專利名稱:直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及一種能高度精確地將物體快速定位的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種磁盤存儲(chǔ)器用的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)。
現(xiàn)代各種類型的磁盤存儲(chǔ)器要求能進(jìn)行高速數(shù)據(jù)記錄或再現(xiàn)并進(jìn)行高密度數(shù)據(jù)記錄或再現(xiàn)。因此，磁頭定位用的促動(dòng)器系統(tǒng)必須具備快速精確地將磁頭安置到磁盤整個(gè)磁道(target track)上的能力。要具備這種能力，就要求促動(dòng)器系統(tǒng)在安置磁頭的方向上(磁頭的運(yùn)動(dòng)方向)具有優(yōu)異的剛性，能通過滑架無(wú)任何損失地將驅(qū)動(dòng)力發(fā)生裝置(例如，音圈電動(dòng)機(jī))的力傳遞到磁頭上，重量輕，且不會(huì)因受熱而變形等。
然而，根據(jù)一般方法制造出來(lái)的促動(dòng)器系統(tǒng)不能滿足上述在剛性、力的傳遞、重量和熱變形等方面的要求。美國(guó)專利第4，144，466號(hào)公開的就是直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)例子。該專利中將音圈力傳遞至滑架的部分是由一個(gè)筒形音圈和與該音圈相連的十字形滑架構(gòu)成。這就是說(shuō)，在力的傳遞過程中，由于筒形部分和十字形部分之間的橫截面產(chǎn)生急劇的變化，該兩部分之間的接頭產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，從而產(chǎn)生振動(dòng)。此外，在該專利的裝置中，筒形音圈與十字形滑架之間的接觸面積不足以保證使傳熱進(jìn)行得足以降低音圈的溫度。因此音圈有變形或損壞的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種能高度精確地快速安置物體的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種磁盤存儲(chǔ)器用的能高度精確地快速安置磁頭的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供這樣的一種磁盤存儲(chǔ)器用的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)，該直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)的剛性有所提高，能將驅(qū)動(dòng)力發(fā)生裝置所產(chǎn)生的力傳送到磁頭上，而且重量輕。
本發(fā)明的另外目的是提供一種工作時(shí)振動(dòng)小的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)。
為此目的，本發(fā)明在其中一個(gè)方面提供這樣一種直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)，該直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)用以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的音圈在局部結(jié)構(gòu)上基本上與支撐磁頭的滑架相同。
本發(fā)明在另一個(gè)方面提供一種具有吸收驅(qū)動(dòng)源所引起的振動(dòng)用的裝置的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)。
本發(fā)明在又一個(gè)方面提供一種具有用以限制滑架的運(yùn)動(dòng)范圍的飛逸防止機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)。
圖1是代表本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)的透視圖。
圖2是圖1所示直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器的正視圖。
圖3是圖1所示直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器的縱向剖面圖。
圖4是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖5是普通類型直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)的原理示意圖。
