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Dokumentenidentifikation DE3878611T2 02.09.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0306715
Titel Kontrolsystem für Magnetkopfpositionierer in einem magnetischen Plattenspieler mit mehreren Positionierern.
Anmelder Fujitsu Ltd., Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Aruga, Keiji, Hiratsuka-shi Kanagawa, 259-12, JP;
Mizoshita, Yoshifumi, Tama-shi Tokyo, 206, JP;
Iwatsubo, Masahito, Tama-ku Kawasaki-shi Kanagawa, 214, JP;
Hatagami, Toshifumi, Machida-shi Tokyo, 194, JP
Vertreter Mitscherlich, H., Dipl.-Ing.; Körber, W., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Schmidt-Evers, J., Dipl.-Ing.; Melzer, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Schulz, R., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.- u. Rechtsanw., 8000 München
DE-Aktenzeichen 3878611
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 08.08.1988
EP-Aktenzeichen 881128995
EP-Offenlegungsdatum 15.03.1989
EP date of grant 24.02.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.09.1993
IPC-Hauptklasse G11B 33/08
IPC-Nebenklasse G11B 5/596   G11B 5/55   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte, wobei die Vorrichtung Magnetkopf- Positionierer (nachfolgend der Einfachheit halber als "Positionierer" bezeichnet) hat, die in einer solchen Vorrichtung angeordnet sind. Im speziellen bezieht sich die Erfindung auf ein Steuersystem, das verhindern soll, daß ein Magnetkopf im Aufzeichnungs-/Wiedergabebetrieb aufgrund von mechanischen Schwingungen von der Spur abkommt. Solche Schwingungen sind durch einen Stoß oder im speziellen durch einen Suchvorgang eines anderen Magnetkopfes in einer Vorrichtung mit vielen Positionierern hervorgerufen, wie dies in dem nachfolgend zitierten Stand der Technik beschrieben ist.

So wie die Anforderung an Speicherkapazität für Information ansteigt, wird die Speicherkapazität einer Magnetplatte wesentlich erhöht bis angenähert zu einer Spurdichte von 40 Spuren/mm (1000 Spuren/Zoll), was einer Spurteilung von 20 Mikrometern gleichkommt. Während eines Aufzeichnungs-/Wiedergabebetriebs der Vorrichtung muß der Magnetkopf auf einer Spur positioniert sein, die auf der Magnetplatte mit hoher Genauigkeit gebildet wird. Für die Genauigkeit ist kürzlich eine Größenordnung im Submikrometerbereich erreicht worden und die Tendenz geht zu noch weiter gesteigerter Genauigkeit.

Eine Speichervorrichtung mit Magnetplatte schließt im allgemeinen eine Anzahl Magnetplatten ein, die auf einer rotierenden Spindel angeordnet sind. Sie bilden eine Magnetplatten-Anordnung. Aufgrund der ungeheuren Menge von in der Magnetplatten-Anordnung gespeicherter Information, besteht die Tendenz laufenden Zugriffs, wobei zwei oder mehr Positionierer gleichzeitig im Zugriffsbetrieb sind. Es ist in der Praxis auch eine Speichervorrichtung mit Magnetplatten und einer Vielzahl Positionierer entwickelt und benutzt worden, die eine Vielzahl Positionierer besitzt, die unabhängig voneinander betrieben werden können. Nachfolgend wird eine solche Vorrichtung mehr ins einzelne gehend beschrieben.

Es gibt zwei Betriebsweisen eines Positionierers, nämlich einen Such-Betrieb, der als grober Zugriffsbetrieb oder als Grob-Suchen bezeichnet werden kann, und ein Spur-Nachführbetrieb, der als Fein- Suchen bezeichnet wird. Im Such-Betrieb bzw. beim Suchen arbeitet der Positionierer derart, daß der relevante Magnetkopf, der an dem Positionierer gehaltert ist, von der gegenwärtigen Spur in eine gesuchte Spur gebracht wird, und zwar dies mit Steuerung seitens einer zentralen Steuereinrichtung, die z.B. ein Computer sein kann. Der Spur-Nachführbetrieb beginnt dann, wenn der Magnetkopf eine Position erreicht hat, die ganz nahe der gesuchten Spur ist. Der Positionierer wird derart angetrieben, daß der Magnetkopf im Wiedergabe-/Aufzeichnungsbetrieb der gesuchten Spur genau folgen kann. Dieser Zustand des Magnetkopfes wird als "auf der Spur" bezeichnet. In einer Magnetplatten-Vorrichtung mit einer Vielzahl Positionierer tritt naturgemäß ein Fall ein, bei dem einer der Positionierer sich im Nachführbetrieb und der andere sich zur selben Zeit im Such-Betrieb befindet. Der letztgenannte Positionierer wird mit hoher Beschleunigungskraft während des Such-Betriebs angetrieben und ist einer starken Reaktionskraft unterworfen. Die Reaktionskraft bewirkt eine starke mechanische Schwingung der Speichervorrichtung. Dies führt zu Spurabweichung des Magnetkopfes, der an dem im Wiedergabe-/Aufzeichnungsbetrieb befindlichen vorhergehenden Positionierer angebracht ist. Eine solche mechanische Wechselwirkung zwischen den Positionierern ist ein ernstes, unvermeidliches Problem, das der Speichervorrichtung mit Magnetplatte und Vielfachpositionierer anhaftet. Wenn alle Magnetköpfe sich im Wiedergabe-/Aufzeichnungsbetrieb befinden, tritt ein solches Problem offensichtlich nicht auf.

Es gibt zwei Arten von Positionierern in einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte. Es ist dies ein linearer Typ und ein Rotiertyp. Bei einem Positionierer des linearen Typs werden die relevanten Magnetköpfe entlang einer Radialrichtung zum Zentrum der rotierenden Magnetplatten- Anordnung angetrieben. Bei einem Positionierer des rotierenden Typs werden die Magnetköpfe entlang eines Bogens über die Oberfläche der Magnetplatte angetrieben und der Positionierer wird mit Vorwärts- und Rückwärtsschwenkung um eine Rotationsachse des Positionierers bewegt. In einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte und Vielfachpositionierer des linearen Typs, bei dem die Positionierer in benachbarten Positionen angeordnet sind, ist die obenbeschriebene mechanische Beeinflussung gravierender als bei einer solchen mit Positionierern des rotierenden Typs. Dies liegt daran, daß die Reaktionskraft des Positionierers des linearen Typs viel höher ist als diejenige des Positionierers des rotierenden Typs. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Positionierer des linearen Typs übereinandergestapelt sind und die Bewegungsrichtungen der Magnetköpfe die gleichen sind. Die ganze Reaktionskraft wirkt dann dem im Wiedergabe-/Aufzeichnungsbetrieb befindlichen Positionierern entgegengesetzt.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines bekannten Steuersystems einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte und Vielfachpositionierer. Bei der Speichervorrichtung mit Magnetplatte ist eine Vielzahl von Magnetplatten 11 (dargestellt sind drei Platten) als Aufzeichnungsmittel vorgesehen, die in Parallelanordnung zueinander mit festen Abständen voneinander auf einer Spindel 12 gestapelt sind. Die Spindel wird von einem nicht dargestellten Motor angetrieben. Das Ganze ist eine Magnetplatten-Anordnung 10. Zwei Paare von Wiedergabe-/Aufzeichnungsköpfen 13a, 13b und Servoköpfen 14a, 14b sind jeweils durch die Positionierer 20a, 20b gehaltert. Diese haben die (Kopf-)Arme 15a, 15b, Träger 19a, 19b und Motore 18a, 18b. Beide Positionierer 20a, 20b sind unabhängig voneinander, gesteuert durch jeweilige Steuerkreise, anzutreiben. (Es ist nur eine Folge solcher Schaltungen in Figur 1 dargestellt, weshalb die Suffixe a oder b der Bezugszeichen weggelassen sind.) Die Arme 15a, 15b der Köpfe sind an den Trägern 19a, 19b angebracht. Diese Träger werden mittels Schwingspulenantrieben (nachfolgend als VCMs bezeichnet) 18a, 18b entlang der jeweiligen Suchrichtungen oder Zugriffsrichtungen angetrieben. Die VCMs 18a, 18b haben Antriebsspulen, Magnete und Magnetschaltkreise, eingeschlossen (nicht dargestellte) Joche. Die jeweiligen Magnetköpfe 13a, 13b, 14a, 15b, Arme 15a, 15b und Halter 19a, 19b bilden die bewegten Teile 119a, 119b. Üblicherweise sind die Magnetkopfpositionierer 20a, 20b und die Magnetplatten-Anordnung 10 in einem Gehäuse 21 staubdicht eingebaut.

