CN101167135A - 用于支持磁盘驱动器的装置和磁盘驱动器测试装置 - Google Patents

Abstract

提供用于支持磁盘驱动器(11)的装置，该磁盘驱动器(11)具有在使用中绕着磁盘轴旋转的磁盘，以及在使用中绕臂轴在磁盘上绕轴旋转的臂。磁盘轴和臂轴大致垂直于磁盘的平面。该装置包括磁盘驱动器装载架(10)，具有其中可以收纳磁盘驱动器(11)的磁盘驱动器收纳部分(12)以及其中可以收纳装载架(10)的机壳(16)。在一个方面，提供一种安装结构，用于支持机壳(16)内的装载架(10)从而装载架(10)的旋转中心位于装载架(10)的磁盘驱动器收纳部分(12)之外。在另一个方面，提供一种安装结构，用于支持机壳(16)内的装载架(10)，安装结构具有位于磁盘驱动器装载架(10)的相反端或者朝向磁盘驱动器装载架(10)的相反端的受迫枢轴(15)，装载架(10)绕着受迫枢轴(15)固定以在机壳(16)内绕轴旋转。

Description

用于支持磁盘驱动器的装置和磁盘驱动器测试装置

技术领域

本发明涉及用于支持磁盘驱动器的装置和用于收纳多个磁盘驱动器的磁盘驱动器测试装置。

背景技术

US-A-6018437，WO-A-97/06532，WO-A-03/021597，WO-A-03/021598和WO-A-2004/114286中揭示了支持磁盘驱动器的配置的例子，通过引用在这里结合这些文件的全部内容。在很多这些结构中，在装载架(或者“托盘”)中支持磁盘驱动器，装载架插入机壳(或者“底盘”)并从机壳中移除。通常，该插入和移除是自动的并且通过机器人臂进行。

如同公知的，装置中出现的振动会影响磁盘驱动器的操作，从而期望将这种振动的影响最小化。这在磁盘驱动器的制造和测试中特别重要，因为这些过程特别容易受到误差的影响。振动主要由于磁盘的旋转和/或装载读/写头的磁盘臂或头的绕轴旋转移动引起。还通常存在一个风扇，会引起其自身的振动。为了将振动的影响最小化，通常磁盘驱动器有效地固定到大的质量(mass)。如同公知的，通常质量越大，磁盘驱动器和装载架的组合的旋转模式的频率越低。尽管理论上可以增加质量，当在同一机壳中操作多个磁盘驱动器时这有很大的问题。例如，现有的伺服写入和/或测试装置可以同时在一千个或者更多磁盘驱动器上进行操作。简单地增加每个磁盘驱动器所固定的质量会导致机壳具有非常大的总体质量，并且由于质量块本身的资源成本和需要用来支持这种很重的总重量的额外的支持配置的成本，不可避免地增加了设备的成本。

现在参考图1，示意性地示出了磁盘驱动器1的平面图。磁盘驱动器1包括可旋转磁盘2，在该例子中为磁“硬”盘，其绕着磁盘轴3旋转。通常在一端装载了读/写头的旋转臂4，绕着旋转轴5旋转。在磁盘驱动器1的一端显示了电源和数据连接器6。在使用中，当安装在装载架之类(未示出)中时，使用弹簧式驱动器夹子7来将磁盘驱动器1紧紧地固定在装载架之类中。显示为点A的是机壳中磁盘驱动器1的旋转中心，在磁盘驱动器1的操作中最终在机壳1中收纳装载架之类。如同可以看到的，该旋转中心A位于磁盘驱动器1的覆盖区域内，在此例子中为在磁盘轴3和臂轴5之间并接近于这两者。为了说明简单，假定组合的旋转中心A位于夹子7与磁盘驱动器1的连接点之间，在实际情况中不必要是这样。

图2中示意性地示出这个的效果。当磁盘驱动器1例如按照逆时针方向绕着旋转中心A旋转，磁盘2趋向于绕着磁盘轴3以相反的顺时针方向旋转。类似地，臂4趋向于绕着臂轴5在顺时针方向旋转。图3中示意性地示出这个的效果，其中P为臂4的头在磁盘2上的特定磁轨上的初始位置，数据要写到该初始位置或者从该初始位置读取数据。如同可以看到的，磁盘2上的特定磁轨已经移动到了位置P₁，头4上的臂已经移动到位置P₂。由于旋转中心A的相对定位，磁盘轴3和臂轴5，这导致磁轨位置P₁和臂4上的头的位置P₂之间大的误差Δε。

