JP2012523064A - ディスククランプ装置及びこれを備えたスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】爪やアームの構造を改善して、ディスクの回転中心及び回転軸の回転中心を正確に整列することのできるディスククランプ装置、並びにこのディスククランプ装置を含むピンドルモータを実現する。
【解決手段】スピンドルモータのクランプ装置が開示される。前記スピンドルモータのクランプ装置は、ディスクに作用する爪の半径方向の力がディスクに作用するアームの半径方向の力よりも大きく形成されることで、ディスクに作用するアームの半径方向の力がディスクに影響を及ぼすことができない。よって、爪によってクランプ本体の中心と一致するディスクの中心がアームによって影響を受けないため、ディスクの中心は、クランプ本体の中心と相対的に小さい偏差を有する。従って、製品の信頼性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスククランプ装置及びこれを備えたスピンドルモータに関するものである。

スピンドルモータは、直線運動する光ピックアップがディスクに書き込まれたデータを読み取ることができるようディスクを回転させる機能をする。そして、ノートパソコンなどに用いられるスリム型のスピンドルモータには、ディスクをクランプするためのディスククランプ装置が設けられる。

一般に、ディスククランプ装置は、クランプ本体、クランプ本体の側面に形成され、ディスクの内周面を加圧して、ディスクの中心と回転軸の中心とを一致させる爪（ｃｌａｗ）、及びディスクの離脱を防止するためにディスクを加圧するアーム（ａｒｍ）を含む。

従来、ディスククランプ装置の爪がディスクの内周面を加圧する力は、アームがディスクを加圧する力とほぼ同じかまたは大きいため、爪がディスクを加圧しているにもかかわらず、アームによって、ディスクの回転の中心が回転軸の回転中心から偏心される問題点がある。

アームがディスクを加圧する力が爪がディスクを加圧する力と同じであるか、または大きい場合、回転軸の回転中心に対して、ディスクの回転の中心は、約８０μｍないし約１２０μｍ程度偏心される。

ディスクの回転中心と回転軸の回転中心が約８０μｍないし約１２０μｍ程度偏心される場合、ディスクが回転軸に対して偏心された状態で回転され、ディスクの指定された位置に情報を正確に書き込むことができない。また、ディスクが回転軸に対して偏心された状態で回転する場合、ディスクの特定の位置からデータを読み取られない問題点がある。

本発明の目的は、爪やアームの構造を改善して、ディスクの回転中心及び回転軸の回転中心を正確に整列することのできるディスククランプ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記ディスククランプ装置を含むピンドルモータを提供することである。

一実施例として、ディスククランプ装置は、ディスクの内周面に挿入されるクランプ本体、前記クランプ本体の側面に少なくとも２つが形成され、前記ディスクの内側面を、それぞれ、第１弾性力で加圧する爪（ｃｌａｗ）、及び、前記クランプ本体の側面に少なくとも２つが形成され、前記ディスクの前記内側面及び前記内側面と相接する前記ディスクの上面によって形成された角と接触し、前記ディスクの前記内側面を、それぞれ、前記第１弾性力よりも弱い第２弾性力で加圧するアーム、を含む。

一実施例として、スピンドルモータは固定子、前記固定子に対して回転する回転軸を有する回転子、及び前記回転軸に結合され、ディスクの内周面に挿入されるクランプ本体、前記クランプ本体の側面に少なくとも２つが形成され、前記ディスクの内側面を、それぞれ、第１弾性力で加圧する爪（ｃｌａｗ）、及び、前記クランプ本体の側面に少なくとも２つが形成され、前記ディスクの前記内側面及び前記内側面と相接する前記ディスクの上面によって形成された角と接触され、前記ディスクの前記内側面を、それぞれ、前記第１弾性力よりも弱い第２弾性力で加圧するアーム、を含むディスククランプ装置を備える。

本発明によるディスククランプ装置及びこれを備えたスピンドルモータは、ディスクに作用する爪の半径方向の力がディスクに作用するアームの半径方向の力よりも大きく形成されることで、ディスクに作用するアームの半径方向の力がディスクに影響を及ぼすことができない。そのため、爪によつてクランプ本体の中心と一致するディスクの中心がアームにによって影響を受けないことから、ディスクの中心は、クランプ本体の中心と相対的に小さい偏差を有し、これによって、製品の信頼性をより向上させることができる。

本発明の一実施例によるディスククランプ装置及びこれを備えたスピンドルモータの断面図である。 図１に示したディスククランプ装置の平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施例によるディスククランプ装置及びこれを備えたスピンドルモータについて詳細に説明する

