CN1222949C - 用于磁盘记录装置的装配方法和装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于磁盘记录装置的装配方法和装配装置。在装配磁盘记录装置(10)时，驱动一主轴电机而转动磁盘(14a，14b)，磁盘记录装置由一线性导向机构(50)支承而沿基本上平行于磁盘表面的方向以一个平移自由度运动。用一测量机构(100)测量由磁盘记录装置的旋转部件的转动引起的在一个平移自由度方向上的振动。用一角位置检测机构(101)检测每个磁盘产生最大幅度振动的角位置。根据所测量的振动及所检测的角位置分析旋转部件的偏心和偏心方向；根据分析结果相对移动底座(12)和旋转部件来校正偏心。

Description

用于磁盘记录装置的装配方法和装配装置

相关申请的交叉引用

本申请基于2001年10月3日申请的申请号为No.2001-307599的日本专利申请并要求其优先权，其全部内容此处作为参考引入。

技术领域

本发明涉及一种装配磁盘记录装置的方法和一种用于该方法的装配装置。

背景技术

多种现代计算机，如个人电脑、桌面电脑、笔记本型电脑等，都使用磁盘记录装置作为存储大量信息的存储器。

磁盘记录装置，如磁盘驱动器，一般包括多个分层布置的磁盘、磁头组件和一磁头致动器。每个磁头组件包括一用于将信息记录在磁盘上和从磁盘复制信息的磁头。磁头致动器支承磁头组件，用于相对于磁盘移动，并将它们移动到磁盘上的所需磁道。

磁盘装在主轴电机的圆柱形轮毂上，在间隔开的层中彼此同轴支承。磁盘通过驱动主轴电机而以一给定速度旋转。主轴电机、磁头驱动器等安装在一底座上。

主轴电机具有作用转子的轮毂，在轮毂一端侧形成有一凸缘。磁盘装在轮毂上并夹在轮毂的凸缘与一拧紧到轮毂上端的夹持件之间。

由于包括主轴电机轮毂、夹持件和磁盘的旋转部件以高速旋转，其重心必须与旋转中心重合。如果旋转部件的重心与旋转中心不重合，则在旋转过程中会产生振动，因而对于磁盘的数据写入/读出精度会不可避免地下降。

另外，在笔记本型电脑中，磁盘驱动器通常位于键盘或手支架下面，因而磁盘驱动器的振动在某些情况下会直接传递到使用者的身体。

通常在磁盘的装配过程中消除旋转部件的重心与旋转中心之间的不重合。例如在日本专利申请公开No.6-342578中描述了一种用于磁盘驱动器的装配方法，其中将一用于调节的重量放置在磁盘的一个夹持件上。但在这种情况下，偏心度是由与调节装置分开的测量装置测量的。

另外，日本专利申请公开No.6-302099中描述了一种用于磁盘移位的校正机构。该校正机构中，将写在记录介质上的伺服位置信息用于测量偏心度，而移动磁盘自身来调节偏心度。

日本专利申请公开No.2000-268533中还公开了一种方法，其中用四个致动器移动和对中每个磁盘。

但上述的常规装配和调节方法需要独立的调节和测量装置或者大量致动器，因而调节操作很麻烦，而整个设备不可避免地大型化。

发明内容

本发明是考虑这些情况而设计的，其目的是提供一种用于磁盘记录装置的装配方法和一种装配装置，能够很容易地调节放置部件的偏心度。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种磁盘记录装置的装配方法，该磁盘记录装置包括一底座，一固定在该底座上的主轴电机，一安装在该主轴电机的转子上的磁盘，及一将磁盘紧固到转子上的夹持件，该方法的特征在于包括：驱动主轴电机而以这样的方式转动包括转子、磁盘和夹持件的一旋转部件，使得磁盘记录装置被支承而沿基本上平行于磁盘表面的方向以一个平移自由度运动；测量由旋转部件的旋转引起的磁盘记录装置在所述一个平移自由度方向上的振动；检测磁盘产生最大幅度振动的角位置；根据所测量的振动、旋转部件的质量、在所述一个平移自由度上移动的部件的总质量、旋转部件的角速度及所检测的角位置分析旋转部件的偏心；以旋转部件每个转动中检测的指示信号被产生的时间与在所述一个平移自由度上最大幅度振动被产生的时间之差的基础，根据所述旋转部件的偏心位置和所测量的振动之间的相位关系来分析所述旋转部件的偏心方向；根据分析结果转动旋转部件，使偏心方向与所述一个平移自由度的方向重合，在转动旋转部件之后保持磁盘而将旋转部件固定在绝对坐标上，在旋转部件固定的情况下将磁盘从转子上松开，根据通过分析获得的偏心度在所述一个平移自由度方向上相对于旋转部件移动底座，从而在松开磁盘后使旋转部件的重心与旋转中心重合，及在相对移动后将磁盘紧固到转子上。

另外，根据本发明另一方面，提供一种用于磁盘记录装置的装配装置，该磁盘记录装置包括一底座，一固定到该底座上的主轴电机，一安装在主轴电机转子上的磁盘，和一将磁盘紧固到转子上的夹持件，该装配装置的特征在于包括：一配置成支承磁盘记录装置的线性导向机构，用于沿基本上平行于磁盘表面的方向以一个平移自由度移动；一测量机构，配置成当由线性导向机构支承的磁盘记录装置的主轴电机被驱动而转动包括转子、磁盘和夹持件的旋转部件时，沿所述一个平移自由度的方向测量磁盘记录装置的振动；一角位置检测机构，配置成检测磁盘产生最大幅度振动的角位置；一分析元件，配置成根据所测量的振动、旋转部件的质量、在所述一个平移自由度上移动的部件的总质量、旋转部件的角速度及所检测的角位置分析旋转部件的偏心，及配置成以旋转部件每个转动中检测的指示信号被产生的时间与在所述一个平移自由度上最大幅度振动被产生的时间之差为基础，根据所述旋转部件的偏心位置和所测量的振动之间的相位关系来分析所述旋转部件的偏心方向；以及一相对移动机构，配置成根据所述分析元件的分析结果相对移动底座和旋转部件而校正偏心，所述相对移动机构包括一个紧固机构，配置成转动所述旋转部件，使偏心方向与所述一个平移自由度的方向重合，并且配置成上紧和松开所述夹持件。

本发明的其它目的和优点将在下面的说明中列出，部分将从说明书中明白，或者可从本发明的实践中领会。可通过特别在此处指出的手段和组合来认识和获得本发明的目的和优点。

附图说明

插入并构成说明书一部分的附图，示出了本发明目前的实施例，并与上面给出的一般描述和下面给出的对实施例的详细描述一起，用于解释本发明的原理。

图1A是一平面图，示意性地示出作为用根据本发明实施例的装配装置和装配方法进行装配的目标的一硬盘驱动器；

图1B是硬盘驱动器的侧视图；

图2是一视图，典型地示出装配装置的轮廓；

图3是一侧视图，示出装配装置的一保持机构；

图4是保持机构的平面图；

图5A是装配装置一紧固机构的前视图；

图5B是该紧固机构的侧视图；

图6是一视图，示出使用该装配装置的一偏心测量工序；

图7是装配装置上一示波器屏幕的放大视图；

图8是使用该装配装置的一偏心调节工序的视图；

图9是一流程图，示出根据本发明另一实施例的装配方法；

图10是一流程图，示出根据本发明又一实施例的装配方法；

图11是一视图，典型地示出一应用根据本发明实施例的装配装置的批量生产装置。

具体实施方式

现在结合附图对用于根据本发明一实施例的磁盘记录装置的装配方法和装配装置进行详细描述。

下面对用作使用该装配方法和装配装置的磁盘记录装置的硬盘驱动器(下文中称作HDD)进行说明。如图1A和1B中所示，HDD10包括一用作底座的矩形板形式的箱体12。

安装在箱体12上的是两个用作记录介质的磁盘14a和14b，一用于支承和旋转这些磁盘的主轴电机16，用于将信息记录在磁盘上和从中复制信息的磁头18，一磁头致动器20，及一具有前置放大器等的板单元21。磁头致动器20支承磁头用于旋转，并可相对于磁盘移动到所需位置。磁头致动器20包括一音圈电机23。

主轴电机16设有一固定到籍体12上的定子(未图示)，和一用作转子的可旋转圆柱形轮毂22。磁盘14a和14b安装在轮毂22上并保持在轮毂的凸缘与一盘形夹持件24之间，该夹持件24通过一螺钉27紧固到轮毂上端。装到轮毂22上的一隔离环25夹在两磁盘14a和14b之间。在夹持件24上形成一参考标记28。

如图2中所示，装配装置包括一用于测量HDD10旋转部分偏心度的测量机构100，一用于相对移动磁盘14a和14b及箱体12以调节偏心度的相对移动机构200，及一用于控制这些机构的控制元件80。

测量机构100包括一线性导向机构50，一用于检测各磁盘旋转角度的角位置检测机构101，和一用于检测振幅的振幅检测机构150。线性导向机构50具有例如在由箭头C表示的水平方向运行的一个自由度。线性导向机构50构成了用于相对移动机构200的一通用部件。

线性导向机构50具有一可在地面上沿箭头C方向运行的矩形台架48。HDD10通过固定夹具51固定地安装在台架48上。固定在台架48上的HDD10可与台架48一起沿磁盘14a和14b的表面方向，即沿平行于磁盘表面的方向移动。

角位置检测机构101包括一作为用于检测参考标记28的第一传感器的光反射传感器110，和一用于驱动该光反射传感器110的驱动器111。传感器110位于安装在台架48上的HDD10的夹持件24上方。驱动器111通过一示波器81和一快速傅立叶变换(以下称作FFT)分析器82与控制元件80联接。

振幅检测机构150包括一相对于其移动方向连接到台架48一端的加速度拾波器151。用作一第二传感器的该加速度拾波器151通过一放大器152、示波器81和FFT分析器82与控制元件80联接。控制元件80控制这些机构的各项操作，并用作本发明的分析元件。

相对移动机构200还包括一保持机构230，紧固机构201，进给机构250和接触传感器251。保持机构230可同时保持两个磁盘14a和14b。紧固机构201用于紧固和松开夹持件24的螺钉27。进给机构250可在其移动方向上移动其上具有HDD10的台架48。接触传感器251用于检测进给机构与台架48之间的接触。保持机构230，紧固机构201和台架48通过一驱动器204与控制元件80联接。进给机构250和接触传感器251以类似方式与控制元件80联接。

如图3和4中所示，保持机构230包括一沿水平方向延伸的盘形支承框架231，和三个沿平行于磁盘旋转轴方向或垂直方向延伸的保持杆232。保持杆232在一圆的圆周上以例如120度的等间隔布置。每个保持杆232固定到一水平延伸的支承杆234上，该支承杆234被支承而通过一安装在支承框架231上的导向件236沿其轴向方向往复运动。保持杆232在数量上可多于3个。

另外，每个保持杆232的近端部分联接到一设置在支承框架231上的移动机构238上。因此当支承杆234通过移动机构238往复运动时，保持杆232沿径向移动而压靠在两磁盘14a和14b的各外部圆周边缘上。因而这些磁盘可由三个保持杆232同时保持或释放。可替换地，保持机构230可设计成可环绕其中心旋转，使其能够在每种情况下将每个磁盘保持在相同位置。

如图3、5A和5B所示，紧固机构201设有一叉形带销扳手202和一用于转动该扳手202的步进电机203。它安装在保持机构230的支承框架231的中心部分。扳手202与固定在台架48上的HDD10的夹持件24相对，因而它能够在夹持件保持到位的情况下上紧和松开螺钉27。

下面对用以这种方式构建的装配装置装配HDD10的方法，特别是调节重心和旋转中心之间的偏心的方式进行说明。这种调节以下面将描述的两种方法为基础，一个是偏心测量方法，一个是偏心校正方法。

首先介绍偏心测量。如图6中所示，HDD10通过固定夹具51安装到线性导向机构50的台架48上。在这种状态下，包括磁盘14a和14b，夹持件24和轮毂22在内的HDD10的旋转部件通过HDD自身的主轴电机16而旋转。

如果旋转部件的重心和旋转中心彼此偏离，则线性导向机构50在回转重心的推动下以加速度α振动。在这种情况下，α由下式给定：

α＝(meω²/M)cos(ωt+)＝α0cos(ωt+)，

α0＝meω²/M                          …(1)