如同已经提到的，将这些旋转振动的影响最小化的传统方法是使用大的质量，将磁盘驱动器1固定到该大的质量。然而，如同已经提到的，最好避免使用非常大的质量。

发明内容

本发明在制造过程中测试磁盘驱动器时具有特别的应用。然而，本发明具有对于在伺服写入过程中(当伺服磁轨写入到磁盘驱动器时，包括使用分开的时钟头，以及自伺服写入过程和自伺服填写过程)以及最终用户常规最终使用磁盘驱动器的过程中，安装磁盘驱动器的应用。

根据本发明的第一方面，提供一种用于支持磁盘驱动器的装置，该磁盘驱动器具有在使用中绕着磁盘轴旋转的磁盘，以及在使用中绕臂轴在磁盘上绕轴旋转的臂，磁盘轴和臂轴大致垂直于磁盘的平面，该装置包括：磁盘驱动器装载架，具有其中可以收纳磁盘驱动器的磁盘驱动器收纳部分；其中可以收纳装载架的机壳；以及安装结构，用于支持机壳内的装载架从而装载架的旋转中心位于装载架的磁盘驱动器收纳部分之外。

通过这样配置结构，磁盘驱动器由于振动而可以绕轴旋转的角度小于上述的现有技术(在同等条件下)，这帮助减少了位置误差。此外，从臂轴到装载

而且，在专利文献2的存储系统中，提出了在混合硬盘驱动器中发生故障时切换闪速存储器以及硬盘驱动器，但无法同时实现低功率消耗和维持高访问性能。

因此，需要构成之前说明的现有技术无法解决的、在维持高访问性能的同时降低功率消耗的存储系统。特别地，在数据中心等中提高了低功率消耗的要求，以降低本来需要的访问性能的方法来降低功率消耗也是没有意义的。

因此，课题是提供一种存储系统，其将闪速存储器应用于存储系统，可以实现以现有技术无法实现的、在低功率消耗的同时维持高访问性能。

考虑到以上问题而作出本发明，提出了在维持访问性能的同时可以减小功率消耗的存储装置及其控制方法。

为了解决所述问题，在本发明中，作为用于将存储主计算机所发送的数据的逻辑设备提供给主计算机的存储装置，具有：用于存储数据的非易失性存储器、用于存储数据的盘状存储设备、控制非易失性存储器以及盘状存储设备的控制部，控制部对逻辑设备进行控制，以便构成基于非易失性存储器以及盘状存储设备的冗余结构。

因此，在维持存储系统的高访问性能的同时，利用非易失性存储器的存储区域，由此可以降低功率消耗、延长非易失性存储器以及盘状存储设备的寿命、以及优化访问性能。

另外，在本发明中，作为将用于存储主计算机所发送的数据的逻辑设备提供给主计算机的存储装置的控制方法，具有第一步骤：对逻辑设备进行控制，以便构成基于用于存储数据的非易失性存储器、以及用于存储所述数据的盘状存储设备的冗余结构。

因此，在维持存储系统的高访问性能的同时，利用非易失性存储器的存储区域，由此可以降低功率消耗、延长非易失性存储器以及盘状存储设备的寿命、以及优化访问性能。

根据本发明，通过对逻辑设备进行控制，以便构成基于用于存储数据的非易失性存储器以及用于存储所述数据的盘状存储设备的冗余结构，在维持存储系统的高访问性能的同时利用非易失性存储器的存储区域，由此可以降低功率消耗、延长非易失性存储器以及盘状存储设备的寿命、以及优化访问性能，从旋转的磁盘，以及在使用中绕臂轴在磁盘上绕轴旋转的臂，磁盘轴和臂轴大致垂直于磁盘的平面，该装置包括：大致配置在垂直列中的多个磁盘驱动器装载架，每个磁盘驱动器装载架具有其中可以收纳磁盘驱动器的磁盘驱动器收纳部分；具有多个分隔间档的机壳，每个分隔间档可以在其中收纳各自的一个磁盘驱动器装载架；以及每个磁盘驱动器装载架的安装结构，用于支持机壳内的各个装载架；配置每个安装结构，从而各个装载架的旋转中心位于装载架的磁盘驱动器收纳部分之外，在垂直列中配置装载架的旋转中心。

