KR20050024666A - 디스크 드라이브의 싱글 레버형 액츄에이터 래치 장치 - Google Patents

디스크 드라이브의 싱글 레버형 액츄에이터 래치 장치 Download PDF

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KR20050024666A
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Abstract

디스크 드라이브의 싱글 레버형 액츄에이터 래치 장치가 개시된다. 개시된 액츄에이터 래치 장치는, 베이스 부재에 회전 가능하게 설치된 스윙 아암과, 스윙 아암의 일단부에 결합된 VCM 코일과, VCM 코일에 대면하도록 배치된 마그네트를 가진 액츄에이터를 로킹시키기 위한 것으로, 상기 스윙 아암의 단부에 마련된 제1래치부 및 제2래치부와, 상기 베이스 부재에 회동 가능하게 설치되며 반시계 방향으로 회동할 때 제1래치부에 걸리게 되는 제1단부와 시계 방향으로 회동할 때 제2래치부에 걸리게 되는 제2단부를 가진 래치 레버와, 상기 마그네트의 가장자리로부터 돌출 형성된 돌출부와, 상기 스윙 아암의 단부에 마련되며 마그네트의 돌출부와의 사이에 자력이 작용할 수 있도록 자성체로 이루어진 래치 핀을 구비한다. 이와 같은 구성을 가진 액츄에이터 래치 장치는 종래에 비해 간단한 구조를 가지면서도 시계 방향 및 반시계 방향의 강한 회전 충격 뿐만 아니라 비교적 약한 회전 충격과 진동에도 신뢰성 있는 작동이 가능하다.

Description

디스크 드라이브의 싱글 레버형 액츄에이터 래치 장치{Single lever type actuator latch system for disk drive}
본 발명은 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스크의 회전이 정지된 때 액츄에이터를 일정 위치에 로킹시켜 외부 충격에 의해 액츄에이터가 회전되는 것을 방지하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치에 관한 것이다.
컴퓨터의 정보 저장 장치들 중의 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 읽기/쓰기 헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다. 이러한 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 헤드는 회전하는 디스크의 기록면으로부터 소정 높이 부상한 상태로 액츄에이터에 의해 원하는 위치로 이동하면서 그 기능을 수행하게 된다.
한편, 하드 디스크 드라이브가 작동하지 않는 때, 즉 디스크의 회전이 정지된 때에는 상기 헤드가 디스크의 기록면에 부딪치지 않도록 상기 헤드를 디스크의 기록면을 벗어난 위치에 파킹시키게 된다. 이러한 헤드의 파킹 시스템은 크게 CSS(Contact Start Stop) 방식과 램프(Ramp) 로딩 방식으로 나뉠 수 있다. CSS 방식은 디스크의 내주측에 데이터가 기록되지 않는 랜딩존을 마련하고, 그 랜딩존에 상기 헤드를 접촉시켜 파킹시키는 방식이다. 그리고, 램프 로딩 방식은 디스크의 외곽측에 램프를 설치하고, 이 램프 위에 상기 헤드를 파킹시키는 방식이다.
그런데, 상기한 바와 같이 헤드가 디스크의 랜딩존 또는 램프에 파킹된 상태에서, 디스크 드라이브에 가해지는 외부 충격이나 진동에 의해 액츄에이터가 임의로 회전하여 상기 헤드가 랜딩존 또는 램프를 벗어나 디스크의 기록면으로 이동될 수 있다. 이와 같은 경우에는 상기 헤드가 디스크의 기록면에 접촉되어 헤드와 디스크의 기록면이 손상될 수 있다. 따라서, 디스크의 회전이 정지되어 헤드가 랜딩존 또는 램프에 파킹된 상태에서는 액츄에이터를 임의로 회전하지 않도록 일정 위치에 로킹시킬 필요가 있으며, 이를 위해 디스크 드라이브에는 다양한 종류의 액츄에이터 래치 장치가 마련된다.
일반적으로 CSS 방식에서는 마그네트 래치 장치가 사용되어 왔다. 마그네트 래치 장치는, 영구 자석의 자력을 이용하여 액츄에이터를 원하는 위치, 즉 파킹 위치에 로킹시키는 장치이다. 이와 같은 마그네트 래치 장치에 있어서, 보다 안정된 액츄에이터의 로킹을 위해 보다 강한 래치 포스를 얻기 위해서는 강한 자력을 필요로 하게 된다.
