DE69020433T2 - Kopfeinbaustruktur für Plattenantrieb mit hoher Kapazität. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf höhenkompakte Kopf- und Plattenanordnungen für Niederstrom-, miniaturisierte Festplattenantriebe. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf verbesserte Datenübertragungskopfeinbaustrukturausführungsformen ("Ladeträger"), die die Realisierung eines miniaturisierten Niederstromfestplattenantriebs mit hoher Speicherkapazität, eines engeren Plattenzu Plattenabstandes (hohe Kompaktheit) innerhalb des Antriebs als bisher erreichbar, eine vergrößerte Steifigkeit und einen vergrößerten Widerstand gegen Vibrationen und eine verbesserte Kopfabsenkung und -anhebung relativ zur Plattendatenspeicherfläche während der Herstellung und/oder während der Verwendung des Antriebs ermöglichen.
• Plattenantriebsdatenspeicheruntersysteme wurden von sehr großen Periphergeräten mit großen, sich drehenden Datenspeicherplatten und hydraulischen Kopfpositioniermechanismen in Plattenantriebe mit sehr kleinen, vollständig umschlossenen Baugruppen für den vollständigen Einschluß innerhalb des Gehäuses kleiner Rechnersysteme, wie z.B. Personalcomputer und Arbeitsstationen, entwickelt. Begleitend haben sich die Durchmesser von Festspeicherplatten von z.B. 60,9 cm auf 6,35 cm zusammen mit den entsprechend dimensionierten Verminderungen in den gesamten Plattenantriebsbaugruppen verringert.
• Die Abrnessungen der äußeren Baugruppenhöhe, Breite und Länge einer Plattenantriebsbaugruppe werden in der Plattenantriebstechnik mit einem einzigen Ausdruck, dem "Formfaktor" bezeichnet. Der Ausdruck "Formfaktor" bedeutet den für das Plattenantriebsuntersystem, einschließlich seiner eingebauten Steuerelektronik, erforderlichen äußeren Abmessungsumriß.
• Während Plattenantriebsformfaktoren einschließlich der Plattendurchinesser immer kleiner wurden, das heißt z.B. von 35,56 cm auf 20,32 cm, auf 13,335 cm, auf 8,89 cm, auf 6,35 cm Plattendurchmesser auf der Grundlage der Baugruppen, wurde die Luftdatenspeicherdichte an der Datenoberfläche der Speicherplatte dramatisch vergrößert, wie dies bei der Integration der Steuerelektronik in großem Maßstab geschehen ist. Gegenwärtige, physikalisch sehr kleine Plattenantriebe liefern somit die gleiche oder eine größere nutzbare Datenspeicherkapazität als bestimmte, viel größere Plattenantriebe der vergangenen Jahre.
• Gleichzeitig umfassen Plattenantriebe mindestens eine sich drehende Datenspeicherplatte und eine Kopfpositionierung zum Positionieren eines Datenübertragungskopf es zwischen mehreren konzentrischen Datenspeicherspuren auf der Datenoberfläche der Platte. Die Datenspeicherkapazitäten werden gewöhnlich durch die Schaffung gleichlaufender Mehrfachköpfe und gemeinsam gelagerter Mehrfachplatten, die sich um eine mittlere Achse drehen, gesteigert. Gesteigerte Datenspurdichten wurden durch Kopfpositionierservotechniken erreicht, die die Kopf ausrichtung zur Datenspeicherspur, unabhängig von durch thermische Verschiebungen innerhalb der Plattenantriebsbaugruppe bewirkten, dimensionalen Veränderungen, verbesserten.
• Bei einigen bekannten Plattenantrieben ist eine zugeordnete Servofläche mit voin Werk aufgezeichneten, konzentrischen Servospuren, denen ein Servokopffolgt, versehen. Während die Servoflächentechnologie eine entscheidende Steigerung in der Anzahl der Datenspurstellen (Zylinder) ermöglichte, besteht der Nachteil in den hohen Kosten für die Zuordnung der gesamten Plattenfläche zu der Servoinformation und darin, einen getrennten Servolesekopf und einen Kanal für die Kopfpositionierservofunktion zu schaffen.
• Ein weiterer Ansatz war, eine Kopfpositionierservoschleife mit einem eng an eine drehbare Kopfpositionierbetätigungsstruktur gekuppelten, optischen Positionsübertrager vorzusehen und ebenfalls eine thermische Berichtigungsinformation auf einer oder mehreren Datenflächen der Platte vorzusehen. Ein Beispiel eines diesem Ansatz entsprechenden Plattenantriebs findet man in der US-PS Nr. 4639798. Ein weiteres Beispiel dieser Art des Plattenantriebaufbaus zeigt die US- Patentanmeldung Serial No. 07/192353, eingereicht am 10. Mai 1988.
• Ein weiterer Ansatz für die Kopfpositionierung war, eine Servoinformation innerhalb jeder physikalischen Blockspeicherstelle oder dem "Sektor" des Datenspeicherformats auf jeder Datenspeicherfläche einzubetten. Ein Beispiel einer eingebetteten Sektorservoinformation innerhalb eines Plattenantriebs ist in der US-PS Nr 4669004 beschrieben, deren Beschreibung durch diesen Hinweis Bestandteil dieser Beschreibung ist. Datensektoren, die eingebettete Servoinformationen tragen, schaffen eine Anzahl von Vorteilen gegenüber anderen Positioniersystemen. Diese Vorteile beruhen grundsätzlich auf der Tatsache, daß der die interessierenden Daten lesende Datenkopf ebenfalls die Kopfpositionierberichtigungsinformation liest und diese Information durch den gleichen Lesekanal wie die Daten führt. Es gibt somit keine Positionsversetzungen oder Unterschiede, wie sie zwischen einer Datenfläche und einem Datenkopf und einer Servofläche und einem Servokopf auftreten können.
• Während die eingebettete Servoinformation innerhalb von Datenblocksektoren den Nachteil des Ansatzes der zugeordneten Servofläche überwindet und für eine gesteigerte Spurendichte über dein oben erwähnten optischen Positioniereraufbau sorgen kann, besteht ein Nachteil der eingebetteten Sektorservoinformation darin, daß die abgetastete Datenservoschleife gegenüber mechanischen Vibrationen anfällig ist. Die auf dem eingebetteten Sektor basierende Servoschleife tastet die eingebettete Servoinformation typisch bei einer Abtastgeschwindigkeit ab, die gegenüber Störungen durch mechanische Vibrationen innerhalb der Kopfpositionierstruktur sehr empfindlich ist oder sehr empfindlich werden kann. Man muß bei der Auslegung des Plattenantriebs die Kopfpositionierresonanzen berücksichtigen, um eine Störung mit dem Betrieb der abgetasteten Datenservoschleife zu vermeiden.
• Wie in dem Banck US-Patent No. 4398228 beispielsweise ausgeführt, ist es theoretisch erwünscht, die Kopfarmresonanz an die Servoabtastgeschwindigkeit anzupassen oder entsprechend einzustellen, die einen inherenten Einbruch in der Übertragungsfunktion aufweist. Der Einbruch bei der Abtastgeschwindigkeit hebt dadurch die Störung der Kopfarmresonanz auf und schafft eine stabilisierte Servoschleifenantwort. Es gibt verschiedene praktische Nachteile des Banck-Ansatzes. Erstens liefert die Banck-Beschreibung keine praktischen Vorschläge, wie die Kopfarmpositionierstruktur eines Festplattenantriebs anzupassen ist, damit ihre Resonanz(en) mit der Abtastgeschwindigkeit zusammenfallen. Weiter beachtet die Banck- Beschreibung nicht, daß es bei einer Festplattenkopfpositionierstruktur möglich ist, daß mehr als eine Kopfpositionierresonanz und ein Modus (einschließlich Torsions-, Biege- und seitlichen Vibrationsmodi) auftreten kann, und daß die Modi und Resonanzfrequenzen davon bei unterschiedlichen Frequenzen auftreten. Ebenfalls kann, wie bei Banck festgestellt, eine Kopfarmresonanz bei oder in der Nähe des Null-dB-Durchgangs der Servoschleifenbandbreite oder einer Resonanzfrequenz mit einem ganzzahligen Vielfachen der Hälfte der Abtastfreguenz oberhalb der Servobandbreite des Null-db-Durchgangs zu Servoschleifeninstabilitäten durch "Pseudoerscheinungen" führen, d.h. dem Auftreten einer hohen Frequenzresonanz im Basisbandfrequenzbereich, der von Null bis zur Hälfte der Abtastgeschwindigkeit reicht.
• Somit hat sich bei eingebetteten Sektorservosteuersystemen für Kopfpositionierungen ein bisher ungelöster Bedarf für einen Mechanismus ergeben, der nicht nur zum Verstärken der Positionierstruktur für den Kopf sorgt, sondern ebenfalls eine Anzahl von wählbaren Auslegungsformen schafft, so daß störende Resonanzen, entweder innerhalb der Servoschleifenbandbreite oder der Pseudoerscheinungen, so eingestellt werden können, daß die Störung des Positioniersystems minimiert wird.
• Bei ausgereiften Plattenantrieben besteht die Neigung, Plattenantriebsformfaktoren in der Computerindustrie zu standardisieren, so daß Computerhersteller von verschiedenen Bezugsquellen Plattenantriebe erhalten können, die in einen Schacht oder Raum im Computer zur Aufnahme eines Festplattenantriebs mit einem gegebenen Formfaktor passen. Aufdiese Art können Datenspeichereinrichtungen, wie Plattenantriebe und vielleicht z.B. Sicherungsmagnetbandlaufwerke mit einem Bereich von Merkmalen, Kapazitäten und Leistungskennwerten innerhalb einer bestimmten Computerfamilie eingebaut und verwendet werden.
• Mit einem standardisierten Formfaktor als Normvorgabe beim Auslegen neuer Plattenantriebe besteht das bisher ungelöste Problem, miniaturisierte Plattenantriebe mit mehr als nur ein paar Platten auszulegen. Bei derartigen miniaturisierten Plattenantrieben wurden Direktantriebsrotationsbetätigungen mit einer begrenzten Winkelversetzung vorgeschlagen und verbreitet verwendet, siehe z.B. US-PS No. 4783705 und die oben erwähnte US-PS No. 4669004, die eine praktische Form der Inline-Betätigungsstruktur darstellen. Derartige Betätigungen, die gleichlaufende, kammähnliche Erstreckungen zum Verbinden und Lagern der Kopfarme, Bänder und Köpfe umfassen, wurden mit geringerer Masse und mit höheren Spurensuchbewegungsgeschwindigkeiten verwirklicht, die verbesserte Spurenzugangskennwerte erreichen.
• Mit linearen Betätigungsstrukturen war es möglich, den Kopfraum zwischen den Platten durch seitliche Versetzung benachbarter, gegenüberliegender Köpfe und Lagerstrukturen beizubehalten. Mit gemeinsam gleichlaufenden, drehbaren Kopfbefestigungsstrukturen müssen jedoch die Köpfe in vertikaler Ausrichtung verbleiben, um die Kapazität durch die Ermöglichung eines größeren Datenbandes und durch Minimierung des für eine Kopflandezone erforderlichen Raums zum Parken des Kopfes auf der Datenfläche in Abwesenheit des durch die Plattendrehung geschaffenen Luftlagers zu maximieren. Mit einer drehbaren Schwingspulenbetätigungsstruktur war bisher einfach nicht genügend Raum vorhanden, um mehrere Platten dicht zusammen auf einer einzigen Spindel zur Drehung um eine gemeinsame Achse anzuordnen und gleichzeitig ausreichende Steifheit innerhalb der Kopfpositionierstruktur für eine wirksame Kopfpositionierung zu schaffen. Diese Begrenzung geht auf Kosten des zwischen den Platten erforderlichen Raums oder Abstands, um die vertikal ausgerichteten Köpfe und die Kopfeinbaustrukturen der gleichlaufenden Kopfpositionieranordnung aufzunehmen. Bisher war zwischen jeder der einander zugewandten, gegenüberliegenden Datenflächen zweier benachbarter Platten ein minimaler Abstand erforderlich, um ausreichend Raum für die zwei Köpfe (manchmal als Gleiter bezeichnet) und die Lagerung, den Ladeträger und den jedem Kopf zugeordneten Kopfarm bereitzustellen.
