DE69032661T2 - Architektur für einzelplattenantrieb mit 2-1/2 zoll plattendurchmesser - Google Patents

Architektur für einzelplattenantrieb mit 2-1/2 zoll plattendurchmesser

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Description

    Hintergrund der Erfindung Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Plattenlaufwerke, insbesondere auf Plattenlaufwerke, welche eine vergrößerte Speicherkapazität und eine verringerte Größe, ein verringertes Gewicht und einen verringerten Energieverbrauch aufweisen.
    • Beschreibung des Stands der Technik
  • Die die Datenspeicherung betreffende Technologie folgt einem kontinuierlichen Trend in Richtung einer vergrößerten Speicherkapazität, eines verringerten Gewichts und einer verringerten Größe der Datenspeichervorrichtung und eines verringerten Energieverbrauchs. Faktoren, welche diese Entwicklungen unterstützen, umfassen die zunehmende Benutzung von tragbaren Computern und Laptop-Computern. Das Verringern der Größe der Plattenlaufwerke steht im Gleichgewicht mit einer korrespondierenden Verringerung der Speicherkapazität, was durch die Verringerung der Fläche des Speichermediums verursacht ist.
  • Plattenlaufwerkhersteller und Computerhersteller richten gewöhnlicherweise Standards für die Schwingungs- und Stoßfestigkeit für Festplattenlaufwerke oder (Plattendateien) für die Datenspeicherung ein. Unter den für Festplattenlaufwerke aufgestellten Kriterien sind die Schwingungsfestigkeit, die Kompaktheit, das geringe Gewicht, der geringe Leistungsverbrauch und die leichte Herstellbarkeit, insbesondere die verringerte Teilezahl. All diese Kriterien sind herkömmlicherweise für einen Computerhersteller wichtig, welcher ein Plattenlaufwerk zur Verwendung in einem bestimmten Computer oder für eine bestimmte Art der Anwendung auswählt. Diese Standards können für Plattenlaufwerke strenger sein, welche zur Verwendung in tragbaren oder Laptop-Computern oder in anderen schwierigen Umgebungen vorgesehen sind. Schwingungs- und Stoßakzeptanz-Untersuchungen können durch Anordnen des untersuchten Laufwerks auf einem Schwingungstisch und durch Aussetzen des Laufwerks Schwingungen mit sich ändernder Frequenz und Amplitude durchgeführt werden, während das Laufwerk arbeitet. Das Leistungsvermögen des Laufwerks wird überwacht, um die Frequenz und die Amplitude der Schwingungen zu bestimmen, welche Fehler beim Suchen und/oder Nachführen verursachen. Such- und/oder Nachführfehler verursachen oftmals "Übereilungen" beim Lesen und/oder Schreiben von Daten, und Plattenlaufwerke, welche für die angelegten Schwingungen mit zu geringer Frequenz oder Amplitude empfindlich sind, können die Akzeptanzauswertungen nicht erfüllen.
  • Ein Effekt von an ein Plattenlaufwerk angelegten Schwingungen und eine Fehlerursache beim Suchen und/oder Nachführen ist das mechanische Aus- der-Spur-Gehen, d. h. eine unbeabsichtigte physikalische Bewegung der Köpfe bezüglich der Platte(n). Das mechanische Aus-der-Spur-Gehen kann durch Bewegungen verschiedener struktureller Komponenten des Plattenlaufwerks bezüglich der Platte verursacht werden.
  • Herkömmliche Plattenlaufwerke sind aus dichten, schweren Materialien hergestellt worden, um die strukturelle Steifigkeit vorzusehen, welche dazu erforderlich ist, zu verhindern, daß thermische Gradienten und andere physikalische Belastungen ein mechanisches Aus-der-Spur-Gehen verursachen. Die Verwendung schwerer Materialien, wie zum Beispiel Metallen, hat es schwierig gemacht, das Gewicht des Plattenlaufwerks zu verringern. Die Verwendung von Metallen, insbesondere Aluminium, zur Herstellung der Tragestruktur eines Plattenlaufwerks ermöglicht, daß der thermische Expansionskoeffizient der Tragestruktur an denjenigen vieler interner Komponenten des Laufwerks angepaßt wird, welche ebenso herkömmlicherweise aus Aluminium hergestellt sind.