그런데, 디스크 드라이브를 작동시키려면 헤드를 디스크의 기록면으로 이동시켜야 하고, 이를 위해 액츄에이터의 로킹 상태를 해제시켜야 한다. 이 때, 래치 포스가 강할수록 액츄에이터에 가해지는 토크가 커지게 되므로, 액츄에이터는 로킹 상태가 해제됨과 동시에 관성에 의해 계속 회전하며 심하게 흔들리게 된다. 이를 방지하기 위해, 액츄에이터의 로킹 상태를 해제함과 동시에 액츄에이터의 회전에 브레이크를 걸어 주어야 하는데, 이와 같은 액츄에이터의 정확한 제어는 매우 힘들다. 따라서, 종래의 마그네트 래치 장치에 의해서는 그 래치 포스에 한계가 있으며, 이에 따라 높은 외부 충격에 대응하기가 곤란한 문제점이 있다.
상기한 종래의 마그네트 래치 장치의 문제점을 개선하기 위해 관성 레버를 이용한 관성 래치(Inertial Latch) 장치가 제안된 바 있으며, 그 일례로서 도 1 내지 도 3에는 종래의 싱글 레버형 관성 래치 장치가 도시되어 있다.
먼저 도 1을 참조하면, 디스크 드라이브에는 데이터의 재생 및 기록을 위한 읽기/쓰기 헤드를 디스크 상의 원하는 위치로 이동시키는 액츄에이터(10)가 설치된다. 상기 액츄에이터(10)는 피봇 베어링(11)에 회전 가능하게 결합된 스윙 아암(12)과, 스윙 아암(12)의 일측 단부에 설치되어 상기 헤드가 탑재된 슬라이더(14)를 디스크의 표면쪽으로 탄성 바이어스되게 지지하는 서스펜션(13)을 가진다.
그리고, 상기 디스크 드라이브에는 상기 헤드가 램프(15)에 파킹된 상태에서 액츄에이터(10)를 로킹시키기 위한 관성 래치 장치(20)가 마련되어 있다. 상기 관성 래치 장치(20)는, 관성에 의해 회동하는 하나의 래치 레버(21)와, 상기 래치 레버의 선단부에 마련된 래치 후크(22)와, 상기 액츄에이터(10)의 스윙 아암(12)에 마련된 노치(23)와, 스윙 아암(12)의 시계 방향 회전을 제한하는 크래쉬 스탑(crash stop, 24)과, 래치 레버(21)의 시계 방향 회전을 제한하는 래치 스탑(25)을 구비하고 있다.
상기한 바와 같은 종래의 관성 래치 장치(20)에 의하면, 디스크 드라이브에 시계 방향의 회전 충격(rotational shock)이 가해지면, 도 2에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(10)의 스윙 아암(12)과 래치 레버(21)는 관성에 의해 반시계 방향으로 회동하게 되고, 이에 따라 래치 후크(22)가 노치(23)에 걸리게 됨으로써 액츄에이터(10)의 스윙 아암(12)이 더 이상 회동하지 못하게 된다. 반대로, 디스크 드라이브에 반시계 방향의 회전 충격이 가해지면, 도 3에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(10)의 스윙 아암(12)과 래치 레버(21)는 관성에 의해 시계 방향으로 회동하게 된다. 이 때, 스윙 아암(12)은 처음에는 시계 방향으로 회동하다가 크래쉬 스탑(24)에 부딪쳐 리바운딩되면서 반시계 방향으로 회동하게 되고, 상기 래치 레버(21)는 래치 스탑(25)에 부딪쳐 리바운딩되면서 역시 반시계 방향으로 회동하게 된다. 이에 따라, 래치 후크(22)가 노치(23)를 간섭함으로써 액츄에이터(10)를 로킹시키게 된다.
상기한 바와 같은 구조를 가진 종래의 싱글 레버형 관성 래치 장치(20)는, 디스크 드라이브에 시계 방향의 회전 충격이 가해져 액츄에이터(10)의 스윙 아암(12)이 반시계 방향으로 회동할 때에는 정확하게 작동된다. 그러나, 디스크 드라이브에 반시계 방향의 회전 충격이 가해지는 경우에는, 스윙 아암(12)과 래치 레버(21)가 모두 리바운딩됨으로써 래치 후크(22)와 노치(23)가 걸리도록 되어 있다. 따라서, 이 경우에는 스윙 아암(12)과 래치 레버(21)의 리바운딩 타이밍이 정확하게 일치하지 않으면, 스윙 아암(12)에 마련된 노치(23)가 래치 후크(22)에 걸리지 않게 되어 액츄에이터(10)가 로킹되지 않는다. 이와 같이, 종래의 싱글 레버형 관성 래치 장치(20)에 의하면, 디스크 드라이브에 반시계 방향의 회전 충격이 가해지는 경우에 액츄에이터(10)의 로킹에 대한 신뢰성을 확보하기 힘든 단점이 있다.
