DE69121622T2 - Abhebeeinrichtung für den Schreib/Lesekopf einer Festplatte - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Abhebeeinrichtungen für die Magnetkopf-Gleiter von Plattenlaufwerken. Derartige Abhebeeinrichtungen für die Gleiter dienen zum mechanischen Abheben der Gleiter mit den Lese-/Schreibköpfen von Informationsspeicherplatten während des Ein- und Ausschaltens.
• Plattenlaufwerk-Maschinen zeichnen auf einem Aufzeichnungsmedium gespeicherte Informationen auf und ermöglichen deren Wiedergabe. Typische Festplattenlaufwerke, die in vielen Fällen als Winchester-Plattenlaufwerke bezeichnet werden, schließen ein oder mehrere vertikal ausgerichtete, mit Abstand voneinander angeordnete rotierende Informationsspeicherplatten ein, die jeweils zumindest einen zugehörigen Gleiter mit einem Lese-/ Schreib-Magnetkopf aufweisen, der Informationen zwischen der Informationsspeicherplatte und einem externen Rechnersystem übertragen kann. Die Informationsspeicherplatten sind um eine Spindelmotorbaugruppe herum drehbar gelagert, die die Platten mit hoher Drehzahl in Drehung versetzen kann. Die Gleiter werden von einer Vielzahl von in Vertikalrichtung miteinander ausgerichteten langgestreckten Biegearmen gehaltert, die ihrerseits von einer Kopf-Positionierbaugruppe gehaltert werden. Die Kopf- Positionierbaugruppe kann die Gleiter gemeinsam über die Flächen der vertikal miteinander ausgerichteten Platten hin- und herbewegen. Die Kopf-Positionierbaugruppe ist traditionell entweder drehbar befestigt oder weist die Form eines Schlittens auf, der sich entlang einer einzigen Achse vorwärts und rückwärts bewegen kann. In jedem Fall kann die Kopf-Positionierbaugruppe die Köpfe sehr genau bezüglich der Informations- Magnetspeicherplatten positionieren.
• Im Betrieb eines derartigen Plattenlaufwerkes ruhen die Gleiter auf Landezonen auf der Oberfläche ihrer zugehörigen Platten, wenn die Leistung abgeschaltet ist. Im Betrieb wird die Plattenlaufwerk-Einheit mit Leistung versorgt und die Platten beginnen sich zu drehen. Sobald die Platten eine bestimmte kritische Drehzahl erreichen, heben die Gleiter geringfügig von der Landezone unter der Wirkung des Auftriebseinflusses eines kleinen Luftlagers ab, das durch die Drehgeschwindigkeit der Platten erzeugt wird. Im Normalbetrieb bleiben die Gleiter im schwimmenden Zustand oberhalb der Platten, und sie werden als über den Platten 'fliegend' bezeichnet, wodurch eine Abnutzung der Plattenoberflächen und eine mögliche Zerstörung der Daten verhindert wird. Bis die Gleiter abheben, ergibt sich jedoch eine beträchtliche Reibung, die sich aus der Schleifen der Köpfe auf den Platten ergibt, wodurch eine Abnutzung sowohl der Köpfe als auch der Platten hervorgerufen wird. Wenn die Plattenlaufwerk-Einheit abgeschaltet wird, tritt das gleiche Schleifen zwischen den Oberflächen der Köpfe und den rotierenden Plattenoberflächen auf. In der Praxis kann das Ablösen der Köpfe von den Plattenoberflächen, auf denen die Gleiter geruht haben, eine beträchtliche Kraft erfordern, um die (als Haftreibung oder statische Reibung bezeichnete) Kraft zu überwinden, die die beiden Plattenoberflächen zusammenhält.
• Um diese Reibung zu verringern und um Schäden zu einem Minimum zu machen, sind die Platten mit einer Schutzschicht beschichtet, und es werden Schmiermittel auf die Plattenoberflächen aufgetragen. Zusätzlich erfordern die Platten typischerweise eine ausschließlich zugeordnete Landezone, in der die Gleiter bis zum Stillstand gleiten und dann ruhen können, wenn die Plattenlaufwerk-Einheit abgeschaltet wird. Es können keine Daten in dieser ausschließlich zugeordneten Landezone gespeichert werden, weil das wiederholte Starten und Stoppen der Platten dazu neigt, eine Abnutzung der Landezone hervorzurufen. Entsprechend wird die Datenmenge, die auf jeder Platte gespeichert werden kann, verringert. Weiterhin ist ein relativ großer Plattenlaufwerk- Motor erforderlich, um die nachteiligen Reibungs- und Haftreibungswirkungen zu überwinden. Weiterhin ist zur Verringerung der Reibungsabnutzung beiin Abschalten des Motors in vielen Fällen eine Motorbremse erforderlich, um die Drehung der Platten zu stoppen.
• Es ist daher wünschenswert, die Gleiter beim Einschalten und während des Hochfahrens abzuheben und sie im abgehobenen Zustand für eine kurze Periode nach dem Abschalten zu halten, zumindestens so lange, bis die Platten im wesentlichen zum Stillstand gekommen sind. Eine derartige Fähigkeit würde die nachteiligen Wirkungen der Reibung beseitigen.