Die Steuerschaltungen der Positionierer werden nachfolgend beschrieben. Ein Generator 9 für Positionssignale erhält Servosignale SVS von dem Servokopf 14a und Ausgangs-Positionssignale PS. Eine Geschwindigkeitssteuerung 2 erhält das Positionssignal PS und erzeugt Geschwindigkeits-Fehlersignale Δ V. Eine Steuerung 4 für den Magnetkopfpositionierer steuert als Folge eines Suchbefehlsignals eines relevanten zentralen Computers (CPU) 1 die Geschwindigkeitssteuerung 2. Diese liefert als Ausgangssignal Geschwindigkeits-Fehlersignale ΔV zur Steuerung des Spulenstroms eines Motors 18a. Der Strom steuert die Rotationsgeschwindigkeit des VCM 18a. Wenn der Magnetkopf 14a in die Nähe der gesuchten Spur kommt, gibt die Steuerung 4 des Magnetkopfpositionierers zusätzlich ein Grob/Fein-Umschaltsignal MS ab, um einen Schalter 5 zu betätigen, der noch beschrieben wird.

Eine Positioniersteuerung 3 erhält das Positionssignal PS. Dieses Positionssignal PS wird verstärkt, erfährt integrale und differentiale Bearbeitung (P-I-D-Verarbeitung). Dem verarbeiteten Positionssignal PS wird ein Detektionsstrom i hinzuaddiert, der von einem Leistungsverstärker kommt, und der sich ergebende Strom wird mittels eines Tiefpaßfilters (nicht dargestellt) gefiltert. Dies ergibt ein Positions- Fehlersignal ΔP.

Der Schalter 5 arbeitet in der Weise, daß das Geschwindigkeits- Fehlersignal ΔV bei Grob-Suchen an den Leistungsverstärker 50 geht. Das Positions-Fehlersignal ΔP geht bei Fein-Suchen an den Leistungsverstärker 50. Sowohl das Positions-Fehlersignal Δ P als auch das Geschwindigkeits-Fehlersignal Δ V werden mittels des Leistungsverstärkers 50 verstärkt und der Spule des VCM 18a zugeführt.

Die Betriebsweise des Steuersystems des Magnetkopfpositionierers der bekannten Speichervorrichtung mit Magnetplatte nach Figur 1 wird nachfolgend mit Bezug auf Figur 2 beschrieben.

Die Figuren 2(a) bis 2(c) sind Zeitdiagramme, die den Schaltbetrieb des Schalters 5 zeigen. Wie noch nachfolgend beschrieben wird, sind diese Zeitdiagramme auch für eine erfindungsgemäße Speichervorrichtung mit Magnetplatten verwendbar. Auf den Ordinaten sind in den Figuren 2(a) bis 2(c) jeweils der Abstand zwischen einer gesuchten Spur (oder einem gesuchten Zylinder) und der gegenwärtigen Position des betreffenden Magnetkopfes, die Signalhöhe des Umschaltsignals MS für Grob-/Fein- Suchen und die eines Beendigungssignals für das Suchen aufgetragen. Die Zeit ist auf der Abszisse aufgetragen.

Der Such-Betrieb wird wie folgt ausgeführt. Die Steuerung 4 des Magnetkopfpositionierers rechnet, nachdem sie einen Suchbefehl von dem zentralen Computer 1 erhalten hat, den Abstand, d.h. die Anzahl der Spuren zwischen der gesuchten Spur und der gegenwärtigen Position des Magnetkopfes 14, aus. Sie erzeugt eine Kriteriumsgeschwindigkeit Vc durch Bezugnahme auf eine Geschwindigkeits-Zeit-Funktion, die ein vorgegebenes Muster im Speicher hat, wie z.B. Trapezform. Der Generator 9 des Positionssignals erzeugt ein Positionssignal PS auf der Basis des vom Servokopf 14 gelieferten Servosignals SVS. Es wird eine echte Geschwindigkeit Vr in der Geschwindigkeitssteuerung 2 erzeugt, und zwar durch Verarbeiten des Positionssignals PS, das von dem Generator 9 des Positionssignals kommt. Es wird ein Geschwindigkeits-Fehlersignal Δ V in der Geschwindigkeitssteuerung 2 erzeugt, und zwar durch Vergleich des echten Geschwindigkeitssignals Vr mit der Kriteriumsgeschwindigkeit Vc. Dieses Signal geht an einen Anschluß eines Schalters 5. In dieser Stufe befindet sich infolge Fehlens des Grob/Fein-Schaltsignals MS der Anschluß a im Zustand "EIN". Das Geschwindigkeits-Fehlersignal Δ V geht somit an den Leistungsverstärker 50, wird verstärkt und wird der Spule des VCM 18 zugeführt. Das Ergebnis ist, daß der Positionierer 20 mit Geschwindigkeitsänderung, folgend dem trapezförmigen Zeitmuster angetrieben wird. Das heißt, daß der Positionierer 20 Beschleunigung, Nichtbeschleunigung und Verzögerung in dieser Reihenfolge unterworfen wird. Es werden hierbei wesentliche starke Reaktionskräfte in der Suchrichtung erzeugt, in der das bewegte Teil 119a des Positionierers 20a angetrieben wird.

Wenn die Steuerung 4 des Magnetkopf-Positionierers feststellt, daß der Servokopf 14 die Nähe der gesuchten Spur bis auf eine vorgegebene Toleranz zum Zeitpunkt T&sub1; erreicht hat, wie dies in Figur 2(a) angezeigt ist, dann wird das Grob/Fein-Schaltersignal MS von der Steuerung 4 an den Schalter 5 abgegeben. Dies bewirkt, daß der Anschluß b auf "EIN" und der Anschluß a auf "AUS" kommt. Das Ergebnis ist, daß das Anliegen des Geschwindigkeits-Fehlersignals ΔV am Leistungsverstärker 50 beendet ist und das Positions-Fehlersignal Δ P der Positionssteuerung 3 an den Leistungsverstärker 50 gelangt, wie dies in Figur 2(b) gezeigt ist. Der Positionierer 20 tritt dann in das Fein-Suchen bzw. in den Betriebszustand der Spurführung ein.

Das Positionssignal PS, das von dem Servosignal SVS erzeugt ist, das von dem Servokopf 14 detektiert worden ist, wird mittels des Leistungsverstärkers 50 verstärkt und geht an die Spule des VCM 18a. Somit wird die Spurabweichung des Magnetkopfes 14 korrigierend angetrieben. Nachdem von dem Zeitpunkt T&sub1; aus eine Einstellzeit t&sub3; verstrichen ist und sichergestellt worden ist, daß während dieser Zeit keine über eine vorgegebene Grenze hinausgehende Spurabweichung des Servokopfes eingetreten ist, wird ein Signal SE als Signal der Beendigung des Suchens von der Steuerung 4 des Magnetkopf-Positionierers zum Zeitpunkt T&sub2; abgegeben, wie dies in Figur 2(c) gezeigt ist. Es wird damit die Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betriebsweise der relevanten Magnetköpfe 13 eröffnet.

Die Fähigkeit des obenbeschriebenen, bekannten Steuersystems Spurabweichung des Magnetkopfes zu verhindern, d.h. ein Servogewinn des Systems, ist hinsichtlich eines Wertes begrenzt. Die Grenze ist desweiteren durch mechanische Beeinflussung zwischen einem im Such-Betrieb befindlichen Positionierer und einem im Wiedergabe-/Aufzeichnungs- Betrieb befindlichen Positionierer eingeschränkt, weil mechanische Schwingungen der Vorrichtung aufgrund der Reaktionskraft des ersteren Positionierers auftreten. Die mechanische Beeinflussung ist im wesentlichen Male unvermeidbar in einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte und Vielzahl Positionierer. Wenn im speziellen Falle die Resonanzfrequenz der mechanischen Schwingung klein ist, wird der Effekt noch größer.

Es sind eine Reihe bekannter Vorschläge gemacht worden, um die obenbeschriebenen Probleme, die durch mechanische Schwingung verursacht werden, zu bewältigen.

Aus der EP-A-0 165 755 ist eine Speichervorrichtung mit Magnetplatte allgemein bekannt. Das bei dieser bekannten Vorrichtung vorgesehene Kompensationssignal ist ein Ausgangssignal einer Schaltung für Suchantrieb. Es ist lediglich proportional der Antriebskraft, die auf den gerade im Such-Betrieb befindlichen Magnetkopf ausgeübt wird. Dieses Ausgangssignal geht an die Antriebsschaltung des anderen Magnetkopfes und bewegt diesen in der entgegengesetzten Richtung einer Kraft, die lediglich als auf den anderen Kopf einwirkend erwartet wird.