  • Plattenlaufwerksysteme, welche geschlossene-Schleife-Kopfpositions-Regelsysteme verwenden, verlassen sich auf Servodaten, welche auf den sich drehenden Platten als die Quelle der Datenspurpositionierungs-Rückkopplungsinformation gespeichert sind. Ein Verfahren zum Vorsehen derartiger Servoinformation ist das Bereitstellen einer gesamten Plattenoberfläche und eines entsprechenden Servolesedatenkanals für die Nahe-Kontinuierlich- Quellensuche und die Aufnahme von Positionierungsinformation. Das Bereitstellen einer gesamten Plattenoberfläche und das Erfordernis zum Vorsehen einer speziellen Servoregelungsleseschaltung führt jedoch zu einer signifikanten Zunahme der Kosten pro Dateneinheit des Plattenlaufwerk-Steuersystems und des Plattenlaufwerks als Ganzes.
  • Herkömmliche Festplattenlaufwerke enthalten oftmals eine Vorrichtung zum Parken des Kopfs (der Köpfe) des Laufwerks. In der Verwendung in diesem Patent beziehen sich die Ausdrücke "parken" und "parkend" auf das Beibehalten der Position des Kopfs (der Köpfe) über einem ausgewählten Abschnitt (herkömmlicherweise einer "Leerspur (Landezone)" am Innen- oder Außendurchmesser) der Platte (oder der Platten) durch Verriegeln des Stellglieds, welches den Kopf (die Köpfe) trägt. Viele Parkvorrichtungen parken den Kopf (die Köpfe) durch physikalisches Ergreifen (Verriegeln) des Stellglieds, und die Ausdrücke "verriegelt" und "entriegelt" beziehen sich jeweils auf das Eingreifen und Nichteingreifen der Parkvorrichtung und des Stellglieds. Physikalische Stöße, welche während der Verfrachtung aufgenommen werden, oder andere nicht betriebsmäßige Bewegungen eines Plattenlaufwerks können bewirken, daß der Kopf gegen die Scheibe "schlägt", was möglicherweise einen Datenverlust verursacht, wenn der Kopf gegen einen Daten tragenden Abschnitt der Scheibe schlägt. Das Parken des Kopfs stellt sicher, daß der Kopf auf der Leerspur geparkt wird, d. h. einem Bereich der Scheibe, in dem keine Daten gespeichert sind, und während der abgeschalteten Periode in einer Position über der Leerspur gehalten wird.
  • Elektromagnetische Parkvorrichtungen erfordern elektrische Energie zum Lösen der Parkvorrichtung während des Betriebs des Plattenlaufwerks. Diese Verwendung elektrischer Energie ist für die Lebensdauer der Batterie in einem tragbaren Computer schlecht. Rein magnetische Parkvorrichtungen parken das Stellglied durch die Anziehung und durch direkten Kontakt zwischen einem magnetisch permeablen Abschnitt des Stellgleids und einem Magneten. Der primäre Nachteil einer magnetischen Verriegelung dieses Typs ist, daß während des Betriebs des Plattenlaufwerks die Drehbewegung des Stellglieds durch die Anziehung des magnetisch permeablen Abschnitts des Stellglieds und des Magneten nachteilhaft beeinträchtigt wird, wodurch Probleme bei den Spurfolge- und Suchfunktionen erzeugt werden. Ferner ist eine äußerst große Kraft erforderlich, um das Stellglied vom Magneten zu lösen.
  • Die US-A-4 639 863 offenbart ein Plattenlaufwerk, das durch Schrauben und Isolationsmittel an einem Rahmen festgelegt ist. Diese Schrauben sind auf die Ecken des Gehäuses des Plattenlaufwerks verteilt. Diese Anordnung schützt das Plattenlaufwerk vor Schwingungen und Stößen, welche durch den Hauptcomputer übertragen werden, an dem der Rahmen festgelegt ist.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Plattenlaufwerk vorzusehen, welches verringerte physikalische Abmessungen aufweist und welches eine Datenspeicherkapazität aufweist, die gleich derjenigen von Laufwerken mit größeren physikalischen Abmessungen ist.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Plattenlaufwerk mit verbesserter struktureller Steifigkeit vorzusehen.
  • Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch das in den Ansprüchen 1 bis 9 definierte System gelöst.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine isometrische Explosionsansicht der Basis, der Abdeckkung und der Leiterplatte eines Plattenlaufwerks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 ist eine Draufsicht eines Plattenlaufwerks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 3-3 in Fig. 2;
  • Fig. 4 ist eine isometrische Explosionsansicht eines Stellgliedarms und eines Stellgliedmotors eines Plattenlaufwerks gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 5 ist eine isometrische Teilansicht, welche einen Rastverbinder zeigt, der zum Anbringen der Abdeckung an der Basis eines Plattenlaufwerks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • Fig. 6 ist eine isometrische Teilansicht, welche die gegenseitige Beziehung der Basis, der Abdeckung und der Leiterplatte eines Plattenlaufwerks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 7 ist eine Seiten-Teilansicht eines Plattenlaufwerks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 8 ist eine Stirnansicht eines Plattenlaufwerks gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 21 ist eine Draufsicht der Oberseite der Basis eines Plattenlaufwerks gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 22 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 22-22 in Fig. 21;
  • Fig. 23 ist eine Draufsicht des Bodens der Basis eines Plattenlaufwerks gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 24 ist eine Seitenansicht eines Plattenlaufwerks gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 25 ist eine teilweise weggeschnittene Endansicht eines Plattenlaufwerks gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Plattenlaufwerke gemäß den drei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Fig. 1-8 und 21-25 beschrieben. Die hier beschriebenen Plattenlaufwerke umfassen beispielsweise eine einzige Festplatte mit einer magnetischen Beschichtung und verwenden die Winchester-Technologie; das Plattenlaufwerk kann jedoch verschiedene Anzahlen an Platten (und eine entsprechende Anzahl an Köpfen, gewöhnlicherweise einen pro Plattenoberfläche -- zwei (2) Köpfe pro Platte) und andere Typen von Platten verwenden, beispielsweise optische Platten, sowie andere Lese/Schreibe-Technologien, wie zum Beispiel Laser.
  • Fortschritte in der Datenspeichertechnologie und die verringerte Größe von Computern haben zu Plattenlaufwerken geführt, welche kleinere Abmessungen aufweisen. Acht Zoll (8") Plattenlaufwerke sind von den fünfeinviertel Zoll (5- 1/4") Laufwerken gefolgt worden. Die Länge eines 5-1/4" Laufwerks ist näherungsweise gleich der Breite eines 8" Laufwerks, und die Breite eines 5 1/4" Laufwerks ist näherungsweise die Hälfte der Länge eines 8" Laufwerks. Die gleiche Größenbeziehung trifft auf sogenannte dreieinhalb Zoll (3-1/2") Laufwerke und 5-1/2" Laufwerke zu - d. h. ein 3 1/2" Laufwerk ist näherungsweise halb so groß wie ein 5 1/4" Laufwerk.
  • Viele Entwicklungen in der Plattenlaufwerktechnologie, welche zum momen tanen Status des Stands der Technik für Plattenlaufwerke für Personal Computer und Arbeitsstationen geführt haben, sind hinsichtlich der 5 1/4" Plattenlaufwerke gemacht worden und später in 3 1/2" Plattenlaufwerke eingegliedert worden. Beim Übertragen dieser Entwicklungen von 5 1/4" auf 3 1/2" Laufwerke sind die meisten Teile die gleichen geblieben und sind in ein 3 1/2" Laufwerk hineingezwängt worden.
  • Der Erfinder des Plattenlaufwerks, welches der Gegenstand dieses Patents ist, hat erkannt, daß weitere Größenverringerungen der Plattenlaufwerke nicht möglich wären, ohne bestimmte Komponenten der Laufwerke mit verringerter Größe neu zu gestalten. Das Ausgestalten eines Plattenlaufwerks, welches kleiner als die 3 1/2" Formfaktorlaufwerke ist, hat zu der Herausforderung der Neugestaltung verschiedener Industriestandardkomponenten geführt; beispielsweise ist das Standardbiegeelement, welches zum Anbringen eines Kopfs an einem Lastträger verwendet wird, ein Teil, welches durch IBM gestaltet worden ist und viele Generationen von Plattenlaufwerken überlebt hat.
  • Der für das Plattenlaufwerk der vorliegenden Erfindung verwendete Formfaktor ist zweieinhalb Zoll (2-1/2") Formfaktor, bei welchem die Länge des Laufwerks näherungsweise die Breite eines 3 1/2" Laufwerks und die Breite näherungsweise die Hälfte der Länge eines 3 1/2" Laufwerks ist. Die Abmessungen des Plattenlaufwerks der vorliegenden Erfindung sind: Länge (L) 4" (10,16 cm); Breite (WD) 2-3/4" (6,99 cm) und Höhe (H) 0,68" (1,73 cm) (erste Ausführungsform) und 0,69" (1,75 cm) (zweite und dritte Ausführungsform). Ferner wiegt die erste Ausführungsform des Plattenlaufwerks weniger als näherungsweise fünf (5) Unzen (142 g), die zweite Ausführungsform des Plattenlaufwerks wiegt weniger als fünf ein halb (5, 5) Unzen (156 g), und die dritte Ausführungsform des Plattenlaufwerks wiegt näherungsweise sechs (6) Unzen (170 g). Die Platte weist einen Durchmesser von näherungsweise 2,56" (65 mm) auf. Das Ausführen des Plattenlaufwerks als ein Einschiebemodul würde ermöglichen, daß das Plattenlauf werk leicht von einem Computer zu einem weiteren übertragen werden kann, beispielsweise von einem Büro- zu einem Heimcomputer.
