Brevet FR2039203A1 — publié le 19710115

La présente invention concerne un dispositif de- ôentrage et de fixation, et plus particulièrement, un dispositif servant à centrer un objet par rapport à un axe. • Les dispositifs de centrage radial précis deviennent extrêmement impor-5 tànts dans le domaine du traitement des données, et plus particulièrement, dans les unités d'emmagasinage de données sur des mémoires à disques. Durant ces dernières années, l'utilisation de fichiers sur disques magnétiques pour l'emmagasinâge des données s'est répandue rapidement à cause de la possibilité d'interchanger plusieurs piles de disques pour un seul fi-10 chier, ou une seule pile de disques pour plusieurs fichiers. En pratique, une pile de disques n'est utilisée pour un fichier donné que pendant une période relativement courte, moins d'une heure, puis déplacée vers une zone de stockage ou un autre fichier sur disque magnétique. Les données sont emmagasinées en enregistrant des domaines magnétiques 15 physiques sur les surfaces magnétiques dès différents disques composants une pile de disques. Ces données sont écrites ét lues magnétiquement sur la pile de disques par des têtes magnétiques reliées et positionnées par le fichier. Les données sont disposées sous forme de plusieurs pistes circulaires concentriques^ très proches les unes des autres, sur chaque disque. Chaque piste 20 est lue ou écrite en positionnant avec précision une tête magnétique sur la piste, pendant que la pile de disque tourne autour d'un axe central. Ce positionnement précis provient du rapport dimensionnel étroit entre les éléments suivants ï le disque, le moyeu de la pile sur lepuel le disque est monté, l'axe sur lequel le moyeu est monté, les supports et le montage de 25 l'axe pour obtenir la rotation dans l'unité., et le .bras servant à monter la tête magnétique dans le châssis de l'unité. Ces systèmes de mémoire s'étant développés, de nombreuses améliorations ont été étudiées pour augmenter la densité superficielle des données. Pour atteindre des densités élevées, on tend à faire des pistes circulaires concen-30 triques de plus en plus proches et étroites, de façon à pouvoir aménager un plus grand nombre de pistes sur un seul disque. - Par conséquent, la régularité et la précision de maintien de l'alignement radial précis d'une pile de disques avec l'axe de l'unité d'une pile à l'autre, et d'une unité à l'autre, deviennent de plus en plus importantes, pour permet-35 tre ce rapprochement des pistes. Un autre facteur important pour augmenter l'utilisation ultérieure des piles de disques, comme milieu d'emmagasinage des données, est la réduction continue du prix des piles de disques. Un dispositif de centrage radial pour une pile de disques doit avoir un prix de revient relativement faible par 40 pile de disques. 70 06073 2 2039203 Le dispositif de centrage radial étudié dans la présente invention pour les piles de disques sur pivot, se compose de surfaces coniques interne et externe correspondantes. Les surfaces doivent avoir des dimensions identiques pour que l'on puisse obtenir à la fois un centrage radial précis et 5 un alignement axial précis. La conicité de ces surfaces est de 1,27 t 0,00025 cm pour 1,27 cm sur une hauteur de plus de 2,5 cm. Il est évident que si le diamètre de base de l'une des surfaces coniques est légèrement différent, l'alignement axial de la pile de disques est décalé d'une quantité beaucoup plus grande. Comme cela est bien connu de l'homme de l'art, l'usinage des 10 surfaces coniques avec une très grande précision est un procédé extrêmement onéreux. Par conséquent, un objet de la présente invention est de fournir un dispositif de centrage radial précis réellement moins onéreux pour les piles de disques. 