Eine Speichereinrichtung mit optischer Platte ist in der JP-A-60-121578 und in der JP-A-61-170967 beschrieben. In den Vorrichtungen dieser Druckschriften ist an einem Gehäuse der Vorrichtung ein Beschleunigungssensor angebracht, der mechanische Schwingung feststellt, die verursacht ist durch eine äußere Kraft, die auf die Vorrichtung einwirkt. Die optische Speichervorrichtung von Moriya u.a. ist eine solche mit einem einzelnen Positionierer. Aus diesem Grunde ist von Moriya kein Problem einer mechanischen Beeinflussung beschrieben. Ein Tiefpaßfilter mit einer Bandbreite von 1 Hz bis 1000 Hz ist dort dazu verwendet, Signale zu filtern, die von dem Beschleunigungssensor kommen. Dies dient dazu, in dem Signal enthaltenes Hochfrequenzrauschen zu beseitigen.

Eine andere Vorrichtung mit optischer Platte mit einem optischen Aufzeichnungssystem ist aus der EP-A-0 164 642 bekannt. Diese Vorrichtung hat Beschleunigungssensoren, die an der Grundplatte der Halterung der optischen Platte angeordnet sind. Die Detektion von Stößen erzeugt elektrische Signale, die zur Kompensation von Fehlpositionierungen zwischen der optischen Platte und dem Fokus des optischen Systems verwendet werden. Diese Fehlpositionierungen sind durch die Stöße verursacht und die Kompensation wird durch Einjustieren des optischen Fokus bewirkt.

Die Figur 3(a) zeigt ein im wesentlichen schematisches Bild einer anderen bekannten Speichervorrichtung mit Magnetplatte, die nachfolgend beschrieben wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine neue Speichervorrichtung mit Magnetplatte und einer Vielzahl Positionierer anzugeben, die Mittel umfaßt zu verhindern, daß Magnetköpfe im Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb von der Spur abkommen, weil andere Positionierer einen Such-Betrieb ausführen.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind mit Bezug auf die Unteransprüche beschrieben.

Die vorliegende Erfindung sieht ein System vor, das Mittel zur Detektion mechanischer Schwingung, die von einem Positionierer im Such-Betrieb verursacht wird, und Mittel umfaßt, die der Kompensation des Treiberstroms einer Spule eines Motors eines anderen Positionierers dienen, der gerade zeitgleich Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb ausführt, wobei dies auf der detektierten mechanischen Schwingung beruht. Dies dient der Beseitigung unerwünschten Effekts, der auf der mechanischen Schwingung beruht.

Figur 3(b) zeigt eine erfindungsgemäße Speichervorrichtung mit Magnetplatte. Dargestellt sind nur die Mittel für das Fein-Suchen, um den Unterschied zwischen den beiden Speichervorrichtungen mit Magnetplatte der Figuren 3(a) und 3(b) aufzuzeigen. Bei der bekannten Speichervorrichtung mit Magnetplatte, wie sie mit Figur 3(a) gezeigt ist, sind zwei Reihen gegenseitig unabhängiger Schaltungen, die Positioniersteuerungen 3(a) und 3(b) einschließen, den zwei Servo- Magnetköpfen 14a und 14b entsprechend, angeordnet. Die Positions-Fehlersignale Δ Pa und Δ Pb der Positioniersteuerungen bzw. -prüfer 3a und 3b gehen jeweils an die Verstärker 50a und 50b, um die VCM-Antriebe 18a und 18b jeweils zu steuern.

Bei der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung mit Magnetplatte nach Figur 3(b) ist ein Beschleunigungssensor 6 an dem Gehäuse 21 der Speichervorrichtung mit Magnetplatte angebracht und es ist eine Schwingung betreffende Nachführschaltung 7 vorgesehen. Es sei angenommen, daß der Positionierer 20a sich im Such-Betrieb befindet und daß der Positionierer 20b Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb ausführt. Die Arbeitsweise der Schaltungen wird beschrieben. Der Sensorstrom des Sensors 6, der das Vorhandensein mechanischer Schwingung, verursacht durch den Such-Betrieb des Magnetkopf-Positionierers 20a, detektiert, geht an die Schwingung betreffende Nachführschaltung 7. Der Sensorstrom wird mittels eines Tiefpaßfilters 71 gefiltert und in ein mechanische Schwingung betreffendes Nachführsignal ΔS umgewandelt, das dem Positions-Fehlersignal ΔPb mittels einer Addierschaltung 8b hinzuaddiert wird. Das Signal Δ Pb kommt von der Positionssteuerung 3b. Das in der Addierschaltung 8a zusammengesetzte Signal geht an einen Leistungsverstärker 50b, um einen VCM-Antrieb 18b des Positionierers 20b derart anzutreiben, daß der Effekt der mechanischen Schwingung kompensiert wird und gute Spurführung des Magnetkopfes 14b erzielt ist. Wenn sich der Positionierer 20a im Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb befindet und der Positionierer 20b einen Such-Betrieb ausführt, arbeitet das relevante Positionierer-Steuersystem natürlich in der gleichen Weise.

Die obenbeschriebene mechanische Kompensation der Reaktionskraft, die von dem im Such-Betrieb befindlichen Positionierer ausgeübt wird, wird nach folgendem Prinzip ausgeführt. Es sei angenommen, daß m die Masse des sich bewegenden Teils 119 eines Positionierers 20 ist. Mit α ist die detektierte Beschleunigung entlang der Zugriffsrichtung des Positionierers bezeichnet, wobei die Beschleunigung durch einen Such- Betrieb des anderen Positionierers hervorgerufen ist. Mit Bl ist eine Positionier-Kraftkonstante bezeichnet (die einem Positionierer zugeführte Kraft pro Einheit des Spulenstroms des beteiligten VCM-Antriebs, der in dem Positionierer enthalten ist). Der kompensierende Strom icomp ist dann gegeben durch

icomp = m α /Bl,

da die dem Positionierer zugeführte Kraft gleich m .α ist.

In der Praxis ist keine Verzögerung und gegenseitige Abweichung zwischen der mechanischen Schwingung des Gehäuses 21 und derjenigen der Magnetplatten 11 festzustellen, die sich in dem Gehäuse 21 befinden. Die Bewegung der Magnetplatten 11 kann daher indirekt über das Gehäuse 21 detektiert werden. Es wird somit die Bewegung des Gehäuses mittels des Beschleunigungssensors 6, der an dem Gehäuse 21 angebracht ist, detektiert. Dieser Umstand erfordert, daß die elektrischen Filtereigenschaften des Tiefpaßfilters 71 frei von jeglicher Phasendrehung sind. Vergleichsweise mit einem üblichen Tiefpaßfilter muß die Phasendrehung der Wellenform zwischen Eingang und Ausgang innerhalb eines kleinen Winkels gehalten werden, z.B. kleiner als 10º, und zwar dies für einen vorgegebenen Frequenzbereich. Die begrenzte Phasendrehung trägt dazu bei, eine effektive Kompensation hinsichtlich gegenläufigen Effekts der mechanischen Beeinflussung zwischen den beiden Positionierern zu erzielen. Die Eigenschaften des Tiefpaßfilters sollen wünschenswerterweise einen so flach wie möglichen Verstärkungsverlauf im vorgegebenen tiefen Frequenzbereich und im hohen Frequenzbereich hohe Dämpfung haben.

