DE68920322T2

DE68920322T2 - Magnetkopf-positioniereinrichtung.

Info

Publication number: DE68920322T2
Application number: DE68920322T
Authority: DE
Inventors: Robert Commander; Anthony Hearn
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: EP0414702B1; JPH0646861B2; WO1990010931A1; DE68920322D1; JPH03505515A; EP0414702A1; US5146122A

Description

Technischer Bereich der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Magnetkopf-Positioniereinrichtungen.

Hintergrund der Erfindung

Magnetkopf-Positioniereinrichtungen werden im allgemeinen in Magnetplattendateien verwendet. Der Magnetkopf ist auf einem Schlitten montiert und befindet sich in einem Luftspalt, der in einer Magneteinheit definiert ist. Eine Anzahl von Lese-/Schreibköpfen ist auf dem Schlitten montiert. Ein Signal in Form eines Stroms wird an den Magnetkopf geliefert und wirkt zusammen mit dem von der Magneteinheit aufgebauten Magnetfeld, was die Bewegung des Schlittens und somit der Köpfe über die Oberfläche der Platte oder der Platten innerhalb der Plattendatei auslöst.
Die Antriebskraft auf den Schlitten resultiert in einer gleichen und entgegengesetzten Reaktionskraft auf die Magneteinheit, die unerwünschte Resonanzen in der Plattendatei, z.B. in der Spindel des Plattenmotors auslösen kann. Diese Reaktion kann dadurch zur relativen Bewegung zwischen der Platte und der Lese-/Schreibköpfe und zu Instabilität in einem geschlossenen Magnetkopf-Positioniersystem führen.
Das Prinzip zum Absorbieren der Reaktionskraft in Magnetkopf-Positioniereinrichtungen ist bekannt; das IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 19 no. 9 pp 3561-3562 beschreibt eine Positioniereinrichtung, in der die Auswirkungen der Reaktionskraft durch eine schwebende Magnetkopf anordnung reduziert werden. Die Magnetanordnung wird an beiden Enden von Ringbiegeschwingern gehalten, in denen eine Lage Dämpfungsmaterial zwischen zwei Metalltafeln geschichtet ist. Die Biegeschwinger sind auf starren Verbindungsstangen montiert, die ihrerseits auf der Grundplatte der Plattendatei befestigt sind. Auf diese Weise wird die Magneteinheit von den Magnetplatten wirksam isoliert. Die US Patentschrift 3 699 555 beschreibt ein ähnliches System.
Bei der Konstruktion von Magnetkopf-Positioniereinrichtungen ist es ebenfalls üblich, einen Windungsschluß aus nichtmagnetischem, leitendem Material zu benutzen, um die Stromsteilzeit in dem Magnetkopf zu verbessern. Die US Patentschrift 4,743,995 beschreibt einen Windungsschluß in Form einer Kupferbuchse, welche die Magneteinheit berührt und sich in einem von der Magneteinheit definierten Luftspalt befindet. Der Windungsschluß stößt an zwei Gummiringe, die als Anschläge für den Schlitten dienen. Die US Patentschrift 4 661 729 beschreibt ebenfalls einen zylindrischen Windungsschluß, der sich in diesem Fall auf den zylindrischen Flächen von zwei Schultern auf der Vor- und Rückseite der Magneteinheit befindet, wobei der Windungsschluß an eine dieser Schultern stößt. Die Abdichtung zwischen dem Windungsschluß und den Schultern erfolgt mittels O-Ringen, die sich in zwei Nuten in den Schultern befinden. Die UK Patentschrift 2129186 beschreibt die Positioniereinrichtung eines Plattenlaufwerkes, in dem der Windungsschluß auf einem zylindrischen Nagnet montiert ist. Die Einheit bestehend aus Magnet und Windungsschluß ruht auf zwei ringförmigen Stoßdämpfern, welche für eine Abschwächung der Magnetkräfte sorgen.

