KR20020008447A - 디스크 드라이브의 픽업 이송장치 - Google Patents

디스크 드라이브의 픽업 이송장치 Download PDF

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정문채
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구자홍
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Abstract

본 발명은 디스크 드라이브의 픽업 이송장치에 관한 것으로서, 본 발명은 픽업을 이동시키기 위한 구동력을 공급하는 슬레드모터와, 상기 슬레드모터로부터 구동력을 전달받아 회전되는 리드스크류와, 상기 리드스크류에 결합되어 리드스크류로부터 전달받은 회전력을 통해 상기 픽업을 직선 이동시키는 가이드피더로 구성된 디스크 드라이브의 픽업 이송장치에 있어서, 상기 가이드피더는 픽업에 고정되는 몸체부와, 상기 몸체부의 일측에 형성되고 상기 리드스크류의 나사골에 맞물리는 톱니가 형성된 텐션암부로 이루어지고, 상기 텐션암부는 리드스크류를 기준으로 상기 리드스크류의 리드각(Lead angle)만큼 경사지게 형성됨으로써 상기 가이드피더가 방향성이 없는 구조로 되어 리드스크류에 의한 방향성에 구애받지 않게 되고, 이에 따라 픽업의 이송 방향에 관계없이 상기 가이드피더가 올바르게 작동되도록 한 것이다.

Description

디스크 드라이브의 픽업 이송장치{APPARATUS FOR FEEDING PICKUP IN DISK DRIVE}
본 발명은 디스크의 전면에 걸쳐 픽업에 의한 데이터의 재생/기록 기능을 수행하기 위해 디스크의 반경 방향으로 상기 픽업을 직선 이동시키는 디스크 드라이브의 픽업 이송장치에 관한 것이다.
일반적인 노트북용 슬림형 시디롬(CD-ROM) 또는 디브이디롬(DVD-ROM) 드라이브 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 크게 디스크(D)에 내재되어 있는 신호를 재생/기록하는 기능을 수행하는 슬레드계와, 상기 슬레드계에 의한 디스크(D) 신호의 재생/기록이 가능하도록 상기 디스크(D)를 시스템의 내부로 로딩하는 로딩계와, 상기 슬레드계와 로딩계의 작동을 제어하는 제어계로 이루어진다.
상기한 슬레드계는 광기록 정보재생부품인 픽업(1)과, 상기 픽업(1)에 의한 디스크(D) 신호의 재생/기록시 디스크(D)를 회전시키는 스핀들모터(3) 및 이 스핀들모터(3)의 작동을 제어하는 스핀들모터 인쇄회로기판(5)과, 상기 픽업(1)을 디스크(D)의 반경 방향으로 직선 이동시키기는 픽업 이송장치와, 상기한 구성요소들이 탑재된 슬레드베이스(7)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 픽업 이송장치는 픽업(1)이 디스크(D)의 반경 방향으로 직선 이동될 수 있도록 동력을 공급하는 슬레드모터(9)와, 상기 슬레드모터(9)의 회전축에 결합되어 회전되는 모터기어(11)와, 상기 모터기어(11)와 맞물려 회전되는 아이들기어(13)와, 상기 아이들기어(13)에 맞물려 회전되는 피드기어(15)와, 상기 피드기어(15)에 압입 결합되어 피드기어(15)와 함께 회전되는 리드스크류(17)와, 상기 리드스크류(17)에 결합되어 리드스크류(17)로부터 전달받은 회전력을 통해 상기 픽업(1)을 직선 이동시키는 가이드피더(19)로 구성된다.
또한, 상기 가이드피더(19)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 픽업(1)에 고정되는 몸체부(20)와, 상기 몸체부(20)의 일측에 설치되고 상기 리드스크류(17)의 나사골(17a)에 맞물리는 톱니(21a)가 형성된 텐션암부(21)로 이루어지고, 상기 몸체부(20)와 텐션암부(21) 사이에는 상기 텐션암부(21)에 탄성력을 제공하는 밀착스프링(23)이 설치되어 있다.
