DE69503660T2

DE69503660T2 - Verfahren und einrichtung zur feststellung der leistungsdegradierung des spindelmotors eines datenaufzeichnungssystems

Info

Publication number: DE69503660T2
Application number: DE69503660T
Authority: DE
Inventors: Gordon J. Rochester Mn 55904 Smith
Original assignee: IBM Schweiz AG; International Business Machines Corp
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2015-11-18
Also published as: JPH08212689A; DE69503660D1; US5617339A; JP3396353B2; KR970707544A; KR100237283B1; WO1996017347A1; MY112305A; EP0795175B1; EP0795175A1; CN1063862C; CN1131789A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Datenspeichersysteme und insbesondere auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feststellen von Leistungsverminderung beim Spindelmotor.

GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG

Ein typisches Datenspeichersystem enthält eine oder mehrere Datenspeicherplatten, die koaxial auf einer Nabe eines Spindelmotors montiert sind. Der Spindelmotor dreht die Plätten mit Geschwindigkeiten, die üblicherweise in der Größenordnung von mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute liegen. Üblicherweise wird von einem oder mehreren Wandlern oder Lese-/Schreibköpfen, die auf einem Zugriffsarm montiert sind und über die Oberfläche der sich schnell drehenden Platten bewegt werden, digitale Information, die verschiedene Arten von Daten darstellt, auf die Datenspeicherplatten geschrieben und von ihnen gelesen.
Der Zugriffsarm enthält üblicherweise eine Vielzahl von sich nach außen erstreckenden Auslegern, auf deren äußerem Ende ein oder mehrere Wandler elastisch oder starr montiert sind. Die Zugriffsarmausleger werden üblicherweise mit Hilfe einer auf dem Zugriffsarm montierten Spulenbaugruppe in den Stapel der sich drehenden Platten hinein und aus ihm heraus bewegt. Die Spulenbaugruppe tritt im allgemeinen mit einem Dauermagnetbau teil in Wechselwirkung, und das Einspeisen von Strom in die Spule bringt in der einen Flußrichtung die Zugriffsarmausleger und Wandler dazu, sich in einer Richtung zu verschieben, während Strom mit entgegengesetzter Flußrichtung die Zugriffsarmausleger und Wandler in einer entgegengesetzten Richtung verschiebt.
In einem üblichen Speichersystem für digitale Daten werden digitale Daten in Form von Magnetflußwechseln auf einer Reihe von konzentrischen, eng beinanderliegenden Spuren gespeichert, welche die Oberfläche der magnetisierbaren Datenspeicherfestplatten umfassen. Die Spuren werden in allgemeinen in eine Vielzahl von Sektoren unterteilt, wobei jeder Sektor eine Anzahl von Informationsfeldern umfaßt. Eins der Informationsfels der ist üblicherweise zum Speichern von Daten bestimmt, während andere Felder beispielsweise Sektorkennzeichnungs- und Synchronisationsinformation enthalten. Daten werden an vorgegebene Spur- und Sektorstellen übertragen und von dort abgerufen, indem die Wandler von Spur zu Spur verschoben werden, üblicherweise durch eine Steuereinrichtung gesteuert. Die Wandlerbaugruppe enthält üblicherweise ein Leseelement und ein Schreibelement. Andere Konfigurationen von Wandlerbaugruppen enthalten nur ein Wandlerelement, das zum Schreiben von Daten auf die Platte und zum Lesen von Daten von der Platte benutzt wird.
Das Schreiben von Daten auf eine Datenspeicherplatte geschieht im allgemeinen durch das Einspeisen eines Stromes in das Schreibelement der Wandlerbaugruppe, um Magnetflußlinien zu erzeugen, die eine bestimmte Stelle der Plattenoberfläche magnetisieren. Das Lesen von Daten von, einer vorgegebenen Plattenstelle wird üblicherweise durch ein Leseelement der Wandlerbaugruppe bewerkstelligt, welches das Magnetfeld oder die Flußlinien abtastet, die von den magnetisierten Stellen der Platte ausgehen. Wenn das Leseelement über die sich drehende Plat tenoberfläche hinweggeht, führt die Wechselwirkung zwischen dem Leseelement und den magnetisierten Stellen auf der Plattenoberfläche zur Erzeugung von elektrischen Impulsen im Leseelement. Die elektrischen Impulse entsprechen Übergängen im Magnetfeld.
Es ist den Fachleuten bekannt, daß die Leistungsfähigkeit des Spindelmotors zur Bereitstellung eines hohen Leistungsvermögen und einer hohe Zuverlässigkeit des Datenspeichersystems entscheidend ist. Normaler und ungewöhnlich hoher Verschleiß der Spindelmotorbaugruppe und insbesondere der Spindellager sind mit einer allgemeinen Verminderung der Leistungsfähigkeit des Datenspeichersystems verbunden. Unregelmäßigkeiten auf den hochgenau bearbeiteten Oberflächen der Spindelmotorlager und Verformungen an den Lagerringen führen beispielsweise üblicherweise zu erhöhter Reibung innerhalb der Spindellagerbaugruppe und zu frühzeitiger Ermüdung der Lagerbaugruppe. Derartige unerwünschte Veränderungen im Betrieb der Spindellagerbaugruppe führen im allgemeinen zu einer fortschreitenden Leistungsverminderung des Spindelmotors, erhöhter Stromaufnahme des Spindelmotors, um die zusätzliche mechanische Reibung zu überwinden und, was schwerer wiegt, zu einer höheren Wahrscheinlichkeit von zeitweisem oder dauerndem Verlust von Daten, die auf einer oder mehreren Datenspeicherplatten gespeichert wurden, die auf der Nabe des Spindelmotors montiert sind.
Es wird allgemein als wünschenswert erachtet, Veränderungen in der Leistungsfähigkeit des Spindelmotors früh und innerhalb seiner gesamten Nutzungsdauer festzustellen, damit die Wahrscheinlichkeit eines zeitweisen und katastrophalen Ausfalls des Datenspeichersystems minimiert wird. In einem Versuch, das Vorhandensein von Ausfallmechanismen zu erkennen, die mit Zerstörung von Motorlagerbaugruppen verbunden sind, ist eine Anzahl von umfassenden und üblicherweise kostenaufwendigen Analyseverfahrensweisen zur Ausfallvorhersage entwickelt worden. Viele dieser Verfahrensweisen nach dem Stand der Technik machen es erforderlich, daß der Datenkanal oder Servokanal aktiv ist, damit verschiedene Prüfverfahren durchgeführt, werden und Daten aufgenommen werden, die bei ihrer Analyse nur indirekt das Vorhandensein oder das Fehlen eines Ausfallmechanismus des Spindelmotors anzeigen.
Oftmals wird zusätzliche elektronische Hardware und Steuerschaltlogik in einem Datenspeichersystem installiert, um diese und andere bekannte Analyseschemata zur Ausfallvorhersage zu unterstützen, was so zu den Gesamtkosten und der Komplexität des Systems beiträgt. In miniaturisierten und stark miniaturisierten Datenspeichersystemen, die im allgemeinen für Spindellagerermüdung besonders empfindlich sind, schließt die relativ gedrängte Packungskonfiguration solcher miniaturisierten Systeme oft die Verwendung eines Analyseschemas zur Ausfallvorhersage aus, das den Einbau von zusätzlichen Systemkomponenten erforderlich macht. Darüber hinaus wird angenommen, daß keine der konventionellen Analyseverfahrensweisen zur Ausfallvorhersage bei Spindelmotoren in der Lage ist, das Vorhandensein von internen Ausfallmechanismen von Datenspeichersystemen zu erkennen, welche die Leistungsfähigkeit von Spindelmotoren ungünstig beeinflussen, jedoch nicht der Zerstörung oder der Ermüdung der Spindellager zuzuordnen sind.
