JPH04103089A - ディスクファイル装置 - Google Patents

ディスクファイル装置

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Publication number
JPH04103089A
JPH04103089A JP21896790A JP21896790A JPH04103089A JP H04103089 A JPH04103089 A JP H04103089A JP 21896790 A JP21896790 A JP 21896790A JP 21896790 A JP21896790 A JP 21896790A JP H04103089 A JPH04103089 A JP H04103089A
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JP
Japan
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spindle
enclosure
spring constant
center
axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP21896790A
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English (en)
Inventor
Tomoyoshi Yamada
朋良 山田
Takaharu Ariga
敬治 有賀
Takahiro Imamura
孝浩 今村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04103089A publication Critical patent/JPH04103089A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 〔概要〕 エンクロージャを防振支持したディスクファイル装置に
関し、 スピンドルの不釣り合い等による振動の影響を低減させ
ることを目的とし、 情報を記録できるディスク媒体と、該ディスク媒体を回
転させるスピンドルと、前記ディスク媒体に情報の書込
み又は読出しを行うヘッドと、該ヘッドを前記ディスク
媒体の任意の情報トラックに位置決めする揺動型位置決
め機構とを、エンクロージャ内に支持し、該エンクロー
ジャを弾性支持部材により支持したディスクファイル装
置に於いて、質量をmとした前記ディスクファイル装置
の前記スピンドルの軸方向と直交する平面内の重心点を
原点としたx、y軸からなる二次元直交座標系のX軸上
に、ωの角速度で回転する前記スピンドルの軸中心が存
在し、該中心のX軸上の位置をxo、複数の前記弾性支
持部材の1番目のX方向の取付は位置をxi、x方向の
ばね定数をk X i +yX方向取付は位置を3’i
、)’方向のばね定数をk Yiとし、 Σk xi y i =O mω” XO=Σ (ky4 (xo  Xi ) )
をほぼ満足するように、複数の前記弾性支持部材の取付
は位置とばね定数とを設定した。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、エンクロージャを防振支持したディスクファ
イル装置に関するものである。
コンピュータ・システムに於ける処理の高速化及びシス
テムの小型化が要求され、それに伴って磁気ディスク装
置等のファイル装置も小型且つ大容量化が要求されてい
る。このようにファイル装置を小型且つ大容量化する為
には、高記録密度化することになり、トラックピッチは
益々小さくなるから、ヘッドの位置決め精度を充分に高
くし、且つ外部の振動等によっても安定な動作が可能で
あることが要望されている。
〔従来の技術] 従来例の磁気ディスク装置は、例えば、第7図の概略断
面図及び第8図の要部上面図に示すように、複数の磁気
ディスク32が固定されたスピンドル31は、スピンド
ルモータ33により一定回転数で回転され、回転軸(ピ
ボツト)40に固定されたヘッドアーム37に支持ばね
機構36を介して磁気ヘッド35が取付けられ、位置決
めモータ38により磁気ヘッド35は磁気ディスク32
上の指定トラック位置に位置決めされる。
スピンドル31はエンクロージャ39の上下の軸受34
により回転可能に支持されており、又回転軸40もエン
クロージャ39の上下の軸受41により回転可能に支持
されている。又スピンドルモータ33は、回転子33A
と固定子33Bとからなり、エンクロージャ39の外側
に設けられている。なお、小型化を図る為にスピンドル
31内に設けた構成も知られている。
又位置決めモータ38は、偏平のコイルからなる回転子
38Aと、それに対向した永久磁石等からなる固定子3
8Bとから構成された場合を示し、回転軸40を中心と
した円弧上に磁気ヘッド35を移動させるから、揺動型
(回転型)の位置決め機構(ポジショナ)が構成される
ことになる。なお、回転軸40の外周面に永久磁石を設
けて回転子とし、それに対向した鉄心の内周面にコイル
を設けて固定子とした位置決めモータも知られている。
又磁気ディスク32のトラックに対する磁気ヘッド35
の位置決め制御は、通常は閉ループサーボ制御手段によ
り行われるものであり、例えば、磁気ディスク32のサ
ーボ情報を磁気ヘッド35により読み取って原点位置か
ら現在位置を識別するものであり、その現在位置から指
令トラック位置までの距離に従って位置決めモータ38
を駆動し、磁気ヘッド35を指令トランク位置に移動さ
せて位置決めし、磁気ヘッド35により情報の書込み或
いは読出しを行うものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述のような揺動型の位置決め機構を用いた磁気ディス
ク装置に於いて、エンクロージャ39が回転運動を行う
と、閉ループサーボ制御手段のゲインが充分でない場合
には、ヘッドアーム37とエンクロージャ39との間に
相対変位が生じる。
即ち、位置決めモータ38からなる位置決め機構の回転
軸40まわりの剛性が、サーボゲインによるサーボ剛性
だけであり、サーボゲインが充分でないと、磁気ヘッド
35を目的トラックに追従制御することができなくなり
、安定な高精度位置決め制御が困難となる。
このようなエンクロージャ39の回転運動は、外部から
の振動や衝撃による場合ばかりでなく、スピンドル31
を含む回転系の回転不釣合いによっても引き起こされる
従って、組立後に、スピンドル31を含む回転系の釣合
い試験を行い、回転不平衡分に対抗した釣合い錘(バラ
ンサ)を取付ける釣合い調整を行うことになる。しかし
、このような釣合い調整は作業が比較的煩雑であり、又
スピンドル31を釣合い試験が可能な構成とすると共に
、釣合い錘を取付は可能とするスペースを有する構成と
しなければならず、小型化が困難となると共に、設計。
製作に於ける制約が大きく、コストアップとなる欠点が
ある。又機械加工及び組立ての精度が非常に高く、釣合
い調整を省略できるようにすることも可能であるが、高
精度加工及び高精度組立てに於ける部品及び組立てのコ
ストが著しく高くなり、経済的に実現不可能となる。
このような問題点を解決する為に、スピンドル中心をエ
ンクロージャ39の重心に一致させ、並進と回転との間
の非達成支持を行うことにより、スピンドル31の不釣
合い振動によるエンクロージャ39の回転運動を防止す
る手段を、本出願人により、先に、特願平1−2704
50号として提案した。しかし、スピンドル中心をエン
クロージャ39の重心に一致させる為に、エンクロージ
ャ39に釣合い錘を設けることになるから、エンクロー
ジャ39の質量が増加することになる。
本発明は、スピンドルの不釣合い等による振動の影響を
低減させることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のディスクファイル装置は、エンクロージャを支
持する弾性支持部材の支持位置及びばね定数を設定して
、エンクロージャの回転成分を抑制するものであり、第
1図を参照して説明する。
磁気ディスクや光ディスク等のディスク媒体1と、この
ディスク媒体1を回転させるスピンドル2と、ディスク
媒体1に情報の書込み又は読出しを行うヘッド3と、こ
のヘッドをディスク媒体1の任意の情報トラックに位置
決めする揺動型の位置決め機構4とを、エンクロージャ
5内に支持し、このエンクロージャ5を弾性支持部材6
により支持したディスクファイル装置に於いて、質量を
mとしたディスクファイル装置のスピンドル2の軸方向
と直交する平面内の重心点を原点としたX。
y軸からなる二次元直交座標系のX軸上に、ωの角速度
で回転するスピンドル2の軸中心が存在し、この中心の
X軸上の位置をxo、複数の前記弾性支持部材6のi番
目のX方向の取付は位置をχ8、X方向のばね定数をに
、、t、X方向の取付は位置を)’i、)’方向のばね
定数をk yiとし、Σk xi y = =O mω” Xo =Σ (k、z (xo −x= ))
をほぼ満足するように、複数の前記弾性支持部材6の取
付は位1とばね定数とを設定したものである。
〔作用〕
スピンドル2は図示を省略しているスピンドルモータに
より回転され、ヘッド3は位置決め機構4によりヘッド
の所定のトラックに位置決めされて、情報の書込み又は
読出しが行われる。又スピンドル2や位置決め機構4の
回転軸はエンクロージャ5の軸受により回転可能に支持
されており、このエンクロージャ5は複数の弾性支持部
材6により支持されている。
スピンドル2の軸方向と直交する平面内で、エンクロー
ジャ5の重心Gを原点とした二次元直交座標系を定め、
そのX軸上にスピンドル2の中心が位置するようにし、
その座標を(XO,O)とし、スピンドル2の不釣合い
量をρ、スピンドル2の角速度をωとすると、不釣合い
量によるスピンドル2に力F=ρω2が作用する。この
力Fはスピンドル2に対して並進力であるが、その方向
はスピンドル2の回転に伴って変化する。従って、y軸
方向及びy軸方向には、 FX(t)=F  cosωt       ・・・(
1)Fy(t)=F  s i nωt       
 −・・(2)が作用することになる。この力によりエ
ンクロージャ5の重心G(0,0)には、この重心Gを
通りスピンドル2と平行な軸回りのトルクT=XoFy
  Ya FX =F(xosinωt  yocosωt)= F f
sin(ωt+φ)        ・(3)但し、p
=、r  χ。 十y0 φ=t a n−’ ()’o /xo )及び並進力
Fx、F、が作用する。なお、座標系の定義より、yo
−0であるから、(3)式のトルクは、T=Fx、s 
inωtとなり、y軸方向並進力と同位相となる。
エンクロージャ5が周辺自由支持(支持無し)の場合は
、エンクロージャ5の質量をm、重心Gを通りスピンド
ル2と平行な軸回りの慣性モーメントをJとすると、重
心Gの変位(xG、yG)及び回転角θは、 xc =−px/ (mω2) =  F (mω” )cos ωt =  p/m  cos ωt       −(4)
7G =  F、/ (mω2) =−F (mω” ) sin (11t=−ρ/m5
in ωt       ・・・(5)θ−−T/(J
ω2) =−Fl/ (Jω” )  ・5inCωt+φ)=
  pi/J−5in(ωt+φ)   ・(6)とな
る。即ち、重心Gは角速度ω、半径ρ/mで円運動を行
い、且つ揺動角2ρl/Jで回転運動することになる。
位1決め機構4の可動部の重心が位置決め機構4の回転
軸中心と一致している場合は、位置決め機構4の構造体
及び軸受等の剛性が充分である限り並進変位の影響を受
けないが、位置決め機構4の可動部の回転軸回りの回転
運動に対して全く拘束がない場合は、エンクロージャ5
が角度θ回転すると、位置決め機構4のアームは見掛は
上、ディスク1に対して一θ回転することになり、サー
ボ機構によりトラック追従制御が行われている場合は、
回転運動に対してサーボ剛性として働くが、このサーボ
剛性は通常の構造体の剛性に比較して小さいものである
から、エンクロージ±5の回転角変位θが大きい場合、
ディスク1に対してヘッド3を追従制御できなくなる可
能性が生しる。
そこで、不釣合い量ρを小さ(すること、サーボゲイン
を大きくすること、エンクロージャ5の慣性モーメント
Jを大きくすること、及び先に提案したように、スピン
ドル2の中心をエンクロージャ5の重心Gに一致させる
こと等の手段を採用することになる。しかし、エンクロ
ージャ5を支持無しで使用することはできないものであ
り、複数の弾性支持部材6により支持することになる。
この場合のエンクロージャ5の平面内の運動方程式は、
次式で表される。
この(7)式は、各々の弾性支持部材6はX方向及びX
方向に非達成であると仮定し、且つ減衰型は省略した場
合を示す。
又(7)式に於いて、 m=エンクロージャ5の質量、 J=エンクロージャ5の重心0回りの慣性モーメント、 kX□=i番目の弾性支持部材6のX方向ばね定数、 ky、=1番目の弾性支持部材6のX方向ばね定数、 χi、yi=1番目の弾性支持部材6の取付は位置、 χ、ジー重心GのX方向変位及び加速度(父=ωt X
)、 y、9=重心GのX方向変位及び加速度(シ=−ω”y
)、 θ、t=重心G回りの回転角及び角加速度、F、=重心
Cに作用するX方向並進力、Fy=重心Gに作用するX
方向並進力、T−重心Gに作用する回転力である。
ここで、加振力の角振動数はωあるから、あると仮定し
ているので、(8)式は、・・・(8) となる。なお、j!=1であり、X方向並進力の位相が
X方向並進力及びトルクの位相に対して906ずれてい
ることを示し、例えば、X方向並進力によりエンクロー
ジャ5に回転が生じた場合、他の並進力や回転力によっ
てキャンセルできないことを示している。よって、X方
向並進項と回転項とを非達成にしなければならない。即
ち、右上隅と左下隅の非対角項を零にすれば良いことに
なる。実際には、質量行列は対角行列であり、剛性行列
の非対角項−Σに8、y、−0となるように、ばね定数
と位置とを設定すれば良いことになる。
各弾性支持部材6はX方向とX方向とに非達成でとなる
。よって、 ・・・00) U=(Σk yi−ω2 m) (Σ (kxiy; 
 ”+kyiXi  ”  )  −ω”11−(Σk
yiX、)2・・・OD であり、θ=0となる条件は、 である。即ち、ディスク1の回転角速度ωに於いて、並
進外力Fによる回転方向の応答と、回転外力Fxoによ
る回転方向の応答とが逆位相で振幅が等しいという条件
となる。若しくは、(9)式から、並進一回転が連成す
る二つの固有モード(1次モードと2次モード)のディ
スク1の回転角速度ωに於ける応答が逆位相で振幅が等
しいという条件と表現することもできる。
なお、弾性支持部材6は、X方向とX方向とに非達成で
ある条件として説明しているが、達成の条件でも同様に
して、弾性支持部材6のばね定数と設置位置とを設定す
ることができる。又3自由度の平面運動として説明して
いるが、6自由度の剛体運動の場合にも拡張して通用で
きる。又減衰項を考慮した場合は、ばね定数を(k+j
ωC)〔Cは粘性減衰係数〕若しくは、k(1+jr)
〔Tは力学的損失係数〕のように複素剛性に置き換えて
解析することにより、弾性支持部材6の設置位置等を設
定することができる。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。
第2図は本発明の詳細な説明図であり、11は磁気ディ
スク等のディスク、12は図示を省略したスピンドルモ
ータによって一定速度で回転されるスピンドル、13は
情報の読み書きを行う磁気ヘッド等のヘッド、14は位
置決めモータ等を含む位置決め機構、15はエンクロー
ジャ、16はエンクロージャを支持するゴムやスプリン
グ等からなる弾性支持部材、17は図示を省略した位置
決めモータの回転軸、1日は回転軸に固定されたヘッド
アーム、19はへノドを支持する支持ばねである。
エンクロージャ15の重心Gは、位置決め機構14とス
ピンドル12との間の領域内に存在する場合が一般的で
あり、このエンクロージャ150重心Gとスピンドル1
2の中心を通る軸をy軸とし、このy軸と直交するy軸
を有し、重心Gを原点として、スピンドル12に対して
直交した平面内の二次元直交座標系に於いて、スピンド
ル12の中心(xo、O)は原点から距M1の位置にあ
り、エンクロージャ15はi=1〜4とした取付け位置
(xt 、  3’= )に於いて弾性支持部材16に
より支持されている。
各弾性支持部材16は、X方向ばね定数k xiとX方
向ばね定数kyiとを有する場合を示し、1番目(i−
1)の取付は位f (x+ 、3’+ )の弾性支持部
材16のX方向ばね定数をkx+、X方向ばね定数をk
il+とし、2番目(i=2)の取付は位置(xz、y
z)の弾性支持部材16のX方向ばね定数をkxz、 
 3’方向ばね定数をky2とし、3番目(i=3)の
取付は位置(x3.ys)の弾性支持部材16のX方向
ばね定数をkxs、  )’方向ばね定数をに、3とし
、4番目(i=4)の取付は位置(X4 、  )’4
 )の弾性支持部材16のX方向ばね定数をkXa、 
 X方向ばね定数をky4とした場合を示す。
この場合、07:J式の条件を満足するように、弾性支
持部材16の取付は位置とばね定数とを設定するもので
、例えば、弾性支持部材16を同一のばね定数からなる
構成とした場合には、021式を満足するようにそれぞ
れの取付は位置を設定することになり、又対称的な取付
は位置とした場合には、021式を満足するように各弾
性支持部材16のばね定数を設定することになる。又弾
性支持部材16は、圧縮特性と剪断特性とを組合せた特
性とすることが可能であり、又金属や合成樹脂等と防振
ゴムとを組合せた構成を用いることも可能である。
第3図の(a)、(ハ)は本発明の第1の実施例の周波
数応答特性曲線図であり、第1図に示すように、エンク
ロージャを4個の弾性支持部材により支持し、各弾性支
持部材は圧縮方向だけに働き、且つばね定数はそれぞれ
同一とし、加振力に対するエンクロージャの回転運動の
周波数応答特性を示すものである。又横軸はスピンドル
回転数を1とした周波数比、縦軸は振幅を示す。
同図の(a)は、1次モードと2次モードとの共振特性
を点線曲線と鎖線曲線とにより示し、又それらの特性を
合成した応答特性を実線曲線で示すものである。又(b
)は、並進外力Fによる応答特性と回転外力Fxoによ
る応答特性を点線曲線と鎖線曲線とにより示し、それら
の特性を合成した応答特性を実線曲線で示すものである
この第1の実施例に於いては、1次モードと2次モード
との共振周波数の間に、スピンドル回転周波数を設定し
た場合であり、周波数比=1に於いて実線曲線で示す応
答特性は反共振点を示すものとなり、この点で1次モー
ドと2次モードとの共振特性曲線は交差している。同様
に、並進外力応答曲線と回転外力応答曲線とが交差して
いる。
又07J式の条件では減衰環を省略しているので、振幅
が零となる点が存在することになるが、実際には減衰が
あるから、厳密な零にはならない。
又第4図の(a)、 0))は前述の実施例に於ける不
釣合い量ρに対する周波数応答を示し、(a)、 (b
)はそれぞれ第3図の(a)、 (b)に示す特性に対
してω2を乗算したものであって、1次モード52次モ
ード及び並進外力応答1回転外力応答はそれぞれ点線曲
線、鎖線曲線で示し、応答曲線は実線曲線で示しており
、右上がり傾斜の特性となる。
第5図(a)、 (b)は本発明の第2の実施例の周波
数応答特性曲線図であり、第3図の(a)、 (b)に
対応しており、1次モードと2次モードとの共振周波数
