JP2716101B2 - ピボットアーム用の自動摩耗補償機構を有するディスクドライブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般的には、回転アクチュエータを有するデ
ィスクドライブの分野に向けられ、より詳細には、この
アクチュエータのピボット機構の改良に向けられてい
る。

本願は、1986年10月２日に出願された米国出願第914,
690号の一部継続出願に対応するものである。

（従来の技術） ディスクドライブ機械は、磁気又は光学ディスク上の
同心円状又はらせん状のトラックに記憶された情報を記
録し、再生する。トラックは磁気ヘッドにより書込み及
び読取りがなされ、該ヘッドを、ディスク表面のトラッ
クの１つに正確に位置決めしなければならない。

一般的な形式の回転アクチュエータは、ヘッドアー
ム、可撓部材、読取り／書込み変換器、及びピボットか
ら延びるアクチュエータアームを含む。アクチュエータ
モータに連結されたアクチュエータアームがピボットか
ら延びて、実質的にＶ形のアーム組立体を形成する。既
知の回転式アクチュエータ機構は、アクチュエータアー
ム及びヘッド支持アームを支持するために安定なピボッ
ト機構を必要とする。

従来技術の回転アクチュエータのピボット機構は一般
的には、２つのアーム、即ちアクチュエータモータに連
結されたアクチュエータ駆動アームとヘッドアームの接
合部を支持する軸から成る。この軸は、アクチュエータ
アームの整合を維持するために、２つの高精度ボールベ
アリング、ばね保持具、予負荷ばね、それに基部鋳物へ
の取付装置及び単一又は複数のアームを含む。

アクチュエータアームのピボット点は典型的には、固
定のピボット点を中心として回転自在に取り付けられて
いる。しかしながら、このピボット機構の組立体は、正
確な整列を得、アームとピニオンとの厳密な嵌合を達成
するのに費用と時間がかかる。上に引用した特許出願で
は、アクチュエータアームのピボット点をばね負荷し、
それにより、アームの先端部のラック又はセクターギヤ
を、アクチュエータモータの軸の表面に設けられたピニ
オンに押し付けることが、既に提案されている。しかし
ながら、長期間にわたって十分なばね力を維持するのは
困難である。アクチュエータアームの軸線に沿う衝撃や
振動状態では、アームはピニオン面から急激な無負荷を
受けた。更に、鋼製のサスペンションにより生ずる、ア
ームへの予負荷は時間とともに変化する傾向があり、実
際、部品が摩耗するにつれてピボット点が事実上変わる
かもしれない。

アクチュエータアームのもう１つの一体部分は、アク
チュエータモータの軸と駆動アームとを連結するととも
に、機械的共振を電気的要求通過幅以上に維持する伝動
装置である。典型的には、モータの軸はアクチュエータ
アームと垂直に配置され、又軸の回転でプーリに巻き付
いたり、ほどけたりするバンドを介してアクチュエータ
に連結され、それにより、アクチュエータアームを前後
に移動させる。

ここでの目的は、トラックへの接近を制御するために
アクチュエータモータをアクチュエータアームに連結す
るのに用いられる駆動バンドを除去することである。こ
の方法での従来の試みが、アクチュエータアームの端部
のセクターとモータの軸との間に摩擦連結を設けること
によってなされた。しかしながら、そのような連結は、
万が一衝撃が生じた場合には明らかに不整列になり易
く、そして正確な再整列はほとんど困難である。また、
摩擦連結効果は時間とともに減少し、駆動伝達装置の作
動に有害な粒子がこの連結装置から落ちる可能性があ
る。

（発明の概要） 本発明の目的は、ディスクドライブに使用するための
改良された回転アクチュエータアーム組立体を提供し、
かつ高い機械的共振振動数を提供することである。

読取り／書込みヘッドの位置決め条件により、ピボッ
ト機構は高い精度信頼性、高い共振振動数及び低い機械
抵抗を示さなければならない。ここでの目的は、組立及
び保守が容易なアクチュエータ組立体において、これら
の設計条件を満たすことである。

