DE69322113T2 - Aktive magnetische Verriegelung für Plattengerät und Verfahren - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft einen Stoßschutz von Plattenlaufwerken. Insbesondere ist diese Erfindung auf eine Vorrichtung und Verfahren zum wirksamen Verriegeln eines Plattenlaufwerks- Aktuators in einer Parkposition gerichtet, so daß der Aktuator unbeweglich ist, wenn er verhältnismäßig hohen Stoßbelastungen ausgesetzt ist.
• Die vorliegende Erfindung findet insbesondere Anwendung in Magnetspeicher-Plattenlaufwerken, die einen Schwingspulenmotor-angetriebenen Drehaktuator nutzen, der Schreib/Lese-Aufnehmer aufweist, die auf eine oder mehrere Platten zugreifen, normalerweise auf beide Oberflächen der Platte. Auf das Abschalten des Aktuators hin, wird der Aktuator und seine befestigten Schreib/Lese-Aufnehmer zu einer Parkposition oder Landezone gefahren, die sich normalerweise am Innendurchmesser der kreisförmigen Speicher-"Spuren" auf der Platte befinden. Wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird, kann der Aktuator, wenn er Erschütterung, Stößen oder Schwingungen ausgesetzt ist, sich drehen, wobei er die Aufnehmerköpfe und die Magnetoberflächen der benachbarten Platte(n) beschädigt. Während die Erfindung in Bezug auf Magnetdatenspeicherplatten beschrieben wird, können auch optische Aufnehmer in den Aktuator eingebaut werden und der Aktuator unter Verwendung der Erfindung geeignet geparkt und verriegelt werden.
• Verschiedene Systeme zum Bewegen eines Drehaktuators in eine Parkposition und zum Verriegeln des Aktuators in jener Position sind eingesetzt worden. Es ist bekannt, (US-Patent 4,679,102) die Gegen-EMK (eines Platten-antreibenden Spindelmo tors, wenn er ausläuft, dazu einzusetzen, einen Schrittmotor anzutreiben, so daß der Schrittmotor den Aktuator in die Parkposition bewegt.
• US 4,654,735 beschreibt Verriegelungselemente, die Feststellvorrichtungen aufweisen, um den Aktuator und seine Aufnehmerköpfe in einer nicht betriebsfähigen Landeposition an einem Anschlag verriegelt zu halten. Ein Lösen der Verriegelung ist durch den Gebrauch eines geladenen Kondensators erreicht worden, der die Spule eines Schwingspulenmotor erregt, oder durch einen Spulenstrom (Gegen-EMK), der durch ein Spindelmotorauslaufen zu einem Halt erzeugt wird, jedesmal wenn die Stromversorgung dazu absichtlich oder unabsichtlich abgeschaltet wird. Eine Sprungkippfeder ist mit einer Federkraft eingesetzt worden, die so gewählt wird, daß die Verriegelungskraft groß genug ist, um nicht durch Rucke oder Stöße einer gewissen Kraft überwunden zu werden, jedoch klein genug, um durch die Kräfte im Schwingspulenmotor überwunden zu werden, wenn er erregt wird, um sich während des normalen Kopfpositionierbetriebs zu bewegen. Das '735-Patent beschreibt auch, daß die Feder die Verriegelung in eine verriegelte Position drängt.
• Ein Magnet, wie er im US-Patent 4,594,627 zu sehen ist, ist auch eingesetzt worden, um eine Spule eines Schwingspulen-Linearmotors magnetisch an einem Begrenzungsanschlag zu befestigen, wobei der Linearmotor beim Start genügend Leistung aufweist, um die magnetische Anziehung des berührenden Magnets und Anschlags zu überwinden. US-4,751,595 beschreibt den Gebrauch eines Elektromagneten, um einen Verriegelungshebel in eine Verriegelung auf das Abschalten eines Plattenlaufwerk-Aktuators hin zu bewegen.
• Spezifikationen für ein Plattenlaufwerk, das die vorliegende Erfindung verwendet, schließen eine Anforderung ein, da das Laufwerk einer Betriebsstoßbelastung von 10 G und einer Stoßbelastung im Ruhezustand (verriegelten Position) durch Herunterfallen oder Erschüttern von 300 G zuzüglich Winkelbeschleunigungen von etwa 10000 bis 20000 rad/sec² durch Fallen auf eine Ecke des Laufwerks oder Computers. Eine Miniaturisierung von Plattenlaufwerken hat das Verriegelungsproblem gesteigert, dem sich die Entwurfsingenieure gegenübersehen. Zum Beispiel zählt die obige Spezifikationen ferner eine Gesamtplattenlaufwerkshüllengröße von 70 mm Länge, 50,0 mm Breite und 12,5 mm Dicke auf, die eine Platte mit 48 mm Durchmesser [1,8 Zoll] beherbergt, die bis zu 40 MB Magnetspeicher bereitstellt. Die Aufstandsfläche des Plattenlaufwerks ist tatsächlich kleiner als eine Geschäftkarte.
• Mit wenigen Ausnahmen haben die bekannten Konstruktionen eine sogenannte "passive" Verriegelung verwendet, wobei zwei magnetische Teile oder eine andere Verriegelung, wie eine Elektromagnet-betriebener Verriegelungshebel in physikalischen Kontakt gebracht werden -Magnet-zu-Polstück- oder Hebelfinger- zu-Feststellvorrichtung.
• Fig. 13 veranschaulicht schematisch die Wirkung, wenn ein hohes Aktuator-Drehmoment erforderlich ist, eine bekannte Verriegelung zu lösen, z. B. eine Magnet-zu-Polstück- berührende oder nahezu berührend Verriegelung, beim Start des Laufwerks. Das Verriegelungsdrehmoment VD ist gegen den Winkelbewegung Θ des Drehaktuators aufgetragen. Die Entfernung LZ stellt die Landezone oder Parkposition des Aktuators dar und die Entfernung DZ stellt im wesentlichen die radiale Datenzone der Platte dar. Die gewünschte Spur des Aktuators über die Platten-Datenspeicherspuren wird durch eine geschlossene Schleife A gezeigt, die durch normale Vorspannungskräfte infolge Reibung in den Aktuatorlagern, Vorspannung durch die Biegung der flexiblen Schaltung und Luftwiderstand verursacht wird. Wenn man ein hohes Verriegelungsdrehmoment H einsetzt, würde die Anwendung des annähernden quadratischen Gesetzes für die Kraftabnahme gegen die Entfernung zwischen den Verriegelungselementen bedeuten, daß die Aktuatorköpfe die Schleife A annährend am Punkt B schneiden würden, was zu einem verlorenen Plattenraum führt. Folglich wird bei bekannten Geräten der Entwickler, um den Datenspeicherbereich zu sparen und die Landezone LZ zu minimieren, im allgemeinen die Verwendung eines niedrigen Verriegelungsdrehmoments L akzeptieren, so daß die Linie die Schleife A am Punkt C schneidet.
