JPH03113114A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ産業上の利用分野 本発明は軸受装置に関し、例えばハードディスク装置の
ヘッドアクセス機構部等に適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、ボールベアリング回転軸受部を有する軸受装
置において、軸、又はハウジングを共振励起することに
より、ベアリングの起動トルクを一段と低減できる。

Ｃ従来の技術 従来ハードディスク装置のヘッドアクセス機構部として
、第１８図に示す構成のものが用いられている。

ハードディスク装置１はベース２上に装着されたハード
ディスクでなる磁気記録媒体３に対して、アーム軸受装
置４に回転自在に装着されたスイングアーム５を有し、
スイングアーム５の先端にヘッドサスペンション６を介
して磁気ヘッド７が取り付けられている。

スイングアーム５の磁気ヘッド７とは反対側端部にはボ
イスコイルモータ８が設けられ、このボイスコイルモー
タ８にトラッキング制御信号が供給されたときスイング
アーム５が回動駆動されることにより、磁気ヘッド７が
磁気記録媒体３上に形成されている記録トラックを横切
るように移動して、アクセス動作ないしトラッキング動
作し得るようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 アーム軸受装置４は第１９図に示すように、ベース部材
１１に対して取付ねじ１２によって植立された固定軸１
３の周囲に配設されたボールベアリング１４を介してハ
ウジング１５が回転自在に支持され、ハウジング１５の
例えば上端部にスイングアーム５が固着されている。

以上の構成のハードディスク装置１において、磁気記録
媒体３上の記録密度を高めるために記録トラック間のト
ラックピッチを小さくして行（と、実際上磁気ヘッド７
の位置制御精度をサブミクロン程度の微小移動にまで高
める必要がある。

しかしこのように磁気ヘッド７を微細にしかも高速度で
位置制御しようとする場合、アーム軸受装ｙ１４のボー
ルベアリング１４における起動トルクを低減させること
が重要である。

因にボールベアリング１４の起動トルクが大きいと、磁
気ヘッド７の微小移動に際してボイスコイルモータ８に
供給されるトラッキングサーボ信号と実際の移動量との
間の直線性が失われるため、磁気ヘッド７を正しくトラ
ッキング制御することが困難になる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ボールベ
アリング型回転軸受部を有する軸受装置において、駆動
トルクを一段と低減させることができるようにすること
により高速サーボ特性を実現できるようにした軸受装置
を提案しようとするものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、ボール
ベアリング（２２Ｈ，２２Ｌ）、（４７Ｈ１４７Ｌ）に
よって当該ボールベアリングに転接する回転ハウジング
２３又は回転軸４７を回転自在に支持する軸受装置４に
おいて、ボールベアリング（２２Ｈ１２２Ｌ）、（４７
Ｈ１４７Ｌ）に転接する固定軸２１又は固定ハウジング
４４を加振素子（３１Ａ〜３１Ｄ）、（５５Ａ〜５５Ｆ
）によって共振励起することによりボールベアリング（
２２Ｈ，２２Ｌ）、（４７Ｈ１４７Ｌ）の起動トルクを
低減させるようにする。

Ｆ作用 ボールベアリング（２２Ｈ，２２Ｌ）、（４７Ｈ１４７
Ｌ）に転接する固定側部材としての固定軸２１又は固定
ハウジング４４を所定の共振モードで共振励起させると
、ボールベアリング（２２Ｈ１２２Ｌ）、（４７Ｈ１４
７Ｌ）の回転ハウジング２３又は回転軸４７に対する起
動トルクを一段と低減させることができ、かくして移動
制御対象を直線性良く微小移動させることができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

（Ｇ１）第１実施例 第１８図との対応部分に同一符号を付して示す第１図〜
第４図は本発明を内部励振方式の軸受装置に適用した場
合の第１実施例を示すもので、この場合ベース２に対し
てスイングアーム５を回転自在に支持するアーム軸受装
置４はベース２に固定された固定軸２１を有し、この固
定軸２１の上端部及び下端部に配設されたボールベアリ
ング２２Ｈ及び２２Ｌを介して回転ハウジング２３が固
定軸２１を中心として回転自在に装着されている。

この実施例の場合、回転ハウジング２３の上端部から外
方に延長する鍔部２４にスイングアーム５が取付ねじ２
５によって固着されている。

また固定軸２１はその上及び下端面に当接する一対のス
ペーサ２６Ｈ及び２６Ｌと、上端側のスペーサ２６Ｈに
リングワッシャ２７及びスプリングワッシャ２８を介挿
した状態で取付ねじ２９を、固定軸２１に穿設されてい
る貫通孔３ｏを通ってベース２のねじ孔３１にねじ込む
ことによって、ベース２上に固定軸２１を植立するよう
に固定する。

固定軸２１は第３図に示すように、断面はぼ正方形状の
貫通孔３０を有し、貫通孔３０の４つの内部壁面上に加
振素子としての圧電板３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ，３１Ｄ
が例えばエポキシ接着材によって接着されている。

圧電板３１Ａ〜３１Ｄは板状圧電材料の両面に銀電極を
焼付処理によって付着された構成を有し、第５図に示す
ように、互いに隣接する圧電板の分極方向が互いに逆に
なるような分極処理がなされている。

かくして圧電板３１Ａ〜３１Ｄは、その外側の銀電極面
がエポキシ接着剤によって固定軸２１の内部壁面上に接
着されることにより、電気的に固定軸２１に共通に接続
されたと同様の等価回路を形成する（第５図）。

これと共に圧電板３１Ａ〜３１Ｄの内側の銀電極はリー
ド線３２に共通に接続され、リード線３２と固定軸２１
との間に共振駆動電源３３の発振出力（例えば周波数９
０（ｋＨｚ）の）を駆動制御回路３６（システムコント
ロール回路（図示せず）から与えられる駆動制御信号Ｓ
１によって制御される）を介して供給し、これにより圧
電板３１Ａ〜３１Ｄを当該発振周波数の周期で繰り返し
電歪動作させるようになされている。

この実施例の場合ボールベアリング２２Ｈ及び２２Ｌ間
にスプリング３５が介挿され、このスプリング３５によ
ってボールベアリング２２Ｈ及び２２Ｌを上方及び下方
に押圧偏倚することにより、ボールベアリング２２Ｈ及
び２２Ｌのいわゆる「ガタ」を小さくするようになされ
ている。

以上の構成において、圧電板３１Ａ〜３１Ｄが共振駆動
電源３３の発振出力によって高周波駆動されると、第６
図において矢印で示すように、互いに対向する一対の圧
電板の組（３１Ａ及び３１Ｃ）、（３１Ｂ、３１Ｄ）が
それぞれ同じ組内では互いに異なる方向（すなわち外方
向又は内方向）に分極されていることによりその方向に
電歪動作をする。その結果、圧電板３１Ａ、３１Ｂ、３
１Ｃ２３１Ｄが接着されている壁面部３７Ａ、３７Ｂ、
３７Ｃ１３７Ｄが、その結合部３８を節として２波長分
の定在波が生ずるような共振励起状態になる。

このような共振励起状態において固定軸２１は第７図に
模擬的に図示するように、相対向する圧電板３１Ａ及び
３１Ｃの方向に伸長するように変形する実線図示の第１
の変形モードと、他方の一対の圧電板３１Ｂ及び３１Ｄ
の方向に伸長するように変形する鎖線図示の第２の変形
モードとを交互に生起させるような共振振動を生じさせ
ることができる。

かかる振動モードでアーム軸受装置４を振動させた状態
で、ボイスコイルモータ８に対してトラッキングサーボ
信号を供給すると、スイングアーム５に対するボールベ
アリング２２Ｈ及び２２Ｌの起動トルクが格段的に低減
する現象が生じ、かくしてスイングアーム５、従って磁
気ヘッド７を微小移動させたときのトラッキングサーボ
信号に対する直線性を従来の場合と比較して格段的に改
善することができる。

