JP2002131188A - モータ軸受監視装置および記憶装置 - Google Patents

モータ軸受監視装置および記憶装置

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JP2002131188A
JP2002131188A JP2000321458A JP2000321458A JP2002131188A JP 2002131188 A JP2002131188 A JP 2002131188A JP 2000321458 A JP2000321458 A JP 2000321458A JP 2000321458 A JP2000321458 A JP 2000321458A JP 2002131188 A JP2002131188 A JP 2002131188A
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F16C17/24—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with devices affected by abnormal or undesired positions, e.g. for preventing overheating, for safety
    • F16C17/246—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with devices affected by abnormal or undesired positions, e.g. for preventing overheating, for safety related to wear, e.g. sensors for measuring wear

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードディスクドライブのモータ軸受の異常
に起因するモータロック等の記録データ再生不能状態を
回避できるようにすること。 【解決手段】 ハードディスクドライブ１は、そこに搭
載されているディスクモータ２の動圧軸受部分の状態を
監視するモータ軸受監視装置２０を備え、この装置２０
は、動圧軸受が異常回転状態か否かをその部分のインピ
ーダンス変化に基づき判別する異常判別回路２２を備
え、異常であると判別されると、表示装置２３にその旨
が表示され、記録内容のバックアップが、パーソナルコ
ンピュータ７の制御の下で、自動的にバックアップ用メ
モリに取られる。よって、動圧軸受の異常や寿命によっ
てモータロック等が発生して、記録データの再生が不能
になるなどの弊害を未然に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ軸受の異常
や寿命が近づいたことを検出可能なモータ軸受監視装置
に関するものである。また、本発明は、かかるモータ監
視装置を備えたハードディスクドライブ等の記憶装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】記憶装置、例えばハードディスクドライ
ブは、複数枚のハードディスクが搭載されたディスクモ
ータと、ハードディスクに対する記録および再生を行な
うための磁気ヘッドとを有しており、ディスクモータ
は、ボールベアリング、好ましくは、動圧軸受によって
そのロータがステータに対して回転自在の状態で支持さ
れている。
【０００３】このようなハードディスクドライブにおい
て、ディスクモータに異常が発生し、あるいはその寿命
が来ると、再生、記録の動作不良が発生する。極端な場
合には回転むらやモータロック状態が発生し、情報の記
録、再生が不可能になってしまう。
【０００４】ここで、ディスクモータの動作不良は軸受
の異常、その寿命がきたことによって発生する場合が多
い。例えば、ボールベアリングを備えている場合には、
ボールの摩耗、潤滑剤の枯渇、金属片等の異物混入によ
って、モータの回転異常が発生する。また、オイル動圧
軸受を備えている場合には、潤滑膜を介して非接触回転
可能な軸受要素間への金属片等の異物混入、当該軸受要
素間のオイルの枯渇、当該軸受要素間の摩耗等によって
モータの回転異常が発生する。同様に、空気動圧軸受を
備えている場合にも、それらの軸受要素間への異物混入
や、当該軸受要素間の摩耗によってモータの回転異常が
発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ハードディスクドライブ等の記憶装置は、このようなモ
ータ軸受の異常に起因する動作不良の発生を事前に予測
する手段が備わっていない。このために、モータの回転
むらやモータロック等といった致命的な障害が発生した
時点で、操作者は動作不良であることに初めて気付くこ
とになる。しかし、このような状態では既に記録データ
の読み出しが不能な場合が多いという重大が問題が発生
する危険性が高い。
【０００６】ここで、ボールベアリング等の転がり軸受
の場合には、油膜切れなどに起因して金属間の摩擦接触
状態が発生すると、異音が発生する場合があるので、操
作者は異音に気付けば、記録データを移し替える等の情
報バックアップを、再生不能状態に陥る前に行なうこと
が可能である。しかし、異音は必ず発生するものではな
く、操作者の聴覚に頼るので確実性が低い。また、動圧
軸受では異音の発生は殆ど無いので、操作者の聴覚に頼
ることが出来ない。
【０００７】一方、モータ異常の検出方法としては、モ
ータ駆動電流の上昇をモニターする方法が知られてい
る。しかし、モータ電流の異常上昇は、モータ軸受にお
いて金属摩擦接触に起因した焼き付きが始まった後に発
生するので、モータ電流の上昇が検出された時点では、
既に記録データの再生が不能に近い状態に陥っている場
合が多い。従って、この方法では、記録データの移し替
え可能な状態でのモータ軸受の異常検出は不可能であ
る。
【０００８】従って、従来における記憶装置では、モー
タ軸受異常に起因するモータ動作不良によって記録デー
タの再生が不能に陥り、記録データを消失してしまうと
いう弊害は、半ばやむを得ないことと考えられている。
【０００９】本発明の課題は、このような従来の問題点
に鑑みて、記憶装置等に搭載されているモータの軸受の
異常を、動作不能に陥る前に検出可能なモータ軸受監視
装置を提案することにある。
【００１０】また、本発明の課題は、かかるモータ軸受
監視装置を備え、記録データの再生不能を事前に警告可
能な記憶装置を提案することにある。
【００１１】さらに、記録データの再生不能に陥る前
に、記録データをバックアップすることのできる記憶装
置を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のモータ軸受監視装置は：モータの軸受の
状態を検出する状態検出手段と；この状態検出手段によ
って検出された軸受の状態に基づき、当該軸受が異常で
あるか否かを判別する異常判別手段と；この異常判別手
段による判別結果を出力する出力手段と；を有すること
を特徴としている。
【００１３】ここで、前記状態検出手段を、前記軸受の
インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段とす
ることができる。すなわち、モータ軸受を構成している
相対回転する第１および第２の軸受要素が非接触回転状
態の場合には、それらの間に一定のギャップが形成され
ていると共にそこに流体の膜が形成されているのである
から、それを一定の抵抗および容量として捉えることが
でき、逆に、接触回転状態の場合には、第１および第２
の軸受要素が直接に接触しているので、それらの間には
実質的に抵抗および容量が無い状態として捉えることが
できることに着目し、このような電気的な変化を検出す
ることにより、軸受の回転状態が接触状態か非接触状態
化を検出可能である。
【００１４】状態検出手段としては、一般的に知られて
いるＡＥ法（アコースティク・エミッション法）を採用
することができ、この場合には、前記軸受が発生する音
響を音響センサにより検出すればよい。また、状態検出
手段としては、前記軸受の温度を検出する温度センサと
することができる。
【００１５】次に、前記異常判別手段によって、前記軸
受が寿命に近いか否かを判別することが望ましい。
【００１６】また、前記出力手段は、パソコン画面や表
示ランプ等の表示装置、スピーカ、ブザー、振動発生装
置等とすることができる。
【００１７】前記軸受としては、動圧軸受等に代表され
るように、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介し
て非接触回転状態が形成されるものを採用できる。この
場合、前記状態検出手段がインピーダンス検出手段であ
るときには、前記異常検出手段は、前記インピーダンス
の変化に基づき、前記モータの起動時において前記軸受
が接触回転状態から前記非接触回転状態に切り換わる時
点を判別し、当該時点におけるモータ回転数が予め設定
されている浮上回転数よりも高い場合には前記軸受が異