• Das oben erwähnte Problem wird durch ein Plattenlaufwerk und ein Verfahren gemäß der Erfindung gelöst, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert wird.
• Während er im Ruhezustand einem Stoß ausgesetzt wird, ist es wichtig, daß der Aktuator so verriegelt ist, daß die Aufnehmerköpfe am Rutschen über Datenspuren gehindert werden, wobei sie möglicherweise die Plattenoberfläche zerkratzen und Kundendaten beschädigen. Stöße können in drei Richtungen ausgeübt werden, zwei orthogonale Richtungen in der Ebene der Platte und der dritten, die senkrecht zur Ebene der Platte ist (axiale Richtung). Zusätzlich zu den oben erwähnten linearen Stößen, gibt es auch die Möglichkeit von Rotationsstößen längs dreier orthogonaler Achsen. Bei linearen Stößen in der Ebene der Platte, wird ein Ungleichgewicht des Aktuators eine Momentbelastung auf den Aktuator erzeugen, die dazu neigen wird, den Aktuator von der bevorzugten "Landezonen"-Gebiet zu drehen. Während Aktuatoren typischerweise so entworfen werden, daß sie ausgeglichen sind, (Schwerpunkt im Drehpunkt) werden Nichtmaßhaltigkeitswirkungen Ungleichgewichte erzeugen. Lineare Stöße senkrecht zur Platte erzeugen keine Momente, die dazu neigen, den Aktuator zu drehen.
• Wenn die Stromversorgung des Laufwerks abgeschaltet ist, ist der Aktuator des Laufwerks am Innendurchmesser-(ID-) Aufsitzanschlag, wobei die Köpfe sicher in einer "Landezone" geparkt sind. Auf das Einschalten hin, nachdem die Platte auf ihrer Geschwindigkeit ist, nutzt die vorliegende Erfindung die Kraft, die im Aktuator-Schwingspulenmotor verfügbar ist, der den Drehaktuator (und den zugehörigen Schreib/Lese-Aufnehmer) des Plattenlaufwerks antreibt, um eine magnetische Verriegelung zu entriegeln, die den Aktuator gegen einen ID-Anschlag hält. Eine Torsionsfeder stellt eine Vorspannung auf einen Verriegelungsarm bereit, die den Verriegelungsarm von der Verriegelungsposition weg zu einer entriegelten (Aktuatorbetriebs-) Position drückt. Wenn das Plattenlaufwerk abgeschaltet wird, bewegt die Plattenspindelmotor-Gegen-EMK, die vom Auslaufen des Spindelmotors herrührt, den Aktuator in die Parkposition gegen den ID-Anschlag, und legt einen Strom an eine zweite Schwingspule an, die einen Teil eines magnetisches Kreises im Verriegelungsarm bildet, der die Federvorspannung der Torsionsfeder überwindet. Dies bringt einen Verriegelungs-Permanentmagneten am Verriegelungsarm in eine beabstandete Nähe zu einem Eisenglied am Aktuatorarm, was eine magnetische Haltekraft zwischen ihnen bereitstellt. Der Magnet und das Eisenglied berühren sich physikalisch nicht, was es folglich einen vernünftigen Aktuator-Schwingspulenstrom erlaubt, die magnetische Kraft beim Starten zu "brechen", wobei die Vorspannung der Torsionsfeder dann den Verriegelungsarm zu einer entriegelten Position bewegt.
• Erneut auf Fig. 13 bezugnehmend, stellt die vorliegende Erfindung ein hohes Verriegelungsdrehmoment wie H', ohne den Nachteil eines verlorenen Plattenraums bereit. Die Verriege lungsdrehmoment-Kurve ist verschoben, da der Raum zwischen dem Verriegelungsmagneten und dem Eisenglied am Aktuator so groß ist, und die Verriegelungskraft-Kurve, wie durch den Pfeil S gezeigt, folglich zur Position D verschoben wird, die Landezone LZ nicht beeinflußt wird und keine unerwünschten Verriegelungsvorspannungen über der Datenzone DZ vorhanden sind. Die Kurvenverschiebung beruht auch auf der Torsionsfeder-Vorspannung, die den Verriegelungsmagneten zur entriegelten Position bewegt. Die beabstandete magnetische Verriegelung der Erfindung ist folglich keine Ursache eines Verlustes irdendeines Datenspeichergebietes.
• Die gesamte Verriegelung ist Teil eines Unteraufbaus und ist im allgemeinen über einer Leiterplatte angebracht, die im Plattenlaufwerkgehäuse angeordnet ist. Eine flexible Verriegelungsschaltung erstreckt sich von einer freiliegenden Ecke der Leiterplatte zu einer Verriegelungsschwingspule an einem Ende des Verriegelungsarmes. Eine Verriegelungsarmwelle ist an einer unteren Grundplatte Eisenmaterial (Stahl) befestigt, und in einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Permanentmagnet an die Grundplatte geklebt. Die Torsionsfeder ist über der Welle angeordnet und an einem Ende der Grundplatte und am anderen Ende an einem Verriegelungsarmaufbau befestigt, der an der Welle angeordnet ist. Der Verriegelungsarm weist einen zweiten Permanentmagneten an seinem anderen Ende, der im folgenden als der "Verriegelungsmagnet" bezeichnet wird, in einem Halter auf. Ein oberes Eisenglied oder dünne Platte aus etwa 0,5 mm dicken Stahl, weist abhängige Füße auf, die in Kerben in der unteren Grundplatte passen. Die Kombination der Grundplatte, des ersten Magneten, der Verriegelungsschwingspule und der oberen Platte und der Spindelmotor-Gegen-EMK bilden zusammen einen magnetischen Kreis zum Bewegen des Verriegelungsarmes, um die Feder vorspannung zu überwinden. Die magnetische Anziehung zwischen der Grundplatte und oberen Platte reicht aus, um die Teile während des Zusammenbaus zusammen zu halten. Ein nachgiebiges