Beschreibung der Erfindung

Obgleich der Stand der Technik die ungünstigen Auswirkungen der Reaktionskraft zweifellos reduziert, indem die komplette Magneteinheit von dem Rest der Plattendatei isoliert wird, liegt ein Nachteil dieses Verfahrens in der daraus folgenden Vergrößerung der Plattendatei. Die Konstruktion einer kompakten Positioniereinrichtung zur Verwendung in kleinen Plattendateien (z.B. 0,13 m (5,25 Zoll)) erfordert eine kompaktere Dämpfungstechnik.
Demgemäß liefert die Erfindung eine Magnetkopf-Positioniereinrichtung mit einem Magnetkopf, einer Nagneteinheit, welche einen Luftspalt definiert, in dem der Magnetkopf durch Anlegen eines Stromes bewegt wird und mit einem Windungsschluß, der sich in dem Luftspalt befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsschluß von federnden Befestigungsmitteln gehalten wird, die von der Magneteinheit entfernt sind, um dazwischen die relative Bewegung in einer Richtung zu ermöglichen, die parallel zur Bewegung des Magnetkopfes verläuft.
Das Prinzip hinter der Idee von der federnden Befestigung des Windungsschlußes zum Ausgleich der Schlittenreaktion ist sehr wahrscheinlich die bei Elektronenkanonen verwendete Idee zur Reduzierung des Rückstoßes. Obgleich der Windungsschluß als Zusatztransformator arbeitet, wird jede Veränderung im Strom des Magnetkopfes in dem Windungsschluß reflektiert; allerdings in entgegengesetzter Richtung. Der Windungsschluß, der in dem gleichen Magnetfeld ist, erfährt dadurch eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf den Schlitten. Wenn der Windungsschluß in der Magneteinheit montiert ist, erscheint die Reaktionskraft als Spannung zwischen beiden Teilen. Zu Beginn der Magnetkopfbewegung bewegt sich ein federnd montierter Windungsschluß jedoch in entgegengesetzter Richtung zu dem Schlitten und erzeugt dadurch eine Ausgleichskraft zur Schlittenreaktion. Der federnd montierte Windungsschluß setzt seine Schwingungen in größerem oder kleinerem Umfang fort und hat seine eigene Resonanzfrequenz.
Es ist wichtig, daß die Konstruktion der Windungsschlußbefestigung so ist, daß der Wert der mechanischen Resonanzfrequenz des Windungsschlußes kleiner als die Frequenzen der unerwünschten Resonanzen innerhalb der Plattendatei ist. Unter Berücksichtigung dieser Anforderung kann die Windungsschlußbefestigung eine aus einer Anzahl von Formen annehmen, wobei eine gegenüber den anderen einen Vorteil haben kann, was von der besonderen Magnetkopf-Positioniereinrichtung abhängig ist, in welcher die federnd montierte Befestigung Verwendung findet.
In einer bevorzugten Befestigungskonfiguration enthalten die Befestigungsmittel ein federndes Material, das sowohl mit dem Windungsschluß als auch init der Fläche der Magneteinheit Kontakt hat, die sich gegenüber dem Windungsschluß befindet, so daß der Windungsschluß von dieser Fläche entfernt ist.
In einer bevorzugten Option enthalten die Befestigungsmittel eine Vielzahl von Federbändern, wobei die Positioniereinrichtung vorzugsweise auch Halteelemente enthält, welche die Bänder in der Position halten.
In einer anderen Alternative enthalten die Halteelemente außerdem zusätzliche Nuten, welche den Nuten in dem Windungsschluß entsprechen, der sich auf der Fläche der Magneteinheit gegenüber von dem Windungsschluß befindet, so daß sich die Bänder in den beiden Gruppen mit Nuten befinden.
In einer weiteren Alternative ist der Windungsschluß ein Zylinder, wobei die Magneteinheit eine Fläche enthält, die mit dem Windungsschluß konzentrisch ist und die Federbänder ein Paar O-Ringe sind.
In einer weiteren Alternative sind die Halteelemente Streifen auf der Fläche der Nagneteinheit gegenüber dem Windungsschluß.