圖6是本發(fā)明直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器的原理圖。
在介紹本發(fā)明的各實(shí)施例之前，先介紹一下本發(fā)明的原理。
通常，直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器包括一個(gè)支撐磁頭用的載荷臂、一個(gè)具有磁鐵和線圈而適合于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的音圈電動(dòng)機(jī)和一個(gè)滑架?；芸勺髦本€運(yùn)動(dòng)，其一端與載荷臂相連，另一端與音圈電動(dòng)機(jī)的音圈相連。在這種結(jié)構(gòu)中，滑架傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)的滑架特性是個(gè)問題。
在普通直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器中，驅(qū)動(dòng)力是按下列與聲的傳播類似的波動(dòng)方程傳遞的;
d2ud t2=Eρd2ud x2… ( 1 )]]>
其中x是在定位方向上在滑架中給定的位置坐標(biāo)，u是在滑架中任意點(diǎn)x上的彈性位移，t是時(shí)間，E是滑架材料的彈性模量，以及ρ滑架材料的密度。解方程(1)可以推導(dǎo)出在點(diǎn)x上的彈性位移uu＝Σn = 1∞]]>An cos (nπ)/(l) ·x cos (nπa)/(l) t.…(2)其中l(wèi)是滑架的總長(zhǎng)度。從方程(2)可以知道，滑架的彈性系數(shù)包括諧振頻率f＝ (na)/(2l) …(3)其中a是滑架中的音速a =Eρ… ( 4 )]]>在磁盤存儲(chǔ)器中，驅(qū)動(dòng)力是以反饋控制的方式進(jìn)行控制的，以便使磁頭具有優(yōu)異的響應(yīng)特性。因此驅(qū)動(dòng)力以時(shí)間的復(fù)雜函數(shù)表示。此函數(shù)包括與時(shí)間有關(guān)的較高諧波分量，因而當(dāng)方程(2)所表示的諧振頻率對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)力較高諧波分量的頻率時(shí)，滑架就對(duì)該力彈性諧振，這降低了定位準(zhǔn)確度。因此最好盡量提高以方程(3)表示的滑架諧振頻率。
從方程(3)和(4)可求出諧振頻率f =n2 lEρ… ( 5 )]]>
這些計(jì)算只有當(dāng)滑架的橫截面保持恒定時(shí)才有效。通常采用方程f =n2km… ( 6 )]]>其中k為等效彈性常數(shù)，而m是滑架的質(zhì)量。
從方程(6)可以知道，此等效彈性常數(shù)k是與高度精確定位有關(guān)的一個(gè)重要因素，因?yàn)榛艿牡刃椥猿?shù)k增加時(shí)，諧振頻率f增加。使彈性常數(shù)k達(dá)到最大值的條件是，滑架橫截面恒定，力只靠滑架的內(nèi)部張應(yīng)力和壓縮應(yīng)力傳遞。但在實(shí)用中由于驅(qū)動(dòng)裝置和磁頭支架彼此形狀各異，要使橫截面恒定是有困難的。換句話說(shuō)，滑架的作用是作為驅(qū)動(dòng)裝置和磁頭支架(這兩者局部結(jié)構(gòu)上是彼此不同的)之間的力的中間媒體，并以簡(jiǎn)單方式將驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給磁頭。因此最好用外形簡(jiǎn)單平滑的滑架提供該動(dòng)力的傳遞路徑。
下面參照?qǐng)D5說(shuō)明通過滑架傳遞力的傳遞路徑。圖5是直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)的一個(gè)例子，該系統(tǒng)有一個(gè)支撐磁頭用的載荷臂1，個(gè)支撐載荷臂1用的支座2，一個(gè)L形滑架3和音圈電動(dòng)機(jī)5。音圈電動(dòng)機(jī)5由筒形圈4、磁鐵52和磁軛組成。筒形圈4裝在滑架3后端。磁鐵52呈管形，圍繞音圈4配置，并與音圈4相隔一段距離。磁軛則繞磁鐵52一圈，形成磁路。
如圖5所示，如果磁頭支座2配置在位于作用有音圈電動(dòng)機(jī)5驅(qū)動(dòng)力的L形滑架3上B點(diǎn)上方的C點(diǎn)，則加到B點(diǎn)上的力的傳遞路徑包括一個(gè)對(duì)滑架3起彎曲作用的彎曲力，如圖中的虛線7所示。因此在圖5中所示的滑架3中，力的傳遞路徑不平滑，因而磁頭具有對(duì)不齊或振動(dòng)的傾向。