ここでの目的は、部品数が大幅に減少するだけでな
く、設計の単純さ及び組立の容易性によって大幅に改良
されたピボット機構を提供することである。

ここでの別の目的は、他のより複雑なピボット機構に
要求される精度及び信頼性を示す、単純で信頼性の高い
ピボット機構を提供することである。

もう１つの目的は、ベルトも摩擦も全く不要な、アク
チュエータアームとモータの軸プーリとの間の連結機構
を提供することである。

もう１つの目的は、アクチュエータ駆動装置のラック
とピニオンと連結を外すかもしれない衝撃に対して高い
抵抗を示すアクチュエータアームを提供し、かつ高い機
械的共振振動数を提供することである。

ここでの更にもう１つの目的は、アクチュエータアー
ムの端部に対して一定の予負荷を設定する装置を提供す
ることである。

上述の目的及び他の目的は、通常のベアリングピボッ
ト組立体に代えて、高強度の可撓部材で支持された軽量
のアクチュエータアームを用いることで達成される。ア
クチュエータアームの一端部を支持する可撓部材は、ハ
ウジング鋳物に固定されている。アクチュエータアーム
の反対側の端部には、アクチュエータモータの軸に設け
られたピニオンと噛み合う歯を有するセクターギヤが設
けられている。セクターギヤとピニオンは、可撓部材で
付勢されて係合している。セクターギヤ面に亘るモータ
の軸の回転により、アクチュエータアームが移動し、そ
れにより、ヘッド取付けアームが移動する。

より詳細には、可撓部材は、アクチュエータアームの
一端部のノッチに押し付けられ、これに乗って、アクチ
ュエータのピボット点を定めるピンを有する。表面にセ
クターギヤを形成したアクチュエータアームの反対側の
端部は、アクチュエータモータの軸に付勢されている。

予負荷を維持するために、ピンをノッチ内に且つアク
チュエータアームの端部に対して付勢する装置が設けら
れている。この付勢ピボットは、ピボットピンの真後ろ
に配置された曲面と、アクチュエータアームに対し約90
度の方向に延びるロッドとを有し、このロッドは、ピン
と曲面との間に挿入されるくさび形端部を有する。この
くさびは、ピンをノッチに一定の力で押し付けるのに役
立ち、したがって、アクチュエータアームの長手方向に
沿って伝達され、アクチュエータモータの軸とアクチュ
エータアームの頭部との間の係合を外すかもしれないよ
うな衝撃が吸収される。くさび及びロッドは、衝撃の伝
達されるアクチュエータの軸線に対して角度をもった軸
線に沿って延びているので、影響されない。好ましく
は、くさびは、アクチュエータアームの長さに沿って延
び、かつ衝撃を伝達し、したがって付勢力を定めなけれ
ばならない軸線に対して90度の角度であるロッドの軸線
に沿うばねでピンの後ろ側に付勢される。この付勢くさ
びは、アクチュエータアームの軸線に沿って存在するか
もしれない系の緩みを絶えず取り、アクチュエータアー
ムに一定の予負荷を与え、摩耗を補償する。

別の実施態様では、可撓部材がピンを支持し、ロッダ
が可撓部材とハウジング壁との間に延びる。シリンダが
ロッドの端部を摺動し、ロッドに設けられたばねで付勢
され、可撓部材の後ろ側に位置決めされる。シリンダ
は、可撓部材と壁との間に、通常アクチュエータアーム
と整列してくさび止めされ、ピンをノッチに押し込む。

