DE68925035T2

DE68925035T2 - Magnetische lageanordnung für eine platteneinheit.

Info

Publication number: DE68925035T2
Application number: DE68925035T
Authority: DE
Inventors: Frederick Stefansky
Original assignee: Conner Peripherals Inc
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 1988-11-10
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2009-10-28
Also published as: JP2759137B2; EP0444062A4; KR0152064B1; DE68925035D1; JPH04501629A; EP0444062B1; WO1990005359A1; EP0444062A1

Description

BEZUGNAHME AUF ÄHNLICHE ANMELDUNGEN

PLATTENANTRIEBE GERINGER HÖHE, Aktenzeichen 147,804 vom 25.01.1988, Erfinder Frederick Mark Stefansky, übertragen auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung
PLATTENANTRIEB-ARCHITEKTUR, Aktenzeichen Nr. 056,584 vom 29.05.1987, Erfinder Frederick Mark Stefansky und Glade N. Bagnell, übertragen auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung;
PLATTENANTRIEB-SOFTWARE-SYSTEM-ARCHITEKTUR, Aktenzeichen Nr. 057,806 vom 02.06.1987, Erfinder John P. Squires, Thomas A. Fiers und Louis J. Shrinkle, übertragen auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung;
PLATTENANTRIEB-SOFTWARE-SYSTEM-ARCHITEKTUR UNTER VERWENDUNG EINES EINGEBETTETEN REALZEIT-DIAGNOSTIK-MONITORS, Aktenzeichen Nr. 058,289 vom 02.06.1997, Erfinder John P. Squires, Thomas A. Fiers und Louis J. Shrinkle, übertragen auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Parkvorrichtungen für Plattenantriebe, genauer gesagt Vorrichtungen, die den Kopf bzw. die Köpfe eines Plattenantriebes über einem ausgewählten Teil einer harten (oder festen) Platte positionieren und halten, solange der Plattenantrieb außer Betrieb ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Entwicklungen bei Personal Computern, tragbaren Computern und Laptop-Computern haben Verringerungen der Größe ausgelöst und die Speicherkapazität von Plattenantrieben gesteigert.
Faktoren, die den Einbau und die Verwendung fester oder harter Platten bei Laptop-Computern begrenzen, sind die Größe, das Gewicht sowie der Energiebedarf von Hartplattenantrieben. Es bestand der Wunsch, tragbare Computer mit Batterien zu betreiben; die Verringerung der Lebensdauer der Batterien durch jegliche leistungszehrende Komponenten eines Computers haben die Anstrengung verstärkt, den Energieverbrauch durch Plattenantriebe zu Gebrauch bei tragbaren Computern zu verringern.
Herkömmliche Hartplattenantriebe enthalten häufig eine Vorrichtung zum Parken des Kopfes bzw. der Köpfe des Antriebes. Der Ausdruck "Parken" in dieser Patentschrift bezieht sich auf das Halten der Position des Kopfes bzw. der Köpfe über einen ausgewählten Bereich (im allgemeinen eine "Landezone" im Bereich des Innendurchmessers oder des Außendurchmessers) einer Platte (oder Platten). Die Köpfe sind von einem Aktuator unterstützt, und das Parken der Köpfe bedeutet auch das Parken des Aktuators durch Fixieren der Position des Aktuators, der die Köpfe trägt. Bei herkömmlichen Plattenantrieben "fliegt" ein Kopf über die Fläche einer Platte, und reitet auf einem Luftstrom, erzeugt durch den Umlauf der Platte. Hält die Platte an, beispielsweise dann, wenn der Strom abgeschaltet wird, so landet der Kopf auf der Platte. Landet der Kopf auf einem Bereich der Platte, der zum Speichern von Daten verwendet wird, so besteht die Gefahr, daß die Platte und somit die auf der Platte gespeicherten Daten beschädigt werden. Das Parken des Kopfes bzw. der Köpfe ist besonders bei tragbaren Computern wichtig, wobei der Plattenantrieb ständig großen physischen Stößen während des Transports ausgesetzt sein kann. Nichtbetriebsbedingte physische Stöße, beispielsweise Stöße während des Transportes tragbarer Computer oder während des Versandes können dazu führen, daß die Köpfe gegen die Platte hauen und möglicherweise einen Verlust von Daten zufolge haben, falls der Kopf gegen einen Daten-tragenden Bereich der Platte haut. Das Parken des Kopfes stellt sicher, daß der Kopf in einer Landezone landet, d. h. in einem nicht-datenspeichernden Bereich der Platte, und daß er in einer Position über der Landezone während der Abschaltzeitspanne gehalten wird.
