(57)【要約】【課題】  シリンダの振動を低減してディスクの面ブレを抑制することができるディスクチャック機構を提供することにある。【解決手段】  この発明は、シリンダの頭部を円筒状の超硬部材とし、チャック部材を超硬部材の内側中空部に配置し、超硬部材を装着したシリンダの本体をアルミニウム製あるいはその合金製としたものである。【選択図】      図１
2009093771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの頭部に設けられたチャック部材によりディスクの内周をチャックするディスクチャック機構において、
頭部に円筒状の超硬部材が装着されたシリンダ本体と、前記超硬部材の内側中空部に配置された前記チャック部材とを有し、前記シリンダの本体をアルミニウム製あるいはその合金製としたディスクチャック機構。
【請求項２】
前記超硬部材の外径は、前記シリンダ本体と等しく、前記シリンダ本体は、前記頭部に外径が小さくなった段差部を有し、この段差部の外径と前記超硬部材の内径とが対応していて、これらが嵌合して接着剤で結合されて一体的化されている請求項１記載のディスクチャック機構。
【請求項３】
前記チャック部材は前記超硬部材の外周に沿って設けられた複数のチャック爪を有し、前記シリンダ本体は、その底部がモータの回転軸に結合され、前記チャック爪を開閉するピストンロッドがその軸に沿って貫通して設けられている請求項２記載のディスクチャック機構。
【請求項４】
シリンダの頭部に設けられたチャック部材によりディスクの内周をチャックするディスクチャック機構のディスクチャック用シリンダの製造方法において、
前記シリンダ本体の頭部に円筒状の超硬部材を装着した後に前記シリンダ本体を回転させて前記超硬部材を含めて円筒状に切削加工してシリンダ全体の円筒としての芯出しをするディスクチャック用シリンダの製造方法。
【請求項５】
前記シリンダ本体は、前記頭部に外径が小さくなった段差部を有し、この段差部の外径と前記超硬部材の内径とが対応していて、これらが嵌合して接着剤で結合されて一体的化された後に前記切削加工がなされる請求項４記載のディスクチャック用シリンダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディスクチャック機構およびそのディスクチャック用シリンダの製造方法に関し、詳しくは、２．５インチか、それ以上の大きさのディスク検査に使用される磁気ディスク検査装置において使用される高速回転のディスクチャック機構に適し、シリンダの振動を低減してディスクの面ブレを抑制することができるようなディスクチャック機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
記憶媒体として情報処理装置に使用される磁気ディスク（以下単にディスクという）は、製造過程の各段階で検査装置によりその欠陥や記憶性能などが検査される。その検査においては、ディスクをスピンドルに設けられたディスクチャック機構に装着して回転させて検査する。
磁気ディスクの需要の増加に伴って生産量が増大し、多量のディスクを効率的に検査するために、ディスクチャック機構に対する着脱は、ロボットハンドにより自動化されており、これに対応してディスクチャック機構は、一挙動で迅速にディスクを着脱できるものが使用されている。
【０００３】
ハードディスク装置（ＨＤＤ）は、現在では自動車製品や家電製品、音響製品の分野にまで浸透し、３．５インチから１．８インチに、さらには１．０インチ以下のハードディスク駆動装置が各種製品に内蔵され、使用されている。しかも、高記録密度の磁気ヘッドとヘッド位置決め精度の向上により、最近では、ガラスディスク基板（ガラスサブストレート）に加えて２．５インチか、それ以上の大きさの安価なアルミディスク基板（アルミサブストレート）も多く使用され、ＨＤＤの用途に応じてこれら基板の使い分けが行われている。
一方、ディスクの回転数は、高速化し、現在では１，０００ｒｐｍを越えて１５，０００ｒｐｍから２０，０００ｒｐｍまでのものが実用化されている。
なお、この種の高速回転に適したディスクチャック機構の回転シリンダの素材としてステンレス鋼中ＳＵＳ４４０系の硬いＳＵＳを使用するディスクチャック機構が公知である（特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２９１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２．５インチ以上の比較的径の大きいディスクチャック機構にあっては、近年の記憶トラックの高密度化と回転速度の高速化の関係でシリンダの重量の軽量化とシリンダの振動の低減、特にシリンダ回転時に発生するディスクの面ブレの低減が要求されている。
