KR100723500B1

KR100723500B1 - 액츄에이터 및 이를 채용한 하드디스크 드라이브

Info

Publication number: KR100723500B1
Application number: KR1020050080619A
Authority: KR
Inventors: 최승권; 홍민표; 김철순
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-05-31
Also published as: CN101025925B; KR20070024953A; SG165325A1; CN101025925A

Abstract

본 발명에 의하면 액츄에이터 및 이를 채용한 하드디스크 드라이브가 개시된다. 개시된 액츄에이터는 디스크 상의 소정 위치로 헤드를 이동시키기 위하여, 그 선단부에 상기 헤드를 장착하고, 선회 구동되게 장착된 액츄에이터로서, 서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들, 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어, 그 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것으로, 아암부재들과 대면 접촉되도록 단차부가 마련된 스페이서, 적층된 아암부재들 및 스페이서 각각에 마련된 관통공들을 통과하여 하나의 적층체로 결합하고, 그 회전 중심을 제공하는 피봇부재 및 피봇부재의 종단부에 나사 결합되는 것으로, 피봇부재와 함께 아암부재 및 스페이서를 클램핑 체결하는 너트부재를 포함하되, 단차부는 환형 고리 형상의 접촉면을 갖는 것을 특징으로 한다.

개시된 액츄에이터에 의하면, 헤드 적층 조립체(Head Stack Assembly)에 수반되는 클램핑 변형이 억제됨으로써 헤드와 디스크 기록면 사이의 유격이 정밀하게 제어될 수 있고, 따라서, 이를 채용한 하드디스크 드라이브의 성능 및 제품 신뢰도가 향상된다.

Description

액츄에이터 및 이를 채용한 하드디스크 드라이브 {Actuator and hard disk drive employing the same}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 구조를 보인 도면이다.

도 2는 도 1의 액츄에이터를 도시한 분해 사시도로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액츄에이터의 구조를 보인 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명 및 비교예에 따른 플랜지의 배치 구조를 보인 도면들이다.

도 4는 도 2에 도시된 액츄에이터의 단면 구조를 보인 도면이다.

도 5는 도 4의 Ⅴ 부분을 확대 도시한 단면도이다.

도 6a 및 도 6b는 각각 제1 아암부재 및 제2 아암부재의 변형량을 측정한 실험결과이다.

도 7은 종래기술에 의한 액츄에이터를 도시한 분해 사시도이다.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

10 : 하드디스크 드라이브 11 : 프레임

15 : 스핀들 모터 17 : 마그네트

20 : 디스크 100 : 액츄에이터

110 : 피봇부재 111 : 플랜지부

111a : 플랜지부의 절단부 111b : 플랜지부의 비절단부

117 : 슬리브 119 : 베어링 부재

111aa : 절단면 121 : 제1 아암부재

123,143 : 서스펜션 125,145 : 슬라이더

130 : 스페이서 131 : 단차부

133 : 코일서포트 135 : 모따기 가공부

137 : 보이스 코일 153 : 너트부재

180 : 피봇축 121`,130`,141`: 관통공

본 발명은 액츄에이터 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 헤드의 지지 구조로서 헤드 적층 조립체(Head Stack Assembly)의 변형이 방지되는 개선된 구조의 액츄에이터 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브에 관한 것이다.

컴퓨터의 정보 저장 장치로서의 하드디스크 드라이브는 자기헤드를 이용하여 디스크 상에 정보를 기록하거나, 디스크 상에 기록된 정보를 재생 출력하는 장치이다. 하드디스크에는 자기헤드를 장착하고 디스크 상을 선회하면서 자기헤드를 디스크 상의 소정 위치로 이동시키는 액츄에이터가 마련된다.

도 7에는 종래기술에 의한 액츄에이터(210)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도시된 액츄에이터(210)는 상하로 평행하게 적층된 제1 아암부재(221)와 제2 아암부재(241), 및 상기 아암부재들(221,241) 사이에 개재된 스페이서(230)를 포함하고, 상기 아암부재들(221,241) 및 스페이서(230) 각각에 형성된 관통공(221`,230`, 241`)에 삽입 관통되어 이들을 하나의 적층 구조(Head Stack Assembly)로 결합하는 피봇부재(210)가 마련된다. 이 피봇부재(210)의 단부에는 하방에 정렬된 너트부재(253)와 정합하는 형상의 나사부(215)가 마련되어 너트부재(253)와 체결되고, 이로써, 피봇부재(210), 보다 구체적으로 피봇부재의 플랜지부(211)와 너트부재(253) 사이에 개재된 아암부재들(221,241)은 그 사이에서 클램핑된다. 즉, 상측의 제1 아암부재(221)는 피봇부재의 플랜지부(211)와 스페이서(230) 사이에서 압착되고, 제2 아암부재(241)는 스페이서(230)와 너트부재(253) 사이에서 압착된다. 한편, 제2 아암부재(241)와 너트부재(253) 사이에는 와셔(251)가 더 개재될 수 있다. 스페이서(230)의 일 측에는 소정 횟수로 권취된 보이스 코일(237)이 지지되고, 미도시된 하우징에는 보이스 코일(237)과 대면하는 마그네트가 마련된다. 이 보이스 코일(237)에는 제어된 전류가 소통되고, 보이스 코일(237)과 마그네트와의 상호 작용에 의해, 액츄에이터는 피봇부재(210)를 중심으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 선회 동작된다.