另一方面，如果在如圖6所示的那種直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器中，滑架30的直徑大體上與音圈40的相同，且若滑架30中心配置有支座20，則音圈電動(dòng)機(jī)5的驅(qū)動(dòng)力直接從滑架上的B點(diǎn)通過線70所示的簡(jiǎn)單路徑傳遞到荷載臂1上。在這種結(jié)構(gòu)中，傳遞路徑最好這樣形成，使得驅(qū)動(dòng)力主要藉滑架所產(chǎn)生的張力和壓縮力通過滑架進(jìn)行傳遞。
因此最好是滑架30和支座20的局部結(jié)構(gòu)與音圈4的(筒形)局部結(jié)構(gòu)一致，但由于支座20必須支撐多個(gè)排成一直線的荷載臂1，一支座20要采用上述圓筒形是有困難的。此外還需要增加滑架30與支座20接觸的端部部分的接觸面積，并提高該端部的剛性。
考慮到這些要求，本發(fā)明的諸明人發(fā)明了一種這樣的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)的滑架呈雙殼管形，支架的基座部分是與該雙殼管接觸的矩形板。借助于這種雙殼管的結(jié)構(gòu)，矩形支架在其中心部分及其上下端與滑架接觸，從而可以高效地傳遞驅(qū)動(dòng)力。
此外，這種結(jié)構(gòu)使驅(qū)動(dòng)音圈與滑架間的接觸面積達(dá)最大限度，從而使驅(qū)動(dòng)音圈產(chǎn)生的熱迅速傳遞到滑架上。另外，熱輻射面積也因此加大到這樣的程度，足以防止滑架因該熱量而可能引起的任何損傷或變形。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1至圖3詳細(xì)介紹本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。如圖1所示，在直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)中，滑架30具有第一薄管3b和第二個(gè)管3a，第二個(gè)管3a的直徑約為第一個(gè)管3b的一半。第一和第二個(gè)管3b和3a彼此同心。管3b一端的整個(gè)表面與驅(qū)動(dòng)音圈4連接，管3b和3a在滑架30的整個(gè)長(zhǎng)度上由四個(gè)薄肋條3c彼此連接起來(lái)?；?0就這樣由這些部分組成?；?0由鋁整體擠壓制成?；?0兩相對(duì)側(cè)面配置有八個(gè)支座或?qū)蜓b置6，從而支撐著滑架30，且引導(dǎo)其沿導(dǎo)軌8運(yùn)動(dòng)。支座20(支撐著磁頭的荷載臂1即緊固固定到此支座上)用四個(gè)連接螺栓9a和9b在四個(gè)點(diǎn)上固定到滑架30的另一端。螺栓9a用以將支座20固定到滑架30的第一個(gè)管3b上，而螺栓9b用以將支座20固定到滑架30的第二個(gè)管3a上。
圖2是滑架30從磁頭看起的正視圖。從圖2可以知道，本實(shí)施例的滑架30具有左右兩個(gè)凸出部分3d?；?0是這樣進(jìn)行裝配，使得配置在凸出部分3d上的多個(gè)支座6緊壓導(dǎo)軌8。因此，從圖2中可以看到，滑架30是對(duì)稱于垂直軸和水平軸，從而使與滑架30后端相連的音圈4所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力沿滑架30的中心軸線直線傳遞。這樣，滑架30就可以在垂直于圖2畫面的方向上作直線運(yùn)動(dòng)。
圖3是圖1促動(dòng)器系統(tǒng)的剖面橫向側(cè)視圖，圖中特別顯示了圖1中沒有畫出的音圈電動(dòng)機(jī)5。
音圈電動(dòng)機(jī)5包括管形磁鐵52和插入這磁鐵52中并連接到滑架30后端的音圈4。當(dāng)電流流經(jīng)音圈4時(shí)，滑架30就往左或往右運(yùn)動(dòng)，如圖3所示。音圈電動(dòng)機(jī)5還包括一個(gè)飛逸防止機(jī)構(gòu)7和一個(gè)減震機(jī)構(gòu)8。飛逸防止機(jī)構(gòu)7由絲扣柱螺栓72、圓板71和圓板74組成。絲扣柱螺栓72與音圈電動(dòng)機(jī)5的中心軸線共軸，圓板71用螺母73固定在絲扣柱螺栓72頭部，圓板74則用螺釘固定到滑架30的后端部分，其中心有一個(gè)孔大得足以使絲 扣柱螺栓72通過其中，但小得足以防止圓板71通過其中。該防逸機(jī)構(gòu)起這樣的作用當(dāng)滑架30如圖3所示即將超出左行的行程時(shí)，圓板71碰上圓板74，從而防止滑架33進(jìn)一步從圓板71與圓板74接觸的位置繼續(xù)往左移。這樣，飛逸防止機(jī)構(gòu)7消除了磁頭或圓板損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