Zahlreiche Typen von Park- (oder Verriegelungs-) Vorrichtungen wurden dazu verwendet, den Aktuatorarm einer Tonspule in einer ausgewählten Position dann zu verriegeln, wenn der Plattenantrieb nicht arbeitet. Zahlreiche Parkvorrichtungen weisen einen Riegel vor, der den Aktuatorarm physisch erfaßt und eine Feder verwendet, um einen schwenkenden Verriegelungshebel in eine Parkposition zu beaufschlagen, ferner einen Elektromagneten zum Freigeben des Riegels während des Betriebes des Antriebes. Die Anwendung des Elektromagneten zum Freigeben des Riegels erfordert die ständige Anwendung elektrischer Energie zum Halten des Riegels in der nicht verriegelten Position. Weiterhin erzeugt ein Elektromagnet Wärme, was bei einem Plattenantrieb oder jeglichen anderen Bereichen innerhalb eines Computers nicht wünschenswert ist.
Luftbetätigte Parkvorrichtungen beruhen auf dem Luftstrom, der durch die umlaufenden Platten erzeugt wurde, um einen federbelasteten Verriegelungshebel freizugeben. Luftbetätigte Parkvorrichtungen weisen das Problem der Interferenz mit dem Luftstrom auf, der notwendig ist, damit die Köpfe einwandfrei fliegen. Die durch den Luftstrom erzeugte Kraft wird auf die Oberfläche der Platten aufgebracht, und mit kleinerer Größe der Platten kann die Luftmenge ungenügend sein, um den Verriegelungsmechanismus auszulösen.
Auch wurden Solenoide angewandt, um Verriegelungshebel, die federbeaufschlagt sind, freizugeben. Genau wie bei Elektromagneten erfordert ein Solenoid eine konstante Zufuhr elektrischer Energie, und der Restmagnetismus des Plungers muß durch die Federkraft überwunden werden.
Derartige Parkvorrichtungen wenden häufig schwenkbare Verriegelungshebel an, die oft Probleme des Designs, der Herstellung und des Betriebes aufweisen, beispielsweise bezogen auf das Ausgleichen des Verriegelungshebels zum Sicherstellen einer einwandfreien Position des Riegels bei sämtlichen Ausrichtungen des Plattenantriebes. Ein Riegel, der nicht einwandfrei bei allen Ausrichtungen des Plattenantriebes arbeitet, ist zur Anwendung bei einem tragbaren oder Laptop- Computer ungeeignet.
Die Zuverlässigkeit elektromagnetischer Parkvorrichtungen, die ein durchlässiges Element anziehen, erfordert das Überwinden jeglichen Restmagnetismus im permeablen Element, was die Anwendung größerer Beaufschlagungsfedern verlangt. Größere Federkräfte erfordern jedoch größere elektrische Leistung, um den Elektromagneten zu beaufschlagen, der die Federkraft zuverlässig überwindet. Rein magnetische Parkvorrichtungen parken den Aktuator durch Anziehen mittels eines Elektromagneten eines magnetisch durchlässigen Bereiches des Aktuators. Solche Parkvorrichtungen haben einen direkten Kontakt zwischen dem magnetisch durchlässigen Bereich des Aktuators und dem Magneten. Der Hauptnachteil eines magnetischen Riegels dieser Art besteht darin, daß die Drehbewegung des Aktuators entgegengesetzt beeinflußt wird durch das Anziehen des magnetisch permeablen Bereiches des Aktuators und des Magneten, was Probleme bezüglich der Spurführungs- und Suchfunktionen beinhaltet. Ferner ist zum Freigeben des Aktuators vom Magneten eine extrem große Kraft notwendig. Eine Magnetparkvorrichtung ist in IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 19, No. 4, Sept. 1976, A.R. Hearn, "Actuator Retraction Device", Seite 1440, beschrieben. Dies beschreibt eine Magnetvorrichtung, die einen Aktuator eines magnetischen Plattenantriebes in zurückgezogener Position beaufschlagt, und in Abwesenheit von Antriebsströmen den Aktuator in dieser Position hält. Die Zurückziehfunktion wird automatisch durch einen rechteckig gestalteten dünnen Ferritfilm ausgeführt, oder durch ein anderes Weichmagnetmaterial, das einen hohen elektrischen Widerstand aufweist und an der Innenseite des Aktuators befestigt ist.
Jede Komponente eines Plattenantriebes bedeutet eine Steigerung des Gewichtes des Antriebes, des vom Antrieb eingenommenen Raumes sowie des Herstellungsaufwandes. Eine große Anzahl mechanischer Komponenten, insbesondere der bewegenden Komponenten eines Verriegelungsmechanismus, steigert die Möglichkeit und Wahrscheinlichkeit des mechanischen Ausfalls des Antriebs. Die Anzahl und Komplexität mechanischer Komponenten steht auch im Zusammenhang mit der Fähigkeit des Antriebes, physische Stöße und Schwingungen zu überleben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es soll eine Parkvorrichtung für einen Plattenantrieb beschrieben werden, die keinerlei elektrische Leistung während des Betriebes des Plattenantriebes benötigt.
Es soll eine Parkvorrichtung beschrieben werden, deren Plattenantrieb einen minimalen Raumbedarf hat.
Es soll eine Parkvorrichtung beschrieben werden, die den Aktuator eines Plattenantriebs magnetisch hält (oder parkt).
Es soll eine Parkvorrichtung beschrieben werden, die den Aktuator parkt, ohne sich auf physische Riegel der Parkvorrichtung und des Aktuators zu stützen.
Es soll eine magnetische Parkvorrichtung beschrieben werden, die einen magnetischen Effekt des "schwarzen Loches" schafft. Der Effekt des schwarzen Loches konzentriert ein Magnetfeld in einem interaktiven Bereich, in welchem das Magnetfeld einen Aktuator hält und die Leckage des Magnetfeldes außerdem des interaktiven Bereiches im wesentlichen vermeidet.
Es soll eine magnetische Parkvorrichtung beschrieben werden, mit einer Magneteinheit, die ein Magnetfeld aufweist und die den Aktuator nur dann festhält, wenn er sich innerhalb eines Schlitzes (eines Luftspaltes) in der Magneteinheit befindet.
Es soll eine magnetische Parkvorrichtung beschrieben werden, die keinerlei bewegte Teile außer dem Aktuatorarm aufweist.
Es soll eine magnetische Parkvorrichtung beschrieben werden, die in einem Plattenantrieb leicht zu montieren ist.
Die Erfindung gibt eine magnetische Parkvorrichtung für einen Plattenantrieb mit einem Datenspeichermittel an, einem Transducer zum Auslesen von Informationen von sowie zum Einschreiben von Informationen in das Datenspeichermedium sowie einen Aktuator zum selektiven Positionieren des Transducers über einem Weg zwischen einem ersten Punkt und einem zweiten Punkt in Bezug auf das Datenspeichermedium, umfassend ein magnetisch permeables Halteelement am Aktuator sowie magnetische Parkmittel, die im Bereich des Aktuators angeordnet sind, um das genannte Halteelement einzufangen und magnetisch festzuhalten, um die Transducer zu parken, wobei das magnetische Parkmittel einen Magneten aufweist, der ein Magnetfeld erzeugt, ferner ein magnetisches Feld mit einem Element, das einen Luftspalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt ein Schlitz im Magnetfeld enthaltenden Element, und daß magnetischen Flußlinien des Magnetfeldes im Magnetfeld-enthaltenden Element im wesentlichen parallel zur Länge des Schlitzes im Magnetfeld-enthaltenden Element verlaufen, so daß das Magnetfeld den Aktuator nur dann einfängt, wenn der Aktuator in den Schlitz des Magnetfeld- enthaltenden Elementes eintritt, wobei sich das Halteelement im nicht durchdrungenen Zustand über einem ersten Bereich des Weges des Aktuators befindet, und in einen durchdrungenen Zustand über einen zweiten Bereich des Aktuatorweges umschaltet, so daß das Halteelement in der Nähe des magnetischen Parkmittels und im Magnetfeld positioniert wird.
Die vorliegende Erfindung gibt ferner einen Plattenantrieb niedrigen Energiebedarfs an, ansprechend auf einen Host- Computer, umfassend eine Basisplatte, eine umlaufende Platte, die auf der Basisplatte ruht, wobei die Platte eine Landezone aufweist, Steuermittel zum Erzeugen von Steuersignalen, Mittel, die auf die Steuersignale ansprechen, um auf die Platte einzuwirken, umfassend einen Kopf zum Auslesen und Aufzeichnen von Informationen, einen Aktuatorarm, der auf der Basisplatte schwenkbar gelagert ist, um den Kopf zu tragen, und eine Tonspule zum Verschwenken des Aktuatorarmes, um den Kopf selektiv in Bezug auf die Platte zu positionieren, ein durchlässiges Halteelement, das am Aktuatorarm angeordnet ist, und Parkmittel zum Parken des Kopfes, umfassend einen Magneten zum Erzeugen eines Magnetfeldes sowie ein Magnetfeld- enthaltendes Element mit einem Luftspalt, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt einen Schlitz im Magnetfeld- enthaltenden Element aufweist, daß die magnetischen Flußlinien des Magnetfeldes im Magnetfeld-enthaltenden Element im wesentlichen parallel zur Länge des Schlitzes im Magnetfeld- enthaltenden Element verlaufen, so daß das Magnetfeld den Aktuator nur dann einfängt, wenn der Aktuator in den Schlitz des Magnetfeld-enthaltenden Elementes eintritt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Magneteinheit einer Parkvorrichtung, die nicht gemäß der Erfindung gestaltet ist.
Fig. 1B ist eine stirnseitige Ansicht der Magneteinheit von Fig. 1A.
Fig. 2A ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Magneteinheit einer Parkvorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 2B ist eine stirnseitige Ansicht der Magneteinheit von Fig. 2A.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Plattenantriebes mit einer Parkvorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 4 ist eine Teildraufsicht auf den Plattenantrieb mit einer Parkvorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 5 ist eine Teilstirnansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 4.
