DE3137701A1 - Datenwandler-lagesteuersystem fuer datenspeichervorrichtung mit sich drehenden platten - Google Patents

Description

DATENWANDLER-LAGESTEUERSYSTEM FÜR DATENSPEICHER VOIRICHTUNG MIT SICH DREHENDEN PLATTEN

Die Erfindung betrifft Lagesteuersysteme bzw. -regelsysteme und Verfahren zur Translationsbewegung eines Gliedes gegenüber einem anderen, und die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Bewegung eines . Speicherdaten-Gliedes wie eines Wandlers gegenüber einem anderen Glied wie einer erwünschten konzentrischen Spur einer sich drehenden Platte und zum Halten des sich bewegenden Gliedes in erwünschter Ausrichtung zu dem anderen Glied,z.B. den Wandler in Ausrichtung zur Spur.

Bei elektromechanischen Einrichtungen wie den herkömmlichen Antriebseinrichtungen für steife sich drehende Speicher werden zwei Vorgehensweisen angewendet, um Datenwandler gegenüber der sich drehenden Magnetplattenseite radial zu positionieren. Eine erste kostspielige Vorgehensweise ist die Verwendung eines zugehörigen Servosystems mit einem Servokopf und einer nachgebildeten Servofläche bzw. -seite auf der Platte, um eine Positioniervorgehensweise hohen Wirkungsgrades für den Spurfolgewandler zu erreichen. Eine neuere kostengünstigere Vorgehensweise ist es, Schrittmotor-Positioniereinrichtungen mit vollkommen offener Schleife zu verwenden, die zum Anordnen der Wandler an willkürlich definierten Spuren betrieben werden, ohne daß irgendeine Ist-Lageinformation von der Platte zu der Kopfpositioniereinrichtung rückgeführt wird. Der Hauptnachteil der herkömmlichen Vorgehensweise mit kostengünstiger offener Schleife ist, daß die Spuren ausreichend weit voneinander beabstandet sein müssen, um Schwankungen im System zu berücksichtigen einschließlich mechanischer Toleranzen bei dem Schrittmotor-Betätigungsglied, Wärmedehnungen der Platte und einer Platten-Unrundheit. Es wurde schließlich ein Plattenantriebs-Ergebnis erreicht, das zwar kostengünstig war, jedoch nicht die Datenspeicherkapazität der kostspieligeren Vorgehensweise erreichte, wodurch die Kosten

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der Speicherung pro Bit bei der kostengünstigeren Lösung die gleichen Kosten wie bei der früheren kostspieligeren Vorgehensweise erreicht hat.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Vorrichtung sowie ein neuartiges Verfahren zum Positionieren eines Gliedes wie eines Datenwandlers gegenüber einem anderen Glied wie einem sich drehenden Datenspeichermedium anzugeben. Die Aufgabe wird bei der Erfindung mittels einer elektromechanischen Einrichtung gelöst, wie Datenspeichersystemen, die einen Rahmen und ein Glied wie eine Kopftraganordnung enthalten/lie am Rahmen drehbar befestigt ist, und die gegenüber dem Rahmen unter vorgewählten verfügbaren von mehreren ausgewählten Stellungen bewegbar ist wie konzentrischen Datenspuren einer sich drehenden Datenspeicherplatte.

Das bewegbare Glied enthält ein in zwei Richtungen bewegbares elektromechanisches Bewegungsglied, das von dem Rahmen getragen ist.

Eine Antriebseinrichtung des Zweirichtungs-Bewegungsgliedes ist mit dem Bewegungsglied verbunden, um das Glied zu bewegen, um es in einer ausgewählten der Lagen während einer Betriebsart zum Beibehalten der Lage zu halten und um das Glied von einer Start- oder Ausgangslage in eine Bestimmungs- oder Ziellage zu bewegen während einer Suchbetriebsart einer neuen Lage.

Ein Lagewandler erzeugt ein Mehrphasensignal wie ein Quadratur-Signal (um 90° phasenverschobenes Signal), das abhängig von der tatsächlich erfaßten gegenwärtigen Lage (Ist-Lage) des Gliedes gegenüber dem Rahmen erzeugt ist.

Ein' Lageregler ist mit dem Lagewandler, der Bewegungsglied-Antriebseinrichtung und einer externen Quelle von Neulagen-Wählinformation verbunden. Der Regler zeichnet die gegenwärtige Lage des Gliedes gegenüber dem Rahmen auf; er berechnet einen Neu-

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lagen-Suchbefehl abhängig von der bekannten gegenwärtigen Lage und der Neulagen-Wählinformation; und er steuert das Glied zur Bewegung von der .bekannten gegenwärtigen Lage in eine erforderliche Bestimmungslage während einer Neulagensuch-Betriebsart durch Steuern am Bewegungsglied eines ersten Rauminkrementes für maximale Vorwärtsbeschleunigung gefolgt von einem ähnlichen Rauminkrement für maximale Rückwärtsbeschleunigung und durch dann adaptives Steuern einer Nachführungsgeschwindigkeit abhängig von der inkrementellen mehrphasigen Lageinformation des Gliedes, die durch den Lagewandler erzeugt wird, bis die Bestimmungslage erreicht ist.

Eine lageabhängige Servosteuerung mit geschlossener Schleife ist mit dem Lagewandler und der Bewegungsgliedantriebseinrichtung verbunden zur Betriebssteuerung des Antriebsgliedes, um das Glied innerhalb einer ausgewählten - der Lagen zu halten während der Lageaufrechterhaltungs-Betriebsarten, wobei die Schleife während beschleunigenden Abschnitten der Neulagensuch-Betriebsarten geöffnet (aufgeschnitten) ist.

Ein- weiterer Gesichtspunkt der Erfindung_; der insbesondere auf elektromechanisch^ Systeme wie bei DrehplattensOeichern anwendbar ist, erreicht eine Fein-Lageservoeinrichtung mit geschlossener Schleife. Sie ist mit der Antriebseinrichtung verbunden und arbeitet ausgehend von voraufgezeichneter Information in einem einzigen datenmaskierten Servösektor auf einer Datenseite der sich drehenden Platte. Diese Daten werden mittels eines Kopfes ausgelesen, der durch das bewegbare Glied getragen bzw. gehaltert ist. Eine Abtastspeicherschaltung ist mit dem Kopf verbunden während er über den Sektor tritt und speichert die davon ausgelesenen Steuerdaten. Ein Korrektursignalgenerator, der mit der Abtastspeicherschaltung und der Antriebseinrichtung verbunden ist/ erzeugt und qibt einen Offset-Wert (Versetzunqs- oder Abweichungswert) 'der bei Zufuhr zur Antriebseinrichtung die Spurmittellinien-Ausrichtung des Kopfes während Lese- und/ oder Schreibbetrieben des Plattenspeichersystems fördert und bei-

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behält. Die Fein-Lageservoschleife wird übergesteuert und ignoriert während beschleunigenden Abschnitten der Neulagesuch-Betri-ebsarten.

Ein Rotor bildet einen weiteren Gesichtspunkt der Erfindung und enthält eine geradzahlige Anzahl von Spulensegmentenjdie sequentiell auf einen sich bewegenden Spulenkörper ausgehend von einem einzigen Drahtstrang gewickelt sein können. Die Spulensegmente sind zu einer dünnen Spule angeordnet und zum Erreichen eines in zwei Richtungen wirkenden symmetrischen Drehmomentes angeschlossen. Eine Vergußmasse verkapselt die Spulenannordnung und erreicht eine sehr hohe Resonanzfrequenz sowie die Möglichkeit der Absorption von Schwingungseneraie von dem sich drehenden Glied.

Das Verfahren gemäß der Erfindung, das bei einer elektromechanischen Ausrüstung wie einem Datenspeichersystem durchführbar ist, weist das Bewegen eines Gliedes wie einer Kopftraganordnung gegenüber einem Rahmen zwischen ausgewählten verfügbaren von mehreren ausgewählten Lagen wie konzentrischen Datenspuren einer sich drehenden Datenspeicherplatte auf, wobei folgende Schritte vorgesehen sind:

Bewegen des Gliedes elektromechanisch gegenüber dem Rahmen zu dessen Halten in einer ausgewählten der Lagen während einer Lagebeibehaltung-Betriebsart und zum Fördern bzw. Bewegen des Gliedes von einer Ausgangs- oder Startlage in eine Bestimmungs- oder Ziellage während einer Neulagifeuch-Betriebsart,

Erzeugen eines Mehrphasensignals wie eines Quadratursignals abhängig von einer erfaßten gegenwärtigen Ist-Lage des Gliedes gegenüber dem Rahmen,

Empfangen und Speichern einer Neulagenwählinformation von einer externen Lagesteuerquelle,

Aufzeichnen der gegenwärtigen Lage des Gliedes gegenüber dem Rahmen,

Berechnen eines Neulagensuchbefehls abhängig von der bekannten gegenwärtigen Lage und der Neulagenwählinformation,

Steuern des Gliedes zur Bewegung von der bekannten gegenwärtigen Lage in eine erforderliche Bestimmungslage während einer Neulagensuch-Betriebsart durch

Steuern eines ersten Rauminkrementes für maximale Vorwärtsbeschleunigung, dann

Steuern eines ähnlich en Rauminkrementes für maximale Rückwärtsbeschleunigung, dann

adaptives Steuern einer Lageüberkreuz ungs-Nachführungsgeschwindigkeit abhängig von der inkrementellen Mehrphaseninformation des Gliedes, die durch das Erzeugen des Mehrnhasensignals erzeugt wird,bis die Bestimmungslage erreicht ist^und dann Anhalten und Festlegen des Gliedes an der Bestimmungslage^, bis die nächste Lageänderungsbewegung gesteuert wird, und Verwenden des erzeugten Mehrphasensignals_/um das Glied betriebsmäßig innerhalb einer ausgewählten der Lagen während der Lageauf rechterhaltungsbetriebsart positioniert zu halten^und öffnen bzw. Auftrennen der Servoschleife während beschleunigenden Abschnitten der Neulagensuch-Betriebsarten.

Gemäß anderen Gesichtspunkten der Erfindung sind bei einer Datenspeicherplatteneinrichtung folgende Schritte vorgesehen: Vorsehen eines einzigen datenmaskierten Servosektors auf einer Datenseite der Platte,
Voraufzeichnen von Spurmittellinien-Servosteuerdaten in dem Servosektor,

.Lesen der Servodaten mit einem Kopf,der nahe der Plattenseite, die der Steuersektor enthält, vorbeitritt, Abtasten und Speichern der gelesenen Servodaten, Erzeugen eines Offset-Korrektursignals, Zuführen des Offset-Signals zur Bewegung des Gliedes derart, daß die Mittellinienausrichtung eines von dem Glied getragenen Datenwandlerkopfs bei jeder ausgewählten konzentrischen Datenspur während Datenlese- und/oder Schreibbetrieben aufrechterhalten und gefördert wird, um eine Fein-Lageservosteuerschleife zu erreichen^und

übersteuern der Schleife während beschleunigenden Abschnitten der Spursuchbetriebe.

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Gemäß der Erfindung wird also ein kostengünstiges Servosteuersystem mit geschlossener Schleife angegeben, das die herkömmlichen besten Merkmale miteinander vereinigt zum Verbessern der Genauigkeit des Haltens eines Wandlers in Ausrichtung zu einer Datenspur während des Lese-und/oder Schreibbetriebes einer Platte mit hoher Datenspurdichte.

Weiter wird durch die Erfindung ein verbessertes und zuverlässigeres Lagesuchsystem mit offener Schleife angegeben, das eine Lageaufrechterhaltungsservosteuerung mit geschlossener Schleife übersteuert (außer Betrieb setzt) bei einer Suche von einer Lage zu einer anderen Lage.

