JPS62189678A - ヘツド駆動装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は一般的には回転アクチュエータ・アームを用い
たディスク・ドライブのヘッド駆動装置に関し、特に、
このような回転アクチュエータ・アーム用のベアリング
・アセンブリの軸方向および半径方向の剛性を精密に制
御することができるヘッド駆動装置に関する。

〔従来技術およびその問題点〕

コンピュータ用ディスク・ドライブは高ビット密度を有
する動的記憶装置である。これらは、製造の際、寸法公
差を僅少にする必要がある超精密装置で、機械的にも複
雑でかつ精巧である。回転ディスク・ドライブは一般に
、回転可能メモリ・ディスク、トランスデユーサ・ヘッ
ド、およびトランスデユーサ・ヘッドをディスク上の弧
状径路に沿って両方向運動させるため、このトランスデ
ユーザ・ヘッドを支持するようにピボット状にマウント
され、磁気的に駆動されるアクチュエータ・アーム・ア
センブリを備えている。

従来、旋回可能にマウントされたアクチュエータ・アー
ムは、磁気ヘッドをマウントする屈曲アセンブリを運ぶ
。アクチュエータ・アームはシャフト・アセンブリによ
ってアクチュエータ・ハウジング内に旋回可能にマウン
トされる。このシャフト・アセンブリの軸方向半径方向
の剛性および位置の精密制御は、サーボ・システムやサ
ーボ・システム電子回路が正しく作動し、複数のヘッド
が相互位置を正しく維持し、また他の構造部分特にメモ
リ・ディスク上のデータ・トラックに対する位置を正し
く維持するために必要とされる。これを実現するために
、ベアリングには精密に制御された軸方向と半径方向の
予荷重（ｐｒｅｌｏａｄ）が与えられていなければなら
ない。従来の構造においては、これらの予荷重を与える
ために、らせん状の圧縮バネが用いられていた。ひとつ
のらせん状バネが、シャフト・アセンブリのベアリング
に軸方向の予荷重を与えるのに用いられる。別のらせん
状バネが、シャフトがジャーナル軸受されているベアリ
ングの一つに半径方向に配置されている。

こちらの方のらせん状ハネは、このベアリングに必要に
応じて半径方向つまり側面方向の荷重を与えるのに用い
られる。半径方向に配置されるらせん状バネを用いると
、アクチュエータ・ハウジング上で主軸から離れた位置
に別の機械工作が必要となる。主軸とはアクチュエータ
・アームが枢支される軸である。半径方向に配置される
らせん状バネを設置するための機械工作は、アクチュエ
ータ・アーム用のシャフト・アセンブリのベアリングが
配置される穴を加工する際に用いられるのと同じフィク
スチャでは容易に実施することはできない。これによっ
て製造コストが増大する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述した従来技術の問題点を解消し、こ
の種のヘッド駆動装置に対する要求を満足させながらそ
の加工構造を簡単にするところにある。

〔発明の概要〕

本発明の一実施例は、従来の構成であるところのアクチ
ュエータ・アームをジャーナル軸受けするベアリングの
内側軌道輪（ｉｎｎｅｒ　ｒａｃｅ）つまりリングが軸
方向に離れた地点でとポット・シャフトに固定されると
いうものに比べて、改良されている構成を与える。これ
らベアリングの一つは、アクチュエータ・ハウジング内
の穴に直接固定された軌道輪を含む外側ベアリング構造
を有している。

他方の外側ベアリング構造は、アクチュエータ・ハウジ
ング内の第２の穴に僅少な公差ではめ合わされたスリー
ブを含む。弓状の仮バネがシャフトの軸に沿って方向性
の（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）すなわち軸方向のベアリ
ングの予荷重を与えるのに用いられる。製造上の公差は
非常に精密に制御されるけれども、すきまは個々の部品
間でばらつく。システムが正しく働くためには、すなわ
ち剛性を制御するためには、少なくとも一つの位置にす
きまが存在して、ベアリング・アセンブリと主構造の間
で軸方向および半径方向の運動の自由を与えなげればな
らない。このすきまは、各部品間の定常時の温度差およ
びこれらの熱膨張率の差に基づく微少の寸法変化を許容
するために必要である。

