JPS6187280A - デイスク装置のアクチユエ−タ− - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディスク装置のアクチュエーターの構造に関す
る。

〔従来の技術〕

第２図は従来のｌ／　ニア方式の磁気ディスク装置のア
クチュエーターの一列を示す平面図である。

インターフェース誌煮８４．，１９８４年５月（Ｃ！Ｑ
、出版）の第２１１ページに述べであるように駆動モー
タ２１の回転軸に取りつけられたプーリ２２にスチール
ベルト２３はその両端を移動台２４に固定されている。

移動台２４は案内軸２６に沿って肩線運動を行なうよう
になっている。駆動モータ２１が回転すとプーリ２２が
回転し、プーリ２２に巻きついているスチールベルト２
６が巻きつき、あるいは送り出され、スチールベル）２
３を固定している移動台２４が案内軸２６に沿って＠線
矢印の方向に平行移動し、移動台２４に取付けられたヘ
ッド２５ｔ／′ｉ磁気デイスク２７に対して移動する。

このようにして駆動モータ２１の回転によって磁気ディ
スク２７に対するヘッド２５の位置を決めることができ
た。

第５図は従来のスウィング・アーム方式の８気デイスク
装置のアクチュエータの一例を示す平面図である。前記
インターフェース誌Ａ　８４　（ＣＱ。

出版）の第２１１ページに述べであるように駆動モータ
の回転軸６８に取り付けられたプーリ３１にスチールベ
ルト３２はその両端をアーム部月３３と、アーム部材３
６に一端を固定しであるスチールベルト支持部５４によ
って張力を与えられながら固定されている。アーム部材
６５は中心軸５５によって回転できるよう支持されてい
る。

プーリ５１が回転すると、プーリ３１に巻きつけられて
いるスチールベルト６２が巻きつき、あるいは送り出場
れ、スチールベルト５２に固定しであるアーム部材６３
か中心＠５５ｆ中心に回転運動し、アーム部材５５に固
定しであるヘンドロ６が円弧矢印方向に移動する。この
ようにして、駆動モータの回転によりヘッド３６の磁気
ディスク３７に対する位ｅｌｆ決めることができた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし前述の（第２図に示す）リニア方式では、前記イ
ンターフェース誌Ａ　８４　（ＯＱ出版）の第２１１ペ
ージに述べであるようにヘッドを動かすときにキャリン
ジ全体を動かすため、スイング・アーム方式に比べて大
きなモータートルクを必要とした。

また、ヘッド移動方向に衝撃が加わると、移動台の質量
と加速度に比例する力が直接駆動モータを回転させるよ
うに加わる。さらに、ヘッド移動台の質量が大きいため
、駆動モータの保持力が非常に大きくなければならなか
った。そのため駆動モータは大きなトルクが必要となり
、モータが大きくなり、消費電力も大きくする必要があ
った。

又、移動台、他の保持機構も丈夫でなければならないの
で、アクチュエーターの占有空間が非常に大さくなり、
重電も大きくなるため、コンピュータ等に組込む場合大
変に不便であった。

第４図は、第３図に示す従来のスウィングアーム方式の
アクチュエーターのアーム部材に衝撃力が加わった時の
様子を示す説明図である。第４図において、アーム部材
４１の重心位置はＧ１回転中心はＱ、質量はｍである。

重心位１直Ｇと回転中心Ｑは大きく離れており、両者の
距離はＸである。

加速、［随Ａがアーム部材４１に加わった場合、重心位
ｆａｆｆｉＧには力Ｆが発生し、その大きさはＦ＝ｍＸ
Ａである。従って、回転中心Ｑのまわシにアーム部材４
１を回転させようとするトルクＴ（Ｔ＝ＦＸＸ）が発生
する。これは、衝撃によりヘッド位（ｔ’ｃずらす作用
をする。距離Ｘが大きいのでトルクＴの大きさも大きく
なり、衝ｑｓによってヘッド位ｄがズレないようにする
ために必要な駆動用モータのトルクが犬きくなった。従
って駆動モーターの小型化、消費電力の低減化に大きな
障害となっていた。第５図（ａ）　、　（ｂ）は可動部
の構成を示す説明図である。