15 En bref, la présente invention est constituée par un dispositif servant à centrer et à maintenir un objet par rapport à un axe, cet axe étant défini par une surface de contact comprenant une surface cylindrique droite se terminant par un rebord biseauté. Le dispositif de la présente invention comprend un élément de support et au moins trois dispositifs de contact 20 élastiques reposant sur l'élément de support et situés approximativement à égale distance les uns des autres et sur un diamètre légèrement inférieur à celui de la surface de contact, chacun des dispositifs de, contact étant disposé de façon à coulisser contre la surface. Par suite, le dispositif élastique exerce une force radiale sur la surface, de façon à centrer et à 25 maintenir radialement l'élément de support et l'objet par rapport à la surface de contact. De plus l'objet peut être éloigné ou mis en contact en faisant glisser le long de l'axe l'élément de support et le dispositif élastique pour les dégager ou les mettre en contact actif avec la surface d'enclenchement, dont le rebord biseauté servira.de came pour suivre le disposi-30 tif élastique. L'alignement de l'objet le long de l'axe est établi à. l'aide de trois boutons reliés à l'élément de support de l'objet,.qui se trouvent sur une. surface connectée à la surface cylindrique droite, chacun d'eux formant un plan perpendiculaire à leur axe respectif. D'autres objets et avantages caractéristiques de l'invention ressorti-35 ront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés à ce texte qui représentent un mode de réalisation préféré de.l'invention. La figure 1 représente en perspective le fond d'une pile de disques comprenant le dispositif de centrage de la présente invention, La figure 2 représente, en perspective, la partie supérieure de l'axe 40 d'une unité de disques, dont une surface concorde avec le^dispositif de 06073 3 2039203 centrage de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective, plus grande et plus détaillée du dispositif de centrage de la figure 1. Sur la figure 1» est représentée la base 10 d'une pile de disques. La base de la pile de disques comprend une plaque usinée sur laquelle sont fixés les disques magnétiques et une structure de support (en pointillés), le tout formant une pile de disques complète. Dans la plaque 10 est creusé un canal 11, et trois boutons 12 placés selon des rayons et à égale distance les uns des autres sont situés au fond du canal. Le canal 11 protège les boutons contre les chocs. Les boutons définissent une surface et reposent sur une surface continue correspondante de l'axe mécanique de la pile, de façon à établir l'alignement précis de la pile de disques le long de l'axe. Près du centre de la plaque se trouve également un anneau 13 qui définit les centres coaxiaux des disques et du moyeu de la pile de disques. Cet anneau établit le centrage radial de la pile de disques par rapport à l'axe de l'unité de disques j il est montré de manière plus détaillée dans la figure 3, comme on le verra par la suite. Un manchon fileté extérieurement 14 traverse l'anneau 13 en son centre. Ce manchon comprend une partie d'un dispositif servant à verrouiller la pile de disques sur l'axe, et/ou à verrouiller la pile de disques sur le boitier dans lequel elle est transportée lorsqu'on la déplace d'une unité de disques à l'autre. Ce dispositif a été décrit cfe manière détaillée dans le brevet français n° 1 328 636. Le mécanisme de verrouillage, lui-même, ne fait pas l'objet de la présente invention et ne sera donc pas décrit en détail. Dans la figure 2, est représenté un axe 15 auquel est fixée une plaque 16. La plaque 16 est alignée avec précision par rapport à l'axe central de rotation de l'axe mécanique 15. La plaque 16 est usinée de manière à comporter un anneau circulaire 17, dont la surface supérieure 18 est plane. Cette surface concorde avec les boutons radiaux 12 de la pile de disques le long de l'axe central de l'axe mécanique. Le trépied formé parles boutons servira à obtenir une position axiale correcte de la pile de disques, sans qu'elle puisse basculer. Un second anneau 13 est également ménagé au centre de la plaque 16. L'anneau 19 comprend une surface cylindrique droite 20 perpendiculaire a la surface de la plaque 16, dont l'axe correspond à l'axe de rotation de l'axe mécanique 15. La surface cylindrique droite 20 de l'anneau 19 se termine par un rebord biseauté 21. Par "rebord biseauté", on entend soit une surface conique droite tronquée telle qu'on peut la voir sur la figure, soit une surface comportant une courbure le long de l'axe. Un élément de verrouillage de l'axe cylindrique 22 est situé au centre de l'anneau 19. Cet élément fait partie du mécanisme de verrouillage décrit dans le brevet cité 06073 4 2039203 ci-dessus. L'anneau 13 servant à centrer et à maintenir la pile de disques sur l'anneau 19 de l'axe mécanique sera décrit en détail en se référant aux figures 1 et 3. L'anneau comporte trois