減震機(jī)構(gòu)8配置在音圈電動(dòng)機(jī)5頂部，用以吸收音圈4驅(qū)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng)。減震機(jī)構(gòu)8由螺釘84、圓板83、緩沖塊85和蓋81組成。圓板83連接在螺釘84和彈簧82上。彈簧82將緩沖塊85彈性地緊壓在音圈電動(dòng)機(jī)5上。蓋81則用以蓋住緩沖塊85等零件。音圈電動(dòng)機(jī)5引起震動(dòng)時(shí)，由彈簧82緊壓在電動(dòng)機(jī)5上的緩沖塊85移動(dòng)，同時(shí)摩擦力在緩沖塊和電動(dòng)機(jī)5頂部之間起作用，從而起了減震作用。蓋81是適用于防止因緩沖塊85和電動(dòng)機(jī)5之間的摩擦而產(chǎn)生的細(xì)塵擴(kuò)散到磁盤上。由于裝設(shè)了防震機(jī)構(gòu)8，本發(fā)明的促動(dòng)器系統(tǒng)就可以高度精確地給磁頭定位。
如上所述，在本發(fā)明的促動(dòng)器系統(tǒng)中，音圈4所產(chǎn)生的定位驅(qū)動(dòng)力先是以張力和壓縮力的形式傳送到與音圈4同一形狀的第一管3b上。這個(gè)力借助于薄肋條3c逐步擴(kuò)散，同時(shí)從滑架的一端被傳遞到另一端，然后再傳遞到第二個(gè)管3a上。因此，驅(qū)動(dòng)力在滑架30與支架20彼此連接的端部表面的整個(gè)傳遞路徑部分均勻分布，從而使驅(qū)動(dòng)力均勻地推送或拉出支架20后側(cè)。構(gòu)成促動(dòng)器系統(tǒng)的所有部分除傳遞壓縮力和張力之外不傳遞任何力，從而提高了促動(dòng)器系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率。
在此實(shí)施例中，滑架30具有管形結(jié)構(gòu)，且使音圈4和滑架30之間的接觸面積達(dá)到最大值，從而使熱量以更快的熱傳導(dǎo)形式傳遞到滑架30上。此外，滑架30由雙殼管和多個(gè)肋條組成，從而使滑架30的熱輻射面積大得足以吸收音圈4所產(chǎn)生的熱量并將其輻射到周圍大氣中。本發(fā)明采用擠壓制成的鋁制品來(lái)制造滑架30，因而可以提高促動(dòng)器的生產(chǎn)率，并且可通過將該鋁制品的厚度減少到小于1毫米來(lái)減輕促動(dòng)器的重量。
肋條3c最好在滑架的整個(gè)長(zhǎng)度上形成，但也可以采用另一種這樣的配置方式，使促動(dòng)器30的后端在磁頭的方向上凹進(jìn)去，且在不超過適當(dāng)維護(hù)驅(qū)動(dòng)力傳遞路徑的范圍內(nèi)在肋條3c上設(shè)減重孔11或其他類似的東西。圖4所示結(jié)構(gòu)中的其它組成部分與圖3所示結(jié)構(gòu)中的相同，因此這里不再重復(fù)。
根據(jù)本發(fā)明，促動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力可以傳送到磁頭上而不產(chǎn)生因各部分彎曲或扭曲而引起的任何損失，從而可以給磁頭精確定位。此外，本發(fā)明的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器在熱傳導(dǎo)方面有所改進(jìn)，重量減輕，因而可以輕易地高速進(jìn)行定位。這樣就可以為磁盤存儲(chǔ)器提供精確高速的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器。
權(quán)利要求
1.一種直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)包括一個(gè)與需要作直線運(yùn)動(dòng)的物體相連的滑架、一個(gè)接到所述滑架后端的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源和直線引導(dǎo)和支撐所述滑架用的引導(dǎo)裝置，所述滑架由所述動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)，在兩個(gè)方向中的一個(gè)方向作直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由所述引導(dǎo)裝置加以引導(dǎo)，該直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)的特征在于所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源有一個(gè)運(yùn)動(dòng)傳遞表面，驅(qū)動(dòng)力即通過此運(yùn)動(dòng)傳遞表面?zhèn)鬟f到所述滑架上；以及所述滑架有一個(gè)運(yùn)動(dòng)接收表面和第一滑架部分，所述運(yùn)動(dòng)接收表面與所述運(yùn)動(dòng)傳遞表面接觸，且大致上與所述運(yùn)動(dòng)傳遞表面具有同一形狀，所述第一滑架部分通常是在所述滑架的所述直線運(yùn)動(dòng)方向上掃過所述運(yùn)動(dòng)接收表面形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，所述滑架內(nèi)部有一個(gè)第二滑架部分，該第二滑架部分的結(jié)構(gòu)與所述第一滑架部分類似，但尺寸比所述第一滑架部分小。