Fig. 6A-B sind Schnittansichten entlang der Linie 6-6' in Fig. 2A zum Veranschaulichen der Arbeitsweise der Parkvorrichtung mit einer Magneteinheit gemäß der Erfindung.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung zum Erläutern der Vorteile der Ausführungsform der Magneteinheit gemäß der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Ein Plattenantrieb mit einer magnetischen Parkvorrichtung gemäß der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 beschrieben werden. Der hier beschriebene Plattenantrieb beinhaltet beispielsweise eine einzige harte Platte mit einer Magnetbeschichtung und wendet die Winchester-Technik an. Der Plattenantrieb kann jedoch zahlreiche Platten verwenden (und eine entsprechende Anzahl von Köpfen, üblicherweise einen pro Plattenfläche - zwei Köpfe pro Platte) sowie andere Typen von Platten, beispielsweise optische Platten und andere Lese- Schreib-Techniken, beispielsweise Laser.
Die Anwendung eines Magnetfeldes zum Parken der Köpfe bei einem Plattenantrieb, gegenüber einer mechanischen Verriegelung, vermeidet die Notwendigkeit einer elektromagnetischen und luftbetätigten Vorrichtung zum Freigeben des mechanischen Riegels während des Betreibens des Plattenantriebes. Magnetische Parkeinheiten 10, 12 sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Wie oben dargelegt, ist Parkeinheit 10 nicht gemäß der Erfindung gestaltet. Parkeinheit 12 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Jede magnetische Parkeinheit 10, 12 umfaßt einen Magneten 14 und ein Magnetfeld- enthaltendes Element 16, 18 zum Enthalten und Schaffen einer Rückführung des von Magnet 14 erzeugten Magnetfeldes. Ein Luftspalt (oder Schlitz) 20, 22 im Feld-enthaltenden Element 16, 18 erzeugt einen Bereich hoher Magnetfeldintensität. Der Aktuator des Plattenantriebes wird dann eingefangen, wenn ein magnetisch permeabler Bereich des Aktuators in den Luftspalt 20, 22 eintritt. Der Plattenantrieb ist derart gestaltet, daß der Kopf bzw. die Köpfe dann geparkt wird bzw. werden, wenn der Aktuator eingefangen ist.
Ein Plattenantrieb 30 mit einer magnetischen Parkvorrichtung gemäß der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 beschrieben werden. Zum Zwecke des Beschreibens der magnetischen Parkvorrichtung gemäß der Erfindung soll Plattenantrieb 30 ganz allgemein beschrieben werden. Die Einzelheiten von Plattenantrieben, die eine magnetische Parkvorrichtung statt anderer Verriegelungsvorrichtungen verwenden, sind in den obengenannten, anhängigen Anmeldungen mit dem Aktenzeichen No. 147,804 und 056,584 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Plattenantrieb 30 umfaßt eine Grundplatte zum Tragen der Innenkomponenten des Antriebes und der äußeren elektronischen Schaltung. Als Innenkomponenten können drei miteinander verknüpfte Gruppen genannt werden: Platte 34 und Antriebsmotor 35, Aktuatoreinheit 36 zum Positionieren des Kopfes bzw. der Köpfe 38 in Bezug auf die Platte 34 sowie eine Header-Einheit 40 mit einem Header 42, einer Konsole 44 und einem biegsamen Leiter 46.
Ein nicht gezeigter Deckel ist dichtend an der Basisplatte 32 befestigt, um einen kontrollierten Raum zwischen Basisplatte 32 und Deckel zu schaffen.
Die Aktuatoreinheit 36 umfaßt einen schwenkbaren Aktuatorarm 40, einen Kopf 38, der an einem ersten Ende 50a des Aktuatorarmes 50 befestigt ist, sowie eine Aktuatorspule 52, der an Aktuator-Unterarmen 50-1, 50-2 an einem zweiten Ende 50b des Aktuatorarmes 50 befestigt ist. Der erste und der zweite Aktuatorarmteil 50a, 50b sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schwenkpunktes des Aktuatorarmes 50 angeordnet. Eine Magneteinheit 54 weist Magnete 56a, b auf, und die Komponenten der Magneteinheit 54, wie unten im einzelnen beschrieben, sind aus magnetisch durchlässigem Material hergestellt, um Rückführungen der durch die Magente 56a, b erzeugten Magnetfelder zu schaffen. Die Magneteinheit 54 und die Aktuatorspule 52 sind derart angeordnet, daß ein Strom in Spule 52 in Anwesenheit der durch die Magnete 56 erzeugten Magentfelder eine Kraft erzeugt, die den Aktuatorarm 50 verschwenkt. Ströme, die in entgegengesetzten Richtungen in Spule 52 fließen, erzeugen Drehmomente in entgegengesetzten Richtungen. Das Verschwenken des Aktuatorarmes 50 positioniert den Kopf 38 in ausgewählten Bereichen in Bezug auf die Platte 34.
Platte 34, die von einem Antriebsmotor 35 angetrieben ist, weist einen Innendurchmesser 58, einen Außendurchmesser 60 sowie eine Landezone (oder Nicht-Daten-Bereich) 61 in der Nähe des Innendurchmessers 58 auf. Die Landezone 61 kann irgendein ausgewählter Bereich der Platte 34 sein, jedoch wird üblicherweise ein Bereich der Platte 34 in der Nähe des Innendurchmessers 58 oder des Außendurchmessers 60 ausgewählt.
