KR920003617B1 - 디스크 드라이브 서보장치의 충돌방지 속도안전장치 - Google Patents

디스크 드라이브 서보장치의 충돌방지 속도안전장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

디스크 드라이브 서보장치의 충돌방지 속도안전장치
제1도는 바람직한 속도안전회로 실시예의 블록도표.
제2도는 적합한 회로 실시에서의 회로소자를 도시한 도면.
제3도는 본 발명 장치를 사용하기에 적합한 전체 디스크 드라이브 서보장치의 블록도표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 속도 탐지기 2 : 속도한계 비교기
3 : 래치(latch) 4 : 전력증폭기 불능스테이지(disable stage)
5 : 전류차단 쇠지레(crowbar)유닛
6 : 지연장치 7 : 작동기 전력증폭기
8 : 고장보고장치
본 발명은 위치정함 서보기구에 관한 것이며, 특히 고밀도 레코드 디스크를 가로지르며 전진되는 캐리지를 조종하도록 된 것에 관한 것이다.
고밀도 자기 디스크 드라이브에서 사용되는 것과 같은 변환기 캐리지의 위치를 정하기 위해 서보기구를 만들고 사용하는 기술분야에서의 전문가는 위치정함문제, 특히 캐리지 작동기 ＂이탈(run-away)＂의 경우 (지나치게 빠른 속도로 자동중계)에 발생될 수 있는 손상을 알고 있다. ＂이탈속도＂에서 캐리지는 선단 정지부와 손상을 주는 충돌을 하게 될 가능성이 높으며 서보기구 또는 캐리지등에 손상을 주기 쉽다. 작업자는 예를 들어 조종기 또는 서보기구에서 발달되는 관련된 고장상태를 미리 예견하므로서 ＂이탈＂을 막거나 최소화하기 위한 수단을 잘 알고 있다. 본 발명은 불완전한 작동기 속도의 문제를 언급한다.
작업자들이 아는 바와 같이 이같은 캐리지에서 운반되는 레코드 변환기는 대체로 깨지기 쉽고 취약한 만곡부상에 장착된다. 그리고 디스크상에서의 보다 높은 고밀도 저장을 향한 현재 경향은 비교적 느린 계단식 모터 포지션너의 사용을 쓸모없게 하는 한편, 보다 빠른 자기에 의한 선형 또는 회전식 작동기를 지지하여 예를 들어 외부에서 공급되는 명령 및 제어신호의 위치정함 귀환정보의 조종하에서 헤드의 위치를 정하기 위해 전류에 비례하는 일정속도로 동작하는 유도성 형태인 것을 사용하는 추세이다. 오늘날 헤드의 고단가는 ＂이탈 가속화(run-away acceleration)＂을 낳고 있으며, 특히 비교적 단순한 사전경계의 회피기술에 비추어 너무 비싸서 고려할 수가 없다.
일반적으로 이같은 문제를 푸는데 몇가지 다른 접근 방법에 있어서의 문제는 이들의 100GS만큼 높은 힘으로 너무 갑작스런 감속을 포함한다는 것이다. 이는 격렬한 진동을 일으키며 따라서 부동(不動)헤드가 순간적으로 디스크 표면을 향해 가라앉게 하고 부딪히게 하여 부동헤드 자체 및 디스크에 손상을 가하게 한다. 이는 헤드가 이들의 부동능력을 되찾지 못하거나 디스크에 저장된 데이타가 손실 되는 커다란 고장을 일으킬 수 있다.
이같은 문제를 해결하고자 하려는 한가지 특별한 접근이 베르티(Berti)에게 허여된 영국 특허출원 제013469호에서 설명된다(이제는 US 4553181인 1983년 12월 7일자 출원된 USSN 512,873을 참조) 여기서 특별히 선택된 RC회로는 헤드위치 조종 서보기구와 헤드 작동기 사이에 끼이게 되어 시스템내에 고장이 발생한 때에도 헤드충돌에 손상을 가함을 막도록 할 바람직한 크기로 헤드 최대 속도를 자동으로 제한하도록 한다. 베르티는 몇개 안되는 신뢰할만한 부품을 갖는 수동회로장치를 사용하며 부품한개는 작동기의 수행을 떨어 뜨리고, 시스템이 ＂이탈＂을 유도하는 시스템 고장을 기록하는데 실패한다.
