DE102007009324A1

DE102007009324A1 - Schockschutzeinrichtung für eine einen Schwingarm-Aktuator aufweisende Abtasteinrichtung

Info

Publication number: DE102007009324A1
Application number: DE102007009324A
Authority: DE
Inventors: Stephan Knappmann; Michael Bammert; Stefan Kimmelmann
Original assignee: Deutsche Thomson OHG
Current assignee: Deutsche Thomson OHG
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2008-08-28
Also published as: WO2008102004A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schockschutzeinrichtung für eine einen Schwingarm-Aktuator aufweisende Abtasteinrichtung, bei der der Schwingarm-Aktuator mit einem Kopf zur Aufzeichnung/Wiedergabe von Informationen mit einem Aufzeichnungsträger in Wirkverbindung steht und an einem Träger an einer senkrecht zum Schwingarm verlaufenden Schwenkachse gelagert ist und bei der dem Schwingarm ein Magnetantrieb für eine Schwenkbewegung parallel zum Aufzeichnungsträger und ein Magnetantrieb für eine Bewegung senkrecht zu diesem zugeordnet ist, mit einem Beschleunigungssensor zur Erkennung eines Schockereignisses. Sie löst die Aufgabe, die Schockschutzeinrichtung derart zu gestalten, dass der Schwingarm-Aktuator bei einem signalisierten Schockereignis auf einfache Weise fixiert wird. Dazu ist am Schwingarm (1) ein Dauermagnet (15) angeordnet, dem im Abstand vom Schwingarm (1) ein abtasteinrichtungsfester Elektromagnet (16) zugeordnet ist, der bei einem durch den Beschleunigungssensor (22) signalisierten Schockereignis mit einer Stromquelle (19) verbunden wird und den Dauermagneten (15) mit dem Schwingarm-Aktuator anzieht und fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schockschutzeinrichtung für eine einen Schwingarm-Aktuator aufweisende Abtasteinrichtung mit einer Schockschutzeinrichtung, wobei der Schwingarm-Aktuator einen Kopf zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Informationen auf einen bzw. von einem Informationsaufzeichnungsträger aufweist, insbesondere zur Anordnung in einem Gerät zur Aufzeichnung bzw. Wiedergabe von Informationen.
Ein Schwingarm-Aktuator ist einem als Informationsträger ausgebildeten und auf einer Trägervorrichtung gehaltenen Aufzeichnungsträger zugeordnet und weist an seinem freien Ende einen Lese-/Schreibkopf zur Aufzeichnung/Wiedergabe von Informationen auf. Mit diesem wird der Schwingarm-Aktuator in einer zur Aufzeichnungsoberfläche des zu einer Rotationsbewegung angetriebenen Aufzeichnungsträgers parallelen Ebene in Form eines Bogens und senkrecht zu dieser Ebene jeweils durch einen Magnetantrieb, z. B einem Schwingspulenmotor, bewegt. Bei Abschaltung des Laufwerks für die Trägervorrichtung wird der Aufzeichnungsträger zum Stillstand gebracht und der Schwingarm-Aktuator in eine Parkposition bewegt und in dieser schocksicher fixiert. Die Parkposition kann dabei außerhalb der Peripherie des Aufzeichnungsträgers auf einer Parkrampe liegen, wie es beispielsweise beim Gegenstand nach der EP 1 672 620 A2 vorgesehen ist, oder auch über einem inneren, aufzeichnungsfreien Bereich des Aufzeichnungsträgers, wie es beispielsweise in der Darstellung in der US 6 005 736 A gezeigt ist.