• Eine weitere entsprechende Begrenzung betrifft den begrenzten, an der Spindel zur Verfügung stehenden Drehmomentbetrag zum Drehen der Köpfe. Da Plattenantriebe bis zu einem Durchmesserformfaktor von 13,335 cm sowohl bei Auslegungen der gesamten Höhe und der halben Höhe fortgeschritten sind, hat die Standardpraxis dazu geführt, einen Direktantriebsspindelmotor als einen Teil der Plattenspindelanordnung zu umfassen. Als Plattenantriebsformfaktoren bis zu einem 8,89 cm Durchmesser und dem 6,35 cm Durchmesser-Formfaktor fortgeschritten waren, wo drei oder mehr Platten verwendet wurden, war der Spindelmotor typischerweise vollständig innerhalb der Spindelnabe im mittleren Bereich des Plattenstapels eingeschlossen. D.h. allgemein, daß das von einem direkt angetriebenen, bürstenlosen Spindelmotor erzeugte Drehmoment eine Funktion des Radius der sich drehenden Magnetanordnung war. Mit den sich drehenden, innerhalb der radialen Begrenzungen der Spindelnabe eingeschlossenen Magneten entwickeln diese "Innennaben"-Spindelmotoren allgemein ein geringeres Drehmoment als andere Spindelmotorauslegungen, die nicht durch die Nabenquerschnittsabmessung begrenzt sind.
• Bekannte Festplattenantriebe mit nicht entfernbarem Medium weisen typischerweise geschmierte oder karbonbeschichtete Plattendatenspeicherflächen auf, so daß der Kopfgleiter abheben und auf der Plattenoberfläche landen kann, wenn die Platte sich nach dem Einschalten zu drehen beginnt und nach dem Abschalten aufhört sich zu drehen. Wenn der Gleiter mit der Datenoberfläche in Berührung steht, erforderte die Anfangsreibung oder "die Haftreibung" ein viel größeres Spindeldrehmoment als das nur zum Drehen der Platten erforderliche Drehmoment, wenn die Kopfgleiter einmal auf einem Luftlager "fliegen". Mit dem Hinzufügen von Köpfen und Datenoberflächen zur Steigerung der Datenspeicherkapazität wurden die Haftreibungsanforderungen fortlaufend größer, während die "Innennaben"-Motorgröße konstant blieb oder abnahm, um den von der Computerindustrie geforderten Formfaktor aufrecht zu erhalten.
• Die Haftreibung innerhalb eines Plattenantriebs mit einer direkten Kopf-Plattenoberflächenberührung ist eine Funktion von verschiedenen Eigenschaften, einschließlich der Verschmutzung des umschlossenen Raums der Kopf-Plattenanordnung und dem Oberflächenzustand der Platte (und des Gleiters). Ein Plattenantrieb mit einer direkten Kopf-Plattenberührung ist im Wesen ein sehr empfindlicher Sensor für das Vorhandensein von Verunreinigungen, entweder infolge des Ausgasens von Bauteilen oder dem Lecken von Schmiermitteln von der Plattenspindel oder der Betätigungsanordnung usw. Kein Plattenantrieb aus Massenproduktion ist vollständig frei von Verunreinigungen, und die sich ergebende Haftreibung muß mit einem ausreichenden Drehmoment vom Spindelmotor überwunden werden, um eine zuverlässige, wiederholbare Funktion zu erzielen. Der Oberflächenzustand der Datenspeichermedien hat ebenfalls eine wichtige Rolle im Haftreibungsniveau gespielt. Bei oxidbeschichteten Medien hat das Niveau oder der Betrag der auf die Speicheroberfläche aufgebrachten Schmierung zum Schutz gegen das Landen durch den Gleiter direkt die Haftreibung beeinflußt. Bei den in der letzten Zeit durch Sputtern aufgebrachten dünnen Filmmedien hat der Betrag des molekularen Überzugs, der zum Härten und Schutz der dünnen Filmablagerung aufgebracht wurde, ebenfalls die Haftreibung beeinflußt. Wenn die Plattenoberfläche zu flach ausgebildet ist, haftet der Gleiter an der Plattenoberfläche infolge des relativen Vakuums, das zwischen den gegenüberliegenden, einander zugewandten, in Berührung stehenden Oberflächen gebildet wird. Dies ist ein besonderes Problem bei Datenspeicherplatten aus einem Glassubstratmaterial.
• Nominal ist der Reibungskoeffizient (u) nicht geringer als 0,5. Wenn beispielsweise eine Belastungskraft von 9,5 g zwischen dem Kopfgleiter und der Plattenoberfläche besteht, mit einem u von 0,5, ist die Hälfte der Belastungskraft erforderlich, um eine relative Gleitbewegung zwischen dem Gleiter und der Datenspeicherfläche zu bewirken, wenn sie sich in einem gegenüberliegenden, einander zugewandten Gleitkontakt befinden. Wenn der Gleiter an der Datenspeicheroberfläche haftet (Haftreibung), dann erhöht sich u häufig auf 1,0. Diese gesteigerte Kraft muß dann von dem vom Spindelmotor erzeugten Startdrehmoment überwunden werden, bevor der Plattenantrieb wie beabsichtigt arbeiten kann.
• Um die zusätzlichen durch Haftreibung geforderten Drehmomentanforderungen zu erfüllen, wurden dynamische Kopfbelastungstechniken zum Aufsetzen der Köpfe in einer fliegenden Ausrichtung nur, nachdem die Platten ihre Betriebswinkelgeschwindigkeit erreicht haben, und zum Absetzen der Köpfe vor dem Abschalten vorgeschlagen. Dynamische Kopfaufsetzmechanismen erfordern zusätzlichen Raum zwischen den Platten und haben sich als nicht sehr stabil erwiesen.
• Wie bereits oben kurz ausgeführt, besteht eine dritte, weitere, den bekannten Kopfeinbaustrukturen anhaftende Begrenzung in den den Servobandbreiten und Kopfsetzzeiten aufgrund von Vibrationsmoden des Kopfarms, des Bandes und des Kopfes auferlegten Begrenzungen. Mindestens eine oder mehrere dieser Vibrationsarten, die im folgenden als erster Biegemodus, erster Torsionsmodus, seitlicher Modus, zweiter Biegemodus und zweiter Torsionsmodus bezeichnet werden, hat zu einer relativen Kopfbewegung eines Servokopfes geführt, welche zu nicht zu berichtigenden Servofehlerphasenverschiebungen bei einer Frequenz führt, welche wirksam die Bandbreitenbegrenzung jeder Servoschleife mit einem mittels der gleichlaufenden Kopfbetätigungsanordnung bewegten Servokopf kennzeichnet. Während das Hinzufügen von Dämpfungsmaterial etwas die unerwünschten Servoschleifenphasenverschiebungen, die dem ersten und zweiten Torsionsmodus zugeordnet sind, abgeschwächt hat, führt das Hinzufügen von Dämpfungsstrukturen zu zusätzlichem Zeitaufwand und Kosten für die Betätigungsstruktur. Es besteht daher ein Bedarf für eine auswählbare Reihe von Kombinationen von Kopflageranordnungen, die zur Steigerung der Vibrationsfrequenzen und zur Vermeidung von Pseudoerscheinungen ausgewählt und verwendet werden können, andererseits die Servobandbreite begrenzen, so daß die Datenspuren näher aneinander angeordnet werden können und die Setzzeiten, nachdem der Kopf die bestimmte Spurstelle aufgesucht hat, vermindert werden.
• Eine weitere, einigen bekannten Plattenantrieben zugeordnete Begrenzung liegt in der Schaffung eines dynamischen Kopfbelastungs- und -entlastungsmechanismus, der die Datenübertragungsköpfe nur von der Datenoberfläche anhebt, wobei zugelassen wird, daß sie in unmittelbarer Nachbarschaft oberhalb der Datenspeicherfläche in der entlasteten Stellung hängen. Da die Köpfe kardanisch mittels Bändern aufgehängt sind und in diesem Sinn sich wie Pendel verhalten, haben stärkere, durch unachtsame Behandlung hervorgerufene Stöße bewirkt, daß die entlasteten Köpfe in die Datenspeicherplatten stoßen und sie dadurch beschädigt oder zerstört haben.
• Eine weitere, anderen bekannten Plattenantrieben zugeordnete Begrenzung besteht darin, einen dynamischen Kopfaufsetz- und -absetzmechanismus vorzusehen, der Kopfbefestigungsbelastungsträger in einem mittleren Bereich in Eingriff nimmt, wodurch bewirkt wird, daß der Kopfendbereich freitragend über der Plattenoberfläche gelagert ist und mehr vertikalen Kopfraum zum Absetzen infolge der Vergrößerung der Toleranzen des Kopfaufsetzmechanismus erfordert.
• Für einen verbesserten, miniaturisierten Festplattenantrieb besteht somit bis heute der Bedarf, eine signifikant größere Datenspeicherkapazität durch Platten zu erreichen, die näher aneinander angeordnet sind und die mittels eines Innennaben- Direktantriebsspindelmotors gedreht werden, wobei die drehbare Kopfbefestigungsstruktur verbesserte Vibrationseigenschaften gewährleistet, die zu höheren, offenen Servobandbreitenschleifen und verminderten Kopfsetzzeiten führen, und wobei ein dynamischer Kopfaufsetz- und -absetzmechanismus für eine bessere Kontrolle der Kopfposition während des Aufsetzens und Absetzens sorgt, wobei weniger vertikaler Kopfraum erforderlich ist.
• Die US-A-4797763 beschreibt eine Kopfeinbaustruktur, umfassend einen "Befestigungsarm" mit allen Merkmalen des Ladeträgers im Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte Übertragungskopfladeträgerstrukturanordnungen für eine Kopf- und Plattenanordnung eines Festplattenantriebs zu schaffen, die die Begrenzungen und Nachteile des Standes der Technik beheben.
• Ein spezielleres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine dynamische Kopfbelastungs- und -entlastungsanordnung für einen Festplattenantrieb zu schaffen, die die früheren Ansätze verbessert und die die Anforderungen an den Plattenspindelmotor bezüglich des Startmoments, der Größe, des Stroms und der Wärmeableitung vermindert.
• Ein weiteres besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Festplattenantrieb zu schaffen, welcher gemeinsani gleichlaufende, vertikal kompakt angeordnete Ladeträgerkopfeinbaustrukturen als einen Teil einer Inline-Drehschwingspulenbetätigungsstruktur umfaßt, die es ermöglicht, eine Vielzahl von Datenspeicherplatten näher als bisher zueinander anzuordnen, und zwar z.B. bis zu einem Abstand von 0,254 cm.
• Ein weiteres besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Ladeträger mit umgekehrtem Flansch innerhalb einer Kopfeinbaustruktur einer Kopf- und Plattenanordnung zu schaffen, der eine Belastungszunge hinter einem Kopf gleiter umfaßt, die mit einer Belastungsrampe zusammenwirkt, um den Betrag der für ein wirksames, dynamisches Kopfauf setzen und -abheben erforderlichen vertikalen Bewegung zu minimieren.
• Ein weiteres besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Abstützverstärkung eines Ladeträgers mit umgekehrtem Flansch zu schaffen, um die Steifigkeit zur Steigerung der Frequenzen der Resonanzmoden zu erhöhen, wobei die Entwicklung breiterer, in Sektorservoschleifen eingebetteter Bandbreiten für die Kopfpositionssteuerung ermöglicht wird, ohne daß Ladearmdämpfungsstrukturen oder -techniken erforderlich sind.
• Ein weiteres spezifisches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dynamische Kopfbelastungsstruktur für einen miniaturisierten Festplattenantrieb zu schaffen, der es ermöglicht, daß mehr Platten in einer Höhen- und Volumeneinheit enthalten sind, daß mehr konzentrische Datenspeicherspuren auf den Speicherflächen der Platten gebildet werden und der zu einem zuverlässigeren Niederstrom-Plattenantrieb mit längerer Lebensdauer als bisher führt.
• Ein weiteres besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dynamische Kopfaufsetzstruktur für einen Plattenantrieb zu schaffen, die zusätzliche Freiheit für einen kardanisch befestigten Datenübertrager schafft.
• Ein weiteres besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, mehrere Verfahren zum Einstellen modaler Resonanzfrequenzen eines Ladeträgers mit umgekehrtem Flansch zu schaffen, so daß Instabilitäten innerhalb der Kopfpositionsservoschleifen einschließlich dem Ladeträger vermieden werden.