  • Der Gesamtenergieverbrauch des Plattenlaufwerks ist kleiner als 3,5 Watt, und der Energieverbrauch kann während Leerlaufperioden bei nur 1,5 Watt liegen. Somit ist das Plattenlaufwerk ideal zur Verwendung in tragbaren oder batteriebetriebenen Computern. Der Energieverbrauch des Plattenlaufwerks wird ferner durch die Verwendung eines Schlafmodus auf weniger als 0,5 Watt verringert, was in der ebenfalls anhängigen Anmeldung mit der Seriennummer 152,069 beschrieben ist, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
  • Mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 umfaßt ein Plattenlaufwerk 18 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Basis 20 und eine Abdeckung 24, welche aus geformtem Kunststoff gebildet sind. Die Verwendung von geformten Kunststoffkomponenten ermöglicht, daß die Basis 20 und die Abdeckung 24 aneinander durch eine Mehrzahl von Rastverbindern angebracht werden, wovon jeder ein Ansatzeingriffselement 28 an einer Ecke 24 umfaßt, welches an einem Ansatz 30 an der Basis 20 angreift. Eine Dichtung (nicht gezeigt) ist zwischen der Basis 20 und der Abdeckung 24 vorgesehen, um eine abgedichtete (oder kontrollierte) Umgebung zwischen der Basis 20 und der Abdeckung 24 vorzusehen. Das Plattenlaufwerk 20 verwendet keinen Entlüftungsfilter, und die durch die Dichtung (nicht gezeigt) vorgesehene Abdichtung isoliert die abgedichtete Umgebung von den Umgebungsatmosphärenbedingungen.
  • Montageträger (oder Einsätze) 32, welche durch Ultraschall an die Abdekkung 24 angeschweißt sind, umfassen Rasthalter 34, durch welche die Leiterplatte (PCB) 36 an der Abdeckung 24 festgelegt wird, wobei die Basis 20 zwischen der Abdeckung 24 und der PCB 36 angeordnet ist. Wie in Fig. 6 detailliert gezeigt, sichern die Rasthalter 34 die PCB 36 an Einsätzen 32 und somit der Abdeckung 24. Schrauben (nicht gezeigt), welche in Montagehalter 26a-d eingeschraubt sind, bringen das Plattenlaufwerk an einem Computer (nicht gezeigt) oder einer anderen Tragestruktur an. Die Montagehalter 26a-d sind zum Verbessern der strukturellen Steifigkeit der Basis 20 positioniert.
  • Das Formen der Basis und der Abdeckung 24 und die Konstruktion der Rastverbinder sind in Einklang mit den Rast- und Spritzgußvorschriften, welche durch die General Electric Plastics Division veröffentlicht worden sind. Die Basis 20 ist aus einem Kunststoff geformt, welcher zu einer steifen Struktur führt, beispielsweise Ultem D3452 mit 20% Glasfüller und 20 % Mica-Füller. Die Abdeckung 24 ist derart ausgestaltet, daß sie flexibler ist als die Basis, und ist aus einem Kunststoff gebildet, der eine elastische Struktur vorsieht, beispielsweise Ultem 1000, so daß die Abdeckung 24 sich an die Basis 20 anpaßt. Die Verwendung der Rastverbinder beseitigt das Erfordernis für Schrauben zum Zusammensetzen des Plattenlaufwerks, wodurch das Gewicht des Plattenlaufwerks verringert wird, das Erfordernis zum Vorsehen von Gewindelöchern vermieden wird und der Zusammensetzvorgang vereinfacht wird.
  • Die Leiterplatte (PCB) 36 weist die Schaltung zum Betreiben des Plattenlaufwerks auf. Insbesondere erzeugen die auf der PCB 36 vorgesehenen Schaltungen Steuer/Regel-Signale, welche den Betrieb der Komponenten des Plattenlaufwerks steuern/regeln, wie nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 14-18 beschrieben. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist die horizontale Oberfläche der Basis 20 in zwei Abschnitte unterteilt, einen ersten Abschnitt 21a, welcher den Stellgliedaufbau 48 trägt, und einen zweiten Abschnitt 21b, welcher unter der Platte 44 liegt. Die Oberfläche 21b ist bezüglich der Oberfläche 21a versetzt, um einen größeren Abstand zwischen der PCB 36 und der Oberfläche 21b vorzusehen, wodurch ermöglicht wird, daß Komponenten der integrierten Schaltung auf der PCB 36 in dem Bereich zwischen der PCB 36 und der Oberfläche 21b vorgesehen werden. Daher können Komponenten der integrierten Schaltung an beiden Oberflächen der PCB 36 vorgesehen werden.