Insbesondere bei Abtasteinrichtungen in mobilen Geräten, wie tragbaren Computern und Laptops, ist es wichtig, die einander zugeordneten Komponenten auch im Betriebsmodus vor einem Schockereignis (Stoß) zu schützen, beispielsweise beim Herunterfallen des Gerätes. Der Stoß kann zu einer Beschädigung der Komponenten oder zu einem Spurführungsfehler führen. Zur Verhinderung dieser Stoßfolgen sind Einrichtungen mit Beschleunigungssensoren bekannt, die einen bevorstehenden Schock rechtzeitig detektieren und die veranlassen, dass die beweglichen Teile innerhalb des Gerätes, insbesondere der Schwingarm-Aktuator, aus dem Betriebsmodus heraus in eine sichere Parkposition verbracht und in dieser festgelegt werden, um vor dem zu erwartenden Schock mechanisch besser geschützt zu sein. Der Schwingarm-Aktuator kann in der sicheren Parkposition durch Greifer gehalten werden. Diese erfordern jedoch Bauraum und müssen sehr genau sein, wodurch sie aufwendig sind.
Die US 5 982 573 A hat eine mechanisch weniger aufwendige Schockschutzeinrichtung zum Gegenstand. Bei dieser wird beim Fall des Gerätes von einer ersten auf eine zweite Höhe mit Hilfe von Fallerkennungsmitteln (Beschleunigungssensoren) die auftretende Beschleunigung des Gerätes ermittelt und einem Steuerungssystem signalisiert, wenn die Beschleunigung in einer ausgewählten Bezugszeit von wenigstens 90 ms einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Die Steuerungsmittel stehen in Wirkverbindung mit dem Antrieb des Schwingarm-Aktuators und veranlassen diesen, den Schwingarm in Vorbereitung auf den bevorstehenden Aufschlag in den inneren, aufzeichnungsfreien (inaktiven) Bereich des Aufzeichnungsträgers zu bewegen und dort zu positionieren, um eine Beschädigung des aktiven Bereiches zu verhindern.
Des Weiteren ist In der US 6 005 736 A eine Schockschutzeinrichtung beschrieben. Diese besteht in der Anlegung einer vorbestimmten elektrostatisch anziehenden Spannung zwischen dem Schwingarm und dem Aufzeichnungsträger im Falle eines Schockereignisses, signalisiert durch einen Schocksensor (Beschleunigungssensor). Dabei steht letzterer in Wirkverbindung mit einem elektronischen Schalter, über den der Schwingarm-Aktuator mit einer Spannungsquelle verbunden ist, an die auch der Aufzeichnungsträger direkt angeschlossen ist. Im Normalfall, d. h. außerhalb eines Schockereignisses, ist dieser Schalter geöffnet, und es liegt keine Spannung an. Im Falle einer Schocksignalisierung wird der Schalter geschlossen, so dass der Schwingarm-Aktuator mit der Spannungsquelle verbunden wird und zwischen diesem und dem Aufzeichnungträger die vorbestimmte Spannung anliegt. Die dadurch erzeugte elektrostatische Anziehungskraft veranlasst, dass der Schwingarm in seiner jeweiligen Position gegenüber dem Aufzeichnungsträger gehalten wird, wobei die Spannung so gewählt wird, dass die resultierende Anziehungskraft eine Berührung der beiden Komponenten verhindert. Auf diese Weise sollen eine unberechenbare Bewegung des Schwingarmes relativ zum Aufzeichnungsträger und möglicherweise ein daraus resultierender Schaden vermieden werden, ohne dass der Schwingarm mechanisch festgelegt wird. Dieses Schockschutzsystem wirkt sowohl im Betriebsmodus der Aufzeichnungseinrichtung als auch in deren Nichtbetriebsmodus, in dem der Schwingarm-Aktuator geparkt ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schockschutzeinrichtung für eine einen Schwingarm-Aktuator aufweisende Abtasteinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 alternativ derart zu gestalten, dass dieser bei einem signalisierten Schockereignis auf einfache Weise fixiert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Schwingarm-Aktuator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung besteht in einer Schockschutzeinrichtung mit einem Beschleunigungssensor zur Erkennung eines Schockereignisses für eine Abtasteinrichtung, die einen an einem Schwingarm angeordneten Dauermagneten und einen im Abstand vom Schwingarm angeordneten und dem Dauermagneten zugeordneten abtasteinrichtungsfesten Elektromagneten aufweist. Dieser wird bei einem Schockereignis, das durch den Beschleunigungssensor erkannt und einer Stromquelle, vorzugsweise über ein Steuergerät und einen Schalter, signalisiert wird, mit der Stromquelle verbunden. Infolge der durch den Elektromagneten erzeugten magnetischen Haftkraft wird der Dauermagnet mit dem Schwingarm-Aktuator angezogen und am Elektromagneten fixiert. Der auf diese Weise festgelegte Schwingarm-Aktuator ist damit vor Beschädigungen geschützt und kann auch andere bewegliche Komponenten bei einem auftretenden Schock nicht beschädigen.
