CH621644A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Daten- 45 fläche einer flexiblen Speicherscheibe bei Verwendung in speichergerät mit einer flexiblen Speicherscheibe, die an einer einem Gerät nach Fig. 1,

angetriebenen Spindel drehbar befestigt über einem starren Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäs-

Stabilisierelement angeordnet ist. sen Datenspeichergerätes mit einer gebogenen Stabilisier-

Datenspeichergeräte, in welchen eine flexible Speicher- platte,

scheibe über und nahe einer flachen, feststehenden Stabilisier- 50 Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie a-a von Fig. 4, platte mit einer Geschwindigkeit rotieren, so dass sich zwi- Fig. 6,7 und 8 typische topographische Darstellungen der sehen Scheibe und Stabilisierplatte ein Luftlagerfilm bildet, Oberfläche einer flexiblen Scheibe bei Verwendung in einem sind bekannt Ein solches Gerät ist in der amerikanischen Speichergerät nach Fig. 4 unter Berücksichtigung verschiede-

Patentschrift Nr.3178719 eingehend beschrieben. Das Vor- ner Lagen des Übertragerkopfes, und handensein einer solchen Stabilisierplatte dient dazu, stabilisie- 55 Fig. 9 einen Teilquerschnitt einer Speicherkassette, in der renden Einfluss auf die rotierende Scheibe auszuüben. Dadurch eine flexible Scheibe über einer erfindungsgemässen Stabiiisoll das Aufzeichnen und das Lesen von Daten auf bzw. von sierplatte schwebt einer Speicherscheibe durch einen Schreib/Lesekopf ermög- Das in Fig. 1 und 2 gezeigte bekannte Datenspeichergerät licht werden. Experimente haben jedoch ergeben, dass die Ein- umfasst eine flexible Speicherscheibe 1 (in Fig. 1 gestrichelt führung eines Kopfes in die Rotationsebene der flexiblen 60 angedeutet), die für die Rotation über und sehr nahe an einer Speicherscheibe die mechanische Stabilität der Scheibe stört, flachen, starren Stabilisierplatte 3 an einer Spindel 2 befestigt und zwar derart, dass zuverlässiges Aufzeichnen und Abspielen ist In der Stabilisierplatte 3 ist ein länglicher Schlitz 4 vorgese-der Daten nicht möglich ist Nach der genannten Patentschrift hen, damit ein Schreib/Lesekopf 5 Daten auf der der Stabilisierwird daher um den Kopf herum Unterdruck erzeugt und so ver- platte gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe 1 aufzeich-sucht, die zur Signalübertragung notwendige Stabilität zu erzie- 65 nen bzw. von dieser abfühlen kann. Ein Trägerarm 6 für den len. Kopf ist an einem nicht dargestellten Stellmechanismus befe-

Damit ist aber noch keine Ideallösung für alle Probleme stigt, der den Kopf im genannten Schlitz mit Bezug auf die gefunden. Eine verbesserte Stabilisierung einer flexiblen Scheibe in radialer Richtung hin und her bewegen kann. Wäh-

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rend des Betriebes dreht sich die Scheibe 1 mit solcher Geschwindigkeit, dass zwischen ihr und der Stabilisierplatte 3 ein Luftlagerfilm erzeugt wird. Die Kopfhalterung ist so angeordnet, dass der Kopf 5 durch den Schlitz 4 hindurch in die Rotationsebene der Scheibe 1 hinein ragt. Die Eindringtiefe des 5 Kopfes 5 in die Rotationsebene ist so gewählt, dass der Kopf nahe genug an der Scheibenoberfläche liegt, um das Aufzeichnen oder Abfühlen von Daten auf der Scheibe zu erlauben.

Ohne eine gewisse Eindringtiefe des Kopfes würde ein relativ grosser Abstand zwischen Kopf und Scheibe entstehen, der dasio zuverlässige Aufzeichnen und Abfühlen von Daten verhindern würde. Vergrösserung der Eindringtiefe hätte den wünschbaren Effekt, die Dicke des Luftlagerfilms zu reduzieren, aber auch unerwünschterweise die Aufwölbung der Scheibe ähnlich einem Zeltdach zu verursachen, die zur mechanischen Unstabi-15 lität beiträgt.

