DE4131955A1 - Aufbau eines magnetkopfes fuer ein plattenlaufwerk - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetplattenlaufwerk und insbesondere den Aufbau eines Magnetkopfes zur Verwen­ dung in einem Magnetplattenlaufwerk.

Magnetplattenlaufwerke werden zum Schreiben und Lesen von Daten auf Festplatten, stationären Platten oder ähnlichen Magnetplatten heutzutage in großer Zahl verwendet. Derartige Plattenlaufwerke werden im allgemeinen mit mehreren Platten und mehreren Köpfen, die jeweils zu einer der Platten gehö­ ren, bestückt. Jeder der Köpfe hat einen Gleiter, der einen elektromagnetischen Wandler zum Schreiben und Lesen von Da­ ten aufweist, eine Kardanfeder, die den Gleiter hält, eine Druckfeder, die mit einem Ende mit der Kardanfeder verbunden ist, so daß der Gleiter gegen eine Seite der Platte gedrückt wird, und einen im allgemeinen rechtwinkligen dreieckförmi­ gen starren Arm, an dem das andere Ende der Druckfeder befe­ stigt ist. Andererseits hat das Plattenlaufwerk eine Posi­ tioniervorrichtung zum Tragen der Arme der übereinander an­ geordneten Magnetköpfe, mehrere auf einer Welle angeordnete Platten und eine die Positioniervorrichtung und die Welle tragende Basisplatte. Im allgemeinen werden bei einem derar­ tigen Plattenlaufwerk die Köpfe mittels einer geschlossenen Schleifensteuerung in eine bestimmte Spurposition gebracht.

Vorzugsweise wird einer der Köpfe ausschließlich als Servo­ kopf verwendet, der zur Spursteuerung dient, wobei eine Seite einer zu dem Servokopf gehörenden einzelnen Platte mit einer Servofläche versehen ist. Der Servokopf ist zusammen mit den anderen Köpfen oder Datenköpfen bewegbar und greift auf die Servofläche der bestimmten Platte zu, wodurch ein Positioniersignal oder Servosignal ausgelesen werden kann. Das Servosignal wird zum Positionieren der Köpfe an einer bestimmten Spurposition verwendet. Auf diese Weise wird ver­ hindert, daß der Servokopf und die Servofläche gegeneinander verstellt werden bzw. entsprechend die Datenköpfe und die zugehörigen Seiten der anderen Platten.

Das zuvor beschriebene Plattenlaufwerk hat das Problem, daß sich das Plattenlaufwerk selbst aufheizt, wenn es über eine längere Zeitdauer betrieben wird oder wenn sich die Umge­ bungsbedingungen, z. B. eine Temperaturerhöhung, ändern. Eine Temperaturerhöhung ist auch darauf zurückzuführen, daß in­ folge der Rotation der Platten der Luftwiderstand abnimmt (d. h. die Platten werden weniger gut belüftet). Eine solche Temperaturerhöhung bewirkt, daß verschiedene Elemente des Plattenlaufwerks, z. B. die Köpfe, die Platten, die Positio­ niervorrichtung und die Basisplatte sich thermisch ausdehnen und dadurch ihre Dimensionen verändern. Obwohl diese Art von Dimensionsänderungen die relative Position des Servokopfes und der Servofläche nicht beeinflussen, führt dies zu einer Verstellung der Datenköpfe und der zugehörigen Flächen der Platten, so daß eine sogenannte thermische Spurverstellung auftritt (d. h. die Datenköpfe sind nicht mehr in der richti­ gen Datenspur). Aus diesem Grund können Plattenlaufwerke mit einer hohen Spurdichte, sogenannte Massenmagnetspeicher nicht eingesetzt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau für einen Magnetkopf und eine Magnetkopfanordnung für ein Plattenlaufwerk bereitzustellen, mit der Magnetköpfe ge­ nau positioniert werden können, selbst wenn sich die Tempe­ ratur oder ähnliche Umgebungsbedingungen ändern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Aufbau eines Mag­ netkopfes für ein Magnetplattenlaufwerk bereitgestellt, das einen Gleiter mit einem elektromagnetischen Wandler zum Auf­ zeichnen und Wiedergewinnen von Daten auf einer Magnet­ platte, eine Kardanfeder zum Zurückhalten des Gleiters, eine Druckfeder, an deren einem Ende die Kardanfeder befestigt ist, einen an dem anderen Ende der Druckfeder angeordneten Arm und ein Korrekturelement aufweist, das mindestens einen einzelnen Abschnitt des Arms bildet und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der von dem des Arms ver­ schieden ist.