Der Dauermagnet ist vorteilhaft auf der dem Aufzeichnungsträger abgewandten Seite des Schwingarm-Aktuators angeordnet, damit dieser durch die magnetische Haftkraft vom Aufzeichnungsträger weggezogen wird. Der Dauermagnet sollte dabei einen möglichst großen Abstand von der Schwenkachse des Schwingarm-Aktuators haben, damit der Abstand zwischen den Magneten klein gehalten werden kann und die Durchbiegung des Schwingarmes bei seiner Fixierung am Elektromagneten minimiert ist. Auch ist es von Vorteil, den Elektromagneten in der Mitte zwischen den Umkehrpunkten der Tracking-Schwenkbewegung des Schwingarmes anzuordnen, um den maximalen Weg des letzteren mit dem Dauermagneten zum Elektromagneten bei einem Schockereignis zu minimieren. Dabei kann der Elektromagnet sehr flach gehalten sein, was die Schockschutzeinrichtung für sehr flache, insbesondere mobile, Geräte geeignet macht. Auch ist die Gestalt des Magneten frei wählbar und kann an das jeweilige bewegliche Teil gut angepasst werden.
Zur Beschleunigung der Sicherung des Schwingarm-Aktuators an dem Elektromagneten kann derart verfahren werden, dass die Wicklung des Elektromagneten so bestromt wird, dass das Magnetfeld zu dem des Dauermagneten gleichgerichtet ist. Infolge einer Signalisierung des Endes des Schockereignisses oder des Vorübergehens der Schockgefahr, verbunden mit einer Abnahme der Beschleunigung des Gerätes, durch den Beschleunigungssensor kann dann die Steuereinrichtung die Wicklung in umgekehrter Richtung bestromen, so dass ein entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt wird. Dadurch wiederum wird die Haftkraft des Dauermagneten beschleunigt überwunden. Gleichzeitig zur entgegengesetzten Bestromung der Wicklung des Elektromagneten kann auch die Trackingspule des Schwingarm-Aktuators bestromt werden, damit sich der Dauermagnet sofort nach dem Lösen von dem Kern des Elektromagneten in einer seitlichen Richtung bewegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: eine perspektivische Draufsicht von einem Schwingarm-Aktuator mit Spulen- und Magnetanordnungen,
2: eine perspektivische Unteransicht des Schwingarm-Aktuators und
3: eine Längsschnitt-Darstellung desselben in Anordnung auf einem Träger mit einer Schockschutzeinrichtung.
Der in den 1 und 2 gezeigte Schwingarm-Aktuator einer nicht weiter dargestellten optischen Abtasteinrichtung weist einen torsionssteifen Schwingarm 1 auf, der in der Art eines zweiarmigen Hebels gestaltet und in seinem Schwerpunkt S zwischen den Hebelarmen I und II an einem Träger (2, 3) um eine senkrecht zum Schwingarm verlaufende Schwenkachse SA schwenklagerbar ist. Der Hebelarm I trägt endseitig einen optischen Kopf 3 mit einer Fokuslinse. An dem anderen Hebelarm II sind zwei gedruckte Spulenanordnungen 4 und 5 angeordnet, die mit diesen zugeordneten trägerfesten Magneten 6 und 7 in Wirkverbindung stehen und mit diesen (6, 7) Magnetantriebe für den Schwingarm ausbilden. Mit OP ist eine optische Platte angedeutet, der der optische Kopf 3 zugeordnet ist.