In der Datenspeichersysteme produzierenden Industrie gibt es einen außerordentlichen Bedarf für die Bereitstellung eines Analysemittels zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren, das während der Nutzungsdauer des Spindelmotors Verminderung der Spindelmotorleistungsfähigkeit erkennt. Es gibt einen weiteren Bedarf für die Bereitstellung eines derartigen Erkennungsmittels, das wenig oder keine Veränderung der vorhandenen Konfiguration eines Datenspeichersystems erfordert und das den Stan dardbetrieb des Systems minimal beeinflußt. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese und andere Anforderungen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feststellen der Leistungsminderung von Spindelmotoren in Datenspeichersystemen. Es wird zum Zeitpunkt der Herstellung des Datenspeichersystems oder kurz danach und periodisch während der Nutzungsdauer des Spindelmotors eine Zeitspanne ermittelt, die für den Spindelmotor erforderlich ist, um von einer Anfangsdrehzahl auf eine Prüfdrehzahl hochzulaufen. Abweichungen zwischen den Zeitspannen bei Herstellung und während der Nutzungsdauer werden berechnet, und in Abhängigkeit von der Größenordnung der Abweichung werden spezielle Rückmeldungen des Datenspeichersystems aufgerufen. Der Ermittlungsvorgang während der Nutzungsdauer wird vorzugsweise dann vorgenommen, wenn der Spindelmotor von der Stromversorgung getrennt ist, üblicherweise während einer normalen Abschalt- oder Stromsparfolge.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Draufsicht eines Datenspeichersystems, bei dem seine obere Gehäuseabdeckung entfernt ist;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Datenspeichersystems, das eine Vielzahl von Datenspeicherplatten umfaßt;
Fig. 3 ist eine verallgemeinerte grafische Darstellung, die typische Auslaufzeitkurven für einen Spindelmotor beschreibt, der unter Nennbedingungen und unter verschlechterten Bedingungen arbeitet;
Fig. 4 ist eine verallgemeinerte grafische Darstellung, die typische Beschleunigungszeitkurven für, einen Spindelmotor beschreibt, der unter Nennbedingungen und unter verschlechterten Bedingungen arbeitet;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Feststellen einer charakteristischen Auslaufzeit für einen Spindelmotor zum Zeitpunkt der Herstellung gemäß einer neuartigen Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren beschreibt;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Feststellen von Verminderung in der Spindelmotorleistung gemäß einer neuartigen Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren beschreibt;
Fig. 7 ist eine. Fortsetzung eines Flußdiagramms, das ein Verfahren zum Feststellen von Verminderung in der Spindelmotorleistung gemäß einer neuartigen Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren beschreibt;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das ein Alternativverfahren zum Feststellen von Leistungsverminderung bei Spindelmotoren gemäß einer neuartigen Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren beschreibt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 und 2 wird nun ein Datenspeichersystem 20 mit von der Grundplatte 22 abgenommenem Deckel des Gehäuses 21 gezeigt. Das Datenspeichersystem 20 enthält üblicherweise eine oder mehrere Festplatten 24 zur Datenspeicherung, die koaxial nacheinander mit Abstand angeordnet sind und sich über einen Spindelmotor 26 mit einer relativ hohen Drehzahl drehen. Jede Platte 24 ist üb licherweise formatiert, so daß sie eine Vielzahl von voneinander beabstandeten konzentrischen Spuren 50 enthält, wobei jede Spur in eine Reihe von Sektoren 52 unterteilt ist, die ihrerseits weiter in einzelne Informationsfelder aufgeteilt sind. Eine oder mehrere der Platten 24 können alternativ formatiert sein, so daß sie eine spiralförmige Spurenkonfiguration enthalten.
Ein Zugriffsarm 30 enthält üblicherweise eine Viehzahl von überlappten Zugriffsarmauslegern 28, wobei jeder Ausleger einen oder mehrere Wandler 27 und Gleitkörperbaugruppen 35 hat, die auf einer Lastschiene 25 montiert sind, um Information auf die Datenspeicherplatten 24 zu schreiben und von ihnen zu lesen. Der Gleitkörper 35 ist üblicherweise als aerodynamischer Hebekörper konstruiert, der den Wandler 27 von der Oberfläche der Platte 24 abhebt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Spindelmotors 26 ansteigt, und den Wandler 27 dazu bringt, über der Platte 24 auf einem Luftpolster zu schweben, das durch Luftstrommuster gebildet wird, die durch die Drehung der Platte mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden. Ein geeignetes Schmiermittel kann alternativ auf die Plattenoberfläche 24 aufgebracht werden, um statische und dynamische Reibung zwischen dem Gleitkörper 35 und der Plattenoberfläche 24 zu vermindern. Der Zugriffsarm 30 wird gewöhnlich auf einer stationären Zugriffsarmwelle 32 montiert und dreht sich auf der Welle, um die Zugriffsarmausleger 28 in den Stapel von Datenspeicherplatten 24 hinein und aus ihm heraus zu bewegen. Eine Spulenbaugruppe 36, die an einem Spulenrahmen 34 des Zugriffsarms 30 montiert ist, dreht sich im allgemeinen innerhalb eines Spaltes 44, der zwischen der oberen und der unteren Magnetbaugruppe 40 und 42 einer Dauermagnetkonstruktion 38 definiert ist, welche die Zugriffsarmausleger 28 ihrerseits dazu veranlaßt, über die Oberfläche der Datenspeicherplatten 24 hinwegzustreichen. Der Spindelmotor 26 umfaßt üblicherweise einen Mehrphasenwechselstrom motor oder alternativ einen Gleichstrommotor, die durch eine Stromversorgung 46 betrieben werden und zum Drehen der Datenspeicherplatten 24 geeignet sind.
Die Spulenbaugruppe 36 und die oberen und unteren Magnetbaugruppen 40 und 42 der Dauermagnetkonstruktion 38 arbeiten zusammen als Zugriffsarm-Schwingspulenmotor 39, der auf Steuersignale anspricht, die von einer Steuerung 58 erzeugt werden. Der Schwingspulenmotor 39 des Zugriffsarms erzeugt eine Drehkraft auf den Spulenrahmen 34 des Zugriffsarms, wenn beim Vorhandensein eines Magnetfeldes, das durch die Dauermagnetkonstruktion 38 erzeugt wird, in der Spulenbaugruppe 36 Steuerströme mit veränderlicher Richtung und Größe fließen. Die Drehkräfte, die auf den Spulenrahmen 34 des Zugriffsarms einwirken, veranlassen ihrerseits entsprechende Drehbewegung der Zugriffsarmausleger 28 in Richtungen, die von der Flußrichtung der Steuerströme abhängen, die in der Spulenbaugruppe 36 fließen. Eine Steuerung 58 enthält vorzugsweise eine Steuerschaltung, welche die Übertragung von Daten zu und von den Datenspeicherplatten 24 koordiniert und mit dem Schwingspulenmotor 39 des Zugriffsarms zusammenarbeitet, um die Zugriffsarmausleger 28 und die Wandler 27 zu vorgeschriebenen Spur- und Sektorstellen 50 und 52 zu bewegen, wenn Daten auf die Platten 24 geschrieben oder von ihnen gelesen werden.
Es versteht sich, daß optimaler Betrieb des Spindelmotors 26 wichtig ist, um hohe Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Datenspeichersystems 20 aufrechtzuerhalten. Leistungsverminderung des Spindelmotors 26 wird oft mechanischer Ermüdung in der Lägerbaugruppe des Spindelmotors 26 zugeschrieben. Unregelmäßigkeiten in der Konfiguration der Lager oder Lagerbuchse können beispielsweise die Bewegung der Lager behindern, wenn der Spindelmotor 26 sich mit Geschwindigkeiten dreht, die üblicherweise in der Größenordnung von 5000 bis 7000 Umdrehungen pro Minute liegen. Herstell- und Montagefehler, die bei der Herstellung einzelner Hochgenauigkeitslager vorkommen sowie die Lagerbuchse und die Montage des Spindelmotors tragen oftmals zu einer deutlichen Verminderung der Nutzungsdauer des Spindelmotors 26 bei.
