JPS59210572A - バンド駆動アクチユエ−タ−を有するデイスク駆動装置の機械的ダンパ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメモリーを回転させるためのバンド駆動アクチ
ュエーターに関し、さらに詳しくはオープンループステ
ップモーターによって駆動されるバンド駆動アクチュエ
ーターの機械的ダンパーに関する。

ヘッド位置決め機構またはディスク駆動装置のアクチュ
エーターを駆動するのにステップモーターを有効に使用
するためには効果的な減衰作用すなわちダンピングを行
うことが重要である。最近のディスク駆動装置に設定さ
れる探索／設定時間（５ｅｅｋ／　５ｅｔｔｌｅ　　ｔ
ｉｍｅ）すなわち読出し／書込みヘッドが選択されたデ
ータのトラック上に静止されるのに要する時間は極めて
短く、読出し／＠込１八１１７は梶１悄亡柄番＝−り出
にち＼１７　ｆｙ　Ｉ−二か１トする力に対抗する手段
が必要になってきた。実際上酸る設計者は上述のような
短い探索／設定時間に対抗できるようないわゆる安価な
ディスク駆動装置のアクチュエーターに対する閉じたル
ープのダンピング装置を提案している。

この明細書にお【プる説明のために、以下において「探
索時間」によって（１）読出し／書込みヘッドが選択さ
れたデータのトラックに動くのに要する時間子（２）読
出し／書込みヘッドが前記データのトラック上に設定さ
れるのに要する時間を示すのに使用するが、伯の人達は
或いはこれらの２つの時間の和を上述のように探索／設
定時間と称するのを好むかも知れない。

公知のようにオーブンループ被駆動ステップモーターは
安価なディスク駆動装置のアクチュエーターに選択され
て使用された駆動装置であった。

これらのステップモーターは比較的安価であって、大抵
のフロッピーディスク駆動装置および成る種のウィンチ
ェスタ−ディスク駆動装置 （Ｗ；ｎｃｈｅｓｔｅｒ　　ｄｉｓｋ　　ｄｒｉｖｅ　
）に対してさえもその要求条件を満足させる充分な位置
決め精度および反復能力を与えるものである。例えば、
このようなステップモーターは、１９７９年７月１０日
発布の１記録／再生機械のヘッド位置決め機構」に対す
る米国特許第４，１６１，００４号に記載された型式の
バンド駆動アクチュエーターを付勢するディスク駆動装
置に良好に使用されてきた。

詳しくはシャガートＳＡ　　８５０デイスク駆動装置（
Ｓｈｕｇａｒｔ　ＳＡ　　８５０　　ｄｉｓｋ　ｄｒｉ
ｖｅ　）ハフロッピーディスク駆動装置の一例であって
、このものは前記特許に記載された直線バンド駆動アク
チュエーターを作動させるためのオーブーンループステ
ップモーターを有するが、一方シャガートＳＡ　　４０
００はウィンチェスタ−ディスク駆動装置の一例であっ
て、このものは前記特許に記載された回転バンド駆動ア
クチュエーターを作動させるためのオープンループステ
ップモーターを有している。

ディスク駆動の殆どの応用面において、中−のトラック
の前記探索時間は、探索時間がいわゆる潜在的時間（す
なわちディスクが１回の完全な回転を行うのに要するＦ
Ｒ間ンを超過する場合にのみ重要な要因である。もし探
索時間が前記潜在的時間よりも短い場合には潜在的時間
が、使用者には通常興味のあるパラメーターであるディ
スク駆動装置の平均の単一のトラックデータ捕捉時間（
ａｖｅｒａｇｅ　　ｓｉｎｇｌｅ　　ｔｒａｃｋ　　ｄ
ａｔｅ　　ａｃｃｅｓｓｔｉｍｅ）を決定するのである
。