또한, 상기한 로딩계는 시스템의 골격을 이루는 메인프레임(31)과, 상기 메인프레임(31)에 전후 이동 가능하도록 설치되어 디스크(D)를 로딩/언로딩시키고 상기 슬레드베이스(7)가 조립된 트레이(33)와, 상기 메인프레임(31)의 양측에 고정되어 상기 트레이(33)가 메인프레임(31)의 제위치로 진입되도록 트레이(33)의 이동을 안내하는 좌측 및 우측 랙가이드(35a)(35b)와, 상기 트레이(33)와 각각의 랙가이드(35a)(35b) 사이에 설치되어 트레이(33)의 원활한 전후 이동을 보조하는 좌측 및 우측 슬라이드랙(37a)(37b)을 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기 제어계는 시스템에 전원을 공급하여 시스템을 구동하는 서버 및 디스크(D) 신호의 재생/기록 처리시 외부기기와의 인터페이스를 담당하는 메인보드 인쇄회로기판(41)을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 메인보드 인쇄회로기판(41)은 슬레드계의 작동을 제어할 수 있도록 상기 스핀들모터 인쇄회로기판(5)과 유연인쇄회로(Flexible PrintedCircuit)(45)에 의하여 연결되는 동시에 상기 트레이(33)가 메인프레임(31)의 내부로 완전히 삽입되어 닫힘 상태가 되었을 때 이를 감지할 수 있는 로딩스위치(43)를 구비하고 있다.
상기와 같이 구성된 디스크 드라이브에서는, 먼저 트레이(33)를 메인프레임(31) 외부로 꺼내 열림 상태가 되면 상기 트레이(33)의 중심부에 설치된 스핀들모터(3)의 턴테이블에 디스크(D)를 안착시킨 다음 다시 트레이(33)를 메인프레임(31) 내부로 완전히 밀어 넣는다.
상기와 같이 트레이(33)가 닫히면 상기 트레이(33)의 후단부가 메인보드 인쇄회로기판(41)에 설치된 로딩스위치(43)를 누르게 되어 상기 로딩스위치(43)에 의해 트레이(33)의 닫힘 상태가 인식되게 되고, 이렇게 로딩스위치(43)에 의해 트레인(33) 닫힘 상태가 인식되면 스핀들모터(3)가 작동되어 디스크(D)가 회전된다.
상기와 같이 디스크(D)가 회전되면 상기 디스크(D)와 픽업(1) 사이에서 데이터 전송이 일어나 디스크(D)에 내재되어 있는 신호가 재생/기록된다. 이때, 상기 픽업(1)은 디스크(D)의 전면에 대해 데이터 재생/기록 기능을 수행할 수 있도록 상기 디스크(D)의 반경 방향으로 직선 이동된다.
이러한 픽업(1)의 이송 동작에 관하여 상세히 설명한다. 먼저, 슬레드모터(9)가 작동되어 이 슬레드모터(9)의 구동력이 모터기어(11)를 통해 아이들기어(13)로 전달되면 상기 아이들기어(13)는 모터기어(11)의 동력을 감속하여 피드기어(15)로 전달한다.
이후, 상기 피드기어(15)가 회전되면 피드기어(15)에 압입 결합된 리드스크류(17)가 함께 회전되고, 이렇게 리드스크류(17)가 회전되면 상기 리드스크류(17)의 나사골(17a)에 텐션암부(21)의 톱니(21a)에 의해 맞물려 있던 가이드피더(19)가 이동되면서 픽업(1)을 직선 이동시키게 된다.
이때, 상기 픽업(1)의 이동 방향은 상기 리드스크류(17)의 회전 방향에 따라 결정되고, 상기 픽업(1)의 직선 이동은 서로 평행하게 설치된 2개의 가이드축에 의해서 안내된다.
그런데, 상기한 바와 같이 슬레드모터(9)와 리드스크류(17)를 이용하여 픽업(1)을 이송하는 리드스크류 방식 메카니즘은 상기 리드스크류(17)에 형성된 나사골(17a)의 리드각(Lead angle)(α)으로 인하여 원시적으로 방향성을 가질 수밖에 없게 되고, 이러한 리드스크류(17)의 방향성이 그 상대물인 가이드피더(19)에도 그대로 투영되어 상기 가이드피더(19)에 의해 픽업(1)이 이송될 때 그 이송방향에 따라 가이드피더(19)에 작용하는 힘의 분포가 크게 변하게 된다.
더 상세하게는, 도 5의 자유물체도(Free-body-diagram)를 보면 상기 가이드피더(19)에 리드스크류(17)에 의한 힘 F가 작용하면 이 힘 F에 대한 반력 R1과 R2가 각각 텐션암부(21)의 힌지점 A와 B에서 상기한 F의 반대 방향으로 발생된다. 이때, 상기한 힘들은 두 힌지점 A와 B를 지나는 X축에 대하여 리드스크류(17)의 리드각(α)만큼 틀어진 방향으로 작용하고 있다.
따라서, 상기한 두 힌지점 A와 B에 작용하는 반력을 X축 분력과 Y축 분력으로 분해한 후 Y축 분력의 합을 구하면 이 힘이 바로 상기 가이드피더(19)의 텐션암부(21)를 Y축 방향으로 들어올리거나 끌어내리는 작용을 하는 힘이다. 이때, 상기한 반력들의 Y축 분력의 합은 하기의 수학식 1과 같다.
즉, 상기의 수학식 1에 나타난 바와 같은 힘에 의하여 가이드피더(19)의 텐션암부(21)가 상측으로 들어올려지거나 하측으로 끌어내려져 상기 텐션암부(21)의 톱니(21a)와 리드스크류(17)의 나사골(17a) 사이의 물림량이 변화하게 된다.
먼저, 상기 가이드피더(19)에 리드스크류(17)에 의한 힘이 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 작용하면 상기 텐션암부(21)가 도 6의 (b)와 같이 상측으로 들어올려져 도 6의 (c)와 같이 상기 리드스크류(17)와 텐션암부(21) 사이의 물림량이 작아지게 된다.
이와 같이 리드스크류(17)와 텐션암부(21) 사이의 물림량이 작은 경우에는 상기 리드스크류(17)에 의한 가이드피더(19)의 이송중 상기 가이드피더(19)의 이탈이 빈번하게 발생되는 경향이 있다.
한편, 상기 가이드피더(19)에 리드스크류(17)에 의한 힘이 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 작용하면 상기 텐션암부(21)가 도 7의 (b)와 같이 하측으로 끌어내려져 도 7의 (c)와 같이 상기 리드스크류(17)와 텐션암부(21) 사이의 물림량이 커지게 된다.
이와 같이 리드스크류(17)와 텐션암부(21) 사이의 물림량이 큰 경우에는 상기 텐션암부(21)의 톱니(21a)가 리드스크류(17)의 나사골(17a)에 과도하게 물리게 되어 부하가 증가되고, 이 때문에 슬레드모터(9)에 과도한 부하로 인한 탈조 현상이 발생되는 경향이 있다.
결론적으로, 상기와 같은 종래의 디스크 드라이브의 픽업 이송장치는 가이드피더(19)의 이송 방향에 따라 상기 가이드피더(19)와 리드스크류(17) 사이의 물림량에 차이가 발생되어 가이드피더(19)가 리드스크류(17)로부터 이탈되거나 슬레드모터(9)에 과도한 부하로 인한 탈조 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 방지하기 위해 픽업(1)의 이송 방향에 따라 픽업 이송장치의 서보를 서로 다른 패턴으로 행하기도 하는데, 이러한 방법은 별도의 복잡한 제어알고리즘을 필요로 하고 근본적인 해결책이 아니기 때문에 별로 바람직하지 않다.
특히, 최근의 디스크 드라이브에 사용되는 픽업(1)은 대체로 중량이 무겁고 이 픽업(1)을 이송하기 위한 슬레드모터(9)의 크기나 동력은 한정되어 있기 때문에 상기한 픽업을 통해 고속 액세스와 같은 여타 기능들을 중량에 관계없이 모두 수행하기 위해서는 상기 리드스크류(17)에 의한 방향성에 구애받지 않는 구조의 가이드피더(19)를 개발할 필요가 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 리드스크류에 의한 방향성에 구애받지 않도록 방향성이 없는 구조의 가이드피더를 구비하여 픽업의 이송 방향에 관계없이 상기 가이드피더가 올바르게 작동되도록 하는 디스크 드라이브의 픽업 이송장치를 제공함에 있다.
도 1은 일반적인 디스크 드라이브의 구조가 도시된 평면도,
도 2는 종래 기술에 따른 디스크 드라이브의 픽업 이송장치가 도시된 정면도,
도 3은 종래 기술에 의한 픽업 이송장치의 측면도,
도 4는 종래 기술에 의한 픽업 이송장치의 평면도,
도 5는 종래 기술에 의한 픽업 이송장치의 자유물체도,
도 6과 도 7은 상기한 종래의 픽업 이송장치에서 이송방향에 따라 발생하는 힘(a)과 이 힘에 의한 텐션암부의 변형 상태(b) 및 상기 텐션암부와 리드스크류와의 물림 상태(c)가 각각 도시된 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 픽업 이송장치가 도시된 정면도,
도 9는 본 발명에 의한 픽업 이송장치의 측면도,
도 10은 본 발명에 의한 픽업 이송장치의 평면도,
도 11은 본 발명에 의한 픽업 이송장치의 자유물체도,
도 12는 상기한 본 발명의 픽업 이송장치에서 이송방향에 따라 발생하는 힘(a)(b)과 이 힘들에 의한 텐션암부와 리드스크류와의 물림 상태(c)가 도시된 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
51 : 픽업 53 : 리드스크류
53a : 나사골 55 : 가이드피더
56 : 몸체부 57 : 텐션암부
57a : 톱니 59 : 밀착스프링
α : 리드스크류의 리드각
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 픽업을 이동시키기 위한 구동력을 공급하는 슬레드모터와, 상기 슬레드모터로부터 구동력을 전달받아 회전되는 리드스크류와, 상기 리드스크류에 결합되어 리드스크류로부터 전달받은 회전력을 통해 상기 픽업을 직선 이동시키는 가이드피더로 구성된 디스크 드라이브의 픽업 이송장치에 있어서, 상기 가이드피더는 픽업에 고정되는 몸체부와, 상기 몸체부의 일측에 형성되고 상기 리드스크류의 나사골에 맞물리는 톱니가 형성된 텐션암부로 이루어지고, 상기 텐션암부는 리드스크류를 기준으로 상기 리드스크류의 리드각(Lead angle)만큼 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 픽업 이송장치가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 픽업 이송장치가 도시된 정면도이고, 도 9는 본 발명에 의한 픽업 이송장치의 측면도이고, 도 10은 본 발명에 의한 픽업 이송장치의 평면도이고, 도 11은 본 발명에 의한 픽업 이송장치의 자유물체도이고, 도 12는 상기한 본 발명의 픽업 이송장치에서 이송방향에 따라 발생하는 힘(a)(b)과 이 힘에 의한 텐션암부와 리드스크류와의 물림 상태(b)가 도시된 구성도이다.
상기한 도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 픽업 이송장치는 픽업(51)을 이동시키기 위한 구동력을 공급하는 슬레드모터(도 1의 9)와, 상기 슬레드모터(9)로부터 구동력을 전달받아 회전되는 리드스크류(53)와, 상기 리드스크류(53)에 결합되어 리드스크류(53)로부터 전달받은 회전력을 통해 상기 픽업(51)을 직선 이동시키는 가이드피더(55)를 포함한 것으로서, 상기 가이드피더(55)는 픽업(51)에 고정되는 몸체부(56)와, 상기 몸체부(56)의 일측에 형성되고 상기 리드스크류(53)의 나사골(53a)에 맞물리는 톱니(57a)가 형성된 텐션암부(57)로 이루어지고, 상기 텐션암부(57)는 리드스크류(53)를 기준으로 상기 리드스크류(53)의 리드각(α)만큼 경사지게 형성된다.
여기서, 상기 슬레드모터(9)의 구동력은 슬레드모터(9)의 회전축에 결합되어 회전되는 모터기어(도 1의 11)와, 상기 모터기어(11)와 맞물려 회전되는 아이들기어(도 1의 13)와, 상기 아이들기어(13)에 맞물려 회전되고 상기 리드스크류(53)에 압입 결합된 피드기어(도 1의 15)에 의해서 리드스크류(53)로 전달되도록 되어 있다.
또한, 상기 가이드피더(55)의 몸체부(56)는 리드스크류(53)와 평행하게 설치되어 상기 텐션암부(57)와 리드각(α)만큼 경사지게 되도록 되어 있다.
또한, 상기 가이드피더(55)의 몸체부(56)와 텐션암부(57) 사이에는 상기 텐션암부(57)에 탄성력을 제공하는 밀착스프링(59)이 설치되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 픽업 이송장치는 다음과 같이 작동된다.
먼저, 슬레드모터(9)가 작동되어 이 슬레드모터(9)의 구동력이 모터기어(11)를 통해 아이들기어(13)로 전달되면 상기 아이들기어(13)는 모터기어(11)의 동력을 감속하여 피드기어(15)로 전달한다.
이후, 상기 피드기어(15)가 회전되면 피드기어(15)에 압입 결합된 리드스크류(53)가 함께 회전되고, 이렇게 리드스크류(53)가 회전되면 상기 리드스크류(53)의 나사골(53a)에 텐션암부(57)의 톱니(57a)에 의해 맞물려 있던 가이드피더(55)가 이동되면서 픽업(51)을 직선 이동시키게 된다.