常であると判別することができる。
【００１８】あるいは、前記異常検出手段は、前記イン
ピーダンスの変化に基づき、前記モータが定常回転状態
において前記軸受が接触回転状態にあるか否かを判別
し、接触回転状態にある場合、あるいは接触回転状態が
瞬間的に繰り返し発生する場合には、前記軸受が異常で
あると判別することができる。
【００１９】または、前記異常検出手段は、前記インピ
ーダンスの変化に基づき、前記モータの停止時において
前記軸受が前記非接触回転状態から接触回転状態に切り
換わる時点を判別し、当該時点におけるモータ回転数が
予め設定されている接触回転数よりも高い場合には前記
軸受が異常であると判別することができる。
【００２０】前記状態検出手段が音響センサであるとき
には、前記異常検出手段は、前記音響センサの出力に基
づき、前記モータが定常回転状態において前記軸受が接
触回転状態にあるか否かを判別し、接触回転状態にある
場合、あるいは接触回転状態が瞬間的に繰り返し発生す
る場合には、前記軸受が異常であると判別することがで
きる。または、前記異常検出手段は、前記音響センサの
出力に基づき、前記モータの停止時において前記軸受が
前記非接触回転状態から接触回転状態に切り換わる時点
を判別し、当該時点におけるモータ回転数が予め設定さ
れている接触回転数よりも高い場合には前記軸受が異常
であると判別することができる。
【００２１】ここで、状態検出手段としてのインピーダ
ンス検出手段を、前記軸受における前記接触回転状態あ
るいは非接触回転状態で相対回転する第１および第２の
軸受要素のうちの一方に交流電圧等の電圧を印加する電
圧印加手段と、他方からの出力電圧を検出する出力電圧
検出手段とを備えた構成とすることができる。この場
合、前記異常判別手段は、前記出力電圧の変化に基づ
き、前記第１および第２の軸要素が接触回転状態にある
か否かを判別する。
【００２２】また、前記電圧印加手段が交流電圧印加手
段の場合、これを、前記第１および第２の軸要素のうち
の一方に近接配置した励振用電極と、この励振用電極に
交流電圧を印加する交流電圧源とを備えた構成とするこ
とができ、前記出力電圧検出手段を、他方の軸要素に近
接配置した検出用電極と、この検出用電極に発生する出
力電圧を検出する出力電圧検出器とを備えた構成とする
ことができる。各電極はリング型あるいは筒型とするこ
とができる。
【００２３】この場合、前記インピーダンス検出回路
を、前記検出用電極と接地間にインダクタが直列接続さ
れたＬＣ共振回路とすることができる。この場合には、
印加する交流電圧の周波数をＬＣ共振周波数に合わせる
ことが望ましい。このようなＬＣ共振周波数は、事前
に、接触時および非接触時における検出出力電圧をモニ
タし、それが最大振幅となるように周波数を調整するこ
とにより求めることができる。
【００２４】電極を一つとする場合には、前記交流電圧
印加手段を、前記第１および第２の軸受要素の一方に近
接配置した励振用電極と、この励振用電極に交流電圧を
印加する交流電圧源とを備えた構成とし、前記出力電圧
検出手段を、前記励振用電極と前記交流電圧源の間に直
列接続された抵抗の両端電圧を検出する電圧検出器とす
ればよい。
【００２５】なお、前記異常判別手段は、前記出力電圧
検出手段によって検出された出力電圧波形を変換する波
形変換回路を備え、波形解析による異常判別を精度良く
行なう得るようにすることが望ましい。
【００２６】次に、監視対象の前記軸受としては、ハー
ドディスク用モータにおけるロータをステータに対して
回転自在の状態で支持している動圧軸受を挙げることが
できる。
【００２７】この場合、前記ハードディスク用モータ
は、ベース板と、ハードディスクが搭載されるディスク
ハブとを備えており、前記ベース板には前記第１及び第
２の軸受要素の一方であるスリーブが形成され、前記デ
ィスクハブの中心には他方の軸受要素である回転軸が形
成されている構成のものとすることができる。逆に、ベ
ース板に一方の軸受要素としての支軸が固定され、ディ
スクハブの中心に他方の軸受要素としてのスリーブが形
成された構成のものとすることもできる。
【００２８】また、前記ハードディスク用モータが前記
ベース板あるいは前記ディスクハブに近接配置されたモ
ータケースを備えている場合には、このモータケース
を、インピーダンス検出用の前記励振用電極あるいは前
記検出用電極として用いることができる。
【００２９】また、前記ベース板に、前記回転軸の端面
との間で動圧スラスト軸受を構成している軸受要素とし
てのカウンタプレートが配置されている場合には、前記
カウンタプレートを、前記ベース板から電気的に絶縁し
て、前記励振用電極あるいは前記検出用電極として用い
ることができる。
【００３０】一方、本発明は、円盤状の記録媒体と、当
該記録媒体を回転駆動するディスクモータと、前記記録
媒体に対する情報記録および情報再生の少なくとも一方
を行なうヘッド手段とを有する記憶装置に関するもので
あり、本発明による記憶装置は：前記ディスクモータの
軸受の状態を検出する状態検出手段と；この状態検出手
段によって検出された軸受の状態に基づき、当該軸受が
異常であるか否かを判別する異常判別手段と；この異常
判別手段による判別結果を出力する出力手段と；を有す
ることを特徴としている。
【００３１】ここで、前記出力手段は、前記異常判別手
段によって軸受が異常であると判別された場合には、軸
受の寿命が近い旨、および前記記録媒体の記憶内容を別
の記憶媒体に保存することを指示する旨の情報を出力す
ることが望ましい。操作者はかかる出力に基づき、記憶
内容の再生が不能な状態に陥る前に記憶内容をバックア
ップすることができる。
【００３２】また、前記軸受が異常の場合に、前記記録
媒体の記録内容を書き込み可能なバックアップ用の補助
記録媒体を有していることが望ましい。かかる補助記録
媒体を備えいれば、別個の記録媒体を用意してバックア
ップを行なう必要がないので便利である。
【００３３】さらに、前記異常判別手段によって前記軸
受が異常であると判別された場合に、前記記録媒体の記
録内容を前記補助記録媒体に書き込むバックアップ手段
を有していれば、操作者の手をわずらわすことなく、記
録媒体の記録内容のバックアップをとることができるの
で便利である。
【００３４】さらにまた、前記異常判別手段によって前
記軸受が異常であると判別された場合に、前記モータの
回転を強制停止させるモータ停止手段を有していれば、
モータロック等の致命的な弊害の発生を回避できる。
【００３５】ここで、前記状態検出手段を、前記軸受の
インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段とす
ることができる。あるいは、前記軸受が発生する音響を
検出する音響センサとすることができる。または、前記
軸受の温度を検出する温度センサとすることができる。
【００３６】この代わりに、前記状態検出手段を、前記
ヘッド手段による前記記録媒体に対する記録あるいは再
生時のリトライ回数を検出するリトライ回数検出手段と
し、前記異常判別手段を、検出されたリトライ回数に基
づき単位時間当たりの平均リトライ回数を算出し、当該
平均リトライ回数が予め設定されている回数を超えた場
合には前記軸受が異常であると判別するように構成する
こともできる。
【００３７】次に、前記出力手段を、パソコン画面や表
示ランプ等の表示装置、スピーカ、ブザー、振動発生装
置などとすることができる。
【００３８】次に、前記軸受が、所定回転数以上の状態
では、流体の膜を介して非接触回転状態が形成されるも
のである場合には、前記異常検出手段は、前記インピー
ダンスの変化に基づき、前記モータの起動時において前
記軸受が接触回転状態から前記非接触回転状態に切り換
わる時点を判別し、当該時点におけるモータ回転数が予
め設定されている浮上回転数よりも高い場合には前記軸
受が異常であると判別することができる。
【００３９】また、前記異常検出手段は、前記インピー
ダンスの変化に基づき、前記モータが定常回転状態にお
いて前記軸受が接触回転状態にあるか否かを判別し、接
触回転状態にある場合、あるいは接触回転状態が瞬間的
に繰り返し発生する場合には、前記軸受が異常であると
判別することができる。
【００４０】この場合、前記軸受の状態検出および異常
判別を、一定の時間間隔で行なうことができる。また、
前記軸受の状態検出および異常判別を、前記ヘッド手段
による前記記録媒体の記録あるいは再生動作に支障を来
すことが無いように、記録あるいは再生時には行なわな
いようにすることが望ましい。
【００４１】次に、前記異常検出手段は、前記インピー
ダンスの変化に基づき、前記モータの停止時において前
記軸受が前記非接触回転状態から接触回転状態に切り換
わる時点を判別し、当該時点におけるモータ回転数が予
め設定されている接触回転数よりも高い場合には前記軸
受が異常であると判別することができる。
【００４２】一方、前記異常検出手段は、前記音響セン
サの出力に基づき、前記モータが定常回転状態において
前記軸受が接触回転状態にあるか否かを判別し、接触回
転状態にある場合、あるいは接触回転状態が瞬間的に繰