trous filetés 25 disposés de manière êquidis-5 tante autour de l'anneau. Ces trous servent à fixer l'anneau 13 à la base 10 de la pile de disques grâce à l'utilisation de vis à capuchons traversant les trous correspondants dans la plaque 10. Le centre"1 de l'anneau est formé de manière à divisér l'intérieur de l'anneau en plusieurs segments. Les trois plus petits segments 26 ont des dimensions égales et sont équidistants autour 10 ds l'anneau 13. Les segments se trouvent à égale distance de l'axe central de l'anneau et ce rayon est légèrement inférieur au rayon de la surface cylindrique droite 20 de l'anneau 19'de l'axe mécanique, montré sur la figure 2. Les trois segments 27, beaucoup plus grands, sont également disposés à égale distance autour de l'anneau et la surface de chacun d'eux se trouve à 15 une distance correspondant à un rayon, par rapport à l'axe central de l'anneau 13 et ce rayon est légèrement plus grand que le rayon de la surface cylindrique 20 de l'anneau 19, ci-dessus. Une fente annulaire 26 est découpée dans l'anneau 13, derrière chacun des segments 26 et 27. Cette fente est centrée par rapport à l'axe de l'anneau 13. La -fente est découpée à une profondeur telle que les 20 pattes 26 ainsi formées puissent fléchir par rapport au reste de l'anneau 13. Les pattes 27 sont plus longues de façon â avoir une rigidité relative beaucoup plus grande que celle des pattes 26. La forme des pattes 26 peut être telle que de petites surfaces 29 de celles-ci entrent en contact avec la surface cylindrique 20. Ces surfaces assurent que les seules forces engendrées 25 par les pattes au point de contact soient perpendiculaires à l'axe, comme on le verra par la suite. Les tolérances dimensionnelles de chacune des surfaces des pattes 26 et de la surface cylindrique 20 de l'anneau 19 sur la figure 2, ne sont pas nécessairement aussi serrées que pour les dispositif de centrage de l'art 30 antérieur. De plus, ces surfaces concordantes sont des surfaces cylindriques beaucoup plus faciles et moins onéreuses à produire que les surfaces coniques précises de l'art antérieur.Le relâchement des tolérances pour les surfaces est rendu possible par la nature élastique des pattes 26; qui forment ressort par rapport au reste de l'anneau 13. Ainsi de légères 35 imprécisions dimensionnelles ne modifient que jusqu'à un certain point la force radiale engendrée par les pattes 26 sur la surface cylindrique 20, mais ne modifient pas la précision du centrage et de l'alignement une fois qu'elle est établie. Toutes les forces inégales établissent simplément l'axe de "travail" réel de la pile de disques. 40 Les pattes les plus grandes 27 se trouvent à un rayon plus grand que 70 06073 5 2039203 celui de la surface cylindrique 20. Elles servent simplement d'arrêt dans le cas où la pile de disques serait tordue ou éjectée par une force extérieure, □ans ce cas, les pattes d'qrrêt 27 entreront en contact avec la surface cylindrique 20 et interdiront tout autre déplacement de la pile. Ceci limite 5 la quantité de flexion subie par chacune des pattes 26 et empêche par conséquent leur surtension et leur rupture éventuelle L'installation de la pile de disques sur l'axe, sera décrite en se référant principalement aux figures 1 et 2. En supposant que l'axe mécanique 15 soit monté dans la pile de disques 10 en position verticale de façon à ce que son axe de rotation soit vertical, . la pile de disques et la plaque inférieure 10 sont abaissés verticalement pour entrer en contact avec l'axe mécanique. Tout d'abord, le manchon cylindrique 14 s'appuye contre l'élément de verrouillage d'axe 22 et l'abaisse, en opposition avec l'action d'un ressort de compression situé dans l'axe 15 mécanique.Lorsque l'ensemble est abaissé les faces 29 des pattes 2B entrent en contact avec le bord biseauté 21 de l'anneau 19. Le bord biseauté fonctionne comme une came qui va déployer les pattes 26. Ces pattes sont déployées par flexion par rapport à l'anneau 13. Lorsque la plaque de base 10 de la pile de disques est, enfin, abaissée jusqu'au point où les boutons 12 entrent 20 en contact avec la surface plane 18 de l'anneau 17, les faces 29 des pattes 26 se rapprochent jusqu'au contact de la surface cylindrique 20 de l'anneau 19. Les forces radiales de chacune des pattes 26 se neutralisent les unes les autres de façon à centrer avec précision l'anneau 