Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf das Abdichten eines
Gehäuses für ein magnetisches Festplattenlaufwerk.
Hintergrund der Erfindung
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Plattenlaufwerk-Gehäuse werden abgedichtet, um das
Eindringen von Schmutzstoffen zu verhindern, die die innere
Kopf/Platten-Schnittstelle zerstören würden.
Festplattenlaufwerke werden in reinen Umgebungen hergestellt und
abgedichtet, bevor sie in normale Benutzerumgebungen gebracht
werden. Die inneren Plattenteile, wie z.B. die
Plattenstapelanordnung und die bewegbare Betätigungsvorrichtung, auf
welcher die magnetischen Köpfe befestigt sind, und welche
die magnetischen Kpfe über die Oberflächen der Platte
bewegt, werden üblicherweise auf einer bestimmten Form einer
Basis aufgebaut, welche ein Teil des Hauptrahmens des
Plattenlaufwerks ist. Nachdem alle Teile an ihrem Platz sind,
wird eine Schutzabdeckung eingebaut. Danach werden die
Abdeckung und die Basis abgedichtet, um das Eindringen von
Schmutzstoffen in das Gehäuse zu verhindern.
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Die magnetischen Köpfe in den Plattenlaufwerkgehäusen müssen
über Datenspuren genau positioniert sein, um Daten zu lesen,
die vorher geschrieben worden sind. Wenn Laufwerkteile, die
einen Teil des Plattenstapels bilden, und die Anordnung zur
Magnetkopfaufhängung oder der Hauptrahmen oder die Abdeckung
ihre Größe und/oder Form aufgrund einer sich verändernden
thermischen Umgebung verändern, kann eine positionsmäßige
Fehlausrichtung zwischen den Magnetköpfen und den vorher
geschriebenen Datenspuren auftreten, welche das Verhalten des
Plattenlaufwerks verschlechtern kann. Strukturelle Teile
eines Plattenlaufwerks werden aus Materialien hergestellt,
die elastisch sind und im wesentlichen bezüglich der
Anwendung, zu der sie eingesetzt werden, starr sind. Strukturelle
Starrheit der Teile wird benötigt, um eine ausreichende
Abmessungsgenauigkeit und Stabilität sicherzustellen.
Ungünstigerweise bewirken die inhärent schlechten
Dämpfungsqualitäten dieser elastischen Teile
Kopf-zu-Platte-Positionsfehler, wenn das Laufwerk Schwingungseingaben ausgesetzt ist.
Die Plattenstapelanordnung, welche auf einer festen Spindel
drehbar befestigt ist, ist oft eine wesentliche Quelle einer
Eingabeerregungsenergie, die zusammen mit der ungedämpften
Laufwerkstruktur ein häufiges Herstellungsproblem darstellt.
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Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Plattenlaufwerkabdeckung
eingebaut wird, wird das Laufwerk gemäß der herkömmlichen Praxis
durch Drücken der Abdeckung gegen eine nachgiebige Dichtung
abgedichtet, welche oft aus einem elastomerischen Material
hergestellt ist. Diese Dichtung wird zwischen der Abdeckung
und der Basis zusammengedrückt. Diese Form der Abdichtung
wirft mehrere Probleme auf:
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Damit eine typische Dichtung ein Laufwerk abdichtet, muß auf
die Dichtung ein wesentlicher Druck ausgeübt werden. Wenn
dieser Druck während der Lebensdauer des Plattenlaufwerks
konstant bleiben würde, wurde keine resultierende
Laufwerkstörung existieren und damit auch keine
Kopf-zu-Platte-Spurenfehlausrichtung. In der Realität bleibt der Druck jedoch,
der durch die Dichtung ausgeübt wird, nicht konstant. Das
Material der Dichtung entspannt sich und der Druck reduziert
sich über eine Zeitdauer und durch das Aussetzen desselben
gegenüber ungünstigen Temperaturen. Da sich die Steifheiten
und Abmessungen von Dichtungen ebenfalls mit der Temperatur
verändern, entwickeln Laufwerke üblicherweise eine
unerwünschte fehlerhafte Kopf-zu-Platte-Spurführung als Funktion
der Temperatur aufgrund von der Dichtung auferlegten
Spannungsveränderungen, welche die Positionsbeziehung zwischen
der Abdeckung und der Basis beeinträchtigen.