• Ein weiteres besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache und zuverlässige Einrichtung zum anfänglichen Aufsetzen von Datenübertragungsköpf en über entsprechende Datenspeicherflächen während des Kopf- und Plattenzusammenbaus bei der Herstellung zu schaffen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kopf und Plattenanordnung eines Festplattenantriebs geschaffen, umfassend eine Datenspeicherplatte, die sich mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit relativ zu einer Basis dreht, wobei der Plattenantrieb eine drehbare Kopfbetätigungsstruktur, die drehbar an der Basis angebracht ist und einen Kopfarm zum Lagern und Bewegen von mindestens einem Datenübertragungskopf über eine Vielzahl von auf einer Datenspeicherfläche der Platte definierten, konzentrischen Datenspurstellen, umfaßt, und weiter eine Datenübertragungskopfeinbaustruktur umfaßt, die im wesentlichen in einer Linie mit der drehbaren Betätigungsstruktur ist und einen länglichen Ladeträger mit einem Kopfarmanbringungsendbereich zur Anbringung an ein äußeres Ende des Kopfarms, einen Blattfederbelastungsbereich, einen Bandanbringungsbereich an einem Kopfendbereich zur Anbringung eines Kardanbandes zum Befestigen des Übertragungskopfes und einen zwischen dem Blattfederbelastungsbereich und dem Bandanbringungsbereich angeordneten, verstärkten Ladeträgerbereich umfaßt, dadurch gekennzeichnt, daß der Ladeträger weiter eine am äußersten Teil des Kopfendbereichs über den Übertragungskopf hinaus ausgebildete dynamische Kopfbelastungszunge umfaßt, und daß die Kopfeinbaustruktur weiter eine dem Kopf und der Plattenanordnung mindestens während des anfänglichen Zusammenbaus zugeordnete Belastungsrampeneinrichtung umfaßt, die benachbart zu einem Umfangsrand der Speicherplatte angeordnet ist und mit der dynamischen Kopfbelastungszunge so zusammenwirkt, daß, wenn die drehbare Betätigungsstruktur den Ladeträger in Richtung des Umfangs der Platte bewegt, die dynamische Belastungszunge desselben die Belastungsrampeneinrichtung in Eingriff nimmt und fortlaufend den Ladeträger und den Übertragungskopf von der Datenoberfläche weg anhebt, wenn die drehbare Betätigungsstruktur weiter den Ladeträger zu und über den Umfang der Datenspeicherplatte hinausbewegt.
• Vorteilhafterweise umfaßt der Ladeträgerberich zwei am Umfang angeordnete, im wesentlichen längsverlaufende Flansche, die allgemein L-förmig sein können und der Datenspeicherfläche zugewandt sind, die dem Datenübertragungskopf zugeordnet ist, der an dem Kardanband befestigt ist, und der Ladeträgerbereich kann weiter eine Verstärkungsstruktur umfassen, die an den unteren Kanten der länglichen Flansche zur Ausbildung eines Kastenabschnitts befestigt ist. Vorzugsweise umfassen die länglichen Flansche des Ladeträgerbereichs allgemein L-förmige oder kastenförmige Kanäle, und die Verstärkung umfaßt ein X-förmiges Kreuzstück, das an den Spitzen der Ränder der Kanäle angebracht ist, um die Kastenstruktur zu bilden.
• Vorzugsweise ist der Blattfederbelastungsbereich so bemessen und geformt, daß eine gewünschte statische Belastungskraft zum Vorspannen des Kopfes in Richtung der Speicherfläche und zum gleichzeitigen Steuern der modalen Resonanzen, die sonst die Servoschleifenstabilität nachteilig beeinflussen, geschaffen wird.
• Bei einem zugeordneten Gesichtspunkt der Erfindung senkt die Belastungsrampenstruktur den Ladeträger in Richtung einer Hauptebene einer Speicheroberfläche der Platte ab, um dadurch den Ladeträger in der Ruhestellung zu stabilisieren und ein zufälliges oder unabsichtliches erneutes Aufsetzen des Kopfes auf die Speicheroberfläche zu verhindern. Bei diesem Aspekt ist ein erster, einen äußeren Bereich der Datenspeicheroberfläche der Platte überlagernder Neigungsbereich nach oben von der Speicheroberfläche weg geneigt und ein zweiter Neigungsbereich, benachbart zur gemeinsamen Montagesäule, über den Plattenumfang hinaus vorgesehen, der in Richtung der Ebene der Datenspeicherfläche geneigt ist, wobei der zweite Neigungsbereich zum Parken der Datenübertragungsköpfe weg von der Datenspeicherfläche und über den äußeren Umfang der Platte hinaus vorgesehen ist.
• Vorzugsweise ist der Blattfederbelastungsbereich so zugeschnitten und geformt, daß eine gewünschte statische Belastungskraft zum Vorspannen des Kopfes in Richtung der Datenspeicherfläche und zum gleichzeitigen Steuern modaler Resonanzen geschaffen wird, die sonst die Servoschleifenstabilität der Kopfpositioniereinrichtung nachteilig beeinflussen würden. Weiter kann der Blattfederbelastungsbereich eine mittlere Längsöffnung bilden.
• Eine Dämpfungsstruktur kann wahlweise zum Ladearm hinzugefügt werden, um die Größe der modalen Resonanzen zu dämpfen, die sonst die Kopfpositionierservoschleifenstabilität nachteilig beeinflussen würden.
• Vorzugsweise hat der längliche Ladeträger eine nicht zu berichtigende Servoschleifenphasenverschiebung aufgrund des seitlichen Vibrationsmodus bei einer Frequenz, nicht wesentlich niedriger als 6000 Hz, und hat einen berichtigbaren zweiten Torsionsvibrationsmodus bei einer Frequenz, nicht wesentlich niedriger als 5000 Hz.
• Vorteilhafterweise umfaßt die Ladeträgerkastenstruktur eine Verstärkung, die sich zwischen den zwei länglichen Umfangsflanschen erstreckt, um eine zusätzliche Festigkeit zu schaffen, um dem Torsionsvibrationsmodus zu widerstehen, ohne daß der Ladearmstruktur entscheidend Masse hinzugefügt wird.
• Die Kopfeinbaustruktur kann bei einem Plattenantrieb verwendet werden, der eine Vielzahl von gemeinsam montierter, dicht beabstandeter, paralleler Datenspeicherplatten umfaßt, und die drehbare Betätigungsstruktur Kopfarme, die zwischen den Platten geschachtelt sind, so daß sie eine Kopfeinbaustruktur für jede Datenspeicherfläche jeder Platte darstellen, mindestens einen Kopfarm, der zwei Kopfeinbaustrukturen in vertikaler Ausrichtung relativ zu den Datenspeicherplatten und der drehbaren Betätigungsstruktur verbindet, umfaßt.
• Vorteilhafterweise umfaßt die Belastungsrampenstruktur eine jedem Ladeträger zugeordnete Belastungsrampe, und jede Belastungsrampe ist an der Basis mittels einer gemeinsamen Befestigungssäule angeordnet und montiert.
• Die Mehrfachplatte kann bis zu 0,254 cm (einhundert Tausendstel Inch) beabstandet sein.
• Diese und andere Ziele, Vorteile und Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten, jedoch nicht begrenzenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung anschaulicher und besser verstanden.
• In den Zeichnungen:
• Fig.1 ist eine diagrammartige Aufsicht eines miniaturisierten Mikro-Winchester-Festplattenantriebs mit einer Vielzahl von gemeinsam gelagerten Platten und einer Gleichlauf-Inline- Drehschwingspulenbetätigungsstruktur, die Kopfeinbaustrukturen gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung umfaßt.
• Fig.2 ist eine diagrammartige Schnitt- und Seitenansicht eines Teils des in Fig. 1 dargestellten Plattenantriebs längs der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1.
• Fig. 3 ist eine vergrößerte Detailansicht einer Kopfeinbaustruktur und einer Belastungsrampe einer Kopf- und Plattenoberfläche des in Fig. 1 dargestellten Plattenantriebs.
• Fig. 3a ist eine Kopfend-Seitenansicht der Kopfeinbaustruktur gemäß Fig. 3.
• Fig. 3b ist eine vergrößerte, diagrammartige Ansicht einer ein wenig geänderten Form des Kopfeinbau- und Belastungszonenbereichs der Einbaustruktur gemäß Fig. 3.
• Fig. 3c ist eine Schnittansicht eines Details von Fig. 3b längs der Linie 3c - 3c in Fig. 3b.
• Fig. 3d ist eine Kopfendansicht der Einbaustruktur gemäß Fig. 3b.
• Fig. 4 ist eine Ansicht der Kopfeinbaustruktur gemäß Fig. 3 von unten.
• Fig. 5 ist eine Seitenansicht der in Fig. 3 dargestellten Kopflagerung und Rampe.
• Fig. 6 ist eine End-Seitenansicht der in Fig. 3 dargestellten Kopflagerung und Rampe, wobei der Kopfin der vollständig entlasteten Lage an der linken Seite und in der vollständig belasteten Lage benachbart zur Rampe an der rechten Seite der Figur dargestellt ist.
• Fig. 7a ist eine vergrößerte Ansicht eines Kardanbandes der in Fig. 3 und 4 dargestellten Art.
• Fig. 7b ist eine Seitenansicht des in Fig. 7a dargestellten Bandes.
• Fig. 7c ist eine geschnittene Seitenansicht längs einer Längsachsenschnittlinie 7c - 7c des in Fig. 7a dargestellten Bandes.
• Fig 7d ist eine Endansicht des in Fig. 7a dargestellten Bandes.
• Fig. 8 ist eine vergrößerte Detailseitenansicht von zwei gegenüberliegenden, einander zugewandten Kopfeinbaustrukturen der in Fig. 3 dargestellten Art, die zwischen zwei benachbarten Platten des Antriebs gemäß Fig. 1 angeordnet sind.
• Fig. 9 ist eine Detailendansicht der in Fig. 8 dargestellten Ausgestaltung, wobei die Belastungsrampen aus Gründen der Klarheit im Schnitt dargestellt sind.
• Fig. 10a ist ein Diagramm zum Vergleich der Vibrationsmodi einer Standard-3370-Whitney-Lagerung, einer 70% Maßstabs-Mikro-Whitney-Lagerung, eine Lagerung mit umgekehrtem Flansch ohne Kreuzverstrebung und einer Lagerung mit umgekehrtem Flansch mit einer Kreuzverstrebung, wie sie in der Inline-Betätigungsstruktur des in Fig. 1 dargestellten Plattenantriebs verwendet wird.
• Fig. 10b ist ein Diagramm des Frequenzverhaltens in Abhängigkeit einer Lagerung mit umgekehrtem Flansch ohne Kreuzverstrebung.
• Fig. 10c ist ein Diagramm eines Phasenwinkels einer Lagerung mit umgekehrtem Flansch ohne Kreuzverstrebung.
• Fig. 11a, 11b und 11c sind sehr diagrammartige Querschnittsseitenansichten von drei Lagerungen mit umgekehrtem Flansch: Fig. 11a zeigt eine vollständig umgeschlagene Flanschausführung, Fig. 11b zeigt vertikale und horizontale Bereiche innerhalb der Längsflansche, und Fig. 11c zeigt nur vertikale Flansche.
• Fig. 11d ist ein Diagramm zum Vergleich der Vibrationsmodi der Resonanzfrequenzen der Ausführungsformen gemäß Fig. 11a, 11b und 11c ohne Versetzung.
• Fig. 12a, 12b und 12c zeigen entsprechend drei Einbaustrukturen mit umgekehrtem Flansch in Seitenansicht: Fig. 12a zeigt eine nach oben gerichtete oder positive Positionsversetzung, Fig. 12b zeigt keine Positionsversetzung, und Fig. 12c zeigt eine negative Positionsversetzung.
• Fig. 12d ist eine diagrammartige Seitenansicht einer Einbaustruktur mit umgekehrtem Flansch, bei der ein Blattfederbereich während der Herstellung um einen Formdorn gebogen ist.
• Fig. 12e zeigt die Einbaustruktur mit umgekehrtem Flansch gemäß Fig. 12d nach der Verformung und einem darauffolgenden Entspannungsverfahren.
• Fig. 13a, 13b und 13c sind drei Diagramme, die entsprechend den Phasenverlust, verglichen mit der Versetzung für eine 70%ige Mikro-Whitney-Einbaustruktur, den Phasenverlust, verglichen mit der Versetzung für den ersten Torsionsmodus einer Befestigungsstruktur mit umgekehrtem Flansch ohne Kreuzverstrebung, und eine Resonanzamplitude, verglichen mit der Versetzung für den ersten Torsionmodus einer Befestigungsstruktur mit umgekehrtem Flansch, zeigen.
• Fig. 13d ist ein Diagramm zum Vergleich der Resonanzfreguenzen der Vibrationsmoden gegenüber der Versetzung innerhalb einer Einbaustruktur mit umgekehrtem Flansch ohne Kreuzverstrebung.
• Fig. 13e ist ein Diagramm zum Vergleich der Resonanzfrequenzen der Vibrationsmoden über der Versetzung innerhalb einer Einbaustruktur mit umgekehrtem Flansch mit Kreuzverstrebung.
• Fig. 13a, 13b, 13c, 13d, und 13e sind Ansichten von Bauteilen, umfassend eine Einbaustruktur mit umgekehrtem Flansch und Kreuzverstrebung gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 13e eine Endansicht eines Lastträgerelements ist, das in der Aufsicht in Fig. 13a und in der Seitenansicht in Fig. 13b dargestellt ist; und Fig. 13f ist eine Endansicht eines Kardanbandelements, das in Fig. 13d dargestellt ist; Fig. 13c zeigt ein Kreuzverstrebungselement.
• Ein Plattenantriebsdatenspeicheruntersystem 10 (siehe Fig. 1 und 2) umfaßt eine Basis 12, die typisch aus Aluminiumguß gefertigt ist und Endwände 14 und 16 und Seitenwände 17 und 19 bildet. Eine Abdeckung 18 umschließt den von der Basis 12 und den Wänden 14, 16, 17 und 19 gebildeten Raum, so daß das Innere des Plattenantriebs wirksam hermetisch von der Umgebung abgeschlossen ist (mit Ausnahme eines üblichen Atmungsfilters, der nicht in den Figuren dargestellt ist). Eine gedruckte Schaltung 13 trägt die elektronischen Bauteile des Plattenantriebsuntersystems 10 und ist mittels Gewindeschrauben an sich von der Basis 12 nach unten erstreckenden Zapfen 15 befestigt.
• Eine Plattenantriebsspindelanordnung 20 umfaßt eine Welle 22, die in einer in der Basis 12 ausgebildeten Öffnung mittels eines Preßsitzes befestigt ist. Eine Plattenspindelnabe 24 bildet einen Innenraum für eine feste, mehrphasige Statorwicklung 26 und einen sich drehenden Permanentmagnetring 28, der an einem ringförmigen, ferromagnetischen Flußumkehrring 29, der an der Innenwand der Nabe 24 montiert ist, befestigt ist. Die Wicklung 26, der Magnetring 28 und der Flußumkehrring 29 bilden einen bürstenlosen Direktantriebs-Gleichstrom-Innennabenspindelmotor. Umschaltsensoren, wie ein oder mehrere Halleffektsensoren (nicht dargestellt), können zur Erzeugung geeigneter Antriebsstromphasen, die auf den Innennabenspindelmotor in üblicher Weise aufgebracht werden, vorgesehen sein. Dichtungen (z.B. Ferrofluiddichtungen, nicht dargestellt) trennen den Spindelmotor innerhalb der Nabe und die Spindellager 30 und 32 von dem abgedichteten Innenraum des Plattenantriebs 10.
• Bis zu acht Datenspeicherplatten 34 können mittels der Nabe 24 an der Basis 12 drehbar gelagert sein. Gemäß der Erfindung sind die Platten 34 so bemessen und beabstandet, daß ihre gegenüberliegenden, einander zugewandten Datenspeicherflächen in einem Abstand von 0,254 cm (einhundert Tausendstel Inch) angeordnet sind. Sechs Platten 34a, 34b, 34c, 34d, 34e und 34f mit einem Nominaldurchmesser von 95 mm sind zur Darstellung in Fig. 2 gezeigt. Diese Platten 34 werden mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit mittels des Innennabenspindelmotors 29 gedreht.
• Jede Platte 34 bildet zwei Datenspeicherhauptflächen, von denen jede in der Lage ist, bis zu 50 Megabyte Benutzerdaten oder mehr in einer Vielzahl von konzentrischen Datenspeicherspuren zu speichern. Eine Plattenoberfläche kann mit einer Spurmittellinienservoberichtigungsinformation, z.B. einem Drei-Bitmuster, voraufgezeichnet sein. Eine besondere Spur wird durch Bewegen einer Gleichlaufbetätigungsanordnung 36 zu einer "Zylinder"-Stelle ausgewählt und wählt dann einen besonderen Datenübertragungskopf 72 aus, um Zugang zu der besonderen Speicherfläche zu erreichen, die die gewünschte Spur enthält. (Der Ausdruck "Kopf" wird manchmal hier verwendet, um sowohl die elektromagnetische Kopfwicklung und die Gleiterstruktur zu umfassen, die die Kopfwickung beeinhaltet.) Weiter oder alternativ kann eine Servoinformation innerhalb der Datensektoren jeder Plattenfläche eingebettet sein. Fig. 1 zeigt zwei Servosektoren 37a und 37b, die als repräsentative Servosektoren dargestellt sind, die über die Fläche der Plattenoberfläche eingebettet sind und die voraufgezeichnete Spur- und Sektoridentifikationsziffern enthalten, und die ebenfalls ein Signalbündel enthalten, wodurch eine Berechnung von Spurmittellinienversetzungswerten mittels einer digitalen Steuerung des Plattenantriebs ermöglicht wird, der innerhalb einer Kopfpositionierservosteuerschleife wirkt. Die eingebetteten Servosektoren 37 können zusätzlich zu einer Servooberfläche oder statt einer Servooberfläche vorgesehen sein. Eingeschlossene Servosektoren 37 haben den Vorteil, daß sie es jedem Datenübertragungskopf 72 ermöglichen, als ein Servokopf während der Zeit zu wirken, in der der Sektor unter dem Kopf 72 hindurchläuft. Aufdiese Weise folgt jeder Datenkopf 72 seinen zugeordneten Spuren genauer, trotz Positionsverschiebungen infolge von thermischen Schwankungen des Antriebs oder mechanischen Erschütterungen usw., die sonst Positionsunterschiede zwischen einer Servospur einer Servofläche und einer nominal ausgerichteten Datenspur innerhalb des von der Servospur gebildeten Zylinders ergeben würden.
• Die Drehschwingspulenbetätigungseinrichtung 36 umfaßt eine mittlere, in eine Öffnung in der Basis 12 eingepreßte Welle 38. Eine Betätigungsnabe 40 ist drehbar an der Welle 38 mittels eines oberen Lagers 42 und eines unteren Lagers 44 montiert. Eine flache, trapezoidförmige Spule 46, die innerhalb eines geeigneten Kunststoffes eingekapselt und als einstückiges Teil der Betätigungsnabe 40 ausgebildet ist, ist zwischen zwei Permanentmagneten 48 und 50 angeordnet. Flußumkehrplatten 52 und 54 vervollständigen einen Magnetkreis mit einem Flußspalt, durch den die Spule 46 hindurchgeht. Ein durch die Spule 46 in einer Richtung hindurchgehender Stroh bewirkt, daß sich die Betätigungsnabe 40 in einer Richtung dreht. Die Umkehrung des Stroms bewirkt die umgekehrte Bewegungsrichtung der Betätigungsnabe 40. Der Drehteil der Betätigungsstruktur 36 ist um seine Drehachse bezüglich der Masse ausgeglichen, so daß Gravitationskräfte deren Lage bei den verschiedensten Ausrichtungen des Plattenantriebs 10 nicht beeinflussen wird.
• Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt die Betätigungsnabe 40 eine Reihe von vertikal ausgerichteten Kopfarmen 56, die in überlappender Beziehung relativ zu den Platten 34 angeordnet sind. Ein oder zwei Ladeträger 58 sind an jedem Kopfarm 56 an einer Anbringzone 60 an einem Ende des Ladeträgers 58 in Abhängigkeit davon, ob der Arm oberhalb oder unterhalb einer Plattenoberfläche oder zwischen zwei gegenüberliegenden, einander zugewandten Plattenoberflächen angeordnet ist, befestigt. Der Bereich 60 ist mittels einer verdickten Verstärkungsbelastungsplatte 61 fester ausgebildet, die mittels Laser an den Ladeträger 58 an mehreren, eine mittlere Öffnung 59 umgebenden Stellen angeschweißt ist. Eine Befestigungsart des Ladeträgers 58 an dem Arm 56 ist das Vorsehen einer Hülse 62, die durch eine im Arm 56 und der Belastungsplatte 61 ausgebildete Öffnung 59 geführt und über die Öffnung 59 gestaucht ist. Andere mögliche Anbringverfahren umfassen die Verwendung von Schrauben, Epoxyadhäsiven oder andere Formen des Klebens oder Punktschweißens. Die Belastungsplatte 61 ist typisch ein Teil aus einem rostfreien Stahl der 300er Serie und dient zur Verbindung des Ladeträgers 58 mit dem Arm 56.
• Jeder Ladeträger 58 der Betätigungsanordnung 36 (siehe Fig. 3, 4, 5 und 6) umfaßt zwei umgekehrte Rippen 63 und 64, die längs den Längsrändern des Trägers 58 ausgebildet sind. Die Rippen 63 und 64 sind in dem Sinn umgekehrt, als sie L-förmige Flansche darstellen, die nach unten und dann nach außen gebogen sind, um ein unteres Fach 65 zu bilden, das sich allgemein parallel zur Plattenoberfläche der Platte 34 erstreckt, die dem mittels des besonderen Ladeträgers 58 gelagerten Kopf 72 zugeordnet ist. Der Ladeträger 58 wird durch Stanzen eines Bleches von ungefähr 63,5 um (2,5 mils) Dicke aus rostfreiem Stahl der 300er Serie geformt.
• Ein eine Vorspannung schaffender Blattfederbereich 66 des Ladeträgers 58 ermöglicht, daß der Kopfgleiter 72 mit einer bestimmten Kraft (z.B. 7 bis 8 g) in Richtung der Oberfläche der Platte 34 vorbelastet wird. (Eine Bildung des Ladeträgers 58 mit einer Verformung der Blattfeder 66 wird im folgenden in Verbindung mit der Beschreibung einer Versetzung, wie sie in den Fig. 12a bis 12e dargestellt ist, beschrieben.) Jeder Ladeträger 58 muß eine geringe Steifigkeit in einer Richtung senkrecht zur Platte 34 aufweisen, muß jedoch in Richtungen parallel zur Datenspeicheroberfläche der Platte 34 sehr steif sein und hohe natürliche Vibrationsfrequenzen besitzen. Wenn die Belastungskraft vermindert wird, kann die Länge in Längsrichtung des Blattfederbereichs 66 verkürzt werden, und da die Torsionsmodusspannung in den äußeren Segmenten des Abschnitts 66 konzentriert ist, kann eine mittlere Öffnung 67 ohne Einfluß auf die Vorbelastung und zur weiteren Verminderung der Masse der Ladeträgerstruktur 58 ausgebildet werden. Diese Annäherung führt zu einer weiteren Frequenzsteigerung des ersten Torsionsresonanzmodus, die im einzelnen weiter unten beschrieben ist.
• Ein Verstärkungsteil 68 ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, als eine in Fig. 4 dargestellte Kreuzklammer ausgebildet. Das Teil 68 kann aus einem Blech mit 63,5 um Dicke aus rostfreiem Stahl der 300er Serie gebildet sein. Es ist an die unteren Fächer 65 an mindestens vier Stellen 69 während der Herstellung der Einbaustruktur 58 mittels Punktschweißen angebracht. Das Verstärkungsteil 68 trägt nur sehr wenig zur Gesamthöhe oder der Masse des Ladeträgers 58 bei und steigert entscheidend in vorteilhafter Weise den Widerstand des Ladeträgers 58 gegenüber Torsionsvibrationen durch Vorsehen einer vollständigen "Kastenstruktur" in einem versteiften Bereich 70. Während ein X-förmiges Verstärkungsteil 68 gegenwärtig am meisten bevorzugt wird, trägt irgendein Bauteil, das eine Verstärkung oder eine diagonale Verstärkung in der Spannung über die unteren Ränder der umgekehrten Rippen schafft, entscheidend zum Versteifen des Ladeträgers bei. Praktisch ausgedrückt führt das Hinzufügen des Verstärkungsteils 68 zu einer Steigerung von ungefähr 400 Hz in der Resonanzfrequenz des ersten Torsionsvibrationsmodus, einer Steigerung dieser Resonanz von ungefähr 1500 Hz auf ungefähr 1900 Hz. Wie erwähnt, steigert ebenfalls ein Verkürzen des Blattfederbereichs 66 und das Vorsehen einer mittleren Öffnung darin den ersten Torsionsresonanzmodus und schafft eine einzigartige Art zum "Anpassen" des Ladeträgers 58 auf die gewünschten Resonanzkennwerte, wie sie von einer besonderen Kopfpositionierservoausführung erfordert werden können.