이때, 상기 픽업(51)의 이동 방향은 상기 리드스크류(53)의 회전 방향에 따라 결정되고, 상기 픽업(51)의 직선 이동은 서로 평행하게 설치된 2개의 가이드축에 의해서 안내된다.
상기와 같이 리드스크류(53)에 의해 가이드피더(55)가 작동되는 동안 상기 가이드피더(55)에는 그 이송 방향에 따라 리드스크류(53)에 의한 힘이 작용되게 된다.
더 상세하게는, 도 11의 자유물체도를 보면 상기 가이드피더(55)에 리드스크류(53)에 의한 힘 F가 작용하면 이 힘 F에 대한 반력 R1과 R2가 각각 텐션암부(57)의 힌지점 A와 B에서 상기한 F의 반대 방향으로 발생된다. 이때, 상기한 힘들은 두 힌지점 A와 B를 지나는 X'축과 평행한 방향으로 작용하고 있다.
즉, 상기 가이드피더(55)의 텐션암부(57)가 리드스크류(53)에 대하여 상기 리드스크류(53)의 리드각(α)만큼 경사지게 형성되어 있기 때문에 가이드피더(55)에 작용하는 힘들과 상기 텐션암부(57)가 서로 평행을 이루게 된다.
상기와 같이 두 힌지점 A와 B에 작용하는 반력의 크기를 ΣFX= 0으로부터 구해보면 하기의 수학식 2와 같다.
즉, 상기 가이드피더(55)에는 X'축 방향으로의 반력만이 발생되어 픽업(51)으로 전달될 뿐 Y'축 방향으로의 반력은 발생하지 않게 된다.
따라서, 도 12의 (a) 및 (b)과 같이 픽업(51)의 이송 방향에 따라 가이드피더(55)에 작용하는 리드스크류(53)에 의한 힘의 방향이 바뀌어도 상기 가이드피더(55)의 텐션암부(57)에는 어떤 변형도 일어나지 않게 된다.
그리고, 상기 가이드피더(55)의 텐션암부(57)가 변형되지 않으면 도 12의 (c)와 같이 상기 텐션암부(57)의 톱니(57a)와 리드스크류(53)의 나사골(53a) 사이의 물림량도 변화하지 않게 되어 상기 가이드피더(55)의 텐션암부(57)와 리드스크류(53) 사이의 접촉부 거리가 그대로 유지되게 된다.
따라서, 상기 가이드피더(55)는 픽업(51)의 이송 방향에 관계없이 올바르게 작동되게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 픽업 이송장치는, 리드스크류(53)로부터 가이드피더(55)로 전달되는 힘에 관계없이 상기 가이드피더(55)의 텐션암부(57)가 변형되지 않는 구조이므로 부하의 방향성이 제거되어 기존 방식의 문제점이었던 가이드피더(55)의 이탈 및 과도한 부하로 인한 슬레드모터(9)의 탈조 현상 등을 모두 해결할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 시디라이트(CD-RW), 디브이디램(DVD-RAM) 등과 같이 중량이 큰 픽업(51)을 사용하는 드라이브에서 고속 엑세스를 하는 경우 상기 픽업(51)의 이송 방향에 관계없이 동일한 패턴으로 서보할 수 있게 되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 픽업 이송장치는 픽업(51) 외에 중량이 큰 물체를 리드스크류 방식을 이용하여 이송시키는 시스템에 매우 유용하게 사용될 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 픽업을 이동시키기 위한 구동력을 공급하는 슬레드모터와, 상기 슬레드모터로부터 구동력을 전달받아 회전되는 리드스크류와, 상기 리드스크류에 결합되어 리드스크류로부터 전달받은 회전력을 통해 상기 픽업을 직선 이동시키는 가이드피더로 구성된 디스크 드라이브의 픽업 이송장치에 있어서,
    상기 가이드피더는 픽업에 고정되는 몸체부와, 상기 몸체부의 일측에 형성되고 상기 리드스크류의 나사골에 맞물리는 톱니가 형성된 텐션암부로 이루어지고,
    상기 텐션암부는 리드스크류를 기준으로 상기 리드스크류의 리드각(Lead angle)만큼 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 픽업 이송장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 몸체부는 리드스크류와 평행하게 설치되어 상기 텐션암부와 리드각만큼 경사지게 되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 픽업 이송장치.
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