DE102007042291A1

DE102007042291A1 - Schwingarm-Aktuator für eine Abtasteinrichtung

Info

Publication number: DE102007042291A1
Application number: DE102007042291A
Authority: DE
Inventors: Michael Bammert; Tsuneo Suzuki; Rolf Dupper
Original assignee: Deutsche Thomson OHG
Current assignee: Deutsche Thomson OHG
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-12
Also published as: KR101426391B1; US20090070795A1; KR20090026078A; EP2034474B1; JP4923013B2; EP2034474A1; US8392937B2; JP2009064545A; CN101383164B; CN101383164A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingarm-Aktuator für eine Abtasteinrichtung, der einen als zweiarmiger Hebel (I/II) ausgeführten Schwingarm (1) aufweist, der einem plattenförmigen Datenträger (OP) zugeordnet ist und an einem Träger (3) um eine senkrecht zum Schwingarm (1) ausgebildete Schwenkachse (SA) schwenkbar gelagert ist. Der Schwingarm (1) trägt an einem Ende eines Hebelarmes (I) einen Sensor (4) und weist an dem anderen Hebelarm (II) eine Komponente (Fokusspule 5) für einen Magnetantrieb (M1) für eine Fokusbewegung des Sensors (4) senkrecht zum Datenträger (OP) auf. Die Komponente (5) ist an einer kreisbogenförmigen Ausnehmung (12) angeordnet, in die der einen Rückschluss bildende innere Schenkel (11i) eines trägerfesten Joches (11) hineinragt, das (11) an seinem äußeren Schenkel (11a) mit einem schalenförmigen Magneten (7) zur Bildung des Magnetantriebes (M1) versehen ist. Um die Empfindlichkeit des Schwingarm-Aktuators zu erhöhen, ist nach der Erfindung am Joch (11) im Bereich zwischen dessen innerem Schenkel (11i) und dem schalenförmigen Magneten (7) unterhalb der Fokusspule (5) ein Magnet (9) zur Feldoptimierung angeordnet, der senkrecht zum schalenförmigen Magneten (7) magnetisiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingarm-Aktuator für eine Abtasteinrichtung mit einem Sensor, insbesondere mit einem eine Fokuslinse aufweisenden optischen Kopf, zur Anordnung in einem Gerät zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Informationen.
Ein in einer derartigen Abtasteinrichtung angeordneter Schwingarm ist üblicherweise in der Art eines zweiarmigen Hebels gestaltet und in seinem Schwerpunkt zwischen den beiden Hebelarmen mit einem Lager versehen, das an einem Träger angeordnet ist, um dem Schwingarm eine Bewegung zumindest um eine Achse zu ermöglichen. An einem Ende des Schwingarms ist ein Sensor angeordnet, beispielsweise ein optischer Kopf mit einer Fokuslinse, der der Emission eines Lichtstrahls, insbesondere Laserstrahls, auf eine als Informationsträger ausgebildete optische Platte (plattenförmiger Datenträger) und dem Empfang des von dieser reflektierten Strahls dient. Die Platte wird dabei von einer Trägervorrichtung gehalten und zu einer Rotationsbewegung angetrieben. Das Ende des Schwingarmes mit dem optischen Kopf ist in Form eines Bogens in einer zur Aufzeichnungsoberfläche der optischen Platte parallelen Ebene (Tracking) und senkrecht zu dieser Ebene Focusing) bewegbar, wozu der Schwingarm mit Magnetantrieben versehen ist, von denen wenigsten der für die Trackingbewegung dem anderen Ende des Schwingarmes zugeordnet ist. Mit einem derartigen Schwingarm sind kurze Zugriffszeiten auf unterschiedliche Orte des Aufzeichnungsträgers zu erreichen.
Derartige Schwingarm-Aktuatoren sind beispielsweise in der EP-A-0 400 570 , der JP-A-5128580 , der JP-A-2004227760 , der US 2004/0148619 A1 und der KR 1020040108029 A beschrieben.