在其它特征中，这个方面帮助控制并且将各个装载架中收纳的驱动器之间的串扰最小化，并且如同在这里描述的其他方面那样减少振动的影响。

每个所述装载架的磁盘驱动器收纳部分最好朝向各个装载架的一端，并且各个装载架的安装结构最好为使得各个装载架的旋转中心处于装载架的相反端或者朝向装载架的相反端。

每个磁盘驱动器装载架的安装结构最好包括处于磁盘驱动器装载架的所述相反端或者朝向磁盘驱动器装载架的所述相反端的受迫枢轴，装载架绕着受迫枢轴固定以在机壳内绕轴旋转。

根据本发明的第三方面，提供一种用于支持磁盘驱动器的装置，该磁盘驱动器具有在使用中绕着磁盘轴旋转的磁盘，以及在使用中绕臂轴在磁盘上绕轴旋转的臂，磁盘轴和臂轴大致垂直于磁盘的平面，该装置包括：磁盘驱动器装载架，具有在其一端处或者朝向一端的磁盘驱动器收纳部分，磁盘驱动器收纳部分中可以收纳磁盘驱动器；其中可以收纳装载架的机壳；以及安装结构，用于支持机壳内的装载架，安装结构具有位于磁盘驱动器装载架的相反端或者朝向磁盘驱动器装载架的相反端的受迫枢轴，装载架绕着受迫枢轴固定以在机壳内绕轴旋转。

可以提供至少一个隔离器来将装载架与机壳隔离，该至少一个隔离器在装载架的磁盘驱动器收纳部分的外部的位置连接到装载架。该装置可以包括多个隔离器来将装载架从机壳隔离，多个隔离器中的每一个分别在装载架的磁盘驱动器收纳部分的外部的位置连接到装载架。

附图说明

参考附图通过举例方式描述本发明的实施例，其中：

图1到图3示意性地显示了现有技术磁盘驱动器安装结构以及其上的旋转振动的影响的平面图；

图4示意性地显示了根据本发明的实施例的安装在装载架中的磁盘驱动器的实例的平面图；

图5显示了通过图4的装载架的枢轴销(pivot pin)的部分截面图；

图6和图7示意性地显示了图4的装置与图1的装置相比在减少振动的影响上的操作。

图8示意性地显示了根据本发明实施例的具有多个装载架的机壳的例子的侧视图；

图9示意性地显示了根据本发明的实施例的装载架的实例中旋转风扇的效果；

图10示意性地显示了使用受迫枢轴来在将硬磁盘驱动器插入图4的装载架的过程中提供反作用点；

图11示意性地显示了安装在根据本发明的实施例的装载架中的磁盘驱动器的另一个实例。

具体实施方式

现在参考图4，在该例子中，提供了相对长的磁盘驱动器装载架(carrier)10，其中可以在磁盘驱动器收纳部分12收纳磁盘驱动器11，磁盘驱动器收纳部分12朝向装载架10的一端提供。提供了钳臂13，该例子中显示了四个，以便将磁盘驱动器11固定地固定到装载架10。

在相对于磁盘驱动器收纳部分12的装载架10的一端提供通孔14，通孔14从装载架10的顶部透到底部。简单地参考图5，枢轴销15穿过通孔14。在实际中，装载架10最有可能在机壳或者底盘16中的分隔间档中收纳，机壳或者底盘16可以包括多个这种分隔间档。在这种情况下，枢轴销15固定在机壳16中的通孔17中。最好在枢轴销15和机壳16之间提供衬套或者轴承18。这可以是整体轴承18或者可以是例如用于防止颤动的顺从但是坚硬的弹性体，诸如天然橡胶。