Um die Ursache dieser Unstabilität genau zu verstehen, wurde mit einem Mikroskop für Höhenmessung und einer stro-boskopischen Lichtquelle eine Höhenkarte der über der flachen Stabilisierplatte schwebenden flexiblen Speicherscheibe 20 hergestellt. Die für diesen Zweck verwendete flexible Scheibe hat einen Durchmesser von ungefähr 15 cm und eine Dicke von etwa 3,8 Hundertstelmillimeter. Die Scheibe war auf einer Antriebsspindel mit einem Durchmesser von etwa 3,8 cm in einer Höhe von 0,25 mm über der Stabilisierplatte befestigt. 25 Der Kopf ragte durch den Schlitz hindurch bis zu einer Höhe von 0,4 mm über die Oberfläche der Stabilisierplatte auf. Die Rotationsgeschwindigkeit der Platte betrug 1500 Umdrehungen pro Minute.

Die so aufgezeichnete Höhenkarte ist in Fig. 3 dargestellt 30 und darin sind die Höhen über der Stabilisierplatte in Millimetern eingetragen. Alle darin enthaltenen Bezugsziffern bezeichnen dieselben Teile wie in der vorhergehenden Figur. Aus dieser Höhenkarte ist ersichtlich, dass die Wirkung des Schlitzes 4 in der Stabilisierplatte und die Eindringtiefe des Kopfes 5 in die 35 Rotationsebene der Scheibe 1 eine zeltdachähnliche Verformung erzeugen, die sich über einen beachtlichen Bereich der Plattenoberfläche erstreckt. Ausserdem kann beobachtet werden, dass der Plattenrand sich nicht in einer einzelnen Ebene bewegt, sondern ziemlich grossen Auslenkungen unterworfen 40 ist, die sich praktisch fortlaufend ändern. Es wird angenommen, dass dieses Flattern an der Kante sehr viel zur mechanischen Unstabilität der Scheibe beiträgt. Schliesslich sieht man, dass das Anheben der Scheibe aus der normalen Höhe von 0,25 mm in Bewegungsrichtung vor dem Kopf 5 auf eine Höhe von 45 0,4 mm bei dem Kopf auf einer sehr kurzen Strecke erfolgt, während nach dem Durchgang am Kopf die Scheibe ihre normale Höhe erst nach etwa 3A einer Umdrehung wieder gewinnt. Dies bedeutet, dass die Topographie über dem Kopf nicht symetrisch ist, weshalb der Kopf für zuverlässiges Aufzeichnen 50 und Abfühlen von Daten oft nicht nahe genug an der Scheibenoberfläche liegt.

Das Zusammenwirken dieser Nachteile vermindert die Zuverlässigkeit des Gerätes in unzulässiger Weise. Daher wurde beschlossen, der Scheibe in der Nähe des Schlitzes mit 55 dem Übertragerkopf durch Biegungen in der Stabilisierplatte eine gewisse Steifheit zu verleihen. Mehrere Ausführungen sind geprüft und aus verschiedenen Gründen fallen gelassen worden. Beispielsweise ist in einer Anordnung die Stabilisierplatte so gebogen worden, dass die Scheibe sich über einer kon- eo vexen Oberfläche befand. Dabei ist entdeckt worden, dass bei Zugriff des Kopfes an der Unterseite der Scheibe durch einen Schlitz in der Stabilisierplatte die zusätzliche vom Kopf erzeugte Kraft, wenn dieser in die Rotationsebene der Scheibe eindringt, die Scheibe von der Stabilisierplatte wegzudrücken 65 droht. Diese Kraft unterstützt durch die Zentrifugalkraft,

welche ebenso die Scheibe von der konvexen Oberfläche abzuheben droht, ist gross genug, die durch den Luftstrom zwischen

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Scheibe und Stabilisierplatte erzeugte Anziehungskraft zu überwinden. Dadurch hoben die Ränder der Scheibe soweit von der Platte ab, dass die gewünschte Steifheit der Scheibe nicht erreicht war.

Es ist daher beschlossen worden, die Scheibe über einer Stabilisierplatte mit konkav gebogener Oberfläche drehen zu lassen. Eine konkave Oberfläche kann theoretisch dadurch geformt werden, dass die Stabilisierplatte im Querschnitt als Teil eines Zylinders ausgeführt wird. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass die stetig gebogene Stabilisierplatte der Scheibe so grosse Steife verleiht, dass deren Ränder vor allem im oberen gebogenen Teil zur Berührung mit der Stabilisierplatte gebracht werden. Deshalb ist diese Anordnung als unpraktisch abgelehnt und eine andere Lösung gesucht worden. Nachstehend wird nun die endgültig gewählte Anordnung beschrieben.