Der Schwingarm-Aktuator nach der US 2004/0148619 A1 ist schwenkbar um eine Achse an einem Träger angeordnet und weist zur Schwenkung an dem Endbereich, der dem optischen Kopf mit einer Fokuslinse gegenüberliegt, einen Magnetantrieb auf, der aus einer fest am Träger angeordneten Magnetanordnung und einer auf dem Schwingarm angeordneten Spule gebildet ist, deren Betriebsstrom gesteuert wird. Auf der dem Magnetantrieb abgewandten Seite der (Schwenk-)Achse, also fokuslinsenseitig, weist der Schwingarm einen elastischen Bereich auf, der an seinem freien Ende den optischen Kopf trägt. Diesem elastischen Bereich, der vom übrigen Schwenkarm teilumschlossen ist, ist kopfseitig ein zweiter, mit dem Schwingarm ausgebildeter Magnetantrieb zugeordnet, der das freie Ende und damit den Kopf in Fokusierungsrichtung bewegen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schwingarm-Aktuator für eine Abtasteinrichtung so zu gestalten, dass dieser eine erhöhte Empfindlichkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einem Schwingarm-Aktuator durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung besteht in einem Schwingarm-Aktuator für eine Abtasteinrichtung, der einem plattenförmigen Datenträger zugeordnet und in bekannter Weise an einem Träger abgestützt und in der Art eines zweiarmigen Hebels ausgeführt ist, wobei die Abstützung zugleich ein Lager mit einer Schwenkachse zur Schwenkung des Schwingarmes parallel zur Oberfläche der optischen Platte bildet. Ein Hebelarm des Schwingarmes trägt dabei endseitig einen Sensor, beispielsweise einen optischen Kopf mit einer Fokuslinse, und der andere Hebelarm weist eine gedruckte Fokusspule als Bestandteil eines Magnetantriebes zur Schwenkung des den Sensor tragenden Hebelarmes in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Datenträgers auf (Focusing). Diese Fokusspule ist ober- und unterseitig um eine am Hebelarm ausgebildete kreisbogenförmige Ausnehmung aufgedruckt, in die der innere Schenkel eines im Querschnitt U-förmigen Joches eingreift, an dessen äußerem Schenkel ein schalenförmiger Magnet angeordnet ist, der mit der Fokusspule in Wirkverbindung steht und einen Magnetantrieb bildet. Zudem ist der Schwingarm mit einer Komponente eines Magnetantriebes für eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse parallel zum Datenträger versehen. Nach der Erfindung ist nun am Joch im Bereich zwischen dessen innerem Schenkel und dem schalenförmigen Magneten unterhalb der Fokusspule ein Magnet zur Feldoptimierung angeordnet, der senkrecht zum schalenförmigen Magneten magnetisiert ist.
Durch die Anordnung des zusätzlichen Magneten zur Feldoptimierung wird das Magnetfeld des schalenförmigen Magneten so beeinflusst, dass eine bessere Durchflutung der Fokusspule erfolgt, mit der eine erhebliche Erhöhung der Fokusempfindlichkeit einhergeht. Vorzugsweise ist der Magnet quaderförmig ausgebildet.
Die Durchflutung des oberen Spulenstranges und damit die Fokusempfindlichkeit des Schwingarmes kann durch die Anordnung eines schalenförmigen Magneten auch am inneren Schenkel des U-förmigen Joches (Rückschluss) weiter verbessert werden. Dessen Magnetfeld durchflutet zusätzlich zu dem vorstehend genannten Magneten die Fokusspule.
Die Komponente für eine Schwenkbewegung des Schwingarmes um die Schwenkachse parallel zur Oberfläche des Datenträgers (Tracking) befindet sich zwischen der Schwenkachse und dem Magnetantrieb für eine Fokusbewegung und ist vorteilhaft, weil raumsparend, ebenfalls eine gedruckte Spule. Diese bildet mit einem trägerfesten Magneten einen Magnetantrieb für die Trackingbewegung. Damit ist ein Schwingarm-Aktuator mit einem vereinfachten Aufbau geschaffen, der, und vor allem dessen den sensortragender Hebelarm, gewichtsreduziert ist, wodurch die Trägheit des Schwingarmes verringert ist, was mit kürzeren Zugriffszeiten auf unterschiedliche Orte eines Datenträgers einhergeht. Vorteilhaft ist es auch, dass die Bauteilevielfalt verringert ist, was zu einer Aufwandsreduzierung, insbesondere zu einer Kostenminimierung, führt.
Bevorzugt ist der Schwingarm so ausgeführt, dass der den Sensor tragende Hebelarm einen elastisch biegbaren Bereich für die Bewegung des Sensors in der Fokusierungsrichtung aufweist und mit einem Lagerelement drehfest verbunden ist, das eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse ermöglicht. Der zweite Hebelarm ist im Bereich zwischen dem Sensor und dem biegbaren Bereich fest mit dem ersten Hebelarm verbunden und auf der dem Sensor abgewandten Seite des biegbaren Bereiches freischwebend.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: einen Schwingarm-Aktuator in perspektivischer Ansicht,
2: einen Längsschnitt II-II durch diesen, perspektivisch,
3: die Magnetantriebe des Schwingarm-Aktuators in perspektivischer Darstellung,
4: eine perspektivische Draufsicht auf die Magnetanordnung der Magnetantriebe und
5: den an einem Träger angeordneten Schwingarm-Aktuator im Längsschnitt V-V.
Der in den 1 und 2 gezeigte Schwingarm-Aktuator für eine nicht dargestellte optische Abtasteinrichtung weist einen biege- und torsionssteifen Schwingarm 1 aus Polypropylen auf, der in der Art eines zweiarmigen Hebels gestaltet und in seinem Schwerpunkt S zwischen den Hebelarmen I und II mit einer Lagerbuchse 2 versehen ist und vermittels dieser an einem Träger 3 (5) um eine Schwenkachse SA senkrecht zum Schwingarm 1 schwenkbar gelagert ist. Der Hebelarm I trägt an seinem freien Ende einen optischen Kopf 4 mit einer Fokuslinse. Der Hebelarm II trägt gedruckte Spulen 5 und 6 in konzentrischer Anordnung zur Schwenkachse SA, die (5, 6) jeweils Permanentmagneten 7, 8, 9 und 10 zugeordnet sind, von denen die Permanentmagnete 7 und 8 an den Schenkeln 11a und 11i eines konzentrisch zur Schwenkachse SA ausgebildeten trägerfesten Joches 11 mit U-förmigem Querschnitt angeordnet sind.
Die schalenförmigen Magnete 7 und 8 sind dabei innenseitig am äußeren Schenkel 11a (7) und innenseitig am inneren Schenkel 11i (8) angeordnet, wobei der innere Schenkel 11i als Rückschluss dient und in eine endseitig am Hebelarm II ausgebildete kreisbogenförmige Ausnehmung 12 ragt, die ober- und unterseitig von Spulensträngen der Spule 5 als Fokusspule umgeben ist. Am Joch 11 im Bereich zwischen dem inneren Schenkel 11i und dem schalenförmigen Magneten 7 unterhalb der Fokusspule 5 ist ein Magnet 9 zur Feldoptimierung angeordnet. Dieser ist quaderförmig gestaltet und senkrecht zu den schalenförmigen Magneten 7 und 8 magnetisiert.
Die Magnete 7, 8 und 9 und die Fokusspule 5 bilden einen Magnetantrieb M1 für eine Nickbewegung des Hebelarmes I mit dem optischen Kopf in einer zur Oberfläche einer optischen Platte OP, in 1 angedeutet, senkrechten Richtung (Fokusierungsrichtung f), wobei die Magnete 8 und 9 der Feldoptimierung dienen. Der Magnet 10 und die diesem zugeordnete (Tracking-)Spule 6 bilden einen Magnetantrieb M2 für eine Schwenkbewegung des Schwingarmes 1 in einer zur Platte OP parallelen (Schwenk-)Ebene und dabei radial zur Platte OP (Trackingrichtung t) aus.