これらの実施態様を用いれば、アクチュエータアーム
のための通常のベアリングピボット組立体は除去され
る。最小数の部品を使用して、低コストで組立が容易な
ディスクドライブ組立体を提供する。アクチュエータア
ームの軸線に沿って与えられる付勢力により、衝撃時の
オフトラッキングが最小になる。セクターギヤ又はピニ
オンの歯の摩耗の影響は、半径方向のオフトラックを最
小にする。というのは 摩耗でヘッドをトラック上で主
に接線方向に移動させるからである。また、付勢力がセ
クターギヤをばね駆動軸上のピニオンに堅く押し付けた
状態に保つので、アクチュエータアーム上のギヤの歯と
アクチュエータモータの軸上のピニオンとの接触は時間
とともに減少しない。

これの１つの実施態様では、アクチュエータアーム
は、自己潤滑性ポリマー又は他の軽量自己潤滑性材料で
は作られている。ギヤの摩耗が減少し、歯が摩耗するに
つれてギヤはピニオンに対して更に堅く付勢され、ピニ
オンの回転に伴うアクチュエータアームの移動を正確に
維持する。

（実施例） 図中同じ構成部品は同じ参照番号で示してある。第１
図にはハウジング２を含むディスクドライブの主要要素
が示され、ハウジング２は、底板４及び直立壁６、８、
10、12を備えている。このディスクドライブの基部の一
体の鋳物については、元の出願に極めて詳細に開示され
ている。

ハウジング内にはデータ記憶ディスク14がスピンドル
16を中心として回転自在に取り付けられ、又ディスクの
データを読み取り、ディスクにデータを書き込むための
変換器18が設けられている。変換器18は、概括的に番号
20で示す、ヘッドアクチュエータアーム組立体を使用し
て位置決めされる。

アーム組立体20は、後で詳述する新規なアーム予負荷
装置を含む付勢取付機構22を中心として回動する。この
アーム組立体20の回動運動は、底板４の下側に取り付け
られたアクチュエータモータ（図示せず）の回転によっ
て引き起こされ、アクチュエータモータの軸26は、底板
４を貫通して上方に延びている。アクチュエータモータ
の軸26にはピニオン28が作られ、アクチュエータアーム
32の端部のセクターギヤ30と噛み合う。したがって、セ
クターギヤ３の面に亘るモータピニオン28の回転によ
り、アーム組立体20がほぼ矢印34で示す円弧に沿って移
動することが明らかである。アクチュエータアーム32が
移動すると、それは理論上のピボット点35が中心として
回動し、変換器18を円弧37に沿ってトラックからトラッ
クへ移動させる。アクチュエータアーム用の衝突ストッ
パ38は、アクチュエータモータの軸の両側で支持され、
アクチュエータアーム32がその許容走行長さを越えない
うちにアクチュエータアーム32の頭部78を捕捉する一対
のアーム39A、39Bを有している。衝突ストッパは、プラ
スチック又は他の適当な材料の要素部分38から成り、こ
の要素38は、鋳物によりアーム39、40の端部の近くで基
部から立ち上がったピン41A、41Bで捕捉されている。各
アームの端部の近くにこのピン取付け部を設け、各アー
ム39A、39Bにエルボ曲がり部を形成することによって、
過度の減速力を生じさせることなく、確実で厳密な衝突
ストッパが作られる。

付勢支持体50は、第１図及び第２図を参照して以下に
説明するように、アクチュエータアーム32とステップモ
ータ26との整合を維持するように機能する。それらの図
から明らかなように、ピン44は、アクチュエータアーム
32の端部に設けられたＶ形ホルダー76に捕捉される。ア
クチュエータアーム32の反対側の端部即ち頭部78は、ピ
ニオン28に押し付けられる。ディスクドライブの中で回
転するディスクと平行なアーム32の水平整列を保つため
に、アクチュエータアーム32の内側端部78は、ピン44の
上側部分44A及び下側部分44Bに係合する、上側及び下側
のフィンガ部分を備えている。アームの上側及び下側の
フィンガ部分はまた、アクチュエータアーム32の端部に
アームとピンとの間の摩擦を減少させる切欠部を形成す
るのに役立つ。

