专利名称：数据储存盘支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及以精确位置安装数据储存盘。本发明尤其涉及这种盘的制造方法，其中空盘具有磁道和其它基本结构。
用在本发明中的数据储存盘可以具有通过磁或诸如激光束的光写入的数据，这些盘包括硬磁盘和软磁盘以及CD只读存储器。
总的来讲，需要不断增加储存盘上的数据储存密度。这对于例如用在个人计算机和膝上型电脑或笔记本电脑的硬盘驱动器尤其重要。需要更多的储存，但要求硬盘驱动器的实际尺寸最小化。当前，通过在制造过程中将数量不断增加的磁道写入储存盘中使存储密度有了很大的增加。这就意味着，如果要使磁道不出错，那么储存盘必需格外精确地安装。在某些情况下，对安装的精度要求比制造该盘的内孔的精度更高。此外，由于各种理由，在写入磁道过程中的盘的旋转速度不能无限制地增加。这就意味着，磁道数量的增加导致处理时间的增加。因此，就尤其需要能够在多张盘上同时写入磁道。此外，如果这些盘在最终的盘驱动器中被组合成一叠之前，能够写入磁道，这也是需要的。
在这些和其它场合，要求能够以一能精确旋转和读写各盘以及随后能够释放这些盘的方式安装一叠盘。
在这样一种情况下，盘应该安装成一叠，使每一盘精确地安装在一轴套上，还应该相对于一主旋转轴线精确地定中心。此外，在轴向的各个盘之间有一间隔，以允许读和写盘上的数据。
因此，本发明提供一种盘保持架，以在旋转过程中保持至少一个媒体储存盘，所述保持架包括一绕中心轴线旋转的中心轴套以及安装至少一个媒体盘的装置，所述轴套包括弹性定中心装置，该装置被设置成对一安装盘的内孔提供一朝外的定中心力，使安装盘以轴套的旋转轴线为中心。
较佳的是，盘保持架用于保持一叠轴向隔开的媒体盘，弹性定中心装置设置成为每一储存盘定中心。
较佳的是，该储存盘或各储存盘可取下地安装在轴套上。
较佳的是，弹性定中心装置包括至少三个作用在该盘上或各盘上的弹性定中心臂。
根据臂的数量，臂可以等间距围绕旋转轴线，或构造成能够在该轴线的周围提供若干相等的定中心力。臂可以是弧形片簧的形式，每个臂的弹性强度是相同的，或应该在轴套的旋转中心周围平衡。
较佳的是，形成各臂的材料与轴套是一体的或它们是单件材料。各臂可以是一伸出轴套区域的弧形臂，这样使得该臂能够朝内和/或朝外弹性弯曲，以接触盘的内孔。各臂可位于圆孔的边缘，这样制造方便，并可以使臂自由的弯曲。可以在弧形臂的外面设置另一孔，以便于安装和/或取下盘。提供一工具，当该工具插入孔时，能迫使臂径向朝内，从而便于安装和/或释放盘。
使用弹性臂的目的是为媒体盘的旋转精确地定中心。尽管臂可以提供一使盘和轴套整体旋转的夹持作用，但如果能为此功能提供一单独的装置，则是较可取的。
盘保持架可包括轴向夹持装置，以确保该安装盘或各安装盘和轴套整体旋转。由于有一叠盘，轴向夹持装置可将该叠盘和在盘之间的垫圈保持在一起。
轴向夹持装置可以有一中心轴，它通过至少两个夹具保持在适当的位置，该两个夹具对倾斜表面施加弹力。这些表面相对轴向倾斜，使得在一个方向拉轴时能够促使夹具沿倾斜表面朝上，由此将夹持力紧固在中心轴上。夹具最好具有弧形截面，例如是可以旋转的球，从而可在各自的倾斜表面上向上滚动，以增加夹持力。较好的是，夹具被引向里面，该表面相对轴向朝内倾斜。
轴可包括一扩大的端部，以接触和保留一叠盘。轴的横截面基本上是T形的。
提供这样的结构，使安装多个盘和间隔件到一轴套上并插入和推下轴向夹持装置的轴是一个简单的工作，从而获得为加工准备好的一叠盘。由于避免了轴的朝上移动，所以在要拆开该叠盘时，通常要使用合适的释放装置。
根据本发明的另一方面，提供了一用于一叠轴向间隔的媒体储存盘的盘保持架，它包括将该叠盘保持在一起的轴向夹具装置，还具有一通过至少两个夹具保持在适当的位置的中心轴，该两个夹具对倾斜表面施加弹力。这些表面相对轴向倾斜，使得在一个方向拉轴时能够促使夹具沿倾斜表面朝上，由此将夹持力紧固在中心轴上。夹具最好具有弧形截面，例如是可以旋转的球，从而可在各自的倾斜表面上向上滚动，以增加夹持力。较好的是，夹具被引向里面，该表面相对轴向朝内倾斜。
下面结合附图并作为例子来描述本发明的若干实施例，附图中
