CN1302373A - 校正旋转机构中旋转失衡的方法和一个校正装置 - Google Patents

Abstract

一种校正用在硬盘驱动装置中的旋转机构旋转失衡的方法和一种旋转失衡校正装置。盘形板具有多个等角度、并以方式辐射设置在盘外壁上的凸起。该盘形板固定并共轴地安置到旋转机构,即包括上面固定有硬盘的中心轴。相应于旋转机构的旋转失衡,至少向内弯曲盘形板的一个凸起而实现旋转机构的旋转平衡。这种简单的结构可通过简单的操作、没有污染地校正旋转机构的失衡。

Description

校正旋转机构中旋转失衡 的方法和一个校正装置

本发明涉及一种校正旋转机构中旋转失衡的方法和使用该方法的校正装置。例如，在用于硬盘驱动装置的主轴电机中，在组装电机或把磁盘安装到电机旋转轴时产生旋转失衡。校正装置用于调节这种失衡。

图8是常规的硬盘驱动装置结构的透视图。

在主轴电机驱动的中心轴321处叠置并等间距地安装一个或多个盘311。磁头319活动设置在盘311的单侧或双侧之上。磁头319安置在转子致动器318的顶部，在转子致动器318上设置音圈电机的一个元件-线圈320。主轴电机的旋转在盘311的侧面和磁头319之间产生一股气流，由此使磁头319轻微从盘311的侧面浮起。

音圈电机驱动磁头319绕枢轴322旋转并在径向向上移动盘311，使磁头319读出或记录数据。磁头319从盘浮起的距离在数十纳米～几百个纳米的范围。磁头319和盘311之间的尘埃将会损坏磁头319和盘311。因此，在一个清洁的房间中组装硬盘驱动装置，然后用盖子317密封该装置。由此制造的硬盘驱动装置包括每个元件的尺寸误差和安装这些元件带来的误差。这些误差使包括盘的旋转元件的重心与旋转轴的中心失准，由此产生旋转中的失衡。这种旋转的失衡产生振动，使得磁头跟踪磁盘上数据轨道的保真度较低并增大噪音。当把此装置组合到计算机硬件中作为一个外存储设备时，由旋转失衡导致的问题将对计算机硬件中的其它设施产生不利的影响。

图9是一种常规校正旋转机构旋转失衡的装置用于硬盘驱动装置中时的横截面图。

参照图9对安装到此硬盘驱动装置的主轴电机的基本结构进行描述。此主轴电机是一种固定轴型。轴304作为电机的旋转中心固定到基座301。轴304延伸穿过轴承305内环部分的内壁3051，并且柱状中心轴306的内壁3062装配到轴承305外环部分的外壁3052上。中心轴306由此可以绕轴304转动，并且中心轴306本身是主轴电机的一个旋转轴。

环形后磁轭307的外壁3071装配到内壁3081中，即中心轴306的下部，环形转子磁铁的外壁3081固定地装配到后磁轭307的内壁3072中。定子芯302与轴304共轴地固定到基座301，并且经环形空间与磁铁308的内壁面对。定子芯302缠绕线圈303。当给线圈303供电时，磁铁308、磁轭307和定子芯302产生磁场，驱动电机。磁轭307可以取消，换之以环形转子磁铁308的外壁3081直接固定到中心轴306的内壁3063。在这种情况下，中心轴306还用作一个后磁轭，激励主轴电机的功能。

理论上电机的旋转机构将其重心置于旋转轴上；但实际上由于每个元件的尺寸误差和安装这些元件的误差，重心并非总是与旋转轴重合。其结果是发生旋转失衡。

接下来参照图9对一种主轴电机旋转失衡的校正方法进行描述。

主轴电机的转子部分组装如下：中心轴306旋转安装到轴30，转子磁铁307等安装到中心轴306。

然后测量转子部分的旋转失衡，并且至少把一个配重309插入到形成在中心轴306上的多个调节孔3061中。用于接收配重309的孔3061关于旋转轴对失衡位置(即重心)对称地分布或接近对称位置。然后轴304固定到基座301。

在此方法中，调节孔3061以规律的间隔形成在旋转轴的同心圆环上，因此，可以校正任何失衡位置。配重309有多种类型和不同的重量，因此可以处理任何失衡。配重309可以通过粘结固定，或插入到弹性形变的调节孔3061中，并且能够由弹力作用于孔3061产生的摩擦力固定。

以上讨论了轴固定型主轴电机；但是校正失衡的常规方法也可以通过提前在转子部分上形成调节孔而应用到轴旋转的类型。

图10是用于硬盘驱动装置中的旋转失衡校正装置的横截面图。这是用于校正在电机和盘的组装中产生的旋转失衡的另一种常规装置。

主轴电机具有与图9中所示相同的结构。更具体地说，在中心轴306上规律间隔地安置三个盘311，其间有盘隔离物。通过把螺丝314拧进孔3064中来使盘313夹紧而把盘311固定到中心轴306。然后把盘311旋转固定到还用作主轴电机旋转轴的中心轴306，并与中心轴306一起旋转。