代替枢轴销15，可以使用其它受迫枢轴，诸如板，所谓的活动铰链，或者机械地定义装载架的枢轴点的任何类似的结构。

现在参考图6，图的下部显示了枢轴销15如何在机壳16(图6中未示出)中提供装载架10的旋转中心。在图6的上部，显示了图1的现有技术结构上旋转的影响。需要理解仅仅为了说明的目的很大地强调了显示的移动量。磁盘的表面上每英寸会有例如60,000或者100,000或者更多磁轨，从而读/写过程中臂4相对于磁盘2的位置上非常小的位置误差会引起很大的误差。为了方便说明，参考磁盘驱动器1的角部8的移动，需要理解类似的结论适用于磁盘驱动器1中的所有点。还需要理解最重要的是将臂4的移动最小化，其次将磁盘2的移动最小化。

从而，也参考图6的上部，随着磁盘驱动器1从而角部8绕着旋转中心A旋转，角部8的移动可以分解为垂直的分量X_x和X_y。在该例子中，由于磁盘驱动器1的旋转中心A处于磁盘驱动器1的覆盖范围内，更具体地，在该例子中大致位于磁盘驱动器1的中心，磁盘驱动器1移动的垂直的分量X_x和X_y大致上相互类似，从而引起诸如上面的介绍中所述的非常大的位置误差。

相反，现在参考图6的下部，由于枢轴销15定义了装载架10并且在此情况下位于磁盘驱动器1的覆盖范围之外，更具体地为远远地从磁盘驱动器11移开，装载架10与磁盘驱动器11的旋转移动的本质非常不同。特别是，垂直方向X_x和X_y之间的位移的分布为使得将旋转移动的影响最小化。更具体地，相对于孔15主要地切向设置的X_x分量相对大，而相对于孔15主要地轴向设置的X_y分量非常小。例如，两个位移之间的比率可以是至少5∶1，或者较好的是10∶1，最好20∶1或者更多。因此，整体而言，相对于现有技术很大地减少了磁盘驱动器11的移动量，从而磁盘驱动器11的磁盘和臂的移动量。此外，以这种方式转变振动的影响从而X_x对于X_y的比率很大，趋向于增加对于振动的响应的线性，从而这更容易地由例如机械或者电子设备接受。

再次参考图4，优选实施例的另一个优点是磁盘驱动器11的质量相对远离装载架10的旋转中心，装载架10的旋转中心当然是由枢轴销15定义的。如同本领域技术人员所理解的，在远离磁盘驱动器和装载架的旋转中心的距离提供大的质量起到减少旋转振动模式的频率的作用，并且距离和/或质量越大，频率越低，通常认为这是优点。在优选实施例中，磁盘驱动器11的质量本身随著尽可能的远离装载架10的旋转中心，用于为了这个目的将优点最大化，从而减少额外地提供来帮助衰减振动的其它质量的量。磁盘驱动器11的质量M的中心显示为离开枢轴销15距离X₂。

最好在装载架10和机壳16之间提供一个或者多个隔离器20。在显示的例子中，这些隔离器在磁盘驱动器11的覆盖范围之外的位置连接到装载架10。显示了枢轴销15和每个隔离器20之间的垂直距离X₁。如同本质上已知的，随着X₁减小，旋转的最低模式的频率减少，这也是有利的。此外，由于枢轴销15用于限制装载架10的旋转中心，这意味着设计者具有更多的选择自由度来放置隔离器20。这反过来允许更容易地调节旋转的第一模式的频率，允许设计者选择上很大的自由度。可以类似地更容易地变化用于隔离器的材料。这允许设计者在例如20Hz到80Hz的范围内容易地调节频率。

在实际中，需要将磁盘驱动器11经由装载架10连接到电源和数据源。传统上，这通过使用灵活电路板或者“电线”实现。在图4所示的优选实施例中，电线21显示为在接近枢轴销15的位置，更精确地为离开枢轴销15距离X₃连接到装载架10。由于电线21连接在接近枢轴销15的位置，电线在装载架10的振动移动中经受的移动量尽可能的小。这反过来意味着电线21中任何硬度对于增加装载架10的旋转的第一模式的频率具有较少的影响。