第１図及び第２図に示すような、かかる設計の付勢支
持体を採用することにより、ギヤセクター30、ピボット
ピン44、及び、アクチュエータアームがその中心にある
ときには、アクチュエータモータの駆動軸26の中心線を
通る線62に沿って強い付勢力が効果的に形成される。強
い力がセクターギヤ30を、ピニオン28と強固な連結状態
に保つように常に及ぼされるから、摩耗あるいは衝撃が
あっても、強固な連結が確立される。

こうして、アクチュエータアーム32の仮想上のピボッ
ト点35を中心とするベアリングの無いピボットが作られ
る。かくして、変換器18は、内側トラック（ピボット35
を通る半径55）から外側トラック（ピボット35を通る半
径57）まで、滑らかにかつ効率的に移動することができ
る。

しかしながら、アクチュエータアームのこの中心線62
に沿って有効力を有するディスクドライブに衝撃が加わ
り、それにより、ギヤセクター30とピニオン28とが瞬間
的にも外れてしまうという問題と取り組まなければなら
ない。そのような衝撃により、変換器18はディスクの目
標トラックと整列しなくなってしまう。よって、アクチ
ュエータアーム及びセクターギヤ30からピニオン28に対
して付加的な締付け力を与えるような設計上の特徴が採
用された。とりわけ、第２図に示すように、円筒面60が
ピボットピン44の後ろ側に配置されている。第１図に示
すように、円筒面は、アクチュエータアーム32の後ろ側
に付勢され、かつピボットピン44のほとんど真後ろの点
で捕捉されるくさび40を備えている。くさび40を所定位
置に保持するように該くさび40に及ぼす付勢力はばね56
によって設定され、そのばね力は、くさび40に取り付け
られたロッド48の軸線に沿っている。矢印の63方向の付
勢力により、くさび40がアクチュエータアーム32の後ろ
側から引っ込むのを阻止し、そしてアーム32が急激に少
しでも移動したり、セクターギヤ30がピニオン28から外
れたりするのを阻止する。くさび40の角度は、衝撃が軸
線62に沿ってアクチュエータアーム32に加わった場合
に、力63の減少がなく、くさび40を所定位置に保持する
ように選択される。

上述した予負荷組立体の好ましい実施態様が、第１図
にディスクドライブに組み込まれた状態で示され、より
詳細には第２図及び第3A図、第3B図、第3C図に示されて
いる。この実施態様では、付勢力は、ピボットピン44と
円筒面60との間に捕捉されるくさび形要素40によって与
えられる。このくさび形要素40は、一体の支持要素50に
配置されたロッド48の端部に設けられている。ロッド48
の反対側の端部52は、第3A図の斜視図に示す、一体の支
持要素50の端部58に捕捉されている。第２図に明示する
ばね56がロッド48の全体にわたって摺動し、くさび40と
支持部材50の端片58との間は引張状態に保持されてい
る。

このばね56が、くさび形要素40の背面を押圧し且つ支
持部材50の端部で捕捉されて、くさびをピボットピン44
と円筒面60との間にきつく付勢するので、アクチュエー
タアーム32の半径方向の線62（第１図）に沿って強い付
勢力が常に生ずる。

付勢要素を備えたくさび形端部40は、実際には、ピボ
ットピン44の上側部分44A及び下側部分44Bと協働する上
側部分40A及び下側部分40Bを有するＵ形に形成されてい
る。

第２図の付勢構造を組み立てるには、ばね56を予め所
定位置に有するロッド48の端部を支持部材の背面の長溝
64に通し、くさびをピン44と面60との間に捕捉させ、ば
ね56を解放して端片58に捕捉させる。ロッド48の端部は
支持体の端片58の長溝64を貫通して延びるので、くさび
40は付勢ピン44の後ろ側に自由に移動でき、それゆえ部
品全体を容易に組み立てることができる。ピン44をもつ
支持部材50のアーム66は、第２図に示すように、くさび
40がピン44の後ろ側に延びたときにヒンジとして機能す
る薄肉部68を有している。支持部材50をハウジング壁に
固定するために、支持部材50の後部には翼形要素72が設
けられている。翼72はハウジング壁内の長溝74と噛み合
う。翼72は挿入しているときにわずかに変形することが
できる。解放時、長溝の内側で解放される翼の弾性力
が、支持部材50を壁12に対して所定位置に保持すること
になる。

支持組立体の別の実施態様の主要な構成要素が第４図
に示されている。アクチュエータアームの付勢予負荷組
立体は、本質的には、ハウジング２の端部壁12で支持さ
れた金属帯板80で形成された可撓部材から成る。支持点
は重要ではない。可撓部材80が水平平面内で、即ち、デ
ィスクの記録媒体14の面と平行に自由に移動できること
だけが重要である。帯板80は可撓性を有し、したがって
帯板80は付勢シリンダ82によってアクチュエータアーム
32の方に押される。帯板80は、ピン44の一定な移動を可
能にするために、本質的に弾性ヒンジである。

可撓部材80は、溝形部材46に圧入されたピン44を支持
している。セクターギヤ30をもつアーム32が、アクチュ
エータアームの駆動軸26の表面に形成されたピニオン28
に押し付けられる。それゆえ、上述したように、アクチ
ュエータモータ32の回転で、アクチュエータアーム32を
円弧34に沿って選択的に移動させ、それにより、変換器
ヘッド18を選択的に位置決めする。シリンダ82がロッド
84上を摺動し、ばね56によって、好ましい実施態様と同
じ方法で、ピボットピン44の後ろ側の位置に付勢され
る。しかしながら、この実施態様では、シリンダが自由
に摺動するので、ロッド84を所定位置に保持するために
基部４にねじ92で取り付けられたフレーム90にロッド84
の反対側の端部88を固定する。更に別の例として、アク
チュエータアームを２つの部分から形成してもよい。第
１の部分は、熱補償に適した材料から選択され、したが
ってピボットピン44と軸26の間のアクチュエータアーム
の長さは、温度変化で著しくは変化しない。アームの第
２の部分は耐摩耗、低摩擦の材料から選択され、したが
ってピボットピン44は、第２のアーム部分の背面に形成
されたＶ形溝76に対して容易に回動することができる。

