JP2019008857A - ベースおよびディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース鋳造の離型時に壁部の外面が矩形で内面が円弧状の場合、壁部に部分的に厚みの薄い肉薄部が生じる。肉薄部に傾斜面を設けると、厚みが極めて薄くなり溶融金属を行き渡らせることが困難となる。【解決手段】ディスク駆動装置のベース１２は、底板部４１と壁部とを有する。壁部は、肉厚部６１と肉薄部６２とを有する。肉厚部の内面は、底板部から軸方向に離れるにつれて中心軸から径方向外側へ離れる第１傾斜面７１を有する。肉薄部の内面は、底板部から軸方向に離れるにつれて中心軸から径方向外側へ離れ、かつ、第１傾斜面よりも径方向内側へ突出する第２傾斜面７２を有する。軸方向に対する第２傾斜面の傾斜角度は、軸方向に対する第１傾斜面の傾斜角度よりも小さい。【選択図】図３

Description

本発明は、ベースおよびディスク駆動装置に関する。

従来、ハードディスクドライブ等のディスク駆動装置が知られている。ディスク駆動装置は、ディスクを回転させるスピンドルモータと、ディスクに対して情報の読み取りおよび書き込みを行うヘッドと、それらを支持するベースとを有する。従来のディスク駆動装置用のベースについては、例えば、特開２００９−２４５５７０号公報に記載されている。当該公報では、ベースとなる鋳物をダイキャストにより形成した後、シュラウドのディスク対向面を、切削により除去している。
特開２００９−２４５５７０号公報

ベースを鋳造により形成するときには、金型内に溶融金属を流し込んで硬化させる。そして、金型を開いて、硬化後のベースを金型から離型する。これにより、底板部と壁部とを有する鋳造品のベースが形成される。このとき、壁部の側面が、離型の向きと完全に平行に延びていると、金型と壁部との間の摩擦抵抗が大きくなって、離型が困難となる。このため、壁部の側面は、離型の向きに対して僅かに傾斜した傾斜面とされる。

ただし、ベースの壁部の外面が矩形で内面が円弧状の場合、壁部に部分的に厚みの薄い肉薄部が生じる。このような肉薄部に上述した傾斜面を設けると、壁部の当該肉薄部の厚みが、極めて薄くなる。そうすると、ベースの鋳造時に、当該肉薄部に、溶融金属を行き渡らせることが困難となる。特に、近年では、ディスク駆動装置の小型化の要求が強い。小型のディスク駆動装置に用いられるベースでは、上記の問題が特に顕著となる。

本発明の目的は、鋳造後のベースを金型から容易に離型させることができ、かつ、ベースの鋳造時に、肉薄部に溶融金属を行き渡らせやすくできる技術を提供することである。

本願の第１発明は、ディスク駆動装置に用いられ、上下に延びる中心軸を中心としてディスクを回転させるモータを支持する鋳造品のベースであって、前記中心軸に対して垂直に拡がる底板部と、前記底板部の周縁部から上方へ向けて延びる壁部と、を有し、前記壁部は、肉厚部と、前記肉厚部よりも径方向の厚みが薄い肉薄部と、を有し、前記肉厚部の内面は、前記底板部から軸方向に離れるにつれて前記中心軸から径方向外側へ離れる第１傾斜面を有し、前記肉薄部の内面は、前記底板部から軸方向に離れるにつれて前記中心軸から径方向外側へ離れ、かつ、前記第１傾斜面よりも径方向内側へ突出する第２傾斜面を有し、軸方向に対する前記第２傾斜面の傾斜角度は、軸方向に対する前記第１傾斜面の傾斜角度よりも小さい。

本願の第１発明によれば、壁部の内面が、底板部から軸方向に離れるにつれて中心軸から径方向外側へ離れるように傾斜している。これにより、鋳造後のベースを、金型から容易に離型させることができる。また、第２傾斜面が第１傾斜面よりも径方向内側へ突出している。このため、ベースの鋳造時に、肉薄部に金属が行き渡り易くなる。

図１は、ディスク駆動装置の縦断面図である。 図２は、ベースの上面図である。 図３は、ベースの部分斜視図である。 図４は、ベースの部分上面図である。 図５は、ベースの部分縦断面図である。 図６は、変形例に係るベースの部分縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、ディスクを回転させるモータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、中心軸に直交する方向を「径方向」、中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、ベースに対してカバー側を上として、各部の形状および位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るベースおよびディスク駆動装置の使用時の向きを限定する意図はない。