Der Windungsschluß kann in der Magneteinheit in einer weiteren Alternative montiert werden, in der die Befestigungsmittel ein Paar Blenden enthalten, von denen jeweils eine an jedem Ende des Windungsschlußes und ebenfalls an der Magneteinheit befestigt ist, um so als federnder Halter den Windungsschluß von der Magneteinheit entfernt zu halten. Oder aber eine Vielzahl von federnden Befestigungen wird an jedem Ende des Windungsschlußes montiert, wobei die Befestigungen in der Magneteinheit befestigt werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichungen beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt ein isometrisches Explosionsbild der Magnetkopf-Positioniereinrichtung aus der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 zeigt eine isometrische Darstellung der montierten Positioniereinrichtung von Figur 1;
Figur 3 zeigt einen teilweise unterteilten Grundriß der Magneteinheit, die in der Positioniereinrichtung von Figur 2 Verwendung findet;
Figuren 4a, 4b, 4c und 4d zeigen einen Teil der Magneteinheit mit alternativen Befestigungskonfigurationen für den Windungsschluß.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Bestandteile der Magnetkopf-Positioniereinrichtung 10 sind in Figur 1 dargestellt und enthalten eine feststehende Magneteinheit 20 und einen beweglichen Schlitten 80, auf dem ein Stapel Magnetköpfe 70 montiert ist.
In einer Magnetkopf-Positioniereinrichtung wird ein Signal in Form eines Stroms an den Magnetkopf geliefert und wirkt zusammen mit dem von der Magneteinheit aufgebauten Magnetfeld, was die Bewegung des Schlittens und somit der auf diesem Schlitten montierten Köpfe auslöst.
Die Magneteinheit 20 enthält zwei äußere Kernstrukturen 30, die aus vier Polschuhen 32 mit konkaven Innenflächen gebildet werden, welche paarweise auf den konvexen Außenflächen der beiden Magnetsegmente 34 montiert und dort befestigt sind. Die Polschuhe überdecken vorne und hinten die Magnetsegmente.
Die Magneteinheit enthält außerdem einen aus einem Stück gegossenen Eiseninnenkern 40 und eine Grundplatte 42, die im Querschnitt, bis auf zwei abgeplattete Bereiche oben und unten, im wesentlichen rund ist. Aus der Grundplatte ragen zwei Arme 44 heraus, deren Aussenflächen im wesentlichen die gleiche Wölbung wie die Innenflächen der Magnetsegmente aufweisen. Die Innenfläche von jedem der Arme enthält eine zylindrische Nut 46. Die Nuten verlaufen parallel zu den Armen. Zylindrische Führungsschienen 50 sind in diesen Nuten so montiert, daß die vorderen Enden der Führungsschienen aus der Vorderseite 48 des Innenkerns herausragen.
Die Magneteinheit enthält außerdem eine Frontplatte 60, die als Rückführpfad des Magnetflußes auf gleiche Weise dient wie die Grundplatte des Innenkerns. Auf der Rückseite der Frontplatte befinden sich gewölbte Einrichtungen 62, die im wesentlichen die gleiche Wölbung wie die Innenflächen der Außenkernstücke aufweisen. Die Frontplatte enthält auch eine öffnung 64 mit zwei zylindrischen Nuten 66, welche den Nuten im Innenkern entsprechen.
Die Positioniereinrichtung enthält auch einen leitenden, nichtmagnetischen Zylinder 36, der sich in der Magneteinheit befindet, welche als Windungsschluß funktioniert.
Der Magnetkopfstapel 70 ist in Figur 1 abgebildet und besteht aus zehn Kopf-/Armeinheiten 72, die einen starren Arm 74 enthalten, an dem zwei Biegeschwinger 76 befestigt sind, die durch die Schräge voneinander getrennt sind. Ein Schieber 78 mit einem Lese-/Schreibkopf ist an jedem Biegeschwinger befestigt. In dem Kopfstapel ist ebenfalls eine Kopf/Armeinheit enthalten, die aus einem starren Arm besteht, an dem ein Ende des Biegeschwingers befestigt ist. Ein Servo-Nur-Lese-Kopf 79 ist an dem anderen Ende des Biegeschwingers befestigt.
Die Magnetkopf-Positioniereinrichtung enthält ebenfalls passende Mittel (ohne Abbildung) zur Begrenzung des Längsverfahrweges des Schlittens sowie eine Klinke zum Feststellen des Schlittens, wenn dieser nicht benötigt wird.
