JPS5919743A - 回転部材をクランプしかつバランスさせるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はコンピュータメモリディスクおよびスピンド
ルアセンブリのような回転部材全正確にクランプしかつ
バランスをとるための装置に関するものである。

回転部材の精密なバランスが要求されるところの多くの
場合がある。例えは、慎重なバランスとりは高速エンジ
ン捷だはフライホイールの製造に必要であり、関連磁気
トランスデユーサに非常に近接するまたはこれと軽く接
触する磁性材料被覆表面を有するコンピュータメモリデ
ィスクのような、表面振れが許容されないところの回転
部品にとって特に必要である。本発明は多くの回転物体
に使用するのに適に：しているが、きわめて精密なバラ
ンスを必要とするためコンピュータメモリディスクにつ
いて説明する。

現代のコンピュータメモリディスクは薄い可撓性の磁気
被膜付きプラスチック材料から形成された小型のいわゆ
る［フロッピー］ディスクであるかまたは大型コンビュ
ータン７テムで一般に使用される非常に耐久性のある剛
性ディスクである。

これらの剛性金属ディスクは、システムの大きさおよび
要求されるメモリの大きさに応じて、はぼ１−２０１１
１１１１の厚さを有しかつ約８ｃｍ　−１η２の１直径
を有する。大規模システム用の完全なランダムアクセス
ディスクメモリは１つまたは２つ以」二のスピンドル上
のそのようなディスクのスタック（積重ね）を含む。そ
のようなディスクおよびスピンドルの適正バランスは、
過度のベアリング摩耗、ディスク表面上の隣接同心メモ
リトラックの読取りまたは書込みを生ずる偏心、および
トランスデユーザの「ヘッドクラッシュ（ｈｅａｄ　ｃ
ｒａｓｈ）Ｊおよびこれによるｌ・ランスデューザおよ
びディスク表面」二の磁気媒体の破壊を生じつる表面振
れを防止するために明らかに重要である。

一般に、従来技術の剛性ディスクは比較的に大きい直径
の中央パイロット孔を備え、このパイロット孔はスピン
ドルの端上に密接に嵌合し、パイロット孔に隣接するデ
ィスク表面かスピンドルの端部分とスピンドルの主体と
の間に形成された肩部に当接するようになっている。デ
ィスクおよびスピンドルの端と係合するのに適応した。

一対の隆起同心リングを一表血上に有するクランププレ
ートがついで施され、ついで２つの同ｌＬ・リング間に
配置されかつスピンドルにねし連呼れ尼、クランププレ
ー１・を貫通ずる一対の等間隔のボルトが。

クランププレートに小さい所定量の変形を生じる点まで
締付けられる。この従来技術システムはディスクをスピ
ンドルに適正に固着するが、後で詳述するように、ディ
スク変形の問題を増加する。

従来技術システムの正確なバランスは困難であり、一般
にバランスグリッドの装着のために１つまたは２つ以上
のボルトの除去を必要とする。１つのタイプの従来技術
クランププレートは、ボルトの締付けによっていったん
変形すると５その降伏応力が超過されているため安全に
再使用することができない。さらに重要なこととして、
クランププレー１・に対する複数のボルトの締付けは磁
気ディスクの表面上に不平均の荷重を発生し、これによ
り前述したように小さいが危険なディスク表面振れを生
じる。

本発明は、単一のボルトによってスピンドルの端に固着
されかつ磁気ディスクにかかる不平均イ６丁重を最小に
する改良クランププレートを含む。本発明はさらに、デ
ィスクが改良クランプリングでスピンドルに強固に取付
けられた後、バランスワッシャを使用することなくディ
スク・スピンドルアセンブリを正確にかつ迅速にバラン
スさぜるための・・−ドウエアおよび方法を含む。

略述すると、スピンドル上に装着されたディスクは円形
クランププレートによってスピンドルにクランプされ、
このクランププレートはその中央部が周辺付近よりも実
質的に厚くかつクランプポル。

レートの中心軸を通る単一ボルトによってスピンドル端
の中央にボルト結合される。スピンドルに隣接するプレ
ート表面は通常平らでありかつＩ丘ぼ２５鼠の間隔でス
ピンドル端から分離され、単一クランプボルトか締付け
られるとき，スピンドル端に隣接するプレート表面はス
ピンドルし，プレートの反対端すなわち外端が実質的に
平らになる。クランププレートはその外周付近が薄くな
っているから、全変形がこの薄くなったブレート区域で
起こり、ディスク材料の降伏ＬｊＬ’力は超過されず、
したがってクランププレートの再使用が可能になる。

組立中、バランスグリッドがクランププレートの露出表
面すなイつち上表面に施される。このり°リッドは同ノ
しリングおよび半径方向ラインのｓｏターンから構成さ
れ、このパターンはプレートの表面上にプリントされる
かまたは単一クランプボルトの下にクランプされる薄い
ディスク上にプリントまたはエンボス加工される。クラ
ンプポル１・自体は、好適にはキャップまたは頭部によ
り大きいピッチ円直径の追加ねじを有するキャップねし
である点で独特のものであり、その頭部上に短いノ（ラ
ンスバーが施されかつナツトで締付けられる。

このシステムは最初にバランスノ；−を調整し、そのポ
インタがグリッド上の最内部リングの所にあってバラン
ス補正が加えられていないことを指示するようにするこ
とによって）くランスをとられる。ついでシステムは通
常ダイナミツクツくランステスタにかけられ、このテス
タはアンノくランスの大きさを指示しかつ適切な半径方
向ラインをストロボスコープ照射して加えられるべきウ
ェイトの方向を指示する。ついでノ（ランスノくーナツ
トがゆるめられ、バーが調整され、再び締付けられ，つ
いで調整がクランプリングをスピンドルからゆるめるこ
とを必要とすることなくテスタで再照合される。

添付図面を参照すると、本発明の好適実施態様が示され
ている。

前述したように、剛性メモリディスクはそれらのスピン
ドルに強固かつ正確に取付けられなければならない。第
１．２図は剛性メモリディスクＩＯをその回転可能なス
ピンドル１２に収付けるだめの従来技術ハードウェアを
示す断面図である。ディスク１０は比較的に大きい１０
径の中央パイロン１−　孔を備え、このパイロット孔は
スピンドル１２の端の縮小直径の部分上に密接に嵌合し
、これにより中央孔に隣接するディスクの下表面、すな
わち、ディスクハブ１６と呼はれるものが、スピンドル
１２０周辺に縮小西経部分によって形成された肩部１１
１上に位置している。この装着位置において、反対側す
なわち頭側ティスフ表面１８はスピンドルの端部■］と
同一平面内にある。

ディスク１０はクランププレー１・２０によってスピン
ドル１２に強固にクランプされ、クランププレート２０
は複数の等間隔のホルト２２によってスピンドル１２の
端部分に取付けられてＧ）る。

グレート２０の底表面にはうつの、離間した環リングが
形成されている。最外部リング２１ｔと最内部リング２
６はディスク１０の頂表面１８とスピンドルの端表面に
それぞれ接触している。中央リング２８はスピンドルの
端表面から約０．０２０（０，５０８ｍｍ　）以下の所
捷で延在し、この中央リング２８を通して複数の等間隔
ボルト２２が配置されている。

ディスク１０をクランクするために５ボルト２２は、中
央リング２８の離間した下表面がスピンドル１２の端表
面と接触する点１で締付けられる。

したがって、リング２１＋と２６間のクランププレート
２０の周辺付近の区域が変形して００２０の凹面を形成
する。ディスク１０はスピンドルに非常に強固に取イ」
けられるが、ボルト２２の締付けはディスク上に不平均
な周辺荷重を生じる。さらに、スピンドル・ディスクア
センブリのアンバランスはディスクボルト２２の１つま
たは２つ以上を除去しかつワッシャう０のような小形の
バランスワッシャを追加することによってのみ修正され
うる。従来技術システムの別の欠点は、ポルｌ・２２の
締付けによって引起こされたクランププレート２０の０
０２０″の変形はプレート２０の降伏応力を超過し、し
たがってプレート２０は、いったん締付けられると、安
全に再使用することができなＧ）。

第５．４図はクランプボルトう４によるクランププレー
トう２の締付は前後における本発明を示す断面図である
。第５図に示すように、ディスクハブ５７は、剛性ディ
スクメモリう６の比較的に大きい中央パイロット孔を包
囲し、かつ回転可能なスピンドルｌＩＯの端付近の周辺
肩部５ｇ上に位置している。肩部５８によって形成され
かつスピンドル自体の直径よりも小さい直径ヲ竹する、
スピンドル端部分５つは、ディスクう６の中央パイロッ
ト孔を通って延在し、その端表面はディスクの頂表面と
実質的に同一平面内にある。

クランププレート３２は、はぼＩＣｒｎの最大厚さを有
する非破砕性捷たは可撓性金属ディスクであり、その底
面または内表面に環状リングｌＩ２が形成され、その直
径はディスクう６の中央パイロット孔およびスピンドル
端部分７）９の直径よりも犬きいが、スピンドル肩部５
８の大きい方の直径よりも小さい。リング１１２は好適
には半円形横断面を有しかつプレート５２の比較的に平
らな底表面４４から延在し、その量はプレー１・の直径
に応じて変わる。例えば、リング＋１２は約７の直径を
有するプレートう２の平らな底表面１ＩＩＩからほぼ０
１００延在する。

クランププレートう２は通常比較的に平らな底表面１ｌ
ＩＩおよび頂表面を有し、その中央部はその周辺付近の
区域よりも半円形リング４２の厚さにほぼ等しい量だけ
厚くなっている。プレートウ２を貫通する単一の軸方向
孔はクランプポルドウ４を受入れ、クランクボルト５１
Ｉはスピンドル）↓０の端部中のねじ付き軸方向孔にね
し込１れるようになっている。

ディスク５６のハブ５７がスピンドル端部分５つ上方に
装着されてスピンドル肩部う８上に位置し、かつクラン
ププレート３２がその上に配置されたとき、第４図に示
すように、ボルト３１＋はプレート下表面ｌ１ｌｌの中
央部がスピンドルｌＩＯの端表面と接晒する点寸で締伺
けられる。この点にち・いて半円形環状リンク１１２は
軽度に回り５プレートは７″プレートの場合０１００″
だけ変形している・このときプレー１−５２の頂部露出
表面は実質的に平らになっている。プレート５２はその
周辺付近で薄くなっているから、実質的に全部の変形捷
たばたわみがこの薄くなった区域で起こり、この区域は
材料の降伏応力を超過することなしにそのようなたわみ
に耐えることができ５　したがってディスクは所望なら
はたわみを起こした後にも再使用されうる。

第５図はスピンドル）↓Ｏにクランプリングによって強
固にクランプされたメモリディスク５Ｇを示す断面斜視
図である。クランプリングう２は図示のように複数の等
間隔の通気孔）１１を備え千〇）るが、これは本発明の
一部をなすものではなし）。

バランスグリッドｌ１６とノくラノスノ＜−１＋８がホ
ル１・５０によってプレート５２の層表面に収付けられ
ている。第６図に最もよく示されているように、ボルト
５０は、スピンドル）↓０の軸方向ｊ′：ｌじ付き孔と
嵌合する通常のねじ付きシャンク部分５２に加えて、シ
ャンクの直径よりも実質的に大きい直径のねじ付き頭部
５＋１を有する。ホルト５０は好適（ではキャップ寸た
は頭部の端に軸方向ノケソトを有し、通常の六角キーで
回転させられるようになっている。

第６図に最もよく示されているように、バランスグリッ
ド１．Ｉ６は、図示のように薄いディスク上にプリント
されておりまたはプレート３２の頂部面上に直接にプリ
ントされてもよく、かつプレート上に同軸に配置されて
いる。グリッドは複数の等間隔の同心リング捷たはライ
ンと複数の等間隔の半径方向ラインとてプリントされて
いる。同心および半径方向マークは単に識別子であり、
任意の所望数のラインを使用でき、好適実施態様では、
半径方向ラインは■の等間隔を有し、かつバランスのイ
ンチ−グラスを表わすように目盛定めされたほぼ１２個
の等間隔の同心ラインがある。