Das neuartige Analyseverfahren und die Einrichtung zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren sorgt für eine frühe Feststellung von geringen und ausgeprägten Veränderungen im Lagerzustand des Spindelmotors, die, falls sie nicht entdeckt werden, zu fortschreitender Leistungsverminderung und frühzeitigem Ausfall der Spindelmotorbaugruppe 26 führen können. Natürlicher Verschleiß der Spindellagerbaugruppe wird durch periodische Durchführung des neuartigen Feststellverfahrens der Leistungsverminderung des Spindelmotors während der Nutzungsdauer des Spindelmotors ebenfalls ermittelt. Das neuartige Analyseverfahren zur Ausfallvorhersage stellt weiterhin das Vorhandensein von Ausfallmechanismen des Datenspeichersystems 20 fest, die das Leistungsvermögen des Spindelmotors 26 beeinflussen, jedoch nicht direkt mit Zerstörung und Verschleiß des Spindellagers verbunden sind.
In einer Ausführungsform wird das neuartige Analyseverfahren und die Einrichtung zur Ausfallvorhersage zur Bewertung des Betriebszustandes der Spindelmotors 26 vorzugsweise dazu benutzt, die Auslaufzeit des Spindelmotors 26 zur Zeit der Herstellung und zu verschiedenen Zeitpunkten im Verlaufe der Nutzungsdauer des Spindelmotors 26 festzustellen. Auslaufzeit (CDT) des Spindelmotors 26, wie hier besprochen, bezieht sich auf eine Zeitspanne, die für den Spindelmotor erforderlich ist, von einer Anfangswinkelgeschwindigkeit (ωI) zu einer Prüfwinkelgeschwindigkeit (ωT) hochzulaufen.
In der Praxis wird als Anfangswinkelgeschwindigkeit ωI vorzugsweise die Nennentwurfsdrehzahl ωN des Spindelmotors 26 gewählt, und als Prüfwinkelgeschwindigkeit ωT wird vorzugsweise eine relativ geringe Drehzahl, bezogen auf die Anfangsdrehzahl ωI, gewählt. Es ist festgestellt worden, daß eine Verminderung der Auslaufzeit eines bestimmten Spindelmotors 26 während seiner Nutzungsdauer im allgemeinen ein Kennzeichen eines Ausfallmechanismus ist, der zu fortschreitender und beschleunigter Leistungsverminderung des Spindelmotors 26 führt. Ein gewöhnlicher Ausfallmechanismus, wie vorstehend erläutert, ist mit einem Anstieg der mechanischen Reibung innerhalb der Lägerbaugruppe verbunden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun eine verallgemeinerte grafische Darstellung gezeigt, welche die charakteristischen Auslaufzeitkurven 66 und 68 für einen bestimmten Spindelmotor 26 beschreibt, jeweils ermittelt zum oder kurz nach dem Herstellzeitpunkt des Datenspeichersystems 20 und zu einem späteren Zeitpunkt während der Nutzungsdauer von Spindelmotor 26. Die Auslaufzeitkurve 66 stellt im allgemeinen die natürliche Verzögerung des Spindelmotors 26 dar, nachdem der Strom abgeschaltet wurde, aufgezeichnet als Funktion der Spindelmotordrehzahl (ωSM) und der Zeit (t). Zum Zeitpunkt der Herstellung des Datenspeichersystems 20, und vorzugsweise nachdem das System 20 die Endprüfung durchlaufen hat, wird die charakteristische Auslaufzeit des Spindelmotors festgestellt. Die Spindellagerreibung, welche die Verzögerungszeit und die Beschleunigungszeit beeinflußt, ist stark temperaturabhängig. Daher sollte die charakteristische. Auslaufzeit eines Spindelmotors 26 so bestimmt werden, daß sich das Datenspeichersystem auf normaler Betriebstemperatur befindet. Nachdem der Spindelmotor 26 seine Nennentwurfsdrehzahl ωN &sub6;&sub4; erreicht hat und nachdem das Datenspei chersystem 20 seine stationäre Betriebstemperatur erreicht hat, wird die Stromversorgung des Spindelmotors 26 abgeschaltet oder anderweitig deaktiviert. Vorzugsweise läuft dann der Spindelmotor 26 ohne Einwirkung eines Bremsmechanismus oder andere Einrichtungen aus, die anderweitig den Verzögerungswert des Spindelmotors 26 erhöhen könnten.
Die Zeitspanne wird dann festgestellt, die für den Spindelmotor 26 erforderlich ist, von der Anfangsdrehzahl ωN 64 zur Prüfdrehzahl ωT 62 des Spindelmotors 26 zu verzögern. Diese Zeitspanne, die in Fig. 3 als tB 72 gekennzeichnet wird, ist die charakteristische Auslaufzeit des Spindelmotors 26 zum Zeitpunkt der Herstellung des Datenspeichersystems 20, worauf später als Bezugspunkt zum Feststellen von Veränderungen in der Leistung des Spindelmotors 26 zurückgegriffen wird. Es ist anzumerken, daß die Verfahrensweise zum Festlegen der Referenz- Auslaufzeit tB des Spindelmotors 26 zum Zeitpunkt der Herstellung eine Anzahl von Malen wiederholt werden kann, um eine durchschnittliche Referenz-Auslaufzeit tB 72 zu erhalten. Es ist weiterhin anzumerken, daß die Prüfdrehzahl ωT 62 des Spindelmotors 26 vorzugsweise so gewählt wird, daß sie relativ niedrig im Vergleich mit der Anfangsdrehzahl ωN 64 ist, damit die Genauigkeit des neuartigen Analyseverfahrens zur Ausfallvorhersage erhöht wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 ist die Auslaufzeitkurve 68 im allgemeinen repräsentativ für die Verzögerungseigenschaften des Spindelmotors 26 zu einem Zeitpunkt innerhalb der Nutzungsdauer des Spindelmotors 26. Eine Auslaufzeit für Spindelmotor 26 während seiner Nutzungsdauer ist als tS 70 dargestellt und ist so festgelegt, daß sie in ihrer Dauer in Bezug auf die Referenz-Auslaufzeit wesentlich kürzer als tB 72 ist, die zum Zeitpunkt der Herstellung des Datenspeichersystems 20 ermittelt wurde. Die Differenz 71 zwischen der nominellen Referenz- Auslaufzeit tB 72 und der verminderten Auslaufzeit tS 70 während der Nutzungsdauer ist ein allgemeines Maß für die Größe der Leistungsabnahme des Spindelmotors 26. Eine Auslaufzeit tS während der Nutzungsdauer, die im wesentlichen der Referenz- Auslaufzeit tB 72 gleichwertig ist, ist im allgemeinen ein Zeichen dafür, daß ein Spindelmotor 26 wenig oder gar keine Leistungsverminderung in Bezug auf seine beim ersten Einsatz ermittelten Leistungskennwerte hat. Es ist weiterhin anzumerken, daß ein Korrekturfaktor angewandt werden kann, wenn die Auslaufzeit tS 70 während des Nutzungsdauer ermittelt wird und sich die Betriebstemperatur des Datenspeichersystems 20 zum Zeitpunkt der Durchführung der Auslaufzeitermittlung während des Nutzungsdauer von der Betriebstemperatur unterscheidet, bei der die Referenz-Auslaufzeit tB 72 ermittelt wurde. Der Korrekturfaktor trägt vorzugsweise normalen Veränderungen in der Leistung der Spindellagerbaugruppe als Funktion der Betriebstemperatur Rechnung und verbessert im allgemeinen die Genauigkeit der Auslaufzeitermittlung während des Nutzungsdauer.
In einer anderen Ausführungsform wird ein neuartiges Analyseverfahren und eine Einrichtung zur Ausfallvorhersage vorzugsweise benutzt, um die Hochlaufzeit (SUT) des Spindelmotors 26 zum Zeitpunkt der Herstellung des Datenspeichersystems und zu verschiedenen Zeiten während der Nutzungsdauer des Spindelmotors 26 festzustellen. Die. Hochlaufzeit bezieht sich auf eine Zeitspanne, die dafür erforderlich ist, daß der Spindelmotor 26 von einer Anfangswinkelgeschwindigkeit ωI auf eine relativ höhere Prüfwinkelgeschwindigkeit ωT hochläuft, vorzugsweise der Nennentwurfsdrehzahl ωN des Spindelmotors 26. Eine längere Hochlaufzeit kann ebenfalls ein Anzeichen von Leistungsverminderung in der Spindelmotorbaugruppe 26 sein.
