專利名稱:磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁帶(tape)驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。更為具體地，本發(fā)明旨在在磁帶驅(qū)動器操作期間對磁帶張力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提高數(shù)據(jù)讀取/寫入精度。
背景技術(shù)：
作為背景技術(shù)，在磁帶驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲裝置的操作期間，在輸送輪和接收(take-up)輪之間來回傳送磁帶介質(zhì)時(shí)，利用一個(gè)或多個(gè)讀取/寫入磁頭來從磁帶讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入磁帶。典型地，所述磁帶介質(zhì)和所述磁帶輪被安裝在被插入在磁帶驅(qū)動器中的插槽中的磁帶盒(tapecartridge)內(nèi)，以便所述磁帶與所述讀取/寫入磁頭磁接觸。借助于一對馬達(dá)，使所述磁帶前進(jìn)通過所述讀取/寫入磁頭，所述一對馬達(dá)以期望的帶速驅(qū)動所述輪，其中一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動一個(gè)輪。
對于通過讀取/寫入頭的最佳數(shù)據(jù)傳送，所述磁帶必須精確地移動通過所述磁帶通路并且在所述讀取/寫入磁頭之間移動。對于最佳性能，必須準(zhǔn)確地控制所述磁帶上的張力，這是因?yàn)椴徽_的磁帶張力可以導(dǎo)致磁帶相對于所述讀取/寫入磁頭的不可靠的定位，這將產(chǎn)生低的讀回(readback)信號幅度和差的數(shù)據(jù)傳送可靠性。不正確的磁帶張力還可能導(dǎo)致所述輪上的可憐堆積(stacking)，這將導(dǎo)致介質(zhì)損壞，并因此導(dǎo)致數(shù)據(jù)損失。
鑒于上述，所有現(xiàn)有磁帶驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲設(shè)備實(shí)現(xiàn)一些形式的全局磁帶張力控制。在一些驅(qū)動器中，通過控制驅(qū)動所述輸送輪和接收輪的馬達(dá)上的扭矩來進(jìn)行這種磁帶張力控制。具體地，增加所述馬達(dá)扭矩(其通常彼此相對)趨于增加磁帶張力，并且反之也這樣。另一種張力控制方法是使用主動輪和緊帶輪，并且隨后使用最接近于所述磁頭的輪來拉緊所述磁帶。還存在各種被動磁帶通路組件，比如溝槽輪和邊緣導(dǎo)引裝置，但是這些不允許對磁帶張力直接進(jìn)行控制。
上述磁帶張力調(diào)節(jié)技術(shù)的不利之處在于其響應(yīng)時(shí)間相對慢，使得它們不能響應(yīng)于高帶寬瞬時(shí)磁帶張力變化而實(shí)現(xiàn)快速磁帶張力調(diào)節(jié)，如同在磁帶驅(qū)動器操作期間通?？匆姷摹Ｒ虼?，期望具有一種改進(jìn)的設(shè)計(jì)，用于調(diào)節(jié)磁帶驅(qū)動器存儲系統(tǒng)中的磁帶張力。特別需要的是一種磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其對沒有責(zé)任來使用傳統(tǒng)的全局磁帶張力調(diào)節(jié)技術(shù)進(jìn)行控制的高帶寬磁帶張力瞬變現(xiàn)象作出響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容通過一種用于在磁帶驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的操作期間調(diào)節(jié)磁帶張力的系統(tǒng)和方法來解決上述問題和獲取本領(lǐng)域中的一個(gè)進(jìn)展，在所述系統(tǒng)和方法中，固定位置磁帶導(dǎo)引裝置使用一個(gè)或多個(gè)牽引元件來施加影響磁帶張力的牽引力。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述磁帶導(dǎo)引裝置具有磁帶承載部分，并且所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件被設(shè)置在所述磁帶承載部分上，以調(diào)節(jié)其相對于相鄰磁帶介質(zhì)的摩擦系數(shù)。可以設(shè)置在所述磁帶承載部分上的牽引元件包括但不必限于與正和/或負(fù)氣壓源進(jìn)行流體流通的空氣端口，使用氣壓能夠定位為與所述磁帶介質(zhì)嚙合和脫離嚙合的切片(skiving)邊緣元件，傳感器或其他激勵(lì)裝置。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述磁帶導(dǎo)引裝置是可轉(zhuǎn)動的，并且所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件被設(shè)置在固定表面上，以便嚙合所述轉(zhuǎn)動的磁帶導(dǎo)引裝置，并且調(diào)節(jié)其相對于所述固定表面的摩擦系數(shù)?？梢栽O(shè)置在所述固定表面上的牽引元件包括但不必限于制動裝置和馬達(dá)。張力控制電路用于改變所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件的操作。由鄰接于或包含在所述磁帶導(dǎo)引裝置中的磁帶張力傳感器提供對所述控制電路的信號輸入。