Teil (Elastomerwulst) zwischen der oberen Plattenlaufwerksabdeckung und der oberen Platte hält die Teile nach dem vollständigen Aufbau zusammen. Die Welle ist verlängert, so daß sie durch ein Loch in der Grundplatte vorsteht, wobei sie einen Drehpunkt zur Einstellung des Zwischenraums (Lücke) zwischen dem Verriegelungsmagneten und dem Eisenglied bereitstellt, wodurch die Verriegelungskraft auf einen konsitenten Wert eingestellt wird. Das Schraubenloch in der Grundplatte, durch das die Grundplatte an der Plattenlaufwerksgehäsebasis befestigt wird, ist geschlitzt, was eine Einstellung des Verriegelungsarmes gestattet, um die Lücke zwischen dem Verriegelungsmagneten und dem Eisenglied am Aktuatorarm in der Verriegelungsposition einzustellen. Die obigen Merkmale erlauben eine Gestaltung, die wünschenswert verhältnismäßig geringe Toleranzen aufweist und durch den Gebrauch von sehr niedrigen Strömen von etwa 0,06 Ampere und 0,2 Ampere betrieben werden kann, die für den Aktuatormotor bzw. die Verriegelungsschwingspule von der Gegen-EMK eines sich drehenden Spindelmotors verfügbar sind.
• Ferner gibt es mit der vorliegenden Erfindung, insbesondere aufgrund der Feder-vorgespannten Bewegung der Magnetfeld-Verriegelung weg vom Aktuatorarm, keinen Bedarf, die Verriegelung während des Schreib/Lese-Betriebes des Drehaktuators oder nach dem Abschalten mit Strom zu versorgen, was dazu führt, daß keine Batterieleistung während dieser Betriebsarten aufgenommen wird. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung den Vorteil eines hohen Verriegelungs-Drehmomentes (Verriegelungs-Haltekraft) ohne den Verlust von Plattendatenspeicherplatz oder "Grundeigentum" bereit. Zusätzlich werden Abnutzung und Reibung mini miert, da es keinen physikalischen Kontakt der Verriegelungselemente gibt. Nur der Drehpunkt und die Welle sind niedrigen Belastungen unterworfen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist eine vereinfachte Draufsicht der Plattenlaufwerksgesamtkonstruktion am AD-Anschlag.
• Fig. 2 ist eine vergrößerte Teil-Draufsicht des Plattenlaufwerks-Aktuators und Verriegelungsaufbaus im verriegelten Zustand am ID-Anschlag.
• Fig. 3 ist eine Draufsicht des Plattenlaufwerks-Aktuators am ID-Anschlag, die die verriegelten und entriegelten Abschnitte des Verriegelungsarmes zeigen.
• Fig. 4 ist ein Teilquerschnitts-Aufrißansicht des Plattenlaufwerksgehäuses und des damit verbundenen Verriegelungsaufbaus der Fig. 3.
• Fig. 5 ist eine Aufrißansicht der Verriegelungs-Grundplatte, der Welle und des Torsionsfederunteraufbaus.
• Fig. 6 ist eine Draufsicht des Verriegelungs-Grundplatten-Unteraufbaus.
• Fig. 7 ist eine Draufsicht der Grundplatte und zusammengebauten Verriegelungsarmes.
• Fig. 8 ist eine seitliche Aufrißansicht der Basis und des Verriegelungsarmaufbaus mit der magnetischen oberen Platte.
• Fig. 9 ist eine Draufsicht des Verriegelungsarmes mit einer enthaltenen Verriegelungsarmspule.
• Fig. 10 ist eine Draufsicht der oberen Platte des magnetischen Kreises.
• Fig. 11 ist eine Aufrißansicht der oberen Platte.
• Fig. 12 ist eine seitliche Teilaufrißansicht einer zweiten Ausführungsform des Verriegelungsarmes, einschließlich eines angebrachten Laufwerksmagneten.
• Fig. 13 ist eine Auftragung des Verriegelungsdrehmomentes gegen die Winkelbewegung des Aktuatorarmes.
• Fig. 14 ist ein Blockschaltbild der Grundelemente der elektronischen Steuerschaltung eines Schwingspulenmotor-Plattenlaufwerk, wobei die Gegen-EMK eines Spindelmotors mit dem Aktuator-Schwingspulenmotor und der Verriegelungsarmspule verbunden ist.
• Fig. 15 ist eine Auftragung einer Schwingspulenspannung und der Zeit und Verriegelungsstroms und der Zeit, die die Abfolge des Parkens und der Verriegelung des Aktuators zeigt.
Detaillierte Beschreibung
• Ein Plattenlaufwerksaufbau 10 wird in Fig. 1 in einer vereinfachten Form gezeigt, wobei eine rechteckige Gehäusebasis 11 eine Randkante 11a zur Aufnahme von entsprechenden Kanten einer Gehäuseabdeckung 12 aufweist (Fig. 4). Eine (nicht gezeigte) Leiterplatte enthält einen Mikroprozessor und andere elektronische Schaltungselemente und Leitungsbahnen/Buchsen, wie sie in der Technik bekannt sind. Eine oder mehrere Platten 31 in einem Plattenaufbau 30 sind innerhalb der Begrenzungen des Gehäuses 11, 12 angebracht und werden durch eine Plattenlaufwerkswelle 33 angetrieben, die sich vom Spindelmotor 32 erstreckt. Eine Plattenklemme 33a fixiert die Platte auf der Spindel.
• Auf die Platte(n) wird durch einen Drehaktuator 40 zugegriffen, der einen Schwingspulenmotor 43 (VCM) an einem Ende und einen Aktuatorkopfarm 41 am anderen Ende aufweist, der typischerweise eine Reihe von Schreib/Lese-Aufnehmern 42 in einem Kopfaufbau befestigt, wie es in der Technik bekannt ist. Erfindungsgemäß ist ein zusätzliches Eisenglied 45 an einem Ausleger 44 vorgesehen, der sich vom Aktuatorarm erstreckt. Fig. 1 zeigt zusätzlich die Drehbogenbewegung (Pfeil 47) des Aktuators 40 um den Drehpunkt 46, die eine Betriebsposition des Armes 41 und der Schwingspule 43 an dem AD-Anschlag 14 zeigt. In einer Parkposition stößt der Arm 41 und die Spule 43, insbesondere der Abschnitt 41a gegen den ID-Aufsitzanschlag 15, wo der Arm 44 in die Nähe (Fig. 2) vom Verriegelungsarm-Aufbau 50 in dessen Verriegelungsposition gebracht wird. Die Aufsitz-Anschläge 14 und 15 bestehen aus Urethankunststoff mit einer bevorzugten Härte von 50-55A, die durch einen vertikalen Stift gehalten werden, der aus Korrosionsgründen mit einer autokatalytischen Nickelbeschichtung von 0,005 mm gemäß MIL-C-26074 beschichtet ist. Kein bildender Teil der vorliegenden Erfindung, jedoch in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist der Verbinderstiftblock 48 und der flexiblen Schaltung 49.