＜１．ディスク駆動装置の構成＞
図１は、一実施形態に係るディスク駆動装置１の縦断面図である。

このディスク駆動装置１は、中央に円孔を有する円板状の磁気ディスク１４を回転させながら、磁気ディスク１４に対して情報の読み取りおよび書き込みを行う装置である。図１に示すように、ディスク駆動装置１は、スピンドルモータ１１、ベース１２、カバー１３、磁気ディスク１４、アクセス部１５、および回路基板１６を有する。

スピンドルモータ１１は、磁気ディスク１４を支持しながら、中心軸９を中心として磁気ディスク１４を回転させる装置である。スピンドルモータ１１は、静止部２と回転部３とを有する。静止部２は、ベース１２およびカバー１３に対して相対的に静止する。回転部３は、静止部２に対して回転可能に支持される。

静止部２は、ステータ支持部２１、ステータ２２、および軸受ユニット２３を有する。ステータ支持部２１は、中心軸９の周囲において、軸方向に円筒状に延びる。ステータ支持部２１は、スピンドルモータ１１の一部であるとともに、ベース１２の一部でもある。ステータ２２は、磁性体であるステータコア２２１と、複数のコイル２２２とを有する。ステータコア２２１は、ステータ支持部２１の外周面に固定されている。ステータコア２２１は、径方向外側へ向けて突出する複数のティースを有する。複数のコイル２２２は、それぞれ、ティースに巻かれた導線により構成される。軸受ユニット２３は、ステータ支持部２１の内周面に固定される。軸受ユニット２３は、回転部３側のシャフト３１を、回転可能に支持する。軸受ユニット２３には、例えば、流体動圧軸受機構が用いられる。

回転部３は、シャフト３１、ハブ３２、およびロータマグネット３３を有する。シャフト３１は、中心軸９に沿って延びる柱状の部材である。シャフト３１の下端部は、軸受ユニット２３の内部に収容される。ハブ３２は、シャフト３１の上端部の周縁部から、径方向外側へ向けて拡がる。磁気ディスク１４は、中心軸９に対して垂直な姿勢で、ハブ３２に固定される。ロータマグネット３３は、ステータ２２の径方向外側において、ハブ３２に固定される。ロータマグネット３３には、例えば、円環状の磁石が用いられる。ロータマグネット３３の内周面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されている。

このようなスピンドルモータ１１において、コイル２２２に駆動電流が供給されると、ステータコア２２１の複数のティースに磁束が生じる。そして、ティースとロータマグネット３３との間の磁束の相互作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。回転部３が回転すると、ハブ３２に支持された磁気ディスク１４も、中心軸９を中心として回転する。

ベース１２は、スピンドルモータ１１およびアクセス部１５を支持する略板状の部材である。ベース１２は、金型に金属を流し込んで硬化させることによって得られる、いわゆる鋳造品である。ベース１２の材料となる金属には、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。

図２は、ベース１２の上面図である。図１および図２に示すように、ベース１２は、上述したステータ支持部２１、底板部４１、壁部４２、およびピボットポスト４３を有する。底板部４１は、スピンドルモータ１１の回転部３、磁気ディスク１４、およびアクセス部１５の下方において、中心軸９に対して垂直に拡がる。上面視における底板部４１の形状は、矩形状である。ステータ支持部２１の下端部と、底板部４１とは、互いに繋がっている。壁部４２は、底板部４１の周縁部から上方へ向けて延びる、矩形かつ筒状の部位である。ピボットポスト４３は、後述するアーム１５１の揺動の中心となる位置において、底板部４１の上面から上方へ、円柱状に突出する。

ベース１２の壁部４２のより詳細な形状については、後述する。

カバー１３は、ベース１２の壁部４２の上端面に支持される。ベース１２の上部の開口は、カバー１３によって覆われる。ベース１２とカバー１３とは、例えば、ねじ止めで固定される。スピンドルモータ１１の回転部３、磁気ディスク１４、およびアクセス部１５は、ベース１２とカバー１３とで構成される筐体の内部に収容される。

