JP3264397B2 - ディスク回転用スピンドル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク等のディ
スクを加工するために用いられるディスク回転用スピン
ドルに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクの製造工程には、例えば研
磨，磁性膜の塗布等の工程がある。これらの工程では、
ディスクをスピンドルに装架して、このスピンドルによ
りディスクを回転させながら、前述した加工が行われ
る。ここで、ディスクは、その内周縁側の表裏両面をク
ランプするようにしてスピンドルにチャックさせるよう
にするのが一般的であるが、近年においては、この内周
縁側の部分も記憶領域として利用するため等、ディスク
の表裏両面全体を加工するという要請があり、このよう
な要請に応じるために、ディスクの内周端面をチャック
するように構成したものは、従来から用いられている。

【０００３】この種のチャック機構は、所謂コレットチ
ャックと呼ばれるものであって、スピンドルの先端を延
在させて、チャック部を設け、このチャック部は、中空
となった円筒部と、スピンドルの軸線と直交する方向に
円環状の突出部とからなるものであって、突出部から円
筒部に向けて少なくとも３本の割り溝を形成することに
よって、チャック部片を形成して、このチャック部の中
空部にコレットを、スピンドルの軸線方向に往復変位可
能に設けるように構成したものである。コレットをチャ
ック部の内面に対して非接触状態とすると、各チャック
部片は、ディスクの内径より小さくなるように縮径され
る。この縮径状態において、ディスクをチャック部に嵌
合させて、コレットをチャック部の内面に摺接させるこ
とによって、各チャック部片を半径方向外向きに拡開さ
せて、ディスクの内周面に圧接させるようにしてチャッ
クするようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スピンドル
は、そのチャック部によってディスクをチャックさせた
状態で回転駆動され、その間にディスクに対して所定の
加工を行うものであるから、精密な加工を可能ならしめ
るためには、チャック部によりディスクを極めて安定し
た状態でチャックし、面振れや芯振れ等が起きないよう
にしなければならない。このためには、チャック部片の
剛性を高め、かつコレットに対する駆動力を大きくさせ
て、コレットの作動によりチャック部片をディスクに圧
接させた時に、強力な圧接力を発揮させる必要がある。
このように、コレットとチャック部との摺接部分に極め
て大きな力を作用させると、コレットとチャック部との
摺接部の摩耗が著しく、また摺接時に焼き付きが発生し
たり、チャック部片が変形してしまう等、チャック部の
耐久性が低下するおそれがある等の問題点がある。

【０００５】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、ディスクに対して強力なチャック力を発揮さ
せ、しかも十分な耐久性を備えたディスク回転用スピン
ドルを提供することをその目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、中空の回転軸の先端に連設され、デ
ィスクの内径部に接離可能な少なくとも３つの円弧状の
チャック部片を備えたチャック部と、このチャック部の
内側に円錐形のコレットを設けて、該コレットを回転軸
の軸線方向に押し引き操作することによって、チャック
部片によってディスクのチャック及びチャック解除を行
うものであって、前記チャック部のコレットに対する接
触面をコレットの角度とほぼ一致する傾斜摺接面とな
し、かつこれらコレットの外面及びチャック部の傾斜摺
接面は共に耐摩耗性が良好となるように硬化処理を施し
たものからなり、しかもコレット側の方がチャック部側
より高い硬度を有する構成としたことをその特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】チャック部内面とコレットとは摺接することか
ら、この摺接部分は当然摩耗する。この摩耗の進行を遅
らせるために、両者の接触面積をできるだけ広くする。
即ち、チャック部の摺接面を、相手方の摺接面であるコ
レットの角度とほぼ等しくする。これによって、チャッ
ク時におけるチャック部内面とコレットとの接触面積が
増大し、接触部全体が平均的に摩耗することになり、全
体として摩耗速度を遅くすることができる。