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Es ist schwierig, Dichtungen zur Verwendung in dem
Plattenlaufwerk
ausreichend zu reinigen. Strukturteile des
Laufwerks werden gewöhnlich in einem aggressiven Lösungsmittel
gereinigt, das bei dem Dichtungsmaterial nicht verwendet
werden kann. Gewöhnlicherweise werden weniger effektive,
alternative Reinigungsverfahren für Dichtungen benötigt. Eine
Restverschmutzung von Dichtungen kann die feine
Kopfiplatten-Schnittstelle innerhalb eines Plattenlaufwerks
beschädigen und die Zuverlässigkeit des Plattenlaufwerks reduzieren.
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Dichtungen dieses Typs sind von sich aus nicht für
automatisierte Zusammenbauverfahren geeignet, weswegen sie
gewöhnlicherweise manuell in Position gebracht werden. Deswegen
und aufgrund inhärenter Fehler der Zusammensetzung und/oder
Oberflächensituation von Dichtungen und ihrer
zusammenpassenden Oberflächen sind die Haltbarkeit und der
Dichtungsgrad, der erreicht wird, oft unbefriedigend.
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Die Research Disclosure Nr. 267, Juli 1986, HAVANT GB, Seite
427, offenbart eine wärmeschrumpfende
Kopf/Platte-Gehäusedichtung, bei der eine Abdeckung in Kontakt mit einer Basis
ist und ein Band die Schnittstelle zwischen den beiden
abdichtet. Die EP-A-0 381 408, die am 08.08.1990
veröffentlicht worden ist und DE, FR und GB benennt, offenbart ein
Laufwerk, bei dem eine Kopf-Platten-Anordnung in dem unteren
Teil eines zweiteiligen Gehäuses stoßfest befestigt ist
(sog. "shock mounted"), wobei die Gehäuseteile ausgerichtet
und durch Elastomer-Führungen getrennt sind, wobei die
Trennung von einem nachgiebigen Band bedeckt ist.
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Die Merkmale der Erfindung sind in Anspruch 1 definiert.
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Probleme des Typs, dem beim Stand der Technik begegnet wird,
werden überwunden, indem eine Plattenlaufwerkstruktur
geschaffen wird, bei der die Abdeckung, wenn sie eingebaut
wird, nicht gegen die Basis gedrückt wird. Entweder die
Abdeckung oder die Basis oder beide können Seitenwände
aufweisen, wobei die Enden derselben in einer gegenüberliegenden
oder angrenzenden, jedoch nicht berührenden Beziehung
zueinander stehen. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung werden vier Pfosten verwendet, von denen
jeder an einem Ende desselben auf der Basis befestigt ist,
und wobei jedes ihrer oberen Enden die obere Platte der
Abdeckung aufnimmt. Diese Pfosten schaffen eine Flexibilität
zwischen den Verbindungen zwischen der Basis und der oberen
Platte. Sie erlauben es, daß die Basis und die Abdeckung
wenig unterschiedliche physikalische Abmessungen annehmen,
ohne irgendwelche großen Spannungen an den
Pfostenschnittstellen auszuüben. Bei einer derartigen Anordnung sind die
Pfosten an der Basis dauerhaft befestigt, wobei die
Abdeckung durch Schrauben sowohl an dem Oberteil jedes
Pfostens als auch an dem Oberteil der Plattenspindel und an
dem Träger für die Aufhängungsvorrichtung der
Magnetkopfbetätigungsvorrichtung befestigt ist.