アクセス部１５は、アーム１５１と、アーム１５１の先端に設けられたヘッド１５２と、揺動機構１５３とを有する。アーム１５１は、ベース１２のピボットポスト４３に、軸受を介して取り付けられる。揺動機構１５３は、アーム１５１およびヘッド１５２を揺動させるための機構である。揺動機構１５３を駆動させると、アーム１５１は、ピボットポスト４３を中心として揺動する。これにより、ヘッド１５２が、磁気ディスク１４の記録面に沿って移動する。ヘッド１５２は、磁気ディスク１４の上面および下面に対向し、磁気ディスク１４に対して情報の読み取りおよび書き込みを行う。

なお、ヘッド１５２は、磁気ディスク１４に対して情報の読み取りおよび書き込みのいずれか一方のみを行うものであってもよい。また、ディスク駆動装置１は、２枚以上の磁気ディスク１４を有するものであってもよい。また、ディスク駆動装置１は、光ディスクを回転させる装置であってもよい。

回路基板１６は、ベース１２の底板部４１の下面に固定される。回路基板１６には、例えば、柔軟性の小さい、いわゆるリジッド基板が用いられる。回路基板１６には、ディスク駆動装置１の駆動に必要な電気回路が実装されている。電気回路は、スピンドルモータ１１を動作させための回路であってもよく、揺動機構１５３を動作させるための回路であってもよく、あるいは、種々の信号を検出するための回路であってもよい。回路基板１６の上面には、電気回路を構成する複数の電子部品１６１が搭載される。なお、回路基板１６は、柔軟性の大きい、いわゆるフレキシブルプリント基板（図示省略）を介して、スピンドルモータ１１のコイル２２２と接続されている。

＜２．壁部の詳細な形状＞
続いて、ベース１２の壁部４２のより詳細な形状について説明する。

図２に示すように、本実施形態のベース１２は、上面視において短辺１２１と長辺１２２とを有する矩形状である。以下では、ベース１２の短辺１２１と平行な方向を「短辺方向」と称する。また、ベース１２の長辺１２２と平行な方向を「長辺方向」と称する。

壁部４２は、上面視において、ベース１２の外端縁に沿った矩形状の外面４２０を有する。一方、壁部４２の内面は、円弧内面４２１と矩形内面４２２とを有する。円弧内面４２１は、上面視において、中心軸９を中心とする円弧状の面である。矩形内面４２２は、上面視において、外面４２０の一部分と略平行に延びる矩形状の面である。円弧内面４２１と矩形内面４２２とは、長辺方向に隣接する。スピンドルモータ１１の回転部３および磁気ディスク１４は、円弧内面４２１の径方向内側に収容される。アクセス部１５は、矩形内面４２２の内側に収容される。

ベース１２の鋳造時には、まず、金型内の空洞に溶融金属を流し込んで硬化させる。そして、金型を開いて、硬化後のベース１２を金型から軸方向に離型する。このとき、金型からベース１２を離型しやすくするために、円弧内面４２１および矩形内面４２２は、軸方向に対して僅かに傾斜する傾斜面となっている。具体的には、円弧内面４２１は、底板部４１から軸方向上側へ離れるにつれて、徐々に中心軸９から径方向外側へ離れるように傾斜する。また、矩形内面４２２も、底板部４１から軸方向上側へ向かうにつれて、矩形内面４２２の内側の空間が徐々に拡がるように傾斜する。これにより、円弧内面４２１および矩形内面４２２が軸方向に延びる場合よりも、離型時の摩擦抵抗が低減される。

壁部４２は、円弧内面４２１の径方向外側に、複数の肉厚部６１と複数の肉薄部６２とを有する。肉厚部６１は、壁部４２のうち、ベース１２の短辺１２１と長辺１２２との境界部を中心とした部分である。すなわち、肉厚部６１は、矩形状の壁部４２の角部付近の外面４２０と、円弧内面４２１との間に位置する。肉薄部６２は、壁部４２のうち、中心軸９と短辺方向に重なる位置を中心とした部分、および、壁部４２のうち、中心軸９と長辺方向に重なる位置を中心とした部分である。肉薄部６２の径方向の厚みは、肉厚部６１の径方向の厚みよりも薄い。

図３は、肉薄部６２付近におけるベース１２の部分斜視図である。図４は、肉薄部６２付近におけるベース１２の部分上面図である。図５は、図４中のＡ−Ａ位置から見たベース１２の部分縦断面図である。図３〜図５に示すように、肉厚部６１の内面は、第１傾斜面７１を有する。また、肉薄部６２の内面は、第２傾斜面７２を有する。すなわち、円弧内面４２１は、複数の第１傾斜面７１と、複数の第２傾斜面７２とを有する。図２に示すように、第１傾斜面７１は、上面視において、中心軸９を通り矩形の外面４２０の頂点を通る仮想線Ｌ１と、円弧内面４２１との交点を含む。第２傾斜面７２は、上面視において、中心軸９を通り矩形の外面４２０の短辺または長辺に直交する仮想線Ｌ２と、円弧内面４２１との交点を含む。

