KR950001611B1 - 자기디스크장치 - Google Patents

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KR950001611B1 KR1019900014699A KR900014699A KR950001611B1 KR 950001611 B1 KR950001611 B1 KR 950001611B1 KR 1019900014699 A KR1019900014699 A KR 1019900014699A KR 900014699 A KR900014699 A KR 900014699A KR 950001611 B1 KR950001611 B1 KR 950001611B1
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도모요시 야마다
다까히로 이마무라
요시후미 미조시따
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후지쓰 가부시끼가이샤
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Abstract

내용없음.

Description

자기디스크장치
제1도 및 제2도는 종래의 보통 로토리 액튜에이터를 설비한 자기 디스크장치의 요부의 개략단면도 및 그 평면도.
제3a도 및 제3b도는 본 발명의 기본 구성과 동작원리의 설명도.
제4도 및 제5도는 본 발명에 의한 로토리액튜에이터를 설비한 자기 디스크 장치의 부분절개 평면도 및 상세 평면도.
제6도는 본 발명에 의한 자기디스크장치의 변형예를 나타내는 평면도.
제7도 및 제8도는 방진고무를 변형한 본 발명의 다른 변형예의 평면도.
제9도 및 제10도는 제7도 및 제8도에 나타낸 방진 고무의 감쇄비의 온도 특성도.
제11도 및 제12도는 본 발명에 의한 자기디스크장칭의 다른 변형예의 설명도.
제13도는 제11도의 지지계의 상대변위와 공진점간의 관계특성곡선.
제14도는 제11도의 서보제어계의 서보내역과 추종 오차율간의 관계특성곡선도.
제15도는 제11도의 지지계의 위치맞춤오차/옵세트마아진과 공진점간의 관계특성곡선도.
제16도, 제17도 및 제18도는 본 발명의 자기디스크장치의 또다른 변형예의 설명도.
본 발명은 로터리 헤드 위치맞춤기구를 설비한 자기디스크장치에 관한 것이며, 특히 헤드위치맞춤정도가 개선된 방전구조를 구비한 자기디스크장치에 관한 것이다.
통상 헤드위치맞춤기구는 포지쇼너(positioner)또는 액튜에이터(actuator)라고 칭하며 선형과 로터리형의 2종류의 기구가 제안되어 있다. 로터리형 헤드위치맞춤기구가 선형에 비해서 소형화할수 있으므로 최근에 널리 사용되고 있다. 설명의 편의상, 이 로터리형 헤드위치맞춤기구를 이후 로터리 액튜에이터라고 기술하겠다.
제1도는 종래의 로터리 헤드 위치맞춤기구를 설비한 자기디스크장치의 개략구조를 나타낸 단면도이고, 제2도는 그 요부평면도이다. 이들 도면에서 예를 들면 3매의 자기디스크(112)가 엔클로저(enclosure)(111)내에 스핀들(113)에 의해서 회전가능하게 지지되어 있고 이들 디스크(112)는 예를 들어, 스핀들모터(114)에 의해서 3600rpm정속회전을 한다. 자기헤드(115)는 지지스프링(116)을 거쳐서 헤드아암(head arm)(117)과 결합되어 있고 로터리 액튜에이터에 의해서 자기디스크들(112)의 지정된 트랙에 위치된다.
로터리 액튜에이터는 헤드아암(117)을 고정하는 회전부재(118)를 포함하며, 또한 자기 헤드(115)를 회전부재(118)의 회전축 둘레에서 특정각만큼 회전시키는 보이스코일모터(119)등의 위치맞춤모터와 엔클로저(111)에 회전가능하게 지지되어 있다. 이 액튜에이터는 병진방향으로의 진동입력으로 인한 위치맞춤오차를 제거하기 위해 회전부재(118)의 회전축에 그 중력중심을 설정함으로써 헤드아암축과 모터축간의 밸런스를 취한다.
또, 고밀도기록을 실현시키는 자기디스크장치에서는 액튜에이터의 위치맞춤제어를 위해 폐루프서보제어수단을 사용한다. 이 폐루프서보제어수단은 자기헤드로 자기디스크위의 서보정보를 독취함으로써 원점으로부터 자기헤드의 현위치를 식별하고 또한 현위치로부터 지정된 트랙위치까지의 거리를 산출하고 산출결과에 준하여 위치맞춤모터를 구동시켜 자기헤드를 지정된 트랙에 위치시킨다.
그와 같은 로터리 액튜에이터를 설비한 자기디스크장치에 있어서는 위치맞춤오차가 외부진동 또는 충격으로 생기는 회전이동운동에 의해서 쉽게 발생한다. 즉, 상기 디스크의 회전축에 대하여 수직평면의 이동방향으로 진동이 가해지면 회전이동분력이 엔클로저내에 발생되고 이 경우에 회전력은 가해지지 않고 병진이동력만 밸런스된 액튜에이터에 가해져 엔틀로저와 다른 운동이 액튜에이터에 행해진다. 따라서, 자기디스크와 자기헤드의 상대위치가 이동되어 위치맞춤오차가 발생된다. 또, 밸런스되지 않은 액튜에이터에서도 역시 그와 같은 위치맞춤오차가 발생된다.