反过来，在现有技术中，在装载架移动时电线不可避免地移动通过相对大的位移，从而电线的硬度很重要，并且在现有技术的装置的设计中必须允许该硬度。这示意性地在图7中示出，其中上部显示了连接到现有技术的磁盘驱动器1的电线9的相对大的位移。反之，图7的下部显示了在接近枢轴销15的位置连接到装载架10的电线21相对小的位移ΔX₁。(在图7的下部，电线21显示为缠绕在装载架10的顶部上。)

图8示意性地显示了具有在机壳16中相互垂直的堆叠的多个装载架11的机壳16的例子的侧视图。装载架11的旋转中心都是共轴的。这可以例如通过确保受迫枢轴，诸如枢轴销15为共轴的来实现。在一个例子中，公共的枢轴销15可以通过所有垂直堆叠的装载架10。在任何情况下，这个的效果是将装载架10中磁盘驱动器11之间的串扰最小化，并事实上实际地消除。在实际中，当一个磁盘驱动器11在工作时，由于没有转矩可以起作用的杠杆臂(除了可能通过由于受迫枢轴中出现的摩擦，这趋向于非常小)，没有转矩从该磁盘驱动器11传送到任何其它磁盘驱动器11。换而言之，由于所有的装载架10绕着共同的中心绕轴旋转，装载架10之间不产生动量。(为了完整，提到了转矩可以在受迫枢轴15和隔离器之间传递，但是这可以通过使用基本隔离器20并确保它们接地到机壳中具有非常小振动的点来最小化。)

图9中示意性地示出了绕着垂直于磁盘驱动器11中的磁盘的平面的轴旋转的风扇30。这种风扇30用于在磁盘驱动器11的上方吹空气，或者用冷空气冷却磁盘驱动器11或者用热空气加热磁盘驱动器11(通常在制造中测试磁盘驱动器11的时候是必须的)。在优选实施例中，风扇30位于磁盘驱动器11和受迫枢轴15之间。以这种方式，如果如同常见的那样风扇30不平衡，那么由于风扇30引起的装载架10中的旋转振动的影响将最小化。如同参考图6描述的，这可以通过将由于风扇30的工作引起的装载架10的移动大致分解为切向和轴向分量X_x和X_y并注意到轴向分量相对小来理解。

现在参考图10，在例如测试过程中，实际上磁盘驱动器11插入装载架10，测试磁盘驱动器11，接着移除磁盘驱动器11。装载架在现有技术的机壳中相对软的安装意味着现有技术的装载架在机壳中某种程度地“浮动”，这会使得难以正确地插入磁盘驱动器1，并且特别难以确保正确地进行了磁盘驱动器1和机壳之类的之间的电源和电连接。这在其中机器人插入磁盘驱动器1的自动过程中尤其如此，并且要求进行特别配置，包括要求机器人抓住装载架。这在使用受迫枢轴15的本实施例中可以在很大程度上避免，因为受迫枢轴15提供了明确定义并且固定的基准点。从而，如图10所示，当磁盘驱动器11插入装载架10并且力Fa在磁盘驱动器11的前端施加到电连接器31时，由受迫枢轴5施加相等的反作用力Ra，便于磁盘驱动器11的连接器31连接到装载架10或者机壳16的连接器(未示出)。

尽管优选实施例使用受迫枢轴，图11显示了其中使用软安装结构的替换。在该例子中，构造并配置三个隔离器(isolator)20，从而得到的枢轴点B位于装载架10的磁盘驱动器收纳部分12的外部。可以理解为了实现这个，需要将装载架10，磁盘驱动器11(包括旋转磁盘和绕轴臂)，隔离器20，钳13和任何风扇之类构成的整个系统的机械特性考虑在内。在一个优选实施例中，每个隔离器20位于磁盘驱动器11的覆盖范围之外。

特别地参考示例说明的例子描述了本发明的实施例。然而，可以理解在本发明的范围内可以对描述的例子进行变化和修改。

Claims (14)

1.一种用于支持磁盘驱动器的装置，该磁盘驱动器具有在使用中绕着磁盘轴旋转的磁盘，以及在使用中绕臂轴在磁盘上绕轴旋转的臂，磁盘轴和臂轴大致垂直于磁盘的平面，该装置包括：