• Wie in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, weist der Verriegelungsarm-Aufbau 50 den drehbaren Verriegelungsarm 51 auf, der sich um die Welle 39 dreht. Die Drehbewegung des Verriegelungsarmes verläuft von der gestrichelten Linie der entriegelten Position des Armes, die als 51' bezeichnet wird, zu der durchgezogenen Linie der Verriegelungsposition des Armes 51 um die Welle 39.
• Ein erstes Ende des Verriegelungsarmes weist eine Spulenöffnung 51a auf, in der eine Schwingspule 53 (Fig. 7) durch Klebung oder Einkapseln (an seinem Ort eingegossen) befestigt ist. Ein flexibler Verriegelungsschaltungverbinderstreifen 58 verbindet die Verriegelungsschwingspule 21 mit Verbinderstiften 59a auf der Leiterplatte. Ein zweites Ende des Verriegelungsarmes weist einen rechteckigen Halter 56 auf, in den ein Verriegelungsmagnet 55 eingefügt wird und an seinem Ort mit einem Stukturklebemittel wie Loctite Speed BonderTM 326 Posten-Nr. 32629 geklebt wird, der von Loctite Canada, Mississanga, Ontario, Kanada erhältlich ist. Der Verriegelungsmagnet ist typischerweise ein Hochleistungsproduktmagenet aus seltenen Erden wie Neodym/Eisen parallel zu der Außenfläche des Eisenglieds und von ihr beabstandet. Der Magnet kann ein NEOMAX-32H-Magnet von 32 MG mit einer galvanisch niedergeschlagenen Nickellage von 0,015 ± 0,005 mm (QQ-N-290A) darauf sein, der von Sumitomo Special Metals of Japan erhältlich ist. Der Halter 56 wirkt auch, um das Verriegelungsmagnetpackungsfeld von anderen Komponenten des Plattenlaufwerks abzuleiten, einschließlich der Platten 31, die die Magnetdatenspeichermedien darauf enthalten.
• Eine Eisengrundplatte 23 aus Stahlmaterial, die detaillierter in den Fig. 5 und 6 gezeigt wird, bildet einen Teil des Grundplattenunteraufbaus 20, der über der Leiterplatte angebracht ist. Der die Grundplatte enthaltende Unteraufbau 20 weist einen Permanentmagneten 21 auf, der im folgenden als der "Laufwerksmagnet" bezeichnet wird, der wie oben aus magnetischen Neodym-Eisen-Material konstruiert ist, der an ein Ende der Grundplatte 23 durch Speed Bonder 326 Kleber geklebt ist. Das andere Ende der Grundplatte 23 enthält ein Paar von beabstandeten sich gegenüberstehenden Armen 24, 25, die jeweilige Stiftanschläge 18, 19 an ihren entfernten Enden aufweisen. Ein ovaler oder anders geformter versetzter Schlitz 22 erlaubt die Einstellung des Verriegelungsarmes, wie in Fig. 2 zu sehen ist, um die Breite der Lücke 59 typischerweise um 0,5 mm zu ändern. Eine Feder-haltende Nase 26, eine Wellenöffnung 27 und drei Kantenkerben 28, 29 und 29a sind ebenfalls enthalten. Eine Torsionsfeder 34 wird über der Welle 39 angebracht, nachdem die Welle in der Grundplatte 23 durch Preßeinpassung fixiert worden ist. Ein festes Ende 36 der Torsionsfeder 34 wird in der Nase 26 gehalten, während das andere bewegliche Ende 35 anschließend (Fig. 7) in einen Seitenkantenschlitz 56a in einen integralen Stift 56 eingepaßt wird, der vom Verriegelungsarm 51 abhängt.
• Fig. 8 erläutert den Aufbau einer oberen Platte 61, die abhängige Füße 62 aufweist, von denen Bodenkanten 63 in Kerben 28, 29 der Grundplatte (Fig. 6) passen, um die obere Platte anzuordnen und zu halten. Der mittlere Fuß ist von der Grundplatte so beabstandet, daß im endgültigen Aufbau eine Dreipunkthalterung bereitgestellt wird, der die Welle 39 enthält.
• Fig. 9 zeigt die Details des Verriegelungsarmes 51 deutlicher. Ein Anschlagstift 67 ist in einen Auslegerarm 66 am Verriegelungsarm 51 angegossen und hängt von ihm ab und ist zwischen den Anschlägen 19, 18 (Fig. 7) beweglich. Ebenso ist der Feder-haltende Stift 54 an den Verriegelungsarm 51 angegossen, wobei die Feder 34 den Verriegelungsarm zur entriegelten Position vorspannt. Der Verriegelungsarm ist vorzugsweise aus 20% Teflon®-gefüllten Acetalkunststoff geformt, wie DELRIN®-Kunststoff, das durch LNP Corporation unter der Warenzeichen-Nr. KL 4050 hergestellt wird. Ein solches Material weist gute Reibungs- und Abriebeigenschaften auf und ist silikonfrei, so daß es nicht ausgast und die Umhüllung verunreinigt.
• Die gesamte Grundplatte 23 und der Verriegelungsarm-Aufbau 50 kann leicht bezüglich des unteren Laufwerkgehäuses 11 verdreht werden, um die Lücke 59 (Fig. 2) zwischen dem Eisenglied 45 und der Magnetfläche 55a und folglich die magnetische Anziehung und die Aktuator-haltende magnetische Kraft dazwischen einzustellen. Eine gemeinsame Schraube 68 hält die Gesamtverriegelung nieder und dient auch als eine dritte Schraube, die die Leiterplatte 69 in der Gehäusebasis 11 hält. Lötstifte 58a der flexiblen Schaltung verbinden die flexible Schaltung 58 mit der Schwingspule 53.
• Die Fig. 10 und 11 zeigen die obere Platte an sich. Eine obere Plattenöffnung 64 paßt über einen Drehzapfen 65 der Welle 39 um eine Dreipunkthalterung für die obere Platte bereitzustellen. Ein Wulst oder andere Dichtung 66 aus Elastomerschaummaterial ist zwischen der oberen Oberfläche der Platte 61 und der Unterseite der Abdeckung 12 angeordnet, der durch die (nicht gezeigte) Schraubenbefestigung der Abdeckung 12 an der Gehäusebasis 11 komprimierbar ist, um die obere Platte 61 weiter zu befestigen. Ein Bezugsloch ist in der Basis 11 vorgesehen, um das untere Ende der Welle 39 und ein Etikett 91 (Fig. 8) aufzunehmen, das klebend an den Gehäuseboden befestigt ist, wobei es das Loch abdeckt und das Wellenende abdichtet.
