DE68910565T2

DE68910565T2 - Trägervorrichtung für einen Wandlerkopf.

Info

Publication number: DE68910565T2
Application number: DE89303364T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Aoyagi; Tatsuya Endo; Hiroshi Terashima
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1989-04-05
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: US4996616A; EP0338698A2; JPH01277380A; EP0338698A3; EP0338698B1; DE68910565D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Trägervorrichtung für einen Wandlerkopf.
In fast allen großen und kleinen Plattenspeichereinrichtungen für Daten wird eine Trägervorrichtung für einen Wandlerkopf in der in Fig. 4 der Begleitzeichnungen gezeigten und in EP-A- 0007401 beschriebenen Form verwendet. Die Figuren 4(a) und (b) zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht der Trägervorrichtung für den Wandler entsprechend dem Stand der Technik. Die Trägervorrichtung 40 für den Wandler besteht aus einem Schieber 1 mit einer Spule zum Schreiben und Lesen von Daten auf einer Magnetplatte 30, einer Biegevorrichtung 2 oder einer Kardanfeder zum Tragen des Schiebers 1, einem Lastträger 3 zum Tragen der Biegevorrichtung 2 und einem Montageblock 4 zum Befestigen des Lastträgers 3 auf einem Zugriffsarm 9.
Der Schieber wird von der Trägervorrichtung des Wandlers so gehalten, daß er in konstantem Abstand stabil über die Platte geht. Der Schieber muß vor allem in einem konstanten Abstand von der Platte gehalten werden, unabhängig von der Deformation der Plattenoberfläche oder externen Schwingungen. Wenn der Abstand zwischen Schieber und Platte nicht konstant gehalten werden kann, können Schreibfehler und/oder Lesefehler auttreten. Im schlimmsten Fall stößt der Kopf mit der Platte zusammen und wird beschädigt. Wenn der Kopf einmal beschädigt wurde, können geschriebene Daten nicht mehr gelesen werden.
Um den Schieber in einem konstanten Abstand von der Platte zu halten, verfügt der Lastträger als Teil der Komponenten der Trägervorrichtung für den Wandlerkopf über die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, beispielsweise Eigenfrequenz und dynamische Elastizität, durch Biegen der Kanten 6 nach oben (Fig. 4). Der Lastträger hat somit eine Struktur, die aus einer langen, schmalen plattenförmigen Basis besteht, wobei die Kanten 6 von der Basis 5 aus nach oben gebogen sind. Obgleich die Höhe h des Lastträgers (z.B. die Höhe der Kanten 6) vom Material des Lastträgers abhängt, kann diese nicht unter einen bestimmten Wert gehen, da sonst die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Wenn die Höhe h demnach unter einem bestimmten Wert liegt, verringert sich die Eigenfreguenz des Lastträgers und beeinträchtigt den Abtastzyklus einer Servosteuerung der Kopfpositionierung, der Widerstand des Lastträgers gegenüber dem Biegen nimmt ab und behindert die Kopf zugriffsoperation.
In der Patentschrift JP-A-61-222020 ist ein Trägermechanismus für einen Magnetkopf beschrieben, der zur Verringerung externer Geräusche dient. Ein hohler Trägerarm, der geerdet ist, umgibt die Bleidrähte des Magnetkopfs. Der hohle Teil des Trägerarms verfügt über eine untere Platte und eine obere Platte, die durch Seitenwände miteinander verbunden sind.
Bei Magnetplatteneinrichtungen, insbesondere bei kleinen Festplatteneinrichtungen, ist eine Erhöhung der Kopfzugriffsgeschwindigkeit und der Speicherkapazität erforderlich, da die Leistungsfähigkeit der Personal Computer, in denen diese Platteneinrichtungen eingebaut sind, ständig verbessert wird.
Wenn die Geschwindigkeit der Kopf zugriffsoperation erhöht wird, muß die Eigenfrequenz der an diesem Vorgang beteiligten mechanischen Teile, insbesondere des Kopflastträgers, hoch sein, und damit auch die dynamische Elastizität jedes Teils.