Dieser Hebelarm II weist einen bezüglich der Schwenkachse koaxial verlaufenden Randbereich 8 mit einer im Abstand von diesem koaxial gestalteten Ausnehmung 9 auf, die an der Ober- und Unterseite jeweils von einer gedruckten Spule 5 umgeben ist. In die Ausnehmung 9 greift ein Schenkel eines U-förmigen und mit dem Magneten 7 verbundenen Jochs berührungslos ein, wobei der Magnet 7 selbst den Randbereich 8 an dessen Außenseite mit Spiel SP koaxial umschließt. Der auf diese Weise gebildete Magnetantrieb bewirkt eine Bewegung des Schwingarmes 1 senkrecht zur Schwenkebene in Fokusierungsrichtung f. Im Bereich zwischen diesem ersten Magnetantrieb und der Schwenkachse SA ist der ringabschnittförmige trägerfeste Magnet 6 koaxial zur Schwenkachse SA und im Abstand zum Schwingarm 1 angeordnet. Diesem Magneten 6 sind ebenfalls zwei an dessen koaxial gekrümmte Gestalt angepasste und mit diesem korrespondierende Spulen 4 zugeordnet, von denen eine auf der Unter- und eine auf der Oberseite des Schwingarmes 1 angeordnet ist. Der mit diesen Spulen 4 und dem Magneten 6 gebildete zweite Magnetantrieb dient der Erzeugung einer Schwenkbewegung des Schwingarmes 1 um die Schwenkachse SA (Trackingrichtung, radial zu einer optischen Platte).
Der den optischen Kopf 3 tragende Hebelarm I ist mit einer Lagerbuchse 11 drehfest verbunden und weist für eine Bewegung dieses Kopfes 3 in der Fokusierungsrichtung f senkrecht zur Schwenkebene einen elastische biegbaren Bereich 12 auf. Mit diesem Hebelarm I ist der Hebelarm II im Bereich zwischen dem optischen Kopf 3 und dem Bereich 12 fest verbunden, ausschließlich in diesem Bereich gehaltert und somit auf der dem optischen Kopf 3 abgewandten Seite des biegbaren Bereiches 12 bis zu seinem Randbereich 8 freischwebend, was in 3 deutlich zu erkennen ist. Der Bereich 12 ist durch eine an der Unterseite und der Oberseite des Hebelarmes I eingebrachte Nut 13 gegenüber der Dicke dieses Hebelarmes I erheblich reduziert und dabei in seiner Dicke derart ausgelegt, dass der kopfseitige Teil des ansonsten biegsteifen Hebelarmes I bei einer Beaufschlagung des Hebelarmes II durch den ersten, mit dem Magneten 7 gebildeten Magnetantrieb in Fokusierungsrichtung f bewegt wird. Über die feste Verbindung der beiden Hebelarme I und II wird auch die Schwenkbewegung des Hebelarmes I um die Schwenkachse SA infolge einer Schwenkbewegung des Hebelarmes II durch den zweiten, mit dem Magneten 6 gebildeten Magnetantrieb und damit also eine Schwenkbewegung des gesamten Schwingarmes 1 bewirkt.
In 3 ist die Anordnung und Lagerung des Schwingarmes 1 an dem Träger 2 dargestellt. An diesem ist ein Lagerzapfen 14 fest angeordnet, an dem der Schwingarm 1 mit der Lagerbuchse 11 drehbar gelagert ist. Die dem optischen Kopf 3 zugeordnete optische Platte OP befindet sich in Parallelanordnung zu diesem. Durch eine Schwenkbewegung des Schwingarmes 1 um die Schwenkachse SA wird der optische Kopf 3 radial zur Platte OP bewegt (1, Trackingrichtung t). Die Fokusierung eines bestimmten Punktes auf der Platte OP wird durch eine Bewegung des Habelarmes II und damit des optischen Kopfes 5 in Fokusierungsrichtung f senkrecht zur Trackingrichtung t ermöglicht.
