DE69114392T2

DE69114392T2 - Gerät zum Zentrieren eines Wandlers über einer Spur einer Magnetplatte in einem Speicherplattensystem.

Info

Publication number: DE69114392T2
Application number: DE69114392T
Authority: DE
Inventors: David J Jorgenson
Original assignee: Seagate Technology LLC
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1991-05-15
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-05-16
Also published as: DE69114392D1; JPH06203502A; EP0467511A1; JP2607756B2; US5303105A; EP0467511B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zentrieren eines Wandlers über einer Spur einer Magnetplatte in einem Plattenlaufwerksystem.
In Plattenlaufwerksystemen ist typischerweise ein Stapel von Magnetplatten vorgesehen, die mit Abstand voneinander auf einer Spindel befestigt sind. Datenköpfe, die Wandler tragen, die Informationen von den Magnetplatten lesen und auf diese schreiben, sind an Armen befestigt, die sich zwischen die Platten erstrecken, so daß die Datenköpfe über den Platten fliegen. Die Arme sind an einem Stellglied befestigt, das bewegt wird, um die Datenköpfe über den Datenspuren auf den Magnetplatten zu positionieren. Wenn die Datenköpfe Informationen auf den Magnetplatten in zuverlässiger Weise lesen und auf diese schreiben müssen, so müssen die Wandler über den Datenspuren zentriert werden. Daher ist ein Regelsystem zum Positionieren der Datenköpfe über den Spuren wünschenswert.
Ein Verfahren zum Positionieren der Datenköpfe in dem Plattenlaufwerksystem über den Spuren auf der Magnetplatte, das einen Regelkreis verwendet, wird als das Verfahren mit einem speziell zugeordneten oder dedizierten Servosystem bezeichnet. Bei diesem Verfahren mit dediziertem Servosystem wird ein Datenkopf und eine Platte des Plattenlaufwerksystems ausschließlich für die Aufgabe der Erfassung von Positionsinformationen verwendet. Dieser dedizierte Datenkopf wird als der Servokopf bezeichnet, und die dedizierte Platte wird als die Servoplatte bezeichnet. Der Servokopf ist mit einem vorgegebenen Servoarm verbunden, der mit dem gleichen Stellglied wie die anderen Arme verbunden ist. Der Servokopf wird über dem Mittelpunkt einer gewünschten Spur auf der Servoplatte durch ein Regel-Servosystem gehalten, das eine Rückführung von speziell geschriebenen Daten auf der Servoplatte verwendet, um das Stellglied in richtiger Weise zu positionieren. Weil die anderen Arme starr an dem Stellglied befestigt sind, folgen sie dem Servoarm, und sie werden über den gewünschten Spuren auf ihren jeweiligen Platten positioniert.
Obwohl der Servokopf sich in einem Regelschleifensystem mit der Servoplatte befindet, haben die anderen Datenköpfe und anderen Platten des Plattenlaufwerks nicht den Vorteil eines getrennten Regelschleifensystems, das sicherstellt, daß sie richtig positioniert sind. Daher müssen zur Erzielung einer einwandfreien Funktion die anderen Platten und Köpfe ihre ursprüngliche Position bezüglich des Servokopfes und der Servoplatte über lange Zeitperioden aufrechterhalten. Die Aufrechterhaltung dieser Position ist in vielen Fällen schwierig, und zwar aufgrund von Änderungen der relativen Kopfpositionen, die durch Extremwerte der Temperatur und durch mechanische Abnutzung hervorgerufen werden. Wenn nicht alle Datenköpfe, Arme und Magnetplatten ihre Positionen gegenüber dem Servokopf und der Servoplatte aufrechterhalten, so treten Spurabweichungsfehler auf. Spurabweichungsfehler verringern die Lesegrenzwerte und sie können Datenfehler hervorrufen.
Zwei Verfahren zur Korrektur des Problems der Positionsverschiebung aufgrund von Temperaturextremwerten und mechanischer Abnutzung sind in der US-Anmeldung 937 270 vom 3. Dezember 1986 mit dem Titel 'Apparatus and method for positioning and maintaining a magnetic recording transducer over the centre of a track in a disk' und in der europäischen Anmeldung 89 312 299.4 mit dem Titel 'Apparatus for centering a transducer over a track of a magnetic disk' beschrieben. Bei diesen beiden Anmeldungen sind entweder ein oder zwei Heizelemente, wie zum Beispiel Widerstände, in jedem der Arme eingebettet. Wenn Leistung an die Widerstände angelegt wird, so wird Wärme erzeugt. Diese Wärme ruft eine Ausdehnung des Materials in dem Arm hervor, wodurch der Arm gebogen wird, um den Kopf auf einer bogenförmigen Bahn zu bewegen, die sich im wesentlichen quer zu den Spuren auf der Magnetplatte erstreckt. Es ist eine Rückführungs- oder Regelschleife um den Kopf herum aufgebaut, bei der ein Parameter des Widergabesignals mit einem gewünschten Wert verglichen wird, um einen Fehlerwert zu bilden. Der Fehlerwert wird dann dazu verwendet, den Leistungspegel einzustellen, der den Heizelementen zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Position jedes Armes unabhängig gesteuert.
Obwohl diese Systeme erhebliche Vorteile aufweisen, weisen sie auch Einschränkungen auf. Zunächst wird mit zunehmenden Kapazitäten der Plattenlaufwerke vorausgesetzt, daß mehr Magnetplatten in den auf der Spindel befestigten Stapel von Magnetplatten passen. Mit abnehmender Größe der Magnetplattengehäuse müssen jedoch auch die Bauteile in dem Plattenlaufwerk kleiner werden. Aufgrund dieser beiden Faktoren wird es erforderlich, daß die Datenarme dünner gemacht werden. Wenn die Dicke der Datenarme abnimmt, so ist es schwieriger, einen Widerstand vorzusehen, der klein genug ist, um in den verringerten Raum in dem Datenarm zu passen, und der dennoch groß genug ist, um die thermische Energie zu erzeugen, die erforderlich ist, um den Arm zu biegen und den Wandler auf eine neue Position zu bringen.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Systeme besteht in der Leistung, die für ihre gerätemäßige Ausführung erforderlich ist. Die Größe des Stromes, die erforderlich ist, um den Arm ausreichend weit zu erwärmen, um die gewünschte Neueinstellung hervorzurufen, kann erheblich sein.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zumindestens in ihrer bevorzugten Form, eine Vorrichtung zum Zentrieren eines Wandlers über einer Spur auf einer Magnetplatte zu schaffen, die diese Probleme dadurch vermeidet, daß die Notwendigkeit einer Zuführung thermischer Energie direkt an die Datenarme in dem Plattenlaufwerksystem vermieden wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Zentrieren eines Wandlers über einer Spur auf einer Magnetplatte in einem Plattenlaufwerksystem geschaffen, die einen Arm mit einem an einem Stellglied zur Drehung des Armes befestigbaren ersten Endabschnitt und einem zweiten Endabschnitt zur Halterung eines den Wandler tragenden Gleiters aufweist und durch ein Formgedächtnis aufweisende Legierungseinrichtungen, die mit dem Arm gekoppelt sind, und Einrichtungen zum selektiven Erwärmen der ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen gekennzeichnet ist, wobei die ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen in Abhängigkeit von der Wärme verformt werden und so angeordnet sind, daß sie eine Auslenkung des Armes derart hervorrufen, daß der Gleiter über eine bogenförmige Bahn in einer Ebene im wesentlichen quer zur Spur bewegt wird.
Die Erfindung wird in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen über einer Magnetplatte angeordneten Arm ist, die eine erste Ausführungsform der Zentriervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 1A eine stark vergrößerte bruchstückhafte Seitenansicht des Armes ist, die die ein Formgedächtnis aufweisende Legierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Armes ist,
Fig. 2A ein stark vergrößerter Teil des Armes ist, wobei eine weitere Ausführungsform der ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtung und der Verbindung dieser Einrichtungen mit dem Arm gezeigt ist,
Fig. 3 den Arm nach Fig. 1 in einem Blockschaltbild einer Regelschleife zeigt,
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Regelschleife ist, die zur Verwendung mit einer Vielzahl von Armen ausgebildet ist,
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Zentriervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 6 eine Seitenansicht eines Paares von Biegeelementen ist, die in Fig. 5 gezeigt sind,
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Zentriervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, und
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der Zentriervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein thermisch kompensierter Arm 10 ist über einer Magnetplatte 12 angeordnet dargestellt. Die Magnetplatte 12 schließt eine Vielzahl von Zonen unter Einschluß einer Positionsinformationszone 14 ein. Weiterhin schließt die Magnetplatte 12 eine Vielzahl von Spuren 16 ein.
Der Arm 10 weist ein freies Ende 18 und ein befestigtes Ende 20 auf. Ein Biegeelement 22 ist an dem freien Ende 18 befestigt und haltert einen Gleiter, der einen Wandler 24 trägt. Das befestigte Ende 20 des Armes 10 ist an einem (nicht gezeigten) Stellglied befestigt, das den Arm 10 verschwenkt, um den Wandler 24 von einer Spur zur nächsten Spur auf der Magnetplatte 12 zu bewegen.
Der Arm 10 schließt weiterhin eine erste Seite 26 und eine zweite Seite 28 ein. Ein erster aus einer ein Formgedächtnis aufweisenden Legierung bestehender Draht (SMA-Draht) 30 und ein zweiter SMA-Draht 32 sind an der ersten Seite 26 bzw. der zweiten Seite 28 des Armes 10 befestigt. Die SMA-Drähte 30 und 32 bestehen typischerweise aus 50% Titan und 50% Nickel, und sie weisen einen Nenndurchmesser von 0,008 Zoll (0,2 mm) auf. Wenn die SMA-Drähte 30 und 32 erhitzt werden, so ändern sie ihre Form durch eine Zusammenziehung in Längenerichtung in Abhängigkeit von der Wärme. Wenn sich die SMA-Drähte 30 und 32 abkühlen, so kehren sie auf ihre ursprüngliche Form zurück.