Auf der anderen Seite gibt es zwei Möglichkeiten, um die Speicherkapazität zu erhöhen: entweder werden die Daten, die auf einer Platte gespeichert werden, erhöht, oder die Anzahl der Platten wird erhöht. Im ersten Fall wurde der Datenumfang durch die Verwendung von Dünnfilmmagnetplatten, Dünnfilmköpfen und MIG-Köpfen (Metal in Gap) erheblich erhöht. Im zweiten Fall, sind die äußeren Abmessungen, insbesondere die Höhe, der Platteneinrichtungen beschränkt, da sie in Personal Computer integriert werden müssen. Es ist daher schwierig, die Anzahl der Platten und Köpfe zu erhöhen, ohne gleichzeitig die Höhe der Platteneinrichtungen zu vergrößern.
Obgleich die Plattendicke verringert werden konnte, indem das Aluminiumsubstrat durch Glas ersetzt wurde, ist es jedoch unmöglich, die Plattendicke noch weiter zu verringern, da daraus Probleme mit den magnetischen Eigenschaften und dem mechanischen Widerstand der Platte entstehen. Das Herabsetzen der Höhe eines Lastträgers verringert seine Eigenfrequenz im primären Schwingungsmodus und führt damit zu Problemen bei der Kopfzugriffsoperation.
Die Patentanmelder haben daher nach einem weg gesucht, die Höhe eines Lastträgers zu verringern, ohne daß die mechanischen Eigenschaften dadurch beeinträchtigt werden.
Zuerst erwogen die Patentanmelder, einen Lastträger aus einem Material mit hoher dynamisches Elastizität zu machen, um die Höhe zu verringern. Dieses Material war jedoch schwer zu bearbeiten, und die hohe dynamische Elastizität des Materials erschwerte die richtige Bewegung des Schiebers. Darüber hinaus führte die Verwendung dieses Spezialmaterials zu einer Erhöhung der Herstellungskosten. Die gewünschten Voraussetzungen können daher von einem solchen Material nicht erfüllt werden.
Als nächstes wurden Versuche durchgeführt, um den Einfluß der herabgesetzten Höhe des Lastträgers auf seine mechanischen Eigenschaften zu verringern, indem die Dicke des Lastträgers erhöht wurde. Mit dieser Erhöhung der Dicke des Lastträgers ging auch eine Erhöhung der Eigenfrequenz einher. Darüber hinaus erhöhte sich auch die Federkonstante des Lastträgers erheblich. Die beträchtliche Änderung des Werts der Federkonstante beeinträchtigt die Bewegungseigenschaften des Schiebers, während gleichzeitig die Leistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit der Magnetplatteneinrichtung um einiges heruntergesetzt wird. Verbesserte mechanische Eigenschaften sind daher von einer Erhöhung der Dicke nicht zu erwarten.
Weitere Versuche beschäftigten sich damit, den Einfluß der herabgesetzten Höhe des Lastträgers auf seine mechanischen Eigenschaften zu verringern, indem die Länge des Lastträgers gekürzt wurde. Bei dieser Kürzung wird die Eigenfrequenz des Lastträgers kaum geändert, auch die Änderung bei der Federkonstante war nur gering. Um die Eigenfrequenz auf den gewünschten Wert zu erhöhen, muß die Länge des Lastträgers erheblich gekürzt werden, was zu einer beträchtlichen Erhöhung der Federkonstante führt. Ein Kürzung der Länge des Lastträgers verbessert seine mechanischen Eigenschaften daher nicht wesentlich.
Da weder das Material, noch die Erhöhung der Dicke, noch die Kürzung der Länge die Höhe des Lastträgers nachhaltig verringert, ist die maximale Anzahl von Platten und Köpfen in einer kleinen 3,5-Zoll-Einrichtung beispielsweise aufgrund der Höhenbegrenzung auf 4 bzw. 8 beschränkt.
Um die Speicherkapazität einer Magnetplatteneinrichtung zu erhöhen, muß die Anzahl der in der Platteneinrichtung verwendeten Platten und Köpfe jedoch erhöht werden.
Die Erfindung ermöglicht eine Trägervorrichtung für einen Wandlerkopf mit einem Lastträger, der über eine geringe Höhe und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften verfügt. Indem ein Lastträger für den Kopf gemäß der Erfindung verwendet wird, ist eine Magnetplatteneinrichtung mit einer größeren Anzahl von Platten und Köpfen möglich.