Eine gedruckte Schalteinheit (oder ein Steuermittel) 62 ist am Boden der Basisplatte 12 befestigt. Header 42 überträgt elektrische Signale von der gedruckten Schalteinheit 62 zur kontrollierten inneren Umgebung.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 5 sollen Aufbau und Arbeitsweise der Aktuatoreinheit erläutert werden. Die Funktion der Aktuatoreinheit 36 besteht darin, den Kopf 38 in Bezug auf die Flächen der Platte (n) 34 durch Verschwenken der Aktuatorarmeinheit 50 selektiv zu positionieren, genauer gesagt die Köpfe 38 über den einzelnen Rillen auf Platte (n) 34. Die Köpfe 38 sind von Aktuatorarm 50 getragen, mittels eines Belastungsarmes 34 und einer (nicht gezeigten) Flexur zwischen Belastungsarm 64 und den Köpfen 38. Eine Lagereinheit 66 ist in Aktuatorarm 50 zwecks Schaffens eines Schwenkpunktes eingesetzt. Aktuatorarm 50 einschließlich sämtlicher hieran befestigter Komponenten wird genau ausgeglichen, d.h. es werden gleiche Gewichte auf beiden Seiten des Schwenkpunktes angeordnet, so daß das Positionieren der Köpfe 38 linearen Stößen und Schwingungen in geringerem Maße ausgesetzt ist.
Die Magneteinheit 54, die in Verbindung mit Spule 52 eine Tonspuleneinheit umfaßt, weist eine obere und eine untere Platte 68, 70 auf, die aus magnetisch permeablem Material gebildet sind, Tragpfosten 72, 74, ebenfalls aus magnetisch permeablem Material sowie einen ersten und einen zweiten Magenten 56a, 56b, die an der oberen Platte 68 befestigt sind. Die obere und die untere Platte 68, 70 in Verbindung mit den Tragpfosten 68, 70 wirken als Rückführungen der durch den ersten und den zweiten Magneten 66a, b gebildeten Magnetfelder. Entscheidend ist, daß zwischen den Tragpfosten 72, 74 und entweder der oberen Platte 68 oder der unteren Platte 70 kein Luftspalt herrscht; jeglicher Luftspalt würde eine Diskontinuität der Rückführung erzeugen und die Stärke des Magnetfeldes erheblich verringern.
Der erste und der zweite Magnet 56a, b haben einander gegenüberliegende Pole, die an der oberen Platte 64 befestigt sind (d.h. der Südpol des ersten Magneten 56a und der Nordpol des zweiten Magneten 56b sind an der oberen Platte 68 befestigt), um ein erstes und ein zweites Magnetfeld B&sub1;, B&sub2; zwischen entsprechenden der ersten und der zweiten Magnete 56a, b sowie der Bodenplatte 70 zu bilden. Das erste und das zweite Magnetfeld B&sub1;, B&sub2; sind in drei geschlossenen Magnetfeldschlaufen eingeschlossen, umfassend verschiedene Bereiche der oberen Platte 68, der Bodenplatte 70 und dem ersten sowie dem zweiten Tragpfosten 72, 74. Dadurch, daß die Magnetfelder B&sub1; und B&sub2; Rückführungen aufweisen, wird die Magnetfeldstärke eines jeden magnetischen Feldes im Bereich zwischen den ersten und zweiten Magneten 56a, b und der Bodenplatte 70 gesteigert. Die Stärke des Magnetfeldes in diesem Bereich hängt direkt vom Drehmoment ab, das die Tonspule auf den Aktuatorarm 50 ausübt, und somit von der Drehgeschwindigkeit des Aktuatorarmes 50 und den Suchzeiten des Antriebes.
Zum Begrenzen der Schwenkbewegung des Aktuatorarmes 50 sind Crash-Stops vorgesehen, so daß die Köpfe 38 lediglich zwischen dem Innendurchmesser 58 und dem Außendurchmesser 60 der Platte 34 wandern. Der Außendurchmesser-Crash-Stop ist aus einer Buchse 76 gebildet (Figur 5), die auf Tragpfosten 72 sitzt. Verbringt die Schwenkbewegung des Aktuatorarmes 50 die Köpfe 38 zum Außendurchmesser 60 der Platte 34, so berührt ein Teil des Aktuator-Unterarmes 50-2 den Außendurchmesser-Crash-Stop 76 und verhindert damit eine Bewegung der Köpfe 38 über den Außendurchmesser 60 hinaus. Ein Innendurchmesser-Crash-Stop ist vorgesehen in Gestalt eines Teiles des magnetischen Verriegelungsmechanismus, und ist im folgenden beschrieben.
Ein flexibler Rückführleiter 46 leitet elektrische Signale vom Header 42 zu den Köpfen 38 und der Aktuatoreinheit 36. Der flexible Rückführleiter 56 kann in drei Bereiche unterteilt sein: einen ersten Bereich 80, der der Aktuatorspule 52 Strom zuführt, einen zweiten Bereich 82, der eine geschliffene Ebene ist, die den stromführenden Bereich 80 von einem dritten, datentragenden Bereich 84 trennt. Der datentragende Bereich 84 liefert Signale an die Köpfe 38 zum Aufzeichnen von Informationen auf der Platte 34, und führt Signale von den Köpfen 38 der gedruckten Schalteinheit 62 über den Header 42 dann zu, wenn Daten aus der Platte 34 ausgelesen werden. Die geschliffene Ebene 82 verhindert eine Interferenz mit den relativ schwachen Datensignalen, was anderenfalls erzeugt werden würde durch stärkere Ströme, die die Aktuatorspule 52 benötigt und die durch den ersten Teil 80 des flexiblen Rückführleiters 46 fließen.