上述の通り、第１傾斜面７１および第２傾斜面７２は、いずれも、底板部４１から軸方向上側へ離れるにつれて、徐々に中心軸９から径方向外側へ離れるように、軸方向に対して傾斜する。ただし、軸方向に対する第２傾斜面７２の傾斜角度は、軸方向に対する第１傾斜面７１の傾斜角度よりも小さい。また、第２傾斜面７２は、第１傾斜面７１よりも径方向内側へ突出している。このようにすれば、第２傾斜面７２が径方向内側へ突出していない場合と比べて、肉薄部６２の径方向の厚みが増加する。したがって、ベース１２の鋳造時に、肉薄部６２に溶融金属が行き渡りやすくなる。その結果、肉薄部６２に凹みや空洞などの鋳造不良が生じることを抑制できる。

ここで、図５に示すように、軸方向に対する第１傾斜面７１の傾斜角度をθ１とする。また、軸方向に対する第２傾斜面７２の傾斜角度をθ２とする。傾斜角度θ１，θ２が小さ過ぎると、鋳造後の離型抵抗が大きくなる。このため、傾斜角度θ１，θ２は、例えば、１．５°以上とすることが好ましい。一方、傾斜角度θ２が大き過ぎると、肉薄部６２の上端部付近の径方向の厚みを厚くすることが困難となる。このため、傾斜角度θ２は、例えば、２．５°以下とすることが好ましい。すなわち、傾斜角度θ１，θ２は、次の不等式（１），（２）の双方を満たしていることが好ましい。
θ２＜θ１ （１）
１．５°≦θ２≦２．５° （２）

肉薄部６２の周方向の範囲は、肉厚部６１の周方向の範囲よりも小さい。したがって、第２傾斜面７２の周方向の範囲は、第１傾斜面７１の周方向の範囲よりも狭い。このように、本実施形態では、傾斜角度の小さい第２傾斜面７２よりも、傾斜角度の大きい第１傾斜面７１の方が広くなっている。これにより、鋳造後のベース１２を、金型からより容易に離型させることができる。

また、本実施形態では、第２傾斜面７２が、肉薄部６２の軸方向の途中から、肉薄部６２の上端まで延びている。このようにすれば、第２傾斜面７２が肉薄部６２の下端から延びる場合よりも、第２傾斜面７２の径方向内側に、径方向の空間を確保しやすくなる。したがって、第２傾斜面７２と、磁気ディスク１４の外周部との間に、径方向の空間を確保しやすくなる。その結果、第２傾斜面７２と磁気ディスク１４との間の空気抵抗を抑え、磁気ディスク１４を円滑に回転させることができる。

また、本実施形態では、第２傾斜面７２が、肉薄部６２の軸方向の中央位置よりも下側から、肉薄部６２の上端まで延びている。このようにすれば、肉薄部６２のうち、第１傾斜面７１よりも径方向内側へ突出する部分を広く確保できる。したがって、ベース１２の鋳造時に、肉薄部６２に金属がより行き渡り易くなる。なお、上述した「肉薄部６２の軸方向の中央位置」は、肉薄部６２の上端と、底板部４１の上面との間の軸方向の中央位置を指すものとする。

また、図３および図４に示すように、円弧内面４２１は、複数の接続面７３を有する。各接続面７３は、第１傾斜面７１と第２傾斜面７２との間に位置し、第１傾斜面７１と第２傾斜面７２とを周方向につなぐ。本実施形態では、接続面７３が、径方向に延びる段差面ではなく、径方向に対して傾斜したテーパ面となっている。すなわち、第１傾斜面７１と第２傾斜面７２とが、直角または鋭角の角が無い滑らかな面で接続されている。このようにすれば、磁気ディスク１４の回転時における、第２傾斜面７２付近の空気抵抗を抑えることができる。したがって、円弧内面４２１の一部分を突出させているにも拘わらず、ディスク駆動装置１の駆動時の騒音を抑制できる。