Weiter gibt die Erfindung eine leichgewichtige im wesentlichen lineare mittels eines reinen Drehmomentes angetriebene Wandlerttageinri.chtung (Wandlerschlitten) an zum schnellen Bewegen des Wandlers über die Datenspuren während Spursuchbetrieben und zum Halten des Wandlers auf einer Spur während der Datenlese- und Schreibbetriebe.
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Weiter gibt die Erfindung eineneinzigartigen einzigen Servosektor auf einer sich drehenden Platte an, der Spurmittelliniendaten enthält, die durch den Wandler lesbar sind und in einen Offset- oder Versetzungswert umsetzbar sind, um eine Feineinstellung der Kopftrageinrichtung zu erreichen, um den Wandler auf der Mittellinie der Spur während Schreib- und Lesebetrieben zu halten.

Weiter gibt die Erfindung einen verbesserten und vereinfachten Hochgeschwindigkeits-Lagewandler an, der ein reines Drehmoment erzeugt, um^eiIGlied radial zum anderen zu positionieren..

Durch die Erfindung werden weiter einfach erhältliche und kostengünstige elektrische und mechanische Komponenten in einzigartiger Weise so miteinander kombiniert, daß ein verbessertes Lagesteuersystem erreicht wird, das körperlich geringen Raum ein-

nimmt, das nur eine bescheidene Stromversorgung erfordert, das kostengünstig herzustellen ist und das zuverlässig während einer Nutz-Lebensdauer arbeitet.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Gesamtsystems zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung,

Fig. 2 vergrößert und schematisch einen keilförmigen Ausschnitt der steifen Hatte zur Darstellung des Servosektor-Musters für innere und äußere Spuren, wobei zur Platzeinsparung die mittleren Spuren nicht dargestellt sind,

Fig. 3 eine Folge zeitabhängiger Signalverläufe in Beziehung zum Betrieb des Systems abhängig von der Erfassung einer Spurservosektorinformation, die gemäß Fig. 2 aufgenommen ist, Fig. 4 schematisch ein Blockschaltbild eines Teils der Schaltungsanordnung des Systems gemäß Fig. 1,

Fi.g 5 vergrößert imASchnitt und in Seitenansicht die Grob-Kopflage-Fühleranordnung des Systems gemäß Fig. 1, Fig. 6 eine Folge von graphischen Darstellungen der Betriebs zustände der Fühleranordnung gemäß Fig. 5,

Fig.!7 Signalverläufe der Steuersignale, die bei dem System gemäß Fig. 1 abhängig von dem Fühler gemäß Fig. 4 erzeugt werden,

Fig. 8 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebes des Systems gemäß Fig. 1 während eines Spursuchbetriebes bei etwa 120 Spuren in radialer Richtung,

Fig. 9 schematisch und in Seitenansicht sowie im Vertikalschnitt eine Plattenantriebs- und Kopftraganordnung gemäß den Grundsätzen der Erfindung,

Fig. 10 in Aufsicht den 6-fach-drahtgewickelten Rotor der Kopftraganordnung gemäß Fig. 9,

Fig. 11 schematisch den Verdrahtungsverlauf des drahtgewickelten Rotors der Kopftraganordnung gemäß Fig. 9, Fig. 12 in Seitenansicht und im Schnitt einen Teil des drahtgewickelten Rotors gemäß Fig. 10 entsprechend der Schnittlinie 12-12.

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Fig. 1 zeigt ein hartes Plattenspeichersystem 10 in übersichtlicher Darstellung mit einer Antriebsspindel 12 und eins bis vier

mit
Magnetplatten etwa 8 inch Durchmesser (ca. 20cm), wobei zwei Platten 14 und 16 dargestellt sind, wobei diese zur Drehung um die gemeinsame Achse der Spindel 12 mit beispielsweise 50 Hz mittels eines geeigneten Plattenantriebsmotors 18 mittels Rollen und eines Antriebsriemens 20 in üblicher Weise gedreht werden. Das System 10 kann vier oder mehr Magnetplatten enthalten und Plattendurchmesser mit 14 oder 5 1/4 inch (ca. 36 cm bzw. ca.

13 cm) sind verwendbar, obwohl die 8 inch vorzuziehen sind. Die Platten 14 und 16 können aus einer dünnen Aluminiurascheibe mit einem orientierten Eisenoxid oder einer anderen geeigneten Magnetbeschichtung auf den Hauptseiten gebildet sein. Wenn auch Platten mit magnetischer Oberfläche erläutert werden, ist die Erfindung jedoch auch wirksam bei anderen Arten von Datenspeichervorrichtungen anwendbar einschließlich laserge^zten Platten oder optischen Speichervorrichtungen.Ein Indexmarkierer 22, der an der Spindel 12 vorgesehen ist (Fig. 9) wird verwendet, um ein Tachometer- oder Indextaktsignal zu erzeugen, das zum Steuern von Servobetriebsschritten in einer Weise verwendet wird, die erläutert werden wird, und der auch als Prüfeinrichtung dient, um sicherzustellen, daß sich die Platten mit der Soll-50 Hz-Winkelgeschwindigkeit bewegen.

Sin Kopfschlitten- oder -traganordnung enthält einen ein Reindrehmoment oder reines Drehmoment erzeugenden Rotor 26. an dem Kopfhaltearme 28 zur Radialbewegung gegenüber den Platten 14, 16 befestigt sind. Der Rotor 26 wird weiter unten ausführlich mit Bezug auf die Fig. 9 bis 12 näher erläutert. Lese- und Schreibwandler oder -köpfe 30 sind an dem Rand der Haltearme 28 gesichert, wobei diese Köpfe 30 derart ausgebildet sein können, daß sie mittels Luftlagereffekts aufliegen, wie dies bei der sog. Winchester-Technik ausgenutzt wird.

Ein elektrooptischer Wandler für die Grob-Kopflageerfassung enthält eine gesteuerte laufend Lichtjemittierende Dioden-Quelle 32,

eine Skala 34 mit einer Folge von eng gleichbeabstandeten mikroskopischen radialen Linien und eine als integrierte Schaltung ausgebildete lichtempfindliche fadenkreuzmaskierte Anordnung 36, die in Kombination die Licht- und Dunkel-Mehrphasenmuster (z.B. Quadratursignale bzw. um 90° pahsenversetzte Signale), die in Fig. 6 dargestellt sind und die zum Erzeugen des Sägezahn-Servosignälverlaufes gemäß" Fig. 7 verwendet werden t erzeugt.

Von der photo- bzw. lichtempfindlichen Anordnung 36 werden fünf Ausgangssignale herausgeführt. Vier der Ausgangssignale sind Quadratur-Spurlagesignale, die durch Differenzverstärker 38 und 40 verarbeitet werden. Das fünfte ist ein Signal, das die Lage des Kopfes 30 auf der Spur Null-Null anzeigt, d.h. der radial äußersten verwendbaren Dätenspur₇und wird mittels eines Verstärkers 42 verstärkt und signalgeformt. Die Quadratursignale von den Differenzverstärkers 38 und 40 werden einem Linearitätslage-Schaltdetektor 44 zugeführt,, der die Signalverläufe gemäß den Fig. 7B und 7C erzeugt, sowie auch einer Lagesignalwähl^ schaltung 46, deren Betrieb durch den Schaltdetektor 44 gesteuert wird.

Wie in Fig. 1 schematisch, in Fig. 5 im Aufbau, in Fig. 6 optisch und in Fig. 7 elektrisch dargestellt, dreht sich die Skala 34 mit der Kopfanordnung 28 relaLiv zum Rahmen. Durch diese Drehung treten die Skalenmikrolinien zwischen die Lichtstrahlen und unterbrechen diese, die von der Quelle 32 zur Detektoranordnung 36 treten. Durch die Geometrie der Detektoranordnung 36 in Übereinstimmung mit den Darstellungen in Fig. 6 können vier Datenspuren durch jede Mikrolinie und Raum bzw. Abstand definiert werden.

Die Geometrie der lichtempfindlichen Photodiodenanordnung 3 6 ist in Fig. 6 wiedergegeben. Tatsächlich liegen vier Paare von Detektorfenstern vor, die radial um einen Abstand versetzt sind, der der Hälfte desjenigen einer Mikrolinie ist. Jedes Fensterpaar "sieht" vier Phasen für jede Linie: erste Halblinie, Vollinie (vollständig dunkel), letzte Halblinie und keine Linie (vollstän-

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dig hell). Die Fensterpaare sind weiter diagonal zueinander gepaart angeordnet. Beispielsweise bilden das obere linke Fensterpaar und das untere rechte Fensterpaar die beiden Differenzeingangssignale für den Verstärker 38 und bilden das untere linke Paar und das obere rechte Paar die Hingangssignale für den Verstärker 40. In Fig. 6A erzeugen gleiche und entgegengesetzt— phasige Licht- und Dunkelflächen in den oberen linken und den unteren rechten Detektorpaaren ein Nullausgangssingal, das eine Spur definiert. In Fig. 6B hat sich die Skala zur nächsten Phase bewegt, so daß die Vollinien nun in den oberen linken Fenstern gesehen werden. In dieser Stellung sind das untere linke und das obere rechte Paar gleich und entgegengesetzt, weshalb der Verstärker 42 auf dem Nullpunkt ist, der die nächste Datenspur definiert. In Fig. 6C hat sich die Skala weiter um eine ha^lbe Linienbreite bewegt, wobei das dargestellte dritte Phaäre^tmuster das gleiche wie in Fig. 6A mit Ausnahme einer Phasenumkehr ist. In Fig. 6D hat sich die Skala um eine weitere halbe Linienbreite zu dem vierten Phasenmuster bewegt, das ähnlich dem Muster gemäß Fig. 6B ist, mit Ausnahme einer Phasenumkehr.

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Das Ausgangssignal des Linearitätslage-Schaltdetektors 44 ist in den Signalverläufen gemäß den Fig. 7B und 7C dargestellt. Das Ausgangssignal der Lagesignalwählscha.ltunq 46 ist ein Analogwert, der einer Summierschaltung 48 und dann weiter über ein Schleifenkompensationsnetzwerk oder -dämpfunqsnetzwert 50 einem Zweirichtungs-Antriebsverstärker 52 zur Zweirichtungs-Bewegung der bewegbaren Spule und schließlich dem Anker des ,Rotors 26 über

wird

eine Zweirichtungs-Drehantriebsleitung 54 zugeführt. Der Analogwert erzeugt ein Korrekturd're'hmoment, um die Köpfe 30 innerhalb der Grenzen jeder Datenspur zu halten, die durch die Skala 34 und den Photodetektor 36 definiert ist. Die Lichtquelle 32 mit lichtemittierenden Dioden (LED) wird über eine Ansteuerschaltung 56 verporgt, die einen Lichtpegelregler (AGC) enthält, der mittels eines sechsten Photodetektors in der Detektoranordnung 3 6 gesteuert ist.

Die von einem der Wandler oder Köpfe 30 gelesenen Daten werden ausgewählt, vorverstärkt und tiefpaßgefiltert mittels einer entsprechenden Schaltungsanordnung 58 in Fig. 1 ·. Danach werden die wiedergegebenen Daten im MFM-Format durch eine Datenwiedergewinnungsschaltung 60 wiedergewonnen und dem Rechner oder einer anderen Vorrichtung zugeführt, mit dem bzw. der das System 10 für Datenspeicherung mit wahlfreiem Zugriff und für Wiedergewinnung verbunden ist.