• Eine Kopfbelastungszunge 71 ist an dem Ende des Ladeträgers 58 mit Abstand von seinem Anbringungsbereich 60 ausgebildet (siehe weiter Fig. 3, 4, 5 und 6). Die Zunge 71 erstreckt sich gerade über das vordere Ende des Kopfgleiters 72, und die Zunge 71 ermöglicht das dynamische Belasten und Entlasten des Kopfgleiters 72 von seiner zugeordneten Plattenoberfläche in Verbindung mit einer dazu zugeordneten Belastungsrampenstruktur 73.
• An der Oberseite des Ladeträgers 58 kann, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Dämpfungsplatte 74 angebracht sein, die aus einem Blech mit einer nominellen Dicke von 50,8 um (2 mils) aus rostfreiem Stahl gebildet ist und mit einer Schicht aus einem Adhäsivdämpfungsmaterial, wie z.B. 3M's ISD 110, die nominell auch 50,8 um dick ist, beschichtet ist. Die Dämpfungsplatte 74 dient dazu, wenn sie verwendet wird, irgendeine Verbiegung infolge der Vibration des ersten Torsionsmodus, der von Änderungen der Flachheit der Platten 34 herrühren kann, abzudämpfen. Die Adhäsivbeschichtung der Dämpfungsplatte 74 wird auf die Oberseite des Ladeträgers 58 aufgepreßt, woraufhin dann Wärme aufgebracht wird, um das Adhäsiv auszuhärten und es an den Ladeträger anzukleben. Manchmal werden ebenfalls als Dämpfmedien für Ladeträger warmdruckempfindliche Adhäsive verwendet, die jedoch einen niedrigeren Wärmetemperaturbereich als warmhärtende Adhäsive darstellen.
• Während die Dämpfungsplatte 74 wirksam ist, um die Amplitude des ersten Torsionsmodus zu vermindern, ist sie nicht wirksam, die Frequenz dieses Modus zu steigern. Weiter ist die Dämpfungsplatte 74 in der Hersellung und Anbringung bei der Fertigung teuer und trägt zum Trägheitsmoment des Kopfarms bei, ist jedoch eine nützliche und manchmal erforderliche Technik, um Vibrationsinstabilitäten innerhalb der Ladearmeinbaustruktur 58 zu vermindern, die durch das Kopfpositionierservosystem des Antriebs 10 hervorgerufen werden und/oder es stören. Die Dämpfungsplatte 74 kann in Kombination mit dem Verstärkungsteil 68 verwendet werden, oder bevorzugterweise kann das Verstärkungsteil 68 anstelle der Dämpfungsplatte 74 verwendet werden, um dadurch die Kosten der Ladeträgerstruktur 58 ohne entscheidendes Hinzufügen von Masse und eines Trägheitsmoments zur Kopfarmanordnung des Plattenantriebsuntersystems 10 zu vermindern.
• Wie man vielleicht am besten in den Fig. 7a, 7b, 7c und 7d sieht, ist ein Kardanbefestigungsband 75 als eine Kardanbefestigung für den Kopf 72 vorgesehen, so daß der Kopffrei der Kontur der Oberfläche der Platte 34, über welche er auf einem Luftlagerkissen fliegt, folgen kann. Das Befestigungsband 75 ist mittels Punktschweißungen 76 an dem Ladeträger 58 angebracht. Das Band 75 liefert eine niedrige, versteifte Kardanwirkung durch Verbinden des Ladeträgers und eines mittleren Berührungspunktes des Gleiters 72. Eine halbkugelförmige "Einbuchtung" 76 ist in einem mittleren Schenkel 77 des Bandes 75 ausgebildet, die an dem Gleiter mittels eines Adhäsivs angebracht ist. Die Einbuchtung 76 bildet den mittleren Berührungspunkt zwischen dem Kopfgleiter 72 und einer zugewandten, benachbarten Stelle des Ladeträgers 58. Zwei äußere Schenkelbereiche 78 trennen den mittleren Schenkel 77 vom Körper des Bandes 75, das an den Ladeträger 58 angeschweißt ist, und sie dienen als unabhängige Blattfedern, wodurch der Gleiter 72 unabhängig von der Ebene des Ladeträgers 58 um den mittels der Einbuchtung 76 gebildeten Schwenkpunkt schwenken kann. Winklige Verbindungsstegbereiche 79 verbinden den mittleren Schenkel 77 und die äußeren Schenkel 78 miteinander, um die Kardanstruktur 75 zu vollenden. Der Kopfgleiter 72 ist am mittleren Schenkel 77 des Bandes mittels eines geeigneten Adhäsivs angebracht, und ein Sichtloch 91 (Fig. 3 und 4) ermöglicht es dem Arbeiter, festzustellen, ob das Adhäsiv durch eine Berührungszone zwischen dem mittleren Schenkel 77 und der Oberseite des Gleiters 72 geflossen ist.
• Der Kopfgleiter 72 ist vorzugsweise ein "Mikro"-Größengleiter, der ungefähr 70% der Größe und Masse des Whitney-Größengleiters aufweist, der bisher weitverbreitet bei miniaturisierten Festplattenantrieben der Mikro-Winchesterarten verwendet wurde. Der elektromagnetische Übertragungsdatenlese-Schreibkopf selbst ist vorzugsweise eine Dünnfilmspule, die auf einer äußersten Schiene an einem Ende des Gleiters 72 ausgebildet ist. Dünne, in einem Kunststoff isolationsschlauch 81 kleinen Durchmessers gelagerte Drähte 80 verbinden den Kopf mit dem geeigneten Kopfschreibantrieb/Lesevorverstärkerschaltkreis (nicht dargestellt), der üblicherweise in einer Draht-Schaltung angeordnet ist, die innerhalb des von dem Basisgußteil 12 und der Abdeckung gebildeten umschlossenen Raums angeordnet ist. Der Kunststoffschlauch 81 kann bequem an dem benachbarten L-förmigen Flansch 64 angebracht werden und mittels Zungen 82 festgelegt werden, wie in Fig. 3 dargestellt.
• Zwei äußere erhabene Bereiche 83 (siehe Fig. 3a) sind symmetrisch über der Anbringstelle an das Kardanband 75 für den Übertragungskopf 72 vorgesehen. Die erhabenen Bereiche 83, die typisch symmetrisch sind, schaffen einen größeren Bewegungsfreiheitsgrad für die äußeren Schenkel 78 des Kardanbandes 75 und den Datenübertragungskopf 72 relativ zum Ladeträger 58. Weiter schaffen die erhabenen Bereiche 83 zusätzlich Festigkeit für die Belastungszunge 71 und das Kardanband 70 in Längsrichtung. Vorzugsweise ist die Anbringungsstelle zwischen dem Ladeträger 58 und dem Kardanband 70 so nahe wie möglich an der mittels der neutralen Achse der äußeren Schenkel 78 des Bandes gebildeten Ebene, um übermäßigen Verschleiß der Einbuchtungsschwenkstelle 76 zu vermeiden, während die Bewegungsfreiheit für das Band 75 aufrechterhalten wird. Bis hierher steht der Einbuchtungspunkt 76 des Kardanbandes 75, wie man in Fig. 3a sieht, mit der sich nach unten erstreckenden Unterseite eines eingedrückten mittleren Kanalbereichs 84 des Ladeträgers 58, der von den erhabenen äußeren Bereichen 83 überspannt wird, in Berührung. Das Vorsehen eines eingedrückten Kanalbereichs 84 schafft vorzugsweise eine Nockenfolgefläche für die Belastungszunge 71t um den Führungsflächen der Rampe 73 zu folgen.
• Die Fig. 3b, 3c und 3e stellen einen leicht modifizierten Ladeträger 58' dar, bei denen die Belastungszunge 71a einen länglichen Kanal 93 aufweist, der unter dem Niveau des Hauptmittelkanals 84 ausgebildet ist (siehe Fig. 3a). Diese Anordnung erniedrigt ein wenig die Nockenfolgefläche zum Folgen der Führungsfläche der Belastungsrampe 73 und vermindert weiter ein wenig den erreichbaren Abstand zwischen benachbarten Speicherplatten 34.
• Eine getrennte Belastungsrampe 73 ist für jeden Ladeträger 58 vorgesehen (siehe Fig. 6, 8 und 9). Die Belastungsrampen 73 werden mittels einer gemeinsamen Säule 85, die an dem Basisgußteil 12 befestigt ist, in einer vertikalen Ausrichtung gehalten. Jede Rampe 73 umfaßt einen radial äußeren Parkbereich 86 und einen radial inneren Aufsetz- und Abhebebereich 88 relativ zum Rotationsmittelpunkt der Plattenspindel 20. Die Führungsfläche der Aufsetz- und Absetzzone 88 der Rampe 73 ist von einem flachen Plateau 90 in Richtung der Speicherfläche der Platte 34 geneigt, und die Führungsfläche 76 des Parkbereichs ist ebenfalls von dem Plateau 90 nach unten und von dem Umf angsrand der Platte 34 weg geneigt.
• Es ist wichtig, jeden Gleiter 72 von der Oberfläche der Platte 34 beim Absetzen zu isolieren, so daß Stöße und Vibrationen des Plattenantriebs 10 nicht bewirken, daß die kardanisch montierten Gleiter 72 als Pendel antworten und gegen die Plattenfläche schlagen. Die Neigung der Führungsfläche 86 des Parkbereichs wird daher so ausgewählt, daß stärkere Stöße und Vibrationen nicht bewirken, daß die Betätigungsstruktur 36 sich in Richtung der Platte 34 dreht und damit unbeabsichtigt bewirkt, daß die Kopfgleiter 72 mit der Plattenoberfläche in Berührung kommen, wenn sie sich eigentlich in der abgesetzten Lage befinden. Die belastete und vollkommen entlastete Stellung des Ladeträgers 58 relativ zur Platte 34 ist in den Fig. 6 und 9 dargestellt. Jede Aufprallunterbrechung der Betätigungsanordnung 36 begrenzt die bogenförmige Ortskurve der Drehung der Betätigungsarme 56 und der gleichlaufenden Ladeträger 58, wodurch die Belastungszunge 71 auf den Neigungen 86 in den vollständig abgesetzten Positionen gehalten wird.
• Der elektromechanische Rotor der Betätigungsanordnung 36 entwickelt ein ausreichendes Drehmoment, um zu bewirken, daß die Belastungszungen 71 aller Ladeträger 58 über ihre zugeordneten Belastungsrampen 73 in einer gesteuerten Weise während des dynamischen Kopfaufsetz- und -absetzbetriebs gleiten. Durch Absetzen der Kopfgleiter 72 von den Platten 34 und durch ihr Bewegen zur Parkposition von der Plattenoberfläche weg wird das erforderliche Drehmoment des Innennabenspindelmotors zum Starten und Drehen der Platten 34 entscheidend gegenüber dem vermindert, welches erforderlich ist, wenn die Gleiter auf den Plattenoberflächen während des Abschaltzustandes verbleiben und die Startreibung ("Haftreibung")-Widerstände überwunden werden müssen.
• Durch Vorsehen der Belastungszunge 71 am Ende des Ladeträgers 58 wird ein ausreichender Raum verwirklicht, damit die Belastungsrampe 73 unter die Zunge 71 paßt, ohne daß sie die L- förmigen umgekehrten Flansche 63 und 64 behindert, wie dies bei bekannten Ladeträgerformen mit umgekehrten Rippen der Fall wäre. Durch Vorsehen der Aufsetz- und Absetzzungen 71 benachbart zu den Kopfgleitern 72 findet eine bessere Steuerung des dynamischen Kopfaufsetzbetriebs statt, und eine vertikale Versetzung infolge von Toleranzwirkungen wird minimiert. Die Belastungs- oder Aufsetzzungen 71, die sich an einem Ende der Ladeträger 58 erstrecken, dienen zum Schutz der Gleiter 72 und ihrer entsprechenden Bänder 75 gegen Beschädigungen während des Zusammenbaus des Plattenantriebs.
• Die Montagesäule 85 wird vorzugsweise einstückig aus dem gleichen Material wie die Aufsetzrampen 73 ausgebildet, und die sich ergebende Anordnung ermöglicht, daß die Rampen 73 als einstückige Einheit an der Basis 12 angebracht werden.
• Eine Montageverbindung zur oberen Platte 18 kann ebenfalls vorgesehen sein, um die Lage der Aufsetzrampenstruktur zu stabilisieren.
• Fig. 8 und 9 zeigen beispielhaft eine in der Höhe kompakte Zweiplattenanordnung für einen Kopf und Plattenzusammenbau mit einem einzigen, zwischen zwei gegenüberliegenden, einander zugewandten Flächen zweier benachbarter Platten 34a und 34b angeordneten Kopfarm 56. Diese zwei Figuren zeigen im größeren Detail, daß die Ladeträger 58 mit umgekehrtem Flansch viel näher zusammen als bisher angeordnet werden können und dennoch wirksam innerhalb eines Plattenantriebs 10, der ein dynamisches Kopfaufsetzen und -absetzen mittels der Aufsetzzungen 71 und der Rampen 73 bewirkt, arbeiten. Fig. 9 zeigt, daß die gegenüberliegenden, einander zugewandten Plateaubereiche 90a und 90b der Rampen 73a und 73b um einen minimalen, mit dem Bezugszeichen 92 bezeichneten Abstand voneinander entfernt sein müssen, so daß die Zungen 71 immer noch ein wenig beabstandet sind, wenn die Betätigung 36 den Kopfarm und die Ladeträgerstruktur über die Plateaubereiche 90 bewegt.
• Bei üblichen bekannten Ladeträgern, einschließlich der IBM 3370 Whitney-Struktur, die beispielsweise in der US-PS Nr. 4167765 beschrieben ist, deren Inhalt durch Bezugnahme darauf Bestandteil dieser Beschreibung ist, und mit der sogenannten Mikro-Whitney-Struktur, die ungeführ 70% der Größe der Original-Whitney-Ladeträgerstruktur aufweist, gibt es mindestens fünf Vibrationsmodi, die bei der Analyse der dynamischen Ladeträgerleistung innerhalb eines Plattenantriebs berücksichtigt werden müssen.
• Es gibt fünf erfaßbare, einem Ladeträger zugeordnete Biegemodi: erste Torsion, erstes Biegen, zweite Torsion, seitliches und zweites Biegen. Die Resonanzfrequenzen dieser Modi für die Standard-3370-Whitney-Lagerung, die 70% Mikro- Whitney-Lagerung, eine Lagerung für einen Ladeträger mit umgekehrtem Flansch ohne Kreuzklammer und einen Ladeträger 58 mit einem umgekehrten Flansch und einer Kreuzklammer sind in Fig. 10A aufgezeichnet.
• Die zwei Biegemodi sind durch Auf- und Abversetzungen des Ladeträgers relativ zu der Datenspeicherfläche gekennzeichnet: ein erster Biegemodus, der eine Resonanz bei einer Grundfrequenz oder Vibrationsdauer des Ladeträgers darstellt, und ein zweiter Biegemodus, der bei einer höheren Frequenz auftritt. Mit den hier gezeigten Inline-Betätigungseinrichtungen und den in den US-PS'en Nr. 4669004 und 4783705 und der US- Patentanmeldung Nr. 07/192,353, die am 10. Mai 1988 eingereicht wurde, gezeigten Betätigungseinrichtungen trägt die Auf- und Abschwingung der Biegemodi sehr wenig zur seitlichen (Seite zu Seite) Versetzung einer Servospurübertragungseinrichtung bei, so daß keine Dämpfung oder Berichtigungsverfahren erforderlich sind, um jeden Biegemodus zu berichtigen.
• Es gibt zwei Torsionsmodusvibrationen, die eine Drehung oder ein Verdrehen längs des Ladeträgers darstellen: ein erster Torsionsmodus bei einer Grundvibrationsfrequenz und ein zweiter Torsionsmodus bei einer höheren Frequenz. Torsionsmodusresonanzen sind als die linken zwei Diskontinuitäten an der Amplitude und den Phasenwinkelkurven in Fig. 10b bzw. 10c für einen Inline-Ladeträger mit umgekehrtem Flansch ohne Kreuzklammer gezeigt. Torsionsresonanzen treten bei Frequenzen auf, die von den Biegemodusfrequenzen unterschiedlich sind. Bei der Whitney-Struktur schafft der erste Torsionsmodus eine bedeutende Servoschleifenphasenverschiebung, jedoch kann diese Verschiebung durch Auflaminieren eines Dämpfungsmediums, wie z.B. der Dämpfungsplatte 74, auf den Ladeträger 58 (siehe Fig. 3) berichtigt werden.
• Der schwerwiegenste Vibrationsmodus des Whitney-Ladeträgers ist der seitliche Modus und umfaßt Seite-zu-Seite-Vibrationsversetzungen. Bei Resonanzen der seitlichen Moden bewegt sich der Kopf von Seite zu Seite mit solchen Versetzungen, daß die Servoschleifenphase um 180º verschoben wird und daher nicht zu berichtigen ist. Die Resonanz des seitlichen Modus innerhalb einer Inline-Betätigungsstruktur stellt eine physikalische Begrenzung für die Servoschleifenbandbreite dar und ist für den 70% großen Ladeträger mit umgekehrtem Flansch als die Neigung ganz rechts in den Diagrammen von Fig. 10b und 10c gezeichnet.
• Wie in Fig. 10a dargestellt, hat die Untersuchung eines Mikro-Whitney-Ladeträgers mit nach oben gebogenem, von der Datenspeicherfläche wegweisendem Flansch gezeigt, daß der erste Biegemodus ein wenig unterhalb 2000 Hz auftritt. Der erste Torsionsmodus tritt ein wenig oberhalb 2000 Hz auf und führt zu einer zu berichtigenden Phasenverschiebung von etwa 25 bis 30º. Der seitliche Modus tritt bei etwa 3800 Hz auf.
• Bei einem Ladeträger mit umgekehrtem, flachem Flansch ohne Kreuzband tritt der erste Torsionsmodus der Vibration bei etwa 180º Hz auf und trägt nur wenig (20º) zur Phasenverschiebung bei und führt nur zu einer geringen Phasenverschiebung (20º) und einer geringen Amplitudenstörung (1,5 dB) der offenen Schleifenservobandbreite des Kopfpositionierservosystems des Antriebs 10. Der zweite Torsionsmodus tritt bei ungefähr 5400 Hz auf und bewirkt eine Servoschleifenphasenverschiebung von ungefähr 40º. Da diese Frequenz relativ hoch ist, sind nur sehr kleine, wenn überhaupt irgendwelche Dämpftechniken erforderlich, um die Servoschleife zu stabilisieren. Der zweite Biegemodus tritt bei ungefähr 5600 Hz auf und hat keinen negativen Einfluß auf die Servophase. Der seitliche Modus, der eine größere Phasenverschiebung von 180º bewirkt und daher die physikalische Grenze der offenen Servoschleifenbandbreite darstellt, tritt bei ungefähr 5000 Hz auf. Die höhere Frequenz ermöglicht, daß die offenen Schleifenbandbreiten erhöht werden, wodurch eine Verbesserung über derzeitige Kopfpositionierservoschleifen erreicht wird, die durch die Toleranzen der seitlichen Moden des Ladeträgers bandbreitenbegrenzt sind. Wie man in dem Vergleichsdiagramm von Fig. 10a und den Amplituden und Phasenkurven von Fig. 10b und 10c sieht, zeigt der Ladeträger 58 mit umgekehrtem Flansch gemäß der vorliegenden Erfindung keine nicht zu korrigierenden Resonanzen unterhalb der nicht zu korrigierenden Resonanzfrequenz des seitlichen Modus, wodurch keine Dämpfungseinrichtungen oder Laminierungen erforderlich sind.
• Fig. 11a, 11b und 11c zeigen entsprechend drei unterschiedliche Querschnitte der Kopfeinbaustrukturen: Fig. 11a zeigt eine vollständige Kanalstruktur; Fig. 11b zeigt eine L-förmige Flanschstruktur mit einem unteren Fach an jedem Umfangsflansch; und Fig. 11c zeigt einen Ladeträger mit sich nach unten erstreckenden, vertikalen Flanschen ohne weitere Verstärkung. Fig. 11d zeigt modale Resonanzen für jede der in den Fig. 11a, 11b und 11c dargestellten Ladeträgerformen für die fünf oben erläuterten Resonanzarten, wie sie analytisch bestimmt wurden. Während der Flanschwinkel für die Querschnitte, wie in Fig. 11a, 11b und 11c gezeigt, nominell in der Größenordnung von 100º liegt, kann der tatsächliche Winkel beträchtlich in der Praxis mit geringer Änderung in den Ergebnissen variieren. Fig. 11d bestätigt, daß der Ladeträger 58 mit umgekehrtem Flansch (Fig. 11b) Resonanzkennwerte zeigt, die der vollen Kanalform (Fig. 11a) sehr ähnlich sind; der Ladeträger 58 ist jedoch leichter, da er weniger Material umfaßt, und kann daher mit einem geringeren Drehmoment von der Betätigung 36 bewegt werden.
• Fig. 12a, 12b und 12c stellen allgemein in der Seitenansicht drei Ladeträger 58a, 58b und 58c dar, die sich in einer vollständig aufgesetzten, "fliegenden" Ausrichtung in bezug auf eine sich drehende Plattenoberfläche (nicht dargestellt) befinden sollen. Jeder Ladeträger 58 ist mittels des gleichen Herstellungsverfahrens hergestellt, wobei jeder einzelne eine unterschiedliche Versetzungseigenschaft infolge der von dem Herstellungsverfahren herrührenden Toleranzen und der geringen Unterschiede in den Materialeigenschaften usw. aufweist.
• Der Ladeträger 58a gemäß Fig. 12a umfaßt einen Blattfederbereich 66a, der ein wenig nach oben geneigt ist und somit eine positive Versetzung aufweist. Der Ladeträger 58b gemäß Fig. 12b ist im wesentlichen flach und hat eine Null-Versetzung. Der Ladeträger 58c gemäß Fig. 12c ist ein wenig nach unten geneigt und hat somit eine negative Versetzungseigenschaft. Wie bereits erwähnt, schafft der Blattfederbereich 66 des nominellen Ladeträgers 58 eine Vorspannkraft, um den Kopf gegen die Plattenoberfläche so vorzuspannen, daß er mit enger Nachbarschaft dazu auf einem Luftlager fliegt. Aufsetzkräfte von 7 bis 12 g sind für die Ladeträger 58 nominell. Um die Vorspannkraft zu schaffen, wird die Blattfeder 66 des Ladeträgers 58 bei der Herstellung um einen Dorn 92 gebogen, wie dies in Fig. 12d dargestellt ist. Diese Verformung der Blattfeder von ungefähr 900 bewirkt tatsächlich eine bleibende Biegung (siehe Fig. 12e), die in dem entlasteten Ladeträger 58 verbleibt. Nach dem Biegevorgang gemäß Fig. 12d wird dann der unbelastete Ladeträger 58 einem geeigneten Entspannungsverfahren unterworfen, wie z.B. Ausglühen bei etwa 260ºC über eine Stunde.
• Positive oder negative Versetzungen ergeben sich aus den beim Biegen des Blattfederbereichs auftretenden Toleranzen, wie dies in Fig. 12d dargestellt ist, und treten auf, wenn der Ladeträger 58 tatsächlich in die Nähe mit der Oberfläche der Datenspeicherplatte gebracht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Versetzungseigenschaft festgelegt. Versetzungstoleranzen können entscheidende Resonanzvibrationen bewirken, die zu Kopfpositionierinstabilitäten führen.
• Fig. 13a zeigt den Phasenverlust über der Versetzung für einen 70% großen Mikro-Whitney-Ladeträger. Sogar bei einer Null-Versetzung beträgt der Phasenverlust etwa 25º, und der Kennwert ist nicht linear bei einer negativen und einer positiven Versetzung. Fig. 13b zeigt die Versetzung für einen Ladeträger mit einem umgekehrten Flansch, mit einer und ohne eine Dämpfungsstruktur 74. Es ist leicht ersichtlich, daß in diesem Fall kein Phasenverlust für jeden Ladeträger mit umgekehrtem Flansch bei Null-Versetzung vorhanden ist, und daß die Versetzung sich im wesentlichen symmetrisch für sowohl die positiven und negativen Versetzungen verändert. Die Dämpfungsstruktur 74 wird als Verminderung des Phasenverlustes um etwa die Hälfte über die ungedämpfte Ladeträgerstruktur angesehen. Fig. 13c zeigt die Resonanzfrequenzamplitude über der Versetzung für den ersten Torsionsvibrationsmodus einer Lagerung mit umgekehrtem Flansch ohne Kreuzklammer. Dieses Diagramm zeigt eine ungefähr symmetrische Amplitudenverlusteigenschaft sowohl für die positiven und negativen Versetzungen.
• Fig. 13d zeigt Resonanzfrequenzen der fünf Vibrationsmodi als Funktion der Versetzung eines Ladeträgers mit einem umgekehrten Flansch ohne eine Kreuzklammer. Man sieht, daß der etwas kritische zweite Torsionsmodus und die sehr kritischen Resonanzen des seitlichen Modus mit einer positiven und negativen Versetzung des Ladeträgers sich nicht symmetrisch verändern. Eine etwas symmetrischere Leistung in dem zweiten Torsionsmodus und eine noch symmetrischere Leistung im seitlichen Modus wird bei einem Ladeträger mit umgekehrtem Flansch mit Kreuzklammer erreicht, wie dies in Fig. 13e dargestellt ist.
• Aus der obigen Beschreibung wird für den Fachmann ersichtlich, daß Resonanzen der Vibrationsmodi des Ladeträgers gegenüber Versetzungen sehr empfindlich sind, gleichgültig ob die Versetzung positiv oder negativ ist. Weiter wird, wenn entweder eine positive oder negative Versetzung vorhanden ist, mit der Kreuzklammerausführung bei dem bevorzugten Ladeträger 58 die erste Torsionsmodusresonanz um etwa 400 Hz vergrößert und mit dem Datenübertragungskopf 72 mit einer zu berichtigenden Phasenverschiebung verbunden. Das Hinzufügen einer verkürzten Blattfeder mit der Kreuzklammer vergrößert weiter die Torsionsmodusresonanz.

Claims (18)

1. Festplattenantrieb, umfassend eine Datenspeicherplatte (34), die sich mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit relativ zu einer Basis (12) dreht, wobei der Plattenantrieb eine drehbare Kopfbetätigungsstruktur (36), die drehbar an der Basis (12) angebracht ist, und einen Kopfarm (56) zum Tragen und Bewegen von mindestens einem Datenübertragungskopf (72) über einer Vielzahl von auf einer Datenspeicherfläche der Platte (34) definierten konzentrischen Datenspurstellen umfaßt, und weiter eine Datenübertragungskopfeinbaustruktur umfaßt, die im wesentlichen in einer Linie mit der drehbaren Betätigungsstruktur ist und einen länglichen Ladeträger (58) mit einem Kopfarmanbringendbereich (60) zur Anbringung an ein äußeres Ende des Kopfarms (56), einen Blattfederbelastungsbereich (66), einen Bandanbringbereich an einem Kopfendbereich zur Anbringung eines Kardanbandes (75) zum Befestigen des Übertragungskopfes (72) und einen zwischen dem Blattfederbelastungsbereich (66) und dem Bandanbringbereich angeordneten, verstärkten Ladeträgerbereich umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeträger (58) weiter eine am äußersten Teil des Kopfendbereichs über den Übertragungskopf (72) hinaus ausgebildete dynamische Kopfbelastungszunge (71) umfaßt, und daß die Kopfeinbaustruktur weiter eine dem Kopf und der Plattenanordnung mindestens während der anfänglichen Zusammenstellung zugeordnete Belastungsrampeneinrichtung (73) umfaßt, die benachbart zu einem Umfangsrand der Speicherplatte (34) angeordnet ist und mit der dynamischen Kopfbelastungszunge (71) so zusammenwirkt, daß, wenn die drehbare Betätigungsstruktur (36) den Ladeträger (58) in Richtung des Umfangs der Platte bewegt, die dynamische Belastungszunge (71) desselben die Belastungsrampeneinrichtung (73) in Eingriff nimmt und almählich den Ladeträger (58) und den Übertragungskopf (72) von der Datenoberfläche weg anhebt, wenn die drehbare Betätigungsstruktur (36) weiter den Ladeträger (58) zu und über den Umfang der Datenspeicherplatte (34) hinausbewegt.