図１は、本発明の一実施例によるディスククランプ装置及びこれを備えたスピンドルモータの断面図である。

図１を参照すると、円筒形の軸受ハウジング１２０は、ベース１１０上に垂直に配置される。

以下、ベース１１０を含む他の構成要素の面及び方向を称するにあたって、ベース１１０の垂直方向の上側に向かう面及び方向を「上面及び上側」、下側に向かう面及び方向を「下面及び下側」という。

軸受ハウジング１２０は、両側の端部が開放された円筒形で形成され、軸受ハウジング１２０の内周面には軸受１３０が固定される。軸受ハウジング１２０の下側端部には、後述する回転軸をサポートするスラストストッパ１４１が配置される。

軸受ハウジング１２０の外周面には固定子が配置され、固定子は、軸受ハウジング１２０の外周面に結合される開口を有する円板状のコア１６１、及びコア１６１に巻き取られたコイル１６５を含む。

軸受ハウジング１２０の内部に配置された軸受１３０の内周面には、回転軸１５１が回転可能に配置される。

軸受ハウジング１２０から露出した回転軸１５１の外周面には、下面が開口された円筒状のロータヨーク１５３が結合され、ロータヨーク１５３の内周面にはマグネット１５５が結合される。マグネット１５５は、軸受ハウジング１２０に結合されたコア１５１のコイル１６５と向き合うように配置される。

ロータヨーク１５３の上面にはディスク５０が搭載され、回転軸１５１、ロータヨーク１５３及びマグネット１５５は、回転子を構成する。

ロータヨーク１５３の上面のエッジには、ディスク５０と接触して、高速回転するディスク５０の回転スリップを防止するフェルト１５７が形成される。ロータヨーク１５３の下面には、回転子が高速回転するときに回転軸１５１が浮上することを防止する吸引マグネット１７１が配置される。吸引マグネット１７１は、ロータヨーク１５３の代わりに固定子のコア１６１に形成されてもよい。

コイル１６５に電流が供給されると、コイル１６５とマグネット１５５との間に形成される電磁力によってロータヨーク１５３及び回転軸１５１は回転する。ロータヨーク１５３の上面には、回転軸１５１との結合面積を広くするための結合管１５３ａが突出形成される。

図２に示したスラストプレート１４５は、回転軸１５１とスラストストッパ１４１との間に介在され、スラストプレート１４５及び回転軸１５１が接触して、回転軸１５１とスラストストッパ１４１が磨耗されることを防止する。

一方、回転軸１５１の下端部には、回転軸１５１の外周面に沿って形成された溝が設けられ、溝には、回転軸１５１の軸受ハウジング１２０からの離脱を防止するためのワッシャストッパ１７５が配置される。回転軸１５１に挟まれた結合管１５３ａには、ロータヨーク１５３に搭載されたディスク５０を支持するディスククランプ装置２００が結合される。

本実施例によるディスククランプ装置２００を図１〜図３を参照しながら説明する。

図２は、図１に示したディスククランプ装置の平面図であり、図３は、図２のＡ-Ａ線に沿って切断した断面図である。

図２及び図３を参照すると、ディスククランプ装置２００は、円筒形のクランプ本体２１０、複数個の爪（Ｃｌａｗ）２２０、複数個のアーム２３０、及びアーム２３０と結合されたばね２４０を含む。

クランプ本体２１０は、円板状に形成された結合板２１１と、結合板２１１の縁部で下側へ曲げ形成され、外周面にディスク５０の内周面が挿入されるリング状の側板２１５とを有する。結合板２１１の中央部には、回転軸１５１と共に回転する結合管１５３ａが結合される結合孔２１２が形成される。

複数個の爪２２０は、結合板２１１の縁部及び側板２１５に結合板２１１の中心を基準として放射状に形成された少なくとも２つの貫通孔２１５ａから片持ち梁の形に突出される。爪２２０は、クランプ本体２１０の側板２１５から少なくとも２つが形成され、爪２２０は、相互同じ間隔で形成される。爪２２０は、クランプ本体２１０に挿入されたディスク５０の内周面を加圧して、ディスク５０の回転中心及び回転軸１５１の回転中心が同一であるように、ディスク５０を整列する。

片持ち梁形状を有する爪２２０により、ディスク５０の回転中心及び回転軸５１５の回転中心を整列するために、爪２２０は、クランプ本体２１０に挿入されたディスク５０の内周面を第１弾性力で加圧する。

従来の爪２２０は、約０．４ｍｍの厚さを有する爪２２０によって発生する弾性力が、後述するアーム２３０によって発生する弾性力よりも小さいことから、ディスク５０の内周面を十分加圧することは難しい。したがって、本実施例では、それぞれの爪２２０から発生した弾性力がアーム２３０から発生した弾性力よりも大きくなるよう、それぞれの爪２２０は、約０．４５ｍｍないし約０．５０ｍｍの厚さを有する。

各爪２２０は、側板２１５に挿入されたディスク５０を内周面と接触し、爪２２０は、ディスク５０の中心が結合板２１１の中心と一致するよう、ディスク５０の弾性支持する。つまり、爪２２０は、ディスク５０の中心が回転軸１５１の中心と一致するよう弾性支持する。

互いに隣接する貫通孔２１５ａと貫通孔２１５ａ間の結合板２１１及び側板２１５の部位には、それぞれ、出入孔２１５ｂが形成され、出入孔２１５ｂには、アーム２３０が直線運動及び回転運動可能に設けられる。つまり、アーム２３０の一側は、側板２１５の外側に位置し、他側は、側板２１５の内部に位置して、出入孔２１５ｂを出入りする。

本実施例において、それぞれの爪２２０は、少なくとも３つがクランプ本体２１０に等間隔で形成され、アーム２３０は爪２２０の間に配置され、各アーム２３０は、互いに等間隔で形成される。また、本発明の一実施例で、それぞれの爪２２０及び前記各アーム２３０は、互いに同じ数で形成される。

クランプ本体２１０の上側でディスク５０を下降すると、アーム２３０の一端部の上面にディスク５０の内周面の下端角が接触する。続いて、ディスク５０をさらに下降させると、アーム２３０はシーソーの形で時計方向に回転運動するとともに、側板２１５の内側へ直線運動をする。

そこで、ディスク５０が側板２１５に完全に挿入され、ロータヨーク１５３に搭載されると、アーム２３０は、シーソーの形で反時計方向に回転運動をするとともに、側板２１５の外側へ直線運動をする。これにより、アーム２３０の一端部の下部側にディスク５０の内周面の上端角がかかって、ディスク５０は、クランプ本体２１０の上側へ離脱されない。

ばね２４０は、一側はクランプ本体２１０の内側に支持され、他側はアーム２３０の他側に支持され、アーム２３０を側板２１５の外側に弾性支持する。これにより、ディスク５０は、アーム２３０によって強固に支持される。本実施例において、ばね２４０によってアーム２３０は、爪２２０の第１弾性力よりも小さい第２の弾性力で、ディスク５０を加圧する。

爪２２０は、クランプ本体２１０に一体に形成され、アーム２３０は、クランプ本体２１０の内部に流動可能に設けられるため、それぞれの爪２２０からディスク５０に作用する半径方向の力がほぼ均一であるのに対し、各アーム２３０を介してばね２４０からディスク５０に作用する半径方向の力は偏差がある。

したがって、爪２２０による第１弾性力よりもアーム２３０による第２弾性力がさらに大きい場合、アーム２３０によって、ディスク５０の中心がクランプ本体２１０の中心と一致しないこともある。

本実施例によるディスククランプ装置２００は、爪２２０からディスク５０に作用するそれぞれの半径方向の第１弾性力が、アーム２３０を介してばね２４０からディスク５０に作用するそれぞれの半径方向の第２弾性力よりも大きく設定される。それぞれの爪２２０から発生した前記第１弾性力の合計は、各アーム２３０から発生した第２弾性力の合計よりも大きい。これにより、クランプ本体２１０にディスク５０を挿入したとき、アーム２３０を介してばね２４０からディスク５０に作用する半径方向の第１弾性力によって、アーム２３０はディスク５０を固定し、爪２２０からディスク５０に作用する半径方向の第２の弾性力によってディスク５０の回転中心と回転軸の回転中心とが正確に一致する。

この際、爪２２０からディスク５０に作用するそれぞれの半径方向の第１弾性力は、アーム２３０を介してばね２４０からディスク５０に作用するそれぞれの半径方向の第２弾性力の１１０％以上２１０％以下に備えられる。さらに具体的には、爪２２０で発生した第１弾性力は、アーム２３０で発生した第２弾性力の１３０〜１７０％であってもよい。

表１は、本実施例によるディスククランプ装置２００にディスク５０を挿入し、ディスク５０の中心とクランプ本体２１０の中心との間の偏差、すなわち、ディスク５０の中心と回転軸１５１の中心との間の偏差を測定したデータが記載されている。表１は、爪２２０からディスク５０に作用する半径方向の第１弾性力を、アーム２３０を介してばね２４０からディスク５０に作用する半径方向の第２弾性力の１００％〜２１０％とした場合のデータである。

表１に示されるデータは、「爪／アーム」の力の比率が１００％〜２１０％である１０個のディスククランプ装置をスピンドルモータに設けて、ディスク５０の中心と回転軸１５１の中心との間の偏差を測定したものである。

測定した結果、１１０％での最小偏差は２０μｍ、最大偏差は１０７μｍ、平均は７８．４μｍであった。そして、１２０％〜２１０％の場合の平均偏差は、それぞれ、６９．５μｍ、５８．７μｍ、５７．３μｍ、５５．７μｍ、５２．３μｍ、５０．１μｍ、４７．８μｍ、４６．８μｍ、４４．９μｍ及び４３．４μｍで、スピンドルモータに求められるディスク５０の中心と回転軸１５１の中心との間の偏差１００μｍ以下を満足している。

