DE10123069A1

DE10123069A1 - Servotechnik für ein Grobstellglied

Info

Publication number: DE10123069A1
Application number: DE10123069A
Authority: DE
Inventors: Nhan Xuan Bui; John Alexander Koski; Akimitsu Sasaki; Kazuhiro Tsuruta
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: US6587303B1; DE10123069A8; SG100716A1; JP3834786B2; DE10123069B4; CN1329335A; JP2002015532A; KR20010112065A; MY127261A; CN1257509C; KR100420545B1

Abstract

Ein Servosystem und -verfahren positionieren eine Kopfeinheit in bezug auf definierte Servospuren seitlich, wozu ein Fein- und ein Grobstellglied dient. Eine Servosteuerung integriert den Positionierungsfehler zwischen der Kopfeinheit und einer Wunschposition entsprechend einer vordefinierten Funktion und spricht das Grobstellglied dahingehend an, daß es das Feinstellglied und die Kopfeinheit entsprechend dem integrierten Positionierungsfehler verschiebt. Eine Positionierungsfehler-Signalschleife ist an einen Servosensor gekoppelt, der den Positionierungsfehler erkennt, um das Feinstellglied so ansprechen zu können, daß es die Kopfeinheit in Richtung einer Verminderung des Positionierungsfehlers verschiebt. Die Positionierungsfehler-Signalschleife kann mit einer Kompensatorfunktion ausgestattet sein, die Integrationsfunktionen und andere Funktionen umfaßt. Eine Grob-Servorsteuerung umfaßt einen mit der Kompensatorfunktion gekoppelten Schalter, der eine Integrationsfunktion Ausführt, welche die Integrationsfunktion der Positionierungsfehler-Signalschleife repräsentiert; sowie einen mit dem Schalter verbundenen Treiber, der das Grobstellglied dahingehend anspricht, daß das Feinstellglied und die Kopfeinheit entsprechend dem Integrationssignal verschoben werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung betrifft Servosysteme für den Zugriff auf definierte Servospuren und die Verfolgung dieser Spuren sowie insbesondere Servosysteme mit zusammengesetzten Stellgliedern, die ein Grobstellglied und ein daran montiertes Feinstellglied umfassen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei der Datenerfassung auf Speichermedien mit einer hohen Spurdichte, wie sie beispielsweise für Magnetbänder und Bildplatten typisch ist, bietet ein zusammengesetztes Stellglied, das aus einem Grobstellglied und einem daran angebrachten Feinstellglied besteht, sowohl einen großen, dynamischen Arbeitsbereich als auch eine große Bandbreite. Der Datenkopf kann folglich unter Verwendung des Grobstellgliedes über die volle Breite des Magnetbandes zwischen den Spuren bzw. zwischen der inneren und äußeren Spur einer Bildplatte verschoben werden, wobei die Bewegung über die einzelnen Spuren mit Hilfe des Feinstellgliedes überwacht wird.

Bei einem typischen zusammengesetzten Stellglied werden mit dem Feinstellglied Störungen in der Spurführung überwacht, welche durch einen Servosensor erkannt werden, der die Servospuren abtastet und den Datenkopf in der Mitte der gewünschten Datenspur(en) positioniert. Der Sensor ist durch eine relativ geringe Masse und eine große Bandbreite gekennzeichnet, so daß er auch hochfrequente Störungen verfolgen kann. Diese große Bandbreite kann jedoch nur bei einem sehr geringen Hub erreicht werden. Das Feinstellglied- Servosystem hat in der Regel eine Kompensatorfunktion, die aufgrund ihrer Konstruktion eine maximale Bandbreite bei adäquaten Stabilitätsmargen ermöglichen soll. Beispiele werden von Chow et al., US-Patent No. 5,090,002 sowie Fennema et al., US-Patent No. 5,060,210 gegeben. Das Grobstellglied führt das Feinstellglied von Spur zu Spur und unterstützt darüber hinaus die zentrale Positionierung des Feinstellgliedes, in der Regel durch einen relativen Positionssensor, der erkennt, ob sich das Feinstellglied in bezug auf das Grobstellglied, an dem es montiert ist, im wesentlichen in der Mitte seines Bewegungsbereichs befindet. Weicht das Feinstellglied während der Spurverfolgung wesentlich von der Mitte ab, wird eine solche Bewegung von dem relativen Sensor erkannt, und das Servosystem wird veranlaßt, das Grobstellglied in einer bestimmten Richtung, entsprechend der Abweichung des Feinstellgliedes von der Mitte, zu korrigieren.

Da die Köpfe und Stellglieder immer kleiner werden, besteht bezüglich des relativen Positionssensors eine Schwierigkeit darin, daß der Platz für die Unterbringung des relativen Positionssensors und der mit ihm verbundenen elektronischen Schaltkreise zu klein wird. Ein Nachteil sind auch die hohen Kosten für einen solch präzisen, hochauflösenden Sensor.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verfolgung des Feinstellgliedes durch das Grobstellglied bei gleichzeitigem Verzicht auf den relativen Positionssensor zu ermöglichen.

Es werden ein Servosystem und ein Verfahren offengelegt, die in bezug auf die definierten Servospuren eine seitliche Positionierung eines Kopfes ermöglichen, wobei Fein- und Grobstellglieder zum Einsatz kommen. Eine Servosteuerung integriert den Positionierungsfehler zwischen der Kopfeinheit und einer Wunschposition entsprechend einer vordefinierten Funktion und veranlaßt, daß das Grobstellglied das Feinstellglied und die Kopfeinheit entsprechend dem integrierten Positionierungsfehler verschiebt. In einer Ausführungsform erkennt ein Servosensor die seitliche Position des Kopfes unter Bezugnahme auf die definierten Servospuren. An den Servosensor ist eine Positionierungsfehler-Signalschleife gekoppelt, die Positionierungsfehler zwischen der Kopfeinheit und der in bezug auf die definierten Servospuren bestehenden Wunschposition erkennt und das Feinstellglied so anspricht, daß dieses die Kopfeinheit so verschiebt, daß der erkannte Positionierungsfehler vermindert wird. Die Positionierungsfehler-Signalschleife hat eine Kompensatorfunktion, die einen Integrator und andere Transfer-Funktionselemente, beispielsweise eine Vor- und Nacheilfunktion beinhaltet. Die Servo-Grobsteuerung, durch welche das Grobstellglied angesprochen wird, umfaßt einen Schalter, der mit der Kompensatorfunktion der Positionierungsfehler-Signalschleife verbunden ist und die Steuerung des Grobstellgliedes über das Positionierungsfehler-Integrationssignal, welches die Integrationsfunktion der Positionierungsfehler-Signalschleife repräsentiert, ermöglicht. Darüber hinaus umfaßt das System einen an den Schalter gekoppelten Antrieb, der das Grobstellglied anspricht und veranlaßt, die Position des Feinstellgliedes und des Kopfes entsprechend dem Integrationssignal zu verändern.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgende detaillierte Beschreibung sowie die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine isometrische Darstellung eines Magnetkopfes und eines zusammengesetzten Stellgliedes, die als eine Umsetzung der vorliegenden Erfindung verstanden werden können;

Fig. 2 ist eine teilweise abgeschnittene Seitenansicht des Magnetkopfes und des zusammengesetzten Stellgliedes aus Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Block- und Diagrammdarstellung des Magnetkopfes aus den Fig. 1 und 2 mit einem Magnetband- Antriebssystem und einem Servosystem, die als Umsetzung der vorliegenden Erfindung verstanden werden können;

Fig. 4 ist eine Diagrammdarstellung eines optischen Meßkopfes, einer Platte und eines zusammengesetzten Stellgliedes, die in Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können;

Fig. 5 ist eine Block- und Diagrammdarstellung des optischen Meßkopfes, der Platte und des zusammengesetzten Stellgliedes aus Fig. 4, mit einem Bildplatten-Antriebssystem und einem Servosystem, die als Umsetzung der vorliegenden Erfindung verstanden werden können;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Servosystems entsprechend der vorliegenden Erfindung;

Die Fig. 7A, 7B und 7C sind beispielhafte Illustrationen des Zusammenhangs von Verstärkung und Frequenz bei der Kompensatorfunktion des Servosystems aus Fig. 6;

Die Fig. 8A und 8B sind Illustrationen der PES- und Integralsignale des Servosystems aus Fig. 6; und

Fig. 9 ist ein Flowchart, das eine Ausführungsform des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In der folgenden Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, wobei gleiche Zahlen dieselben oder ähnliche Elemente repräsentieren. Während damit die beste Art und Weise zur Erreichung der mit dieser Erfindung verbundenen Zielsetzungen beschrieben wird, sollte Fachleuten auf diesem Gebiet bewußt sein, daß auch Variationen der Lehren dieser Erfindung möglich sind, ohne daß dadurch von deren Umfang und Wesensart abgewichen wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Servosysteme mit zusammengesetzten Stellgliedern, die aus einem Grobstellglied und einem daran montierten Feinstellglied bestehen, wobei beide Stellglieder im wesentlichen in denselben Richtungen operieren. Beispiele solcher Servosysteme sind in den Antrieben von Magnetbändern und Bildplatten realisiert. Solche Servosysteme und die dazugehörigen zusammengesetzten Stellglieder sind Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt, wie solchen Fachleuten auch bekannt ist, daß diese Servosysteme und zusammengesetzten Stellglieder auch bei anderen Technologien eingesetzt werden können, beispielsweise bei optischen Bändern und Magnetplatten. Fachleuten sind viele Beispiele für zusammengesetzte Stellglieder bekannt, darunter auch solche, die für eine Umsetzung der vorliegenden Erfindung genutzt werden können. Die Fig. 1 bis 5 repräsentieren zwei solcher Beispiele.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform eines zusammengesetzten Stellgliedes und eines Magnetbandkopfes dargestellt. Eine detailliertere Beschreibung eines zusammengesetzten Stellgliedes für ein Magnetband findet sich bei Schwarz, US-Patent No. 5,379,170.

Kurz gesagt, umfaßt eine aus Magnetkopf und Stellglied bestehende Baugruppe 10 einen Stellgliedarm 32, an dem ein Magnetbandkopf 30 angebracht ist. Ein Motor des Grobstellgliedes 52 treibt eine Leitspindel 36 an, die ihrerseits eine Stufe 44 in einer Öffnung 44A in vertikaler Richtung senkrecht zu einem Sockel 5 bewegt. Eine Öffnung 44B dient zur Aufnahme eines Anti-Rotationsstiftes 34, und eine Lastfeder 48 ist zwischen einem Gehäuse 16 und der Stufe 44 angebracht. An der Stufe 44 ist eine Verdrehungsfeder 46 befestigt und mit ihren Enden 46A und 46B mit dem Stellgliedarm 32 verbunden, so daß sich die Stufe 44 der am Stellgliedarm 32 befestigten Kopfeinheit 30 in vertikaler Richtung entlang des Bandes bewegt, wodurch ein Zugriff auf die Spuren eines Aufnahmebandes 50 möglich wird, welches sich entlang eines Transportweges und über den Magnetbandkopf 30 bewegt.

An einem Ende des Stellgliedarms 32 ist eine Feinstellglied- Spulenbaugruppe 60 angebracht. Die Spulenbaugruppe 60 umfaßt einen Spulenhalter 61, eine Spule 62 und einen Kern 64. Die Spule 62 verfügt über einen oberen Teil 62A und einen unteren Teil 62B und befindet sich zwischen Magneten 40A und 40B, die in einem Magnetgehäuse 38 gehalten werden und so angeordnet sind, daß die Trennungslinie zwischen ihrem Nord- und Südpol in etwa entlang der Linie 70 verläuft. Das Anlegen eines Stroms an der Spule 62 führt zu einer vertikalen Verschiebung derselben und veranlaßt, daß der Stellgliedarm 32 über der Druckfeder 46 geschwenkt wird und den Magnetkopf 30 zur Ausführung kleinerer Korrekturen, beispielsweise im Modus der Spurverfolgung, transversal zum Band 50 bewegt.