Die Erfindung beschreibt eine Trägervorrichtung für einen Wandlerkopf mit einem Lastträger, der über Verstärkungsseitenflansche verfügt, um einen offen Kanal zu bilden, wobei die Flansche die Höhe des Lastträgers festlegen, und der Lastträger mit einem weiteren Verstärkungsmittel ausgestattet ist, das die Höhe des Lastträgers nicht erhöht und den offen Kanal nicht schließt.
Die Verstärkung wird durch die Befestigung von stangenförmigen Rippen auf dem Basisteil, oder durch die Bildung gezogener Rippen mittels einer Presse erreicht. Wenn gezogene Rippen verwendet werden, da ein Blech wie beispielsweise rostfreies Stahlblech einfach gezogen wird, kann der Lastträger des Kopfes leicht hergestellt werden.
Die Verwendung einer Struktur, deren Verstärkungsteil nicht höher als der Seitenrandteil des Basisteils ist, oder einer Struktur, bei der der Seitenrandteil parallel mit der Ebene des Basisteils oder weiter in Richtung zur Ebene des Basisteils gebogen ist, ermöglicht es, daß die Eigenfrequenz des primären Schwingungsmodus auf einem praktisch erforderlichen Niveau aufrechterhalten bleibt, ohne daß die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden, insbesondere die dynamische Elastizität, selbst wenn die Höhe des Lastträgers auf die Hälfte des herkömmlichen Mindestwerts verringert ist.
Die Durchführung der Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Begleitzeichnungen erläutert.
Fig. 1a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Trägervorrichtung des Kopfs mit einem Lastträger, der über gezogene Verstärkungsrippen verfügt.
Fig. 1b ist eine vergrößerte Queransicht von Linie A-A' von Fig. 1a.
Fig. 2a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Trägervorrichtung des Kopfs mit einem Lastträger, der über Verstärkungsflügel verfügt.
Fig. 2b ist eine vergrößerte Queransicht von Linie B-B' von Fig. 2a.
Fig. 3 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen Eigenfreguenzen und den Flügelbreiten auf dem Lastträger darstellt.
Die Figuren 4a und b zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht einer herkömmlichen Trägervorrichtung für den Kopf.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Form eines primären Schwingungsmodus eines Lastträgers, dessen Höhe halb so groß wie die Höhe eines herkömmlichen Lastträgers ist; und
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Magnetplattenspeichereinrichtung für Daten mit einer Trägervorrichtung für den Kopf gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine Trägervorrichtung für den Kopf dargestellt, die einen Lastträger 10 mit einer Basis 5 und Seitenf lanschen 6 umfaßt. Die Basis 5 verfügt über gezogene Rippen 7 zur Verstärkung. Die Basis 5 besteht aus einem langen, schmalen Blechmetallstück. Die Seitenflansche 6 sind fast senkrecht zur Basis 5. Die gezogenen Rippen 7 haben eine Höhe, die die Höhe der Flansche 6 nicht übersteigt, und sind fast parallel zu den Flanschen 6 gebildet. Der Lastträger 10 ist über einen Montageblock 4 mit einem Kopfstellarm 9 verbunden. In Fig. 2 ist ein Lastträger 20 des Kopfträgers verstärkt, indem der obere Teil der Flansche fast parallel zur Basis gebogen ist, um die Flügel 8 zu bilden, deren Höhe nicht die Höhe der Flansche 6 übersteigt. Die Flügel 8 können nach unten in Richtung des Kopfträgers gebogen werden, wie dies durch die unterbrochene Linie in Fig. 2(b) gezeigt wird. Obgleich Fig. 2 das Beispiel eines Lastträgers mit nach außen gebogenen Flanschen zeigt, können die Flansche auch wie durch die unterbrochene Linie in Fig. 2(b) angedeutet nach innen gebogen werden.
Die verwendeten Bleidrähte, die mit dem Kopf verbunden sind, befinden sich auf der Rückseite des Lastträgers, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite des Kopfträgers. Dadurch sind die Bleidrähte keinem Wind ausgesetzt, der durch die Umdrehung der Platten entsteht, und die aerodynamische Wirkung des Windes auf den Lastträger wird nicht beeinträchtigt. Bei der Kopfpositionierung werden damit Störungen vermieden.
