JP3674814B2 - ディスクチャック機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディスクのチャック機構に関し、詳しくは、磁気ディスク検査装置のディスク駆動機構として、径の小さい厚さの薄いディスクをチャックするのに適し、かつ、ディスクを高速回転しても安定なチャックができるような小型なディスクチャック機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報記憶に使用される磁気ディスクや光ディスクなどは、記憶媒体の物理的欠陥と、その電気的な記憶性能の良否が、ディスク検査装置により検査される。この種の検査装置にはスピンドルとその回転機構が設けられていて、検査対象となるディスクは、スピンドルの頭部に設けたチャック機構によりチャックされて回転する。
初期においては、ディスクは、手作業によりチャック機構に装着されていたが、検査の自動化に対応して、現在ではロボットハンドにより自動装着されるので、これに適応するディスクチャック機構が使用されている。
【０００３】
図４は、自動装着が可能な従来のディスクチャック機構の代表的な数例を示すものであって、（ａ）は、ヘッドＨの下部の円錐形の位置に、チャックリング、いわゆるＣリングの弾性リングｒを装着したものである。ヘッドＨを上昇すると弾性リングｒは直径が縮小する。この状態でシリンダＳにディスク１を載置し、ヘッドＨを下降して弾性リングｒの直径を拡大させてディスク１の中央開口部（内径）の周面１ａの全周を押圧する。このような全周押圧方式は、高速回転に適している。なお、シリンダＳは、スピンドルに結合されて回転する。
【０００４】
（ｂ）は、シリンダＳの内壁に円錐面を形成し、この円錐面の内壁にピンにより複数個の押圧棒２を回動可能に支持する。貫通軸２aの上部に設けた押圧板２ｂにより各押圧棒２を外方に傾斜させて、中心開口部の側面１ｂを部分的に押圧する。この方式は、ディスク１の上部に機構が全くない。そのため、例えば、磁気ディスクの磁気特性検査などにに好都合なチャックとして使用される。しかし、ディスク１の回転速度が向上すると、押圧力が不足するので通常のディスク検査装置には適していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図４の（ａ）のものが、高速回転に適するチャック機構になるが、最近のディスクはますます小型化されるとともに厚さが薄くなってきている。また回転速度もさらに高速化されて来ている。そのため、前記のようなディスクチャック機構では、ディスクに歪みが生じ易い。特に、小型で高速回転するディスクにあっては、スピンドルに対する位置ずれによってディスクに有害な振動が発生する。
そこで、出願人は、このようなことを回避するために特願平９−９０２０２号「ディスクチャック機構」として、Ｃリングを使用したディスクチャック機構を提案している。その概要が図４（ｃ）である。
【０００６】
このディスクチャック機構３は、図４（ｃ）に示すように、傾斜面を有するコーンボス４を中央部に設けてその上部に設けたコーン部の斜面５から力を受けて開く、Ｃリング６を内部に装着してディスク１の内径側面１ｂをＣリング６の外側側面で押圧するものである。Ｃリング６は、内部にスプリング６ａを有していて、コーンボス４の中心部を貫通する結合ロッド７によりヘッド円板８が押し下げられることで、その径が拡大してディスク１の内径側面１ｂを押圧することができる。なお、図面左側がディスクチャックが解除されている状態を示し、図面右側がディスクチャック状態を示している。
図中、９ａは、結合ロッド７を引き出す方向（下方）に付勢するコイルスプリングであり、９ｂは、ゴム製のダイアフラム、９ｃは、シリンダＳを回転駆動するスピンドルである。ダイアフラム９ｂは、下側からの空気圧Ａにより上部へと押し上げられて凸に変形し、コイルスプリング９ａの付勢力に抗して結合ロッド７を押し上げる。これによりディスクのチャックが解除される。
【０００７】
このように、コーンボス４の傾斜面でＣリング６に力を加えるディスクチャック機構の場合、Ｃリング６とコーンボス４の傾斜面との摩擦力のばらつきが問題になる。そのばらつきの最大値あるいはそれ以上に合わせてＣリングに比較的大きな押圧力を加えて押し下げなければ、ディスクをミスチャックする。しかし、発生する摩擦力が小さい場合には、薄いディスクでは内径側面１ｂを押す押圧力が強くなり過ぎて、歪みと位置ずれとが発生する。