＜３．変形例＞
以上、一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。

図６は、一変形例に係るベース１２Ａの部分縦断面図である。上記の実施形態では、第２傾斜面７２が、肉薄部６２の軸方向の途中から、肉薄部６２の上端まで延びていた。これに対し、図６の例では、第２傾斜面７２Ａが、肉薄部６２Ａの軸方向の下端から上端まで延びている。このようにすれば、上記の実施形態よりも、第１傾斜面７１Ａに対する第２傾斜面７２Ａの径方向内側への突出を、大きくすることができる。すなわち、肉薄部６２Ａの径方向の厚みを、より増加させることができる。したがって、ベース１２Ａの鋳造時に、肉薄部６２Ａに溶融金属を、より行き渡りやすくすることができる。

また、ディスク駆動装置に含まれるスピンドルモータの構造は、上記の実施形態と相違していてもよい。例えば、静止したシャフトの周りでハブが回転する、いわゆる軸固定型のスピンドルモータであってもよい。

また、各部品の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態および変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、ベースおよびディスク駆動装置に利用できる。

１ ディスク駆動装置
２ 静止部
３ 回転部
９ 中心軸
１１ スピンドルモータ
１２，１２Ａ ベース
１３ カバー
１４ 磁気ディスク
１５ アクセス部
１６ 回路基板
２１ ステータ支持部
２２ ステータ
２３ 軸受ユニット
３１ シャフト
３２ ハブ
３３ ロータマグネット
４１ 底板部
４２ 壁部
４３ ピボットポスト
６１ 肉厚部
６２，６２Ａ 肉薄部
７１，７１Ａ 第１傾斜面
７２，７２Ａ 第２傾斜面
７３ 接続面
１２１ 短辺
１２２ 長辺
１５１ アーム
１５２ ヘッド
１５３ 揺動機構
１６１ 電子部品
２２１ ステータコア
２２２ コイル
４２０ 外面
４２１ 円弧内面
４２２ 矩形内面
Ｌ１ 仮想線
Ｌ２ 仮想線
θ１ 傾斜角度
θ２ 傾斜角度

Claims (9)

1. ディスク駆動装置に用いられ、上下に延びる中心軸を中心としてディスクを回転させるモータを支持する鋳造品のベースであって、
   前記中心軸に対して垂直に拡がる底板部と、
   前記底板部の周縁部から上方へ向けて延びる壁部と、
   を有し、
   前記壁部は、
   肉厚部と、
   前記肉厚部よりも径方向の厚みが薄い肉薄部と、
   を有し、
   前記肉厚部の内面は、前記底板部から軸方向に離れるにつれて前記中心軸から径方向外側へ離れる第１傾斜面を有し、
   前記肉薄部の内面は、前記底板部から軸方向に離れるにつれて前記中心軸から径方向外側へ離れ、かつ、前記第１傾斜面よりも径方向内側へ突出する第２傾斜面を有し、
   軸方向に対する前記第２傾斜面の傾斜角度は、軸方向に対する前記第１傾斜面の傾斜角度よりも小さいベース。
2. 請求項１に記載のベースであって、
   前記第２傾斜面は、前記肉薄部の下端または軸方向の途中から、前記肉薄部の上端まで延びるベース。
3. 請求項２に記載のベースであって、
   前記第２傾斜面は、前記肉薄部の軸方向の途中から、前記肉薄部の上端まで延びるベース。
4. 請求項３に記載のベースであって、
   前記第２傾斜面は、前記肉薄部の軸方向の中央位置よりも下側から、前記肉薄部の上端まで延びるベース。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のベースであって、
   前記軸方向に対する前記第２傾斜面の傾斜角度は、１．５°以上かつ２．５°以下であるベース。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のベースであって、
   前記壁部の外面は矩形状であり、
   前記壁部の内面は、前記中心軸を中心とする円弧状の円弧内面を有し、
   前記第２傾斜面は、前記中心軸を通りかつ前記外面に直交する仮想線と、前記円弧内面との交点を含むベース。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のベースであって、
   前記第２傾斜面の周方向の範囲は、前記第１傾斜面の周方向の範囲よりも、狭いベース。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のベースであって、
   前記壁部の内面は、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とを周方向につなぐ接続面をさらに有し、
   前記接続面は、径方向に対して傾斜したテーパ面であるベース。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のベースと、
   前記中心軸を中心として前記ディスクを回転させるモータと、
   前記ディスクに対して情報の読み取りおよび書き込みの少なくとも一方を行うヘッドと、
   前記ベースの上部を覆うカバーと、
   を有するディスク駆動装置。

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