JP2004206859A - ディスクセンタリングデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクをセンタリングするとともにスペーサーをバイアシングすることにより、センタリングの精密度を高めて各ディスク間の均一なデータ記録品質を維持することができ、構造が簡単で回転体の振動問題を最少化することができるディスクセンタリングデバイスを提供する。
【解決手段】ベースプレートと、前記ベースプレートに設けられるチャックと、前記チャックに着脱可能に結合され、複数のディスク及びスペーサーが積層されるハブユニットと、前記ハブユニットの外側にスライディング可能に設けられ、複数のディスクの外径を加圧してセンタリングする加圧部材を備える複数のディスクプッシャーと、前記複数のディスクプッシャーをスライディングさせる駆動手段と、前記ハブユニットの外側にスライディング可能に設けられ、複数のスペーサーの外径を加圧してバイアシングする複数のバイアシングユニットとを含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は順次に積層された複数のディスクが同一中心を持つようにするディスクセンタリングデバイスに関する。

一般に、ハードディスクドライブ(Hard Disc Drive、以下、“ＨＤＤ”という)は磁性体被覆の円板状アルミニウム基板(ディスク)を回転させながら資料を貯蔵し、読み出すようにする補助記憶装置である。ＨＤＤは１〜２枚のＨＤＤを完成組立てた後、データを記録する方式が主に使用されてきたが、ＨＤＤの高密度、大容量化に応じて前記方式は市場の要求による生産量を担うには多くの問題点がある。これにより、複数のディスクをチャックに装着してデータを記録した後、ＨＤＤを完成させる組立方式への工程変化が行われている。

このような方式ではデータの記録時に発生する回転振動を防止するためにセンタリングデバイスを通じて複数のディスク中心を一致させるセンタリング作業が行われる。

従来のディスクセンタリングデバイスはスピンドルモーターに装着されている複数のディスクの外周面を加圧手段により加圧することにより、複数のディスク中心を一致させる構造をもつ。このようなディスクセンタリングデバイスは本出願人により既に出願された(出願番号１０-１９９６-００５３０５８、名称：ハードディスクドライブのディスク均衡を合わせるための組立て方法及び装置)。

しかし、かかるディスクセンタリングデバイスは相対的に少ない数(２〜３枚)のディスクセンタリングには問題がないが、１０枚以上のディスクをセンタリングするのには加圧部材などの構成要素の構造的な限界のみならず、ディスクの位置精密度の確保にも問題がある。さらに、複数のディスクの固定時に使用者が手動で直接操作すべきなので、工程の効率性及び信頼性が低下する原因となる。

本出願人は前記問題点を改善するためのディスクチャックを出願したことがあり、その先出願の技術的な内容を本明細書に参考として反映する。先出願されたディスクチャックは複数のディスクをチャッキングするのみならず、センタリング作業を同時に行えることにより、既存の問題点を一部は改善することができる。

しかし、ディスクの内部でセンタリングを行う構造によりディスクにデータを記録する間に続けてチャッキング状態を維持すべきなので、ディスクに変形を与える可能性がある。さらに、ディスクチャックはチャッキングとセンタリング作業を同時に行うことにより、その内部構造が複雑で維持補修が困難であるのみならず、重さも重くなって回転時に発生する遠心力が大きくなることにより、回転体の振動問題の解決には限界がある。

本発明は前記問題点を解決するために創出されたものであって、ディスクのセンタリング方式を改善して順次に積層される複数のディスクに対して均一な位置精密度を確保できるディスクセンタリングデバイスを提供することにその目的がある。

上記目的を達成するための本発明は、ベースプレートと、前記ベースプレートに設けられるチャックと、前記チャックに着脱可能に結合され、複数のディスク及びスペーサーが積層されるハブユニットと、前記ハブユニットの外側にスライディング可能に設けられ、複数のディスクの外径を加圧してセンタリングする加圧部材を備える複数のディスクプッシャーと、前記複数のディスクプッシャーをスライディングさせる駆動手段と、前記ハブユニットの外側にスライディング可能に設けられ、複数のスペーサーの外径を加圧してバイアシングする複数のバイアシングユニットとを含むことを特徴とする。