磁盘驱动器装载架，具有其中可以收纳磁盘驱动器的磁盘驱动器收纳部分；

其中可以收纳装载架的机壳；以及

安装结构，用于支持机壳内的装载架从而装载架的旋转中心位于装载架的磁盘驱动器收纳部分之外。

2.根据权利要求1所述的装置，其中装载架的磁盘驱动器收纳部分朝向装载架的一端，并且安装结构为使得装载架的旋转中心处于装载架的相反端或者朝向装载架的相反端。

3.根据权利要求2所述的装置，其中安装结构包括处于装载架的所述相反端或者朝向装载架的所述相反端的受迫枢轴，装载架绕着受迫枢轴固定以在机壳内绕轴旋转。

4.根据权利要求3所述的装置，包括至少一个隔离器来将装载架与机壳隔离，该至少一个隔离器在装载架的磁盘驱动器收纳部分的外部的位置连接到装载架。

5.根据权利要求4所述的装置，包括多个隔离器来将装载架与机壳隔离，多个隔离器中的每一个分别在装载架的磁盘驱动器收纳部分的外部的位置连接到装载架。

6.根据权利要求1所述的装置，其中安装结构包括多个隔离器来将装载架安装在机壳中并将装载架从机壳隔离，隔离器配置为使得当在机壳中收纳时，装载架和磁盘驱动器的组合的旋转中心位于装载架的磁盘驱动器收纳部分之外。

7.根据权利要求6所述的装置，其中多个隔离器中的每一个分别在装载架的磁盘驱动器收纳部分的外部的位置连接到装载架。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其中据有三个所述的隔离器。

9.一种用于收纳多个磁盘驱动器的磁盘驱动器测试装置，用于磁盘驱动器的测试，每个磁盘驱动器具有在使用中绕着磁盘轴旋转的磁盘，以及在使用中绕臂轴在磁盘上绕轴旋转的臂，磁盘轴和臂轴大致垂直于磁盘的平面，该装置包括：

大致配置在垂直列中的多个磁盘驱动器装载架，每个磁盘驱动器装载架具有其中可以收纳磁盘驱动器的磁盘驱动器收纳部分；

具有多个分隔间档的机壳，每个分隔间档可以在其中收纳各自的一个磁盘驱动器装载架；以及

每个磁盘驱动器装载架的安装结构，用于支持机壳内的各个装载架；

配置每个安装结构，从而各个装载架的旋转中心位于装载架的磁盘驱动器收纳部分之外，在垂直列中配置装载架的旋转中心。

10.根据权利要求9所述的装置，其中每个所述装载架的磁盘驱动器收纳部分朝向各个装载架的一端，并且各个装载架的安装结构为使得装载架的旋转中心处于装载架的相反端或者朝向装载架的相反端。

11.根据权利要求10所述的装置，其中每个磁盘驱动器装载架的安装结构包括处于磁盘驱动器装载架的所述相反端或者朝向磁盘驱动器装载架的所述相反端的受迫枢轴，装载架绕着受迫枢轴固定以在机壳内绕轴旋转。

12.一种用于支持磁盘驱动器的装置，该磁盘驱动器具有在使用中绕着磁盘轴旋转的磁盘，以及在使用中绕臂轴在磁盘上绕轴旋转的臂，磁盘轴和臂轴大致垂直于磁盘的平面，该装置包括：

磁盘驱动器装载架，具有在其一端处或者朝向一端的磁盘驱动器收纳部分，磁盘驱动器收纳部分中可以收纳磁盘驱动器；

其中可以收纳装载架的机壳；以及

安装结构，用于支持机壳内的装载架，安装结构具有位于磁盘驱动器装载架的相反端或者朝向磁盘驱动器装载架的相反端的受迫枢轴，装载架绕着受迫枢轴固定以在机壳内绕轴旋转。

13.根据权利要求12所述的装置，包括至少一个隔离器，用于将装载架与机壳隔离，该至少一个隔离器在装载架的磁盘驱动器收纳部分的外部的位置连接到装载架。

14.根据权利要求13所述的装置，包括多个隔离器，用于将装载架从机壳隔离，多个隔离器中的每一个分别在装载架的磁盘驱动器收纳部分的外部的位置连接到装载架。

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