종래의 기술에서는 그와 같은 위치맞춤오자를 줄이기 위하여 서보게인을 크게하는 것을 고려했으나 그러는데는 제한이 있고 일반적으로 엔클로저(111)와 프레임사이에 방진고무를 끼워 감쇄비를 크게함으로써 외부진동이나 충격을 감쇄시키는 구조를 채용하고자 하였다. 즉, 종래의 장치는 일정 스프링 정수를 갖는3∼4개의 방진고무를 엔클로저의 측부 또는 저부평면에 배치시켜 엔클로저를 프레임에 지지하는 구조를 채용했다.
그와 같은 방진구조를 대형 자기디스크장치의 실용범위내에서는 유용하였으나 최근의 소형 대용량 자기디스크장치에는 불충분하였다. 즉, 소형 대용량 자기디스크에 있어서는 트랙피치가 고밀도기록을 실현시키기 위하여 매우 좁다. 자기디스크장치가 적충형 장치등의 소형컴퓨터에 탑재되어 있기 때문에 쉽게 진동의 영향을 받고, 또 경량설계이기 때문에 적은 진동입력으로도 장치가 크게 진동된다. 따라서 자기디스크와 자기 헤드의 상대위치가 병진이동방향으로의 진동입력으로 인하여 용이하게 이동되어 자기헤드의 위치맞춤오차가 발생되기 쉽다.
본 발명의 주목적은 진동이 병진방향으로 가헤지더라고 위치맞춤오차가 발생되지않는 로터리 액튜에이터를 설비한 자기디스크장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단순구조의 방진기구를 설비한 자기디스크장치를 제공하는데 있다.
요약하면 본발명은 엔클로저의 중심둘레의 선형이동이 엔클로저에 가해진 병진방향으로의 진동입력에 대해서 밸런스되게 복수의 방진지지부재를 거친 프레임에 의해서 지지되는 것을 특징으로 하는 로터리 액튜에이터를 설비한 자기디스크장치를 기술하고 있다. 즉, 각 방진지지부재의 스프링강성의 선형 모멘트가 엔클로저의 중심에 대해서 밸런스되어 회전모멘트가 엔크로저가 병진방향으로 진동(여진)될때에도 회전모멘트가 발생되지 않는다.
본 발명의 다른 목적들과 태양을 첨부도면을 참조한 본 발명의 실시예에 의해서 잘 이해할수 있을 것이다.
본 발명 실시예의 설명에 앞서서 본 발명의 기본구성을 제3도를 참조하여 설명하겠다.
즉, 제3a도, 제3b도에 있어서 부호7은 자기디스크(1)을 회전하는 스핀들의 중심; 부호 8은 자기헤드가 위치되는 트랙; 부호9는 로터리 액튜에이터(3)의 회전축의 중심; 부호10'는 점선으로 표시한 위치로의 병진운동에 의해서 엔크로저가 이동될 경우의 엔클로저의 중력중심을 가리킨다. 부호5,5'는 방진지지부재를 가리킨다.
제3b도에 나타낸 바와 같이 방진지지부재(5')가 병진방향으로 외부진동입력에 대해서 엔클로저의 중심둘레의 선형모멘트를 밸런스시키기 위하여 서비되어 있지 않으면 엔클로저(4)는 중심둘레를 회전이동을 하여 로터리 액튜에이터(3)이 병진운동에 의해서 실선위치로부터 점선위치로 이동되고 큰 자기헤드상대변위(ε0)가 발생된다.
한편, 제3a도에 나타낸 본 발명의 경우에는 방진지지부재는 병진방향으로의 외부진동입력에 대한 엔클로저의 중력중심둘레의 선형모멘트의 밸런스가 취해져 있다. 따라서, 엔클로저(4)는 병진운동을 하여 엔클로저(4)의 중력중심(10)이 위치(10')로 이동되고 자기디스크(1)의 트랙이 실선위치로부터 점선위치로 이동된다. 따라서 자기헤드(2)도 실선위치로부터 점선위치로 평행이동되어 위치맞춤오차가 거의 발생되지 않는다.
상술한 기본구성에 준하여 본 발명의 두가지 실시예를 상세하게 설명하겠다.
제4도는 제1실시예에 의한 자기드스크장치의부분절개 개략평면도이다. 이것은 방진구조를 제외하고는 종래의 장치와 거의 같다.
즉, 도면에 있어서 부호11는 자기디스크; 12는 자기헤드, 13은 헤드아암; 14는 엔크로저; 15a,15b15c는 방진지지부재인 방진고무; 16은 프레임; 17은 스핀드 중심; 18은 디스크의 트랙; 19는 로터리 액튜에이터의 회전축의 중심; 20은 엔클로저의 중력중심이고 L1,L5는 중력중심(20)으로부터의 거리; rpos는 자기헤드(12)의 갭에 의한 액튜에이터의 회전축의 중심(19)으로부터의 거리이다.