In Fig. 4 ist eine verallgemeinerte Grafik veranschaulicht, welche die charakteristischen Hochlaufzeitkurven 80 und 82 für einen Spindelmotor 26 darstellt, der zum Zeitpunkt der Herstellung des Datenspeichersystems 20 und zu einem späteren Zeitpunkt während der Nutzungsdauer des Spindelmotors 26 geprüft wurde. Die Hochlaufzeitkurve 80 ist im allgemeinen repräsentativ für das Beschleunigungsprofil des Spindelmotors 26 bei seinem Hochläufen von einer Anfangswinkelgeschwindigkeit ωI 76 auf eine höhere Prüfwinkelgeschwindigkeit ωT 78. Die Anfangsdrehzahl ωI des zu prüfenden Spindelmotors 26 kann als Drehzahl null oder als Drehzahl ausgewählt werden, die wesentlich niedriger als die Prüfdrehzahl ωT 78 ist. Während der Nutzungssdauer des Spindelmotors 26 werden vorzugsweise eine Anzahl von Bestimmungen der Hochlaufzeit vorgenommen, um das Vorhandensein und die Größe von Abweichungen in der Hochlaufzeit in Bezug auf eine nominelle Referenz-Hochlaufzeit tB 84 festzustellen, die zum Zeitpunkt der Herstellung des Datenspeichersystems 20 oder kurz danach ermittelt wurde. Die Größe der Zeitabweichung 90 zwischen der Referenz-Hochlaufzeit tB 84 und der Hochlaufzeit tS 86 während der Nutzungsdauer widerspiegelt im allgemeinen verminderte Leistung des Spindelmotors 26.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Feststellen von Leistungsverminderung von Spindelmotor 26 unter Verwendung der Spindelmotorauslaufzeit als Leistungsprüfparameter ist in den Flußdiagrammen veranschaulicht, die in Fig. 5 bis 7 bereitgestellt werden. Das Festlegen einer nominellen Referenz-Auslaufzeit tB für einen bestimmten Spindelmotor 26 erfolgt anfangs während oder kurz nach dem Herstellzeitpunkt des Datenspeichersystems 20.
Bei Schritt 100 dreht sich der Spindelmotor 26 vorzugsweise mit seiner Nennentwurfsdrehzahl ωN während eines Zeitraumes, der lang genug ist, daß das Datenspeichersystem 20 eine stationäre Betriebstemperatur erreicht. Bei Schritt 102 wird dann das neuartige Analyseverfähren zur Ausfallvorhersage des Spindelmotors begonnen, indem ein Zeitgeber gestartet wird, wobei gleichzeitig die Stromversorgung zum Spindelmotor 26 unterbrochen wird. Es wird als vorteilhaft betrachtet, daß sich der Spindelmotor 26 ohne Hilfe eines Bremsmechanismus verzögert. Ein derartiges Bremsen würde dazu führen, schwächere Verzögerungsfaktoren zu überdecken, die andernfalls ein verschlechtertes Spindellagerverhalten anzeigen können.
Bei Schritt 104 wird die Verzögerung von Spindelmotor 26 überwacht, und die Drehzahl ωSM wird zu verschiedenen Zeiten während der Verzögerung des Spindelmotors 26 abgetastet. Die abgetastete Spindelmotordrehzahl ωSM wird bei Schritt 106 mit einer vorgegebenen Prüfdrehzahl ωT verglichen, die vorzugsweise eine deutlich niedrigere Drehzahl in Bezug auf die Anfangsdrehzahl ωI des Spindelmotors 26 ist. Die Verzögerung von Spindelmotor 26 wird überwacht, bis die Drehzahl ωSM von Spindelmotor 26 im wesentlichen gleich der vorgegebenen Prüfdrehzahl ωT ist, wobei an diesem Punkt bei Schritt 108 der Zeitgeber angehalten wird. Die Auslaufzeit tB für den Spindelmotor 26 wird dann bei Schritt 110 als die Zeit berechnet, die zwischen Schritt 102 und 108 vergangen ist, wobei sie als die vom Zeitgeber aufgezeichnete Gesamtzeit angegeben wird. Diese Auslaufzeit tB wird später als Referenz zur Bewertung des Betriebszustandes des Spindelmotors 26 während seiner Nutzungsdauer verwendet. Die Referenz-Auslaufzeit tB ist vorzugsweise repräsentativ für eine durchschnittliche Auslaufzeit tB, wie sie nach dem mehrfachen Wiederholen von Verfahrensschritten 100 bis 110 ermittelt wird.
Es ist anzumerken, daß eine Anzahl bekannter Mittel benutzt werden kann, um festzustellen, ob der Spindelmotor 26 bei Schritt 106 auf die vorgegebene Prüfdrehzahl ωT verzögert worden ist. Die Prüfdrehzahl ωT wird vorzugsweise so ausgewählt, daß sie deutlich geringer als die Anfangsdrehzahl ωI des Spindelmotors 26 ist, und sie wird üblicherweise durch die Genauigkeit und die Auflösung der bestimmten Drehzahl- und Zeitmeßeinrichtung eines speziellen Datenspeichersystems 20 begrenzt. Die Gegenspannung des Spindelmotors 26 kann beispielsweise benutzt werden, um festzustellen, ob die vorgegebene Prüfdrehzahl ωT erreicht worden ist. Die Prüfdrehzahl ωT wird vorzugsweise, so ausgewählt, daß die Gegenspannung bei der Prüfdrehzahl ωT leicht von Störspannungen unterschieden werden kann. Ein Datenspeichersystem 20, das zum Feststellen der Drehzahl des Spindelmotors 26 Hall-Sensoren benutzt, kann im allgemeinen eine geringere Prüfdrehzahl ωT auflösen als ein System 20, das die Gegenspannung zu den gleichen Drehzahlermittlungen benutzt.
Während der Nutzungsdauer des Spindelmotors 26 wird eine Verfahrensweise zur Ermittlung der Auslaufzeit ähnlich derjenigen, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben ist, vorzugsweise vor Ort und auf der Basis einer Stückprüfung gemäß den in Fig. 5 bis 7 erläuterten Flußdiagramme ausgeführt. Ein wesentlicher Vorteil des neuartigen Analyseverfahrens zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren betrifft die Durchführung des Verfahrens während der normalen Abschaltfolge oder des Stromsparbetriebes, wie sie vom Datenspeichersystem 20 erfolgen. In einer Ausführungsform wird die neuartige Verfahrensweise zur Ermittlung der Auslaufzeit vorzugsweise während der normalen Ab schaltfolge des Systems 20 durchgeführt, woraus nur eine geringe oder gar keine Beeinflussung auf den normalen Betrieb des Datenspeichersystems 20 entsteht. In einer anderen Ausführungsform läuft die neuartige Verfahrensweise zur Feststellung der Auslaufzeit vorzugsweise während eines Stromsparbetriebes ab, der vom System 20 durchgeführt wird. Während längerer Benutzungspausen benutzen manche Dätenspeichersysteme Steuer- Hardware und -Software, um zeitweise die Stromzufuhr zum Spindelmotor 26 zu unterbrechen, üblicherweise nachdem die Wandler 27 meine geparkte Position gefahren wurden oder an einer Parkrampe 60 entlastet werden, und zwar um Systemenergie zu sparen. Die neuartige Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren wird vorzugsweise während dieses Stromsparmodus ausgeführt, so daß damit keine merkliche Wirkung auf den normalen Betrieb des Datenspeichersystems 20 auftritt.
Zu einem frühen Zeitpunkt während der Nutzungsdauer des Spindelmotors 26 wird die Verfahrensweise zur Ermittlung der Auslaufzeit vorzugsweise relativ selten durchgeführt, wie etwa beispielsweise alle 500 oder 1000 Start-Stop-Folgen. Wenn der Spindelmotor 26 altert, erhöht sich vorzugsweise die Häufigkeit der Auslaufzeitermittlungen während der Nutzungsdauer, wie etwa auf alle 50 oder 100 Start-Stop-Folgen. In einer Ausführungsform wird die Häufigkeit der Auslaufzeitermittlungen dynamisch durch das Datenspeichersystem 20 ermittelt und als Folge der Größe der Veränderung zwischen der Auslaufzeit tS während der Nutzungsdauer und der vorgegebenen Referenzauslaufzeit tB geändert. Beispielsweise kann eine annehmbare Abweichung der Auslaufzeit tS während der Nutzungsdauer mit Bezug auf die vorgegebene Referenzauslaufzeit tB ein bis drei Sigma vom Mittelwert sein, wie es in Fig. 3 durch das Toleranzband 73 dargestellt wird, das durch tB-xα 75 und tb+xα 77 definiert wird, das tB 72 eingrenzt. Eine Abweichung bis zur Größenordnung von fünf oder sechs Sigma vom Mittelwert führt jedoch vorzugsweise zu einem dynamischen Anwachsen der Häufigkeit der Ermittlungen der Auslaufzeit während der Nutzungsdauer. Eine Prüffrequenz von 50 Start-Stop-Folgen kann beispielsweise als Folge einer relativ großen Abweichung zwischen Auslaufzeit während der Nutzungsdauer tS und Referenzauslaufzeit tB bis auf 10 Start-Stop-Folgen ansteigen.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 6 wird bei Schritt 112 die Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren während der Nutzungsdauer ausgelöst, wobei anfänglich der Spindelmotor 26 mit Strom versorgt wird. Der Spindelmotor 26 wird bei Schritt 114 bis zu seiner Nenndrehzahl ωN beim Normalbetrieb des Datenspeichersystems 20 in Drehung versetzt. Bei Schritt 116 wird ein Stop-Start-Zähler um eins erhöht. Der Stop-Start-Zähler, der vorzugsweise einen Teil der Steuerelektronik 58 des Datenspeichersystems 20 bildet, speichert die kumulative Anzahl von Stop-Start-Folgen, die seit dem vorher durchgeführten Ermittlungsvorgang der Auslaufzeit während der Nutzungsdauer stattgefunden haben. Wenn bei Schritt 118 der Zählwert C des Stop-Start-Zählers nicht gleich der Prüffrequenzzählung N ist, wird der Ermittlungsvorgang der Auslaufzeit nicht durchgeführt, wie etwa bei Schritt 120. Wenn jedoch der Zählwert C des Stop-Start-Zählers gleich der Prüffrequenzzählung N ist, wird bei Schritt 123 der Normalbetrieb des Datenspeichersystems 20 vorzugsweise so lange nicht unterbrochen, bis das System 20 eine normale Abschaltfolge oder ein Stromsparprogramm ausführt, wobei vorzugsweise zu diesem Zeitpunkt die neuartige Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage des Spindelmotors durchgeführt wird, wie etwa bei Schritten 122 und 124.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nun die neuartige Ermittlung der Auslaufzeit während der Nutzungsdauer bei Schritt 126 aus gelöst, indem ein Zeitgeber gestartet und gleichzeitig die Stromversorgung zum Spindelmotor 26 unterbrochen wird. Wie vorstehend erläutert, darf sich der Spindelmotor 26 vorzugsweise ohne Einfluß einer Bremseinrichtung verzögern. Während des Zeitraumes der Verzögerung von Spindelmotor 26 werden bei Schritt 128 Drehzahlermittlungen vorgenommen. Bei Schritt 130 wird die Drehzahl ωSM des Spindelmotors mit der Prüfdrehzahl. ωT verglichen, und wenn beide nicht gleich sind, wird bei Schritt 128 die Überwachung der Spindelmotordrehzahl ωSM fortgesetzt. Wenn die Spindelmotordrehzahl wSM gleich der Prüfdrehzahl ωT ist, wird bei Schritt 132 der Zeitgeber angehalten. Die Auslaufzeit tS für den Spindelmotor 26 während der Nutzungsdauer wird bei Schritt 134 als die insgesamt vergangene Zeit berechnet, wie sie vom Zeitgeber aufgezeichnet wurde. Die berechnete Auslaufzeit tS während der Nutzungsdauer wird dann bei Schritt 136 mit der vorgegebenen Referenzauslaufzeit tB verglichen. Es ist anzumerken, daß der Parameter der vorgegebenen Referenzauslaufzeit tB vorzugsweise in einer Speichereinrichtung gespeichert wird, die in die Steuerelektronik 58 bei der Herstellung des Datenspeichersystems 20 eingebaut wird. Außerdem werden z. B. im Speicher vorzugsweise die Prüfdrehzahl ωT, die Anfangsdrehzahl ωI, die Referenzauslaufzeit tB und die Toleranzbandparameter gespeichert.
In der Praxis kann es wünschenswert sein, einen Toleranzbereich festzulegen, in dem eine berechnete Auslaufzeit tS des Spindelmotors während der Nutzungsdauer als annehmbar und im allgemeinen als Anzeige für Veränderungen der Leistung des Spindelmotors 26 betrachtet werden kann, die ohne Folgen bleiben. Bei Schritt 138 wird die berechnete Auslaufzeit tS während der Nutzungsdauer geprüft, um festzustellen, ob sie in das Toleranz band 73 fällt, das in Fig. 3 veranschaulicht ist. Wenn die berechnete Auslaufzeit tS während der Nutzungsdauer in dieses Toleranzband 73 fällt, wird bei Schritt 140 der Normalbetrieb des Datenspeichersystems fortgesetzt. Es ist anzumerken, daß die Wiederaufnahme des Normalbetriebes von System 20 bei Schritt 140 beispielsweise das Fortsetzen der Abschaltfolge oder des Stromsparbetriebes des Datenspeichersystems 20 mit sich bringen kann. In Abhängigkeit von der Größe der Abweichung zwischen der berechneten Auslaufzeit tS während der Nutzungsdauer und der vorgegebenen Referenzauslaufzeit tB werden vorzugsweise unterschiedliche Systemreaktionen eingerichtet. Bei einer leichten Abweichung zwischen der berechneten Auslaufzeit tS und der vorgegebenen Referenzauslaufzeit tB kann eine minimale Reaktion von System 20 ausreichend sein, wie etwa das Aufzeichnen des Überschreitens der Toleranz bei Schritt 142. Das Aufzeichnen des Toleranzüberschreitungsfalles kann das Weiterzählen eines Zählers oder eines Bitstatusregisters innerhalb der Steuerelektronik 58 enthalten, die der Überwachung von Fehlern im Datenspeichersystem 20 zugeordnet sind. Eine größere Abweichung kann eine eher drastische Reaktion von System 20 zur Folge haben, z. B. Anpassung der Prüffrequenz zur Durchführung der Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren während der Nutzungsdauer, wie etwa bei Schritt 144. Eine dramatische Abweichung zwischen der berechneten Auslaufzeit tS während der Nutzungsdauer und der vorgegebenen Referenzauslaufzeit tB kann beispielsweise das Datenspeichersystem 20 dazu veranlassen, ein Warnsignal zu erzeugen, das an einen Hauptrechner übertragen wird, mit dem das Datenspeichersystem 20 verbunden ist, wie etwa bei Schritt 146. Das Warnsignal alarmiert vorzugsweise einen Benutzer, daß rechtzeitige Reparatur oder Ersatz des Dätenspeichersystems 20 erforderlich ist.
Es wird angemerkt, daß große. Abweichungen zwischen der Auslaufzeit tS während der Nutzungsdauer und der vorgegebenen Referenzauslaufzeit tB oftmals ein Anzeichen für drohenden Lagerausfall des Spindelmotors ist. Mittlere bis große Abweichungen können auch ein Anzeichen von Ausfallmechanismen des Datenspeichersystems 20 sein, die keinem Lagerausfall oder außerordentlichen Verschleiß der Lagerbaugruppe zuzuordnen sind. Ein wesentlicher Vorteil der neuartigen Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren betrifft die Fähigkeit, andere interne Ausfallmodi des Datenspeichersystems 20 zu erkennen, welche die Leistungsfähigkeit von Spindelmotoren beeinflussen, aber bei Verwendung konventioneller Analyseverfahrensweisen zur Ausfallvorhersage nicht erkennbar sind. Beispielsweise kann die Behinderung der Drehung von Spindelmotor 26 oder Platte 24 durch ein verschobenes oder versetztes Bauteil innerhalb von Gehäuse 21 des Datenspeichersystems 20 das Leistungsvermögen des Spindelmotors 26 ungünstig beeinflussen. Ein loses oder verschobenes inneres Teilchenfilter kann beispielsweise eine Oberfläche der Platte 24 oder Nabe 27 von Spindelmotor 26 berühren. Obgleich in einigen Fällen ein derartiger Kontakt keinen katastrophalen Ausfall des Datenspeichersystems 20 hervorrufen kann, könnte die sich ergebende zusätzliche Reibung letztendlich einen Lese/Schreib-Wandler 27, die empfindliche Oberfläche einer Datenspeicherplatte 24 beschädigen oder dazu führen, daß der Spindelmotor 26 einen extrem hohen Betriebsstrom aufzieht. Die Durchführung der neuartigen Verfahrensweise zur Auslaufzeitermittlung wird eine wesentliche Veränderung in der Auslaufzeit des Spindelmotors 26 feststellen, womit eine bedeutende Verminderung der Leistungsfähigkeit von Spindelmotor 26 angezeigt wird. Direkte Berührung zwischen einem internen Bauteil und entweder Datenspeicherplatte 24 oder Spindelmotor 26 wird vorzugsweise durch die Erzeugung eines Warnsignals angezeigt, das bei seiner Übertragung an einen Hauptrechner den Benutzer über den ernsten anomalen Zustand des · Datenspeichersystems 20 alarmiert.
Ein weiterer interner Ausfallmechanismus des Datenspeichersystems 20, der das Leistungsvermögen von Spindelmotor 26 wesentlich beeinflussen kann, ist mit einem oder mehreren Lese/Schreibwandlern 27 und Gleitkörperbaugruppen 35 verbunden, die eine starke Zunahme in der Ablaufgeschwindigkeit erfahren. Eine derartige Zunahme in der Ablaufgeschwindigket ist im allgemeinen ein Anzeichen für zeitweisen oder drohenden Kontakt zwischen Wandler-/Gleitkörperbaugruppe 27 und 35 und der Plattenoberfläche 24. Eine derartige schädliche Berührung kann die Auslaufzeit tS von. Spindelmotor 26 während der Nutzungsdauer wesentlich vermindern. Es ist anzumerken, daß die neuartige Verfahrensweise zur Ausfallvörhersage von Spindelmotoren in Verbindung mit anderen und üblicherweise eher komplizierteren Ausfallanalyseverfahrensweisen benutzt werden kann. Beispielsweise werden oft verschiedene bekannte Verfahren zur Ermittlung von Veränderungen in den Flugeigenschaften von Wandler/Gleitkörperbaugruppe 27 und 35 unter Verwendung von Daten- oder Servokanalmessungen verwendet, um Veränderungen in der Flughöhe der Baugruppe zu messen. Die Anwendung dieser oder anderer bekannte ausgefeilter Analyseverfahrensweisen zur Ausfallvorhersage in Verbindung mit der relativ simplen, aber eleganten neuartigen Verfahrensweise zur Auslaufzeitermittlung kann ein wirksames Erkennen und genaues Eingrenzen eines speziellen Ausfallmechanismus von Datenspeichersystemen 20 bieten.
Unter Hinwendung zu Fig. 8 sind dort in Form eines Flußdiagramms die Verfahrensschritte zum Benutzen einer neuartigen Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren gemäß einer alternativen Ausführungsform als der in Fig. 4 vorstehend erläuterten veranschaulicht. Anstatt die Leistungsverminderung des Spindelmotors als Funktion der Auslaufzeit zu er mitteln, wird die Hochlaufzeit für den Spindelmotor 26 beim Hochlaufen von einer anfänglich niedrigen Drehzahl ωI auf eine relativ hohe Prüfdrehzahl ωT festgestellt. Die Prüfdrehzahl ωT ist vorzugsweise die Nennentwurfsdrehzahl ωN des Spindelmotors 26, während die Anfangsdrehzahl ωT vorzugsweise eine Drehzahl des Spindelmotors 26 ist, die deutlich niedriger als die Prüfdrehzahl ωT ist, wie etwa Drehzahl null.
Noch unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird die Verfahrensweise zur Ermittlung der Hochlaufzeit während der Nutzungsdauer bei Schritt 148 dadurch ausgelöst, daß die Stromversorgung von Spindelmotor 26 aktiviert wird. Bei Schritt 150 wird ein Zeitgeber gestartet, wenn die Spindelmotordrehzahl ωSM gleich der vorgegebenen Anfangsdrehzahl ωI ist. Während der Beschleunigung von Spindelmotor 26 wird die Spindelmotordrehzahl ωSM bei Schritt 152 überwacht und berechnet und bei Schritt 15,4 mit der Prüfdrehzahl ωT verglichen. Wenn die Spindelmotordrehzahl ωSM im wesentlichen gleich der Prüfdrehzahl ωT ist, wird bei Schritt 156 der Zeitgeber angehalten. Bei Schritt 158 wird dann die Hochlaufzeit tS während der Nutzungsdauer berechnet, die gleich der durch den Zeitgeber bei Schritt 156 aufgezeichneten Zeit ist. Die berechnete Hochlaufzeit tS während der Nutzungsdauer wird dann bei Schritt 160 mit einer vorgegebenen Referenzhochlaufzeit tB des Spindelmotors 26 verglichen, die vorher während der Herstellung des Datenspeichersystems 20 ermittelt worden war. Wenn bei Schritt 162 die berechnete Hochlaufzeit tS während des Betriebes in ein Toleranzband 88 fällt, das die vorgegebene Referenzhochlaufzeit tS umgibt, wie es als das zwischen tB-xα 81 und tB+xα 85 definiert Band in Fig. 4 veranschaulicht ist, geht der Normalbetrieb des Datenspeichersystems 20 bei Schritt 164 weiter. Wenn die berechnete Hochlaufzeit tS während der Nutzungsdauer außerhalb der Begrenzungen von Toleranzband 88 liegt, reagiert das Datenspeichersystem 20 vorzugsweise gemäß der relativen Größe der Hochlaufzeitabweichung beispielsweise damit, daß es bei Schritt 166 den Toleranzüberschreitungsfall aufzeichnet, daß es bei Schritt 168 die Prüffrequenz der Verfahrensweise zur Ermittlung der Hochlaufzeit während der Nutzungsdauer anpaßt oder daß es bei Schritt 170 ein Warnsignal erzeugt und das Warnsignal an einen Hauptrechner überträgt, der mit dem Datenspeichersystem 20 verbunden ist.
Die Elektronik der Steuerung 58 enthält im allgemeinen einen Mikroprozessor oder andere Verarbeitungsschaltungen, die zum Speichern und Ausführen der neuartigen Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren geeignet sind. Der zur Ermittlung der Auslaufzeit und der Hochlaufzeit verwendete Zeitgeber kann hardware- oder softwareseitig realisiert werden. Darüber hinaus kann das Mikroprogramm, das von der Steuerung 58 zum Realisieren der Normalbetriebsarten des Datenspeichersystems 20 ausgeführt wird, einen Code enthalten, der ein Unterprogramm zum Ausführen der neuartigen Analyseverfahrensweise zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren darstellt, das vorzugsweise während der normalen Abschaltfolge oder dem Stromsparbetrieb des Datenspeichersystems 20 ausgeführt wird. Damit ist keine zusätzliche Hardware und nur eine unbedeutendere Modifizierung der vorhandenen Software erforderlich, um das neuartige Verfähren zur Ausfallvorhersage von Spindelmotoren und die neuartige Einrichtung vollständig zu realisieren.
Die Häufigkeit der Durchführung der Verfahrensweise zur Ermittlung der Auslaufzeit oder der Hochlaufzeit kann auf andere, als die vorstehenden Inkremente eingestellt werden, und die Verfahrensweise kann zu anderen Zeiten als denen während der normalen Abschaltfolge oder des Stromsparbetriebes des Datenspeichersy stems 20 erfolgen. Darüber hinaus versteht sich, daß bei der Ermittlung der Auslauf- oder Hochlaufzeit beispielsweise Messungen benutzt werden können, die mit der Drehzahl des Spindelmotors 26 als Funktion der Zeit, der Beschleunigung oder Verzögerung von Spindelmotor 26 als Funktion der Zeit oder der Anzahl der Umdrehungen von Spindelmotor 26 über einen vorgegebenen. Zeitraum verbunden sind. Dementsprechend sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten einzelnen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern sollte nur durch die Ansprüche definiert werden, wie sie nachstehend aufgeführt sind.