Um den Stoß der Reaktionskraft, der von einem im Such-Betrieb befindlichen Positionierer verursacht wird, zu dämpfen, ist für die Positionierer ein mechanisches elastisches Aufhängungssystem von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen worden. Dabei ist der feststehende Anteil der Positionierer, wie z.B. Joch, Spulen und Magneten, gegenüber dem Gehäuse der Speichervorrichtung mit Magnetplatte mittels Federblättern und dämpfenden Elementen aufgehängt, die sich zwischen dem Gehäuse und den feststehenden Anteilen der Positionierer befinden. Durch eine solche Mechanik kann der mechanische Stoß zu einem gewissen Grade verringert werden. Es treten aber neue mechanische Resonanzschwingungen mit 100 bis 150 Hz auf. Spurabweichung der relevanten Magnetköpfe ist damit in nur nicht zufriedenstellendem Maße zu verhindern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich, wenn man die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen gelesen hat, die mit Bezug auf die beigefügten Figuren gegeben ist. In den Figuren sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Einzelheiten verwendet.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuersystems nach dem Stand der Technik für eine Speichervorrichtung mit Magnetplatte und einer Vielzahl Positionierer;

die Figuren 2(a) - 2(c) sind Zeitdiagramme, die das Schalten des Schalters 5 der Figur 1 wiedergeben;

die Figuren 3(a) und 3(b) sind im wesentlichen schematische Darstellungen einer bekannten Speichervorrichtung mit Magnetplatte und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung mit Magnetplatte, wobei Mittel zum Fein-Suchen gezeigt sind;

Figur 4(a) ist eine teilweise Querschnittswiedergabe einer elastischen Aufhängungsstruktur zur Halterung eines Positionierers und Figur 4(b) ist eine dazu teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht;

Figur 5 zeigt ein Schaltbild und System einer Positionierer- Steuerung gemäß einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung mit Magnetplatte und zwei Positionierern;

Figur 6 ist eine mehr ins einzelne gehende Wiedergabe der einen der zwei Schaltungen des Positions-Steuersystems in Verbindung mit einer in Figur 5 gezeigten Nachführschleife betreffend mechanische Schwingung ;

Figur 7 zeigt ein weitergehend detailliertes Blockschaltbild des Beschleunigungssensors 6 und der Nachführschaltung 7 der Figur 6 für mechanische Schwingung;

Figuren 8(a) und 8(b) zeigen Frequenzverläufe im Stand der Technik üblicherweise verwendeter Tiefpaßfilter;

Figuren 9(a) und 9(b) zeigen Frequenzverläufe des Tiefpaßfilters 71 der vorliegenden Erfindung;

Figuren 10(a) und 10(b) zeigen Zeitdiagramme zur Höhe der Positions-Fehlersignale während eines Betriebs, und zwar für eine bekannte Speichervorrichtung mit Magnetplatte, die keine Nachführschleife (Figur 10(a)) für mechanische Schwingung hat und für eine erfindungsgemäße Vorrichtung (Figur 10(b)) mit Nachführschleife betreffend mechanische Schwingung;

Figur 11 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Anteil des Schaltungsaufbaus einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem Schalter wiedergibt;

Figur 12 ist eine im wesentlichen schematische Aufsicht, die eine Anordnung der Magnetkopf-Positionierer zeigt, nämlich wie sie in einer Ebene in zentripetaler Konfiguration angeordnet sind und

Figur 13 zeigt eine schematische Aufsicht einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte und einer Vielzahl Positionierer, und zwar mit rotierendem bzw. schwenkendem Positionierer, für die die vorliegende Erfindung angewendet ist.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In der nachfolgenden Beschreibung ist eine Speichervorrichtung mit Magnetplatte nach Figur 3(b) als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Es ist dies eine Speichervorrichtung mit Magnetplatte und einer Vielzahl Positionierer und es ist angenommen, daß diese zwei Positionierer 20a und 20b des linearen Typs hat, die übereinander angeordnet sind und die Wiedergabe-/Aufzeichnungsköpfe 13a, 13b und Servoköpfe 14a, 14b haltern. Beide Positionierer 20a, 20b sind unabhängig voneinander betreibbar und die Zugriffsrichtungen eines jeden der Magnetköpfe fallen miteinander zusammen als eine der Radialrichtungen der relevanten magnetischen Platte 11. Nachfolgend sind die Suffixe a und b weggelassen, soweit die Unterscheidung der beiden Positionierer 20a und 20b nicht erforderlich ist.

Wie schon oben festgestellt, hat die durch Such-Betrieb eines Positionierers in einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte verursachte mechanische Schwingung die folgenden Eigenschaften. In einem niedrigen Frequenzbereich der Größenordnung einiger 100 Hz ist die Phasendrehung zwischen mechanischen Schwingungen der Magnetplatten 11 und einem Gehäuse 21 vernachlässigbar klein und die Amplitude der mechanischen Schwingungen relativ groß. Die mechanische Schwingung der Magnetplatte 11 kann daher durch diejenige des Gehäuses 21 wiedergegeben werden. In einem hochfrequenten Bereich dagegen ist die Phasendrehung in wesentlichem Maße groß, jedoch die Schwingungsamplitude ist günstigerweise klein. Es kann daher hochfrequente mechanische Schwingung bei der vorliegenden Erfindung vernachlässigt werden. Dieses Phänomen wird durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durch experimentelle und praktische Ergebnisse bestätigt.

Vor weiterem Fortschreiten wird eine Aufhängestruktur der Positionierer 20 (20a und 20b) beschrieben. Figur 4(a) ist eine teilweise Querschnittsansicht derselben. Figur 4(b) ist eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht derselben. Die Aufhängestruktur ist vorgesehen, um den Stoß der Reaktionskraft zu dämpfen, der durch einen Positionierer im Such-Betrieb verursacht wird, wie dies oben beschrieben ist. Der sich bewegende Teil des Positionierers 20, eingeschlossen ein Träger 19, wird mittels einer Führungsstruktur geführt, die nicht dargestellte Kugellager einschließt. Angetrieben wird sie in der Zugriffsrichtung, die durch den Doppelpfeil X angegeben ist, und zwar mittels der Magnetkraft, die von einer Spule 16 des zugeordneten VCM-Antriebs 18 erzeugt wird. Feststehende Teile der Positionierer 20, umfassend magnetische Kreise 130 des VCM-Antriebs 18 mit einer Spule 16a, 16b, Magneten 17a, 17b und einem Joch 131, sind innerhalb eines VCM-Antrieb-Gehäuses 120 elastisch aufgehängt. Dieses Gehäuses 120 ist an dem Gehäuse 21 fest angebracht. Elastische Bewegung in der Zugriffsrichtung X der Positionierer 20 ist durch die Federblätter 133 ermöglicht, die überbrückend zwischen der äußeren Oberfläche des Joches 131 und dem VCM-Gehäuse 120 vorgesehen sind. Scherungsdämpfer 132 sind zwischen der Innenoberfläche des Gehäuses 120 und der äußeren Oberfläche des Joches 131 angeordnet, die auf die mechanische Schwingung des Gehäuses 21 einen passenden Dämpfungseffekt ausüben. Es ist damit der Spitzenwert der Schwingungsamplitude herabgedrückt. Ein jeder der Scherungsdämpfer 132 hat eine elastische Gummischicht, die durch relative Verlagerung zwischen dem VCM-Gehäuse 120 und der Spule 131 entlang der Zugriffsrichtung X deformiert wird. Die Gummischicht ist Scherungskraft unterworfen, womit Energie der relevanten mechanischen Schwingung absorbiert wird. Das Ergebnis ist, daß der Effekt der Reaktionskraft, verursacht durch einen Positionierer im Such-Betrieb, wesentlich gedämpft wird und mechanische Schwingung einer Frequenz höher als 300 Hz beseitigt ist. Es ist damit Spurabweichung eines Magnetkopfes bei Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb vermieden. Mechanische Schwingung entlang der X-Richtung mit einer Resonanzfrequenz von ungefähr 150 Hz ist andererseits neu erzeugt. Es ist daher eine weitere effektive Gegenmaßnahme erforderlich, um Spurabweichung der Magnetköpfe zu vermindern. Das obenbeschriebene Problem wird mittels einer zusätzlichen Verbesserung einer Steuereinrichtung eines Positionierers gelöst, wobei ein Beschleunigungssensor 6 verwendet ist, der an dem Gehäuse 21 angebracht ist.

Figur 5 zeigt ein Schaltbild eines Steuersystems (Regelsystems) einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte und zwei Positionierern gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung hat eine übliche Magnetplattenanordnung 10 mit sieben Magnetplatten 11, die übereinander um eine Spindel 12 herum angeordnet sind. Sie hat zwei Positionierer 20a und 20b des linearen Typs. Ein jeder Positionierer 20a oder 20b haltert drei Wiedergabe-/Aufzeichnungsköpfe 13a oder 13b und einen Servokopf 14a oder 14b. Die Halterung erfolgt mittels eines (Kopf-)Armes 15a oder 15b. Ein jeder Positionierer treibt die Magnetköpfe in Zugriffsrichtung an. Die obenbeschriebene Magnetplattenanordnung 10 und die Positionierer 20a und 20b sind bekannter Art. Sie sind in einem Gehäuse 21 staubdicht eingeschlossen.