【０００８】チャック部によるディスクのチャック状態
を安定させ、スピンドルの回転時に面振れ，芯振れ等を
抑制するために、コレットをチャック部に当接させた時
に、強い力で押圧させるようにするが、このようにコレ
ットに強力な力を作用させると、このコレットがチャッ
ク部と広い面で接触することから、その間に焼き付き等
が発生するおそれがある。これを防止するために、コレ
ットの外面と、このコレットに摺接するチャック部の傾
斜摺接面とには硬化処理を施すことにより耐摩耗性を向
上させ、かつ両部材間に硬度の差を持たせる。例えば、
チャック部の傾斜摺接面には焼き入れによる硬化処理を
施す一方、コレットには焼き入れを行った上で、イオン
窒化処理を行うことによりさらに高硬度化させる。この
ように、相互に摺接する部材に硬度差があると、焼き付
き等の発生が防止できる。しかも、繰り返しコレットを
作動させる間には、作動時に拡開するチャック部の傾斜
摺接面が、それより高い硬度を有し、かつ作動時にも変
形しないコレット側に対して早期に馴染むようになり、
片当りによる偏摩耗の発生を防止でき、接触面積がより
一層増大することになるから、摩耗の低減が図られる
等、チャック部の耐久性が向上する。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。まず、図１にディスク回転用スピンドルの全体構
成を示す。図中において、１は中空の回転軸を示し、こ
の回転軸１は支持部材２に固定して設けた軸受ブロック
３に回転自在に支承されている。この回転軸１の先端に
は、ディスクＤの内周側の端面と係合することによっ
て、このディスクＤをチャックするチャック部１０が設
けられ、また支持部材２の外側に延在された部位にはプ
ーリ４が設けられており、このプーリ４にはモータ（図
示せず）からの動力を伝達する伝達ベルト５が巻回して
設けられている。

【００１０】図２及び図３にチャック部１０の構成を示
す。チャック部１０は回転軸１に連なる円筒部１０ａ
と、この円筒部１０ａの先端部に外方に突出する円環状
部１０ｂとから構成される。そして、円環状部１０ｂか
ら円筒部１０ａの途中までの部位に４箇所にわたって割
り溝１１を形成することによって、４つのチャック部片
１２が形成されている。ディスクＤをチャックする際に
は、各チャック部片１２における円環状部分の先端面が
ディスクＤの内周面と当接することになり、従ってこの
先端面がディスクＤをチャックするチャック面１２ａと
なる。このチャック面１２ａは常時にはディスクＤの内
径より小さい縮径状態に保持されており、それらを拡径
させると、ディスクＤの内周面に当接して、このディス
クＤをチャックできるようになる。

【００１１】而して、図４において、チャック部１０を
構成する各チャック部片１２の縮径状態、即ちディスク
Ｄに対するチャック解除状態を実線で示し、拡径状態、
即ちディスクＤのチャック状態を仮想線で示す。この図
から明らかなように、チャック部片１２が縮径されたチ
ャック解除状態で、各チャック面１２ａを結ぶ線が真円
の形状であって、ディスクＤの内径より僅かに小さい円
になるように形成されている。従って、チャック部片１
２を拡開させて、ディスクＤをチャックさせた時には、
各チャック面１２ａを構成する円弧の中央部分がディス
クＤの内周面と当接することになる。なお、図において
は、チャック部片１２の作動を明確にするために、チャ
ック面１２ａの円とディスクＤの内径との径差を大きく
しているが、実際には縮径状態でディスクＤを非接触状
態でチャック部１０に嵌合できる範囲で両者の径差をで
きるだけ小さくする方が、後述するコレット２０の移動
ストロークを短縮できる等の理由で都合が良い。

【００１２】チャック部１０を構成するチャック部片１
２を拡径させて、ディスクＤの内周面に当接させるため
に、コレット２０が用いられる。このコレット２０は裁
頭円錐状の部材から構成され、その小径側の面には作動
軸２１が連設されている。作動軸２１は回転軸１内にそ
の軸線方向に摺動自在に挿通されて、他端は回転軸１か
ら延在させて、シリンダ等の駆動部材２２の連結部２２
ａに軸受２３を介して相対回転自在に連結されている。
そして、連結部２２ａにはばね２４が作用しており、常
時においては、このばね２４の作用によって、コレット
２０はチャック部１０から所定長さ突出する状態に保持
される。この状態から、駆動部材２２によって連結部２
２ａをばね２４に抗して図１の矢印Ｘ方向に引き込む
と、作動軸２１がこの方向に変位して、コレット２０は
チャック部１０に当接する方向に変位する。さらに、チ
ャック部片１２の保護を図るために、回転軸１の内面に
は段差１ａが形設されており、コレット２０に連結した
作動軸２１には、この段差１ａに係合可能な突条２１ａ
が設けられている。従って、駆動部材２２が誤動作して
も、作動軸２１は、その突条２１ａが段差１ａに係合す
る位置までしか移動しないようになっており、この結果
チャック部片１２が必要以上拡開することはなくなる。