• Es wurde eine große Vielzahl von Anordnungen vorgeschlagen, um die Gleiter zu ausgewählten Zeiten anzuheben und abzusenken. Einige wenige Vorschläge sind darauf gerichtet, das Phänomen von Formgedächtnis-Metallen in dem Abhebemechanismus auszunutzen. Das Phänomen des Formgedächtnisses beruht auf der thermoelastischen martensitischen Transformation. Eine Legierung mit Formgedächtnis, wie z.B. eine Ti-Ni-Legierung, weist eine austenitische Hochtemperatur-Phase auf, bei der die Kristallstruktur kubisch raumzentriert ist. In der austenitischen Phase ist die Legierung sehr fest und kann nicht leicht verformt werden. Bei Abkühlung unter ihre Transformationstemperatur durchläuft die austenitische Struktur eine diffusionsfreie Schertransformatioq zu einer äußerst stark gepaarten martensitischen Kristallstruktur. In der martensitischen Phase kann die Legierung sehr leicht durch Anlegen einer kleinen äußeren Kraft verformt werden. Wenn die Legierung über ihre Transformationstemperatur hinweg erwärmt wird, wird die martensitische Phase elastisch in die austenitische Phase zurückgeführt (was als eine inverse Transformation bezeichnet wird), und zwar entsprechend eines vorgegebenen geordneten Kristall- und Ausrichtungsgesetzes. Eine bemerkenswerte Eigenschaft der Legierung besteht in der extrem großen Rückbildungskraft, die bei der Rückkehr in die austenitische Phase erzeugt wird. Daher ermöglicht die Verwendung einer elatischen Kraft als Vorspannkraft, die die Legierung in ihrer martensitischen Phase verformt, die Verwendung der Legierung als ein reversibles Stellglied mit einer Tempteraturpenodensteuerung. Weil weiterhin die Rückstellkraft, die bei der Rückkehr in die austenitische Phase erzeugt wird, ziemlich groß ist, ist es möglich, die Rückbildungskraft zur Ausübung von Arbeit auszunutzen.
• Es wurde nunmehr von der Anmelderin erkannt, daß es für die Konstruktion von Gleiter-Abhebeeinrichtungen wichtig ist, eine Einrichtung zu schaffen, die die Gleiter anhebt und absenkt, ohne daß eine weseritliche Modifikation der Konstruktion der Biegearme erforderlich ist. Die Vermeidung einer wesentlichen Modifikation der vorhandenen Konstruktion der Biegearme stellt eine Hauptforderung für eine erfolgreiche Einrichtung zum Belasten und Entlasten des Kopfes dar. Der fehlende Erfolg der bekannten Vorschläge ergibt sich in wesentlichem Ausmaß aus der Notwendigkeit, die Konstruktion der Biegeelemente in schwerwiegender Weise zu ändern. Bei einem üblichen schwimmenden Kopf- Gleiter wird erwartet, daß der Kopf in stabiler Weise in einem Abstand von ungefähr 0,2 Mikrometern über der Oberfläche der Platte schwimmt oder fliegt, die sich mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit dreht. Daher ist die Kombination aus dem Biegearm und dem Gleiter sehr stark gegenüber ihrer Belastung und ihren Auftriebseigenschaften empfindlich, und es ist sehr viel Zeit und Mühe bei ihrer Konstruktion erforderlich. Entsprechend wird jeder Vorschlag, der eine Modifikation des Biegearms erfordert, mit großem Mißbehagen betrachtet. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorschläge besteht darin, daß sie dazu neigen, den Zusammenbau einer relativ großen Anzahl von komplizierten Teilen zu erfordern. Derartige Konstruktionen sind nicht günstig, weil sie erheblich zu den Herstellungskosten beitragen und die Wahrscheinlichkeit von fehlerhaften Teilen vergrößern.
• In den US-A-4 605 979 und US-A-4 684 913 sind Vorrichtungen beschrieben, die die Verwendung von Legierungen mit Formgedächtnis in dem Bestreben einschließen, ein wirkungsvolleres System zum Belasten und Eritlasten eines Wandlerkopfes in Richtung auf und von einer Plattenoberfläche zu schaffen. Hierbei werden jedoch Vorrichtungen mit einem relativ hohen Profil verwendet, die einen erheblichen Abstand zwischen benachbarten Platten erfordern. Bei der heutigen Plattenlaufwerk-Technologie steht ein derartiger Abstand einfach nicht mehr zur Verfügung. Um die Kapazität von derzeit hergestellten Plattenlaufwerken zu einem Maximum zu machen, werden die Platten mit so engem Abstand voneinander angeordnet, wie dies das Trag-Biegeelement es ermöglicht. Selbst im Fall eines Plattenlaufwerks mit einer einzigen Platte ist der Abstand zwischen der Platte und anderen Teilen des Plattenlaufwerks zu klein wie möglich. Es ist wichtig, daß die Konstruktion einer Abhebeeinrichtung ein extrem niedriges Profil beibehält und gleichzeitig keine Modifikation der Konstruktion des Biegearms erfordert.