Die Fig. 4 und 5 zeigen skizzenhaft ein erfindungsgemässes Datenspeichergerät mit einer als konkave Leitfläche gebogenen Stabilisierplatte. Wie vorher umfasst das Gerät eine 15 cm messende flexible Scheibe 1 (in Fig. 4 gestrichelt angedeutet), die für die Rotation in geringer Höhe über der starren Stabilisierplatte 3 an einer Spindel 2 befestigt ist. Wieder ist ein länglicher Schlitz 4 vorgesehen, der durch die Stabilisierplatte 3 hindurch einem an einem Trägerarm 6 befestigten Schreib/Lesekopf 5 den Zugriff zur Unterseite der Scheibe ermöglicht. Die Stabilisierplatte jedoch ist in diesem Gerät entlang zwei Linien 7 und 8 in Richtung zur Scheibe gebogen, so dass in derselben entsprechende Biegungen entlang zwei Sehnen verursacht werden. Die Biegungen in der Stabilisierplatte sind je auf einer Seite einer Durchmesserlinie angeordnet, welche durch den Schlitz 4 und die Rotationsachse der Scheibe 1 verläuft. Das Anordnen der Biegungen in der Platte scheint nicht kritisch zu sein. Sie können parallel oder nicht parallel sein, sie können mit Bezug auf den Schlitz symmetrisch oder asymmetrisch angeordnet werden. Der Zweck der Biegungen ist lediglich, der flexiblen Platte in der Nähe des Schlitzes für den Kopf Steifheit zu verleihen, um das Ausmass der Aufwölbung durch das Eindringen des Kopfes zu begrenzen, was sonst zur mechanischen Unstabilität der Scheibe beitragen würden. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Verformung der Scheibe durch Aufwölbung in der Umgebung des Kopfes symmetrisch ist, da es wichtig erscheint, den Kopf für zuverlässiges Aufzeichnen und Abfühlen von Daten nahe an der Scheibe zu halten. Dies bedeutet, dass die Höhenlinien in der Nähe des Kopfes im Schlitz vorzugsweise konzentrische Kreise sein sollen, in deren Zentrum der Schreib/Leseübertrager liegt. Die hier beschriebene Art der Biegung der Scheibe erbringt diesen Vorteil, wie später noch anhand der Fig. 6,7 und 8 gezeigt werden wird.

In der bevorzugten Ausführung entsprechend den Fig. 4 und 5 sind die Biegungen in der Stabilisierplatte ziemlich nahe beim Schlitz 4 für den Übertragerkopf angeordnet. In der optimalen Lage liegen die Biegungen nahe genug beisammen, um die Ausdehnung der Aufwölbung der Scheibe auf einen kleinen Bereich zu begrenzen, und genügend weit auseinander, um der Scheibe trotzdem beidseitig des Schlitzes zwischen den Biegungen eine ebene Leitfläche anzubieten. Der Durchmesser der Scheibenbefestigungsnabe, der wieder etwa 3,8 cm beträgt, bedeutet eine Begrenzung des kleinsten Abstandes zwischen , den Biegungen in der Nähe der Spindel. Die Abmessungen des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Gerätes sind so, dass die Biegelinien 7 und 8 der Platte nicht parallel sind, wobei die dem Schlitz nächstliegenden Enden am Scheibenumfang 2,5 cm weit auseinander liegen und der Abstand am anderen Ende der Linien etwa 9 cm am Umfang der Scheibe beträgt. Obwohl unterschiedliche Formen von Stabilisierplatten denkbar sind, die in flexiblen Scheiben Biegungen entlang Sehenlinien erzeugen, stellen die eben beschriebenen nicht parallelen Biegungen eine bevorzugte Ausführung dar.

Es sind auch Experimente mit Biegungen der Stabilisier-

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platte in unterschiedlichen Winkeln a gemäss Fig. 5 angestellt worden. Mit dem beschriebenen Gerät sind zufriedenstellende Ergebnisse bei einem Winkel a zwischen 8° und 20° erzielt worden, wobei das Optimum bei a = 14° ± 4° liegt. Es muss aber unterstrichen werden, dass die Experimente nicht erschöpfend s waren und daher erwartet werden muss, dass diese Zahlen für andere Geräte abweichen werden, wenn beispielsweise Scheiben mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden.