Die 2 bis 4 verdeutlichen die Anordnung und Ausbildung der Magnete 7 bis 10 und die 2 und 3 die Anordnung der gedruckten Spulen 5 und 6. Insbesondere die 3 und 4 zeigen die Anordnung und Ausbildung des der Fokusspule 5 zugeordneten (Feldoptimierungs-)Magneten 9.
In 5 sind die Anordnung des Schwingarm-Aktuators im Schnitt V-V am Träger 3 und dabei die Ausbildung des Schwingarmes 1 gezeigt. Am Träger 3 ist ein Lagerzapfen 13 fest angeordnet, an dem der Schwingarm 1 mit der am Hebelarm I drehfest angeordneten Lagerbuchse 2 drehbar gelagert ist. Der Hebelarm I weist für eine Bewegung des Kopfes 4 in der Fokusierungsrichtung f senkrecht zur Schwenkebene einen elastisch biegbaren Bereich 14 auf. Mit diesem Hebelarm I ist der Hebelarm II im Bereich zwischen dem optischen Kopf 4 und dem Bereich 14 fest verbunden, ausschließlich in diesem Bereich gehaltert und somit auf der dem Kopf 4 abgewandten Seite des biegbaren Bereiches 14 bis zu seinem Randbereich 15 freischwebend. Der Bereich 14 ist durch eine an der Unterseite und der Oberseite des Hebelarmes I eingebrachte Nut 16 gegenüber der Dicke dieses Hebelarmes I erheblich reduziert und dabei in seiner Dicke derart ausgelegt, dass der kopfseitige Teil des ansonsten biegesteifen Hebelarmes I bei einer Beaufschlagung des Hebelarmes II durch den ersten Magnetantrieb M1 in Fokusierungsrichtung f bewegt wird. Über die feste Verbindung der beiden Hebelarme I und II wird auch die Schwenkbewegung des Hebelarmes I um die Schwenkachse SA infolge einer Schwenkbewegung des Hebelarmes II durch den zweiten Magnetantrieb M2 und damit also eine Schwenkbewegung des gesamten Schwingarmes 1 bewirkt. Die Anordnung des Hebelarmes II ist durch ein Spiel SP gegenüber der Lagerbuchse 2 gekennzeichnet, wodurch dieser Hebelarm frei schwebt.
Die dem Schwingarm 1 und dessen Kopf 4 zugeordnete optische Platte OP befindet sich in Parallelanordnung zu diesem (1). Durch eine Schwenkbewegung des Schwingarmes 1 um die Schwenkachse SA wird der Kopf 4 radial zur Platte OP bewegt (1, Trackingrichtung t). Die Fokusierung eines bestimmten Punktes auf der Platte OP wird durch eine Bewegung des Hebelarmes II und damit des optischen Kopfes 4 in Fokusierungsrichtung f senkrecht zur Trackingrichtung t ermöglicht, wobei die Magnete 8 und 9 für eine bis zu 20% erhöhte Empfindlichkeit sorgen.