• Die US-A-4 605 979 beschreibt mehrere Vorschläge für Abhebeeinrichtungen zum Anheben des Biegeelementes zum Entlasten des Gleiters. Jeder der beschriebenen Vorschläge verwendet ein elastisches Vorspannelement in Kombination mit einer Legierung mit Formgedächtnis, um den Gleiter zu be- und entlasten. Bei einem derartigen Vorschlag erstreckt sich ein aus einem Metall mit Formgedächtnis hergestellter Draht von der Führungsstange, auf der ein Lastarm (Biegeelement) befestigt ist, nach vorne. Der Draht ist mit einem Siliziumkunststoff beschichtet, der als elastisches Vorspannelement dient. Der Siliziumkunststoff dient weiterhin zur thermischen Isolation des Drahtes. Eine derartige Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß eine empfindliche Beschichtung der Formgedächtnis-Drähte in ihrem martensitischen Zustand erforderlich ist, was zur Kompliziertheit und den Kosten der Baugruppe beiträgt.
• Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die bei den bekannten Vorschlägen auftretenden Probleme zu überwinden. Ein Ziel besteht in der Schaffung einer kompakten Gleiter-Abhebeeinrichtungs-Anordnung für Plattenlaufwerke, die in der Lage ist, Gleiter in einem Stapel von mit engem Abstand voneinander angeordneten, einen kleinen Durchmesser aufweisenden Platten abzuheben. Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung einer Gleiter-Abhebeeinrichtung, deren Verwendung keine Änderung der grundlegenden Konstruktion der Biegeelemente erfordert. Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung einer Gleiter-Abhebeeinrichtung, die leicht zusammenzubauen ist und eine geringe Teilezahl aufweist.
• Gemäß der Erfindung wird eine Gleiter-Abhebeeinrichtungs- Baugruppe für eine Plattenlaufwerk-Anordnung geschaffen, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist.
• Bei einer Ausführurigsform der Gleiter-Abhebeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet eine Gleiter-Abhebeeinrichtungs-Anordnung für übliche Plattenlaufwerke ein Element aus einer Legierung mit Formgedächtnis, um einen Wandler-Gleiter von der Oberfläche einer zugehörigen Platte abzuheben. Die Gleiter-Abhebeeinrichtung schließt eine Drahthalterung mit zwei langgestreckten Drahthaltearmen ein, die sich von einem Kopf- Positionierschlitten benachbart zu gegenüberliegenden Seiten eines Biegearmes aus nach vorne erstrecken, der einen Gleiter trägt. Der Abhebedraht ist zwischen den gegenüberliegenden Draht-Haltearmen in dem Raum zwischen dem Biegearm und der Plattenoberfläche ausgespannt. Der Abhebedraht ist aus einer Legierung mit Formgedächtnis hergestellt, die martensitische und austenitische Phasenzustände aufweist. Der Draht wirkt mit dem Biegearm derart zusammen, daß, wenn sich der Draht in einem ersten Phasenzustarid befindet, er den Biegearm ausreichend anhebt, um den Gleiter von der Plattenoberfläche abzuheben. Wenn sich im Gegensatz hierzu der Draht im zweiten Phasenzustand befindet, so verformt der Biegearm den Abhebedraht derart, daß der Gleiter auf der Plattenoberfläche auf ruhen kann. Der Draht wird selektiv elektrisch erhitzt, um seinen Zustand von einem Phasenzustand zum anderen zu ändern.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Drahthalterung einstückig mit der Biegearm-Baugruppe ausgebildet. Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen kann der Abhebedraht in dem ersten Phasenzustand entweder eine im wesentlichen U-förmige oder eine im wesentlichen geradlinige Ausrichtung aufweisen. Der Abhebedraht ist weiterhiri vorzugsweise mit einem Isoliermaterial beschichtet.
• Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließt die Biegearm-Baugruppe einen Biegearm, zwei gegenüberliegende Haltearme und einen Basisteil ein, der Befestigungsmittel zum Verbinden der Biegearm-Baugruppe mit einer Positioniereinrichtung aufweist.
• Die Erfindung kann weiterhin in Form einer Gleiter-Abhebeeinrichtungs-Anordnung für eine Plattenlaufwerk-Baugruppe betrachtet werden, die eine drehbare Informationsspeicherplatte mit einer Datenspeicheroberfläche, einen Biegearm, der einen Gleiter-Wandler zur Übertragung von Informationen zwischen der Informationsspeicherplatte und einem externen System trägt, wobei der Biegearm derart ausgelegt ist, daß, wenn sich die Platte mit einer Betriebsdrehzahl dreht, der Gleiter oberhalb der Oberfläche der Platte fliegt, während, wenn die Platte gestoppt wird, der Gleiter und der Biegearm sich im Ruhezustand befinden, und eine Kopf-Positioniereinrichtung zur Positionierung des Gleiters gegenüber der Informationsspeicherplatte einschließt, wobei die Gleiter-Abhebeeinrichtung eine Drahthalterung, die von der Kopf-Positioniereinrichtung gehalten ist und zwei vorspringende Drahthaltearme aufweist, die sich von der Kopf-Positioniereinrichtung nach außen benachbart zu gegenüberliegenden Seiten des Biegearmes erstrecken, und einen Abhebedraht umfaßt, der zwischen den gegenüberliegenden Drahthaltearmen in einem Raum zwischen dem Biegearm und der Plattenoberfläche ausgespannt ist, wobei der Abhebedraht aus einer Legierung mit Formgedächtnis mit martensitischen und austenitischen Phasenzuständen gebildet ist, wobei der Abhebedraht mit dem Biegearm derart zusammenwirkt, daß, wenn sich der Abhebedraht in einem ersten Phasenzustand befindet, der Abhebedraht den Biegearm anhebt, um den Gleiter weiter von der Plattenoberfläche abzuheben, während, wenn sich der Draht in einem zweiten Phasenzustand befiridet, der Biegearm den Abhebedraht derart verformt, daß der Gleiter unabhängig auf der Plattenoberfläche aufruhen oder über dieser fliegen kann, wobei weiterhin Transformationseinrichtungen zur Erwärmung des Abhebedrahtes zur Änderung des Zustarides des Abhebedrahtes von einem der Phasenzustände auf den arideren Phasenzustand vorgesehen sind
• Die Erfindung kann weiterhin so betrachtet werden, als ob sie sich auf ein Plattenlaufwerk erstreckt, das eine um eine Spindelbaugruppe drehbar gelagerte Informationsspeicherplatte, die eine Datenspeicheroberfläche aufweist, einen Gleiter-Wandler zur Übertragung von Informationen zwischen der Datenspeicheroberfläche und einem externen System, Schlitteneinrichtungen zur Positionierung des Gleiters gegenüber der Informationsspeicherplatte, eine Biegearmbaugruppe, die mit den Schlitteneinrichtungen gekoppelt ist und eine den Gleiter tragenden Biegearm und zwei vorspringende Drahthaltearme einschließt, die sich von den Schlitteneinrichtungen benachbart zu gegenüberliegenden Seiten des Biegearmes nach außen erstrecken, wobei der Biegearm so ausgebildet ist, daß, wenn sich die Platte mit einer Betriebsdrehzahl dreht, der Gleiter über der Oberfläche der Platte fliegt, während, wenn die Platte gestoppt wird, der Gleiter auf oder benachbart zur Oberfläche der Platte ruht, ein Gehäuse zum Umschließen der Platte, der Biegearmbaugruppe, des Gleiters und der Schlitteneinrichtungen, einen Abhebedraht, der zwischen den gegenüberliegenden Drahthaltearmen in einem Raum zwischen dem Biegearm und der Plattenoberfläche ausgespannt ist, wobei der Abhebedraht aus einer Legierung mit Formgedächtnis mit martensitischen und austenitischen Phasenzuständen gebildet ist, wobei der Abhebedraht mit dem Biegearm derart zusammenwirkt, daß, wenn der Abhebedraht sich in einem ersten Phasenzustand befindet, der Abhebedraht den Biegearm anhebt, um den Gleiter von der Plattenoberfläche abzuheben, während, wenn sich der Draht in einem zweiten Phasenzustand befindet, der Biegearm den Abhebedraht derart verformt, daß der Gleiter auf der Plattenoberfläche frei von dem Einstelleinfluß durch den Draht ruhen oder über dieser Plattenoberfläche fliegen kann, und Transformationseinrichtungen zum Erhitzen des Drahtes zur Änderung des Zustandes des Drahtes von einem der Phasenzustände zu dem anderen Phasenzustand umfaßt.
• Die vorliegende Erfindung wird in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Kopfpositionierbaugruppe ist, die eine Biegearm- Baugruppe trägt, die die vorliegende Erfindung verwirklicht,
• Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Kopfpositionierbaugruppe nach Fig. 1 in teilweise weggebrochenem Zustand zeigt,
• Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Biegearm-Baugruppe ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist,
• Fig. 4 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 3 gezeigten Biegearm-Baugruppe ist, die mit dem Abhebedraht versehen ist, der sich in einer martensitischen Phase befindet,
• Fig. 5 eine schematische Ansicht ähnlich der Fig. 4 ist, bei der sich der Draht in einer austenitischen Phase befindet,
• Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht des in Fig. 3 gezeigten Abhebedrahtes auf seinen Haltearmen ist, wobei der Biegearm fortgelassen ist,
• Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Biegearm-Baugruppe gemäß der Erfindung ist,
• Fig. 8 eine schematische perspektivische Ansicht des in Fig. 7 gezeigten Abhebedrahtes auf seinen Haltearmen ist, wobei der Biegearm fortgelassen ist, und
• Fig. 9 eine weggebrochene perspektivische Ansicht einer Kopplungsanordnung zur Lieferung elektrischer Leistung an den Draht mit Formgedächtnis ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Gleiter-Abhebeeinrichtungs-Anordnung beschrieben, die in der Lage ist, die Lese-/ Schreib-Wandlerköpfe in konventionellen Plattenlaufwerken während der Anfahr- und Abschaltoperationen von den Plattenoberflächen abzuheben. Die Abhebeeinrichtungs-Anordnung schließt zwei Haltearme ein, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Biegearmes angeordriet sind, der den Lese-/Schreib-Wandlerkopf trägt (der im folgenden als der Gleiter bezeichnet wird). Ein aus einer Legierung mit Formgedächtnis hergestellter Abhebedraht ist zwischen den gegenüberliegenden Haltearmen ausgespannt und erstreckt sich zwischen dem Biegearm und seiner zugehörigen Plattenoberfläche.