其中 e是偏心度， m是旋转部件的重量，M是由线性导向机构50移动的部件的总重量，即台架48、HDD10等，ω是角速度，根据计时方式设定，是与线性导向机构50偏心的相位。加速度α是通过用放大器152对由加速度拾波器151检测到的加速度进行加速度-电压转换而检测的。偏心度 e可从观察到的加速度值获得。

为了获得线性导向机构50与旋转部件的偏心位置之间的相位关系，用光反射传感器110检测夹持件24上的参考标记28，根据参考标记28在光反射传感器110下面通过的时间以及线性导向机构50在该时间振动的工况检测偏心位置的相位。用示波器81或FFT分析器82对振动的工况进行分析。

下面对用加速度拾波器151检测并用示波器81分析振动工况的情况进行说明。当穿过旋转部件的偏心和旋转中心的一条直线对准线性导向机构50的移动方向C且该直线在加速度拾波器151前方经过时，振动加速度具有其最小值(负值，并具有最大绝对值)，并对应于如图7中所示显示于示波器81上的加速度波 a的余弦波形的凹点。在加速度波的每个循环中，夹持件24上的参考标记28从不失误地在光反射传感器110前方经过一次。传感器110检测参考标记28并将一指示信号 b发送给示波器81。

加速度波 a的凹点与指示信号 b之间的相位差表示在参考标记28经过光反射传感器110之后偏心在加速度拾波器151前方经过的时间。基于此，控制元件80检测参考标记28与偏心点之间的相位关系。

现在假定夹持件24松开，相对于轮毂22转换磁盘14a和14b的各自位置，从而消除偏心。

为获得偏心度 e＝0，只需要根据下式将可调节部件(磁盘，夹持件和隔离环)移动e1：

e＝(m1e1+m2e2)/m，

e2＝0，                           …(2)

其中 m是旋转部件的重量；m1是可调节部件的重量；m2是不可调节部件(电机转子和轮毂)的重量； e是旋转部件的偏心度；e₁是可调节部件的偏心度；e2是不可调节部件的偏心度，基于m＝m1+m2(旋转部件＝可调节部件+不可调节部件)，及

e＝(m1/m)e1，

e＝α0M/mω²，

(m₁/m)e1＝α0M/mω²，

e₁＝α0M/m₁ω²，                   …(3)

(每个偏心都假定是由于组件装配造成的间隙导致的)。

振动的工况可通过激光多普勒速度计、线圈或传声传感器，以及加速度拾波器151以速度的形式检测的。可替换地，也可通过位移计如激光位移计以位移的形式检测。

在这些情况下，速度和位移的幅值V和X分别由下式给定：

V＝(meω/M)sin(ωt+)，

X＝-(me/M)cos(ωt+)，           …(4)

下面描述对用上述测量方法测得的偏心度进行校正的方法。这里假定参考标记28与偏心位置之间的角度以及要调节的偏心度e1是通过上述偏心测量获得的已知值。

首先，如图8所示，以参考标记28与偏心位置之间的角度摆动旋转部件，使偏心位置在台架48的移动方向C在X轴线上与进给机构250相对。此后，用叉形带销扳手202转动旋转部件。

旋转部件摆动结束后，两磁盘14a和14b由保持机构230同时保持和固定在绝对坐标上。通过用叉形带销扳手202阻止夹持件24的旋转并松开螺钉27而将磁盘14a和14b从轮毂22上松开。因而可改变磁盘14a和14b与箱体12之间的相对位置。

因此，线性导向机构50的台架48由设有接触传感器251的进给机构250按压和移动。该动作完成后，在接触传感器251检测与台架48的接触后将台架48移动将调节的偏心度e1。由于磁盘14a和14b在前面的工序中从轮毂22上松开，可通过移动台架48来调节磁盘与箱体12之间的相对位置。

通过以这种方式以偏心度e1相对移动磁盘14a、14b和箱体12，可使旋转部件的重心和旋转中心重合而消除偏心。台架48的移动结束后，用叉形带销扳手202上紧夹持件24的螺钉27，将磁盘14a和14b紧固到轮毂22上。然后用保持机构230将磁盘14a和14b从保持中松开。之后将HDD10从台架48移走。这样获得的HDD没有偏心。