  • Ein Plattenlaufwerk 400 (Fig. 23) gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 21-25 beschrieben. Die Basis 420 und die Abdeckung 424 sind beide aus Metall gebildet, beispielsweise Aluminium oder Magnesium. Die erhöhte mechanische Steifigkeit der Metallbasis 420 und der Abdeckung 424 verbessert die Abdichtung der kontrollierten Umgebung zwischen der Basis 420 und der Abdeckung 424 und die elektrische Isolation der Komponenten, welche in der kontrollierten Umgebung arbeiten. Es ist festgestellt worden, daß eine Metallabdeckung 324 eine ausreichende Abschirmung gegen elektrische Felder vorsieht, welche durch externe Quellen erzeugt werden, daß jedoch unter bestimmten Umständen eine Kunststoffbasis für die Köpfe 26 keine ausreichende Isolation gegen die durch die Schaltung auf der PCB 36 erzeugten elektrischen Felder vorsehen kann. Daher ist bei einer Kunststoffbasis eine Metallabschirmung zwischen der PCB 36 und dem Abschnitt der Basis 20, 320 vorgesehen worden, welcher dem Ort der Köpfe 46 entspricht. Die Anforderung nach einer derartigen Abschirmung ist durch die Verwendung einer Metallbasis 420 beseitigt.
  • Die Integrität der Abdichtung, welche die kontrollierte Umgebung erzeugt, wird durch die Verwendung einer Nut 421 in der Dichtungsaufnahmeoberfläche der Basis 420 und eine Dichtung 422 mit einer Zunge 423 verbessert, welche an die Nut 421 angepaßt ist. Ein zusätzliches Merkmal, welches die Abdichtung der kontrollierten Umgebung verbessert, ist die Verwendung von vier Schrauben 426a-d zur Anbringung der Abdeckung 424 an der Basis 420, im Gegensatz zu den drei Schrauben, welche zu diesem Zweck in der zweiten Ausführungsform verwendet werden. Die durch die Dichtung 422 vorgesehene Abdichtung reicht aus, um die Umgebung zwischen der Basis 420 und der Abdeckung 424 von den Umgebungsatmosphärenzuständen von Höhen von 200 Fuß (60 m) unter dem Meeresspiegel bis zu 10.000 Fuß (3000 m) über dem Meeresspiegel ausreichend zu isolie ren. In Außerbetriebszuständen bleibt die abgedichtete Umgebung zwischen der Basis 420 und der Abdeckung 424 bis zu einer Höhe von näherungsweise 25.000 Fuß (7500 m) über dem Meeresspiegel ungestört.
  • Mit Bezug auf die Fig. 23 und 24 weist die Basis 420 sieben Taschen 435a-g auf, welche ermöglichen, daß Schaltungskomponenten sowohl an der oberen 36a als auch der unteren 36b Seite der PCB 36 angebracht werden. Die PCB 36 ist an der Basis 420 durch vier Schrauben 450a-d angebracht (nur die Schrauben 450a und 450b sind dargestellt). Die Schrauben 450a-d dienen ferner zum elektrischen Verbinden der Erdungsebene der PCB 36 mit der Basis 420. Ein Verbinder 442 wird zum elektrischen Verbinden der Schaltung auf der PCB 36 mit einem Hauptcomputer (nicht gezeigt) verwendet. Vier Montagehalter 428a-d, welche an der Basis 420 vorgesehen sind, weisen Gewindemontagelöcher zum Anbringen des Laufwerks 400 in einer Hauptcomputerumgebung auf.
  • Die Struktur und der Betrieb der inneren Komponenten der Plattenlaufwerke 18 und 400 der ersten und der zweiten Ausführungsform die vorliegenden Erfindung sind zueinander gleich, und die folgende Beschreibung, welche die Elemente, umfassend, jedoch nicht auf die Stellgliedanordnung beschränkt, das geschlosse-Schleife-eingebettetes Servonachführungssystem, den Drehmotor, das Kopftragesystem und die Parkeinheit, trifft auf die Laufwerke 18, 19 und 400 zu.