Der flexible Rückführleiter 46 ist derart gestaltet, daß er lediglich ein geringes Drehmoment auf den Aktuatorarm 50 überträgt. Jegliches Moment, das durch irgendein Bauteil außer durch die Tonspuleinheit auf den Aktuatorarm 50 ausgeübt wird, beeinträchtigt die Funktion der Aktuatoreinheit 36 bezüglich des Positionierens des Kopfes 38 in Bezug auf Platte 34, insbesondere die Rillenfolge- und Suchfunktion, so wie in den anhängigen US-Patentanmeldungen Nr. 057,806 und 058,289 beschrieben. Die von der Tonspuleneinheit aufgebrachte Kraft muß gesteuert werden, um die durch die flexible Rückführleitung 46 ausgeübte Kraft auszugleichen.
Eine magnetische Parkvorrichtung zum Parken der Köpfe 38, d.h. zum Verriegeln des Aktuatorarmes 50 in einer Ausrichtung, in welcher die Köpfe 38 beispielsweise am Innendurchmesser 58 der Platte 34 positioniert sind, soll unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 beschrieben werden. Während des Abschaltens des Plattenantriebes 30 veranlaßt die Steuereinrichtung 62 die Aktuatoreinheit 36 zum Verschwenken des Aktuatorarmes 50 in jene Position, in welcher die Köpfe 38 sich über der Landezone 61 der Platte 34 befinden, bevor die Drehzahl der Platte 34 auf jenen Wert abgesenkt werden, in welchem die Köpfe 38 auf der Platte 34 landen.
Eine magnetische Parkvorrichtung gemäß der Erfindung beinhaltet eine magnetische Einheit 12, getragen von oder eingeschlossen in beispielsweise einem Pfosten 74. Das Anheben, d.h. die vertikale Position sowie der Ort, beispielsweise die horizontale Position in der x-y-Ebene werden derart ausgewählt, daß das magnetisch durchlässige Fangelement 100, das einen Teil eines Aktuatorarmes 50 oder eines hieran befestigten Elementes umfassen kann, in den Luftspalt 22 in der Magneteinheit 12 dann eintritt, wenn der Aktuatorarm 50 verschwenkt wird, so daß die Köpfe 38 über der Landezone 61 positioniert werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird die Magneteinheit derart positioniert, daß sie sich außerhalb der magnetischen Flußkreise der Felder B&sub1;, B&sub2; befinden, die von den Magneten 56a, 56b erzeugt werden. Diese magnetischen Flußkreise befinden sich in der oberen und der unteren Platte 68, 70, so daß sich die Magneteinheit 12 außerhalb des Spaltes zwischen diesen Platten 68, 70 befindet. Das Magnetfeld im Luftspalt 22 der Magneteinheit 12 fängt das Fangelement 100 ein, um den Aktuatorarm 50 festzuhalten und die Köpfe 38 ohne Berührung zwischen Fangelement 100 und Magnet 14.
Bei der Ausführung gemäß der Figuren 1A und 1B hat das Magnetfeld-Halteelement 16 einen Luftspalt 20, der im wesentlichen senkrecht zur Magnetflußbahn 112 des Magnetfeldes verläuft, das durch das Magnetfeld-Halteelement 16 hindurchläuft. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat erkannt, daß die magnetischen Flußlinien 1, 4, die einen solchen Luftspalt 20 in einem Magnetfeld enthaltenen Element 16 zugeordnet sind, außerhalb des Luftspaltes 20 liegen - so wie in Figur 1B gezeigt, aufgrund einer Erscheinung, die als Streuung bekannt ist. Das Streuen führt zu Streuverlusten des Magnetfeldes. Außerdem unterbricht der Luftspalt den Magnetkreis im Feld enthaltenden Element 16.
Die Streuverluste des Magnetfeldes 114 außerhalb des Luftspaltes 20 des Feld-enthaltenden Elementes 16 erfordern, daß die Magneteinheit 12 derart positioniert werden muß, daß Aktuatorarm 50, insbesondere dessen Teil 100, während des Betriebes des Plattenantriebes nicht in das Streumagnetfeld 114 eintritt. Demzufolge ist jener Teil der Platte 34, über welchem der Kopf positioniert wäre, wenn sich Aktuatorarm 50 im magnetischen Streufeld 114 befindet, nicht als Datenbereich nutzbar, da eine teilweise Rückhaltung des Aktuatorarmes 50 durch die Magneteinheit 12 die Suchfunktionen der Aktuatoreinheit 36 beeinträchtigen würde. Insbesondere ziehen die Algorithmen zum Steuern der Spurfolge- und Suchfunktion die Reibkräfte und die Rotationsträgheit des Aktuatorarmes 50 sowie die vom flexiblen Leiter 46 ausgeübten Kräfte in Betracht. Das Einwirken eines äußeren Magnetfeldes, das dazu führen würde, die Drehgeschwindigkeit des Aktuatorarmes 50 beim Bewegen des Kopfes zum Innendurchmesser 58 hin zu steigern, und die Drehgeschwindigkeit des Aktuatorarmes 50 dann abzusenken, wenn sich der Kopf vom Innendurchmesser 58 hinwegbewegt, wäre jedoch schwierig zu verwirklichen und könnte bezüglich der Suchzeiten abträglich sein.
