JP2525031Y2 - Spindle structure - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔概要〕 磁気ディスク装置等のスピンドル構造に関し、スピン
ドルの始動時，停止時等で転り軸受の転動体通過振動
が、スピンドルを質量とし転り軸受をばねとするスピン
ドル系の固有振動数を通過する際に、スピンドル系の軸
方向の振動が抑制されるスピンドル構造を提供すること
を目的とし、 一方のラジアル転り軸受の１次転動体通過振動が、他
方のラジアル転り軸受の１次転動体通過振動と２次転動
体通過振動との間のほぼ中央部になるように、２つのラ
ジアル転り軸受を選択した構成とする。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] Regarding the spindle structure of a magnetic disk drive or the like, when the spindle starts or stops, the rolling element passing vibration of the rolling bearing causes the spindle to be a mass and the rolling bearing to be a spring. An object of the present invention is to provide a spindle structure in which the axial vibration of a spindle system is suppressed when passing through the natural frequency of the system. The configuration is such that two radial rolling bearings are selected so as to be approximately at the center between the primary rolling element passing vibration and the secondary rolling element passing vibration of the rolling bearing.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本考案は、磁気ディスク装置等のスピンドル構造に関
する。The present invention relates to a spindle structure of a magnetic disk device or the like.

磁気ディスク装置は、磁性円板を搭載したスピンドル
を高速回転させることにより、磁性円板表面の空気の境
界層と磁気ヘッドとの間の相対流速により磁気ヘッドを
浮上させ、微小の間隙をもたせて磁気ヘッドを保持し
て、リード／ライトを行なっている。The magnetic disk drive makes the magnetic head float by the relative flow velocity between the boundary layer of air on the surface of the magnetic disk and the magnetic head by rotating the spindle mounted with the magnetic disk at high speed, leaving a minute gap. Reading / writing is performed while holding the magnetic head.

ところで近年の磁気ディスク装置は、益々高記録密度
化されており、磁気ヘッドの浮上量も極めて小さいた
め、磁気ディスク装置の始動時，稼働時，停止時にスピ
ンドル系が軸方向に振動することがあれば、磁性円板と
磁気ヘッドとが接触して、所謂ヘッドクラッシュの原因
となる。By the way, in recent years, magnetic disk devices have been increasing in recording density and the flying height of the magnetic head is extremely small. Therefore, the spindle system may vibrate in the axial direction when the magnetic disk device is started, operated, and stopped. For example, the magnetic disk comes into contact with the magnetic head, causing a so-called head crash.

したがって、スピンドル系を軸方向に振動させない構
造が要求されている。Therefore, a structure that does not vibrate the spindle system in the axial direction is required.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第２図は磁気ディスク装置の断面図である。 FIG. 2 is a sectional view of the magnetic disk drive.

図において、磁気ディスク装置１は、フレーム２とカ
バー３で密閉された容器内に、複数の磁性円板８を搭載
したスピンドル５と、キャリッジ９にアームを介して取
付けた磁気ヘッド10とを装着したものである。In the figure, a magnetic disk drive 1 mounts a spindle 5 on which a plurality of magnetic disks 8 are mounted and a magnetic head 10 mounted on a carriage 9 via an arm in a container sealed by a frame 2 and a cover 3. It was done.

このスピンドル５は、上端部をラジアル転り軸受６で
下端部をラジアル転り軸受７でそれぞれ枢支されてお
り、モータ４により所定の高速回転するものである。The spindle 5 is pivotally supported at its upper end by a radial rolling bearing 6 and at its lower end by a radial rolling bearing 7, and is rotated at a predetermined high speed by a motor 4.

磁気ヘッド10は、それぞれの磁性円板８間に挿入さ
れ、半径方向の走査運動を行ない、磁性円板８の情報を
読み取る。The magnetic heads 10 are inserted between the respective magnetic disks 8 and perform scanning movement in the radial direction to read information on the magnetic disks 8.

この際磁気ヘッド10と磁性円板８の隙間は、磁気特性
上の理由から非常に小さい。At this time, the gap between the magnetic head 10 and the magnetic disk 8 is very small for reasons of magnetic characteristics.

