KR100385325B1

KR100385325B1 - An auxiliary mass damper for an actuator arm an a disk drive

Info

Publication number: KR100385325B1
Application number: KR10-2000-0062877A
Authority: KR
Inventors: 투 니구엔; 이행수; 김우성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2003-05-23
Also published as: KR20010051238A

Abstract

하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 암 어셈블리 안에 구현될 수 있는 액츄에이터 빔이 개시된다. 이러한 액츄에이터 빔은 빔의 구멍안에 위치한 댐핑 물질을 포함한다. 이러한 댐핑 물질은 디스크 드라이브에 적용되는 충격 로드에 의해 유발되는 액츄에이터 빔 안의 공진 주파수 변위를 감소시킬 수 있다.An actuator beam is disclosed that can be implemented within an actuator arm assembly of a hard disk drive. This actuator beam includes a damping material located in the hole of the beam. Such damping material can reduce the resonant frequency displacement in the actuator beam caused by the impact rod applied to the disk drive.

Description

AN AUXILIARY MASS DAMPER FOR AN ACTUATOR ARM AN A DISK DRIVE}

본 발명은 하드 디스크 드라이브를 위한 액츄에이터 암의 구멍안에 위치한 댐핑 물질에 관한 것이다.The present invention relates to a damping material located in a hole in an actuator arm for a hard disk drive.

하드 디스크 드라이브는 회전 디스크의 표면에 각각 결합되는 다수의헤드를 포함한다. 하드 디스크 드라이브는 보통 단일 스핀들 모터에 조립되는 다수의 디스크를 포함한다. 각각의 헤드는, 해당 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이 2진 정보를 저장하고 검색하기 위하여, 디스크 표면을 자기화하기 위한 기록 요소와 디스크 표면의 자기 영역을 감지하기 위한 판독 요소를 포함 할 수 있다.The hard disk drive includes a plurality of heads each coupled to a surface of the rotating disk. Hard disk drives typically include a number of disks that are assembled to a single spindle motor. Each head may include a recording element for magnetizing the disk surface and a reading element for sensing the magnetic area of the disk surface for storing and retrieving binary information as is well known in the art.

각각의 헤드는 보통 액츄에이터 암의 액츄에이터 빔에 부착된 서스펜션 암에 고정되는 짐벌(gimbal)이다. 이러한 암은 디스크의 표면에 인접한 헤드를 정지시킨다. 이러한 헤드는 각기, 헤드와 디스크 표면 사이에 공기 베어링을 만들기 위하여 회전 디스크에 의해 발생되는 공기 흐름과 함께 작용하는 공기 베어링 표면을 가진다. 이러한 공기 베어링은 헤드와 디스크 사이에 접촉 및 기계적 마모를 최소화한다. 따라서 헤드와 디스크 표면 사이에 자기적 결합을 활용하기 위해 충분히 작으며, 한편 기계적 마모를 최소화하기 위하여 충분히 큰 공기 베어링을 제공하는 것이 바람직하다. 헤드와 서스펜션 암은 보통 헤드 짐벌 어셈블리(HGA, head gimbal assembly)로 되어있다.Each head is a gimbal that is usually fixed to a suspension arm attached to the actuator beam of the actuator arm. This arm stops the head adjacent to the surface of the disk. These heads each have an air bearing surface that works with the air flow generated by the rotating disk to make an air bearing between the head and the disk surface. This air bearing minimizes contact and mechanical wear between the head and the disc. It is therefore desirable to provide an air bearing that is small enough to utilize magnetic coupling between the head and the disk surface, while at the same time minimizing mechanical wear. The head and suspension arms are usually of a head gimbal assembly (HGA).

저장된 데이터는 보통 디스크 표면에 방사형으로 확장된 다수의 고리 모양의 트렉안에 위치한다. 각각의 트렉은 다수의 섹터를 포함하며, 각각의 섹터는 드라이브를 작동시키기 위해 요구되는 다른 정보와 서보 비트에 따라 데이터 블록을 포함한다. 액츄에이터 암은 디스크 드라이브의 자기 어셈블리에 결합된 보이스 코일을 가진다. 보이스 코일과 자기 어셈블리는 보통 보이스 코일 모터(VCM, voice coil motor)로 되어있다. 보이스 코일 모터는 디스크 표면으로 헤드를 이동시키고 액츄에이터 암을 움직이는 토크(torque)를 발생시키도록 전류가 통할 수 있다. 액츄에이터 암의 움직임은 헤드의 디스크내 다른 트렉으로의 진입을 허용하며, 디스크의 회전은 헤드의 트렉내 다른 섹터로의 진입을 허용한다.The stored data is usually located in a number of annular tracks that extend radially on the disk surface. Each track contains a number of sectors, each sector containing a block of data according to the servo bits and other information required to drive the drive. The actuator arm has a voice coil coupled to the magnetic assembly of the disk drive. Voice coils and magnetic assemblies usually consist of a voice coil motor (VCM). The voice coil motor can be energized to generate a torque that moves the head to the disk surface and moves the actuator arm. The movement of the actuator arm allows the head to enter another track in the disk, and the rotation of the disk allows the head to enter other sectors in the track.

디스크 드라이브는 디스크 표면과 관련하여 헤드의 공진 변위를 일으키는 충격 로드에 영향을 받을 수 있다. 공진 변위는 데이터의 기록이나 판독에 있어서 에러를 일으킬 수 있다. 도 1과 도 2는 각각 종래 기술에 의한 디스크 드라이브에 있어서, 충격 로드와 액츄에이터의 빔 끝단에서 상응하는 측면의 변위를 도시한다. 측면의 변위는 디스크 표면과 본래 평행한 평면에 존재한다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 충격 로드는 디스크와 관련하여 헤드를 이동시키는 공진 변위를 일으킨다. 이러한 이동은 데이터의 기록이나 판독에 있어서 에러를 일으킬 수 있다.The disc drive can be affected by an impact rod causing a resonant displacement of the head with respect to the disc surface. Resonant displacements can cause errors in the writing and reading of data. 1 and 2 respectively show the displacement of the corresponding side at the beam end of the impact rod and the actuator in a disc drive according to the prior art. Lateral displacement is in a plane that is essentially parallel to the disk surface. As shown in FIG. 2, the impact rod produces a resonance displacement that moves the head in relation to the disk. This movement can cause errors in the recording or reading of data.

따라서, 충격 로드를 완화시키며 헤드의 공진 변위 양을 최소화시키는 액츄에이터 어셈블리를 제공하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 액츄에이터 빔의 각 표면에 위치하는 댐핑 물질 층을 포함하는 액츄에이터 암이 개발되었다. 그러나 이러한 설계는 액츄에이터 암에 전달되는 충격 로드를 실질적으로 완화시키지는 못한다. 그래서 종래 기술의 설계보다 더 효과적으로 암에 적용되는 충격 로드를 완화시키는 액츄에이터 암을 제공하는 것이 필요하며, 또한 암과 디스크 드라이브를 대량 생산하는 비용을 현저하게 증가시키지 않고 이러한 액츄에이터 암을 제공하고자 하는 것이 본 발명의 목적이다.Accordingly, it would be desirable to provide an actuator assembly that mitigates the impact rod and minimizes the amount of resonance displacement of the head. To this end, an actuator arm has been developed that includes a layer of damping material located on each surface of the actuator beam. However, this design does not substantially mitigate the impact rods transmitted to the actuator arms. It is therefore necessary to provide an actuator arm that mitigates the impact rod applied to the arm more effectively than prior art designs, and also to provide such an actuator arm without significantly increasing the cost of mass production of the arm and disk drive. It is an object of the present invention.

본 발명에 따른 실시예는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 암 어셈블리내에 구현될 수 있는 액츄에이터 빔이다. 이러한 액츄에이터 빔은 빔의 구멍안에 위치하는 댐핑 물질을 포함할 수 있다. 이러한 댐핑 물질은 디스크 드라이브에 적용되는 충격 로드에 의해 유발되는 액츄에이터 빔내의 공진 주파수 변위를 감소시킬수 있다.An embodiment according to the invention is an actuator beam that can be implemented within an actuator arm assembly of a hard disk drive. Such actuator beams may comprise damping material located within the holes of the beams. Such damping material can reduce the resonant frequency displacement in the actuator beam caused by the impact rod applied to the disk drive.

제 1도는 하드 디스크에 적용될 수 있는 충격 로드를 보여주는 그래프이다.1 is a graph showing the impact load that can be applied to a hard disk.

제 2도는 종래 기술의 디스크 드라이브에 있어서 도 1의 충격 로드에 반응하는 액츄에이터 암의 변위를 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing the displacement of the actuator arm in response to the impact rod of FIG. 1 in a disc drive of the prior art.

제 3도는 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing a hard disk drive according to the present invention.

제 4도는 디스크 드라이브의 액츄에이터 빔의 상부를 도시한 사시도이다.4 is a perspective view showing the top of the actuator beam of the disc drive.

제 5도는 도 1에서 도시된 충격 로드에 반응하는 댐핑 물질과 액츄에이터 빔의 변위를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the displacement of the damping material and the actuator beam in response to the impact rod shown in FIG.

지시 번호와 함께 도면을 보다 상세하게 설명하면, 도 3과 도 4는 본 발명의 하드 디스크 드라이브의 실시예를 도시한다. 하드 디스크(10)는 스핀들 모터(14)에 의해 회전하는 다수의 디스크(12)를 포함할 수 있다. 스핀들 모터(14)는 베이스 플레이트(16)에 고정된다. 디스크 드라이브(10)는 디스크(12)의 표면(20)에 각기 자기적으로 결합되는 다수의 헤드(18)를 더 가질 수 있다. 각각의 헤드(18)는 기록 요소(도시 안됨)와 판독 요소(도시 안됨)를 포함 할 수 있다. 기록 및 판독 요소는, 해당 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 2진 정보를 저장하고 검색하기 위하여 디스크 표면(20)의 자기 영역을 자기화하고 감지하기 위한 전기 회로(도시 안됨)에 연결된다. 데이터는 일반적으로 디스크 표면(20)에 방사형으로 확장되는 고리 모양의 트렉(22)안에 저장된다. 각각의 트렉(22)은 보통, 하나 또는 그 이상의 데이터 블록을 각기 포함하는 다수의 섹터를 포함한다.3 and 4 show an embodiment of the hard disk drive of the present invention. The hard disk 10 may include a plurality of disks 12 that are rotated by the spindle motor 14. The spindle motor 14 is fixed to the base plate 16. The disk drive 10 may further have a plurality of heads 18, each magnetically coupled to the surface 20 of the disk 12. Each head 18 may include a recording element (not shown) and a reading element (not shown). Write and read elements, as is well known in the art, are connected to electrical circuitry (not shown) for magnetizing and sensing magnetic regions of the disk surface 20 for storing and retrieving binary information. Data is generally stored in an annular trek 22 extending radially to the disk surface 20. Each track 22 typically includes a number of sectors, each containing one or more data blocks.

각각의 헤드(18)는 또한 헤드(18)와 이것에 인접한 디스크 표면(20) 사이에 공기 베어링을 만들기 위하여 회전하는 디스크(12)에 의해 발생되는 공기 흐름과 함께 작용하는 공기 베어링 표면을 가질 수 있다. 공기 베어링은 헤드(18)와 디스크(12) 사이의 기계적인 마모를 최소화한다.Each head 18 may also have an air bearing surface that acts with the air flow generated by the rotating disk 12 to make an air bearing between the head 18 and the disk surface 20 adjacent thereto. have. The air bearings minimize mechanical wear between the head 18 and the disk 12.

각각의 헤드(18)는 보통 서스펜션 암(24)에 고정되는 짐벌(gimbal)이다. 헤드와 암(24)은 보통 헤드 짐벌 어셈블리(26, HGA, head gimbal assembly)로 이루어진다. 각각의 서스펜션 암(24)은 액츄에이터 암(30)의 액츄에이터 빔(28)에 부착될수 있다. 서스펜션 암(24)은 보통 빔(28)의 틀 구멍안에 삽입되어 형성되는 틀 플레이트(32)에 의해 액츄에이터 빔(28)에 부착된다. 암(24)과 빔(28)은 디스크 표면(20)에 인접한 헤드(18)를 정지시킨다.Each head 18 is usually a gimbal that is secured to the suspension arm 24. The head and arm 24 usually consist of a head gimbal assembly 26 (HGA). Each suspension arm 24 may be attached to the actuator beam 28 of the actuator arm 30. The suspension arm 24 is attached to the actuator beam 28 by means of a frame plate 32 which is usually inserted into the frame hole of the beam 28. Arm 24 and beam 28 stop head 18 adjacent disk surface 20.

액츄에티어 암(30)은 베어링 어셈블리(36)에 의해 베이스 플레이트(16)에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 베어링 어셈블리(36)는 암(30)을 베이스 플레이트(16)와 관련하여 회전하게 함으로서, 헤드(18)는 다른 고리 모양의 트렉(22)안에 데이터를 진입시키기 위하여 디스크(12)의 표면으로 이동할 수 있다. 액츄에이터 암(24)은 베이스 플레이트(16)에 고정된 자기 어셈블리(40)에 결합되는 보이스 코일(38)을 포함할 수 있다. 보이스 코일(38)과 자기 어셈블리(40)는 보통 보이스 코일 모터(42, VCM, voice coil motor)로 되어 있다. 보이스 코일(38)은 액츄에이터 암(30)을 회전시키는 토크를 발생시키기 위하여 보이스 코일 모터(42, VCM)에 전류를 일으킬 수 있는 전기 회로(도시 안됨)에 연결된다. 액츄에이터 암(30)의 회전은 디스크 표면(20)으로 헤드(18)를 이동시킨다.The actuator arm 30 may be rotatably fixed to the base plate 16 by a bearing assembly 36. The bearing assembly 36 causes the arm 30 to rotate relative to the base plate 16 such that the head 18 moves to the surface of the disk 12 to enter data into another annular track 22. Can be. Actuator arm 24 may include voice coil 38 coupled to magnetic assembly 40 secured to base plate 16. The voice coil 38 and the magnetic assembly 40 are usually made of voice coil motors 42 (VCM). The voice coil 38 is connected to an electrical circuit (not shown) capable of generating a current in the voice coil motor 42 (VCM) to generate torque to rotate the actuator arm 30. Rotation of the actuator arm 30 moves the head 18 to the disk surface 20.

각각의 액츄에이터 빔(28)은 보이스 코일 모터(42)에 의해 요구되는 토크와 액츄에이터 암(24)의 무게를 감소시키기 위하여 형성되는 구멍(44)을 포함할 수 있다. 댐핑 물질(46)은 액츄에이터 암(30)의 자연 공진 주파수를 변경하고 암(30)에 전달된 에너지를 흡수하기 위하여 구멍(44)안에 위치할 수 있다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 댐핑 물질(46)은 빔(28)의 구멍(44)안에서 주조되는 플라스틱 물질일 수 있다. 이렇게 주조된 댐핑 물질(46)은 빔 표면(50)으로 확장하여 빔(28)과 단단히 결합시키는 립(48, lips)을 가질 수 있다.Each actuator beam 28 may include a hole 44 formed to reduce the torque required by the voice coil motor 42 and the weight of the actuator arm 24. Damping material 46 may be located within aperture 44 to alter the natural resonant frequency of actuator arm 30 and to absorb the energy delivered to arm 30. As shown in FIG. 4, damping material 46 may be a plastic material that is cast in hole 44 of beam 28. The molded damping material 46 may have lips 48 that extend to the beam surface 50 and tightly engage the beam 28.

댐핑 물질(46)은 도 3과 도 4에서 도시된 바와 같이 빔 구멍(44)의 일부를 채우거나 또는 빔 구멍(44) 전부를 채울 수 있다. 주조 과정이 설명되어 있으나, 댐핑 물질(46)은 미리 형성되어 액츄에이터 암(28)에 실질적으로 부착될 수도 있다. 댐핑 물질(46)은 액츄에이터 빔(28)에 전달된 에너지를 흡수하는 어떤 물질이 될 수도 있다. 이를테면 댐핑 물질(46)은 몰드 ABS 플라스틱(molded ABS plastic)이 될 수도 있다.Damping material 46 may fill a portion of beam hole 44 or fill beam hole 44 as shown in FIGS. 3 and 4. Although the casting process is described, damping material 46 may be preformed and substantially attached to actuator arm 28. Damping material 46 may be any material that absorbs energy delivered to actuator beam 28. For example, the damping material 46 may be molded ABS plastic.

디스크 드라이브(10)는 액츄에이터 빔(28)에 전달되는 충격 로드에 영향을 받을 수 있다. 도 5는, 제한된 요소 분석을 이용하여, 도 1에서 도시된 충격 로드에 반응하는 댐핑 물질(46)과 액츄에이터 빔(28)의 끝단의 실험에 의한 측면 변위를 보여준다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 댐핑 물질이 없는 종래 기술에 의한 액츄에이터 빔의 변위가 비교하기 위하여 겹쳐 도시되고 있다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 댐핑 물질의 추가는 액츄에이터 빔(28)의 공진 측면 변위의 진폭을 줄인다. 본 발명에 따른 댐핑 물질(46)은, 디스크 드라이브(10)가 충격 로드의 영향을 받을 때, 헤드(18)의 움직임을 최소화하고 빔 변위의 진폭을 줄이기 위하여 액츄에이터 빔(28)의 자연 주파수를 변경하고 에너지를 흡수한다.The disk drive 10 may be affected by the impact rod transmitted to the actuator beam 28. FIG. 5 shows experimental side lateral displacement of the end of the actuator beam 28 and damping material 46 in response to the impact rod shown in FIG. 1 using limited element analysis. As shown in FIG. 2, the displacement of the actuator beam according to the prior art without damping material is shown superimposed for comparison. As shown in FIG. 5, the addition of damping material reduces the amplitude of the resonant lateral displacement of the actuator beam 28. The damping material 46 according to the invention, when the disk drive 10 is affected by the impact rod, reduces the natural frequency of the actuator beam 28 to minimize the movement of the head 18 and reduce the amplitude of the beam displacement. Change and absorb energy.

따라서, 구멍(44)안에 댐핑 물질(46)을 위치시키는 것은 디스크 드라이브(10)의 가격을 현저하게 증가시키지 않는 댐핑 해결책을 제공하며, 또한 구멍(44)안에 댐핑 물질(46)을 위치시킴으로 디스크 드라이브(10)의 높이를 증가시키지 않는 효과를 가진다.Thus, placing the damping material 46 in the hole 44 provides a damping solution that does not significantly increase the cost of the disk drive 10, and also places the damping material 46 in the hole 44. This has the effect of not increasing the height of the drive 10.

특정 실시예가 별첨 도면을 참고로 설명되고 도시되었지만, 이러한 실시예는 단지 예시적인 것으로 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명이 제시된 특정 구조나 배치에만 한정되는 것이 아니므로, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 이들에 의한 다양한 변형이 가능한 것으로 이해된다.Although specific embodiments have been described and illustrated with reference to the accompanying drawings, these embodiments are illustrative only and are not intended to limit the scope of the invention, but are not limited to the specific structure or arrangement in which the invention is presented, and therefore, ordinary skill in the art. It is understood that various modifications by those skilled in the art are possible.

Claims

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In the hard disk drive,

With base plate,

A spindle motor fixed to the base plate,

A disk rotating by the spindle motor,

A head gimbal assembly coupled to the disk,

A hard disk drive comprising an actuator arm having an actuator beam attached to the head gimbal assembly, the actuator beam having a hole and a damping material filled in the hole to change the resonant frequency of the actuator arm and a lip extending to the beam surface. Including;

And a voice coil attached to the actuator arm.

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