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Bei dieser Anordnung, bei der sich die Abdeckung und die
Basis nicht gegenseitig berühren, werden keine großen
anfänglichen Spannungen auf die Laufwerkteile ausgeübt, die dazu
tendieren, beliebige derselben von der physikalischen
Beziehung unter den Teilen permanent zu verschieben, welche zu
dem Zeitpunkt existierte, zu dem die Daten auf den Platten
aufgezeichnet wurden. Das Laufwerk wird durch Verwenden
einer viskoelastischen Banddichtung abgedichtet, welche
keine Spannung auf die Laufwerksteile ausübt. Das Band wird
auf die Abdeckung und die Basis gedrückt, wodurch der
Zwischenraum zwischen denselben auf eine im wesentlichen
spannungsfreie Art und Weise überbrückt wird. Da nominal keine
anfänglichen Spannungen existieren, existieren auch keine
Spannungsveränderungen mit der Zeit oder der Temperatur. Die
Banddichtung ist absichtlich aus einem viskoelastischen
Material hergestellt, welches keine bedeutsame Spannung auf
die Laufwerksteile als Ergebnis von Steifheitsveränderungen
mit Teinperaturveränderungen erzeugt, wie es im Gegensatz
dazu zusammengedrückte Dichtungen tun.
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Durch Hinzufügen einer Begrenzungsschicht (einer dünnen
Schicht eines steifen Verstärkungsmaterials, wie z.B.
Aluminium)
an die äußere Seite des viskoelastischen
Dämpfungsmaterials wird ein hoher Grad an Resonanzdämpfung in der
gesamten Laufwerkstruktur erreicht. Eine relative Bewegung
zwischen der Abdeckung und der Basis des Laufwerks wird
durch die viskoelastische Kopplung, die die Dichtung bietet,
gedämpft. Diese zusätzliche Dämpfung reduziert das
natürliche Nachschwingen der Struktur sowie die Empfindlichkeit
derselben auf eine Schwingung von Quellen, wie z.B. den
Lagern in der Dreh-Plattenstapelanordnung der Plattenspindel
in dem Laufwerk, deutlich.
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Die Banddichtung wird ohne weiteres zugeführt. Dieselbe kann
in Rollenform zugeführt werden, die gewöhnlichen
druckempfindlichen Typen von Haftbändern ähnlich ist, und dieselbe
wird direkt gegen die Laufwerkoberflächen, die abgedichtet
werden sollen, aufgebracht. Es ist nicht nötig, das Band vor
der Aufbringung auf die Laufwerkoberflächen vorzureinigen,
da die Haftseite des Bandes zu dem Inneren des Laufwerks
gerichtet ist und irgendwelche Partikel, die vorhanden sein
könnten, durch Anhaften an dem klebrigen viskoelastischen
Material gehalten werden.
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Banddichtungen werden durch die Verwendung einer
existierenden Technologie, die für die Häusungsindustrie entwickelt
worden ist, zur Massenherstellung ohne weiteres
automatisiert. Die Geschwindigkeit, die Haltbarkeit und die Kosten
dieser Dichtungsform sind bei einer preisgünstigen
Plattenlaufwerksmassenherstellung sehr erwünscht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine isometrische Explosionsansicht einer
Plattenlaufwerk-Abdichtungsanordnung, die die
Prinzipien dieser Erfindung ausführt; und
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Fig. 2 ist eine isometrische Ansicht eines
Plattenlaufwerks des Typs von Fig. 1, wobei die Abdeckung
eingebaut
ist, welche den teilweisen Einbau des Bandes
zeigt, welches das Laufwerk abdichtet.
Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
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Fig. 1 stellt die beste Art und Weise zum Praktizieren
dieser Erfindung dar, die der Anmelderin gegenwärtig bekannt
ist. Es ist jedoch offensichtlich, daß diese Erfindung nicht
auf das spezielle dargestellte Plattenlaufwerk begrenzt ist.
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Bezugnehmend auf die Zeichnung Fig. 1 umfaßt das
Plattenlaufwerk eine Basis oder einen Hauptrahmen 1, auf dem eine
Plattenspindel 2 befestigt ist. Die Basis kann wie gezeigt
eine Platte sein, oder dieselbe kann Seiten und Enden
aufweisen. Eine Plattenstapelanordnung 3, die einzelne Platten
3a aufweist, ist auf der Plattenspindel 2 drehbar gelagert
(sog. "journaled"). Diese Plattenstapelanordnung wird durch
einen Antriebsmotor, welcher mit der Plattenspindel
einstückig ausgeführt ist, mit konstanter Geschwindigkeit
gedreht. Diese Erfindung ist sowohl bei linearen als auch bei
Dreh-Betätigungsvorrichtungs-Plattenlaufwerktypen anwendbar.