ボルト５０は、ボルトのねじ付き頭部またはキャップ５
１１のピッチ円直径よりも大きくない直径をイ１する適
当なワノ／ヤ５６を備え、第５図のメモリディスクう６
をスピンドルｌＩＯに強固に７５１つ水入的に取付ける
だめに締イ」けられる。・（ランスバー４８はねじ付き
ボルト頭部５１＋およびワノンヤ５６上に密接に嵌合す
るのに適した幅を備えた細長い中央スロットを有し、グ
リッドｌＩ６の表ｉＩｉ＋上に配置される。

バランスパーｌＩ８は第一の端にイン７ケータポイント
５８を有する細長い金属ストリップてあり、好適しこは
その第二の端６０において半円形である。

バー１１８の細長い中央スロット６２は、上述したよう
に、ねじ付きボルト頭部５　ｌｌＪ：に嵌合する幅と、
インジケータポイント５８か〕くランスク゛リット１↓
６の最内部同・し・ラインと最外部同心ラインとの間を
移動させられうるようにした長さとを有する。中央スロ
ット６２の端は好適には半円形であり、その直径はホル
１・頭部５１１の直径よりもＡつずかに太きい。

インジケータポイント５８と隣接スロット端６１Ｉとの
間の間隔は、バランス／く−１１８がホ゛ルト頭部５１
Ｉがスロット端６１Ｉに当接するようにしてボルト５０
上に配置されたとき、インジケータポイント５８がブリ
ード４６上の最内部同心ラインと整合するように選択さ
れ、バランス・く−１４８自体は正確な中七司二にあり
かつアセンブリのノ（ランスに影響を及ぼさずまた寄与
もしないようになっている。かくして、最内部同心ライ
ンと整合したインジケータポイント５ｇはゼロバランス
補正を表わすＯ グリッドｌＩ６上に配置されたとき、）（ランスノく−
ｕ８は適当な平らなワツンヤ６６および低輪郭ナンド６
８によって保持され、ナツト６８は）くランスバーの頂
部面金おおいかつホルトヘッド５１１のＡつじと係合す
る。

完成スピンドル・ディスクアセンブリは、プレート５２
からボルト５０をゆるめることなく、Ｎｅｗ　ｙｏｒｋ
州Ｄｅｅｒ　ＰａｒｋのＭｉｃｒｏ　Ｂａｌａｎｃｉｎ
ｇ社で製造される。　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｂａｌａｎｃｉ
ｎｇ　Ｍａｃｂｉｎｅ。

Ｔｙｐｅ　ＭＵ６−Ｔのような、市販の機械を使用して
迅速かつ容易にバランスをとられうる。このような機械
は、スピンドル・ティスフアセンブリを回転さぜかつバ
ランスを達成するのに必要な補正をインチ−グラムで指
示するテストスタンドと、グリッドパターンとバランス
バーｌ＋８を静止状態に保持して、正しい半径方向ライ
ン１／Ｃは強圧方向が正確に決定されるようにするスト
ロホスコープとを具備する。スピンドルの回転か停止さ
れるとき、バランスバーｌ＋８は、ストロホスコーノ°
−ｃ決定されるように、そのインジケータポイント５８
がクリットｌＩ６の半径方向ラインと整合するように配
置され、かつバランスバーは、そのインジケータポイン
トがバランス機械によって指示されるところの所要バラ
ンス大きさを表わす同上・ライン上に位置するように移
動させられる。ついでナツト６ｇが締イ」けられてバラ
ンスバー）↓８を強固にクランプしかつ回転アセンブリ
全体の正確かつ迅速なバランスと９を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術のディスク　クランププレートアセン
ブリの断面斜視図である。 第２図は第１図の従来技術アセンブリを詳細に示す断面
図である。 第５図はクランプボルトの締付は前の本発明に係るクラ
ンププレートの断面図である。 第４図はクランプボルトの締付は後の同りラノグプレー
トの断面図である。 第５図はバランスグリッドおよびバーを備えたクランプ
プレートを示す断面斜視図である。 第６図は各種バランス部品を備えたクランププレートを
示す分解斜視囚である。 １０−−メモリディスク、１２−一スピンドル、１１１
−−肩部、１６−−ティスフハブ、２０−一クラップグ
レー１・５２）↓、２６，２１３−−環状リング、５２
−一クランププレート、うキー−クランプボルト、５６
−−メモリデイスク５う７−−デイスクハブ、５８−一
肩部、　　１４Ｏ−−スピンドル、１１２−一環状リン
ク、１１６−−バランスグリッド。 ｑｇ−−バランスバー、５０−−ボルト、　　５ｔ＋−
−ねじ付き頭音阻　５８−−インジケータポイント２６
２−一スロット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　回転スピンドルの端部分と係合するだめの軸方向パ
   イロット孔を有するディスク部材を含み、前記スピンド
   ルにディスク部材をそのパイロット孔に隣接して支持す
   るだめの肩部が形成されている。ところの回転アセンブ
   リに使用するための、前記ディスク部材を前記スピンド
   ルにクランプする装置であって、ディスク部材および前
   記スピンドルの端を同心におおいかつ前記スピンドル端
   に隣接する第一の表面を有する可撓性円形クランププレ
   ート。 前記第一の表面と前記ディスク部材との間に同心環状リ
   ングを具備し、前記リングは、軸方向パイロット孔の直
   径よりも大きくかつ前記スピンドルの環状肩部の外径よ
   りも小さい直径を有し、かつ、前記ディスク部材および
   前記スピンドル端の隣接表面から前記グレートの前記第
   一の表面を離間するために所定の厚さを有すること； 前記クランププレートの軸方向孔を貫通しかつ前記スピ
   ンドルのねじ付き軸方向孔と係合するボルトを具備し、
   前記ボルトの締付けが前記プレートの第一の表面の中央
   部分を前記スピンドルの端表面と接触する方向に引き寄
   せて、前記ディスク部材に同等のクランプ力を加えるよ
   うにしたこと； からなることを特徴とする前記クランプ装置。 ２　スピンドルの端表面がクランププレートに隣接する
   ディスク部材の表面と実質的に同一平面内にある特許請
   求の範囲第１項記載のクランプ装置。 ５　クランププレートの第一の表面が実質的に平らであ
   り、前記グレートの反対側の表面がその中央部において
   その周辺付近よりも同軸環状リングの所定厚さに実質的
   に等しい量だけ厚く、ボルトの締付けが前記プレートの
   中央部を前記反対側の表面か実質的に平らになる点まで
   引き寄ぜるようにした特許請求の範囲第２項記１戒のク
   ランプ装置。 ）１　同軸環状リングが、クランププレー１・の第一の
   表面に形成されかつティスフ部材の周辺に隣接している
   特許請求の範囲第う項記ホ艷のクランプ装置。 ５　環状リングが、半円にほぼ等しい横断面を有する持
   前請求の範囲第４項記載のクランプ装置。 ６　ボルトが、外ねじを備えた円筒形頭部を有する特許
   請求の範囲第う項記載のクランプ装置。 ７　回転ディスク・スピンドルアセンブｌ）　ト同軸の
   −ＡｉＪ記アセンブリの表面からその回転軸上を延在す
   る。外ノコじ伺き名利を有する回転ディスク・スピンド
   ルアセンブリをバランスさせる方法であって、 アンバランスの方向を表わす襦数の等間隔の半径方向ラ
   インと、アンバランスの大きさを表わす複数の等間隔の
   同・Ｌ・ラインとからなルバランスグリッドを、前記回
   転アセンブリの表面上に同心に配置すること； 第一の端のインジケータポイントと前記外ねし付き部材
   上で摺動可能なイ田長い内部スロットとを有するバラン
   スバーを外ねし付き部材に取付けること。 前記インジケータポイントを前記バランスクリッド上の
   最内部同心ラインと合致するように調整し、前記バラン
   スバーが前記アセンブリに七ロバランス補正を寄与する
   ようにすること； 前記外ねし付き同軸部材上のねじにナツトを係合させて
   前記バーを前記グリッドに対して強固に締付けること； アンバランスの大きさおよび補正方向のだめの前記バラ
   ンスバーの回転調整を指示するバランス指示装置上で前
   記アセンブリを回転させること。 前記バー締付はナツトをゆるめかつ前記バランスバーを
   その細長い内部スロットに沿って調整し、前記インジケ
   ータポイントが前記バランス指示装置によって指示され
   たように前記半径方向ラインと同上・ラインとの交差点
   と合致するようにすること： 前記バー締付はナンドを締付けること；以上の各工程段
   階からなることを特徴とするｉＩＪ記方法。