根據(jù)如同附圖中例示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的下述具體描述，本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在附圖中圖1是示出適合于用于本發(fā)明的磁帶驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的功能方框圖；圖2是示出使用基于盒式的磁帶介質(zhì)的圖1的磁帶驅(qū)動器存儲設(shè)備的典型構(gòu)造的透視圖；圖3是示出圖1的存儲設(shè)備的磁帶通路組件細(xì)節(jié)的功能方框圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(包括通常由與之接觸的磁帶介質(zhì)隱藏的部分)的側(cè)視圖；圖5A是沿圖4中的線5-5截取的且示出處于高張力模式中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖面圖；圖5B是沿圖4中的線5-5截取的且示出處于低張力模式中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖面圖；圖5C是沿圖4中的線5-5截取的且示出修改的圖5A中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖面圖；圖5D是示出圖5C的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作狀態(tài)序列的側(cè)視圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的另一典型實(shí)施例的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(包括通常由與之接觸的磁帶介質(zhì)隱藏的部分)的側(cè)視圖；圖7A是沿圖6中的線7-7截取的且示出處于低張力模式中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖面圖；圖7B是沿圖6中的線7-7截取的且示出處于高張力模式中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖面圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一典型實(shí)施例的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(包括通常由與之接觸的磁帶介質(zhì)隱藏的部分)的側(cè)視圖；圖9A是沿圖8中的線9-9截取的且示出處于低張力模式中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖面圖；圖9B是沿圖8中的線9-9截取的且示出處于高張力模式中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖面圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的另一典型實(shí)施例的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(包括通常由與之接觸的磁帶介質(zhì)隱藏的部分)的側(cè)視圖；圖11A是沿圖10中的線11-11截取的且示出處于低張力模式中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖面圖；圖11B是沿圖10中的線11-11截取的且示出處于高張力模式中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖面圖；圖12A、12B和12C是示出根據(jù)本發(fā)明的另一典型實(shí)施例的磁帶調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頂視圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的另一典型實(shí)施例的磁帶調(diào)節(jié)系統(tǒng)的透視圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的另一典型實(shí)施例的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(包括通常由與之接觸的磁帶介質(zhì)隱藏的部分)的側(cè)視圖；圖15是示出在圖14中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中使用的一個(gè)典型轉(zhuǎn)速控制器的側(cè)視圖；和圖16是示出在圖14中的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中使用的另一個(gè)典型轉(zhuǎn)速控制器的側(cè)視圖。
發(fā)明詳述將會通過附圖(其不必要按比例示出)示出的典型實(shí)施例來描述本發(fā)明，在附圖中，在所有的幾個(gè)視圖中，相同的參考標(biāo)記表示相同的元件。
參照圖1，在這里描述的創(chuàng)造性概念可以具體體現(xiàn)在磁帶驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(磁帶驅(qū)動器)10中，所述磁帶驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲設(shè)備10用于通過主數(shù)據(jù)處理設(shè)備12來存儲和再現(xiàn)數(shù)據(jù)，該主機(jī)數(shù)據(jù)處理設(shè)備12可以是適合于與磁帶驅(qū)動器10進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的其他處理裝置的通用計(jì)算機(jī)。所述磁帶驅(qū)動器10包括多個(gè)組件，用于提供控制和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)，該控制和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)用來從磁帶介質(zhì)讀取主數(shù)據(jù)(host data)以及向磁帶介質(zhì)寫入主數(shù)據(jù)。僅僅作為實(shí)例，那些組件通常可以包括通道適配器14、微處理器控制器16、數(shù)據(jù)緩沖器18、讀取/寫入數(shù)據(jù)流電路20、運(yùn)動控制系統(tǒng)22以及磁帶接口系統(tǒng)24，所述磁帶接口系統(tǒng)20包括馬達(dá)驅(qū)動器電路25和讀取/寫入磁頭單元26。