この上下のラジアル転り軸受6,7は、従来は形式番号
が等しいもの、例えば形式番号6004（内径20mmの特別軽
荷重型）を使用している。Conventionally, the upper and lower radial rolling bearings 6 and 7 have the same model number, for example, model number 6004 (special light load type having an inner diameter of 20 mm).

ところで、ラジアル転り軸受には、転動体通過振動
（保持器の角速度×転動体数）という軸方向の振動があ
る。転動体通過振動には,1次転動体通過振動,2次転動体
通過振動……と高次の転動体通過振動がある。Incidentally, the radial rolling bearing has an axial vibration called rolling element passing vibration (angular velocity of the cage × the number of rolling elements). The rolling element passing vibrations include primary rolling element passing vibrations, secondary rolling element passing vibrations, and so on, and higher-order rolling element passing vibrations.

転動体通過振動は、転り軸受の型式と軸径即ち形式番
号と、スピンドルの回転数により定まる。The rolling element passing vibration is determined by the type and the shaft diameter of the rolling bearing, that is, the model number, and the rotation speed of the spindle.

上述のように転動体通過振動は、スピンドルの回転数
に比例するものであり、その一例（軸受が形式番号6004
の場合の例）を第３図に示す。As described above, the rolling element passing vibration is proportional to the number of revolutions of the spindle.
3) is shown in FIG.

第３図は、横軸に転動体通過振動数（Hz）を、縦軸に
スピンドル回転数（rpm）をとっている。In FIG. 3, the horizontal axis represents the rolling element passing frequency (Hz), and the vertical axis represents the spindle rotation speed (rpm).

１次転動体通過振動は、図の実線A₁で示したようにス
ピンドル回転数に比例して、直線的に増加する。1 Tsugiten element passing vibrations, in proportion to the spindle speed as indicated by the solid line A ₁ in Fig increases linearly.

また、２次転動体通過振動は、図の鎖線A₂で示したよ
うに、１次転動体通過振動A₁の２倍の振動数であって、
スピンドル回転数に比例して直線的に増加する。Further, 2 Tsugiten element passing vibrations, as indicated by a chain line A ₂ in Fig, a double frequency of 1 Tsugiten element passing vibrations A _1,
It increases linearly in proportion to the spindle speed.

スピンドルが停止している時は転動体通過振動は勿論
０であるが、例えば、スピンドルが2800rpmで回転して
いる時の１次転動体通過振動A₁は、図３に示す点KP₁で3
50Hzであり、２次転動体通過振動A₂は、図３に示す点KP
₂で700Hzである。Although rolling element passing vibration when the spindle is stopped of course 0, for example, 1 Tsugiten element passing vibrations A ₁ when the spindle is rotating at 2800rpm is a KP ₁ point shown in FIG. 3 3
A 50 Hz, 2 Tsugiten element passing vibrations A ₂ are, KP points shown in FIG. 3
₂ is 700 Hz.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

さて、転り軸受は弾性を有するものである。したがっ
て、転り軸受を備えたスピンドル系には、スピンドルを
質量とし転り軸受をばねとする固有振動数がある。The rolling bearing has elasticity. Therefore, a spindle system having a rolling bearing has a natural frequency in which the spindle is a mass and the rolling bearing is a spring.

よって、磁気ディスク装置の稼働開始時或いは稼働終
了時等に、スピンドルの回転数が徐々に変化して、転動
体通過振動がスピンドル系の固有振動数を通過する時
に、スピンドル系は軸方向に大きい振幅で振動する。Therefore, when the rotation speed of the spindle gradually changes at the start of operation or at the end of operation of the magnetic disk device, and the rolling element passing vibration passes the natural frequency of the spindle system, the spindle system is large in the axial direction. Vibrates with amplitude.

ところで従来はスピンドルの上下の端部を枢支してい
るラジアル転り軸受は、前述のように同型式，同軸径の
ものを使用している。Conventionally, radial rolling bearings that support the upper and lower ends of a spindle are of the same type and coaxial diameter as described above.

したがって、上下のラジアル転り軸受の転動体通過振
動がほぼ等しい（製作誤差により数％に異なることもあ
る）ので、スピンドルが回転し転動体通過振動がそれに
比例して増加し、スピンドル系の固有振動数を通過する
時に、スピンドル系が軸方向に比較的大きい振幅で振動
する。Therefore, since the vibration passing through the rolling elements of the upper and lower radial rolling bearings is almost equal (may differ by several% due to a manufacturing error), the spindle rotates and the vibration passing through the rolling elements increases in proportion thereto, and the characteristic of the spindle system is increased. When passing the frequency, the spindle system oscillates at a relatively large amplitude in the axial direction.

このことにより、磁性円板８が磁気ヘッド10に接触し
することになり、ヘッドクラッシュを起こすという問題
点があった。As a result, the magnetic disk 8 comes into contact with the magnetic head 10, and there is a problem that a head crash occurs.

本考案はこのような点に鑑みて創作されたもので、ス
ピンドルの始動時或いは停止時等でスピンドル系の軸方
向の振動が抑制されるスピンドル構造を提供することを
目的としている。The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a spindle structure that suppresses axial vibration of a spindle system when the spindle is started or stopped.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本願考案は上記目的を達成するために、スピンドルの
両端部を、それぞれラジアル転り軸受で枢支する装置に
おいて、 第１の転り軸受と、第１の転り軸受の１次転動体通過
振動と２次転動体通過振動との間の中央部に１次転動体
通過振動がある型式又は軸径の第２の転り軸受とを、備
えてなる構成とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a device for pivotally supporting both ends of a spindle with respective radial rolling bearings, comprising: a first rolling bearing; and a primary rolling element passing vibration of the first rolling bearing. And a second rolling bearing having a type or a shaft diameter having a primary rolling element passing vibration at a central portion between the secondary rolling element passing vibration and the secondary rolling element passing vibration.

〔作用〕[Action]

上記本考案によれば、一方の転り軸受の１次転動体通
過振動A₁が、他方の転り軸受の１次転動体通過振動B₁と
２次転動体通過振動B₂との間のほぼ中央部になるよう
に、転り軸受の型式又は軸径を変えて選択されている。According to the present invention, 1 Tsugiten element passing vibrations A ₁ of one rolling bearing, 1 Tsugiten element passing vibration B ₁ of the other rolling bearing and between 2 Tsugiten element passing vibration B ₂ The type or shaft diameter of the rolling bearing is changed so as to be substantially at the center.

よって、スピンドルが駆動され回転が上昇して、一方
の転り軸受の１次又は２次転動体通過振動が、スピンド
ル系の固有振動数に一致した場合においても、他方の転
り軸受の１次及び２次転動体通過振動は、スピンドル系
の固有振動数に一致しない。Accordingly, the spindle is driven to increase the rotation, and even if the primary or secondary rolling element passing vibration of one of the rolling bearings matches the natural frequency of the spindle system, the primary of the other rolling bearing becomes primary. And the secondary rolling element passing vibration does not match the natural frequency of the spindle system.

即ち、両者の転り軸受が同時に振動することがなくな
り、スピンドル系の軸方向の振動が抑制され、ヘッドク
ラッシュが防止される。That is, the two rolling bearings do not vibrate at the same time, the vibration of the spindle system in the axial direction is suppressed, and the head crash is prevented.

〔実施例〕〔Example〕

以下図を参照しながら、本考案を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図は本考案の実施例を説明する図で、第２図の磁
気ディスク装置の上下のラジアル転り軸受6,7の特性を
説明するものである。FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of the present invention, and explains the characteristics of the upper and lower radial rolling bearings 6 and 7 of the magnetic disk drive of FIG.

上のラジアル転り軸受６と下のラジアル転り軸受７と
は、ラジアル転り軸受の型式（特別軽荷重型，軽荷重
型，中荷重型等）を変えるか、又はラジアル転り軸受の
軸径を変えることで、一方のラジアル転り軸受７の１次
転動体通過振動と２次転動体通過振動との間の中央部
に、１次転動体通過振動があるように他方のラジアル転
り軸受６を選択している。The upper radial rolling bearing 6 and the lower radial rolling bearing 7 may be changed in the type of the radial rolling bearing (special light load type, light load type, medium load type, etc.) By changing the diameter, the radial rolling of one of the radial rolling bearings 7 is positioned such that the primary rolling element passing vibration is located at the center between the primary rolling element passing vibration and the secondary rolling element passing vibration. Bearing 6 is selected.