Außerdem wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Magnet­ kopfanordnung für ein Magnetplattenlaufwerk bereitgestellt mit

• a) einer Kopfanordnung, die mehrere Magnetköpfe aufweist, die jeweils einen Gleiter zum Aufzeichnen und Wiederge­ winnen von Daten auf einer Magnetplatte, eine Kardanfeder zum Zurückhalten des Gleiters und eine Druckfeder aufwei­ sen, die an einem Ende der Kardanfeder befestigt ist,
• b) eine Armanordnung, die mehrere Arme aufweist, die ein­ stückig miteinander in einem kammartigen Aufbau ausgebil­ det sind und die jeweils an dem anderen Ende der zugehö­ rigen Druckfeder der Kopfanordnung befestigt sind, und
• c) einem Korrekturelement, das mindestens einen Abschnitt von mindestens einem der mehreren Arme der Armanordnung bildet, und einen Temperaturausdehnungskoeffizienten auf­ weist, der von dem des Arms verschieden ist.

Die Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand von Beispielen und der Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Magnetkopfes,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Platten­ laufwerks,

Fig. 3 eine Aufsicht eines Magnetkopfes mit einer Magnet­ platte, zur Erläuterung der Funktionsweise der Er­ findung,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Magnetkopfes,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Magnetkopfan­ ordnung, bei der die Köpfe und Arme einen gemeinsa­ men Aufbau bilden,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Magnetkopfes eines herkömmlichen Plattenlaufwerks, und

Fig. 7 eine Schnittansicht eines Plattenlaufwerks mit Mag­ netköpfen gemäß Fig. 6.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst eine kurze Beschreibung eines herkömmlichen Magnetkopfes, in einem herkömmlichen Plattenlaufwerk mit Bezug auf Fig. 6 und 7 beschrieben. Der in Fig. 6 gezeigte herkömmliche Mag­ netkopf 10 hat einen Gleiter 12, der einen elektromagneti­ schen Wandler zum Aufzeichnen und Wiedergewinnen von Daten auf einer Magnetplatte 22 (vgl. Fig. 7) aufweist. Der Glei­ ter 12 wird von einer Kardanfeder 14 gehalten (vergleichbar mit einer kardanischen Aufhängung), die wiederum an einem Ende einer Druckfeder 16 befestigt ist, die den Gleiter 12 gegen eine Seite der Platte 22 drückt, auf der Spuren ausge­ bildet sind. Das andere Ende der Druckfeder 16 ist an einem festen (starren) Arm 18 befestigt. Der Arm 18 hat einen im wesentlichen dreieckförmigen Aufbau, wobei dessen Inneres zur Verringerung des Gewichte weggelassen ist. Im Einzelnen weist der Arm 18 einen Basisabschnitt 18a und Arme 18b und 18c auf, die miteinander verbunden sind und einen im wesent­ lichen gleichschenkligen Dreieckaufbau bilden. Im allgemei­ nen besteht der Arm 18 aus einer Aluminiumlegierung, (z. B. 5052 (Materialname)), einer Magnesiumlegierung oder ver­ gleichbaren leichtgewichtigen Materialien. In Fig. 7 ist eine Anordnung gezeigt, bei der mehrere Köpfe 10, die je­ weils im wesentlichen wie der von Fig. 6 ausgebildet sind, derart an einer Positioniervorrichtung 20 befestigt sind, daß die Arme 18 übereinander liegen. Mehrere Magnetplatten 22 sind an einer drehbaren Welle oder Spindel 24 übereinan­ der angeordnet. Die Positioniervorrichtung 20 und die Spin­ del 24 sind an einer Basisplatte 26 angeordnet. Die Gleiter 12 der Köpfe 10 liegen jeweils einer Seite bzw. der Spurflä­ che einer der Platten 22 gegenüber, in denen Daten gespei­ chert sind. Die Platten 22 werden von der Spindel 24 ge­ meinsam angetrieben. Alle Köpfe 10 werden von der Positio­ niervorrichtung 20 an einer gemeinsamen Spurposition posi­ tioniert. Einer der Köpfe 10, der sogenannte Servokopf, dient ausschließlich zur Positionierung sämtlicher Köpfe 10 an einer bestimmten Spurposition. Die anderen Köpfe 10 wer­ den zur Unterscheidung vom Servokopf Datenköpfe genannt. Die Oberfläche einer bestimmten Magnetplatte 22, die zu dem Ser­ vokopf gehört, ist als Servofläche ausgebildet, so daß der Servokopf durch Lesen eines Positionssignals oder eines in die Servofläche geschriebenen Servosignals die Spurführungs­ funktion erfüllt. Bei dieser Ausführungsform kommt es zu keinen Positionsabweichungen des Servokopfes 10 und der Ser­ vofläche der bestimmten Platte 22. Entsprechend werden die Datenköpfe 10, die zusammen mit dem Servokopf 10 bewegt wer­ den, zu den Flächen der anderen Platten 22, auf die die zu­ gehörigen Datenköpfe 10 zugreifen, ausgerichtet.