本発明は、寸法公差が僅少である点から考えて、所望の
バネ荷重を維持するためには、シャフトの軸方向および
半径方向に極めて小さなバネ・ストロークしか必要とし
ないという事実に基づいている。従って、弓状の仮バネ
またはさら型円形バネ（ｄｉｓｈｅｄ　ｃｉｒｃｕｌａ
ｒ　ｓｐｒｉｎｇ）が、シャフトに軸方向予荷重を与え
るのに用いられる。同様にして、ベアリングの側面予荷
重を与えるためには、長いらせん状バネを必要としない
し、またこのバネを収容するために必要な軸外機械工作
やこれをアクチュエータ・ハウジングに組込んでその圧
力を調整するための部品も必要ない。本発明では、ベア
リング側面に予荷重を簡単に与えるため、一方のベアリ
ングがはまるスリーブを収容するハウジングの穴の側面
、またはこのハウジングの穴およびスリーブの両方にこ
の穴の軸と平行な方向に機械工作を行なう。従って、穴
あけその他の機械工作を行なうためのフィクスチャと同
じものを用いてこれを行なうことができる。従来技術に
おいて必要とされていた、シャフト軸にその半径方向に
設けられた穴はここでは必要とされない。

ハウジングの穴またはスリーブ、あるいは両方の側面に
設けられた溝穴または切欠きは、平バネ材料をたとえば
不完全な環またはらせん状の断面を持つように形成した
市販のスプリング・ビンを収容することができる。これ
らスプリング・ピンは、ハウジングの穴とスリーブの間
の切欠きまたは溝穴に押込まれてハウジングとスリーブ
の両方を押圧し、それによってベアリングの所望の半径
方向つまり横方向の荷重を与える。一般に、適切に設計
されたものならどんな板バネを用いてもよい。上述のも
のより長いバネ・モーメント・アームを有する板バネは
公差についてはそれ程厳しくない。Ｕ字形あるいは弓状
の板ばねを、より長いバネ・モーメント・アームをもつ
ように設計することができる。このようなバネのＵ字の
一方の腕は突起部を有するか、あるいはそれ以外の形に
成形して、ベアリングまたはスリーブとの線または点接
触を与えるようにしてもよい。いずれの場合も、バネは
適当なバネ定数を有し、充分に圧縮されてスリーブおよ
びまたはベアリングに半径方向の力を与えることにより
、−貫した剛性を与え、またベアリングの通常の反作用
力が与えられている場合に一定した接触を与える。もっ
とも、このバネ力により発生する軸方向の摩擦力が、シ
ャフトの軸に沿った軸方向予荷重を越えてしまい、これ
により設計範囲内の相対運動を妨害することがない程度
に、このバネ力を充分に小さくしておく。

〔発明の実施例〕

回転ディスク・メモリ・ドライブの回転アクチュエータ
・アーム型のヘッド駆動装置に用いられる。

第２図および第３図は本発明の一実施例を含んでいる特
定の回転ディスク・メモリ・ドライブを示している。こ
のディスク・メモリ・ドライブは個々のメモリ・ディス
クからなるディスク・スタック（ディスク・アセンブリ
）ｌと、旋回可能にマウントされたアクチュエータ・ア
ーム構造３を備えている。磁気ヘッド・アセンブリ５が
アクチュエータ構造の一端にマウントされ、磁気駆動部
７の一部を形成する移動コイル６がこのアクチュエータ
構造の他端にマウントされる。ディスク・スタック１は
通常、モータ（図示せず）によって１分間に約３６００
回転の速度で駆動される。磁気ヘッド５ａは、回転して
いるディスク表面にはりついた空気の薄膜上を文字通り
飛行する。ディスク上のヘッドのすき間は２５．４ｎｕ
ｓ（１インチ）の１９／１００万程度あるいはそれ以下
でよい。メモリ・ディスク上のデータ・トラック間隔は
０．０４０６４ｍｍ（０，００１６インチ）程度である
。このことから寸法公差が厳密であることは明らかであ
る。

アクチュエータ・アーム構造３は、シャフト・アセ７７
１月３によりアクチュエータ・ハウジング１１内にジャ
ーナル軸受けされる。シャフト・アセンブリ１３は、上
側アクチュエータ・ハウジング部１１ａと下側アクチュ
エータ・ハウジング部ｉｔｂ内の。

造１７を有している（第１図参照）。複数の磁気ヘッド
５ａが相互に正しい位置を維持し、また磁気ヘッド５ａ
が他の構造部分特にメモリ・ディスク上のデータ・トラ
ックに対して正しい位置を維持する際、このシャフト・
アセンブリ１３の半径方向および軸方向剛性を正確に制
御することが必要である。

これは、サーボ・システム回路が各磁気ヘッド５ａの半
径方向位置を対応するメモリ・ディスク上の選択された
半径方向位置すなわちデータ・トラック位置に正確に制
御するよう、磁気駆動部７を適切に制御するために必要
なのである。

本発明の好適な実施例において、これを実現する特有の
予荷重をかけられたアクチュエータ・アーム・ピボット
構造が第１図および第４図に示されている。ここで、ア
クチュエータ・アームを軸受け（ジャーナル）するシャ
フト・アセンブリ１３は、アクチュエータ・アーム構造
３が固定されるシャフト１３ａを備えている。このシャ
フト１３ａはその端部の直径が小さくされている。この
細くなった部分が夫々上側ベアリング構造１５および下
側ベアリング構造１７の内側軌道輪つまりリングに押込
まれるか接着されることにより、これら軌道輪がシャフ
ト端部の肩に固定される。上側ベアリング構造１５の外
側軌道輪は上側アクチュエータ・ハウジング部１１ａの
穴に押し込まれるか接着される。

下側ベアリング構造１７の外側軌道輪すなわちリングは
下側ベアリング構造１７の一部を成す環状スリーブ１９
の上側の、内径が一部広げられた部分に押し込まれるか
接着される。充分に厚く広い軌道輪をもつベアリングを
用いればスリーブは必要としないことになろう。環状ス
リーブ１９は下側アクチュエータ・ハウジング部１１ｂ
の穴に微小な公差で摺動可能にはめ合わされる。円形弓
状バネ２０の周辺縁または、上から見た輪郭が矩形で弓
状にされた仮バネの各端は環状スリーブ１９の底辺縁と
係合する。下側アクチュエータ・ハウジング部１１ｂの
底面の補助開口に固定されるインサートｌｌｃによって
圧力がこのバネの底面に与えられる。これによって、上
側および下側ベアリング構造１５．１７に所望の軸方向
予荷重が与えられ、所定の軸方向剛性が得られる。

上述したように、従来の構造においては、ハウジングに
横方向に開けられた穴を通して、または内側軌道輪が自
由に動かせる場合はシャフトの横にくり抜かれた盲穴（
ｂｌｉｎｄ　ｃｒｏｓｓ　ｂｏｒｅｄ　ｂｏｌｅ）を通
して、ベアリング・アセンブリつまり下側ベアリング構
造１７の軸に沿って半径方向にらせんバネの圧力を与え
ることによって半径方向剛性を得るのが通常であった。

これによって、穴を機械加工する際に用いられるフィク
スチャ（たとえば上側および下側ベアリング構造１５．
１７を支えるフィクスチャ等）とは別のフィクスチャを
要する機械加工操作が必要となる。本発明の独自な構造
である、所望の半径方向の剛性を得るのに必要なだけの
半径方向予荷重を与えるための組合わせを用いることに
より、特別な治具やフィクスチャを使用する必要がなく
なる。第１図および第４図にみられるように、下側アク
チュエータ・ハウジング部１１ｂ内で、溝ｌｉｄが、ス
リーブ１９が摺動的にはめ合わされる穴に向って開いて
いる位置に機械加工されている。