Obgleich die Figuren 1 und 2 Beispiele von Lastträgern mit nach oben zeigenden Flanschen darstellen, z.B. in die entgegengesetzte Richtung zur Kopfträgerseite, können die Flansche auch nach unten gebogen werden, z.B. zur Kopfträgerseite hin. In diesem Fall befinden sich Verstärkungsteile unten auf der Basis, z.B. auf der Kopfträgerseite.
Fig. 6 zeigt eine Magnetplatteneinrichtung 60 mit einer erhöhten Zahl von Platten und Köpfen, indem Kopfträgervorrichtungen mit Lastträgern 20 verwendet wurden.
Die mechanischen Vorteile der Kopfträgervorrichtung mit einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Zuerst wurde ein herkömmlicher in Fig. 4 gezeigter Lastträger 40 analysiert. Die Eigenfrequenz des primären Schwingungsmodus betrug ungefähr 2 kHz.
Als nächstes wurde ein Lastträger mit halber Höhe eines herkömmlichen Lastträgers hergestellt und auf die gleiche Art und Weise analysiert. Es zeigte sich, daß die Eigenfrequenz des primären Schwingungsmodus auf 1,2 kHz herunterging, und sich wie in Fig. 5 gezeigt der Lastträger in diesem primären Schwingungsmodus verformte. Eine Reduzierung der Höhe war daher nicht praktisch, da die Eigenfreguenz des primären Schwingungsmodus sinkt. Auf der anderen Seite wurden keine Verbesserungen bei Eigenfrequenzen von sekundären oder höheren Modi mit 2 kHz oder mehr festgestellt, obgleich diese leicht zurückgingen. Um die Reduzierung der Lastträgerhöhe zu erreichen, reicht es daher aus, nur die Eigenfrequenzen des primären Schwingungsmodus zu berücksichtigen.
Danach wurde ein Lastträger mit halber Höhe von herkömmlichen Lastträgern und ausgestattet mit gezogenen Rippen 7 (Fig. 1) analysiert. Dabei betrug die Eigenfrequenz des primären Schwingungsmodus ca. 1,6 kHz, d.h. eine Erhöhung um 400 Hz im Vergleich zum Lastträger ohne Rippen. Da ein Sinken der Eigenfreguenz keine Probleme bei der praktischen Anwendung verursacht, ist es mit Hilfe von gezogenen Rippen möglich, die Höhe des Lastträgers um die Hälfte zu kürzen.
Darüber hinaus wurde ein Lastträger untersucht, der nur die halbe Höhe eines herkömmlichen Lastträgers hat und wie in Fig. 2 gezeigt mit Flügeln 8 ausgestattet ist. Es zeigte sich, daß die Eigenfreguenz des primären Schwingungsmodus bei ca. 1,8 kHz lag, d.h. eine Steigerung von 600 Hz im Vergleich zum Lastträger ohne Flügel. Die Halbierung der Höhe des Lastträgers wurde durch die Flügel möglich.
Die Eigenfrequenzen von sekundären oder höheren Schwingungsmodi betrugen mit gezogenen Rippen oder Flügeln 2 kHz oder mehr, und führten zu keinerlei Problemen.
Die Eigenfrequenz des Lastträgers kann durch Spezifizierung der Form der gezogenen Rippen oder Flügel noch optimiert werden.
Der Querschnitt einer gezogenen Rippe kann beispielsweise rechteckig, dreieckig oder halbrund sein. Bei einem rechteckigen, insbesondere einem trapezförmigen Querschnitt betrug die Eigenfreguenz des primären Schwingungsmodus ca. 1,6 kHz, wobei eine Erhöhung von ungefähr 400 Hz erzielt wurde. Im Fall eines dreieckigen Querschnitts belief sich die Eigenfrequenz auf ca. 1,4 Hz, d.h. eine Erhöhung um ungefähr 200 Hz. Hierbei war es jedoch schwierig, die Kante der dreieckigen Rippe durch Pressen oder Biegen genau in einem spitzen Winkel umzubiegen.
Fig. 3 zeigt die Meßergebnisse bei einem Lastträger aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 76um und einer Länge von 30mm. Durch die Verbreiterung der Flügel erhöhte sich die Eigenfrequenz des primären Schwingungsmodus, während sich die Eigenfrequenz des sekundären Schwingungsmodus verringerte. Ausgehend von diesen Ergebnissen ergab sich eine ideale Flügelbreite von 0,2 bis 0,5mm.
Obgleich die oben genannten Beispiele von einem Lastträger mit entweder gezogenen Rippen oder Flügeln ausgehen, kann auch eine Struktur mit beiden Elementen, oder eine Struktur mit diesen Verstärkungselementen und einer kürzeren Lastträgerlänge verwendet werden, wodurch die Eigenfrequenzeigenschaften im primären Schwingungsmodus verbessert werden.