前記チャックは内部に供給される圧縮空気により乗降されて前記ハブユニットを着脱するコレットを含む。

前記ハブユニットは前記チャックに着脱可能に結合され、複数のディスクが積層されるハブ胴体と、前記ハブ胴体の上端に乗降可能に設けられて積層された複数のディスクを圧着できるハブキャップとを含む。前記ハブキャップは内部に供給される圧縮空気により乗降されることが好ましい。

前記ディスクプッシャーは前記ハブユニットに対して放射状に設けられ、前記ディスクプッシャーは１２０°の間隔で三つが設けられることがこのましい。

前記駆動手段はモーターと、前記モーター及び前記複数のディスクプッシャーの各々に連結されて回転するベルトプーリと、前記ベルトプーリにより直線運動して複数のディスクプッシャーを同時に前・後進させるリンクとを含む。前記駆動手段は前記複数のディスクプッシャーの各々に設けられるシリンダ状のアクチュエータを含むこともできる。

前記ディスクプッシャーの加圧部材はセンタリングの際に直径の違う複数のディスクの外径を同時に加圧して吸収できる板スプリングを使用することが好ましい。

前記バイアシングユニットは前記複数のスペーサーを加圧するロッドが備えられたホルダーと、前記ホルダーを同時に前・後進させる駆動手段とを含む。前記バイアシングユニットは前記ハブユニットに対して放射状に設けられることが好ましい。

前記バイアシングユニットは１２０°の間隔で三つが設けられることが好ましい。

前記駆動手段はシリンダ状のアクチュエータが使用され、必要に応じては、モーターの回転により直線運動して前記ロッドが備えられたホルダーを同時に前・後進させるラックとピニオンとを適用することもできる。

以上、上述したように、本発明によれば、ディスクをセンタリングするとともにスペーサーをバイアシングすることにより、センタリングの精密度を高めて各ディスク間の均一なデータ記録品質を維持することができ、構造が簡単で回転体の振動問題を最少化することができる。

これにより、ハードディスクドライブの生産性を向上させ、維持補修が簡単で経済的な側面でも有利である。

以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明すると、次の通りである。

図１は本発明によるディスクセンタリングデバイスの平面図であり、図２は本発明によるディスクセンタリングデバイスの正面図である。

図１及び図２に示したように、本発明によるディスクセンタリングデバイスは、ベースプレート２０と、ベースプレート２０に設けられるチャック３０と、チャック３０に着脱可能に結合され、複数のディスク１２及びスペーサー１４が積層されるハブユニット４０と、ハブユニット４０の外側にスライディング可能に設けられ、複数のディスク１２の外径を加圧してセンタリングする加圧部材５２を備える複数のディスクプッシャー５０と、複数のディスクプッシャー５０をスライディングさせる駆動手段６０と、ハブユニット４０の外側にスライディング可能に設けられ、複数のスペーサー１４の外径を加圧してスペーサー１４をハブユニット４０に対してバイアシング(以下、“スペーサーバイアシング”と称する)する複数のバイアシングユニット７０とを備えてなる。

チャック３０はハブユニット４０を固定させる役割を行い、外側には第１、第２エア供給ポート３２，３３が形成されている。第１、第２エア供給ポート３２，３３は内部に供給される圧縮空気によりハブユニット４０をチャック３０にチャッキングさせ、ハブユニット４０に積相された複数のディスク１２を圧着支持する。

複数のディスク１２の間には各々のディスク１２が離隔状態で積層されるようにスペーサー１４が介在される。

ハブユニット４０は複数のディスク１２及びスペーサー１４が挿入積層されるように円筒状の構造をもち、その高さは積層されるディスク１２の数に応じて調節が可能である。

ディスクプッシャー５０はハブユニット４０に積層されたディスク１２に対して放射状に複数個が設けられるが、１２０°の間隔で三つが設けられることが好ましい。ディスクプッシャー５０は駆動手段６０により前・後進されるリニアガイド５６の上に載置される。

駆動手段６０はモーター６２と、モーター６２及び複数のディスクプッシャー１２の各々に連結されて回転するベルトプーリ６４と、ベルトプーリ６４により直線運動して複数のディスクプッシャー１２を同時に前・後進させるリンク６６とを備えてなる。駆動手段６０はモーター６２により駆動されて前・後進する構成の他にもシリンダ状のアクチュエータのようにディスクプッシャー５０を前・後進可能にする当業界で公知された各種の構成をもつことができる。

バイアシングユニット７０はハブユニット４０に対して放射状に設けられ、１２０°の間隔で三つが設けられることが好ましい。

図３は本発明によるディスクセンタリングデバイスのチャックとハブユニットの分離状態図であり、図４は本発明によるディスクセンタリングデバイスのチャックとハブユニットの結合状態図である。

示したように、チャック３０はベースプレート２０に設けられるチャック本体３４と、チャック本体３４の内部に設けられて圧縮空気の供給有無に応じて乗降される第１ピストン３５と、第１ピストン３５を上部で加圧する第１ピストンスプリング３６と、第１ピストン３５の乗降に応じてハブユニット４０を着脱するコレット３７とを備えてなる。

ハブユニット４０はチャック３０に着脱可能に結合され、複数のディスク１２が積層されるハブ胴体４２と、ハブ胴体４２の上端に乗降可能に設けられて積層された複数のディスク１２を圧着できるハブキャップ４４とを備えてなる。ハブ胴体４２の内部には第２ピストン４５と、第２ピストン４５を上部で加圧する第２ピストンスプリング４６と、第２ピストン４５の乗降に応じてハブキャップ４４を着脱可能にする乗降ボール４７とが備えられる。

チャック３０のコレット３７は第１エア供給ポート３２を通じて内部空間Ａに供給される圧縮空気により乗降され、ハブユニット４０のハブキャップ４４は第２エア供給ポート３３を通じて内部空間Ｂに供給される圧縮空気により乗降される。

上述したチャック３０とハブユニット４０の結合及び動作状態を簡単に説明すると、次の通りである。

チャック３０に形成された第１エア供給ポート３２を通じて内部空間Ａに圧縮空気が供給されると、第１ピストン３５によりコレット３７が上昇しながら開く。この際、ハブユニット４０のハブ胴体４２をコレット３７に仮結合した後、第１エア供給ポート３２を通じて供給されるエア供給を遮断すると、コレット３７が第１スプリング３６により下降しながらハブ胴体４２をチャッキングする。

さらに、ハブ胴体４２の外周面上にディスク１２及びスペーサー１４を順次に積層する過程が完了されると、第２エア供給ポート３３を通じて内部空間Ｂに圧縮空気が供給されてハブ胴体４２の内部の乗降ボール４７が第２ピストン４５により上昇して開くことにより、ハブキャップ４４を組立てできる状態となる。

ハブキャップ４４を組立てた後、第２エア供給ポート３３が遮断されると、第２スプリング４６により乗降ボール４５が下降しながらハブキャップ４４を連動させる。これにより、ハブキャップ４４はディスク１２とスペーサー１４を圧着・固定させるようになる。

図５は本発明によるディスクセンタリングデバイスのディスクプッシャーに設けられる加圧部材の設置状態図である。

示したように、ディスクプッシャー５０に備えられてディスク(図示せず)をセンタリングする加圧部材５２はセンタリングの際に直径の違う複数のディスク(図示せず)の外径を同時に加圧して吸収できる各種の弾性体を様々に適用することができ、複数のディスク(図示せず)を同時に加圧できる板スプリングを使用することが好ましい。

板スプリングは固定手段５４により複数のディスクプッシャー５０に固定される。

図６は本発明によるディスクセンタリングデバイスのバイアシングユニットを示した平面図であり、図７は本発明によるディスクセンタリングデバイスのバイアシングユニットを示した正面図であり、図８Ａ，Ｂ，Ｃは本発明によるディスクセンタリングデバイスのバイアシングユニットの各々のバイアシング状態を示した動作状態図である。

示したように、バイアシングユニット７０はハブユニット４０の外周面上に積層された複数のスペーサー１４を加圧するロッド７３が備えられたホルダー７２と、ホルダー７２を同時に前・後進させる駆動手段７４とを含む。

ロッド７３は複数のディスク１２の間に挿入されるように細長形からなり、スペーサー１４を行き違うように加圧することにより、回転時のディスク１２が偏心されることを防止する。ロッド７３は複数のスペーサー１４を同時に加圧できるように積層されたスペーサー１４の数に合わせて均等分割されることが好ましい。