よりスピンドル回転周波数を低く設定した場合を示すも
のである。
又第6図(a)、 (b)は本発明の第3の実施例の周
波数応答特性曲線図であり、第3図の(a)、 (b)
に対応しており、1次モードと2次モードとの共振周波
数よりスピンドル回転周波数を高く設定した場合を示す
ものである。
前述のように、スピンドル12の回転角速度ω(周波数
比=1)に於いて、並進外力Fによる回転方向の応答特
性と、回転外力Fxoによる回転方向の応答特性とが逆
位相で振幅が等しい条件、或いは、1次モードと2次モ
ードとの応答特性が逆位相で振幅が等しい条件を満足す
るように、弾性支持部材16を設定するものである。又
スピンドル回転周波数は、1次モードと2次モードとの
共振周波数の中間、それらの共振周波数より高く又は低
く設定できるものである。
又弾性支持部材16の粘性減衰又は構造減衰を考慮した
場合のばね定数は、粘性減衰係数をCとした時、k+j
ωC1又力学的損失係数をTとした時、k (1+j 
T)の複素数として解析すれば良いことになる。
本発明は前述の実施例にのみ限定されるものではなく、
弾性支持部材16の構造は、各種の材料等の組合せによ
って所望のばね定数を得ることが可能であり、又その取
付は位置はエンクロージャ15を支持するフレームの構
造等を考慮して、前述の条件を満足するように設定する
ことができるものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、エンクロージャ5の重
心Gを原点とするx、y軸の二次元直交座標系のX軸上
にスピンドル2の中心が存在するものとして、021式
による条件を満足するように、弾性支持部材6のばね定
数k xi+  k yiとその取付は位置(xi 、
y= )とを設定するもので、スピンドル2の不釣合い
量ρが多少あっても、位置決め精度を安定に且つ高(維
持することが可能となるから、組立コストや部品コスト
を低減し、経済的なディスクファイル装置を提供するこ
とができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明の詳細な
説明図、第3図(a)、(b)は本発明の第1の実施例
の周波数応答特性曲線図、第4図(a)、 O))は本
発明の第1の実施例の不釣合い量に対する応答特性曲線
図、第5図(a)、 (b)及び第6図(a)、 (b
)は本発明の第2及び第3の実施例の周波数応答特性曲
線図、第7図は従来例の概略断面図、第8図は従来例の
要部上面図である。 1はディスク、2はスピンドル、3はヘッド、4は位置
決め機構、5はエンクロージャ、6は弾性支持部材であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 情報を記録できるディスク媒体(1)と、該ディスク媒
    体(1)を回転させるスピンドル(2)と、前記ディス
    ク媒体(1)に情報の書込み又は読出しを行うヘッド(
    3)と、該ヘッド(3)を前記ディスク媒体(1)の任
    意の情報トラックに位置決めする揺動型位置決め機構(
    4)とを、エンクロージャ(5)内に支持し、該エンク
    ロージャ(5)を弾性支持部材(6)により支持したデ
    ィスクファイル装置に於いて、 質量をmとした前記ディスクファイル装置の前記スピン
    ドル(2)の軸方向と直交する平面内の重心点を原点と
    したx、y軸からなる二次元直交座標系のx軸上に、ω
    の角速度で回転する前記スピンドル(2)の軸中心が存
    在し、該中心のx軸上の位置をx_o、複数の前記弾性
    支持部材(6)のi番目のx方向の取付け位置をx_i
    、x方向のばね定数をk_x_i、y方向の取付け位置
    をy_i、y方向のばね定数をk_y_iとし、 Σk_x_iy_i=0 mω^2x_o=Σ{k_y_i(x_o−x_i)}
    をほぼ満足するように、複数の前記弾性支持部材(6)
    の取付け位置とばね定数とを設定したことを特徴とする
    ディスクファイル装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620440A (ja) * 1992-04-30 1994-01-28 Internatl Business Mach Corp <Ibm> スピンドルの非バランス状態の影響を遮断するための装置及び方法
US6004209A (en) * 1994-05-31 1999-12-21 Capcom Co., Ltd. Body-acoustic device, playing apparatus and its control method, light-beam utilizing playing apparatus, and acoustic apparatus

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