所述微處理器控制器16提供磁帶驅(qū)動器10的所有其他組件的操作的一般控制功能。如同傳統(tǒng)中的，根據(jù)期望的磁帶驅(qū)動操作特性，可以經(jīng)由微碼例程(未示出)來對由微處理器控制器16執(zhí)行的功能進(jìn)行編程。在數(shù)據(jù)寫入操作期間(在數(shù)據(jù)讀取操的情況下所有數(shù)據(jù)流是相反的)，微處理器控制器16激活通道適配器14來執(zhí)行所需要的主機(jī)接口協(xié)議，以接收信息數(shù)據(jù)塊。所述通道適配器14將所述數(shù)據(jù)塊傳送到數(shù)據(jù)緩沖器18，該數(shù)據(jù)緩沖器存儲所述數(shù)據(jù)以用于后續(xù)讀取/寫入處理。所述數(shù)據(jù)緩沖器18接著將從通道適配器14接收到的數(shù)據(jù)塊傳送到讀取/寫入數(shù)據(jù)流電路20，該讀取/寫入數(shù)據(jù)流電路20將所述設(shè)備數(shù)據(jù)格式化為能夠記錄在磁帶介質(zhì)上的物理格式化的數(shù)據(jù)。讀取/寫入數(shù)據(jù)流電路20負(fù)責(zé)在微處理器控制器16的控制下執(zhí)行所有讀取/寫入數(shù)據(jù)傳送操作。來自讀取/寫入電路20的物理格式化的數(shù)據(jù)被傳送到磁帶接口系統(tǒng)24。后者包括讀取/寫入磁頭單元26中的一個(gè)或多個(gè)讀取/寫入磁頭，以及用于執(zhí)行安裝在輸送輪30和接收輪32上的磁帶介質(zhì)28的前進(jìn)和倒退運(yùn)動的驅(qū)動馬達(dá)組件(未示出)。所述磁帶接口系統(tǒng)24的驅(qū)動組件由運(yùn)動控制系統(tǒng)22和馬達(dá)驅(qū)動器電路25進(jìn)行控制，以執(zhí)行比如正向和反向記錄和播放、倒帶以及其他磁帶運(yùn)動功能的磁帶運(yùn)動。另外，在多軌道磁帶驅(qū)動系統(tǒng)中，所述運(yùn)動控制系統(tǒng)22相對于縱向磁帶運(yùn)動的方向來橫向地定位讀取/寫入磁頭，以便將數(shù)據(jù)記錄在多個(gè)軌道上。
在大多數(shù)情況下，如圖2中所示，磁帶介質(zhì)28被安裝在經(jīng)由磁帶驅(qū)動器10中的插槽36插入在磁帶驅(qū)動器10中的磁帶盒34中。所述磁帶盒34包括容納磁帶28的外殼38。所述輸送輪30被示出為安裝在外殼38上。
現(xiàn)在參照圖3，當(dāng)磁帶盒34位于磁帶驅(qū)動器10中的其操作位置時(shí)，磁帶介質(zhì)28與讀取/寫入磁頭單元26配準(zhǔn)地相接合(registeredengagement)，以便所述磁帶能夠縱向地流過后者的讀取/寫入磁頭的表面。用于將所述磁帶介質(zhì)28配準(zhǔn)(register)在所需要的位置的機(jī)制是常規(guī)設(shè)計(jì)，因此，為了簡短，對該機(jī)制不進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。只需要說明的是配準(zhǔn)操作還使磁帶介質(zhì)28的表面與一對磁帶導(dǎo)引裝置40和42相接觸，前者位于讀取/寫入磁頭單元26和輸送輪30之間，而后者位于讀取/寫入磁頭單元26和接收輪32之間。如果使用機(jī)電的磁帶張力感測，在磁帶通路上還可以提供一對磁帶張力傳感器44和46。所述磁帶張力傳感器44和46可以分別位于所述磁帶導(dǎo)引裝置40和42附近(如圖3中所示)，或者它們可以集成在一起(未示出)。根據(jù)常規(guī)實(shí)際應(yīng)用，常規(guī)導(dǎo)引輪47的系統(tǒng)也可以設(shè)置在磁帶通路上。
在磁帶介質(zhì)28從輸送輪流過讀取/寫入磁頭單元26到達(dá)接收輪32時(shí)，所述磁帶導(dǎo)引裝置40和42有助于導(dǎo)引磁帶介質(zhì)28。另外，根據(jù)本發(fā)明所述磁帶導(dǎo)引裝置40和42用來執(zhí)行磁帶張力調(diào)節(jié)。具體地，如同下面通過幾個(gè)可選的實(shí)施例來進(jìn)行更為詳細(xì)地描述，所述磁帶導(dǎo)引裝置40和42被構(gòu)建來用作磁帶通路的高帶寬牽引組件。使用低質(zhì)量、低慣量設(shè)計(jì)原理，所述磁帶導(dǎo)引裝置40和42被構(gòu)建來響應(yīng)于隨機(jī)高頻磁帶張力瞬變現(xiàn)象而實(shí)現(xiàn)快速激勵(lì)。這個(gè)方案與傳統(tǒng)的磁帶張力控制元件(比如馬達(dá)扭矩控制系統(tǒng))形成對比，由于使用具有相對高質(zhì)量和高轉(zhuǎn)動慣量的組件，傳統(tǒng)的磁帶張力控制元件的響應(yīng)時(shí)間更慢。
使用傳統(tǒng)磁帶張力感測組件(比如壓力傳感器等)來實(shí)現(xiàn)磁帶張力傳感器44和46。它們被使用來監(jiān)測磁帶張力和提供用于控制由磁帶導(dǎo)引裝置40和42產(chǎn)生的磁帶張力調(diào)節(jié)的反饋信號。磁帶張力控制電路48將來自磁帶張力傳感器44和46的反饋信號處理為張力控制信號，該張力控制信號被使用來控制磁帶導(dǎo)引裝置40和42以調(diào)節(jié)磁帶張力。通常，在任何給定時(shí)間磁帶導(dǎo)引裝置40和42中的僅僅一個(gè)需要執(zhí)行磁帶張力調(diào)節(jié)，這取決于磁帶流動的方向。在磁帶介質(zhì)28從輸送輪30流動到接收輪32時(shí)，所述磁帶導(dǎo)引裝置40(以及其相關(guān)的磁帶張力傳感器44)正常工作。相反，在磁帶介質(zhì)28從接收輪32流動到輸送輪30時(shí)，所述磁帶導(dǎo)引裝置42(以及其相關(guān)的磁帶張力傳感器46)正常工作。
作為使用磁帶張力傳感器44和46來向張力控制系統(tǒng)48提供磁帶張力信息的替換，可以根據(jù)共同擁有的、題目為“Servo Pattern Based TapeTension Control For Tape Drives”的美國專利No.6,934,108來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)專利公開了使用從在磁帶介質(zhì)上記錄的伺服標(biāo)記獲得的伺服時(shí)序信號來執(zhí)行磁帶張力監(jiān)測。因此，應(yīng)該明白的是，磁帶張力傳感器44和46在本發(fā)明的上下文中僅僅是可選的。
圖4、5A和5B例示了一個(gè)典型的磁帶導(dǎo)引裝置構(gòu)造50，其可以被使用來實(shí)現(xiàn)圖3的磁帶導(dǎo)引裝置40和42。所述構(gòu)造50是利用主體52來形成，該主體52的外表面包括磁帶承載部分54，該磁帶承載部分54具有形式為一個(gè)或多個(gè)具有任何期望的形狀和尺寸的空氣端口56的牽引元件?？諝馔ǖ?8與空氣端口56流體聯(lián)通。所述空氣通道58延伸通過所述主體52到達(dá)空氣管道60，該空氣管道60連接到氣壓源62。所述氣壓源62能夠產(chǎn)生正氣壓，該正氣壓將空氣導(dǎo)引通過所述空氣通道58到達(dá)空氣端口56，在該空氣端口排出。另外，所述氣壓源62還可以被構(gòu)建來產(chǎn)生負(fù)氣壓，以便在空氣端口56產(chǎn)生真空。通過圖3的磁帶張力控制電路48來提供對氣壓源62的控制輸入。
在圖4、5A和5B的配置中，僅通過舉例的方式將主體52示為中空圓柱體，其意在相對于磁帶介質(zhì)28而固定在合適的位置。所述圓柱體的外表面的一部分形成有多個(gè)圓形孔，所述多個(gè)圓形孔提供空氣端口56，并且圓柱體的中空內(nèi)部提供空氣通道58。如果需要，可以向主體52添加可選的上框架和下框架64和66，以在磁帶介質(zhì)28流過磁帶承載部分54時(shí)垂直地限制所述磁帶介質(zhì)28。圖4還示出了其中氣壓源62被實(shí)現(xiàn)為空氣泵的典型配置。應(yīng)該明白的是，可以使用替換的裝置來提供正氣壓或負(fù)氣壓。例如，根據(jù)是需要正氣壓還是負(fù)氣壓，可以控制開關(guān)來將空氣管道60連接到氣壓源或真空源。
在操作時(shí)，磁帶介質(zhì)28流過所述構(gòu)造50的磁帶承載部分54。如果沒有正氣壓被提供給空氣端口56，或者如果半真空(partial vacuum)被施加到其上，則所述磁帶介質(zhì)28將與磁帶承載部分相摩擦。不能形成空氣承載來支撐磁帶介質(zhì)28。相反，將會產(chǎn)生較大的摩擦，并且在下游磁帶通路上產(chǎn)生增加的磁帶張力。這種情形在圖5A中示出。如果正氣壓被提供給空氣端口56，流過空氣端口的空氣將會使磁帶介質(zhì)28從磁帶承載部分移開，這將會將摩擦系數(shù)降低到接近很低(asymptotic low)的水平，并且由此降低磁帶摩擦和下游磁帶張力。這種情形在圖5B中示出。如上所討論的，圖3中的磁帶張力控制電路48被用來將控制信號施加到氣壓源62，以調(diào)整流過空氣端口56的空氣，并且由此響應(yīng)于由磁帶張力傳感器44和46(如果存在的話)或者利用其他裝置執(zhí)行的磁帶張力監(jiān)測來調(diào)節(jié)磁帶張力。傳統(tǒng)的充氣控制系統(tǒng)組件可以用來控制由氣壓源62遞送的氣壓。由于此種組件通常是高度靈敏的，所以可以快速地調(diào)節(jié)氣壓，由此使得磁帶導(dǎo)引裝置50用作高帶寬磁帶通路牽引組件。
在磁帶導(dǎo)引裝置50的修改型中，如圖5C和5D中所示，在空氣通道58中可滑動地設(shè)置具有相對小質(zhì)量的孔快門(apertured shutter)68。所述快門68的孔被形成為使得當(dāng)快門68被滑動到打開位置時(shí)，它們與空氣端口56對齊，由此便于空氣不受限制地流過磁帶導(dǎo)引裝置50。為了限制空氣流動，所述快門68被可控地滑動到閉合位置，其中所述快門完全地阻擋所述空氣端口56。圖5D示出了若干個(gè)典型快門位置。任何合適地驅(qū)動機(jī)制可以使用來控制快門，包括磁鐵和線圈、機(jī)械驅(qū)動器等?？扉T68的小質(zhì)量、低慣量構(gòu)造使得它能夠非?？焖俚卦谄浯蜷_和關(guān)閉位置之間輪轉(zhuǎn)，由此允許磁帶導(dǎo)引裝置50用作高帶寬磁帶通路牽引組件。
現(xiàn)在參考圖6、7A和7B，可以使用一種替代構(gòu)造70來實(shí)現(xiàn)圖3中示出的磁帶導(dǎo)引裝置40和42。所述構(gòu)造70在許多方面類似于圖4、5A和5B中的構(gòu)造50，如同利用相應(yīng)的參考標(biāo)記所示出的(即，構(gòu)造50的參考標(biāo)記加上20)。構(gòu)造70相對于構(gòu)造50的主要的區(qū)別特征在于，后者沒有使用空氣端口作為牽引元件，而是構(gòu)造70具有一組邊緣元件76，該邊緣元件76從磁帶承載部分74中的拉長的開口中突出出來。圖7A示出了處于收回位置的邊緣元件76，其中氣壓源82沒有施加氣壓，或者向其施加了半真空。在這個(gè)位置上，由于在磁帶下的空氣承載的形成，磁帶承載部分74的表面對下游磁帶通路的磁帶介質(zhì)28造成的張力最小。圖7B示出了作為氣壓源82施加正氣壓的結(jié)果，處于其伸出位置的邊緣元件76。邊緣元件76的外表面將磁帶介質(zhì)向外28擠出，并且由于該邊緣元件排除了空氣承載，并且磁帶經(jīng)受接觸壓力，因此磁帶介質(zhì)28的摩擦和下游磁帶張力增加。可以以任何方式將邊緣元件76固定在主體74上，只要該方式使得所述邊緣元件76能夠響應(yīng)于氣壓(或者直接機(jī)械激勵(lì))而伸出和收回，并且合適地保持在磁帶承載部分74中的各自的開口中。傳統(tǒng)的充氣控制系統(tǒng)組件可以用來控制由氣壓源62遞送的氣壓。由于此種組件通常是高度靈敏的，所以可以快速地調(diào)節(jié)氣壓。這一特性，以及邊緣元件76是小質(zhì)量、低慣量構(gòu)造的事實(shí)，使得磁帶導(dǎo)引裝置70可用作高帶寬磁帶通路牽引組件。
現(xiàn)在參考圖8、9A和9B，示出了可以用來實(shí)現(xiàn)圖3中示出的磁帶導(dǎo)引裝置40和42的另一種替代構(gòu)造90。所述構(gòu)造90在許多方面類似于圖4、5A和5B中的構(gòu)造50，如利用相應(yīng)的參考標(biāo)記所示(即，構(gòu)造50的參考標(biāo)記加上40)。構(gòu)造90相對于構(gòu)造50的主要的區(qū)別特征在于，后者沒有使用空氣端口作為牽引元件，而是具有一組切片元件96，該切片元件96通過磁帶承載部分94中的端口開口凸出出來。圖9A示出了處于收回位置的邊緣元件96，其中氣壓源102沒有施加氣壓，或者向其施加半真空。在這個(gè)位置上，由于在磁帶下的空氣承載的形成，磁帶介質(zhì)28與磁帶承載部分94接合，在下游磁帶通路中磁帶的張力最小。圖9B示出了作為氣壓源102施加正氣壓的結(jié)果，處于其伸出位置的邊緣元件96。切片元件96的外端表面將磁帶介質(zhì)28向外推出，并且由于該元件推開了空氣承載，并且磁帶經(jīng)受接觸壓力，因此磁帶介質(zhì)28的摩擦和下游磁帶張力增加。雖然沒有示出，一些元件96的末端可以是逐漸變細(xì)的，從而當(dāng)磁帶介質(zhì)28在第一方向上移動時(shí)提供逆流切片邊緣(upstreamskiving edge)，剩余元件的末端可以是逐漸變細(xì)的，從而當(dāng)磁帶介質(zhì)28沿相反的方向移動時(shí)提供逆流切片邊緣?？梢砸匀魏畏绞綄⑶衅?6固定在主體94上，只要該方式使得它們能夠響應(yīng)于氣壓(或者直接機(jī)械激勵(lì))而伸出和收回，并且合適地保持在磁帶承載部分94中的各自的開口中。傳統(tǒng)的充氣控制系統(tǒng)組件可以用來控制由氣壓源102遞送的氣壓。由于此種組件通常是高度靈敏的，所以可以快速地調(diào)節(jié)氣壓。這一特征與切片元件96是小質(zhì)量、低慣量構(gòu)造的事實(shí)結(jié)合起來，使得磁帶導(dǎo)引裝置90能夠用作高帶寬磁帶通路牽引組件。
現(xiàn)在參考圖10、11A和11B，示出了可以用來實(shí)現(xiàn)圖3中示出的磁帶導(dǎo)引裝置40和42的另一種替代構(gòu)造110。如利用相應(yīng)的參考標(biāo)記所示(即，構(gòu)造70的參考標(biāo)記加上40)，所述構(gòu)造110在許多方面類似于圖6、7A和7B中的構(gòu)造70。構(gòu)造110相對于構(gòu)造70的主要的區(qū)別特征在于，提供了牽引元件的切片邊緣元件116平行于磁帶導(dǎo)引裝置110的軸。圖11A示出了處于收回位置的邊緣元件116，其中氣壓源122沒有施加氣壓，或者向其施加半真空。在這個(gè)位置上，由于在磁帶下的空氣承載的形成，磁帶介質(zhì)28與磁帶承載部分114的表面接合，而在下游磁帶通路中的磁帶介質(zhì)28的張力最小。圖11B示出了作為氣壓源122施加正氣壓的結(jié)果，處于其伸出位置的邊緣元件116。邊緣元件116的外表面將磁帶介質(zhì)28向外推出，由于所述元件推開了空氣承載，并且磁帶經(jīng)受接觸壓力，磁帶介質(zhì)28的摩擦和下游磁帶張力增加。雖然沒有示出，一些元件116的末端可以使逐漸變細(xì)的，從而當(dāng)磁帶介質(zhì)28在第一方向上移動時(shí)，提供逆流切片邊緣；剩余的所述元件的末端可以是逐漸變細(xì)的，從而當(dāng)磁帶介質(zhì)沿相反的方向移動時(shí)，提供逆流切片邊緣?？梢砸匀魏畏绞綄⑦吘壴?16固定在主體114上，只要該方式使得它們響應(yīng)于氣壓(或者直接機(jī)械激勵(lì))而伸出和收回，并且合適地保持在磁帶承載部分114中的各自的開口中。傳統(tǒng)的充氣控制系統(tǒng)組件可以用來控制由氣壓源122遞送的氣壓。由于此種組件通常是高度靈敏的，所以可以快速地調(diào)節(jié)氣壓。這一特征與邊緣元件116是小質(zhì)量、低慣量構(gòu)造的事實(shí)相結(jié)合，使得磁帶導(dǎo)引裝置110能夠用作高帶寬磁帶通路牽引組件。
現(xiàn)在參考圖12A、12B和12C，示出了可以用來實(shí)現(xiàn)圖3中示出的磁帶導(dǎo)引裝置40和42的另一種替代構(gòu)造130。所述構(gòu)造130由整體上是圓柱形的主體132形成，其外表面包括具有狹槽136的磁帶承載部分134，該狹槽面對磁帶介質(zhì)28。形式為切片邊緣元件138的牽引元件被可滑動地設(shè)置在狹槽136上?？梢酝ㄟ^在狹槽136的底部設(shè)置的壓電傳感器140來調(diào)節(jié)切片邊緣元件138位置。所述傳感器140在圖12A、12B和12C中示出的各個(gè)位置之間移動所述邊緣元件138，并且根據(jù)需要來增加和降低磁帶張力。圖12A示出了處于中間位置的邊緣元件138，該邊緣元件138的外表面與所述磁帶承載部分134平齊。在這個(gè)位置上，由于在磁帶下的空氣承載的形成，磁帶介質(zhì)28與磁帶承載部分134和邊緣元件138的表面接合，并且下游磁帶通路的磁帶介質(zhì)28的張力最小。圖12B示出了作為傳感器140膨脹的結(jié)果，處于其伸出位置的邊緣元件138。邊緣元件138的外表面將磁帶介質(zhì)28向外推出，由于所述邊緣元件推開了空氣承載，并且磁帶經(jīng)受接觸壓力，磁帶介質(zhì)28的摩擦和下游磁帶張力增加。圖12C示出了作為傳感器140收縮的結(jié)果，處于其收回位置的邊緣元件138。由于狹槽136推開空氣承載而導(dǎo)致了接觸壓力的增加，磁帶介質(zhì)28的下游磁帶張力增加。通過圖3中的磁帶張力控制電路48可以提供對傳感器140的控制輸入。邊緣元件138的小質(zhì)量、低慣量構(gòu)造使其在其打開和關(guān)閉位置之間非?？焖俚剞D(zhuǎn)換，并且由此使得磁帶導(dǎo)引裝置130用作高帶寬磁帶通路牽引組件。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到參考圖13，示出了使用來實(shí)現(xiàn)圖3中的磁帶導(dǎo)引裝置40和42的另一替換構(gòu)造150。利用具有小質(zhì)量和低慣量的整體為圓柱形的主體152形成構(gòu)造150，圓柱形主體152的外表面包括承受磁帶介質(zhì)28的磁帶承載部分154。在磁帶承載部分154上形成切片邊緣元件156形式的牽引元件。其位置可以通過轉(zhuǎn)動所述主體152來進(jìn)行調(diào)節(jié)，如箭頭158所示。主體152的轉(zhuǎn)動可以借助于伺服馬達(dá)或其他高帶寬激勵(lì)裝置159來執(zhí)行。當(dāng)沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動主體152時(shí)，所述邊緣元件156處于非接合位置，在該非接合位置，邊緣元件156不與磁帶介質(zhì)28接觸。在這個(gè)位置，由于在磁帶下的空氣承載的形成，磁帶介質(zhì)28與磁帶承載部分154的表面接合，并且在下游磁帶通路的磁帶介質(zhì)28的張力最小。當(dāng)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動主體152時(shí)，如圖13所示，邊緣元件156與磁帶介質(zhì)28接觸。切片元件156的外表面將磁帶介質(zhì)28向外推出，并且由于所述邊緣元件推開了空氣承載而導(dǎo)致增加的接觸壓力，因此磁帶介質(zhì)28的摩擦和下游磁帶張力增加。將會通過圖3中的磁帶張力控制電路48來提供對用于轉(zhuǎn)動主體152的激勵(lì)裝置的控制輸入。
因?yàn)橹黧w152被構(gòu)造成為具有最小化的質(zhì)量和慣量，所以可以避免能夠降低其對轉(zhuǎn)動力的響應(yīng)的不希望的動量效果。例如，可以通過在主體152中形成用于重量減小的開口或孔來獲得減小的質(zhì)量和慣量。因此，可以非?？焖俚剞D(zhuǎn)動主體152，從而使得磁帶導(dǎo)引裝置150用作高帶寬磁帶通路牽引組件。
現(xiàn)在參考圖14，示出了使用來實(shí)現(xiàn)圖3中的磁帶導(dǎo)引裝置40和42的另一替換構(gòu)造160。利用具有小質(zhì)量和低慣量的整體為圓柱形的主體162形成構(gòu)造160，圓柱形主體162的外表面磁帶承載部分164。如果需要，可以向主體162添加可選的上框架和下框架166和168，以在磁帶介質(zhì)28流過磁帶承載部分164時(shí)垂直地限制所述磁帶介質(zhì)28。與磁帶介質(zhì)28在磁帶承載表面上滑過一個(gè)或多個(gè)牽引元件以產(chǎn)生可變的牽引或滑動摩擦系數(shù)的上述實(shí)施例不同，主體162適于在軸170上轉(zhuǎn)動，同時(shí)與磁帶介質(zhì)接合。于是，利用適于控制主體162的轉(zhuǎn)動牽引的牽引元件172來調(diào)節(jié)磁帶張力，由此改變下游磁帶張力。所述牽引元件172適于降低或增加主體162上的扭矩，或者兩者都具備。為了防止磁帶介質(zhì)28相對于磁帶導(dǎo)引裝置160滑動，可以在磁帶承載部分164上形成溝槽或者其他磁帶抓牢表面特征。
因?yàn)橹黧w162被構(gòu)造成為具有最小化的質(zhì)量和慣量，所以可以避免能夠降低其對牽引控制力的響應(yīng)的不希望的動量效果。例如，可以通過在主體162中形成用于重量減小的開口或孔來獲得減小的質(zhì)量和慣量。因此，可以非?？焖俚卣{(diào)節(jié)主體162上的扭矩，從而使磁帶導(dǎo)引裝置150用作高帶寬磁帶通路牽引組件。
圖15例示了一種典型的牽引元件172的構(gòu)造，其中，安裝在固定表面S1上的機(jī)械磁盤制動裝置被放置成嚙合在軸170上固定的轉(zhuǎn)子176。也可以使用其他制動裝置設(shè)計(jì)，包括但不限于電磁制動裝置，只要該制動裝置離所述磁帶介質(zhì)28足夠遠(yuǎn)，以便不干擾其上的數(shù)據(jù)。通過圖3中的磁帶張力控制電路48來提供對制動裝置174的控制輸入。
圖16例示了牽引元件172的另一種典型構(gòu)造，其中，馬達(dá)/制動裝置178固定在固定表面S2上。所述馬達(dá)/制動裝置178驅(qū)動離合器180，該離合器被定位來與固定在軸170上的滾筒(drum)嚙合。所述軸170被安裝在固定表面S2上。所述離合器180用于可調(diào)節(jié)地耦合到所述滾筒180的內(nèi)表面182。所述主體162上的扭矩，以及所述磁帶張力將會增加或減小。通過圖3中的磁帶張力控制電路48來提供對馬達(dá)/制動裝置178的控制輸入。