例えば、１２０°の間隔で三つのバイアシングユニット７０が設けられ、順次に積層されたスペーサー１４が１２個であると仮定すれば、一つのロッド７３は図８Ａに示したように１，４，７，１０スペーサー１４を、もう一つのロッド７３は図８Ｂに示したように２，５，８，１１スペーサー１４を、残り一つのロッド７３は図８Ｃに示したように３，６，９，１２スペーサー１４をバイアシングする。ロッド７３の数及び配置状態は積層されるスペーサー１４の数に応じて各種の変形が可能である。

駆動手段７４にはシリンダ状のアクチュエータが使用され、必要によってモーター(図示せず)の回転により直線運動して複数のホルダー７２を同時に前・後進させるラックとピニオン(図示せず)のように当業界で公知された各種の構成をもつことができる。

一方、参照符号７６は連結ブロックを、参照符号７８はリニアガイドを示す。

図９Ａ、Ｂは本発明によるディスクセンタリングデバイスのスペーサーバイアシング前後の状態を示した状態図である。説明の便宜上、図８を参照して説明する。

示したように、スペーサー１４をバイアシングせず、回転させたときは図９Ａのように遠心力によりスペーサー１４が外部へ押されるとともにディスク１２も外側へ押されてディスク１２のセンタリング効果は低下する。スペーサー１４をバイアシングした状態で回転させたときは図９Ｂのようにスペーサー１４がさらに押されなくてディスク１２のセンタリング精密度をより一層高める。

すなわち、ディスク１２をセンタリングすることにより、ディスク１２のアンバランシングにより発生する回転体の振動問題は最少化するとしても、ディスク１２とディスク１２との間に介在されたスペーサー１４の流動によりディスク１２の自体のセンタリング効果は相対的に低下する。したがって、ディスク１２のセンタリング効果を高めるためにはスペーサー１４のバイアシング作業が非常に重要である。

上述したディスクセンタリングデバイスの作動状態を簡単に説明すると、次の通りである。

ベースプレート２０の上にチャック３０を設けた後、ハブユニット４０のハブ胴体４２をチャック３０の内部に備えられたコレット３７に載置させるとともに第１エア供給ポート３２に供給されるエアは遮断され、これによりコレット３７が下降してハブ胴体４２をチャッキングするようになる。一方、ハブ胴体４２をチャック３０の内部に備えられたコレット３７に載置させるまえには、第１エア供給ポート３２にエアが供給されてコレット３７の上昇状態を維持する。

さらに、ハブ胴体４２にスペーサー１４とディスク１２を順次に積層した後、ハブキャップ４４をハブ胴体４２の上端に組立てることにより、ディスクセンタリングの準備動作が完了される。

電源供給により駆動手段６０が作動するにつれてハブユニット４０と離隔状態を維持している複数のディスクプッシャー５０が同時に前進しながらハブユニット４０に積層された複数のディスク１２をセンタリングする。センタリングが完了されると、複数のバイアシングユニット７０が同時に前進してディスク１２とディスク１２との間に介在されたスペーサー１４をバイアシングした後、後進する。

センタリング及びバイアシング作業が完了されると、第２エア供給ポート３３に供給されるエアが遮断され、これによりハブキャップ４４が下降しながら複数のディスク１２及びスペーサー１４を圧着クランピングする。一方、センタリングの完了前には第２エア供給ポート３３にエアが供給されてハブキャップ４４の上昇状態を維持する。

クランピングが完了されると、複数のディスクプッシャー５０が後進するとともに第１エア供給ポート３２にはエアが再供給されてディスク１２のセンタリング及びスペーサー１４のバイアシングが完了されたハブユニット４０が備えられる。

本発明によるディスクセンタリングデバイスの平面図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスの正面図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのチャックとハブユニットの分離状態図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのチャックとハブユニットの結合状態図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのディスクプッシャーに設けられた加圧部材の設置状態図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのバイアシングユニットを示した平面図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのバイアシングユニットを示した正面図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのバイアシングユニットの各々のバイアシング状態を示した動作状態図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのバイアシングユニットの各々のバイアシング状態を示した動作状態図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのバイアシングユニットの各々のバイアシング状態を示した動作状態図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのスペーサーバイアシング前後の状態を示した状態図である。 本発明によるディスクセンタリングデバイスのスペーサーバイアシング前後の状態を示した状態図である。