り返し発生する場合には、前記軸受が異常であると判別
することができる。
【００４３】この場合においても、前記モータが定常回
転状態にある場合における前記軸受の状態検出および異
常検出を、一定の時間間隔で行なうことができる。ま
た、前記モータが定常回転状態にある場合における前記
軸受の状態検出および異常検出は、前記ヘッド手段によ
る前記記録媒体の記録あるいは再生動作が行われていな
い時点で行なうことが望ましい。
【００４４】また、前記異常検出手段は、前記音響セン
サの出力に基づき、前記モータの停止時において前記軸
受が前記非接触回転状態から接触回転状態に切り換わる
時点を判別し、当該時点におけるモータ回転数が予め設
定されている接触回転数よりも高い場合には前記軸受が
異常であると判別することができる。
【００４５】次に、前記状態検出手段としてインピーダ
ンス検出手段を採用している場合には、当該インピーダ
ンス検出手段を、前記軸受における前記接触回転状態あ
るいは非接触回転状態で相対回転する第１および第２の
軸受要素のうちの一方に交流電圧を印加する交流電圧印
加手段と、他方からの出力電圧を検出する出力電圧検出
手段とを備えた構成とし、前記異常判別手段を、前記出
力電圧の変化に基づき、前記第１および第２の軸要素が
接触回転状態にあるか否かを判別するように構成するこ
とができる。
【００４６】ここで、前記交流電圧印加手段を、前記第
１および第２の軸要素のうちの一方に近接配置した励振
用電極と、この励振用電極に交流電圧を印加する交流電
圧源とを備えた構成とし、前記出力電圧検出手段を、他
方の軸要素に近接配置した検出用電極と、この検出用電
極に発生する出力電圧を検出する出力電圧検出器とを備
えた構成とすることができる。
【００４７】また、前記インピーダンス検出回路を、前
記検出用電極と接地間にインダクタが直列接続されたＬ
Ｃ共振回路とすることができる。
【００４８】ここにおいて、前記交流電圧印加手段を、
前記第１および第２の軸受要素の一方に近接配置した励
振用電極と、この励振用電極に交流電圧を印加する交流
電圧源とを備えた構成とし、前記出力電圧検出手段を、
前記励振用電極と前記交流電圧源の間に直列接続された
抵抗の両端電圧を検出する電圧検出器とすれば、電極数
を減らすことができる。
【００４９】一方、波形解析による異常判別を精度良く
行なうためには、前記異常判別手段は、前記出力電圧検
出手段によって検出された出力電圧波形を変換する波形
変換回路を備えていることが望ましい。
【００５０】次に、前記軸受は動圧軸受であることが望
ましい。この場合、前記ディスクモータとして、ベース
板と、前記記録媒体が搭載されるディスクハブとを備え
ており、前記ベース板には前記第１及び第２の軸受要素
の一方であるスリーブが形成され、前記ディスクハブの
中心には他方の軸受要素である回転軸が形成された構成
のものを採用することができる。
【００５１】また、この場合、前記ディスクモータが前
記ベース板あるいは前記ディスクハブに近接配置された
モータケースを備えている場合には、このモータケース
を、前記インピーダンス検出手段における前記励振用電
極あるいは前記検出用電極として用いることができる。
【００５２】さらに、前記ベース板に、前記回転軸の端
面との間で動圧スラスト軸受を構成している軸受要素と
してのカウンタプレートが配置されている場合には、前
記カウンタプレートを、前記ベース板から電気的に絶縁
して、前記インピーダンス検出手段における前記励振用
電極あるいは前記検出用電極として用いることができ
る。
【００５３】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を適用したモータ軸受監視装置が組み込まれているハー
ドディスクドライブの実施例を説明する。本例のハード
ディスクドライブは、オイル動圧軸受が組み込まれたデ
ィスクモータを備えている。
【００５４】図１は、本例のハードディスクドライブの
断面構成を制御系と共に示す概略構成図であり、図２は
その平面構成を示す概略構成図である。本例のハードデ
ィスクドライブ１は、ディスクモータ２と、このディス
クモータ２によって回転駆動される複数枚の磁気ディス
ク３と、磁気ディスク３に対して情報の記録および再生
を行なうための磁気ヘッド４を備えており、これらの各
部分は、上方に開口している偏平なカップ状のベース５
と、この上側開口を封鎖している蓋６とによって区画形
成されるモーターケース内に組み込まれている。
【００５５】このハードディスクドライブ１は、パーソ
ナルコンピュータ７に内蔵あるいは外付けされており、
パーソナルコンピュータ７により駆動回路８を介して記
録、再生が行われる。
【００５６】本例のディスクモータ２は、ベース５に一
体形成された直立状態のスリーブ１１と、このスリーブ
１１に回転自在の状態で同軸状態に挿入されている回転
軸１２とを備えている。回転軸１２の上端部分はスリー
ブ１１から上方に突き出ており、この上端部分には、下
方に開口した略カップ状のディスクハブ１３が同心状態
に固着されている。このディスクハブ１３の外周部分
に、クランパ１４によって、磁気ディスク３が搭載され
ている。
【００５７】ディスクハブ１３の下端部分の内周面には
リング状のロータ１５が装着されており、このロータ１
５に取り囲まれる状態で、ベース５の側にはステータコ
アおよびコイルからなるステータ１６が取り付けられて
いる。
【００５８】ここで、回転軸１２の外周面とスリーブ１
３の内周面の間には、動圧発生用の溝が形成されている
と共に潤滑油が充填されて、動圧軸受が構成されてい
る。また、回転軸１２の下端部にはリング状のスラスト
軸受部材１７が固着されており、このスラスト軸受部材
１７の下面と、ベース５側に取り付けたカウンタプレー
ト１８の上面との間にも動圧スラスト軸受が形成されて
いる。従って、本例のディスクモータ２では、回転軸１
２およびスラスト軸受部材１１８が、動圧軸受を構成し
ている第１および第２の軸要素のうちの一方として機能
し、スリーブ１１およびカウンタプレート１８が他方の
軸受要素として機能する。
【００５９】モータ２を駆動して回転軸１２を回転させ
ると、回転軸１２とスリーブ１１の間、および回転軸１
２とカウンタプレート１８の間に潤滑油による動圧が発
生する。回転数がある値（浮上回転数）を超えると、回
転軸１２がスリーブ１１およびカウンタプレート１８か
ら浮上して、当該回転軸１２が非接触状態で回転する。
回転数が低下して所定の値（接触回転数）を下回ると、
再び回転軸１２がスリーブ１１およびカウンタプレート
１８に接触した状態で回転する（接触回転状態）。この
ような動圧軸受機構は公知であるので、その詳細な構造
および作用については説明を省略する。
【００６０】なお、モータ各部分は次のような素材から
一般的に形成されている。ベース５はアルミニウム製で
あり、スリーブ１１は銅あるいはステンレススチール製
であり、回転軸１２はステンレススチール製であり、ス
ラスト軸受部材１７は銅あるいはステンレススチール製
であり、カウンタプレート１８はステンレススチール製
である。
【００６１】次に、本例のハードディスクドライブ１に
は、その動圧軸受部分の回転状態を監視して、異常発生
時にはその旨を表示するモータ軸受監視装置２０が備わ
っている。本例のモータ軸受監視装置２０は、動圧軸受
部分の回転状態を検出する状態検出回路２１と、ここか
らの検出出力に基づき動圧軸受部分が異常であるか否か
を判別する異常判別回路２２と、異常発生時にはその旨
を表示する表示装置２３とを備えている。これらの各回
路部分は、パーソナルコンピュータ７によって駆動制御
されるようになっている。さらに、本例では、パーソナ
ルコンピュータ７の制御の下に、異常発生時には磁気デ
ィスク３の記録内容を移し替えるためのバックアップ用
メモリ２４を備えている。
【００６２】モータ軸受監視装置２０は、ディスクモー
タ２の動圧軸受部分の接触状態および非接触状態をイン
ピーダンス変化として検出するものであり、本例では、
抵抗および容量変化に基づき検出している。
【００６３】すなわち、動圧軸受部分に使用されている
潤滑油は、体積抵抗率が１０8ないし１０10Ωｃｍ程度
であり、回転軸１２が浮上している状態（非接触回転状
態）での油膜部分の電気抵抗は数Ｍないし数百ＭΩとな
る。また、浮上時には絶縁体としての潤滑油を挟み、回
転軸１２とスリーブ１１が近接した状態、換言すると金
属同士が近接した状態になるので、数百ｐＦ程度の静電
容量を持つことになる。
【００６４】これに対して、接触回転状態では短絡状態
になり、抵抗値が数ＫΩ以下となるので、抵抗および静
電容量が共に変化する。本例のモータ軸受監視装置２０
は、これらの抵抗および容量の変化を非接触状態で検出
することにより、回転軸１２が接触回転状態にあるか否
か、その接触回転数、および異常回転であるか否かを検
査可能となっている。
【００６５】図１および図３を参照して説明すると、本
例のモータ軸受監視装置２０の状態検出回路２１は、励
振用電極３１と、検出用電極３２と、励振用電極３１に
交流電圧を印加する交流電圧源３３と、検出用電極３２