Das Plattenlaufwerk, welches dargestellt ist, ist von dem
Typ mit einer Dreh-Betätigungsvorrichtung. Eine
Betätigungsvorrichtungsspindel 4 ist neben einem Rand der
Plattenstapelanordnung 3 mit dem Hauptrahmen oder der Basis 1
befestigt. Ein Betätigungsvorrichtungs-Lagergehäuse 5 ist auf
der Betätigungsvorrichtungsspindel 4 drehbar gelagert und
befestigt eine Mehrzahl von Betätigungsvorrichtungsarmen 6,
von denen jeder wiederum eine Biegevorrichtung 7 befestigt,
wobei jede derselben einen Magnetkopf 8 an ihrem äußersten
Ende flexibel befestigt. Gewöhnlich ist ein Magnetkopf auf
dem untersten Arm auf der Unterseite der untersten Platte
als Servopositionskopf bestimmt, wobei die bestimmte
Servoplattenoberfläche dann die untere Oberfläche der unteren
Platte ist, auf welcher der Servocode, der die einzelnen
Spuren definiert, aufgezeichnet ist.
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Ein elektromagnetischer Treiber, der allgemein mit 9
bezeichnet ist, wird zum Antreiben der
Dreh-Betätigungsvorrichtung verwendet. Der elektromagnetische Treiber 9 umfaßt
eine Spule 10, die an dem Lagergehäuse 5 befestigt ist, und
eine Permanentmagnetstruktur, die Permanentmagneten 11
aufweist, von denen einer als unter der Spule 10 angeordnet
dargestellt ist, und ein anderer, der nicht dargestellt ist,
über der Spule 10 positioniert ist. Die Spule 10 bewegt,
wenn sie umsteuerbar mit Gleichstrom erregt wird, die
Betätigungsvorrichtungsarme 6 und die Magnetköpfe 8 in einer
Richtung oder in einer anderen in einem Bogen um die
Betätigungsvorrichtungsspindel 4 radial über die
Plattenoberflächen. Auf diese Art und Weise wird eine Spurensuche
durchgeführt und eine Spurenverfolgung immer dann erreicht, wenn
eine ausgewählte Spur gefunden ist.
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Eine Abdeckung 12 mit einer oberen Platte 13 und abwärts
gerichteten Seiten und Enden 14 häust die
Plattenlaufwerkanordnung. In Fig. 1 ist diese Abdeckung 12 derart über das
Plattenlaufwerk erhöht, daß die Plattenlaufwerkkomponenten
sichtbar sind. In der zusammengebauten Position sitzt die
Schnittstelle der oberen Platte 13 der Abdeckung 12 auf den
oberen Enden der Pfosten 15, welche an der Basisplatte oder
dem Hauptrahmen 1 befestigt sind und von demselben nach oben
vorstehen. Löcher 16 durch die obere Platte 13 der Abdeckung
12 sind mit jeweiligen mit Gewinden versehenen Löchern 17 in
den oberen Enden der Pfosten 15 ausgerichtet. Die Abdeckung
wird mittels Schrauben 18 an den oberen Enden dieser Pfosten
befestigt, von denen jedoch nur eine gezeigt ist, welche
sich durch die obere Platte 13 erstrecken und einzeln in das
angrenzende mit einem Gewinde versehene Loch 17 in dem
oberen Ende jedes Pfostens eingeschraubt werden. Zusätzlich
erstrecken sich Schrauben 19, von denen nur eine gezeigt
ist, einzeln durch jeweilige Löcher 20 in der oberen Platte
13 und werden einzeln in mit Gewinden versehene Löcher 21 in
dem oberen Ende sowohl der Plattenspindel 2 als auch der
Dreh-Betätigungsvorrichtungsspindel 4 eingeschraubt. Durch
Befestigen der oberen Enden der Plattenspindel 2 und der
Betätigungsvorrichtungsspindel 4 in der oberen Platte 13 der
Abdeckung 12 werden die oberen Enden dieser Spindeln gegen
die Abdeckung 12 stabilisiert.