この発明の目的は、このような問題点を解決したものであって、厚さが薄い小さいディスクをチャックするのに適し、かつ、ディスクを高速回転しても安定なチャックができるディスクチャック機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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特徴は、一部が開放した弾性体のリング部材をその内側に設けられた傾斜面に円錐状に突出する部分を有する部材の円錐状に突出した傾斜面を係合させてこの突出した傾斜面に沿わせることでリング部材の径を拡大してディスクの中央開口部側面あるいはその周面を押圧することによりディスクをチャックし、突出した傾斜面に沿わせてリング部材の径を縮小することでディスクを開放するディスクチャック機構において、リング部材は、縦方向に溝を有するリング部と、このリング部に装着され拡大したリング部材の径を縮小させる方向に付勢するスプリングとを有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
このように、この発明は、リング部が縦方向に溝を有しているので、その径を拡大したり、縮める方向のリング部の弾性が低下する。これにより収縮される方向で作用するスプリングの弾性を小さくできる。しかも、縦方向に溝を形成するので、周面方向に対して垂直の縦から加わる力に対する弾性力はほとんど低下しない。これにより上部から大きな力を受けてもリング部の変形が防止され、ディスクを押圧する水平方向に変換される力も均一化することができる。
しかも、リング部の弾性とスプリングの弾性がともに小さくなるので、内側の傾斜面との摩擦のばらつきが低減する。これによりスプリングを押し下げる力を小さくしても、側面方向に大きな力を発生させることができる。したがって、ディスクに対する押圧力のばらつきが低減する。
その結果、摩擦のばらつきの最大値あるいはそれ以上に合わせてリング部材に押圧力を加えても摩擦のばらつきの最小値との差が小さく、かつ、小さな押し下げ力となるので、厚さが薄いディスクであっても歪みが少なく、確実にチャックすることが可能になる。当然、位置ずれも生じ難い。
【００１０】
【実施例】
図１は、ディスクチャック機構のディスクチャック状態の部分断面図であり、図２は、そのチャックリングの斜視図、図３は、チャックリングの断面部分図である。
図１において、ディスクチャック機構１０は、ヘッド円板１１と、結合ロッド１２、円形の一部が切断された弾性体のチャックリング１３（いわゆるＣリングで図２参照）、シリンダ１４、コイルスプリング１６、押圧円板１７、ダイアフラム１８、そして、当てリング１９よりなる。
シリンダ１４は、内部が空洞のシリンダ本体１４ａと、このシリンダ本体１４ａの内壁から２段に順次突出するたフランジ部１４ｂ、１４ｃ、シリンダ本体１４ａの前側の空洞に配置されフランジ部１４ｂに係合して装填されたコーンボス１５ａ、コーンボス１５ａとは反対側において同様に空洞に配置されフランジ部１４ｃに係合し、シリンダ本体１４に装填された円筒ブロック１５ｂとからなる。 なお、前記の当てリング１９の外形は、シリンダ本体１４ａの後端部の内径と一致していて、ダイアフラム１８を均一に保持する役割を果たす。また、シリンダ１４は、図４（ｃ）と同様に、後端部においてスピンドル９ｃに結合される。これによりディスクチャック機構１０は高速回転させられる。
【００１１】
ここで、コーンボス１５ａは、円錐状に突出した傾斜面１５を有していて、図４（ｃ）のコーンボス４に対応している。チャックリング１３の先端部２４（図３参照）の内側面に形成された傾斜面１３ａが傾斜面１５に接触する。
ヘッド円板１１は、ヘッド円板８に対応し、結合ロッド１２は、結合ロッド７に対応している。また、コイルスプリング１６は、コイルスプリング９ａに対応し、ダイアフラム１８は、ダイアフラム９ｂに対応している。
結合ロッド１２は、シリンダ１４の後部に装着されている圧縮状態のコイルスプリング１６により下側に付勢されていて、このコイルスプリング１６の押し下げ付勢力によりディスク１の内径側面１ｂがチャックリング１３の側面でチャックされている。
