JPH01500383A - Preventing destruction of disk drive positioning systems - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 □ ディスクドライブ位置決めシステムの破壊防止本発明は、位置決めサーボ機構に 関し、特に、高密度記録ディスク上を動くキャリッジを制御するように動作する ものに関する。[Detailed description of the invention] □ Prevention of destruction of disk drive positioning system The present invention is directed to a positioning servo mechanism. and, in particular, operate to control a carriage moving over a high-density recording disk. related to things.
箆量工笠曳 例えば、高密度磁気ディスクドライブに使われるものの如く、トランスデユーサ ・キャリッジの位置決めサーボ機構を製造し用いる技術分野における当業者達は 、位置決め時の問題、特に、キャリッジアクチュエータが“暴走” (過度に早 い速度での移動)するときに起こる損傷という問題に気付いている。Brushwork Kasahiki For example, transducers such as those used in high-density magnetic disk drives. ・Those skilled in the art of manufacturing and using carriage positioning servomechanisms , positioning problems, especially carriage actuator “runaway” (excessively fast). We are aware of the problem of damage that can occur when moving at high speeds.
この“暴走速度”では、キャリッジはエンドストップに衝突し、そして、サーボ 機構若しくはキャリッジ、その他を損傷させ易い傾向がある。当業者達はこの“ 暴走”を防止し、また減らす手段には熟知しており、例えば、コントローラ若し くはサーボ機構において、関連する故障状態を予期することにより行なっている 。本発明はこの危険なアクチュエータ速度の問題に向けられている。At this "runaway speed" the carriage hits the end stop and the servo There is a tendency to damage the mechanism or carriage, etc. Those skilled in the art should understand this “ We are well-versed in the means to prevent and reduce runaway behavior, such as controlling controllers or This is done by anticipating related failure conditions in servomechanisms. . The present invention is directed to this critical actuator speed problem.
当業者も良く知っているように、かかるキャリッジ上の記録トランスデユーサは 一般的に極めて脆いものであり、その上、同じく脆い撓み構造上にマウントされ ている。より高密度の記録をディスク上に実現しようとする現代の趨勢は、比較 的低速のステッピングモータの位置決め装置を廃れさせ、より高速のリニア方式 若しくはロークリ方式のアクチュエータ等のものを好んで使用している。これら のアクチュエータには、例えば、位置フィードバック情報と外部から送られてく る命令、制御信号との制御の下で、ヘッド位置決め電流に比例した速度で動作す るような誘導型のものがある。特に比較的簡単な予防防止技術が取り得ることを 考慮すると、現在の高価なヘッドの“暴走の加速”及び破壊は高価なものであり 過ぎる0本発明はこれらの問題に向けられている。As those skilled in the art are well aware, such a recording transducer on a carriage are generally extremely fragile and, moreover, are mounted on flexible structures that are also fragile. ing. The modern trend toward achieving higher recording densities on disks is Eliminate low-speed stepping motor positioning devices and replace them with higher-speed linear systems Alternatively, they prefer to use a low-pressure type actuator. these For example, the actuator of the The head positioning current operates at a speed proportional to the head positioning current under the control of commands and control signals. There are inductive types such as In particular, it is important to understand that relatively simple prevention techniques can be used. Taking this into consideration, the “runaway acceleration” and destruction of current expensive heads is expensive. The present invention is directed to these problems.
一般的に、この問題を解決するためのあるアプローチに伴なう問題点は、そのよ うなアプローチがアクチュエータに100Gもの大きな力による急激過ぎる減速 を強いることである。このことは、激しい振動を引き起こし、浮遊しているヘッ ドをして瞬間的にディスク面を掘って破壊せしめ、ヘッド及びディスつたり、デ ィスクデータが失われるという破滅的な状況に至らしめる。In general, the problem with one approach to solving this problem is that The approach caused the actuator to decelerate too rapidly due to a large force of 100G. It is to force This causes severe vibrations and the floating head It instantly digs into the disk surface and destroys it, causing the head and disk to fall, and the disk to break. This leads to a catastrophic situation where disk data is lost.
