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

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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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