13, et par suite, la pile de disques, par rapport à l'axe formé par la surface cylindrique droite 25 20. Le manchon cylindrique 13 peut être tourné de façon à Visser l'élément de verrouillage d'axe 22 et la pile de disque bloquée, comme on l'a vu dans l'art antérieur. . Supposons pour la clarté du raisonnement, que la constante d'élasticité de l'une des pattes 26 soit légèrement différente de celle des autres, pour 30 le même anneau de centrage 13. Ceci pourrait se produire à la suite d'un simple décalage durant le découpage de la fente annulaire 28. La quantité de flexion de cette patte requise pour compenser la force engendrée par la flexion des deux autres pattes lorsqu'elles entrent en contact avec la surface cylindrique 20, provoque un léger déGalage.de l'axe central des disques et de 35 l'anneau de centrage 13, par rapport à l'axe de rotation de. .1.'axe mécanique 15. La rotation de la pile de .disques par l'axe mécanique, par-rapport aux têtes stationnaires situées près des disques de la pile, produit par suite une légère déformation du parcours suivi par les têtes par rapport à l'axe central des disques. Cependant, la même déformation se produira lorsque la 40 pile de disques est placée sur toute autre unité de disques ayant ûn anneau 70 06073 6 2039203 similaire 19. Par suite, le parcours tracé par les têtes magnétiques d'une unité de disques sera identique au parcours tracé par les têtes sur toutes les autres unités. Ainsi le dispositif de centrage radial décrit dans la présente invention centre les pistes circulaires concentriques enregistrées 5 d'une pile de disques, avec précision et de manière constante, par rapport à l'axe de rotation de l'axe mécanique de chaque unité de disques sur laquelle elle est placée, et comportant la surface cylindrique 20. Les boutons 12 et la surface annulaire 16, qui servent à obtenir l'alignement vertical, ou axial, de la pile de disques, sont situés sur un dia-10 mètre beaucoup plus grand que celui de la surface cylindrique 20. Les points définissant les plans d'alignement vertical sont donc placés à de grandes distances de l'axe central. Ainsi, toute tendance éventuelle de la - pile de disques à basculer par rapport à l'axe est énormément réduite. La combinaison de l'anneau de centrage radial 13 et du dispositif d'alignement 15 axial 12 et 18 assure par conséquent que l'axe du'centre de travail de la pile de disques est à la fois centré avec précision par rapport à l'axe de rotation de l'axe mécanique 15 et aligné avec ce dernier. Le dispositif de centrage et de fixation de la présente invention assure, par conséquent, que ces deux axes sont en fait essentiellement confondus, ce qui permet d'inter-20 changer totalement des piles de disques sur toutes les unités. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins, les caractéristiques essentielles de la présente invention, appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci» il est évident que l'homme de l'art pourra y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles 25 sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 70 06073 ? 2039203 REVENDICATIONS 1. Dispositif de centrage et de fixation d'un objet par rapport à un axe défini par une surface de contact qui comprend une surface cylindrique droite se terminant par un rebord biseauté ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : 5 - un élément de support fixé audit objet et, - au moins trois dispositifs de contact élastiques portés par ledit élément de support, de façon à être disposés à des distances approximativement égales sur un diamètre qui, lorsqu'il n'est pas déformé, est légèrement inférieur au diamètre de ladite surface cylindrique droite, lesdits 10 dispositifs dB contact étant disposés de façon à coulisser sur ladite surface cylindrique lorsqu'il y a un déplacement axial entre eux, ce qui porte les dits dispositifs de contact.contre ladite surface de contact, le bord biseauté de celle-ci jouant comme came pour vaincre la force élastique lorsqu'ils sont amenés en contact avec ladite surface, et les dits dispositifs 15 de contact exerçant alors une force radiale sur ladite surface de contact, ce qui permet de centrer radialement, et de maintenir ledit élément de support et ledit objet par rapport audit axe. 2. Dispositif de centrage et de fixation selon la revendication 1 caractérisé en ce que t 20 - les dits dispositifs de contact comprennent de plus, des pattes élastiques portées par ledit élément de support, radialement équidistantes et parallèles par rapport à un axe central, ledit rayon étant légèrement inférieur au rayon de ladite surface cylindrique droite, l'enclenchement de ladite surface cylindrique droite par ledit dispositif de contact comprenant 25 le contact précis des dites pattes avec ladite surface cylindrique et par suite, les dites pattes exercent une force radiale sur ladite surface cylindrique. 