In der Fig. 3 sind ein Bandantrieb und ein Servosystem für ein zusammengesetztes Stellglied dargestellt. Das Band 50 wird entlang eines Transportweges, angetrieben von den Spulenmotoren 73 und 74 und kontrolliert von der Bandsteuereinheit 75, zwischen den Spulen 71 und 72 über den Magnetkopf 30 bewegt. Die Magnetkopfbaugruppe 30 umfaßt einen Servo-Lesekopf oder Sensor 76, der ein in einer Servospur 77 des Bandes 50 aufgenommenes Servomuster erkennt. Der Servo- Lesekopf 76 kann eine Vielzahl von Servo-Lesesensoren umfassen, die an unterschiedlichen Positionen der Magnetkopf- Baugruppe angebracht sind, und die Servospur 77 kann eine bestimmte Anzahl parallel entlang des Bandes verlaufender Servospuren umfassen. Ein Datenkopf 78, der mehrere Schreib- Lese-Wandler umfassen kann, ist in der Abbildung über einem Datenspurbereich 79 des Bandes dargestellt, das beispielsweise eine Vielzahl parallel verlaufender Datenspuren umfassen kann. Wie Fachleute auf diesem Gebiet wissen, verlaufen die definierten Servospuren von Magnetbandsystemen in der Regel parallel zu den Datenspuren und abgesetzt von diesen. Die gewünschte Mittellinie 80 einer gewünschten Servospur 77 ist in der Abbildung dargestellt und verläuft entlang der Länge des Bandes 50. Wird das Band entlang des Transportweges bewegt, liest der Servo-Lesekopf 76 die Servosignale, welche über eine Servo-Signalleitung 84 zu einem Servo-Decoder 86 übertragen werden. Der Servo- Decoder verarbeitet die empfangenen Servo-Signale und generiert ein Positionssignal, welches über eine Positions- Signalleitung 88 zu einer Servosteuerung 90 übertragen wird. Die Servosteuerung reagiert auf ein Suchsignal dadurch, daß sie das Grobstellglied 52 zu einer Bewegung zwischen den Spuren veranlaßt, und die Steuereinheit reagiert auf die Positionssignale mit der Generierung von Servo-Steuersignalen in der Leitung 91, die das Feinstellglied 60 so ansprechen, daß es der gewünschten Mittellinie der gewünschten Servospur folgt, sowie mit der Generierung von Servo-Steuersignalen in der Leitung 93, die das Grobstellglied 52 so ansprechen, daß dieses dazu tendiert, das Feinstellglied in der Richtung der gewünschten Mittellinie zu bewegen, wie noch erörtert werden wird.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Ausführungsform eines zusammengesetzten Stellgliedes, des Antriebs einer Bildplatte und eines Servosystems dargestellt. Eine detailliertere Beschreibung eines zusammengesetzten Stellgliedes für eine Bildplatte kann bei Fennema et al., US-Patent No. 5,060,210, gefunden werden.

Ein Grobstellglied 136 bewegt einen Arm 134 seitlich von Spuren 106 einer Bildplatte 130. An einem Arm 134 ist ein drehbares Feinstellglied 146 drehbar über einem Drehzapfen 109 angebracht, der am Arm 134 befestigt ist. Eine Linse 145 ist in geeigneter Weise an einem distalen Ende des Feinstellgliedes 146 so angebracht, daß der Strahl eines Lasers 117 auf die Bildplatte 130 fokussiert wird. Die Bildplatte ist zur Drehung durch einen Motor 132 auf einer Spindel 131 befestigt. Auf einem Rahmen 135 sind der Motor 132 und in geeigneter Weise das Grobstellglied 136 angebracht, so daß letzteres reziprok seitlich zu den Spuren 106 bewegt werden kann. Das Grobstellglied kann so bewegt werden, daß ein Zugriff auf alle konzentrisch verlaufenden Spuren 106 der Bildplatte möglich ist. Die Optik des Bildplattenlaufwerks kann eine Objektiv- oder Fokussierlinse 145 sowie optische Elemente 133 umfassen, die den Strahl steuern und eine Datenübertragung ermöglichen. Der bidirektional verlaufende Strahl wurde mit der Zahl 147 bezeichnet. Wie Fachleute auf diesem Gebiet wissen, sind die Spuren einer Bildplatte in der typischen Weise geformt und dienen nicht nur zur Erfassung der definierten Servospur- Servodaten, sondern auch als Oberfläche für das Datenerfassungsmedium. Ein Daten- und Servodetektor 129 wandelt den reflektierten Strahl in Daten und Servoinformationen um und überträgt die Positionsinformationen über eine Leitung 116 zu einer Servosteuerung 120. Die Servosteuerung reagiert auf ein Suchsignal dadurch, daß sie eine Bewegung des Grobstellgliedes 136 zwischen den Spuren veranlaßt. Auf die Positionssignale reagiert die Servosteuerung dadurch, daß sie Servo-Steuersignale generiert, die über eine Leitung 111 übertragen werden und beispielsweise zum Ansprechen einer Spule 148 des Feinsteuergliedes 146 dienen, so daß die Linse 145 so bewegt wird, daß sie der gewünschten Mittellinie der gewünschten Spur folgt. Darüber hinaus generiert die Servosteuerung Servo-Steuersignale, die über eine Leitung 113 übertragen werden und die das Grobstellglied 136 so ansprechen, daß dieses dazu tendiert, das Feinstellglied in der Richtung der gewünschten Mittellinie zu bewegen, wie noch erörtert werden wird.

Wie weiter oben bereits ausgeführt wurde, sind Fachleuten auf diesem Gebiet viele weitere Beispiele für zusammengesetzte Stellglieder bekannt und können in Realisierung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Dazu gehören unter anderem lineare oder in der Form eines Parallelogramms ausgeführte Fein- und/oder Grobstellglieder, die über analoge Motoren bzw. über analog oder digital angetriebene Schrittschaltmotoren betrieben werden.