上記の問題を解決するための1つのアプローチが、ベルチ特許出願(=欧州特許 出願第0131469号、1983年12月7日出願の米国特許出願節512, 873号=USP4553181)に述べられている。この特許出願では、特に 選ばれたRC回路がヘッド位置決め制御サーボとへッドアクチュエ−夕と間に置 かれ、最大のヘッド速度を、システム内で故障が起こったときでさえも、好まし くは、ヘッド破壊を防止する値にまで自動的に制限するようにしている。ベルチ 出願はわずかの信頼性の高い素子を用いた受動回路を使用している。しかしなが ら、素子の制限はアクチュエータの性能を劣化させ、アクセス時間を増やす。ま た、この出願のシステムはシステム障害をレポートすることはできず、これが暴 走を引き起こす、また、ベルチ出願は残念ながら、トラック間のアクセスタイム を所定の短いものに保つためには、かなり高価で信頼性の高いRC回路を必要と し、そしてサーボ出力電圧もより高いものが必要となっている。更に、ベルチ出 願におけるアプローチはヘッド破壊を絶対的に防止するということはなく、(エ ンドストップとの)衝突時のヘッド速度を単に制限するに過ぎない、勿論、ヘッ ド破壊はいかなる速度であれ好ましいものではない、良く知られているように、 はんの些細なヘッドクラッシュも結局は深刻な損傷を引き起こす。One approach to solving the above problem is the Bertsch patent application (= European patent application). No. 0131469, U.S. Patent Application Section 512, filed December 7, 1983, No. 873 = USP 4,553,181). In this patent application, inter alia The selected RC circuit is placed between the head positioning control servo and the head actuator. This allows maximum head speed to be maintained even when failures occur within the system. In other words, it is automatically limited to a value that prevents damage to the head. Belch The application uses passive circuitry with few reliable components. But long Additionally, element limitations degrade actuator performance and increase access time. Ma Additionally, the system in this application cannot report system failures, which could lead to Unfortunately, the Belch application also reduces the access time between tracks. A fairly expensive and reliable RC circuit is required to keep However, a higher servo output voltage is also required. In addition, Belch comes out The proposed approach does not absolutely prevent head destruction; of course, it simply limits the head speed upon collision (with a stop). Destruction at any rate is not desirable; as is well known, Han's slight head crash eventually causes serious damage.
この問題を解決するための他のアプローチが米国特許第4゜375.711号に 開示され、ここでは、類似のアクチュエータのパワー減衰回路が過度の速度のと きに作動するようになっている。Another approach to solving this problem is described in U.S. Pat. No. 4,375,711. disclosed herein that a similar actuator power attenuation circuit is It is designed to operate when
更に他のアプローチもある。このアプローチは外部のトランスデユーサと周辺の 破壊防止手段を提供するものである。この(閉ループの速度検知を用いた)アプ ローチでは、その検知感度がリニアアクチュエータのストロークに沿って、その 予想速度に基づいて変化するようになっている。故障は、限られた意味で”報告 ”される。このシステムは(“停止回路“を付加しなければ)、衝突を防止する ことはできない、そして、必要とされる外部トランスデユーサが素子数を増加さ せ、信頼性を損なうと共にアライメント問題を引き起こす、また、このシステム は本質的に速度検出回路のみを含み、そのために、破壊問題を解決するために、 アクチュエータの消勢回路とキャリッジ停止手段とに結合されねばならない。There are also other approaches. This approach uses an external transducer and This provides a means of preventing destruction. This app (using closed-loop speed sensing) In Roach, its detection sensitivity increases along the stroke of the linear actuator. It is set to change based on the expected speed. Failures can only be reported in a limited sense. This system will prevent collisions (unless a “stopping circuit” is added). is not possible, and the required external transducer increases the number of elements. This system essentially contains only a speed detection circuit, and therefore, to solve the destruction problem, It must be coupled to the deactivation circuit of the actuator and the carriage stop means.