도 4 내지 도 6에는 상기한 종래의 싱글 레버형 관성 래치 장치의 단점을 보완한 듀얼 레버형 관성 래치 장치가 도시되어 있다.
먼저 도 4를 참조하면, 액츄에이터(30)를 로킹시키기 위한 관성 래치 장치(40)는, 관성에 의해 회동하는 두 개의 래치 레버(41, 42)와, 제1 래치 레버(41)에 마련된 래치 핀(43)과, 제2 래치 레버(42)에 마련된 래치 후크(44)와, 상기 액츄에이터(30)의 스윙 아암(32)에 마련된 노치(45)와, 스윙 아암(32)의 시계 방향 회전을 제한하는 크래쉬 스탑(46)을 구비하고 있다.
상기한 바와 같은 종래의 듀얼 레버형 관성 래치 장치(40)에 의하면, 디스크 드라이브에 시계 방향의 회전 충격(rotational shock)이 가해지면, 도 5에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(30)의 스윙 아암(32)과 제1 및 제 2 래치 레버(41, 42)는 관성에 의해 반시계 방향으로 회동하게 되고, 이에 따라 래치 후크(44)가 노치(45)에 걸리게 됨으로써 액츄에이터(30)의 스윙 아암(32)이 더 이상 회동하지 못하게 된다. 반대로, 디스크 드라이브에 반시계 방향의 회전 충격이 가해지면, 도 6에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(30)의 스윙 아암(32)과 제1 래치 레버(41)는 관성에 의해 시계 방향으로 회동하게 된다. 이 때, 스윙 아암(32)은 처음에는 시계 방향으로 회동하다가 크래쉬 스탑(46)에 부딪쳐 리바운딩되면서 반시계 방향으로 회동하게 된다. 그리고, 상기 제1 래치 레버(41)가 시계 방향으로 회동하면서 래치 핀(43)이 제2 래치 레버(42)를 간섭하여 반시계 방향으로 회동시킨다. 이에 따라, 제2 래치 레버(42)의 래치 후크(44)가 노치(45)를 간섭함으로써 스윙 아암(32)의 반시계 방향 회동을 제한하게 된다.
상기한 바와 같은 구조를 가진 종래의 듀얼 레버형 관성 래치 장치(40)는, 디스크 드라이브에 가해지는 시계 방향 및 반시계 방향의 회전 충격에 대해 모두 안정적으로 작동하게 된다. 그러나, 상기 관성 래치 장치(40)는 두 개의 래치 레버(41, 42)를 필요로 하므로, 구조가 복잡하고 크기가 커서 공간을 많이 차지하게 되며, 이에 따라 제조 비용과 조립 시간이 많이 요구되고 소형의 모바일(moblie) 디스크 드라이브에 적용하기가 곤란한 단점이 있다.
그리고, 상기한 종래의 관성 래치 장치들(20, 40)은 래치 레버가 회동할 수 있을 정도의 비교적 강한 회전 충격에만 대응할 수 있으므로, 보다 약한 충격과 진동에 대해서는 그 작동에 대한 신뢰성을 보장하기 힘든 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 관성에 의해 작동하는 하나의 래치 레버와 자력에 의해 작동하는 래치 수단을 구비함으로써 구조가 간단하고 강한 회전 충격 뿐만 아니라 비교적 약한 회전 충격이나 진동에 대해서도 신뢰성 있는 작동이 가능한 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,
베이스 부재에 회전 가능하게 설치된 스윙 아암과, 상기 스윙 아암의 일단부에 결합된 VCM 코일과, 상기 VCM 코일에 대면하도록 배치된 마그네트를 가진 액츄에이터를 로킹시키기 위한 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치에 있어서,
상기 스윙 아암의 단부에 마련된 제1래치부와 제2래치부;
상기 베이스 부재에 회동 가능하게 설치되며, 반시계 방향으로 회동할 때 상기 제1래치부에 걸리게 되는 제1단부와 시계 방향으로 회동할 때 상기 제2래치부에 걸리게 되는 제2단부를 가진 래치 레버;
상기 마그네트의 가장자리로부터 돌출 형성된 돌출부; 및
상기 스윙 아암의 단부에 마련되며, 상기 마그네트의 돌출부와의 사이에 자력이 작용할 수 있도록 자성체로 이루어진 래치 핀;을 구비하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치를 제공한다.
여기에서, 상기 제1래치부와 제2래치부는 소정 간격 이격되어 있으며, 그 각각은 상기 스윙 아암의 단부로부터 수평으로 돌출 형성된 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치는, 상기 스윙 아암의 시계 방향 회전을 제한하는 크래쉬 스탑을 더 구비할 수 있다.