图1是沿图2的线1-1截取的盘保持架轴套的侧剖面图；图2是图1盘保持架轴套的平面图；图3是沿图2的线3-3截取的轴套的侧剖面图；图4是轴套的立体图；图5是图2中标记为5的局部放大图；图6是沿图2的线6-6截取的图1的盘保持架的剖视图；图7是一轴向夹持轴的立体图；图8是平面图，图9是图8的局部放大图，以及图10是立体图，它们示出了另一个盘保持架。
参阅图1，一轴套11通过三个螺栓12被夹紧在一下部夹头13上，而该夹头13保持在一旋转支架14内，在支架的底端有一旋转驱动装置(未示出)。
所示的盘保持架设置成能够装上四个一叠的媒体储存盘15，当然，也可在一参考所描述的结构进行必要的和明显的改变的类似装置上装上其它数量的媒体盘。
用五个垫圈16保持彼此隔开的四个盘15。垫圈和媒体盘15通过一中心轴的T形截面的夹紧轴17保持在适当的位置。图7用立体图示出了T形截面轴17。
在该实施例中的盘保持架轴套11的大小做成媒体盘15在轴套11上滑动时仅有较小的阻力。这是由于轴套11的盘安装部分的外径通常都略小于待装的盘的孔内径。
但是，从图2、4和5中可清楚地看出，设置多个径向定中心臂18，使它们与一被安装的盘的孔接触。这样，有一组共有三个的分开的臂18作用在每一盘上。每一组中的三个臂18间距相等，呈弧形，并具有相当薄的部分，以在径向可弹性运动。臂18设置在基本上垂直于轴套11的轴线的平面上，并在该平面可运动。
三个定中心臂18机加工成在它们的静止位置，每一臂18的外周表面轮廓18a略微伸出轴套11的盘安装部分的剩余部分的外径。各外表面18a伸出的量太小，以致图中看不清楚。伸出的确切程度取决于设计时的选择，但通常在千分之几英寸的范围内(百分之几毫米)。当盘经过这些臂，而且每一盘进入各自的最终位置时，臂18略微偏转。
为了确保臂18能够被机加工成伸出正确的数量，设置无头螺丝孔19(见图4)，使得被机加工的臂18能够通过无头螺丝径向朝内地定位，从而可机加工轴套的外径。
在图8、9和10所示的另一个盘保持架中，设置了不同形状的定中心臂30。这些定中心臂30的端部再被设置成凸出于轴套11的外周，使得它们与安装的媒体盘成弹性夹紧关系。一总的呈梯形的孔31轴向设置在每一臂的区域中，以有助于装盘和取盘。设置在弧形臂30外面区域中的轴向孔31能够插入一迫使臂30径向朝内的工具，以便于盘的安装和取下。工具具有位于每一梯形孔中的突起。该工具相对轴套11转到位，使臂30的端部移到缩回的位置。在旋转缩回臂的过程中，在梯形孔区域中的每一臂的轮廓具有一朝向工具突起的斜坡。
此外，在该装置中，各臂30的外端具有略微倾斜的边缘32，这样在装盘和卸盘的过程中，有助于各盘的内孔在臂30的端部上滑动。
在上述的两个保持架中，轴套11，尤其是轴套11的盘安装部分，由一单件的材料机加工而成。这样确保了作用在单个盘的各弹性臂18、30的特征基本上是相同的。这样确保了被装的盘能够尽可能精确地定中心，臂18、30占据了轴套11与盘的内孔之间由于盘的制造公差而形成的任何空隙。在某些情况下，定中心可改善到盘孔公差的50至100分之一。
在某些情况下，会发现在制造轴套时使用两件或更多件材料是必需的或便利的。但是，这样的话，制成臂的材料仍然与轴套是一体或是单块的。也就是说，具有容易制造和臂与臂之间的特征一致的优点，各臂可与轴套的相应部分成一体。在一个例子中，与一盘相关联的一组臂可与轴套的第一部分一体，与另一盘相关联的另一组臂与轴套的第二部分一体。
可以用电火花加工至少对轴套的关键部分进行加工，以获得所需的精度。轴套11通常由钢制成，而垫圈16由铝制成。
在上述的两个保持架中，尽管臂18、30提供了定中心，但安装盘在旋转之前被轴向夹紧。在盘定中心之后提供轴向夹紧，施加在盘上的轴向夹紧力要远大于径向臂18、30提供的任何径向夹持力。将一叠盘保持在一起的轴向轴17被加载弹力的若干球21(见图6)夹紧在适当的位置，这些球由一些螺栓22(见图1)保持在适当的位置，这些螺栓22将球保持在一允许球旋转的加载弹力的隔离圈(cage)23内。球21以及对轴17的支承都靠在一相对装置的中心轴线朝内倾斜的支承表面24上。一弹簧25通过在隔离圈23上提供轴向载荷将球弹性地保持在该位置。
这样的结构使得轴向轴17可插入该装置，而球在此过程中旋转。虽然球与插入轴向轴17的运动一起旋转时，但是，任何取下轴的运动都会使球在倾斜表面24上上移，并使球紧夹在轴上。因此，球在轴17上产生一单向夹持作用。使用之后，用一工具加压弹簧25能够释放球，并释放隔离圈23上的载荷。
在使用时，一叠盘15和间隔件16安装在轴套11上，每一盘15的臂18、30为其定中心。然后将轴向轴17插入，并彻底地往下推，以通过间隔件16在盘15上产生轴向夹紧，以确保盘15和轴套11一起旋转。
在对盘加工之后，例如在上面写入磁道之后，释放并取下轴向轴17，再取下盘15组装到一最终的盘驱动装置。
尽管与上述相同或类似的支架特别适用于硬盘驱动装置的制造，但也可用于其它诸如在制造、测试或最终使用中的写和/读这样的媒体盘或任何其它媒体盘的场合。
权利要求
1.一种盘保持架，它在旋转过程中保持至少一个媒体储存盘，所述保持架包括一绕中心轴线旋转的中心轴套以及安装至少一个媒体盘的装置，其中所述轴套包括弹性定中心装置，该定中心装置包括至少多个弹性臂，这些弹性臂对装上的盘的内孔施加朝外的定中心力，使装上的盘以轴套的旋转轴线为中心，这些臂设置在一基本垂直于轴套旋转轴线的平面中并可在该平面中运动。
2.如权利要求1所述的盘保持架，其特征在于，所述保持架被设置成能够保持一叠轴向隔开的媒体储存盘，其中，弹性定中心装置包括多个相应弹性臂，用于对每一储存盘定中心。
3.如权利要求1或2所述的盘保持架，其特征在于，该储存盘或各储存盘可取下地安装在轴套上。
4.如前述权利要求中的任何一项所述的盘保持架，其特征在于，弹性定中心装置包括至少三个作用在该盘或各盘上的弹性定中心臂。
5.如前述权利要求中的任何一项所述的盘保持架，其特征在于，所述臂的结构做成能够在旋转轴线的周围提供若干相等的定中心力。
6.如前述权利要求中的任何一项所述的盘保持架，其特征在于，所述臂为弧形片簧的形式。
7.如前述权利要求中的任何一项所述的盘保持架，其特征在于，形成各臂的材料与轴套是一体的。
8.如权利要求7所述的盘保持架，其特征在于，含有所有臂的轴套由一单件材料制成。
9.如前述权利要求中的任何一项所述的盘保持架，其特征在于，每一臂位于总的是圆形的孔的边缘。
10.如前述权利要求中的任何一项所述的盘保持架，其特征在于，所述保持架包括轴向夹持装置，以确保该安装盘或各安装盘和轴套整体旋转。
11.如权利要求10所述的盘保持架，其特征在于，轴向夹持装置有一中心轴，它通过至少两个夹具保持在适当的位置，该两个夹具对倾斜表面施加弹力。
12.如权利要求11所述的盘保持架，其特征在于，所述表面相对轴向倾斜，使得在一个方向拉轴时能够促使夹具沿倾斜表面朝上，由此将夹持力紧紧施加在中心轴上。
13.一种保持至少一个媒体储存盘的盘保持架，它包括夹持该安装盘或各安装盘的轴向夹持装置，夹持装置包括一中心轴，它通过至少两个夹具保持在适当的位置，该两个夹具对倾斜表面施加弹力。
14.如权利要求13所述的盘保持架，其特征在于，所述保持架被设置成能够保持一叠轴向隔开的媒体储存盘，其中，轴向夹持装置设置成将该叠盘保持在一起。
15.如权利要求13或14所述的盘保持架，其特征在于，所述表面相对轴向倾斜，使得在一个方向拉轴时能够促使夹具沿倾斜表面朝上，由此将夹持力紧紧施加在中心轴上。
16.如权利要求15所述的盘保持架，其特征在于，夹具具有弧形截面，例如是可以旋转的球，从而可在相应的倾斜表面上向上滚动，以增加夹持力。
17.如权利要求13至16中的任何一项所述的盘保持架，其特征在于，轴包括接触和保持安装成一叠的盘的扩大的端部。
18.如权利要求17所述的盘保持架，其特征在于，该轴的横截面大致为T形。
全文摘要
一种盘保持架，它在旋转过程中保持至少一个媒体储存盘(15)。该保持架包括一绕中心轴线旋转的中心轴套(11)。该轴套(11)包括弹性定中心臂(18)，这些臂能够在安装盘(15)的内孔中施加朝外的定中心力，使装上的盘以轴套的旋转轴线为中心。这些臂(18)设置在一基本垂直于轴套旋转轴线的的平面中并可在该平面中运动。盘保持架可安装一叠轴向隔开的媒体储存盘(15)并包括将这些盘保持在一起的轴向夹持装置。该夹持装置包括一中心轴(17)，而该轴通过对倾斜表面施加弹力的球形夹具(21)保持在适当的位置。
文档编号G11B17/02GK1429389SQ0180955
公开日2003年7月9日 申请日期2001年5月10日 优先权日2000年5月15日
发明者R·J·W·鲍威尔 申请人:西风空气轴承有限公司