盘夹持机构 【技术领域】
本发明涉及一种盘夹持机构，该机构在硬盘装置、伺服记录器、介质测试器、磁头测试器等内装卸盘。
背景技术
通常，用在盘设备内的盘利用主轴马达来驱动。该盘通过研磨一种铝或玻璃的母板材料以获得精密平面、然后在该平面上涂覆金属材料而制成。此盘的厚度相对于其平面极小，且其相当容易扭曲。
因此，难以在不降低盘平面度的情况下，把该盘装载到主轴马达上。另外，当盘用在伺服记录器、介质测试器或其类似物内且必须频繁装卸时，有必要在短时间内以高可靠性保持该盘。
图8是表示一种已知夹持机构的构造的示图。当盘D安装到圆柱形中央轴1的中央部1a上时，一种高精度平行垫件2绕该中央部1a设置，然后该盘D放置在该平行垫件2上。接着，一种盖件3放置在盘D的顶面上并利用垫圈4和螺钉5紧固到中央部1a上。在安装螺钉5时，为防止盘D扭曲，必须使用扭矩驱动器或其类似物。因此，缺点是装载/卸载过程要花费较长时间。
另外，如图9所示，也可利用形成在中央轴1内的抽吸孔1b通过真空抽吸来装载盘D，以代替使用螺钉5。但是，由于盖件3作为单独部件提供，当要实现批量生产自动化时，需要用于该盖件3的输送机构。因此，从节省空间和降低成本的观点来看，这种结构是不合适的。
另外，如图10所示，也可通过相对于盘D的内圆周部沿该盘D的径向移动设在中央部1a上的三个凸起6来装载/卸载该盘D。在这种方法中，不需要像上述盖件3或其类似物那样的单独部件。但是，因为利用三个凸起6与盘D接触的较小区域来保持该盘D，所以在这些区域出现应力集中且该盘D容易扭曲。因此，难以维持盘D地高平面度。
在上述已知构造中，未形成一种以高精度迅速且可靠地装载/卸载盘的机构，但这种机构是重要的。
【发明内容】
本发明旨在一种克服上述缺点并能以高精度迅速且可靠地装载/卸载盘的盘夹持机构。
在本发明的一个方面中，一种用于固定环形盘的盘夹持机构包括：中央轴，具有锥形凹进、空心部以及从该锥形凹进延伸至该空心部的孔，其中，该中央轴适于支承盘；活塞，设在空心部内；杆，与活塞连接，其中，该活塞可操作用以经由孔移动该杆；锥形体，具有一种其尺寸和形状与中央轴的锥形凹进相配合的锥形部，其中，杆穿过孔且与该锥形体连接，使活塞能够移动该锥形体；以及弹性O形环，具有可变直径，其中，该O形环设在锥形部与锥形凹进之间，当活塞朝第一方向移动锥形部时，该锥形部扩大O形环的直径，使该O形环按压盘并固定该盘，以及当活塞朝第二方向移动锥形部时，该锥形部相对于O形环移动，使该O形环的直径收缩以不再接触盘并释放该盘。
在依据本发明的盘夹持机构中，当装载盘时，该盘在O形环外周的外部区域移动。接着，当固定盘时，利用锥形体增大O形环的直径，该O形环按压该盘的内周缘以固定该盘。于是，盘就经由该具有整体构造的机构被可靠且容易地装载/卸载，而不使用单独的盖件或紧固螺钉。
参照附图自以下示范性实施例的说明，本发明的其它特征和优点将变得明显。
【附图说明】
图1是表示依照本发明第一实施例的夹持机构在盘被固定状态下的剖视图；
图2是表示该夹持机构在盘被释放状态下的剖视图；
图3是表示依照第二实施例的夹持机构的剖视图；
图4是表示依照第三实施例的夹持机构的剖视图；
图5是表示依照第四实施例的夹持机构的外视图；
图6是表示依照第四实施例、轴部与保持器相互分离状态的剖视图；
图7是表示依照第四实施例、盘装载到轴部上的方式的剖视图；
图8是表示一种已知夹持机构的剖视图；
图9是表示另一种已知夹持机构的剖视图；
图10是表示另一种已知夹持机构的透视图。
【具体实施方式】
以下将参照表示在图1-7中的实施例详细说明本发明。
第一实施例
图1是表示依照第一实施例的盘夹持机构的剖视图。参照附图，中央轴11具有类似于基台的截面形状，且包括中间部11g、该中间部上方的圆柱状中央部11a、该中间部下方的圆形空心部11b以及形成在中央部11a中心的孔11c。中央部11a的外径基本等于将要装载的盘D的内径d0，该中央部11a的顶部形成有凹进。该凹进具有平底面11d以及由向内倾斜的内周面限定的锥形部11e。
