PL248348B1 - Mechanizm pozycjonowania sparowanych głowic dysku twardego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest mechanizm pozycjonowania sparowanych głowic dysku twardego urządzeń pamięci masowej działających na zasadzie zapisu magnetycznego, zwłaszcza na potrzeby archiwizacji danych. Mechanizm pozycjonowania sparowanych głowic dysku twardego zawierający nośnik danych, karetkę i głowice odczytująco/zapisujące, w którym w centralnej części podstawy (11) umieszczony jest nośnik danych dysku twardego (1) nad którym znajduje się karetka (4) z zamocowanymi głowicami odczytująco/zapisującymi (2a, 2b, 2c, 2d). Karetka (4) osadzona jest z jednej strony na uchwycie pierwszym (5) poprzez pierwsze sprężyny wewnętrzne (3c, 3d) i pierwsze sprężyny zewnętrzne (3a, 3b) oraz z drugiej strony karetka (4) osadzona jest na uchwycie drugim (6) poprzez drugie sprężyny wewnętrzne (3e, 3f) i drugie sprężyny zewnętrzne (3g, 3h). Pierwsze sprężyny wewnętrzne (3c, 3d) i pierwsze sprężyny zewnętrzne (3a, 3b) oraz drugie sprężyny wewnętrzne (3e, 3f) i drugie sprężyny zewnętrzne (3g, 3h) połączone są z pierwszym elementem szkieletowym (4c) i drugim elementem szkieletowym (4d). Nośnik danych dysku twardego (1) zawiera co najmniej cztery obszary danych (1a, 1b 1c, 1d). Przy uchwycie drugim (6) umieszczony jest silnik skokowy (7) z kołem cięgnowym (8) i cięgnem (9).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm pozycjonowania sparowanych głowic dysku twardego urządzeń pamięci masowej działających na zasadzie zapisu magnetycznego, zwłaszcza na potrzeby archiwizacji danych.

W stanie techniki zaproponowano wiele różnych sposobów zapisu/odczytu danych za pomocą zwiększonej liczby głowic w dysku twardym.

Z dokumentu US20180174613 A1 znane jest urządzenie zapisujące dwusiłownikowe wykorzystujące wiele stref dyskowych. Urządzenie zawiera odpowiednio pierwszy i drugi zespół siłownika oraz odpowiednio pierwszą i drugą głowicę skonfigurowaną do zapisu na powierzchni dysku magnetycznego wraz ze sterownikiem do nich dołączonym. Sterownik jest skonfigurowany do podzielenia powierzchni zapisu na pierwszą i drugą strefę przeplatanych między sobą, powodując, że pierwsza i druga głowica zapisują odpowiedni w pierwszej i drugiej strefie.

Natomiast w dokumencie US20030149834 A1 został opisany szybki system dysków twardych zapewniający poprawę wydajności. System szybkiego dysku składał się z więcej niż jednej głowicy odczytująco/zapisującej lub pary głowic dla każdej powierzchni. Dzięki zastosowaniu wielu głowic odczytu/zapisu i wewnętrznych powierzchni parzystości lub rozproszonych bloków/stref parzystości, system osiąga wyższą niezawodność (odporność na uszkodzenia) z zabezpieczeniem przeciwawaryjnym głowicy i powierzchni. Dzięki zastosowaniu wielu głowic odczytu/zapisu i wewnętrznych powierzchni parzystości lub rozproszonych bloków/stref parzystości, system osiąga wyższą niezawodność (odporność na uszkodzenia) z zabezpieczeniem przeciwawaryjnym głowicy i powierzchni.