更に他のアプローチは英国のグレーグ特許出@GB2078030 (1981 年12月23日発行)であり、停止可能なパワーアンプの出力レベルをモニタす るための飽和検知回路とアンプの飽和時間を示す回路等を含んでいる。もし飽和 が所定の時間よりも長く続くならば、それによりアンプ入力を禁止するようにし ている。このシステムは故障状態を報知することができる。また、“コイルのオ ーブン”状態を検知でき、そして(もし“停止回路が付加されたならば衝突を防 止することができるようになっている)。Yet another approach is described in the British patent patent @GB2078030 (1981). (Published on December 23, 2016), which monitors the output level of power amplifiers that can be stopped. It includes a saturation detection circuit to detect the saturation time of the amplifier and a circuit to indicate the saturation time of the amplifier. If saturated continues for longer than a predetermined time, thereby inhibiting the amplifier input. ing. This system is capable of reporting fault conditions. Also, “Coil O It is possible to detect a “busy” condition and prevent collisions (if a “stop circuit” is added). ).
しかしながら、グレーグ特許は“オーブンループサーボを使うことには到達して いない、即ち、もし故障状態が100%の飽和に達していないのならば、タイマ はリセットされリスタートする。それ故、アクチュエータ速度はそのまま危険な 状態であり得る。そして、このシステムはアクチュエータのアンプそのものが故 障した場合は効果がない、また、故障状態を検出し、アンプを作動不能にするけ れども、キャリッジを停止することはない。However, the Greig patent states that “the use of an oven loop servo has not been achieved. i.e., if the fault condition has not reached 100% saturation, the timer will be reset and restarted. Therefore, the actuator speed remains dangerous. It can be a state. In this system, the actuator amplifier itself is damaged. It is ineffective if the amplifier However, the carriage does not stop.
泣豆Ω豆這 これから述べるように、本システムは、アクチュエータの衝突を完全に防止する “ダイナミックブレーキ”であって、その一方で、速度が十分に下がったときは 、当該ブレーキを除去(して、外部のバイアス回路がキャリッジをして非データ ゾーンまで進めせしめる)するものを提供する。また、このシステムは閉ループ の検知回路を含み、“コイルのオーブン”状態を検知する。好ましい実施例では 、速度検知器と、故障検知器並びにそのためのラッチと、アクチュエータコイル のためのパワーアンプの不能化手段と、そして、完全にアクチュエータを停止さ せる手段とからなる。・・・・これらの特徴の結合が普通以上の長所となる。Crying bean Ω mamehi As we will discuss, this system completely prevents actuator collisions. It is "dynamic braking", and on the other hand, when the speed decreases sufficiently, , the brake is removed (and the external bias circuit makes the carriage non-data Providing something that will push you into the zone. Also, this system is a closed loop It includes a detection circuit to detect the “coil oven” condition. In a preferred embodiment , speed detector, failure detector and its latches, and actuator coil and a means for disabling the power amplifier to completely stop the actuator. It consists of a means to ...The combination of these features gives it more than ordinary advantages.
本発明の1つの態様では、該システムは、“実際“のアクチュエータ速度を(例 えば、アクチュエータボイスコイルの逆起電力として)検知し、それをモニタし て、これが所定の最大値を超えたとき(VAC>V−、)を監視し、アクチュエ ータがエンドストップに衝突する前に、アクチュエータ電流を短絡させて、電流 源を完全にシャットダウンすることを含む、これとの組合せでは、例えば積極的 にシャットダウンを避けるために、アクチュエータへのバフ−の供給をシャット ダウン若しくは減衰させてアクチュエータを減速させてもよい。好ましくは、プ レイを使って、 ”トランジェント”を無視し、そして、パワーを減少させてシ ャットダウン無しに、速度を安全レベルまで落とすことが可能なようにしてもよ い。In one aspect of the invention, the system determines the “actual” actuator speed (e.g. (for example, as a back emf in the actuator voice coil) and monitor it. When this exceeds a predetermined maximum value (VAC>V-), monitor the actuator. Before the actuator hits the end stop, the actuator current is shorted and the current In combination with this, including completely shutting down the source, e.g. Shut off the buff supply to the actuator to avoid shutdown The actuator may be slowed down or attenuated. Preferably, Use rays to ignore “transients” and reduce power to simulate It may be possible to reduce the speed to a safe level without shutting down. stomach.