可替换地，可通过用保持机构230同时保持多个磁盘而使这些磁盘的各中心彼此对准。另外，考虑到每个磁盘外径的圆度，可通过相对于夹持件24的参考标记28摆动保持机构230而保持磁盘，使得保持机构的保持杆232不失误地将磁盘保持在相同位置。

根据装配方法和以这种方式设置的装配装置，可用同一装置完成偏心测量和偏心调节，设计成使旋转部件的重心与旋转中心重合的无偏心HDD易于装配。

另外，由于磁盘的紧固和偏心测量可由一个装置完成，如果在上紧磁盘后再次进行偏心测量，则该装置还可用作检测装置。此时，如图10中所示，可用松散地束缚在初始装配阶段的夹持件完成临时装配。在这种情况下，如果在第一次偏心测量和偏心调节后重复进行偏心测量时通过了检测，则在夹持件被进一步上紧后再次进行偏心检测。

另外，由于上述装配装置设有线性导向机构，它可应用在图11中所示用于批量生产的装配装置中。更具体地，装配装置包括用于供应HDD的第一和第二管线A和B，分别构成第一和第二线性导向机构的两个台架X和Y，一装配区域，以及分别位于装配区域相对侧的第一和第二夹具移走区域I和J。

装配区域设有测量机构100和相对移动机构200。设有固定夹具的台架X可在装配区域与第一夹具移走区域I之间往复运动。同样设有固定夹具的台架Y可在装配区域与第二夹具移走区域J之间往复运动。当由装配区域中的一个台架装配一个HDD时，另一HDD被安装在另一台架上，或者在夹具移走区域I和J中将完成的HDD移走。

对于本领域技术人员来讲很容易发现其它优点并进行修改。因此本发明在广义上并不局限于此处图示和描述的具体细节和代表性实施例。因此可在不脱离由附属权利要求及其等同物限定的总发明构思的精神和范围的前提下进行各种修改。

例如，本发明可用于设有一个或多个磁盘的磁盘记录装置，以及设有两个磁盘的磁盘记录装置。

Claims (9)

1.一种磁盘记录装置(10)的装配方法，该磁盘记录装置(10)包括一底座(12)，一固定在该底座上的主轴电机(16)，一安装在该主轴电机的转子(22)上的磁盘(14a，14b)，及一将磁盘紧固到转子上的夹持件(24)，该方法的特征在于包括：

驱动主轴电机(16)而以这样的方式转动包括转子(22)、磁盘(14a，14b)和夹持件(24)的一旋转部件，使得磁盘记录装置(10)被支承而沿基本上平行于磁盘表面的方向以一个平移自由度运动；

测量由旋转部件的旋转引起的磁盘记录装置(10)在所述一个平移自由度方向上的振动；

检测磁盘(14a，14b)产生最大幅度振动的角位置；

根据所测量的振动、旋转部件的质量、在所述一个平移自由度上移动的部件的总质量、旋转部件的角速度及所检测的角位置分析旋转部件的偏心；

以旋转部件每个转动中检测的指示信号被产生的时间与在所述一个平移自由度上最大幅度振动被产生的时间之差的基础，根据所述旋转部件的偏心位置和所测量的振动之间的相位关系来分析所述旋转部件的偏心方向；

根据分析结果转动旋转部件，使偏心方向与所述一个平移自由度的方向重合，

在转动旋转部件之后保持磁盘(14a，14b)而将旋转部件固定在绝对坐标上，

在旋转部件固定的情况下将磁盘从转子上松开，

根据通过分析获得的偏心度在所述一个平移自由度方向上相对于旋转部件移动底座(12)，从而在松开磁盘后使旋转部件的重心与旋转中心重合，及

在相对移动后将磁盘紧固到转子上。

2.根据权利要求1的磁盘记录装置的装配方法，其特征在于，将旋转部件从固定状态松开，在将磁盘紧固到转子上之后重复进行旋转部件的转动、振动的测量以及偏心和偏心方向的分析，且如果偏心度不符合一给定参考值则再次对偏心进行校正。