Eine Ausführungsform einer Servosteuerung 90 oder 120 ist in der Fig. 6 als Teil des Servosystems 170 dargestellt. Die Elemente der Antriebsvorrichtungen, der Servosensoren, der Detektoren und der Stellglieder aus den Fig. 1 bis 5 sind allgemein in der Fig. 6 dargestellt. Die Servosignale werden an einer Kopf-Medien-Schnittstelle 172 von einem Servosensor 171 erkannt. Die Position des Servosensors relativ zu einer Servospur wird von einem Servo-Positionsdetektor 175 auf der Grundlage der Servosignale erkannt. Die erkannten Positionssignale (vorzugsweise digitale Signale) werden über eine Leitung 176 übertragen. Die Positionssignale werden dann von einem Komparator 178 mit einem Referenzsignal 177 verglichen. Auf diese Weise wird der Positionierungsfehler zwischen der Kopfeinheit und einer Wunschposition relativ zu den definierten Servospuren verglichen. Dieses Signal wird als das "Positionierungsfehlersignal" (PES) bezeichnet und über die Leitung 179 übertragen.

Bei einem typischen zusammengesetzten Stellglied werden mit dem Feinstellglied 180 die durch das PES angegebenen Störungen in der Spurführung überwacht, so daß der Datenkopf in der Mitte der gewünschten Datenspur bzw. der gewünschten Datenspuren positioniert wird. Der Datenkopf verfügt über eine relativ geringe Masse und eine große Bandbreite, so daß er auch hochfrequente Störungen verfolgen kann. Er ist jedoch auch durch einen sehr geringen Hubbereich gekennzeichnet, der die Voraussetzung dafür ist, daß die große Bandbreite erreicht werden kann. Das Grobstellglied 182 führt das Feinstellglied entsprechend der Suchfunktion 183 von Spur zu Spur. Das Servosystem des Feinstellgliedes verfügt in der Regel über eine in die Positionierungsfehler-Signalschleife integrierte Kompensatorfunktion 185, die so ausgelegt ist, daß eine maximale Bandbreite bei adäquaten Stabilitätsmargen gegeben ist.

Die Kompensatorfunktion 185 modifiziert das PES-Signal durch eine variable Verstärkung, deren Betrag auf der Frequenz des PES-Eingangssignals 179 bzw. (von einem anderen Standpunkt aus betrachtet) auf der Änderungsrate des PES-Eingangssignals basiert. Die Kompensatorfunktion 185 beinhaltet einen Integrator 187 und weitere Elemente zur Ausführung der Transferfunktion, beispielsweise ein Vor- und Nacheil- Funktionselement 186, wodurch die gewünschte statische und dynamische Systemleistung sowie die erforderliche Gesamtstabilität des Systems gewährleistet werden soll. Jedes Element kann als ein Filter ausgeführt sein, entweder als analoger Filter mit binären Komponenten oder als digitaler Filter, beispielsweise als IIR- (Infinite Impulse Response) oder FIR-System (Finite Impulse Response), oder auch als Microcode, der einen Mikroprozessor zur Ausführung der Funktion veranlaßt.

Die Fig. 7A, 7B und 7C illustrieren beispielhaft Frequenzgangmerkmale des Integrators 187, des Vor- und Nacheilelements 186 bzw. der kombinierten Elemente, welche die Kompensatorfunktion 185 bilden. Durch die Reaktion 190 des Integrators 187 wird bei einem Anstieg der Frequenz die Verstärkung im allgemeinen reduziert. Die Reaktion 191 des Vor- und Nacheilelements 186 wird bei hohen Frequenzen verstärkt und bei niedrigen Frequenzen verringert. Die kombinierte Reaktion ist in der Fig. 7C dargestellt. Die größte Verstärkung 192 wird bei niedrigeren Frequenzen erreicht, um auf ein stabiles Mittelmaß 193 abzufallen, und bei höheren Frequenzen noch weiter (194) abzufallen. Das Ergebnis: Die von der Kompensatorfunktion 185 erreichte Verstärkung kann durch die Servosteuerung an das PES übertragen werden. Darüber hinaus kann die Servosteuerung an das Feinstellglied 180 ein Servosignal übertragen, das sowohl über eine große Bandbreite, als auch über eine hohe Stabilität verfügt, wie Fachleuten auf diesem Gebiet klar sein wird. Der Integrator wendet die Verstärkung auf das aktuelle PES an und integriert das aktuelle Signal in die früher ausgegebenen Signale. Das führt zur Bildung eines Integrations-Funktionssignals am Schalter 200, und die Vor- bzw. Nacheilverstärkung, die auf das PES wirkt, führt zur Bildung eines Signals in der Leitung 201. Die Signale werden von einem Summierglied 205 zusammengefaßt und (sofern es sich um digitale Signale handelt) an einen Digital-Analog-Wandler 206 übertragen. Ein Leistungsverstärker überträgt daraufhin das Signal an das Feinstellglied 180, wodurch die Kopfeinheit verschoben und damit der erkannte Positionierungsfehler vermindert wird. Alternativ hierzu kann zur Betätigung des Feinstellgliedes 180 auch ein Digitalantrieb verwendet werden.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung verfolgt das Grobstellglied das Feinstellglied, ohne daß hierfür ein relativer Positionssensor benötigt wird. Genauer ausgedrückt, ist das PES in das System integriert, wozu der Integrator 187 der Kompensatorfunktion 185 dient, und mit Hilfe des Integrations-Funktionsausgangs wird das Grobstellglied 182 gesteuert. Der Integrator 187 kann als ein Filter ausgeführt sein, entweder als mit binären Komponenten ausgestatteter Analogfilter oder als Digitalfilter, vorzugsweise als IIR, bestehend aus binären Schaltkreisen oder Mikrocode, wie weiter oben bereits erörtert. Über den Ausgang der Integrationsfunktion an der Verbindung 200 wird ein Integrations-Steuersignal zu einem Antrieb 211 übertragen, welcher das Grobstellglied 182 antreibt und bewirkt, daß dieses das Feinstellglied 180 entsprechend dem über die Verbindung 200 übertragenen integrierten PES-Signal anspricht. Wenn das Grobstellglied 182 als Schrittschaltmotor ausgeführt ist, ist der Antrieb 211 vorzugsweise als digitale bidirektionale Logik und Schrittschaltantrieb ausgeführt. Wenn das Ausgangssignal der Integrationsfunktion einen bestimmten positiven Schwellenwert überschreitet, spricht der Antrieb 211 folglich den Schrittschaltmotor dahingehend an, so daß dieser in eine bestimmte Richtung geschaltet wird. Überschreitet das Ausgangssignal der Integrationsfunktion einen bestimmten negativen Schwellenwert, spricht der Antrieb 211 den Schrittschaltmotor folglich dahingehend an, daß er in die entgegengesetzte Richtung geschaltet wird. Ein Schritt des Schrittschaltmotors kann zu einer linearen Verstellung des Feinstellgliedes von beispielsweise 3 Mikrometer führen.

Handelt es sich bei dem Feinstellglied hingegen um eine analoge Vorrichtung, kann der Antrieb 211 hingegen das digitale Signal in ein analoges umwandeln und über einen Leistungsverstärker das Grobstellglied 182 ansprechen. Die Fig. 8A illustriert ein Beispiel eines PES-Signals 214 an einer Leitung 179. Dieses Signal repräsentiert die Differenz zwischen dem Servopositionssignal in der Leitung 176 und dem Referenzsignal in der Leitung 177. Die Fig. 88 zeigt ein Integrations-Funktionssignal 215, das beispielsweise durch einen Integrator 187 über eine Leitung 200 übertragen wurde und dessen Grundlage das PES-Signal 214 der Positionierungsfehler-Signalschleife aus der Fig. 8A ist. Solange sich beispielsweise die Kopfeinheit an der Wunschposition befindet bzw. über dieser Position oszilliert, bleibt das Integrations-Funktionssignal im wesentlichen bei Null. Wenn jedoch Störungen an der Kopfmedien-Schnittstelle 172 dazu führen, daß das PES in einer einzelnen Richtung anwächst (wobei diese Störungen in einem gewissen Maße von der Servosteuerung, die das Feinstellglied 180 steuert, gezählt werden können), wächst die Integrationsfunktion 215 an. Sinkt der Wert des PES gegen Null ab, wird die Zunahme der Integrationsfunktion allmählich angehalten, und wenn sich das Vorzeichen des PES ändert, beginnt die Integrationsfunktion 215 zu fallen. Eine Änderung des Vorzeichens der Integrationsfunktion ist ebenfalls möglich, wenn das PES stabil bleibt oder in entgegengesetzter Richtung wächst.

Das über die Leitung 200 übertragene Integrationsfunktionssignal wird entsprechend der vorliegenden Erfindung dazu genutzt, das Grobstellglied 182 so anzusprechen, daß das Feinstellglied 180 entsprechend der Integrationsfunktion verschoben wird, so daß das Grobstellglied den integralen oder langfristigen durchschnittlichen Fehler des Feinstellgliedes verfolgt, wodurch es möglich wird, daß das Feinstellglied in bezug auf die Wunschposition eine mehr zentrale Lage einnimmt. Dies führt dazu, daß die Integrationsfunktion die relative Position des Feinstellgliedes für die Wunschposition durch die mittlere Ruhestellung auf dem Grobstellglied ersetzt. Damit wird das Grobstellglied so positioniert, daß das Feinstellglied im langfristigen Durchschnitt in der Ruhelage verbleibt.

Die Fig. 9 illustriert eine Ausführungsform des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 6 in Schritt 230 eine Sucheingabe, mit der eine Bewegung des Kopfes in eine gewünschte Spur gefordert wird. Die vom Servosensor 171 oder von einem separaten Spursensor decodierten Informationen geben die aktuelle Spurpositionierung des Servokopfes in Schritt 233 an. Im Schritt 235 führt die Servosteuerung eine Suchfunktion 183 aus, mit der das Grobstellglied 182 angesprochen wird, das Feinstellglied 180 und der Kopfeinheit zwischen die Wunschpositionen zu bewegen, um die Kopfeinheit im wesentlichen auf eine der Wunschpositionen auszurichten, die durch den Servosensor in bezug auf die definierten Servospuren bestimmt werden. Die Schritte 233 und 235 können einen fortdauernden Prozeß umfassen, bis der Servosensor angibt, daß die gewünschte Spurposition erreicht wurde, wie Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt ist.

Nach dem Erreichen der gewünschten Spur wandelt sich der Prozeß von einer Suchoperation im Schritt 237 zu einer Spurverfolgungsoperation. Der Prozeßübergang kann allmählich erfolgen, beispielsweise durch Aufnahme der Spurverfolgung in dem Moment, in dem die Kopfeinheit die Nähe der gewünschten Spur erreicht, oder aber plötzlich, indem von einer Spursuche auf eine Spurverfolgung umgeschaltet wird, sobald die Kopfeinheit die gewünschte Spur erreicht. Beide Methoden sind Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt.

Bei der Spurverfolgung (Schritt 238) befindet sich der Referenzwert auf der Linie 177. Gleichzeitig werden in einem Schritt 240 von einem Servosensor 171 die von der Kopf- Medien-Schnittstelle abgegebenen Servosignale erkannt und an den Servo-Positionsdetektor 175 übertragen. Im Schritt 241 werden die Positionssignale dann durch einen Komparator 178 mit dem Referenzsignal 177 aus Schritt 238 verglichen und der Positionierungsfehler zwischen der Kopfeinheit und der Wunschposition in bezug auf die gewünschten Servospuren ermittelt (PES-Signal). Im Schritt 242 verändert die Kompensatorfunktion 185 das PES-Signal durch Anwendung einer variablen Verstärkung, wobei das Vor- und Nacheilelement 186 und der Integrator 187 zum Einsatz kommen. Das resultierende Signal wird bei Bedarf von einem Digital- in ein Analogsignal umgewandelt und durch den Antriebsverstärker 207 verstärkt, was zum Ansprechen des Feinstellgliedes 180 in Schritt 245 führt. Der Schalter 246 erkennt den kontinuierlichen Charakter der Spurverfolgungsfunktion und schaltet zurück, so daß die Schritte 240, 241, 242 und 245 erneut ausgeführt werden, und zwar immer noch unter Ausnutzung der Einstellreferenz aus Schritt 238.

Gleichzeitig und entsprechend der vorliegenden Erfindung wird am Ausgang 200 im Schritt 250 die Integrationsfunktion des Kompensators gemessen. Das über die Leitung 200 übertragene Integrationsfunktionssignal wird bei Bedarf ebenfalls von einem digitalen in ein analoges Signal umgewandelt, vom Antriebsverstärker 211 verstärkt und im Schritt 251 dazu genutzt, daß das Grobstellglied 182 das Feinstellglied 180 entsprechend der Integrationsfunktion anspricht. Folglich verfolgt das Grobstellglied das Feinstellglied, so daß das Feinstellglied in bezug auf die Wunschposition stärker zentriert werden kann. Der Schalter 246 erkennt erneut das kontinuierliche Wesen der Spurverfolgungsfunktion, die entsprechend der vorliegenden Erfindung von dem Fein- und dem Grobstellglied wahrgenommen wird.

Bei der Suche nach einer anderen Spur (durch Schritt 230 repräsentiert) läuft die oben beschriebene Funktionalität ab. Außerdem wird durch die Suchfunktion im Schritt 260 die Integrationsfunktion des Grobstellgliedes überschrieben, bis der Suchvorgang abgeschlossen ist und der Übergang zur Spurverfolgung in Schritt 237 erfolgt. Der Schritt des Überschreibens der Integrationsfunktion für das Grobstellglied kann die Umsetzung einer wesentlich größeren Suchfunktion in der Leitung 183, die das Integrations- Funktionssignal umlagert, umfassen. Dieser Schritt kann jedoch auch ein aktives Umschalten von der Integrationsfunktion umfassen, wobei dieser Schritt während des Umschaltens von der Spurverfolgung zur Suchfunktion ausgeführt wird. Nachdem die Funktion der Spurverfolgung im Schritt 237 wieder aufgenommen wird, kommt es auch zu einer Wiederaufnahme der Spurverfolgung des Feinstellgliedes und der Integrationsfunktion des Grobstellgliedes 182 in den Schritten 242, 250 und 251.

Folglich ist bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung eine begrenzte Verfolgung des Feinstellgliedes durch das Grobstellglied unter Verzicht auf einen relativen Positionssensor möglich.

Damit wurden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert illustriert. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet sollte jedoch klar sein, daß durch Veränderungen und Anpassungen dieser Ausführungsformen nicht vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird, der in den folgenden Ansprüchen beschrieben ist.

Claims

1. Verfahren zum Ansprechen eines Grobstellgliedes eines Servosystems zum seitlichen Positionieren einer Kopfeinheit, wobei das Servosystem umfasst einen Servosensor zum Erkennen der seitlichen Position der besagten Kopfeinheit in bezug auf festgelegte Servospuren, ein Feinstellglied zum seitlichen Verschieben der besagten Kopfeinheit im Verhältnis zu den besagten festgelegten Servospuren, das Grobstellglied zum seitlichen Verschieben des besagten Feinstellgliedes im Verhältnis zu den besagten definierten Servospuren und eine Positionierungsfehler- Signalschleife, die an den besagten Servosensor zur Bestimmung des Positionierungsfehlers zwischen der besagten Kopfeinheit und einer Wunschposition in Relation zu den besagten definierten Servospuren gekoppelt ist, so daß das besagte Feinstellglied die besagte Kopfeinheit so bewegt, daß der besagte, festgestellte Positionierungsfehler vermindert wird, wobei die besagte Positionierungsfehler-Signalschleife über eine Kompensatorfunktion mit einer Integrations- und weiteren Transferfunktionen ausgestattet ist, das folgende Schritte umfaßt:
Erkennen der besagten Integrationsfunktion der besagten Positionierungsfehler-Signalschleife; und
Ansprechen des besagten Grobstellgliedes, so daß das besagte Feinstellglied und die besagte Kopfeinheit entsprechend der besagten, erkannten Integrationsfunktion verschoben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der besagte Schritt des Ansprechens die Übertragung eines Signals zur seitlichen Positionierung an das besagte Grobstellglied umfaßt, das in einem direkten Zusammenhang mit der besagten erkannten Integrationsfunktion steht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kompensatorfunktion der besagten Positionierungsfehler-Signalschleife einen digitalen Filter umfaßt und wobei der besagte Schritt des Ansprechens zusätzlich das digitale Ansteuern des besagten Grobstellgliedes umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, das zusätzlich den Schritt des Ansprechens des besagten Grobstellgliedes umfaßt, so daß dieses das besagte Feinstellglied und die besagte Kopfeinheit zwischen zwei der besagten Wunschpositionen relativ zu den besagten definierten Servospuren anspricht, so daß die besagte Kopfeinheit im wesentlichen auf eine der besagten Wunschpositionen ausgerichtet wird, die durch den besagten Servosensor in bezug auf die besagten definierten Servospuren definiert sind, wobei die besagte Operation durch die besagte Operation des besagten Grobstellgliedes entsprechend der besagten erkannten Integrationsfunktion überschrieben wird.