Dieser Schwingarm-Aktuator ist mit einer Schockschutzeinrichtung versehen, die in 3 schematisch dargestellt ist. Diese ist aus einem an der Unterseite des Hebelarmes II im Bereich des Hebelarmes I angeordneten Dauermagneten 15, z. B. aus NdFeB, (auch 2), einem im Abstand vom Schwingarm I auf dem Träger 2 angeordneten Elektromagneten 16 mit einem Weicheisenkern 17 mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Höhe von 2 mm und einer diesen umgebenden Wicklung 18, einer diese (18) mit Strom versorgenden Stromquelle 19, einem im Stromkreis angeordneten elektronischen Schalter 20, einer diesem zugeordneten Steuereinrichtung 21 und einem Beschleunigungssensor 22 gebildet, der mit der Steuereinrichtung 21 gekoppelt ist. Der Elektromagnet 16 ist dabei in der Mitte zwischen den Umkehrpunkten der Tracking-Schwenkbewegung (nicht zu erkennen) und im gleichen Abstand wie der Dauermagnet 15 von der Schwenkachse SA am Träger 2 angeordnet.
Signalisiert der Beschleunigungssensor 22 ein bevorstehendes Schockereignis an die Steuereinrichtung 21, wird der normalerweise geöffnete Schalter 20 geschlossen, die Wicklung 18 wird bestromt, und der Elektromagnet 16 erzeugt eine magnetische Anziehungskraft, die den Dauermagneten 15 und den mit diesem verbundenen Schwingarm 1 anzieht und lt. angestellter Berechnungen mit einer Haftkraft von 6 N hält. Zur Beschleunigung der Sicherung des Schwingarm-Aktuators an dem Elektromagneten kann zusätzlich noch der Schwingarm 1 mittels des zweiten Magnetantriebs in Richtung des Elektromagneten 16 bewegt werden.
Wenn der Schwingarm 1 ein Gewicht von ca. 300 mg und der Dauermagnet ebenfalls ein Gewicht von 300 mg aufweist, kann der Schwingarm-Aktuator bis zu einem Schock von 1000 G gehalten werden. Die schocksichere Position des Schwingarmes 1 ist in strichpunktierter Linie angedeutet. Diese Position kann insbesondere auch als sichere Parkposition für den Schwingarm verwendet werden, wenn die Abtasteinrichtung ausgeschaltet ist, da durch die Verwendung des Weicheisenkerns der Elektromagnet den Schwingarm auch in stromlosem Zustand durch den engen Kontakt sicher fixiert.
Die in den 1 bis 3 dargestellten und beschriebenen Ausführungen geben nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder, ohne die in den Ansprüchen definierte Erfindung zu beschränken, und die Erfindung umfasst insbesondere auch weitere von einem Fachmann vornehmbare Abwandlungen. Die schocksichere Position des Schwingarmes 1 kann beispielsweise auch in einem Randbereich des Aktionsbereiches des Schwingarms, insbesondere seitlich, außerhalb des Bereichs der optische Platte OP, angeordnet sein.

