JP4027664B2 - 一貫した取付け力プロファイルが低いトレランス・リング - Google Patents
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Description
(関連出願)
本出願は、1999年12月3日に出願された米国仮出願第60/169022号の利益を特許請求するものである。
【0002】
(発明の分野)
本発明は、概してディスク・ドライブ記憶装置の分野に関し、特定すれば、ただしこれに限定されるものではないが、一貫した取付け力プロファイルを低くするトレランス・リングに関する。
【0003】
(発明の背景)
現代のハード・ディスク・ドライブは、一定の高速で回転される1つまたは複数の堅固なディスクを囲む機械式ハウジングを含む。データはディスクの上で、ディスクに対してヘッドを移動させるためのラジアル・アクチュエータに取り付けられたトランスデューサ(「ヘッド」)の配列によって複数の同心円形トラックに記憶される。
【0004】
ヘッドは、アクチュエータ本体から外向き放射状に突出する複数のアームの端部に、湾曲部を介して取り付けられている。アクチュエータ本体は、ハウジングから上向きに延びる垂直支柱などの旋回軸のまわりに旋回する。支柱はディスクの回転軸に平行であり、したがってヘッドはディスクの表面と平行な平面の中を移動する。
【0005】
一般的に、このようなラジアル・アクチュエータは、ヘッドをディスク表面に対して位置付けるためにボイスコイル・モータを使用する。ボイスコイル・モータは、ディスク・ドライブ・ハウジングに取り付けられた磁気回路と、磁気回路の磁界の中に沈められるようにアクチュエータ本体のヘッド・アームとは反対の側に取り付けられたコイルとを含む。制御された電流がコイルを通過すると、磁気回路の磁界と相互作用する電磁界が設定され、よく知られているローレンツの関係にしたがってコイルを動かす。コイルが動くと、アクチュエータ本体は支柱のまわりに旋回し、ヘッドはディスク表面を横切って移動する。
【0006】
ディスク・ドライブの製造では、アクチュエータ組立品はディスクに対して前後、横、および並進(x、y、z)の3軸のすべてに心合わせされた正しい位置に置かれることが重要である。一般的に、アクチュエータ組立品は長い孔開き凹所を有し、この凹所は、一対のボール・ベアリング組立品を有するカートリッジ・ベアリング組立品を受け入れ、z軸まわりのアクチュエータの回転に順応する。カートリッジ・ベアリング組立品は、アクチュエータ組立品が支柱の上にぴったり合うことを可能にするために、内側孔開き凹所を含む。大きな孔開き凹所と内側凹所との直径は、所定の狭い許容範囲内に維持される。
【0007】
製作公差の分散を補償するためにトレランス・リングを有利に使用することができ、したがってトレランス・リングは、3軸すべてにおけるアクチュエータ組立品の適正な位置付けに貢献する。例示的な従来技術のトレランス・リング構成は、Blankの米国特許第5315465号、Rongleyの米国特許第4286894号、およびBlaurock他の米国特許第3838928号に開示されている。
【0008】
後で認識されるように、業界において継続する傾向は、結果として得られるドライブにおいてより高い性能レベルを推進するために、ディスク・ドライブの製作における常に向上する一貫性を提供することである。しかし、現在のトレランス・リングは、リングの圧縮力に打ち勝つために必要な挿入(取付け)力の量が、単一ドライブ上での取付け過程中に広く変化するように、設計されている。このような取付け力範囲またはプロファイルはまた、大規模な製作環境を容易にするために必要な容認できる製作許容差の範囲のせいで、ドライブごとに幅広く変化する可能性もある。例えば、カートリッジ・ベアリング組立品における内側凹所が許容範囲の高い端にある(すなわち最大許容円周を有する)場合には、許容範囲の低い端にある孔開き凹所と比較して、支柱の上にアクチュエータ組立品を置くために必要な力の量は比較的少ない。
【0009】
アクチュエータ組立品の取付けにおける一貫性改善への絶え間ない要求によって、アクチュエータ組立品の一貫性のある低い取付け力を提供するために、ディスク・ドライブ組立品を改善する絶え間ない必要性が残っている。本発明が向けられる先はこのような改良である。
【0010】
(発明の概要)
本発明は、一貫した取付け力プロファイルを低くするトレランス・リングを対象とする。
【0011】
好ましい実施形態によって例示されるように、ディスク・ドライブは、アクチュエータ旋回軸を画定する支柱などの上向きに延びるシャフトを支持するベースデッキを含む。新しい機械的外形を有するトレランス・リングが、支柱の外表面のまわりを囲んで延びるように支柱の上に置かれる。その後に、内側孔開き凹所を有するアクチュエータ組立品が支柱の上に置かれ、こうしてトレランス・リングは内側孔開き凹所と支柱の外表面との間で圧縮され、これによってアクチュエータ組立品のアクチュエータ旋回軸のまわりにおける名目上の心合せを達成し維持する。
【0012】
トレランス・リングの機械的外形は、低い一貫した取付け力プロファイルをもたらすように選択され、ほぼ円筒状のベース部分を含み、このベース部分から、複数の離隔した隆起部分(波形)が突出している。各隆起部分は、軸に平行な方向にほぼ楕円形の断面を有する接触表面と、軸に平行な方向に各々が連続的に丸みを与えた断面形状を有する、接触表面とベース部分との間の一対の遷移部分とを有する。各隆起部分のために、楕円断面形状と一対の丸みを与えた断面形状との選ばれた1つが軸に対して凸状であり、楕円断面形状と一対の丸みを与えた断面形状との残りの1つが軸に対して凹状である。
【0013】
この新しい外形は、取付け中にトレランス・リングのさらに一貫性のある制御された変形をもたらし、大容積の自動化された生産環境における製造可能性を強化するとともに、付属する機械的構成部分のために特定の許容範囲の緩和を可能にすると思われる。
【0014】
本発明のこれらおよび他の特徴は、図面と添付の特許請求の範囲とを参照して下記の詳細な説明を読むことによって明らかになろう。
【0015】
(詳細な説明)
図1を参照して、本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を始める。図1は、コンピュータ・データを記憶するために使用されるディスク・ドライブ100を示す。ディスク・ドライブ100は、ハード・ディスク組立品(HDA)101と、HDA101の下側に取り付けられた印刷配線組立品(PWA)とを含む。図1では見えないが、PWAがHDA101の作動を制御するために使用されることは理解されよう。
【0016】
上部カバー(切欠部分として104で示されている)がベースデッキ102と係合して、HDA101のために周囲が制御された環境を提供する。スピンドル・モータ(全体的に106で示されている)がベースデッキ102によって支持され、複数の軸方向に整列したディスク108を角方向109に一定の高速で回転させる。
【0017】
ディスク108は記録表面(図1では個別には確認されず)を含み、この記録表面にユーザ・データが回転式アクチュエータ組立品110を経て書き込まれる。アクチュエータ組立品110は中央に配置されたカートリッジ・ベアリング組立品112を組み込み、アクチュエータ旋回軸のまわりにアクチュエータ組立品110が回転し易いようにする。アクチュエータ組立品110はさらにボイス・コイル・モータ(VCM)114のコイル113を含む。アクチュエータ組立品110の角位置はコイル113に電流を加えることによって制御される。上に論述したように、本発明の好ましい実施形態によるトレランス・リングは、ベースデッキ102に対してアクチュエータ組立品110を位置付けるために有利に使用される。
【0018】
アクチュエータ110はさらに、堅固なアーム116を含み、アームから複数の可とう性サスペンション組立品118が延びている。各サスペンション組立品118は、ディスク106のそれぞれの、記録表面の1つの上にヘッド120を支持している。可とう性の回路組立品122は、アクチュエータ110とディスク・ドライブPWAとの間の電気的相互作用を容易にする。ディスク・ドライブ100が停止されているときは、ラッチ124がアクチュエータ110を固定して、ヘッド120がディスク106の最内部の半径範囲に位置する着陸ゾーン(個別には確認されず)に安全に来て留まることを可能にする。
【0019】
図2は、アクチュエータ組立品110がディスク・ドライブ100に取り付けられる好ましい一様式を全体的に示す。解り易く図示するために、図1から先に挙げたディスク・ドライブ100のさまざまな要素は、図2では省かれている。
【0020】
図2に示すように、支柱126がベースデーキ102から延びて(z軸方向に)アクチュエータ旋回軸を画定し、この軸の周りにアクチュエータ組立品が回転する。組立中に、トレランス・リング128を支柱126の外表面のまわりに置き、次いでアクチュエータ組立品110を、支柱126を覆うように挿入する。支柱126とカートリッジ・ベアリング組立品112との間におけるトレランス・リング128の圧縮は、アクチュエータ旋回軸に対する望みの関係にアクチュエータ組立品110を維持する役目を行い、これによって、次の作業中にディスク106に対するヘッド120の正確な設置を容易にする。
【0021】
図3は、支柱126の上に取り付けた後のアクチュエータ組立品110の断面図を示す。図3に示すように、カートリッジ・ベアリング組立品112は、(内部孔開き凹所130を有する)内側スリーブ129、外側スリーブ132、およびこれらの間に配置された一対のベアリング組立品134を含む。トレランス・リング128は、内部孔開き凹所130と支柱126の外表面(番号指定せず)に圧縮係合する。図3の実施形態は外側スリーブ132とアクチュエータ組立品110との間の圧入を示すが、代替実施形態では、第2トレランス・リング(名目上はトレランス・リング128に似ているが、対応する大きな円周を有する)を、望みに応じて外側スリーブ132とアクチュエータ組立品110との間に設けることができる。
【0022】
本発明によるトレランス・リングのさまざまな作動上の利点を図解することを目的として、図4には、従来の技術によって形成された例示的なトレランス・リング140を示した。図4から注目されるように、トレランス・リング140は、支柱(または他の円筒状部材)のまわりにぴったり合うように湾曲した名目上の平面材料片から形成されている。トレランス・リング140は、ほぼ円筒状のベース部分144のまわりに等間隔に配置されて、ベース部分144から突出した隆起部分142(「波形」との呼ばれる)を含む。隆起部分142は、図4には、トレランス・リング140の内部から放射状外向きに突出した形で示されている。しかしながら、当技術分野で知られている代替外形として、内向きに突出する隆起表面、ならびに代替の様式で内向きと外向きに連続して突出する隆起表面も含まれることは認識されよう。
【0023】
従来の技術によるトレランス・リング140の各隆起部分142は、図4における線5−5に沿って図5に示すように、長手方向に延びる一般に斜方形断面の形状を有する。さらに詳しくは、図5の隆起部分142は、トレランス・リング140のまわりに固定された対象物との直接接触を維持する接触表面146と、接触表面146とベース部分144との間の斜角部分148(「側部エクステンダ」)とを含む。側部エクステンダ148は不連続的に鋭く画定された交差部150(「不連続遷移部」とも呼ばれる)において外側表面144に合流していることが注目される。
【0024】
図6は、図4における線6−6に沿った隆起部分142の断面図を示す。図6では、接触表面146(図5でも示されている)は半円形をなし、交差部152においてベース部分144と合流していることが注目される。
【0025】
対照的に図7は、本発明による図1〜3のトレランス・リング128を示す。従来技術のトレランス・リング140によるように、トレランス・リング128も、所定の半径(この場合は支柱126のまわりにはまるのに十分)のまわりに曲がった特定の長さの名目上は平らな材料片から形成されている。
【0026】
トレランス・リング128は、ベース部分156から突出した複数の離隔した隆起部分154(「波形」)を有する。各隆起部分154は全体的に楕円形状に示されており、トレランス・リング128を支柱126の上に置いたときに、楕円の長軸はアクチュエータ・ピボット軸に平行な方向に延びるので(図2、3を参照)、長軸は挿入方向に沿って位置する。図7のトレランス・リング128は全部で4つの隆起部分154を組み込んで示されているが、他の数の隆起部分も容易に計画される。
【0027】
図8は、図7の線8−8に沿って全体を見た隆起部分154の長軸に沿った断面図を示し、図9は、(図7の線9−9に沿った)隆起部分154の短軸に沿った断面図を示す。図8、9から、各隆起部分154は(図3における表面130などの)係合表面と係合するその頂点に接触表面158を含む。各隆起部分154はさらに、丸みを付けた断面形状を有する遷移部分160を含み、この遷移部分160は楕円形状の接触表面158とベース部分156から連続的遷移部を提供する。遷移部分160は接触表面158のまわりに完全に延びることが好ましいが、隆起部分154の長軸に沿った(すなわち挿入方向に沿った)点で延びることが少なくとも好ましい。
【0028】
各隆起部分は、図7ではトレランス・リング128の軸から外向きに突出して示されている。図8から、接触表面158をトレランス・リング128の軸に対して「凹状」として説明することができ、隣接遷移部分160をトレランス・リング128の軸に対して「凸状」として説明することができる。代替実施形態には内向きに突出する隆起部分154、ならびに代わりの様式で内向きと外向きに突出する隆起部分154も含まれることは理解されよう。この結果、内向きに突出する接触表面158は凸状の形を有し、遷移部分160は各々凹状の形を有するはずである。
【0029】
図10は、(アクチュエータ組立品110などの)部材を従来技術のトレランス・リング140(図4〜6)の上に、および本発明のトレランス・リング128(図7〜9)の上に取り付けたときに見られる、代表的な取付け力プロファイルの図形的比較を示す。取付けプロファイルは、取付け距離を示すx軸162と取付け力を示すy軸164に対してプロットされている。
【0030】
第1プロファイル曲線170は、従来技術のトレランス・リング144の取付け力曲線を示し、第2プロファイル曲線180は、本発明のトレランス・リング128の取付け力曲線を示す。図11,12は、取付け中に(一般に図5、8にすでに図示した方向配置にしたがって)それぞれのトレランス・リング140、128の概略断面を表示したものである。図11、12におけるそれぞれのトレランス・リング140、128の縮尺と変形特性は、これらの間の相違をより明確に示すために多少誇張されている。
【0031】
図10の第1曲線によって示すように、従来技術のトレランス・リング140は大きな可変量の取付け力を提供し、172と174において2つの明確な力のピークに達する。図11を参照すると、第1ピーク172は、隣接部材182がトレランス・リング140と接触して第1側部エクステンダ148の上を通過するときに発生する。トレランス・リング140は、第1側部エクステンダ148と不連続遷移部150によってもたらされる補剛効果によって、この点で圧縮に対して比較的高い抵抗力を有する。トレランス・リングは一般的に隣接部材(図11の182)の対応する孔よりも僅かに大きな公称外径を備えているので、トレランス・リングは、部材がトレランス・リングの上に取り付けられると、必然的に多少変形する。図10、11に示すように、いったん部材182が第1側部エクステンダ148の上を通過すると(図10のピーク172)、隆起部分142のさまざまな部分が変形することになる。このような変形には一般的に、(図11に示すような)第1側部エクステンダ148の僅かな曲げ、接触表面146の「偏平化」(これは図の手前に向かう方向に生じ、図11にはこのように図示されていないが、図6を見ることによって容易に理解される)、および場合によっては(図11に示すような)、接触表面146と第2側部エクステンダの僅かな屈曲が含まれる。
【0032】
部材182がトレランス・リング140を横断し続けると、挿入力は(図10の曲線の中央部分176によって示されているように)、部材182の前縁が第2側部エクステンダ148に達するまで着実に増加することになり、この点で、最高の抵抗量が(図10の第2ピーク174に示すように)主に第2側部エクステンダ148の剛性によって発生する。第2側部エクステンダ148を通った部材182の前縁の連続移動は、トレランス・リング140を最終変形(圧縮された)状態に置く働きをし、この状態は図11に示すように第2側部エクステンダ148の僅かな曲げを含むこともある。いったん最終的に変形すると、トレランス・リング140を通った部材182のさらなる移動は、結果的に(図10の曲線170の後部分178によって例示されるように)ほぼ一定の取付け力となる。
【0033】
従来技術の取付け力プロファイル曲線170の2つの力ヒーク172、174が、各隆起部分142のそれぞれの端部において主にトレランス・リング140の相対的剛性によって上昇することは、前述の論述から注目されよう。そこで、この剛性は主として、比較的短い直線側部エクステンダ148とエクステンダ148とベース部分144との間の不連続遷移部150とによって引き起こされるトレランス・リング140内部の、力の不均一な分布のせいで発生する。
【0034】
対照的に、図10の一貫した挿入力プロファイル曲線180は、取付け中のトレランス・リング128内部における圧縮力のさらに均一な分布の結果によるものである。楕円形の接触表面158は、さらに容易にかつ一貫してすべての方向に変形可能であり、丸みを与えた遷移部160は、図12の取付け順序に示すように、(風船の「圧搾」のように)隆起部分142の「偏平化」を可能にする。適用に応じて、この偏平化は隆起部分154のベース部分160の外向き並進を含むことができる(図12の参照点線に注目のこと)。
【0035】
上記のことから、本発明は、回転可能な部材が軸に沿って延びる定置部材の上に取り付けられるときに、低い一般した取付け力プロファイルを提供する器具を対象とすることは、ここで理解されよう。
【0036】
好ましい実施形態によれば、トレランス・リング128はほぼ円筒状のベース部分156を有し、ベース部分156から複数の離間した隆起部分154が放射状に延びている。各隆起部分は、軸と平行な方向にほぼ楕円形の断面形状の接触表面158と、接触表面とベース部分との間の一対の遷移部分160とを有し、各遷移部分は軸に平行な方向に連続的に丸みを与えた断面形状を有し、こうして各隆起部分のために、楕円形の断面形状と一対の丸みを与えた断面形状の選択された1つは、軸に対して凸状であり、楕円形の断面形状と一対の丸みを与えた断面形状との残りの1つは、軸に対して凹状である。
【0037】
添付の請求項を目的として、「係合して提供するための手段」は、図7〜9の構造に対応し、図4〜6の従来技術の構造は非等価な構造として明白に除外することして理解される。
【0038】
本発明は、上述の目的と利点ならびに本発明の範囲内で受け継がれるものを達成するためによく適合することは明らかになろう。目下好ましい実施形態をこの開示の目的で説明したが、当業者にはそれ自体容易に提案され、添付の請求項に開示ならびに定義された本発明の意図の中に含まれる多くの変更を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による好ましい実施形態によって製造されたトレランス・リングを組み込んだ、ディスク・ドライブの上面図である。
【図2】 図1の関連部分の分解図であり、アクチュエータ組立品のディスク・ドライブへの取付けをトレランス・リングが有利に容易にする方法を全体的に示す図である。
【図3】 選択された一回転軸に沿った図1および2のアクチュエータ組立品とトレランス・リングとの断面図である。
【図4】 従来の技術によるトレランス・リングの等角図である。
【図5】 図4の線5−5に沿った図4の従来の技術によるトレランス・リングの断面図である。
【図6】 図4の線6−6に沿った図4の従来の技術によるトレランス・リングの断面図である。
【図7】 本発明の好ましい実施形態によって製造されたトレランス・リングの等角図である。
【図8】 図7の線8−8に沿った図7のトレランス・リングの断面図である。
【図9】 図7の線9−9に沿った図7のトレランス・リングの断面図である。
【図10】 図4の従来の技術によるトレランス・リングと図7のトレランス・リングの、それぞれの取付け力プロファイルを比較するグラフである。
【図11】 支柱とトレランス・リングの上にカートリッジ・ベアリング組立品を取り付けるいくつかの段階を示す、図4の線5−5に沿った図4のトレランス・リングの断面図である。
【図12】 支柱とトレランス・リングの上にカートリッジ・ベアリング組立品を取り付けるいくつかの段階を示す、図7の線8−8に沿った図7のトレランス・リングの断面図である。
Claims (7)
- ディスク・ドライブにおいて、アクチュエータ軸を画定する中央開口を有する回転可能なアクチュエータ組立品を、アクチュエータの中央開口を通じて定置シャフトの上に挿入するための、軸のまわりに円周上に延びるトレランス・リングであって、トレランス・リングは、
軸に沿って軸方向のある長さ、および軸から放射方向のある距離だけ延びるほぼ円筒状のベース部分、および
ベース部分から放射方向に延びる複数の離間した隆起部分であって、各隆起部分は、軸方向の長さに平行な方向にほぼ楕円形の断面を有する弧状の接触表面と、接触表面とベース部分との間の一対の弧状遷移部分とを有し、各遷移部分は、軸方向の長さに平行な方向に連続的に丸みを与えた断面形状を有し、こうして各隆起部分のために、楕円断面形状と一対の丸みを与えた断面形状との選ばれた1つが軸に対して凸状であり、楕円断面形状と一対の丸みを与えた断面形状との残りの1つが軸に対して凹状であり、アクチュエータ組立品を、軸のまわりに円周上に延びるトレランス・リングに挿入するとき、丸みを与えた凹状の断面形状のために、丸みを与えた凸状の断面形状が変形して偏平化されることが可能となり、もって、トレランス・リングはアクチュエータ軸の軸長に沿ってほぼ一定の一貫した挿入フロファイルをもたらす、複数の離間した隆起部分を含む、トレランス・リング。 - 複数の離間した隆起部分が軸から離れる方向に延びている、請求項1に記載のトレランス・リング。
- 定置シャフトが外側表面を有し、中央開口が内側表面を有し、これによって、トレランス・リングは内側および外側表面と圧縮を伴って係合し、シャフトのまわりにアクチュエータ組立品を確保する、請求項1に記載のトレランス・リング。
- アクチュエータ組立品がさらに、
内側表面のある中央開口を有する剛性アクチュエータ本体、および
中央開口の中に配置可能であって外側表面を有する回転可能なカートリッジ・ベアリング組立品であって、トレランス・リングが内側および外側表面と圧縮を伴って配置され、カートリッジ・ベアリング組立品をアクチュエータ本体に対して確保する、回転可能なカートリッジ・ベアリング組立品
を含む、請求項1に記載のトレランス・リング。 - ディスク・ドライブであって、
ベースデッキ、
ベースデッキの上に支持されたスピンドル・モータ、
ディスク軸のまわりに回転するためにスピンドル・モータの上に支持されたディスク、
ディスクの近くにヘッドを支え、内側表面のある中央開口を有するアクチュエータ組立品、
外側表面を有するベースデッキの上に支持されて、ディスク軸に名目上平行なアクチュエータ軸を画定する定置シャフト、および
軸のまわりに回転するためにアクチュエータ組立品を取り付けるように、内側表面と外側表面との間に圧縮を伴って配置されたトレランス・リング
を含み、
トレランス・リングは、
アクチュエータ軸に沿って軸方向のある長さ、およびアクチュエータ軸から放射方向のある距離だけ延びるほぼ円筒状のベース部分、および
ベース部分から放射方向に延びる複数の離間した隆起部分であって、各隆起部分は、軸方向の長さに平行な方向にほぼ楕円形の断面を有する弧状の接触表面と、接触表面とベース部分との間の一対の弧状遷移部分とを有し、各遷移部分は、軸方向の長さに平行な方向に各々が連続的に丸みを与えた断面形状を有し、こうして各隆起部分のために、楕円断面形状と一対の丸みを与えた断面形状との選ばれた1つがアクチュエータ軸に対して凸状であり、楕円断面形状と一対の丸みを与えた断面形状との残りの1つがアクチュエータ軸に対して凹状である、複数の離間した隆起部分を含み、前記内側表面と前記外側表面との間に前記トレランス・リングを配置するために、前記内側表面及び前記外側表面の一方を他方に対して挿入するとき、前記トレランス・リングの、丸みを与えた凹状の断面形状のために、丸みを与えた凸状の断面形状が変形して偏平化されることにより、ほぼ一定の一貫した挿入フロファイルをもたらすようにされていることを特徴とするディスク・ドライブ。 - トレランス・リングの複数の離間した隆起部分がアクチュエータ軸から離れる方向に放射状に延びている、請求項5に記載のディスク・ドライブ。
- アクチュエータ軸から第2放射方向距離だけ延びる第2トレランス・リングをさらに含み、アクチュエータ組立品はさらに、
内側表面のある本体開口を有する剛性アクチュエータ本体、および
内側本体表面の中に配置されて、外側カートリッジ・ベアリング組立品表面を有する、回転可能カートリッジ・ベアリング組立品を含み、
第2トレランス・リングは内側本体表面と外側カートリッジ・ベアリング組立品表面との間に圧縮を伴って配置され、カートリッジ・ベアリング組立品をアクチュエータ本体に対して確保する、
請求項5に記載のディスク・ドライブ。
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