DE69009207T2

DE69009207T2 - Festplattenlaufwerk mit Sicherheitswelle.

Info

Publication number: DE69009207T2
Application number: DE69009207T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Fred Boigenzahn; Darrell Eugene Bratvold; James Michael Rigotti; Lyle Rick Tufty
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1990-01-24
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: EP0381368A2; JPH02230585A; US4945435A; EP0381368A3; DE69009207D1; EP0381368B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Festplattenlaufwerke für die Datenspeicherung und insbesondere die Sicherung nicht drehbarer Wellen zwischen gegenllberliegenden Wänden der Laufwerke.

Hintergrund

Bei der Konstruktion von Festplattenlaufwerken tritt ein häufiges Problem auf, wenn die Rotationsachse des Plattenstapels und die Schwenkachse des Kopfträgers (des Rotationsaktuators) sich gegeneinander verschieben und es dadurch zu einer Spurverschiebung (TMR, track misregistration) kommt. TMR kann eine Folge von Schwingungen oder thermisch bedingten Bewegungen der Komponenten sein. Diese Eigenschaften gehören zum Wesen von Festplattenlaufwerken mit plattenartiger Basisgußgehäusekonstruktion. Das Basisgußgehäuse biegt sich während des Betriebs des Festplattenlaufwerks und verursacht so eine relative Bewegung zwischen den jeweiligen Rotationsachsen bzw. Mittellinien des Plattenstapels und des Aktuators. Dies kann besonders bei Plattenstapeln problematisch sein, bei denen die Position der Datenwandlerköpfe, die Daten zu und von den Plattenoberflächen übertragen, durch die Position eines Servokopfes bestimmt wird, der Positionsangabesignale von einer dedizierten Servooberfläche (oft auf der obersten Plattenoberfläche) liest. Wenn die TMR zu groß ist, ist der Datenkopf auf der Platte, die am weitesten von der Servoplatte entfernt ist, unter Umständen nicht richtig auf dieselbe Spur ausgerichtet wie der Servokopf, so daß es zu Fehlern beim Schreibvorgang kommt.
Andere Konstruktionen einer Plattendatei sind bekannt, bei denen TMR-Probleme dadurch reduziert werden, daß Ober- und Unterende des Spindelschaftes und des Aktuators starr an zwei gegenüberliegenden parallelen Wandabschnitten eines zweiteiligen muschelschalenartigen Gehäuses angebracht werden.
Ebenfalls bekannt ist die starre Anbringung der Spindelwellenenden an gegenüberliegenden Wänden eines einteiligen kastenförmigen Gußgehäuses.