5. Verfahren zum Ansprechen eines Grobstellgliedes eines Servosystems zum seitlichen Positionieren einer Kopfeinheit, wobei das Servosystem umfasst einen Servosensor zum Erkennen der seitlichen Position der besagten Kopfeinheit in bezug auf festgelegte Servospuren, ein Feinstellglied zum seitlichen Verschieben der besagten Kopfeinheit im Verhältnis zu den besagten festgelegten Servospuren und ein Grobstellglied zum seitlichen Verschieben des besagten Feinstellgliedes im Verhältnis zu den besagten definierten Servospuren, das folgende Schritte umfaßt:
Erkennen des Positionierungsfehlers zwischen der besagten Kopfeinheit und einer Wunschposition in bezug auf die besagten definierten Servospuren;
Integration des besagten festgestellten Positionierungsfehlers entsprechend einer Vorbestimmten Funktion; und
Ansprechen des besagten Grobstellgliedes, so daß das besagte Feinstellglied und die besagte Kopfeinheit entsprechend dem besagten integrierten Positionierungsfehler, der beim besagten Integrationsschritt unterlief, verschoben werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der besagte Schritt das Anwenden eines Signals zur seitlichen Positionierung auf das besagte Grobstellglied umfaßt, das in einer direkten Beziehung zu dem besagten integrierten Positionierungsfehler, der beim besagten Integrationsschritt unterlief, steht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der besagte Integrationsschritt zusätzlich das Filtern des besagten Positionierungsfehlers umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der besagte Integrationsschritt zusätzlich das digitale Filtern des besagten Positionierungsfehlers umfaßt, und wobei der besagte Schritt des Ansprechens zusätzlich das digitale Ansteuern des besagten Grobstellgliedes umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 5, das zusätzlich den Schritt des Ansprechens des besagten Grobstellgliedes umfaßt, so daß dieses das besagte Feinstellglied und die besagte Kopfeinheit zwischen zwei der besagten Wunschpositionen relativ zu den besagten definierten Servospuren verschiebt, so daß die besagte Kopfeinheit im wesentlichen auf eine der besagten Wunschpositionen ausgerichtet wird, die durch den besagten Servosensor in bezug auf die besagten definierten Servospuren definiert sind, wobei die besagte Operation durch die besagte Operation des besagten Grobstellgliedes entsprechend dem besagten integrierten Positionierungsfehler überschrieben wird.

10. Servosystem zum seitlichen Positionieren einer Kopfeinheit in bezug auf festgelegte Servospuren, das folgendes umfaßt:
einen Servosensor zum Erkennen der seitlichen Position der besagten Kopfeinheit im Verhältnis zu den besagten festgelegten Servospuren;
ein Feinstellglied zum seitlichen Verschieben der besagten Kopfeinheit im Verhältnis zu den besagten festgelegten Servospuren;
ein Grobstellglied zum seitlichen Verschieben des besagten Feinstellgliedes im Verhältnis zu den besagten festgelegten Servospuren; und
eine Servosteuerung, die an den besagten Servosensor gekoppelt ist und zum Ansprechen des besagten Feinstellgliedes und des besagten Grobstellgliedes dient, wobei die besagte Servosteuerung auf den besagten Servosensor reagiert, der den Positionierungsfehler zwischen der besagten Kopfeinheit und einer Wunschposition in bezug auf die besagten festgelegten Servospuren bestimmt, und Ansprechen des besagten Feinstellgliedes, so daß dieses die besagte Kopfeinheit auf eine Art und Weise verschiebt, durch die der besagte festgestellte Positionierungsfehler vermindert wird;
Integration des besagten festgestellten Positionierungsfehlers durch die besagte Servosteuerung entsprechend einer vorbestimmten Funktion, und
Ansprechen des besagten Grobstellgliedes, so daß das besagte Feinstellglied und die besagte Kopfeinheit entsprechend dem besagten integrierten Positionierungsfehler verschoben werden.

11. Servosystem nach Anspruch 10, wobei die besagte Servosteuerung an das besagte Grobstellglied ein Signal zur seitlichen Positionierung übermittelt, das in einem direkten Zusammenhang mit dem besagten integrierten Positionierungsfehler steht.

12. Servosystem nach Anspruch 11, wobei die besagte Servosteuerung einen Filter zur Integration des besagten Positionierungsfehlers entsprechend der besagten, vorbestimmten Funktion umfaßt.

13. Servosystem nach Anspruch 12, wobei der besagte, zur Integration dienende Filter zusätzlich einen digitalen Filter umfaßt, der ein digital gefiltertes, integriertes Positionierungsfehler-Steuersignal entsprechend der besagten vorbestimmten Funktion ausgibt, und wobei die besagte Servosteuerung zusätzlich einen digitalen Treiber umfaßt, der auf das besagte digital gefilterte, integrierte Positionierungsfehler-Steuersignal zum Ansprechen des besagten Grobstellgliedes reagiert.

14. Servosystem nach Anspruch 10, das darüber hinaus eine Spur-zu-Spur-Steuerung zum Ansprechen des besagten Grobstellgliedes umfaßt, das seinerseits ein Verschieben des besagten Feinstellgliedes zwischen zwei besagten Wunschpositionen relativ zu den besagten definierten Servospuren umfaßt, so daß die besagte Kopfeinheit im wesentlichen auf eine der besagten Wunschpositionen ausgerichtet wird, die durch den besagten Servosensor in bezug auf die besagten definierten Servospuren bestimmt wird, wobei durch die besagte Spur-zu-Spur-Steuerung die besagte Servosteuerung des besagten Grobstellgliedes während der besagten Spur-zu-Spur-Verschiebung überschrieben wird.

15. Datenspeichersystem, das folgendes umfaßt:
ein Datenspeichermedium mit einer Vielzahl definierter Servospuren;
eine Datenkopf-Baugruppe zum Erfassen und Lesen von Daten in dem besagten Datenspeichermedium;
einen Antrieb zum Bewegen des besagten Datenspeichermediums relativ zu der besagten Datenkopf- Baugruppe;
einen Servosensor zum Erkennen der seitlichen Position der besagten Datenkopf-Baugruppe in bezug auf die besagten definierten Servospuren;
ein Feinstellglied zum seitlichen Verschieben der besagten Datenkopf-Baugruppe in bezug auf die besagten definierten Servospuren;
ein Grobstellglied zum seitlichen Verschieben des besagten Feinstellgliedes in bezug auf die besagten definierten Servospuren; und
eine Servosteuerung, die mit dem besagten Servosensor zum Ansprechen des besagten Feinstellgliedes und des besagten Grobstellgliedes gekoppelt ist, wobei die besagte Servosteuerung auf den besagten Servosensor reagiert und den Positionierungsfehler zwischen der besagten Kopfeinheit und einer Wunschposition in bezug auf die besagten definierten Servospuren feststellt und wobei das besagte Feinstellglied so angesprochen wird, daß es die besagte Kopfeinheit auf eine Art und Weise verschiebt, die zu einer Verminderung des besagten festgestellten Positionierungsfehlers führt; und wobei die besagte Servosteuerung den besagten vorbestimmten Positionierungsfehler entsprechend einer vorbestimmten Funktion integriert, und wobei das besagte Grobstellglied das besagte Feinstellglied und die besagte Kopfeinheit entsprechend dem besagten integrierten Positionierungsfehler verschiebt.