또한 베르티는 불행하게도 비록 신뢰할말 하지만 값비싼 RC네트워크를 필요로 하며, 또한 규정된 짧은 궤도에서 궤도로의 접근시간을 유지시키기 위해 훨씬 높은 서보출력 진압을 필요로 한다. 더우기 베르티 접근은 헤드충돌을 완전히 막지 않으며, 단지 충격중에(최종 정지시까지) 헤드 속도를 제한할 뿐이다. 물론 어떤 속도로든 헤드의 충돌은 바람직하지 않으며, 매우 ＂작은(minor)＂헤드충돌조작 궁극적으로는 잘 아는 바와 같이 심각한 손상을 일으킨다.
이같은 문제를 푸는데 또다른 접근이 미국특허 제 4,375,711호에서 설명되어 유사한 작동기 동력감속회로가 과잉속도의 경우에 필요하게 된다.
그러나 또다른 접근은 외부의 변환기 및 관련된 충돌 보호수단을 제공하며, 이같은 접근에서(폐쇄된 루우프 속도 탐지를 사용하여)탐지민감도가 기대된 속도를 기초로 하여 선형의 작동기 행정을 가로질러 변화된다. 고장은 제한된 정도로 보고된다. 이같은 장치는 충격을 막을 수 없으며(또다른 ＂정지회로(stopping circuit)＂가 추가되지 않는 다면), 필요한 외부변환기는 부품의 숫자를 놀이고, 정돈의 문제뿐 아니라, 신뢰도가 떨어짐을 야기시킬 것이다. 이는 또한 단지 속도탐지를 포함할 뿐이므로 충돌문제를 완전히 대처하기 위해 작동기 제동 및 캐리지정지(carriage-stopping)와 결합되도록 하여야 한다.
그러나 또다른 접근은 그레이그(Greig)에게 특허 허여된 영국 특허출원 제 GB2078030호(1981년 12월 23일 공개)에서 설명되어, 이는 알맞는 전력증폭기의 출력수준을 모니터하는 포화탐지기의 준비를 포함하며, 증폭기 포화의 타이머로 표시를 제공한다. 포화의 탐지는 만약 포화가 예정된 기간보다 길게 지속되면 증폭기로의 입력을 막는다. 이같은 시스템이 어떤 고장상태를 보고하는 특징을 가지며, 또한 이는 ＂개로(open coil)＂상태를 탐지할 것이다(그리고 만약 ＂정지회로(stopping circuit)＂가 추가되면 충격을 막을 것이다).
그러나 그레이그는 ＂개로＂서보장치를 사용하는데 실패했으며, 만약 고장단계가 100% 포화를 포함하지 않으면 타이머가 리세트되고 다시 시작되며 따라서 작동기 속도가 더욱 위험하게 가속될 수 있다. 따라서 이같은 시스템이 작동기 증폭기 자체가 고장난때에는 쓸모가 없다. 또한 이같은 장치가 탐지하고 쓸모없게된 동안 이는 캐리지를 정지시키지 않는다.
하기에서 상술되는 바와 같이 본 장치는 작동기 충돌을 완전히 막을 수 있는 ＂다이나믹 브레이크(dynamic brake)＂를 제공하며, 속도가 충분히 감소된 때에는 브레이크를 자동으로 제거한다(외부 바이어스회로가 비자료(non-data)영역으로 캐리지를 이동시키도록 허용한다). 또한, 이는 폐쇄-루우프 탐지를 포함하며, ＂개로＂상태를 탐지한다. 적하한 실시예는 속도탐지기, 고장탐지기 및 관련된 래치, 작동기 코일로의 전력증폭기를 쓸모 없게 하기 위한(불가능하게 하기 위한)장치, 그리고 작동기를 완전히 정지시키기 위한 장치등 본 발명의 고유한 결합을 포함한다.