자기디스크(11)과 자기헤드(12) 및 지정된 트랙(18)로의 자기헤드의 위치맞춤을 하는 로터리 액튜에이터(도시치 않음)를 구동하는 스핀들 모터(도시치 않음)등의구동부는 엔클로저(14)내에 설비되어 있다. 또, 3개의 방진고무(15a∼15c)가 엔클로저(14)와 프레임(16)과의사이에 설비되어 있다.
이 방진고무(15a)는 스프링정수가 X방향이 Ks, Y방향이 Kc이고, 엔클로저(14)의 중력중심(20)에 대해서 X방향으로는 거리(L1)에, Y방향으로는 거리(L3)에 배치되어 있다. 방진고무(15b)는 스프링정수가 X방향이 Kc,Y방향이 Ks이고 엔클로저(14)의 중력중심(20)에 대해서 X방향으로는 거리(L2)에 Y방향으로는 거리(L5)에 배치되어 있다. 방진고무(15c)는 스프링 정수가 X방향이 Ks, Y방향이 Kc이고 엔클로저(14)의 중력중심(20)에 대해서X방향으로는 거리(L1)에 , Y방향으로는 위치(L4)에 배치되어 있다.
엔클로저(14)의 중력중심(20)에 대해서 방진고무들(15a∼15c)의 배치거리들(L1∼L5)와 스프링정수들(Ks,Kc)은 다음 두식을 만족시키도록 선정된다.
Figure kpo00001
Figure kpo00002
그리하여 중력중심 둘레의 선형 모멘트를 X방향 및 Y방향으로의 외부진동입력에 대해서 밸런스를 취할수 있다. 따라서 엔클로저(14)내에 회전운동성분이 생기지 않게 되어 상대변위(ε0)는 생기지 않는다.
제5는 제1실시예를 상세하게 나타낸 평면도이다. 제4도와 동일 부호는 동일 부분을 가리킨다. 3개의 방진고무(15a∼15c)는 압축방향으로 스프링정수(kc)를 갖고 전단방향으로 스프링정수(ks)를 갖으며, 2매의 금속판에 보지되게 부착되어 있다. 또, 엔클로저(14)의 중력중심(20)둘레에 선형모멘트가 밸런스된다. 따라서, 제4도에 대해서 설명한 바와 같이 외부진동압력에 대해서 엔클로저(14)내에 회전모멘트가 발생되지 않으므로 상대변위(ε0)가 발생되지 않는다.
방진고무는 고무를 가황시에 고무를 소부하거나 접착제를 금속판에 고착시키고 한쪽 금속판은 엔클로저(14)에 나사고정되고 다른쪽 금속판은 프레임(16)에 나사고정된다.
제6도는 본 발명의 제2실시예이 평면도이다. 도면에서 엔클로저(24)는 4개의 방진고무(25a∼26d)에 부착되어 있다. 이 경우에 부호 27은 로터리 액튜에이터의 회전중심, 부호29는 스핀들의 중심을 가리킨다. 부호 30은 엔클로저(24)의 중력중심을 가리킨다.
방진고무(25a)는 X방향과 Y방향으로 스프링 정수(ka)를 갖으며, 엔클로저(24)의 중력중심(30)의 대해서 X방향으로는 거리(L14)에 Y방향으로는 거리(L11)에 배치되어 있다. 방진고무(25b)는 X방향과 Y방향에 스프링정수(kb)를 갖으며, 엔클로저(24)의 중력중심(30)에 대해서 X방향으로는 거리(L13), Y방향으로는 거리(L11)에 배치되어 있다. 또, 방진고무(25c)는 X방향과 Y방향에 스프링정수(K1)를 가지며 엔클로저(24)의 중력중심(30)에 대해서 Y방향으로는 거리(L13)에 Y방향으로는 거리(L12)에 배치되어 있다. 또, 방진고무(25d)는 X방향과 Y방향에 스프링정수(kd)를 갖으며 엔클로저(24)의 중력중심(30)에 대해서 X방향으로는 거리(L14)에, Y방향으로는 거리(L12)에 배치되어 있다. 요약하면, 이4개의 방진고무(25a∼25d)가 스프링정수를 ka∼kd로,거리를 L11∼L14로 선정하여 다음 조건을 만족시키게 설비되어 있다.
Figure kpo00003
Figure kpo00004
엔클로저의 중력중심(30)둘레의 선형모멘트의 배런스를 취하기 위해서는 중력중심이 위치(0,0)에 있는 2차원 좌표계에서 n개의 스프링으로 강체를 지지하는 경우는 상기관계는 다음식으로 나타낼수 있다.
Figure kpo00005
식중, 좌표(xi,yi)는 I개의 스프링의 위치를 나타내고 Kx1,Ky1의 각각은 X방향과 Y방향의 스프링정수를 나타낸다.
그와 같은 4개의 방진고무(25a∼25d)로 엔클로저(24)가 외부진동입력에 대해서 회전모멘트(M)가 엔클로저에 발생되지 않게 프레임(26)에 의해서 지지될수 있다. 따라서 자기 헤드상대변위(ε0)가 발생도지 않는다.
엔클로저(24)가 프레임(26)에 부착되는 위치가 이 실시예에 정해져있을 경우에 엔클로저(24)의 중력중심(30)둘레의 선형모멘트가 방진고무들(25a∼25d)의 스프링정수들을 ka∼kd로 선정함으로써 외부진동에 대해서 밸런스될수 있다.
본 발명은 상기 두가지 실시예만 한정되는 것이 아니고 각종 변경과 수정을 할수 있는 것이다. 예를 들면 방진지지부재는 방진고무뿐만 아니라 댐퍼등의 감쇄기를 추가사용하여 형성시킬 수 있다. 또, 요소수를 증가시킴으로써 가능하고 다른 종류의 방진고무지지부재를 사용하는 다음 변형으로도 가능하다.
즉, 방진 기구를 댐핑특성의 온도특성이 다른 방진고무를 조합하여 구성할수도 있다.
제7도는 방진기구의 동작온도범위의 저온에서 댐핑특성이 양호한 고무(311)와 고온에서 댐핑특성이 양호한 고무(312)를 접착제를 사용하여 접합시켜 방진고무(31)를 형성하고 엔클로저가 상기 방진고무를 거쳐서 지지되는 방진기구의 실시예를 나타내고 있다.
따라서, 이 변형예에 의하면 엔클로저(24)는 저온에서 댐핑특성이 양호한 고무(311)에 의해서 지지될수 있고 주위온도가 동작온도 범위의 높은 온도범위로 상승해도 고온에서 댐핑특성이 양호한 고무(312)에 의해 서 지지될수 있다. 따라서, 엔클로저(24)의 내외란 특성이 넓은 온도 범위에 걸쳐서 개선될수 있어서 자기헤드의 위치맞춤정도가 떨어지는 것을 방지할수 있다. 또, 각 고무(311,312)의 두께를 조작온도내의 각 온도의 댐핑특성과 같게 선정한다.
제8도는 엔클로저(24)가 조작온도범위의 저온에서 댐핑특성이 양호한 방진고무(321)과 고온에서 댐핑특성이 양호한 방진고무(322)를 거쳐서 프레임(26)에 지지되는 방진기구의 다른 변형예를 나타내고 있다. 이변형예에 의하면 엔클로저(24)가 동작온도범위의 저온에서 댐핑특성이 양호한 방진고무(321)에 의해서 지지되고 한편 고온에서 댐핑특성이 양호한 방진고무 (322)에 의해서 지지되므로 엔클로저(24)의 내외란 특성이 제7도에 나타낸 변형예와 같이 넓은 범위에 걸쳐서 개선될수 있다.
제9도 및 제10도는 각각 다른 종류의 재료의 감쇄비의 온도특성을 나타내고 있다. 예를 들면 제9도의 곡선(a)은 -20℃온도에서 최대 감쇄비를 나타내는 재료로서 부틸고무의 온도특성을 나타내고 곡선(b)는 +20℃의 온도에서 최대 감쇄비를 나타내는 재료로서 SOFTOPPER(브랜드명)등의 열가소성 수지의 온도특성을 나타내고 있다. 엔클로저(24)의 내외란 특성이 제7도 및 제8도에 나타낸 실시예의 고무들(311,321,312,322)를 재료로 사용함으로써 개선될수 있다.
또, 제10도의 곡선(a)는 20℃의온도에서 최대 감쇄비를 나타내는 재료로서 브리지 스톤사제 열가소성수지 SOFTOPPER(브랜드명)의 온도특성을 나타내고 한편 곡선(b)는 30℃의 온도에서 최대 감쇄비를 나타내는 H-1SOFTOPPER(브랜드명)등의 열가소성수지의 온도특성을 나타내고 있다. 엔클로저(24)의 내외란 특성이 상술한 개변예에서와 같은 고무들(311,321,312,322)을 사용함으로써 0℃∼40℃의 온도범위에 걸쳐서 개선된다.
상술한 각 개변에 있어서 방진고무들로서는 엘라스토머제를 베이스로 한 고분자 복합체로 되는 ISODAMP(EAR제 브랜드명)또는 폴리올과 MDI를 베이스로 한보강제나 가소재를 가한 에테르계 폴리우레탄으로 되는 SORBOSEIN(브랜드명)을 사용할수 있다. 또, 최적 동작온도로서 13∼40℃,27∼55℃ 및 35∼63℃의 온도특성을 갖는 재료도 있으므로 전술한 실시예와 같이 2종의 재료를 조합하는 이외에 온도특성이 다른 3종이 상의 재료를 조합할수도 있다. 이런 경우에는 내외란 특성이 더 넓은 범위에 걸쳐서 개선될수 있다.
상술한 실시예의 조합으로 방진효과를 더욱 발휘하는 두가지 예를 아래에 설명하겠다.
그 첫예로서 자기헤드가 고속으로 이돌될 때에 엔클로저에 가해지는 반발력 소위 시이크반력(seek reaction force)에 의해서 생기는 진동으로 인한 엔클로저이 회전이동에 의해서 생기는 위치맞춤오차를 줄이는 방진구성을 제안하였다.
그와 같은 시이크 반력에 의한 엔클로저의 자체회전운동을 억제하기 위하여 방진지지부재의 강서을 높이(방진지지부재를 포함하는 방진지지계의 높은 공진점)설정해야 하지만 외란의 대부분의 진동이 감쇄되지 않고 엔클로저로 전달된다는 문제가 생긴다.
따라서 엔클로저 자체의 어느정도의 회전운동은 허용하나 위치맞춤오차를 충분히 줄이는 방진지지계를 생각해보자. 후술하는 바와 같이 위치맞춤오차와 시이크 반력간의 관계를 서보특성을 포함하여 변수인 방진계의 공진점을 해석해본다. 이 해석으로부터 위치맞춤오차가 적어지는 영역이 방진지지계의 공진지지계의 공진주파수가 적은 영역과 큰영역 사이에 존재함을 알수 있다. 공진주파수사 낮은 쪽에 설정되면 위치맞춤오차도 적게 설정할수 있어서 외란의 영향을 줄일수 있다. 공진주파수를 낮은 영역으로 설정하면 시이프 반력 또는 외란에 대한 엔클로저와 프레임의 상대진동진폭이 커져서 최악의 경우에 엔클로저가 프레임에 접촉된다. 그러나 엔클로저와 프레임간의 거리를 크게 설정하면 되지만 장치가 커진다는 문제가 있다.
따라서, 이 첫예에서는 로터리 액튜에이터를 제어하는 서보제어계의 대역과 방진지지부재를 포함하는 지지계의 공진주파수와의 관계를 설정하여 방진효과를 개선하였다. 즉, 지지계의 공진주파수를 서보제어계의 대역의 적어도1/5∼1/4의 범위외로 설정하다. 여기서 서보제어계의 대역이라함은 오픈 루푸게인이 0dB가 되는 주파수를 뜻한다.
이제 제11∼15도를 참조하여 실시예를 상세히 설명하겠다.
제11도는 디스크회전계, 헤드위티맞춤계, 서보제어계 및 엔클로저 지지계간의 상호관계를 개략적으로 나타내고 있다. 도면에서 부호 41은 자기디스크; 부호42는 서보헤드; 부호43은 데이터헤드; 부호 44는 보이스코일모터로 된 로터리 액튜에이터; 부호45는 엔클로저; 부호46은 방진지지부재; 부호47은 프레임; 부호들 49,50은 증폭기; 부호51은 서보신호를 복조하는 복조기; 부호52A/D변환기; 부호53은 D/A변환기; 부호54는 리드/라이트제어회로; 부호55는 모터 제어회로; 부호56 마이크로프로세서등으로 된 주제어부를 가리킨다. 상기 전기회로는 대부분의 요소가 엔클로저내에 설비되고 그 일부는 엔클로저밖에 설비되어 있다.
서보제어계는 액튜에이터(44)로 되는 폐루프에 의해서 구성되어 있다. 이계의 기능은 공지의 것이고 본 발명과 직접 관계되는 것이 아니므로 설명을 생략한다.
방진지지부재(46)는 스프링정수와 감쇄정수를 포함하는 등가회로로 나타낼수 있다. 이 방진지지부재(46)을 포함하는 지지계는 공진주파수(fsus)를 갖고 있다. 또, 지지계의 공진주파수(지지계의 공진점)가 로터리 액튜에이터(44)에 작용되므로 회전공진점이 문제로 된다.
제12도는 시이크반력에 의해서 생긴 엔클로저의 진동으로 인한 디스크와 헤드간의 상대변위를 설명하기 위한 도면이다. 프레임(47)이 고정된 조건하에 로터리 액튜에이터(44)에 의해서 고속 시이크동작이 반복될때에 엔클로저(45)는 시이크반력으로 인한 화살표로 표시한 회전모멘트(M)에 의해서 진동된다. 이 진동은 외부병진 진동과 같은 회전운동을 엔클로저(45)에 발생시킨다. 따라서 서보제어계에 의한 위치맞춤제어가 행해지지 않을때에 자기디스크(41)는 엔클로저와 함께 중력중심(61)과 헤드아암(62)들레의 실선위치로부터 점선위치로 변위되고헤드아암(62)는 회전중심(63)의 변위에 대한 병진운동만 한다. 그리하여 자기헤드(64,42,43)와 자기디스크(41)의 트랙(411)이 반경방향으로 ε0만큼만 상대변위된다. 그러나 실제로는 위치맞춤제어가 서보제어시스템에 의해서 행해지므로 상대변위(ε0)는 억제될수 있다. 이 상대변위가 위치맞춤오차에 상당된다.
방진지지부재(46)을 포함하는 지지계의 공진주파수(fsus)와 상대변위(ε0)와의 관계를 다음식으로 나타낼수 있고 제13도에서도 나타내 있다.
Figure kpo00006
식중, Jpos: 로터리 액튜에이터의 관성 모멘트, JDE: 엔클로저(액튜에이터 제외)의 관성모멘트, αmax : 헤드의 최대가속도, ξ : 방진 지지부재의 감쇄비, R1,R2: 제12도에 나타낸 거리.
통상(Jpos/JDE)(R1/R2)는 약 1/400∼1/100이고 , αmax는 약 10∼100G이고 ξ는 약 0.05∼0.1이다.
제13도에 있어서의 지지계의 공진주파수와 상대변위는 지지계의 공진주파수(fsus)[Hz]를 대수스케일로 횡축에 취하고 상대변위(ε0)[μm]를 dB스케일로 종축에 취하여 작도 하면 직선관계를 갖는다. 이 결과는 방진지지부재(46)을 비교적 경지고무로 형성하여 지지계의 공진주파수(fsus)를 높게 설정하는 경우에는 진동증폭이 적어져서 상대변위(ε0)가 적어지고 이와 반대로 방진지지부재(15)를 비교적 연질고무로 형성하여 지지계의 공진 주파수(fsus)를 낮게 설정한 경우에는 진동진폭이 커져서 상대변위(ε0)가 커진다.
로터리 액튜에이터(44)를 포함하는 서보제어계의 서보대역과 서보제어계에 의한 추종 오차율간의 관계를 제14도에 나타냈다. 즉, 서보대역[Hz]은 대수 스케일로 횡축에 취하고, 추종 오차율[dB]을 종축에 취하면 서보 대역(fo)이 추종오차율이 최소가 되는 최대게인 MP까지 연장된다.
지지계의 공진주파수(fsus)가 고무등의 방진지지부재(46)의 특성에 의해서 설정되면 회전진동주파수(fs)가 지지계의 공진주파수(fsus)와 일치되는 최악의 경우의 엔클로저의 진동회전각이 결정되고 자기헤드(64,42,43)의 현재의 트랙위치의 상대변위(ε0)가 기하학적 조건으로 제13도에서 결정된다. 따라서 지지계의 공진주파수(fsus)를 횡죽(대수스케일)에 취하고 정보와 독출 또는 기입을 위한 최대변위로 (오프세트 마아진 : 통상 트랙피치의 10∼15%)정상화된 위치맞춤오차[%]를 종촉에 취하여 상대변위(ε0)와 추종오차율의 적을 취하여 작도하면 제15도에 나타낸 관계커브를 얻을수 있다. 즉, 위치맞춤오차의 최대치가 서보제어계의 서보대역의 1/4∼1/5의 범위에 생기는 것이 입증되었다. 서보대역(fo)넓히면 위치맞춤오차의 피크가 우측으로 이동한다.
위치맞춤오차가 최대로 되는 값(fsus)제 14도에 나타낸 추종오차특성에 따라서 변화되지만 서보제어계에서 최대계인(MP)는 경험율(MP규칙)에 의해서 좁은 범위로 한정되어 있으므로 특성 곡선의 형태는 실질적으로 서보대역쪽에 의해서 임의적으로 결정되어 fo/5~fo/4의 범위에서 위치맞춤오차가 최악으로 된다.
제15도에 나타낸 바와 같이 방진지지부재(46)를 포함하는 지지계의 공진주파수는 서보대역폭의 1/5~1/4의 범위밖으로 설정하면 된다.
실용적으로 독출 및 기입동작 가능한 옵세트마아진에 대해서 열 옵트랙(thermal offtrack) 및 구조계에 기인하는 고주파진동에 대한 마아진을 고려하면 여기서 논의하고 있는 진동에 대한 허용위치맞춤오차는 옵세트마아진에 대해서 40%정도이다. 이것을 만족시키려면 fsus를 fo/10보다 낮고 fo보다도 높은 범위로 설정하면 된다. 이에 의하면 지지계의 공진주파수를 과도하게 낮추지 않고도 필요한 위치맞춤을 달성할수 있다.
엔클로저(45와)와 프레임(47)간의 거리를 좁히고저할 경우에는 fsus＞fo로 설정하면 될수 있다.
따라서, 상기예에 의하면 방진지지부재를 포함하는 지지계의 공진주파수를 과도히 낮추지 않고도 외력과 시이크반력으로 인한 진동에 대해서 방진효과를 개선할수 있다. 결과적으로 엔클로저와 프레임간 거리를 좁힐수 있어 장치자체를 소형화할수 있다.
다음에 둘째예로서의 방진구조를 제안한다. 이것은 자기디스크 또는 스핀들에 회전언밸런스가 약간 발생된 경우에도 회전을 하지 않은 구성이다.