• Ein Plattenlaufwerk von Winchestertyp, das die vorliegende Erfindung verwirklicht, schließt eine oder mehrere magnetische Informationsspeicherplatten ein, die um eine Spindelmotor- Baugruppe in einem Gehäuse drehbar gelagert sind, das obere und untere (nicht gezeigte) Gehäuseteile aufweist. Aus Gründen der Klarheit ist in Fig. 2 lediglich ein Teil jeder dieser drei mit Abstand voneinander angeordneten Informationsspeicherplatten 20 gezeigt. Jede Informationsspeicherplatte 20 weist eine Vielzahl von konzentrischen Informationsspeicherspuren zur Aufzeichnung von Informationen auf. Das Laufwerk schließt weiterhin einen Daten-Lese-/Schreibkopf und eine Kopf-Positionierbaugruppe ein.
• Eine Kopf-Positionierbaugruppe 22 ist drehbar zwischen dem oberen und unteren Gehäuse in einer Ecke des Plattenlaufwerk- Gehäuses befestigt. Die Kopf-Positionierbaugruppe 22 schließt einen E-Block 23 mit vier in Vertikalrichtung miteinander ausgerichteten und mit Abstand voneinander angeordneten Halteplatten 25 ein, die jeweils eine oder zwei Biegearm-Baugruppen tragen, von denen jede einen Lese-/Schreib-Daten-Magnetkopf- Gleiter 27 zum Lesen von Informationen von den Informationsspeicherplatten 20 und zum Schreiben von Informationen auf diese trägt. Eine der Biegearm-Baugruppen wirkt als Servoarm-Biegeelement, das einen Servokopf zur genauen Positionierung der übrigen Gleiter 27 gegenüber den Informationsspeicherspuren trägt. Ein (nicht gezeigter) Schwingspulenmotor kann die Kopf- Positionierbaugruppe in präziser Weise in Rückwärts- und Vorwärtsrichtung drehen, so daß sich die Magnet- und Servoköpfe über die Informationsspeicherplatten hinweg bewegen.
• Bei einer ersten Ausführungsform schließt die Biegearm-Baugruppe (Fig. 3) einen Basisteil 33 zur Verbindung der Biegearm- Baugruppe 30 mit ihrer zugehörigen Halteplatte 25, einen einstückigen langgestreckten Biegearm 35, der an seinem freien Ende den Gleiter 27 trägt, und zwei einstückige Haltearme 38 ein, die sich entlang entgegengesetzter Seiten des Biegearms erstrecken und von diesen Seiten getrennt sind. Ein Abhebedraht 40, der aus einer Legierung mit Formgedächtnis hergestellt ist, ist zwischen den freien Enden der gegenüberliegenden Haltearme 38 ausgespannt.
• Der Draht 40 erstreckt sich über die Breite des Armes 35 und unterhalb von diesem, wobei seine Enden nach oben und dann zurück umgebogen sind, damit er an den Enden der Arme 38 befestigt werden kann. Der Abhebedraht 40 weist damit im wesentlichen eine abgeflachte U-Form auf, und er ist mit den freien Enden der Haltearme 38 in einer Weise gekoppelt, die eine gute elektrische Verbindung zwischen einer Leistungsquelle und dem Abhebedraht ergibt. Der Abhebedraht 40 ist aus einer Legierung mit Formgedächtnis hergestellt und so ausgebildet, daß er mit dem Biegearm so zusammenwirkt, daß er zwischen einer abgesenkten, kein Abheben hervorrufenden Position (Fig. 4) und einer angehobenen Abhebeposition (Fig. 5) beweglich ist. In der Abhebeposition kommt der Abhebedraht mit seinem zugehörigen Biegearm in Berührung, um den Biegearm 35 und dessen zugehörigen Gleiter 27 von der Oberfläche der zugehörigen Informationsspeicherplatte 20 "abzuheben". In der abgesenkten, kein Abheben hervorrufenden Position verformt der elastische Biegearm 35 den Abhebedraht 40 ausreichend weit, damit der Gleiter 27 auf der Oberfläche der Informationsspeicherplatte 20 ruhen kann oder über der Oberfläche der Platte fliegen kann, während sich die Platte dreht, und zwar frei von jedem Positioniereinfluß des Abhebedrahtes 40.
• Der Abhebedraht 40 ist aus einem derartigen Material mit Formgedächtnis, wie z.B. Ti-Ni hergestellt. Die Legierung mit Formgedächtnis weist eine austenitische Hochtemperatur-Phase mit einer relativ hohen Festigkeit sowie eine martensitische Niedrigtemperatur-Phase mit einer relativ geringen Festigkeit auf. Bei Umgebungs- und Betriebstemperaturen befindet sich die ein Formgedächtnis aufweisende Legierung in ihrer martensitischen Niedrigtemperatur-Phase. Wenn sie über ihre Übergangstemperatur hinweg erhitzt wird, kehrt sie in ihre austenitische Phase zurück. Weil der Draht einen relativ kleinen Durchmesser aufweist, kann seine Temperatur sehr einfach durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes durch den Draht erhöht werden. Der Widerstand des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Drahtes reicht aus, um die erforderliche Erhitzung zu erreichen.
• Der Durchmesser des Anhebedrahtes 40 ist derart ausgewählt, daß, wenn sich der Draht in der austenitischen Phase befindet, die Elastizität und das Gewicht des Biegearms den Abhebedraht nicht wesentlich verformen kann. Wenn sich der Abhebedraht 40 jedoch in der eine geringe Festigkeit aufweisenden martensitischen Phase befindet, so kann die Elastizität üblicher Biegearme mit Vorteil dazu ausgenutzt werden, daß sie mit dem Abhebedraht zusammenwirkt, um den Abhebedraht ausreichend weit zu verformen, damit der Gleiter auf der Oberfläche der Platte aufruhen oder über dieser fliegen kann. Wenn dies erwünscht ist, kann der ein Formgedächtnis aufweisende Draht so ausgebildet sein, daß er ein gewisses Formgedächtnis in seiner martensitischen Phase aufweist. Entsprechend werden, wenn sich der Abhebedraht 40 auf seine martensitische Phase abkühlen kann, die Gleiter 27 auf der Oberfläche der Informationsspeicherplatte 20 abgesetzt.
• Bei einer derartigen Anordnung kann jedesmal dann, wenn Leistung dem Plattenlaufwerk zugeführt wird, die gleiche Leistung zum Erhitzen des Abhebedrahtes 40 verwendet werden, wobei der Abhebedraht von seiner martensitischen Phase aus zu seiner austenitischen Phase geändert wird. Bei angelegter Leistung wird der Gleiter schnell auf einer Position oberhalb der Oberfläche der Platte angehoben. Wenn die Leistung an das Plattenlaufwerk abgeschaltet wird, so kann der Strom an den Abhebedraht abgeschaltet werden, so daß sich der Abhebedraht abkühlen kann. Die Abkühlung des Abhebedrahtes ruft eine Phasentransformation auf den martensitischen Zustand hervor. Wenn sich der Draht abkühlt, verformt die elastische Kraft des Biegearms 35 den Abhebedraht, wodurch der Gleiter graduell und langsam in eine Auflage auf der Oberfläche der Platte zurückgeführt wird, nachdem die Leistung abgeschaltet wurde.
• Wenn es erwünscht ist, daß der Gleiter frei oberhalb der Oberfläche der Platte fliegt, so wird der Strom an den Abhebedraht abgeschaltet, nachdem das Plattenlaufwerk seine Betriebsdrehzahl erreicht, was es dem Gleiter ermöglicht, auf seine normale aufgehängte Position oberhalb der Platte im Betrieb einzuschwingen. Dann würde gerade vor dem Abschalten Leistung erneut an den Abhebedraht angelegt, um sicherzustellen, daß der Gleiter von der Oberfläche der Platte abgehoben wird, während die Drehung der Platte sich verlangsamt.
• Von den gegenüberliegenden Haltearmen 38 getragene elektrische Leitungen 60 (Fig. 9) wirken zusammen, um dem Abhebedraht 40 elektrischen Strom zuzuführen.
• Die elektrischen Leitungen können die Form von mit einer gedruckten Schaltung versehenen Bandleitungen 60 aufweisen, die auf den Haltearmen 38 ausgelegt sind. Gute elektrische und mechanische Verbindungen zwischen dem Bandkabel und dem Abhebedraht 40 können durch Verlöten erreicht werden, um eine Lötverbindung 61 zu bilden.
• Die U-Form des Abhebedrahtes 40 ist besonders bei Laufwerken zweckmäßig, die eine relativ große Auslenkung der Biegearme erfordern. Fig. 6 zeigt schematisch die Verformung, die in dem Abhebedraht 40 auftreten kann. Die voll ausgezogenen Linien stellen die Position des Abhebedrahtes in der heißen austenitischen Phase dar, während die gestrichelten Linien die Position des Abhebedrahtes in der kalten martensitischen Phase darstellen. Es sei bemerkt, daß eine sehr geringe freitragende 'Biegung' in den Schenkelabschnitten des U-förmigen Elementes auftritt, die direkt mit den Haltearmen 38 gekoppelt sind. Vielmehr ergibt sich eine beträchtliche Torsion. Dies ermöglicht es dem Basisteil des U-förmigen Abhebedrahtes, als Biegeträger zu wirken. Es ist zu erkennen, daß die tatsächlichen Abmessungen des U-förmigen Teils 38 sich in großem Ausmaß in Abhängigkeit von dem gewünschten Hub für den Abhebedraht und von der Konstruktion des Biegearms 35 ändern. Beispielsweise kann ein U-förmiger Abhebedraht mit einem Durchmesser von 0,1524 mm (6 mil) und einer sich über die Haltearme 38 hinaus erstreckenden Länge von 0,635 mm (0.025 Zoll) und einer Breite von 4,7625 mm (0,1875 Zoll) einen Hub von ungefähr 0,508 mm (0,020 Zoll) haben.