第５図（ａ）は、第５図に示すスイング拳アーム方式の
可動部であり、アーム部材５１の先端には、ヘッド５２
が付き、中心軸５４ノで回転支持されている。又、アー
ム部材５１の一端ｖＣはスチールベルト支持部５５が固
着されている。スチールベルト５８はプーリー５５に巻
き付き、その両端はアーム５１とスチールベルト支持部
５５に固着している。第５　図１（１））は、第５図（
ａ）に示す可動部に対して、アーム部材５１、ヘッド５
２、スチールベルト支持部５５で構成される可動部の重
心位置を中心軸５４に一致させようとした図であり、ア
ーム部材５１とヘッド５２のバランス分が重なり部材５
７、スチールベルト支持部５５のバランス分が重なり部
材５６である。この重り部材５７．５６はバランスを取
るためにだけ必要な部分であり、アクチュエーターのス
ペース全天きくとす、さらには中心軸５４の回りの慣性
モーメントラ単にふやす働きをする。従って、慣性モー
メントが大きいためにこのアクチュエーターは回転′＃
撃に対してずれやすい。

よって、モーター及び装置の小型化、電力化が困難であ
った。

更に、従来のスチールベルトラ使用するアクチュエータ
ーでは、高トランク密度の位置決めを行うとき、ブー１
７−２２．３１の径を小さくして送りｋｋ小さくしなけ
ればならないが、プーリー径を小さくすると、スチール
ベルトの巻き付は径が小さくなり大きな曲は応力が生じ
、スチールベルトが切れるという重大な欠陥があり、高
トランク密度化に限界があるため、装置の信頼性を低下
させていた。またブーり径が小さくできないため、負荷
トルクが大きくなり、駆動モータの位置決めトルクを大
きくする必要があった。

従って、上記と同様装置の小型化、低消費電力イヒに大
きな障害となった。

第６区１（ａ）　、　（１））はスチールベルトを使用
した時の熱膨張によって生じる位置決め誤差の説明図で
ある。第６１１（ａ）に示すように、ある温度でプーリ
６１にスチールベルト６２が引っ張られて巻きつけられ
ており、プーリ６１とスチールベルト６２はネジ６５に
よって結合されている。ここでプーリ６１とスチールベ
ルド６２に温度が加われは、ブー９６１とスチールベル
ト６２０間に摩擦がなければ、第６図（ｂ）に示す様に
まきつき長さは１１からｔ２　　になる。しかし引張力
によりプーリ６１とスチールベルト６２０間には大きな
閉擦力が発生するためスチールベルト６２とプーリー６
１のＭｌには相対変位はなく巻きつき長さはＬｌである
が、一旦スチールベルトを巻き直おした時には第６図（
１））に示すように巻きつき長さはｔ２となる。

従って巷き匿おす前後で、Ｍ＝Ｌｌ−Ｌｘなる位置ズレ
が生じた。このため正確な位置決めが不可能であった。

第７図は、従来の研気ディスク装置のアクチュエータに
おける、熱による各トランクにおけるヘッドとディスク
のトランクとの位置ずれ（オフトランク）の説明図であ
る。

８気ディスク７１は中心Ｑのまわりを回転運動する。ア
ーム部材７５にはヘンドア２が固着されている。駆動モ
ータの回転軸に取付けられたプーリ７５にスチールベル
ト７４が巻きつけられている。スチールベルト７４はア
ーム部材７５とスチールベルト支持部７６によって両端
全張力を加えられながら固定されている。駆動モータの
回転によってプーリ７５が回転すると、アーム部材７３
゜ヘンドア２は図中円弧矢印の方向に移動する。この系
に温度が加わった場合のオフトランク（ヘッドと磁気デ
ィスク上のトランクのずれ）を考える。

この系はリンクＱ、ＥＢＣＤＦＡで貨きかえられ、温度
変化があった場合にそれぞれの線分が温度により膨張・
収縮する事により、ヘッド７２と磁気ディスク７１上の
トランクとの間に位置ずれ（オフトランク）音生じる。