3. Dispositif de centrage et de fixation selon la revendication 2 caractérisé en ce que : 30 - les dits éléments de support comprennent de plus., au moins trois pattes fixes disposées entre les dites pattes élastiques, chacune se trouvant par rapport audit axe central à une distance égale à un rayon légèrement plus grand que le rayon de ladite surface cylindrique droite, ce qui évite l'application des forces trop importantes sur les pattes élastiques 35 situées radialement à l'extérieur dudit axe central. 70 06073 8 2039203 4. Dispositif de centrage et de fixation selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en es que ladite surface de contact» ou d'enclenchement, comprend de plus, une surface d'alignement axial située à une certaine distance de ladite surface cylindrique droite, ledit dispositif de centrage et 5 de fixation comprenant de plus : - un dispositif d'alignement fixé audit objet et conçu de façon à se trouver en contact immédiat avec ladite surface d'alignement axial de ladite surface d'enclenchement, lorsque ledit dispositif d'enclenchement est en contact avec ladite surface cylindrique droite, ledit dispositif d'aligne- 10 ment étant disposé de façon à définir un plan perpendiculaire à l'axe central défini par les dits dispositifs de contact, ce qui provoque, à la fois l'alignement longitudinal et angulaire dudit objet par rapport audit axe défini par ladite surface de contact. 5. Dispositif de centrage et de fixation selon la revendication 1 caractérisé -15 en ce que : - les dits dispositifs de contact comprennent de plus une patte élastique portée par ledit élément de support, chacune des dites pattes étant disposée de façon à ce que l'une de ses faces se trouve vers un axe central dudit élément de support, les dites faces étant radialement équidistantes 20 et parallèles audit axe central, sur un rayon légèrement inférieur au rayon de ladite surface cylindrique droite et l'enclenchement de ladite surface cylindrique droite par les dits dispositifs de contact comprenant le contact intime des dites faces des pattes avec ladite surface cylindrique droite, si bien que les dites pattes exercent une force radiale sur la dite surface 25 cylindrique droite. 6. Dispositif de centrage et de fixation selon la revendication 5 caractérisé en ce que la surface de contact comprend de plus une surface d'alignement axial à une certaine distance de ladite surface cylindrique droite, ledit dispositif de centrage et de fixation comprenant de plus : 30 ~ un dispositif d'alignement fixé audit objet et disposé de façon à se trouver en contact immédiat'avéc ladite 1surface d'alignement axial de ladite surface de contact lorsque ledit dispositif de contact se trouve enclenché avec ladite surface droite cylindrique, et par suite ledit objet est aligné longitudinalement par. rapport audit axe. 35 7. Dispositif de centrage et de fixation selon la revendication B caractérisé en ce que ladite surface d'alignement axial de ladite surface de contact est disposée de façon à correspondre à la circonférence d'un cercle et se 70 06073 9 2039203 trouve disposée radialement à 1'extérieur de ladite surface cylindrique droite, ladite surface définissant un plan perpendiculaire audit axe, et dans lequel : - ledit dispositif d'alignement fixé audit objet est disposé de plus, 5 de façon à définir un plan perpendiculaire audit axe central défini par les dits dispositifs de contact, ce qui provoque par suite, l'alignement dudit objet, longitudinalement. et angulairement par rapport audit axe défini par ladite surface de contact. 8. Dispositif de centrage et de fixation selon la revendication 4 ou 7 10 - caractérisé en ce que : - ledit dispositif d'alignement fixé audit objet comprend de plus trois boutons radiaux dont les sommets définissent ledit plan perpendiculaire audit axe central.