이같은 형태중 하나에서 본 발명장치는 ＂실질적인(actual)＂작동기 속도(예를 들어 작동기 음성코일로부터 역 emf의 함수로서)를 탐지하고, 이같은 속도가 예정된 최대값(VAC＞Vmax)을 초과하는지를 알기 위해 이를 모니터하고, 작동기로의 전류를 단락시키어 작동기가 엔드스톱(endstop)에 이르기 이전에 전류전원을 완전히 차단시킴을 포함한다. 이와 결합하여 기술자는 작동기 전력공급원으로의 입력을 차단시키거나 입력의 세기를 약화시킬 수 있는데 예를 들어 작동기를 감속시키고 가능하다면 운정정지를 피하도록 한다. 바람직하게는 지연장치가 사용되어 과도적인것을 무시하게 하며, 운전이 정지되지 않고 안전한 수준으로 속도를 되살릴 수 있도록 전력-경감이 일어나게 한다.
제1도는 본 발명장치의 원리에 따라 만들어진 속도안전장치(제2도의 회로에서 실시된다)를 개략적으로 설명한다. 여기서 설명되는 장치는 달리 특정되는 것을 제외하고는 당해 기술분야에서 공지된 바와 같이 만들어지고 동작하는 것으로 이해된 것이며, 달리 특정되는 것을 제외하고는 모든 재료, 방법, 장치가 본 실시예에 따라 공지의 방편에 의해 실시되는 것으로 이해될 것이다.
제1도에서의 장치는 주로 작동기 코일(코일 VC)(예를 들어 당해 기술분야에서 공지된 바와 같은 디스크 드라이브 서보장치와 같다)로부터의 입력을 수신하는 속도탐지기 유닛(1), 유닛(1)으로부터 신호를 수신하는 속도한계 비교기(2), 비교기(2)(그리고 제어 마이크로세서)로부터 입력을 수신하는 래치수단(3), 전력증폭기 불능스테이지(4), 래치(3)로부터 신호(aa)를 수신하는 지연장치(6), 지연장치(6)를 통하여 조종되는 전류차단 쇠지레(crowbar) 활성화 스테이지(5)를 포함한다. 속도탐지기 유닛은 음성코일 역-emf(역-기전력)(본 발명 기술분야에서 공지된 바와 같은 디스크 드라이브를 위한 선형작동기를 구동시키는 음성 코일 모터 VC로부터) 크기를 수신하도록 적용되며 ＂속도＂신호 vv를 속도한게 비교기 스테이지(2)로 응답하여 공급한다. 비교기(2)는 특히 신호 vv를 프리세트 Vmax와 비교하여 vv＞Vmax인때 신호 Ve를 발생시킨다. 래치회로(3)에서 신호 Ve의 도달은 현재의 작동기 속도 Vact가 Vmax를 초과함을 나타낸다. 래치(3)가 표시된 바와 같이 규정된 마이크로프로세서 활성화 신호 ma와 함께 이같은 입력에 응답하여 활성화되며 ＂고장지시＂신호 aa를 방출시키도록 적용되고 이들을 전력증폭기 불능스테이지(4)로, 고장보고수단(8)(바람직하게는 조종 마이크로프로세서의 일부) 그리고 규정된 지연회로(6)를 통해 쇠지레(전력차단) 스테이지(5)로 적용시킨다.
불능단계(4)는 작동기를 구동시키는 규정된 전력증폭기를 불능시키도록 적용되는 것으로 이해될 것이다. 전력차단 쇠지레단계(5)는 작동기로의 모든 전력을 차단시키고 인접한 정지부로 캐리지를 강요하도록 적용된다(바람직하게 코일 VC를 가로지르는 전류를 단락시키도록 적용되는 트라이액(triac)등을 포함한다. ＂트라이액이라 함은 등을 맞댄(back-to-back) 저임피던스 다이오드와 같이 동작하는 능동적 고체상태 배열인 것(즉 4층 이상의 pnpn구조로된 온오프 2개의 안정상태를 지속하는 반도체 스위칭 소자)으로 V-코일과 같은 소자를 가로질러 두 방향으로 매우 낮은 임피던스를 나타낸다. 고장보고수단(8)은 예를 들어 조작자의 개입을 필요로 하는 중요한 고장을 보고하기 위해 존재하는 수단과 같은, 그래서 플래그(flag)를 세트시키고 경고신호등을 활동시키는등 본 발명 기술분야에서 공지된 바와 같이 사용될 것이다.
본 발명장치의 동작은 다음과 같이 요약될 것이다.
