KR20020020750A - 디스크 저장 시스템을 위한 액츄에이터 베어링 카트리지 - Google Patents

디스크 저장 시스템을 위한 액츄에이터 베어링 카트리지 Download PDF

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KR20020020750A
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니겔 에프. 미소
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추후
시게이트 테크놀로지 엘엘씨
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Abstract

디스크 저장 시스템(100)의 액츄에이터(1120)를 위한 피봇 베어링 카트리지(112)가 제공된다. 피봇 베어링 카트리지(112)는 샤프트(140), 제 1외측 슬리이브(142),그리고 제 2외측 슬리이브(144)를 포함한다. 제 1 및 제 2외측 슬리이브(142, 144)는 함께 연결된다. 주행로(160)가 슬리이브(142, 144)와 샤프트(140)내에 형성된다. 주행로(160)는 샤프트(140)에 대하여 슬리이브(142, 144)를 이동시키게 하는 보올 베어링(146)을 형성하도록 보올(170)을 수반한다.

Description

디스크 저장 시스템을 위한 액츄에이터 베어링 카트리지{ACTUATOR BEARING CARTRIDGE FOR DISC STORAGE SYSTEM}
디스크 드라이브는, 예를 들어 자성적으로 또는 광학적으로 정보를 저장하는데 사용된다. 디스크 드라이브는 수많은 데이터를 빠르고 효과적인 방법으로 저장하여 검색하는 컴퓨터 시스템에 통상적으로 사용되는 것으로 알려져 있다. 디스크 드라이브는 드라이브 용량과 데이터 전송율을 증가시키도록 나아가는 동향이다.
디스크 드라이브는 통상적으로 스핀들 모터에 대하여 회전하는 기록 표면을 갖는 하나 이상의 디스크를 포함한다. 변환 헤드는 디스크의 기록 표면 주위에 위치되며 디스크 표면상에서 정보를 읽고 기록하도록 구성된다. 작동하는 동안에, 디스크의 운동은 디스크 표면 위의 매우 작은 공간에서 변환 헤드를 "부상(fly)"시키게 한다. 디스크 표면에 대하여 반경방향으로 변환 헤드를 움직이도록 사용되는 액츄에이터 어셈블리상에 변환 헤드가 동반되므로 디스크 표면의 다양한 영역에 액세스될 수 있다. 어떤 액츄에이터 어셈블리들은 베어링 카트리지를 포함하여 그 내부에 샤프트에 대하여 회전하도록 슬리이브가 구성된다. 기록 밀도가 증가됨에 따라,샤프트와 슬리이브 사이의 축선상의 작은 오정렬 조차도 디스크 표면에 대한 변환 헤드의 오정렬을 일으킬 수 있게 된다. 이는 변환 헤드의 신속한 동작이 베어링 카트리지에 가해지는 부수적인 힘을 일으킬 때에 특히 문제가 될 수 있다. 또한 이는 액츄에이터를 외부의 충격이나 진동에 예민하게 만들 수 있다. 베어링 카트리지는 통상적으로 두쌍 이상의 경로(races)와, 슬리이브와 샤프트 사이에서 회전할 수 있도록 하는 각각의 이송 보올 베어링을 포함한다. 요소들간의 오정열 및 불량한 공차는 헤드의 위치설정에 에러를 유발시킬 수 있다. 두 편의 슬리이브의 예시가 예를 들어 미국 특허 제 1,418,88호, 제 4,106,827호, 제 4,138,169호, 제 4,425,009호에 개시되었다. 예시된 참증들은 충돌식으로 접촉되거나 베어링 어셈블리에 대하여 분리된 주행로가 필요한 슬리이브가 개시된다.
본 발명은 이러한 문제와 더불어 다른 문제들의 해결책을 제시하며 종래 기술을 넘어서는 장점을 제공한다.
본 발명은 디스크 저장 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 디스크 저장 시스템에 사용되는 유형의 액츄에이터에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 베어링 카트리지를 갖는 액츄에이터를 포함하는 디스크 저장 시스템의 상부 평면도,
도 2는 도 1의 액츄에이터 어셈블리에 사용되는 베어링 카트리지의 일부 측단면도,
도 3은 도 2의 베어링 카트리지의 내측 샤프트의 측단면도,
도 4는 도 2의 베어링 카트리지의 베어링 리테이너의 평면도,
도 5는 일실시예에 따라 베어링 카트리지의 슬리이브의 분해사시도.
본 발명은 전술한 문제들을 해결하는 샤프트와 슬리이브를 갖는 베어링 카트리지에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따라, 액츄에이터 어셈블리에 사용되기 위한 피봇 베어링 카트리지는 샤프트를 포함한다. 샤프트는 제 1샤프트 주행로 및 제 2샤프트 주행로를 포함하고, 그 각각은 샤프트의 주변부 둘레로 연장된다. 제 1외측 슬리이브는 샤프트의 주변부 둘레에 연장되며 전체가 제 1샤프트 주행로와 정렬되는 제 1슬리이브 주행로를 포함한다. 제 1슬리이브에 연결된, 제 2외측 슬리이브는 샤프트의 주변부 둘레로 연장되며 전체가 제 2샤프트 주행로와 정렬되는 제 2슬리이브 주행로를 포함한다. 제 1보올 베어링이 제 1샤프트 및 제 1슬리이브 주행로 사이에 제공되고 제 2보올이 제 2샤프트 및 제 2슬리이브 주행로 사이에 제공된다.
본 발명을 특징짓는 이와 같은 장점뿐만 아니라 다양한 구성들은 후술되는 상세한 설명을 숙독하면서 관련 도면의 검토에 의하여 명백해질 것이다.
이후 참조된 도 1은 디스크 저장 시스템(100)을 도시하고 있다. 도 1에 도시된 것과 같은 시스템은 하나 이상의 디스크(106)가 내장된 하우징(103)을 포함한다. 디스크(106)는 스핀들 모터(104)에 대하여 회전한다. 디스크(106)는 트랙(109)을 지닌 표면을 포함한다. 변환 헤드(108)는 전체가 트랙(109)과 정렬되는 슬라이더(120)상에 수반된다. 액츄에이터 어셈블리(110)는 아머추어(armature; 116)를 베어링 카트리지(112)에 대하여 회전시키는 보이스 코일 모터(VCM; 114)에 의해 작동된다. 액츄에이터 아머추어(116)는 슬라이더(120)에 수반되는 가요부(flexure; 118)에 연결된다. 변환 헤드(108)는 피봇된 베어링 카트리지(112)에 대하여 아머추어를 회전시키게 하는 보이스 코일 모터(114)를 사용하여 디스크(106)의 표면을 반경방향으로 가로질러 이동될 수 있다.
이후 참조된 도 2는 본 발명에 따라 피봇 베어링 카트리지(112)의 부분 측단면도를 나타낸다. 피봇 베어링 카트리지(112)는 하우징(103)에 연결되도록 구성되는 내측 샤프트(140)를 포함한다. 상부 외측 슬리이브(142)는 하부 외측 슬리이브(144)처럼 샤프트(140)의 원주 주변으로 연장된다. 상부 보올 베어링(146)은 상부 슬리이브(142)와 내측 샤프트(140) 사이에서 형성되어 상대적인 회전을 할 수 있게 된다. 이와 유사하게, 하부 보올 베어링(148)은 하부 외측 슬리이브(144)와 내측 샤프트(140) 사이에 형성된다.
본 발명의 하나의 관점에서 본다면, 상부 외측 슬리이브(142)는 하부 외측 슬리이브(144)에 접합된다. 도시된 특정한 실시예에서, 접합은 상부 슬리이브(142)와 하부 슬리이브(144)의 각각의 순부(150, 152) 사이에서 발생한다. 순부(150, 152)는 바람직한 일실시예에서와 본 발명에 사용될 수 있는 다른 기술을 위하여 제공된다. 슬리이브(142, 144) 사이의 연결은 예를 들어, 레이저 용접, 전기-비임 용접과 같은 용접을 통하거나 또는 에폭시와 같은 점착제를 통하여 할 수 있다. 그외의 다른 부착 기술도 사용될 수 있다. 이러한 연결은 상부 슬리이브(142)와 하부 슬리이브(144)가 내측 샤프트(140)에 대하여 단일 유닛으로 회전할 수 있게 한다. 액츄에이터 아머추어(116)는 샤프트(140)에 대하여 회전할 수 있게 하는 상부 슬리이브(142)와 하부 슬리이브(144)에 연결된다.