한편, 피봇부재의 플랜지부(211) 또는 너트부재(253)로부터 국부적인 클램핑력을 받는 아암부재(221,241)는 그 길이방향을 따라 상측이나 하측으로 휨 변형되거나, 왜곡되는 등, 와피지(warpage)에 취약하게 된다. 이로 인하여 실질적인 기록 및 재생을 담당하는 자기헤드는 디스크 기록면과 최적의 유격을 형성하지 못하게 되는데, 이는 자기헤드의 데이터 전송 속도나 데이터의 정확도가 저하되는 원인이 된다. 또한, 자기헤드와 기록면과의 유격이 적절히 확보되지 않으면, 불의의 진동이나 외란 등에 의해 자기헤드가 기록 디스크에 대해 직접 충격됨으로써, 상호 손상을 입게 되어 제품의 신뢰도가 저하되는 문제점도 발생된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점 및 그 밖의 다른 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 헤드 적층 조립체(Head Stack Assembly)에 수반되는 클램핑 변형이 억제됨으로써 헤드와 디스크 기록면 사이의 유격이 정밀하게 제어되는 개선된 구조의 액츄에이터 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 액츄에이터는,

디스크 상의 소정 위치로 헤드를 이동시키기 위하여, 그 선단부에 상기 헤드를 장착하고, 선회 구동되게 장착된 액츄에이터로서,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어, 그 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것으로, 상기 아암부재들과 대면 접촉되도록 단차부가 마련된 스페이서;

적층된 상기 아암부재들 및 스페이서 각각에 마련된 관통공들을 통과하여 하나의 적층체로 결합하고, 그 회전 중심을 제공하는 피봇부재; 및

상기 피봇부재의 종단부에 나사 결합되는 것으로, 상기 피봇부재와 함께 상기 아암부재 및 스페이서를 클램핑 체결하는 너트부재;를 포함하되,

상기 단차부는 환형 고리 형상의 접촉면을 갖는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 액츄에이터는,

디스크 상의 소정 위치로 자기헤드를 이동시키기 위하여, 그 선단부에 상기 자기헤드를 장착하고, 선회 가능하게 마련된 액츄에이터로서,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어, 그 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것으로, 상기 아암부재들과 대면 접촉되도록 소정의 높이로 돌출된 단차부가 마련된 스페이서;

상기 단차부에 형성된 모서리의 적어도 일부에는 모따기 가공부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 액츄에이터는,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어, 그 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것으로, 상기 아암부재들과 대면 접촉되는 단차부가 마련된 스페이서;

상기 단차부는 상기 관통공 주위를 둘러싸는 원주 형상을 따라 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 하드디스크 드라이브는,

기록매체로서의 디스크가 장착된 프레임 및 상기 프레임의 일 측에 선회 가능하게 장착되어 그 선단의 자기헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키는 액츄에이터를 포함하는 하드디스크 드라이브로서,

상기 액츄에이터는,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어 그 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것으로, 상기 아암부재들과 대면 접촉되도록 단차부가 마련된 스페이서;

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 하드디스크 드라이브는,

기록매체로서의 디스크가 장착된 프레임 및 상기 프레임 일 측에 선회 가능하게 장착되어 그 선단의 헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키는 액츄에이터를 포함하는 하드디스크 드라이브로서,

상기 액츄에이터는,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 단차부에 형성된 모서리의 적어도 일부에는 모따기 가공부가 마련된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액츄에이터 및 이를 채용한 하드디스크 드라이브에 대해 설명하기로 한다. 도 1에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 개략적인 구조를 보 인 구조도가 도시되어 있다. 도시된 하드디스크 드라이브(10)는 기록매체로서 소정 매수가 적층된 디스크(20)와, 상기 디스크(20)가 수용되는 공간을 제공하는 박스 형상의 프레임(11) 및 상기 프레임(11)의 상단을 폐쇄하는 실링부재(13)를 포함한다. 상기 디스크(20)는 소정의 데이터가 기록되거나, 삭제되면서 반복적으로 사용 가능한 기록매체로서, 대표적인 예로 자기적인 형태로 데이터를 저장하는 자기 디스크가 있다.

디스크(20)는 프레임(11) 상에 고정 설치된 스핀들 모터(15)에 장착되어, 스핀들 모터(15)와 함께 고속 회전되는데, 하드디스크 드라이브(10)의 저장용량에 따라 여러 장의 디스크가 구비되는 경우, 스핀들 모터(15) 상에 수매의 디스크(20)들이 동축으로 적층된다.

스핀들 모터(15)에 의해 회전되는 디스크(20) 상으로는 시계 또는 반시계 방향으로 선회 구동되는 액츄에이터(100)가 대략 디스크(20)의 반경 방향을 따라 이동하면서, 디스크(20)의 목적 트랙으로 억세스하여, 디스크(20) 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 독취한다. 상기 액츄에이터(100)의 선단부에는 디스크(20)의 기록면과 대면하도록 자기헤드(미도시)가 장착되는데, 이 자기헤드는 기록면으로부터 일정한 높이로 부상한 상태로 디스크에 대해 기록을 행하거나, 기록된 데이터를 재생한다.

액츄에이터(100)는 프레임(11) 저면에서 돌출된 피봇축(180)을 중심으로 선회 동작하도록 장착되는데, 그 일 측에 접속된 연성케이블(160, Flexible Printed Circuit)로부터 전송되는 작동 또는 정지 신호에 따라, 디스크 상으로 진입하여 로 딩(loading) 상태가 되거나, 디스크 상으로부터 외측으로 이탈하여 언로딩(unloading) 상태가 된다. 연성케이블(160)은 프레임(11) 하측에 배치된 회로기판(미도시)으로부터 제어된 구동 신호나 전원을 공급받는데, 이를 위해 프레임(11) 코너부에는 연성케이블(160)과 회로기판의 접속을 매개하는 브라켓(161)이 설치된다.

상기 액츄에이터(100)는 회전 중심이 되는 피봇축(180)을 중심으로 일 측의 아암부재(121) 및 타 측의 보이스 코일(137)을 포함한다. 상기 아암부재(121)의 일단부에는 길이방향으로 연장된 서스펜션(123)이 부착되는데, 도시되지는 않았으나, 이 서스펜션(123)의 일단부에는 자기헤드가 부착되고, 이 자기헤드는 서스펜션(123)을 통하여 디스크 기록면에 대해 탄성적으로 바이어스된다.

한편, 액츄에이터(100)의 타 측에는 소정 회수로 권취된 보이스 코일(137)이 지지되는데, 여기에 소정의 전류가 인가됨에 따라 보이스 코일(137) 주위에는 유도 자기장이 형성된다. 보이스 코일(137)과 마주보는 프레임(11) 상에는 마그네트(17)가 고정 설치되는데, 이 마그네트(17)가 유도 자기장이 형성된 보이스 코일(137)과 상호 작용함으로써, 액츄에이터(100)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 선회시킨다. 이렇게 상기 보이스 코일(137) 및 마그네트(17)는 액츄에이터(100)에 구동력을 제공하는 보이스 코일 모터의 주요부를 구성한다. 한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 보이스 코일(137)과 마주보는 상면커버(13) 측에도 보이스 코일(137)과 상호 작용하는 마크네트가 고정 설치될 수 있다.

도 2에는 도 1에 도시된 액츄에이터의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도시된 액츄에이터(100)는 상하로 적층되는 판상 부재들(121,130.141)을 포함하는데, 판상 부재들(121,130,141)은 이들을 관통하는 피봇부재(110) 및 상기 피봇부재(110)와 나사 결합되는 너트부재(153)에 의해 서로에 대해 밀착되게 클램핑(clamping) 결합된다. 보다 구체적으로, 액츄에이터(100)는 서로에 대해 평행하게 이격된 제1, 제2 아암부재(121,141) 및 상기 아암부재들(121,141) 사이에 개재되는 스페이서(130)를 포함하고, 각각의 부재들(121,130,141)에는 피봇부재(110)가 삽입 관통되는 관통공(121`,130`,141`)이 마련되며, 이 관통공들(121`,130`,141`)이 동일 축에 끼워지도록 상기 부재들(121,130,141)은 관통공(121`,130`,141`) 주위에서 서로 중첩되게 배열된다.

상기 제1 아암부재(121) 및 제2 아암부재(141)는, 디스크 상측에 마련된 기록면 및 하측에 마련된 기록면에 각각 대응되는데, 하드디스크 드라이브에 구비된 디스크의 매수에 따라 상기 아암부재(121,141)는 상응하는 개수로 준비된다.

상기 제1, 제2 아암부재들(121,141)의 사이에는 이들 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서(130)가 개재되는데, 제1, 제2 아암부재들(121,141)이 대응되는 디스크의 상측 및 하측의 기록면으로 각각 연장되도록, 상기 스페이서(130)는 디스크에 상응하는 두께를 갖는다. 스페이서(130)의 관통공(130`) 주위에는 아암부재들(121,141) 사이에 협지되어, 아암부재들(121,141)을 지지하는 단차부(131)가 마련되는데, 이에 대해서는 후에 상세히 설명하기로 한다. 한편, 상기 단차부(131)와 이웃하여서는 코일서포트(133)가 마련되는데, 코일서포트(133)에는 소정 깊이로 인입된 홈을 따라 수 회 권취된 보이스 코일(137)이 지지된다. 상기 보이스 코일(137)은 프레임 상에 마련된 마그네트와의 상호 작용을 통하여 액츄에이터(100)에 구동력을 제공한다.

상기 피봇부재(110)는 프레임의 피봇축(180)을 소정 반경으로 둘러싸는 중공의 슬리브(117) 및 상기 슬리브(117)와 피봇축(180) 사이에 개재된 베어링 부재(119)를 포함한다. 베어링 부재(119)가 양자(117,180) 사이를 매개함으로써, 슬리브(117)와 함께 선회되는 헤드 적층 조립체(Head Stack Assembly)는 피봇축(180) 에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 상기 베어링 부재(119)는 볼 베어링 등 공지된 구조의 저널 베어링으로 구성될 수 있고, 여기서 자세한 구조 및 동작에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 슬리브(117)는, 아암부재의 관통공들(121`,141`)에 삽입 관통되는 바디부(113), 바디부(113)의 상측에 마련된 대직경의 플랜지부(111), 및 바디부(113)의 하측에 마련된 소직경의 나사부(115)를 포함하는 다단 구조로 마련될 수 있다. 상기 플랜지부(111)는 바디부(113)의 외주에서 반경 방향으로 돌출된 구조를 갖는데, 이러한 구조의 플랜지부(111)가 제1 아암부재(121)의 관통공(121`) 주변과 대면 접촉되면서 아암부재(121)에 대해 클램핑력을 작용한다.

상기 플랜지부(111)의 반대 측에 마련된 나사부(115)는 바디부(113)로부터 내측으로 단차져서 형성되고, 그 외주면에는 하방에 정렬된 너트부재(153)와 정합되는 형상의 나사가 형성된다. 아암부재들(121,141)을 관통한 피봇부재(110)는 그 나사부(115)를 통하여 너트부재(153)에 체결되고, 아암부재(121,141)와 스페이서(130)는 하나의 적층 구조(Head Stack Assembly)로 결합된다. 한편, 너트부재(153)와 제2 아암부재(141) 사이에는 와셔(151)가 개재될 수 있다.

상하로 나사 결합되는 피봇부재(110) 및 너트부재(153) 사이에는 적층된 구조를 이루는 아암부재(121,141) 및 스페이서(130)가 개재되며, 플랜지부(111) 및 너트부재(153)에 의해 제공된 클램핑력에 의해 이들 사이의 아암부재들(121,141) 및 스페이서(130)는 압착된 상태로 서로에 대해 밀착된다. 상기 제1, 제2 아암부재(121,141)와 스페이서(130)에는 피봇부재(110)가 통과되도록 소정 반경으로 원형의 관통공(121`,130`,141`)이 각각 천공되는데, 이 관통공들(121`,130`,141`)은 슬리브(113) 외주보다 약간 작은 반경으로 마련되어, 슬리브(113)에 억지끼움 결합될 수 있다.

상기 제1, 제2 아암부재(121,141)의 길이방향으로 그 선단부에는 서스펜션(123,143)이 부착된다. 서스펜션(123,143)의 일단에는 디스크 기록면과 대면하게 부착된 슬라이더(125,145)가 탄성적으로 지지되는데, 이는 서스펜션(123,143)에 의해 디스크의 기록면에 대해 탄성 바이어스된다. 서스펜션(123,143)에 의해 탄성적으로 지지된 슬라이더(125,145)는, 하드디스크 드라이브의 작동 중, 디스크의 회전에 의해 디스크 표면으로부터 멀어지는 방향으로 작용하는 양력과, 서스펜션(123,143)에 의해 디스크 측으로 향하는 탄성력이 힘의 균형을 이루는 높이에서 일정한 갭을 유지하면서 부유된 상태가 된다.

이 슬라이더(125,145)에는 데이터를 판독 및 재생하는 자기헤드(미도시)가 탑재되는데, 자기헤드는 디스크의 표면으로부터 소정 높이로 부상한 상태에서 디스크와 자기적인 상호 작용을 수행한다. 즉, 자기헤드는 자화 기록된 데이터로부터 전기적인 출력신호를 생성하여 데이터를 독취하거나, 전기적인 입력신호를 통하여 디스크의 소정 영역을 자화시켜 데이터를 기록한다. 상하로 마주보게 배치된 한 쌍의 자기헤드는 액츄에이터의 구동에 따라 디스크의 양면에 각각 대면되어, 기록된 데이터를 판독하거나, 디스크에 기록을 행한다. 한편, 상기 아암부재(121,141)는 하드디스크 드라이브에 구비된 디스크의 매수에 대응하는 소정 개수로 마련되는데, 예를 들어, 도 2에 도시된 실시예에서는 1매의 디스크가 구비된 경우이고, 아암부재(121,141)는 디스크의 일면 및 반대되는 타면에 대응하여 2개로 마련된다.

스페이서(130)에는 피봇부재(110)가 삽입 관통되는 관통공(130`)을 둘러싸도록 환형 고리 형상의 단차부(131)가 마련되는데, 이 단차부(131)는, 제1, 제2 아암부재(121,141)와 각각 마주보는 스페이서(130)의 상하면에 모두 형성되는 것이 바람직하다. 상기 단차부(131)는 아암부재(121,141)와 대면 접촉되도록 소정의 높이로 돌출되고, 그 접촉면은 아암부재들(121,141)에 대해 동시에 접하도록 동일한 레벨을 형성한다. 단차부(131)는 이와 인접한 다른 영역 즉, 아암부재(121,141)의 연장방향으로 돌출된 에지부(139) 및 반대 방향의 코일서포트(133)로부터 상방으로 단차지게 형성된다.

본 발명에서는 아암부재(121,141)의 휨이나 왜곡을 완화하기 위해, 스페이서(130)의 단차부(131)가 피봇부재(110)의 중심축에 대해 대칭을 이루도록 원주형상으로 마련된다. 즉, 도 7에 도시된 종래기술에서는 아암부재(221,241)와 접촉되는 단차면(231)이 피봇중심축에 대해 비대칭적인 지지 구조를 형성함으로써 아암부재(221,241)에 휨 변형이 초래되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해소하기 위 해, 본 발명에서는 단차부(131)가 대략 일정한 폭을 갖는 원주 형상으로 형성됨으로써, 아암부재(121,141)와 접하는 단차부(131)의 접촉 면적이 모든 방향에 대해 대략 동등하게 유지될 수 있고, 이에 따라 아암부재(121,141)의 변형이 최소화될 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 단차부(131)는 완전한 환형의 고리상으로 마련되지만, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 아암부재에 인가되는 하중 분포를 고려하여, 원주 형상을 따라 부분적으로 서로 다른 폭을 갖는 단차부가 마련되는 경우에도 본 발명은 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

한편, 피봇부재(110)의 플랜지부(111)는 피봇중심축에 대해 대칭적인 균일한 압력으로 클램핑하기 위해 그 외형이 원형에 근접한 형상을 갖는 것이 바람직하나, 완전한 원형을 이루는 것은 아니고, 그 외주에는 일부가 제거되어 편평한 면으로 이루어진 절단면(111aa)이 형성된다. 상기 절단면(111aa)은 서로 평행한 면을 이루도록 쌍으로 형성되는데, 이는 나사 체결 작업의 편이를 위해 플랜지부(111)에 제공된 것이다. 즉, 액츄에이터의 조립 과정에서는, 스페이서(130)를 개재한 상태에서 제1, 제2 아암부재(121,141)를 순차로 적층한 후, 각각의 관통공(121`,130`,141`)을 통과한 피봇부재(110)와 너트부재(153)를 나사 체결한다. 이때, 피봇부재(110)의 절단면(111aa)에는 이에 부합된 형상을 갖는 스크류 스패너가 파지됨으로써 미끄러짐 없이 용이하게 체결 작업이 이루어질 수 있다.

도 3a 및 도 3b에는 본 발명 및 비교예에서의 플랜지의 배치 구조가 각각 도시되어 있다. 도 3a에 도시된 본 발명에서는 서로 마주보며 쌍을 이루는 절단면 (111aa)이 대략 아암부재의 연장 방향과 근사 평행을 이루도록 정렬된다. 절단면(111aa)을 측면으로 하는 절단부(111a) 및 원호 형상의 외주면을 측면으로 하는 비절단부(111b)는 서로에 대해 대체로 수직한 각도 관계가 있으므로, 비절단부(111b)는 대략 아암부재의 길이방향으로 정렬되고, 절단부(111a)는 이에 수직하게 정렬된다.

앞서 설명된 바와 같이, 적층 구조를 관통한 피봇부재(110)는 너트부재(153)와 함께 그 사이의 부재들(121,130,141)을 클램핑하는데, 피봇부재(110)의 플랜지부(111)와 대면 접촉되어 국부적인 클램핑력을 받는 제1 아암부재(121)는 그 반발로서 클램핑의 반대 방향인 상방으로 휘어지는 경향을 갖는다. 이때, 본 발명에서는 상대적으로 넓은 접촉면을 갖는 비절단부(111b)가 아암부재(121)를 그 길이 방향으로 눌러줌으로써 휨 변형을 억제하는 효과가 있다. 그러나, 도 3b에 도시된 비교예에서는 아암부재의 길이 방향으로 절단된 측면(111aa`)을 갖는 절단부(111a`)가 배치되므로, 아암부재의 휨 변형을 교정할 수 없다.

한편, 단차부(131)의 주된 면을 이루는 상면 및 하면과, 외주면이 접하여 형성된 원주 형상의 모서리 일부에는 모따기 가공부(135)가 마련된다. 즉, 도 2에서 볼 수 있듯이, 상면과 외주면이 만나는 모서리 일부에는 모따기 가공부(135)가 마련되고, 도시되지 않은 하면과 외주면이 만나는 모서리 일부에도 동일한 형상으로 가공부가 마련될 수 있다.

상기 모따기 가공부(135)는 모서리의 외주를 따라 전체적으로 형성되거나, 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 그 일부, 바람직한 예로서 아암부재(121,141)의 연장 방향인 전방 측에 마련될 수 있다. 아암부재들(121,141)에 대해 대칭적인 지지구조가 제공되는 것이 와피지(warpage)의 방지에 유리하므로, 상기 모따기 가공부는 아암부재들(121,141)의 길이방향을 기준으로, 좌우 양측으로 대략 동등한 길이에 걸쳐서 형성되는 것이 바람직하다. 모따기 가공부는 아암부재의 휨 변형을 억제하는데 기여하는데, 이하에서는 이에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 도 5의 액츄에이터의 단면 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 이를 참조하면, 아암부재(121,141)에는 그 후단부를 가압하는 피봇부재(110) 또는 너트부재(153)에 의해 국부적인 클램핑력이 작용되고, 아암부재(121,141)를 받쳐주는 단차부(131)에 의해 반대 방향으로 반발 압력이 작용된다. 그 결과, 아암부재(121,141)는 피봇부재(110)로부터 그 길이방향을 따라 상방 또는 하방으로 휨 변형되는데, 제1 아암부재(121)는 상방으로, 그리고, 제2 아암부재(141)는 하방으로 휘어지는 경향을 갖는다.

도 5에는 도 4의 Ⅴ 부분을 확대 도시한 단면도가 도시되어 있다. 이를 참조하면, 제1 아암부재(121)는 그 일면(상면)에서 피봇부재의 플랜지부(111)와 대면 접촉되는 제1 가압면(121a)을 갖고, 타면(하면)에서 단차부(131)와 대면 접촉되는 제2 가압면(121b)을 갖는데, 단차부(131)에 그 일부가 절삭된 모따기 가공부(135)가 형성됨으로써 제2 가압면(121b)이 제1 가압면(121a)보다 적은 접촉면적을 갖는다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 피봇중심축에서 제2 가압면(121b) 끝까지의 거리(L2)는 피봇중심축에서 제1 가압면(121a) 끝까지의 거리(L1)보다 짧다. 이로 인하 여, 아암부재(121,141)는 상대적으로 지지가 약한 단차부(131) 쪽, 즉, 하방으로 굴절되려는 경향을 갖는데, 이는 국부적인 클램핑에 의한 휨 경향과는 반대되는 것으로, 이들의 상쇄 효과에 의해 아암부재(121)는 대체로 동일한 레벨의 편평한 면을 이루게 된다.

한편, 모따기 가공부(135)는 도 5에 도시된 바와 같이 소정의 곡률을 갖는 라운드 형상으로 마련되거나, 또는 가공 상의 편이를 위해, 각진 테이퍼 형상으로 마련될 수도 있으며, 본 발명의 기술적 범위는 가공부의 형상에 의해 제한되지 않는다. 또한, 모따기 가공부(135)는 단차부(130)의 외주 측 모서리를 따라 어느 방향으로도 마련될 수 있으며, 도 2에서처럼 아암부재(121,141)가 연장되는 전방 측에 형성되어야만 하는 것은 아니고, 구체적인 설계에 따라 아암부재의 휨이 억제될 수 있는 최적 조건을 충족하는 위치에 마련될 수 있다.

도 6a 및 도 6b에는 본 발명의 효과를 확인하기 위한 실험 결과가 도시되어 있다. 도 6a 및 도 6b는 제1 아암부재 및 제2 아암부재의 수직 변위량을 측정한 결과로서, 각 도면에 도시된 프로파일 A는 종래 구조에서의 수직 변위량, 프로파일 B는 스페이서의 단차부가 원주 형상으로 마련된 본 발명 일 실시예에서의 수직 변위량, 프로파일 C는 원주 형상의 단차부에 더하여, 단차부의 모서리에 모따기 가공부가 형성된 본 발명 다른 실시예에서의 수직 변위량을 각각 측정한 결과들이다.

도면들에서 Point 1, Point 2, 및 Point 3은 각각 아암부재의 길이 방향을 따라 선정된 3개의 측정 포인트를 나타내는데, Point 1은 아암부재의 선단(서스펜 션 측)에, Point 3은 아암부재의 후단(관통공 측)에 위치된 측정 포인트이고, Point 2는 Point 1과 Point 3 사이로서 아암부재의 선단에서 소정 거리 이격된 측정 포인트이다.

수직 변위량은 수평하게 연장된 가상의 기준선으로부터 변형을 통해 수직으로 이동한 거리로 정의될 수 있는데, 상측에 배치된 제1 아암부재의 경우에는 더 상방으로 변위된 경우에 양(+)의 부호가 부여되었고, 하측에 배치된 제2 아암부재의 경우에는 더 하방으로 변위된 경우에 양(+)의 부호가 부여되었다.

측정결과, 아암부재의 길이 방향을 따라 피봇부재가 관통하는 후단부에서 선단부로 가면서 수직 변위량이 증가하는 경향을 보이는 것은 본 발명 및 비교예 모두에서 공통적으로, 제1 아암부재는 상방으로 휨 변형되고, 제2 아암부재는 하방으로 휨 변형된 결과이다. 그러나, 최대 변위량에서 최소 변위량을 제한 수직 변위량의 차이, 즉, 아암부재의 변형량은 종래기술에 비해 본 발명의 경우가 상대적으로 적은데, 이는 아암부재의 휨 변형이 상당히 개선되었음을 의미하는 것이며, 원주 형상의 단차부에 더하여 모따기 가공부도 마련된 경우에 본 발명의 개선 효과가 배가된다는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 액츄에이터 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브에 의하면, 액츄에이터의 헤드 적층 구조체(Head Stack Assembly)의 휨 변형이 방지됨으로써, 이에 지지된 자기헤드와 디스크 기록면 사이의 유격을 정밀하게 제어할 수 있게 된다. 이로써 데이터의 전송속도 및 정확도가 향상될 수 있고, 일정한 유격이 확보됨으로 써 외란에 의한 헤드의 손상이 방지되어 제품의 신뢰도가 향상될 수 있다. 또한, 헤드 적층 구조체의 조립 과정에서 변형 방지를 위해 피봇부재의 체결력을 정밀하게 조절할 필요가 없게 되므로, 조립 과정의 편이성 및 생산성이 증가된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

디스크 상의 소정 위치로 헤드를 이동시키기 위하여, 그 선단부에 상기 헤드를 장착하고, 선회 구동되게 장착된 액츄에이터로서,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어, 그 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것으로, 상기 아암부재들과 대면 접촉되도록 단차부가 마련된 스페이서;

적층된 상기 아암부재들 및 스페이서 각각에 마련된 관통공들을 통과하여 하나의 적층체로 결합하고, 그 회전 중심을 제공하는 피봇부재; 및

상기 피봇부재의 종단부에 나사 결합되는 것으로, 상기 피봇부재와 함께 상기 아암부재 및 스페이서를 클램핑 체결하는 너트부재;를 포함하되,

상기 단차부는 환형 고리 형상의 접촉면을 가지며, 상기 단차부의 외주 측 모서리의 적어도 일부에는 모따기 가공부가 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 단차부는 상기 관통공을 둘러싸는 원주 형상을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제2항에 있어서,

상기 단차부의 접촉면은 상기 관통공의 둘레를 따라서 그 폭이 변화되는 것 을 특징으로 하는 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 단차부는 상기 아암부재와 대면 접촉되도록 소정의 높이로 돌출 형성되고, 그 접촉면은 상기 아암부재와 동시에 접하도록 실질적으로 동일한 레벨을 이루는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
삭제
제1항에 있어서,

상기 모따기 가공부는 각진 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 모따기 가공부는 소정 곡률의 라운드 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 모따기 가공부는 상기 아암부재가 연장되는 길이방향으로 전방 측에 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 피봇부재는 상기 관통공들에 삽입 관통되는 바디부 및 상기 바디부에서 반경방향으로 돌출되어 상기 관통공 주위를 클램핑하는 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제9항에 있어서,

상기 플랜지부는 적어도 하나 이상의 평편한 측면을 갖는 절단 원판 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제10항에 있어서,

상기 플랜지부는 그 측면 형상에 따라 평편한 측면을 갖는 절단부 및 구면의 측면을 갖는 비절단부로 구분되고, 상기 비절단부는 상기 아암부재의 길이 방향을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제10항에 있어서,

상기 플랜지부에는 서로에 대해 평행한 2개의 편평한 측면이 마련되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제9항에 있어서,

상기 아암부재는 상기 피봇부재의 플랜지부 및 상기 스페이서의 단차부 사이에서 압착되고, 상기 플랜지부와 대면 접촉되는 제1 가압면 및 상기 단차부와 대면 접촉되는 제2 가압면을 구비하며, 상기 제1 가압면의 면적은 제2 가압면의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제13항에 있어서,