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Die Längen der Pfosten 15 und der Spindeln 2 und 4 sind
bezüglich der Schnittstelle der Platte 13 derart
dimensioniert, daß alle sich gegenüberliegenden Seitenabschnitte an
derselben einen Kontakt herstellen, ohne daß eine
Deformation notwendig ist, wenn die Abdeckung 12 über die
Plattenlaufwerkanordnung positioniert ist. In dieser Position
berührt die untere umfangsmäßige Kante der nach unten
gerichteten Seiten und Enden 14 der Abdeckung 12 nicht den
umfangsmäßigen oberen Seitenabschnitt der Basis oder des
Hauptrahmens 1. Wenn die Schrauben 18 und 19 eingebaut sind,
ist die Anordnung befestigt.
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Es ist wesentlich, daß diese Plattenlaufwerke gegen den
Eintritt von Verschmutzungen, besonders von Staub, geschützt
sind. Eine Enddichtung zwischen dem Hauptrahmen 1 und der
Abdeckung 12 wird mittels eines viskoelastischen Bandes 22
erreicht, welches in Fig. 1 nur teilweise gezeigt ist und
eine Oberfläche aufweist, die mit einem druckempfindlichen
Klebstoff beschichtet ist, und eine umfangsmäßige Dichtung
an einem Zwischenraum 1a (Fig. 2) zwischen der Abdeckung 12
und dem Hauptrahmen 1 schafft. Zusätzlich zum Verhindern des
Eintritts von Verschmutzungen an dem Zwischenraum 1a
zwischen der Abdeckung 12 und der Basis oder dem Hauptrahmen 1
kann das Band 22 eine relativ hohe Scherstärke aufweisen und
einen Widerstand gegen eine relative Schwingbewegung
zwischen dem benachbarten Abschnitt der Abdeckung 12 und der
Basis 1 schaffen.
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Typischerweise ist die Abdichtung zwischen der Basis 1 und
der Abdeckung 12 eines Plattenlaufwerks, wie oben diskutiert
wurde, eine elastische Dichtung, die in dem Zwischenraum
zwischen der Basis 1 und der Abdeckung 12 zusammengedrückt
wird. Dies erzeugt eine anfängliche Spannung in der
Laufwerkbasis 1 und der Abdeckung 12, welche gewöhnlich zu dem
Zeitpunkt vorhanden ist, zu dem die Datenspuren zuerst auf
die Platten des Plattenstapels aufgezeichnet werden. Über
eine gewisse Zeitdauer und besonders in der Anwesenheit
erhöhter Temperaturen entspannt sich das Dichtungsmaterial und
der Druck in dem Dichtungsmaterial reduziert sich, wodurch
ebenfalls die Kraft reduziert wird, die dieselbe auf die
Basis 1 und die Abdeckung 12 ausübt. Derartige
Kraftreduktionen bewirken typischerweise winzige Abmessungsänderungen
und Verwindungen der Strukturbauglieder des
Plattenlaufwerks, wodurch wesentliche
Daten-Kopf-zu-Spur-Positionsfehler resultieren können. Die Banddichtung löst dieses
Problem, da sie keine anfängliche Verwindungsspannung auf
die Basis oder die Abdeckung ausübt, und aufgrund der
viskosen Eigenschaft des druckempfindlichen Klebstoffs übt
dieselbe ferner keine Spannung aufgrund der Alterung oder
aufgrund von Temperaturvariationen des Plattenlaufwerks aus.
Die Banddichtung ist daher in dieser Hinsicht eine einfache,
preisgünstige Abdichtungslösung, die keine
Abmessungsverwindungen innerhalb des Plattenlaufwerks über der Zeit und
der Temperatur bewirkt.
