderem Ort in dieser Beschreibung erwähnt, kann die Kraft F_a der Kopfanordnung 8 entlang jeder Richtung in einer Ebene parallel zur Oberfläche des Datenträgers 5 zugeführt werden. Demzufolge kann in der vorliegenden Erfindung praktisch jegliche Konfiguration von Kopfposi ti oni einrichtungen verwendet werden, sowohl unter tinsatz eines Linearmotors als auch eines Drehmotors darin.

Es sollte angemerkt werden, daß zum Antrieb der Kopfanordnung in einer Plattenspeichereinrichtung üblicherweise ein Schrittmotor mit hohem AnIaufdrehmoment verwendet wird. Die Eigenschaft hohen Anlaufdrehmoments ist bei derartigen Motoren erforderlich, um Positioniergenauigkeit über der ausgewählten Spur zu gewährleisten. Schrittmotoren für Kopfpositioniervorrichtungen müssen hohe Drehmomente entwickeln, um durch inhärente "Steifigkeit" der Positioniereinrichtung Fehler in der Spurtreue abzuwehren, die durch mechanische Vibration und dergleichen bedingt sind. Diese bereits in den meisten Plattenspeichervoriichtungen mit Kopfberührung vorhandene Leistungsfähigkeit der Positioniereinrichtung kann erfindungsgemäß während der AnIaufphase der Speicherplatte eingesetzt werden, um den Einsatz kleinerer Spindel motoren mit niedrigerem Drehmoment und niedrigerer Leistung zu ermöglichen. Das Drehmoment eines Schrittmotors wird nach Maßgabe der jeweiligen mechanischen Ausgestaltung der Kopfpositioniereinrichtung in die Kraft F_a umgesetzt.

Claims

Hewlett-Packard Company Int. Az: Case 1903 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Anlaufenlassen der Speicherplatte einer Plattenspeichereinrichtung, deren Schreib/Lesekopf bei Plattenstillstand die Plattenoberfläche berührt, bei dem der Antriebsmotor der Speicherplatte zum Ausüben einer Antriebskraft auf die stillstehende Speicherplatte angesteuert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schreib/Lesekopf (8) noch während des Plattenstillstands zum Erleichtern des Anlaufens entlang der Plattenoberfläche (7) bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreib/Lesekopf (8) hin- und herbewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hin- und Herbewegen des Schreib/Lesekopfes (B) nach dem Anlaufen fortgeführt wird, bis die Speicherplatte (5) ihre Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat.

4. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Positioniervorrichtung für den Schreib/ Lesekopf (8), die dazu eingerichtet ist, den Schreib/Lesekopf (8) während des Plattensti11 Standes zu bewegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Schreib/Lesekopf (8) hin- und herzubewegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die

Positioniereinrichtung dazu eingerichtet ist, das Hin- und Herbewegen des Schreib/Lesekopfes (8) nach dem Anlaufen forzuführen, bis die Speicherplatte (5) ihre Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat.