JPWO2003017278A1

JPWO2003017278A1 - ディスクドライブのシェルフへの搭載構造

Info

Publication number: JPWO2003017278A1
Application number: JP2003522097A
Authority: JP
Inventors: 山岡　伸嘉; 伸嘉山岡; 操猪野毛
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2004-12-09
Also published as: WO2003017278A1

Abstract

ハードディスクドライブのシェルフへの搭載構造であって、第１コネクタを有するハードディスクドライブと、ハードディスクドライブを収容するケースと、複数のガイドレールを有するシェルフと該シェルフの一端部に固定された第２コネクタを有するバックワイヤリングボードとを含んだシェルフアセンブリと、ケースの上面及び下面に固定された少なくとも一対の支持ばねとを含んでいる。搭載構造は更に、ハードディスクドライブを収容したケースがシェルフ内に挿入され、第１及び第２コネクタが嵌合し各支持ばねがシェルフの内面に圧接されたとき、各支持ばねをシェルフに対して固定する固定機構を含んでいる。この固定機構は、各支持ばねに一体的に形成された突起部と突起部が嵌合するシェルフ内面に形成された溝とから構成される。

Description

技術分野
本発明はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のシェルフへの搭載構造に関する。
背景技術
近年、コンピュータ用外部記憶装置の一種であるＨＤＤの小型化及び大容量化が望まれている。ＨＤＤの大容量化のためには、データ格納におけるトラックピッチが小さくなってきている。ＨＤＤは、今後更に大容量化及び高速化が進むため、ディスクドライブの微細なヘッドの揺れがディスク上の隣接するトラックを侵犯してデータの読み違い又はデータ化け等のオフトラック障害を引き起こす怖れがある。このオフトラック障害はディスクドライブ自身のスピンドルモータやアクチュエータアームの振動等によっても発生する。
グローバルサーバ、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＨＰＣ）サーバ、ファイルサーバ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）サーバ等のサーバでは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等の通信ネットワークを介して数多くの下位コンピュータに接続されており、サーバの電源を入れたままでディスクドライブユニットを収容するシェルフに対してディスクドライブユニットを容易に挿抜可能な、所謂活性ディスクドライブユニットが採用されている。活性ディスクドライブユニットは、ハードディスクドライブ等のディスクドライブと、該ディスクドライブを内部に収容するケース（ブラケット）から構成されており、サーバの電源を絶たずにシェルフに対して必要に応じて挿抜される。
図１に従来のＨＤＤのシェルフへの搭載構造を示す。符号２はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）ユニットを示しており、ケース（ブラケット）６とケース６内に丁度フィットするように収容されたＨＤＤ４を含んでいる。ケース６は例えばアルミニウム又はアルミニウム合金から形成される。ＨＤＤはその一端にコネクタ８を有している。符号１０はシェルフアセンブリを示しており、複数のガイドレールを有するシェルフ１２と、シェルフ１２の一端に固定されたバックワイヤリングボード１４とから構成されている。バックワイヤリングボード１４にはコネクタ１６が搭載されている。
ケース６の上面及び下面には板ばね等から形成された複数の支持ばね１８が固定されている。ＨＤＤユニット２をシェルフ１２のガイドレールに沿ってシェルフ内にいっぱいに押しこむと、コネクタ８がコネクタ１６に嵌合する。バックワイヤリングボード１４はＬＡＮケーブル等を介してサーバに接続されているため、シェルフアセンブリ１０内に収容されたＨＤＤ４はバックワイヤリングボード１４を介してサーバに接続されることになる。サーバからのコマンドによりＨＤＤ４が駆動される。このとき、支持ばね１８がシェルフ１２に形成されたガイドレールに押し当てられ、ばね作用を利用してＨＤＤ４の振動を緩和している。シェルフアセンブリ１０はその一部が示されたラック２０に搭載され、複数のねじ２１によりラック２０に固定される。
図１に示すような従来の支持ばね１８のばねアクションを利用した振動緩和方法では、シェルフのガイドレールと活性ディスクドライブユニット間のガタツキを完全に吸収することができず、このガタツキによりＨＤＤスピンドルモータ又は冷却ファンや電源等の振動に基づくヘッドの揺れを増幅させることがあり、ヘッドのオフトラック障害を回避することができないという問題があった。
また、最近ではシェルフの軽量化が進展しており、シェルフ自体の剛性が低下する傾向にある。超大型システムやファイルサーバ等では種々のＨＤＤ増設パターンがあり、各パターンを網羅する構造対策は汎用性に欠けるとともに、コストアップに繋がるという問題がある。ＨＤＤのスピンドルモータはますます高速回転する傾向にあり、これに伴い高速空気流等によるサスペンションへの加振力が増加し、オフトラックサーボ制御での個別対応では振動を抑制するのに限界がある。
発明の開示
よって、本発明の目的は、ディスクドライブユニットとシェルフのガイドレールとの間のガタツキを吸収し、ディスクドライブに発生する振動を大幅に抑制可能なディスクドライブのシェルフへの搭載構造を提供することである。
本発明の一つの側面によると、第１コネクタを有するディスクドライブのシェルフへの搭載構造であって、上面及び下面を有し、前記ディスクドライブを収容するためのケースと；複数のガイドレールと第１端及び第２端を有するシェルフと、該シェルフの第２端に固定され、第２コネクタを有するバックワイヤリングボードとを含んだシェルフアセンブリと；前記ケースの上面及び下面に固定された少なくとも一対の支持ばねと；前記ディスクドライブを収容した前記ケースが第１端側から前記シェルフ内に挿入され、前記第１及び第２コネクタが嵌合し前記各支持ばねが前記シェルフの内面に圧接されたとき、前記各支持ばねを前記シェルフに対して固定する手段と；を具備したことを特徴とするディスクドライブのシェルフへの搭載構造が提供される。
好ましくは、固定手段は各支持ばねに一体的に形成された突起部と、該突起部が嵌合するシェルフ内面に形成された溝とから構成される。
本発明の他の側面によると、第１コネクタを有するディスクドライブのシェルフへの搭載構造であって、それぞれタップ穴の形成された上面及び下面を有し、前記ディスクドライブを収容するためのケースと；複数のガイドレールと少なくとも一対の第１の穴と第１端及び第２端を有するシェルフと、該シェルフの第２端に固定され、第２コネクタを有するバックワイヤリングボードとを含んだシェルフアセンブリと；前記ケースの上面及び下面に固定され、それぞれ第２の穴を有する少なくとも一対の支持ばねと；前記ディスクドライブを収容した前記ケースが第１端側から前記シェルフ内に挿入され、前記第１及び第２コネクタが嵌合し前記支持ばねが前記シェルフの内面に圧接されたとき、それぞれ整列した前記第１及び第２の穴を通して前記タップ穴に締結される少なくとも一対のねじと；を具備したことを特徴とするディスクドライブのシェルフへの搭載構造が提供される。
本発明の更に他の側面によると、第１コネクタ及びアクチュエータを有するディスクドライブのシェルフへの搭載構造であって、上面及び下面を有し、前記ディスクドライブを収容するためのケースと；複数のガイドレールと第１端及び第２端を有するシェルフと、該シェルフの第２端に固定され、第２コネクタを有するバックワイヤリングボードとを含んだシェルフアセンブリと；前記ケースの上面及び下面に固定された少なくとも一対の支持ばねと；前記ディスクドライブを収容した前記ケースが第１端側から前記シェルフ内に挿入され、前記第１及び第２コネクタが嵌合したとき、少なくとも一方の前記支持ばね近傍に位置するように前記シェルフに取り付けられたヒータと；前記ヒータが隣接する前記支持ばねの温度を検出する前記シェルフに取り付けられた温度センサと；前記アクチュエータの振幅を検出するポジション監視機構と；前記ポジション監視機構で検出した振幅が所定値以下となるように、前記ヒータに通電する制御手段と；を具備したことを特徴とするディスクドライブのシェルフへの搭載構造が提供される。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。各実施形態の説明において、実質的に同一構成部分には同一符号を付して説明する。図２を参照すると、ハードディスクドライブユニット（ＨＤＤユニット）２２をシェルフアセンブリ２８に挿入搭載する状態の斜視図が示されている。ＨＤＤユニット２２は概略Ｕ形状のケース（プラケット）２６と、ケース２６内に丁度フィットをするように収容されたハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２４を含んでいる。ケース２６はアルミニウム又はアルミニウム合金から形成されている。ケース２６の上面及び下面には例えば板ばねから形成された複数の支持ばね３４が固定されている。
シェルフアセンブリ２８は前面及び裏面が開放された箱形状のシェルフ３０と、シェルフ３０の奥側端部に固定された図示しないバックワイヤリングボードとから構成される。バックワイヤリングボードには図１の従来例に示すように、ＨＤＤ２４のコネクタに嵌合されるコネクタが搭載されている。シェルフ３０は上壁３０ａと、低壁３０ｂと、上壁３０ａ及び低壁３０ｂを連結する一対の側壁３０ｃ，３０ｄを有している。上壁３０ａの下側及び低壁３０ｂの上側にはＨＤＤユニット２２の挿抜を案内する複数のガイドレール３２が形成されている。シェルフ３０は例えば板厚１．０ｍｍのステンレス鋼から形成されている。ガイドレール３２は上壁３０ａ又は低壁３０ｂの一部を切り起こすことにより形成されている。
図２に示すシェルフアセンブリ２８内にＨＤＤユニット２２を挿入搭載したシミュレーションモデルにより、ＨＤＤのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）作用点にトルクを与えてシェルフのガイドレールを加振した場合の周波数応答解析を行った。支持ばねのヤング率を３段階に変化させた場合の周波数応答解析結果を図３に示す。横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は変位（１０^−３ｍｍ）である。
ハードディスクドライブは以下のパラメータを有している。
重量：７３０ｇ
ＶＣＭトルク：０．０８Ｎｍ／Ａ
アクチュエータ半径：４４ｍｍ
アクチュエータ重量：４０ｇ
図３の曲線Ａは支持ばねヤング率５００ｋｇｆ／ｍｍ^２、曲線Ｂは支持ばねヤング率１００００ｋｇｆ／ｍｍ^２、曲線Ｃは支持ばねヤング率４２０００ｋｇｆ／ｍｍ^２の場合をそれぞれ示している。支持ばねとシェルフ間の摩擦係数μは、曲線ａの場合０．００３、曲線ｂの場合０．０５、曲線ｃの場合０．２２である。図３に示したシミュレーション結果から、支持ばねとシェルフ間の締付けを強くすると、換言すれば支持ばねのヤング率増加により支持ばねとシェルフ間の摩擦力を増加させれば、振動を抑えることができ、ヘッドのオフトラック障害を抑制可能であることが分かる。
図４は上述した知見に基づいた本発明第１実施形態の断面図を示している。図５は第１実施形態の分解斜視図である。図５に示すように、板ばねから形成された支持ばね３４はねじ３８でケース２６に固定されている。支持ばね３４は穴４２を有しており、この穴４２に整列して図４に示すようにケース２６にタップ穴３６が形成されている。更に、ＨＤＤユニット２２をシェルフ３０内にいっぱいに押しこんで、ＨＤＤ２４のコネクタとバックワイヤリングボードのコネクタが嵌合した状態において、支持ばね３４の穴４２に整列するようにシェルフ３０に穴４０が形成されている。
よって本実施形態では、ＨＤＤユニット２２をシェルフ３０内にいっぱいに押しこんで、ＨＤＤ２４のコネクタとシェルフアセンブリ２８のバックワイヤリングボードに搭載されたコネクタが嵌合したとき、ねじ４４をシェルフ３０の穴４０及び支持ばね３４の穴４２を通してケース２６のタップ穴３６に締結する。ねじ４４を適度に締付けると、支持ばね３４の剛性が高まり、ＨＤＤ２４のスピンドルモータの回転等に起因するＨＤＤ２４の振動を大幅に抑制することができる。これにより、ＨＤＤ２４のヘッドのオフトラック障害を防止することが可能となる。
図６は本発明第２実施形態の断面図を示している。本実施形態ではＨＤＤユニット２２のケース２６に固定された板ばね４６に突起部４８が一体的に形成されている。そして、ＨＤＤユニット２２をシェルフ３０内にいっぱいに挿入し、ＨＤＤ２４のコネクタとシェルフアセンブリ２８のバックワイヤリングボードに搭載したコネクタが嵌合した状態において、支持ばね４６の突起部４８が丁度嵌合するようにシェルフ３０に溝５０が形成されている。支持ばね４６の突起部４８がシェルフ３０に設けた溝５０に嵌合するため、支持ばね４６が滑ることなく強固にシェルフ３０の内面に圧接される。その結果、ＨＤＤ２４のスピンドルモータの回転等に起因してＨＤＤ２４に発生する振動を抑制することができ、ＨＤＤ２４のヘッドのオフトラック障害を防止することができる。
図７を参照すると、本発明第３実施形態の概略構成図が示されている。本実施形態では、シェルフ３０′は板金製でも良いが、ヒータ６４から支持ばね６２を介してＨＤＤ２４への熱伝導を極力阻止するため低熱伝導性の樹脂モールドから形成するのが好ましい。ＨＤＤユニット２２がシェルフアセンブリ２８内にいっぱいに挿入され、ＨＤＤ２４のコネクタ５６がシェルフアセンブリ２８のバックワイヤリングボード５８に搭載したコネクタ６０に嵌合したとき、支持ばね６２の近傍に位置するようにシェルフ３０′のガイドレールにヒータ６４が埋め込まれている。好ましくは、ヒータ６４はＨＤＤユニット２２の完全挿入時に支持ばね６２に接触する。更に、支持ばね６２の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ６６がシェルフ３０′に取り付けられている。
支持ばね６２は高熱伝導性を有する形状記憶合金から形成されるのが好ましい。支持ばね６２の材料特性としては、図８に示すように温度上昇によりヤング率（支持ばね剛性）が上昇するものである必要がある。好ましくは、ヒータ６４はＣｕから形成される。また、ヒータ６４から支持ばね６２を介してＨＤＤ２４への熱伝導を極力阻止するため、ケース２６′は低熱伝導性の樹脂モールドから形成するのが好ましい。ＨＤＤ２４のアクチュエータアーム５４の先端部には加速度センサ等のポジション監視機構７０が搭載されている。温度センサ６６及びポジション監視機構７０の出力信号はＭＰＵ等の制御装置７２に入力され、これらの入力信号に応じて制御装置７２はヒータ６４に接続されたヒータ電源６８を駆動する。シェルフアセンブリ２８はその一部が図示されたラック７０に搭載され、複数のねじ７２によりラック７０に固定されている。
以下、図９のフローチャートを参照して、本実施形態のシステム初期化制御ルーチンを説明する。まず、ステップＳ１０において加速度センサ等のポジション監視機構７０によりアクチュエータアーム５４先端部の振幅を検出する。この振幅は制御装置７２に入力され、ステップＳ１２において振幅がオフトラックバジェット以下か否かが判断される。振幅がオフトラックバジェットより大きい場合にはステップＳ１４に進み、ヒータ電源６８をオンにする。これにより、ヒータ６４が加熱され、ヒータ６４に接触している支持ばね６２の温度が上昇する。ステップＳ１６で温度センサ６６により支持ばね６２の温度を検出し、ステップＳ１８でこの検出温度ＴがＴｌｉｍｉｔ未満か否かを判断する。
ステップＳ１８の判断が肯定の場合には、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１２で振幅がオフトラックバジェット以下と判断されるまで、ステップＳ１０〜ステップＳ１８のルーチンを繰り返す。ステップＳ１２で振幅がオフトラックバジェット以下と判断された場合には、ステップＳ２０に進み初期化が完了する。もし、ステップＳ１８で検出温度ＴがＴｌｉｍｉｔより大きいと判断された場合には、支持ばね６２を加熱し過ぎであり、本ルーチンは終了する。
ＨＤＤ搭載数量にかかわらず、各ＨＤＤのアクチュエータアーム先端部の振幅、及び対応する支持ばねの温度情報のチャネルを複数設けることで、一つの制御装置で各ＨＤＤのオフトラックバジェットを達成できる。また、支持ばね温度特性をどこまで可変させるかについては、コンピュータシステム監視装置でシステムパワーオン時にその要件を入力できるようにするのが好ましい。
産業上の利用可能性
本発明は以上詳述したように構成したので、ハードディスクドライブのスピンドルモータの高速回転による自己振動及び／又はコンピュータシステムからハードディスクドライブ搭載部に及ぼす振動に起因するヘッドの揺れが増幅されることがなく、目標とするオフトラックレベル以下に振動を抑えることができ、ヘッドのオフトラック障害を有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
図１は従来のハードディスクドライブのシェルフへの搭載構造を示す断面図；
図２は本発明のハードディスクドライブのシェルフへの搭載構造を示す斜視図；
図３は支持ばねのヤング率を変化させたときのシミュレーションに基づく周波数応答を示す図；
図４は本発明第１実施形態断面図；
図５は第１実施形態の分解斜視図；
図６は本発明第２実施形態断面図；
図７は本発明第３実施形態の概略構成図；
図８は第３実施形態に採用可能な支持ばねの材料特性（ヤング率）を示す図；
図９は第３実施形態における支持ばねの剛性を制御するフローチャートである。

Claims

第１コネクタを有するディスクドライブのシェルフへの搭載構造であって、
上面及び下面を有し、前記ディスクドライブを収容するためのケースと；
複数のガイドレールと第１端及び第２端を有するシェルフと、該シェルフの第２端に固定され、第２コネクタを有するバックワイヤリングボードとを含んだシェルフアセンブリと；
前記ケースの上面及び下面に固定された少なくとも一対の支持ばねと；
前記ディスクドライブを収容した前記ケースが第１端側から前記シェルフ内に挿入され、前記第１及び第２コネクタが嵌合し前記各支持ばねが前記シェルフの内面に圧接されたとき、前記各支持ばねを前記シェルフに対して固定する手段と；
を具備したことを特徴とするディスクドライブのシェルフへの搭載構造。
前記固定手段は、前記各支持ばねに一体的に形成された突起部と、該突起部が嵌合する前記シェルフ内面に形成された溝とから構成される請求項１記載の搭載構造。
第１コネクタを有するディスクドライブのシェルフへの搭載構造であって、
それぞれタップ穴の形成された上面及び下面を有し、前記ディスクドライブを収容するためのケースと；
複数のガイドレールと少なくとも一対の第１の穴と第１端及び第２端を有するシェルフと、該シェルフの第２端に固定され、第２コネクタを有するバックワイヤリングボードとを含んだシェルフアセンブリと；
前記ケースの上面及び下面に固定され、それぞれ第２の穴を有する少なくとも一対の支持ばねと；
前記ディスクドライブを収容した前記ケースが第１端側から前記シェルフ内に挿入され、前記第１及び第２コネクタが嵌合し前記支持ばねが前記シェルフの内面に圧接されたとき、それぞれ整列した前記第１及び第２の穴を通して前記タップ穴に締結される少なくとも一対のねじと；
を具備したことを特徴とするディスクドライブのシェルフへの搭載構造。
第１コネクタ及びアクチュエータを有するディスクドライブのシェルフへの搭載構造であって、
上面及び下面を有し、前記ディスクドライブを収容するためのケースと；
複数のガイドレールと第１端及び第２端を有するシェルフと、該シェルフの第２端に固定され、第２コネクタを有するバックワイヤリングボードとを含んだシェルフアセンブリと；
前記ケースの上面及び下面に固定された少なくとも一対の支持ばねと；
前記ディスクドライブを収容した前記ケースが第１端側から前記シェルフ内に挿入され、前記第１及び第２コネクタが嵌合したとき、少なくとも一方の前記支持ばね近傍に位置するように前記シェルフに取り付けられたヒータと；
前記ヒータが隣接する前記支持ばねの温度を検出する前記シェルフに取り付けられた温度センサと；
前記アクチュエータの振幅を検出するポジション監視機構と；
前記ポジション監視機構で検出した振幅が所定値以下となるように、前記ヒータに通電する制御手段と；
を具備したことを特徴とするディスクドライブのシェルフへの搭載構造。