DE69022624T2

DE69022624T2 - Kopfträgerarm für eine Platteneinheit.

Info

Publication number: DE69022624T2
Application number: DE69022624T
Authority: DE
Inventors: Ramgopal Battu; Sanjoy Ghose; Iraj Jabari
Original assignee: Seagate Technology LLC
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 1989-05-01
Filing date: 1990-05-01
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2010-05-02
Also published as: SG52567A1; JPH0329170A; DE69032925D1; KR950002393B1; HK32096A; EP0396393A3; JP2935373B2; KR900018973A; DE69022624D1; EP0396393B1; US4979063A; EP0396393A2; DE69032925T2; EP0632432B1; EP0632432A3; EP0632432A2; CA2015842A1

Description

Diese Erfindung ist insgesamt auf das Gebiet der Plattenantriebe mit Drehbetätigungseinrichtungen und insbesondere auf einen verbesserten Schwenklagermechanismus für den Betätigungsarm gerichtet
Plattenantriebe zeichnen auf konzentrischen kreisförmigen Spuren auf Magnetplatten gespeicherte Informationen auf und geben sie wieder. Die Spuren werden von Magnetköpfen beschrieben und gelesen, die genau über einer ausgewählten Spur auf der Oberfläche der Platte positioniert werden müssen. Zum Positionieren der Köpfe und für ihr genau positioniertes Halten über der ausgewählten Spur hat man verschiedene Verfahren verwendet. Die beiden gewöhnlich verwendeten Arten von Kopfpositioniermechanismen sind lineare und drehbare Kopfbetätigungseinrichtungen. Die DE-A-2812981 und die JP-A-59/36379 offenbaren Beispiele für solche Kopfpositionieranordnungen.
Bei der zweiten Bauweise, auf die diese Erfindung gerichtet ist, bewegt sich der Kopf insgesamt radial beim Zugang zu den verschiedenen Plattenspuren. Die Bewegung erfolgt jedoch gewöhnlich längs eines Segments eines Kreises. Die allgemein bekannte Form einer Drehbetätigungseinrichtung hat einen Kopf-/Armträger zum Tragen des Wandlers, wobei der Wandler oder der Lese-/Schreibkopf sich von einem Schwenklager aus zu der Spurposition erstreckt, auf die ein Zugang erfolgen soll. Um im wesentlichen eine V-förmige Betätigungsarmanordnung mit dem Kopf/Arm zu bilden, erstreckt sich von dem Schwenklager ein Betätigungsarm, der seinerseits mit einem Schrittmotor gekoppelt ist. Wenn sich der Schrittmotor dreht, dreht sich die Betätigungsarmanordnung um den Schwenkpunkt, wobei der Wandler von Spur zu Spur bewegt wird. Es ist klar, daß ein hochstabiles Schwenklager am Ende des Betätigungsarms distal vom Schrittmotor absolut nötig ist, damit bei dem durch Zeit und wiederholten Gebrauch verursachten Verschleiß und bei den durch Änderungen in der Betriebstemperatur herbeigeführten Schwankungen die vorhandene Position des Wandlers bezüglich einer Zielspur und seine Langzeitstabilität über dieser Spur nicht leicht verändert wird. Der Schwenkmechanismus muß hohe Genauigkeit, Betriebssicherheit und geringen mechanischen Widerstand bieten. Bei dem gegenwärtigen preisbewußten Wettbewerb auf dem Plattenantriebsmarkt muß außerdem der Schwenkmechanismus einfach gebaut und montierbar sein.
Die Schwenkmechanismen nach dem Stand der Technik haben insgesamt einen Schaft, der die Verbindung der beiden Arme trägt, d.h. des Betätigungsantriebsarms und des Kopfarms, zwei Kugellager sowie die erforderlichen Federhalter, Vorspannfedern und Befestigungseinrichtungen, welche die einzelnen Elemente mit den Armen verbinden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen einfachen und hochzuverlässigen Schwenkmechanismus zu schaffen, der zudem die geforderte Genauigkeit und Zuverlässigkeit in der Positionierung des Wandlers über einer gewünschten Spur auf der Platte bietet, die von anderen komplexeren Schwenkmechanismen bereitgestellt wird.
Diese Erfindung stellt einen Plattenantrieb mit einem Basisgußteil und hochstehenden Seitenwänden, die ein Datenspeichervorrichtungsgehäuse bilden, mit einer in Drehung versetzbaren Platte, die auf einem Spindelmotor für eine konstante Rotation gelagert ist und auf der Daten in adressierbaren Positionen auf Spuren gespeichert sind, und mit einem Betätigungsarm bereit, der einen Wandler für den Zugang zu der Stelle auf der Platte trägt, wo Daten gespeichert werden können, wobei der Betätigungsarm einen langgestreckten ersten Armabschnitt, der sich von einem Schwenklagerpunkt angrenzend an eine der hochstehenden Seitenwände erstreckt und davon gehalten wird, um einen von dem Basisgußteil getragenen Schrittmotor zu kontaktieren, und einen zweiten Armabschnitt aufweist, der sich von der Seite des ersten Armabschnitts aus über die sich drehende Platte erstreckt, die Drehung des Schrittmotors eine Bewegung des Arms verursacht, um den Wandler bezüglich der Platte zu positionieren, das Schwenklager auf dem Basisgußteil an dem Schwenkpunkt angebracht ist, an dem der Betätigungsarm durch eine Bandfeder gehalten ist, und wobei der Plattenantrieb dadurch gekennzeichnet ist, daß das Schwenklager eine abgefaste Fläche hat, die in Kontakt mit der Bandfeder steht, welche ein erstes und ein zweites Ende, die teilweise um das Lager herum zwischen dem ersten und zweiten Ende angeordnet und an den Enden an dem Betätigungsarm festgelegt sind, und einen oberen, nach vorne eingekerbten Abschnitt hat, um ein Ende des zur Lageranordnung distalen ersten Armabschnitts in einen festen Kontakt mit dem Schrittmotor vorzuspannen, so daß eine Drehung des Schrittmotors sich genau in eine Bewegung des Arms umsetzt.
Insbesondere stellt die Erfindung als Schwenklageranordnung die Kombination eines Lagers bereit, das auf einer Seite von einem dreieckslenkerförmigen Ende des Betätigungsarms und auf der anderen Seite von dem vorspannenden Federmetallband umgeben ist, dessen Enden fest an den geteilten Enden des Dreieckslenkers des Betätigungsarms festgelegt sind. Wenn die Armanordnung in dem Plattenantrieb montiert ist, ist das Lager auf seinem Rotationszentrum angeordnet, wobei die Federzugkraft den Kopf des Betätigungsarms gegen die Spindel des Schrittmotors vorspannt. Dadurch, daß das distale Ende des Betätigungsarms mit einem Zahnsektor versehen wird, der an seiner Fläche Zähne aufweist, die mit einem Ritzel an der Motorwelle des Schrittmotors kämmen, verursacht eine Drehung der Motorwelle über die Fläche des Zahnsektors eine Bewegung des Betätigungsarms und damit des Trägers und des Wandlers über der Oberfläche der Platte. Der den Träger und den Wandler tragende Kopfarm erstreckt sich von der Seite des Betätigungsantriebsarms an einer Stelle nahe dem vom Schrittmotor angetriebenen Ende des Antriebsarms, wodurch die Kopfarmlänge verringert wird.
Durch den Einsatz dieser Ausführungsform wird die normale Schwenklageranordnung beseitigt. Es wird eine leicht montierbare Plattenantriebsanordnung mit geringen Kosten unter Verwendung einer minimalen Anzahl von Teilen geschaffen. Bei Stoß tritt ein minimales Aus-der-Spur-Kommen auf, da die Federkraft den Eingriff zwischen dem Betätigungsarm und dem Schrittmotor aufrecht erhält. Ein Zahnverschleiß des Zahnsektors oder des Ritzels führt zu einem minimalen radialen Aus-der-Spur-Kommen, da der Verschleiß zu einer größtenteils tangentialen Bewegung des Kopfes auf der Spur, einem weiteren vorteilhaften Merkmal dieser Erfindung, führt, wobei der obere Abschnitt des Federbandes etwas gebogen wird, um gegen die Oberseite des Lagers zu drücken, das für den Betätigungsarm das Schwenkzentrum ist. Dies ergibt auf der Länge des Betätigungsarms eine Abwärtskraft, so daß der Arm etwas nach unten zur Basis an dem distalen Ende des Betätigungsarms hin gerichtet wird. Dies verhindert eine Eingriffslösung des Betätigungsarms von der Schrittmotor-Treibwelle bei Stößen.
Das folgende ist eine Beschreibung einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen
Fig. 1A eine Draufsicht auf den Plattenantrieb, das Plattenantriebsbasisgußteil und den Betätigungsarm gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 1B eine perspektivische Ansicht der Anordnung von Fig. 1A,
Fig. 2 eine auseinandergezogene Ansicht der wesentlichen Elemente des Betätigungsarms der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine vertikale Schnittansicht des Basisgußteils der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4A eine Schnittansicht des Lagergehäuses der vorliegenden Erfindung und
Fig. 4B eine Draufsicht auf eine alternative Ausführung des Betätigungsarmträgers sind.
In Fig. 1A und 1B sind die Hauptkomponenten eines Plattenantriebs dargestellt, der gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut ist, und ein Gehäuse 2 mit einer Basisplatte 4 und hochstehenden Wänden 6, 8, 10 und 12 hat, die den umschlossenen Bereich bilden, wo die rotierende Platte und der Betätigungsarm angeordnet sind. Das einstückige Basisgußteil für die Basis dieses Plattenantriebs ist in Fig. 3 in weiterer Einzelheit gezeigt. Das Basisgußteil hat einen Spindelmotor-Haltebereich 20, wo der Spindelmotor positioniert und für eine Drehung der Platte gelagert ist, auf der die Daten gespeichert sind. Die Platte dreht sich in dem insgesamt mit 22, 24 bezeichneten offenen Bereich, wo ein ausreichender freier Raum gebildet wird, um eine oder mehrere Platten für eine Drehung anzuordnen, während ein Bereich verbleibt, in dem Luft frei über die Oberfläche der Platte strömen kann.
Angrenzend an eine der Seitenwände 4 ist ein Bereich 26 ausgebildet, wo ein Schrittmotor angeordnet ist. Die Treibwelle des Schrittmotors erstreckt sich durch die Treibwellenöffnung 28 nach oben in Kontakt mit dem distalen Abschnitt des Betätigungsarms, der unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben wird. Die schrittweise Drehung des Schrittmotors verursacht eine Bewegung des Betätigungsarms, wobei der Arm einen Wandler trägt, der dadurch selektiv über der Oberfläche der Platte in dem offenen Bereich 22 für den Zugang zu den Daten auf der Oberfläche der sich drehenden Platte positioniert wird.
Das oben beschriebene Merkmal der Erfindung ergibt sich deutlicher aus Fig. 1, die eine Draufsicht auf die Speicherplatte 30 zeigt, welche in dem Gehäuse 2 für eine Drehung um die Spindel 31 angeordnet ist. Der Betätigungsarm 32, der einen Treibarm 38 und einen Wandlertragarm 44 aufweist, trägt den Wandler 34 am Ende des Trägers 36. Der Arm 32 bewegt sich ansprechend auf die selektive schrittweise Drehung des Schrittmotors 37. Die Betätigungsarmanordnung 32 und insbesondere der Treibarmabschnitt 38 erstrecken sich von einer Schwenklagerhalterung 40 zu der Treibwelle 42 des Schrittmotors 37. Der Treibarm 38 trägt an seiner einen Seite sich zu der rotierenden Platte hin erstreckend den Wandlertragarm 44, an dem der Träger 36 und der Wandler 34 befestigt sind. Wenn sich der Treibarm 38 längs des insgesamt von dem Pfeil 50 beschriebenen Weges zurück und vor bewegt, bewegt sich der Wandler 34 von Spur zu Spur für den Zugang zur definierten Datenstelle.
Der Treibarm 38 schwenkt um ein insgesamt mit 52 bezeichnetes Lager, das im einzelnen nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wird. Die Bewegung des Treibarms 38 erfolgt ansprechend auf die Drehung des Schrittmotors 37, der unter der Basisplatte 4 montiert ist. Die Treibwelle 42 des Schrittmotors 37 erstreckt sich nach oben durch die Basisplatte 4. An der Motortreibwelle 42 ist spanabhebend ein Ritzel 54 ausgebildet, das mit den Zähnen einer Zahnstange 56 kämmt, die an dem Ende des Betätigungstreibarms 38 gehalten ist. Eine Drehung der Welle 42 veranlaßt den Arm 38, sich insgesamt längs der durch den Pfeil 50 veranschaulichten radialen Bahn um den Schwenklagerpunkt 52 zu drehen, um den Wandlerkopf 34 von Spur zu Spur zu bewegen.
Die Einzelheiten des Betätigungsarms mit dem Treibarmabschnitt 38 und dem Kopfarmabschnitt 44 ergeben sich deutlicher in Fig. 2. Wie dort gezeigt ist, ist der Betätigungsarm aus einem Material mit geringem Gewicht oder aus einem synthetischen Material hergestellt, das so gewählt wird, daß der Arm längs seiner Längsachse flexibel ist, jedoch gegen jegliche Drehung um seine längste Achse eine beträchtliche Widerstandskraft hat. Der Arm endet insgesamt in einer Dreieckslenkerform mit Armen 62, 64, die sich im wesentlichen senkrecht zu der größeren Achse des Arms erstrecken und die Lagerfeder 70 tragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Arm 38 bimetallisch und ist bei einer bevorzugten Ausführung aus einer Kombination aus Aluminium für den größeren Abschnitt 60 mit einem der Endarme 62 und aus Invar oder rostfreiem Stahl für den anderen Bandfeder-Haltearm 64 hergestellt. Auf diese Weise sind die Metalle so gewählt, daß die Länge einer Seite schneller als die der anderen zunimmt oder abnimmt, was einen geringfügigen Drehungseffekt des Arms um die Achse des Lagers 52 und längs des Wegs 50 herbei führt, so daß der thermische Effekt auf den Arm annähernd der gleiche ist wie das Wachstum oder die Verringerung der Größe der sich drehenden Magnetplatte mit der Temperatur.
Wie oben erläutert wurde, sind der Betätigungsarm 32 und insbesondere der Treibarmabschnitt 38 an einem Ende gehalten und drehen sich um ein Lager 52. Das Lager selbst wird von der Basis 4 abgestützt, was im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 4A beschrieben wird, und hat ein Paar von nachgiebigen Lagern 53, 54, die im wesentlichen längs der gezeigten Kraftlinien 55, 56 nach innen vorbelastet sind. Das Ziel ist, eine sehr lange wirksame Achse zu schaffen. Dag Lager ist durch Verwendung einer Schraube 57 vorbelastet. Die Verwendung dieser Lagerauslegung ermöglicht eine zulässige Fehlausrichtung der Zahnstange 56 an dem angetriebenen Ende des Arms 32 und des Ritzels 54 an der Schrittmotorwelle 42. D.h., die Lager sind auf einer Seite 58 belastet und die andere Bodenseite 59 wird zur Deckung durch Ruhen an einer Schulter 60 des Basisgußteils 4 verwendet, so daß die fluchtende Ausrichtung des Lagers 52 auf dem Basisgußteil 4 immer genau definiert ist.
Die Bandfeder 70 belastet den Betätigungsarm 38, 44 in Richtung des Pfeils 72 (Fig. 2), so daß die Zahnsektorfläche 56 jederzeit fest gegen das Ritzel 54 gedrückt wird. Kleine Befestigungslöcher 74 in der Bandfeder 70 befestigen zusammen mit Klemmen 76 und Schrauben 78 die Bandfeder 70 fest an den ausgestreckten Armen 62, 64 des Dreieckslenkers auf der Rückseite des Betätigungsarms 38. Der obere Abschnitt 80 der Bandfeder 70 ist nach vorne zum Betätigungsarm 38 hin eingekerbt oder abgefast. Auf diese Weise wird ein Drehmomenteffekt längs der langen Achse des Betätigungsarms 38 erreicht, wodurch der Betätigungsarm etwas nach unten zu der Basis 2 in Richtung des Pfeils 82 in Fig. 2 gedrückt wird. Dadurch ist der Betätigungsarm gegen das Ritzel 54 durch die Bandfeder 70 vorgespannt und bleibt unten an dem Ritzel und wird sich auch von dem Ritzel im Falle eines stärkeren Stoßes nicht absetzen oder lösen, der auf den Plattenantrieb ausgeübt wird, unabhängig von der Richtung des Stoßes.
Die Anordnung des Betätigungsarms als ganzes wird leicht, wie in Fig. 2 gezeigt, dadurch erreicht, daß die Zahnstange 56 als ein gesondertes, mit dem angetriebenen Ende des Treibarmabschnitts 38 des Betätigungsarms zu verschraubendes Element vorgesehen wird, wobei eine Tragplatte 90 und Schrauben 92 verwendet werden.
Das flexible Band 70 ist durch die Schrauben 78 an den Enden der Arme 62, 64 an dem gehaltenen Ende des Betätigungsarmaufbaus festgelegt. Die Feder ist fest an dem Arm mit dem gekrümmten Abschnitt der Feder angebracht, die fest an der Rückseite des Lagers 52 festgelegt ist, wobei der gebogene Abschnitt 80 gegen die abgefaste Fläche 94 des Lagers gedrückt wird, so daß die Federkraft stark längs der Achse des Betätigungsarms ausgeübt wird und das Ritzel gegen die Zahnstange drückt. Die Zahnsektorzähne 56 bleiben konstant in fester Kupplungstransmissionsanordnung mit dem Ritzel 54, so daß auch bei Verschleiß oder Stoß weiterhin eine feste Verbindung bestehen bleibt.
Der Laufbereich des Betätigungsarms ist durch den Anschlag 81 in Fig. 48 begrenzt. Der Anschlag hat einen Kunststoffeinsatz 82 mit einer Öffnung für eine Schraube 83 und eine Metallabdeckung 84, die ebenfalls durch die Schraube 83 an Ort und Stelle gehalten wird, die ein unzulässiges Biegen des Kunststoffeinsatzes 82 verhindert. Ein hochstehender Zapfen 85 an dem Kunststoffeinsatz 82 berührt die Seiten des Arms 38, um so die Bewegung des Arms zu begrenzen.
Als Alternative zu dem Armaufbau, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, kann der in Fig. 48 gezeigte Aufbau eingesetzt werden. Bei dieser Ausführung endet die Betätigungsarmanordnung in zwei gesonderten Armen 100, 102, von denen jeder aus Bimetallabschnitten 104, 106 zur Bildung des einen Armes und 108, 110 zur Bildung des anderen Armes besteht. Die Verwendung dieser Ausführung ergibt einen noch flexibleren Betätigungsarm, der eine beträchtliche Kraft längs der Achse 112 ausübt, die entlang der Länge des Betätigungsarms verläuft, während die Verwendung des Bimetallaufbaus dafür sorgt, daß das Ziel der Temperaturkompensation erreicht wird.

Claims

1. Plattenantrieb mit einem Basisgußteil (4) und hochstehenden Seitenwänden (6, 8, 10, 12), die ein Datenspeichervorrichtungsgehäuse (21) bilden, mit einer in Drehung versetzbaren Platte (30), die auf einem Spindelmotor für eine konstante Rotation gelagert ist und auf der Daten in adressierbaren Positionen auf Spuren gespeichert sind, und mit einem Betätigungsarm (32), der einen Wandler (34) für den Zugang zu der Stelle auf der Platte trägt, wo Daten gespeichert werden können, wobei der Betätigungsarm einen langgestreckten ersten Armabschnitt, der sich von einem Schwenklagerpunkt (52) angrenzend an eine der hochstehenden Seitenwände erstreckt und davon gehalten wird, um einen von dem Basisgußteil getragenen Schrittmotor (37) zu kontaktieren, und einen zweiten Armabschnitt (44) aufweist, der sich von der Seite des ersten Armabschnitts aus über die sich drehende Platte erstreckt, die Drehung des Schrittmotors eine Bewegung des Arms verursacht, um den Wandler bezüglich der Platte zu positionieren, und das Schwenklager (52) auf dem Basisgußteil an dem Schwenkpunkt angebracht ist, an dem der Betätigungsarm durch eine Bandfeder gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenklager eine abgefaste Fläche (94) hat, die in Kontakt mit der Bandfeder (70) steht, welche ein erstes und ein zweites Ende, die teilweise um das Lager herum zwischen dem ersten und zweiten Ende angeordnet und an den Enden an dem Betätigungsarm (38) festgelegt sind und einen oberen, nach vorne eingekerbten Abschnitt (80) hat, um ein Ende des zur Lageranordnung distalen ersten Armabschnitts in einen festen Kontakt mit dem Schrittmotor vorzuspannen, so daß eine Drehung des Schrittmotors sich genau in eine Bewegung des Arms umsetzt.

2. Plattenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandfeder (70) zwischen den Enden einen gekrümmten Abschnitt hat, der den hinteren Abschnitt der Lageranordnung (52) umgibt und an der Lageranordnung befestigt ist, wobei der hintere Abschnitt der Lageranordnung der Teil der Lageranordnung ist, der bezüglich des Schwenkpunkts zu dem distalen Ende des ersten Armabschnitts gegenüberliegend positioniert ist, welcher von der Lageranordnung gehalten wird, wodurch der Betätigungsarm zwischen der Lageranordnung und dem Schrittmotor gehalten ist, ohne daß der Betätigungsarm direkt an der Lageranordnung angebracht ist.

3. Plattenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsarm in einem Dreieckslenker endet, wobei ein erster Arm (62) und ein zweiter Arm (64) des Dreieckslenkers im wesentlichen senkrecht zu einer langen Achse des Betätigungsarms (38) enden und das Ende des ersten Dreieckslenkerendarms und das Ende des zweiten Dreieckslenkerendarms fest mit den Enden des Bandes (70) verbunden sind, um den Betätigungsarm gegen den Schrittmotor zu halten und vorzuspannen.

4. Plattenantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsarm (38) hauptsächlich aus einer ersten Metallart mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht und ein Betätigungsarmsegment (64) aus einer zweiten Metallart mit einem anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, so daß bei Temperaturänderungen der Betätigungsarm den Wandler insgesamt längs der Spuren oder tangential zu ihnen verschiebt.

5. Plattenantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Metall Aluminium ist und daß das zweite Metall Invar ist.

6. Plattenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung ein Paar von axial im Abstand angeordneten, nachgiebigen, unter Vorlast stehenden Lagern (53, 54) aufweist, wobei eine untere Seite angrenzend an das Basisgußteil (4) und eine obere Seite distal von dem Basisgußteil angeordnet ist, die Lagervorlast durch eine Schraube (57) herbeigeführt wird, die einen Gewindeabschnitt und einen Kappenabschnitt hat und längs der Drehachse der Lager zur Einstellung der Vorlastkraft drehbeweglich ist, der Schraubenkappenabschnitt an der Oberseite der Lageranordnung anliegt, um die Lageranordnung auf der Oberseite unter Vorlast zu setzen, und die Unterseite der Lageranordnung eine fixierte Paßfläche bildet, die mit einem Schulterabschnitt (60) zusammenwirkt, der an dem Basisgußteil so festgelegt ist, daß die Positionsausrichtung der Lageranordnung auf dem Basisgußteil genau bestimmt ist.

7. Plattenantriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schulterabschnitt (60) ein Stück mit dem Basisgußteil (4) bildet.