Eine Seite der Platte 14 bzw. 16 kann mit einem schmalen, 200 Byte breitenRektor 62 versehen sein, der in Fig. 2 schematisch dargestellt ist und der durch die Signalverläufe gemäß Fig. 3 elektrisch wiedergegeben wird. Jede Datenspur von der Spur Null-Null bis zur Spur η (beispielsweise der Spur 511) ist mit zwei werksseitig voraufgezeichneten Bursts versehen, nämlich einem zuerst auftretenden Burst B1 auf der außenseitiqen H-älfte von beispielsweise ungeradzahligen Spuren (und der innenseitigen Hälfte von beispielsweise geradzahligen Spuren) und einem als zweiten auftretenden Burst B2 an der innenseitigen Hälfte der ungeradzahligen Spuren (bzw. der außenseitigen der geradzahligen Spuren). Die Sektor-Bursts werden bei jeder Drehung durch den Kopf 30 gelesen und werden verwendet, um ein Fein-Kopflagen-ServoEchleifen-Steuersignal dem Rotor 26 in Form einer Versetzungs- oder Offsetspannung zuzuführen, um den Kopf 30 in Ausrichtung mit der Mittellinie der Spur zwangszubewegen. Jeder Burst wird der Reihe nach ausgelesen und durch einen Spxtzenwertdetektor 66 integriert, um deren Amplituden zu erzeugen. Diese Amplituden werden dann mittels Abtastspeichern 68 und 70 abgetastet und gehalten bzw. gespeichert. Die gespeicherten Werte werden mittels eines Analogdaten-Wählglieds 72 verglichen und eine vorzeichenbehaftete analoge Differenz wird in einen Acht-Bit-Digitalwert mittels eines Analog/Digital-ümsetzers 74 umgesetzt. Dieser Digitalwert wird in einem digitalen Systemregelungs-Mikroprozessor 76 verarbeitet, wie beispielsweise dem Intel-Typ 8048, der einen werksseitig vorprogrammierten 1 k-Byte-Leseproarammspeicher und einen Notizblockoder Zwischenregister-128 Byte-Speicher mit wahlfreiem Zugriff enthält.

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Ein Detektor 78 erfaßt die Indexmarkierung auf der Antriebsspindel 12 bei jeder Drehung. Dieses Indextaktsignal wird über einen Verstärker 80 geführt und dem Mikroprozessor 76 zugeführt zur Bildung eines DigLtältachometers zur Bestimmung, ob die Platten 14, 16 sich mit der richtigen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl drehen,und um die zeitliche Lage des Servosektors 62 auf der Platte 14, 16 zu markieren. Das Indextaktsignal wird auch durch einen Servoabtastzeitgeber 82 verarbeitet, der zum Freigeben der und zum Umschalten zwischen den Abtastspeichern 68 und 70 verwendet wird.

Die Signalverläufe gemäß Fig. 3 erläutern die Arbeitsweise der Schaltungselemente 30, 58, 64 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80 und 82, die die Fein-Lageservosteuerung erreichen. Der Signalverlauf A gibt den 50-Hz-Indeximpuls I wieder, der durch den Indexdetektor 78 erzeugt wird. Die Signalverläufe B und C geben den zuerst auftretenden Burst 1 bzw. den als zweiten auftretenden Burst 2 wieder. Der Signalverlauf D gibt das Servosektor-Datenfenster wieder, das unmittelb;.r jedem Indeximpuls folgt. Der Signalverlauf E zeigt das Steuersignal von dem Servoabtastzeitgeber 82 wie es den Abtastspeichern 68 und 70 zugeführt wird. Es teilt den Sektor 62 in zwei 100-Byte-Hälften. Der Signalverlauf F zeigt die Amplitude eines ersten Burst A, der in dem ersten Abtastspeicher 68 gespeichert ist, der Signalverlauf G zeigt die Amplitude des in dem zweiten Abtastspeicher 70 gespeicherten Burst B. Der Signalverlauf H gibt die Äquivalenz der erfaßten Amplitude wieder, die auftritt, wenn der Kopf 30 innerhalb einer Datenspur richtig ausgerichtet ist. dieser Lage ist kein Offsetwert erforderlich und wird keiner durch den Mikroprozessor dem Rotor 26 zugeführt. Der Signalverlauf I gibt einen gegenüber dem zweiten Burst viel größeren ersten Burst wieder, was anzeigt, daß der Kopf 30 sich nicht in der Mitte (Mittellinie CL) befindet sondern naho einem Rand der Spar.

Aus einer Betrachtung der Fig. 2 ergibt sich, daß die Servobursts auf den innersten Spuren n-3, n-2, n-1 und η in der Amplitude

viel kleiner sind als die Burst auf den äußersten Spuren 00, 01, 02, 03 und 04. Folglich ist es zum Berechnen eines gültigen Offsetsignals für Fein-Lageservozwecke notwendig, den Prozentsatz der Differenz zwischen den Burstamplituden mittels des Mikroprozessors 76 zu berechnen. Diese Berechnung ergibt automatisch ein Verstärkungsregelsignal (AGC-Signal) für jede Spur, ein Signal, das der -Datenwiedergewinnungsschältung 60 oder einer anderen Schaltungsanordnung zugeführt werden kann, um einen Verstärkungsausgleich für die wiedergewonnenen Daten zu erreichen.

■ . . ' Eine Plattenantriebs-Schnittstelle 88 empfängt Steuerinformation von dem Hauptrechner, usw., und führt diese Information einschließlich von Spursuchdaten dem Mikroprozessor 76 zu. Datenseiten/Kopf wähl-Information wird direkt der Kopfwähl-Schaltung 58 zugeführt. Der Mikroprozessor 76 weiß stets, wo der Kopf 30 augenblicklich angeordnet ist, wegen einer Zwei-Bit-Quadratursignal-Leitung von dem Schaltdetektor 44 * Der Mikroprozessor 76 bestimmt, w.e weit und in welcher Richtung der Kopf (30) zu bewegen ist (suchen) und berechnet dann einen Satz von Zahlen, die in einer Sequenz ausgegeben werden, die von der Ist-Kopflage während des Suchbetriebes abhängt.

Einige der Hauptelemente der Grob-Lageservoeinrichtung mit geschlossener Schleife und der digitalen Durchlaufschaltung (override) sind in Fig. 4 dargestellt. Hier ist eine Daten-Verriegelung 84 als Standard-TTL-Typ 74 LS 374-Verriegelung dargestellt, die durch ein Eingangssignal von der. Schreibleitung (WR) des Mikroprozessors 76 getaktet ist. Ein Digital/Analog-Umsetzer 86 ist als Motorola-Typ MC 1408 L8 ausgebildet und empfängt die verriegelten Acht-Bit-Digitalzahlen der Offsetwerte von der Verriegelung 84 und setzt sie in Steuerströme-um. Eine Bezugsspannungsschaltung 102 wird zur Bezugnahme der Digital/Analog-Umsetzer /System- Spannungen verwendet. Ein als Operationsverstärker ausgebildeter Strom/Spannungs-ümsetzer 106 puffert und verschiebt maßstäblich die sich ergebende analoge Steuerspannung von dem Digital/Analog-Umsetzer 86 (DAC). Die Summierschaltunc

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48 bei der Ausbildung in Fig. 4 tritt am Eingang des Antriebsbzw. Ansteuerverstärkers 52 auf, die mit den analogen Offsetspannungen von dem Digital/Analog-Umsetzer 86 und den Grob-Servoschleifenspannungen von der Lagesignalwählschatung 46 versorgt ist.

Der Schaltungsaufbau des Zweirichtungs-Ansteuerverstärkers 52 emuliert den Betrieb des differentiellen Ausgangsverstärkers. Um dies zu erreichen, weist die Schaltung zwei Verstärker 108 und 110 auf, die wie in Fig. 4 dargestellt, verdrahtet bzw. angeschlossen sind. Die Analogsteuersignale zum Ansteuerverstärker 52 treten am Eingang des Operationsverstärkers 108 auf, und die digitalen Suchübersteuerungs- bzw. Außerkraftsetzungssianale werden direkt den Eingängen von zwei als Darlington-Paar ausgebildeten Leistungsansteuerschaltungen 112 und 114 zugeführt, die die beiden Wicklungen A-B bzw. B-C des Rotors 26 ansteuern, wie das weiter unten bei der Erläuterung der Fig. 11 näher erläutert wird. Der Operationsverstärker 110 arbeitet so, daß er die Charakteristiken der Ansteuerschaltung 114 entgegengesetzt und komplementär zum Eingangssignal der AnSteueröchaltung 112 macht.

Ein Operationsverstärker 116 empfängt zwei komplementäre Grob-Servoschleifensteuersignale P und P von der Lagesignalwählschaltung 46. Diese Werte sind gleich und entgegengesetzt und besitzen minimale Amplitude, wenn die Kopftrageinrichtung 28 in allgemeiner Ausrichtung innerhalb irgendeiner gegebenen definierten Spur ist. Die Werte von P und*P*werden durch die Lagesignalwählschaltung 46 von den digitalen Quadratur-Signalverläufen K und ijgemäß Fig. 7 abgeleitet.

Eine kombinatorisch arbeitende Beschleunigungs- und Verlangsamungs-Logikanordnung 118 nimmt ein Zwei-Bit-Wort, das von den Datenbit höherer Ordnung, die von der Verriegelung 84 getaktet sind,und einer binären Steuerleitung von dem Mikroprozessor 76., die als Suchen-Freigabeleitung bezeichnet ist, abgeleitet ist, an. Die Logik 118 erreicht digitale Ausgangssignale, die gepuffert

und invertiert werden und die dann dem Eingang des Leistungsverstärkers 112 über eine Leitung 120 und dem invertierten Eingang des Verstärkers 114 über eine Leitung 122 (und dem invertierenden Operationsverstärker 110^ zugeführt werden. Die Leistungsversiärker 112 und 114 können als TIP-140-Leistungs-Darlington-Paare ausgebildet sein, die thermisch in einen Aluminiumgußrahmen 100-(Fig. 9) des Systems 10 eingesetzt sind. Die Operationsverstärker 106, 108, 110 und 116 können durch einen Typ 741 oder einen äquivalenten Typ gebildet sein.

Ein Versorgungsschalter 124 schaltet die Stromversorgung (PWR) für den Verstärker 52 nur ein, wenn er gleichzeitig drei Freigabesignale empfängt, ein Signal, das das Vorliegen der erforderlichen Versorgungsspannungen anzeigt, ein BEREIT-Steuersignal von dem Mikroprozessor 76, das anzeigt, daß die Platten 14, 16 mit der Betriebsgeschwindigkeit umlaufen, und ein Ansteuersperrlei tungssignal (DIL-Signal) . Im Fall'des Verlustes der Betriebsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl, des Versorgungspotentials oder im Fall einer System-Rückstellung wird die Versorgung vom An-Steuerverstärker 52 abgetrennt und kehrt die Kopftrag^anordnung 28 automatisch zu der inneren Lande- bzw. Ausrollzone L zurück abhängig von einer Vorspannungsfeder 194 (Fig. 9), die bei einem Ausfall des Rotors 26 arbeitet.

Die einzelnen in Fig. 4 dargestellten Schaltungselemente sind wie dargestellt verbunden, weshalb dies nicht näher erläutert wird, da die Werte und die Verbindungen sich für den Fachmann ohne weiteres ergeben.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 wird ein von dem Mikroprozessor 76 abgegebenes Acht-Bit-Datenwort der Daten-Verriegelung 84 zugeführt, die über die Schreibfreigabeleitung (WR) des Mikroprozessors 76 getaktet'ist·.Jedes in der Verrigelung 84 gehaltene oder gespeicherte Acht-Bit-Wort wird in einen Analogwert mittels des Digital/Analog-ümsetzers 86 umgesetzt. Das verriegelte Bit höherer Ordnung wird zusammen mit einer weiteren di-

rekten Steuerleitung vom Mikroprozessor 76 direkt dem Ansteuerverstärker 52 zugeführt, um das Grob-Lageservosystem (Elemente 24, 38, 40, 44, 46, 48, 50) während der maximal beschleunigenden und verlangsamenden Phasen eines Spursuchbetriebes zu übersteuern bzw- außer Betrieb zu setzen. In der Endphase der Spursuche wird eine Nachführungsgeschwindxgkeit mit vorgegebener Drehzahl oder Geschwindigkeit durch eine sich wiederholende Zahlenfolge erreicht, die in Analogwerte durch den Umsetzer 86 umgesetzt wird und der Summierschaltung 48 zugeführt wird. Während des anfänglichen Funktionsabschnittes mit maximalem Beschleunigungs- und Verlangsamungsschrxtt wird die Grob-Servoschleife vollständig übersteuert. Bei etwa acht Spuren von bzw. vor der Bestimmungsspur wird der Maxiraalverlangsamungs-Befehl entfernt, unmittelbar bevor die Traganordnung 24 aufhört sich zu bewegen.

