KR100283750B1 - 하드디스크드라이버의액츄에이터록킹장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하드 디스크 드라이버(HDD ; Hard Disk Driver)의 액츄에이터(actuator) 록킹장치에 관한 것으로, 하드 디스크 드라이버의 전원 인가 여부에 따라 아암이 구비된 액츄에이터를 록킹 및 언록킹시키도록 구성한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치에 있어서, 상기 아암의 외측단 소정 부위에 결합되는 철편과, 상기 철편의 이동 경로 상에 해당되는 베이스의 소정 부위에 고정되는 전자석을 포함하여 구성하되, 상기 전자석에 영구자석 및 코어를 일체로 구성하고, 상기 영구자석과 코어의 선단부를 소정의 간격을 유지하도록 구성한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 액츄에이터의 동작시 영구자석에 의하여 영향을 받는 현상을 최소화하여 액츄에이터 서보를 보다 안정하고 정확하게 수행하여 하드 디스크 드라이버의 신뢰성을 향상시킨다.

Description

하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치{Apparatus for actuator locking of hard disk driver}
본 발명은 하드 디스크 드라이버(HDD ; Hard Disk Driver)의 액츄에이터(actuator) 록킹장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액츄에이터의 동작시 영구자석의 영향을 최소화하여 액츄에이터 서보를 보다 안정하고 정확하게 수행할 수 있게 한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치에 관한 것이다.
일반적으로 컴퓨터는 주기억장치의 보조수단으로 보조기억장치를 구비하여 주기억장치에 기록하지 못하는 많은 양의 데이터를 보조기억장치에 기록하고 있는 바, 보조기억장치로는 자기 디스크, 자기 테이프, 자기 드럼, 플로피 디스크 및 광 디스크 등이 알려지고 있으며, 개인용 컴퓨터의 경우에는 내부에 적어도 1장 이상의 자기 디스크가 설치된 하드 디스크 드라이버(HDD ; Hard Disk Driver)를 보조기억장치로 널리 사용하고 있는 실정이다.
상기와 같은 하드 디스크 드라이버의 전형적인 실시 형태를 첨부 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 베이스(1)의 내부에 적어도 1장 이상의 자기 디스크(2)가 스핀들 모터(도시하지 않음)에 의해 회전 가능하도록 지지되어 있으며, 상기 자기 디스크(2)는 양면에 모두 정보를 기록하거나 읽는 것이 가능하다.
상기 베이스(1)의 내부 일측 모서리 부위에는 액츄에이터(actuator)(A)가 설치되어 있는 바, 그 액츄에이터(A)는 피봇 베어링(pivot bearing)(3)으로 회전 가능하도록 지지되는 아암(arm)(4)과, 상기 아암(4)의 단부에 자기 디스크(2)와 평행하도록 연결 고정되는 서스펜션(suspension)(5)과, 상기 서스펜션(5)의 선단부에 마주보도록 지지되는 한 쌍의 자기 헤드(6)와, 코일(7a) 및 마그네트(magnet)(7b)으로 구성되는 보이스 코일 모터(voice coil motor)(7)를 포함하고 있다.
상기 피봇 베어링(3)은 한 쌍의 자기 헤드(6)가 자기 디스크(2)의 각 면을 액서스(access)할 때, 액츄에이터 회전 운동의 중심점이 되는 부분이며, 그 회전력은 보이스 코일 모터(7)에 의해 발생된다.
상기 자기 헤드(6)는 자기 디스크(2)의 회전력에 의해 부상되도록 구성되는 슬라이더와, 자기 디스크(2)에 정보를 기록하거나 읽을 수 있는 자기 회로가 일체로 구비되어 있다.
또한, 하드 디스크 드라이버의 파워가 오프(off)되는 경우, 자기 헤드(6)가 시스템에 입력된 대로 자기 디스크(2)의 내측에 주어진 파킹 존(parking zone)(p.z)에 자동으로 위치하여, 외부의 진동이나 충격에 의해 액츄에이터(A)가 흔들리는 현상을 방지하도록 액츄에이터 록킹장치가 구비되어 있는 바, 그 전형적인 액츄에이터 록킹장치의 실시 형태를 첨부 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.