즉, 고속데이타전송을 위하여 디스크의 고속회전이 필수적이므로 디스크가 고속으로 회전하고 있는 장치내에서는 디스크와 스핀들의 회전에 언밸런스가 약간 있는 경우에도 엔클로저의 진동이 현저해지고 엔클로저내의 부품이 회전이동을 일으킨다. 따라서, 본 발명의 둘째에는 디스크회전계의 회전언밸런스로 인한 앤클로저의 회전이동을 제16도에 나타낸 바와 같이 엔클로저에 추(weight)(72)를 부착하여 엔클로저(71)의중력중심(73)과 디스크(74)의 스핀들(75)의 회전중심(76)을 일치시켜 억제하고 있다. 엔클로저(71)의 중력중심(73)이 스핀돌(75)의 회전중심에 일치된 경우에 엔클로저(71)내에 회전이동이 발생되지 않는 원리를 제17도를 참조하여 설명하겠다.
즉, 제17도에 있어서 엔클로저의 중력중심은 스핀돌(75)의 회전중심(76)으로부터 거리(l)만큼떨어져 있다. 엔클로저(71)의 중력중심(73)은 좌표계의 원점에 세트된다. 스핀들의 회전중심(76)은 좌표(x0,y0)로 주어지고, 스핀들(75)의 회전 언밸런스량을 ρ로 하고 스핀들(75)의 각 속도를 ω라고 하면 다음식으로 표시되는 힘(F)가
Figure kpo00007
회전 언밸런스로 인해서 스핀들(75)에 가해진다. 이 힘(F)는 스핀들(75)의 회전중심(76)에 대한 병진력이고 그 방향이 스핀들(75)의 회전에 의해서 변화된다. 즉, 다음과 같은 힘이 스핀들(75)의 축에 대해서 수직인 평면내의 X축 방향 및 Y축 방향에 가해진다.
Figure kpo00008
Figure kpo00009
다음식으로 표시되는 중력중심(73)을 통과하고 스피들(75)의 축에 평행인 축의 토오크(T)와 병진력(Fx,Fy)이 엔클로저(71)의중력중심(73), 좌표(0.0)에 가해진다.
Figure kpo00010
엔클로저(71)의주변이 자유지지된 경우에는 엔클로저(71)의질량이 m이고 중력중심(73)을 통과하고 스핀들(75)의 평행인 축 둘레의 관성모멘트가 J라고 하면 중력중심의 변위(xG,yG)와 회전각(θ)은 다음식으로 구해진다.
Figure kpo00011
Figure kpo00012
Figure kpo00013
즉, 중력중심(73)은 각 속도(ω), 반경(ρ/m)로 원운동을 하고 요동각(2ρl/J)으로 회전운동을 한다.
따라서, 엔클로저(71)에 회전운동이 생겨 전술한 위치맞춤오차가 발생된다.
따라서 본 발명의 둘째예에 있어서는 식(12)중의 회전각(θ)는 l=0일때에 0으로 세트된다. 이 거리(ι)은 설계단계에서 용이하게0으로 세트시킬수 있다. 즉, 엔클로저(71)의 중력중심(73)이 추(72)를 부착시킴으로써 스핀들(75)의 회전중심과 일치된다.
로터리 액튜에이터(77)과 대향하는 엔클로저(71)의 측벽을 두껍게 형성한 구조로 엔클로저(71)의 중력중심을 스핀들(75)의 회전중심(76)과 일치시킬수도 있다. 이경우에 추(72)는 생략될수 있다.
본 발명의 둘째예에 의하면 경제적이고 고정도의 위치맞춤을 동작중에 스핀들의 밸런스를 조정하지 않고도 행할수 있고 부품원가와 조립공수를 크게 줄일수 있다. 따라서, 소형, 대용량 및 고소 자기디스크 장치를 현저한 원가절감으로 실현시킬수 있는 것이다. 따라서 첫예와 조합하여 우수한 성능과 경제적인 이점을 갖는 무진동 구조를 얻을수 있다.
또, 본 발명의 다른 변형예로서 2중 프레임과 복수의 방진지지부재를 엔클로저와 프레임사이에 설비한 방진구성을 제안한다.
제18도는 그와 같은 변형을 나타낸 자기디스크장치이다. 도면에 나타낸 바와 같이 중간프레임(83)이 엔클로저(81)과 외부프레임(82)사이에 설비되어 있다. 4개의 방진고무(84,85,86,87)가 외부프레임(82)와 중간프레임(83)사이의 네모퉁이에 설비되고 다른 4개의 방진고무988,89,90,91)가 중간프레임(83)과 엔클로저(81)사이에 설비되어 있다. 이들 2쌍의 4개의 고무들(84∼87,88∼91)은 전단방향으로는 매우 견고하게 지지된다. 따라서 엔클로저의 회전모멘트가 외부병진 진동입력과 시이크 반력으로 인한 진동에 대해서 억제될수 있는 것이다. 그결과로 헤드와 디스크간의 상대변위가 방지될수 있는 것이다.