符号の説明

１２ ディスク
１４ スペーサー
２０ ベースプレート
３０ チャック
３２ 第１エア供給ポート
３３ 第２エア供給ポート
３４ チャック本体
３５ 第１ピストン
３６ 第１ピストンスプリング
３７ コレット
４０ ハブユニット
４２ ハブ胴体
４４ ハブキャップ
４５ 第２ピストン
４６ 第２ピストンスプリング
４７ 乗降ボール
５０ ディスクプッシャー
５２ 加圧部材
５４ 固定手段
６０ 駆動手段
６２ モーター
６４ ベルトプーリ
６６ リンク
７０ バイアシングユニット
７２ ホルダー
７３ ロッド

Claims (15)

1. ベースプレートと、
   前記ベースプレートに設けられるチャックと、
   前記チャックに着脱可能に結合され、複数のディスク及びスペーサーが積層されるハブユニットと、
   前記ハブユニットの外側にスライディング可能に設けられ、複数のディスクの外径を加圧してセンタリングする加圧部材を備える複数のディスクプッシャーと、
   前記複数のディスクプッシャーをスライディングさせる駆動手段と、
   前記ハブユニットの外側にスライディング可能に設けられ、複数のスペーサーの外径を加圧してバイアシングする複数のバイアシングユニットとを含むことを特徴とするディスクセンタリングデバイス。
2. 前記チャックは内部に供給される圧縮空気により乗降されて前記ハブユニットを着脱するコレットを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスクセンタリングデバイス。
3. 前記ハブユニットは前記チャックに着脱可能に結合され、複数のディスクが積層されるハブ胴体と、前記ハブ胴体の上端に乗降可能に設けられて積層された複数のディスクを圧着できるハブキャップとを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスクセンタリングデバイス。
4. 前記ハブキャップは内部に供給される圧縮空気により乗降されることを特徴とする請求項３に記載のディスクセンタリングデバイス。
5. 前記ディスクプッシャーは前記ハブユニットに対して放射状に設けられることを特徴とする請求項１に記載のディスクセンタリングデバイス。
6. 前記ディスクプッシャーは１２０°の間隔で三つが設けられることを特徴とする請求項５に記載のディスクセンタリングデバイス。
7. 前記駆動手段はモーターと、前記モーター及び前記複数のディスクプッシャーの各々に連結されて回転するベルトプーリと、前記ベルトプーリにより直線運動して複数のディスクプッシャーを同時に前・後進させるリンクとを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスクセンタリングデバイス。
8. 前記駆動手段は前記複数のディスクプッシャーの各々に設けられるシリンダ状のアクチュエータを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスクセンタリングデバイス。
9. 前記ディスクプッシャーの加圧部材はセンタリングの際に直径の違う複数のディスクの外径を同時に加圧して吸収できる板スプリングを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスクセンタリングデバイス。
10. 前記バイアシングユニットは前記複数のスペーサーを加圧するロッドが備えられたホルダーと、前記ホルダーを同時に前・後進させる駆動手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスクセンタリングデバイス。
11. 前記バイアシングユニットは前記ハブユニットに対して放射状に設けられることを特徴とする請求項１に記載のディスクセンタリングデバイス。
12. 前記バイアシングユニットは１２０°の間隔で三つが設けられることを特徴とする請求項１１に記載のディスクセンタリングデバイス。
13. 前記ロッドは前記複数のスペーサーを同時に加圧できるように積層されたスペーサーの数に合わせて均等分割されることを特徴とする請求項１０に記載のディスクセンタリングデバイス。
14. 前記駆動手段はモーターと、前記モーターの回転により直線運動して前記ロッドが備えられたホルダーを同時に前・後進させるラックとピニオンとを含むことを特徴とする請求項１０に記載のディスクセンタリングデバイス。
15. 前記駆動手段はシリンダ状のアクチュエータを含むことを特徴とする請求項１０に記載のディスクセンタリングデバイス。
    
    

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