Wenn daher der SMA-Draht 30 erwärmt wird, so zieht er sich als Funktion des Koeffizienten der linearen Ausdehnung für das spezielle Material zusammen, das zur Bildung des SMA-Drahtes 30 verwendet wird. Diese Zusammenziehung bewirkt eine Biegung oder Auslenkung des Armes 10. Entsprechend bewegt sich der Wandler 24 in einer Richtung quer über die spezielle Spur 16, über der er positioniert ist. Wenn sich der SMA-Draht 30 abkühlt, so dehnt er sich auf seine ursprüngliche Länge zurück aus, und der Wandler 24 bewegt sich quer über die spezielle Spur 16 in der entgegengesetzten Richtung.
In ähnlicher Weise zieht sich der SMA-Draht 32 bei einer Erwärmung in seiner Längenrichtung als Funktion des Koeffizienten der linearen Ausdehnung für das spezielle Material zusammen, das zur Bildung des SMA-Drahtes 32 verwendet wird. Diese Zusammenziehung bewirkt eine Biegung oder Auslenkung des Armes 10. Entsprechend bewegt sich der Wandler 24 in einer Richtung quer über die spezielle Spur 16, über der er positioniert ist. Wenn sich der SMA-Draht 32 abkühlt, dehnt er sich auf seine ursprüngliche Länge zurück aus, und der Wandler 24 bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung quer über die Spur. Der vorstehend beschriebene Bewewegungsbereich (der typischerweise in Werten von Mikrozoll oder Mikrometern erfolgt) und die spezielle Bewegungsrichtung hängt von der Geometrie und dem Material, das den Arm 10 bildet, dem Material, aus dem die SMA-Drähte 30 und 32 hergestellt sind, und dem Temperaturanstieg oder -abfall der SMA-Drähte 30 und 32 ab.
Für die Erwärmung oder Erhitzung der SMA-Drähte 30 und 32 30 gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, unter Einschluß einer direkten Zufuhr von Leistung an den SMA-Draht zur Erzeugung von Wärme, oder der Verwendung einer externen Heizeinrichtung, wie zum Beispiel eines drahtgewickelten Heizelementes, eines mit Hilfe eines Ätzverfahrens hergestellten Heizelementes oder eines leitenden Polymermaterials. Eine direkte Zufuhr von Leistung an den SMA-Draht erfordert weniger Leistung als die Verwendung eines externen Heizelementes und stellt daher eine bevorzugte Ausführungsform dar. Eine weitere Möglichkeit zum Erwärmen der SMA-Drähte 30 und 32 ist jedoch in Fig. 1A gezeigt. Fig. 1A zeigt einen stark vergrößerten Teil des SMA-Drahtes 30, der mit zwei drahtgewickelten Heizelementen 31 und 33 umwickelt ist. Die drahtgewickelten Heizelemente 31 und 33 sind typischerweise sehr dünne Drahtstränge, die von dem SMA-Draht 30 durch eine Polyimidisolation isoliert sind.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die Elemente 31 und 33 aufgespulte Drahtstränge, die in der Nähe des SMA-Drahtes 30 angeordnet, jedoch elektrisch von diesem isoliert sind. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird Kapton verwendet, um die elektrische Isolation zu erzielen.
Wenn Leistung dem SMA-Draht 30 direkt zugeführt wird, so sind die Enden des SMA-Drahtes 30 mit einer Heizelement-Leistungsversorgung verbunden, die weiter unten ausführlicher erläutert wird. Wenn die Heizelemente 31 und 33 verwendet werden, so sind die Enden der Heizelemente 31 und 33 mit der Heizelement- Leistungsversorgung verbunden. In jedem Fall wird bei der Zuführung von Leistung von der Leistungsversorgung an den SMA-Draht 30 oder die Heizelemente 31 und 33 Wärme erzeugt und thermische Energie wird dem SMA-Draht 30 zugeführt, wodurch die gewünschte Zusammenziehung des SMA-Drahtes 30 hervorgerufen wird. Wenn die Leistung abgeschaltet wird, so kühlt sich der SMA-Draht 30 ab und kehrt auf seine ursprüngliche Länge zurück.
Obwohl die Erwärmung des SMA-Drahtes 30 mit lediglich einem kontinuierlichen Heizelement erfolgen kann, kann eine Mehrzahl von Heizelementen wünschenswert sein. Durch die Verwendung einer Mehrzahl von Heizelementen um den SMA-Draht 30 herum ist es möglich, lediglich isolierte Abschnitte des SMA-Drahtes 30 zu erwärmen, um unterschiedliche Pegel der Zusammenziehung in dem SMA-Draht 30 hervorzurufen. Durch selektives Steuern einer Mehrzahl von Heizelementen (wie zum Beispiel der Heizelemente 31 und 33) kann das Ausmaß der linearen Zusammenziehung des SMA-Drahtes 30 und damit das Ausmaß der Bewegung des Wandlers 24 sehr genau gesteuert werden.