実験によれば、固定軸２１として、直径６〔鵬］、長さ
１５（ａｓ）の金属円柱の内部に貫通孔３０を穿設した
構成のものを適用し、その内部壁面に２．７Ｘ１５Ｘ　
Ｏ，２（閣〕の圧電板３１Ａ、３１Ｂ。

３１Ｃ１３１Ｄを張り付けた場合、固定軸２１の共振周
波数は８６（ｋＨｚ）になった。

かかる固定軸２１を有するアーム軸受装置４によって支
持したスイングアーム５をボイスコイルモータ８に駆動
力を与えることにより微小駆動したとき、固定軸２１を
共振励起した場合には、共振励起しない場合と比較して
駆動トルクを低減させ得ることを確認できた。

すなわち固定軸２１を共振励起していない状態において
ボイスコイルモータ８に第８図（Ａ）に示すようにステ
ップ的に変化する駆動電流値Ｌｔ＋の駆動信号Ｓ２を供
給したところ、磁気ヘッド７は第８図（Ｂ）に示すよう
に距離Ｌ１だけ移動したのに対して、固定軸２１を共振
励起した状態において、第９図（Ａ）に示すように同じ
駆動電流値■□の駆動信号Ｓ２を供給したところ、磁気
ヘッド７は非励起位置の移動量り、に対して約３倍の移
動量Ｌ２だけ移動することを確認できた。

このことは固定軸２１を内部励振によって共振励起した
ことにより、ボールベアリング２２Ｈ及び２２Ｌに転接
する固定軸２１及び回転ハウジング２３の静止摩擦力を
低減できたことにより、起動トルクを約１７３に軽減さ
せる効果を得ることができたことを表している。

この実施例の場合、第２図〜第４図において特に明らか
なように、固定軸２１の上端面及び下端面には、その節
部３２の位置に４つの支点用突起３９Ｈ及び３９Ｌが突
設され、これにより壁面部３７Ａ〜３７Ｄの振動部をス
ペーサ２６Ｌ及び２６Ｈから離間させることにより、壁
面部３７Ａ〜３７Ｄが共振励起する際に、当該共振動作
をスペーサ２６Ｈ及び２６Ｌが妨害しないようになされ
ている。

（Ｇ２）第２実施例 第１０図及び第１１図は本発明を外部励振方式の軸受装
置に適用する場合の第２実施例を示すもので、第１８図
との対応部分に同一符号を付して示すように、アーム軸
受装置４はベース２に対して回転する回転軸によってス
イングアーム５を駆動するようになされている。

すなわちベース２上に取付ねじ４１によって固定された
ベース部材４２上にほぼ６角柱状の外形形状を有しかつ
断面円形の貫通孔４３を穿設してなる固定ハウジング４
４が立設され、その上端部をベース部材４２と対向する
固定部材４５によって取付ねじ４６を用いて固定される
。

固定ハウジング４４の貫通孔４３にはその上端部及び下
端部に配設されたボールベアリング４７Ｈ及び４７Ｌに
よって回転自在に支持された回転軸４７が設けられ、そ
の外部突出端４７Ｘにスペーサ４８を介してスイングア
ーム５が取付ねじ４９によって一体に固定されている。

なお５０はボールベアリング４７Ｈ及び４７Ｌ間に設け
られたスプリングである。

固定ハウジング４４の６つの外部壁面には圧電板５５Ａ
〜５５Ｆが接着され、これにより接着された壁面部５６
Ａ〜５６Ｆを共振励起し得るようになされている。

この場合圧いに隣接する圧電板５５Ａ及び５５Ｂ、５５
Ｂ及び５５Ｃ１５５Ｃ及び５５Ｄ、５５Ｄ及び５５Ｅ、
５５Ｅ及び５５Ｆ、５５Ｆ及び５５Ａは互いに異なる方
向に分極処理がなされており、これにより隣接する圧電
板間の節部５７を節として３波長分の定在波が壁面部５
６Ａ〜５６Ｆ上に発生するような共振モードで固定ハウ
ジング４４が共振励起される。