１００％の場合には、スピンドルモータに求められる偏差の条件を満たすことのできない１２５μｍの場合が存在する。また、２１０％よりも大きい場合には、ディスク５０をクランプ本体２１０に挿入及び脱去するための力が大きすぎることがあり、爪２２０の耐久性に影響を与えることができる。

以上では、本発明の一実施例により本発明を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が、本発明の技術的思想から脱しない範囲内で変更や変形可能なものも本発明に属することは当然である。

本発明によるディスククランプ装置及びこれを備えたスピンドルモータは、ディスクに作用する爪の半径方向の力がディスクに作用するアームの半径方向の力よりも大きく形成されることで、ディスクに作用するアームの半径方向の力がディスクに影響を及ぼすことができない。そのため、爪によつてクランプ本体の中心と一致するディスクの中心がアームにによって影響を受けないことから、ディスクの中心は、クランプ本体の中心と相対的に小さい偏差を有し、これによって、製品の信頼性をより向上させることができる。

Claims (17)

1. ディスクの内周面に挿入されるクランプ本体、
   前記クランプ本体の側面に少なくとも２つが形成され、前記ディスクの内側面を、それぞれ、第１弾性力で加圧する爪、及び
   前記クランプ本体の側面に少なくとも２つが形成され、前記ディスクの前記内側面及び前記内側面と相接する前記ディスクの上面によって形成された角と接触し、前記ディスクの前記内側面を、それぞれ前記第１弾性力よりも弱い第２弾性力で加圧するアーム、を含むことを特徴とするディスククランプ装置。
2. 前記第１弾性力は、前記第２弾性力の１１０％であることを特徴とする請求項１に記載のディスククランプ装置。
3. 前記第１弾性力は、前記第２弾性力の２１０％であることを特徴とする請求項２に記載のディスククランプ装置。
4. 前記第１弾性力は、前記第２弾性力の１３０〜１７０％であることを特徴とする請求項１に記載のディスククランプ装置。
5. 前記それぞれの爪の厚さは、０．４５ｍｍ〜０．５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のディスククランプ装置。
6. 前記アームは、前記クランプ本体と前記アームとの間に介在され、前記第２の弾性力を発生するばねを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスククランプ装置。
7. 前記それぞれの爪は、少なくとも３つが前記クランプ本体に等間隔で形成され、前記アームは、前記爪の間に等間隔で形成されることを特徴とする請求項１に記載のディスククランプ装置。
8. 前記それぞれの爪から発生した前記第１弾性力の合は、前記各アームから発生した前記第２の弾性力の合計よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のディスククランプ装置。
9. 前記爪及び前記アームは、前記クランプ本体に互いに同じ数で形成されることを特徴とする請求項１に記載のディスククランプ装置。
10. 固定子、
    前記固定子に対して回転する回転軸を有する回転子、及び
    前記回転軸に結合され、ディスクの内周面に挿入されるクランプ本体、前記クランプ本体の側面に少なくとも２つが形成され、前記ディスクの内側面を、それぞれ、第１弾性力で加圧する爪、及び前記クランプ本体の側面に少なくとも２つが形成され、前記ディスクの前記内側面及び前記内側面と相接する前記ディスクの上面によって形成された角と接触し、前記ディスクの前記内側面を、それぞれ前記第１弾性力よりも弱い第２弾性力で加圧するアーム、を含むディスククランプ装置を含むことを特徴とするスピンドルモータ。
11. 前記第１弾性力は、前記第２弾性力の１１０％〜２１０％であることを特徴とする請求項１０に記載のスピンドルモータ。
12. 前記第１弾性力は、前記第２弾性力の１３０〜１７０％であることを特徴とする請求項１１に記載のスピンドルモータ。
13. 前記それぞれの爪の厚さは、０．４５ｍｍ〜０．５０ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載のスピンドルモータ。
14. 前記アームは、前記クランプ本体と前記アームとの間に介在され、前記第２の弾性力を発生するばねを含むことを特徴とする請求項１０に記載のスピンドルモータ。
15. 前記それぞれの爪は、少なくとも３つが前記クランプ本体に等間隔で形成され、前記アームは、前記爪の間に等間隔で形成されることを特徴とする請求項１０に記載のスピンドルモータ。
16. 前記それぞれの爪から発生した前記第１弾性力の合計は、前記各アームから発生した前記第２の弾性力の合計よりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載のスピンドルモータ。
17. 前記爪及び前記アームは、前記クランプ本体に互いに同じ数で形成されることを特徴とする請求項１０に記載のスピンドルモータ。

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