Beschreibung der Erfindung

Wenn das Plattendatei-Basisgußgehäuse entweder als Muschelschalen- oder als Kastengußgehäuse ausgeführt ist, wird die relative Bewegung zwischen den zwei Wellen durch die Steifigkeit der Struktur minimiert. Die starre Befestigung beider Wellenenden an der kastenförmigen Basisgußgehäusestruktur kann jedoch zu einer physischen Verwindung der Gußgehäusestruktur führen. Außerdem bringt auch die kastenförmige Gußgehäusekonstruktion ein Problem mit sich, da das Innere des Kastens nicht ohne weiteres so bearbeitet werden kann, daß eine Montage der Hauptkomponenten mit engen Toleranzen möglich ist.
Daher liefert die Erfindung ein Festplattenlaufwerk, das umfaßt: zwei gegenüberliegende, im wesentlichen parallele Wandabschnitte, zwischen die eine Plattenspindel-Baugruppe und ein Rotationsaktuator montiert sind; eine nicht drehbare Welle zur drehbaren Stützung der Plattenspindel-Baugruppe oder des Rotationsaktuators oder beider, wobei die Welle sich in axialer Richtung rechtwinklig von einem der gegenüberliegenden Wandabschnitte zum anderen erstreckt; ein erstes Befestigungsmittel zur Befestigung eines Endes der Welle an einem der gegenüberliegenden Wandabschnitte; eine Öffnung im anderen der gegenüberliegenden Wandabschnitte, die im wesentlichen auf die Welle und das erste Befestigungsmittel ausgerichtet ist; und ein zweites Befestigungsmittel zur Befestigung des anderen Endes der Welle an dem anderen gegenüberliegenden Wandabschnitt durch die Öffnung, wobei das zweite Befestigungsmittel eine in der Wandöffnung befindliche verformbare Scheibe und ein mit der Welle verbundenes, durch Druck wirkendes Haltemittel zum Komprimieren und Verformen der verformbaren Scheibe in Kontakt mit der die Öffnung umgebenden Wandoberfläche umfaßt, wodurch die Welle in dem anderen Wandabschnitt gehalten wird.
Da dies ohne Anwendung einer Kraft erfolgt, die die gegenüberliegenden, im wesentlichen parallelen Wandabschnitte zueinander oder auseinander drängt, wird die Verformung der Wandabschnitte durch die Anbringung der Welle vermieden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das zweite Befestigungsmittel des weiteren ein an dem anderen Wellenende befindliches ringförmiges Blockglied mit einer dem anderen Wellenende abgewandten kegelstumpfförmigen Außenfläche, und die verformbare Scheibe verfügt über eine dazu passende kegelstumpfförmige Innenfläche, die in die kegelstumpfförmige Außenfläche des Blocks eingreift. Das durch Druck wirkende Haltemittel umfaßt eine Schraube, die durch den ringförmigen Block und die Scheibe führt und in einer axialen Gewindeöffnung in dem anderen Wellenende Aufnahme findet. Die verformbare Scheibe besteht aus einem Metall mit niedriger Fließgrenze oder einem Elastomer.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind beide gegenüberliegenden Wandabschnitte Teil eines einteiligen Kastenrahmens. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung auch auf Festplattenlaufwerke mit zweiteiligem muschelschalenartigem Gehäuse anwendbar ist.
Zwar wird die Erfindung, wie nachstehend beschrieben, auf eine Welle angewendet, die einen Rotationsaktuator stützt, doch kann eine ähnlich befestigte Welle auch dazu verwendet werden, die Plattenstapel-Baugruppe zu stützen. In jedem Falle erfordert das Verfahren zur Befestigung der Komponenten innerhalb eines kastenartigen Rahmens keine solch engen Toleranzen wie nach dem Stand der Technik erforderlich sind, während zugleich physische Verwindungen der Rahmenstruktur vermieden werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Festplattenlaufwerk nach dem Stand der Technik, wobei der Plattenstapel und der Aktuator auf einer Grundplatte montiert sind.
Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Festplattenlaufwerk gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt genauer das Oberende der Aktuatorwelle in dem Festplattenlaufwerk aus Fig. 2.

Genaue Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine Festplattenlaufwerks-Baugruppe nach dem Stand der Technik, wobei eine Festplattenlaufwerks-Baugruppe 10 und ein Rotationsaktuator 11 von einem Basisgußgehäuse 12 unterstützt werden. Die Festplattenlaufwerks-Baugruppe 10 dreht sich um eine Mittellinie oder Achse 13, und der Rotationsaktuator schwenkt um die Mittellinie oder Achse 14. Der richtige Betrieb des Festplattenlaufwerks ist abhängig vom Abstand zwischen den Mittellinien 13 und 14 sowie deren Parallelität. Diese können durch Kräfte verändert werden, die auf die Basis einwirken, oder durch thermische Veränderungen, die zu einer Verbiegung der Basis oder einer ungleichförmigen Ausdehnung führen. Bei Speicherkonstruktionen mit hoher Dichte, bei denen die Spurdichten von 500 Spuren pro Zoll auf über 2000 Spuren pro Zoll gestiegen sind (mit entsprechenden Steigerungen der linearen Bitdichte), nimmt die Größenordnung der Verformung, die zu Fehlern beim Lesen oder Schreiben von Daten führt, immer weiter ab. Dies gilt insbesondere für Systeme mit dedizierter Servoplattenoberfläche, bei denen die Positionierung eines Servokopfes auf der dedizierten Servooberfläche dafür sorgen muß, daß alle Datenköpfe auf den entsprechenden Datenplattenoberflächen korrekt auf die Mittellinie der jeweiligen Spur (oder des Zylinders) ausgerichtet sind.
Ein Verfahren zur Minderung von Ausrichtungsproblemen zwischen der Mittellinie des Plattenstapels und der des Aktuators in einem Festplattenlaufwerk besteht darin, eine Konstruktion zu verwenden, bei der Plattenglieder beide Enden der Welle der Plattenbaugruppe und der Aktuatorwelle unterstützen. Der Abstand und die Parallelität der Mittellinien lassen sich genauer beibehalten, wenn beide Enden der zwei Wellen unterstützt und fixiert werden. Dies wird am effektivsten durch eine Kastenrahmenkonstruktion erreicht, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei beide der im wesentlichen parallelen Wände 21 und 22, die die Wellen unterstützen, aus einem einteiligen kastenartigen Rahmengußgehäuse 20 bestehen. Eine Welle 26 wird an den gegenüberliegenden Enden durch gegenüberliegende Gußgehäusewände 21 bzw. 22 fixiert und unterstützt die Spindelbaugruppe 35, die die Datenspeicherungsplatten 36 trägt und dreht. Der Rotationsaktuator 37 schwenkt um die Welle 24 und unterstützt Kopfaufhängungsbaugruppen 38 (von denen zwei abgebildet sind), um sie auf den Platten 36 von einer konzentrischen Spur zu einer anderen konzentrischen Spur zu bewegen, wenn er von einem Schwingspulenmotor 39 angetrieben wird. In einer Konstruktion, in der die Wellen 24 und 26 an beiden Enden unterstützt werden, ist es wichtig, dafür zu sorgen, daß die positive Befestigung der Wellen 24, 26 an beiden Enden nicht zu Verwindungskräften führt, die den Verwindungen ähneln, die durch diese Konstruktion ausgeschaltet werden sollten, wie etwa das Klemmen eines Deckels oder die starre Befestigung von Unterbaugruppen. Die Wellen müssen an beiden Enden fixiert sein, dürfen aber die unterstützenden Wandglieder 21, 22 oder die Basisstruktur nicht beeinflussen oder auf sonstige Weise verwinden, so daß es zu einer Verformung kommt.
Durch die Kastenrahmenkonstruktion entsteht ein weiteres Problem, da die Innenseiten des Kastens nicht ohne weiteres so bearbeitet werden können, daß eine Montage der Hauptkomponenten mit engen Toleranzen möglich ist. Das genaueste Verfahren zur Bearbeitung der Oberflächen im Inneren des Kastens für die Montage der Komponenten besteht darin, durch eine stützende Wand 21 des Basisgußgehäuses ein großes Durchgangsloch mit dem Durchmesser B zu bohren und dann auf der gegenüberliegenden Wand 22 eine plangesenkte Oberfläche 33 mit demselben oder einem kleineren Durchmesser anzulegen. Die Wand 22 hat einen Vorsprung 27 mit erhöhter Dicke, durch den eine Öffnung 28 geführt wird, die die Schraube 30 aufnimmt, und es wird eine vergrößerte Senkung C angelegt, die den Kopfdurchmesser D der Schraube 30 aufnimmt. Die plangesenkte Oberfläche 33 befindet sich auf der Innenseite des Vorsprungs 27 und ist auf die Öffnung 32 in der stützenden Wand 21 ausgerichtet.
Das obere Ende der Aktuatorwelle 24 muß von der Konstruktion her ausreichend Spiel E haben, um den Zusammenbau der Komponenten zu gestatten. Dieses Spiel stellt ein Problem dar, denn es befindet sich nicht nur ein großes Bohrloch 32 im Oberteil des Gußgehäuses, das die Montage erschwert, sondern zwischen dem obere Ende der Aktuatorwelle und der Innenseite der Gußgehäusewand befindet sich ebenfalls ein erhebliches Spiel E. Befestigungsstruktur und -verfahren der vorliegenden Erfindung dienen dazu, das obere Ende der Aktuatorwelle 24 sicher zu befestigen, ohne die Wand 21 oder die Struktur der gegossenen Basis 20 zu beeinflussen (zu verwinden).
Wenn die Welle 24 mit Hilfe der Schraube 30 durch das gesenkte Durchgangsloch an der unteren Wand 22 des Basisgußgehäuses 20 befestigt ist, wird auf das obere Ende der Welle 24 ein Block 43 mit konischer oberer Außenseite aufgesetzt. Als nächstes wird auf das obere Ende des Blocks 43 eine Scheibe 45 mit dazu passender konischer Oberfläche 46 aus einem Metall mit niedriger Fließgrenze oder einem Elastomer aufgesetzt. Zum Schluß wird eine Schraube 41 in das obere Ende der Welle 24 eingeschraubt, die die Scheibe 45 über der konischen Oberfläche 44 des Blocks 43 zusammendrückt, so daß die Scheibe sich gegen die Oberfläche, die die Wandöffnung 32 in dem Basisgußgehäuse definiert, ausdehnt. Dadurch wird das obere Ende der Welle 24 befestigt, ohne die Struktur des kastenartigen Basisgußgehäuses 20 ungünstig zu beeinflussen, und die Öffnung, durch die die Halterung installiert wurde, wird effektiv abgedichtet.

Claims

1. Ein Festplattenlaufwerk, umfassend:

zwei gegenüberliegende, im wesentlichen parallele Wandabschnitte (21, 22), zwischen die eine Plattenspindel-Baugruppe (10) und ein Rotationsaktuator (11) montiert sind;

eine nicht drehbare Welle (24) zur drehbaren Stützung der Plattenspindel-Baugruppe oder des Rotationsaktuators oder beider, wobei die Welle sich in axialer Richtung rechtwinklig von einem der gegenüberliegenden Wandabschnitte zum anderen erstreckt;

ein erstes Befestigungsmittel zur Befestigung eines Endes der Welle an einem der gegenüberliegenden Wandabschnitte (22);

eine Öffnung (32) im anderen der gegenüberliegenden Wandabschnitte (21), die im wesentlichen auf die Welle und das erste Befestigungsmittel ausgerichtet ist;

und ein zweites Befestigungsmittel zur Befestigung des anderen Endes der Welle an dem anderen gegenüberliegenden Wandabschnitt (21) durch die Öffnung,

wobei das Festplattenlaufwerk dadurch gekennzeichnet ist, daß:

das zweite Befestigungsmittel eine in der Wandöffnung befindliche verformbare Scheibe (45) und ein mit der Welle verbundenes, durch Druck wirkendes Haltemittel zum Komprimieren und Verformen der verformbaren Scheibe in Kontakt mit der die Öffnung umgebenden Wandoberfläche umfaßt, wodurch die Welle in dem anderen Wandabschnitt gehalten wird.

2. Ein Festplattenlaufwerk gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Befestigungsmittel des weiteren ein ein an dem anderen Wellenende befindliches ringförmiges Blockglied (43) mit einer dem anderen Wellenende abgewandten kegelstumpfförmigen Außenfläche (44) umfaßt, und die verformbare Scheibe (45) über eine dazu passende kegelstumpfförmige Innenfläche (46) verfügt, die in die kegelstumpfförmige Außenfläche des Blocks eingreift.

3. Ein Festplattenlaufwerk gemäß Anspruch 2, wobei das durch Druck wirkende Haltemittel eine Schraube (41) umfaßt, die durch den ringförmigen Block und die Scheibe führt und in einer axialen Gewindeöffnung in der anderen Welle Aufnahme findet.

4. Ein Festplattenlaufwerk gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die verformbare Scheibe aus einem Metall mit niedriger Fließgrenze oder einem Elastomer besteht.

5. Ein Festplattenlaufwerk gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das erste Befestigungsmittel ein Loch durch den einen gegenüberliegenden Wandabschnitt (22), eine das Loch umgebende gesenkte Oberfläche (33) an dem gegenüberliegenden Wandabschnitt und eine Schraube (30) umfaßt, die axial auf das eine Wellenende ausgerichtet ist und in einer axialen Gewindeöffnung in dem einen Wellenende Aufnahme findet, um die Welle gegen die gesenkte Oberfläche auf dem einen gegenüberliegenden Wandabschnitt festzuhalten.

6. Ein Festplattenlaufwerk gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei beide gegenüberliegenden Wandabschnitte Teil eines einteiligen Kastenrahmens sind.

7. Ein Festplattenlaufwerk gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Welle den Rotationsaktuator unterstützt.