ステップモーターが本来的に減衰装置の作用を受けるも
のであることは良く知られている。特に、このようなス
テップモーターのローターが、これの付勢された位相ま
たは捲線と整合状態で回転する時にステップモーターの
ローターが増大された磁気的牽引力を受け、ローターが
回転し過ぎて整合位置の前後に振動を行う傾向を有する
ことが知られている。したがって、このようなモーター
の減衰を行うためのオープンおよび閉じたシステムを開
発するために大なる努力および費用が費やされてきたの
である。閉じたループのダンピングシステムは本発明の
範囲外であるが、このようなシステムは通常比較的高価
であることが理解される。

さらに、閉じたループのダンピングはその費用が高価で
あるにもかかわらず、単一のトラックの探索時間が潜在
的時間よりも短いことを確実になすことが目的である時
には常にステップモーター被駆動アクチュエーターを有
するディスク駆動装置に対して有利であつ７ｊ０ 判るように単一のトラックの探索時間はディスク駆動装
置の最も短い関連する探索時間である。

しかし、アクチュエーターに対するオープンループステ
ップモーターを使用して単一のトラックの探索時間が潜
在的時間よりも短いことを確実になすような明らかに野
心的とは言えない目的を達成することは困難であったけ
れども、それでもなおシャガートＳＡ　　１０００デイ
スク駆動装置におけるような粘性的なダンパーまたは前
記特許におけるような摩擦減速機構によるような、アク
チュエーターがその探索を完了した時にステップ率を低
減してステップモーターを機械的に減衰させる提案が多
数行われてきたのである。粘性的なダンパーは、比較的
直線的な一次減衰特性によって機械的ダンパーよりも有
利とされていたが、製造が比較的複雑で、望ましくない
汚染物、特に清浄であることが重要であるウィンチェス
タ−ディスク駆動装置を使用する場合において汚染物の
潜在的な供給源となる欠点を有していた。従来技術をさ
らに良く理解するためにはコーナインク、ケンネス・ニ
スの［可変リラクタンス・ステップモーターにおけるオ
ーバーシュートおよび振動］、インクレメンタル・モー
ション・コントロール・システム・アンド・デバイスに
関する第９年目議事録、４イリノイ大学、１９８０年６
月２−５　６５．−７８頁を参照すべきである。

本発明によって、ディスク駆動装置のオープンループス
テップモーター付勢のバンド駆動アクチュエーターを減
衰させるのに特に良く適した比較的に安価でしかも能率
の良い動力学的な機械的ダンパーが提供される。このダ
ンパーはエネルギー吸収弾性体によってバンド駆動装置
のキャプスタンに同心的に連動される予め定められた慣
１質量体を含んでいる。この弾性体の質量、形状および
エネルギー吸収特性はステップモーターに対して動力学
的な力を選択的に与えてディスク駆動装置の読出し／書
込みヘッドが選択されたデータトラックに達した時に望
ましくないステップモーターの振動に対抗して反対方向
に力を働かすのでめる。

このステップモーターの減速特性は、本出願人に譲渡さ
れた米国特許願「ディスク駆動ステップモーターのオー
プンループ加速／減速制御」　（Ｄ／８３００７４）の
教義によるようなぞれぞれの探索の終り毎に制御されて
、減衰が最も良好に行われるようになすのが望ましい。

何れにしても、ダンパーは潜在的な汚染物を比較的含ま
ず、したがって、特にウィンチェスタ−ディスク駆動装
置に対して好適であることが理解される。

本発明のその他の特徴および利点は添付図面に関連して
以下の説明を読むことによって明らかになる。

以下において本発明はその実施例を参照して詳述される
が、本発明をこのような実施例に限定する意図はないこ
とは理解されなければならない。

反対に本発明の目的は、特許請求の範囲に限定されるよ
うな本発明の精神および範囲に属する総ての修正、変形
および等何物を広く包含するものである。

さて、特に第１図を参照すれば、読み出し／書込みヘッ
ド１３をディスク状の記録メディア１４上の選択された
データのトラックに整合させるためのアクチュエーター
組立体１２を有するディスク駆動装置１１〈関係する要
部のみ図示）が設【ブられている。この記録メディア１
４は作動される間に矢印方向１６に回転するようにスピ
ンドル（図示せず）に心合されて取付けられている。ア
クチュエーター組立体１２はまたオープンループステッ
プモーター１７によって駆動され、読出し／書込みヘッ
ド１３を探索指令に応答して位置決めしてデータが記録
メディア１４の多数の同心的なデータトラックの何れか
１つに書込みまたはデータトラックの何れか１つから読
出すことができるようになっている。