Claims

1. Verfahren zum Feststellen von Verminderung in der Leistung einer Datenspeichereinrichtung, die zum Speichern von Daten eine Datenspeicherplatte, die auf einem Spindelmotor montiert ist, der die Datenspeicherplatte in Drehbewegung versetzt, einen Wandler zum Übertragen von Daten zur und von der Platte, einen Zugriffsarm zum Bewegen des Wandlers über die Platte und eine Steuerung zum Koordinieren der Datenübertragung zur und von der Platte aufweist, wobei das Verfahren zum Feststellen der Leistungsverminderung die Schritte umfaßt:

Drehen des Spindelmotors mit einer Anfangsdrehzahl;

Drehen des Spindelmotors mit einer Prüfdrehzahl;

Berechnen einer Zeitspanne beim Spindelmotor für den Übergang zwischen der Anfangsdrehzahl und der Prüfdrehzahl; und

Vergleichen der berechneten Übergangszeit mit einer vorgegebenen Übergangszeit;

wobei eine Verminderung in der Leistung des Spindelmotors durch eine Abweichung zwischen der berechneten Übergangszeit und der vorgegebenen Übergangszeit angezeigt wird.

2. Verfahren, wie es in Anspruch 1 beansprucht wird, wobei die Anfangsdrehzahl des Spindelmotors die Nenndrehzahl des Spindelmotors ist und die Prüfdrehzahl des Spindelmotors eine Spindelmotordrehzahl ist, die niedriger als die Nenndrehzahl ist.

3. Verfahren, wie es in Anspruch 1 beansprucht wird, wobei die Prüfdrehzahl des Spindelmotors die Nenndrehzahl des Spindelmotors ist und die Anfangsdrehzahl des Spindelmotors eine Spindelmotordrehzahl ist, die niedriger als die Prüfdrehzahl ist.

4. Verfahren, wie es in einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche beansprucht wird, das weiterhin den Schritt des Speicherns der vorgegebenen Übergangszeit enthält.

5. Verfähren, wie es in einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche beansprucht wird, wobei der Schritt des Vergleichens der berechneten Übergangszeit mit der vorgegebenen Übergangszeit den Schritt des Abrufens der vorgegebenen Übergangszeit enthält.

6. Verfahren, wie es in einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche beansprucht wird, wobei der Schritt des Drehens des Spindelmotors bei der Anfangsdrehzahl den Schritt des Abschaltens der Stromversorgung vom Spindelmotor enthält.

7. Verfahren, wie es in einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche beansprucht wird, wobei die vorgegebene Übergangszeit durch ein Verfahren berechnet wird, das die Schritte enthält:

Drehen des Spindelmotors mit einer Anfangsdrehzahl;

Drehen des Spindelmotors mit einer Prüfdrehzahl; und

Berechnen der vorgegebenen Übergangszeit als eine Zeitspanne für den Spindelmotor, in der er von der Anfangsdrehzahl zur Prüfdrehzahl übergeht.

8. Verfahren, wie es in einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht wird, wobei der Schritt des Vergleichens der berechneten Übergangszeit mit der vorgegebenen Übergangszeit die weiteren Schritte enthält:

Berechnen einer Zeitabweichung zwischen der berechneten Übergangszeit und der vorgegebenen Übergangszeit; und

Erzeugen eines Warnsignals als Folge davon, daß die berechnete Zeitabweichung größer als eine vorgegebene Zeitabweichung ist.

9. Verfahren, wie es in einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche beansprucht wird, wobei, das Verfahren zur Feststellung der Leistungsverminderung periodisch während der Nutzungsdauer des Spindelmotors durchgeführt wird.

10. Verfahren, wie es in Anspruch 9 beansprucht wird, wobei die Häufigkeit zum Durchführen des Feststellungsverfahrens der Leistungsverminderung als Folge der Größenordnung der Abweichung zwischen der berechneten Übergangszeit und der vorgegebenen Übergangszeit angepaßt wird.

11. Verfahren zum Feststellen von Leistungsverminderung einer Datenspeichereinrichtung, die zum Speichern von Daten eine Datenspeicherplatte, die auf einem Spindelmotor montiert ist, der die Datenspeicherplatte in Drehbewegung versetzt, einen Wandler zum Übertragen von Daten zur und von der Platte, einen Zugriffsarm zum Bewegen des Signalgebers über die Platte und eine Steuerung zum Koordinieren der Datenübertragung zur und von der Platte aufweist, wobei das Verfahren zur Feststellung der Leistungsverminderung die Schritte umfaßt:

Drehen des Spindelmotors mit einer Anfangsdrehzahl;

Auslösen eines Zeitgebers bei einer Startzeit, die mit dem Abschalten der Stromversorgung vom Spindelmotor verbunden ist;

Stoppen des Zeitgebers bei einer Endzeit, die mit dem Erreichen einer Prüfdrehzahl durch den Spindelmotor verbunden ist;

Berechnen einer Auslaufzeit des Spindelmotors als zwischen der Startzeit und der Endzeit vergangene Zeit; und

Vergleichen der berechneten Auslaufzeit des Spindelmotors mit einer vorgegebenen Auslaufzeit;

wobei eine Verminderung in der Leistungsfähigkeit des Spindelmotors dadurch angezeigt wird, daß die berechnete Auslaufzeit in ihrer Dauer kürzer im Verhältnis zur vorgegebenen Auslaufzeit ist.

12. Verfahren, wie es in Ansprüch 11 beansprucht wird, wobei die Anfangsdrehzahl des Spindelmotors die Nenndrehzahl des Spindelmotors ist und die Prüfdrehzahl des Spindelmotors eine Spindelmotordrehzahl ist, die niedriger als die Nenndrehzahl des Spindelmotors ist.

13. Verfahren, wie es in Ansprüch 11 oder 12 beansprucht wird, das weiterhin den Schritt des Speicherns der vorgegebenen Auslaufzeit enthält.

14. Verfahren, wie es in Anspruch 11, 12 oder 13 beansprucht wird, wobei der Schritt des Vergleichens der berechneten Auslaufzeit des Spindelmotors mit der vorgegebenen Ausläufzeit den Schritt des Abrufens der vorgegebenen Ausläufzeit enthält, die in der Datenspeichereinrichtung gespeichert ist.

15. Verfahren, wie es in einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 14 beansprucht wird, wobei die vorgegebene Auslaufzeit mit einem Verfahren berechnet wird, das die Schritte enthält:

Drehen des Spindelmotors mit einer Anfangsdrehzahl;

Auslösen eines Zeitgebers bei einer Startzeit, die mit dem Abschalten der Stromversorgung zum Spindelmotor verbunden ist;

Stoppen des Zeitgebers bei einer Endzeit, die damit verbunden ist, daß der Spindelmotor die Prüfdrehzahl erreicht; und

Berechnen der vorgegebenen Auslaufzeit des Spindelmotors als Zeitspanne zwischen der Endzeit und der Startzeit.

16. Verfahren, wie es in einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 13 beansprucht wird, wobei der Schritt des Vergleichens der berechneten Auslaufzeit mit der vorgegebenen Auslaufzeit die weiteren Schritte enthält:

Berechnen einer Zeitabweichung zwischen der berechneten Auslaufzeit und der vorgegebenen Auslaufzeit; und Erzeugen eines Warnsignals als Folge, daß die berechnete Zeitabweichung größer als die vorgegebene Zeitabweichung ist.

17. System zum Speichern von Daten, das umfaßt:

ein Gehäuse (21);

eine Datenspeicherplatte (24);

einen Spindelmotor (26), der auf dem Gehäuse montiert ist, und dazu bestimmt ist, die Datenspeicherplatte in Drehbewegung zu versetzen;

einen Zugriffsarm (30), der beweglich am Gehäuse montiert ist;

einen Wandler (27), der am Zugriffsarm montiert ist; und

das gekennzeichnet ist durch

eine Schaltung (58) zur Feststellung der Leistungsverminderung des Spindelmotors, die enthält:

Berechnungsmittel zum Feststellen der Übergangszeit des Spindelmotors beim Übergang von einer anfänglichen Spindelmotordrehzahl zu einer Prüfdrehzahl des Spindelmotors; und

Vergleichsmittel zum Vergleichen der Übergangszeit des Spindelmotors mit einer vorgegebenen Übergangszeit;

wobei eine Verminderung der Leistungsfähigkeit des Spindelmotors durch eine Abweichung zwischen der Übergangszeit des Spindelmotors und der vorgegebenen Übergangszeit angezeigt wird.

18. System, wie es in Anspruch 17 beansprucht wird, wobei das Berechnungsmittel der Schaltung zur Feststellung der Leistungsverminderung des Spindelmotors Feststellungsmittel zum Feststellen der Anfangsdrehzähl des Spindelmotors und der Prüfdrehzahl des Spindelmotors umfaßt.

19. System, wie es in Anspruch 17 oder 18 beansprucht wird, wobei das Berechnungsmittel, einen Zeitgeber umfaßt.

20. System, wie es in Anspruch 17, 18 oder 19 beansprucht wird, wobei:

das Vergleichsmittel einen mit dem Speicher verbundenen Mikroprozessor umfaßt; und

die vorgegebene Übergangszeit in dem Speicher gespeichert wird.