도 ?에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치는, 액츄에이터(A)를 이루는 아암(4)의 소정 부위에 고정되는 영구자석(11)과, 상기 영구자석(11)에 대향되는 베이스(1)의 소정 부위에 고정되는 전자석(12)으로 구성되어 있다.
상기 전자석(12)은 베이스(1)에 고정나사 등의 통상적인 고정수단으로 고정되는 홀더(13)와, 상기 홀더(13)에 결합되는 코어(14)와, 상기 코어(14)의 일측에 결합되는 보빈(15)과, 상기 보빈(15)에 권회되는 코일(16)로 구성되어 있다.
상기 코어(14)는 'ㄷ'자 형상으로 홀더(13)에 부분적으로는 내부에 결합되어 있고, 부분적으로는 외부로 노출된 형태를 갖는다.
도면중 미설명 부호 21은 요크, 22는 플렉시블 PCB(Printed Circuit Board)를 각각 보인 것이다.
상기와 같은 일반적인 하드 디스크 드라이버는, 파워가 오프(off) 상태이면, 스핀들 모터는 구동이 되지 않으므로 자기 디스크(2)도 정지된 상태를 유지하며, 따라서 자기 헤드(6)는 부상력을 상실하여 시스템에 입력된 신호에 의해 자기 디스크(2)의 내측에 주어진 파킹 존(p.z)에 위치하게 된다.
이 때, 전자석(12)에는 전원이 인가되지 않은 상태이므로 영구자석(11)이 자력(magnetic force)에 의해 전자석(12)의 코어(14)에 흡착된 상태를 유지하게 되며, 따라서 외부의 진동이나 충격에 의해 아암(4)의 유동을 방지함으로써 자기 헤드(6)가 자기 디스크(2)의 데이터 존(data zone)(d.z)에 침범하는 현상을 방지하게 되는 것이다.
한편, 하드 디스크 드라이버의 파워가 온(on)이 되면, 스핀들 모터가 회전하게 되고, 그 스핀들 모터와 연결된 자기 디스크(2)도 회전을 하게 된다. 이에 따라, 상기 자기 헤드(6)는 자기 디스크(2)의 회전 공기압에 의해 일정한 높이로 부상하게 되며, 이와 같이 부상된 자기 헤드(6)는 시스템 신호에 의해 액츄에이터(A)의 구동으로 자기 디스크(2)의 내측에서부터 외측까지 움직이면서 데이터를 기록하거나 읽게 된다.
이 때, 전자석(12)에 전원을 인가하여 코어(14)의 극성을 영구자석(11)의 극성과 동일하도록 함으로써 그 반발력으로 액츄에이터(A)를 언록킹시키게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치에 있어서는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 영구자석(11)과 전자석(12)의 코어(14)가 별도로 형성된 분리형 구조로써, 영구자석(11)과 코어(14)가 소정의 갭(gap)으로 유격되어도 영구자석(11)에 인접한 코어(14)와의 대향면에서의 견인력이 매우 큰 단점이 있었다.
이를 보다 상세히 설명하면, 액츄에이터(A)의 언록킹 상태에서 전자석(12)에 계속 힘이 작용하게 되는 바, 액츄에이터(A)의 통상적인 작용에 의해 아암(4)이 소정의 방향으로 회동하게 되면서 영구자석(11)이 코어(14)에 근접할 때 전자석(12)에 의해 영구자석(11)이 영향을 받지 말아야 함에도 불구하고 전자석(12)의 힘이 영구자석(11)에 작용하게 되며, 이에 따라서 액츄에이터(A)의 서보 제어가 하지 못하여 오동작을 일으키게 되는 문제점이 있었다.
도 10은 종래 기술에 의한 액츄에이터 록킹장치의 힘(F)-거리(D)의 관계를 설명하기 위한 도표로써, 이 F-D 선도의 의미는 자기 헤드(6)가 파킹 존(p.z)에 인접한 I.D 존(내측 데이터 zone)에서 읽기/쓰기(read/write)를 할 경우, 래치력(latch force)이 자기 헤드(6)에 미치는 영향을 분석하기 위한 것이다.