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源由一個(gè)筒形音圈、一個(gè)磁鐵和一個(gè)支座組成，所述筒形音圈是由導(dǎo)線成圓形地繞制成，電流即通過該導(dǎo)線，所述磁鐵則呈管形，用以往所述音圈施加磁通，所述支座則用以支撐所述磁鐵，以及所述滑架的第一滑架部分的形成管狀大體上與所述音圈的相同，而所述滑架的第二滑架部分則呈管形，與所述第一滑架部分同心，所述滑架部分還包括從所述第二滑架部分徑向延伸到所述第一滑架部分的第三滑架部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源有一個(gè)吸收所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源所產(chǎn)生的振動(dòng)的減震裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，所述減震裝置由一個(gè)緩沖塊和一個(gè)蓋組成，所述緩沖塊由彈性力緊壓在所述支座上，所述蓋用以密封蓋住所述緩沖塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源包括用以限制所述滑架運(yùn)動(dòng)范圍的飛逸防止裝置。
7.一種直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)包括一個(gè)用以支撐至少一個(gè)磁頭的滑架、一個(gè)驅(qū)動(dòng)所述滑架用的音圈和一個(gè)用以直線引導(dǎo)和支撐所述滑架的導(dǎo)軌，所述滑架由所述音圈電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)沿所述導(dǎo)軌作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，所述直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)的特征在于所述音圈電動(dòng)機(jī)由一個(gè)筒形音圈、一個(gè)磁鐵和一個(gè)支座組成，所述筒形音圈由導(dǎo)線成圓形地繞制成，所述磁鐵呈管形，用以往所述音圈施加磁通，而所述支座則用以支撐所述磁鐵;以及所述滑架有一個(gè)第一管形部分、一個(gè)第二管形部分和一個(gè)連接所述第一和第二管形部分用的第三部分，所述第一管形部分的結(jié)構(gòu)大體上和所述音圈相同，所述第二管形部分與所述第一滑架部分同心，其結(jié)構(gòu)與所述第一管形部分類似，但尺寸比第一管形部分小。
專利摘要
一種用以使磁盤存儲(chǔ)器中的磁頭作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器系統(tǒng)。該直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器有一個(gè)支撐磁頭用的滑架和一個(gè)驅(qū)動(dòng)滑架用的音圈。滑架和音圈的局部結(jié)構(gòu)相同，從而使驅(qū)動(dòng)力從音圈傳遞至滑架上時(shí)不產(chǎn)生任何偏心。直線運(yùn)動(dòng)促動(dòng)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)還具有減震機(jī)構(gòu)和飛逸防止機(jī)構(gòu)。減震機(jī)構(gòu)用以吸收線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)所引起的震動(dòng)。飛逸防止機(jī)構(gòu)用以限制滑架的運(yùn)動(dòng)范圍。
文檔編號(hào)G11B21/02GK87100589SQ87100589
公開日1987年8月19日 申請(qǐng)日期1987年2月2日
發(fā)明者鈴木正美, 西田博, 成瀨淳, 高橋毅, 鈴木富男 申請(qǐng)人:株式會(huì)日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan