KR100498460B1 - 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치 및 방법 - Google Patents

하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치는, 하드디스크를 회전시키는 스핀들모터의 회전축을 원점으로 하여 하드디스크의 편심량과 편심위치를 검출하는 편심량 검출수단과. 편심위치에서 하드디스크의 외주를 밀어 하드디스크를 스핀들모터의 회전축 쪽으로 편심량만큼 이동시키는 푸싱수단을 포함한다. 여기서, 편심량 검출수단은, 스핀들모터의 회전축을 검출하여 이 회전축과 동축상에 위치되는 검출센서와, 검출센서로부터 적어도 하드디스크의 반경보다 멀리 이격되게 설치되어 하드디스크의 외주상의 임의의 점까지의 거리를 측정하는 적어도 3개의 거리센서를 포함한다. 이와 같은 구성에 의해, 하드디스크의 중심이 스핀들모터의 회전축과 동축이 되도록 할 수 있으며, 하드디스크의 편심으로 인한 진동과 자기헤드의 트레킹에러를 방지할 수 있다.

Description

하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치 및 방법{Disk balancing apparatus and method of hard disk drive}
본 발명은 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 하드디스크 드라이브(hard disk driver)는 컴퓨터의 보조 기억 장치로 사용되는 것으로서, 자기 기록 매체인 하드디스크를 스핀들 모터(spindle motor)를 이용하여 고속 회전시키면서 자기 헤드(magnetic head)가 하드디스크에 정보를 자기 기록하거나 그로부터 판독할 수 있도록 한 것이다.
도 1은 하드디스크 드라이브의 일 예를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 하드디스크 드라이브의 부분 분해사시도이다.
도 1과 도 2를 보면, 하드 디스크 드라이브(10)는 베이스(1), 스핀들모터(4), 하드디스크(D), 및 자기헤드(2a)를 포함한다. 스핀들모터(4)는 하드디스크(D)를 회전시키는 것으로서, 베이스(1)에 결합되며 그 회전축(4b)에는 허브(4a)가 설치된다. 허브(4b)에는 다수의 나사홈(4c)이 형성되어 있다. 하드디스크(D)는 원형의 기록매체로서, 중심부에는 허브(4a)에 끼워지는 중공부(H)가 형성되어 있다. 하드디스크(D)는 중공부(H)를 허브(4a)에 끼우고 그 위에 스페이서(5)와 클램프(3)를 차례로 얹은 후 클램프(3)의 상측으로부터 나사(6)를 삽입하여 허브(4a)에 형성된 나사홈(4c)에 체결함으로써 스핀들모터(4)와 결합된다. 자기헤드(2a)는 하드디스크(D)에 액세스하여 정보를 읽거나 기록하는 것으로서, 보이스코일모터(7)에 의해 피봇베어링(2b)을 중심으로 회동되는 액츄에이터아암(2)에 결합된다.
하드디스크(D)는 스핀들모터(4)에 의해 고속으로 회전되는 것으로서, 스핀들모터(4)의 회전축(4b)과 정확히 동심이 되게 조립되어야 한다. 하지만, 허브(4a)에 끼워지는 중공부(H)의 직경이 허브(4a)의 직경보다 조금 크므로, 중공부(H)를 허브(4a)에 끼울 때 직경차이의 절반만큼 한 쪽으로 편심될 수 있다. 이와 같이 편심이 생기면, 스핀들모터(4)에 의해 하드디스크(D)가 고속회전될 때 진동을 유발할 수 있으며, 자기헤드(2a)의 트랙킹 에러(tracking error)가 발생될 수 있다.
도 3은 종래의 디스크 밸런싱방법을 보여주는 단면도이다.
도 3을 보면, 우선 스핀들모터(4)의 허브(4a)에 하드디스크(D)의 중공부(H)를 끼우고, 그 위에 스페이서(5)와 클램프(3)를 차례로 얹고 나사(6)를 약간 조인다. 그런 다음, 하드디스크(D)를 화살표시 A방향으로 밀고 스페이서(5)는 그 반대방향인 화살표시 B방향으로 민다. 이 상태에서 나사(6)를 완전히 조인다. 그러면, 하드디스크(D)는 A방향으로 완전히 편심되고 스페이서(5)는 B방향으로 완전히 편심된다. 이렇게 되면, 하드디스크(D)의 편심이 그와 반대방향으로 편심된 스페이서(5)에 의해 보상되어 하드디스크(D)가 회전되더라도 진동이 많이 완화된다.
하지만, 이와 같은 하드디스크 밸런싱방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 하드디스크가 고속회전될 때의 진동은 어느 정도 완화할 수 있지만 하드디스크가 스핀들모터의 회전축과 완전히 동심이 된 것은 아니므로 자기헤드의 트레킹에러는 해결되지 않는다. 이를 해결하기 위해서는 하드디스크의 편심량을 고려한 자기헤드의 트래킹제어가 필요하다.
둘째, 중공부와 허브의 직경차이가 일정하지 않고 또 하드디스크와 스페이서를 밀어주는 정도도 일정하게 하기 어려우므로 편심량이 하드디스크를 조립할 때마다 달라지게 된다. 따라서, 하드디스크의 편심량을 고려하여 트레킹제어를 하기가 용이하지 않다.
셋째, 스핀들모터의 베어링으로서 FDB(fluid dynamic bearing)를 사용하는 경우에는 초기 구동시에 하드디스크의 편심으로 인한 FDB와 스핀들모터 축과의 마찰 때문에 스핀들모터가 회전되지 못하는 시징(seizing)현상이 발생될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 하드디스크의 중심이 스핀들모터의 회전축과 동심이 되도록 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치는, 하드디스크를 회전시키는 스핀들모터의 회전축을 원점으로 하여 상기 하드디스크의 편심량과 편심위치를 검출하는 편심량 검출수단; 상기 편심위치에서 상기 하드디스크의 외주를 밀어 상기 하드디스크를 상기 스핀들모터의 회전축 쪽으로 상기 편심량만큼 이동시키는 푸싱수단;을 포함하며, 상기 편심량 검출수단은, 상기 스핀들모터의 회전축을 검출하여 상기 회전축과 동축상에 위치되는 검출센서; 상기 검출센서로부터 적어도 상기 하드디스크의 반경보다 멀리 이격되게 설치되어, 상기 하드디스크의 외주상의 임의의 점까지의 거리를 측정하는 적어도 3개의 거리센서;를 포함한다.
상기 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치는, 상기 검출센서로부터 상기 디스크의 반경만큼 이격된 위치에서 상기 디스크의 외주와 접촉됨으로써 상기 푸싱수단에 의해 상기 디스크가 과도하게 밀리는 것을 방지하는 리미터;를 더 구비할 수 있다.
상기 거리센서들은 상기 검출센서를 중심점으로 하는 동심원상에 설치될 수 있으며, 상기 검출센서로부터 같은 거리만큼 이격되게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 푸싱수단과 상기 리미터는, 상기 디스크의 반경방향으로 이동될 수 있게 설치될 수 있다.
상기 푸싱수단과 상기 리미터는, 상기 검출센서를 중심으로 하여 회전될 수 있게 설치될 수 있으며, 상기 거리센서들과 간섭되지 않도록 상기 거리센서들보다 상기 검출센서 쪽으로 더 가깝게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 거리센서들과 상기 푸싱수단과 상기 리미터는, 상기 스핀들모터의 회전축 방향으로 승강될 수 있게 설치될 수 있으며, 수평방향으로 이동될 수 있게 설치되는 것도 가능하다. 이와 달리, 하드디스크 드라이브가 안착되는 안착부가 회전되거나 수평방향으로 이동되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱방법은, (a)디스크가 장착되는 스핀들모터의 회전축을 원점으로 하여 상기 디스크의 외주상의 적어도 3점의 좌표를 검출하여 상기 디스크의 중심점의 좌표값을 산출하는 단계; (b)상기 중심점의 좌표로부터 상기 원점을 기준으로 상기 디스크의 편심량과 편심위치를 산출하는 단계; (c)상기 편심위치에서 상기 편심량만큼 상기 디스크의 외주를 상기 원점 쪽으로 밀어서 상기 디스크의 편심을 제거하는 단계;를 포함하며, (d)상기 (c)단계까지 수행한 후에 상기 (b)단계를 더 수행하여 산출된 편심량이 설정된 기준편심량보다 클 경우에는 상기 (c) 단계를 다시 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치의 제1실시예를 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4의 개략적인 정면도이다.
도 4와 도 5를 보면, 베이스프레임(100)에는 하드디스크 드라이브(10)가 안착되는 안착부(110)가 마련된다. 안착부(110)에는 도면에 도시되지는 않았지만 하드디스크 드라이브(10)가 정해진 위치에 안착될 수 있도록 가이드하는 가이드구조가 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 하드디스크 드라이브(10)가 안착부(110)에 안착되었을 때 스핀들모터(4)의 회전축(4b)이 Z방향이 되는 것이 바람직하다. 하드디스크 드라이브(10)는 도 1과 도 2를 참조한다.
베이스프레임(100)에는 두 개의 기둥(121)(122)이 Y방향으로 이동될 수 있도록 설치된다. 두 기둥(121)(122)의 상부는 수평프레임(130)에 의해 연결된다. 수평프레임(130)에는 슬라이더(140)가 X방향으로 이동될 수 있도록 설치된다. 두 개의 기둥(121)(122)과 슬라이더(130)를 각각 Y방향과 X방향으로 이동시키기 위한 장치로서는, 도면에 도시되지는 않았지만 리니어 모터(미도시)나 리드스크류(미도시) 등의 다양한 장치들이 사용될 수 있다.
슬라이더(140)에는 Z방향으로 수직프레임(150)이 설치된다. 수직프레임(150)은 Z방향으로 승강될 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다. 수직프레임(150)의 하측 단부에는 제1프레임(160)이 설치된다. 제1프레임(160)에는 세 개의 가지(161)(162)(163)가 형성되어 있는데, 그 중 한 가지(161)가 수직프레임(150)의 하측 단부에 결합된다. 제1프레임(160)의 하측에는 제2프레임(170)이 결합된다.
스핀들모터(4)의 회전축(4b)은 하드디스크(D)의 편심을 교정하기 위한 기준이 되는 것으로서, 그 위치는 부품의 오차와 조립상의 오차로 인해 하드디스크 드라이브(D)마다 약간씩 달라질 수 있다. 그러므로, 스핀들모터(4)의 회전축(4b)의 위치를 정확히 검출하기 위한 검출센서(220)가 마련된다. 검출센서(220)는 제2프레임(170)의 하측에 설치되는 것이 바람직하다. 스핀들모터(4)의 회전축(4b)에는 제조시에 회전중심을 표시하는 인덱스를 형성할 수 있으며, 검출센서(220)는 이 인덱스를 검출함으로써 스핀들모터(4)의 회전중심을 정확히 검출한다. 이하에서 사용되는 스핀들모터(4)의 회전축(4b)은 이 회전중심을 의미한다. 검출센서(220)가 스핀들모터(4)의 회전축(4b)을 검출하면, 기둥(121)(122)과 슬라이더(140)가 각각 Y방향과 X방향으로 이동되어 검출센서(220)의 중심축이 스핀들모터(4)의 회전축(4b)과 동축이 되도록 한다. 검출센서(220)의 중심축이 스핀들모터(4)의 회전축(4b)과 동축이 되도록 하는 다른 방안으로서, 도면에 도시되지는 않았지만 하드디스크 드라이브(10)가 안착되는 안착부(110)를 XY테이블 등의 수평이동장치 상에 설치하는 방안이 있다. XY테이블은 통상적으로 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
제1프레임(160)의 각 가지(161)(162)(163)의 단부에는 각각 거리센서(210)가 설치된다. 거리센서(210)는 하드디스크(D)의 외주로부터 바깥쪽으로 약간 이격되게 설치되어, 하드디스크(D)의 외주상의 임의의 한 점과 자신과의 거리를 측정한다. 하드디스크(D)는 원형이므로 하드디스크(D)의 중심의 좌표를 구하기 위해서는 외주상의 적어도 3점의 좌표값을 알아야 한다. 따라서, 거리센서(210)는 적어도 3개가 필요하며, 더 많은 수의 거리센서(210)를 구비하는 것도 가능하다.
하드디스크(D)의 중심의 좌표는 스핀들모터(4)의 회전축(4b)을 원점으로 하여 계산하는 것이 편리하다. 따라서, 거리센서(210)는 스핀들모터(4)의 회전축(4b)을 중심으로 하는 동심원상에 설치되는 것이 바람직하며, 스핀들모터(4)의 회전축(4b)을 중심으로 같은 거리에 위치되는 것이 더 바람직하다. 또한, 본 실시예에서와 같이 3개의 거리센서(210a)(210b)(210c)를 사용하는 경우에는 각 거리센서들(210a)(210b)(210c)이 서로 120°간격으로 설치되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 검출센서(220)의 중심축은 스핀들모터(4)의 회전축(4b)과 동축이 되므로, 거리센서(210a)(210b)(210c)은 검출센서(220)를 중심으로 하여 서로 120°간격으로 설치되며, 검출센서(220)로부터 모두 같은 거리에 위치되도록 설치된다.
제2프레임(170)에는 푸싱수단(230)이 설치된다. 푸싱수단(230)은 하드디스크(D)의 외주를 스핀들모터(4)의 회전축(4b)쪽으로 밀어서 하드디스크(D)의 편심을 교정하기 위한 것이다. 푸싱수단(230)은 산출된 편심량을 고려하여 하드디스크(D)의 외주를 민다. 하지만, 경우에 따라서는 하드디스크(D)가 과도하게 밀릴 수 있다. 이를 방지하기 위해 리미터(240)가 설치된다. 리미터(240)는 스핀들모터(4)의 회전축(4b)으로부터 하드디스크(D)의 반경만큼 이격된 위치에서 하드디스크(D)의 외주와 접촉되는 것으로서, 푸싱수단(230)의 반대쪽에 설치되는 것이 바람직하다. 리미터(240)는 별도의 프레임(미도시)에 설치될 수 있으나, 본 실시예에서는 제2프레임(170)에 푸싱수단(230)과 함께 설치된다. 리미터(240)는 상술한 바와 같이 스핀들모터(4)의 회전축(4b)으로부터 하드디스크(D)의 반경만큼 이격된 위치, 즉 검출센서(220)로부터 하드디스크(D)의 반경만큼 이격된 위치에 고정적으로 설치될 수 있으며, 하드디스크(D)의 반경방향으로 이동될 수 있게 설치되는 것도 가능하다.
도 6은 푸싱수단(230)과 리미터(240)의 일 실시예를 도시한 것이다. 도 6을 보면, 제2프레임(170)의 양쪽에 각각 리니어 모터(linear motor)가 설치된다. 고정자(232)(242)는 제2프레임(170)에 고정되고, 가동편(231)(241)은 각각 고정자(232)(242) 내부에 삽입된다. 가동편(231)(241)의 단부에는 각각 하드디스크(D)의 외주를 밀어주는 푸쉬캡(233)과 하드디스크(D)의 외주에 접촉되는 접촉부(243)가 설치된다. 푸쉬캡(233)과 접촉부(243)는 하드디스크(D)의 외주를 손상시키지 않도록 연질재료로 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 푸쉬캡(233)과 접촉부(243)는 가동편(231)(241)의 단부로부터 하방으로 연장되고 다시 안쪽으로 약간 연장되어 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 도 7에 도시된 바와 같이 여러 장의 하드디스크가 적층된 하드디스크 드라이브의 경우에, 아래쪽의 하드디스크를 밸런싱할 때 푸쉬캡(233)이나 리미터(243)가 위쪽의 하드디스크와 간섭되지 않도록 하기 위함이다. 리니어 모터는 일반적으로 잘 알려진 것들이 있으므로 더 이상의 설명은 생략한다. 푸싱수단(230)과 리미터(240)는 하드디스크(D)의 반경방향으로 왕복 슬라이딩될 수 있으면 되므로 다양한 변형예가 가능하다.
푸싱수단(230)과 리미터(240)는 스핀들모터(4)의 회전축(4b)을 중심으로 회전될 수 있게 설치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 하드디스크(D)의 편심량과 편심위치를 검출한 후에는 푸싱수단(230)은 편심위치로, 리미터(240)는 푸싱수단(230)의 반대쪽으로 이동되어야 하기 때문이다. 본 실시예에서는 푸싱수단(230)과 리미터(240)가 제2프레임(170)의 양단부에 설치되어 있으므로, 제2프레임(170)을 제1프레임(160)에 설치할 때 검출센서(220)를 중심으로 회전될 수 있도록 하면 된다. 이를 위해, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 제1프레임(160)의 상부에 구동모터(180)가 설치되고 그 회전축에 제2프레임(170)이 결합된다. 이 때, 푸싱수단(230)과 리미터(240)가 검출센서(220)를 중심으로 회전되도록 하기 위해 구동모터(180)의 회전축이 검출센서(220)의 중심축과 동축을 이루도록 하여야 한다. 푸싱수단(230)과 리미터(240)는 회전될 때 거리센서들(210a)(210b)(210c)과 간섭되지 않도록 거리센서들(210a)(210b)(210c)보다 안쪽에 설치되는 것이 바람직하다.
하드디스크 드라이브(10)가 안착부(110)에 안착되기 전에는 거리센서(210)와 푸싱수단(230)과 리미터(240)가 상방으로 상승되어 있다가 하드디스크 드라이브(10)가 안착부(110)에 안착된 후에 하드디스크(D)의 외주와 같은 높이가 되도록 하강되는 것이 편리하다. 또한, 하드디스크 드라이브는 두 장 이상의 하드디스크(D)를 구비할 수도 있다. 두 장 이상의 하드디스크(D)를 구비하는 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이, 스핀들모터(4)의 허브(4a)에 제1하드디스크(D1)를 삽입하고 그 위에 제1스페이서(5a)와 제2하드디스크(D2)와 제2스페이서(5b)를 차례로 얹은 후, 마지막으로 클램프(3)를 얹고 나사(6)로 체결한다. 이 경우에는 제1하드디스크(D1)와 제2하드디스크(D2)에 대해 각각 밸런싱을 하여야 한다. 따라서, 높이가 다른 두 장 의 하드디스크(D1)(D2)를 각각 밸런싱하기 위해서는 거리센서(210)와 푸싱수단(230)과 리미터(240)가 스핀들모터(4)의 회전축(4b) 방향으로 승강될 필요가 있다. 이를 위해, 상술한 바와 같이 수직프레임(150)은 Z방향으로 승강될 수 있도록 슬라이더(140)에 결합된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 수직프레임(150)에 상하방향으로 랙기어를 형성하고 이에 맞물리는 피니언 기어를 가진 구동모터(미도시)를 설치함으로써 수직프레임(150)을 Z방향으로 승강시킬 수 있다. 그러면, 수직프레임(150)에 결합된 제1프레임(160)과, 제1프레임(160)에 결합된 제2프레임(170)이 Z방향으로 승강되므로, 거리센서(210)와 푸싱수단(230)과 리미터(240)가 Z방향으로 승강된다.
다른 방법으로서, 안착부(110)를 승강시킬 수도 있다. 안착부(110)를 승강시키는 예에 대해서는 상술한 바와 같이 랙기어와 피니언의 조합이나 리드스크류를 이용할 수 있는 등 다양한 응용예가 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.
이제, 도 4 내지 도 6과, 도 4에 도시된 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치의 일 실시예에 의한 밸런싱방법을 보여주는 평면도인 도 8과 도 9를 보면서 디스크 밸런싱방법을 설명한다. 실제로 하드디스크(D)의 중공부(H)의 직경은 허브(4a)의 직경보다 약 수십 ㎛ 정도 크다. 하지만, 이해를 돕기 위해 도 8과 도 9에서는 이를 다소 과장되게 도시하였다.
먼저, 하드디스크(D)가 가조립된 하드디스크 드라이브(10)를 안착부(110)에 올려놓는다. 여기서 가조립이라 함은, 하드디스크(D)를 고정시키는 나사(6)를 완전히 조이지 않고 느슨하게 조인 상태를 말하는 것으로서, 이 상태에서는 하드디스크(D)에 어느 정도의 힘을 가하면 하드디스크(D)가 이동될 수 있다.
다음으로, 검출센서(220)를 작동시켜 스핀들모터(4)의 회전축(4b)을 검출하고, 기둥(121)(122)과 슬라이더(140)를 각각 Y방향과 X방향으로 이동시켜 검출센서(220)의 중심축이 스핀들모터(4)의 회전축(4b)과 동축이 되도록 한다.(a1 단계) 이 때, 안착부(110)가 이동될 수도 있음은 앞에서 이미 설명하였다.
다음으로, 수직프레임(150)을 하강시켜 거리센서(210)와 푸싱수단(230)과 리미터(240)가 하드디스크(D)의 외주와 같은 높이가 되도록 한다. 그러면, 도 8에 도시된 바와 같이 각 거리센서(210a)(210b)(210c)는 스핀들모터(4)의 회전축(4b)으로부터 거리 L4만큼 떨어진 위치에 120°간격으로 위치된다.(a2 단계) 이 때, 푸쉬캡(233)과 접촉부(243)는 하드디스크(D)가 최대로 편심될 수 있는 위치 즉, 스핀들모터(4)의 회전축(4b)으로부터 하드디스크(D)의 반경(R1)에 중공부(H)와 허브(4a)의 반경(R2,R3) 차이(R2-R3)를 더한 거리(R1+R2-R3)보다 더 바깥쪽에 위치되는 것이 바람직하다. 이는, 푸싱수단(230)과 리미터(240)가 하강될 때 하드디스크(D)의 외주와 간섭되지 않도록 하기 위함이다.
다음으로, 각 거리센서(210a)(210b)(210c)는 하드디스크(D)의 외주와 자신과의 거리(L1)(L2)(L2)를 측정한다. 스핀들모터(4)의 회전축(4b)과 검출센서(220)가 동축상에 있으므로 스핀들모터(4)의 회전축(4b)을 원점으로 하는 각 거리센서(210a)(210b)(210c)의 좌표는 검출센서(220)에 대한 각 거리센서(210a)(210b)(210c)의 좌표와 같다. 그러므로, L1, L2, L3에 의해 스핀들모터(4)의 회전축(4b)을 원점으로 하는 하드디스크(D)의 외주상의 3점의 좌표를 알 수 있다.(a3 단계) 또, 이 좌표들로부터 하드디스크(D)의 중심(C)의 좌표를 계산할 수 있다.(a4 단계)
상기 (a1) 내지 (a4)단계에 의해 스핀들모터(4)의 회전축(4b)을 원점으로 하는 하드디스크(D)의 중심(C)의 좌표가 산출된다.(a 단계)
하드디스크(D) 중심(C)의 좌표가 산출되면, 다음으로 이 좌표로부터 편심량(E)과 편심위치(θ)를 산출한다. 원점인 스핀들모터(4)의 회전축(4b)과 하드디스크(D) 중심(C)과의 거리가 편심량(E)이 되며, 원점에 대한 하드디스크(D)의 중심(C)의 위치를 각도로 표시한 것이 편심위치(θ)가 된다.(b 단계)
다음으로, 편심을 교정한다.(c 단계) 이 때, 편심량(E)이 미리 설정된 허용가능한 기준편심량보다 클 경우에만 이하에서 설명될 편심교정단계를 수행하는 것이 바람직하다.
편심을 교정하기 위해서는 우선, 푸싱수단(230)이 편심위치(θ)로 이동되어야 한다. 이를 위해서는, 하드디스크 드라이브(10)가 안착된 안착부(110)가 회전되거나 또는 푸싱수단(230)과 리미터(240)가 회전될 수 있다. 여기서는 후자의 경우를 설명한다. 구동모터(150)는 푸싱수단(230)이 편심위치(θ)에 위치되도록 제2프레임(170)을 회전시킨다.(c1 단계) 그러면, 리미터(240)는 푸싱수단(230)의 반대쪽에 위치된다.(c3 단계) 푸싱수단(230)이 편심위치(θ)로 이동되면, 리미터(240)의 접촉부(243)는 스핀들모터(4)의 회전축(4b)으로부터 하드디스크(D)의 반경(R1)만큼 떨어진 위치로 이동된다.(c2 단계) 이 상태에서, 도 9의 화살표시 A와 같이 푸싱수단(230)이 작동되어 푸쉬캡(233)이 하드디스크(D)의 외주를 스핀들모터(4)의 회전축(4b) 쪽으로 민다. 만일, 푸싱수단(230)이 과도하게 작동되어 푸쉬캡(233)이 하드디스크(D)의 외주를 산출된 편심량(E)보다 더 많이 민다하더라도 하드디스크(D)의 외주가 반대쪽에 위치된 리미터(240)의 접촉부(243)에 닿아서 더 이상 밀리지 않는다.
만일, 하드디스크(D)가 두 장 이상 장착된 경우에는 수직프레임(150)을 Z방향으로 상승시켜 거리센서(210)와 푸싱수단(230)과 리미터(240)이 다음번 하드디스크(D)의 외주와 동일한 높이가 되도록 한 후에 위의 a 단계 내지 c 단계를 반복한다. 이 때, 위쪽에 장착된 하드디스크를 먼저 밸런싱한 후에 아래쪽에 장착된 하드디스크를 밸런싱할 수 도 있으나, 아래쪽부터 차례로 밸런싱하는 것이 더 바람직하다.
편심을 교정한 후에 상술한 b 단계를 수행하여 다시 편심량을 산출하고, 편심량이 기준편심량보다 클 때에는 c 단계를 다시 수행할 수 있다. 이 과정을 편심량이 기준편심량보다 작아질 때꺼지 반복할 수 있다.
마지막으로, 하드디스크(D)를 고정하는 나사(6)를 완전히 체결하면, 하드디스크(D)는 스핀들모터(4)에 편심없이 고정된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치 및 방법에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 디스크의 중심이 스핀들모터의 회전축과 동축이 되므로, 편심으로 인한 진동과 자기헤드의 트레킹에러를 방지할 수 있다.
둘째, 종래의 밸런싱방법에 의한 하드디스크 드라이브에서와 같이 자기헤드의 트레킹제어에 있어서 하드디스크의 편심량을 고려할 필요가 없어, 자기헤드 제어부담이 줄어든다.
셋째, 편심량에 의해 스핀들모터에 사용되는 베어링에 가해지는 부하를 줄일 수 있어 베어링 수명을 연장할 수 있다.
본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.
도 1은 하드디스크 드라이브의 일 예를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 하드디스크 드라이브의 부분 분해사시도.
도 3은 종래의 디스크 밸런싱방법을 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 개략적인 정면도.
도 6은 푸싱수단과 리미터의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 7은 2장의 하드디스크를 구비한 하드디스크 드라이브의 일 예를 도시한 분해시도.
도 8과 도 9는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치의 일 실시예에 의한 밸런싱방법을 보여주는 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
D,D1,D2......하드디스크 H......중공부
3......클램프 4......스핀들모터
4a......허브 4b......스핀들모터 회전축
5,5a,5b......스페이서 10......하드디스크 드라이브
100......베이스 프레임 110......안착부
121,122......기둥 130......수평 프레임
140......슬라이더 150......수직프레임
160......제1프레임 170......제2프레임
180......구동모터 210,210a,210b,210c......거리센서
220......검출센서 230......푸싱수단
240......리미터 231,241......고정자
232,242......가동편 233......푸쉬캡
243......접촉부 E......편심량
θ......편심위치

Claims (28)

  1. 하드디스크를 회전시키는 스핀들모터의 회전축을 원점으로 하여 상기 하드디스크의 편심량과 편심위치를 검출하는 편심량 검출수단;과
    상기 편심위치에서 상기 하드디스크의 외주를 밀어 상기 하드디스크를 상기 스핀들모터의 회전축 쪽으로 상기 편심량만큼 이동시키는 푸싱수단;을 포함하며,
    상기 편심량 검출수단은,
    상기 스핀들모터의 회전축을 검출하여 상기 회전축과 동축상에 위치되는 검출센서;
    상기 검출센서로부터 적어도 상기 하드디스크의 반경보다 멀리 이격되게 설치되어, 상기 하드디스크의 외주상의 임의의 점까지의 거리를 측정하는 적어도 3개의 거리센서;를 포함하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거리센서들은 상기 검출센서를 중심점으로 하는 동심원상에 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리센서들은 상기 검출센서로부터 같은 거리만큼 이격되게 설치는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 푸싱수단은, 상기 하드디스크의 반경방향으로 이동될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 푸싱수단은, 상기 검출센서를 중심으로 하여 회전될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 푸싱수단은, 회전될 때 상기 거리센서들과 간섭되지 않도록 상기 거리센서들보다 상기 검출센서 쪽으로 더 가깝게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드디스크 드라이브가 안착되는 안착부를 더 구비하며,
    상기 안착부는, 상기 스핀들모터의 회전축을 중심으로 하여 회전될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거리센서들과 상기 푸싱수단은, 상기 스핀들모터의 회전축 방향으로 승강될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드디스크 드라이브가 안착되는 안착부를 더 구비하며,
    상기 안착부는, 상기 스핀들모터의 회전축 방향으로 승강될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거리센서들과 상기 푸싱수단은, 수평방향으로 이동될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드디스크 드라이브가 안착되는 안착부를 더 구비하며,
    상기 안착부는, 수평방향으로 이동될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 검출센서로부터 상기 하드디스크의 반경만큼 이격된 위치에서 상기 하드디스크의 외주와 접촉됨으로써 상기 푸싱수단에 의해 상기 하드디스크가 과도하게 밀리는 것을 방지하는 리미터;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 리미터는, 상기 검출센서를 사이에 두고 상기 푸싱수단과 대면되는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 리미터는, 상기 하드디스크의 반경방향으로 이동될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 푸싱수단과 상기 리미터는, 상기 검출센서를 중심으로 하여 회전될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 푸싱수단과 상기 리미터는, 회전될 때 상기 거리센서들과 간섭되지 않도록 상기 거리센서들보다 상기 검출센서 쪽으로 더 가깝게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 하드디스크 드라이브가 안착되는 안착부를 더 구비하며,
    상기 안착부는, 상기 스핀들모터의 회전축을 중심으로 하여 회전될 수 있게설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  18. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거리센서들과 상기 푸싱수단과 상기 리미터는, 상기 스핀들모터의 회전축 방향으로 승강될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  19. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드디스크 드라이브가 안착되는 안착부를 더 구비하며,
    상기 안착부는, 상기 스핀들모터의 회전축 방향으로 승강될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  20. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거리센서들과 상기 푸싱수단과 상기 리미터는, 수평방향으로 이동될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  21. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드디스크 드라이브가 안착되는 안착부를 더 구비하며,
    상기 안착부는, 수평방향으로 이동될 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱장치.
  22. (a)하드디스크가 장착되는 스핀들모터의 회전축을 원점으로 하여 상기 하드디스크의 외주상의 적어도 3점의 좌표를 검출하여 상기 하드디스크의 중심점의 좌표값을 산출하는 단계;
    (b)상기 중심점의 좌표로부터 상기 원점을 기준으로 상기 하드디스크의 편심량과 편심위치를 산출하는 단계;
    (c)상기 편심위치에서 상기 편심량만큼 상기 하드디스크의 외주를 상기 원점 쪽으로 밀어서 상기 하드디스크의 편심을 제거하는 단계;를 포함하며, 상기 (a)단계는,
    (a1) 원점이 되는 상기 스핀들모터의 회전축을 검출하는 단계;
    (a2) 상기 하드디스크의 외주상의 임의의 점과의 거리를 검출하는 적어도 3개의 거리센서를 상기 원점으로부터 상기 하드디스크의 외주보다 바깥쪽에 위치시키는 단계;
    (a3) 상기 원점과 상기 거리센서들과의 거리 및 상기 거리센서들과 상기 하드디스크의 외주와의 거리로부터 상기 하드디스크의 외주상의 적어도 3점의 좌표값을 산출하는 단계;
    (a4) 상기 좌표값들로부터 상기 하드디스크의 중심점의 좌표값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 산출된 편심량과 설정된 기준편심량을 비교하여 상기 편심량이 상기 기준편심량보다 큰 경우에만 상기 (c)단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱방법.
  24. 제22항에 있어서,
    (d)상기 (c)단계까지 수행한 후에 상기 (b)단계를 더 수행하여 산출된 편심량이 설정된 기준편심량보다 클 경우에는 상기 (c) 단계를 다시 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱방법.
  25. 삭제
  26. 제22항에 있어서,
    상기 거리센서들은 상기 원점으로부터 같은 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱방법.
  27. 제22, 23, 24, 26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    (c1) 상기 하드디스크의 외주를 밀어주는 푸싱수단을 상기 편심위치로 이동시키는 단계;
    (c2) 상기 편심량만큼 상기 하드디스크를 상기 원점쪽으로 밀어주는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    (c3) 상기 원점으로부터 상기 하드디스크의 반경만큼 이격된 위치에서 상기 하드디스크의 외주와 접촉됨으로써 상기 푸싱수단에 의해 상기 하드디스크가 과도하게 밀리는 것을 방지하는 리미터를 상기 푸싱수단의 반대쪽에 위치시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 디스크 밸런싱방법.
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