活塞12按照使其能够以垂直移动(如图所示)的方式装配在空心部11b内，以及一种设在该活塞12上部的杆12a插入并穿过中央轴11内的孔11c。另外，一种外径小于盘D内径d0的锥形体13利用杆12a顶端的螺钉14与该杆12a连接。锥形体13的底周具有一种与中央部11a的锥形部11e相配合的锥形部13a。
一种经高精度加工且用于支承盘D的圆筒状平行垫件15绕中央部11a设置。平行垫件15的高度通过用中央部11a的高度减去盘D的厚度计算而得。另外，一由例如合成橡胶制成且可伸展/收缩的O形环16设在中央部11a的顶面与锥形体13的锥形部13a之间。
另外，一施加偏压力以向下推活塞12的盘簧17设在空心部11b内。中央轴11设有通向空心部11b的气孔11f。
在上述构造中，当利用高压空气向上移动或者利用盘簧17的偏压力向下移动活塞12时，与杆12a连接的锥形体13就与该活塞12一起向上或向下移动。相应的，如图1和2所示，O形环16就沿着锥形体13的锥形部13a和中央部11a的锥形部11e移动，从而改变其直径。更具体的，当锥形体13如图1所示向下移动时，O形环16的外径变化为d1，以及当锥形体13如图2所示向上移动时，O形环16的外径变化为d2。
当高压空气供应给活塞12并向上推该活塞12时，锥形体13就向上移动且O形环16由于其弹性而收缩，如图2所示。因此，O形环16的外径缩小至盘D的内径d0以下(d2＜d0)。在此状态下，盘D的内周缘可不受锥形体13或O形环16阻碍地移动，于是能够把该盘D放置在环绕中央部11a的平行垫件15上或者移离该平行垫件15。
当在盘D被装载的状态下停止给活塞12供应高压空气时，该活塞12和锥形体13就由于盘簧17施加的偏压力而向下移动。于是，O形环16如图1所示伸展(d1＞d0)并与盘D的内周缘按压接触。由于O形环16的直径沿着锥形部13a逐渐增大，就可防止在固定盘D时突然按压该盘D而使该盘D的内周缘扭曲。
当锥形体13向下移动时，其底中央部与中央部11a中凹进的底面11d接触，这起到机械止动件的作用，该机械止动件确定活塞12的下移位置。因此，通过设定锥面形状使O形环16与盘D的内周缘接触，能够以高再现性执行操作。通过改变平行垫件15的高度，还能够装载厚度不同于盘D的盘。
在依照本实施例的盘夹持机构中，O形环16的直径通过锥形体13的锥形部13a增大，使该O形环16按压盘D的内周缘。于是，盘D就通过具有整体构造的盘夹持机构被可靠且迅速地装载/卸载，而不使用单独的盖件或紧固螺钉。因此，用于此盘夹持机构的生产设备易于自动化且以高效率进行操作。
另外，通过采用与盘D尺寸相匹配的O形环，可装载具有不同尺寸的盘D而不改变基本构造。因此，即便采用市售O形环，盘夹持机构也易于设计，且维护成本低。
另外，在依照本实施例的盘夹持机构中，中央部11a与锥形体13之间的空气在紧接盘D被固定之前向外流动，于是该盘D表面上的灰尘、金属微粒等就被该空气流清除。
第二实施例
图3是表示依照第二实施例的盘夹持机构的剖视图。在该图中，类似于第一实施例的部件用相同参考数字标识。类似于第一实施例，利用一种与活塞12连接的锥形体13使O形环16变形，由此固定或释放盘D。
一在锥形体13向下移动时使用的单独机械止动件18设在中央部11a内。设在杆12a顶部的凸缘12b的底面与机械止动件18的顶面接触。利用一种插入杆12a与锥形体13之间的垫片19细微调节该锥形体13的下移位置。活塞12的主体12c和杆12a单独形成且利用螺钉20相互连接。
于是，通过细微调节锥形体13的下移位置，能够随意设定O形环施加给盘D的固定力。
六个给活塞12施加偏压力的盘簧17以相等的角间隔设置。由于采用多个盘簧17，所以能给活塞12施加均匀的压力，于是盘D能以良好的动态平衡转动。
第三实施例
图4是表示依照第三实施例的盘夹持机构的剖视图。类似于第一和第二实施例，利用一种与活塞12连接的锥形体13改变O形环16的直径，由此固定或释放盘D。细微调节活塞12的初始位置以随意设定盘簧17施加的偏压力。由此，依据盘D的厚度或者其转速适当设定O形环的固定力。
