JPS6241440A - ダイナミツクアブソ−バ - 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】 技術分野 本発明はダイナミック機械的構造体、例えばディスクド
ライブの振動および共振を減衰するための手段に関する
。

背景技術 可動部品を有する装置は、装置の作動を劣化する有害な
振動を受けることは周知である。例えば、回転中のディ
スクのデータトラックに双方向のアクセスをするよう、
アクチュエータおよび関連するキャリッジを使用するデ
ィスクドライブは好ましくない振動および共振に悩まさ
れる。

更に、作動中にベース鋳造品およびディスクドライブの
ガイドレール上では応力が誘導され、この応力は異なる
部品の機械的関係を歪ませ、よって不整合および深刻な
ノイズ問題を生じさせることがわかった。これら問題を
克服するため、設計者は強化されたベース鋳造品にリブ
を設けたり、ベース鋳造品の厚さおよび質量を増加して
いた。

しかしながらこ°れら解決案は小型および軽量化すると
いう好ましい目的に反するものである。

更に、ディスクドライブの性能を改善するための主要目
的は、回転中のディスクの選択されたデータトラックま
での磁気ヘッドのアクセス時間を短かくすることにある
ということに留意すべきである。このアクセス時間はキ
ャリッジの質量、トランク間の距離、およびデータトラ
ック間でキャリッジを駆動するのに利用できる力によっ
て決まる。したがって、選択されたデータトランク間の
加速度を増すことが好ましいが、これにはキャリ・ノジ
の質量を小さくすることを要する。正し〈実施しないに
しても、質量を小さくすることはキャリッジの構造上の
共振条件を厳しくするため、実際にはアクセス時間を長
くすることがある。リニアに作動されるキャリッジにお
ける主なキャリッジの共振原因の１つは、キャリッジ本
体の剛性体の運動およびベアリング上の慣性によるもの
である。所定の臨界周波数ではキャリッジのベアリング
は本質的にスプリングとして作用し、キャリッジがキャ
リッジのレール支持体に対してピッチング動作できるよ
うにする。このピッチング効果に反作用するため、キャ
リッジの重心およびリニアアクチュエータすなわちボイ
スコイルモーターの中心を通る力線は実質的に探索方向
に直線状にしなければならない。しかしながら、より小
さいコンパクトなディスクドライブは極めて密に閉じ込
められているので、このような整合は達成が困難である
。従来の解決法はキャリッジの重心を力の中心に一致さ
せるようバランスウェイトを設けることであった。しか
しながらこのバランスウェイトはピッチングの問題を解
決できるが、重量を増すのでアクセス時間を長（し、キ
ャリッジアセンブリの構造上の共振を大きくすることが
ある。

これまでは、ダイナミック作動装置の好ましくない共振
周波数を減衰するため振動吸収装置が使用されている。

この吸収装置は、好ましくない共振周波数に関連した所
定周波数で共振するよう設計されている。かかる従来の
装置は、組立ておよび取扱いを受けた時に過度に敏感で
あり、装置作動中は機械的に故障することがあるので、
信頼性あるものとは考えられていない。更に、ディスク
ドライブ製造中に、振動吸収装置に使用されている粘弾
性材料からガスが流出するため系が汚染されるという別
の深刻な問題もある。

発明の概略 本発明の目的は、ダイナミック作動装置、例えばディス
クドライブ中の好ましくない振動、共振およびノイズを
最小にするための新規で改善されたダイナミックアブソ
ーバを提供することにある。