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Die Banddichtung weist eine zusätzliche wichtige Funktion
darin auf, daß sie einen hohen Grad an Resonanzdämpfung in
der gesamten Laufwerkstruktur schafft. Dies wird gemäß einem
Ausführungsbeispiel dieser Erfindung durch Hinzufügen einer
Begrenzungsschicht, z.B. einer dünnen Schicht eines steifen
Verstärkungsmaterials, wie z.B. Aluminium, wobei geglühtes
Aluminium vorgezogen wird, zu dem viskoelastischen
Dichtungsmaterial erreicht, wobei das Aluminium der äußeren
Seite der Banddichtung Steifheit und eine wesentliche
Scherenergiedämpfung der Basis-zu-Abdeckungs-Schwingungen
hinzufügt. Diese dünne Schicht wird auf die äußere Seite des
Bandes angebracht, wobei die innere Seite desselben mit einem
druckempfindlichen Klebstoff eines Typs beschichtet ist,
welcher eine wirksame Dämpfung in der
Temperaturbereichsumgebung des Plattenlaufwerks aufweist. Die Verwendung einer
Aluminiumschicht oder eines -Films auf dem Band ist
beispielhaft. Jede Form eines Bandes, ob es eine einzige
Schicht oder eine Mehrfachschicht ist, mit Energie absorbie
renden Eigenschaften wird hier ins Auge gefaßt.
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Die Verwendung der Banddichtung erlaubt im Vergleich zur
oben diskutierten zusammengedrückten Dichtung eine
Automatisierung für eine Massenherstellung. Sobald das Band durch
das einfache Mittel des Rollens des Bandes um das Laufwerk
an dem Zwischenraum zwischen der Abdeckung und der
Basisplatte oder durch Drehen des Laufwerks gegen eine
abbiegbare, mit einer Banddichtung vorgeladene Laufrolle gegen das
Laufwerk aufgebracht worden ist, kann die Banddichtung mit
dem benötigten Druck aufgebracht werden, oder sobald sie auf
das Laufwerk aufgebracht worden ist, kann eine Rolle gegen
die Banddichtung um das Plattenlaufwerk herum gedrückt
werden, um den geeigneten Dichtungsdruck zu schaffen.
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Während die Fig. 1 und 2 ein Plattenlaufwerk mit einer
flachen Basis und einer Abdeckung 12 mit nach unten gerichteten
Seiten und Enden 14 veranschaulicht, ist es offensichtlich,
daß weitere Abdeckungs/Basis-Konfigurationen verwendet
werden können, bei denen die Basis selbst die Seitenabschnitte
aufweist und die Abdeckung eine flache Platte sein kann,
oder die Basis und die Abdeckung Seitenabschnitte aufweisen,
welche sich gegenüberliegen und einen Zwischenraum la an
einer Position zwischen der Basis 1 und der oberen
Abdeckungsplatte 13 bilden.
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Die Verwendung von Pfosten 15 beim Errichten der
Positionsbeziehung zwischen der Abdecken 12 und der Basis 1 ist
beispielhaft. Die Verwendung von Pfosten ist in dem Sinn
vorteilhaft, daß sie einen Flexibilitätsgrad bei der
strukturellen Beziehung zwischen der Abdeckung 12 und der Basis 1
schaffen. Jede Einrichtung zum Errichten der strukturellen
Beziehung zwischen der Abdeckung 12 und der Basis 1, zum
Bilden des Zwischenraums 1a und zum Schaffen einer
Abdichtung, welche keine Spannung auf das Plattenlaufwerk ausübt,
kann innerhalb des Sinns und des Bereichs dieser Erfindung
praktiziert werden. Bei jedem derartigen Aufbau ist jedoch
ein Grad an Flexibilität zwischen der Abdeckung und der
Basis wünschenswert, um die Wahrscheinlichkeit eines
Schlupfes an den Verbindungen oder Schnittstellen bei diesen
Hauptteilen der Plattenlaufwerkstruktur zu minimieren, wenn
nicht sogar gänzlich zu eliminieren. Zusätzlich erlaubt das
Schaffen einer derartigen flexiblen Struktur und das
derartige Positionieren der Hauptteile die Verwendung eines
Bandes als Dichtung, welches ein Nachschwingen in der Struktur
dämpfen kann.
Industrielle Anwendbarkeit
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Die Banddichtung dieser Erfindung ist bei allen Arten von
Plattenlaufwerken anwendbar.