본 발명의 다른 관점에서 본다면, 보올 베어링(146, 148)은 슬리이브(142, 146)와 샤프트(144)에 직접 형성되는 주행로(160)를 포함한다. 이는 종래 기술의 슬리이브 또는 샤프트에 연결되는 분리된 요소인 종래 기술의 주행로와는 대조적이다. 도 3은 샤프트(140)의 외측 주변부(162)에 형성된 주행로(160)가 도시된 샤프트(140)의 측단면도이다. 이러한 주행로(160)는 예를 들어, 머시닝(machining) 또는 몰딩 기술을 통해 형성될 수 있다. 슬리이브(142, 144)상에 형성된 주행로(160)는 이와 유사한 방법으로 제작될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 보올(170)은 보올 베어링(146, 148)에 수용되는 것으로 도시된다. 보올(170)은 샤프트(140)의 주변부(162) 둘레에서 이격되며 주행로(160)에 끼워진다. 보올(170)은 샤프트(140)의 주변부(162) 주위에서 연장된 베어링 리테이너(172)에 의해 제자리에서 유지된다. 도 4는 베어링 리테이너(172)의 측면도이다. 베어링 리테이너(172) 내측에는 보올(170)을 수용하는데 사용되도록 형성된 개구부(174)를 포함한다.
본 발명은 피봇 베어링 카트리지의 부품수를 감소하며 감소된 단가로 쉽게 조립될 수 있게 한다. 또한, 베어링 카트리지는 통상의 종래 기술에서의 설계와 비교하여 개선된 강성도를 가지도록 제조될 수 있다. 이는 베어링 카트리지가 보올 베어링의 보올을 수용하기 위하여 분리된 주행로가 필요없기 때문이다. 이는 베어링 카트리지의 전체 폭을 증가시키지 않은 채 슬리이브와 샤프트를 두꺼워지게 한다. 나아가, 종래 기술의 주행로는 강성도 감소의 근원이 될 소지가 있다. 본 발명의 일 관점에서, 분리된 주행로가 배제됨에 따라 본 발명의 베어링 카트리지는 개선된 강성도를 갖는다.
본 발명에 따른 베어링 카트리지는 내측 샤프트(140)를 픽스쳐(fixure)에 안정시키므로써 조립될 수 있다. 상부 외측 슬리이브(142)는 샤프트(140)와 축선상으로 정렬된다. 그리하여, 슬리이브(142)는 보올(160)을 적재하도록 오프셋되며, 여기에서 슬리이브(142)가 샤프트(140)에 대하여 반경상으로 중심잡히게 된다. 베어링 리터이너는 볼(170)에 예비윤활될 수 있으며 압박될 수 있다. 이후 유사한 과정이 이어질 수 있어 하부 슬리이브(144)를 샤프트(140)에 적재하도록 한다. 또한 임의의 추가 요소들이 쉴드와 같이 설치될 수 있다. 베어링은 선하중될 수 있으며 순부(150, 152)는 함께 접착될 수 있다. 베어링의 선하중은 조립후에 따로 슬리이브(142, 144)를 잡아당김으로써 달성될 수 있으나, 순부(150, 152)의 용접 또는 접착 전에 행한다. 조립 과정동안과 순부(150, 152)의 연결 전에, 본 발명의 한가지 관점은 슬리이브(144)에 대하여 슬리이브(142)가 회전할 수 있게 한다.
도 5는 슬리이브(142, 1422)의 일실시예의 분해사시도로써 순부(150, 152) 사이의 관계를 나타낸다. 순부(150)는 소직경을 갖는 순부(150A)와 대직경을 갖는 순부(150B)인 두개의 순부로 형성된다. 순부(150A)는 순부(150)의 대직경 순부(152A)와 대응한다. 이와 유사하게, 순부(150B)는 소직경 순부(152B)와 대응한다. 이러한 구성은 슬리이브(142, 144)의 상대적인 회전을 방지한다.
본 발명은 액츄에이터 어셈블리(110)에 사용되는 피봇 베어링 카트리지(112)를 제공한다. 베어링 카트리지(112)는 샤프트(140)의 주변부(162) 둘레로 연장된제 1 및 제 2샤프트 주행로(160)로 구성되는 샤프트(140)를 포함한다. 제 1 및 제 2외측 슬리이브(142, 144)는 샤프트의 주변부(162) 주위로 연장되며 전체가 샤프트(140)상의 주행로(160)와 정렬된 제 1 및 제 2슬리이브 주행로(160)를 포함한다. 보올(170)이 주행로(160)에 제공되어 샤프트(140)와 슬리이브(142, 144) 사이의 상대적인 회전 운동을 할 수 있도록 한다.
본 발명의 하나의 관점에서는, 주행로(160)는 샤프트(140) 및 슬리이브(142, 144)에 형성된 그루브(grooves)로 구성된다. 제 1 및 제 2슬리이브(142, 144)는 슬리이브들을 함께 연결하므로써 함께 끼워지는 각각의 순부(150, 152)들을 포함한다. 슬리이브는 레이저 용접 또는 전기-비임 용접과 같은 용접을 통해 순부에서 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 에폭시와 같은 점착제가 슬리이브를 같이 부착시키도록 사용될 수 있다. 베어링 리테이너(172)는 주행로(160)의 위치에서 보올(170)을 보유하기 위해 제공된다. 본 발명의 다른 관점에서는, 하나 이상의 추가 슬리이브(142, 144)가 제공된다. 베어링 리테이너(172)는 보올(170)을 수용하는데 사용되도록 내측에 형성된 개구부(174)를 갖는 링을 포함하여 구성될 수 있다.
디스크 저장 시스템(100)은 본 발명에 따라 액츄에이터 어셈블리(110)에 사용되기 위한 피봇 베어링 카트리지(112)를 포함한다. 액츄에이터 어셈블리는 저장 디스크(106)의 표면 위로 변환 헤드(108)를 위치선정하는데 사용된다. 액츄에이터 어셈블리(110)는 베어링 카트리지(112)에 대하여 피봇된다. 디스크 저장 시스템(100)에서, 디스크 수단(106)은 정보를 저장하는데 사용된다. 변환 수단(108)이 디스크 수단(106)에 정보를 기록하며 읽기 위하여 제공된다. 액츄에이터 수단(110)은 디스크 수단(106)의 표면에 대하여 변환 수단(108)을 이동시키기 위해 사용된다. 액츄에이터 베어링 수단(112)은 액츄에이터 수단(110)을 회전 운동시킬 수 있도록 사용된다.
본 발명의 다양한 실시예에 대한 많은 특징과 장점이 앞서 말한 설명에서 나타나고는 있지만, 이러한 실시예의 개시는 단지 도시적인 것이며, 본 발명의 다양한 실시예의 상세한 구조 및 기능과 동시에 많은 세심한 변화들이 일어날 수 있으며, 특히 본 발명의 원리내에서의 부품의 구조와 배치에 있어서는 첨부된 청구범위들에 사용된 폭넓게 일반적인 수단의 용어에 의해 지시되는 전체 범위에 의해서 표현된다. 예를 들어, 특정한 요소가 베어링 카트리지에 대한 특정한 적용에 의존하여 변경될 수 있지만 본 발명의 범주와 기본 사상으로부터 분리되지 않은 채 실질적으로 그 기능은 동일하게 유지된다. 예를 들어, 본 발명은 임의의 슬리이브 갯수를 가지며 사용될 수 있다. 추가의 슬리이브들은 샤프트(140)내의 추가된 주행로와 정렬되어져야 하는 주행로를 선택적으로 포함할 수 있다. 통상적으로, 추가된 슬리이브들은 쌍으로 제공된다. 이러한 카트리지 설계는 공통 샤프트를 갖는 다수의 액츄에이터 드라이브에 적용가능하다. 또한, 여기에 설명된 바람직한 실시예가 디스크 저장 시스템을 위한 액츄에이터 베어링으로 지시되었지만, 이는 본 기술분야의 당업자들에게는 본 발명의 가르침이, 본 발명의 범주와 기본 사상으로부터 분리되지 않은 채 베어링이 채용되는 모터들 또는 장치들과 같은 다른 시스템에 적용될 수 있다는 것으로 평가될 것이다.

Claims (15)

  1. 액츄에이터 어셈블리에 사용되기 위한 피봇 베어링 카트리지로서,
    주변부 둘레에서 연장되는 제 1샤프트 주행로 및 제 2샤프트 주행로를 포함하는 샤프트,
    전체적으로 상기 제 1샤프트 주행로와 정렬되는 제 1슬리이브 주행로를 포함하여 상기 샤프트의 상기 주변부 둘레에 연장되는 제 1외측 슬리이브,
    상기 제 1슬리이브에 연결되며 상기 샤프트의 상기 주변부 둘레로 연장되고, 전체적으로 상기 제 2샤프트 주행로와 정렬되는 제 2슬리이브 주행로를 포함하는 제 2외측 슬리이브, 그리고
    상기 제 1샤프트와 제 1슬리이브 주행로내의 제 1보올 및 상기 제 2샤프트와 제 2슬리이브 주행로내의 제 2보올을 포함하는 피봇 베어링 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주행로들은 상기 샤프트에 형성된 그루브, 제 1외측 슬리이브 그리고 제 2외측 슬리이브를 포함하는 피봇 베어링 카트리지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1외측 슬리이브는 제 1순부를 포함하며 상기 제 2외측 슬리이브는 제 2순부를 포함하고, 상기 제 1순부는 상기 제 2순부의 직경보다 작은 직경을 가지고, 상기 제 1슬리이브가 상기 제 2슬리이브에 연결됨으로써 상기 제 1순부가 상기 제 2순부 내측에 끼워지는 피봇 베어링 카트리지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1외측 슬리이브는 제 3순부를 포함하며 상기 제 2외측 슬리이브는 제 4순부를 포함하고, 상기 제 3순부는 상기 제 4순부의 직경보다 큰 직경을 가지고, 상기 제 4순부가 상기 제 3순부 내측에 끼워지고, 상기 제 1순부, 제 2순부, 제 3순부 및 제 4순부가 상기 제 1슬리이브와 제 2슬리이브 사이의 회전을 방지하는 피봇 베어링 카트리지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1슬리이브는 용접에 의하여 상기 제 2슬리이브에 연결되는 피봇 베어링 카트리지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 용접은 레이저 용접을 포함하는 피봇 베어링 카트리지.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 용접은 전기-비임 용접(electron-beam weld)을 포함하는 피봇 베어링 카트리지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1슬리이브는 점착제에 의하여 상기 제 2슬리이브에 연결되는 피봇 베어링 카트리지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 점착제는 에폭시를 포함하는 피봇 베어링 카트리지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2보올을 상기 주행로에 위치시키도록 구성되는 베어링 리테이너를 포함하는 피봇 베어링 카트리지.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1슬리이브에 연결되는 하나 이상의 추가 슬리이브를 포함하는 피봇 베어링 카트리지.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 추가 슬리이브는 주행로를 포함하는 피봇 베어링 카트리지.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 베어링 리테이너는 상기 보올들을 수용하는데 사용되도록 개구부가 형성된 링을 포함하는 피봇 베어링 카트리지.
  14. 제 1 항에 따른 피봇 베어링 카트리지를 포함하는 액츄에이터를 갖춘 디스크 저장 시스템.
  15. 디스크 저장 시스템으로서,
    액츄에이터상에 수반되는 변환기에 의하여 읽혀지게 되는 정보가 저장되도록 구성되는 디스크, 그리고
    상기 액츄에이터를회전 운동시키게 하기 위한 액츄에이터 베어링 수단을 포함하는 디스크 저장 시스템.
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