즉, 파킹 존(p.z)과 자기 헤드(6)에 의한 I.D 존에서의 읽기/쓰기의 거리는 불과 0.8mm 정도 밖에 되지 않으며, 그 0.8mm 정도에서 마그네틱 힘이 크게 작용하게 되면, 자기 헤드(6)에 의한 읽기/쓰기 동작에서 문제가 발생하게 된다.
도표에서 a,b,c,d는 종래의 여러 가지 형태의 경우를 도시한 것으로, 그 어떠한 경우에 있어서도 0.8mm 부근에서의 힘(F)이 큰 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 액츄에이터의 동작시 영구자석의 영향을 최소화하여 액츄에이터 서보를 보다 안정하고 정확하게 수행할 수 있도록 한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치를 제공하려는 것이다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 액츄에이터 록킹장치가 구비된 하드 디스크 드라이버를 보인 것으로,
도 1은 파워가 오프되어 디스크의 파킹 존에 자기 헤드가 위치한 상태를 보인 평면도.
도 2는 파워가 온되어 디스크의 데이터 존에 자기 헤드가 위치한 상태를 보인 평면도.
도 3은 종래 기술에 의한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치의 구성을 설명하기 위한 도 1의 B부 확대도.
도 4는 도 3의 부분 상세도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 액츄에이터 록킹장치가 구비된 하드 디스크 드라이버를 보인 것으로,
도 5는 파워가 오프되어 디스크의 파킹 존에 자기 헤드가 위치한 상태를 보인 평면도.
도 6은 파워가 온되어 디스크의 데이터 존에 자기 헤드가 위치한 상태를 보인 평면도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 액츄에이터 록킹장치를 구성하는 전자석을 보인 것으로,
도 7은 평면도.
도 8은 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 액츄에이터 록킹장치의 다른 실시예를 보인 단면도.
도 10은 종래 기술에 의한 액츄에이터 록킹장치의 힘(F)-거리(D)의 관계를 설명하기 위한 도표.
도 11은 본 발명에 의한 액츄에이터 록킹장치의 힘(F)-거리(D)의 관계를 설명하기 위한 도표.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
31 ; 베이스 32 ; 자기 디스크
33 ; 피봇 베어링 34 ; 아암
35 ; 서스펜션 36 ; 자기 헤드
37a ; 코일 37b ; 마그네트
37 ; 보이스 코일 모터 41 ; 브래키트
42 ; 철편 50 ; 전자석
51 ; 홀더 52 ; 영구자석
61,71 ; 코어 62,72 ; 보빈
63,73 ; 코일
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 하드 디스크 드라이버의 전원 인가 여부에 따라 아암이 구비된 액츄에이터를 록킹 및 언록킹시키도록 구성한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치에 있어서, 상기 아암의 외측단 소정 부위에 결합되는 철편과, 상기 철편의 이동 경로 상에 해당되는 베이스의 소정 부위에 고정되는 전자석을 포함하여 구성하되, 상기 전자석에 영구자석 및 코어를 일체로 구성하고, 상기 영구자석과 코어의 선단부를 소정의 간격을 유지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치가 제공된다.
상기 전자석의 일실시예에 의하면, 소정의 형상을 갖는 홀더의 양측에 소정의 간격을 두고 코어를 각각 고정하고, 그 코어의 사이 일측에 상기 코어의 선단부로부터 소정의 간격을 유지하도록 영구자석을 삽입 고정하며, 상기 코어의 선단부에 보빈 및 코일을 각각 결합하여 구성한다.
상기 전자석의 다른 실시예에 의하면, 소정의 형상을 갖는 요크의 내부에 코일이 권회된 보빈을 결합하고, 상기 보빈의 내측단부에 영구자석 및 코어를 삽입 고정하며, 상기 영구자석은 코어의 선단부로부터 소정의 간격을 유지하도록 구성한다.
이하, 본 발명에 의한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치를 첨부 도면에 도시한 실시예에 따라서 설명하면 다음과 같다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 액츄에이터 록킹장치가 구비된 하드 디스크 드라이버를 보인 평면도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 액츄에이터 록킹장치를 구성하는 전자석을 보인 평면도 및 단면도이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치는, 베이스(31)의 내부 일측에 적어도 1장 이상의 자기 디스크(32)가 스핀들 모터에 의해 회전 가능하도록 지지되며, 상기 베이스(31)의 내부 타측에 액츄에이터(A)가 설치되는 하드 디스크 드라이버를 전제로 하고 있다.
상기 액츄에이터(A)는, 피봇 베어링(33)으로 회전 가능하도록 지지되는 아암(34)과, 상기 아암(34)의 단부에 자기 디스크(32)와 평행하도록 연결 고정되는 서스펜션(35)과, 상기 서스펜션(35)의 선단부에 마주보도록 지지되는 한 쌍의 자기 헤드(36)와, 코일(37a) 및 마그네트(37b)로 구성되는 보이스 코일 모터(37)를 포함하고 있다.
본 발명에 의한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치는, 상기와 같은 하드 디스크 드라이버에 있어서, 상기 아암(34)의 외측단 소정 부위에 고정 나사 등의 통상적인 고정수단으로 고정되는 브래키트(41)와, 상기 브래키트(41)의 일측단부에 역시 고정 나사 등의 통상적인 고정수단으로 결합되는 철편(42)과, 상기 철편(42)의 이동 경로 상에 해당되는 베이스(31)의 소정 부위에 고정되는 전자석(50)을 포함하여 구성하되, 상기 전자석(50)은 홀더(51)의 양측에 소정의 간격(s)을 두고 코어(61)(71)를 고정하고, 그 코어(61)(71)의 사이 일측에 그 코어(61)(71)의 선단부로부터 소정의 간격(d)을 유지하도록 영구자석(52)을 삽입 고정하며, 상기 코어(61)(71)의 선단부에 보빈(62)(72) 및 코일(63)(73)을 각각 결합하여 구성한 것이다.
상기 코어(61)(71)의 선단부는 보빈(62)(72)의 단부로부터 약간 돌출되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전자석(50)은 베이스(31)의 소정 부위에 고정되는 ID 포스트(81)의 홀더(82)에 고정하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 전자석(50)의 설치 부위는 꼭 이에 한정하는 것은 아니며 다른 구조물을 이용하거나 또는 베이스(31)에 직접 고정하여도 무방하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 5는 하드 디스크 드라이버의 파워가 오프(off)인 상태를 보인 것으로, 스핀들 모터는 구동이 되지 않으며, 따라서 자기 디스크(32)도 정지된 상태를 유지하고, 자기 헤드(36)는 부상력을 상실하여 시스템에 입력된 신호에 의해 자기 디스크(32)의 내측에 주어진 파킹 존(p.z)에 위치하게 된다.
이 때, 전자석(50)에는 전원이 인가되지 않은 상태이므로 영구자석(52)이 자력(magnetic force)에 의해 전자석(50)의 양 코어(61)(71)에 흡착된 상태를 유지하게 되며, 따라서 외부의 진동이나 충격에 의해 아암(34)의 유동을 방지함으로써 자기 헤드(36)가 자기 디스크(32)의 데이터 존(data zone)(d.z)에 침범하는 현상을 방지하게 되는 것이다.
한편, 하드 디스크 드라이버의 파워가 온(on)이 되면, 도 6에 도시한 바와 같이, 전자석(50)에 전원이 인가되어 코어(61)(71)의 극성을 영구자석(52)의 극성과 동일하도록 함으로써 그 반발력으로 액츄에이터(A)를 언록킹시키는 동시에, 스핀들 모터가 회전하게 되고, 그 스핀들 모터와 연결된 자기 디스크(32)도 회전을 하게 되며, 이에 따라, 상기 자기 헤드(36)는 자기 디스크(32)의 회전 공기압에 의해 일정한 높이로 부상하게 되며, 이와 같이 부상된 자기 헤드(36)는 시스템 신호에 의해 액츄에이터(A)의 구동으로 자기 디스크(32)의 내측에서부터 외측까지 움직이면서 데이터를 기록하거나 읽게 되는 것이다.
이 때, 영구자석(52)과 코어(61)(71)의 선단부와는 소정의 간격(d)을 유지되어 있으므로, 액츄에이터(A)의 동작시 영구자석(52)의 영향으로 액츄에이터(A)의 서보 동작을 어렵게 하지는 않는다.