Danach wird die Grob-Servosteuerung so gesteuert, daß sie langsam über jede Spur nachführt mittels eines progressiven analogen Treppensignals, das bei jeder erfaßten Spurkreuzung auf Null rückgesetzt wird. Auf diese Weise arbeitet die Grob-Servoeinrichtung unter dem Befehl des Mikroprozessors 76 lediglich aufgrund der Lageinformation, die von dem Umsetzer 32 bis 36 abgeleitet " ist,und unabhängig von der momentanen Ist-Geschwindigkeit der Kopftraganordnung 24.

Wenn eine Spurkreuzung früher auftritt als erwartet, wird der Treppensignal-Befehl auf Null rückgesetzt, bevor ein Maximalwert erreicht ist. Wenn eine Spurkreuzung, verzögert ist, dann erreicht und hält bzw. speichert das Treppensignal seinen Maximalwert bis zum Übergang. Diese Bedinguncren bzw. Zustände sind in Fig. 8A dargestellt.
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Schließlich kann eine kurze Verlangsamungssehritt-Funktion zugeführt werden, um die Traganordnung 24 an der Bestimmungsspur anzuhalten falls de. ren Geschwindigkeit dann noch nicht Null erreicht hat. Fig. 8A gibt die digitalen und analogen Signalverlaufe wieder, die für den Befehl einer Spursuche über beispielsweise 120 Spuren verwendet werden. Fig. 8B gibt¹ die Geschwindig-

keit der Kopftraganordnüng 24 mit Bezug auf den radialen Abstand über die 120 Spuren wieder.

Wenn die Bestiitimungsspur erreicht ist, tritt das System in eine Spurerstreckungs-Steuerbetriebsart ein. Eine Ausführungsfor πι dieser Betriebsart besteht darin, die geeignete Monophase des Quadratursignals zu wählen und eine Servosteuerung über dessen vollständigen Zyklus durchzuführen, d.h. über einen Abstand von plus oder minus zwei Spuren. Auf diese Weise überdeckt der Radialbereich der Servoschlexfensteuerung insgesamt vier -Spuren, und nur dann, wenn die Kopftraganordnüng 28 sehr wesentlich gerüttelt wird, oder in anderer Weise von außen zu einer Bewegung über plus oder minus zwei Spuren veranlaßt wird, verliert die Grob-Servoeinrichtung die Steuerung. Aufgrund eines Verlorengehens der Servosteuerung tritt das System 10 in eine Rücksetzbetriebsart ein, durch die das System 10 rückgesetzt wird und der Kopf 30 in die zuletzt gewählte Spur rückgeführt wird.

Der Mikroprozessor 76 besitzt im wesentlichen fünf Betriebsarten oder Tasks (Aufgaben) , nämlich Initialisieruncr, Fein-Servooffsetüberwachung, Spursuche, Emulation anderer Plattenantriebsprodukte und Selbstdiagnose. Bei der Initialisierung oder der Anlaufbetriebsart, bei der die Versorgungjzuerst angelegt wird, zählt der Mikroprozessor 76 Indeximpulse und vergleicht diese mit einem internen Takt, um sicher zu sein, daß die Plattensoindel 12 sich mit der richtigen Drehzahl dreht (5° Hz). Der Kopf ist anfangs auf einer verschleißfreien Auslaufzone L (Fig. 2) angeordnet. Der Mikroprozessor 76 befiehlt anfänglich das Suchen der äußersten Spur (Spur 00). Wenn der Kopf 3 0 diese äußerste Spur erreicht, wird ein besonderes Ausgariissignal von dem Wandler 32 bis 36 über den Verstärker 42 erhalten (Fig. 7J). Der Mikroprozessor 76 kalibriert dann die Fein-Servoeinrichtung durch Messen, Bestimmen und Erinnern von Offsets für die vier äußersten Spuren 00, 01, 02, 03 und dann für die vier innersten rSpuren n-3, n-2, n-t und n. Wenn irgendeine Differenz in der anfänglichen Kalibrierung zwischen der äußersten und der innersten Spur auf-

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tritt, streut der Mikroprozessor 76 diese Differenz beispielsweise linear über die Gesamtzahl der Spuren des Systems- Der Mikroprozessor 76 befiehlt bzw. steuert dann den Kopf 30 zurück zur Spur 00. Die Initialisierung ist dann beendet. 5

Während Schreib- und Lesebetrieben liest der Mikroprozessor 76 die Fein-Servoeinrichtung kontinuierlich und schreibt den Offset fort zur Berücksichtigung von Lagefehlern, w.ie bei der Wärmedehnung der Platten 14, 16_f wenn die interne Umgebungstemperatur ansteigt.

Wie bereits erläutert, empfängt der Mikroprozessor 76 Suchbefehle digital von dem Hauptrechner über die Plattenantriebs-Schnittstelle 88. Der Mikroprozessor 76 behält die Kooflagedaten in einem Register, das die Spuren von der Information zählt, die von dem Grob-Lagewandler 32 bis 36 abgeleitet ist. Die Differenz zwischen der Spur, an ^: der der Kopf 30 gerade angeordnet ist, und der gesuchten Spur zusammen mit dem Vorzeichenwert der Differenz, die die Richtung der zum Beenden des. Suchens erforderliehen Kopfbewegung anzeigt, wird verwendet, um die Befehlsfolge von dem Mikroprozessor 76 zum Rotor 26 zu berechnen.

Die Emulationsfunktion des Mikroprozessors 76 gibt das System zur Emulation der Charakteristiken anderer Platten_antriebe frei.

Eine solche Emulation ist die Acht-Inch-Plattenantriebseinrichtung SA 1000 der Firma Shugart Associates (Betrieb der Xerox-Gruppe). Das Erzeugnis SA 1000 verwendet zwei benachbarte Schreib/ Lese-Köpfe, wobei der Mikroprozessor 76 ermöglicht, daß das System 10 für die Benutze-a: so auftritt, als ob die beiden Köpfe körperlich tatsächlich in dem System vorhanden wären. Diese Emulation wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die Spurzählanordnung im Mikroprozessor 76 in zwei Folgen von verschachtelten unaeradzahligen und geradzahligen Spuren rück-definiert werden und daß das Lesen ungeradzahliger Spuren als durch mittels einem der Köpfe erfolgt angenommen wird und daß das Lesen von geradzahligen Spuren als durch mit dem anderen der Köpfe

er folgt angesehen wird. Andere konkurrierende Plattenantriebseinrichtungen können durch besonderes Programmieren des Mikroprozessors 76 emuliert werden. .

Die Selbstdiagnosefunktion des Mikroprozessors 76 besitzt Kurzzeit- und Langzeitmerkmale. Während des Betriebes überwacht der Mikroprozessor 76 konstant die Plattendrehzahl und die Kopflage. Im Fall einer Abweichung in irgendeinem der Parameter nimmt der Mikroprozessor die Platte außer Betrieb und informiert die Hauptrechenanordnung von der Erfassung eines Fehlers. Andere Fehler und Fehlernachrichten können leicht eingeschlossen werden einschließlich solchen, die an ein Datenformat oder eine Endbenutzung angepaßt sind. Diagnoseroutinen können in dem Lesespeicher des Mikroprozessors 76 enthalten sein oder können in mindestens einer der Spuren der Platte 14 aufgezeichnet sein und vom Mikroprozessor 76 bei Bedarf abgerufen werden.

Fig. 5 zeigt den Grob-Kopflage-Servowandler 24 in vergrößerter Seitenansicht und im Vertikalschnitt. Der Wandler 24 ist eine U-förmige Anordnung aus einem oberen Glied 132, das den Photodetektor und die Fadenkreuzanordnung 36 trägt, und einem unteren Glied 134, das so verkeilt ist, daß es die LED-Lichtquelle 32 in vertikaler Ausrichtung zu dem Photodetektor36 hält. Die Skala 34 ist ein Glasteil mit gleich beabstandeten darauf niedergeschlagenen Chrom-Mikrolinien. Sie ist genau und sicher an der Kopftraganordnung 28 angebracht, d.h. am Rotor 26. Der Wandler 24 ist auf einer Stütze 136 befestigt, die in dem Gußaluminium-Rahmen 100 eingebettet ist, der gesichert bzw. fest die gesamte Plattenantriebseinrichtung trägt.

Ein Merkmal der Erfindung ist es, daß der Wandler 24 in zwei Dimensionen einstellbar ist mit nur einem einzigen Befestigungspunkt am Rahmen 100. Eire vertikale Höhenexnstellschraube 138 und eine Sicherungsscheibe 140 ermöglichen, daß die Glieder 132 und 134 aufwärts und abwärts einstellbar sind derart, daß der Photodetektor 36 auf innerhalb fünf Tausendstel eines Inch der Skala

34 eingestellt werden kann, um die erforderliche Auflösung zu erreichen. Eine Feder 142 spannt die Glieder 132 und 134 weg von dem Rahmen 100 vor.

Die seitliche Ausrichtung des Wandlers 24 gegenüber der Skala 34 wird durch Drehen der Glieder 132 und 134 um die Achse der Stütze 136 erreicht. Eine Verriegelungsschraubenanordnung 144 verriegelt die Glieder 132 und 134 sowie die Stütze 136 bei der erwünschten seitlichen Ausrichtung.

Die konstruktive Ausbildung des Systems 10 ist in Fig. 9 dargestellt. Hier trägt die Antriebsnabe oder -spindel 12 vier Platten, nämlich eine obere, einen Servosektor enthaltende Platte 14 und drei untere Platten 16. Der Indexdetektor 22 ist am unteren außeren Flansch der Spindel 12 vorgesehen und der Fühler bzw. Detektor 78 ist durch den Rahmen 100 gesichert. Die Spindel 12 ist auf einer Spindelwelle 152 mittels einer Schraube 154 und einer Scheibe 156 befestigt. Kugellageranordnungen 158, 160 sind am zylindrischen Abschnitt des Rahmens 100 vorgesehen und sind in beabstandeter Lage mittels einer Feder 162 gehalten. Eine magnetische Fluiddichtung 164 ist über dem Lager 158 angeordnet .und dichtet die Lager durch magnetische Kohäsion des dichtenden Fluids ab. Eine Bodenschraube 166 sichert eine nicht dargestellte Rolle an der Welle für den Antriebsriemen 20 vom Motor 18.

Der Rotor 26 ist in den Fig. 9, 10, 11 und 12 dargestellt. Bei dem Vertikalschnitt gemäß Fig. 9 enthält der Rotor 26 eine Nabe 172,an der die Kopftraganordnung 28 befestigt ist. Eine Flachspulenaordnung 174 ist mittels eines Haftmittels wie eines Kleb-Stoffs an der Basis der Nabe 172 befestiqt. Unmittelbar unter der Spulenanordnung 174 ist ein ferrokeramischer..Permanentmagnet 176^, der als einheitliche Anordnung hergestellt ist und dann in eine Folge von benachbarten in gerader Anzahl vorliegenden jeweils entgegengesetzte Feldrichtung aufweisendenMagnetsegmentenmagnetisiert, wobei sich die Nord- und Südpole an der Oberseite und der Unterseite des Magneten 176 abwechseln. Die Anzahl der getrennten

Segmente in dem Magneten 176 entspricht der Anzahl der .'Spulenwicklungen in der Spulenanordnung 174. Wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt/ liegen beispielsweise sechs Soulenwicklungen . vor, wenn beispielsweise sechs getrennte Magnetsegmente in dem Magneten 176 vorgesehen sind. Eine ringförmige Flußrückführplatte 178 aus einem kohlstoffarmen Stahl bildet eine Basis für den Magneten 176. Bei der Herstellung wird ein Keramikrohling an der Basisplatte 178 angeklebt und vjird dann die sich ergebende Anordnung permanent_magnetisiert. Eine befestigte Welle 180 ragt von einem gerippten Abschnitt des .Rahmens 100 weg. Die Nabe 172 ist auf der Welle 180 mittels Kugellageranordnungen 182 und 184 drehbar gelagert, die anfänglich während der Herstellung in Lage gehalten werden mittels einer axialen Vorspannungs-Feder 186 und einem Abstandsglied 188, wobei die Lager 182 und 184 an der Nabe 172 mittels Kleben befestigt bzw. verriegelt sind.

Eine Flußrückführ-Oberplatte 192 ist am Rahmen 100 gesichert. Eine Vorspannungsfeder 194 erstreckt sich von einem Ständer auf der Oberplatte 192 zur Kopftraganordnung 28 und spannt sie zur Rückkehr.in die innere Aufladezone der Platten vor, wenn die Versorgung vom Rotor 26 abgetrennt wird. Aufprallanschläge können in der Oberplatte 192 gebildet sein, um den Bereich der Bewegung der Kopfanordnung zu begrenzen.

Andere in Fig. 9 dargestellte Elemente umfassen eine gedruckte Schaltungsplatte 196, die die unmittelbar dem optischen Wandler 24 zugeordnete Schaltungsanordnung trägt einschließlich der Elemente 38, 40, 42 und 56 gemäß Fig. 1 und auch die Verdrahtungsverbindungen für die Köpfe 30. Eine gedruckte Haupt-Schaltungsplatte 198, die den Rest der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 .trägt, ist an der Schaltungsplatte 196 mittels einer Steckeranordnung 200 angesteckt. Ein Kunststoffgehäuse 202 paßt mit der Basis bzw. dem Rahmen 100 zusammen und erreicht eine vollkommene ' luftdichte Abdichtung, die für den zuverlässigen Betrieb des fliegenden Kopfes bei der Winchester-Antriebstechnik

t· m noo

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erforderlich ist. Ein Luftfilter 201 sitzt in einer Vertiefung des Rahmens 100, wobei vom Flansch an der Basis der Spindel 12 vorspringende Rippen 204 zwangsweise Luft innerhalb des Kunststoff gehäuses 202 durch das Filter 201 führen. Ein Entlüftungsfilter 206 ermöglicht, daß sich Innen und Außen der Druck ausgleichen.

Um ein abgeglichenes Drehmoment oder ein hier als rein bezeichnetes Drehmoment zu erreichen, das die Belastung der Lager 182, 184 aufs äußerste verringert und die Verwendung sehr kostengünstiger Lager ermöglicht, w .rd eine besondere Spulenanordnung
174 verwendet, die sechs getrennte Spulenwicklungen 212, 214,
216, 218, 220 und 222 enthält, deren jede allgemein dreieckförmig ist, wie das in der Aufsicht gemäß Fig. 10 dargestellt ist/ und deren alle mittels eines einzigen kontinuierlichen Einzeldrahts gewickelt sein können, wie das schematisch in Fig. 11
dargestellt ist. Drei Spulen 212, 214, 216 sind miteinander
reihengeschaltet entsprechend der schematischen Darstellung in
Fig. 11 (Abis B), während der anderen drei Spulen 218, 220

und 222 miteinander reihengeschaltet sind (B bis C) und zwar in entgegengesetzter Phase zu den ersten drei Spulen. Es ergibt
sich, daß der Rotor 26 sich in beiden Richtungen drehen muß.
Die Verwendung von zwei Sätzen entgegensetzter geometrisch
symmetrischer Spulen ermöglicht diese Bewegung durch einfache

Umschaltung der Stromversorgung von einem Wicklungssatz bzw.

einer Wicklungsgruppe zum anderen bzw. zur anderen. Jedes Spulensegment kann auf einen allgemein dreieckförmigen Spulenkörper gewickelt sein, wobei dio. drei Verbindungen A, B, C gebildet sind und dann weiter angeschlossen werden und nach außen geführt · werden. Jedes Segment weist im Querschnitt gemäß Fig. 12 annähernd auf neun Windungen in Querrichtung mal 22 Windungen in Höhenrichtung aus einem Kupferdraht mit Gauge 29 (Drahtstärke). Die Spulenanordnung 174 wird dann in einer Gießform angeordnet, wobei dann eine Epoxi^-Gießmasse 224 in der Form angeordnet und in diese eingedrückt wird, um die Anordnung 174 zu bilden (vgl. Fig. 12). Ein Klebstoff wird verwendet, um die Spulenanordnung 174 an

der Nabe 172 fest_zu_legen. Durch Verwendung der Gießmasse 224 zur Bildung der Anordnung 174 wird eine sehr hohe mechanische Resonanzfrequenz erreicht, wodurch die Anordnung 174 Resonanzschwingungen dämpft, die sonst in der Kopfanordnung 28 auftreten würden, wodurch die mechanische Bandbreite der Grob-Servoschleife erhöht wird.

Die Spulenanordnung 174 ist so ausgebildet, daß benachbarte Spulenwicklungen gleiche und entgegengesetzte Kräfte erzeugen, was ein reines Drehmoment zur Folge hat, das gleichförmig um die Drehachse des Rotors 26 ausgeübt wird. Wenn gleiche Ströme in beiden Seiten der Spulenanordnung 174 (A bis B und C bis B) vorhanden sind, löschen sich diese Kräfte aus, weshalb kein sich ergebendes Drehmoment erzeugt wird. Während des Suchens im Fall irgendeines Lagefehlers oder einer Störung, die auftritt, während das System 10 in der Spurverfolqungs- oder Nachführungsbetriebsart mit geschlossener Schleife arbeitet, wird der Strom in den Wicklungen fehlabgeglichen, wobei dieser Zustand ein Rückstelldrehmoment ausöst, das die Kopfanordnung beweat, bis wieder eine Lage erreicht ist, die einen Gleichgewichtszustand im Strom erreicht.

Nicht dargestellte Gegengewichte sind der Rotor-Nabe 172 hinzugefügt, um den Massenmittelpunkt der Kopfanordnung 28 in Ausrichtung mit der Drehachse des Rotors 26 zu bringen. Auf diese Weise treten keine Unwucht—kräfte durch die Rotor lager 182 und 184, wenn sich der Rotor 26 um seine Achse dreht.

Es zeigt sich, daß die Erfindung körperlich auf verschiedene Weise ausgebildet und mit viel verschieben Elementen und Komponenten ausgebildet werden kann. Beispielsweise kann der optischen Wandler 24 auch auf magnetischem Wege ausgebildet sein. Andererseits kann die Wandlerinformation in dem Servosektor 62 vorgesehen sein und bei jeder Drehung der Platte 14 ausgelesen werden. Der Rotor 26 kann durch einen elektrisch sperrenden Mikroschritte erzeugenden Schrittmotor ersetzt werden, wobei die

Kombination eines solchen Schrittmotors mit der zeitabgetasteten Fein-Servoschleife den Mittellinienverfolgungswirkungsgrad für die Spur in einem Plattenantrieb sehr stark verbessert. Die Servoschleifensysteme gemäß der Erfindung werden vorteilhaft jedoch nicht notwendigerweise bei sich drehenden Magnetplattenspeichern der Anordnungen verwendet. Es sind jedoch auch andere Servoanwendungen möglich, wie bei Spektralphotometern und anderen Maschinen bzw. Anordnungen, die sich durch sich gegeneinander stark beeinflussende mechanische Elemente auszeichnen. 10

Selbstverständlich sind noch andere Aus ftiktungs formen möglich.

Leerseite

Claims (24)

PATENTANWALT DI PL.-ANiCv *..; ..: .nimopÄisc.uR ΡΑΤΕΝίνυαι^πΗ W/rVl Π C^ Λ Mf N Λ ET I 7CD european patent attorney VV OLrO/\JNl O jVltLz^tK. mandataire en brevets europeens BARENMUHLWEG 31 D-8120 WEILHEIM 1. OB TELEFON 0881/7548 Quantum Corporation .."...-

1.804 McCarthy Blvd. ■

Milpitas, California

USA MEIN ZCHN.

QI 229 PH

ANSPRÜCHE

Λ Lagesteuervorrichtung für elektromechanische Einrichtung """""'"- mit einem Rahmen und einem Glied, das am Rahmen bewegbar befestigt ist und gegenüber dem Rahmen elektromechanisch bewegbar ist zwischen ausgewählten verfügbaren ^vonmehreren ϊ\ auswählbaren Lagen, ^

dadurch gekennzeichnet,

daß das Glied ein von dem Rahmen getragenes in zwei Richtungen bewegbares, elektromechanisches Bewegungsglied enthält, daß eine Antriebseinrichtung für das in zwei Richtungen bewegbare Bewegungsglied mit dem Bewegungsglied verbunden ist zum Bewegen des Bewegungsgliedes derart, daß es in einer ausgewählten der Lagen während einer Lage haltebetriebsart gehalten ist und das Glied von einer Startlage zu einer Bestimmungsiage während einer Neulagensuchbetriebsart transportierbar ist,
daß ein Lagewandler ein Mehrphasensignal abhängig von der Lage des Gliedes gegenüber dem Rahmen erzeugt, daß ein Lageregler mit dem Lagewandler der Bewequngsglied-Antriebseinrichtung und einer externen Quelle der Wählinformation der neuen Lage verbunden ist zum Aufzeichnen der gegenwärtigen Lage des Gliedes gegenüber dem Rahmen, zum Be-r > rechnen eines Neulagensuchbefehls abhängig von der bekannten /

BANKEN: VEREINIGTE SPARKASSEN WEILHEIM (BLZ 703 SIO 30) 384B · POSTSCHECK MÖNCHEN (BLZ 7O0IOO8O) 249765-800

gegenwärtigen Lage-und der Neulagenwählinformation und zum Steuern des Gliedes zur Bewegung aus der bekannten Lage in eine erforderliche Bestiminungslage während einer Neulagensuchbetriebsart durch Steuern bei.dem Bewegüngsglied eines ersten Rauminkrementes mit maximaler Vorwärtsrichtungbe-

schleunigung gefolgt von einem ähnlichen Rauminkrement mit maximaler Rückwärtsrichtungbeschleunigung und durch dann adaptives Steuern einer Nachführungsgeschwxndigkeit abhängig von einer inkrementellen Mehrphasenlageinformation des Gliedes, die durch den Lagewandler erzeugt wird, bis die Bestimmungslage erreicht ist,

daß eine lageabhängige geY-vosinrichtung mit geschlossener Schleife mit dem Lagewandler und der Bewegungsgliedantriebseinrichtung verbunden ist zur Betriebssteuerung der Antriebseinrichtung derart, daß das Glied innerhalb einer ausgewählten der Lagen während der Lagehaltebetriebsart gehalten ist, wobei die Schleife während der Neulagensuchbetriebsarten geöffnet ist.