【００１３】以上のように、コレット２０はチャック部
１０に接離するが、このチャック部１０における円環状
部１０ｂの内面部分は円錐状に成形された傾斜摺接面１
３となっている。この傾斜摺接面１３の傾斜角は、コレ
ット２０の角度とほぼ同じ角度となっており、従ってデ
ィスクＤをチャックする際には、コレット２０は傾斜摺
接面１３と広い面で接触することになる。そして、チャ
ック部片１２の拡開方向への力を強力に発揮させるため
に、コレット２０の角度はできるだけ小さくなってい
る。また、このように、コレット２０は傾斜摺接面１３
と摺接するようになっているが、相互に摺接する面は共
に硬化処理が施されている。傾斜摺接面１３は、硬質ク
ロムメッキを施すと共に、焼き入れによる硬化処理が施
されており、またコレット２０の表面は硬質クロムメッ
キと焼き入れを行った後に、イオン窒化処理を施すよう
にしている。従って、コレット２０の方が傾斜摺接面１
３より高い硬度を有する。

【００１４】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、次にその作動について説明する。まず、スピン
ドルにおける回転軸１を回転停止状態に保持すると共
に、ばね２４の作用によって、作動軸２１を図１の矢印
Ｘとは反対方向に変位させて、コレット２０をチャック
部１０を構成する各チャック部片１２に形成した傾斜摺
接面１３から離間させて、これら各チャック部片１２を
縮径したチャック解除状態に保持する。この状態で、適
宜のハンドリング手段に保持されているディスクＤをこ
のスピンドル１におけるチャック部１０を構成するチャ
ック部片１２のチャック面１２ａと対面する位置にまで
搬入する。この時に図示しない位置決め部材でディスク
Ｄを正確に位置決めするのが望ましい。

【００１５】ディスクＤが所定の位置に位置決めされる
と、駆動部材２２を作動させて、連結部２２ａを図１の
矢印Ｘ方向に引き込む。これによって、作動軸２１及び
その先端に連設したコレット２０がこの方向に引き込ま
れて、コレット２０はチャック部片１２の傾斜摺接面１
３に当接することになって、チャック部片１２は矢印Ｙ
方向に拡開して、そのチャック面１２ａがディスクＤの
内周面に当接する。これによって、ディスクＤはチャッ
ク部１０にチャックされる。そこで、伝達ベルト５を介
してプーリ４に回転力を伝達して回転軸１を回転させる
ことによって、ディスクＤが回転駆動され、この間に例
えばディスクＤの表面研磨や磁性膜の塗布等の加工を行
うことができる。

【００１６】所定の加工が終了すると、回転軸１の回転
を停止させて、ディスクＤをハンドリング手段によって
把持させて、コレット２０を傾斜摺接面１３から離間さ
せることによって、チャック部１０のチャック部片１２
によるディスクＤのチャックを解除することによって、
ハンドリング手段によりディスクＤを次の工程に移行さ
せることができるようになる。

【００１７】ここで、加工精度を良くするためには、ス
ピンドルにより回転駆動されるディスクＤは面振れや芯
振れ等を起こさないようにしなければならない。このた
めには、各チャック部片１２は同時に、しかも正確に拡
開するようになし、かつディスクＤへの圧接力を大きく
しなければならない。コレット２０は中空の回転軸１の
内面と直接摺動して、この回転軸１の軸線方向に正確に
変位するようになっており、これによって、各チャック
部片１２の正確な作動が可能となる。また、チャック部
片１２のディスクＤへの圧接力を強くするには、コレッ
ト２０の角度をできるだけ小さくする。ここで、コレッ
ト２０は傾斜摺接面１３と摺接するものであり、傾斜摺
接面１３はコレット２０の角度とほぼ同じ角度傾斜させ
るようにしているから、この傾斜摺接面１３の角度も小
さくする。しかも、このように傾斜摺接面１３をコレッ
ト２０とほぼ同じ角度に形成しているので、チャック部
片１２の拡開時に、コレット２０と傾斜摺接面１３とが
広い面で接触するから、この摺接時における摩耗速度を
遅くすることができるようになり、耐久性の向上が図ら
れる。