• Bei modernen Plattenlaufwerken sind die Informationsspeicherplatten 20 in einem Plattenstapel tpyischerweise so eng benachbart zueinander angeordnet, wie es die Konstruktion der Biegearm-Baugruppen ermöglicht, um die erforderliche Plattengröße zu einem Minimum zu machen. Daher erstrecken sich in vielen Plattenlaufwerken, wie z.B. den meisten Miniatur- Plattenlaufwerken von 2,5 Zoll (63,5 mm) die Biegearmbaugruppen nahezu parallel zur Plattenoberfläche, so daß entsprechend Hübe von 0,508 mm (20 mil) nicht erforderlich sind. Tatsächlich ist bei manchen Anwendungen ein derartig langer Hub unerwünscht. Dies ergibt sich daraus, daß, wie weiter oben erwähnt, übliche Gleiter ungefähr mit einem Abstand von 0,2 Mikrometern oberhalb der Oberfläche der Platten schwimmen, auf die der zugehörige Wandler zugreift. Obwohl sich die tatsächliche Schwimm- oder Flughöhe etwas bei den einzelnen speziellen Biegearmbaugruppen- Konstruktionen ändert, ist es wichtig, zu verhindern, daß der Abhebedraht die Gleiter zu weit von der Plattenoberfläche abhebt, damit sich keine Berührung mit der benachbarten Platte ergibt.
• Entsprechend ersetzt bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung (Fig. 7 und 8) ein gerader Abhebedraht 50 den U-förmigen Abhebedraht, der bei der vorhergehenden Ausführungs form beschrieben wurde. In Fig. 7 ist dieser Draht bei Befestigung an den Unterseiten von zwei massiven, einen quadratischen Querschnitt aufweisenden Haltearmen 38 gezeigt, die sich auf beiden Seiten einer Biegearmhalterung 33 erstrecken, an der ein Biegearm 35 befestigt ist. In Fig. 8 ist der Abhebedraht 50 an den L-förmigen Haltearmen 38 befestigt, die einstückig mit der Biegearm-Halterung 33 und dem Biegearm 35 ausgebildet sind. In jeder anderen Hinsicht ist die Biegearm-Baugruppe der zweiten Ausführungsform identisch zu der Biegearm-Baugruppe der ersten Ausführungsform. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß der Abhebedraht 50 nicht einen so großen Hub aufweist, wie der U-förmige Abhebedraht. Als Beispiel hat ein gerader Draht mit einer Länge von 5,08 mm (0,200 Zoll) einen Hub von etwa 7 mil.
• In der Praxis muß der Abhebedraht elektrisch von dem metallischen Biegearm 35 sowie von den Haltearmen 38 isoliert sein. Dies kann dadurch erreicht werden, daß entweder der Draht oder der Biegearm mit einem Isoliermaterial beschichtet wird, wie z.B. einer Beschichtung auf der Grundlage einer sprühbaren Teflon-(PTFE-) Beschichtung. Derartige Beschichtungen arbeiten gut, weil sie leicht aufgebracht werden können, gegen eine Schleifwirkung widerstandsfähig sind und leicht gereinigt werden können, wobei sie gleichzeitig gute elektrische Isoliereigenschaften aufweisen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Abhebedraht mit der Isolierschicht beschichtet, was den Vorteil hat, daß der Draht thermisch isoliert wird. Weil der Wärmeverlust des Abhebedrahtes aufgrund des sehr geringen Durchmessers des Drahtes von Bedeutung ist, verringert eine thermische Isolation in vorteilhafter Weise die Wärmeverluste aufgrund von Luftturbulenz. Dies dient dazu, die Zeitdauer zu verringern, die erforderlich ist, um den Gleiter von der Plattenoberfläche abzuheben (weil der Draht schneller auf die Transformationstemperatur aufgeheizt wird) und verlangsamt weiterhin die Rückführung der Gleiter auf die Plattenoberfläche (weil sich der Draht langsamer abkühlt). Die letztere Tatsache ist besonders vorteilhaft, weil sie dem Plattenstapel mehr Zeit gibt, um bis zum Stillstand abzubremsen.
• Es ist allgemein wünschenswert, den Abhebedraht lediglich bei Betriebsende in die angehobene Position zu aktivieren, so daß der Kopf entweder auf der Platte aufliegen kann, nachdem die Platte ihre Drehung beendet, oder daß er auf eine Parkzone bewegt werden kann oder auf eine Rampe bewegt wird. Um dies zu erreichen, muß dem Abhebedraht Leistung zugeführt werden.
• Eine mögliche Leistungsquelle ist die Gegen-EMK des Spindelmotors, der den Plattenstapel in Drehung versetzt. Diese Gegen-EMK wird während der Abschaltphase des Betriebs des Plattenlaufwerks erzeugt. Bei einer derartigen Anordnung wird jedesmal dann, wenn äußere Betriebsleistung von dem Spindelmotor abgeschaltet wird und die Platten ihre Drehung stoppen sollen, der ein Formgedächtnis aufweisende Draht in die austenitische Phase überführt, wodurch der Gleiter von der zugehörigen Platte abgehoben wird. Wenn der Spindelmotor vollständig abgeschaltet ist und die Drehung aufhört, so endet die Gegen-EMK, der Draht kühlt sich ab und der Biegearm und der Gleiter erreichen ihre Ruhestellung. Der Abhebedraht wird unter dem Einfluß des Biegearms, der als Blattfeder wirkt, gedehnt, bis der Gleiter zur Anlage an der Oberfläche der Platte oder eines anderen Parkbereiches gebracht wird. Wenn das Plattenlaufwerk erneut gestartet wird, so kann Strom erneut dem Draht zugeführt werden, um den Biegearm abzuheben und um die Rückkehr zum Normalbetrieb zu beginnen. Sobald die Platte mit ihrer normalen Betriebsdrehzahl rotiert, kann die Leistung an den Draht abgeschaltet werden und der Gleiter fliegt über der Oberfläche der Platte, wobei er von dem vorhandenen Luftlager abgestützt ist.