Claims

1. Eine Trägervorrichtung für einen Wandlerkopf mit einem Lastträger (10;20), der über Seitenflansche (6) zur Verstärkung verfügt, um einen offenen Kanal zu bilden, wobei die Flansche die Höhe des Lastträgers festlegen, und der Lastträger noch über weitere Verstärkungsmittel (7;8) verfügt, die die Höhe des Lastträgers nicht erhöhen und den offen Kanal nicht schließen.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die weiteren Verstärkungsmittel mindestens eine Längsrippe (7) zwischen den Flanschen umfassen.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die weiteren Verstärkungsmittel ein Längsrippenpaar (7) umfassen, wobei eine einzelne Rippe parallel zu jedem der Flansche liegt.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei der die Rippe(n) durch einen Ziehvorgang auf dem Material des Lastträgers hergestellt wird/werden.

5. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei bei den weiteren Verstärkungsmitteln hinzukommt, daß die Kanten (8) der Flansche gebogen werden, so daß diese parallel mit der Basis des Lastträgers liegen, oder in Richtung zur Basis des Lastträgers gebogen sind.

6. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei bei den weiteren Verstärkungsmitteln hinzukommt, daß mindestens eine Längsrippe zwischen den Flanschen liegt und über die Kanten der Flansche gebogen ist, so daß die Kanten parallel zur Basis des Lastträgers liegen, oder in Richtung zur Basis des Lastträgers gebogen sind.

7. Eine Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, bei der die Bleidrähte zum Kopf sich auf der gegenüberliegenden Seite vom Lastträger zum Kopf befinden.

8. Eine Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, bei der der Lastträger an den Seiten angeflanscht ist, die den Kopf tragen.

9. Eine Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche 1 bis 7, bei der der Lastträger auf der Seite gegenüber der kopftragenden Seite angeflanscht ist.