다시, 하드 디스크 드라이버의 전원이 오프되면, 스핀들 모터는 구동이 되지 않으므로, 자기 디스크(32)도 정지된 상태를 유지하며, 자기 헤드(36)는 부상력을 상실하여 시스템에 입력된 신호에 의해 자기 디스크(32)의 내측에 주어진 파킹 존(p.z)에 위치하게 된다.
이와 동시에, 전자석(50)에 더 이상 전원이 인가되지 않으므로, 영구자석(52)의 자력에 의해 전자석(50)의 양 코어(61)(71)에 흡착된 상태를 유지함으로써 액츄에이터(A)의 유동을 방지하는 록킹 상태에 들어가게 되는 것이다.
도 11은 본 발명에 의한 액츄에이터 록킹장치의 힘(F)-거리(D)의 관계를 설명하기 위한 도표로써, 파킹 존(p.z)과 자기 헤드(6)에 의한 I.D 존에서의 읽기/쓰기 거리인 0.8mm 정도에서 마그네틱 힘이 현저하게 감소됨을 알 수 있으며, 따라서 자기 헤드(6)에 의한 읽기/쓰기 동작의 신뢰성이 보다 향상되는 것이다.
한편, 도 9는 본 발명에 의한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치의 다른 실시예를 보인 것으로, 액츄에이터(A)를 구성하는 아암(34)의 외측단 소정 부위에 결합되는 철편(91)과, 상기 철편(91)의 이동 경로 상에 해당되는 베이스(31)의 소정 부위에 고정되는 전자석(92)을 포함하여 구성하되, 상기 전자석(92)은 소정의 형상을 갖는 요크(93)의 내부에 코일(94)이 권회된 보빈(95)을 결합하고, 상기 보빈(95)의 내측단부에 비교적 길이가 짧은 영구자석(96) 및 비교적 길이가 긴 코어(97)를 삽입 고정하여 구성한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 영구자석(96)을 코어(97)의 선단부로부터 소정 길이(d') 만큼 떨어지도록 함으로써 액츄에이터(A)의 동작시 영구자석(96)에 의한 영향을 최소화시키면서 액츄에이터(A)의 록킹 및 언록킹 동작을 원활하게 수행하게 되는 바, 그 작용은 본 발명의 일실시예와 동일하게 진행하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치는, 하드 디스크 드라이버의 전원 인가 여부에 따라 아암이 구비된 액츄에이터를 록킹 및 언록킹시키도록 구성한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치에 있어서,상기 아암의 외측단 소정 부위에 결합되는 철편과, 상기 철편의 이동 경로 상에 해당되는 베이스의 소정 부위에 고정되는 전자석을 포함하여 구성하되, 상기 전자석의 내부에 영구자석 및 코어를 일체로 내장하고, 상기 영구자석과 코어의 선단부를 소정의 간격을 유지하도록 함으로써 액츄에이터의 동작시 영구자석에 의하여 영향을 받는 현상을 최소화하여 액츄에이터 서보를 보다 안정하고 정확하게 수행하여 하드 디스크 드라이버의 신뢰성을 향상시키는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 하드 디스크 드라이버의 전원 인가 여부에 따라 아암이 구비된 액츄에이터를 록킹 및 언록킹시키도록 구성한 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치에 있어서,
    상기 아암의 외측단 소정 부위에 결합되는 철편과, 상기 철편의 이동 경로 상에 해당되는 베이스의 소정 부위에 고정되는 전자석을 포함하여 구성하되,
    상기 전자석에 영구자석 및 코어를 일체로 구성하고, 상기 영구자석과 코어의 선단부를 소정의 간격을 유지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석은 소정의 형상을 갖는 홀더의 양측에 소정의 간격을 두고 코어를 각각 고정하고, 그 코어의 사이 일측에 상기 코어의 선단부로부터 소정의 간격을 유지하도록 영구자석을 삽입 고정하며, 상기 코어의 선단부에 보빈 및 코일을 각각 결합하여 구성한 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석은 소정의 형상을 갖는 요크의 내부에 코일이 권회된 보빈을 결합하고, 상기 보빈의 내측단부에 영구자석 및 코어를 삽입 고정하며, 상기 영구자석은 코어의 선단부로부터 소정의 간격을 유지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이버의 액츄에이터 록킹장치.
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