Entsprechend den Positionierern 20a und 20b sind zwei Reihen jeweiliger Schaltungen angeordnet, die aus Steuerungen 4a und 4b der Magnetkopf-Positionierer, aus Geschwindigkeitssteuerungen 2a und 2b, aus Schaltern 5a und 5b, aus Leistungsverstärkern 50a und 50b, aus Positionssignalgeneratoren 9a und 9b und aus Positions-Steuerungen 3a und 3b zusammengesetzt sind. Beide Reihen der Schaltungen sind üblicher Art und arbeiten auf Zugriffsbefehle hin, die von einem (nicht dargestellten) zentralen Computer geliefert werden. Beide Reihen Schaltungen arbeiten unabhängig voneinander, mit dem Ergebnis mechanischer Beeinflussung zwischen beiden Positionierern, wie dies oben beschrieben ist.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Nachführ- Schleifenschaltung betreffend mechanische Schwingung vorgesehen. Sie dient den obengenannten zwei Reihen Schaltungen zur Kompensation des störenden Effekts mechanischer Beeinflussung, um zu verhindern, daß Spurabweichung des Magnetkopfes bei Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb eintritt. Die Nachführschleife ist zusammengesetzt aus einem Beschleunigungssensor 6, einer Nachführsteuerung 7 betreffend die magnetische Schwingung, Schaltern 80a und 80b und Addierschaltungen 8a und 8b. Die Nachführschleife ist steuerbar verbunden mit den beiden Reihen der Schaltungen, und zwar über die Schalter 80a und 80b. Diese Schalter werden durch die Steuerung 4a oder 4b des Magnetkopf-Positionierers gesteuert, und zwar so, daß sie im Zustand EIN sind, wenn sich der betreffende Positionierer in Wiedergabe-/Aufzeichnungsbetrieb befindet. Mechanische Schwingung betreffende Nachführsignale Δ Sa oder ΔSb sind als Ausgangssignale der Nachführsteuerung 7 der mechanischen Schwingung an eine Addierschaltung 8a oder 8b geliefert. Diese Ausgangssignale werden Positions-Fehlersignalen Δ Pa oder Δ Pb der Positionssteuerung 3a oder 3b hinzuaddiert. Andere Schaltkreise wie die Geschwindigkeitssteuerungen 2a und 2b und Positionssteuerungen 3a und 3b sind üblicher Art.

Figur 6 zeigt eine mehr ins einzelne gehende Darstellung der einen der zwei obenbeschriebenen Schaltungen in Kombination mit der mechanische Schwingung betreffenden Nachführschleife, die in Figur 5 gezeigt ist. In dieser Figur sind die Suffixe a oder b der Bezugszeichen weggelassen.

Die Steuerung 4 des Magnetkopf-Positionierers ist zusammengesetzt aus einer Positions-Detektorschaltung 40 und einer Mikroprozessoreinheit (nachfolgend als MPU bezeichnet) 41, die einen Taktgeber 41a einschließt. Ein Positionssignal PS des Positionssignalgenerators 9 wird derart verarbeitet, daß die Position des Servokopfes 14 mittels der Positionsdetektorschaltung 40 detektiert wird. Damit geht das verarbeitete Signal über den Taktgeber 41a an die MPU 41.

Wenn ein Such-Betrieb-Signal und die Nummer einer gesuchten Spur von der (nicht dargestellten) CPU an die Steuerung 4 des Magnetkopf- Positionierers gegeben worden ist, werden die Signale von der MPU 41 empfangen und verarbeitet. Beim Signal-Such-Betrieb befindet sich der Kontakt a eines Schalters 5 im Zustand EIN. Er verbindet die Geschwindigkeitssteuerung 2 mit dem Verstärker 50, um den VCM 18 des Positionierers 20 anzutreiben. Wenn festgestellt worden ist, daß die Position des betreffenden Servomagnetkopfes 14 außerordentlich nahe der gesuchten Spur ist, dies wird mittels der Positionsdetektorschaltung 40 festgestellt, wird ein Fein/Grob-Schaltersignal MS von der MPU 41 abgegeben. Dieses Signal bringt den Kontakt b des Schalters 5 in den Zustand EIN, der die Positionssteuerung 3 mit dem Verstärker 50 verbindet. Wenn eine vorgegebene Einstellzeit ts nach der Abgabe des Signals MS verstrichen ist, wird ein Such-End-Signal SE von der MPU 41 abgegeben, die es ermöglicht, daß ein Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb der Magnetköpfe 13 beginnt.

Die Geschwindigkeitssteuerung 2 ist eine solche üblicher Art, wie sie oben beschrieben ist. Sie ist zusammengesetzt aus einem Normgeschwindigkeitsgenerator 23, einem Geschwindigkeitssignalgenerator 24 und einem Geschwindigkeits-Fehlersignalgenerator 22. In der Schaltung 23 wird ein Kriteriums- bzw. Normgeschwindigkeitssignal Vc, gesteuert von der MPU 41, erzeugt. Ein echtes Geschwindigkeitssignal Vr gibt der Geschwindigkeitssignalgenerator 24 ab. Die Differenz zwischen dem Normgeschwindigkeitssignal Vc und dem echten Geschwindigkeitssignal Vr wird herangezogen für die in dem Geschwindigkeits-Fehlersignalgenerator 22 erfolgende Erzeugung eines Geschwindigkeits-Fehlersignals Δ V. Dieses Signal wird über den Kontakt a des Schalters 5 an den Verstärker 50 gegeben, um den VCM 18-Antrieb anzutreiben.

Im Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb wird die Positionssteuerung 3 benutzt. Diese ist zusammengesetzt aus den folgenden Schaltungen: Einem Tiefpaßfilter 30, einer Integrationsschaltung 31, einem Verstärker 32, einer Differentialschaltung 33, einer Addierschaltung 34 und einem anderen Tiefpaßfilter 35. Ein von einem Positionssignalgenerator 9 kommendes Positionssignal Ps wird mittels dem Tiefpaßfilter 30 gefiltert, um die Hochfrequenzkomponenten abzuschneiden, wird in der Integrationsschaltung 31 integriert, differenziert und mittels der Differentialschaltung 33 und dem Tiefpaßfilter 35 differenziert. Es wird dann mittels des Verstärkers 32 linear verstärkt. Die Ausgangsströme der drei Schaltungen werden mittels der Addierschaltung 34 addiert und sind als Ausgangssignal ein Positions-Fehlersignal Δ P.

In einer mechanischen Schwingung betreffenden Nachführschleife sind ein Beschleunigungssensor 6, eine Nachführschaltung 7 für mechanische Schwingung und ein Schalter 80 miteinander in Reihe geschaltet angeordnet. Der Beschleunigungssensor 6 liefert als Ausgangssignal ein Beschleunigungs-Sensorsignal S dann, wenn die Seitenwand 21 mechanischer Schwingung ausgesetzt ist, die von einem der im Such-Betrieb befindlichen Positionierer 20 herrührt. Die mechanische Schwingung betreffende Nachführschaltung 7 umfaßt ein Hochpaßfilter 70, ein Tiefpaßfilter 71 und eine Verstärkungssteuerung 72. Die Gleichstromkomponente des Sensorsignals S wird mittels des Hochpaßfilters 70 abgeschnitten und die niederfrequente Komponente wird mittels des Tiefpaßfilters 71 gefiltert, wobei sie eine geringe Phasendrehung unterhalb 10º und einen hohen Verstärkungspegel in dem speziellen Niederfrequenzbereich hat. Der Verstärkungspegel des gefilterten Sensorsignals wird mittels der Verstärkungssteuerung 72 gesteuert, so daß ein derart geeigneter Pegel vorliegt, daß das so erzeugte mechanische Schwingung betreffende Nachführsignal Δ S später von einer Addierschaltung 8 in passender Weise dem Positions-Fehlersignal ΔP hinzuaddiert werden kann. Zwischen der mechanische Schwingung betreffenden Nachführschaltung 7 und der Addierschaltung 8 ist ein Schalter 80 eingefügt, der abhängig vom Fehlen oder Vorhandensein des MS-Signals geöffnet oder geschlossen wird, womit der Wechsel vom Grob-Suchen zum Fein-Suchen angezeigt wird.

Ein Positionssignalgenerator 9 ist ebenfalls üblicher Art und umfaßt eine automatische Verstärkungsregelung (AGC) 90 und einen Signalgenerator 91. Ein Servo-Signal SVS wird mittels des relevanten Servokopfes 14 detektiert, der mit einer Oberfläche der einen der Magnetplatten 11, auf der die Signale SVS aufgezeichnet sind, in funktioneller Beziehung steht. Das Servo-Signal SVS ist mittels des AGC-Verstärkers 90 verstärkungsgeregelt, wird in ein positives Signal PS umgewandelt und ist das Ausgangssignal des Signalgenerators 91.