Fig. 2 zeigt die Bewegung des Armes 10 im Betrieb. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Arm 10 im wesentlichen als ein Dreieck 34 dargestellt, das eine feste Basis 36 und zwei Schenkel aufweist. Wenn der SMA-Draht 30 erwärmt wird, so zieht er sich zusammen und bewirkt eine Auslenkung oder Biegung des Armes 10. Die resultierende Bewegung des Wandlers 24, der an dem Biegeelemten 22 über einen Gleiter 23 befestigt ist, erfolgt im wesentlichen entlang eines Bogens 38.
In ähnlicher Weise zieht sich bei einer Erwärmung des SMA- Drahtes 32 dieser zusammen, was zu einer Bewegung des Wandlers 24 entlang des Bogens 38 führt, die durch eine Auslenkung oder Biegung des Armes 10 hervorgerufen wird. Die Nennposition (die Position des Wandlers 24, wenn weder der SMA-Draht 30 noch der SMA-Draht 32 erwärmt ist) ist mit voll ausgezogenen Linien in Fig. 2 gezeigt. Zwei zusätzliche Positionen des Armes 10 sind mit gestrichelten Linien gezeigt. Das Ausmaß der tatsächlichen Bewegung ist sehr gering, und die beiden zusätzlichen Positionen sind stark übertrieben, um die Bewegung zu zeigen. Weiterhin sind zur Vermeidung einer Unübersichtlichkeit der Fig. 2 die gestrichelten Linien lediglich entlang des freien Endes 18 des Armes 10 gezeigt. Es ist erwähnenswert, daß, weil das Ausmaß der gewünschten Bewegung des Wandlers 24 entlang des Bogens 38 im allgemeinen sehr gering ist, die SMA-Dräthe 30 und 32 lediglich eine Gesamtlänge von einem Bruchteil eines Zolls (oder eines Bruchteils eines Zentimeters) aufweisen müssen. Aus Gründen der Klarheit sind sie jedoch so gezeigt, als ob sie praktisch entlang der gesamten Länge des Armes 10 verlaufen, und die Bewegung des Wandlers 24 ist stark übertrieben.
Fig. 2A ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Seite 26 des SMA-Drahtes 30. Die SMA-Drähte 30 und 32 können mit dem Arm 10 in vielfältiger Weise mechanisch gekoppelt sein. Fig. 2A zeigt eine bevorrzugte Ausführungsform. In Fig. 2A sind mechanische Befestigungspfosten 41 und 43 einstückig mit der Seite 26 des Armes 10 ausgebildet. Während des Zusammenbaus wird ein erstes Ende des SMA-Drahtes 30 mit einem ersten Leistungsversorgungsdraht 120 in einer Quetschverbindung 122 verquetscht. Das zweite Ende des SMA-Drahtes 30 wird mit einem zweiten Leistungsversorgungsdraht 24 in einer Quetschverbindung 126 verquetscht. Der SMA-Draht 30 stellt einen elektrischen Kontakt mit den Leistungsversorgungsdrähten 120 und 124 in den Quetschverbindern 122 bzw. 126 her.
Die Quetschverbinder 122 und 126 sind mit den Befestigungspfosten 41 und 43 durch Schrauben 128 und 130 verbunden. Die Quetschverbinder 122 und 126 isolieren den SMA-Draht elektrisch von dem Arm 10. Alternativ kann der SMA-Draht 30 elektrisch dadurch von dem Arm 10 isoliert werden, daß aus einem nicht leitenden Material hergestellte Schrauben 128 und 130 und Isolierkissen 132 und 134 verwendet werden, die zwischen den Quetschverbindern und dem Arm 10 befestigt sind. Die gleiche Befestigungsanordnung kann mit dem SMA-Draht 32 erreicht werden.
Fig. 3 zeigt den Arm 10, wie er in einer Regelschleifen-Steuerschaltung verwendet wird. Die Regelschleifen-Steuerschaltung schließt ein Steuergerät 44, eine Heizelement-Leistungsversorgung 46, einen Arm- oder Kopfwähler 48, einen Datenkopfmodulator 50 und einen Schalter 52 ein. Die Regelschleifen- Steuerschaltung bewirkt eine Zentrierung des Wandlers 24 über der speziellen Spur 16 auf der Magnetplatte 12, über der er sich bewegt.
Bei jeder Umdrehung der (in Fig. 1 gezeigten) Magnetplatte 12 läuft der Wandler 24 über die Positionsinformationszone 14. Information ist in die Positionsinformationszone 14 derart eingeschrieben, daß sie bei ihrer Decodierung eine Spannung liefert, die proportional zu der Strecke ist, über die sich der Wandler 24 von dem Mittelpunkt der Spur 16 fortbewegt hat. Daher wird bei jeder Umdrehung der Magnetplatte 12 ein kleiner Datenblock an Positionsinformation von der Magnetplatte 12 gelesen.