記録位置が変わり、ヘンドア２が内周にある場合と外周
にある場合では、上記リンフにおいて長さの変化する部
分は磁気ディスク７１の半径ＯＡとスチールベルト７４
の長でＢＣである。従ってこの両者を副成する林料の熱
膨張係数が等しくないと、記録位置におけるオフトラン
ク基の並化分は大きくなってしまう。

第８図は、磁気ディスク７１とスチールベルト７４の熱
膨張係数が異なる場合のトランク位置とオフトランクの
関係金示す図であｐ、縦輔はオフトランク量、横軸はト
ランク位置である。内ノＳと外周でｌｄ　ＯＡどＢｅの
長さが変り、熱膨張係数も異°女るためのトランク位置
によるオフトランク麓も異なる。従って温度変化による
オフトランク電全小芒くし、位置決め梢匙を良くする事
はジμ常に困嶋であった。

そこで本発明は、このような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、駆動モータへの負荷が小さく
、機械的強夏が高く、信頼性Ｑ乙すぐれ、小型・軽電で
低消費電力であり、温度変イヒ゛に対しても高精度なヘ
ッド位置決めのできるディスク装置のアクチュエーター
を提供するところにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のディスク装置のアクチュエーターは（１１回転
するディスクに記録再生を行なうヘッドを一端に取付け
るアーム部材、アーム部材を回転移動できるよう支持す
る中心軸、咳中心軸を間吟おいてヘッドとは反対１ｇｕ
のアーム部劇上に取付けられている的車部材、■軍部材
に隣接して配され回転軸を有する駆動モータ、歯胤部材
とかみ合う駆動モータの回転軸に取り付けられた小百車
、歯車部材を小歯車に予圧する予圧手段、中心軸、駆動
モータなとを取付けるフレームとからなることを特徴と
する。

（２）　　ディスクと同一材質でもしくは膨張係数の同
じ材實白車部材を構成すること全特徴とする。

〔作　用〕

本発明の上記構成によれば ■　図９に示すようにアーム回転中心Ｑと、アーム重心
位置Ｇが非常に近いのでアーム回転中心Ｑとアーム重心
位ｆＧの距離Ｘが０に近くなる。従って回転トルクＴ＝
ＦＸＸが非常に小さくなるので、外部衝撃によって回転
しようとする力が非常に不埒い。よって、耐衝撃性が良
い。

■　小歯車のピンチ円直径が小さいため、テコの原理よ
り駆動用モータに加わる負荷トルクが小さく、一層、外
部衝撃による位置ズレが小さい。

■　また、駆動モータ回転軸に取り付けられた小歯車ギ
ヤ１７に歯車部材１４を予圧しているので歯車同志がす
きまなく噛み合うため、バンクランシのない高槍既な位
置決めができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明のディスク装置のアクチュエーターの一
実施例を示す斜視図である。

回転するディスク１９に隣接してアーム部材・　１２が
配されている。アーム部材１．２の一端には、データー
の記録再生を行なうヘンド１１が取付けてあり、他端に
はアーム部材１２に対し回転支持される歯車部材１４が
ある。ベンド１１．アーム部羽１２、歯車部材１４から
なる可動部の重心位置付近にて中心軸１３がアーム部材
１２を回転支持している。駆動モータ１９の回転軸１６
に固定される小歯車１７は、歯車部材１４とかみ合って
いる。予圧手段１８によって歯奥部材１４ｉｌ′ｉ小歯
皐１７に予圧力Ｆにてがみあうように予圧されている。

第９図は本発明のアクチュエーターに衝撃が加わった時
の説明〆１であり、重心位ｆＧと回転中心Ｑ’＞はぼ一
致させである。従ってカＦは回転中心にだけ直接作用し
、アーム部材４１を回転させるトルクＴは非常に小さい
っ従って直線方向の衝撃力が加わってもアーム部材４１
は回転しにくい。