Die komplette Positioniereinrichtung ist in den Figuren 2 und 3 abgebildet. In der kompletten Positioniereinrichtung stoßen die Enden 33 der Polschuhe 32, welche hinter den Magnetsegmenten 34 verlaufen, an die gewölbten Außenflächen 43 der Grundplatte 42. Die vorderen Verlängerungen 35 (siehe Figur 1) befinden sich auf den gewölbten Einrichtungen 62 auf der Rückseite der Frontplatte und sind dort mittels zweier Bolzen befestigt, welche durch die beiden Löcher 65 in der Frontplatte gehen. Der Windungsschluß 36 ist in der Magneteinheit in unmittelbarer Nähe der Innenflächen der Magnetteile montiert, jedoch ohne diese zu berühren.
Die Frontplatte ist an den Armen des Innenkerns mittels Schrauben befestigt, welche durch die vier Löcher 67a in der Frontplatte gehen und in vier äquivalenten Löchern 67b (zwei pro Arm). Die Vorderenden der Führungsschienen befinden sich in den Nuten in der Frontplatte.
Der Schlitten 80 ist in der Magneteinheit so eingebaut, daß der Kopf 90 den Schlitten aufspult, der sich in dem Luftspalt 39 befindet (ringförmig im Querschnitt), welcher zwischen der Innenfläche des Windungsschlußes und dem Innenkern definiert wird. Die auf dem Schlitten inontierten Lager rücken mit den beiden, im Innenkern montierten Führungsschienen 50 ein und ermöglichen so die Axialbewegung. Der auf dem Schlitten befestigte Kopfstapel 70 ragt vorne aus der Öffnung in der Frontplatte heraus.
Der Windungsschluß 36 ist innerhalb der Magneteinheit federnd montiert; die Figuren 3 und 4 zeigen verschiedene Befestigungskonfigurationen.
In einem Ausführungsbeispiel, das in Figur 3 abgebildet ist, enthält die Außenfläche des Windungsschlußes zwei Nuten 38, in denen zwei O-Ringe 37 montiert sind. Diese haben die Aufgabe, den Windungsschluß von den Magnetteilen entfernt zu halten und gleichzeitig den Windungsschluß in der Magneteinheit zu zentralisieren. Eine ähnliche Konfiguration zeigt Figur 4a; in diesem Ausführungsbeispiel befindet sich jeder O-Ring außerdem in den Nuten in der Außenfläche des Magnetteils. In einem anderen Ausführungsbeispiel, das in Figur 4b abgebildet ist, ist der O-Ring im Querschnitt 37' U-förmig. Halter 41 (einer ist in Fig. 4b abgebildet) in Form von Metallstreifen sind an den Außenflächen des Magnetteils in einer Position montiert, die dazu beiträgt, die Federung der 0-Ringe zu verstärken, d.h. sicherzustellen, daß der Windungsschluß nach Ausführung der Bewegung in seine Ausgangsposition zurückkehrt.
In einer weiteren Befestigungskonfiguration, von der ein Teil in Figur 4c abgebildet ist, wird jedes Ende des Windungsschlußes an einer Blende 31 aus Plastik oder Polyamid befestigt. Die Blenden werden an dem Magnetarm befestigt, der sich zwischen dem Magnetteil und der Grundplatte 42 sowie zwischen der Vorderseite des Magnetteils und der Rückseite der Grundplatte befindet. Die Blenden zentralisieren den Windungsschluß innerhalb der Magneteinheit während die begrenzte Bewegung in axialer Richtung ermöglicht wird. Zusätzlich verhindert diese Art der Befestigung jede Rotationsbewegung des Windungsschlußes.
Figur 4d zeigt ein weiteres Befestigungsschema; die Befestigung umfaßt 4 Gummibuchsen 54, die gleichmäßig an jedem Ende angeordnet sind (die Abbildung zeigt einen Schnitt durch einen Bus an jedem Ende des Windungsschlußes) und sich vorne und hinten an der Frontplatte bzw. der Grundplatte befinden. Die Buchsen plazieren den Windungsschluß sowohl radial als auch rotierend und liefern die Federung für die Axialresonanz.
Obgleich die Erfindung mit Bezug auf eine lineare Magnetkopf-Positioniereinrichtung beschrieben wurde, kann das Konzept des federnd montierten Windungsschlußes ebenfalls bei rotierenden Magnetkopf-Positioniereinrichtungen eingesetzt werden.