実施例では、スピンドル５の上端部を枢支するラジア
ル転り軸受６は、軸受番号6004（内径20mmの特別軽荷重
型）を選択している。このラジアル転り軸受６は、スピ
ンドル５の回転数が2800rpmの時、１次転動体通過振動A
₁が点KP₁で350Hzであり、２次転動体通過振動A₂が点KP₂
で700Hzである。In the embodiment, the bearing number 6004 (special light load type having an inner diameter of 20 mm) is selected as the radial rolling bearing 6 for pivotally supporting the upper end of the spindle 5. When the rotational speed of the spindle 5 is 2800 rpm, the radial rolling bearing 6 has a primary rolling element passing vibration A
₁ is 350 KHz at the point KP ₁ , and the secondary rolling element passing vibration A ₂ is the point KP ₂
At 700 Hz.

また、スピンドル５の下端部を枢支するラジアル転り
軸受７は、軸受番号6024（内径20mmの軽荷重型）を選択
している。The bearing number 6024 (light load type having an inner diameter of 20 mm) is selected as the radial rolling bearing 7 for pivotally supporting the lower end of the spindle 5.

ラジアル転り軸受７は、スピンドル５の回転数が2800
rpmの時、１次転動体通過振動B₁が点KQ₁で230Hzであ
り、２次転動体通過振動B₂が点KQ₂で460Hzである。The radial rolling bearing 7 has a rotation speed of the spindle 5 of 2800.
When rpm, a 230 Hz 1 Tsugiten element passing vibration B ₁ is at point KQ _1, 2 Tsugiten element passing vibration B ₂ is 460Hz at point KQ _2.

第１図は、横軸に転動体通過振動数（Hz）を、縦軸に
スピンドル回転数（rpm）をとっている。In FIG. 1, the horizontal axis indicates the rolling element passing frequency (Hz), and the vertical axis indicates the spindle rotation speed (rpm).

スピンドル５の回転数とラジアル転り軸受６の転動体
通過振動との相関関係を実線A₁，鎖線A₂で図示し、スピ
ンドル５の回転数と他のラジアル転り軸受７の転動体通
過振動との相関関係を実線B₁，点線B₂で図示している。The correlation between the rotation speed of the spindle 5 and the vibration passing through the rolling elements of the radial rolling bearing 6 is illustrated by a solid line A ₁ and a chain line A ₂ , and the rotation speed of the spindle 5 and the vibration passing through the rolling elements of the other radial rolling bearings 7. Are shown by a solid line B ₁ and a dotted line B ₂ .

これらの１次転動体通過振動A₁，B₁、２次転動体通過
振動A₂，B₂は、原点で一致しており、その傾斜角が異な
ることは勿論のことである。The primary rolling element passing vibrations A ₁ , B ₁ and the secondary rolling element passing vibrations A ₂ , B ₂ coincide at the origin and, of course, have different inclination angles.

いま、スピンドル系の固有振動数が、例えば230Hz前
後であった場合を想定する。Now, it is assumed that the natural frequency of the spindle system is, for example, about 230 Hz.

スピンドル５が回転を始めて2800rpmになったとき、
ラジアル転り軸受７の１次転動体通過振動B₁は230Hzで
あり、２次転動体通過振動B₂は460Hzである。したがっ
て、ラジアル転り軸受７の１次転動体通過振動A₁とスピ
ンドル系の固有振動数がほぼ一致し、ラジアル転り軸受
７は共振状態にある。When the spindle 5 starts rotating and reaches 2800 rpm,
1 Tsugiten element passing vibration B ₁ of the radial rolling bearing 7 is 230 Hz, 2 Tsugiten element passing vibration B ₂ is 460 Hz. Thus, almost consistent natural frequency of 1 Tsugiten element passing vibrations A ₁ and spindle system of the radial rolling bearing 7, the radial rolling bearing 7 is in a resonant state.

一方ラジアル転り軸受６は、スピンドル５が2800rpm
で回転しているとき、１次転動体通過振動A₁が350Hzで
あり、２次転動体通過振動A₂が700Hzであるので、共振
状態ではない。On the other hand, the radial rolling bearing 6 has a spindle 5 of 2800 rpm.
In if rotating, 1 Tsugiten element passing vibrations A ₁ is 350 Hz, 2 Tsugiten element passing vibrations A ₂ is because it is 700 Hz, is not at resonance.