• Aufgrund ihrer natürlichen Eigenschaften bleiben ein Formgedächtnis aufweisende Legierungen relativ steif, bis sie zum ersten Mal erhitzt werden. Daher hebt bei seinem anfänglichen Einbau der Draht die Biegearme etwas an, was während des anfänglichen Zusammenbaus des Plattenlaufwerks hilfreich ist.
• Es ist zu erkennen, daß sich der Abhebedraht bei beiden Ausführungsformen außerhalb des umfanges der Platte befindet, so daß keine Änderung der Konstruktion des Biegearms und des Gleiters erforderlich ist.
• Obwohl lediglich zwei Ausführungformen der vorliegenden Erfindung hier beschrieben wurden, ist es verständlich, daß die vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen Formen verwirklicht werden kann, ohne den beanspruchten Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sollte es verständlich sein, daß die tatsächlichen Materialien, die für die verschiedenen Bauteile verwendet werden, unter Einschluß des ein Formgedächtnis aufweisenden Abhebedrahtes, in weitem Umfang geändert werden können. Die Positionierung und Anordnung der verschiedenen Bauteile unter Einschluß der Haltearme kann ebenfalls in weitem Umfang geändert werden. Tatsächlich können die Haltearme von dem E-Block der Kopf-Positionier-Baugruppe getragen werden, anstatt daß sie als Teil der Biegearm-Baugruppe ausgebildet sind. Die Biegearm-Baugruppe kann als einstückiges Teil gestanzt sein, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, oder sie kann einen Biegearm 35 einschließen, der an einer Biegearm-Halterung 33 befestigt ist, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
• Es ist weiterhin zu erkennen, daß die vereinfachte Gleiter- Abhebeeinrichtungs-Konstruktion, die im vorstehenden beschrieben wurde, unabhängig von der Anzahl der Informationsspeicherplatten und Biegearm-Baugruppen verwendet werden, die in einem Plattenlaufwerk eingesetzt werden. Dies heißt, daß jede Biegearm- Baugruppe mit ihrer eigenen Abhebe-Anordnung versehen sein kann. Daher sollten die beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen ledidglich als erläuternd und nicht einschränkend betrachtet werden, und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Grundgedankens der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims (10)

1. Abhebeeinrichtungs-Baugruppe für den Gleiter einer Plattenlaufwerk-Baugruppe, mit einem Biegearm (35), der zur Halterung eines Gleiters (27) und eines Wandlers zur Überführung von Informationen zu und von einer Informationsspeicherplatte (20) ausgebildet ist, und mit einem Abhebedraht (40; 50), wobei der Abhebedraht aus einer Legierung mit Formgedächtnis hergestellt ist, die martensitische und austenitische Phasenzustände aufweist, wobei der Abhebedraht mit dem Biegearm derart zusammenwirkt, daß, wenn sich der Biegedraht in einem ersten Phasenzustand befindet, der Abhebedraht den Biegearm anhebt, um den Gleiter von der Plattenoberfläche abzuheben, während, wenn sich der Draht in einem zweiten Phasenzustand befindet, der Biegearm den Abhebedraht verformt, so daß der Gleiter auf der Plattenoberfläche oder benachbart hierzu ruhen kann oder über der Plattenoberfläche frei von einem Positioniereinfluß durch den Abhebedraht fliegen kann, wobei die Abhebeeinrichtungs-Baugruppe für den Gleiter für ein Plattenlaufwerk dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei Haltearme (38) auf gegenüberliegenden Seiten benachbart zu dem Biegearm (35) angeordnet sind und sich in Richtung auf den Gleiter (27) erstrecken, daß sich der Biegearm (35) über die Enden der Haltearme (38) hinaus erstreckt, und daß der Abhebedraht (40; 50) zwischen den gegenüberliegenden Haltearmen (38) beriachbart zum Biegearm (35) ausgespannt ist.

2. Baugruppe riach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abhebedraht (40; 50) außerhalb des Umfanges der Platte (20) angeordnet ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Draht-Haltearme (38) von einer Biegearm-Halterung (33) zur Kopplung des Biegearms (35) mit einer Kopf-Positioniereinrichtung (22) gehaltert sind.

4. Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegearm-Halterung (35) einstückig mit dem Biegearm (33) ausgebildet ist.

5. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abhebedraht (40) in dem ersten Phasenzustand im wesentlichen U-förmig ist.

6. Baugruppe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der der Abhebedraht (50) in dem ersten Phasenzustand im wesentlichen gerade ist.

7. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste Phasenzustand die austenitische Phase ist.

8. Baugruppe nach Anspruch 7, bei der der Abhebedraht (40; 50) aus einer Ti-Ni-Legierung gebildet ist.

9. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Abhebedraht (40; 50) mit einem Isoliermaterial beschichtet ist.

10. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Transformationseinrichtungen zur Erhitzung des Abhebedrahtes (40; 50) zur Änderung des Zustandes des Drahtes von dem einen Phasenzustand zum anderen Phasenzustand einschließt.