K皿二!単l説皿 第1図は速度保護回路の好適な実施例のブロック図、第2図はその回路要素の好 適例の図、 第3図は主題の実施例に使えるようなディスク・ドライブ・サーボシステムの全 体図である。K plate two! single plate FIG. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of the speed protection circuit, and FIG. 2 is a block diagram of a preferred embodiment of the speed protection circuit. Case in point diagram, Figure 3 shows a complete disk drive servo system that may be used in the subject embodiment. This is a body diagram.
吐週埜叉施五二説皿 第1図は、本システムの原理に基づいて構成された速度安全装置(第2図の回路 に示されている)を図示する。本開示で議論されているこの回路手段及び他の手 段は、特に他の指定がない場合を除いて当業者に良く知られたものとして理解さ れるであろう、そして、他に指定された場合を除いて、本開示の全ての材料、方 法、デバイス、装置は好適な実施例に従った手法により実現されていることが理 解されるであろう。Tohyuunoshashi Gojisen Plate Figure 1 shows a speed safety device (the circuit shown in Figure 2) constructed based on the principle of this system. ) is illustrated. This and other circuit means discussed in this disclosure The columns shall be understood as those well known to those skilled in the art, unless otherwise specified. Unless otherwise specified, all materials, methods, etc. It is understood that the method, device, or apparatus is implemented in a manner consistent with a preferred embodiment. It will be understood.
第1図に示した装置は、原理的には、(例えば、当業者に良く知られている、デ ィスクドライブサーボのための)アクチュエータコイルからの入力を受ける速度 検出ユニット1と、ユニット1からの信号を受ける速度閾値比較ステージ2と、 (制御マイクロプロセッサと共に)このステージ2からの入力を受けるラッチ手 段3と、パワーアンプ不能化ステージ4と、遅延手段6と、遅延回路6を経てコ ントロールされる“クローバ活性化”ステージ5とを含む制御システムからなる 。パワーアンプ不能化ステージ4と遅延手段6とはラッチ3からの信号(aa) を受ける。速度検出ユニットは、(ディスクドライブのリニアアクチュエータを ドライブするボイスコイルモータVCからの)ボイスコイルの逆起電力信号を受 け、それに応答して、“速度”信号vvを速度閾値比較ステージ2に送る。比較 器2は信号vvをプリセット値■。、8と比較して、vv>■1Ill、Iのと きに、信号V、を出力するようになっている。ラッチ回路3に信号V、が到着す ると、これは現在のアクチュエータ速度V@ctがVい×を超えたことを意味す る。ラッチ3は、所定のマイクロプロセッサ活性化信号maと共に、この入力に 応答して付勢され、それに応答して“故障表示”信号aaを発するようになって おり、これらの信号を、パワーアンプ不能化ステージ4と、故障報知手段8(こ れは制御マイクロプロセッサの一部であるのが好ましい)と、遅延回路6を介し てクローバステージ5(パワーカットオフ)とへと送る。In principle, the apparatus shown in FIG. (for disk drive servos) the speed at which it receives input from the actuator coil a detection unit 1; a speed threshold comparison stage 2 receiving the signal from the unit 1; A latch hand that receives input from this stage 2 (along with the control microprocessor) stage 3, power amplifier disabling stage 4, delay means 6, and delay circuit 6. The system consists of a control system that includes a “crowbar activation” stage 5 that is controlled . The power amplifier disabling stage 4 and the delay means 6 receive the signal (aa) from the latch 3. receive. The speed detection unit (disk drive linear actuator) Receives the back electromotive force signal of the voice coil (from the voice coil motor VC to be driven). and in response sends a "velocity" signal vv to the velocity threshold comparison stage 2. comparison The device 2 sets the signal vv to a preset value ■. , 8, vv>■1Ill, and I's It is designed to output a signal V at the same time. The signal V arrives at the latch circuit 3. This means that the current actuator speed V@ct has exceeded Vx. Ru. Latch 3 connects this input with a predetermined microprocessor activation signal ma. is energized in response, and in response issues a “failure indication” signal aa. These signals are sent to the power amplifier disabling stage 4 and the failure notification means 8 (this (preferably part of the control microprocessor) and through a delay circuit 6. and send it to Clover Stage 5 (power cutoff).