参照图10对校正主轴电机旋转失衡的常规方法进行描述。

主轴电机的转子部分组装如下：中心轴306旋转安置到轴，转子磁铁等安置到中心轴306。然后盘311安置到中心轴306。

测量包括盘的转子部分旋转失衡，并且至少在形成于中心轴306上的多个调节孔3061中插入一个配重309。用于接收配重309的孔3061关于旋转轴对称地位于失衡位置(即重心)或接近对称位置。

在此方法中，调节孔3061以规律的间隔事先形成在中心轴306的同心圆环上，因此，可以校正任何失衡位置。配重309有多种类型和不同的重量，因此可以处理任何失衡。配重309可以通过粘结固定，或插入到弹性形变的调节孔3061中，并且能够由弹力促进孔3061产生的摩擦力固定。另一种固定配重的方式是：使具有一个由高弹材料如橡胶制成的凸起3091的配重309发生弹性形变并且插入到孔3061中，使凸起3091置于夹紧盘313和中心轴306之间，防止配重309由于振动而从孔3061中脱离。

图11是用于硬盘驱动装置中校正旋转失衡的常规装置中基本部分的平面图。

下面对减少配重或移动配重接近连结旋转中心400和旋转部分重心(失衡位置)450的直线上的旋转中心或接近该直线的方法进行描述。

在图11中，旋转失衡的校正装置包括下列元件：

圆环部分310，具有一个在其中心装配到旋转轴316的定位孔3103；

从圆环部分310辐射分布的多个支撑部分3102；和

形成在每个支撑部分3102顶部的配重部分3101。

把用于旋转失衡的校正装置共轴并旋转地固定到轴316、即旋转部分311的旋转中心轴。支撑部分3102由热收缩的热塑材料制成。测量包括此校正装置的整个旋转部分311的旋转失衡，然后用激光照射连结旋转中心400和失衡位置450的直线上或接近直线的的支撑部分3102，使得支撑部分受热并收缩。其结果是配重3101向接近旋转中心移动。

重复此操作直到失衡降低到小于给定值，这样，校正了失衡。如果不是这样，可以用激光束截去一段支撑部分3102以校正失衡，在这种情况下，支撑部分3102不必由热收缩的热塑材料制成。

以上讨论的校正装置还有下列问题：

在把配重插入调节孔的情况下，应在中心轴上形成数个孔以便处理任何失衡位置。中心轴中的机械刚性由此降低，以致于中心轴易受形变，导致盘过度弯翘或起伏。另外，应预备各种类型的配重以应付任何失衡，这样提高了装置的成本，延长了选择适当配重的时间，并由于配重的误放而招致失败。

在固定配重的情况下，用于固定配重的粘合剂产生气体，该气体将腐蚀磁头和磁盘。

在把弹性形变的配重插入孔中的情况下，需要精心地操作，如把变形的配重保持成一个给定的形状，并将其插入到给定的孔中。所以需要花费时间调节生产设备，并在插入时导致误差。

在减轻配重或把配重移向旋转中心的情况下，会发生下列问题：遭受激光辐射的支撑部分由特殊的材料制成，这样提高了成本，并且不容易控制由加热支撑部分产生的收缩量。而在截去支撑部分的情况下在切口处产生灰尘和气体。

本发明考虑到了以上讨论的问题并要解决这些问题。

本发明校正旋转机构旋转失衡的方法包括下列步骤：

把具有多个从其外壁等角度辐射分布的凸起的盘形板固定地安置到共轴旋转机构的旋转中心轴；和

相应于包括盘形板的旋转机构的失衡，通过至少向内弯曲盘形板的一个凸起而得到旋转机构的旋转平衡。

一种旋转机构的旋转失衡校正装置，包括下列元件：

一个固定并共轴安装到旋转机构的旋转中心轴的盘形板；和

多个等角度设置并从所述盘的外壁辐射分布的凸起，所述凸起可独立地向盘内弯曲。

本发明的上述校正方法和校正装置可以通过下列配置校正任何量及任何位置的失衡：当组装校正装置时，把具有凸起的盘形板安置到旋转机构，并且向盘形板内弯曲凸起。此方法和装置没有常规的方法或装置如粘结和截去材料所产生的污染。因此，可以通过简单的结构和操作校正失衡。

图1是根据本发明第一实施例用在硬盘驱动装置中的旋转机构的旋转失衡校正装置横截面图；

图2是第一实施例中校正失衡的配重板透视图；

图3是图2所示配重板的平面图；

图4A和4B是第一实施例的硬盘驱动装置中配重板的凸起和磁头之间的位置关系横截面图；

图5是根据本发明第二实施例用在硬盘驱动装置中的旋转机构的旋转失衡校正装置横截面图；

图6是用在本发明第三实施例中的配重板平面图；

图7A是根据本发明第四实施例用在硬盘驱动装置中的旋转机构的旋转失衡校正装置横截面图；

图7B是本发明第四实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图；

图8是常规的硬盘驱动装置的透视图；

图9是常规的用于硬盘驱动装置中旋转机构的旋转失衡校正装置截面图；

图10是另一常规的用于硬盘驱动装置中旋转机构的旋转失衡校正装置截面图；

图11是常规的用于硬盘驱动装置中旋转失衡校正装置的基本部分平面图。

以下参考附图对本发明的实施例举例说明。

(实施例1)

图1是根据本发明第一实施例用在硬盘驱动装置中的旋转机构的旋转失衡校正装置横截面图。图2是第一实施例中校正失衡的配重板透视图。图3是图2所示配重板的平面图。图4A和4B是第一实施例的硬盘驱动装置中配重板的凸起和磁头之间的位置关系横截面图。

在图1中，主轴电机与图10中所示的常规主轴电机有大致相似的结构，除了下面几点：在第一实施例中，设置夹紧盘13，把三个盘11夹紧在中心轴6，各盘之间有两个盘隔离物12。

在夹紧盘13的顶部放置用于校正失衡的盘状配重板15，并且用于拧紧夹紧盘的螺丝14把此配重板15与夹紧盘13一起固定到中心轴6。由此配重板15被共轴固定到中心轴6、即主轴电机的旋转轴，使盘15可以绕轴4转动。

在盘组装到电机之后，测量此组装的旋转失衡。然后把至少一个凸起151向内弯，并且使其在连结旋转中心和重心的直线段或环绕此线段弹性变形，以校正失衡。

下面参照图2和图3详细描述配重板15。

配重板15是一个盘形板，在其中心有一个用于旋转装配轴4的孔156。在盘15的外壁上等角度地形成数个凸起151，并且这些凸起151呈从外壁辐射状。在盘15上冲有三个安装孔157，用于通过螺丝14固定到中心轴6。关于孔156对称地形成用于确定旋转方向的两个定位孔155。盘15由金属制成，通过模压金属片来制造。所以配重板15可以以较低的成本大量制造。

接下来，举例说明校正旋转失衡的方法。

把中心轴6、磁盘11、盘隔离物12、夹紧盘13和配重板15组装到一个旋转机构中，然后测量旋转机构的旋转失衡。根据测量结果，配重板15上至少一个凸起向内弯曲，弯曲的凸起处于或接近连结旋转中心和失衡位置的直线上，使凸起151的重心向旋转中心移动。其结果校正了旋转失衡。

关于在组装时配重板15的平面位置，盘15通过把轴4插入到接合孔156而共轴安装到电机和盘的组合件。因此，由于旋转中心和任何凸起151之间的距离之差所致的误差是一个可以忽略的很小的量，并且任何弯曲的凸起151都将得出相同的校正量。至于在组装时配重板15的旋转方向的定位，如图3所示，两个定位孔155之间的直线段250作为一条基准线，并且确定由此基准线250和每个凸起151所成的角200。因此，失衡校正没有由弯曲凸起的漏选所致的缺陷和误差以及由于在凸起上弯曲夹具的误放所致的缺陷。结果是可精确校正失衡。同时，配重板15关于轴向对称定型，并且本身没有失衡。

关于配重板15的凸起151，在离旋转中心较远的距离或在凸起有较大的质量时失衡的可校正量增大。相反，在离旋转中心较短的距离或在凸起有较小的质量时失衡的可校正量减小，所以失衡可精细调节。凸起151的质量根据设计和装配的方面以及失衡的特定的量等可造成的最大失衡来最佳地确定。

图4A和4B表示根据第一实施例的凸起151和磁头19之间的位置关系。关于盘11和凸起151之间的空间，如果凸起151因为高度限制影响磁头19，则在径向缩短凸起的顶部153，使得凸起151不影响磁头19，如图4A中的箭头所示。每个凸起151可向上弯曲一给定的长度，如图4B所示，以便加宽顶部153和盘之间的空间。

这样，配重板15在机械设计上有一定的灵活性，它根据设计和装配方面以及失衡的特定的量等可造成的最大失衡来规定凸起151的位置和质量。在第一实施例中，采用轴固定型的主轴电机；但轴旋转型的主轴电机具有同样的效果。

(实施例2)

图5是根据本发明第二实施例用在硬盘驱动装置中的旋转机构的旋转失衡校正装置横截面图。

在根据前述的第一实施例的旋转失衡校正装置中，如果凸起151的弯曲部分分散，则校正量也分散，并且不能如保证的那样校正失衡。一般地，弯曲过程通过把夹具连结到用于确定哪部分应弯曲的元件上来实施。

在图5中，凸起151的根部152有薄于顶部153的厚度，并且根部152的厚度在其它部位当中是最薄的，使根部152具有最小的弯曲刚度。因此，实施到凸起151任何部分的弯曲量导致根部152弯曲，而无需利用连结到凸起的夹具。结果，可以以稳定的方式无误差地校正失衡。

凸起151的形成可以做成其厚度从顶部153至根部152线性减小，如图5中旋转中心轴的右侧所示。凸起151的形状还可以做成在根部152形成凹陷154，如图5中旋转中心轴的左侧所示。两种形状产生相同的效果。

(实施例3)

图6是用在本发明第三实施例中的配重板平面图。

在图6中，为了减轻配重板15的弯曲凸起151处的位置发散，凸起151的根部152有一个比顶部153窄的宽度，并且根部152的宽度在凸起151的其它部位中是最窄的。因此，根部152具有最小的弯曲刚度，并且实施到凸起151任何部位的弯曲量导致根部152弯曲。结果，可以以稳定的方式无误差地校正失衡。凸起151的形状可以做成至少在根部152的一个侧面形成一个凹陷。

(实施例4)

图7A是根据本发明第四实施例用在硬盘驱动装置中的旋转机构的旋转失衡校正装置横截面图。图7B是本发明第四实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图。

一般地，弯曲过程限定膨胀和收缩，二者都由中性线确定边界，并且因延伸而断裂的材料产生细金属粉。在硬盘驱动装置中，该粉会损坏磁头和磁盘。因此，配重板15必须用一种能够在断裂前有很大延伸的金属；但是，如图7A和7B所示的形状允许盘15经受破裂，因此增宽了材料的选择范围。

换言之，最好在凸起151弯曲部分的背面形成一个截面为弧形或椭圆形的一部分的凹陷。此结构允许原始长度271被弯曲的根部152伸长，并且所以凸起151有很小的延伸。由于形成此凹陷，可以选择更易于损坏的材料，并且当凸起由相同的材料制成时，有此凹陷的凸起更不易破裂并因而产生较少的金属粉。结果，具有凹陷的凸起达到更高的可靠性。

如上所述的本发明旋转机构的旋转失衡校正装置能够通过下列配置处理任何位置及任何量的旋转失衡：在组装校正装置时，把具有凸起的发明盘安置到旋转机构，并且相应于旋转失衡向内弯曲凸起。此简单的结构没有由于粘结和截去材料所产生的污染，并且可以通过简单地操作实现失衡校正。

工业实用性

本发明例如可用于硬盘驱动装置并实现装置旋转机构的旋转平衡。把具有多个等角度设置并从其外壁呈辐射状的凸起的盘形板固定地与机构的旋转中心轴共轴地安装到旋转机构，如中心轴。相应于包括盘形板的旋转机构的失衡，至少一个凸起向盘形板内弯曲，从而调节旋转失衡。此简单的结构可以通过简单地、无污染地操作校正旋转机构的失衡。

Claims (9)

1．一种校正旋转机构旋转失衡的方法，包括：

把一个盘形板共轴、固定地安装到该旋转机构的旋转中心轴上，所述盘形板具有多个等角度设置并从其外壁发散的凸起；和

相应于包括盘形板的旋转机构的失衡，通过至少向内弯曲盘形板的一个凸起而实现旋转机构的旋转平衡。

2．如权利要求1所述的校正旋转机构旋转失衡的方法，其特征在于，弯曲步骤包括弯曲形成在凸起上的一个部位，该部位与凸起上的其它部位相比易于弯曲。

3．如权利要求1所述的校正旋转机构旋转失衡的方法，其特征在于，弯曲步骤包括弯曲一个形成在凸起的可弯曲部位背面的凹陷部分。

4．一种旋转机构的旋转失衡校正装置，包括：

一个固定并共轴安装到旋转机构的旋转中心轴的盘形板；和

多个等角度设置并从所述盘的外壁辐射分布的凸起，所述凸起可独立地向盘内弯曲。

5．如权利要求4所述的旋转失衡校正装置，其特征在于，在所述凸起上形成有易于弯曲的部位。

6．如权利要求4所述的旋转失衡校正装置，其特征在于，在凸起的可弯曲部位的背面形成有一个凹陷。

7．如权利要求4所述的旋转失衡校正装置，其特征在于，所述旋转机构包括：

一个由电机驱动的中心轴；和

一个通过所述盘形板固定安装到中心轴的盘。

8．如权利要求7所述的旋转失衡校正装置，其特征在于，在所述凸起上形成易于弯曲的部位。

9．如权利要求7所述的旋转失衡校正装置，其特征在于，在凸起的可弯曲部位的背面形成一个凹陷。

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