Claims

1. Eine Magnetkopf-Positioniereinrichtung mit einem Magnetkopf (90), einer Nagneteinheit (20), welche einen Luftspalt (39) definiert, in dem der Magnetkopf durch Anlegen eines Stromes bewegt wird und mit einem Windungsschluß (36), der sich in dem Luftspalt befindet, dadurch gekennzeichnet;

daß der Windungsschluß von federnden Befestigungsmitteln (37) gehalten wird, die von der Nagneteinheit entfernt sind, um dazwischen die relative Bewegung in einer Richtung zu ermöglichen, die parallel zur Bewegung des Magnetkopfes verläuft.

2. Eine Positioniereinrichtung wie in Anspruch 1 angemeldet, wobei die federnden Befestigungsmittel ein federndes Material enthalten, das sowohl mit dem Windungsschluß als auch mit der Fläche der Magneteinheit Kontakt hat, die sich gegenüber dem Windungsschluß befindet, so daß der Windungsschluß von dieser Fläche entfernt ist.

3. Eine Positioniereinrichtung wie in Anspruch 2 angemeldet, wobei die Befestigungsmittel eine Vielzahl von Federbändern (37) enthalten.

4. Eine Positioniereinrichtung wie in Anspruch 3 angemeldet, die außerdem Halteelemente enthält, welche die Bänder in der Position halten.

5. Eine Positioniereinrichtung wie in Anspruch 4 angemeldet, wobei die Halteelemente Nuten (38) in einer Fläche des Windungsschlußes enthalten, in welcher die Bänder montiert sind.

6. Eine Positioniereinrichtung wie in Anspruch 5 angemeldet, wobei die Halteelemente außerdem zusätzliche Nuten enthalten, welche den Nuten in dem Windungsschluß entsprechen, der sich auf der Fläche der Magneteinheit gegenüber von dem Windungsschluß befindet, so daß sich die Bänder in den beiden Gruppen mit Nuten befinden.

7. Eine Positioniereinrichtung wie in einem der Ansprüche 3 bis 6 angemeldet, wobei der Windungsschluß ein Zylinder ist und die Magneteinheit eine Fläche enthält, die mit dem Windungsschluß konzentrisch ist, und die Federbänder ein Paar O-Ringe sind.

8. Eine Positioniereinrichtung wie in Anspruch 4 angemeldet, wobei die Halteelemente Streifen (41) auf der Fläche der Magneteinheit enthalten, welche sich gegenüber dem Windungsschluß befindet.

9. Eine Positioniereinrichtung wie in Anspruch 1 angemeldet, wobei die Befestigungsmittel ein Paar Blenden (31) enthalten, von denen jeweils eine an jedem Ende des Windungsschlußes und ebenfalls an der Magneteinheit befestigt ist, um so als federnder Halter den Windungsschluß von der Magneteinheit entfernt zu halten.

10. Eine Positioniereinrichtung wie in Anspruch 1 angemeldet, wobei die Befestigungsmittel eine Vielzahl von federnden Befestigungen (54) enthalten, die an jedem Ende des Windungsschlußes montiert sind und die Befestigungen in der Magneteinheit befestigt werden.

11. Eine Positioniereinrichtung wie in Anspruch 10 angemeldet, wobei der Windungsschluß ein Zylinder ist und die Befestigungen elastische Buchsen sind, die gleichmäßig an jedem Ende des Windungsschlußes angeordnet sind.