第１Ｏ図及び第１１図のように構成すれば、固定ハウジ
ング４４の外部から共振励起を生じさせるようにしたこ
とを除いて第１図〜第９図について上述したと同様にし
て、固定ハウジング４４及び回転軸４７間に介挿されて
いるボールベアリング４７Ｈ及び４７Ｌの静止摩擦力を
低減させることができ、これによりベアリングの起動ト
ルクを従来の場合と比較して格段的に低減させることが
できる。

この実施例の場合も、固定ハウジング４４の上端面及び
下端面のうち節部５６の位置に６つの支点用突起５８Ｈ
及び５８Ｌが突設され、この支点用突起５８Ｈ及び５８
Ｌがそれぞれ固定部材４５及びベース部材４２に当接す
ることにより壁面部５６Ａ〜５６Ｆを固定部材４５及び
ベース部材４２から離間させることによりその振動を妨
害しないようにし得、かくして効率良く壁面部５６Ａ〜
５６Ｆを共振励起させることができる。

実験によれば、共振周波数が６４（ｋＨｚ）の固定ハウ
ジング４４を有するアーム軸受装置４を用いたハードデ
ィスク装置１において、固定ハウジング４４の圧電板５
５Ａ〜５５Ｆを外部励振によって共振励起していない状
態において、第１２図（Ａ）に示すように駆動電流値Ｉ
Ｔ□でなる駆動信号Ｓ２をボイスコイルモータ８に供給
したところ、磁気ヘッド７は第１２図（Ｂ）示すように
移動距離り、だけ移動するような応動動作をしたのに対
して、固定ハウジング４４の圧電板５５Ａ〜５５Ｆを共
振励起した状態において第１３図（Ａ）に示すように同
じ駆動電流値ｔｔｚの駆動信号Ｓ２をボイスコイルモー
タ８に供給したところ、　第１３図（Ｂ）に示すように
磁気ヘッド４の移動距離Ｌ１□は共振励起しない場合の
移動距離Ｌ　１１に対してほぼ４．５倍に増大し得た。

（Ｇ３）他の実施例 ＜１）　　第１図〜第４図の実施例の場合は、固定軸２
１の貫通孔３０の断面形状をほぼ正方形にした場合につ
いて述べたが、これに代え、第１４図に示すように、は
ぼ正六角形状にしたり、それ以上の多角形にしたりする
ようにしても良い。

第１４図の場合、正六角形の内部壁面に６枚の圧電板６
１Ａ〜６１Ｆを接着することにより、隣接する圧電板間
の節部６２を節として壁面部６１Ａ〜６１Ｆが３波長分
の定在波を発生するような共振状態に励振される。

第１４図のように構成しても、第１図〜第４図について
上述したと同様の効果を得ることができる。

（２）第１図〜第４図の場合には、貫通孔３０の形状を
ほぼ正方形にしたが、これに代え、第１５図に示すよう
に、円形にしても良い。

この場合円形内部壁面には４つの圧電板６５Ａ〜６５Ｄ
が２つずつ互いに対向するようにほぼ９０″ずつ異なる
角位置に対称的に配設され、圧電板６５Ａ〜６５Ｄが接
着されている壁面部６６Ａ〜６６Ｄが隣接する圧電板間
の節部６７を節として２波長分の定在波を発生するよう
に共振励起される。

第１５図のように構成しても、第１図〜第４図の場合と
同様の効果を得ることができる。

（３）第１０図及び第１１図の場合には、固定ハウジン
グ４４としてほぼ正六角柱状の外形形状をもつものを用
いた場合について述べたが、これに代え、第１６図に示
すように、はぼ正方形柱状の外形形状のものを用いても
良い。

この場合固定ハウジング４４の４つの外側壁面には圧電
板７１Ａ〜７１Ｄが接着され、これにより当該接着され
た壁面部７２Ａ〜７２Ｄが互いに隣接する圧電板間の節
部７３を節として２波長分の定在波を発生させるように
共振励起される。