本発明の別の目的は、ガス流出による汚染の可能性を少
なくするよう部品間の間隙を小さくできるダイナミック
アブソーバを提供することにある。

本発明の別の目的は、コンパクトで、組立ておよび取扱
いが容易で、機械的に信頼性のある簡単で頑丈なグイナ
ミソクアブソーハ装置を提供することにある。

本発明によれば、ダイナミックアブソーバには、粘弾性
リンク素子、アブソーバ本体およびアブソーバベースが
形成される。高エネルギー吸収特性を有する粘弾性素子
は、スプリング部材および滅表部材として作動する。ア
ブソーバベースは粘弾性素子上に座着された上方クラウ
ン部分と、粘弾性リンク素子およびアブソーバ本体内に
形成された同軸に整合する中心孔内に位置決めされた伸
長ポスト部分とを有する。このアセンブリは所定位置に
て好ましくない振動、共振およびノイズを受ける構造体
または部品に取付けられる。

以下添附図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

図中同一部品には同じ番号を付けた。

好ましい実施態様の説明 第１〜３図を参照すると、ダイナミックアブソーバ装置
１０には環状の粘弾性素子１１が形成されており、この
素子はカップ状アブソーバ本体１２の底部環状プラット
フォーム上に！！２置されている。アブソーバのベース
１４には、ポスト部分１３およびクラウン部分１５が形
成されており、クラウン部分１５とアブソーバ本体１２
の底部プラントフオームとの間にリンク素子１１が密に
接触した状態で収容されている。ボスト部分１３は、リ
ンク素子１１内に形成された中心孔１９およびアブソー
バ本体１２内に形成された同軸状に整合された孔２０を
貫通するよう位置決めされており、クラウン１５の頂部
にはスロット１７が設けられており、ねじ接続体または
接着剤によりポストを通してマシン構造体１６にアブソ
ーバ装置を取付けるための手動工具を収容するようにな
っている。

リンク素子１１の外周とアブソーバ本体１２の壁との間
およびリンク素子の内径部とポスト１３の上方部分との
間に間隙が設けられている。

本発明の実施態様では、粘弾性リンク素子の材料は、カ
ボットコーポレイションの一部門であるＥ、　Ａ、　Ｒ
，により製造されているＣ−１００２と表示される振動
絶縁材料が好ましい。このアブソーバベース１４は、ア
ルミニウム類であることが好ましいが、アブソーバ本体
１２はステンレススチールから形成される。粘弾性材料
１１、アブソーバベース１４およびアブソーバ本体１２
は、接着剤で強く固定するか、または成形技術により共
に接合してもよい。

第２Ａ図および第２Ｂ図は、圧縮方向およびせん断方向
にアブソーバ装置１０に衝撃を与える励振効果をそれぞ
れ示す。この励振力は、粘弾性材料を変形し、粘弾性力
は加えられた力を吸収して消散する。第２Ａ図および第
２Ｂ図の鎖線は、励振に応答する垂直および水平のアブ
ソーバ本体の運動を示す。

第４図を参照すると、この図にはディスクドライブが表
示されており、このディスクドライブはローラベアリン
グ２２を有するキャリ・フジ２３を利用しており、リニ
アアクチュエータすなわちボイスコイルモータ２５によ
りガイドレール２４に沿って直線上に駆動される。キャ
リッジはヘッドアーム２６を支持し、ヘッドアームには
リード／ライトヘッド２８が取付けられている。キャリ
ッジの重心（Ｃ，Ｇ）はキャリッジタワーの底部近く、
かつボイスコイルモータに関連した力の中心線より下に
表示されている。重心と力線とが一致しないとキャリッ
ジはピッチングする傾向となる。

すなわちある臨界周波数ではキャリッジベアリングはス
プリングとして作用し、キャリッジがキャリッジレール
支持体に対してピッチングすることができるようにする
。

このピッチング効果に反作用するには、本体に関連した
キャリッジの重心およびボイスコイルモータアセンブリ
によって発生される力線が加速方向に一列になるように
する必要がある。しかしながらかかる整合は極めて困難
であり特に小型ディスクドライブの極めて密な境界内で
顕著である。

かかる場合、キャリッジの質量中心とアクチュエータの
力の中心とを一致させるようバランスウェイトを増加す
ることが行なわれている。しかしながら構造体の重量を
増せばアクセスタイムが大きくなり、例えばキャリッジ
アセンブリの構造上の共振が大きくなることがある。