従って、ヘンド位置ハズレることか少ない。従ってヤｒ
ｉ撃によって位置決めｆ、置がズレないようにするため
に必要な駆動用モータのトルクは極めて小さい。このた
め駆動用モータは非常に小さくてすみ、消費′ｃｉ力が
格段に小さくてすむため、ドライブ１の小型・薄型・軽
重化・低消費電力化が可能となる。また、位置決め精度
が非常にょアクチュエーターが可能となる。

第１０図は、不発明による可動部の１例を示す説明図、
アーム部材６１とヘンドロ２は重９部材１０１とバラン
スがとれている。っまシ車シ部材１０１は駆動用モータ
軸１０２からの動力伝達部分と、バランス取りの部分と
いう２つの機ＫＱｋ果している。弗６図（ｂ）と比べる
と、本発明の機構では、スチールベルト固定ｆｓ’ｆ５
８６５とそのバランス部材６６が不要である。このため
、アクチュエーターとしては＠重でめり、又中心軸６４
０回りの慣性モーメントも小さくなる。従って本発明に
よる機構では、回転衝撃に対してヘッド位置がずれにく
く、位置決めに必要な駆動モータのトルクが小ざくてす
むため、装置の小型化、薄型化、低消費′心力什が可能
となり、位置決め精度が同上する。

不発明では、リニア方式のアクチュエーターに必要な数
個の案内軸、ベアリングが不安となり、非常にコンパク
トな機構であり、装置の小型、薄型、＠量化が実現でき
た。

不発明のディスク装置のアクチュエーターは、尭車によ
る運動伝達＠構であるため、スチールベルト切れ等の心
配がなく、機械的強度の優れた。

信頼性の高いディスク装置のアクチュエーターであり、
これを組込むコンピューターシステムの信顕性を向上さ
せることができた。

また歯車伝達であるため、小出車のピンチ円直径は、ス
チールベルト方式のプーリー径に比べ格段に小さくする
ことができる。このため、高トランク密度のディスク装
置のアクチュエーターが可能となり、ディスク装置の高
容量化を実現し、これを組込むコンピューターシステム
の性能向上に寄与した。

更に、小歯車のピンチ円直径が小さいため、駆動モータ
ーへの負荷トルクが小さくなり、ヘッド位置決めに要す
るトルクが小さくてすむ。従って、駆動モーターの小型
イヒ、薄型化に絶大な効果がある。

第１１図（ａ）、（ｂ）ｉ’ｆ、不発明の予圧手段の例
を示す説明図である。紀１１図（ａｔの歯車Ｎ５月１１
２は、＠１１１に固着し軸１１１はアーム部材に回転支
持されている。歯車部材１１２は予圧）くネ１１４によ
り訓圧沁れ力Ｐ１により小出車１１５に押しつけられる
ことにより山車同志はしっかりとかみ合い、バンクラン
・シのない送り機構が実現できた。

第１１１ｇ＋（ｂ）では予圧バネ１１６の先端にローラ
ー１１５を取り付け、これで歯車部材１１２を刀Ｆ！に
１口圧するため歯車部材１１２は軒１１１を中心に回転
し小歯車１１６に押しつけられ、すきまのないか与合い
が実現され、バンクランシのない送りが可能となった。

筐た、ローラーで加圧するだめ、摩臀力Ｆ２が低減し、
駆動モーターへの負荷が低ぺするため位置決め梢度が向
上する。更（で予圧バネ１１４，１１６Ｆｉフレーム１
１０又は、アーム部材に取りつけられている。

第１２図は、本発明のディスク装置のアクチュエータの
温度補正に関する説明図である。

ディスク１２１は中心０のまわりに回転運動を行なう、
アーム部材１２６の一端にはヘッド１２２が同着され、
他端では歯車部材１２４を回転支持している。歯車部材
１２４は予圧手段１２６にて加圧され小歯車１２５に押
しつけられている駆動モーターにより駆動される小歯車
１２５が回転するとアーム部材１２３、ヘッド１２２に
図中円弧矢印の方向に移動する。

この系に温度が加わった場合のオフトランク（ヘッドと
ディスク上のトランクのずれ）を考える。この系はリン
ク０ＥＢＣＤＦＡで置きかえられ、それぞれの線分が温
度により膨張、収縮して、ヘッド１２２とディスク１２
１上のトランク間に位Ｖエズレ（オフトランク）を生ず
る。記録位置が変わり、ヘッド１２２が内周にある場合
と外周にある場合では上記リンクに於て長妊の変化する
部分はディスク１２１の半径ＯＡと歯車部材１２４の長
さＢＣである。従ってこの両者全構成する材料の熱膨張
係数？：、等しくすると、記録位８女ンこよるオフトラ
ンク鼠の変化分を非常に小さくすることができる。

第１５図に本発明によるトランク位置とオフトランクの
関係を示す。縦１咄にはオフトランク雁、１共軸にはト
ランク位置をとる。内周、外周で（１０ＡとＱＢの長で
の和の変化は小さく、しかも、熱膨張係数は同じためト
ランク位置によるオフトランクの変化盆は非常に小きく
なる。従って温贋賀化によるオフトランクを小さくし、
位置決め両度の非常に良いヘッド位置決め装置が実現で
きた。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、 ■　スイングアーム可動部分の重心位置とアーム回転中
心が接近しているので、直線的衝撃力が作用しても、ア
ーム部材は回転しにくいため、ヘッドの位置かずれにく
い。従って、ヘッド駆動モーターの衝撃に対する位置決
めに必要なトルクはθに近く、ヘッド１枢動用モーター
は非常に小さくてすみ、砲費菟力も格段に小ぢくて良い
。このため装置（・〕小型、博型、牲蚕、低消費′４力
化が可能となるのみならず、位置決め’＋に度の非常に
良いディスク装置のアクチュエーターが実現できた。

（匂　アーム部材の１′相車部材と連結される部分は、
小歯車からの動力伝達磯槁と、アーム部材のヘッド取付
側に対するバランス取りの役目を兼ねているため、可動
部の１麓と慣性モーメントが小さい、むだのない構造が
可能となつ７こ。このため装置の軽■化が実現でき、更
に回転衝撃が加わった場合ヘッド位置は、ずれ−ａ４２
なるｌζめ、前記と同様にベンド駆動用モーターの位置
決めトルクは小さくてすむ。

よって、小型、薄型、低消費゛電力でしかも、回転台コ
撃に強いディスク装置のアクチュエーターが実現できた
。

に・、不発明のディスクｋ　’ｔｆｆｉのアクチュエー
ター１ホ、リニア型のアクチュエーターに必要な数個の
楽内軸、ベアリングが不要となり非常にコンパクトな機
柘であり、装ｆＭの小型、に型。

駐血什が実現できた。

■　本発明のディスク装置のアクチュエーターは、歯ル
による運動伝達＠構であるため、スチールベルト切れ等
の心配がなく、８．ｗｃ的強ムεの暖ｉＬだ、信頼性の
舗いディスク装置のアクチュエーターとなり、これを組
込むコンピューターシステムの信頼性を向上させること
ができた。

■　本発明のディスク表面のアクチュエーターは伸単伝
達であるたの、小歯車のピッチ円直径は、スチールベル
トのプーリー径に比べ格段に小さくすることができる。

このため、高トランク密度のヘッド位置決めが可能とな
り、ディスク装置の高容重化を実現し、これを組込（ｒ
　：Ｉンビューターシステムの性能向上に寄与した。

■　不発明のディスク装置の、アクチュエーターは小ｒ
勺軍のピンチ日直径が小さいため、駆動モーターへの負
荷トルクが小さくなり、ヘッド位置決めに要するトルク
が小嘔くてすむ。

従って、（９ス動モーターの小屋化、薄型化に絶大な効
果がある。

°■　１車部材の歯車部は予圧により、小歯車にすきま
なく押付けられるためバンクラッシュのない、再現性の
優れたディスク装置のアクチュエーターが可能となった
。

■　歯車部材の熱膨張係数全ディスクと同じにすること
によりトランク位置によるオフトランク址の変化を非常
に小さくし、温度変′化による位置決め誤差の小さいデ
ィスク装置６のアクチュエーターが可能となった。この
ため、これを組み込むコンピューターシステムの使用温
度範囲が非常に広くでき、劣悪な環境下でも十分な信頼
性を得る事ができる。