Wie bereits erläutert, tritt bei dem oben beschriebenen Plattenlaufwerk das Problem auf, daß sich das Plattenlauf­ werk aufheizt, wenn es über eine längere Zeitdauer betrieben wird. Dieses Aufheizen kann auch die Folge von Änderungen der Umgebungsbedingungen, wie z. B. eine Temperaturerhöhung sein. Eine Temperaturerhöhung wird auch dadurch hervorgeru­ fen, daß infolge der Rotation der Platten 22 die Läftung ab­ nimmt. Eine solche Temperaturerhöhung führt bei verschie­ denen Aufbauelementen des Plattenlaufwerks, z. B. den Köpfen 10, den Platten 22, der Positioniervorrichtung 20 und der Basisplatte 26 zu einer thermischen Ausdehnung und damit zu einer Änderung ihrer Abmessungen. Die Abmessungsänderungen dieses Typs beeinflussen zwar nicht die relative Position des Servokopfes 10 zu der Servofläche, sie führen zu einer Verstellung der Datenköpfe 10 und der zugehörigen Flächen der Platten 22, so daß eine sogenannte thermische Spurver­ stellung oder Spurfehler auftritt. Aus diesem Grund ist eine hohe Spurdichte nicht möglich und Magnetplattenlaufwerke lassen sich nicht als Massenspeicher einsetzen.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen des Magnet­ kopfes gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Magnetkopf 10A. Der Kopf 10A weist ähnlich einem herkömmlichen Kopf 10 einen Gleiter 12, eine Kardanfeder 14, eine Druckfeder 16 und einen im wesentlichen rechtwinkligen dreieckförmigen Arm 18 auf. In dem dargestellten Beispiel weist einer der Armab­ schnitte 18b bzw. 18c, die zu dem Arm 18 gehören, ein Kor­ rekturelement 30 auf. In Fig. 1 wird der Arm 18b teilweise von dem Korrekturelement 30 gebildet. Das Korrekturelement 30 besteht aus einem Material, dessen thermischer Ausdeh­ nungskoeffizient von dem des Arms 18 verschieden ist. Bei­ spielsweise besteht das Korrekturelement aus rostfreiem Stahl, der einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizi­ enten aufweist als eine Aluminiumlegierung. Das Korrektur­ element 30 und der Arm 18 sind miteinander fest verbunden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Klemmen oder eine andere geeignete Verbindungsart.

In Fig. 2 ist ein Plattenlaufwerk gezeigt, bei dem der zuvor beschriebene erfindungsgemäße Magnetkopf 10A verwendet wird. Wie dargestellt, weist das Plattenlaufwerk mehrere Magnet­ köpfe 10A in Form einer Kopfteilanordnung, mehrere Platten 22, eine Positioniervorrichtung 20 und eine Basisplatte 26 auf, die im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei dem herkömmlichen Plattenlaufwerk (vgl. Fig. 7) angeordnet sind. Insbesondere werden die Platten 22 von der Spindel 24 ge­ meinsam angetrieben, während die Köpfe 10A mittels der Posi­ tioniervorrichtung 20 in eine bestimmte Spurposition ge­ bracht werden.