この問題を克服するため、本発明に従って製造された１
つ以上のグイナミソクアプソーバ１０が第５図に示すよ
うにキャリッジ２３のタワーの頂、部にて対向するよう
取り付けられている。このキャリッジタワーの頂部はデ
ィスクドライブのアクセスモード中に生じる大加速度の
結果生じる変形またはピッチングに起因し、キャリッジ
の下方部分が曲がるとかなりの距離にわたって移動する
。

本発明のダイナミックアブソーバを使用すれば、キャリ
ッジの全レスポンスが大幅に改善されることがわかって
いる。キャリッジおよび取付けられたアブソーバの組合
わせは、キャリッジの重心が磁気モータにより供給され
る力線に接近するよう変えられたバランスウェイトが取
付けられた系のように作動するので、このような改善が
実現される。この結果、キャリッジのピッチング運動を
生じさせるモーメントが有効に減少される。系の周波数
が高（なるにつれて、アブソーバの本体はキャリッジの
ピッチングを生じさせる運動に反して移動する。アブソ
ーバの共振周波数に近づくにつれて、アブソーバにより
最大の対抗力がキャリッジに加えられる。共振周波数が
１．４倍よりも高くなると、アブソーバの本体は、キャ
リッジの系からより外れる。アブソーバがキャリッジに
取付けられた点におけるキャリッジの運動は、粘弾性材
料により得られる減衰により制御される。正しく同調さ
れ、系の周波数近くで共振するアブソーバは系の弾性部
材内で正弦波状に変化する力に抗して移動し、よってア
ブソーバが取付けられた系の部品の全合成運動を小さく
する。

第６図には、ダイナミックアブソーバがない状態で作動
するリニアキャリッジの周波数レスポンスが示されてい
る。この図において、曲線３２は、変位量対周波数の関
係を示し、曲線３４は、試験条件下における変位とボイ
スコイルを通して加えられる力の位相関係を示す。ダイ
ナミックアブソーバがないと、アセンブリ内には大きな
ノイズが生じる。第７図はディスクドライブ内のりニア
キャリッジと共に２つのダイナミックアブソーバを使用
するときのノイズの大幅な低減を示す。本発明のダイナ
ミックアブソーバを含むディスクドライブアセンブリを
使用すると、臨界ピッチ周波数における顕著な改善が得
られる。

第８図を参照すると、ディスクドライブアセンブリは、
ローラベアリング２２を有するキャリッジ２３と、ボイ
スコイルモータ２５と、ハンドアーム２６と、リード／
ライトヘッド２８を含む。

モータ被動ハブ４６に取付けられた回転ディスク４４の
選択されたデータトラック間でヘッド２８が搬送される
ようボイスコイルモータにより作動されるときキャリッ
ジ２３のベアリングはフロント４０およびリア４２にて
支持されたレール上に載る。ディスクドライブはハウジ
ングまたはベース鋳造品４８に組立てられる。

本発明によれば、第１図および第３図に示したタイプの
ダイナミックアブソーバ１０は、レール支持体４２およ
びボイスコイルモータ２５の下方のベース鋳造品の外側
表面に位置する。アブソーバの共振周波数では、アブソ
ーバの運動は、ベース鋳造品の運動に反するよう作動す
るのでベース鋳造品の運動を小さくする。

第９図は、ダイナミックアブソーバを使用しないディス
クドライブから検出されるノイズの試験から生しるノイ
ズ（デシベル）対周波数の関係をプロットしたサンプル
の狭帯域音響スペクトルを示す。これと対照的に第１０
図は、本発明に従って製造された２つのダイナミックア
ブソーバが前方レール支持体４０および後方レール支持
体４２にそれぞれ取付けられた同じディスクドライブか
ら得られるサンプルの狭帯域音響スペクトルを示す。図
示するようにノイズレベルは大きく低下する。

例えば１２００１１ｚのキャリッジ共振をするディスク
ドライブに本発明を適用する際は、次の方程式に基づい
てアブソーバの設計を行う。

２π　　Ｗ ここでＫはリンクの有効剛性 Ｗはアブソーバ本体の重量 ｇは重力定数 Ａ （２）Ｋ＝− ここで、Ｅはリンクの動的弾性率の実数部分に等しく、 Ａは、圧縮時のリンクの表面、およびｈはリンりの高さ
である。

これら方向式は、リンクの幾何学的形状が０．２〜１．
０のシェープファクタを有するとき有効である。このシ
ェープファクタは圧縮時の面積を膨張時の面積すなわち
側部面積で割った比である。構造体の共振周波数を１２
０’　ＯＨｚ、キャリッジの重量を約１００ｇとすると
、１０ｇのアブソーバ本体が使用される。初期アブソー
バ周波数は、１２００Ｈｚの共振周波数の９０％に選択
される。方程式（１）でこれらパラメータを使用すると
、有効リンク剛性には２２５０ポンド／インチに決定さ
れる。選択された材料の動的弾性率であるＥの値と共に
方程式（２）に剛性にの値を挿入する。８０°Ｆで作動
するＥＡＲＣ１００２ではＥは７２５０で、ｈ＝０．２
５ではＡ＝０．０７７６インチ２である。この結果、リ
ンクの好ましい形状は約０．３１４インチ径で厚さ０．
２５インチの円形となる。アブソーバ本体の形状は、好
ましくは円形であり、約Ｌｏｇの重量を有し、リンク部
分の中心に位置する。アブソーバ本体は、好ましくは約
０．１インチ厚および約１インチ径のステンレススチー
ルから形成される。アブソーバ本体はリンクに接合また
は取付けられ、次にリンクは減衰に必要な大きな変位を
する所定位置にてキャリッジに取付けまたは接合される
。

第１１図には、本発明に従って製造されたダイナミック
アブソーバの別の実施態様が示されている。円筒形のア
ブソーバのベース５８は小径の中心部分を有し、この中
心部分のまわりに粘弾性リンク材料５６が座着されてい
る。アブソーバ５４の中心部分には、リンク５６の外径
部が取付けられている。本体の中心部分は拡大された内
径部すなわち溝を有し、この中に粘弾性リンクが配置さ
れている。本体とベースの間および本体とリンクとの間
には間隙が設けられ、材料は自由運動および膨張ができ
るようになっている。制御すべき構造体６０とベース５
８の間に本体が有効に捕捉さ。れるようワッシャ５２は
捕捉機構となっている。

ねじ５０は、構造体６０にアブソーバを取付けるよう働
く。

この別のアブソーバの構成は、ラジアル圧縮モードで粘
弾性材料を使用し、アブソーバの軸方向に沿ってせん断
モードで材料を使用することによりアブソーバ運動の特
徴である圧縮率に対するせんサネの周波数比を調節する
能力を与える。第１１図のアブソーバの構成は、古典的
設計方程式によって得られる周波数比を除く周波数比が
必要な場合有効である。ラジアル圧縮周波数は、実験を
通して決定され、ラジアル方向のアブソーバの自然周波
数を正確に予想するよう新しい方程式が開発された。軸
方向またはせん断方向のアブソーバの自然周波数は古典
的方程式にモデル化されている。

この別の構成のアブソーバ本体は、ラジアル方向に振動
するとき重心が同一方向の粘弾性リンクの重心に一致す
るよう設計されており、このようにアブソーバ本体がリ
ンク上で揺動する性質が解消されている。

本明細書には、ダイナミック作動装置、例えばディスク
ドライブ内の振動、共振およびノイズを実質的に低減す
るよう働く簡単で、コンパクトな組立体を有する新規な
ダイナミックアブソーバ装置を記載した。本発明のダイ
ナミックアブソーバは装置の内外に取付けでき、アブソ
ーバの組立中および取扱中に生じる劣化を受けない。ア
ブソーバ本体は、安定したポストにより捕捉され、粘弾
性リンクがゆるみ、ディスクドライブのまわりを透過し
ないよう収容されている。更にアブソーバ内で使用され
る粘弾性材料のガス流出および機械的または熱による故
障などの問題は最少にされる。

このアブソーバは、粘弾性材料またはその接合部上の圧
縮またはせん断荷重をアブソーバのベースまたはアブソ
ーバ本体に加えることなく手動工具により取付けできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイナミックアブソーバの断面図、第
２ａ図および第２ｂ図は圧縮力およびせん断力にそれぞ
れ応答して粘弾性素子により生じる変形を示すダイナミ
ックアブソーバの断面図、第３図は第１図のダイナミッ
クアブソーバの分解図、第４図は従来のディスクドライ
ブアセンブリの略側面図、第５図は本発明のダイナミッ
クアブソーバがキャリッジに取り付けられたディスクド
ライブアセンブリの等角背面図、第６図はアブソーバを
使用しないリニアキャリッジの周波数レスポンスを示す
グラフ、第７図は２つのダイナミックアブソーバが取り
付けられたリニアキャリッジの周波数レスポンスを示す
グラフ、第８図は新規なダイナミックアブソーバがベー
ス鋳造品に取り付けられたディスクドライブアセンブリ
の側面図、第９図はアブソーバが取り付けられていない
ディスクドライブ上で測定された狭帯域音響スペクトル
のカーブを示し、第１０図は２つのアブソーバが取り付
けられたディスクドライブ上で測定された狭帯域音響ス
ペクトルであり、第１１図は本発明に従って製造された
別のダイナミックアブソーバの一部切り欠き断面図であ
る。 １１・・・環状粘弾性素子 １２・・・アブソーバ本体 １３・・・ボスト部分 １４・・・アブソーハヘース １５・・・クラウン部分 １９・・・中心孔 ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ（Ｈｚ） Ｈθ−６ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ（Ｈｚ） ＩＧ　　７ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ（Ｈｚ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動、共振またはノイズを受けるダイナミック構
   造体に取付けるためのダイナミックアブソーバにおいて
   、 中心孔を有する粘弾性リンク素子と、 前記リンク素子の前記中心孔に同軸状に整合された孔を
   有し、前記リンク素子が座着されたアブソーバ本体と、 前記小孔を通って突出するポスト部分および前記リンク
   素子に配置されたクラウン部分を有するアブソーバベー
   スとから成り、前記リンク素子は前記ポスト部分の少な
   くとも一部を囲むダイナミックアブソーバ。
2. （２）前記リンク素子、前記アブソーバ本体および前記
   ベースの前記ポスト部分およびクラウン部分は環状であ
   る特許請求の範囲第１項記載のダイナミックアブソーバ
   。
3. （３）前記アブソーバをダイナミック構造体または部品
   に取付けるための工具を収容するよう前記クラウン部分
   に形成されたスロットの設けられたセグメントを含む、
   特許請求の範囲第１項記載のダイナミックアブソーバ。
4. （４）振動、共振およびノイズを受ける構造的部分を有
   するディスクドライブにおいて、 アクセス磁気ヘッドを支持するための双方向性キャリッ
   ジと、 直線路に沿って前記キャリッジを案内するための複数の
   レールと、 前記キャリッジおよびレールを支持するためのベース鋳
   造品を含み、前記キャリッジ、レールおよびベースは振
   動、共振およびノイズ作用を受け、 更に前記キャリッジ、レールまたはベース鋳造品に設け
   られ、変形または振動またはノイズ作用を受ける部品の
   周波数に実質的にある自然共振周波数に同調された少な
   くとも一つのダイナミックアブソーバを含むディスクド
   ライブ。