Ponadto z dokumentu US 10510373 B1 znane jest rozwiązanie dotyczące napędu wielosiłownikowego z oddzielnymi, promieniowo zdefiniowanymi strefami o zmniejszonym skosie i/lub różnych właściwościach toru dla dysków twardych magnetycznych. W rozwiązaniu tym pierwsze tory dysku odczytywane są przez pierwszą głowicę przesuwaną za pomocą pierwszego siłownika nad pierwszą, promieniowo określoną strefą powierzchni dysku. Drugie tory dysku są odczytywane w sposób analogiczny przez drugą głowicę poruszaną przez drugi siłownik po strefie drugiej oddzielonej od strefy pierwszej dysku. Pierwsza i druga głowica są zoptymalizowane do odczytu danych w pierwszym i drugim zakresie kąta skosu związanego z pierwszą i drugą strefą.

Stałym wyzwaniem dla producentów dysków twardych jest zwiększanie transferu danych oraz zwiększanie ich pojemności. Zazwyczaj dokonuje się tego na zasadzie rozwoju stosowanych obecnie technologii wytwarzania głowic oraz magnetycznego nośnika danych. W wynalazku ujawniono rozwiązanie tych problemów przy wykorzystaniu obecnego stanu rozwoju technologii wytwarzania podzespołów dysków twardych. Ważnym problemem jest także zabezpieczenie nośnika danych przed uszkodzeniem w wyniku powstania udaru mechanicznego (np. podczas upadku dysku na podłoże).

Mechanizm pozycjonowania sparowanych głowic dysku twardego zawierający nośnik danych, karetkę i głowice odczytująco/zapisujące, w którym według wynalazku w centralnej części podstawy umieszczony jest nośnik danych dysku twardego nad którym znajduje się karetka z zamocowanymi głowicami odczytująco/zapisującymi. Karetka osadzona jest z jednej strony na uchwycie pierwszym poprzez pierwsze sprężyny wewnętrzne i pierwsze sprężyny zewnętrzne oraz z drugiej strony karetka osadzona jest na uchwycie drugim poprzez drugie sprężyny wewnętrzne i drugie sprężyny zewnętrzne. Pierwsze sprężyny wewnętrzne i pierwsze sprężyny zewnętrzne oraz drugie sprężyny wewnętrzne i drugie sprężyny zewnętrzne połączone są z pierwszym elementem szkieletowym i drugim elementem szkieletowym. Nośnik danych dysku twardego zawiera co najmniej cztery obszary danych, a przy uchwycie drugim umieszczony jest silnik skokowy z kołem cięgnowym i cięgnem.

Korzystnie, cięgno opasane na pełnym obwodzie koła cięgnowego jest połączone z końcem ramienia, karetki oraz uchwytem cięgna.

Korzystnie, uchwyt drugi posiada poziome przewężenie.

Korzystnie, uchwyt pierwszy osadzony jest na popychaczu.

Korzystnie, nośnik danych dysku twardego zawiera co najmniej cztery obszary danych.

Korzystnie, karetka posiada dwie głowice odczytująco/zapisujące umieszczone po stronie uchwytu pierwszego.

Korzystnie, karetka posiada dwie głowice odczytująco/zapisujące umieszczone po stronie uchwytu drugiego.

Korzystnie, pierwsze sprężyny zewnętrzne, pierwsze sprężyny wewnętrzne, drugie sprężyny wewnętrzne, drugie sprężyny zewnętrzne, koniec ramienia karetki, uchwyt cięgna, pierwszy element szkieletowy, drugi element szkieletowy, uchwyt pierwszy, uchwyt drugi oraz poziome przewężenie stanowią monolityczną prowadnicę sprężystą głowic.

Korzystnie, popychacz stanowi elektromagnes nurnikowy.

Korzystnymi skutkami rozwiązania według wynalazku jest zwiększenie transferu danych do i z dysku twardego, realizowane na zasadzie zwiększenia całkowitej liczby głowic odczytująco/zapisujących pracujących jednocześnie. Ujawnione rozwiązanie pozwala także na skrócenie czasu dostępu do danych z racji mniejszego zakresu ruchu każdej z głowic odczytująco/zapisujących. Możliwe jest także zwiększenie pojemności nośnika danych dysku twardego na zasadzie parowania ze sobą obsługiwanych przez głowice odczytująco/zapisujące ścieżek na nośniku danych, według koncepcji ujawnionej w patencie US6658201 (B1). Ujawniono także zabezpieczenie nośnika danych przed uszkodzeniem w wyniku powstania udaru mechanicznego, dające możliwość szybszej separacji głowic od nośnika danych (krótsza droga ruchu liniowego popychacza w stosunku do drogi kątowej głowicy w typowej konstrukcji dysku twardego).

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia budowę rozwiązania.

Wynalazek dotyczący mechanizmu pozycjonowania sparowanych głowic dysku twardego zostanie bliżej objaśniony na przykładach wykonania rozwiązania.

Mechanizm pozycjonowania sparowanych głowic dysku twardego zawierający nośnik danych, karetkę i głowice odczytująco/zapisujące według wynalazku w centralnej części podstawy (11) umieszczony jest nośnik danych dysku twardego (1) nad którym znajduje się karetka (4) z zamocowanymi głowicami odczytująco/zapisującymi (2a, 2b, 2c, 2d). Karetka (4) osadzona jest z jednej strony na uchwycie pierwszym (5) poprzez pierwsze sprężyny wewnętrzne (3c, 3d) i pierwsze sprężyny zewnętrzne (3a, 3b) oraz z drugiej strony karetka (4) osadzona jest na uchwycie drugim (6) poprzez drugie sprężyny wewnętrzne (3e, 3f) i drugie sprężyny zewnętrzne (3g, 3h). Pierwsze sprężyny wewnętrzne (3c, 3d) i pierwsze sprężyny zewnętrzne (3a, 3b) oraz drugie sprężyny wewnętrzne (3e, 3f) i drugie sprężyny zewnętrzne (3g, 3h) połączone są z pierwszym elementem szkieletowym (4c) i drugim elementem szkieletowym (4d). Jednocześnie nośnik danych dysku twardego (1) zawiera co najmniej cztery obszary danych (1a, 1b, 1c, 1d), gdzie przy uchwycie drugim (6) umieszczony jest silnik skokowy (7) z kołem cięgnowym (8) i cięgnem (9). Cięgno (9) jest opasane na pełnym obwodzie koła cięgnowego (8) i jednocześnie przytwierdzone do niego punktowo, a także połączone z końcem ramienia (4a) karetki (4) oraz uchwytem cięgna (4b). Uchwyt drugi (6) posiada poziome przewężenie (6a), a uchwyt pierwszy (5) osadzony jest na popychaczu (10). Ponadto nośnik danych dysku twardego (1) zawiera co najmniej cztery obszary danych (1a, 1b, 1c, 1d). Natomiast karetka (4) posiada dwie głowice odczytująco/zapisujące (2a, 2b) umieszczone po stronie uchwytu pierwszego (5) oraz karetka (4) posiada dwie głowice odczytująco zapisujące (2c, 2d) umieszczonych po stronie uchwytu drugiego (6).

Głowice odczytująco/zapisujące (2a, 2d) oraz (2b, 2c) o specjalnej budowie cechującej się miniaturowymi wymiarami, realizują odczyt/zapis danych na nośniku danych w postaci dysku. Każda z głowic pracuje jedynie w obrębie ograniczonego pierścienia na nośniku danych (odpowiednio: 1a, 1b, 1c, 1d). Ponieważ głowice odczytująco/zapisujące (2a, 2b) są umieszczone po stronie uchwytu (5), a głowice odczytująco/zapisujące (2c, 2d) są umieszczone po stronie uchwytu (6), czyli odpowiednio po lewej oraz prawej stronie nośnika, a ich wspólny ruch liniowy realizowany jest za pomocą silnika skokowego (7), na wirniku którego sztywno osadzono koło cięgnowe (8) i opasano na pełnym jego obwodzie cięgno (9) punktowo przytwierdzone do niego, powoduje to, że odległość głowic odczytująco/zapisujących od środka dysku się odpowiednio zwiększa lub zmniejsza (w zależności od kierunku ruchu) o taką samą wartość. Efekt odpowiedniego napięcia cięgna (9) uzyskuje się dzięki odkształceniu sprężystego ramienia karetki (4a) przed zamocowaniem cięgna (9) w uchwytach karetki (4). Ważnym aspektem jest to, że silnik skowy (7) pracuje w trybie mikroskoków, w celu wytłumienia drgań karetki oraz zwiększenia rozdzielczości pozycjonowania głowic odczytująco/zapisujących.

Zwiększenie pojemności nośnika danych odbywa się na zasadzie parowania ze sobą obsługiwanych przez głowice odczytująco/zapisujące ścieżek na nośniku. Pierwsza para to obszary (1a) i (1d) obsługiwane przez głowice (2a) i (2d), a druga para to obszary (1 b) i (1c) obsługiwane przez głowice (2b) i (2c). Niezależnie od położenia karetki z głowicami, suma obwodów ścieżek aktualnie obsługiwanych przez daną parę głowic jest stała, zgodnie z koncepcją ujawnioną w patencie US6658201 (B1).Poziome przewężenie (6a) w uchwycie (6), na całej jego szerokości, umożliwia podnoszenie całej prowadnicy wraz z głowicami poprzez jej ruch obrotowy w niewielkim zakresie kątowym. Ruch ten wykorzystuje się w celu parkowania głowic, realizowanego za pomocą standardowego nurnikowego elektromagnesu prądu stałego, którego popychacz oznaczono jako (10). Popychacz (10) podpiera uchwyt (5) a także współpracuje ze sprężyną zwrotną (niewidoczną na rysunku) na tej zasadzie, że kiedy elektromagnes nie jest zasilany, sprężyna unosi go do góry, a wraz z nim cały zespół prowadnicy (elementy 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 4, 5 oraz górną część elementu 6) wraz z głowicami (elementy 2a, 2c, 2b, 2d) następuje wtedy parkowanie wszystkich głowic odczytująco/zapisujących. Parkowanie głowic odczytująco/zapisujących odbywa się na zasadzie realizacji przemieszczenia kątowego przy wykorzystaniu popychacza (10) w postaci elektromagnesu nurnikowego.

Działanie prowadnicy sprężystej polega na tym, że głowice odczytująco/zapisujące (2a, 2b, 2c, 2d) zamocowane są do sztywnej karetki (4), do której sztywno zamocowane są także końce wewnętrznych sprężyn płaskich (3c, 3d, 3e, 3f). Do sztywnych elementów szkieletowych (4c i 4d) zamocowane są natomiast końce wszystkich sprężyn płaskich: zewnętrznych (3a, 3b, 3g, 3h) oraz wewnętrznych (3c, 3d, 3e, 3f). Podatność sprężyn płaskich umożliwia precyzyjne przemieszczanie liniowe karetki (4), a wraz z nią głowic odczytująco/zapisujących (2a, 2b, 2c, 2d) przymocowanych do niej. Karetka (4) napędzana jest silnikiem skokowym (7) za pośrednictwem cięgna (9) nawiniętego na koło cięgnowe (8) i utwierdzonego w tym kole, przymocowanego do karetki w miejscu oznaczonym jako (4b) oraz na końcu ramienia (4a).

Elementy (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 4a, 4b, 4c, 4d, 5, 6, 6a) wykonane są z w postaci jednego monolitycznego elementu, korzystnie z materiału dobrze tłumiącego drgania mechaniczne dzięki występowaniu dużego tarcia wewnętrznego, np. odpowiedniego rodzaju polimeru.

Lista oznaczeń

- nośnik danych dysku twardego

1a, 1b, 1c, 1d - poszczególne obszary nośnika danych

2a, 2d - pierwsza para głowic odczytująco/zapisujących

2b, 2c - druga para głowic odczytująco/zapisujących

3a, 3b - pierwsze sprężyny zewnętrzne

3g, 3h - drugie sprężyny zewnętrzne

3c, 3d - pierwsze sprężyny wewnętrzne

3e, 3f - drugie sprężyny wewnętrzne

- karetka

4a - koniec ramienia karetki

4b - uchwyt cięgna

4c - pierwszy element szkieletowy

4d - drugi element szkieletowy

- uchwyt pierwszy

- uchwyt drugi a - poziome przewężenie w uchwycie

- silnik skokowy

- koło cięgnowe

- cięgno

- popychacz

- podstawa

Claims (9)

1. Mechanizm pozycjonowania sparowanych głowic dysku twardego zawierający nośnik danych, karetkę i głowice odczytująco/zapisujące w obudowie znamienny tym, że w centralnej części podstawy (11) umieszczony jest nośnik danych dysku twardego (1), nad którym znajduje się karetka (4) z zamocowanymi głowicami odczytująco/zapisującymi (2a, 2b, 2c, 2d), przy czym karetka (4) osadzona jest z jednej strony na uchwycie pierwszym (5) poprzez pierwsze sprężyny wewnętrzne (3c, 3d) i pierwsze sprężyny zewnętrzne (3a, 3b) oraz z drugiej strony karetka (4) osadzona jest na uchwycie drugim (6) poprzez drugie sprężyny wewnętrzne (3e, 3f) i drugie sprężyny zewnętrzne (3g, 3h), przy czym pierwsze sprężyny wewnętrzne (3c, 3d) i pierwsze sprężyny zewnętrzne (3a, 3b) oraz drugie sprężyny wewnętrzne (3e, 3f) i drugie sprężyny zewnętrzne (3g, 3h) połączone są z pierwszym elementem szkieletowym (4c) i drugim elementem szkieletowym (4d), jednocześnie nośnik danych dysku twardego (1) zawiera co najmniej cztery obszary danych (1a, 1b, 1c, 1d), przy czym przy uchwycie drugim (6) umieszczony jest silnik skokowy (7) z kołem cięgnowym (8) i cięgnem (9).

2. Mechanizm według zastrz. 1 znamienny tym, że cięgno (9) opasane na pełnym obwodzie koła cięgnowego (8) jest połączone z końcem ramienia (4a) karetki (4) oraz uchwytem cięgna (4b).

3. Mechanizm według zastrz. 1 albo 2 znamienny tym, że uchwyt drugi (6) posiada poziome przewężenie (6a).

4. Mechanizm według dowolnego z zastrz. 1-3 znamienny tym, że uchwyt pierwszy (5) osadzony jest na popychaczu (10).

5. Mechanizm według dowolnego z zastrz. 1-4 znamienny tym, że nośnik danych dysku twardego (1) zawiera co najmniej cztery obszary danych (1a, 1b, 1c, 1d).

6. Mechanizm według dowolnego z zastrz. 1-5 znamienny tym, że karetka (4) posiada dwie głowice odczytująco/zapisujące (2a, 2b) umieszczone po stronie uchwytu pierwszego (5).

7. Mechanizm według dowolnego z zastrz. 1-6 znamienny tym, że karetka (4) posiada dwie głowice odczytująco/zapisujące (2c, 2d) umieszczone po stronie uchwytu drugiego (6).

8. Mechanizm według dowolnego z zastrz. 1-7 znamienny tym, że pierwsze sprężyny zewnętrzne (3a, 3b), pierwsze sprężyny wewnętrzne (3c, 3d), drugie sprężyny wewnętrzne (3e, 3f), drugie sprężyny zewnętrzne (3g, 3h), koniec ramienia karetki (4a), uchwyt cięgna (4b), pierwszy element szkieletowy (4c), drugi element szkieletowy (4d), uchwyt pierwszy (5), uchwyt drugi (6) oraz poziome przewężenie (6a) stanowią monolityczną prowadnicę sprężystą głowic.

9. Mechanizm według zastrz. 4 znamienny tym, że popychacz (10) stanowi elektromagnes nurnikowy.