Mit Bezug auf die Fig. 3 wird beschrieben, wie die darge­ stellte Ausführungsform einen thermischen Spurfehler mit Hilfe der Köpfe 10A korrigiert. In dem gezeigten Beispiel werden die Köpfe 10A von der Positioniervorrichtung 20 durch Drehen (Schwenken) positioniert, d. h. die Köpfe 10A sind in der Richtung, die von dem Doppelpfeil A angegeben wird, hin­ und herbewegbar. Wenn die Umgebungstemperatur und damit die Temperatur des Plattenlaufwerks ansteigt, dehnen sich die verschiedenen Elemente des Plattenlaufwerks (z. B. die Köpfe 10A und die Platten 22) aus. Bei der angenommenen Tempera­ turerhöhung führt dies zu einer Verschiebung der auf den Platten 22 ausgebildeten Spuren in radialer Richtung nach außen, d. h. in Richtung des Pfeils B. Gleichzeitig dehnen sich die Köpfe 10A in Richtung des Pfeils C aus. Da die re­ sultierende Veränderung der Köpfe 10A im wesentlichen tan­ gential zur Richtung der Spuren auf den Platten 22 erfolgt, ist die Veränderung der Platten 22 in Richtung des Pfeils B dominant. In dem gezeigten Beispiel weisen sämtliche Köpfe 10A das Korrekturelement 30 im Armabschnitt 18b des Arms 18, wie in Fig. 1 gezeigt, auf. Da das Korrekturelement 30 einen geringeren Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist als der zugehörige Armabschnitt 18b, wird der Arm 18 bei einer Erhöhung der Umgebungstemperatur in einer Richtung verscho­ ben, die mit dem Pfeil D angegeben wird. Auf diese Weise werden die Gleiter 12 in die gleiche Richtung wie die Spuren der Platte 22 verstellt. Dies hat den Vorteil, daß die Ver­ änderung der Position der Spuren der Platte 22 infolge einer Temperaturänderung wirksam korrigiert werden kann.

In Fig. 4 wird eine alternative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie dargestellt, weist ein Magnetkopf 10B zwei Korrekturelemente in Form von dünnen, flachen Teilen 32a und 32b anstelle des Korrekturelements 30 von Fig. 1 auf. Die Korrekturelemente 32a und 32b sind an einander gegenüberliegenden Seiten des Armabschnitts 18b des Arms 18 mit Hilfe eines Klebemittels, wie eines Klebstoffs auf Epoxidbasis (Code Nr. JA7437), angeklebt. Die Korrektur­ elemente 32a und 32b können aus rostfreiem Stahl oder Kera­ mikmaterial, z. B. Al₂O₃ (Aluminiumoxid) bestehen. Diese Kor­ rekturelemente 32a und 32b haben ebenfalls einen geringeren Temperaturausdehnungskoeffizienten als der des Arms 18. Da­ durch wird die Ausdehnung des Armabschnitts 18b bei einer Temperaturerhöhung verringert. Diese Ausführungsform arbei­ tet in gleicher Weise wie die oben beschriebene Ausführungs­ form und hat die gleichen Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Das Trägheitsmoment jedes Kopfes 10B wird durch die Korrekturelemente oder dünnen Teile 32a und 32b um nicht mehr als 1% erhöht, so daß die Spurführungsgeschwindigkeit nicht beeinträchtigt wird.

Wie in Fig. 5 dargestellt, können mehrere Magnetköpfe 10B, die jeweils wie in Fig. 4 gezeigt, ausgebildet sind, zusam­ mengebaut werden. Das Plattenlaufwerk 40 von Fig. 5 weist eine Armanordnung bzw. eine Armteilanordnung 42 auf, mit mehreren kammartig angeordneten Armen 18 und mehreren Köpfen 10C, die jeweils einen Gleiter 12, eine Kardanfeder 14 und eine Druckfeder 16 aufweisen. Die Korrekturelemente 32a und 32b sind an beiden Seiten von mindestens einem der Arme 18 an einer oder mehreren Stellen des Arms angeklebt.

Die Anzahl der Korrekturelemente 30 oder 32a und 32b, wie zuvor beschrieben, wie auch ihre Abmessungen, die Mate­ rialart und dessen Position können in geeigneter Weise aus­ gebildet werden auf der Basis von Versuchsergebnissen in be­ zug auf die Verlängerung/Verkürzung wegen der Temperatur­ eigenschaft jedes Elements der gesamten Anordnung. Im allge­ meinen ist die thermische Ausdehnung eines Magnetplatten­ laufwerks abhängig von der Wärmeverteilung in dem Platten­ laufwerk. Daher müssen nicht alle Köpfe in der gleichen Weise gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, d. h. es kann eine geeignete Anpassung an eine bestimmte Ver­ stellung oder Abweichung beim Aufbau ausgewählt werden.

Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung die Be­ reitstellung eines Magnetkopfes, bei dem ein Arm teilweise von einem Element gebildet wird, das einen thermischen Aus­ dehnungskoeffizienten hat, der verschieden ist von dem des übrigen Teils, so daß ein Spurfehler infolge der thermischen Ausdehnung des Arms (oder der Platte) bei sich ändernden Um­ gebungstemperaturen in einfacher Weise korrigiert wird. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Magnetköpfe lassen sich Magnet­ plattenlaufwerke mit einer hohen Spurdichte zur Verwendung als Massenspeicher bereitstellen.

Claims (17)

1. Magnetkopf (10A, 10B, 10C) für ein Magnetplattenlaufwerk mit,
einem Gleiter (12) mit einem elektromagnetischen Wandler zum Schreiben und Wiedergewinnen von Daten auf einer Magnetplatte (22),
einer Kardanfeder (14) zum Halten des Gleiters (12),
einer Druckfeder (16) an deren einem Ende die Kardanfe­ der (14) befestigt ist, und
einem Arm (18), der an dem anderen Ende der Druckfeder (16) befestigt ist, gekennzeichnet durch
ein Korrekturelement (30, 32a, 32b), das mindestens an einem Abschnitt des Arms (18) angeordnet ist und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der von dem des Arms (18) verschieden ist.

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (30) mindestens einen einzelnen Ab­ schnitt des Arms (18) bildet.

3. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (32a, 32b) an mindestens einem Ab­ schnitt des Arms (18) angebracht ist.

4. Magnetkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement mindestens ein Flachteil (32a, 32b) aufweist, das vorzugsweise an einer Oberseite und/oder einer Unterseite eines einzelnen Abschnitts des Arms (18) angebracht ist.

5. Mangnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Ausdehnungskoeffi­ zient des Korrekturelements (30, 32a, 32b) kleiner ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Arms.

6. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Korrekturelement (30, 32a, 32b) mittels Schweißen oder Löten mit dem Arm verbunden ist.

7. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Korrekturelement (30, 32a, 32b) mittels Klemmen mit dem Arm (18) verbunden ist.

8. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Korrekturelement (30, 32a, 32b) mittels eines Klebemittels an dem Arm (18) angeklebt ist.

9. Magnetkopfanordnung für ein Magnetplattenlaufwerk mit:

• a) einer Kopfanordnung mit mehreren Magnetköpfen (10A, 10B, 10C), die jeweils einen Gleiter (12) zum Auf­ zeichnen und Wiedergewinnen von Daten auf einer Mag­ netplatte (22), eine Kardanfeder (14) zum Halten des Gleiters (12) und eine Druckfeder (16) aufweisen, an deren einem Ende die Kardanfeder (14) befestigt ist, und
• b) eine Armanordnung mit mehreren Armen (18), die mit­ einander in einer kammartigen Struktur ausgebildet sind und von denen jeder an dem anderen Ende einer zugehörigen Druckfeder (16) der Kopfanordnung befe­ stigt ist, gekennzeichnet durch ein Korrekturelement (30, 32a, 32b), das mindestens an einem Abschnitt von minde­ stens einem der mehreren Arme (18) der Armanordnung angeordnet ist und einen thermischen Ausdehnungs­ koeffizienten aufweist, der verschieden ist von dem des Arms (18).

10. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mehreren Arme der Armanordnung ein­ stückig ausgebildet sind.

11. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Korrekturelement (30) mindestens einen einzelnen Abschnitt des Arms (18) bildet.

12. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Korrekturelement (32a, 32b) an mindestens einem Abschnitt des Arms (18) angebracht ist.

13. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Korrekturelement mindestens ein Flach­ teil (32a, 32b) aufweist, das vorzugsweise an einer Oberseite und/oder einer Unterseite eines einzelnen Ab­ schnitts des Arms (18) angebracht ist.

14. Magnetkopfanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Ausdehnungs­ koeffizient des Korrekturelements (30, 32a, 32b) kleiner ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Arms.

15. Magnetkopfanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (30, 32a, 32b) mittels Schweißen oder Löten mit dem Arm ver­ bunden ist.

16. Magnetkopfanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (30, 32a, 32b) mittels Klemmen mit dem Arm (18) verbunden ist.

17. Magnetkopfanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (30, 32a, 32b) mittels eines Klebemittels an dem Arm (18) an­ geklebt ist.