1: Schwingarm
2: Träger
3: optischer Kopf
4: Spule
5: Spule
6: Magnet
7: Magnet
8: Randbereich
9: Ausnehmung
10: Joch
11: Lagerbuchse
12: biegbarer Bereich
13: Nut
14: Lagerzapfen
15: Dauermagnet
16: Elektromagnet
17: Weicheisenkern
18: Wicklung
19: Stromquelle
20: Schalter
21: Steuereinrichtung
22: Beschleunigungssensor
I: Hebelarm
II: Hebelarm
f: Fokusierungsrichtung
t: Trackingrichtung
OP: optische Platte
S: Schwerpunkt
SA: Schwenkachse
SP: Spiel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1672620 A2 [0002]
- US 6005736 A [0002, 0005]
- US 5982573 A [0004]

Claims

Schockschutzeinrichtung für eine einen Schwingarm-Aktuator aufweisende Abtasteinrichtung, bei der der Schwingarm-Aktuator mit einem Kopf zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Informationen mit einem Aufzeichnungsträger in Wirkverbindung steht und an einem Träger an einer senkrecht zum Schwingarm verlaufenden Schwenkachse gelagert ist und bei der dem Schwingarm ein Magnetantrieb für eine Schwenkbewegung parallel zum Aufzeichnungsträger und ein Magnetantrieb für eine Bewegung senkrecht zu diesem zugeordnet ist, mit einem Beschleunigungssensor (22) zur Erkennung eines Schockereignisses, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwingarm (1) ein Dauermagnet (15) angeordnet ist, dem im Abstand vom Schwingarm (1) ein abtasteinrichtungsfester Elektromagnet (16) zugeordnet ist, der bei einem durch den Beschleunigungssensor (22) signalisierten Schockereignis mit einer Stromquelle (19) verbunden wird und den Dauermagneten (15) mit dem Schwingarm-Aktuator anzieht und fixiert.
Schockschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (15) auf der dem Aufzeichnungsträger (OP) abgewandten Seite des Schwingarm-Aktuators angeordnet ist.
Schockschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (15) einen möglichst großen Abstand von der Schwenkachse (SA) hat.
Schockschutzeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (16) über einen Schalter (20) mit der Stromquelle (19) verbunden ist, und dass der Schalter (20) an eine mit dem Beschleunigungssensor (22) verbundene Steuereinrichtung (21) gekoppelt ist.
Schockschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (16) einen Weicheisenkern (17) aufweist und in der Mitte zwischen den Umkehrpunkten der Tracking-Schwenkbewegung (t) des Schwingarmes (1) und dabei im Abstand des Dauermagneten (15) von der Schwenkachse (SA) angeordnet ist oder in einer Parkposition des Schwingarmes (1) angeordnet ist.
Verfahren zum Schutz der beweglichen Komponenten einer Abtasteinrichtung bei einem Schockereignis mit einer Schockschutzeinrichtung, wobei die Abtasteinrichtung einen Schwingarm-Aktuator mit einem Kopf zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Informationen aufweist, der mit einem Aufzeichnungsträger in Wirkverbindung steht, und die Schockschutzeinrichtung mit Hilfe eines eine Anziehungskraft erzeugenden elektrischen Stromes einer Stromquelle und mit Hilfe eines Beschleunigungssensors, der einen bevorstehenden Schock signalisiert und einen Stromfluss auslöst, den Schwingarm-Aktuator arretiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Anziehungskraft zwischen einem am Schwingarm (1) fest angeordneten Dauermagneten (15) und einem diesem im Abstand auf der dem Aufzeichnungsträger (OP) abgewandten Seite zugeordneten abtasteinrichtungsfesten Elektromagneten (16) erzeugt wird, dessen Wicklung (18) bei Signalisierung einer Schockgefahr mit der Stromquelle (19) verbunden wird und der den Dauermagneten (15) mit dem Schwingarm (1) anzieht und fixiert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (18) des Elektromagneten (16) so bestromt wird, dass das Magnetfeld der Wicklung (18) gleichgerichtet zu dem des Dauermagneten (15) ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (18) des Elektromagneten (16) durch eine Signalisierung des Endes des Schockereignisses oder des Vorübergehens der Schockgefahr durch den Beschleunigungssensor (22) mittels einer Steuereinrichtung (21) in umgekehrter Richtung bestromt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig zur umgekehrten Bestromung der Wicklung (18) des Elektromagneten (16) eine Trackingsspule (4) des Schwingarm-Aktuators bestromt wird.
Gerät zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Informationen, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schockschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1–5 aufweist.