본 발명은 청구범위에만 한정된다.

Claims (13)

  1. 회전구동기구에 의해서 회전되는 적어도 하나의 자기디스크(1,11,41)와 상기 디스크의 지정된 트랙(8,18,411)에 상기 자기헤드를 위치맞춤하는 로터리 액튜에이터(3,13,44)를 엔클로저(4,14,24,45,81)내에 설비한 자기디스크장치에 있어서, 상기 엔클로저를 부착하기 위하여 프레임(6,16,26,47)이 설비되고 상시 프레임을 거쳐서 상기 디스크의 회전축에 대해서 직각평면으로 가해지는 병진진동입력에 대해서 상기 엔클로저의 중력중심둘레의 선형모멘트의 밸런스를 취하기 위하여 상기 프레임과 상기 엔클로저와의 사이에 복수의 방진지지부재(5a-5d; 15a-15d; 25a-25d; 46,311,312; 321,322)설비하되, 중력중심이 위치(0,0)에 있는 2차원 좌표계에서 n개의 방진지지부재를 지지하는 경우 하기식을 만족시키도록 설비된 것을 특징으로 하는 자기디스크장치
    [수학식 4]
    Figure kpo00014
    식중, 좌표(x1,y1)는 1개의 방진 지지부재의 위치를 나타내고 Kx1, Ky1의 각각은 X방향과 Y방향의 스프링정수를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 로터리 액튜에이터(44)의 위치맞춤을 제어하기 위하여 폐루프로된 공지의 서보제어계를 더 포함하고 상기 방진지지부재를 포함하는 지지계의 공진주파수가 적어도 상기 서보제어계의 서보대역폭의 1/5∼1/4의 범위밖으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자기디스크 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자기디스크의 중심을 지지하는 스핀들(7,17,27)의 회전중심이 상기 엔크로저의 중력중심과 일치되어 있는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  4. 데이터를 기억하는 적어도 하나의 자기디스크(1,11,41); 상기 자기디스크를 회전하는 회전구동기구(48); 상기 자기디스크의 지정된 트랙(8,18,411)으로 또는 그로부터 데이터를 기입 또는 독출하는 자기헤드(2,12,64); 상기 자기디스크의 지정된 트랙에 상기 헤드를 위치맞춤하고 상기헤드를 지지하고 회전중심둘레를 소정각 회전하여 회전축의 중심과 그 중력중심을 일치시키는 회전부재가 설비된 로터리 액튜에이터(3,13,44); 상기 로터리 액튜에이터의 위치맞춤을 제어하는 폐루프로된 서보제어수단; 상기 자기디스크의 회전축 중심과 그 중력중심이 일치되는 일정한 위치관계로 상기 부재들을 내장하는 엔클로저(4,14; 24,45; 81); 상기 엔클로저를 부착하는 프레임(6,16,26,47) 및; 상기 프레임으로 상기 엔클로저를 지지하고, 상기 엔클로저와 프레임과의 사이에 배치되어 상기 엔클로저의 중력중심둘레의 선형 모멘트를 상기 자시디스크의 쇠전축에 대해서 수직평면으로 상기 프레임을 거쳐서 가해지는 병진진동입력에 대해서 밸런스를 취하고 그 공진주파수가 상기 서보제어계의 서보대역폭의 적어도 1/5∼1/4범위 밖으로 설정되어 있는 복수의 방진지지부재(5a-5d; 15a-15d; 25a-25d; 46; 311,312; 321,322)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기디스크 장치.
  5. 제1∼3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전지지부재가 탄성재에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 디스크장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 방진지지부재를 포함하는 지지계의 공진주파수가 상기 서보제어계의 서보대역 폭의 1/10이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 방진지지부재를 포함하는 지지계의 공지주파수가 상기 서보제어계의 서보대역폭보다도 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 각 방진지지부재가 방진고무로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 디스크장치.
  9. 제8항에 있어서, 복수쌍으로 된 방진지지부재(311,312; 321,322)가 설비되고 각 쌍의 방진지지부재가 온도에 대한 감쇄특성이 다른 방진고무로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  10. 제8항에 있어서, 각 방지고무가 온도에 대한 감쇄특성이 다른 복수의 고무재를 접합시켜서 되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 프레임(82,83)이 내부프레임(83)과 외부프레임(82)으로 되고, 복수의 방진지지부재(84-87)에 의해서 상호지지되는 2층프레임 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 디스크장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 엔클로저(81)가 제1방향으로는 강성이고 상기 제1방향에 직각인 제2방향으로는 유연성인 복수의 제1방진지지부재(88-89)에 의해서 상기 내부프레임에 지지되고 상기 내부프레임(83)이 상기 제1방향으로 유연성이고 상기 제2방향으로는 강성인 제2방진지지부재(84-87)에 의해서 외부프레임(82)에 지지되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  13. 제4항에 있어서, 상기 방진지지부재가 탄성재에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
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