In vielen Fällen bildet der Arm 10 einen Teil eines großen Plattenlaufwerk-Systems, das eine Vielzahl von Armen einschließt. Daher wählt der Arm- (oder Kopf-) Wähler 48 einen einer Vielzahl von neu zu positionierenden Armen aus. Wenn der Arm 10 ausgewählt ist, so wird die durch den Wandler 24 von den Magnetplatten 12 gelesene Positionsinformation dem Datenkopf-Demodulator 50 zugeführt. Der Datenkopf-Demodulator 50 decodiert die von der Magnetplatte 12 wiedergewonnene positionsinformation und liefert eine Analogspannung, die proportional zu der Strecke ist, über die sich der Wandler 24 vom Mittelpunkt der Spur 16 fortbewegt hat. Wenn der Analogschalter 52 geschlossen ist, so wird die von dem Datenkopf-Demodulator 50 gelieferte Analogspannung einem Analog-/Digital- (A/D-) Wandler 54 zugeführt. Der A/D-Wandler 54 liefert seinerseits ein Digitalsignal an das Steuergerät 44, das die von dem Datenkopf-Demodulator 50 gelieferte Analogspannung darstellt.
Wenn der Wandler 24 eine Spurführung direkt über dem Mittelpunkt der Spur 16 aufweisen würde, so würde das von dem A/D- Wandler 54 gelieferte Digitalsignal gleich Null, und es würde keine Positionskorrektur erforderlich sein. Wenn das Steuergerät 44 jedoch feststellt, daß das von dem A/D-Wandler 54 gelieferte Digitalsignal vom Null abweicht, so muß das Steuergerät 44 einen Korrekturwert bestimmen. Um den Korrekturwert zu bestimmen, führt das Steuergerät 44 Kompensationsberechnungen für einen Kompensator 56 aus, der den Korrekturwert auf der Grundlage dieser Berechnungen als Ausgangssignal abgibt. Die Parameter des Kompensators 56 sind so gewählt, daß sie das von dem A/D-Wandler 54 gelieferte Digitalsignal derart kompensieren, daß die Steuerschaltung ein gewünschtes Ansprechverhalten aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kompensator 56 ein Digitalfilter. Das Steuergerät führt Digitalfilter-Berechnungen für das Digitalfilter aus, wodurch der Korrekturwert bestimmt wird.
Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Korrekturwert eine Spannung, die der Heizelement-Leistungsversorgung 46 zugeführt wird. Die Heizelement-Leistungsversorgung 46 kann die den SMA-Drähten 30 und 32 zugeführte Leistung unabhängig steuern, oder sie kann alternativ die Helzelemente, die zum Erwärmen der SMA-Drähte 30 und 32 verwendet werden (wie zum Beispiel die Heizelemente 31 und 33, die in Fig. 1A gezeigt sind) unabhängig voneinander steuern, um eine Wärmemenge zu erzeugen, die dem gewünschten Korrekturwert entspricht. Die Leistungsversorgung 46 erzeugt eine Anzahl von Watt, die dem Korrekturwert entspricht, der von dem Steuergerät 44 geliefert wird. Die SMA-Drähte 30 und 32 oder die den SMA-Drähten 30 und 32 entsprechenden Heizelemente wandeln die ihnen zugeführte Leistung in Wärme um, wodurch die SMA-Drähte 30 bzw. 32 erwärmt werden und deren Zusammenziehung hervorgerufen wird. Daher wird der Korrekturwert, der der Heizelement-Leistungsversorgung 46 in Volt zugeführt wird, in Mikrozoll (oder Mikrometer) einer Bewegung umgewandelt, und zwar durch die Wechselwirkung der Heizelement- Leistungsversorgung 46, der in den SMA-Drähten 30 und 32 (oder den den SMA-Drähten 30 und 32 entsprechenden Heizelementen) erzeugten Wärme, und der Zusammenziehungskraft, die von den SMA-Drähten 30 und 32 bei ihrer Erwärmung erzeugt wird.
Weil weiterhin die Heizelement-Leistungsversorgung 46 in der Lage ist, die Zusammenziehung der SMA-Drähte 30 und 32 unabhängig voneinander zu steuern, wird Leistung normalerweise lediglich zur Erwärmung eines SMA-Drahtes 30 oder 32 geliefert, um die Position des Armes 10 zu korrigieren. Dies heißt mit anderen Worten, daß Leistung zur Erwärmung des SMA-Drahtes 30 zur Korrektur in einer Richtung zugeführt wird, während Leistung zum Erwärmen des SMA-Drahtes 32 zur Korrektur in der entgegengesetzten Richtung zugeführt wird. Weiterhin wird, wenn keine Korrektur erforderlich ist, keine Leistung zur Erwärmung des SMA-Drahtes 30 oder des SMA-Drahtes 32 geliefert.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung zur Steuerung der Armposition in einem Plattenlaufwerksystem mit einer Vielzahl von Platten und einer Vielzahl von Armen. Das Plattenlaufwerk-System schließt eine Spindel 58 ein, die eine Vielzahl von Platten 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74 und 76 (die insgesamt als die Platten 60 bis 76 bezeichnet werden) haltert. Die Platten 60 bis 76 sind für eine Drehung mit der Spindel 58 befestigt. Das Plattenlaufwerksystem schließt weiterhin eine Vielzahl von Armen 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90 und 92 (die insgesamt als die Arme 78 bis 92 bezeichnet werden) ein, die im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie der in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Arm 10 aufweisen. Jeder der Arme 78 bis 92 ist mit zwei Biegungselementen 22 und zwei Wandlern 24 versehen (mit der Ausnahme des Armes 86, der lediglich ein Biegungselement 22 und einen Wandler 24 aufweist). Die Wandler fliegen über Oberflächen der Platten 60 is 76. Zusätzlich sind die Arme 78 bis 92 an einem Stellglied 94 befestigt, das zum Verschwenken der Arme 78 bis 92 von einer Spur auf den Platten 60 bis 76 zur nächsten Spur betrieben wird.
Die Steuerschaltung schließt das Steuergerät 44, die Heizelement-Leistungsversorgung 46, den Kopf-Wähler 48, den Datenkopf- Demodulator 50, den Analogschalter 52, den A/D-Wandler 54, einen Servokopf-Demodulator 56, einen Stellglied-Treiber 98 und eine Eingangs-/Ausgangs- (I/O-) Logik 100 ein.
Bei der dargestellten Ausführungsform dient der Arm 86 als ein Servoarm, und der dem Arm 86 zugeordnete Wandler liest Servokopf-Positionsinformationen von der Servoplatte 68. Die Servokopf-Positionsinformation wird dem Servokopf-Demodulator 96 zugeführt, der die Positionsinformation decodiert und eine die Position des Servoarmes 86 anzeigende Analogspannung an den Analogschalter 52 liefert. Unter regelmäßigen Intervallen liefert das Steuergerät 44 ein Signal an die I/O-Logik 100, wodurch bewirkt wird, daß der Analogschalter 52 die von dem Servokopf-Demodulator 96 gelieferte Analogspannung an den A/D-Wandler 54 weiterleitet. Der A/D-Wandler 54 liefert ein die von dem Servokopf-Demodulator 96 gelieferte Analogspannung darstellendes Digitalsignal an das Steuergerät 44. Auf der Grundlage dieses Digitalsignals berechnet das Steuergerät 44 einen Korrekturwert und liefert ihn an den Stellglied-Treiber 98. Der Stellglied-Treiber 98 bewirkt seinerseits eine Drehung des stellgliedes 94 in Abhängigkeit von dem Korrekturwert, um den Wandler 24 auf dem Servoarm 86 über dem Mittelpunkt der speziellen Spur 16 zu halten, über der er sich bewegt.
Zu einem bestimmten Zeitpunkt während jeder Umdrehung der Spindel 58 zeigt ein Signal von dem Servokopf-Demodulator 96 an, daß die Datenkopf-Positionszone 14 auf den Platten 60 bis 66 und 70 bis 76 bald an dem Wandler 24 auf den Armen 78 bis 84 und 88 bis 92 vorbeiläuft. Zu diesem Zeitpunkt schaltet die I/O-Logik 100 den Kopf-Wähler 48 um, um die Positionsinformation von einem gewünschten Arm 78 bis 84 oder 88 bis 92 zu lesen. Der Datenkopf-Demodulator decodiert in der vorstehend beschriebenen Weise die von dem ausgewählten Arm gelieferte Information in eine Spannung, die proportional zu der Strecke ist, über die sich der Wandler 20 auf dem ausgewählten Arm gegenüber dem Mittelpunkt der Spur 16 bewegt hat. Das Steuergerät 44 führt eine Abtastung dieser decodierten Information dadurch aus, daß es bewirkt, daß die I/O-Logik 100 den Analogschalter 52 so schaltet, daß dieser das von dem Datenkopf-Demodulator 50 gelieferte Signal weiterleitet. Nachdem die Information von dem A/D-Wandler 54 in einen Digitalwert umgewandelt wurde, führt das Steuergerät digitale Filterberechnungen aus und bestimmt den Korrekturwert für den ausgewählten Arm.
Der Korrekturwert wird der Heizelement-Leistungsversorgung 46 zugeführt, die genügend Leistung liefert, um eine Wärmemenge zu erzeugen, die erforderlich ist, um eine Zusammenziehung des gewünschten SMA-Drahtes hervorzurufen, der dem ausgewählten Arm entspricht. Diese Zusammenziehung bewirkt andererseits eine Bewegung des Wandlers 24 auf dem ausgewählten Arm in einem Ausmaß, das dem gewünschten Korrekturwert entspricht.
Bei der nächsten Umdrehung der Spindel 58 bewirkt die I/O-Logik 100, daß der Kopfwähler 48 einen anderen Arm für die Korrektur auswählt. Die Position des Wandlers auf dem ausgewählten Arm wird von dem Steuergerät 44 abgetastet und über die Heizelement- Leistungsversorgung 46 korrigiert. In ähnlicher Weise wählt bei jeder nachfolgenden Umdrehung der Spindel 58 der Kopfwähler 48 einen anderen Arm für die Korrektur aus. Sobald alle Arme abgetastet und korrigiert wurden, wird die Folge der Auswahl durch den Kopfwähler 48 wiederholt. Dies führt zu einer konstanten Abtastrate für jeden der Arme.
Fig. 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Neupositionierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der in Fig. 5 gezeigte Arm 10 ist ähnlich zu dem in Fig. 2 gezeigten Arm und mit entsprechenden Bezugsziffern versehen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die SMA-Drähte 30 und 32 nicht mehr auf den Seiten 26 und 28 des Armes 10 befestigt sind. Vielmehr sind sie auf den gegenüberliegenden Seiten des Biegeelementes 22 befestigt. Diese Ausführungsform hat deutliche Vorteile. Wie dies bezüglich der Fig. 4 erläutert wurde und in Fig. 6 gezeigt ist, ist es oft üblich, daß an jedem Arm zwei Biegeelemente 22 und 22' befestigt sind, wobei jedes Biegeelement 22 und 22' mit einem Wandler 24 oder 24' über Gleiter 23 oder 23' gekoppelt ist. Wenn die SMA-Drähte 30 und 32 mit den Seiten 26 und 28 des Armes 10 gekoppelt sein würden, so würde die Neupositionierung, die durch eine Erwärmung entweder des SMA-Drahtes 30 oder 32 erzielt würde, eine Neupositionierung beider Wandler 24 und 24' gegenüber ihren entsprechenden Spuren 16 bewirken.
In der Praxis kann jedoch lediglich einer der Wandler 24 oder 24' auf jedem Arm eine Korrektur erfordern. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 weist jedes der einzelnen Biegelemente 22 und 22' einen Satz von SMA-Drähten 30 und 32 bzw. 30' und 32' auf. Daher wird durch Steuern der Erwärmung der SMA-Drähte 30 und 32 sowie der SMA-Drähte 30' und 32' unabhängig voneinander eine unabhängige Nachpositionierung der Wandler 24 und 24' gesteuert. Dies ermöglicht eine größere Spurverfolgungsgenauigkeit der Wandler in dem Plattenlaufwerksystem.
Fig. 7 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Neupositionierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der in Fig. 7 gezeigte Arm 10 ist ähnlich zu den in den Fig. 2 und 5 gezeigten Armen und mit entsprechenden Bezugsziffern versehen. Anstatt daß jedoch lediglich ein einziger SMA-Draht an jeder Seite 26 und 28 des Armes 10 befestigt ist, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 7 eine Mehrzahl von SMA-Drähten an der Seite 26 des Armes 10 befestigt, und es ist weiterhin eine Mehrzahl von SMA-Drähten an der Seite 28 des Armes 10 befestigt. Die SMA-Drähte 102 und 104 sind jeweils an der Seite 26 des Armes 10 befestigt. Die Erwärmung der SMA-Drähte 102 und 104 wird unabhängig gesteuert. Daher kann das Ausmaß der Auslenkung oder der Biegung des Armes 10 stufenweise gesteuert werden. Um beispielsweise das größte Ausmaß der Biegung zu erzielen, werden beide SMA-Drähte 102 und 104 erwärmt. Alternativ wird, wenn eine geringere Biegung erforderlich ist, entweder der SMA-Draht 102 oder der SMA-Draht 104 erwärmt. Weiterhin kann der SMA-Draht 104 beträchtlich kürzer gemacht werden, als der SMA-Draht 102. Entsprechend könnte eine Grob- und Fein- Positionierung dadurch erzielt werden, daß die Zuführung der thermischen Energie an die SMA-Drähte 102 und 104 unabhängig gesteuert wird.
In ähnlicher Weise sind die SMA-Drähte 106 und 108 beide an der Seite 28 des Armes 10 befestigt. Die SMA-Drähte 106 und 108 können unabhängig voneinander in der gleichen Weise gesteuert werden, wie die SMA-Drähte 102 und 104, so daß eine Auslenkung des Armes 10 stufenweise gesteuert wird. Durch Verwendung einer Mehrzahl von SMA-Drähten auf den Seiten 26 und 28 des Armes 10 ist die Bewegung des Wandlers 94 entlang des Bogens 38 mit höherer Genauigkeit steuerbar, als wenn lediglich ein einziger SMA-Draht auf jeder Seite 26 und 28 des Armes 10 vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine größere Genauigkeit bei der Neupositionierung des Wandlers 24 auf einer Spur 16 auf der Magnetplatte 12.
Eine zusätzliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 8 gezeigt. Diese Ausführungsform ist der in der Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform sehr ähnlich. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die SMA-Drähte 30, 32, 30' und 32' an einem Ende mit den Biegeelementen 22 und 22' und am anderen Ende mit dem Arm 10 verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform ist ebenso wie bei der Ausführungsform, die anhand der Fig. 5 und 6 beschrieben wurde, eine Feinstpositionierung der Wandler 24 und 24' unabhängig steuerbar.
Die vorliegende Erfindung ergibt die Vorteile einer thermisch gesteuerten Feinstpositionierung der Wandler in einem Plattenlaufwerksystem ohne die Notwendigkeit einer direkten Zuführung thermischer Energie an den Datenarm selbst. Vielmehr wird die thermische Energie einer ein Formgedächtnis aufweisenden Legierung zugeführt, die an dem Arm befestigt ist. Es ist eine geringere thermische Energie erforderlich, um eine Verformung der ein Formgedächtnis aufweisenden Legierung hervorzurufen, als dies der Fall sein würde, wenn eine thermische Ausdehnung in dem Arm selbst hervorgerufen würde. Daher kann die Neupositionierung unter Verwendung eines kleineren Heizelementes oder unter Fortfall des Heizelementes bei direkter Zuführung der Leistung an die das Formgedächtnis aufweisende Legierung erreicht werden. Dies ermöglicht eine Feinstpositionierung einzelner Datenarme und, bei mehreren Ausführungsformen, einzelner Wandler in einem Plattenlaufwerksystem, während gleichzeitig eine Verringerung der Plattenlaufwerk-Gehäusegrößen ermöglicht und außerdem eine Verringerung der Dicke der Arme in dem Plattenlaufwerksystem berücksichtigt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zum Zentrieren eines Wandlers über einer Spur auf einer Magnetplatte in einem Plattenlaufwerksystem, mit einem Arm (10), der einen auf einem Stellglied zur Drehung des Armes befestigbaren ersten Endabschnitt (20) und einen zweiten Endabschnitt (18) zur Halterung eines Gleiters aufweist, der den Wandler (24) trägt, gekennzeichnet durch ein Formgedächtnis aufweisende Legierungseinrichtungen (30, 32), die mit dem Arm gekoppelt sind, und Einrichtungen (31, 33) zum selektiven Erwärmen der ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen, wobei die ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen in Abhängigkeit von der Wärme verformt werden und so angeordnet sind, daß sie eine Auslenkung des Armes hervorrufen, um den Gleiter entlang einer bogenförmigen Bahn in einer Ebene im wesentlichen quer zur Spur zu bewegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen zumindestens ein erstes, ein Formgedächtnis aufweisendes Legierungselement (30), das mit einer Seite des Armes verbunden ist, wobei eine Verformung des zumindestens einen ersten, ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungselementes eine Bewegung des zweiten Endteils des Armes entlang der bogenförmigen Bahn in einer ersten Richtung hervorruft, und zumindestens ein zweites, ein Formgedächtnis aufweisendes Legierungselement (32) umfassen, das mit einer gegenüberliegenden Seite des Armes verbunden ist, wobei eine Verformung des zumindestens einen zweiten, ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungselementes eine Bewewgung des zweiten Endteils des Armes entlang der bogenförmigen Bahn in einer zweiten Richtung allgemein entgegengesetzt zur ersten Richtung hervorruft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mechanische Kopplungseinrichtungen (43, 44), die jedes der ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungselemente mit dem Arm derart koppeln, daß zumindestens ein Teil des jeweiligen, ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungselementes mit Abstand von dem Arm angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum selektiven Erwärmen eine Leistungsversorgung (46), die mit den ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen verbunden ist, und Einrichtungen (44) zur Steuerung der Leistung umfassen, die den ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen zugeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum selektiven Erwärmen eine Vielzahl von Widerstandsheizelementen (31, 33) in thermischen Kontakt mit den ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen, eine mit den Widerstandsheizelementen gekoppelte Leistungsversorgung (46) und Einrichtungen (44) zur Steuerung der Leistung umfassen, die jedem der Widerstandsheizelemente zugeführt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm einen Datenarmabschnitt und ein Biegelement (22) umfaßt, das mit dem Datenarmabschnitt zur Halterung des Gleiters gekoppelt ist, und daß die ein Formgedächtnis aufweisende Legierungseinrichtung mit dem Biegelement gekoppelt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein weiteres Biegeelement 22', das mit dem Datenarmabschnitt gekoppelt ist, um einen weiteren Gleiter zu haltern, und daß weitere, ein Forgedächtnis aufweisende Legierungseinrichtungen (30', 32') mit dem weiteren Biegeelement gekoppelt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede ein Formgedächtnis aufweisende Legierungseinrichtung an einem ersten Ende mit dem Datenarmabschnitt und an einem zweiten Ende mit dem oder einem jeweiligen Biegeelement verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin gekennzeichnet durch Positionsanzeigeeinrichtungen (50), die auf auf der Magnetplatte aufgezeichnete Positionsdaten ansprechen, um ein Positionssignal zu liefern, das anzeigt, wenn der Wandler einer Spur gegenüber deren Mittelpunkt versetzt folgt, und eine Wärmesteuereinrichtung (44, 46) zur selektiven Steuerung der Wärmemenge, die den ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen zugeführt wird, als Funktion des Positionssignals.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesteuereinrichtung Kompensationseinrichtungen (56) zum Kompensation des Positionssignals zur Lieferung eines kompensierten Positionssignals, Korrektureinrichtungen (44) zur Bestimmung eines Korrekturwertes auf der Grundlage des kompensierten Positionssignals, wobei der Korrekturwert die Strecke darstellt, um die der Wandler gegenüber dem Mittelpunkt der Spur versetzt ist, und eine Leistungsversorgung (46) umfaßt, die so ausgebildet ist, daß sie die den Einrichtungen zur selektiven Erwärmung zugeführte Leistung als Funktion des Korrekturwertes ändert.

11. Vorrichtung zur Zentrierung eines Wandlers über einer Spur einer Magnetplatte in einem Plattenlaufwerk-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen in Abhängigkeit von Wärme zusammenziehen und sich ausdehnen, wenn die Wärme von den ein Formgedächtnis aufweisenden Legierungseinrichtungen entfernt wird.