2. Datenspeichervorrichtung mit einem Rahmen, einer Datenspei- * cherplatte, die am Rahmen gelagert ist und mittels eines Mo

tors in Drehrichtung mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, wobei mehrere konzentrische Datenspuren auf den. Hauptseiten vorgesehen sind,und mindestens einer Datenwandlerkopfanordnung nahe an den Plattenseiten,
gekennzeichnet durch

einen in zwei Richtungen drehbaren elektromechanischen Rotor (26), der am Rahmen (100) neben der Platte (14, 16) gelagert ist,

eine Kopfbefestig'ungsanordnung (28), die an einem Ende den

Kopf befestigt aufweist und die an dem Rotor am anderen Ende gesichert ist zur Bewegung des Kopfes (30) über die mehreren· konzentrischen Datenspuren,
eine Zweirichtungs-Rotorantriebseinrichtung, die mit dem Rotor verbunden ist zum Drehen der Anordnung derart, daß sie

innerhalb einer ausgewählten Datenspur während des Lese- und/

■
oder .Schreibbetriebes gehalten ist und daß die Anordnung von einer Startspur zu einer Bestimmungsspur während Spursuchbetrieben bewegbar ist,

einen Kopflagewandler (32, 34, 36) zum Erzeugen eines Mehrphasen-Lagesignals abhängig von der erfaßten Ist-Lage der Kopfanordnung bezüglich dem Rahmen,

einem Kopfregler, der mit dem Kopflagewandler der Rotorantriebseinrichtung und einer externen Quelle von Spurwählinformation verbunden ist zum Aufzeichnen der gegenwärtigen Spurlage der Kopfanordnung, zum Berechnen eines Spursuchbebefehls abhängig von der bekannten Kopflage und der Spurwählinformation und zum Steuern des Kopfes zur Bewegung von einer bekannten Startspur zu einer erforderlichen Bestimmungsspur während eines Spursuchbetriebes durch Steuern bei dem Rotor eines ersten Kopflage-Rauminkrementes mit maximaler Vorwärtsbeschleunigung gefolgt von einem ähnlichen Kopflage-Rauminkrement mit maximaler Rückwärtsbeschleuniqung und dann durch adaptives Steuern einer Nachführgeschwindigkeit abhängig von der mehrphasigen inkremen te Ilen Kopfanordnungs-Lageinformation von dem Kopflagewandler, bis die Bestimmungsspur erreicht ist,·

eine lageabhängige Servoeinrichtung mit geschlossener Schleife, die mit dem Kopflagewandler und der Rotorantriebseinrichtung verbunden ist zur Betriebssteuerung der Antriebseinrichtung derart, daß der Kopf innerhalb einer ausgewählten der Datenspuren während des Lese- und/oder Schreibbetriebes gehalten ist, wobei die Schleife während Spursuchbetrieben geöffnet ist bis zum Auftreten der adaptiv gesteuerten Nachführung. .

3. Datenapeichervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

eine feinlagen-Servoeinrichtung mit geschlossener Schleife, die mit der Antriebseinrichtung verbunden ist_/und durch einen einzigen datenmaskierten Servosektor auf einer Datenseite der Platte₇die Spurmittellinien-Servosteuerdaten enthält, die durch

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^:..^:"::^:'^:.Λ.:. 31377G1

-4-

einen Kopf der Anordnung neben der Seite lesbar ist, eine Abtastspeicherschaltung (68, 70), die mit dem Kopf während Durchtritten über deren Sektor verbunden ist zum Speichern von dort ausgelesenen Steuerdaten und einen Korrektursignalgenerator zum Erzeugen eines Offsetsignals zur Zufuhr zur Antriebseinrichtung, um die Spurmittellinien-Ausrichtung des Kopfes während Lese- und Schreibbetrieben zu fördern und aufrechterhalten, wobei die Feinlagen-Schleife während der Spursuchbetriebe geöffnet ist.

4. Datenspeichervorrichtung, mit einem Rahmen,einer am Rahmen gelagerten Datenspeicher-Platte, die durch einen Rotor mit konstanter Drehzahl in Drehrichtung angetrieben ist, wobei mehrere konzentrische Datenspuren auf den Hauptseiten davon vorgesehen sind^und mindestens einer Datenwandlerkopfanordnung in enger Nähe-'Zur Plattenseite,
gekennzeichnet durch

ein elektromechanisches in zwei Richtungen bewegbares Bewegungsglied, das von dem Rahmen neben der Platte getragen ist und das zwischen jeder der Datenspuren zugeordneten Lage bewegbar und in dieser stabilisierbar ist, eine Kopfbefestigungsanordnunq, die" an einem Ende den Datenwandler gesichert enthält und am anderen Ende am Bewegungsglied gesichert ist zum Bewegen des Kopfes über die mehreren konzentrischen Datenspuren, '

eine Zweirichtungs-Bewegungsgliedantriebseinrichtung, die mit dem Bewegungsglied verbunden ist und die Anordnung in irgendeine ausgewählte der konzentrischen Datenspuren bewegen kann abhängig von einer extern zugeführten Spurlagelageinformation und die Anordnung im wesentlichen innerhalb der ausgev/ählten Datenspur während des Lese- und/oder Schreibbetriebes mit Bezug auf den Rahmen halten kann,

eine zeitabgetastete Feinlagen-ßervoeinrichtung mit geschlossener Schleife, die mit der Antriebseinrichtung verbunden ist und die einen einzigen datenmaskierten Servosektor auf einer Datenseite der Platte enthält, die darin die Spurmittellinien-

3 · O 6

-5-

Servosteuerdaten enthält, die von dem Kopf lesbar sind, einer '" Abtastspeicherschaltung, die mit dem Kopf während Übertritten über den Sektor verbunden ist zum Speichern von dort ausgelesenen Steuerdatei und einen Korrektursignalgenerator, der mit der Abtastspeicherschaltung verbunden ist zum Erzeugen eines Offsetsignals zur Zufuhr zur Antriebseinrichtung zum Fördern und Aufrechterhalten der Spurmittellinien-Ausrichtung des Kopfes während Lese- und Schreibbetrieben, wobei die Feinlagen-Schleife während Spursuchbetrieben geöffnet ist.

5. Reindrehmoment erzeugender elektromechanischer Zweirichtungsrotor, der an einem Rahmen drehbar befestigt ist und ein Glied gegenüber dem Rahmen in Drehrichtung bewegt über einen geometrischen Ort, der einen Sektor eines Kreises definiert, der weniger als 90° beträgt,
gekennzeichnet durch
eine Flußrückführ-Bodenplatte (168),

eine Flußrückführ-Deckelplatte (192), i

einen allgemein ringförmigen Permanentmagneten (176), der auf einer von Boden und Deckelplatten befestigt ist und sich « durch mehrere in gerader Anzahl vorhandene _; benachbart mit entgegengesetztem Feld vorgesehene Magnetsegmente auszeichnet, wobei sich an den Hauptseiten die Nord- und Südpole abwechseln,

eine allgemein ringförmige drehbare Spulenanordnung (174), die zwischen dem Permanentmagneten (176) und der anderen von Boden- und Deckelplatten angeordnet und von diesen beabstandet ist, wobei die Spulenanordnung die gleiche gerade Anzahl von mehreren Spulen enthält, wie Magnetsegmente in dem Permanentmagneten vorhanden sind, wobei die Spulen benachbart zu den Magnetsegmenten ausgerichtet sind bei zumindest einer Drehlage der Anordnung, wobei die Spulen in zwei Reihen entgegengeselzLer Wicklungen angeschlossen sind, die mit gleichen Abständen und symmetrisch bezüglich der Anordnung angeordnet sind, ein Bewegungsglied, das an der Anordnung angebracht ist und das drehbar durch mindestens eine von Bodenplatten und Deckel-

platten hindurchtritt_r wobei das Bewegungsglied längs des geometrischen Ortes drehbar ist durch Hindurchführen von Strom durch eine der Reihen/ wobei das Drehmoment von den Spulen gleichförmig dem^aBewegungsglied um dessen Drehachse zuführbar ist.

6. Elektromechanischer Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Rotor in Drehrichtung bezüglich dem Magneten ausgerichtet ist, um die Drehmomentamplitude über den Bereich der Bewegungs-Ortskurve zu linearisieren.

7. Datenspeichervorrichtung mit einem Rahmen, einem Plattenantriebsmotor, der an dem Rahmen gesichert ist und der mit einer Stromquelle verbunden ist, einer Magnet-Datenspeicherplatte, die von dem Antriebsmotor mit konstanter Drehzahl in Drehrichtung antreibbar ist, wobei mehrere konzentrische Daten-· spuren auf deren Hauptseiten vorgesehen sind, einem Schrei found Lesekopf, der in enger Nähe zu einer der Plattenseiten mittels eines Luftlagerungseffektes gehalten ist, gekennzeichnet durch

einen in zwei Richtungen drehbaren elektromechanischen Rotor (26), der am Rahmen (100) neben der Platte (14, 16) gelagert ist und eine Drehachse parallel zur Achse der Platte besitzt, einen Arm (28),, der an einem Ende den Kopf (30) befestigt aufweist und der mit dem Rotor fest verbunden ist an einem ausge wuchteten anderen Ende davon zur Bewegung des Kopfes auf einoir gekrümmten bzw. gebogenen Weg über die mehreren konzentrische"! Datenspuren,

eine Zweirichtungs-Rotorantriebseinrichtung, die mit dem Rotor verbunden ist zum Drehen des Arms, um den .Köpf innerhalb einer ausgewählten Datenspur während Lese- und/oder Schreibbetrieben zu halten und um den Kopf von einer Startspur zu einer Bestimmungsspur während Spurlesebetrieben zu bewegen, einen Kopflagewandler, der mechanisch mit dem Arm verbunden ist und abhängig von der absoluten Lage des Kopfes gegenüber

ο β · α

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dein Rahmen arbeitet und zwei Spurlagesignale und deren Inversionen um 90° phasenverschoben (Quadratursignal) erzeugt, einen Kopfregler, der mit dem Kopflagewandler, der Rotorantriebseinrichtung und einer externen Quelle von Spurwählinformation verbunden ist zum Aufzeichnen der Spurlage des Kopfes, zum Berechnen eines Spursuchbefehls abhängig von der bekannten Kopflage und der Spurwählinformation und zum Steuern des Kopfes zur Bewegung von einer bekannten Startspur zu einer erforderlichen Bestimmungsspur während eines Spurwählbctriebes durch Steuern bei dem Rotor eines ersten Kopflage-Rauminkrementes mit maximaler Vorwärtsbeschleunigung gefolgt von einem ähnlichen Kopflage-Rauminkrement mit maximaler Rückwärtsbeschleunigung und durch dann adaptives Steuern einer Nachführungsgeschwindigkeit abhängig von inkrementeller, 90°- Phasenverschiebung kreuzender Kopflageinformation von dem Kopflagewandler, bis die Bestimmungsspur erreicht ist, eine lageabhängig Servoeinrichtung mit erschlossener Schleife, die mit dem Kopflagewandler und der Rotorantriebseinrichtung verbunden ist zum Betriebssteuern der Antriebseinrichtung,um den Kopf innerhalb einer ausgewählten der Datenspuren während Lese- und/oder Schreibbetrieben positioniert zu halten, wobei die Schleife während Spursuchbetrieben geöffnet ist.

8. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Feinlagen-Servoeinrichtung mit geschlossener Schleife, die mit der Antriebseinrichtung verbunden ist, und durch einen einzigen datenmaskierten Servosektor auf der Platte, der Spurmittellinien-Servosteuerdaten darin enthält, die durch den Kopf lesbar sind, eine Abtastspeicherschaltung, die mit dem Kopf während Durchtritten über den Sektor verbunden ist zum Speichern von davon ausgelesenen Steuerdaten, und einen Korrektursignalgenerator zum Erzeugen eines Offsetsignalo zur Zufuhr zur Antriebseinrichtung zum Fördern und Aufrechterhalten der Spurmittellinien-Ausrichtung des Kopfes während Lese- und Schreibbetrieben, wobei die Feinlagen-Schleife während Spursuchbetrieben geöffnet ist.

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9. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch: 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kopfregler einen programmierten Mikroprozessor (76) enthält mit einer Kopflagendaten-Eingangsverbindung von dem Kopflagewandler (32, 34, 36), eine Binärdatenverriegelung

(84) für den Emp'fang und das Speichern des Spursuchbefehls, wobei der Mikroprozessor die Verriegelung abhängig von der Lageinformation taktet, die von dem Wandler und der externen Quelle von Spurwählinformation abgeleitet ist, eine Datenverbindung (52, 54) von der Verriegelung direkt zu der Antriebseinrichtung, damit der Regler die Beschleunigunginkremente bei den Spursuchhetrieben steuern kann, einen Digital/ Analog-Umsetzer (86), der mit der Verriegelung verbunden ist zum Umsetzen von Nachführungsbefehlen, die in die Verriegelung getaktet sind,in Analogwerte und zum Zuführen der Analogwerte zu der lageabhängigen Servoeinrichtung mitigiaschlossener Schleife zum Steuern der Antriebseinrichtung zur Nachführung der den Kopf befestigt aufweisenden Armanordnung mit der lageadaptiven Nachführgeschwindigkeit.

10. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Feinlagen-Servoeinrichtung mit geschlossener Schleife .■ ein Paar voraufgezeichneter Spurmarkierungs signale in dem Servosektor für jede der definierten Spuren aufweist, wobei ein zuerst auftretendes Markierungssignal radial in einer Richtung von der Spurmittellinie versetzt (Offset)ist und ein als zweites auftretendes Markierungssignal radial in der anderen Richtung von der Spurmittellinie versetzt ist, sowie eine erste Abtastspeichereinrichtung (68) zum Abtasten und Speichern der Amplitude des zuerst auftretenden Markierungssignals bei jeder Umdrehung der Platte, eine zweite Abtastspeichereinrichtung (70) zum Abtasten und Speichern der Amplitude des als zweites auftretenden Markierungssignals bei jeder Umdrehung der Platte und einen Differentialvergleicher, der mit erster und zweiter Abtastspeichereinrichtung verbunden

verbunden ist zum Vergleichen der gespeicherten Amplituden und zum Erzeugen eines Kopflagekorrektursignals proportional zur Differenz der gespeicherten Amplituden und zur Zufuhr des KorrektursignaIs zu dem Rotor über die Antriebseinrichtung. 5

11. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß der Differentialvergleicher ein Verstärkungsregelsignal erzeugt zum Regeln und Einstellen der Amplituden von Daten, die im Lesebetrieb der Platte wiedergewonnen sind,durch Betriebssteuern von Datenwiedergewinnungsschaltungen in der Datenspeichervorrichtung.

12. Datenspeichervorrichtung einschließlich einer sich drehenden steifen Magnetmedium-Datenspeicherplatte, eines Schreib-und Lesekopfs der in enger Nähe zur Seite der Platte mittels Luftlagereffekt gehalten ist _t und eines Kopftragemechanismus zum Positionieren des Kopfes an einer von mehreren konzentrischen Datenspuren während des Datenlese- und/oder -schreibbetriebes in einem im wesentlichen uneingeschränkten Datenformat innerhalb jeder Spur und zum Bewegen des Kopfes von Spur zu Spur während eines SpurSuchbetriebes der Vorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Antriebseinrichtung in Antriebsverbindung mit dem Kopftragemechanismus zur Bewegung des Kopfes auf gekrümmtem Fege von einer Spur zu einer ausgewählten anderen Spur, die jenseits eines vorgegebenen minimalen Radialabstandes angeordnet ist, während einer Servo-Spursuchbewegung mit offener Schleife, die sich durch ein erstes Rauminkrement für maximale Vorwärtsbeschleunigung der Trageinrichtung für etwa den halben radialen Abstand zwischen den Spuren und ein zweites ähnliches Inkrement für maximale Rückwärtsbeschleunigung auszeichnet, bis der Mechanismus die Nähe der gewählten anderen Spur erreicht_;und zur Mikroschrittbewegung mit allgemein konstanter Geschwindigkeit in geschlossener Schleife des Mechanismus innerhalb des minimalen radialen Abstandes in kleinen radialen

Inkrementen von Spur zu Spur bis die andere Spur erreicht ist und zum Halten des Kopfes genau innerhalb einer ausgewählten Spur während des Datenlese- und -schreibbetriebes, eine .Summierschaltung (58), die zum Antrieb der Antriebseinrichtung angeschlossen ist,

eine Grob-Servoregelschleife ein_schließlich eines Grob-Lage^c fühlers , der mechanisch mit der Trageinrichtung verbunden ISt₇ zum Erfassen der radialen Lage des Kopfes gegenüber den Spuren und einer Grob-Lagerückkopplungsregelschleife, die mit der Antriebseinrichtung über die Summierschaltung verbunden ist zum Steuern der Antriebseinrichtung derart, daß der Kopf innerhalb jeder der ausgewählten der definierten Spuren positioniert gehalten wird- während der Lese- und Schreibbetriebe,

einen Indexdetektor (22, 78), der elektromechanisch mit der Platte (14, 16) gekoppelt ist zum Erfassen jeder Drehung davon und zum Erzeugen eines Indexsignals, eine Fein-Lageservoregelschleife einschließlich eines einzigen datenmaskierten Servosektorbereiches auf der Seite der Platte, die Servoinformation darin enthält, einer Abtastspeichereinrichtung, die mit dem Kopf (30) zum Abtasten und Speichern der Servoinformation verbunden ist, die in dem Servosektor für jede Drehung der Platte gelesen ist, eines Korrektursignalgenerators, der mit der Abtastspeichereinrichtung verbunden ist,zum Erzeugen von Offsetsignalen und eines Analog/Digital-Umsetzers (74), der mit dem Korrektursignalgenerator verbunden ist zum Umsetzen des Offsetsignals in Digitalwerte,
einen programmierten digitalen. Mikroprozessor (76), der mit dem Analog/Digital-Umsetzer (74), dem Indexdetektor (22, 78), der Grob-Servoregelschleife und einer Quelle eines extern zugeführten digitalen Spurwählbefehlssignals verbunden ist und mit einer getakteten Verriegelungseinrichtung (84) und einem Digital/Analog-Umsetzer (86) in Antriebsverbindung mit der Antriebseinrichtung über die Summierschaltung (48) zum Berechnen und Zuführen eines digitalen Kopfla aesignales direkt

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zur Antriebseinrichtung zur Bewegung des Kopfes von einer vorgegebenen Startspur zu einer vorgegebenen Bestimmungsspur, wobei das Kopflagesignal die Summierschaltung während Beschleunigungsphasen der Spursuchbetriebe übersteuert zum Berechnen und Zuführen eines Spurmikroschritt-Kopflagesignals zur Antriebseinrichtung über den Digital/Analog -Umsetzer und die Summierschaltung während des Spursuch-Mikroschrittbetriebes und zum Berechnen und Zuführen eines Fein-Lageoffsetsignals zu der Antriebseinrichtung über den Digital/ Analog-Umsetzer und die Summierschaltung, um den Kopf in Ausrichtung zur Mittellinie in der Spur während Schreib- und/ oder Lesebetrieben zu halten bei gegenseitiger Einwirkung auf bzw. mit der Grob-Servoregelschleife.

13, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lagewandler aufweist

eine Skala (34), die darauf gleich breite und gleich beabstandete Mikrolinien aufweist und die an einem von Rahmen und demjenigen Element befestigt ist, das sich gegenüber dem Rahmen bewegt,

eine allgemein U-förmige Anordnung (132, 134) mit zwei parallelen beabstandeten Armen, die um einen Abstand beabstandet sind, der etwas größer ist als die Dicke der Skala und die ausgerichtet sind undpefestigt sind an dem jeweils anderen von dem Rahmen und demjenigen Element, dasjsich gegenüber dem Rahmen bewegt derart, daß die Skala (34) sich frei zwischen den Armen bewegen kann, wobei die Anordnung aufweist eine Lichtquelle (32) in einem der Arme (134), um Licht durch die Skala und in Richtung auf den anderen Arm (132) zu führen, eine Anordnunq aus lichtempfindlichen Detektoren (36) und ein ein Lichtmuster definierendes Fadenkreuz, das zwischen den Detektoren und dem Maßstab in dem anderen der Arme (132) angeordnet ist, wobei das Fadenkreuz Fenster für die Detektoren definiert, die so beabstandet sind, daß das Quadratur-Mehrphasensignal erzeugbar ist, wenn sich die Skala zwischen den Armen bewegt (Fig.6).

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-12-

14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Skala an demjenigen Element gesichert ist, das sich gegenüber dem Rahmem. bewegt,und die ü-fÖrmige Anordnung an dem Rahmen an einem einzigen Befestigungsort gesichert ist und gegenüber dem Rahmen in zwei Raumrichtungen einstellbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Rotor (26) einen ein reines Drehmoment erzeugenden elektromechanischen Zweirichtungs-Rotor aufweist, der drehbar an einem Rahmen befestigt ist und der in Drehrichtung ein Glied qegenüber dem Rahmen über einen geometrischen Ort bzw. eine Ortskurve bewegt, die einen Sektor eines Kreises definiert, der kleiner als 90° ist, wobei der Rotor aufweist: eine Flußrückführ-Bodenplatte (178),
eine Flußrückführ-Deckelplatte (192),
einen allgemein ringförmigen Permanentmagneten (176), der an einer von Boden- und Deckelplatten befestigt ist und sich durch eine geradzahlige Mehrheit benachbarter Gegenfeld-Magnetsegmente auszeichnet, bei denen die Nord- und Südpole sich an den Hauptseiten abwechseln,
eine allgemein ringförmige drehbare Spulenanordnung (174), die zwischen dem Permanentmagneten und der anderen von Boden- und Deckelplatten angeordnet und gering beabstandet ist, wobei die Spulenanordnung die gleiche geradzahlige Mehrheit von Spulen wie Magnetsegmente in dem Permanentmagneten enthält, wobei die Spulen benachbart zu den MagnetSegmenten in mindestens einer Drehstellung der Anordnung ausgerichtet sind, wobei die Spulen in zwei Folgen von entgegengesetzten Wicklungen angeschlossen sind, die gleich beabstandet und symmetrisch um die Anordnung vorgesehen sind,
ein an der Anordnung angebrachtes Bewegungsglied, das durch mindestens eine von Bodenplatte und Deckelplatte drehbar hindurchgeht, wobei das Glied längs der Ortskurve durch Hindurch-

fuhren eines Stromes durch eine der Folgen gedreht wird, wobei das Drehmoment von den Spulen in gleichförmiger Weise dem Bewegungsglied um dessen Drehachse zuführbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet/

daß der elektromechanische Rotor (26) gegenüber dem Magneten in Drehrichtung ausgerichtet' ist zum Linearisieren der Drehmomentamplitude über den Bereich der Bewegungs-Ortskurve.

17. Datenspeicherverfahren, bei dem

eine Datenspeicherplatte mit konstanter Drehzahl gedreht wird, mehrere konzentrische Datenspuren auf dessen Hauptseiten vorgesehen werden,

Daten von den bzw. in die Spuren mit mindestens einer Datenwandlerkopfanordnung in enger Nähe zu den Plattenseiten gelesen .und/oder geschrieben werden und die Anordnung von einer Startspur zu einer Bestimmungsspur während Spursuchbetrieben bewegt wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kopfanordnung über die mehreren konzentrischen Datenspuren mittels eines in zwei Richtungen drehbaren elektromechanischen Rotors bewegt wird, der an dem Rahmen neben der Platte gelagert ist^wobei .siejan Rotor am anderen Ende davon gesichert ist,

daß die Anordnung mit einer Zweirichtungs-Rotorantriebseinrichtung gadreht wird, die mit dem Rotor verbunden ist zum Halten des Kopfes innerhalb einer ausgewählten Datenspur während des Lese- und/oder Schreibbetriebes und zum Bewegen des Kopfes von einer Startspur zu einer Bestimmungsspur während eines Spursuchbetriebes,

daß ein Mehrphasensignal abhängig von der Lage der Kopfanordnung gegenüber dem Rahmen mittels eines Kopflagewandlers erzeugt wird,

daß eine Spurwählinformation zu einem Kopfregler geführt wird, der mit dem Kopflagewandler, der.Rotorantriebseinrichtung und

einer externen Quelle von Spurwählinformation verbunden ist und

daß dann die Spurlage der Kopfanordnung aufgezeichnet wird, ein Spursuchbefehl abhängig von der bekannten Kopflage und der Spurwählinformation berechnet wird, der Kopf zur Bewegung von einer bekannten Startspur zu einer erforderlichen Bestimmungsspur während eines Spursuchbetriebes gesteuert wird durch Steuern am Rotor eines ersten Kopflage-Rauminkrementes für maximale Vorwärtsbeschleunigung gefolgt von einem ähnlichen Kopflage-Rauminkrement für maximale Rückwärtsbeschleunigung und durch dann adaptives Steuern einer Nachführgeschwindigkeit abhängig von der inkrementellen Kopfanordnungs-Lageinformation von dem KopflagewanJler,bis die Bestimmungsspur erreicht ist_Aund

das Antriebsglied zum Halten des Kopfes in einer Lage innerhalb einer ausgewählten der Datenspuren während Lese- und/oder Schreibbetrieben betriebsgesteuert wird mittels einer lageabhängigen Grob-Lageservoeinrichtung mit geschlossener Schleife, die mit. dem Kopfwandler und der Rotorantriebseinrichtung verbunden ist, wobei die Grob-Lageservoschleife übersteuert wird, um sie während Spursuchbetrieben geöffnet zu halten.

18. Datenspeicherverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Fein-Lageservoeinrichtung mit geschlossener Schleife vorgesehen wird, die mit der Antriebseinrichtung verbunden ist, wobei

ein einziger datenmaskierter Servosektor auf einer Datenseite der Platte vorgesehen wird,

Spurmittellinien-Servoregeldaten in dem Servosektor zuvor aufgezeichnet werden,

die Daten mit einem Kopf der Anordnung heben der Seite gelesen

werden, .

Daten, die durch den Kopf während Übertritten über den Sektor gelesen warden, abgetastet und gespeichert werden und ein Offset-Korrektursignal erzeugt wird.

das Offsetsignal der Antriebseinrichtung zum Fördern und Aufrecherhalten einer Spurmittellinien-Ausrichtung des Kopfes während Schreib- und/oder Lesebetrieben zugeführt wird und die Fein-Lageservoregelschleife während Spursuchbetrieben übersteuert wird.

19. Datenspeicherverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Paar von voraufgezeichneten Spurmarkierungssxgnalen in dem Servosektor für jede definierte Spur vorgesehen werden durch Vorsehen eines zuerst auftretenden Markierungssignals, das in einer Richtung von der Spurmittellinie radial versetzt ist und Vorsehen eines als zweites auftretenden Markierungssignals, das radial in der anderen Richtung von der Spurmittellinie versetzt,- ist, die Amplituden von erstem und als zweitem auftretenden Markierungssignalen getrennt abgetastet und gespeichert werden und die gespeicherten Amplituden verglichen und daraus ein Kopflagekorrektursignal proportional zur Differenz der gespeicherten Amplituden der Markierungssignale erzeugt werden und daß das Korrektursignal zum Korrigieren der Kopflage zugeführt wird bis sie mit der Spurmittellinie übereinstimmt.

20. Datenspeicherverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,

daß weiter der Vergleich der gespeicherten Amplituden dazu verwendet wird, daß ein Verstärkungsregelsignal zum Regeln und Einstellen der Amplitude von wiedergewonnen Daten verwendet wird.
·

21. Datenspeichervorrichtung, mit einem. Rahmen, einer Datenspeicherplatte, die am Rahmen gelagert ist und in Drehrichtung mittels eines Motors mit konsbnter Drehzahl gedreht wird und sich durch mehrere konzentrische Datenspuren auf den HauOtseiten davon auszeichnet, wobei mindestens eine Datenwandlerkopfanordnung in enger Nähe zur Plattenseite vorgesehen ist,

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gekennzeichnet durch

ein in zwei Richtungen bewegbares elektromechanisches Bewegungsglied, das an dem Rahmen neben der Platte (14, 16) befestigt ist,
eine Kopfbefestigungsanordnung (28), die den Kopf (30) an einem Ende davon gesichert hält und an dem Bewegungsglied am anderen Ende davon- gesichert ist zum Bewegen des Kopfes über die mehreren konzentrischen Datenspuren, eine Antriebseinrichtung des in zwei Richtungen bewegbaren Bewegungsgliedes, die mit dem Bewegungsglied zur Bewegung der Anordnung verbunden ist, um sie innerhalb einer ausgewählten Datenspur während Lese- und/oder Schreibbetrieben zu halten und um die Anordnung von einer Startspur zu einer Bestimmungsspur während Spursuchbetrieben zu bewegen, einen Kopflagewandler zum Erzeugen eines Mehrphasenlagesignaies abhängig von der erfaßten Ist-Lage der Kopfanordnung gegenüber dem Rahmen (100),

einen Kopfregler, der mit dem Kopflagewandler _T_ der Bewegungsglied-Antriebseinrichtung und einer externen Quelle von Spur-Wählinformation verbunden ist zum Aufzeichnen der gegenwärtigen Spurlage der Kopfanordnung, zum Berechnen eines Spursuchbefehls abhängig von der bekannten Kopflage und der Spurwählinformation und zum Steuern des Kopfes zur Bewegung von einer bekannten Startspur zu einer erforderlichen Bestimmungsspur während eines Spursuchbetriebes durch Steuern bei dem Bewegungsglied eines ersten Kopflage-Rauminkrementes für maximale Vorwärtsbeschleunigung gefolgt von einem ähnlichen Kopflage-Rauminkrement für maximale Rückwärtsbeschleunicrung und dann durch adaptives Steuern einer Nachführungsgeschwindigkeit abhängig von der mehrphasigen inkrementellen Kopfanordnungslageinformation von dem Kopflagewandler, bis die Bestimmungsspurjerreicht ist,

eine lageabhängige Servoeinrichtung mit geschlossener Schleife, die mit dem Kopflagewandler und der Bewegungsgliedantriebseinrichtung verbunden ist zur Betriebssteuerung der Antriebseinrichtung₇ um den Kopf innerhalb einer ausgewählten

der Datenspuren während des Lese- und/oder Schreibbetriebes positioniert zu halten, wobei die Schleife während Spursuchbetrieben geöffnet ist bis zum Auftreten einer adaptiv gesteuerten Nachführung,

eine zeitabgetastete Fein-Lageservoeinrichtung mit geschlossener Schleife, die mit der Antriebseinrichtung verbunden ist,und weiter mit einem einzigen datenmaskierten Servosektor auf einer Datenseite der Platte_/die darin Spurmittellinien-Servosteuerdaten enthält, die einmal pro P-Ia ttendrehung durch einen Kopf der Anordnung neben der Seite lesbar sind, einer Abtastspeicherschaltung, die mit dem Kopf während Durchtritten über den Sektor verbunden ist zum Speiehern abgetasteter Steuerdaten, die davon ausgelesen sind, und einem Korrektursignalgenerator zum Erzeugen eines OfE-setsignals zur Zufuhr zur Antriebseinrichtung über die lageabhängige Servoeinrichtung mit geschlossener Schleife zum Fördern und Aufrechterhalten der Spurmittellinien-Ausr^hfcun des Kopfes während Lese- und Schreibbetrieben, wobei die Fein-Lageservoschleife während Spursuchbetrieben geöffnet ist.

22. Datenspeichervorrichtung einschließlich eines -Rahmens,einer Datenspeicherplatte, die am Rahmen gelagert ist und durch einen Motor mit konstanter Drehzahl in Drehrichtung angetrieben ist, die sich durch mehrere konzentrische Datenspuren auf den Hauptseiten davon auszeichnet, mindestens einer Datenwandlerkopfeinrichtung in enger Nähe zur Plattenseite,
gekennzeichnet durch

ein in zwei Richtungen bewegbares elektromechanisches Bewegungsglied, das an dem Rahmen (100) neben.der Platte (14, 16) befestigt ist,

eine Kopfbefestigungsanordnung, die den Kopf (30) an einem Ende davon sichert und an dem Bewegungsglied am anderen Ende davon gesichert ist zur Bewegung des Kopfes (30) über die mehreren konzentrischen Datenspuren,

eine Zweirichtungs-Antriebseinrichtung des Bewequngsgliedes, die mit dem Bewegungsglied zur Bewegung der Anordnung verbunden ist, um sie innerhalb einer ausgewählten Datenspur während Lese- und/oder Schreibbetrieben zu halten und um die Anordnung von einer Ausgangs- bzw. Startspur zu einer Bestimmungsspur während Spursuchbetrieben zu bewegen, einen Kopf regler,- der mit der Bewegungsglied-Äntriebseinrichtung und einer externen Quelle von Spurlage- und Wählinformation verbunden ist zum Steuern des Kopfes zur Bewegung von einer bekannten Startspur zu einer erforderlichen Bestimmungsspur während eines Spursuchbetriebes.bis die Bestimmungsspur erreicht ist,

eine zeitabgetastete Fein-Lageservoeinrichtung mit geschlossener Schleife, die mit der Antriebseinrichtung verbunden ist und veiter aufweist einen einzigen datenmaskierten Servosektor auf einer Datenseite der Platte, die darin Spurmittellinienservosteuerdaten enthält, die einmal pro Plattendrehung durch einen Kopf der Anordnung neben der Seite lesbar sind eine Abtastspeicherschaltung, die mit dem Kopf während Durchtritten über den Sektor verbunden ist zum Speichern abgetasteter Steuerdaten, die davon ausgelesen sind,und einen Korrektursignalgenerator zum Erzeugen eines Offsetsignals zur Zufuhr zur Antriebseinrichtung über die lageabhängige Servoeinrichtung mit geschlossener Schleife zum Fördern und Aufrechterhalten der Spurmittellinien-Ausrichtung des Kopfes während Lese- und Schreibbetrieben, wobei die Fein-Lageservoschleife während Spursuchbetrieben offen ist.

23. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fein-Lageservoeinrichtung mit geschlossener Schleife aufweist ein Paar von zuvor aufgezeichneten Spurmarkierungssignalen in dem Servosektor für jede der definierten Spuren, wobei ein zuerst auftretendes Markierungssignal in einer Richtung von der Spurmittellinie radial· versetzt ist und ein als zweites auftretendes Markierungssignal in der anderen

Richtung von der Spurmittellinie radial versetzt ist, eine erste Abtastspeichereinrichtung zum Abtasten und Speichern der Amplitude des zuerst auftetenden Markierungssignals bei jeder Umdrehung der Platte, eine zweite Abtastspeichereinrichtung zum Abtasten und Speichern der Amplitude des als zweites auftretenden Markierungssignals bei jeder Umdrehung der Platte und einen Differetialvergleicher, der mit der ersten und der zweiten Abtastspeichereinrichtung verbunden ist zum Vergleichen der gespeicherten Amplituden und zum Erzeugen eines Kopflagekorrektursignals proportional zur Differenz der gespeicherten Amplituden . und zum Zuführen des Korrektursignals zu dem Bewegungsglied über die Antriebseinrichtung.

24. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,

daß der Differentialvergleicher ein Verstärkungsregelsignal zum Regeln und Einstellen der Amplituden von bei Lesebetrieben von der Platte wiedergewonnen Signale durch Betriebssteuern der Datenwiedergewinnungsschaltungen· der Datensteuereinrichtung erzeugt.