  • Eine Kopfstückanordnung 40, umfassend eine Mehrzahl von Löchern in der Basis 20 (320) und eine entsprechende Mehrzahl von Stiften 42, welche durch Preßpassung in die Löcher in der Basis 20 (320) eingesetzt sind, überträgt Steuer/Regel-Signale von der PCB 36 in die kontrollierte Umgebung zwischen der Basis 20, 320 und der Abdeckung 24. In der dritten Ausführungsform sind die Stifte in ein Kopfstück 440 eingebettet (Fig. 25), und eine Einbettzusammensetzung 441 bringt das Kopfstück 440 in einer Öffnung in der Basis 420 an. Die Stifte 42 der Köpfe 40 greifen direkt in den Verbinder 43 an der PCB 36 ein. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, umfassen die Komponenten in der kontrollierten Umgebung eine Platte 44, Wandler (oder Köpfe) 46 zum Schreiben von Information auf die und zum Lesen von Information von der ersten und der zweiten Oberfläche der Platte 44, einen Stellgliedaufbau 48 zum Positionieren der Wandler 46 bezüglich der Platte 44 und einen Drehmotor 50 zum Tragen und Drehen der Platte 44.
  • Die steife Struktur der Basis 20 (320) stellt sicher, daß die Köpfe 46, welche den jeweiligen Oberflächen der Scheibe 44 zugeordnet sind, über Spuren positioniert sind, welche im gleichen Zylinder liegen. Ein Zylinder ist ein vertikal orientiertes Segment, welches die gleiche Spur auf beiden Oberflächen der Scheibe 44 wiedergibt. Ein Verbiegen der die Köpfe 46 tragenden Struktur, welche an dem Stellglied 48 an einem Ort an der Basis 20, 320, 420 angebracht sind, und der Scheibe 44, welche an der Basis 20, 320, 420 an einem weiteren Ort angebracht ist, würde Nachführprobleme beim Bewegen verschiedener Köpfe 46 um verschiedene Beträge bezüglich der ersten und der zweiten Oberfläche der Platte 44 verursachen. Um das Biegen der Basis 20, 420 zu verhindern, sind die Tragehalter 26a-d, 428a-d (Fig. 1 und 24) derart angeordnet, daß ein schachtelartiger Tragebereich eingerichtet ist, wenn die Tragehalter 26a-26d, 428a-d an der Struktur angreifen, beispielsweise einem Computer (nicht gezeigt), an welchem das Plattenlaufwerk 18, 400 angebracht ist. Der schachtelförmige Tragebereich umfaßt die Montagepunkte für das Stellglied 48 und die Platte 44. Der Tragebereich versteift (verringert das Biegen der Basis 20, 420) und verhindert somit ein mechanisches Aus-der-Spur-Gehen. Die Metallbasis 420 ist steifer als die Kunststoffbasis 20 und 320, wodurch die Struktur weiter versteift wird. Es wird angenommen, daß die Verwendung einer Metallbasis 420 ermöglicht, daß die Anzahl an Spuren pro Zoll und die Anzahl an Flußänderungen pro Zoll vergrößert werden können, so daß die Speicherkapazität der Platte 44 näherungsweise 40 Mb ist.
  • Die Stellgliedanordnung 48 (Fig. 1, 2 und 4) führt die Funktion zum Positionieren der Köpfe 46 bezüglich der Platte 44 durch. Ein Stellgliedarm 56 trägt die Köpfe 46, welche an einem ersten Ende 56a des Stellgliedarms 56 angebracht sind, und eine Stellgliedspule 58, welche an Stellglied-Unterarmen 60, 62 an einem zweiten Ende 56b des Stellgliedarms 56 angebracht ist; das erste und das zweite Ende 56a, 56b des Stellgliedarms 56 sind an entgegengesetzten Seiten einer Welle 52 angeordnet. Der Stellgliedarm 56 ist an der Welle 50 durch eine Lagerpatrone 52 angebracht, welche in die Basis 20 geklebt ist. Der Stellgliedarm 50, umfassend alle an diesem angebrachten Komponenten, ist präzise ausbalanciert, d. h. an jeder Seite des Schwenkpunkts (Mitte der Welle 52) ist das gleiche Gewicht vorgesehen, so daß das Schwenken des Schwenkarms 56 zum Positionieren der Köpfe 46 für geradlinige Stöße und Vibrationen weniger anfällig ist.