この明細書を読む当業者には、本発明の他の実施例が
明らかであるかもしれない。それゆえ、本発明の範囲は
請求の範囲によってのみ制限されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って設計されたディスクドライブ
の主要な要素を示す平面図である。 第２図は、本発明のアクチュエータアームを取り付ける
のに使用される可撓部材、及びこのアームとともに使用
される付勢装置を示す拡大詳細図である。 第3A図は、第１図及び第２図のディスクドライブにおけ
るアクチュエータアームの付勢支持部材を示す斜視図で
ある。 第3B図及び第3C図は、本発明のディスクドライブのハウ
ジング内の付勢くさびを示す詳細図である。 第４図は、本発明の別の実施態様を示す、第２図と同様
の拡大詳細図である。 ２……ハウジング、 14……ディスク、 18……変換器、 20……アーム組立体、 26……モータの軸、 28……ピニオン、 30……セクターギヤ、 32……アクチュエータアーム、 35……ピボット点、 40……くさび、 40A、40B……上側部分、下側部分、 44……ピン、 44A、44B……上側部分、下側部分、 48……ロッド、 50……支持部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−133564（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−87280（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−111058（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−42541（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスクドライブのハウジング内に配置さ
   れ、変換器をハウジング内のディスク形記録媒体に対し
   て位置決めする装置を有する回転アクチュエータヘッド
   位置決め装置であって、 前記ディスクの側面に沿って延び、ハウジング内で移動
   できる、変換器を位置決めするための細長いアーム組立
   体と、 前記アーム組立体の一側面まで前記ディスクの上に延び
   る変換器取付アームと、を有し、前記アーム組立体は、
   前記変換器を前記媒体に対して位置決めするため、前記
   ハウジング内で前記ディスク形媒体と平行な平面内で移
   動でき、 前記アーム組立体の支持された一方の細長い端部は、前
   記アーム組立体のピボット点で衝撃吸収支持装置によっ
   て支持され、前記衝撃吸収支持装置は、前記アーム組立
   体に対して概して垂直に延びており、 ハウジング内に取り付けられ、前記アーム組立体支持端
   部の反対側のアーム組立体の被駆動端部と連結されたス
   テップモータを有するステップモータ装置と、 前記アーム組立体と前記モータとの間の伝動装置と、を
   さらに有し、前記伝動装置が、前記モータの軸に設けた
   ピニオンと、前記アーム組立体の面に設けたセクターギ
   ヤとから成り、前記ステップモータ装置の回転で前記ア
   ーム組立体が前記変換器をディスクのトラック上に選択
   的に位置決めするように前記セクターギヤと前記ピニオ
   ンが前記衝撃吸収支持装置によって噛み合い状態に付勢
   される、ヘッド位置決め装置。
2. 【請求項２】前記衝撃吸収支持装置は、前記アーム組立
   体の前記細長い端部に設けられたＶ形溝に押しつけた状
   態でピンを保持する可撓性のＵ形支持要素から成り、前
   記ピンは前記ピボット点に位置し、それによって、前記
   アーム組立体が前記ピンを中心にして回動することを可
   能している、請求項（１）記載のヘッド位置決め装置。
3. 【請求項３】前記ピンと前記ハウジングの端部壁との間
   を摺動できる付勢要素を有し、前記付勢要素は、前記ピ
   ンと接触する支持端部を有し、前記支持端部は、前記ア
   ーム組立体に対する衝撃によって前記アーム組立体と前
   記モータとを連結する前記セクターギヤと前記ピニオン
   の係合が外れないようにするために、前記アーム組立体
   のピボット点及び前記モータの軸を通って延びる軸線に
   沿った点に位置決めされる、請求項（２）記載のヘッド
   位置決め装置。
4. 【請求項４】前記付勢要素は、前記ピン及び前記アーム
   組立体の後ろ側に延びるロッドに設けたくさびから成
   り、前記くさびは、前記付勢要素の前記支持端部に位置
   決めされており、前記くさびの１つの面は、前記ピンと
   接触し、前記軸線に対して角度を成して配向されてい
   る、請求項（３）記載のヘッド位置決め装置。
5. 【請求項５】前記ロッドに設けられ、前記くさびを前記
   ピンの後ろ側へ付勢し、かつ前記くさびを前記アーム組
   立体の後ろ側から後退させない方向に前記ロッドに沿っ
   て前記くさびに対する付勢力を作るばね装置を有する、
   請求項（４）記載のヘッド位置決め装置。
6. 【請求項６】前記ピンはＵ形支持部材の一方の脚部に設
   けられ、前記Ｕ形部材の他方の脚部は、前記ハウジング
   の壁の長溝と係合する要素を有する、請求項（５）記載
   のヘッド位置決め装置。
7. 【請求項７】前記支持部材の前記脚部は前記Ｕ形要素の
   基部で係合され、該基部は、前記ピンを前記アーム組立
   体の支持された端部の後ろ側に配置させ、かつ被駆動端
   部をモータのピニオンに向かって付勢する、ヒンジとし
   て機能する比較的簿肉部分から成る、請求項（６）記載
   のヘッド位置決め装置。
8. 【請求項８】前記ピンは、前記脚部の延出部分で分離さ
   れた上側部分及び下側部分を有し、前記くさびは、前記
   ピンを付勢して前記アーム組立体の前記支持された端部
   と係合させる上側部分及び下側部分を有する、請求項
   （７）記載のヘッド位置決め装置。