不能化ステージ4は、アクチュエータを駆動する所定のパワーアンプを応答的に 作動不能にするように適合されているものとして理解される。クローバステージ 5はアクチュエータへの全てのパワーを応答的に遮断し、キャリッジを即座に停 止せしめるように適合されいる。クローバステージ5は、好ましくは、コイルV Cを流れる電流を実質的に短絡させるようなトライアックもしくはその同等品( 当業者は、トライアックを、背列接続した低インビダンスのダイオードのように 動作する能動型の固体状態(solid 5tate )な配列であって、ボイ スコイルのようなデバイスに双方向に大変低いインピーダンスを与えるようなも のとして認識する)を含む、故障報知手段8は当業者に知られているように、例 えば、オペレータの介入を必要とする重大な故障を報知して、フラグをセットし 、警報信号を起動する手段として使われる。The disabling stage 4 responsively controls a predetermined power amplifier that drives the actuator. It is understood as being adapted to render it inoperable. clover stage 5 responsively cuts off all power to the actuator and immediately stops the carriage. adapted to stop. The crowbar stage 5 preferably includes a coil V A triac or equivalent that effectively shorts the current flowing through C ( Those skilled in the art will understand that triacs are similar to low-impedance diodes connected back-to-back. A working active solid state array with a void Something that gives a very low impedance in both directions to a device like a coil. As is known to the person skilled in the art, the fault notification means 8 includes, for example For example, flags can be set to signal critical failures that require operator intervention. , used as a means of activating an alarm signal.
本実施例の動作を次のように要約できる。The operation of this embodiment can be summarized as follows.
もし検知ステージで検知されたアクチュエータの実際の速度が所定の最大値V、 □を超えたなら、このことが比較器2の出力を起動してラッチ3をセットしく尚 、ラッチ3はマイクロプロセッサ入力によってもまた付勢されるものとされてい る)、そしてラッチ3は故障信号aaを出力する。パワーアンプ不能化ステージ 4に送られる信号aaはアクチュエータのパワーアンプ7(これはボイスコイル VCを駆動する)を不能化(若しくは減退)させる、故障信号aaは遅延回路6 に送られる。この遅延回路6はクローバユニット5の動作を所定時間遅らせる。If the actual speed of the actuator detected by the detection stage is a predetermined maximum value V, If □ is exceeded, this activates the output of comparator 2 and sets latch 3. , latch 3 is also assumed to be energized by the microprocessor input. ), and the latch 3 outputs the fault signal aa. Power amplifier disabling stage The signal aa sent to the actuator power amplifier 7 (this is the voice coil The failure signal aa, which disables (or reduces) sent to. This delay circuit 6 delays the operation of the crowbar unit 5 for a predetermined period of time.
この所定時間とは、“速度超過状態”が持続しているかを判断するのに十分な時 間、特に、“不能化”ステージ4が実速度なV□8未満に減少させて問題を解決 することができたかを判断するのに十分な時間である。This predetermined time is sufficient time to determine whether the "overspeeding condition" continues. In particular, the problem was solved by reducing the "disable" stage 4 to less than the actual speed V□8. That's enough time to decide what you can do.