上述のように、上のラジアル転り軸受６が共振状態で
ないので、スピンドル５の上部には、下のラジアル転り
軸受７とは異なる振動数の軸方向の外力が付加されてい
る。As described above, since the upper radial rolling bearing 6 is not in a resonance state, an axial external force having a frequency different from that of the lower radial rolling bearing 7 is applied to the upper portion of the spindle 5.

したがって、スピンドル系の軸方向の振動は、上のラ
ジアル転り軸受６により抑制される。Therefore, the axial vibration of the spindle system is suppressed by the upper radial rolling bearing 6.

上述のような結果、CSS（コンタクト，スタート，ス
トップ）時のスピンドル系の軸方向の振動が抑制され、
磁性円板８のランナウト（磁性円板の上下移動加速度）
が小さくなり、ヘッドクラッシュが防止される。As a result of the above, the axial vibration of the spindle system during CSS (contact, start, stop) is suppressed,
Runout of magnetic disk 8 (vertical acceleration of magnetic disk 8)
And head crash is prevented.

なお、実施例は一方のラジアル転り軸受の一次転動体
通過振動が、他方のラジアル転り軸受の１次転動体通過
振動と２次転動体通過振動のほぼ中間になるように選択
したものである。このように、中間になること好ましい
ことではあるが、必ずしも必須のことでなく、転動体通
過振動の製作誤差より離れた少なくとも中央寄りにある
ように、軸受の型式または軸径を変えて選択すれば良い
ことは勿論のことである。In the embodiment, the primary rolling element passing vibration of one of the radial rolling bearings is selected to be substantially intermediate between the primary rolling element passing vibration and the secondary rolling element passing vibration of the other radial rolling bearing. is there. As described above, although it is preferable that the bearing is located in the middle, it is not essential, but it is preferable to change the bearing type or the shaft diameter so that the bearing is located at least closer to the center than the manufacturing error of the rolling element passing vibration. The good thing is, of course.

〔考案の効果〕[Effect of the invention]

以上説明したように本考案は、スピンドルの両端部
を、それぞれラジアル転り軸受で枢支する装置におい
て、一方のラジアル転り軸受の１次転動体通過振動が、
他方のラジアル転り軸受の１次転動体通過振動と２次転
動体通過振動との間のほぼ中央部になるように、２つの
ラジアル転り軸受を選択したことにより、スピンドル系
の軸方向の振動を小さく抑制することができる。As described above, according to the present invention, in a device in which both ends of a spindle are pivotally supported by radial rolling bearings, the primary rolling element passing vibration of one of the radial rolling bearings is
By selecting the two radial rolling bearings so as to be substantially at the center between the primary rolling body passing vibration and the secondary rolling body passing vibration of the other radial rolling bearing, the axial direction of the spindle system can be reduced. Vibration can be suppressed small.

また、磁気ディスク装置に適用して、ヘッドクラッシ
ュを防止することができるという効果を有する。In addition, the present invention is applied to a magnetic disk device and has an effect that a head crash can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本考案の実施例を説明する図、 第２図は磁気ディスク装置の断面図、 第３図は従来の特性を説明する図である。 図において、 １は磁気ディスク装置、２はフレーム、３はカバー、４
はモータ、５はスピンドル、6,7はラジアル転り軸受、
８は磁性円板をそれぞれ示す。FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a magnetic disk drive, and FIG. 3 is a view for explaining conventional characteristics. In the figure, 1 is a magnetic disk device, 2 is a frame, 3 is a cover,
Is a motor, 5 is a spindle, 6, 7 are radial rolling bearings,
Reference numeral 8 denotes a magnetic disk.

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項１】両端部をそれぞれラジアル転り軸受で枢支
されるスピンドル構造において、 第１の転り軸受と、 前記第１の転り軸受の１次転動体通過振動と２次転動体
通過振動との間の中央部に１次転動体通過振動を有する
型式又は軸径の第２の転り軸受とを、備えてなることを
特徴とするスピンドル構造。1. A spindle structure in which both ends are pivotally supported by radial rolling bearings, respectively: a first rolling bearing; a primary rolling element passing vibration and a secondary rolling element passing of the first rolling bearing. A second type rolling bearing having a type or a shaft diameter having a primary rolling element passing vibration at a central portion between the vibration and the vibration.