16. Datenspeichersystem nach Anspruch 15, wobei die besagte Servosteuerung an das besagte Grobstellglied ein Signal zur seitlichen Positionierung überträgt, das in einem direkten Zusammenhang zu dem besagten integrierten Positionierungsfehler steht.

17. Datenspeichersystem nach Anspruch 16, wobei die besagte Servosteuerung einen Filter zur Integration des besagten Positionierungsfehlers entsprechend der besagten vorbestimmten Funktion umfaßt.

18. Datenspeichersystem nach Anspruch 17, wobei der besagte Integrierungsfilter der Servosteuerung zusätzlich einen digitalen Filter umfaßt, der ein digital gefiltertes integriertes Positionierungsfehler-Signal entsprechend der besagten vorbestimmten Funktion überträgt und wobei die besagte Servosteuerung zusätzlich einen digitalen Treiber umfaßt, der auf das besagte, digital gefilterte integrierte Positionierungsfehler-Signal zum Ansprechen des besagten Grobstellgliedes reagiert.

19. Datenspeichersystem nach Anspruch 15, das zusätzlich eine Spur-zu-Spur-Steuerung zum Ansprechen des besagten Grobstellgliedes umfaßt, so daß dieses das besagte Feinstellglied und die besagte Kopfeinheit zwischen zwei der besagten Wunschpositionen relativ zu den besagten definierten Servospuren verschiebt, so daß die besagte Kopfeinheit im wesentlichen auf eine der besagten Wunschpositionen ausgerichtet wird, wie durch den besagten Servosensor in bezug auf die besagten definierten Servospuren definiert, wobei die besagte Spur-zu-Spur-Steuerung die Einstellung der besagten Servosteuerung des besagten Grobstellgliedes während der besagten Spur-zu-Spur-Verschiebung überschreibt.

20. Datenspeichersystem nach Anspruch 19, wobei das besagte Datenspeichermedium ein Magnetband umfaßt und wobei die besagte Datenkopfbaugruppe einen mehrspurigen Magnetkopf umfaßt, der über Schreib-Lese-Wandler verfügt und wobei der besagte Servosensor an der besagten Datenkopf- Baugruppe montiert ist.

21. Datenspeichersystem nach Anspruch 19, wobei das besagte Datenspeichermedium eine Bildplatte umfaßt und wobei die besagte Datenkopfbaugruppe eine optische Kopfeinheit umfaßt, der über eine bewegliche Linse und dazugehörige optische Elemente zum Lesen und Schreiben verfügt und den besagten Servosensor beinhaltet.

22. Servo-Grobsteuerung zum Ansprechen eines Grobstellgliedes eines Servosystems zum seitlichen Positionieren eines Kopfelementes, wobei das Servosystem umfasst einen Servosensor zum Erkennen der seitlichen Position des besagten Kopfes in bezug auf festgelegte Servospuren, ein Feinstellglied zum seitlichen Verschieben des besagten Kopfes im Verhältnis zu den besagten festgelegten Servospuren, ein Grobstellglied zum seitlichen Verschieben des besagten Feinstellgliedes im Verhältnis zu den besagten definierten Servospuren und eine Positionierungsfehler-Signalschleife, die an den besagten Servosensor zur Bestimmung des Positionierungsfehlers zwischen der besagten Kopfeinheit und einer Wunschposition in Relation zu den besagten definierten Servospuren gekoppelt ist, so daß das besagte Feinstellglied die besagte Kopfeinheit so bewegt, daß der besagte, festgestellte Positionierungsfehler vermindert wird, wobei die besagte Positionierungsfehler-Signalschleife über eine Kompensatorfunktion verfügt, die mit einer Integrations- und weiteren Transferfunktionen ausgestattet ist, die folgendes umfaßt:
einen Schalter, der mit der Kompensatorfunktion der besagten Positionierungsfehler-Signalschleife verbunden ist und ein Integrations-Steuersignal ausgibt, das die besagte Integrationsfunktion der besagten Positionierungsfehler-Signalschleife repräsentiert; und
einen an den besagten Schalter gekoppelten Treiber, der das besagte Grobstellglied so anspricht, daß das besagte Feinstellglied und die besagte Kopfeinheit entsprechend dem besagten Integrations-Steuersignal verschoben werden.

23. Servo-Grobsteuerung nach Anspruch 22, wobei der besagte Treiber an das besagte Grobstellglied ein Signal zur seitlichen Positionierung abgibt, das direkt mit dem besagten Integrationssignal des besagten gekoppelten Schalters verbunden ist.

24. Servo-Grobsteuerung nach Anspruch 23, wobei die besagte Kompensatorfunktion der besagten Positionierungsfehler- Signalschleife einen Digitalfilter umfaßt, der ein digital gefiltertes, integriertes Signal ausgibt, und wobei der besagte Treiber einen digitalen Treiber umfaßt, der auf das besagte digital gefilterte Integrations-Steuersignal des gekoppelten Schalters reagiert und das besagte Grobstellglied anspricht.

25. Servo-Grobsteuerung nach Anspruch 22, die darüber hinaus eine Spur-zu-Spur-Steuerung zum Ansprechen des besagten Grobstellgliedes umfaßt, mit der das besagte Feinstellglied und die besagte Kopfeinheit zwischen zwei Wunschpositionen relativ zu den besagten definierten Servospuren verschoben werden, so daß die besagte Kopfeinheit im wesentlichen auf eine der besagten Wunschpositionen ausgerichtet wird, die durch den besagten Servosensor in bezug auf die besagten, definierten Servospuren definiert ist, wobei die besagte Spur-zu-Spur-Steuerung die Festlegungen des besagten Treibers des besagten Grobstellgliedes während der Spur zu-Spur-Verschiebung überschreibt.