Figur 7 zeigt ein noch weiter ins einzelne gehendes Blockschaltbild des Beschleunigungssensors 6 und der mechanische Schwingung betreffenden Nachführschaltung 7 der Figur 6. Allgemein hat ein Beschleunigungssensor eine Sensorachse, entlang der Beschleunigungskraft am besten detektiert wird, und zwar verglichen mit anderen Richtungen. Der Beschleunigungssensor 6 ist ein marktübliches Teil, wie z.B. ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser. Er ist an der äußeren Seitenwand des Gehäuses 21 derart angebracht, daß die Sensorachse desselben mit der Suchrichtung des Positionierers 20 übereinstimmt. Der Beschleunigungssensor schließt Schaltungen ein zur Stabilisierung des Ausgangssignals des Sensors 6, wie z.B. einen Ladungsverstärker und Spannungsverstärker (die beide nicht dargestellt sind). Der Beschleunigungssensor 6 kann natürlich an der Innenseite des Gehäuses 21 befestigt sein.

Das Hochpaßfilter 70 ist ein aktives Filter, das die Hochfrequenzkomponenten hindurchläßt. Dieses Filter besteht aus einem Operationsverstärker 70a, einer Kapazität C1 und einem Widerstand R1. Das Tiefpaßfilter 71 ist ein aktives Filter zweiter Ordnung mit einem Operationsverstärker 71a, einer Kapazität C2 und einem Widerstand R3, die in Reihen-/Parallel-Schaltung mit dem Verstärker 71a verbunden sind und eine Parallelkapazität C3 sowie einen parallelen Widerstand R4, nämlich wie dies in Figur 7 gezeigt ist, enthalten. Die Verstärkungssteuerung 72 umfaßt einen Operationsverstärker 72a und Widerstände R5 und R6. Der Verstärkungspegel kann durch geeignete Wahl des Widerstandes R5 und des Verhältnisses der Widerstände R2 und R4 geeignet gewählt werden.

Die Frequenzverläufe des Tiefpaßfilters 71 können ein wichtiger Faktor für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sein. Es sei angenommen, R2=R4 und C2=C3. Die Verstärkung des Filters 71 ergibt sich dann als:

Es ist hierin G0=R5/2R&sub2; eine gerichtete Verstärkung. Eine Grenzfrequenz f&sub0; und ein Dämpfungskoeffizient Q ergeben sich wie folgt:

Die Grenzfrequenz und der Dämpfungskoeffizient sind somit wahlweise bestimmt durch Wahl der Werte von R2(=R4), R3 und C2(=C3).

Die Figuren 8(a) und 8(b) zeigen Diagramme der Frequenzverläufe eines typischen Tiefpaßfilters, das im Stand der Technik laufend benutzt wird. Es hat einen Dämpfungsfaktor Q=0,7 und eine Grenzfrequenz f&sub0; von 980 Hz. Das Tiefpaßfilter ist allgemein so ausgeführt, daß es einen im wesentlichen flachen Verstärkungsverlauf im niedrigen Frequenzbereich, wie z.B. unterhalb 1 kHz, hat, wie dies Figur 8(a) zeigt. Andererseits ist die Phasendrehung, wie sie Figur 8(b) zeigt, nicht wünschenswert, wobei wesentliche Phasendrehung im Bereich oberhalb angenähert 200 kHz auftritt. Ein Tiefpaßfilter, das einen solchen Verlauf mit hoher Phasendrehung im speziellen niederfrequenten Bereich hat, ist nicht geeignet für das Tiefpaßfilter der mechanische Schwingung betreffenden Nachführschaltung 7. Dies deshalb, weil die Rückkopplung des mechanische Schwingung betreffenden Nachführsignals Δ S verzögert ist, was zu ungeeigneter Kompensation der mechanischen Schwingung der Speichervorrichtung mit Magnetplatte und zu nicht erfolgender Verhinderung der Spurabweichung des Magnetkopfes 14 führt. Den Erfahrungen der Erfinder entsprechend, ist die zulässige Phasendrehung auf unterhalb 10º zu begrenzen. Wenn diese Begrenzung bei dem oben beschriebenen üblichen Tiefpaßfilter vorgesehen wird, ist der effektive Frequenzbereich auf unter 150 Hz begrenzt, wie dies aus Figur 8(b) abzulesen ist. Dies ist für das Tiefpaßfilter 71 der vorliegenden Erfindung nicht hinnehmbar.

Die Figuren 9(a) und 9(b) zeigen Diagramme der Frequenzverläufe des Tiefpaßfilters 71 der vorliegenden Erfindung. Dieses Filter hat einen Dämpfungsfaktor Q=1,76 und eine Grenzfrequenz f&sub0; mit 980 Hz. Wie dies aus Figur 9(a) zu ersehen ist, ist die Verstärkung in einem Frequenzbereich nahe der Grenzfrequenz f&sub0; mit 1 KHz leicht erhöht. Die Verstärkung im Niederfrequenzbereich von angenähert 100 Hz bis 300 Hz ist im wesentlichen hoch und die Verstärkung in einem Frequenzbereich, der 1 KHz übersteigt, ist im wesentlichen niedrig. Wie aus Figur 9(b) zu ersehen, ist die Phasendrehung im obigen Frequenzbereich von 100 Hz bis 300 Hz klein und liegt unterhalb 10º. Damit ist dieses Filter gegenüber bekanntem Tiefpaßfilter verbessert. Das Tiefpaßfilter 71 der vorliegenden Erfindung hat eine hohe Verstärkung und niedrige Phasendrehung in einem Niederfrequenzbereich, der sich über 1/3 bis 1/10 der Grenzfrequenz erstreckt. Dieses Filter ist für die mechanische Schwingung betreffende Nachführung günstig und hat im hohen Frequenzbereich oberhalb der Grenzfrequenz niedrige Verstärkung. Es ist für das Abschneiden hochfrequenter Signale günstig zu verwenden. Entsprechend den Untersuchungen der Erfinder reicht der Dämpfungskoeffizient Q von 1,5 bis 2,0 und ist am günstigstens für ein Tiefpaßfilter, das in der mechanische Schwingung betreffenden Nachführschaltung der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist. Das Tiefpaßfilter 71 ist nicht immer so aufgebaut wie dies in Figur 7 gezeigt ist. Dieses Tiefpaßfilter kann eine andere Schaltung, andere Zusammensetzung und Elemente haben, ist aber mit gleichem Frequenzverhalten geeignet für die vorliegende Erfindung.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung mit Magnetplatte, so wie sie in den Figuren 3(b), 5 und 6 gezeigt ist, ist (wird) überprüft. Es sei angenommen, daß sich der Positionierer 20a in Such-Betrieb befindet und der Positionierer 20b im Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb ist. Die Steuerung bzw. der Sensor 4a des Magnetkopf-Positionierers gibt kein Fein-Suchen-Schaltersignal MSa ab und die Steuerung 4b liefert ein Signal MSb. Bei Fehlen des Signals MSa und bei Vorhandensein des Signals MSb sind der Kontakt a des Schalters 5a und der Kontakt b des Schalters 5b geschlossen, und der Schalter 80a ist offen, und der Schalter 80b ist geschlossen. Das Geschwindigkeits- Fehlersignal Δ Va geht über den geschlossenen Kontakt a des Schalters 5a an den Leistungsverstärker 50a. Das Positions-Fehlersignal Δ Pb, das in üblicher Weise von der Positionssteuerung 3b geliefert wird, geht über die Addierschaltung 8b und den Kontakt b des Schalters 5b an den Leistungsverstärker 80b. Der VCM 18a wird somit vom Geschwindigkeits- Fehlersignal Δ Va und der VCM 18b vom Positions-Fehlersignal Δ Pb angetrieben.

Der Positionierer 20a bewirkt mechanische Schwingung, die mittels des Beschleunigungssensors 6 detektiert wird. Vom Sensor 6 wird ein Sensorstrom S abgegeben und geht an die Schwingung betreffende Nachführschaltung 7. Der Sensorstrom S wird mittels eines Tiefpaßfilters 71 gefiltert, das auf einen passenden Verstärkungspegel mittels der Verstärkungssteuerung 72 eingestellt ist. Das Signal wird in ein mechanische Schwingung betreffendes Nachführsignal ΔS umgewandelt. Das Signal Δ S geht über den geschlossenen Schalter 80b an die Addierschaltung 8b. Beide Signal ΔS und Δ Pb werden in der Addierschaltung summiert. Der von der Addierschaltung 8a abgegebene zusammengesetzte Strom geht an den Leistungsverstärker 50b, um ein VCM 18b des Positionierers 20b derart anzutreiben, daß der Effekt der mechanischen Schwingung kompensiert ist. Dies ergibt gute Spurführung des magnetischen Kopfes 14b.

Der Effekt der mechanische Schwingung betreffenden Nachführschleife des Magnetpositionierer-Steuersystems der vorliegenden Erfindung ist durch Untersuchung der Fähigkeit der Nachführung des magnetischen Kopfes bestätigt. Die Figuren 10(a) und 10(b) zeigen Zeitdiagramme, die die Höhe der Positions-Fehlersignale ΔPb (unterer Anteil) bei Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb und die des Δ Pa (oberer Anteil) bei gleichzeitigem Such-Betrieb auf der Ordinate anzeigen. Das Positions-Fehlersignal ist proportional dem Abstand der Spurabweichung des relevanten Magnetkopfes. Die Spurabweichung bei einer bekannten Speichervorrichtung mit Magnetplatte und ohne mechanische Schwingung betreffende Nachführschleife ist in Figur 10(a) gezeigt und in Figur 10(b) ist das Gleiche für die vorliegende Erfindung mit mechanische Schwingung betreffender Nachführschleife angegeben. In den Diagrammen ist der Maßstab der Spurabweichung des Servo-Kopfes 14a bei Such-Betrieb absichtlich verkleinert, vergleichsweise zu demjenigen des Servo-Kopfes 14b bei Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb, und zwar dies der Bequemlichkeit halber.

Als Reaktion auf wiederholten Such-Betrieb des Positionierers 20a ist der Magnetkopf 14b einer Spurabweichung unterworfen. Die Spitze-zu- Spitze-Amplitude der Spurabweichung bei einer bekannten Speichervorrichtung mit Magnetplatte beläuft sich auf bis zu ungefähr 2 bis 3 um, wie dies die Figur 10(a) zeigt. Bei der vorliegenden Erfindung jedoch ist dies wesentlich reduziert auf einen Wert unter 0,5 um, wie dies die Figur 10(b) zeigt. Das Ergebnis ist, daß bei einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte und Vielzahl Positionierer die Probleme der Spurabweichung des Magnetkopfes, der sich im Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb befindet, wobei diese Spurabweichung durch gleichzeitigen Such-Betrieb anderer Positionierer verursacht ist, mit der Erfindung vorteilhaft gelöst sind.

Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung vorgesehen, die der ersten Ausführungsform hinzugefügt ist. Die Figur 11 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Teil des Schaltungsaufbaus der zweiten Ausführungsform angibt. In der ersten Ausführungsform werden die Schalter 80a oder 80b mittels eines Fein-/Grob-Schaltersignals MS gesteuert. Bei der zweiten Ausführungsform wird der Schalter 80a oder 80b mittels eines Gate-Signals GTS gesteuert, das von der Steuerung 4 des Magnetkopf-Positionierers geliefert wird. Wenn die Einstellzeit ts verlängert ist aufgrund anderer Faktoren als der mechanischen Schwingung, die vom Sensor 6 detektiert wird, z.B. aufgrund einer starken äußeren Kraft, wird die vorgegebene Einstellzeit zunächst durch das Signal GTS festgelegt. Der Schalter 80 ist dann geschlossen, wenn das Gate-Signal GTS zu EIN gemacht ist und das Signal ΔS geht über den Schalter 80 an die Addierschaltung 80.

Bei der vorliegenden Erfindung ist der Beschleunigungssensor dazu verwendet, mechanische Schwingung der Speichervorrichtung mit Magnetplatte zu detektieren, wobei die Schwingung in Form einer Beschleunigung detektiert wird. Es kann jedoch auch ein Verlagerungssensor anstelle des Beschleunigungssensors verwendet werden. Der detektierte Strom, der wechselnde Schwingungsamplitude des Gehäuses anzeigt, wird mittels einer Differenzierschaltung differenziert, um den der Verlagerung entsprechenden Strom in einen der Beschleunigung entsprechenden Strom umzuwandeln.

Für die obenbeschriebene Speichervorrichtung mit Magnetplatte in der ersten und in der zweiten Ausführungsform ist angenommen worden, daß sie zwei Positionierer des linearen Typs hat, die übereinander im Stapel angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch anwendbar für eine Speichervorrichtung mit Magnetplatte und Vielzahl Positionierer, die mehr als zwei Positionierer hat, wie z.B. drei Positionierer. Die vorliegende Erfindung ist desweiteren auch anwendbar für eine Speichervorrichtung mit Magnetplatte, bei der eine Mehrzahl Positionierer in einer Ebene in einer symmetrischen Anordnung angeordnet sind, wie dies die schematische Aufsicht der Figur 12 im wesentlichen zeigt. Die Zugriffsrichtungen eines jeden Positionierers 20a oder 20b sind zentripetal angeordnet, d.h. sie sind auf einen gemeinsamen Punkt ausgerichtet, z.B. auf das Rotationszentrum R der betreffenden Magnetplattenanordnung 10. Der Sensor 6 für mechanische Schwingung ist auf der Symmetrieachse Y-Y der Anordnung positioniert. Der praktisch brauchbare maximale Winkel zwischen der Symmetrieachse und der Zugriffsrichtung des Positionierers beträgt wünschenswerterweise 30º, nämlich um günstigen Effekt mit der vorliegenden Erfindung zu erzielen.

Desweiteren ist die vorliegende Erfindung anwendbar für eine Speichervorrichtung mit Magnetplatte und Vielzahl Positionierer, die rotierende bzw. Kreisbogen ausführende Positionierer hat. Hierzu ist eine Aufsicht schematisch mit Figur 13 gegeben. Die Vorrichtung hat zwei rotierende Positionierer 218, die um das Zentrum P mittels eines VCM 218 rotierbar sind. Ein Servo-Kopf 214 tastet die Oberfläche einer Magnetplatte 16 ab, die in einer Magnetplatten-Anordnung 10, die eine Spindel 12 besitzt, um ein Rotationszentrum Q herum gestapelt sind. Der Magnetkopf 214 wird entlang einem bogenförmigen Orbit A-A bewegt, wobei das Zentrum des Bogens im Rotationszentrum P des Positionierers 200 liegt. Er überkreuzt das Zentrum Q. Die Zugriffsrichtung des Magnetkopfes 214 ist daher eine Tangente an dem Bogen A-A, und zwar in jeder Position auf dem Bogen A-A. Diese Richtung ändert sich fortlaufend ein wenig entsprechend der Position des Magnetkopfes 214. Der Positionierer 200 und die Magnetplatten-Anordnung 10 sind in einem Gehäuse 21 eingeschlossen. Ein Beschleunigungssensor 6 ist an der Außenwand des Gehäuses 21 an einem vertieften Anteil 290 angebracht, der so ausgebildet ist, daß die Sensorrichtung des Sensors 6 mit der mittleren Zugriffsrichtung zusammenfällt. Dies ist durch die Doppelpfeile C-C für den Magnetkopf 214 dargestellt. Für eine solche Konfiguration ist der Spulenstrom für den antreibenden VCM 218 durch einen Kompensationsstrom icom in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform kompensiert, so daß der Magnetkopf 214, der sich im Wiedergabe-/Aufzeichnungs-Betrieb befindet, keiner Spurabweichung unterworfen ist, die durch einen gleichzeitigen Such- Betrieb eines anderen Positionierers verursacht wäre. Der Kompensationsstrom ist mit guter Annäherung gegeben durch die folgende Gleichung:

icom = KJ α/Blr.l

worin sind:

Blr: Drehmomentkonstante des Positionierers 200

J: Trägheitsmoment

l: Rotationsradius des Magnetkopfes 214

K: eine Konstante und

α: detektierte Beschleunigung.

Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung auch bei einer Speichervorrichtung mit Magnetplatte zu verwenden ist, die nur einen einzigen Magnetkopf-Positionierer des linearen Typs oder des rotierenden (schwenkenden) Typs hat. Hier auftretende mechanische Schwingung ist durch äußere Kraft hervorgerufen, die auf die Vorrichtung einwirkt. Es ist dasselbe Vibration betreffende Nachführsystem und eine Aufhängung für den Magnetkopf-Positionierer anwendbar, wie bei der ersten Ausführungsform. Das Tiefpaßfilter 71, das in der mechanischen Schwingung betreffenden Nachführschaltung 7 eingeschlossen ist und in Figur 7 gezeigt ist, ist im wesentlichen dahingehend wirksam, Schwingungsauswirkungen im niederfrequenten Bereich aufzuheben und Spurnachführung des betreffenden Magnetkopfes zu bewirken.


Anspruch[de]

1. Speichervorrichtung mit Magnetplatte

mit einer Magnetplatten-Anordnung (10) mit einer Vielzahl Magnetplatten (11);

mit Magnetkopf-Positionierern (20a,20b), von denen jeder Positionierer unabhängig von jedem anderen durch Antriebsmittel (18,50) zu bewegen ist, um die von den Positionierern gehalterten Magnetköpfe (13a,13b) zu positionieren;

mit einem Gehäuse (21), in dem sich diese Magnetplatten-Anordnung (10) und die Magnetkopf-Positionierer (20a,20b) befinden und fest angebracht sind;

mit elektronischer Steuervorrichtung zum Verringern einer Beeinflussung durch mechanische Vibration, die durch den Start eines Suchvorganges eines ersten dieser Magnetkopf-Positionierer (20a) hervorgerufen ist und die auf die anderen (20b) dieser Magnetkopf- Positionierer einwirkt,

wobei diese elektronische Steuervorrichtung ein Kompensationssignal für die Antriebsmittel (18b) dieser anderen Magnetkopf-Positionierer (20b) vorsieht, um Spurabweichung der Magnetköpfe (13b) zu kompensieren, die von den anderen Magnetkopf-Positionierern (20b) gehaltert sind,

wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,

daß eine mit dem Gehäuse (21) gekoppelte Sensoreinrichtung (6) vorgesehen ist, um solche mechanische Vibration zu detektieren, die von diesem ersten Magnetkopf-Positionierer (20a) übertragen wird, in einer Zugriffsrichtung, und um einen Sensorstrom zu liefern, der proportional der detektierten Vibration ist, und

daß die elektronische Steuereinrichtung ein signalverarbeitender Schaltkreis (3,7,8,9) ist, der betriebsmäßlg mit der Sensoreinrichtung (6) verbunden ist und diesen Sensorstrom zugeführt bekommt, und der ein solches Kompensationssignal erzeugt, das proportional und nachfolgend der detektierten mechanischen Vibration ist, und dieses erzeugte Kompensationssignal auf die Antriebsmittel (18b) überträgt, um diese anderen Magnetkopf-Positionierer in der tatsächlichen Vibration entsprechend gesteuertem Maß zu bewegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,

daß die Vorrichtung desweiteren Schaltmittel (80) hat, um das Kompensationssignal den Antriebsmitteln zuzuführen,

wobei diese Schaltmittel (80) während einer Dauer des Fein-Suchens leitfähig sind und nicht leitfähig sind während einer Dauer des Grob-Suchens des ersten Magnetkopf-Positionierers.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Schaltmittel (80) leitfähig werden nach einer vorgegebenen Dauer, beginnend nach Beendigung der Dauer des Grob-Suchens.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Sensoreinrichtung einen Beschleunigungssensor (6) hat, der einen piezoelektrischen Beschleunigungsmesser oder einen Bewegungssensor einschließt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Sensoreinrichtung (6) an der Oberfläche des Gehäuses (21) angebracht ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß diese Vielzahl Magnetkopf-Positionjerer (20a,20b) solche eines linearen Typus sind, die lineare Zugriffsbewegung haben und die vertikal einer auf den anderen gestapelt sind und daß die Achse des Detektierens dieser Sensoreinrichtung (6) zusammenfällt mit der Richtung dieser linearen Zugriffsbewegung, gesehen in der Aufsicht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß diese Vielzahl Magnetkopf-Positionierer (20a,20b) linearen Typus sind und eine lineare Zugriffsbewegung ausführen und diese horizontal auf einer Ebene in zentripetaler, symmetrischer Anordnung in Bezug auf eine Symmetrieachse (Y-Y) angeordnet sind und daß die Sensorachse dieser Sensoreinrichtung (6) mit dieser Symmetrieachse (Y-Y) der Anordnung dieser Magnetkopf-Positionierer (20a,20b) zusammenfällt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Magnetkopf-Positionierer (20a,20b) an diesem Gehäuse (21) mittels einer Aufhängevorrichtung (132,133) angebracht sind, die eine Vielzahl Federkörper (133) und eine Vielzahl Dämpfungskörper (132) umfaßt, womit eine tiefe Renonanzfrequenz mechanischer Vibration der Magnetkopf-Positionierer (20a,20b) bewirkt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß dieser Signalverarbeitungs-Schaltkreis umfaßt:

einen mechanische Vibration nachführenden Schaltkreis (7), der betriebsmäßig mit der Sensoreinrichtung (6) verbunden ist, den Sensorstrom zugeführt erhält und das Kompensationssignal erzeugt, das proportional diesem Sensorstrom ist; und

eine Vielzahl Addierschaltungen (8a,8b), die eine jede betriebsmäßig mit dem mechanische Vibration nachführenden Schaltkreis (7) verbunden sind,

eine Positionierüberwachung (3a,3b) zum Erzeugen eines Positions- Fehlersignals und die Antriebsmittel (18a,18b,50a,50b) eines jeden Magnetkopf-Positionierers (20a,20b), wobei diese Addierschaltung (8a,8b) dieses Kompensationssignal wenigstens diesem Positions- Fehlerslgnal zuaddiert, um ein zusammengesetztes Signal zum Antrieb dieser Antriebsmittel (18a,18b,50a,50b) zu bilden, wodurch ein Spulenstrom einer Spule eines Motors, enthalten in diesem Antriebsmittel (18b,50b) des relevanten zweiten Magnetkopf-Positionierers (20b) derart kompensiert wird, daß der Effekt dieser mechanischen Vibration, der Spurabweichung verursacht, behoben ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß dieser signalverarbeitende Schaltkreis desweiteren eine Vielzahl Schalter (5a,5b) hat, von denen ein jeder zwischen diesem mechanische Vibration nachführenden Schaltkreis (7) und einer jeden dieser Addierschaltungen (8a,8b) liegt und mittels einer Steuerung (4a,4b) gesteuert wird, die angeordnet ist, einen jeden dieser Positionierer (20a,20b) zu steuern.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Kompensationssignal, das als icomp vorgesehen ist, bestimmt ist durch die Formel:

icomp = mα/B1,

worin

m die Masse des sich bewegenden Teils dieses Magnetkopf-Positionierers (20a,20b) ist

α die auf dem Sensorsignal beruhend detektierte Beschleunigung ist

B1 die Positionierer-Kraftkonstante dieses Magnetkopf-Positionierers (20a,20b) ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß der mechanische Vibration nachführende Schaltkreis (7) umfaßt:

ein Hochpaßfilter (70), das mit der Sensoreinrichtung (6) verbunden ist, um die Gleichstromkomponente des Sensorstroms zu unterdrücken;

ein Tiefpaßfilter (71), das mit dem Hochpaßfilter (70) verbunden ist, um die hochfrequente Komponente des Sensorstroms zu filtern, der von der Sensoreinrichtung (6) geliefert wird, und eine Verstärkungsregelung (72), die mit dem Tiefpaßfilter (71) verbunden ist, um den Verstärkungspegel des Sensorsignals zu regeln, das mittels des Tiefpaßfilters (71) gefiltert worden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß das Tiefpaßfilter (71) geringe Phasendrehung unter 10 Grad hat und hohe Verstärkung in dem ausgewählten Niederfrequenzbereich hat.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß die Resonanzfrequenz der mechanischen Vibration dieser Magnetkopf-Positionierer (20a,20b) in diesem/einem vorgegebenen Niederfrequenzbereich liegt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch,

daß die Vielzahl Magnetkopf-Positionierer (20a,20b) vom Drehtyp sind und um ein Zentrum herum drehbar sind,

wobei der von diesem Magnetkopf-Positionierer (20a,20b) gehalterte Magnetkopf (13a,13b) entlang der Oberfläche einer der Magnetplatten (11) in Bogenform bewegt wird, wobei er aufeinanderfolgend sich ändernde Zugriffsrichtungen hat, die durch eine mittlere Zugriffsrichtung wiedergegeben ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß das Kompensationssignal durch einen Strom icom gegeben ist entsprechend der Formel:

icom = KJ α/B1r.1

worin

B1r die Drehmomentkonstante des Magnetkopf-Positionierers (20a,20b) ist

1 der Drehradius des Magnetkopfes (20a,20b) ist

α die auf dem Sensorsignal beruhende Beschleunigung ist

J das Rotations-Trägheitsmoment des Magnetkopf-Positionierers (20a,20b) ist

K eine Konstante ist.







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