から得られる検出電圧を異常判別回路２２に出力するた
めの電圧検出器３４を有している。励振用電極３１は、
ディスクモータ２のベース５に近接配置したリング状の
電極であり、当該電極３１とベース５の間に交流電圧を
印加して電界を発生させるためのものである。この電極
３１の内周面は同軸状態でディスクハブ５の外周面に対
峙している。
【００６６】本例の検出用電極３２は蓋６で兼用してい
る。すなわち、蓋６の内側表面にはプラスチック等から
なる絶縁膜６ａが形成され、ベース５とは電気的に絶縁
されていると共に、当該蓋６は絶縁膜６ａを介して、回
転軸１２およびディスクハブ１３の上端面に近接配置さ
れている。この検出用電極３２は直列接続されたインダ
クタＬ１を介して接地されている。このインダクタＬ１
に発生する電圧が電圧検出器３４によって検出される。
【００６７】ここで、図３および図４に示すように、励
振用電極３１および検出用電極３２を用いて、動圧軸受
部分は、抵抗Ｒ１と、容量Ｃ１と、接触および非接触状
態を表わすスイッチＳＷが並列接続された回路構成と等
価であるように構成されている。また、電極３１はベー
ス５およびディスクハブ１３に近接配置されているの
で、それらの間は所定の静電容量を持ったコンデンサＣ
５、Ｃ２に置き換えることができ、同様に、電極３２
（蓋６）はディスクハブ１３に近接配置されているの
で、それらの間は所定の静電容量を持ったコンデンサＣ
４に置き換えることができる。さらに、電極３１、３２
間も同様に所定容量のコンデンサＣ３に置き換えること
ができる。従って、本例の状態検出回路２１は、図４に
示すような等価回路からなるインピーダンス検出回路で
ある。
【００６８】次に、図５のフローチャートおよび図６、
図７の信号波形図を参照して、本例のハードディスクド
ライブ１におけるモータ軸受監視動作を説明する。ま
ず、交流電圧電源３３を駆動して、電極３１およびベー
ス５の間に交流電圧を印加する。なお、交流電圧波形と
しては正弦波、矩形波、鋸歯状波等の各種の交流電圧波
形を採用することができる。
【００６９】これにより、交流電圧印加によって電界が
発生し、ディスクハブ１３に入った電気力線は、当該デ
ィスクハブ１３を経由して、近接配置されている電極３
２の側に流れると共に、動圧軸受部分（ＳＷ、Ｒ１、Ｃ
１）およびベース５を介して接地側に流れる。電極３２
（蓋６）の側に流れた電気力線成分はインダクタＬ１を
介して接地側に流れる。このインダクタＬ１に発生する
電圧が、電圧検出器３４によって検出される。
【００７０】なお、インダクタＬ１の電圧をオシロスコ
ープで測定しながら、交流電圧の周波数を共振点に合わ
せるように調整することにより、検出電圧の検出感度を
高めることができる。換言すると、本例のインピーダン
ス検出回路は、ＬＣ共振回路構成とされている。このよ
うな周波数調整は、モータ２の停止中および回転中のい
ずれで行なってもよい。また、ＬＣ共振回路を得るため
には、インダクタンスを調整するようにしてもよい。
【００７１】電圧検出器３で検出された出力電圧は異常
判別回路２２に供給される。異常判別回路２２では、デ
ィスクモータ２が起動すると、その動圧軸受部分が接触
回転状態から非接触回転状態に切り換わる時点を検出電
圧波形に基づき判別し、その時のモータ回転数（浮上回
転数）を求める（図５のステップＳＴ１―１）。また、
ディスクモータ２が定常回転状態にある場合に、動圧軸
受部分の回転状態（接触回転状態にあるか非接触回転状
態にあるのか）を、同じく出力電圧波形に基づき判別す
る（ステップＳＴ１−２）。さらには、ディスクモータ
２の停止時には、その後のモータ惰性回転時において、
動圧軸受部分が非接触回転状態から接触回転状に移行す
る時点を判別し、その時点のモータ回転数（接触回転
数）を求める（ステップＳＴ１−３）。
【００７２】図６および図７に示す検出電圧波形Ｓ
（１）、Ｓ（２）は、それぞれ、定常回転状態から停止
するまでの間に得られる波形例であり、モータ回転数
（タコメータの場合は出力電圧）の変化曲線と共に示し
てある。
【００７３】これらの波形図を参照して説明すると、デ
ィスクモータ２が定常回転状態では（時点ＡからＢの区
間）、動圧軸受部分に発生する動圧によって回転軸１２
が浮上した非接触回転状態になる。この非接触回転状態
は、図３（ｂ）に示すようにスイッチＳＷが開いた場合
と等価である。この状態では、ディスクハブ１３に入り
込んだ電気力線の大多数の成分が、検出用電極３２（蓋
６）に入り込みインダクタＬ１を介して接地側に流れ
る。従って、検出電圧は大きく、その電圧波形Ｓ
（１）、Ｓ（２）の振幅が大きい。
【００７４】ディスクモータ２の駆動を止めて惰性回転
状態の移行した後も、回転軸１２が浮上した非接触回転
状態が継続する間は、同様な検出出力電圧が得られる
（時点Ｂから時点Ｃまでの区間）。
【００７５】時点Ｃにおいて回転軸１２がスリーブ１１
あるいはカウンタプレート１８に接触して接触回転状態
に移行すると、図３（ａ）に示すようにスイッチＳＷが
閉じた場合と等価になる。この状態では、ディスクハブ
１３に入り込んだ電気力線の大多数の成分が、スイッチ
ＳＷおよびベース５を経由して接地側に流れだす。この
結果、検出用電極３２（蓋６）による検出電圧が急激に
小さくなり、したがって、その電圧波形Ｓ（１）、Ｓ
（２）の振幅も大幅に小さくなる。
【００７６】異常判別回路２２では、予め記憶されてい
る浮上回転数および接触回転数に、検出された実際の浮
上回転数および接触回転数をそれぞれ比較し、実際に得
られた回転数が記憶されている回転数よりも高い場合に
は、動圧軸受部分に異常が発生したものと判別して（図
５のステップＳＴ２）、その旨を、パーソナルコンピュ
ータ７を介して、表示装置２３に表示させる。また、表
示装置２３に、ハードディスクの記録内容のバックアッ
プをとるようにとのメッセージも表示させる（図５のス
テップＳＴ３−２）。
【００７７】ここで、異常が検出された場合には、その
旨を表示装置２３に表示して、自動的にバックアップ用
のメモリ２４にハードディスクの記録内容のバックアッ
プをとるようにしてもよい（図５のステップＳＴ３−
３）。また、パーソナルコンピュータ７のスピーカ機能
を利用して、あるいは、ブザー等を別途取り付けてお
き、異常が発生した旨の警報を発生するようにしてもよ
い（図５のステップＳＴ３―１）。勿論、視覚、聴覚に
訴える代わりに、あるいはこのような警報出力と併用し
て、例えば、振動器を配置しておき、振動を発生させて
このような異常事態を警告するようにしてもよい。
【００７８】なお、異常が検出されない場合には、上記
のような警報出力はおこなわれないが、例えば、表示装
置２３の画面上にハードディスクドライブの状態表示欄
を形成しておき、そこに、「ＯＫ」表示を常に出力して
おいてもい（図５のステップＳＴ４）。
【００７９】次に、図７を参照して、定常回転状態にお
ける異常検出について説明する。かかる場合における異
常回転状態の典型例としては、動圧軸受部分に金属粉等
の異物が侵入している場合がある。この場合には、ディ
スクモータ２が定常回転状態にある場合には、回転軸１
２は非接触状態にある筈であるが、異物のために、不規
則な状態で瞬時的に接触状態に切り換わり、それに対応
する検出電圧が出力されることになる。
【００８０】この場合、図７に示すように、定常駆動回
転状態（浮上あるいは非接触回転状態）において、検出
電圧波形Ｓ（２）に、瞬間的に振幅の小さな波形部分ｓ
１、ｓ２が現れる。従って、異常判別回路２２では、こ
のような波形部分を検出すると、軸受が異物混入により
異常回転状態にあると判別して、異常が発生した旨をパ
ーソナルコンピュータ７に出力する。
【００８１】異常回転状態としては、異物混入以外の原
因によるものがある。例えば、回転軸１２とスリーブ１
１の製造誤差、組み付け誤差等によって偏心回転等が発
生すると、それらが周期的に瞬間接触する場合がある。
この場合には、定常回転状態において、上記のような波
形部分ｓ１、ｓ２が周期的（規則的）に発生する。本例
の異常判別回路２２では、このような場合にも、異常が
発生した旨の信号をパーソナルコンピュータ７に出力す
るようになっている。
【００８２】ここで、このような異常回転状態を表わす
波形部分は瞬間的に発生するので、検出電圧波形Ｓをそ
のまま、異常判別回路２２において波形解析しても、精
度良く異常判別ができない場合がある。また、前述の接
触回転数の検出の場合においても、モータ回転数が低下
して、軸受が接触回転数に到ると、短時間の断続的な接
触から徐々に接触時間が長くなり、定常的な接触回転状
態に移行する。接触回転数としては最初に現れる瞬時的
な接触が始まる時点のものを採用する必要がある。従っ
て、検出電圧波形をそのまま用いた場合には、波形解析
によって精度良く接触回転数を検出できないおそれがあ
る。
【００８３】かかる弊害を回避するためには、例えば、
図７に示すように、検出電圧波形Ｓ（２）を波形変換し
て、電圧波形Ｓｂにように振幅の大小関係を逆転させる
と共に、その振幅差を増幅すれば、不定期に発生する波
形部分ｓ１ｂ、ｓ２ｂを見落とすことなく識別できる。
また、接触回転数検出に当たっても、最初の瞬時の接触
位置である波形部分ｓ３ｂを見落とすことなく識別でき
る。このような波形変換方法としては、ＡＭ復調回路、
位相差検出回路、エンベロープ回路等を用いた公知の波
形変換、整形方法を利用することができる。
【００８４】なお、本例のモータ軸受監視装置２０で
は、ディスクモータ２に対して非接触状態でその動圧軸
受部分の検査を行なっている。従って、塵等が磁気ディ
スクやその他のモータ部品に付着してそこを汚染してし
まうという弊害を回避できる。
【００８５】勿論、動圧軸受部分のインピーダンスを検
出可能なインピーダンス検出回路としては、モータ部
品、例えばディスクハブ１３に接点を接触させる構成を
採用することは可能である。例えば、回転軸１２の上端
部分の外周面に対して、ブラシ状の電極を接触させるこ
とにより、近接配置した電極３２の代わりとすることが
できる。
【００８６】また、モータが定常回転状態における軸受
の状態検出および異常判別は、一定時間毎に行なえば良
い。さらに、磁気ヘッド４による再生、記録動作に支障
を来すことのないように、当該磁気ヘッド４が駆動して
いる時には状態検出、すなわち、交流電圧の印加を行な
わないようにすることが望ましい。
【００８７】（インピーダンス検出回路の別の例）上記
のモータ軸受監視装置２０のインピーダンス検出回路
（２２）では、動圧軸受部分の抵抗および容量の変化を
検出するようにしているが、抵抗変化のみ、又は静電容
量変化のみを検出するように構成することもできる。さ
らに、検出用電極３２を用いずに励振用電極３１のみに
よっても検出できる。
【００８８】図８、図９には、抵抗変化のみに基づき動
圧軸受部分の回転状態を検出するためのモータ軸受監視
装置２０における電極配置位置の説明図、および回路構
成を示してある。この場合には、電極としては、交流電
圧をディスクハブ１３に印加するための励振用電極３２
ａ（蓋６）のみを備えていればよい。この電極３２ａ
は、容量Ｃ２を介してディスクハブ１３に近接配置され
ている。この電極３２ａと交流電圧源３３との間には抵
抗Ｒ２が直列接続されている。電圧検出器３４は、抵抗
Ｒ２の両端電圧を検出する。なお、これらの図において
図１ないし図４における各部分と対応する部位には同一
符号を付し、それらの説明を省略する。
【００８９】このように構成した場合の等価回路は図９
（ａ）に示す通りであり、回転軸１２が接触回転状態の
時は、図７（ｂ）に示すように、電極３２ａからコンデ
ンサＣ２を介してディスクハブ１３に流れ込んだ電気力
線は、その大部分の成分がベース５を介して接地側に流
れるので、抵抗Ｒ２には大電流が流れ、その両端電圧が
大きな値となる。逆に、回転軸１２が非接触状態では、
図９（ｃ）に示すように、スイッチＳＷがオフして、回
路が実質的に遮断状態になるので、抵抗Ｒ２に流れる電
流は少なく、したがって、検出電圧も極めて小さなもの
になる。
【００９０】図１０には、図６における場合と同様な状
態でディスクモータ２を駆動した場合における検出電圧
波形Ｓａを、モータ回転数曲線と共に示してある。各時
点ＡないしＤの状態は図６における場合と同様である。
検出電圧波形Ｓａは、図６に示す検出電圧波形Ｓとは逆
に、非接触回転状態では小さく、接触回転状態に切り換
わると急激に大きくなる。
【００９１】なお、図８ないし１０に示すような抵抗変
化のみを検出する構成の場合には、図１ないし５に示す
構成に比べて、検出が容易であり、また、電極数を１つ
とすれば（本例の場合には電極３１を省略できるの
で）、回路構成を単純化できるという利点が得られる。
【００９２】また、上記の説明では、ディスクハブ１３
の側に交流電圧を印加するようにしているが、ベース５
の側に交流電圧を印加するようにしてもよい。また、非
接触タイプの電極の代わりに、検出用端子を接触させて
検出する場合には、交流電圧でなく直流電圧を印加する
ようにしてもよい。
【００９３】さらに、ディスクハブ１３に磁気ディスク
３が搭載された状態では、当該磁気ディスクによって、
電極３２ａとベース５の間が確実にシールドされるとい
う効果も得られる。
【００９４】（電極構造の変形例）ここで、上記の各例
では、電極３２、３２ａを蓋６と兼用しているが、蓋６
に別部材として構成した電極を取り付けるようにしても
よい。例えば、図１１（ａ）に示すように、蓋６の内側
表面におけるディスクハブ１３の上端面に対峙している
部分に、絶縁性の粘着剤層４１を介して電極板４２を貼
り付けた構成とすることができる。
【００９５】また、図１１（ｂ）に示すように、蓋６に
おけるディスクハブ１３に対峙している部分をディスク
ハブ上端面の側に突出させ、当該突出部分６ｂの内側表
面に絶縁性の粘着剤層４３を介して電極板４４を貼り付
けた構成とすることもできる。
【００９６】さらに、図１、２に示す構造のディスクモ
ータ２の場合には、そのカウンタプレート１８を電極と
して利用することもできる。
【００９７】この場合には、図１２において斜線５０で
示すように、スリーブ１１とカウンタプレート１８の間
を電気的に絶縁しておき、状態検出回路２１の電気接点
５１を、カウンタプレート１８の裏面１８ａに接触させ
る構成とすればよい。なお、このカウンタプレート１８
は、上記の各例における励振用電極３１、３１ａとして
用いることもできるし、検出用電極３２として用いるこ
ともできる。
【００９８】（状態検出回路の別の例）上記の状態検出
回路は、動圧軸受部分のインピーダンス変化に基づき、
動圧軸受部分の状態を検出しているが、この代わりに、
次のようにして動圧軸受部分の回転状態を検出すること
ができる。
【００９９】まず、動圧軸受の接触回転数の測定のため
に一般的に採用されているＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅ
ｍｉｓｓｉｏｎ）法を利用することができる。このＡＥ
法とは、金属接触によって発生する音響エネルギーを振
動センサで検出して電圧に変換する方法である。かかる
検出方法は、例えば、特開平１０−３０７０８１号公報
に開示されている。また、このＡＥ法は、軸受一般の損
傷状態や寿命を測定するための軸受診断方法としても採
用されており、このような方法は、例えば、特開平８−
１５９１５１号公報、同７−１３４０６３号公報に開示
されている。
【０１００】図１３には、ＡＥ法によって、オイル動圧
軸受を備えたモータ、例えば図１、２に示す構造のディ
スクモータ２から得られるＡＥ波形の一例を、モータ回
転数の変化状態と共に示してある。ＡＥ波形は、モータ
軸受部分からＡＥセンサによって検出される振動の強さ
を電圧に変換して、オシロスコープの画面上で観察され
る。なお、モータ回転数はタコメータによる回転数計測
値（タコメータ電圧値）である。
【０１０１】モータが定常回転している状態（図の時点
ＡからＢまでの区間）では、モータ駆動電流のスイッチ
ングノイズが圧倒的に優勢であるので、軸受部分で発生
する接触音の検出が困難である。従って、異常判別は、
モータ駆動を停止してから、惰性回転が停止するまでの
間（図の時点Ｂから時点Ｄまでの区間）に実施すればよ
い。
【０１０２】駆動を停止した時点Ｂ以後においてはスイ
ッチングノイズが無くなるので、ＡＥセンサは実質的に
軸受部分から発生する振動エネルギのみを検出可能とな
る。駆動停止直後から或る程度回転数が低下するまでの
間（図の時点Ｂから時点Ｃまでの区間）では、軸受部分
は油膜によって浮上した状態が維持されるので、検出さ
れる振動エネルギレベルは非常に低く、したがって、検
出波形の振幅も小さい。
【０１０３】しかるに、回転数が低下して時点Ｃを超え
ると、油膜による浮上力がもはや軸受回転部分の重量を
支えきれなくなり、軸受回転部分が非接触回転状態から
接触回転状態に移行する。この結果、接触音が発生する
ので、軸受部分から検出されるＡＥ波形の振幅が増加す
る。この後は、ＡＥ波形の振幅は回転数の低減と共に減
少して、回転が完全に止ると共に零になる（図の時点
Ｄ）。
【０１０４】したがって、かかるＡＥ波形を波形解析す
ることにおり、異常判別回路２２において、接触回転数
の検出、それに基づく、異常回転状態の有無を判別でき
る。また、定常回転状態においても、モータ駆動電流に
起因するノイズを除去できれば、ＡＥ波形に基づき、異
常回転状態を判別可能である。
【０１０５】このようなＡＥ波形に基づく場合も、例え
ば、図１４に示すような異常判別動作によって、操作者
に異常状態を警告できると共に、ハードディスクの記録
内容のバックアップをとることも可能である。
【０１０６】次に、モータ軸受部分の異常を検出する方
法としては、軸受部分の温度を検出し、それに基づき、
軸受が異常であるか否かを判別する方法がある。すなわ
ち、多くのモータでは、そのロックが発生する原因は、
軸受部分の無潤滑での金属摺動に起因する焼き付きであ
る。焼き付きが発生すると、金属摺動部分が高温状態に
なるので、この温度上昇を検出することにより軸受部分
の異常発生を検出できる。
【０１０７】この場合には、例えば、図１、２に示すデ
ィスクモータ２の場合には、状態検出回路２１を、その
回転軸１２あるいはスリーブ１１の近傍に配置した温度
センサとし、異常判別回路２２では、検出温度を、予め
記憶されている判別用温度と比較して、判別用温度より
も高温の場合には軸受部分が異常であるとの判別を行な
うようにすればよい。この場合における異常判別動作の
例を、図１５に示してある。
【０１０８】次に、ハードディスクドライブ１の場合に
は、そのモータ軸受部分の異常検出方法として、磁気ヘ
ッド４によるリトライ回数に基づく方法も採用すること
ができる。すなわち、軸受部分に異常が発生すると、回
転振れが大きくなるので、磁気ヘッド４のトラッキング
エラーが増加する。この結果、磁気ディスク３に対する
書き込み、読み出しに失敗して再度、書き込み、読み出
しを行なうリトライ回数が増加する。
【０１０９】従って、モータ軸受監視装置２０における
状態検出回路２１では、このリトライ回数を検出し、異
常判別回路２２では、リトライ回数の単位時間当たりの
平均リトライ回数を算出し、この平均リトライ回数が、
予め設定されている回数を上回った時に、軸受が異常で
あるとの判別を行なうようにすればよい。この場合にお
ける異常判別動作の例を、図１６に示してある。
【０１１０】（監視対象の軸受）上記の説明は、オイル
動圧軸受の異常判別に適用した例についてであるが、監
視対象の軸受としては、オイル以外の流体、例えば、
水、空気等の高抵抗の液体、気体を用いた動圧軸受であ
ってもよい。さらに、動圧軸受以外の軸受でもよい。例
えば、固体潤滑材等を含む焼結体からなる焼結軸受等の
滑り軸受、転動体が挿入された構成のボールベアリング
等の転がり軸受における異常回転を監視するために、本
発明を適用できることは勿論である。
【０１１１】また、上記の例はハードディスクドライブ
に組み込まれているモータの動圧軸受の監視のために本
発明を適用した例であるが、その他の各種機器の軸受部
分を監視するために本発明を適用することができる。例
えば、ポリゴンミラーを回転させながら走査を行なう光
走査装置の回転部分、複写装置の感光ドラム等の回転部
分、油循環用のポンプ等の回転部分の監視のために本発
明を適用することもできる。
【０１１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータ軸
受監視装置では、モータ軸受部分の状態を監視し、その
異常を判別し、異常発生時にはその旨の警告を出力する
ように構成されている。従って、本発明によれば、モー
タロック等の致命的な弊害発生を予測して、そのような
弊害を未然に防止することが可能になる。
【０１１３】また、本発明の記憶装置では、そのモータ
軸受部分の異常が検出されると、その旨の警告を出力す
ると共に、記憶内容のバックアップをとることを促すメ
ッセージを出力できるので、モータロックが発生して記
憶データの再生が不能になるなどの致命的な弊害を回避
できる。さらに、異常発生時には、バックアップ用の補
助記録媒体によって記録データのバックアップが自動的
にとられるので、極めて安全かつ便利である。
【０１１４】さらに、本発明では、動圧軸受等における
回転異常状態を、それらの間の電気的特性、すなわち、
抵抗、容量等のインピーダンスが変化することに着目
し、このインピーダンス変化に基づき、軸受の接触回転
数（浮上回転数）や、異常回転状態を検査するようにし
ている。従って、軸受の異常等を、精度良く検出するこ
とができる。
【０１１５】また、インピーダンス変化に基づく軸受の
異常判別では、軸受の状態を非接触状態で検出すること
ができるので、ハードディスクドライブ等のモータ軸受
を監視する場合に、監視装置側の電極をモータ部品側に
接触させることに起因する塵付着等の汚染も防止できる
という利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモータ軸受監視装置が組み込まれ
たハードディスクドライブの一例を示す概略構成図であ
る。
【図２】図１のモータの平面構成を示す概略構成図であ
る。
【図３】図１のモータ軸受監視装のインピーダンス検出
回路を示す説明図であり、（ａ）は軸受が接触回転状態
の場合の回路図であり、（ｂ）は非接触回転状態の回路
図である。
【図４】図１のモータ軸受監視装置のインピーダンス検
出回路の等価回路図である。
【図５】図１のモータ軸受監視装置による軸受異常の判
別動作を示す概略フローチャートである。
【図６】図１のモータ軸受監視装置により得られる検出
電圧波形を、モータ回転数と共に示す信号波形図であ
る。
【図７】異物混入に起因する異常回転時に、図１のモー
タ軸受監視装置により得られる検出電圧波形と、その波
形変換後の波形とを、モータ回転数と共に示す信号波形
図である。
【図８】図１のモータ軸受監視装置の別の例を説明する
ためのモータ半断面図である。
【図９】図８のモータ軸受監視装置のインピーダンス検
出回路を示す等価回路、軸受が接触回転状態における回
路図、および軸受が非接触回転状態における回路図であ
る。
【図１０】図８のインピーダンス検出回路から得られる
検出電圧波形を、モータ回転数と共に示す信号波形図で
ある。
【図１１】図１のモータ軸受監視装置における電極構成
の別の二例を示す説明図である。
【図１２】図１のモータ軸受監視装置における電極配置
構成の別の例を示すモータ半断面図である。
【図１３】ＡＥ法により得られる動圧軸受の検出電圧波
形をモータ回転数と共に示す信号波形図である。
【図１４】ＡＥ法を採用した場合におけるモータ軸受監
視装置の軸受異常判別動作の概略フローチャートであ
る。
【図１５】温度センサを用いた場合におけるモータ軸受
監視装置の軸受異常判別動作の概略フローチャートであ
る。
【図１６】磁気ヘッドによるリトライ回数に基づくモー
タ軸受監視装置の軸受異常判別動作の概略フローチャー
トである。
【符号の説明】
１ ハードディスクドライブ ２ ディスクモータ ３ 磁気ディスク ４ 磁気ヘッド ５ ベース ６ 蓋 ７ パーソナルコンピュータ ８ 駆動回路 １１ スリーブ １２ 回転軸 １３ ディスクハブ １４ クランパ １５ ロータ １６ ステータ １７ スライド軸受部材 １８ カウンタプレート ２０ モータ軸受監視装置 ２１ 状態検出回路 ２２ 異常判別回路 ２３ 表示装置 ２４ バックアップ用メモリ ３１、３１ａ 励振用電極 ３２ 検出用電極 ３３ 交流電圧電源 ３４ 電圧検出器 Ｃ１ 動圧軸受部分の静電容量 Ｒ１ 動圧軸受部分の抵抗 ＳＷ スイッチ Ｒ２ 抵抗 Ｌ１ インダクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ１１Ｂ 19/20 Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｑ Ｒ Ｕ Ｆターム(参考） 2G024 AC00 BA12 CA13 CA17 CA18 3J011 AA01 BA02 BA09 EA01 JA02 KA02 KA03 PA03 5D109 BB12 BB18 5H611 AA01 BB01 PP03 QQ04 QQ05 QQ06 QQ07 QQ09 RR03 TT01 TT02 TT04 TT06

Claims (53)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータの軸受の状態を検出する状態検出
    手段と、 この状態検出手段によって検出された軸受の状態に基づ
    き、当該軸受が異常であるか否かを判別する異常判別手
    段と、 この異常判別手段による判別結果を出力する出力手段
    と、を有することを特徴とするモータ軸受監視装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記状態検出手段は、前記軸受のインピーダンスを検出
    するインピーダンス検出手段であることを特徴とするモ
    ータ軸受監視装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 前記状態検出手段は、前記軸受が発生する音響を検出す
    る音響センサであることを特徴とするモータ軸受監視装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１において、 前記状態検出手段は、前記軸受の温度を検出する温度セ
    ンサであることを特徴とするモータ軸受監視装置。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４のうちのいずれかの項
    において、 前記異常判別手段は、前記軸受が寿命に近いか否かを判
    別することを特徴とするモータ軸受監視装置。
  6. 【請求項６】 請求項１ないし５のうちのいずれかの項
    において、 前記出力手段は、表示装置、スピーカまたはブザーであ
    ることを特徴とするモータ軸受監視装置。
  7. 【請求項７】 請求項２において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記インピーダンスの変化に基づ
    き、前記モータの起動時において前記軸受が接触回転状
    態から前記非接触回転状態に切り換わる時点を判別し、
    当該時点におけるモータ回転数が予め設定されている浮
    上回転数よりも高い場合には前記軸受が異常であると判
    別することを特徴とするモータ軸受監視装置。
  8. 【請求項８】 請求項２において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記インピーダンスの変化に基づ
    き、前記モータが定常回転状態において前記軸受が接触
    回転状態にあるか否かを判別し、接触回転状態にある場
    合、あるいは接触回転状態が瞬間的に繰り返し発生する
    場合には、前記軸受が異常であると判別することを特徴
    とするモータ軸受監視装置。
  9. 【請求項９】 請求項２において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記インピーダンスの変化に基づ
    き、前記モータの停止時において前記軸受が前記非接触
    回転状態から接触回転状態に切り換わる時点を判別し、
    当該時点におけるモータ回転数が予め設定されている接
    触回転数よりも高い場合には前記軸受が異常であると判
    別することを特徴とするモータ軸受監視装置。
  10. 【請求項１０】 請求項３において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記音響センサの出力に基づき、
    前記モータが定常回転状態において前記軸受が接触回転
    状態にあるか否かを判別し、接触回転状態にある場合、
    あるいは接触回転状態が瞬間的に繰り返し発生する場合
    には、前記軸受が異常であると判別することを特徴とす
    るモータ軸受監視装置。
  11. 【請求項１１】 請求項３において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記音響センサの出力に基づき、
    前記モータの停止時において前記軸受が前記非接触回転
    状態から接触回転状態に切り換わる時点を判別し、当該
    時点におけるモータ回転数が予め設定されている接触回
    転数よりも高い場合には前記軸受が異常であると判別す
    ることを特徴とするモータ軸受監視装置。
  12. 【請求項１２】 請求項７、８または９において、 前記インピーダンス検出回路は、前記軸受における前記
    接触回転状態あるいは非接触回転状態で相対回転する第
    １および第２の軸受要素のうちの一方に電圧を印加する
    電圧印加手段と、他方からの出力電圧を検出する出力電
    圧検出手段とを備えており、 前記異常判別手段は、前記出力電圧の変化に基づき、前
    記第１および第２の軸要素が接触回転状態にあるか否か
    を判別することを特徴とするモータ軸受監視装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２において、 前記電圧印加手段は交流電圧を印加する交流電圧印加手
    段であることを特徴とするモータ軸受監視装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３において、 前記交流電圧印加手段は、前記第１および第２の軸要素
    のうちの一方に近接配置した励振用電極と、この励振用
    電極に交流電圧を印加する交流電圧源とを備えており、 前記出力電圧検出手段は、他方の軸要素に近接配置した
    検出用電極と、この検出用電極に発生する出力電圧を検
    出する出力電圧検出器とを備えていることを特徴とする
    モータ軸受監視装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４において、 前記励振用電極および前記検出用電極は、リング型ある
    いは筒型であることを特徴とするモータ軸受監視装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１４において、 前記インピーダンス検出回路は、前記検出用電極と接地
    間にインダクタが直列接続されたＬＣ共振回路であるこ
    とを特徴とするモータ軸受監視装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１６において、 前記交流電圧印加手段によって印加される交流電圧の周
    波数はＬＣ共振周波数であることを特徴とするモータ軸
    受監視装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１７において、 前記ＬＣ共振周波数は、事前に、接触状態および非接触
    状態における検出電圧波形をモニタし、当該検出電圧波
    形が最大振幅となるように周波数を調整することにより
    求められたものであることを特徴とするモータ軸受監視
    装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１３において、 前記交流電圧印加手段は、前記第１および第２の軸受要
    素の一方に近接配置した励振用電極と、この励振用電極
    に交流電圧を印加する交流電圧源とを備えており、 前記出力電圧検出手段は、前記励振用電極と前記交流電
    圧源の間に直列接続された抵抗の両端電圧を検出する電
    圧検出器であることを特徴とするモータ軸受監視装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１２ないし１９のうちのいずれ
    かの項において、前記異常判別手段は、前記出力電圧検
    出手段によって検出された出力電圧波形を変換する波形
    変換回路を備えていることを特徴とするモータ軸受監視
    装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１２ないし２０のうちのいずれ
    かの項において、 前記軸受は、ハードディスク用モータにおけるロータを
    ステータに対して回転自在の状態で支持している動圧軸
    受であることを特徴とするモータ軸受監視装置。
  22. 【請求項２２】 請求項２１において、 前記ハードディスク用モータは、ベース板と、ハードデ
    ィスクが搭載されるディスクハブとを備えており、前記
    ベース板には前記第１及び第２の軸受要素の一方である
    スリーブが形成され、前記ディスクハブの中心には他方
    の軸受要素である回転軸が形成されていることを特徴と
    するモータ軸受監視装置。
  23. 【請求項２３】 請求項２１において、 前記ハードディスク用モータは、ベース板と、ハードデ
    ィスクが搭載されるディスクハブとを備えており、前記
    ベース板には前記第１及び第２の軸受要素の一方である
    支軸が固定され、是機ディスクハブの中心には他方の軸
    受要素であるスリーブが形成されていることを特徴とす
    るモータ軸受監視装置。
  24. 【請求項２４】 請求項２２または２３において、 前記ハードディスク用モータは前記ベース板あるいは前
    記ディスクハブに近接配置されたモータケースを備えて
    おり、このモータケースを、前記励振用電極あるいは前
    記検出用電極として用いることを特徴とするモータ軸受
    監視装置。
  25. 【請求項２５】 請求項２４において、 前記ベース板には、前記回転軸の端面との間で動圧スラ
    スト軸受を構成している軸受要素としてのカウンタプレ
    ートが配置されており、 前記カウンタプレートを、前記ベース板から電気的に絶
    縁して、前記励振用電極あるいは前記検出用電極として
    用いることを特徴とするモータ軸受監視装置。
  26. 【請求項２６】 円盤状の記録媒体と、当該記録媒体を
    回転駆動するディスクモータと、前記記録媒体に対する
    情報記録および情報再生の少なくとも一方を行なうヘッ
    ド手段とを有する記憶装置において、 前記ディスクモータの軸受の状態を検出する状態検出手
    段と、 この状態検出手段によって検出された軸受の状態に基づ
    き、当該軸受が異常であるか否かを判別する異常判別手
    段と、 この異常判別手段による判別結果を出力する出力手段
    と、を有することを特徴とする記憶装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２６において、 前記出力手段は、前記異常判別手段によって軸受が異常
    であると判別された場合には、軸受の寿命が近い旨、お
    よび前記記録媒体の記憶内容を別の記憶媒体に保存する
    ことを指示する旨の情報を出力することを特徴とする記
    憶装置。
  28. 【請求項２８】 請求項２６または２７において、 前記軸受が異常の場合に、前記記録媒体の記録内容を書
    き込み可能なバックアップ用の補助記録媒体を有してい
    ることを特徴とする記憶装置。
  29. 【請求項２９】 請求項２８において、 前記異常判別手段によって前記軸受が異常であると判別
    された場合に、前記記録媒体の記録内容を前記補助記録
    媒体に書き込むバックアップ手段を有していることを特
    徴とする記憶装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２６ないし２９のうちのいずれ
    かの項において、 前記異常判別手段によって前記軸受が異常であると判別
    された場合に、前記モータの回転を強制停止させるモー
    タ停止手段を有していることを特徴とする記憶装置。
  31. 【請求項３１】 請求項２６ないし３０のうちのいずれ
    かの項において、 前記状態検出手段は、前記軸受のインピーダンスを検出
    するインピーダンス検出手段であることを特徴とする記
    憶装置。
  32. 【請求項３２】 請求項２６ないし３０のうちのいずれ
    かの項において、 前記状態検出手段は、前記軸受が発生する音響を検出す
    る音響センサであることを特徴とする記憶装置。
  33. 【請求項３３】 請求項２６ないし３０のうちのいずれ
    かの項において、 前記状態検出手段は、前記軸受の温度を検出する温度セ
    ンサであることを特徴とする記憶装置。
  34. 【請求項３４】 請求項２６ないし３０のうちのいずれ
    かの項において、 前記状態検出手段は、前記ヘッド手段による前記記録媒
    体に対する記録あるいは再生時のリトライ回数を検出す
    るリトライ回数検出手段であり、 前記異常判別手段は、検出されたリトライ回数に基づき
    単位時間当たりの平均リトライ回数を算出し、当該平均
    リトライ回数が予め設定されている回数を超えた場合に
    は前記軸受が異常であると判別することを特徴とする記
    憶装置。
  35. 【請求項３５】 請求項２６ないし３４のうちのいずれ
    かの項において、 前記出力手段は、表示装置あるいはスピーカであること
    を特徴とする記憶装置。
  36. 【請求項３６】 請求項３１において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記インピーダンスの変化に基づ
    き、前記モータの起動時において前記軸受が接触回転状
    態から前記非接触回転状態に切り換わる時点を判別し、
    当該時点におけるモータ回転数が予め設定されている浮
    上回転数よりも高い場合には前記軸受が異常であると判
    別することを特徴とする記憶装置。
  37. 【請求項３７】 請求項３１において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記インピーダンスの変化に基づ
    き、前記モータが定常回転状態において前記軸受が接触
    回転状態にあるか否かを判別し、接触回転状態にある場
    合、あるいは接触回転状態が瞬間的に繰り返し発生する
    場合には、前記軸受が異常であると判別することを特徴
    とする記憶装置。
  38. 【請求項３８】 請求項３７において、 前記軸受の状態検出および異常判別は、一定の時間間隔
    で行われることを特徴とする記憶装置。
  39. 【請求項３９】 請求項３７において、 前記軸受の状態検出および異常判別は、前記ヘッド手段
    による前記記録媒体の記録あるいは再生動作が行われて
    いない時点で行われることを特徴とする記憶装置。
  40. 【請求項４０】 請求項３１において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記インピーダンスの変化に基づ
    き、前記モータの停止時において前記軸受が前記非接触
    回転状態から接触回転状態に切り換わる時点を判別し、
    当該時点におけるモータ回転数が予め設定されている接
    触回転数よりも高い場合には前記軸受が異常であると判
    別することを特徴とする記憶装置。
  41. 【請求項４１】 請求項３２において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記音響センサの出力に基づき、
    前記モータが定常回転状態において前記軸受が接触回転
    状態にあるか否かを判別し、接触回転状態にある場合、
    あるいは接触回転状態が瞬間的に繰り返し発生する場合
    には、前記軸受が異常であると判別することを特徴とす
    る記憶装置。
  42. 【請求項４２】 請求項４１において、 前記モータが定常回転状態にある場合における前記軸受
    の状態検出および異常検出は、一定の時間間隔で行われ
    ることを特徴とする記憶装置。
  43. 【請求項４３】 請求項４１において、前記モータが定
    常回転状態にある場合における前記軸受の状態検出およ
    び異常検出は、前記ヘッド手段による前記記録媒体の記
    録あるいは再生動作が行われていない時点で行われるこ
    とを特徴とする記憶装置。
  44. 【請求項４４】請求項３２において、 前記軸受は、所定回転数以上の状態では、流体の膜を介
    して非接触回転状態が形成されるものであり、 前記異常検出手段は、前記音響センサの出力に基づき、
    前記モータの停止時において前記軸受が前記非接触回転
    状態から接触回転状態に切り換わる時点を判別し、当該
    時点におけるモータ回転数が予め設定されている接触回
    転数よりも高い場合には前記軸受が異常であると判別す
    ることを特徴とする記憶装置。
  45. 【請求項４５】 請求項３１、３６、３７、３８、３９
    あるいは４０において、 前記インピーダンス検出回路は、前記軸受における前記
    接触回転状態あるいは非接触回転状態で相対回転する第
    １および第２の軸受要素のうちの一方に交流電圧を印加
    する交流電圧印加手段と、他方からの出力電圧を検出す
    る出力電圧検出手段とを備えており、 前記異常判別手段は、前記出力電圧の変化に基づき、前
    記第１および第２の軸要素が接触回転状態にあるか否か
    を判別することを特徴とする記憶装置。
  46. 【請求項４６】 請求項４５において、 前記交流電圧印加手段は、前記第１および第２の軸要素
    のうちの一方に近接配置した励振用電極と、この励振用
    電極に交流電圧を印加する交流電圧源とを備えており、 前記出力電圧検出手段は、他方の軸要素に近接配置した
    検出用電極と、この検出用電極に発生する出力電圧を検
    出する出力電圧検出器とを備えていることを特徴とする
    記憶装置。
  47. 【請求項４７】 請求項４６において、 前記インピーダンス検出回路は、前記検出用電極と接地
    間にインダクタが直列接続されたＬＣ共振回路であるこ
    とを特徴とする記憶装置。
  48. 【請求項４８】 請求項４５において、 前記交流電圧印加手段は、前記第１および第２の軸受要
    素の一方に近接配置した励振用電極と、この励振用電極
    に交流電圧を印加する交流電圧源とを備えており、 前記出力電圧検出手段は、前記励振用電極と前記交流電
    圧源の間に直列接続された抵抗の両端電圧を検出する電
    圧検出器であることを特徴とする記憶装置。
  49. 【請求項４９】 請求項４５ないし４８のうちのいずれ
    かの項において、前記異常判別手段は、前記出力電圧検
    出手段によって検出された出力電圧波形を変換する波形
    変換回路を備えていることを特徴とする記憶装置。
  50. 【請求項５０】 請求項４５ないし４９のうちのいずれ
    かの項において、 前記軸受は動圧軸受であることを特徴とする記憶装置。
  51. 【請求項５１】 請求項５０において、 前記ディスクモータは、ベース板と、前記記録媒体が搭
    載されるディスクハブとを備えており、前記ベース板に
    は前記第１及び第２の軸受要素の一方であるスリーブが
    形成され、前記ディスクハブの中心には他方の軸受要素
    である回転軸が形成されていることを特徴とする記憶装
    置。
  52. 【請求項５２】 請求項５１において、 前記ディスクモータは前記ベース板あるいは前記ディス
    クハブに近接配置されたモータケースを備えており、こ
    のモータケースを、前記励振用電極あるいは前記検出用
    電極として用いることを特徴とする記憶装置。
  53. 【請求項５３】 請求項５１において、 前記ベース板には、前記回転軸の端面との間で動圧スラ
    スト軸受を構成している軸受要素としてのカウンタプレ
    ートが配置されており、 前記カウンタプレートを、前記ベース板から電気的に絶
    縁して、前記励振用電極あるいは前記検出用電極として
    用いることを特徴とする記憶装置。
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