因此，已經(jīng)公開了一種用于在磁帶驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的操作期間調(diào)節(jié)磁帶張力的系統(tǒng)和方法，其中，磁帶介質(zhì)和磁帶導(dǎo)引裝置之間或者固定表面和轉(zhuǎn)動磁帶導(dǎo)引裝置之間的摩擦系數(shù)被控制來向磁帶介質(zhì)施加牽引力，該牽引力用于影響下游磁帶張力。雖然已經(jīng)示出了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，但是應(yīng)該明白的是，根據(jù)這里的教導(dǎo)可以實(shí)現(xiàn)許多變形和替換實(shí)施例。例如，可以找到本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使得磁帶介質(zhì)的位置可以可變地修改，并且其纏繞在另一磁帶通路元件的角度也很大地改變了。這將改變所述元件上的磁帶摩擦，并且由此控制磁帶張力。因此，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明應(yīng)該之能根據(jù)所附權(quán)利要求
和其等價(jià)物來進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.在一種磁帶驅(qū)動器中，用于調(diào)節(jié)所述磁帶驅(qū)動器中磁帶介質(zhì)的張力的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括磁帶導(dǎo)引裝置；所述磁帶導(dǎo)引裝置固定在磁帶通路中的一個(gè)位置上；所述磁帶導(dǎo)引裝置上的磁帶承載部分，用于在所述磁帶通路中與磁帶介質(zhì)接合；可操作的與所述磁帶導(dǎo)引裝置相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)牽引元件，其用來施加牽引力，該牽引力影響下游磁帶張力；以及控制電路，用于控制所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件的操作，以便改變磁帶張力。
2.如權(quán)利要求
1所述的磁帶驅(qū)動器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件被設(shè)置在所述磁帶承載部分上，以調(diào)節(jié)所述磁帶介質(zhì)和所述磁帶承載部分之間的摩擦系數(shù)。
3.如權(quán)利要求
1所述的磁帶驅(qū)動器，其中，所述磁帶導(dǎo)引裝置是可轉(zhuǎn)動的，并且所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件被設(shè)置在固定表面上且與所述磁帶導(dǎo)引裝置結(jié)合以調(diào)節(jié)其相對于所述固定表面的摩擦系數(shù)。
4.如權(quán)利要求
2所述的磁帶驅(qū)動器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括在所述磁帶承載部分上的一個(gè)或多個(gè)空氣端口，所述一個(gè)或多個(gè)空氣端口與將氣壓遞送到所述空氣端口的氣壓源流體聯(lián)通。
5.如權(quán)利要求
2所述的磁帶驅(qū)動器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括在所述磁帶承載部分上的一個(gè)或多個(gè)切片邊緣元件，所述一個(gè)或多個(gè)切片邊緣元件與用于將氣壓遞送到所述邊緣元件的位置的氣壓源流體聯(lián)通。
6.如權(quán)利要求
2所述的磁帶驅(qū)動器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括所述磁帶承載部分上的一個(gè)或多個(gè)切片邊緣元件，其由用于定位所述邊緣元件的傳感器驅(qū)動。
7.如權(quán)利要求
2所述的磁帶驅(qū)動器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括所述磁帶承載部分上的切片邊緣元件，并且其中所述磁帶導(dǎo)引裝置可操作地耦合到用于轉(zhuǎn)動所述磁帶導(dǎo)引裝置的激勵(lì)器，以便所述邊緣元件能夠接觸所述磁帶介質(zhì)。
8.如權(quán)利要求
3所述的磁帶驅(qū)動器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括制動裝置，用于減慢所述磁帶導(dǎo)引裝置的轉(zhuǎn)動。
9.如權(quán)利要求
3所述的磁帶驅(qū)動器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括馬達(dá)，用于加速所述磁帶導(dǎo)引裝置的轉(zhuǎn)動。
10.如權(quán)利要求
1所述的磁帶驅(qū)動器，還包括張力傳感器，用于感測磁帶張力。
11.一種用于在磁帶驅(qū)動器的操作期間調(diào)節(jié)磁帶張力的方法，包括監(jiān)測磁帶通路中的磁帶張力；響應(yīng)于所述監(jiān)測，產(chǎn)生感測信號；響應(yīng)于所述分析，產(chǎn)生張力控制信號；以及通過調(diào)節(jié)可操作地與磁帶導(dǎo)引裝置相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)牽引元件以便施加影響下游磁帶張力的牽引力，來調(diào)節(jié)所述磁帶張力，所述磁帶導(dǎo)引裝置具有磁帶承載部分且固定在磁帶通路中的一個(gè)位置上。
12.如權(quán)利要求
11所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件被設(shè)置在所述磁帶承載部分上，并且所述磁帶張力調(diào)節(jié)包括改變由所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件提供的在所述磁帶承載部分和所述磁帶介質(zhì)之間的摩擦系數(shù)。