Der Erfinder hat erkannt, daß ein Feld-enthaltendes Element 18 der Figuren 2A und 2B mit einem Luftspalt oder Schlitz 22, ausgerichtet in einer Richtung im wesentlichen parallel zu den magnetischen Flußlinien 116 im Feld-enthaltenden Element 18, das Streuen außerhalb des Luftspaltes 22 im wesentlichen aufhebt. Wie in den Figuren 2 und 6A gezeigt, hat der Luftspalt oder Schlitz 22 eine gewisse Länge und eine gewisse Breite, und die Flußlinien 116 des Feldes im Feld-enthaltenden Element 18 verlaufen im wesentlichen parallel zur Länge des Luftspaltes 22. Die Flußlinien 118 des Feldes, das vom Südpol des Magneten 14 zum Feld-enthaltenden Element 18 verläuft, verlaufen allesamt zwischen Magnet 14 und Feld-enthaltendem Element 18; keine der Flußlinien 118 befindet sich außerhalb der physischen Grenzen des Feld-enthaltenden Elementes 18.
Die gegenseitige Wirkung von Magnetfeld 12 und Fangelement 100 erzeugen einen Magnetschalter. Wie man aus Figur 6A erkennt, ist Fangelement 100 dann nicht permeabel, wenn es sich außerhalb des Luftspaltes 22 befindet. Tritt Fangelement 100 in den Luftspalt 22 ein (Figur 6B), so schaltet es in den durchdrungenen Zustand. Fangelement 100 wird somit integraler Bestandteil des Magnetkreises - der Flußwege 116 und 118, erzeugt durch Magnet 14, und wird gegen den Nordpol N des Feld- enthaltenen Elementes 18 an der Kante von Luftspalt 22 hingezogen. Der Aufbau erzeugt ferner den sogenannten magnetischen Effekt des "schwarzen Loches". Das Ergebnis des magnetischen Effektes des schwarzen Loches besteht darin, daß Aktuatorarm 50 von einer Magneteinheit so lange unbeeinflußt bleibt, bis Fangelement 100 in den Luftspalt 22 eintritt.
Die Schwenkbewegung des Aktuatorarmes 50 erlaubt es dem Fangelement 100, sich entlang Achse A zu bewegen (Fig. 6A). Aktuatorlager 66 verhindert jedoch eine Bewegung des Fangelementes 100 in Achse B. Die Magnetkräfte, die versuchen, das Fangelement entlang der Achse B zu bewegen, und die Magnetkräfte, die das Fangelement 100 gegen Magnet 14 hin anziehen, führen zu einer starken Haltekraft, die das Fangelement 100 in Luftspalt 22 festhält. Ein Puffer 120 begrenzt den Hub des Fangelementes 100 (und somit des Aktuatorarmes 50) entlang der Achse A. Die Haltekraft wird durch die geometrischen Proportionen der verschiedenen Elemente bestimmt, die den Magnetkreis (eingeschlossen das Feld- enthaltende Element 16 und das Fangelement 100) umfassen, die Stärke des Magnetfeldes in Luftspalt 22 und die Stärke des Puffers 120. Puffer 120 bestimmt den Abstand zwischen Magnet 14 und Fangelement 100 und verhindert, daß diese beiden Elemente einander berühren.
Das Ausschalten des Streuens erlaubt eine Ausnutzung eines größeren Teiles der Fläche von Platte 34 für diedatenspeicherung. Wie in Fig. 1B gezeigt, erstreckt sich der Teil des Magnetfeldes 114, der durch Luftspalt 20 verläuft, in einem Abstand D&sub1; von der Fläche des Magneten 14. Wie in Fig. 6B andererseits gezeigt, erstreckt sich Magnetfeld 118 lediglich um einen Abstand D&sub2; von der Fläche des Magneten 14 und streut nicht außerhalb des Luftspaltes 22. Die Differenz zwischen den Abständen D&sub1; und D&sub2; (D&sub1;-D&sub2;) stellt die Differenz in jenem Punkte dar, an welchem Fangelement 100 in die Magnetfelder 114 und 118 eintritt, die von den Magneteinheiten 12 bzw. 14 erzeugt wurden. Das Verhältnis ist in Fig. 7 dargestellt. Da weiterhin Kopf 38 am Aktuatorarm 50 in einem größeren Abstand vom Schwenkpunkt des Aktuatorarmes 50 angeordnet ist als Fangelement 100, so ist der Bogen, den Kopf 38 durchläuft, größer als der Bogen, den Fangelement 100 beim Überqueren des Abstandes D&sub1; - D&sub2; durchläuft. Das radiale Maß des Plattenabstandes, das durch Anwenden der Magneteinheit 12 erhalten bleibt, ist demgemäß größer als der Abstand D&sub1; - D&sub2;.
Puffer 120 kann als Crash-Stop am Innendurchmesser arbeiten. Puffer 120 ist aus einem puffernden Material, beispielsweise Gummi oder Schaum, hergestellt, das keine nennenswerte Menge von Partikeln in die Umgebung des Plattenantriebes bringt.
Aktuatorarm 50 wird von der Magneteinheit 10, 12 durch die Kraft freigegeben, die durch Aktuator 36 erzeugt wird. Die Notwendigkeit einer Feder zum Beaufschlagen eines mechanischen Riegels und einer elektromagnetischen Einheit, die ständig während des Betriebes des Plattenantriebes Strom abnimmt, um den mechanischen Riegelmechanismus freizugeben, unterbleibt.
Die zahlreichen Merkmale und Vorteile des Plattenantriebes gemäß der Erfindung ergeben sich für den Fachmann.