3.根据权利要求1所述的磁盘记录装置的装配方法，其特征在于：

所述夹持件(24)借助螺钉固定在转子上，

所述将磁盘从转子上松开包括松开所述夹持件的螺钉，所述将磁盘紧固到转子上包括拧紧所述夹持件的螺钉以便将磁盘紧固到转子上。

4.一种用于磁盘记录装置的装配装置，该磁盘记录装置包括一底座(12)，一固定到该底座上的主轴电机(16)，一安装在主轴电机转子上的磁盘(14a，14b)，和一将磁盘紧固到转子上的夹持件(24)，该装配装置的特征在于包括：

一配置成支承磁盘记录装置(10)的线性导向机构(50)，用于沿基本上平行于磁盘(14a，14b)表面的方向以一个平移自由度移动；

一测量机构(100)，配置成当由线性导向机构支承的磁盘记录装置的主轴电机(16)被驱动而转动包括转子(22)、磁盘(14a，14b)和夹持件(24)的旋转部件时，沿所述一个平移自由度的方向测量磁盘记录装置(10)的振动；

一角位置检测机构(101)，配置成检测磁盘产生最大幅度振动的角位置；

一分析元件(80)，配置成根据所测量的振动、旋转部件的质量、在所述一个平移自由度上移动的部件的总质量、旋转部件的角速度及所检测的角位置分析旋转部件的偏心，及配置成以旋转部件每个转动中检测的指示信号被产生的时间与在所述一个平移自由度上最大幅度振动被产生的时间之差为基础，根据所述旋转部件的偏心位置和所测量的振动之间的相位关系来分析所述旋转部件的偏心方向；以及

一相对移动机构(200)，配置成根据所述分析元件的分析结果相对移动底座和旋转部件而校正偏心，

所述相对移动机构包括一个紧固机构(201)，配置成转动所述旋转部件，使偏心方向与所述一个平移自由度的方向重合，并且配置成上紧和松开所述夹持件。

5.根据权利要求4的用于磁盘记录装置的装配装置，其特征在于，一保持机构(230)，配置成在转动旋转部件后保持磁盘(14a，14b)而将旋转部件固定在绝对坐标上；和一进给机构(250)，配置成沿所述一个平移自由度的方向相对于旋转部件移动线性导向机构。

6.根据权利要求5的用于磁盘记录装置的装配装置，其特征在于，保持机构(230)包括多个保持杆(232)，该多个保持杆(232)平行于磁盘(14a，14b)的旋转轴线延伸，并可沿径向相对于磁盘移动；及移动机构(238)，配置成将保持杆压靠在磁盘外圆周边缘上从而保持磁盘。

7.根据权利要求4的用于磁盘记录装置的装配装置，其特征在于，角位置检测机构(101)包括一第一传感器(110)，配置成检测夹持件(24)上的一参考标记(28)并输出一指示信号，测量机构(100)包括一第二传感器(151)，配置成检测磁盘记录装置(10)的振幅，分析元件(80)包括用于根据来自第一和第二传感器的检测信号之间的相位差分析最大振幅的角位置的装置。

8.根据权利要求4的用于磁盘记录装置的装配装置，其特征在于还包括一装配区域，该装配区域设有测量机构(100)，角位置检测机构(101)，分析元件(80)和相对移动机构(200)，分别位于该装配区域相对侧的第一和第二夹具移走区域(I，J)，一第一线性导向机构，可在装配区域与第一夹具移走区域之间移动，并能够在第一夹具移走区域中连接和脱离磁盘记录装置，一第二线性导向机构，可在装配区域与第二夹具移走区域之间移动，并能够在第二夹具移走区域中连接和脱离磁盘记录装置(10)，一第一管线，配置成将磁盘记录装置供应到位于第一夹具移走区域中的第一线性导向机构，及一第二管线，配置成将磁盘记录装置供应到位于第二夹具移走区域中的第二线性导向机构。

9.根据权利要求4所述的用于磁盘记录装置的装配装置，其特征在于：所述夹持件(24)是借助螺钉紧固在转子上的，所述相对移动机构包括一个紧固机构(201)，配置成上紧和松开所述夹持件。

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