상기 아암부재의 길이 방향을 따라, 피봇중심축에서 상기 제1 가압면의 끝단까지의 거리는 피봇중심축에서 상기 제2 가압면의 끝단까지의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 단차부와 이웃하여서는 소정 횟수로 권취된 보이스 코일이 지지되는 코일서포트가 마련되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
디스크 상의 소정 위치로 자기헤드를 이동시키기 위하여, 그 선단부에 상기 자기헤드를 장착하고, 선회 가능하게 마련된 액츄에이터로서,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어, 그 사이 간격을 일정하게 유지시 키는 것으로, 상기 아암부재들과 대면 접촉되도록 소정의 높이로 돌출된 단차부가 마련된 스페이서;

적층된 상기 아암부재들 및 스페이서 각각에 마련된 관통공들을 통과하여 하나의 적층체로 결합하고, 그 회전 중심을 제공하는 피봇부재; 및

상기 피봇부재의 종단부에 나사 결합되는 것으로, 상기 피봇부재와 함께 상기 아암부재 및 스페이서를 클램핑 체결하는 너트부재;를 포함하되,

상기 단차부에 형성된 모서리의 적어도 일부에는 모따기 가공부가 마련되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제16항에 있어서,

상기 단차부는 상기 관통공을 둘러싸는 원주 형상을 따라 형성되고, 상기 모따기 가공부는 상기 단차부의 외주 측의 모서리에 마련된 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제16항에 있어서,

상기 모따기 가공부는 상기 아암부재가 연장되는 길이방향으로 전방 측에 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제16항에 있어서,

상기 모따기 가공부는 각진 테이퍼 형상 또는 소정 곡률의 라운드 형상을 갖 는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
디스크 상의 소정 위치로 자기헤드를 이동시키기 위하여, 그 선단부에 상기 자기헤드를 장착하고, 선회 가능하게 마련된 액츄에이터로서,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어 그 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것으로, 상기 아암부재들과 대면 접촉되는 단차부가 마련된 스페이서;

적층된 상기 아암부재들 및 스페이서 각각에 마련된 관통공들을 통과하여 하나의 적층체로 결합하고, 그 회전 중심을 제공하는 피봇부재; 및

상기 피봇부재의 종단부에 나사 결합되는 것으로, 상기 피봇부재와 함께 상기 아암부재 및 스페이서를 클램핑 체결하는 너트부재;를 포함하되,

상기 단차부는 상기 관통공 주위를 둘러싸는 원주 형상을 따라 형성되며,

상기 피봇부재는 상기 관통공들에 삽입 관통되는 바디부 및 상기 바디부에서 반경방향으로 돌출되어 상기 관통공 주위를 클램핑하는 플랜지부를 포함하고,

상기 아암부재는 상기 피봇부재의 플랜지부 및 상기 스페이서의 단차부 사이에서 압착되고, 상기 플랜지부와 대면 접촉되는 제1 가압면 및 상기 단차부와 대면 접촉되는 제2 가압면을 구비하며, 상기 제1 가압면의 면적은 제2 가압면의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
제20항에 있어서,

상기 단차부는 상기 관통공 주위를 따라 그 폭이 변화되는 환형 고리 형상의 접촉면을 갖는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
기록매체로서의 디스크가 장착된 프레임 및 상기 프레임의 일 측에 선회 가능하게 장착되어 그 선단의 자기헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키는 액츄에이터를 포함하는 하드디스크 드라이브로서,

상기 액츄에이터는,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어 그 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것으로, 상기 아암부재들과 대면 접촉되도록 단차부가 마련된 스페이서;

적층된 상기 아암부재들 및 스페이서 각각에 마련된 관통공들을 통과하여 하나의 적층체로 결합하고, 그 회전 중심을 제공하는 피봇부재; 및

상기 피봇부재의 종단부에 나사 결합되는 것으로, 상기 피봇부재와 함께 상기 아암부재 및 스페이서를 클램핑 체결하는 너트부재;를 포함하되,

상기 단차부는 환형 고리 형상의 접촉면을 가지며, 상기 단차부의 외주 측 모서리의 적어도 일부에는 모따기 가공부가 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
기록매체로서의 디스크가 장착된 프레임 및 상기 프레임 일 측에 선회 가능하게 장착되어 그 선단의 헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키는 액츄에이터를 포함하는 하드디스크 드라이브로서,

상기 액츄에이터는,

서로 평행하게 연장된 적어도 둘 이상의 아암부재들;

상기 아암부재들 사이에서 밀착 개재되어, 그 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것으로, 상기 아암부재들과 대면 접촉되도록 소정의 높이로 돌출된 단차부가 마련된 스페이서;

적층된 상기 아암부재들 및 스페이서 각각에 마련된 관통공들을 통과하여 하나의 적층체로 결합하고, 그 회전 중심을 제공하는 피봇부재; 및

상기 피봇부재의 종단부에 나사 결합되는 것으로, 상기 피봇부재와 함께 상기 아암부재 및 스페이서를 클램핑 체결하는 너트부재;를 포함하되,

상기 단차부에 형성된 모서리의 적어도 일부에는 모따기 가공부가 마련된 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.