Claims

1. Magnetische Parkvorrichtung für einen Plattenantrieb mit einem Datenspeichermedium (34), einem Transducer (38) zum Auslesen von Informationen aus, und zum Einlesen von Informationen in das Datenspeichermedium (34), und mit einem Aktuator (50) zum selektiven Positionieren des Transducers über einen Weg zwischen einem ersten und einem zweiten Punkt in Bezug auf das Datenspeichermedium, umfassend:

ein magnetisch durchlässiges Fangelement (100), das am Aktuator vorgesehen ist; und

ein magnetisches Parkelement (10, 12), das im Bereich des Aktuators vorgesehen ist, um das Fangelement einzufangen und magnetisch festzuhalten, um den Transducer zu parken, wobei das magnetische Parkelement umfaßt:

einen Magneten (14) zum Erzeugen eines Magnetfeldes; und

ein Magnetfeld-enthaltendes Element (16, 18) mit einem Luftspalt;

dadurch gekennzeichnet,

daß der Luftspalt einen Schlitz (20, 22) im Magnetfeld- enthaltenden Element umfaßt, und

daß die magnetischen Feldflußlinien (116) des magnetischen Feldes im Magnetfeld-enthaltenden Element im wesentlichen parallel zur Länge des Schlitzes (20, 22) im Magnetfeld- enthaltenden Element verlaufen, so daß das Magnetfeld den Aktuator nur dann einfängt, wenn der Aktuator in den Schlitz (20, 22) im Magnetfeld-enthaltenden Element eintritt,

wobei sich das Fangelement auf einem ersten Teil des Weges des Aktuators in einem nicht permeablen Zustand befindet, und das Fangelement auf einem zweiten Teil des Weges des Aktuators in einen permeablen Zustand umschaltet, so daß das Fangelement in der Nähe des magnetischen Parkelementes und im Magnetfeld positioniert wird.

2. Magnetische Parkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das magnetische Parkelement dem magnetischen Fangelement gegenüberliegend angeordnet ist, so daß das Fangelement in den Luftspalt dann eintritt, wenn sich der Aktuator über der zweiten Position des Weges des Aktuators befindet, ohne das Parkelement zu berühren.

3. Magnetische Parkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Magnet einen Magnetfluß erzeugt, und der Fluß eine Richtung aufweist, die eine Mehrzahl von Wegen folgt, und die Wege des Magnetflusses im wesentlichen im Magnetfeld-enthaltenden Element enthalten sind, und der Luftspalt im Magnetfeld- enthaltenden Element enthalten ist.

4. Magnetische Parkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei diese das Fangelement nur dann einfängt, wenn das Fangelement in den Luftspalt im Magnetfeld-enthaltenden Element eintritt.

5. Magnetische Parkvorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, wobei außerhalb des Luftspaltes im wesentlichen kein magnetischer Streufluß herrscht.

6. Magnetische Parkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend Mittel (120), die am Magneten vorgesehen sind, um einen Kontakt zwischendem Fangelement und dem Magneten zu verhindern und um die Bewegung des Aktuators zu begrenzen.

7. Magnetische Parkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das magnetisch leitende Fangelement in den Schlitz in einer Richtung eintritt im wesentlichen senkrecht zur Länge und zur Breite des Schlitzes.

8. Magnetische Parkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das magnetische Parkelement (10, 12) weiterhin ein Magnetfeld-enthaltendes Element mit einem dem magneten (14) gegenüberliegenden Luftspalt aufweist.

9. Plattenantrieb mit geringer elektrischer Leistung für einen Host-Computer, umfassend:

eine Basisplatte (32),

eine drehbare Platte (34), die von der Basisplatte getragen ist und die eine Landezone (61) aufweist;

eine Steuervorrichtung zum Erzeugen von Steuersignalen;

Mittel, die auf die Steuersignale ansprechen, um mit der Platte zusammenzuwirken, umfassend:

einen Kopf (38) zum Auslesen und Aufzeichnen von Informationen,

einen Aktuatorarm (50), der an der Basisplatte schwenkbar gelagert ist, um den Kopf zu tragen, und

eine Tonspule (52) zum Verschwenken des Aktuatorarmes zwecks selektiven Positionierens des Kopfes in Bezug auf die Platte;

ein permeables Fangelement (100), das am Aktuatorarm vorgesehen ist; und

ein Parkelement (12) zum Parken des Kopfes, umfassend:

einen Magneten (14) zum Erzeugen eines Magnetfeldes sowie ein Magnetfeld-enthaltendes Element (18) mit einem Luftspalt (22),

dadurch gekennzeichnet,

daß der Luftspalt einen Schlitz im Magnetfeld-enthaltenden Element aufweist, und

daß die magnetischen Feldflußlinien im Magnetfeld im genannten Magnetfeld-enthaltenden Element im wesentlichen parallel zur Länge des Schlitzes im Magnetfeld-enthaltenden Element verlaufen, so daß das Magnetfeld den Aktuator nur dann einfängt, wenn der Aktuator in den Schlitz im Magnetfeld-enthaltenden Element eintritt.

10. Plattenantrieb geringer elektrischer Antriebsleistung entsprechend Anspruch 9, wobei die Tonspule das Fangelement vom Parkmittel in Abhängigkeit von Steuersignalen freigibt.