만약 탐지기(1)에서 탐지된 바의 실제 작동기 속도가 규정된 최대 VMAX를 초과하면 이는 비교기(2)로부터 한 출력을 발생시키어 래치(3)를 세트시키도록 할것이며(마이크로프로세서에서 입력에 의해서도 가능하게 된것으로 가정된다). 따라서 래치(3)가 고장신호(aa)를 방출시키도록 한다. 전력증폭기 불능스테이지(4)로 가해진 신호(aa)는 작동기 전력증폭기(7)(이는 음성코일 VC에 전기를 공급한다)를 불능케 할 것이다(세기를 약하게 할것이다). 고장신호(aa)는 또한 지연장치(6)로 가해지며, 이같은 지연장치는 ＂초과-속도상태＂가 지속되는지를 결정하기에 충분한 지정된 시간동안 특히 ＂불능＂스테이지(4)가 실제 속도는 VMAX이하로 줄이므로써 문제를 해결할 수 있는가를 결정하기에 충분한 규정된 시간동안 전류차단 쇠지레장치(5)로의 적용을 지연시킬 것이다.
특히 증폭기(7)(도는 관련된 회로)가 원인인때에는 그리고 이탈속도레 책임이 있는 때에는 상황은 이와 같지 않으며, 이때에는 지연유닛(6)에 의해 소개된 규정된 지연이후에 전류차단 쇠지레(crowbar)유닛(5)을 황성화시키도록 그리고 특히 코일 VC로 흐르는 모든 저류를 단락시키고 즉각 작동기가 정지되도록 입력이 제공된다.
탐지기(1)는 코일 VC로부터 역기전력을 감지하고, 따라서 VC가 개방인지 아닌지(만약 VC가 ＂개방＂이라면 그 전압은 급상승할 것이고 전류는 제로로 떨어지며, 따라서 이같은 조건이 ＂고장＂으로 해석될 수 있고)탐지하므로써 불안전속도를 탐지한다. 역기전력에 상수를 곱한 것이 실제속도가 될 것이다. 편리하게 역기 전력은 제1도에서 표시된 바와 같이 IR전압강하가 부족한 전 코일전압으로 결정될 수 있다.
증폭기(7)의 세기를 약하게 한 이후 및/또는 전류차단 쇠지레 유닛(5)의 활성화 이후 마이크로프로세서는 제1도에서 도시된 바와 같은 래치(3)를 리세트시키는 신호를 발생시킬 것이다.
본 발명분야 전문가는 전력증폭기 불능은 ＂다이나믹 브레이브＂를 제공하며, 이는 속도가 충분히 줄어든때 자동으로 제거되는 브레이크와 작동기가 충돌하게 됨을 막을 수 있다(예를 들어 외부 바이어스회로가 캐리지를 비-자료영역으로 이동시키도록 하므로써) 이는 ＂폐쇄된-루우프(closed-loop)＂피이드백을 포함한다.
이같은 시스템은 또한 모든 다른 것들이 실패하면 트랙에서 캐리지를 정지시킬 전류차단 쇠지레 유닛을 포함하는데(이는 본 발명 기술분야에서 독특한 것이다) 이는 증폭기 고장과 개방-코일 상황을 해결하게 된다(이 또한 이같은 장치에서 특수한 것이다). 본 발명분야에서 전문가라면 본 발명장치가 몇개의 간단한 수동이며, 값싸고, 신뢰도가 높은 부품으로 수행의 질을 떨어뜨리거나 접근시간을 증가시키지 않고 실시될 수 있음을 알것이다.
명세서에서 설명된 적합한 실시예는 단지 예에 불과할 뿐이며 본 발명은 구조, 배열 및 용도에 있어 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 한도에서 여러가지 변경 및 다양화가 가능하다는 것이 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 다른 실시예가 또한 가능하며, 예를 들어 여기서 설명된 수단 및 방법은 다른 고밀도 디스크 화일에도 적용이 가능할 뿐아니라, 본 발명은 다른 서보시스템을 향상시키기 위해서도 적용이 가능하다.