ディスクの面ブレは、２．５インチ以上の比較的径の大きい径のディスクでは、シリンダの振動に応じて大きくなるので磁気ディスクの表面欠陥検査や評価（サーティファイ）の際の欠陥検出の精度に大きな影響を与える。
また、従来のＳＵＳ４４０系の硬いステンレス鋼では、ディスクに疵やチャック痕が付かないように表面処理と焼き入れ処理などが必要となるので、シリンダの生産性がよくない。その上、高速回転をさせるとモータへの負荷が大きくなり、回転立ち上がりが悪いという問題がある。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであり、シリンダの振動を低減してディスクの面ブレを抑制することができ、高速回転に適したディスクチャック機構を提供することにある。
この発明の他の目的は、シリンダの振動を低減することができ、高速回転に適したディスクチャック用シリンダの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するためのこの発明のディスクチャック機構の構成は、頭部に円筒状の超硬部材が装着されたシリンダ本体と、超硬部材の内側中空部に配置されたチャック部材とを有し、シリンダの本体をアルミニウム製あるいはその合金製としたものである。
また、ディスクチャック用シリンダの製造方法の構成は、シリンダ本体の頭部に円筒状の超硬部材を装着した後にシリンダ本体を回転させて超硬部材を含めて円筒状に切削加工してシリンダ全体の円筒としての芯出しをするものである。
【発明の効果】
【０００６】
このように、この発明にあっては、シリンダの本体をアルミニウム製として軽量化する一方で、チャック部材が装着されるシリンダの頭部側を円筒の超硬合金製とすることで、従来のＳＵＳ４４０系の硬いステンレス鋼の場合よりもシリンダ全体を軽量化することができ、しかも、シリンダ頭頂部のディスクチャック部分は、従来のＳＵＳ４４０系の硬いステンレス鋼よりもさらに硬い部材にすることができる。しかも、超硬部材は、硬度が高いので疵やチャック痕が付きにくいチャック機構が実現できる。
その結果、従来よりも回転体全体が軽量化され、高速回転させてもシリンダの振動が低減し、超硬合金製の超硬部材がチャック部材を内装する部分となっているので、ここが肉薄となり、回転バランスのよいシリンダを得ることができる。
なお、超硬合金製の超硬部材を別体としてシリンダ本体に装着するときにはこれを芯出して取り付けることになるが、シリンダの頭部に円筒状の超硬部材を装着した後に切削加工してシリンダの円筒全体を芯出するようにすればシリンダ頭部を含めてシリンダ全体の回転バランスを向上させることができる。
その結果、シリンダの振動が低減してディスクの面ブレを抑制することが可能になる。さらに、表面処理、焼き入れ処理などが不要となり、シリンダの必要生産性を向上させることができ、高速回転をさせてもモータへの負荷が低減して、回転立ち上がを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、この発明を適用した一実施例のディスクチャック機構の部分断面図、図２は、ディスクチャック機構の平面図、図３は、そのチャック開放状態を説明する頭部の断面説明図、そして図４は、図１のディスクチャック機構のチャック用シリンダの製造方法の説明図である。
図１において、ディスクチャック機構１０は、ヘッド円板１と、ピストンロッド２、チャック爪３、超硬円筒頭部４、シリンダ本体５、スライド軸受ユニット６、コイルスプリング７、底円板８、そして、シールリング９よりなる。
ヘッド円板１は、図２に示すように、同一円周上に配置された３個のチャック爪３が貫通するＵ字型の縦溝１ａを外周３個所に有する円板であって、図１の断面図に示すように、縦溝１ａは、チャック爪３の背面に対応する部分に下側が萎み上部に向かって広がる傾斜面１ｂが形成されている。
【０００８】
各チャック爪３は、先端側に爪部３ａを有し、縦溝１ａを貫通して後端部３ｂがピストンロッド２の先端側から水平に伸びたアーム２ａの端部にピン１１を介して回動可能にアーム２ａに軸支されている。各チャック爪３の後端部３ｂの背面は、傾斜面１ｂに対応して同様な角度の傾斜面３ｃが形成され、アーム２ａはピストンロッド２の頭部にねじ２ｂにより結合されてピストンロッド２と一体化されている。
図２に示すように、アーム２ａは、水平方向に１２０°間隔で３本設けられていて、ヘッド円板１にはアーム２ａを受けてアーム２ａが上下動可能に挿入される溝１ｃが設けられている。この溝付きのヘッド円板１は、水平方向においてアーム２ａの間において３本のねじ１ｄによりシリンダ本体５の頭部５ａに固定される。
【０００９】
各チャック爪３の途中にはＣ字型の伸張されたリングばね３ｄが横方向に装着されていて、リングばね３ｄがチャック爪３の頭部を中心軸方向に引き込む方向に付勢している。
シリンダ本体５は、頭部５ａが閉塞された中空の円筒シリンダであって、２．５インチ〜３．５インチのディスク用としては、その外径が２５〜３０ｍｍφ程度で、その長さが３０ｍｍ〜５０ｍｍのものである。
シリンダ本体５の頭部５ａの中心部にはピストンロッド２が貫通する中心孔５ｂが軸方向に穿孔され、頭部５ａの外周部には外径が小さくなった段差部５ｃが突起するように形成されている。この段差部５ｃの小さくなった外径が超硬円筒頭部４の内径に対応していて、図示するように、超硬円筒頭部４がこの段差部５ｃに嵌合している。
さらに、シリンダ本体５の中心孔５ｂの途中から下側には、中心孔５ｂに沿ってスライド軸受ユニット６が装着されていて、これにピストンロッド２が上下方向にスライド可能に軸受支持されている。
【００１０】
超硬円筒頭部４は、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さの円筒であって、その長さがシリンダ本体５よりも短く、１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度のものである。その外径は、シリンダ本体５と実質的に等しく、その頭頂部４ａが内側に絞り込まれている。この絞り込まれた頭頂部４ａの上面にはディスクＤが載置される。超硬円筒頭部４は、ピストンロッド２の段差部５ｃに接着剤１２を介してシリンダ本体５に嵌合固定され、接着されてシリンダ本体５と一体化されている。
なお、超硬円筒頭部４は、別部材であるので、回転バランスのよいものを選択でき、シリンダ本体５の回転中心に合うように別部材として芯出しがされて結合される。これによりシリンダ頭部の回転バランスを向上させることができる。また、後述する図４において説明するようにチャック用シリンダの製造方法によりシリンダ全体として芯出し加工するとよい。
超硬円筒頭部４は、超硬合金製のものであって、周期律表ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族金属の炭化物を Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの鉄系金属で焼結したものである。例えば、これは、ＷＣ−Ｎｉ系合金、ＷＣ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金、ＷＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系合金、 ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系合金等のいずれかからなる複合材料である。
超硬円筒頭部４としては、合相をNiとする超硬合金が好ましい。Ni中へのWの固溶量が一定以上で磁性を失い、非強磁性となるからである。
シリンダ本体５としては、アルミニウム製として軽量化する。前記の超硬合金とアルミニウム製あるいはその合金製のシリンダとの組み合わせにより、従来のＳＵＳ４４０系の硬いステンレス鋼の場合よりもシリンダ全体が軽量化され、高速回転に適し、かつ、疵やチャック痕が付きにくいチャック機構が実現できる。言い換えれば、これにより、チャックされるディスクに疵が付きにくい。しかも、アルミニウム製がシリンダの主体となることで、高速回転させてもシリンダの振動が低減してディスクの面ブレを抑制することが可能になる。
【００１１】
ピストンロッド２は、シリンダ本体５の中心孔５ｂとスライド軸受ユニット６とを貫通して空洞のシリンダ本体５に内挿され、頭部にアーム２ａが水平に一体的に結合され、その後端部には、円板２ｃが螺合して装着され、この円板２ｃから下に延びたフランジ２ｄが底円板８と間隙をもってピストンロッド２がアーム２ａにより吊られる形で支承される。円板２ｃのフランジ２ｄの外径は、シリンダ本体５の内径に対応してシリンダ本体５の内壁を円板２ｃがスライド可能とされている。
ピストンロッド２の後端部は、円板２ｃの裏面より少し突出して突出部２ｅを形成している。底円板８とピストンロッド２の後端部の円板２ｃとの間には、中心部に圧縮状態でコイルスプリング７が突出部２ｅに嵌合するように装着され、これにより、ピストンロッド２が上側に付勢され、通常は、図３に示すようにチャック爪３を開放状態に維持する。
なお、図２のディスクチャック機構の平面図では、３個のチャック爪３は、１２０°間隔で配置されているが、図３におけるチャック爪３は、アンチャック状態についての説明の都合上で、２個のチャック爪３の中央を通る１２０°角での断面図である。
底円板８は、シリンダ本体５の底部内周に刻まれた円周溝５ｄに嵌合するシールリング９により固定され、シリンダ本体５の内側空間５ｅがそれにより密閉状態にされている。底円板８の中心部にはコイルスプリング７の径より小さい孔８ａが設けられ、この孔８ａに連通して負圧通路１３がピストンロッド２の円板２ｃの下側に形成されている。
これにより、負圧通路１３が真空ポンプで引かれたときにピストンロッド２は降下して図１のチャック状態になる。
【００１２】
シリンダ本体５の底部の外周にはフランジ５ｅが設けられていて、このフランジ５ｅがボルトねじ５ｆにてモータの回転軸１４（図３参照）に結合され、シリンダ本体５が回転する。
負圧通路１３は、モータの回転軸１４に沿ってモータを貫通して設けられていて、ピストンロッド２は、シリンダ本体５の後部に装着されている圧縮状態のコイルスプリング７により上側に付勢されていて、負圧通路１３が負圧にされることでこのコイルスプリング７の押上げの付勢力により抗してディスク１の上下のチャンファ部がチャック爪３の頭部と超硬円筒頭部４の頭頂部で狭持されてチャックされる（図１参照）。
ディスク１のチャック解除は、負圧通路１３の負圧状態が解除されたときにピストンロッド２が上へと押上げられることで行われる（図３参照）。
【００１３】
図４は、図１のディスクチャック機構のチャック用シリンダの製造方法の説明図である。
まず、中心孔５ｂを有するシリンダ本体５と超硬円筒頭部４とが別部品としてそれぞれの形状に加工される（ステップ１０１）。次に、シリンダ本体５と超硬円筒頭部４との嵌合部にそれぞれ接着剤が塗布され（ステップ１０２）、シリンダ本体５の頭部に超硬円筒頭部４が嵌合されて頭部にが接着結合される（ステップ１０３）。次に、シリンダ全体を回転させて超硬円筒部４を含めて円筒状に切削加工してシリンダ全体の円筒としての芯出しをする（ステップ１０４）。
次に、シリンダ本体５側にスライド軸受ユニット６を固定し、アーム２ａと一体化されたピストンロッド２のアーム２ａに３個のチャック爪３を装着して（ステップ１０５）、中心孔５ｂからスライド軸受ユニット６に通して、ピストンロッド２の後部に円板２ｃを螺合して円板を固定する（ステップ１０６）。そして、コイルスプリング７，底円板８，シールリング９等の装着してシリンダとして組立てて図３の状態にする（ステップ１０７）。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
以上説明してきたが、実施例では、チャック爪によりチャックをしているが、チャック爪に換えて一部が開放されたＯリングあるいはＣリング等のチャック部材が用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、この発明を適用した一実施例のディスクチャック機構の部分断面図である。
【図２】図２は、ディスクチャック機構の平面図である。
【図３】図３は、そのチャック開放状態を説明する頭部の断面説明図である。
【図４】図４は、図１のディスクチャック機構のチャック用シリンダの製造方法の説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１…ヘッド円板、１ａ…縦溝、１ｂ，３ｃ…傾斜面
２…ピストンロッド、２ａ…アーム、
２ｂ…ねじ、２ｃ…円板、２ｄ…フランジ、
２ｅ…突出部、３…チャック爪、３ａ…爪部、
３ｂ…後端部、３ｄ…リングばね
４…超硬円筒頭部、４ａ…頭頂部、
５…シリンダ本体、５ａ…頭部、５ｂ…中心孔、５ｃ…段差部、
５ｄ…円周溝、６…スライド軸受ユニット、
７…コイルスプリング、８…底円板、８ａ…孔、  
９…シールリング、１０…ディスクチャック機構、
１１…ピン、１２…接着剤、１３…負圧通路、
１４…モータの回転軸。
【図１】
2009093771.tif 000003
【図２】
2009093771.tif 000004
【図３】
2009093771.tif 000005
【図４】
2009093771.tif 000006