1: Schwingarm
2: Lagerbuchse
3: Träger
4: optischer Kopf
5: Fokusspule
6: Trackingspule
7: Permanentmagnet
8: Permanentmagnet
9: Permanentmagnet
10: Permanentmagnet
11: Joch
11a: Schenkel
11i: Schenkel
12: Ausnehmung
13: Lagerzapfen
14: Bereich
15: Randbereich
16: Nut
I: Hebelarm
II: Hebelarm Fokusrichtung
M1: Magnetantrieb
M2: Magnetantrieb
OP: optische Platte
S: Schwerpunkt
SA: Schwenkachse
SP: Spiel
t: Trackingrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0400570 A [0003]
- JP 5128580 A [0003]
- JP 2004227760 A [0003]
- US 2004/0148619 A1 [0003, 0004]
- KR 1020040108029 A [0003]

Claims

Schwingarm-Aktuator für eine Abtasteinrichtung, mit einem als zweiarmiger Hebel (I, II) ausgeführten Schwingarm (1), der einem plattenförmigen Datenträger (OP) zugeordnet und zwischen den Hebelarmen (I, II) an einem Träger (3) um eine senkrecht zum Schwingarm (1) ausgebildete Schwenkachse (SA) schwenkbar gelagert ist, wobei ein Hebelarm (I) einen Sensor (4) trägt, und der zweite Hebelarm (II) zur Schwenkung des Schwingarmes (1) senkrecht zur Oberfläche des Datenträgers (OP) mit einer Ausnehmung (12) versehen ist, in die der innere Schenkel (11i) eines im Querschnitt U-förmigen, trägerfesten Joches (11) hineinragt, an dessen äußerem Schenkel (11a) ein schalenförmiger Magnet (7) angeordnet ist, der mit wenigstens einer die Ausnehmung umgebenden gedruckten ersten Spule (5) als Fokusspule einen ersten Magnetantrieb (M1) bildet, und dass der Schwingarm (1) mit einer Komponente (6) eines zweiten Magnetantriebes (M2) für eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse (SA) parallel zum Datenträger (OP) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Joch (11) im Bereich zwischen dessen innerem Schenkel (11i) und dem schalenförmigen Magneten (7) unterhalb der Fokusspule (5) ein Magnet (9) zur Feldoptimierung angeordnet ist, der senkrecht zum schalenförmigen Magneten (7) magnetisiert ist.
Schwingarm-Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (9) quaderförmig gestaltet ist.
Schwingarm-Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am inneren Schenkel (11i) des Joches (11) ausnehmungsseitig ein weiterer schalenförmiger Magnet (8) angeordnet ist.
Schwingarm-Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (6) für eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse (SA) parallel zur Oberfläche des Datenträgers (OP) am zweiten Hebelarm (II) im Bereich zwischen der Schwenkachse (SA) und dem Magnetantrieb (M1) angeordnet ist.
Schwingarm-Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (6) wenigstens eine am Hebelarm (II) angeordnete zweite Spule, insbesondere eine gedruckte Spule, ist, die mit einem trägerfesten Magneten (10) einen Magnetantrieb (M2) für eine Trackingbewegung (t) bildet.
Schwingarm-Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Ausnehmung (12) hineinragende innere Schenkel (11i) des Joches (11) zugleich die maximale Schwenkbewegung des Schwingarmes (1) parallel zum Datenträger (OP) bestimmt.
Schwingarm-Aktuator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der den Sensor (4) tragende erste Hebelarm (I) einen elastisch biegbaren Bereich (14) für die Bewegung des Sensors (4) in der Fokusierungsrichtung (f) aufweist und mit einem Lagerelement (2) drehfest verbunden ist, das eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse (SA) ermöglicht, und dass der zweite Hebelarm (II) im Bereich zwischen dem Sensor (4) und dem elastisch biegbaren Bereich (14) fest mit dem ersten Hebelarm (I) verbunden und auf der dem Sensor (4) abgewandten Seite des Bereiches freischwebend ist.
Schwingarm-Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der biegbare Bereich (14) ein dickenreduzierter Bereich ist.
Schwingarm-Aktuator nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingarm (1) in seinem Schwerpunkt (S) gelagert ist.
Schwingarm-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser und eine mit diesem gebildete Abtasteinrichtung in einem Gerät zum Lesen und/oder Schreiben plattenförmiger Datentärger, insbesondere optischer Speichermedien, verwendet ist.
Schwingarm-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (12) und der in die Ausnehmung (12) hineinragende innere Schenkel (11i) mit einer kreisbogenförmigen Krümmung versehen ist, deren Krümmungsmittelpunkt die Schwenkachse (SA) ist, und dass die erste Spule (5) eine gedruckte Spule ist.