상기 액츄에이터가 파킹 위치에 파킹된 상태에서, 상기 래치 핀은 상기 돌출부에 가장 가깝게 위치하도록 설치되는 것이 바람직하며, 이 경우 상기 래치 핀은 상기 제1래치부의 상면에 설치될 수 있다.
상기 돌출부는 반원 형상으로 형성된 것이 바람직하다.
상기 래치 레버는 비자성체, 예컨대 플라스틱 사출물로 이루어질 수 있으며, 상기 래치 레버의 제1단부는 후크 형상으로 형성될 수 있다.
상기 래치 레버에는 자성체로 이루어진 레버 핀이 마련된 것이 바람직하며, 이 경우 상기 레버 핀과 상기 돌출부 사이에 작용하는 자력에 의해 상기 래치 레버의 제1단부와 제2단부가 상기 제1래치부와 제2래치부에 걸리지 않은 상태로 유지될 수 있다.
상기 레버 핀은 강재(steel)로 이루어질 수 있으며, 상기 래치 레버의 회동 중심에 인접한 부위 중 상기 돌출부에 가장 가까운 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 액츄에이터가 파킹 위치에 파킹된 상태에서, 상기 돌출부, 래치 핀 및 레버 핀은 일직선으로 배열되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치는, 상기 래치 레버의 시계 방향 회동을 제한하는 래치 스탑을 더 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 래치 스탑은 상기 래치 레버의 회동 중심에 인접한 측면으로부터 볼록하게 돌출 형성되어 상기 래치 레버가 시계 방향으로 소정 각도 회동하면 상기 베이스 부재의 측벽에 닿도록 된 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 구성에 의하면, 종래에 비해 간단한 구조를 가지면서도 시계 방향 및 반시계 방향의 강한 회전 충격 뿐만 아니라 비교적 약한 회전 충격과 진동에도 신뢰성 있는 작동이 가능하므로, 액츄에이터의 안정된 로킹을 보장할 수 있으며 제조 비용이 절감되고 소형의 모바일 디스크 드라이브에 적용하기가 쉽다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액츄에이터 래치 장치가 구비된 디스크 드라이브의 평면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 사시도이다.
도 7과 도 8을 함께 참조하면, 디스크 드라이브에는 스핀들 모터(112)에 설치된 디스크(120)와, 데이터의 기록 및 재생을 위한 읽기/쓰기 헤드(read/write head)를 디스크(120) 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터(130)가 구비된다. 상기 액츄에이터(130)는, 디스크 드라이브의 베이스 부재(110)에 설치된 피봇 베어링(131)에 회전 가능하게 결합된 스윙 아암(132)과, 스윙 아암(132)의 선단부에 설치되어 상기 헤드가 탑재된 슬라이더(134)를 디스크(120)의 표면쪽으로 탄성 바이어스되게 지지하는 서스펜션(133)과, 상기 스윙 아암(132)을 회전시키기 위한 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor)를 구비한다.
상기 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)의 후단부에 결합되는 VCM 코일(136)과, VCM 코일(136)과 대면하도록 VCM 코일(136)의 상부와 하부에 각각 설치되는 마그네트(138)를 구비한다. 한편, 상기 마그네트(138)는 VCM 코일(136)의 상부 또는 하부에만 설치될 수도 있다. 이러한 구성을 가진 보이스 코일 모터는, 서보 제어 시스템에 의해 제어되며, VCM 코일(136)에 입력되는 전류와 마그네트(138)에 의해 형성된 자기장의 상호 작용에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따르는 방향으로 스윙 아암(132)을 회전시키게 된다. 즉, 디스크 드라이브의 전원이 온(on)되어 디스크(120)가 회전하기 시작하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 반시계 방향(화살표 A방향)으로 회전시켜 상기 헤드를 디스크(120)의 기록면 위로 이동시킨다. 반대로 디스크 드라이브의 전원이 오프(off)되어 디스크(120)의 회전이 정지하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 시계 방향(화살표 B방향)으로 회전시켜 상기 헤드가 디스크(120)를 벗어나도록 한다.
이 때, 디스크(120)의 기록면을 벗어난 헤드는 디스크(120)의 외곽측에 마련된 램프(140)에 파킹된다. 구체적으로, 디스크(120)이 회전이 정지되면, 보이스 코일 모터에 의해 상기 스윙 아암(132)은 화살표 B방향으로 회전되고, 이에 따라 서스펜션(133) 단부에 형성된 엔드-탭(135)이 램프(140)에 파킹된다.