更具体的，在第三实施例中，锥形体13与活塞12的杆12a形成一体，而该杆12a与该活塞12的主体12c单独形成。锥形体13也可类似于第一和第二实施例利用螺钉14与杆12a连接。在杆12a的下部内围绕着该杆12a形成有螺纹12d。杆12a插入并穿过活塞主体12c，且锁紧螺母21与螺纹12d啮合。
通过调节锁紧螺母21相对于杆12a的位置，就沿垂直方向相对于杆12a移动活塞主体12c，并相应改变中央轴11内盘簧17的长度，由此调节盘簧17的初始偏压力。在第三实施例中，图中未表示机械止动件。
如上所述，在第三实施例中，可利用锁紧螺母21随意改变盘簧17的偏压力。由此，能够依据盘D的材料、厚度和转速来设定最佳偏压力。
在上述实施例中，可选择性地利用清洁高压空气操纵活塞12。然而，依据操纵条件和环境，也可采用各种高压气体或者包括电磁螺线管和直流驱动电机在内的各种驱动器。可供选择的，也可利用气孔11f经由真空抽吸来移动活塞12。另外，还可利用通过把高压空气注入空心部11b获得的力来代替盘簧17的偏压力。
尽管在上述实施例中，平行垫件15与中央轴11单独形成，但它们也可相互形成一体。
第四实施例
图5是依照第四实施例的夹持机构的外视图，以及图6是表示该夹持机构处于分离状态的剖视图。一种与依照第一实施例的中央轴11相对应的部件被分离为轴部31和保持器32，该夹持机构构造用以叠置多张离线盘D。此夹持机构用在安装有多张盘D的伺服记录器或其类似物中。
轴部31安装在保持器32上，且该轴部31和保持器32通过真空抽吸相互固定。多根自轴部31的底面起凸出的销33插入并穿过形成在保持器32内的防滑孔32a中，从而阻止该轴部31在电机加速和停止过程中移位。若轴部31的惯性小，也可省略销33。
轴部31的中央部的底端具有释放钮34a，以及一种杆34按照使其能够沿垂直方向移动的方式插入轴部31内，该杆34具有穿过其中心的真空抽吸孔34b。利用一种设在轴部31与杆34之间的盘簧35向下偏压该杆34。轴部31的底端部和杆34的释放钮34a紧固地装配在形成于保持器32内的真空抽吸孔34b中。另外，轴部31的上部具有锥形凹进，以及O形环37设在该锥形凹进和一种锥形体36的锥形部之间，该锥形体36经由螺纹固定在杆34的上部。
多个圆筒状平行垫件38绕轴部31叠置，且盘D设在该平行垫件38之间。另外，盖件39安装在轴部31的顶部处。
当要把盘D固定到轴部31上时，首先把该轴部31放在一种具有锁定件41的专用盘叠置工具40上，如图7所示。接着，绕轴部31交替叠置平行垫件38和盘D，并把盖件39放置在顶部。
当底部的释放钮34a与盘叠置工具40接触时，就向上推穿过轴部31内的孔的杆34。
在向上推杆34时，锥形体36就一起向上移动且作用于O形环37的约束力减小。相应的，O形环37收缩，从而顺利地装载盘D、平行垫件38和盖件39。
在装载盘D、平行垫件38和盖件39之后，就使轴部31脱离盘叠置工具40。相应的，杆34由于盘簧35的偏压力而向下移动且锥形体36使O形环37伸展，从而利用该O形环暂时固定盖件39。最后，把轴部31安装到保持器32上，并经由该保持器32内的真空抽吸孔32b利用真空抽吸保持临时固定的盖件39和轴部31。
同时，该真空抽吸力用于经由盖件39和平行垫件38固定盘D的内周缘。若逐渐地执行真空抽吸，盖件39的压力就逐渐地且最终经由平行垫件38作用于盘D的内周缘，从而防止该盘D变形。
由于盖件39被临时固定，在轴部31移向保持器32时，盘D和平行垫件38不会掉落。另外，由于通过把轴部31移离保持器32来离线执行装载盘D的操作，所以通过预先准备多个轴部能增大操作效率。
尽管已经参照示范性实施例对本发明进行了描述，但应理解的是本发明并不限于所公开的实施例。相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求书的实质和范围以内的各种变型和等效装置。以下权利要求书的范围给出了最宽的描述以包含所有这种变型和等效结构及功能。