Die Verwendung einer Stabilisierplatte, die Biegungen gemäss der vorangegangenen Beschreibung aufweist, ist völlig io zufriedenstellend. Die flexible Scheibe dreht sich sehr stabil und zuverlässiges Aufzeichnen und Abfühlen von Daten kann durchgeführt werden. Die Wirkung der Biegungen auf die Schwebehöhe der Scheibe über der Stabilisierplatte ist in den Fig. 6,7 und 8 dargestellt, wobei der Kopf 5 in drei ver schiede- 15 nen Lagen gezeigt wird. In der Fig. 6 liegt der Kopf 5 am weitesten innen in der Nähe der Scheibenspindel. In der Fig. 7 liegt er in einer mittleren Position, und in der Fig. 8 wird er in seiner äussersten Lage in der Nähe des Scheibenumfanges gezeigt Es ist dieselbe Scheibe verwendet worden, mit welcher die in 20 Fig. 3 dargestellten Höhenlinien Während der Drehung über einer ebenen Stabilisierplatte ermittelt worden sind, wobei aber jetzt die Scheibe etwas niedriger in einer Höhe von etwa 0,2 mm über der Stabilisierplatte befestigt war. Die Drehgeschwindigkeit ist dieselbe: 1500 Umdrehungen pro Minute. 25

Die in den Fig. 6,7 und 8 gezeigten Ergebnisse mit einer gebogenen Stabilisierplatte weisen eine erhebliche Verbesserung gegenüber der ebenen Platte von Fig. 3 auf. In allen Fällen ist die Aufwölbung auf einen sehr kleinen Bereich beschränkt und die Übertragervorrichtung liegt im wesentlichen in der 30 Mitte einer annähernd kreisförmigen Höhenlinie. Es wird hier noch darauf hingewiesen, dass die Biegungen bei 7 und 8 in den Figuren als dünne Linien dargestellt sind, praktisch aber einen Radius aufweisen. Der grösste Vorzug dieser Anordnung gegenüber einer ebenen Stabilisierplatte kann aus den Diagrammen nicht erkannt werden. Während eine Scheibe, die sich über einer ebenen Stabilisierplatte dreht, ohne Unterbruch flattert, schwebt eine Scheibe über einer Stabilisierplatte mit den beschriebenen Biegungen sehr stabil, auch wenn gewisse Höhenlinien als Folge der Aufwölbung den Scheibenumfang schneiden.

Die Fig. 9 zeigt eine gebogene Stabilisierplatte 3 und eine flexible Scheibe 1, die Bestandteile einer Kassette 9 sind, welche ihrerseits trennbar mit einer Spindel 2 einer Antriebseinheit 10 verbunden ist Die Stabilisierplatte ist fest in der Kassette eingebaut oder kann selber als Basis einer Kassette dienen. Die Scheibennabe 11 umfasst einen Stahlring 12, der beim Einsatz auf einem Antrieb mit einer magnetischen Aufspannvorrichtung 13 zusammenwirkt, die ihrerseits auf der Antriebsspindel 2 sitzt Eine kreisförmige Rippe 14 und eine Schulter 15 innerhalb der Kassette 9 begrenzen die Bewegung der Scheibennabe 11 in der Kassette, wenn diese nicht auf einer Antriebseinheit 10 eingesetzt ist. Wenn auch die Randpartien der Stabilisierplatte aus den angegebenen Gründen vorzugsweise flach sind, so können sie doch etwas abwärts gebogen werden, wie dies in Fig. 9 gestrichelt eingezeichnet ist, um die Gesamthöhe der Kassette etwas zu verkleinern.

Das Datenspeichergerät gemäss der vorliegenden Erfindung kann in jeder Lage betrieben werden einschliesslich dann, wenn es auf dem Kopf steht Bei bestimmten Werkstoffen für die Scheibe besteht die Neigung, dass die Scheibe bei Betriebsbeginn an der Stabilisierplatte haften bleibt. Wenn dieses Problem auftritt, kann es einfach dadurch gelöst werden, dass die Stabilisierplatte beispielsweise durch Sandstrahlen leicht aufgerauht wird. Die Rauhheiten schliessen dann kleine Luftmengen zwischen der stillstehenden Scheibe und der Stabilisierplatte ein.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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   PATENTANSPRÜCHE Speicherscheibe ist beispielsweise durch die im britischen

   1. Datenspeichergerät mit einer flexiblen Speicherscheibe Patent Nr. 1382 371 beschriebene Anordnung angestrebt wor-(1 ), die an einer angetriebenen Spindel (2) drehbar befestigt den, in der die Scheibe über zwei schrägen Ebenen auf einem über einem starren Stabilisierelement (3) angeordnet ist, Luftkissen rotiert. Die schrägen Ebenen gleichen einem sym-dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierelement aus einem s metrischen Giebeldach, schliessen aber zwischen sich statt des flachen Mittelteil annähernd senkrecht zur Spindel und zwei Giebels einen Kanal zur Verschiebung eines Gleitschuhs mit abgewinkelten Seitenteilen besteht, welche zusammen Übertragerkopf ein. Die Scheibe erfährt daher in der Mitte gegenüber der Speicherscheibe eine konkave Form aufweisen, eine Biegung und ein Zugriffsmechanismus sorgt für die rela-wobei die Scheibe zwei Biegungen entlang je einer Sehne (7,8) tive Bewegung von Scheibe und Gleitschuh längs dem Kanal, ihres Kreisumfanges erfährt, dass im Mittelteil des Stabilisier- i o Die erzielte Steifheit der Scheibe in der Biegung ist zwar gün-elementes ein länglicher Schlitz (4) annähernd radial bezüglich stig, aber die Stabilität der Ränder weit ab von der Biegung ist der Scheibe (1 ) eingelassen ist, in welchem ein durch das Stabiii- weniger gut und kann zu Störungen führen.

   sierelement hindurchragender Schreib/Lesekopf (5) in Wirkdi- In einem weiteren britischen Patent Nr. 1412 286 wird eine stanz zur Speicherscheibe verschiebbar angeordnet ist, und Einrichtung beschrieben, in der die Stabilisierfläche stetig rin-dass schliesslich die genannten Sehnen (7,8) auf je einer Seite 15 nenförmig gekrümmt ist. Die Speicherscheibe erfährt so eine eines Scheibendurchmessers liegen, der den genannten Schlitz konkave Krümmung entlang einer in eine Ebene abwickelba-(4) und die Achse der Spindel (2) schneidet. ren Fläche. Über der Scheibe ist ein bewegbarer Übertrager-
2. 2. Datenspeichergerät nach Patentanspruch 1, dadurch köpf angeordnet und von unten ragt eine Drehachse mit Mitgekennzeichnet, dass das Stabilisierelement (3) aus einer Platte nehmer für die Scheibe durch die Stabilisierfläche hindurch, besteht, die den zwei Sehnen (7,8) entlang in gleicher Richtung 20 Diese Anordnung kann als Prototyp der vorliegenden Erfin-abgewinkelt ist. dung betrachtet werden. Damit sie die Erwartungen erfüllt,
3. 3. Datenspeichergerät nach Patentanspruch 1 oder 2, muss für genügend Luftzufuhr in den Raum zwischen Scheibe dadurch gekennzeichnet, dass die abgewinkelten Seitenteile und Stabilisierfläche gesorgt sein. Dies wird von unten um den des Stabilisierelementes (3) ihrerseits flach sind. Mitnehmer herum besorgt, was aber dann zu Schwierigkeiten
4. 4. Datenspeichergerät nach Patentanspruch 1 oder 2, 25 führen kann, wenn von oben ein Übertragerkopf Druck ausübt dadurch gekennzeichnet, dass die Abwinkelung (a) des Stabiii- und dadurch diese Luftzufuhr behindert. Gleichzeitig ist der sierelementes (3) 8° bis 20° beträgt. mechanische Aufbau ziemlich aufwendig und eignet sich wenig
5. 5. Datenspeichergerät nach Patentanspruch 2, dadurch für die Unterbringung in einer Speicherkassette, gekennzeichnet, dass die Enden der genannten Sehnen (7,8) Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, durch Ver-beim genannten Schlitz (4) näher beisammen liegen als am ent- 30 steifung hohe Stabilität der rotierenden Speicherscheibe bei gegengesetzten Ende. ungestörter Luftzufuhr zur Bildung eines Luftkissens zu errei-
6. 6. Datenspeichergerät nach Patentanspruch 2, dadurch chen. Gleichzeitig soll die Möglichkeit geboten werden, die gekennzeichnet, dass die beiden Sehnen (7,8) beidseitig des Erfindung als preisgünstiges Gerät mit einer Speicherkassette genannten Scheibendurchmessers einander spiegelbildlich auszuführen. Es wird daher ein Datenspeichergerät mit einer gegenüberliegen. 35 flexiblen Speicherscheibe vorgeschlagen, das in Patentan-
7. 7. Datenspeichergerät nach Patentanspruch 1 oder 2, sprach 1 definiert ist.

   dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Speicherscheibe (1) Die vorliegende Erfindung wird anschliessend an Ausfüh-

   und das starre Stabilisierelement (3) Bestandteile einer rungsbeispielen und anhand der Zeichnungen genau erläutert.

   Speicherkassette sind. Es zeigen:

   40 Fig. 1 Die perspektivische Ansicht eines bekannten Datenspeichergerätes mit einer flachen Stabilisierplatte,

   Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie a-a durch das

   Gerät von Fig. 1,

   Fig. 3 eine typische topographische Darstellung der Ober-