最近半導体技制の進歩、コンピューターの大衆化によっ
て需要が高まっているトランスポータプルあるいは、ハ
ンドベルトと呼ばれるコンピューターに外部記憶装置と
して磁気ディスク装置を組み込む場合、不発明によるデ
ィスク装置のアクチュエーター全ハード・ディスク装置
に使用すれは、外部の衝撃に強く、使用温度範囲が広く
、小型で低消費′成力。

軽量にできるので好適である。

その他、ポータプルなワードプロセッサ（データ収録装
置等の電子様器に広く応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明の磁気ディスク装置のアクチュエーター
の一例を示す斜視図。 第２図は従来のリニア方式の磁気ディスク装置のアクチ
ュエーターの一例を示す平面図。 第３図は従来のスウィング・アーム方式の磁気ディスク
装置のアクチュエーターの一例を示す平面図。 嬉４区ｌは第３図に示す従来のスウィング・アーム方式
のアクチュエーターのアーム部材に衝撃力力司口わった
時の様子金示す説明図。 第５図（ａ）　、　（ｂ）は、可動部の構成全説明する
説明図。 第６１ｔｌ（ａ）　ｌ　（ｂ）Ｕスチールベルトラ使用
した時の熱膨張によって生じる位置決めの誤差の説明図
。 第７図は、従来の８気デイスク装置のアクチュエーター
における、熱によるトランク間のヘッドとディスクの位
置ずれ（オフトランク）の説明図。 第８図は、磁気ディスクとスチールベルト膨張係数が異
なる場合のトランク位置とオフトラックの関係を示す図
。 第９図は、不発明のアクチュエーターに衝撃が加わった
時の説明図。 第１０図は、本発明による可動部の一例を示す説明図。 第１１図（ａ）　、　（１））は、本発明の予圧手段の
説明図。 第１２図は、本特許第２歩記載の磁気ディスク装置のア
クチュエーターの欽、四重。 第１５図は、不発明によるトランク位゛掟とオフトラン
クの関係を示す図。 １０．２０，３０，１１０・・・・・・・・・・・・フ
レーム１１、２５．５６．５２．７２．１２２・・・・
・・ヘッド１２．５５，４１，５１，７５，１２３・・
・アーム部材１５．５５．５４・・・・・・・・・・・
・・・・・・・中心軸１４．１１２，１２４・・・・・
・・・・・・・歯車部材１５．２１・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動モータ１６
．５８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・回転軸１７．１０２，１１３，１２５・・・
・・・・・・小出車１８．１２６・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・予圧手段２７．５７．７
１・・・・・・・・・・・・・・・・・・磁気ディスク
２２．５１．５３，６１．７５・・・・・・・・・フー
プ２５、５２．５８．６２．７４・・・・・・・・・ス
チールベルト２４・・・・・・移動台　　　２６・・・
・・・案内軸５４．５５．７６・・・・・・・・・・・
・スチールベルト支持部 ５６．５７，１０１・・・・・・・・・重り部材６３・
・・・・・ネジ　　　　１１１　・・・・・・軸１１４
．１１６・・・・・・・・・・・・・・・・・・予圧バ
ネ＋１５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・０．　５−１９．１２１・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ディスク以　　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転するディスクに記録再生を行なうヘッド、該
   ヘッドを一端に取付けるアーム部材、該アーム部材を回
   転移動できるよう支持する中心軸、該中心焼を間におい
   て前記ヘッドとは反対側の前記アーム部材上に取付けら
   れている歯車部材、該歯車部材に隣接して配され回転軸
   を有する駆動モータ、前記歯車部材とかみ合い前記駆動
   モータの回転軸に取付けられた小歯車、前記歯車部材を
   前記小歯車に予圧する予圧手段、及び前記中心軸・前記
   駆動モータなどを取付けるフレームとからなることを特
   徴とするディスク装置のアクチュエーター。
2. （２）ディスクと同一材質もしくは熱膨張係数の同じ材
   質で、前記歯車部材を構成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のディスク装置