Claims (10)

  1. 드라이브 코일수단을 포함하는 작동기수단을 사용하여 디스크 트랙을 가로질러 서보아암수단을 조종할 수 있게 다른 장소로 옮기기 위한 디스크 드라이브 서보장치에서, 작동기 속도를 규정된 목표속도 Vmax이하로 떨어뜨리기 위해 적용되는 안전장치로서, 이같은 안전장치가 동작중 정해진 순간에 실제의 작동기 속도 Vact를 탐지하기 위한 수단, 속도탐지기(1), Vact를 목표속도 Vmax와 비교하고 이에 응답하여 Vact＞Vmax인 때 경보출력신호 Ve를 제공하기 위한 수단 속도한계비교기(2), 그리고 기본적으로 코일수단 CL(코일 VC)에 걸리는 전압강하를 제거시키기 위한 출력 Ve에 응답하는 수단(5)를 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보장치의 충돌방지 속도안전장치.
  2. 제1항에 있어서, 안전장치가 작동기 수단을 감속시키기 위해 출력 Ve의 출현에 응답하여 코일수단 CL(코일 VC)로의 전력입력을 줄임을 특징으로 하는 충돌방지 속도안전장치.
  3. 제2항에 있어서, 래치 L(3)이 비교기(2)의 출력에서 제공되어 신호 Ve의 수신에 응답하여 코일수단 (코일 VC)으로의 전력입력 감소를 발생시킬 뿐 아니라 궁극적으로 규정된 지연이후에는 코일수단 CL(코일 VC)로의 단락전류를 발생시키도록 함을 특징으로 하는 충돌방지 속도안전장치.
  4. 제3항에 있어서, 전력증폭기 PA(7)가 조종된 구동전력을 코일수단 CL(코일 VC)로 제공하기 위해 시스템내에 포함되고, 전력입력의 전술한 감소가 래치L(3)에 응답하여 동작하는 전력증폭기 불능부분 AD(4)에 의해 실시됨을 특징으로 하는 충돌방지 속도안전장치.
  5. 제4항에 있어서, 래치L(3)이 속도한계비교기(2)로부터 경보신호 Ve의 수신에 응답하여 전력증폭기 불능회로부분 AD(4)와 전술한 코일단락에 의해 전력감소를 시작시키기 위해 트리거신호를 발생시키도록 적용됨을 특징으로 하는 충돌방지 속도안전장치.
  6. 제1항에 있어서, 코일 VC에 걸리는 전압강하 제거수단(5)이 코일수단 CL(코일 VC)을 가로지르는 전류를 결국 단락시키기 위한 전류차단 쇠지레(crowbar) 유닛임을 특징으로 하는 충돌방지 속도안전장치.
  7. 제6항에 있어서, 코일 VC에 걸리는 전압강하 제거수단(5)이 선택적으로 코일수단을 가로질러 연결 되도록 배열되며 지연시간 이후에 경보신호 Ve의 적용에 응답하도록 배열된 양방향 저임피던스 수단 Z를 포함함을 특징으로 하는 충돌방지 속도안전장치.
  8. 제7항에 있어서, 수단 Z강 ＂트라이액(TRIAC)＂을 포함함을 특징으로 하는 충돌방지 속도안전장치.
  9. 제7항에 있어서, 코일 VC에 걸리는 전압강하 제거수단(5)이 그 입력에서 수단 Z에 연결된 지연장치(6)을 포함하여 전술한 프리세트 지연을 유도하도록 함을 특징으로 하는 충돌방지 속도안전장치.
  10. 제9항에 있어서, 안전장치가 작동기수단을 감속시키기 위해 출력 Ve의 출현에 응답하여 코일 VC로의 전력입력을 감소시키며, 래치 L(3)이 비교기(2)의 출력에서 제공되고 신호 Ve의 수신에 응답하여 코일 VC로의 전력입력의 감소뿐 아니라 결국에 가서는 규정된 지연이후에 코일 VC로의 전류를 단락시키도록 적용되며, 전력증폭기 PA가 코일 VC로 조종된 구동전력을 제공하기 위해 시스템내에 포함되고, 그리고 전술한 전력입력의 감소가 래치 L(3)에 응답하여 동작하는 안전장치를 갖는 증폭기 불능부분 AD(4)에 의해 실시되며, 이때 래치L(3)은 비교기(2)로부터의 경보신호 Ve수령에 응답하여 전력증폭기 불능 회로부분 AD(4)와 전술한 코일단락에 의해 전력감소를 시작시키기 위해 트리거신호를 발생시키도록 적용됨을 특징으로 하는 충돌방지 속도안전장치.
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