図示のように記録メディア１４は剛性的な磁気的記録デ
ィスクまたは例えばウィンチェスタ−型駆動装置用の皿
状体である。しかし、本発明の広い特徴においては他の
型式のフロッピーまｌこ（ま可撓性ディスク駆動装置の
ようなディスク駆動装置も応用できることは明らかであ
る。さらに、唯１個の読出し／書込みヘッド１３のみが
示されて（Ｘるが、アクチュエーター組立体１２は１つ
また（まこれより多数ディスク上に多数の表面記録を行
うために多数のこのような読出し／書込みヘッドを指示
するように構成できることは理解されるところである。

公知の実施方法によって、アクチュエーター組立体１２
はアクチュエーターアーム２２をモーター１７の出力す
なわち駆動軸２３く第２図）に連動させるためのバンド
駆動装置２１を含む。図示のように、アクチュエーター
アーム２２の一端（ま固定の軸２４上で回転するように
適当な受軸（図示せず）を通して支持されてい−て、読
出し／書込みヘッド１３は通常の片持ち型式の腕部２５
によつて指示されているが、この腕部２５は図示されな
い装置によって軸２４の軸線〈すなわちアーム２２の回
転軸線）から予め定められた距離にてアクチュエーター
アーム２２に固定されている。したがって、アクチュエ
ーター組立体１２はいわゆる「回転アクチュエーター」
である。何故ならばバンド駆動装置２１がアクチュエー
ターアーム２２を、モーター駆動軸２３の増分的な、す
なわちステップ状の回転に応答して軸２４上で回転させ
るからである。それにもかかわらず、本発明は「直線的
な」バンド駆動アクチュエーターにも適用できることは
明らかである。

公知のようにウィンチェスタ−型ディスク駆動装置にお
いては、負荷が与えられた時の読出し／書込みヘッド１
３および腕部２５の形態は注意深く選択されて読出し／
＠込みヘッド１３が作動の間ディスク１４の表面から予
め定められた微小な距離だけ空気により支持される状態
で「浮いた」状態になされるようになっている。したが
って、このようなディスク駆動装置においては、アクチ
ュエーター組立体１２およびディスク１４は破線２７で
一示されるように空気濾過ハウジングまたは包囲体内に
気密に封止され、これにより読出し／書込みヘッド１３
とディスク１４との間に介在する恐れのある潜在的な汚
染物の存在する危険を低減するのである。典型的にはス
テップモーター１７はこの封止された包囲体の外側に配
置されるが、そのフランジ２８は包囲体の内部に配置で
きる。

ステップモーター１７の制御によってアク千ユニーター
アーム２２を回転させるために、バンド駆動装置２１は
、ビンまたはその他のものでモーターの駆動軸２３に固
定されるキャプスタン３１と、このキャプスタン３１お
よびアクチュエーターアーム２２に固定された実質的に
非伸長性のバンド３２とを含んでいる。さらに詳しくは
、バンド３２は、３３におけるようにしてキャプスタン
３１に固定され、これの廻りに巻かれて反対両方向の部
分３４および３５がキャプスタン３１から離れて伸長す
る際に互いに交叉してアクチュエーターアーム２２上の
間隔をおかれた２点で固定されるようになっている。し
たがって、モーター１７がキャプスタン３１を例えば時
計方向に回転させる時にはバンド３２の右側の部分３４
がキャプスタン３１から送出され、左側の部分３５はキ
ャプスタン３１に送込まれて、これによってアクチュエ
ーターアーム２２の時計方向の回転を生じさせ、読出し
／書込みヘッド１３がディスク１４の中心に向って動く
のである。判るように、キャプスタン３１が反対方向す
なわち反時計方向に回転される時は正確に反対の作動が
行われて、読出し／書込みヘッド１３　Ｆｙｔ１１４の
外縁に向けて動かすのである。バンド３２の２つの部分
３４および３５は大体同じ長さで幅が実質的に異なり幅
の大なる部分３５が溝を形成されて幅の狭い方の部分３
４が溝を通されるのが望ましい。この場合キャプスタン
３１の直径はキャプスタン３１の１回転より小さい回転
で読出し／書込みヘッド１３をディスク１４の最外側の
トラックから最内側のトラックまで、またはその逆方向
に動かすのに充分となされるように選ばれるのである。