그리고, 상기 디스크 드라이브에는 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)가 구비된다. 상기 액츄에이터 래치 장치(200)는, 디스크 드라이브의 작동이 정지된 상태, 즉 디스크(120)의 회전이 정지된 상태에서, 액츄에이터(130)에 장착된 헤드가 램프(140)에 파킹된 상태를 유지하도록 액츄에이터(130)를 로킹시키는 역할을 하게 된다. 즉, 액츄에이터 래치 장치(200)는 디스크(120)의 회전이 정지된 상태에서 외부 충격이나 진동 등에 의해 액츄에이터(130)가 불필요하게 회전하여 상기 헤드가 램프(140)로부터 벗어나 디스크(120) 위로 이동하는 것을 방지한다. 만약, 디스크(120)의 회전이 정지된 상태에서 헤드가 디스크(120) 위로 이동되면, 디스크(120)의 표면에 헤드가 직접 접촉하게 되고, 이에 따라 디스크(120)의 표면과 헤드가 손상될 수 있는 위험성이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)는 싱글 레버형 관성 래치 수단과 마그네틱 래치 수단을 함께 구비하는데 그 특징이 있다. 상기 관성 래치 수단은 비교적 강한 회전 충격에 대응하기 위한 것이며, 상기 마그네틱 래치 수단은 비교적 약한 외부 충격과 진동에 대응하기 위한 것이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)의 관성 래치 수단은, 상기 스윙 아암(132)의 후단부에 마련된 제1래치부(221)및 제2래치부(222)와, 상기 베이스 부재(110)에 회동 가능하게 설치되며 제1단부(211)와 제2단부(212)를 가진 래치 레버(210)를 구비한다.
상기 스윙 아암(132)의 후단부에는 전술한 바와 같이 VCM 코일(136)이 결합되는데, 이를 위해 스윙 아암(132)의 후단부는 통상적으로 플라스틱 사출물로 이루어지게 된다. 이러한 스윙 아암(132)의 후단부에 마련되는 상기 제1래치부(221)와 제2래치부(222)는 플라스틱 사출 성형에 의해 스윙 아암(132)의 후단부로부터 수평으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1래치부(221)와 제2래치부(222)는 서로 소정 간격 이격되어 배치된다. 예컨대, 상기 제1 래치부(221)는 스윙 아암(132) 후단부의 대략 중간 부위에 형성되고, 상기 제2 래치부(222)는 스윙 아암(132) 후단부의 한 쪽 사이드 부위에 형성될 수 있다.
상기 래치 레버(210)는 베이스 부재(110)에 설치된 회동축(213)에 회동 가능하게 결합된다. 상기 래치 레버(210)는 마그네트(138)의 자력에 의해 임의로 회동하지 않도록 비자성체, 예컨대 플라스틱 사출물로 이루어진 것이 바람직하다. 상기 래치 레버(210)는, 디스크 드라이브에 외부로부터 시계 방향 또는 반시계 방향의 회전 충격이 가해질 경우, 관성에 의해 반시계 방향 또는 시계 방향으로 회동하게 된다. 이 때, 래치 레버(210)가 반시계 방향으로 회동할 때에는 제1단부(211)가 스윙 아암(132)의 제1래치부(221)에 걸리게 되고, 래치 레버(210)가 시계 방향으로 회동할 때에는 제2단부(212)가 스윙 아암(132)의 제2래치부(222)에 걸리게 되므로, 스윙 아암(132)은 더 이상 회전하지 못하게 된다. 한편, 상기 래치 레버(210)의 제1단부(211)는 제1래치부(221)에 보다 확실하게 걸릴 수 있도록 후크 형상으로 형성된 것이 바람직하다. 이와 같은 래치 레버(210)의 작동에 대해서는 뒤에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)는 하나의 래치 레버(210)만으로 디스크 드라이브에 가해지는 시계 방향 및 반시계 방향의 회전 충격에 모두 대응할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)는 상기 스윙 아암(132)의 시계 방향 회전을 제한하는 크래쉬 스탑(225)을 더 구비할 수 있다. 상기 크래쉬 스탑(225)은 베이스 부재(110)에 소정 높이 돌출되도록 설치될 수 있으며, 액츄에이터(130)가 파킹 위치에 파킹된 상태에서 스윙 아암(132)의 후단부 측면에 접촉됨으로써 스윙 아암(132)의 시계 방향 회전을 제한하게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)의 마그네틱 래치 수단은, 상기 마그네트(138)의 가장자리로부터 돌출 형성된 돌출부(234)와, 상기 스윙 아암(132)의 단부에 마련된 래치 핀(224)을 구비한다.
상기 돌출부(234)는 상기 마그네트(138), 바람직하게는 VCM 코일(136)의 상부에 배치된 마그네트(138)의 가장자리로부터 돌출 형성될 수 있으며, 그 형상은 반원 형상으로 된 것이 바람직하다. 그리고, 상기 돌출부(234)는 스윙 아암(132) 후단부의 대략 중간 부위에 대응하는 위치에, 즉 상기 제1래치부(221)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.
상기 래치 핀(224)은 상기 마그네트(138)의 돌출부(234)와의 사이에 자력이 작용할 수 있도록 자성체로 이루어진다. 바람직하게는, 상기 래치 핀(224)은 강자성체인 강재(steel)로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 래치 핀(224)은, 상기 액츄에이터(130)가 파킹 위치에 파킹된 상태에서 상기 돌출부(234)에 가장 가까운 곳에 위치하게 되는 장소, 예컨대 상기 제1래치부(221)의 상면에 설치될 수 있다.
이러한 구성을 가진 마그네트 래치 수단에 있어서, 상기 액츄에이터(130)가 파킹 위치에 파킹된 상태에서 상기 래치 핀(224)과 돌출부(234) 사이의 거리가 가장 짧고, 스윙 아암(132)이 파킹 위치를 벗어나 회전하면 래치 핀(224)과 돌출부(234) 사이의 거리가 점차 멀어지게 된다. 이 때, 래치 핀(224)은 돌출부(234)의 자력에 의해 잡아 당겨지고, 이에 따라 스윙 아암(132)는 원 위치, 즉 파킹 위치로 복귀하게 된다. 따라서, 래치 핀(224)과 돌출부(234) 사이에 작용하는 자력보다 약한 회전 충격에 대해서는 액츄에이터(130)는 회전하지 않고 파킹 상태를 유지할 수 있게 된다. 이와 같은 마그네트 래치 수단의 작동에 대해서는 뒤에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)는 마그네트 래치 수단을 구비함으로써 비교적 약한 회전 충격이나 진동에도 대응할 수 있게 된다.
그리고, 상기 래치 레버(210)에는 상기 돌출부(234)의 자력이 작용할 수 있도록 자성체로 이루어진 레버 핀(214)이 마련될 수 있다. 상기 레버 핀(214)은 래치 핀(224)와 마찬가지로 강자성체인 강재(steel)로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 레버 핀(214)은 상기 래치 레버(210)의 회동축(213)에 인접한 부위 중 상기 돌출부(234)에 가장 가까운 위치에 설치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 액츄에이터(130)가 파킹 위치에 파킹된 상태에서, 상기 돌출부(234), 래치 핀(224) 및 레버 핀(214)은 일직선으로 배열될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 레버 핀(214)에는 마그네트(138)의 자력이 작용하게 되고, 이에 따라 상기 액츄에이터(130)가 안정적인 파킹 상태를 유지하거나 정상적인 작동을 하고 있을 때에는, 상기 래치 레버(210)는 제1단부(211)와 제2단부(212)가 상기 제1래치부(221)와 제2래치부(222)에 걸리지 않은 상태로 복귀할 수 있으며, 또한 이 상태를 유지할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)는 상기 래치 레버(210)의 시계 방향 회동을 제한하는 래치 스탑(215)을 더 구비할 수 있다. 상기 래치 스탑(215)은 상기 래치 레버(210)의 회동축(213)에 인접한 측면으로부터 볼록하게 돌출 형성될 수 있다. 상기 래치 스탑(215)은 래치 레버(210)가 시계 방향으로 소정 각도 회동하면 베이스 부재(110)의 측벽에 닿음으로써 래치 레버(210)의 시계 방향 회동을 제한하게 된다.
도 9는 도 7에 도시된 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 작동 조건을 설명하기 위한 상세 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치(200)의 마그네트 래치 수단, 즉 돌출부(234)와 래치 핀(224)은 비교적 약한 회전 충격과 진동에 대해서도 작용할 수 있다. 즉, 상기 마그네트 래치 수단은 관성 래치 수단이 비교적 약한 회전 충격과 진동에 대해 민감하게 작동하지 못하는 단점을 보완하게 된다. 따라서, 상기 돌출부(234)와 래치 핀(224) 사이에 작용하는 자력은 관성 래치 수단이 작동할 수 없는 범위의 회전 충격에 대응할 수 있을 정도가 바람직하다. 다만, 상기 돌출부(234)와 래치 핀(224) 사이에 작용하는 자력은 보이스 코일 모터에 의한 스윙 아암(132)의 정상적인 회전을 방해할 정도가 되어서는 아니된다.
그리고, 상기 관성 래치 수단이 정상적으로 작동하기 위해서는 아래 수학식 1을 만족하여야 한다. 아래 수학식 1에서, TL은 레버 핀(214)에 의한 토르크, TA는 래치 핀(224)에 의한 토르크, IL은 래치 레버(210)의 질량관성모멘트(Mass Moment of Inertia), 그리고, IA는 스윙 아암(132)의 질량관성모멘트를 가리킨다.
위 수학식 1은, 스윙 아암(132)에 작용하는 토르크 TA와 질량관성모멘트 IA의 비율이 래치 레버(210)에 작용하는 것보다 커야 된다는 것을 의미한다. 즉, 디스크 드라이브에 회전 충격이 가해질 때 스윙 아암(132) 보다 래치 레버(210)가 더 쉽게 회동할 수 있어야 정확한 액츄에이터(130)의 로킹이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 관성 래치 수단이 정확하게 작동하기 위해서는 아래의 조건들을 만족하여야 한다.
도 9에서, P1은 래치 레버(210)의 제1단부(211)와 스윙 아암(132)의 제1래치부(221)가 만나는 포인트를 가리키고, P2는 래치 레버(210)의 제2단부(212)와 스윙 아암(132)의 제2래치부(222)가 만나는 포인트를 가리킨다. 그리고, A1은 제1래치부(221)와 포인트 P1 사이의 갭 각도(Gap Angle), A2는 제2래치부(222)와 포인트 P2 사이의 갭 각도, L1은 제1단부(211)와 포인트 P1 사이의 갭 각도, L2는 제2단부(212)와 포인트 P2 사이의 갭 각도를 가리킨다. L3는 래치 스탑(215)의 작동 각도(Operation Angle)를 가리킨다.
첫째, A1은 L1 보다 커야 한다. 즉, 외부로부터의 충격에 의해 래치 레버(210)와 스윙 아암(132)이 반시계 방향으로 회동할 때, 래치 레버(210)의 제1단부(211)가 스윙 아암(132)의 제1래치부(221)보다 먼저 포인트 P1에 도달해야 한다.
둘째, A2는 L2 보다 커야 한다. 즉, 외부로부터의 충격에 의해 래치 레버(210)가 시계 방향으로 회동하고 스윙 아암(132)은 크래쉬 스탑(225)에 리바운드되어 반시계 방향으로 회동할 때, 래치 레버(210)의 제2단부(212)가 스윙 아암(132)의 제2래치부(222)보다 먼저 포인트 P2에 도달해야 한다.
셋째, L3는 L2 보다 커야 한다. 즉, 외부로부터의 충격에 의해 래치 레버(210)가 시계 방향으로 회동할 때, 래치 레버(210)의 제2단부(212)가 포인트 P2에 도달한 후에, 래치 스탑(215)이 베이스 부재(110)의 측벽에 닿아야 한다.
이하에서는 도 10과 도 11을 참조하며, 상기한 구성을 가진 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 작동을 설명하기로 한다.
디스크(120)의 회전이 정지되면, 액츄에이터(130)는 파킹 위치에 파킹된다. 이 때, 디스크 드라이브에 비교적 약한 회전 충격이 가해지거나 진동이 발생하더라도, 도 7에 도시된 바와 같이, 스윙 아암(132)은 돌출부(234)와 래치 핀(224) 사이에 작용하는 자력에 의해 파킹 위치에 안정적으로 유지될 수 있으며, 래치 레버(210)는 돌출부(234)와 레버 핀(214) 사이에 작용하는 자력에 의해 로킹 해제 상태를 유지할 수 있게 된다.
그런데, 디스크 드라이브에 돌출부(234)와 래치 핀(224) 사이에 작용하는 자력을 넘는 비교적 강한 시계 방향의 회전 충격이 가해지게 되면, 도 10에 도시된 바와 같이, 스윙 아암(132)과 래치 레버(210)는 관성에 의해 반시계 방향으로 회동하게 된다. 이 때, 상기한 바와 같이 래치 레버(210)의 제1단부(211)가 포인트 P1에 먼저 도달하게 되므로 스윙 아암(132)의 제1래치부(221)가 제1단부(211)에 걸리게 되고, 이에 따라 스윙 아암(132)은 더 이상 회동하지 못하게 된다.
반대로, 디스크 드라이브에 돌출부(234)와 래치 핀(224) 사이에 작용하는 자력을 넘는 비교적 강한 반시계 방향의 회전 충격이 가해지게 되면, 도 11에 도시된 바와 같이, 래치 레버(210)는 관성에 의해 시계 방향으로 회동하게 되고, 스윙 아암(132)은 크래쉬 스탑(225)에 리바운드되어 반시계 방향으로 회동하게 된다. 이 때, 상기한 바와 같이 래치 레버(210)의 제2단부(212)가 포인트 P2에 먼저 도달하게 되므로 스윙 아암(132)의 제2래치부(222)가 제2단부(212)에 걸리게 되고, 이에 따라 스윙 아암(132)은 더 이상 회동하지 못하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예컨대, 위에서 본 발명에 따른 래치 장치는 램프 로딩 방식의 디스크 드라이브에 적용된 경우를 기준으로 도시되고 설명되었으나, 전술한 바와 같이 CSS 방식의 디스크 드라이브에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치는, 관성에 의해 작동하는 하나의 래치 레버와 자력에 의해 작동하는 래치 수단에 의해 시계 방향 및 반시계 방향의 강한 회전 충격 뿐만 아니라 비교적 약한 회전 충격과 진동에도 신뢰성 있는 작동이 가능하므로, 액츄에이터의 안정된 로킹을 보장할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치는 하나의 래치 레버와 간단한 구조의 래치 수단을 구비함으로써, 전체적인 구조가 단순하고 차지하는 공간이 작아서 제조 비용이 절감되고 소형의 모바일 디스크 드라이브에 적용하기가 쉬운 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 디스크 드라이브의 싱글 레버형 관성 래치 장치의 구조와 그 작동을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4 내지 도 6은 종래의 디스크 드라이브의 듀얼 레버형 관성 래치 장치의 구조와 그 작동을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액츄에이터 래치 장치가 구비된 디스크 드라이브의 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 사시도이다.
도 9는 도 7에 도시된 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 작동 조건을 설명하기 위한 상세 평면도이다.
도 10은 디스크 드라이브에 시계 방향의 회전 충격이 가해진 경우, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 디스크 드라이브에 반시계 방향의 회전 충격이 가해진 경우, 본 발명에 따른 액츄에이터 래치 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...베이스 부재 112...스핀들 모터
120...디스크 130...액츄에이터
131...피봇 베어링 132...스윙 아암
133...서스펜션 134...슬라이더
135...엔드-탭 136...VCM 코일
138...마그네트 140...램프
200...액츄에이터 래치 장치 210...래치 레버
211...제1단부 212...제2단부
213...회동축 214...레버 핀
215...래치 스탑 221...제1래치부
222...제2래치부 224...래치 핀
225...크래쉬 스탑 234...돌출부

Claims (16)

  1. 베이스 부재에 회전 가능하게 설치된 스윙 아암과, 상기 스윙 아암의 일단부에 결합된 VCM 코일과, 상기 VCM 코일에 대면하도록 배치된 마그네트를 가진 액츄에이터를 로킹시키기 위한 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치에 있어서,
    상기 스윙 아암의 단부에 마련된 제1래치부와 제2래치부;
    상기 베이스 부재에 회동 가능하게 설치되며, 반시계 방향으로 회동할 때 상기 제1래치부에 걸리게 되는 제1단부와 시계 방향으로 회동할 때 상기 제2래치부에 걸리게 되는 제2단부를 가진 래치 레버;
    상기 마그네트의 가장자리로부터 돌출 형성된 돌출부; 및
    상기 스윙 아암의 단부에 마련되며, 상기 마그네트의 돌출부와의 사이에 자력이 작용할 수 있도록 자성체로 이루어진 래치 핀;을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1래치부와 제2래치부는 소정 간격 이격되어 있으며, 그 각각은 상기 스윙 아암의 단부로부터 수평으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스윙 아암의 시계 방향 회전을 제한하는 크래쉬 스탑을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 액츄에이터가 파킹 위치에 파킹된 상태에서, 상기 래치 핀은 상기 돌출부에 가장 가깝게 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출부는 반원 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 래치 핀은 상기 제1래치부의 상면에 설치된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 래치 핀은 강재(steel)로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 래치 레버는 비자성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 래치 레버는 플라스틱 사출물로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 래치 레버의 제1단부는 후크 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 래치 레버에는 자성체로 이루어진 레버 핀이 마련되며, 상기 레버 핀과 상기 돌출부 사이에 작용하는 자력에 의해 상기 래치 레버의 제1단부와 제2단부가 상기 제1래치부와 제2래치부에 걸리지 않은 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 레버 핀은 강재(steel)로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 레버 핀은 상기 래치 레버의 회동 중심에 인접한 부위 중 상기 돌출부에 가장 가까운 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 액츄에이터가 파킹 위치에 파킹된 상태에서, 상기 돌출부, 래치 핀 및 레버 핀은 일직선으로 배열되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 래치 레버의 시계 방향 회동을 제한하는 래치 스탑을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 래치 스탑은 상기 래치 레버의 회동 중심에 인접한 측면으로부터 볼록하게 돌출 형성되어 상기 래치 레버가 시계 방향으로 소정 각도 회동하면 상기 베이스 부재의 측벽에 닿도록 된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 액츄에이터 래치 장치.
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