板バネ１４がこの溝ｌｉｄに押込まれる。第５図および
第６図に示す頂部および縁部の投影図かられかるように
、板バネ１４は平らな板状材料から製造される。この板
バネ１４はその本体の長さ方向に沿ってだんだん曲げら
れ、曲げ部１４ａに支承点（ｂｅａｒ−ｉｎｇ　ｐｏｉ
ｎｔ）が来るようにする。比較的小さな曲げ部が点１４
ｂに形成される。逆向きの曲げ部１４ｃおよび１４ｄに
よって、仮バネ１４ａの面のうちで曲げ部曲げ部１４ｂ
を設けることにより、この仮バネ１４がハウジング部内
の溝ｌｉｄの底に近い部分に当たる角度を大きくし、こ
れにより曲げ部１４ｄにおける支承点（ｂｅａｒｉｎｇ
　ｐｏｉｎｔ）の形をより明確に定める。

前述したように、環状スリーブ１９は下側アクチュエー
タ・ハウジングｌｌｂ内の穴に僅少な公差ではめ合わさ
れている。したがって、所要の下側ベアリング構造１７
に所望の半径方向つまり横方向の負荷力を与える際に必
要な行程は極めて小さい。

板バネ１４は、半径方向の遊びを除去するのに必要な行
程および所要の半径方向剛性を得るための力を与える。

溝ｌｉｄに押し込まれたとき曲げ１４ａにある板バネ１
４の上端１４ｅは図示のようにスリーブ１９の上端にか
ぶさって係合する。これによって板バネ１４は環状スリ
ーブ１９に対して適切な位置に配置される。

この構成において、各部品間で定常時の温度が違いまた
熱膨張率も異なることによる小さな寸法変化を許容する
に必要な公差が与えられる。また、剛性および位置を制
御するため、環状スリーブ１９と主構造たる下側アクチ
ュエータ・ハウジング部１１ｂの間の接触は必要な動作
設計限界内では確実に行われるようにされた。所望の程
度に軸方向剛性を与える軸方向負荷は茶わん状の形状に
なった円形バネ２０、あるいはそのかわりに弓形板バネ
を用いることによって得られる。半径方向剛性は板バネ
を用いて、横つまり半径方向の力で下側ベアリング構造
に横負荷をかけることによって得られる。ここで、この
半径方向の力を充分大きくして、アクチュエータ・アー
ム構造の通常の回転運動による反作用による負荷がベア
リング構造にバネによって与えられている負荷を打消し
てしまい、これにより横方向の遊びを生じさせないよう
にしなければならない。また、軸方向および横方向力は
、動作環境における寸法変化による小さな相対変位を摩
擦力によって妨げることがない程度に小さい。

固着しないようにするためにはスリーブまたは穴に薄い
低摩擦被覆をするのが望ましい。

第７図はほぼＵ字形の板バネ１６を示す。第７図の板バ
ネ１６では、両脚の長さは互いに異なっている。

右脚１６ａの方がもう一方より長く、その外面は溝れて
いる。左脚１１ｂの先端部は、この板バネ１６にかけた
負荷を取り除いたとき、右脚とほぼ平行になるように曲
げられる。またこの先端部は右脚１６ａの両端のほぼ中
間点の位置を占める。この板バネ１６の幅は溝ｌｉｄに
向って露出している環状スリーブ１９の軸方向長さにほ
ぼまたがっている。

第７図に示すように板バネ１６が組込まれたとき、この
バネは圧縮される。その右脚１６ａは溝ｌｉｄのベース
に横たわり、左＃１６ｂは右脚１６ａの方に向って偏位
させられる。そして、左脚Ｌ６ｂの曲がった先端部は環
状スリーブ１９を支承しまたそれとほぼ点接触すること
により、下側ベアリング構造１７に半径方向つまり横方
向の負荷を与える。

板バネ１６の左脚１６ｂの曲がった先端部は下側ベアリ
ング構造に対して環状スリーブ１９において点接触する
。この接触点は仮バネ１６の上端部分にある曲がった部
分にあり、その位置は明確に定まる。

したがって、バネ・モーメント・アームは容易に制御さ
れ、ベアリング横方向負荷を決定する際の所定の偏位に
対するバネ力は精密に制御される。

第８図、第９図および第１０図は下側ベアリング構造１
７に横方向負荷つまり半径方向負荷を実現する別の構造
を示す。これらの図面は第７図と同様に、環状スリーブ
１９と、バネが配置される下側アクチュエータ・ハウジ
ング部１１ｂとの間の接合面の所だけについて見た横断
面図である。

第８図において、不完全な環状の断面を持つ管状ピン１
８が、環状スリーブ１９および下側アクチュエータ・ハ
ウジング部１１ｂに夫々半内部をもつ円形断面の穴に押
し込まれる。

第９図では、らせん断面のビン２２が、環状スリーブ１
９および下側アクチュエータ・ハウジング部１１ｂにあ
けられた第８図と同様の穴に押し込まれる。

第１０図は第８図および第９図の型式のピンをはめるた
めの別の構造を示す。ここで、第８図の型式の管状ピン
１８が押し込まれる穴は、全部が下側アクチュエータ・
ハウジング部１１ｂに形成された溝であり、この溝は環
状スリーブ１９が入る穴に向って開いている。この構成
では、管状ピン１８と環状スリーブ１９の対向面とは線
接触しており、所望の程度の半径方向剛性および位置の
制御を実現する際の所要の半径方向力を与える。

これらの原理を実現する他の板バネ設計も同様に所要の
設計機能を満足する。

〔発明の効果〕

本発明はそれ自体は公知のディスク・メモリ・ドライブ
（ファイル）において利用される。ディスク・メモリ・
ドライブは算術演算またはデータ処理を行う際に有用な
情報を記憶するためのコンピュータおよびディジタル通
信システムにおいて広く用いられる。製造時には寸法公
差を僅少にとどめなければならない。しかし、周囲の環
境の影響のため、主要な部品間の限定的な相対運動を許
すための備えを与えておき、なおかつ他方では複数のト
ランスデユーサ・ヘッド間の相対位置およびメモリ・デ
ィスク上のデータ・トラックに対するトランスデユーサ
・ヘッドの相対位置を正しく維持しなければならない。

本発明によって、ヘッド駆動装置、特に回転アクチュエ
ータのピボット状マウンティングの簡易化、コスト節約
が図られ、かつこの構造は構造仕様に合致し、性能条件
を満足する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要部の構造を示す図、第
２図および第３図は本発明の一実施例の全体的構造を示
す図、第４図は第１図の４−４断面図、第５図ないし第
６図は本発明の一実施例で用いられる板バネの構造を示
す図、第７図ないし第１０図は第５図ないし第６図に示
す板バネの代替品およびその取付は構造を示す図である
。 ３：アクチュエータ・アーム構造、　Ｉｌａ：上側アク
チュエータ・ハウジング部、　ｌｌｂ：下側アクチュエ
ータ・ハウジング部、１３：シャフト・アセンブリ、１
４：板バネ、１５：上側ベアリング構造、１７：下側ベ
アリング構造、１９：環状スリーブ、２０：円形バネ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヘッドを搭載しメモリ・ディスク上で該ヘッドを円弧状
   に移動させるヘッド駆動装置において、前記ヘッドを搭
   載するアーム・アセンブリと、上側および下側のハウジ
   ング部を有するハウジングと、前記アーム・アセンブリ
   を前記上側および下側のハウジング部の間に軸支するシ
   ャフト・アセンブリと、前記シャフト・アセンブリの両
   端に隣接して夫々設けられた夫々前記上側または下側の
   ハウジング部の一方にはまる外側リング構造部を有する
   ベアリング部と、前記ベアリング部の外側リング構造部
   とそれに隣接する前記ハウジング部との間に置かれ前記
   ベアリング部に対して横方向の予荷重を与える変形可能
   部分を有する第１の板バネと、前記外側リング構造部の
   端部とこれに隣接する前記ハウジング部との間に置かれ
   前記ベアリング部に軸方向の予荷重を与える変形可能部
   分を有する第２の板バネとを設けたことを特徴とするヘ
   ッド駆動装置。