• Fig. 12 zeigt eine zweite Ausführungsform des Verriegelungsarmes, wobei der Verriegelungsarm 81 und ein Fortsatz 82 eher einen Permanentmagneten 83 als eine Schwingspule 84 hält. Die Schwingspule 84 wird vielmehr an einer Halterung 85 befestigt, die sich über die Leiterplatte 87 und Magnetplatte 86 erstreckt und durch eine feste Verdrahtung 89 mit der Leiterplatte verbunden ist. Folglich ist eine flexible Schaltung 58 wie sie in der Ausführungsform der Fig. 9 zu sehen ist, nicht notwendig. Diese Gestaltung kann zu unerwünschten magnetischen Kräften führen, die Reibungs- und Abnutzungsprobleme insbesondere zwischen der Wellenspitze und -Unterteil und den oberen und unteren Teilen der umgebenden Öffnung 88 des Verriegelungsarmes 81.
• Obwohl nicht gezeigt, wird beabsichtigt, daß ein drehbares Relais dort eingesetzt werden kann, wo ein Elektromagnet, der durch die Spindelmotor-Gegen-EMK freigegeben wird, eine Stahlkante am Verriegelungsarm anzieht, um die Torsionsfeder-Vorspannung zu überwinden.
• Fig. 14 veranschaulicht die Aktuator-Rückzugs- und Verriegelungsschaltung 100. Die Rückzugs- und Verriegelungsschaltung 100 stellt die Elektronik bereit, um den VCM-Aktuator zu parken (zurückzuziehen) und um den VCM-Aktuator folgend an Ort und Stelle für Ruhezustandsbedingungen zu verriegeln. "Parken" des Aktuators bedeutet Bewegen des VCM und des Kopfaufbaus zum Innendurchmesser (ID) der Platten; der Kopflandegebiet.
• Die hier beschriebene Rückzugs- und Verriegelungsfunktion tritt automatisch nur unter einer Bedingung auf. Diese Bedingung ist, daß der Spindelmotor abgeschaltet wird. Es gibt jedoch zwei Fälle, in denen der Spindelmotor abgeschaltet wird.
• Erstens, wenn die Stromversorgung des Systems verloren geht und ein Systemrücksetzung auftritt, und zweitens, wenn der Spindel durch den Mikroprozessor befohlen wird, abzuschalten. In beiden dieser Fälle, beginnt die Rückzugs- und Verriegelungsfunktion sobald die Spindel abgeschaltet ist.
• Die Spindel wird über die Spindelmotorfreigabeleitung 101 zum Spindelsteuerchip abgeschaltet. Diese Leitung wirkt auch als eine Freigabeleitung für die Rückzugs- und Verriegelungsschaltung. Wenn die Spindel abgeschaltet wird, wird noch eine Spannung in den Spindelwicklungen erzeugt, bis der Spindelmotor aufhört, sich zu drehen. Diese Spannung wird als die Gegen-EMK- Spannung bezeichnet und wird verwendet, den VCM-Aktuator und die VCM-Verriegelung während der Rückzugs- und Verriegelungsfunktion zu versorgen. Der VCM-Aktuator bezeichnet den Kopfaufbau-Aktuator 40 und die VCM-Verriegelung bezeichnet den Verriegelungsaufbau 50.
• Diese Gegen-EMK Spannung von den drei Spindelwicklungen wird durch eine Gleichrichtungs- und Filterschaltung 102 gleichgerichtet. Die Spannung wird dann den VCM-Aktuator-Leistungstreibern und der VCM-Verriegelung zugeführt. Die Rückzugs- und Verriegelungsfreigabeleitung, die durch das Abschalten der Spindel aktiviert worden ist, gibt sofort die VCM-Aktua tor-Leistungstreiber 103 frei. Die Leistungstreiber werden durch eine Reservespannungsquelle 105 betriebsbereit gehalten, die im wesentlichen eine gespeicherte Spannung ist. Mit der Freigabe der VCM-Aktuator-Leistungstreiber, wird die gleichgerichtete Gegen-EMK-Spannungsversorgung an den VCM-Aktuator 104 angelegt, um den Kopfaufbau zum ID-Anschlag zu bewegen (zurückzuziehen).
• Zur selben Zeit gibt die Rückzugs- und Verriegelungsfreigabeleitung den VCM-Aktuator-Leistungstreiber frei, dieselbe Freigabeleitung gibt eine Verzögerungsschaltung 106 für die VCM-Verriegelung frei. Diese Schaltung verzögert das Freigeben des VCM-Verriegelungs-Leistungstreibers 107 um eine einstellbaren Zeitspanne. Dies Verzögerung gestattet es dem VCM-Aktuator und dem Kopfaufbau sich zur ID-Landezone zurückzuziehen, bevor die VCM-Verriegelung 108 eingerastet wird. Sobald die Verzögerung aufgetreten ist, wird die VCM-Verriegelungs-Leistungstreiber 107 freigegeben, was es gestattet, daß die gleichgerichtete Gegen-EMK-Spannung an die VCM-Verriegelung 108 angelegt wird. Die angelegte Spannung bewegt die VCM-Verriegelung zu einer Position, wo der Verriegelungsaufbau 50 und 55 den VCM-Aktuatorarm-Aufbau 40, 44 und 45 magnetisch einfängt und ihn gegen den ID-Anschlag 15 hält. Das Eisenglied 45 des Aktuators befindet sich in einer Parkposition vor oder zu der gleichen Zeit, zu der der Verriegelungsmagnet an der beabstandeten Verriegelungsposition ankommt, wobei er die Torsionsfeder-Vorspannung überwindet.
• Es sollte beachtet werden, daß diese Schaltung nur für die Rückzugs- und Verriegelungsfunktion verwendet wird. Der VCM- Aktuatoraufbau wird durch das Anlegen von Strom an den VCM- Aktuator 104 durch den normalen (nicht gezeigten) VCM-Steuerchip entriegelt, wenn das Laufwerk versorgt wird.
• Fig. 15 veranschaulicht die obige Operation, wobei sie die Spindelmotor-Abschaltung, die zuerst an den Aktuator-Schwingspulenmotor zum Zurückziehen des Aktuators an den ID-Anschlag angelegt wird, eine Verzögerungszeit von etwa 100 ms, und das anschließende Einschalten des Verriegelungsstroms, der es dem Verriegelungsarm-Schwingspulenmotor erlaubt, die Vorspannung der Entriegelungs-Torsionsfeder zu überwinden, und das Bringen des Verriegelungsmagneten 55 in eine magnetische Anziehung mit dem Eisenglied 45 zeigt, um den Aktuator-Aufbau 40 gegen den ID-Anschlag 15 (Fig. 2) zu halten. Diese Darstellungen wurden unter Nutzung eines Tektronix-2232-Plotters gemacht.