不具合なバックラッシュを避けるために片持ち型の板ば
ね３９または同様のものがアクチュエーターアーム２２
とバンド３２の前記部分の内の一方例えば部分３５との
間に連結されて、これによりバンド３２に実質的に一定
の張力を与えるようになっている。

本発明によれば、第２図に最も良く示されるようにダン
パー４１が設けられて６るが、このダンパー４１はバン
ド駆動装置２１のキャプスタン４３に予め定められた慣
性質量体４３を連動させるためのエネルギー吸収弾性部
材４２を含んでいる。このダンパー４１はキャプスタン
３１の回転軸線の廻りに対称的であって、バンド駆動装
置２１がバランスを保つようになっている。判るように
、ダンパー４１の重要な利点は固体の状態（すなわち液
体の無い）の構造のために、たとえ望ましくない汚染物
源となる危険があるとしてもこのような危険が極めて少
ない状態でウィンチェスタ−型ディスク駆動装置の封止
された包囲体２７（第１図）内に取付けられることがで
きることである。

本発明を実施するために、エネルギー吸収弾性部材４２
の一端はバンド駆動装置２１のキャプスタン３１に固定
され、他端は慣性質量体４３に固定されて、慣性質量体
４３がキャプスタン３１の回転速度の変化に応答してト
ルクを弾性部材４２に与えるようになっている。弾性部
材４２は甚だ弾性の少ない材料により作られていて、弾
性部材４２に与えられる工、ネルギーを能率良く吸収す
るようになされていて、また弾性部材４２のばね率（５
ｐｒｉｎ（ｌ　　ｒａｔｅ）は、慣性質量体４３が探索
作動の完了時にステップモーター１７とは反対の位相で
振動するようなばね率になされている。このようにして
、慣性質量体４３により発生されたトルクは望ましくな
いステップモーターにより生じたアクチュエーターアー
ム２２および読出し／書込みヘッド１３の振動を減速す
なわち減衰させるＣつである。

ダンパー４１の減衰効率は、減衰されるべきこの系のば
ね率および慣性、ダンパー４１のばね率および慣性およ
びダンパー４１の減衰すなわちエネルギー吸収能力を含
む数種の互いに関係する要因に関係する。したがって、
いわゆる臨界減衰（ｃｒｉｔｉｃａｌ　　ｄａｍｐｉｎ
ｇ　）を得るか、またはこれに密に近似させるためには
ステップモーター１７の減速特性がそれぞれの探索作動
の終りにおいて制御されなければならない。このことは
、例えば前述の「オープンループステップモーターの加
速／減速特性を制御するためのパルス幅の変調」と題す
る米国特許願の教示によって行うことができる。

しかし、さらに一般的な応用可能性のある若干の観察事
項がある。その第一は、もしも弾性部材４２の容積が増
加し、一方ばね率すなわち剛性（５ｔｉｆｆｎｅｓｓ　
）が減少した場合（他の要因は総て実質的に一定に保持
されたとして）、最良の減衰作用を得るのにさらに小さ
い慣性質量体４３が必要となることが見出されたことで
ある。このような発見は、ダンパー４１の自然周波数に
根本的な変化が与えられない場合には弾性部材４２に付
加的なエネルギー吸収材料を付加することによってダン
パー４１の効率が増加されることを示すものである。第
二は、ダンパー４１の効率が弾性部材４２の受ける捩り
撓み量に関係することが発見されたことである。この発
見は、弾性部材４２が比較的柔らかい弾性体によって形
成されなければならず、また不必要な構造的な剛性を避
けるような形状にしなければならないことを示すもので
ある。

イー・エイ・アール・コーポレーションのエネルギー吸
収ゴム＃Ｃ−１００２が弾性部材４２の適当な材料の一
例である。

本発明により、弾性部材４２は細長い円筒形のスリーブ
となされ、慣性質量体４３は金属のリング状部材となさ
れるのが適当である。このような円筒形のスリーブおよ
び金属のリング状部材はキャプスタン３１と同心的にな
され、ダンパー４１がバンド駆動装置のバランスを損な
わないようになし、慣性質量体４３が円筒形のスリーブ
４２から半径方向に伸長して機械的な利点を向上させる
ようになされるのである。図示の実施例では慣性質量体
４３は、スリーブ４２の上端すなわち外端に固定される
比較的薄いフランジリング４５と、フランシリング４５
の底面すなわち内面に固定されてこの面から懸架される
厚い負荷リング４６を含む。このような慣性質量体４３
の複合構造は特にウィンチェスタ−型ディスク駆動装置
には有利である。何故ならばウィンチェスタ−型ディス
ク駆動装置においては包囲体２７（第１図）およびダン
パー　４１の間に必要な間隙が、スリーブ４２内に適当
なばね率を保有して装着されなければならないエネルギ
ー吸収材料の容積を制限するからである。

前述の説明から、本発明が、ステップモーター被駆動バ
ンド駆動装置のアクチュエーターを有するディスク駆動
装置の能率が良く、しかも安価な機械的ダンパーを提供
するものであることが判る。

認められるように、ダンパーの固体の状態の構造は、ウ
ィンチェスタ−型ディスク駆動装置に特に有利である。

何故ならばダンパーは包囲体内に汚染物を導入する不当
な危険を伴わずにこのようなディスク駆動装置を包囲体
内に完全に組込むことができ、しかもこのようなウィン
チェスタ−型ディスク駆動装置とともに使用することは
制限されないからである。ステップモーターの減速特性
は、ダンパーが最良の性能を発揮するように同調される
ことができるが、このことは実質的に臨界減衰作用が要
求される場合にのみ重要なのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により減衰されるステップモーター被駆
動アクチュエーターを有するディスク駆動装置の簡単化
された斜視図。 第２図は第１図に示されたアクチュエーターのバンド駆
動装置およびタンパ−の一部概略的に示された拡大断面
図。 １１・・・ディスク駆動装置、 １２・・・アクチュエーター組立体、 １３・・・読出し／書込みヘッド １４・・・ディスク状の記録メディア １７・・・ステップモーター ２１・・・バンド駆動装置 ２２・・・アクチュエーターアーム ２３・・・モーター駆動軸 ２４・・・固定軸 ２５・・・片持ち型式の腕部 ２７・・・ハウジングすなわち包囲体 ３１・・・キャプスタン ３２・・・バンド ３４．３５・・・バンドの部分 ３９・・・板ばね ４１・・・ダンパー ４２・・・エネルギー吸収弾性部材 ４３・・・慣性質量体 代理人　浅　　村　　　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ヘッドと、ディスク状の記録メディアに対して半径方向
   に運動するように前記ヘッドを支持するるステップモー
   ターとを有し、前記アクチュエーターがキャプスタンを
   有するバンド駆動装置を含んでいて、前記ステップモー
   ターが前記キャプスタンに連動される駆動軸を有し、探
   索指令に応答して前記ヘッドを前記記録メディアに対し
   て半径方向に位置決めするようになされたディスク駆動
   装置において、 探索の終りに前記ヘッドの振動を減衰させるための固体
   のダンパーを含み、 前記ダンパーが、 慣性質量体と、 結され、低弾性材料によって形成されて、前記慣性質量
   体により与えられる捩りエネルギーを吸収して前記振動
   を減衰させるようになす弾性部材と、を含んでいること
   を特徴とするディスク駆動装置。