【００１８】前述のように、チャック部片１２の拡開時
に強力な力を及ばせ、しかも傾斜摺接面１３に対するコ
レット２０の接触はできるだけ広い面で行うようにして
いるから、この摺接部分が焼き付くおそれがある。しか
しながら、コレット２０と傾斜摺接面１３との間には硬
度差を持たせているから、かかる焼き付きの発生を防止
することができる。しかも、傾斜摺接面１３側が低硬度
であるから、多少の製造誤差や組み付け誤差があったと
しても、繰り返し作動させる間には、傾斜摺接面１３が
コレット２０に馴染むようになり、この結果、このコレ
ット２０を傾斜摺接面１３に当接させた時に、片当り状
態がなく、両者は広い面で接触するようになり、この点
でも傾斜摺接面１３及びコレット２０の耐久性がより向
上することになる。さらに、チャック部片１２に過大な
拡開力すると、それを変形させてしまうことになるが、
コレット２０に連結した作動軸２１には、回転軸１の内
面に設けた段差１ａに係合する突条２１ａが設けられて
いるので、駆動部材２２による作動軸２１の変位ストロ
ークが制限されることから、駆動部材２２が何らかの理
由で誤動作しても、チャック部片１２が無理に曲げられ
る程度にまでコレット２０が変位するおそれはない。

【００１９】さらに、ディスクＤのチャック時に、この
ディスクＤの内周面に傷が付かないようにしてチャック
させなければならない。コレット式のチャックでディス
クＤの内周をチャックする場合には、実質的に３点で当
接することになる。ここで、エッジの部分がディスクＤ
の内周面に当ると、ディスクＤに傷が付いてしまう。し
かしながら、チャック部片１２を構成するチャック面１
２ａは、縮径時に真円となる曲率半径を有するものであ
り、その曲率半径はディスクＤの内周の曲率半径より短
くなっている。従って、チャック部片１２を拡開させた
時には、確実にその中央部分がディスクＤと当接し、エ
ッジ部分が当接するおそれがなく、ディスクＤの内周面
に傷が付くのを防止できる。

【００２０】なお、前述の実施例では、チャック部を構
成するチャック部片を４個設ける構成としたが、少なく
とも３個のチャック部片を備えておれば良く、この数に
は限定されないことはいうまでもない。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、チ
ャック部材の耐久性が向上し、繰り返し作動させても、
常に安定した状態でディスクをチャックさせることがで
きる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すスピンドルの断面図で
ある。

【図２】チャック部の構成説明図である。

【図３】チャック部の要部拡大図である。

【図４】チャック部の作動説明図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 １０ チャック部 １１ 割り溝 １２ チャック部片 １３ 傾斜摺接面 ２０ コレット ２１ 作動軸 ２２ 駆動部材

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空の回転軸の先端に連設され、ディス
   クの内径部に接離可能な少なくとも３つの円弧状のチャ
   ック部片を備えたチャック部と、このチャック部の内側
   に円錐形のコレットを設けて、該コレットを回転軸の軸
   線方向に押し引き操作することによって、チャック部片
   によってディスクのチャック及びチャック解除を行うも
   のにおいて、前記チャック部のコレットに対する接触面
   をコレットの角度とほぼ一致する傾斜摺接面となし、か
   つこれらコレットの外面及びチャック部の傾斜摺接面は
   共に耐摩耗性が良好となるように硬化処理を施したもの
   からなり、しかもコレット側の方がチャック部側より高
   い硬度を有する構成としたことを特徴とするディスク回
   転用スピンドル。
2. 【請求項２】 前記チャック部の前記傾斜摺接面は焼き
   入れによる硬化処理を施したものであり、また前記コレ
   ットを焼き入れ処理を行った上で、イオン窒化処理を行
   って、前記傾斜摺接面と硬度差を持たせたものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載のディスク回転用スピンド
   ル。
3. 【請求項３】 前記チャック部片の外径の円弧の曲率半
   径を前記ディスクの内径部の曲率半径より小さく形成し
   たことを特徴とする請求項１記載のディスク回転用スピ
   ンドル。
4. 【請求項４】 前記回転軸の内面に段差を形設し、また
   前記コレットに作動軸を連結して設け、この作動軸には
   前記コレットが所定のストロークだけ移動した時に前記
   段差に係合可能な突条を設ける構成としたことを特徴と
   する請求項１記載のディスク回転用スピンドル。