Claims (25)

1. Plattenlaufwerk mit mindestens einer Platte (31), die durch einen Spindelmotor (32) angetrieben wird, einem Drehaktuator (40), der Schreib/Lese-Köpfe (42) zum Zugreifen auf Datenspeicherspuren auf der mindestens einen Platte aufweist, einen Aktuator-Schwingspulenmotor (43) zum drehenden und schrittweisen Antreiben des Aktuators (40), Einrichtungen, die den Aktuator-Schwingspulenmotor (43) zum Antreiben des Aktuators (40) und der Schreib/Lese-Köpfe (42) in eine Parkposition gegen einen Parkanschlag (14) aufweisen; und einer magnetischen Verriegelung (50) zum Verriegeln des Aktuators (40) am Parkanschlag (14), um eine stoßverursachte Bewegung des Aktuators (40) und der Schreib/Lese-Köpfe (42) vom Parkanschlag zu verhindern, wobei die magnetische Verriegelung (50) ein Eisenglied (45) aufweist, das sich vom Aktuator (40) erstreckt;

dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Verriegelung ferner aufweist:

einen Verriegelungsarm (51), der beabstandet neben dem Eisenglied (45) angeordnet ist, wobei der Verriegelungsarm (51) einen Verriegelungsmagneten (55) aufweist, der von dem Eisenglied (45) beabstandet ist;

Einrichtungen zum Bewegen des Verriegelungsarmes (51) und des Verriegelungsmagneten (55) von einer entriegelten Position, die von dem Eisenglied (45) beabstandet ist, in eine Verriegelungsposition, die näher von dem Eisenglied (45) beabstandet ist, wobei eine magnetische Kraft des Verriegelungsmagneten (55) den Aktuator (40) gegen den Parkan schlag (14) hält; und

Einrichtungen zum Entriegeln der magnetischen Verriegelung, wobei der Verriegelungsarm (51) ferner einen länglichen drehbaren Arm aufweist, ein entferntes Ende des drehbaren Armes den Verriegelungsmagneten (55) hält, und in dem die Einrichtungen zum Bewegen des Verriegelungsarmes (51) eine Verriegelungs-Schwingspule (53) aufweisen, die mit einem gegenüberliegenden Ende des den drehbaren Arm bildenden Teils einen magnetischen Kreises verbunden sind, und wobei 1 der Spindelmotor (32) eine Gegen-EMK erzeugt, wenn die Stromversorgung davon getrennt wird, wobei die Gegen-EMK an die Verriegelungs-Schwingspule (53) gekoppelt ist, um den drehbaren Arm und den Verriegelungsmagneten (55) antreibend in die Verriegelungsposition zu drehen.

2. Plattenlaufwerk nach Anspruch 1, das ferner eine Grundplatte (23) aufweist, die den drehbaren Arm drehbar befestigt, und wobei die Einrichtungen zum Entriegeln eine Torsionsfeder (34) aufweisen, deren eines Ende fest an der Grundplatte (23) befestigt und deren anderes Ende an dem drehbaren Arm befestigt ist, wobei die Torsionsfeder (34) normalerweise eine Feder-Vorspannung bereitstellt, um den Verriegelungsarm (51) in die entriegelte Position zu bewegen, und wobei die Verriegelungs-Schwingspule (53), wenn sie durch die erzeugte Gegen-EMK versorgt wird, die Feder- Vorspannung überwindet, um mit dem Eisenglied (45) den Verriegelungsarm (51) und den Verriegelungsmagneten (55) in die Verriegelungsposition zu bewegen.

3. Plattenlaufwerk nach Anspruch 2, wobei der drehbare Arm einen Anschlagstift (67) aufweist und die Grundplatte (23) ein Paar Nasenanschläge (18, 19) aufweist, wobei der Anschlagstift (67) in der Verriegelungsposition und in der entriegelten Position an jeweilige der Nasenanschläge (18, 19) stößt.

4. Plattenlaufwerk nach Anspruch 3, in dem der drehbare Arm einen aufrechten Federende-Befestigungsvorsprung (54) zum Halten des anderen Endes der Torsionsfeder (34) aufweist.

5. Plattenlaufwerk nach Anspruch 4, in dem der Vorsprung (54) einen Kantenschlitz (54a) zur Aufnahme eines Abschnitts des anderen Endes der Torsionsfeder aufweist.

6. Plattenlaufwerk nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei die Grundplatte (23) einen versetzten Schlitz (22) zur räumlichen Einstellung der Grundplatte (23) bezüglich des Parkanschlages (14) und Einstellung des Abstandes zwischen dem Eisenglied (45) und dem Verriegelungsmagnet (55) in der Verriegelungsposition aufweist.

7. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 6, das ferner eine Drehwelle (39), die sich fest zwischen der Grundplatte (23) und einer oberen Platte (61) erstreckt, wobei der drehbare Arm um die Welle gedreht wird, und mindestens einen Laufwerkspermanentmagneten (21), der auf der Grundplatte (23) unter der Verriegelungs-Schwingspule (53) angeordnet ist und einen Teil des magnetischen Kreises bildet, aufweist.

8. Plattenlaufwerk nach Anspruch 7, in dem die obere Platte (61) durch magnetische Anziehung auf der Drehwelle (39) ge halten wird.

9. Plattenlaufwerk nach Anspruch 8, das ferner eine oberste Abdeckung (12), die sich über der oberen Platte (61) erstreckt, und eine komprimierbare Schaumdichtung (66), die sich zwischen der Abdeckung (12) und der oberen Platte (61) erstreckt, aufweist.

10. Plattenlaufwerk nach Anspruch 7, 8 oder 9 wobei die Grundplatte (23) und die obere Platte (61) aus einer Eisenkonstruktion bestehen und Teil des magnetischen Kreises sind,

11. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Grundplatte (23) mindestens ein Paar Kerben (28, 29) aufweist und die obere Platte (61) mindestens ein Paar abhängiger Füße (62) aufweist, die jeweils ein entferntes Ende (63a) aufweisen, das in jeweilige der Grundplattenkerben (28, 29) paßt.

12. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das gegenüberliegende Ende des drehbaren Armes eine Spulenöffnung (51a) aufweist, wobei die Verriegelungs-Schwingspule (53) in der Spulenöffnung angeordnet ist.

13. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das entfernte Ende des drehbaren Armes einen Magnethalter (56) zum Halten des Verriegelungsmagneten (55) aufweist, wobei der Halter (56) so konstruiert und angeordnet ist, daß er eine magnetische Flußeinstreuung vom Verriegelungsmagneten (55) auf mindestens eine Platte sowohl in der Verriegelungsposition als auch in der entriegelten Position verhindert.

14. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, in dem die Einrichtungen zum Antreiben des Aktuators (40) in eine Parkposition gegen den Parkanschlag (14) ferner die Gegen- EMK vom Spindelmotor (32) aufweisen, die den Aktuator- Schwingspulenmotor (43) freigibt.

15. Plattenlaufwerk nach Anspruch 14, in der Einrichtungen zum Koppeln der Gegen-EMK aufeinanderfolgend zuerst den Aktuator-Schwingspulenmotor (43) und dann die Verriegelungs- Schwingspule (53) freigeben.

16. Plattenlaufwerk nach Anspruch 15, das eine Zeitverzögerungsschaltung (106) aufweist, die die Freigabe der Verriegelungs-Schwingspule (53) verzögert.

17. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 16, in der die Einrichtungen zum Entriegeln den Aktuator-Schwingspulenmotor (43) und Einrichtungen zum Erregen des Aktuator- Schwingspulenmotor (43) mit ausreichend Energie, um die magnetische Kraft zwischen dem Verriegelungsmagneten (55) und dem Eisenglied (45) zu überwinden, aufweisen.

18. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Spindelmotor (32) eine Gegen-EMK beim Auslaufen erzeugt, wobei die Gegen-EMK den Aktuator-Schwingspulenmotor (43) zum Antreiben des Aktuators (40) in die Parkposition (14) freigibt und den Verriegelungsarm (51) zum Bewegen des Verriegelungsarmes (51) in die Verriegelungsposition freigibt.

19. Plattenlaufwerk nach Anspruch 18, in dem der Verriegelungsarm (51) einen damit verbundenen Verriegelungs-Schwingspulenmotor aufweist, wobei die Gegen-EMK den Verriegelungs- Schwingspulenmotor zum Bewegen des Verriegelungsarmes (51) in die Verriegelungsposition freigibt.

20. Plattenlaufwerk nach Anspruch 19, das eine Zeitverzögerungsschaltung aufweist, die die Freigabe des Verriegelungs-Schwingspulenmotors nach der Freigabe des Aktuators- Schwingspulenmotors verzögert.

21. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 20, das ferner einen Verriegelungs-Schwingspulenmotor aufweist, der eine Verriegelungs-Schwingspule und einen Permanentmagneten aufweist, und wobei der Verriegelungsarm Einrichtungen zum Befestigen der Verriegelungs-Schwingspule daran aufweist und der Permanentmagnet im Plattenlaufwerk befestigt ist.

22. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 21, das ferner einen Verriegelungs-Schwingspulenmotor aufweist, der eine Verriegelungs-Schwingspule und einen Permanentmagneten aufweist, und wobei der Verriegelungsarm Einrichtungen zum Befestigen des Permanentmagneten daran aufweist und die Verriegelungs-Schwingspule im Plattenlaufwerk befestigt ist.

23. Plattenlaufwerk mit mindestens einer Platte (31), die durch einen Spindelmotor (32) angetrieben wird, und einen Schwingspulen-Aktuator (40) zum Zugreifen auf Datenspeicherspuren auf der mindestens einen Platte; und Einrichtun gen zum Antreiben des Aktuators (40) in eine Parkposition; dadurch gekennzeichnet, daß es ferner aufweist: einen Verriegelungsarm (51), der einen Verriegelungsmagneten (55) aufweist, der räumlich neben dem Aktuator (40) angeordnet ist, wobei der Arm bezüglich des Aktuators (40) Federvorgespannt zu einer Entriegelungsposition ist; und Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Antreiben des Verriegelungsarmes (51) und des Verriegelungsmagneten (55) in eine Verriegelungsposition, die vom Aktuator (40) beabstandet ist, wenn der Aktuator (40) sich an der Parkposition befindet, wobei eine Gegen-EMK vom Auslaufen des Spindelmotors (32) zuerst den Schwingspulen-Aktuator (40) zum Antreiben des Schwingspulen-Aktuators (40) in die Parkposition freigibt und zweitens einen Verriegelungs-Schwingspulenmotor freigibt, der in den Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Antreiben des Verriegelungsarmes (51) und des Verriegelungsmagneten (55) enthalten ist.

24. Verfahren zur Verriegelung eines drehbaren Plattenlaufwerks-Aktuators (40) an einem Parkanschlag, wobei der Aktuator einen Aktuatorarm, der durch einen Schwingspulenmotor (43) angetrieben wird; einen beabstandeten Verriegelungsarm (51), der einen zugeordneten Permanentmagneten (55) und eine zugeordnete Verriegelungs-Schwingspule (53) aufweist; und einen Spindelmotor (32) aufweist, der die Datenspeicherplatte antreibt, das aufweist:

a) Zurückziehen des Aktuatorarmes von einer zu Datenspeicherspuren auf der Platte benachbarten ersten Betriebsposition zu einer von den Spuren entfernten zweiten Parkposition, die an einem Parkanschlag anliegt;

b) Feder-Vorspannen des Verriegelungsarmes zu einer beab standeten entriegelten Position bezüglich des Aktuatorarmes;

c) Leiten eines Gegen-EMK-Stromes vom Spindelmotor, der durch das Auslaufen des Spindelmotors erzeugt wird, zu i der Verriegelungs-Schwingspule, die dem Verriegelungsarm zugeordnet ist, um den Verriegelungsarm und den Permanentmagneten zu einer ersten beabstandeten Verriegelungsposition bezüglich des Aktuatorarmes an der zweiten Parkposition zu bewegen;

d) magnetisches Anziehen des Aktuatorarmes an den Parkanschlag durch ein Magnetfeld, das durch den Permanentmagneten erzeugt wird, um eine Stoßbewegung des Aktuatorarmes zu widerstehen;

e) Einschalten des Schwingspulenmotors, um die magnetische Anziehung des Magnetfeldes zwischen dem Aktuatorarm und dem Permanentmagneten zu überwinden;

f) Bewegen des Aktuatorarmes zur ersten Position, und

g) Gestatten, daß die Federvorspannung den Verriegelungsarm in die entriegelte Position zurückholt.

25. Verfahren nach Anspruch 24, in der Schritt a) durchgeführt wird, indem ein Teil der Gegen-EMK vom Spindelmotor zum Schwingspulenmotor geleitet wird.