第１６図のように構成しても、第１０図及び第１１図に
ついて上述したと同様の効果を得ることができる。

（４）第１図〜第４図の実施例の場合には、固定軸２１
の上端面及び下端面における節部３８の位置に支点突起
３９Ｈ及び３９Ｌを突設した場合について述べたが、こ
れに代え、第１７図に示すように、固定軸２１には支点
用突起を設けずに、固定軸２１の上端面及び下端面に当
接するスペーサ２６Ｈ及び２６　Ｌ側に支点用突起７１
Ｈ及び７１Ｌを突設させるようにしても上述の場合と同
様の効果を得ることができる。

この支点用突起の配設の仕方については、第１０図及び
第１１図のように、固定ハウジング４４を共振励起する
場合の支点用突起５８Ｈ及び５８Ｌについても同様にし
て、これを固定ハウジング４４側に設けずに、固定ハウ
ジング４４の上端面及び下端面に当接する固定部材４５
及びベース部材４２側に設けるようにしても良い。

（５）　　上述の実施例においては、本発明ハードディ
スク装置に適用した場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、ボールベアリング型回転軸受装置に広く適
用し得る。

（６）上述の実施例においては、固定軸２１又は固定ハ
ウジング４４を共振励起するにつき、スイングアーム５
の回転駆動時及び回転停止時の区別なく励振するように
したが、これに代え、スイングアーム５の回転停止時に
は励振しないようにする等、必要に応じて励振状態を制
御するようにしても良い。

（７）上述の実施例においては、加振素子として圧電板
を適用したが、これに限らず、他の加振素子を用いるよ
うにしても良い。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、ボールベアリングに転接
する固定部材を構成する固定軸又は固定ハウジングを共
振励起させるようにしたことによリ、ボールベアリング
の起動トルクを一段と低減することができる回転軸受装
置を容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による軸受装置の第１実施例を示す路線
的平面図、第２図は第１図の■−■線上にとってアーム
軸受装置を示す断面図、第３図及び第４図は第２図の固
定軸２１を示す平面図及び斜視図、第５図は第３図の圧
電板３１Ａ〜３１Ｄを駆動する駆動回路、第６図及び第
７図は固定軸２１の共振励起モードの説明に供する固定
軸の断面図、第８図及び第９図は実験結果を示す信号波
形図、第１０図は本発明による軸受装置の第２実施例を
示す平面図、第１１図は第１０図のＸＩＸＩＮ上にとっ
て示す軸受装置の断面図、第１２図及び第１３図は実験
結果を示す信号波形図、第１４図及び第１５図は内部励
振型軸受装置に適用される固定軸の他の実施例を示す断
面図、第１６図は外部励振型軸受装置の他の実施例を示
す路線的平面図、第１７図は支点用突起の他の実施例を
示す分解斜視図、第１８図はハードディスク装置を示す
路線的平面図、第１９図は従来の軸受装置を示す路線的
平面図である。 ２・・・・・・ベース、４・・・・・・アーム軸受装置
、５・・・・・・スイングアーム、２１・旧・・固定軸
、２２Ｈ，２２Ｌ、５８Ｈ１５８Ｌ・・・・・・ベアリ
ング、２３・・・・・・回転ハウジング、３５．５０・
・・・・・スプリング、３９Ｈ１３９Ｌ、５８Ｈ１５８
Ｌ、７１Ｈ，７１Ｌ・・・・・・支点用突起、３１Ａ〜
３１Ｄ、５５Ａ〜５５Ｆ、６１Ａ〜６１Ｆ、６５Ａ〜６
５Ｄ、７１Ａ〜７１Ｄ・・・・・・圧電板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ボールベアリングによつて当該ボールベアリングに転接
   する回転軸又は回転ハウジングを回転自在に支持する軸
   受装置において、 上記ボールベアリングに転接する固定軸又は固定ハウジ
   ングを加振素子によつて共振励起することにより上記ボ
   ールベアリングの起動トルクを低減させる ことを特徴とする軸受装置。