專利名稱：校正旋轉機構中旋轉失衡的方法和一個校正裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種校正旋轉機構中旋轉失衡的方法和使用該方法的校正裝置。例如，在用于硬盤驅動裝置的主軸電機中，在組裝電機或把磁盤安裝到電機旋轉軸時產生旋轉失衡。校正裝置用于調節這種失衡。
圖8是常規的硬盤驅動裝置結構的透視圖。
在主軸電機驅動的中心軸321處疊置并等間距地安裝一個或多個盤311。磁頭319活動設置在盤311的單側或雙側之上。磁頭319安置在轉子致動器318的頂部，在轉子致動器318上設置音圈電機的一個元件-線圈320。主軸電機的旋轉在盤311的側面和磁頭319之間產生一股氣流，由此使磁頭319輕微從盤311的側面浮起。
音圈電機驅動磁頭319繞樞軸322旋轉并在徑向向上移動盤311，使磁頭319讀出或記錄數據。磁頭319從盤浮起的距離在數十納米～幾百個納米的范圍。磁頭319和盤311之間的塵埃將會損壞磁頭319和盤311。因此，在一個清潔的房間中組裝硬盤驅動裝置，然后用蓋子317密封該裝置。由此制造的硬盤驅動裝置包括每個元件的尺寸誤差和安裝這些元件帶來的誤差。這些誤差使包括盤的旋轉元件的重心與旋轉軸的中心失準，由此產生旋轉中的失衡。這種旋轉的失衡產生振動，使得磁頭跟蹤磁盤上數據軌道的保真度較低并增大噪音。當把此裝置組合到計算機硬件中作為一個外存儲設備時，由旋轉失衡導致的問題將對計算機硬件中的其它設施產生不利的影響。
圖9是一種常規校正旋轉機構旋轉失衡的裝置用于硬盤驅動裝置中時的橫截面圖。
參照圖9對安裝到此硬盤驅動裝置的主軸電機的基本結構進行描述。此主軸電機是一種固定軸型。軸304作為電機的旋轉中心固定到基座301。軸304延伸穿過軸承305內環部分的內壁3051，并且柱狀中心軸306的內壁3062裝配到軸承305外環部分的外壁3052上。中心軸306由此可以繞軸304轉動，并且中心軸306本身是主軸電機的一個旋轉軸。
環形后磁軛307的外壁3071裝配到內壁3081中，即中心軸306的下部，環形轉子磁鐵的外壁3081固定地裝配到后磁軛307的內壁3072中。定子芯302與軸304共軸地固定到基座301，并且經環形空間與磁鐵308的內壁面對。定子芯302纏繞線圈303。當給線圈303供電時，磁鐵308、磁軛307和定子芯302產生磁場，驅動電機。磁軛307可以取消，換之以環形轉子磁鐵308的外壁3081直接固定到中心軸306的內壁3063。在這種情況下，中心軸306還用作一個后磁軛，激勵主軸電機的功能。
理論上電機的旋轉機構將其重心置于旋轉軸上；但實際上由于每個元件的尺寸誤差和安裝這些元件的誤差，重心并非總是與旋轉軸重合。其結果是發生旋轉失衡。
接下來參照圖9對一種主軸電機旋轉失衡的校正方法進行描述。
主軸電機的轉子部分組裝如下中心軸306旋轉安裝到軸30，轉子磁鐵307等安裝到中心軸306。
然后測量轉子部分的旋轉失衡，并且至少把一個配重309插入到形成在中心軸306上的多個調節孔3061中。用于接收配重309的孔3061關于旋轉軸對失衡位置(即重心)對稱地分布或接近對稱位置。然后軸304固定到基座301。
在此方法中，調節孔3061以規律的間隔形成在旋轉軸的同心圓環上，因此，可以校正任何失衡位置。配重309有多種類型和不同的重量，因此可以處理任何失衡。配重309可以通過粘結固定，或插入到彈性形變的調節孔3061中，并且能夠由彈力作用于孔3061產生的摩擦力固定。
以上討論了軸固定型主軸電機；但是校正失衡的常規方法也可以通過提前在轉子部分上形成調節孔而應用到軸旋轉的類型。
圖10是用于硬盤驅動裝置中的旋轉失衡校正裝置的橫截面圖。這是用于校正在電機和盤的組裝中產生的旋轉失衡的另一種常規裝置。
主軸電機具有與圖9中所示相同的結構。更具體地說，在中心軸306上規律間隔地安置三個盤311，其間有盤隔離物。通過把螺絲314擰進孔3064中來使盤313夾緊而把盤311固定到中心軸306。然后把盤311旋轉固定到還用作主軸電機旋轉軸的中心軸306，并與中心軸306一起旋轉。
參照圖10對校正主軸電機旋轉失衡的常規方法進行描述。
主軸電機的轉子部分組裝如下中心軸306旋轉安置到軸，轉子磁鐵等安置到中心軸306。然后盤311安置到中心軸306。
測量包括盤的轉子部分旋轉失衡，并且至少在形成于中心軸306上的多個調節孔3061中插入一個配重309。用于接收配重309的孔3061關于旋轉軸對稱地位于失衡位置(即重心)或接近對稱位置。
在此方法中，調節孔3061以規律的間隔事先形成在中心軸306的同心圓環上，因此，可以校正任何失衡位置。配重309有多種類型和不同的重量，因此可以處理任何失衡。配重309可以通過粘結固定，或插入到彈性形變的調節孔3061中，并且能夠由彈力促進孔3061產生的摩擦力固定。另一種固定配重的方式是使具有一個由高彈材料如橡膠制成的凸起3091的配重309發生彈性形變并且插入到孔3061中，使凸起3091置于夾緊盤313和中心軸306之間，防止配重309由于振動而從孔3061中脫離。
圖11是用于硬盤驅動裝置中校正旋轉失衡的常規裝置中基本部分的平面圖。
下面對減少配重或移動配重接近連結旋轉中心400和旋轉部分重心(失衡位置)450的直線上的旋轉中心或接近該直線的方法進行描述。
在圖11中，旋轉失衡的校正裝置包括下列元件圓環部分310，具有一個在其中心裝配到旋轉軸316的定位孔3103；從圓環部分310輻射分布的多個支撐部分3102；和形成在每個支撐部分3102頂部的配重部分3101。
把用于旋轉失衡的校正裝置共軸并旋轉地固定到軸316、即旋轉部分311的旋轉中心軸。支撐部分3102由熱收縮的熱塑材料制成。測量包括此校正裝置的整個旋轉部分311的旋轉失衡，然后用激光照射連結旋轉中心400和失衡位置450的直線上或接近直線的的支撐部分3102，使得支撐部分受熱并收縮。其結果是配重3101向接近旋轉中心移動。
重復此操作直到失衡降低到小于給定值，這樣，校正了失衡。如果不是這樣，可以用激光束截去一段支撐部分3102以校正失衡，在這種情況下，支撐部分3102不必由熱收縮的熱塑材料制成。
以上討論的校正裝置還有下列問題在把配重插入調節孔的情況下，應在中心軸上形成數個孔以便處理任何失衡位置。中心軸中的機械剛性由此降低，以致于中心軸易受形變，導致盤過度彎翹或起伏。另外，應預備各種類型的配重以應付任何失衡，這樣提高了裝置的成本，延長了選擇適當配重的時間，并由于配重的誤放而招致失敗。
在固定配重的情況下，用于固定配重的粘合劑產生氣體，該氣體將腐蝕磁頭和磁盤。
在把彈性形變的配重插入孔中的情況下，需要精心地操作，如把變形的配重保持成一個給定的形狀，并將其插入到給定的孔中。所以需要花費時間調節生產設備，并在插入時導致誤差。
在減輕配重或把配重移向旋轉中心的情況下，會發生下列問題遭受激光輻射的支撐部分由特殊的材料制成，這樣提高了成本，并且不容易控制由加熱支撐部分產生的收縮量。而在截去支撐部分的情況下在切口處產生灰塵和氣體。
本發明考慮到了以上討論的問題并要解決這些問題。
本發明校正旋轉機構旋轉失衡的方法包括下列步驟把具有多個從其外壁等角度輻射分布的凸起的盤形板固定地安置到共軸旋轉機構的旋轉中心軸；和相應于包括盤形板的旋轉機構的失衡，通過至少向內彎曲盤形板的一個凸起而得到旋轉機構的旋轉平衡。
一種旋轉機構的旋轉失衡校正裝置，包括下列元件一個固定并共軸安裝到旋轉機構的旋轉中心軸的盤形板；和多個等角度設置并從所述盤的外壁輻射分布的凸起，所述凸起可獨立地向盤內彎曲。
本發明的上述校正方法和校正裝置可以通過下列配置校正任何量及任何位置的失衡當組裝校正裝置時，把具有凸起的盤形板安置到旋轉機構，并且向盤形板內彎曲凸起。此方法和裝置沒有常規的方法或裝置如粘結和截去材料所產生的污染。因此，可以通過簡單的結構和操作校正失衡。
圖1是根據本發明第一實施例用在硬盤驅動裝置中的旋轉機構的旋轉失衡校正裝置橫截面圖；圖2是第一實施例中校正失衡的配重板透視圖；圖3是圖2所示配重板的平面圖；圖4A和4B是第一實施例的硬盤驅動裝置中配重板的凸起和磁頭之間的位置關系橫截面圖；圖5是根據本發明第二實施例用在硬盤驅動裝置中的旋轉機構的旋轉失衡校正裝置橫截面圖；圖6是用在本發明第三實施例中的配重板平面圖；圖7A是根據本發明第四實施例用在硬盤驅動裝置中的旋轉機構的旋轉失衡校正裝置橫截面圖；圖7B是本發明第四實施例中用于校正失衡的配重板凸起中形成的凹陷部分放大圖；圖8是常規的硬盤驅動裝置的透視圖；圖9是常規的用于硬盤驅動裝置中旋轉機構的旋轉失衡校正裝置截面圖；圖10是另一常規的用于硬盤驅動裝置中旋轉機構的旋轉失衡校正裝置截面圖；圖11是常規的用于硬盤驅動裝置中旋轉失衡校正裝置的基本部分平面圖。
以下參考附圖對本發明的實施例舉例說明。
(實施例1)圖1是根據本發明第一實施例用在硬盤驅動裝置中的旋轉機構的旋轉失衡校正裝置橫截面圖。圖2是第一實施例中校正失衡的配重板透視圖。圖3是圖2所示配重板的平面圖。圖4A和4B是第一實施例的硬盤驅動裝置中配重板的凸起和磁頭之間的位置關系橫截面圖。
在圖1中，主軸電機與圖10中所示的常規主軸電機有大致相似的結構，除了下面幾點在第一實施例中，設置夾緊盤13，把三個盤11夾緊在中心軸6，各盤之間有兩個盤隔離物12。
在夾緊盤13的頂部放置用于校正失衡的盤狀配重板15，并且用于擰緊夾緊盤的螺絲14把此配重板15與夾緊盤13一起固定到中心軸6。由此配重板15被共軸固定到中心軸6、即主軸電機的旋轉軸，使盤15可以繞軸4轉動。
在盤組裝到電機之后，測量此組裝的旋轉失衡。然后把至少一個凸起151向內彎，并且使其在連結旋轉中心和重心的直線段或環繞此線段彈性變形，以校正失衡。
下面參照圖2和圖3詳細描述配重板15。
配重板15是一個盤形板，在其中心有一個用于旋轉裝配軸4的孔156。在盤15的外壁上等角度地形成數個凸起151，并且這些凸起151呈從外壁輻射狀。在盤15上沖有三個安裝孔157，用于通過螺絲14固定到中心軸6。關于孔156對稱地形成用于確定旋轉方向的兩個定位孔155。盤15由金屬制成，通過模壓金屬片來制造。所以配重板15可以以較低的成本大量制造。
接下來，舉例說明校正旋轉失衡的方法。
把中心軸6、磁盤11、盤隔離物12、夾緊盤13和配重板15組裝到一個旋轉機構中，然后測量旋轉機構的旋轉失衡。根據測量結果，配重板15上至少一個凸起向內彎曲，彎曲的凸起處于或接近連結旋轉中心和失衡位置的直線上，使凸起151的重心向旋轉中心移動。其結果校正了旋轉失衡。
關于在組裝時配重板15的平面位置，盤15通過把軸4插入到接合孔156而共軸安裝到電機和盤的組合件。因此，由于旋轉中心和任何凸起151之間的距離之差所致的誤差是一個可以忽略的很小的量，并且任何彎曲的凸起151都將得出相同的校正量。至于在組裝時配重板15的旋轉方向的定位，如圖3所示，兩個定位孔155之間的直線段250作為一條基準線，并且確定由此基準線250和每個凸起151所成的角200。因此，失衡校正沒有由彎曲凸起的漏選所致的缺陷和誤差以及由于在凸起上彎曲夾具的誤放所致的缺陷。結果是可精確校正失衡。同時，配重板15關于軸向對稱定型，并且本身沒有失衡。
關于配重板15的凸起151，在離旋轉中心較遠的距離或在凸起有較大的質量時失衡的可校正量增大。相反，在離旋轉中心較短的距離或在凸起有較小的質量時失衡的可校正量減小，所以失衡可精細調節。凸起151的質量根據設計和裝配的方面以及失衡的特定的量等可造成的最大失衡來最佳地確定。
圖4A和4B表示根據第一實施例的凸起151和磁頭19之間的位置關系。關于盤11和凸起151之間的空間，如果凸起151因為高度限制影響磁頭19，則在徑向縮短凸起的頂部153，使得凸起151不影響磁頭19，如圖4A中的箭頭所示。每個凸起151可向上彎曲一給定的長度，如圖4B所示，以便加寬頂部153和盤之間的空間。
這樣，配重板15在機械設計上有一定的靈活性，它根據設計和裝配方面以及失衡的特定的量等可造成的最大失衡來規定凸起151的位置和質量。在第一實施例中，采用軸固定型的主軸電機；但軸旋轉型的主軸電機具有同樣的效果。
(實施例2)圖5是根據本發明第二實施例用在硬盤驅動裝置中的旋轉機構的旋轉失衡校正裝置橫截面圖。
在根據前述的第一實施例的旋轉失衡校正裝置中，如果凸起151的彎曲部分分散，則校正量也分散，并且不能如保證的那樣校正失衡。一般地，彎曲過程通過把夾具連結到用于確定哪部分應彎曲的元件上來實施。
在圖5中，凸起151的根部152有薄于頂部153的厚度，并且根部152的厚度在其它部位當中是最薄的，使根部152具有最小的彎曲剛度。因此，實施到凸起151任何部分的彎曲量導致根部152彎曲，而無需利用連結到凸起的夾具。結果，可以以穩定的方式無誤差地校正失衡。
凸起151的形成可以做成其厚度從頂部153至根部152線性減小，如圖5中旋轉中心軸的右側所示。凸起151的形狀還可以做成在根部152形成凹陷154，如圖5中旋轉中心軸的左側所示。兩種形狀產生相同的效果。
(實施例3)圖6是用在本發明第三實施例中的配重板平面圖。
在圖6中，為了減輕配重板15的彎曲凸起151處的位置發散，凸起151的根部152有一個比頂部153窄的寬度，并且根部152的寬度在凸起151的其它部位中是最窄的。因此，根部152具有最小的彎曲剛度，并且實施到凸起151任何部位的彎曲量導致根部152彎曲。結果，可以以穩定的方式無誤差地校正失衡。凸起151的形狀可以做成至少在根部152的一個側面形成一個凹陷。
(實施例4)圖7A是根據本發明第四實施例用在硬盤驅動裝置中的旋轉機構的旋轉失衡校正裝置橫截面圖。圖7B是本發明第四實施例中用于形成在校正失衡的配重板凸起中的凹陷部分放大圖。
一般地，彎曲過程限定膨脹和收縮，二者都由中性線確定邊界，并且因延伸而斷裂的材料產生細金屬粉。在硬盤驅動裝置中，該粉會損壞磁頭和磁盤。因此，配重板15必須用一種能夠在斷裂前有很大延伸的金屬；但是，如圖7A和7B所示的形狀允許盤15經受破裂，因此增寬了材料的選擇范圍。
換言之，最好在凸起151彎曲部分的背面形成一個截面為弧形或橢圓形的一部分的凹陷。此結構允許原始長度271被彎曲的根部152伸長，并且所以凸起151有很小的延伸。由于形成此凹陷，可以選擇更易于損壞的材料，并且當凸起由相同的材料制成時，有此凹陷的凸起更不易破裂并因而產生較少的金屬粉。結果，具有凹陷的凸起達到更高的可靠性。
如上所述的本發明旋轉機構的旋轉失衡校正裝置能夠通過下列配置處理任何位置及任何量的旋轉失衡在組裝校正裝置時，把具有凸起的發明盤安置到旋轉機構，并且相應于旋轉失衡向內彎曲凸起。此簡單的結構沒有由于粘結和截去材料所產生的污染，并且可以通過簡單地操作實現失衡校正。
工業實用性本發明例如可用于硬盤驅動裝置并實現裝置旋轉機構的旋轉平衡。把具有多個等角度設置并從其外壁呈輻射狀的凸起的盤形板固定地與機構的旋轉中心軸共軸地安裝到旋轉機構，如中心軸。相應于包括盤形板的旋轉機構的失衡，至少一個凸起向盤形板內彎曲，從而調節旋轉失衡。此簡單的結構可以通過簡單地、無污染地操作校正旋轉機構的失衡。
權利要求
1．一種校正旋轉機構旋轉失衡的方法，包括把一個盤形板共軸、固定地安裝到該旋轉機構的旋轉中心軸上，所述盤形板具有多個等角度設置并從其外壁發散的凸起；和相應于包括盤形板的旋轉機構的失衡，通過至少向內彎曲盤形板的一個凸起而實現旋轉機構的旋轉平衡。
2．如權利要求1所述的校正旋轉機構旋轉失衡的方法，其特征在于，彎曲步驟包括彎曲形成在凸起上的一個部位，該部位與凸起上的其它部位相比易于彎曲。
3．如權利要求1所述的校正旋轉機構旋轉失衡的方法，其特征在于，彎曲步驟包括彎曲一個形成在凸起的可彎曲部位背面的凹陷部分。
4．一種旋轉機構的旋轉失衡校正裝置，包括一個固定并共軸安裝到旋轉機構的旋轉中心軸的盤形板；和多個等角度設置并從所述盤的外壁輻射分布的凸起，所述凸起可獨立地向盤內彎曲。
5．如權利要求4所述的旋轉失衡校正裝置，其特征在于，在所述凸起上形成有易于彎曲的部位。
6．如權利要求4所述的旋轉失衡校正裝置，其特征在于，在凸起的可彎曲部位的背面形成有一個凹陷。
7．如權利要求4所述的旋轉失衡校正裝置，其特征在于，所述旋轉機構包括一個由電機驅動的中心軸；和一個通過所述盤形板固定安裝到中心軸的盤。
8．如權利要求7所述的旋轉失衡校正裝置，其特征在于，在所述凸起上形成易于彎曲的部位。
9．如權利要求7所述的旋轉失衡校正裝置，其特征在于，在凸起的可彎曲部位的背面形成一個凹陷。
全文摘要
一種校正用在硬盤驅動裝置中的旋轉機構旋轉失衡的方法和一種旋轉失衡校正裝置。盤形板具有多個等角度、并以方式輻射設置在盤外壁上的凸起。該盤形板固定并共軸地安置到旋轉機構,即包括上面固定有硬盤的中心軸。相應于旋轉機構的旋轉失衡,至少向內彎曲盤形板的一個凸起而實現旋轉機構的旋轉平衡。這種簡單的結構可通過簡單的操作、沒有污染地校正旋轉機構的失衡。
文檔編號G11B17/02GK1302373SQ00800635
公開日2001年7月4日 申請日期2000年4月18日 優先權日1999年4月27日
發明者山崎直樹, 桃井香充 申請人:松下電器產業株式會社