ディスク１のチャック解除は、結合ロッド１２が上へと押し上げられることで行われる。この押し上げは、エアを供給することによりダイアフラム１８を押し上げることで、ダイアフラム１８を介して結合ロッド１２が押し上げられることによる。ディスクをチャックするときには、エアを供給を断てばよい。このような動作は、図４（ｃ）のディスクチャック機構と同様である。
なお、以上の構造においてディスクチャック機構１０は、図４（ｃ）のチャック機構に対して、Ｃリング６がチャックリング１３となり、コーンボス１５ａとチャックリング１３との位置関係が変更されている。それ以外の点では、図４（ｃ）のものと全体的な構造は実質的に変わりがない。
【００１２】
チャックリング１３は、図２に示すように、一部に開口２１を有するナイロン等，合成樹脂製のリング部２０とスプリング２５とからなる。このリング部２０は、その周面において縦方向に３ヶ所に縦溝２２が形成され、その部分が切り取られ、チャックリング１３のこの部分の厚さが薄くなっている。さらに、チャックリング１３は、図３にその断面を示すように、高さ方向のほぼ中央部分で内側において円周方向に沿って横溝２３が形成され、この部分の厚さも薄くなっている。図３に一点鎖線で示すように、ディスク１に対しては、横溝２３の下側にある先端部２４の外側の側面がディスク１の内径側面１ｂに係合する押圧面となっており、先端部２４の内側にはコーンボス１５ａの傾斜面１５に対応する傾斜の傾斜面１３ａが形成されている。またさらに、上面にもスプリング収納溝２６が円周方向に沿って形成され、Ｃ型のスチールリングのスプリング２５がこれに挿着されるている。
【００１３】
このチャックリング１３とコーンボス１５ａとシリンダ１４との関係を説明すると、図１に示すように、シリンダ本体１４は、ディスク１を受ける先端側の表面周辺部に段差部１４０が設けられている。この段差部１４０がコーンボス１５ａの側面との間でディスク１の内径と実質的に等しいかこれより少し大きい円形溝１４１を形成する。さらに、段差部１４０の奥には内壁から内側に突出しているフランジ部１４ｂが設けられている。
図１に示すように、ディスクチャック状態では、前記の円形溝１４１にチャックリング１３の先端部２４が嵌合する状態においてその先端部２４によりディスク１の内径側面１ｂを押圧する。
段差部１４０の高さは、図３に点線で示すように、ディスク１の厚さを加えて、ディスク１の表面がチャックリング１３の横溝２３の下側に位置するようなものに設定されている。ここでは、コーンボス１５ａの傾斜面１５の下側部分がチャックリング１３の傾斜面１３ａと係合してチャックリング１３の径が拡大するとき、コーンボス１５ａの傾斜面１５との接触は、チャックリング１３の傾斜面１３ａという部分的な範囲に限定されている。
【００１４】
次に、前記のような溝付きのチャックリング１３の作用について説明する。まず、径を拡大したり、縮める方向のチャックリング１３のばね定数を考えてみると、チャックリング１３広がるときのばね定数は、スプリング２５と合成樹脂の弾性との和になる。スプリングは、チャックリング１３を元の状態に戻すために設けられているので、戻す弾性力は、合成樹脂の弾性力よりも大きい。そして、チャックリング１３が縮み、元の径に戻るときには、スプリング２５の弾性から合成樹脂の弾性を引いた差になる。
そこで、径を拡大したり、縮める方向の合成樹脂の弾性を低下させれば、スプリング２５の弾性は小さくできる。合成樹脂の弾性とスプリング２５の弾性がともに小さくできれば、コーンボスの傾斜面との摩擦のばらつきが低減する。しかも、スプリング２５を押し下げる力を小さくしても、側面方向に大きな力を発生させることができる。これによりディスク押圧力のばらつきを低減させることができる。
【００１５】
これが図２と図３で説明した縦溝２２と横溝２３の作用である。特に、縦溝２２は、径を縮める方向の弾性力を弱めるはたらきがある。そして、ここでは、ヘッド円板１１からの力を受けても歪まないように、先端部２４のディスク１の内径側面１ｂに対応する部分の厚さは、薄くなっていない。これによりヘッド円板１１により垂直方向から加わる力により先端部２４が歪まないようにすることができる。
なお、上部に設けたスプリング収納溝２６にスプリング２５を装着するのは、ディスクチャック機構１０が高速回転したときに、その遠心力により外れることを防止するためである。従来のように内蔵させると、中央部や先端部２４のチャック部分が厚くなるが、前記のように上部にスプリング２４を装着することで、適切な厚さのチャックリング１３を設計することができる。
【００１６】
以上説明してきたが、実施例では、ディスク内径側面を押圧してチャックする例を挙げているが、この発明は、Ｃリングのチャックが傾斜面から力を受けて拡大し、ディスクの中央開口部の周面を押圧する図４（ａ）のようなタイプのチャック機構であっても適用できる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明にあっては、リング部が縦方向に溝を有しているので、その径を拡大したり、縮める方向のリング部の弾性が低下する。これにより収縮される方向で作用するスプリングの弾性を小さくできる。しかも、縦方向に溝を形成するので、周面方向に対して垂直の縦から加わる力に対する弾性力はほとんど低下しない。これにより上部から大きな力を受けてもリング部の変形が防止され、ディスクを押圧する水平方向に変換される力も均一化することができる。
その結果、厚さが薄いディスクであっても歪みが少なく、確実にチャックすることが可能になる。当然、位置ずれも生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ディスクチャック機構のディスクチャック状態の部分断面図である。
【図２】図２は、そのチャックリングの斜視図である。
【図３】図３は、チャックリングの断面部分図である。
【図４】図４は、従来のチャック機構の説明図であって、（ａ）は、チャックリングでその上部から押圧するチャック機構の説明図、（ｂ）は、そのディスク内径側面を押圧するチャック機構の説明図、（ｃ）は、先願発明のチャック機構の説明図である。
【符号の説明】
１…ディスク、１０…ディスクチャック機構、
１１…ヘッド円板、１２…結合ロッド、
１３…チャックリング、１４…シリンダ、
１３ａ，１５…傾斜面、
１４ａ…シリンダ本体、１４ｂ…フランジ部、
１４ｃ…リング溝、
１５ａ…コーンボス、１５ｂ…円筒ブロック、
１６…コイルスプリング、１７…押圧円板、
１８…ダイヤフラム、
１９…当てリング、
２０…リング部、２１…開口、
２２…縦溝、２３…横溝、２４…先端部、
２５…スプリング、
２６…スプリング収納溝、
１４０…段差部、１４１…円形溝。

Claims (2)

1. 一部が開放した弾性体のリング部材をその内側に設けられた傾斜面に円錐状に突出する部分を有する部材の円錐状に突出した傾斜面を係合させてこの突出した傾斜面に沿わせることで前記リング部材の径を拡大してディスクの中央開口部側面あるいはその周面を押圧することにより前記ディスクをチャックし、前記突出した傾斜面に沿わせて前記リング部材の径を縮小することで前記ディスクを開放するディスクチャック機構において、
   前記リング部材は、縦方向に溝を有するリング部と、このリング部に装着され拡大した前記リング部材の径を縮小させる方向に付勢するスプリングとを有するディスクチャック機構。
2. ディスクを受ける先端表面の周辺部に設けられた前記ディスクの中央開口部の径である内径と実質的に等しいかこれより少し大きい円形溝、この円形溝の内側に設けられた円錐状の凸部、そして中心部に設けられた貫通孔とを有するするシリンダと、前記貫通孔を貫通しこの貫通孔に沿ってスライドするロッドと、このロッドの前記円錐状の凸部側に突出した先端に設けられ前記ディスクの内径に対応する径の円板と、前記円板と前記円錐状の凸部との間に設けられ一部が開放され前記円形溝の径より小さい径の弾性体のリング部材と、前記ロッドを前記シリンダの後部から引き出す方向に付勢する付勢部材とを備え、前記リング部材は、縦方向に複数の溝を有するリング部とこのリング部に装着され拡大した前記リング部材の径を縮小させる方向に付勢するスプリングと前記凸部側の先端内側に前記円錐状の凸部に当接される傾斜面とを有し、前記付勢部材により前記ロッドが前記シリンダより後方に引き出されることによって前記円形溝に嵌合してその側面により前記ディスクの中央開口部の側面を押圧することで前記ディスクをチャックするディスクチャック機構。

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