2. Plattenantrieb nach Anspruch 1, wobei der verstärkte Ladeträgerbereich zwei am Umfang angeordnete, im wesentlichen längsverlaufende, in Richtung der Datenspeicherfläche, die dem am Kardanband (75) angebrachten Übertragungskopf (72) zugeordnet ist, weisende Flansche (63, 64) umfaßt.

3. Plattenantrieb nach Anspruch 2, wobei die längsverlaufenden Flansche (63, 64) des Ladeträgerbereichs allgemein L- förmige Flansche umfassen.

4. Plattenantrieb nach Anspruch 3, weiter umfassend eine kreuzförmige Verstärkungseinrichtung (68), die diagonal angeordnet ist und mit den Außenflächen der allgemein L-förmigen Kanäle verbunden ist, um dadurch einen versteiften Ladeträgerbereich (70) als eine Kastenstruktur zu bilden und um Torsionsvibrationen innerhalb des versteiften Ladeträgerbereichs (70) entgegenzuwirken.

5. Plattenantrieb nach Anspruch 4, wobei der längliche Ladeträger eine korrigierbare erste Torsionsmodusvibration bei einer Frequenz nicht wesentlich weniger als 1500 Hz aufweist.

6. Plattenantrieb nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die dynamische Belastungszunge (71) im Querschnitt eine Kanalstruktur mit einem mittleren, längsverlaufenden, eingedrückten Bereich (84), der eine Belastungsrampenfolgefläche zum Folgen der Belastungsrampeneinrichtung (73) bildet, aufweist.

7. Plattenantrieb nach Anspruch 6, wobei die Rampenfolgefläche (84) eingesetzt ist, so daß sie sich zwischen einer Hauptfläche des Ladeträgerbereichs und der Plattenoberfläche befindet.

8. Plattenantrieb nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Bandanbringungsbereich weiter mindestens zwei erhabene Bereiche (83), die symmetrisch um einen Punkt (76) angeordnet sind, an dem der Ladeträger (58) an dem Kardanband (75) angebracht ist, umfaßt.

9. Plattenantrieb nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend eine an den Ladeträgerbereich (70) angebrachte Dämpfplatteneinrichtung (74), um für den Ladeträgerbereich eine Vibrationsdämpfung zu schaffen.

10. Plattenantrieb nach Anspruch 9, wobei die Dämpfplatteneinrichtung (74) ein Metallblech und eine darauf angeordnete Adhäsivbeschichtung umfaßt, und wobei die Dämpfplatteneinrichtung (74) an dem Ladeträgerbereich mittels Pressen der Dämpfplatteneinrichtung (74) gegen den Ladeträgerbereich und darauffolgendes Aufbringen von Wärme zum Verbinden der Dämpfplatteneinrichtung (74) an den Ladeträgerbereich angebracht ist.

11. Plattenantrieb nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die drehbare Kopfbetätigungsstruktur (36) eine masseausgeglichene, drehbare Schwingspulenbetätigungseinrichtung (46) umfaßt.

12. Plattenantrieb nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Blattfederbelastungsbereich (66) zwei äußere, parallele, eine mittlere längliche Öffnung (67) bildende Segmente umfaßt.

13. Plattenantrieb nach Anspruch 12, wobei die Längsabmessungen der äußeren Segmente und die Querabmessungsbreite der mittleren Längsöffnung (67) so gewählt sind, daß eine vorbestimmte Kopfbelastungsvorspannungskraft beim Einstellen der Resonanzfrequenz oder der Torsionsmodusresonanz der Kopfeinbaustruktur erhalten wird.

14. Plattenantrieb nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Belastungsrampeneinrichtung (73) einen ersten, einen äußeren Bereich der Datenspeicherfläche der Platte (34) überlappenden Neigungsbereich (88), der von der Speicherfläche weg aufwärtsgeneigt ist, und einen zweiten, sich über den Plattenumfang hinauserstreckenden Neigungsbereich (86), der in Richtung der Ebene der Datenspeicherfläche geneigt ist, umfaßt, wobei der zweite Neigungsbereich (86) zum von der Datenspeicherfläche entfernten und über den äußeren Umfang der Platte (34) hinaus angeordneten Parken des Datenspeicherkopfes (72) ausgelegt ist.

15. Plattenantrieb nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Anbringungsendbereich (60) eine an dem Ladeträger mittels Laserschweißung befestigte Befestigungsplatte zur Schaffung einer Versteifung an dein Anbringungsendbereich (60) umfaßt.

16. Festplattenantrieb nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Plattenantrieb eine Vielzahl gemeinsam montierter, eng benachbarter, paralleler Datenspeicherplatten (34a bis f) umfaßt, und wobei die drehbare Betätigungsstruktur (36) Kopfarme (56) in geschachtelter Anordnung mit der Platte (34) schafft, so daß die Kopfeinbaustruktur für jeden Datenspeicher jeder Platte (34) vorhanden ist, und wobei mindestens ein Kopf arm (56) zwei der Kopfeinbaustrukturen zwischen zwei benachbarten Datenspeicherplatten (34) verbindet und lagert.

17. Festplattenantrieb nach Anspruch 16, wobei die Belastungsrampeneinrichtung eine jedem Ladeträger (56) zugeordnete Belastungsrampeneinrichtung (73) umfaßt, und wobei jede Belastungsrampeneinrichtung (73) an der Basis mittels einer gemeinsamen Montagesäule angeordnet und montiert ist.

18. Festplattenantrieb nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die Platten durch das metrische Äquivalent von etwa einem Hunderttausendstel Inch, d.h. 25,4 x 10&supmin;&sup6; cm für ein 2,54 cm entsprechendes Inch, beabstandet sind.