かかることは、特にアンプ7(もしくはその周辺回路)が故障の根源でなく、暴 走速度に責任を負っていない場合でも起こり得る。このような場合でも、ユニッ ト6によって所定の時間だけ遅延された後に、クローバユニット5を起動させる ような信号が作られ、特に、コイルVCへの全ての電流を短絡して即座にアクチ ュエータを停止せしめるようになっている。 “検知器1はコイルVCからの逆 起電力を検出することにより不安全な速度を検知して、かくして、VCが“オー ブン”したかをも検知することができる点に留意すべきである。もし、VCがオ ーブンしているなら、その電圧は即座に上がり、その電流は”O”になる。そし て、この状態が“故障”、即ち、例えば、“回路オーブン”等のようなものとし て扱うことができる。定数倍した逆起電力は実速度を与える。都合よいことに、 逆起電力は、第1図に示すように、全コイル電圧からその間の電圧降下IRだけ 低いものとして決定できる。This means that the amplifier 7 (or its peripheral circuits) is not the cause of the failure, and that the This can happen even if you are not responsible for your running speed. Even in this case, the unit crowbar unit 5 is activated after a predetermined time delay by step 6. A signal such as It is designed to stop the controller. “Detector 1 is the opposite from the coil VC By detecting the electromotive force, unsafe speeds can be detected, thus ensuring that the VC is It should be noted that it is also possible to detect whether the VC is If it is hot, its voltage will rise immediately and its current will be "O". stop If this condition is considered to be a “failure”, i.e. a “circuit oven”, etc. can be handled as such. The back electromotive force multiplied by a constant gives the actual speed. Conveniently, As shown in Figure 1, the back electromotive force is calculated from the total coil voltage to only the voltage drop IR between them. can be determined as low.
アンプ7を不能化し、そして(または)、クローバユニット5を起動してから、 マイクロプロセッサは第1図に示すようにラッチ3をリセットする信号を出力す る。After disabling the amplifier 7 and/or activating the crowbar unit 5, The microprocessor outputs a signal to reset latch 3 as shown in Figure 1. Ru.
当業者であれば、パワーアンプ不能化ステージは、アクチュエータの衝突を防止 することができるとともに、速度が十分に減少したときは(したならば)自動的 に解除されるようなブレーキを有する“ダイナミックブレーキ”を提供している 点に注目するであろう、この速度ダウンで、例えば、外部のバイアス回路がキャ リッジをデータの無いゾーンに移動させることができる。これは、“閉ループフ ィードバックを含むものとなる。Those skilled in the art will understand that the power amplifier disabling stage prevents actuator collisions. and automatically when (if) the speed decreases enough. The company offers "dynamic brakes," which have brakes that are released when It is interesting to note that with this speed down, e.g. Ridges can be moved to zones with no data. This is called “closed loop loop”. This will include feedback.
本システムは、例え他の全てが故障しても、アンプの故障及びコイルのオーブン を監視して、キャリッジをそのトラック内に停止するクローバユニットを含むも のである。当業者であれば、本システムが、性能を落さずに、またはアクセスタ イムを増加させないで、数個の簡単で受動的で安価な高信頼性の部品(例えば、 第2図の回路を参照せよ)を装着している点に注目するであろう。This system will prevent amplifier failure and coil oven failure even if everything else fails. It also includes a crowbar unit that monitors the carriage and stops it in its tracks. It is. Those skilled in the art will appreciate that this system can be used without degrading performance or access A few simple, passive, inexpensive, high-reliability components (e.g. (See the circuit in Figure 2).
ここに開示された好適な実施例は単に説明のためのものであり、本発明は、その 要旨から外れないで、構成上、配置上、使用上、多くの変形物、改変物を受容す ることができることが理解されるであろう。The preferred embodiments disclosed herein are merely illustrative, and the present invention Without departing from the subject matter, we are open to many variations and modifications in construction, arrangement, and use. It will be understood that it is possible to
本発明の更なる変形物が可能である0例えば、ここに開示された手段及び手法は 、他の高密度ディスクファイルに対しても、関連するシステムに対してと同様に 適用可能である。また、本発明は他のサーボシステムを備えるためにも適用可能 である。Further variations of the invention are possible; for example, the means and techniques disclosed herein are , for other dense disk files as well as for related systems. Applicable. The present invention is also applicable to equipping other servo systems. It is.
国際調査報告 SA 21930international search report SA 21930
Claims (12)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US2138087A | 1987-03-03 | 1987-03-03 | |
US021,380 | 1987-03-03 |
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