  • Die zum Schwenken des Stellgliedarms 56 erforderliche Kraft wird durch einen Schwingspulenmotor erzeugt, umfassend eine Spule 58 und eine Magnetstruktur 100, welche einen zweipoligen Magneten 108 trägt. Die Komponenten der Magnetstruktur 100 sind, wie nachfolgend detailliert beschrieben, aus magnetisch permeablem Material gebildet, um Rückführungen für das durch den Magneten 108 erzeugte Feld vorzusehen. Die Magnetstruktur 100 und die Stellgliedspule 58 sind derart angeordnet, daß die Spule 58 in dem durch den Magneten 108 erzeugten Feld liegt. In entgegengesetzten Richtungen in der Spule 58 fließende Ströme erzeugen Drehmomente in entgegengesetzten Richtungen, so daß die Stellgliedarme 56 zum Positionieren der Köpfe 46 an ausgewählten Orten zwischen dem Innen- und Außendurchmesser 80 und 82, einer Leerspur (oder einem datenfreien Bereich) 84, welche beispielsweise benachbart dem Innendurchmesser 80 angeordnet ist, verschwenkt werden können, und die Stellgliedanordnung positioniert während des Parkens die Köpfe 46 über der Leerspur 84. Die Leerspur 84 kann jeglicher ausgewählte Bereich der Platte 44 sein. Gewöhnlicherweise wird jedoch ein Bereich der Platte 44 benachbart des Innen-80- oder Außen-82-Durchmessers gewählt.
  • Die Magnetstruktur 100 umfaßt obere und untere Platten 102, 104, welche aus magnetisch permeablem Material gebildet sind, ein Trageelement 106 (ebenso aus magnetisch permeablem Material und einem Teil einer magnetischen Verriegelung gebildet) und einen Magneten 108, welcher an der oberen Platte 102 angebracht ist. Die oberen und unteren Platten 102, 104 dienen in Verbindung mit dem Trageelement 106 als Rückführungen für die magnetischen Felder, welche durch den Magneten 108 vorgesehen werden. Es ist wichtig, daß es keine Luftspalten zwischen dem Trageelement 106 und jeweils der oberen oder unteren Platte 102, 104 gibt; jeglicher Luftspalt würde eine Diskontinuität in der Rückführung bilden, wodurch die Stärke des Magnetfelds deutlich verringert würde. Die obere Platte 102 weist eine Biegung auf, so daß das erste Ende 102a der oberen Platte 102 bezüglich des verbleibenden Teils der oberen Platte 102 angewinkelt ist. Das Vorsehen einer Biegung in der oberen Platte 102 vermeidet die Verwendung eines zweiten Trageelements 106, wodurch Bereiche großer Feldstärke in dem magnetischen Kreis verringert werden.
  • Der Magnet 108 ist an der oberen Platte 102 angebracht (z. B. an der oberen Platte 102 angebracht), um erste und zweite Magnetfelder &sub1; und &sub2; jeweils zwischen einem der ersten und zweiten (d. h. Nord- und Süd-)Pole des Magneten 108 und der unteren Platte 104 vorzusehen. Die ersten und zweiten Magnetfelder &sub1;, &sub2; sind Teil eines geschlossenen magnetischen Kreises, umfassend verschiedene Bereiche der oberen Platte 102, der unteren Platte 104 und des Trageelements 106. Durch das Aufnehmen der Magnetfelder &sub1;, &sub2; in die Rückführungen, wird die magnetische Feldstärkenintensität jedes Feldes im Bereich zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Polen des Magneten 108 und der Bodenplatte 104 erhöht; die Stärke des Magnetfelds in diesem Bereich steht direkt in Beziehung mit dem Drehmoment, welches die Schwingspule auf den Stellgliedarm 56 ausübt, und somit der Dreh(Winkel-)Geschwindigkeit des Stellgliedarms 56 oder den Suchzeiten des Laufwerks. Das Anordnen der Spule 58 zwischen den Unterarmen 60, 62, anstelle von oberhalb oder unterhalb der Unterarme 60, 62, verringert den Spalt zwischen dem Magneten 108 und der unteren Platte 104, wodurch die Magnetflußleckage verringert wird und somit die Stärke der Felder &sub1;, und &sub2; erhöht wird.
  • Die Stellgliedanordnung 48 sieht aufgrund des hohen Kraft/Masse-Verhältnisses und des kleinen Trägheitsmoments des Stellgliedarms 56 Zugriffszeiten von weniger als 20 ms vor. Der Stellgliedarm 56 weist ein Trägheitsmoment auf, welches näherungsweise ein Drittel des Trägheitsmoments des Stellgliedarms eines herkömmlichen 3 1/2" Plattenlaufwerks ist.
  • In der Vergangenheit ist angenommen worden, daß die strukturelle Steifigkeit, welche zum Verhindern eines mechanischen Aus-der-Spur-Gehens erforderlich ist, nur durch Metallaufbaukomponenten vorgesehen werden könnte. Die Ausgestaltung der Basis 20 und der Abdeckung 24, und insbesondere der Basis 420 und der Abdeckung 424, welche hier beschrieben worden sind, in Verbindung mit einem geschlossene-Schleife-eingebettetes Servonachführsystem, vermeiden und kompensieren, wenn nötig, das mechanische Aus-der-Spur-Gehen. Das geschlossene-Schleife-eingebettetes Servonachführsystem und die steife Struktur der Basis 20 sehen ferner eine Speicherkapazität von 20 Mb bei Verwendung einer einzigen Platte mit einem Innendurchmesser von nährungsweise 0,837 Zoll (2,13 cm) und einem Außendurchmesser von näherungsweise 1,23 Zoll (3,12 cm) (d. h. einer Datenspeicherfläche von näherungsweise 5,1 Quadratzoll (12,95 cm²)), eine Spurdichte von 1700 Spuren pro Zoll (2,54 cm) und 22.000 Magnetflußänderungen pro Zoll (2,54 cm) vor.

Claims (9)

1. System mit einem an einem Hauptcomputer festgelegten Plattenlaufwerk (18), wobei das Plattenlaufwerk umfaßt:
eine Basis (20, 420) mit Seiten und Enden, wobei die Seiten länger sind als die Enden,
eine Abdeckung (24, 424), welche an der Basis (20) angreift und Seiten und Enden mit näherungsweise der gleichen Länge und Breite wie die Basis aufweist,
ein Speichermittel (44) zum Speichern von Daten,
ein interaktives Mittel (46) zum Lesen von Information von dem und zum Schreiben von Information auf das Speichermittel in Antwort auf Steuer/Regel-Signale,
ein Stellgliedmittel (48) zum Tragen des interaktiven Mittels und zum Bewegen des interaktiven Mittels bezüglich des Speichermittels in Antwort auf die Steuer/Regel-Signale, und
ein Steuer/Regel-Mittel (36) zum Vorsehen von Steuer/Regel-Signalen zum Steuern/Regeln des Mittels (48) zum Schwenken des interaktiven Mittels und zum Vorsehen von Steuer/Regel-Signalen zum Steuern/Regeln des interaktiven Mittels (46),
dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenlaufwerk ferner vier Tragehalter (26, 428) aufweist, welche an der Basis von den Enden nach innen mit Abstand vorgesehen sind, um das Plattenlaufwerk in dem Hauptcomputer festzulegen, wobei die vier Tragehalter auf der Basis einen durch die vier Tragehalter definierten vierseitigen Bereich mit einer erhöhten Steifigkeit bezüglich Bereichen an der Basis außerhalb des vierseitigen Bereichs vorsehen, wenn das Plattenlaufwerk an dem Hauptcomputer festgelegt ist, wobei das Speichermittel und das Stellgliedmittel an jeweiligen Punkten an der Basis innerhalb des vierseitigen Bereichs mit erhöhter Steifigkeit angebracht sind.
2. System nach Anspruch 1, worin die Basis (20) aus einem steifen Kunststoff geformt ist und die Abdeckung (24) aus einem flexiblen Kunststoff geformt ist, so daß die Abdeckung sich an die Basis anpaßt, und wobei die Abdeckung mit der Basis durch eine Mehrzahl von Rastverbindern in Eingriff steht.
3. System nach Anspruch 1, worin die Basis (20) aus einem steifen Kunststoff geformt ist und die Abdeckung (24) aus Metall besteht.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Abdeckung (24, 424) Montageträger umfaßt, welche sich unter der Basis (20, 420) erstrecken, wenn die Basis (20, 420) und die Abdeckung (24, 424) in Eingreif stehen, wobei das Steuer/Regel-Mittel (36) eine Leiterplatte umfaßt, welche durch die Montageträger der Abdeckung getragen ist.
5. System nach Anspruch 1, worin:
die Basis obere und untere Oberflächen aufweist,
die Abdeckung an der oberen Oberfläche der Basis abdichtend angreift, so daß die kontrollierte Umgebung von den Umgebungsatmosphärenzuständen und Umgebungsdrücken isoliert ist,
das Mittel zum Positionieren ein Stellglied (56) und eine Leiterplatte (36) umfaßt, welche benachbart der unteren Oberfläche der Basis angebracht sind.
6. System nach Anspruch 1, worin die Basis und die Abdeckung aus geformtem Kunststoff gebildet sind.
7. System nach Anspruch 1, worin die Basis aus geformtem Kunststoff gebildet ist und die Abdeckung aus Metall besteht.
8. System nach Anspruch 1, worin die Basis und die Abdeckung aus Metall bestehen.
9. System nach Anspruch 7, worin:
das Speichermittel (44) eine Leerspur aufweist und das interaktive Mittel (46) während Außerbetriebsperioden des Plattenlaufwerks (18) auf der Leerspur parkt.
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