13.如權(quán)利要求
11所述的方法，其中，所述磁帶導(dǎo)引裝置是可轉(zhuǎn)動的，并且所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件被設(shè)置在固定表面上且與所述磁帶導(dǎo)引裝置接合，所述磁帶張力調(diào)節(jié)包括改變在所述固定表面和所述磁帶導(dǎo)引裝置之間的所述牽引元件提供的摩擦系數(shù)，以改變所述磁帶導(dǎo)引裝置的轉(zhuǎn)動速度。
14.如權(quán)利要求
12所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括與氣壓源流體聯(lián)通的一個(gè)或多個(gè)空氣端口，并且所述改變摩擦系數(shù)包括有選擇地將正氣壓或負(fù)氣壓施加到所述空氣端口。
15.如權(quán)利要求
12所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括與氣壓源流體聯(lián)通的一個(gè)或多個(gè)切片邊緣元件，并且所述改變摩擦系數(shù)包括控制所述氣壓源以有選擇地伸出或收回所述邊緣元件。
16.如權(quán)利要求
12所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括由用于定位所述邊緣元件的傳感器驅(qū)動的一個(gè)或多個(gè)切片邊緣元件，并且所述改變摩擦系數(shù)包括有選擇地控制所述傳感器以伸出或收回所述邊緣元件。
17.如權(quán)利要求
12所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括所述磁帶承載部分上的切片邊緣元件，并且所述改變摩擦系數(shù)包括有選擇地轉(zhuǎn)動所述磁帶導(dǎo)引裝置，以便所述邊緣元件接觸所述磁帶介質(zhì)。
18.如權(quán)利要求
13所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括制動裝置，并且所述改變所述磁帶導(dǎo)引裝置的轉(zhuǎn)速包括激勵(lì)所述制動裝置來減慢磁帶介質(zhì)轉(zhuǎn)動。
19.如權(quán)利要求
13所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括馬達(dá)，并且所述改變所述磁帶導(dǎo)引裝置的轉(zhuǎn)速包括驅(qū)動所述馬達(dá)來加速磁帶導(dǎo)引裝置轉(zhuǎn)動。
20.在一種磁帶驅(qū)動器中，用于調(diào)節(jié)所述磁帶驅(qū)動器中磁帶介質(zhì)的張力的磁帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括磁帶導(dǎo)引裝置；所述磁帶導(dǎo)引裝置固定在磁帶通路中的一個(gè)位置上；所述磁帶導(dǎo)引裝置上的磁帶承載部分，用于在所述磁帶通路中接合磁帶介質(zhì)；可操作地與所述磁帶導(dǎo)引裝置相關(guān)聯(lián)的磁帶張力控制器；與所述磁帶導(dǎo)引裝置可操作地相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)牽引元件，用來施加牽引力，該牽引力影響下游磁帶張力；所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件包括下述任何之一1)在所述磁帶承載部分中空氣端口，其與氣壓源聯(lián)通以通過向所述磁帶介質(zhì)施加正或負(fù)氣壓來改變所述磁帶承載部分的摩擦系數(shù)，2)所述磁帶承載部分上的切片邊緣，其與氣壓源聯(lián)通以通過伸出或收回所述邊緣部件來改變所述磁帶承載部分的摩擦系數(shù)，3)所述磁帶承載部分上的切片邊緣，其由傳感器控制以通過與所述磁帶介質(zhì)接合或不與所述磁帶介質(zhì)接合來改變所述磁帶承載部分的摩擦系數(shù)，4)制動裝置，其用于減慢所述磁帶導(dǎo)引裝置的轉(zhuǎn)動以增加所述磁帶介質(zhì)的下游張力，以及5)馬達(dá)，其用于加速所述磁帶導(dǎo)引裝置的轉(zhuǎn)動以減小所述磁帶介質(zhì)的下游張力；以及控制電路，用于控制所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件的操作，以便改變磁帶張力。
專利摘要
用于在磁帶驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的操作期間調(diào)節(jié)磁帶張力的系統(tǒng)和方法，其中，固定位置磁帶導(dǎo)引裝置使用一個(gè)或多個(gè)牽引元件來將控制力施加到磁帶介質(zhì)上，該控制力影響下游磁帶張力。所使用的牽引元件包括但不必須限于，將正氣壓或負(fù)氣壓遞送到磁帶介質(zhì)的空氣端口，可被放置為與磁帶介質(zhì)嚙合或不與磁帶介質(zhì)嚙合的切片邊緣元件，以及接合磁帶導(dǎo)引裝置(如果它是可轉(zhuǎn)動地固定)來控制其轉(zhuǎn)動扭矩的制動裝置或馬達(dá)。使用一種張力控制電路來改變所述一個(gè)或多個(gè)牽引元件的操作。由鄰近于磁帶導(dǎo)引裝置或包含在磁帶導(dǎo)引裝置中的磁帶張力傳感器來提供對控制電路的信號輸入。
文檔編號G11B25/00GK1996473SQ200610144477
公開日2007年7月11日 申請日期2006年11月8日
發(fā)明者R·G·比斯科伯恩, W·S·恰爾內(nèi)斯基 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan