JP2008077823A - ディスクをスピンスタンドのスピンドルに取り付けるための装置、ディスクをスピンスタンドのスピンドルに取り付け、そして、そこから取り外すための方法、並びに、移動可能台 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクを高精度に位置だし出来るディスク試験装置。
【解決手段】一つの構成においては、スピンスタンドのスピンドル４にディスクを取り付けるための装置はスピンドルアダプタ４０を有する。このスピンドルアダプタ４０はその中に移動可能に配置される引張棒４１を有する。この引張棒４１はキャップに反転しても連結可能なコネクタ端部を有し、そして、流体圧力源に接続可能なピストン５５を有する。連結されるとき引張棒４１は、キャップ及びスピンドルアダプタ４０を一緒に押圧することができるように流体圧力に応じて移動可能である。このキャップ及びスピンドルアダプタ４０は、その間に前記ディスクを保持できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ディスクをスピンスタンドのスピンドルに取り付けるための装置、ディスクをスピンスタンドのスピンドルに取り付け、そして、そこから取り外すための方法、並びに、移動可能台に関する。

特に読取り／書込みヘッド及びディスク媒体などの、ハードディスクアセンブリの様々な構成部品を試験するためにスピンスタンドを使用することはよく知られている。そのような試験は、必要とされる基準に達するのを確実にするために、通常、全てのヘッドと、複数のディスクの一部とが、ハードディスクアセンブリ内に組み込まれる前に試験されるところの製造実稼動環境で実施される場合がある。スピンスタンドを使用する試験を、研究開発環境でも実施する場合もある。

スピンスタンドは、通常、外部振動源が試験結果の正確性に悪影響を及ぼすのを避けるために何らかの方法で外部振動源から全体的に隔離された、例えば花崗岩製のデッキを備えている。ディスクを保持し、そして、回転させるために、スピンドルがこのデッキに取り付けられている。これは通常、一体化されたＤＣブラシレスモータを有する空気ベアリングスピンドルである。このスピンスタンドは、読取り／書込みヘッドを受けるためのパック（真空吸盤式取扱い装置）を有している。このパックは、ヘッドをディスクの表面下における所望の位置に移動できるように位置決めされている。このパックは、通常、空気ベアリング及びリニアエンコーダを有する極めて精密なｘ−ｙ位置決め台によって位置決めされる。パックが所望の位置にあるとき、パックの移動を防止するために、真空を利用して、パックを花崗岩にロックすることも可能である。このパックは一般に、ヘッドがディスクの試験表面から試験データのトラックを読み取りそして／又は書き込むことができるように、ディスクの試験表面にヘッドをロードし、そして、その表面からヘッドを移動させるための何らかの装置を有している。パックは、試験トラックに対してヘッドの非常に細かい位置変更を行うための、ナノポジショナなどの何らかの装置も一般に有している。

スピンスタンドでディスクを試験するとき、特に製造環境では、試験されるディスクを新しいディスクにできるだけ迅速にかつ信頼性高く交換できることが望ましい。また、試験されるディスクをできるだけ速く加減速して、試験されるディスクの処理量を増加させることが望ましい。ディスクを位置決めするために、高い正確性も要求される。しかしながら、ディスクをスピンドルに取り付ける従来技術の装置は、これらの目標を達成するのに多くの不都合を呈している。

ディスクをスピンドルに取り付けることにおいて、考慮すべき別の重要な点は、ディスクの試験表面のいわゆるｚ−高さ、即ち、試験表面の基準面又は基準位置に対する垂直高さを正確にかつ信頼性高く設定することである。これは、読取り／書込みヘッドをディスクに対してロードするときに、ヘッドをディスクの試験表面に対して非常に高い正確度で垂直方向に位置決めしなければならず、従って、ディスクを装置にロードする際に、試験表面のｚ−高さを精密に制御することが重要であるからである。システムの動作に対して許容される、ヘッド表面に対するヘッドの垂直位置決めにおける最大変動は、「ｚ−高さ予定量（ｚ−ｈｅｉｇｈｔ ｂｕｄｇｅｔ）」として知られている。

本発明の第１の態様によれば、ディスクをスピンスタンドのスピンドルに取り付けるための装置が提供され、この装置は、スピンドルに取り付けるためのスピンドルアダプタと、キャップとを備え、このスピンドルアダプタは、その中に移動可能に配置される引張棒を有し、この引張棒は、キャップに反転しても連結可能なコネクタ端部及び流体圧力源に接続可能なピストンを有し、連結される際に、ピストンに加えられる流体圧力に応じて移動して、キャップ及びスピンドルアダプタを一緒に押圧することが可能であり、キャップ及びスピンドルアダプタは、その間にディスクを保持できるように構成されている。

一実施形態は、上記で述べた問題点に対処するディスクをスピンドルに取り付ける方法を提供し、逆さにしたスピンドル及び試験されているディスク媒体をできるだけ迅速に交換することが望ましい製造試験環境に特に適している。この構成によって、多数の欠点を有するボルトの使用なしで、そして、そのようなボルトを締めるための工具の使用なしでキャップをスピンドルアダプタに確実に取り付けることが可能になる。これは、そのような工具のアクセスに通常劣る、逆スピンドルを有するスピンスタンドの場合に特に有利である。（逆スピンドルとは、逆さにした姿勢で搭載され、即ち、ディスクが搭載されるスピンドルの端部がスピンドルの本体の下に配置されるスピンドルである。）
スピンドルアダプタは、連結され一緒に押圧されるとき、キャップの合わせ面と合致する合わせ面を有していてもよい。これによって、キャップとスピンドルアダプタの間の確実な連結が可能になる。

このキャップは、前記ディスクの表面の一部分と合致する基準面を有していてもよい。逆スピンドルと共に使用される際、この場合は、試験表面であるディスクの底表面が既知の基準面に対して合致することが可能になるので、この構成は有利である。既知の基準面が得られる。何故ならば、ディスク試験表面がキャップの基準面に対して合致し、そして、このキャップがスピンドルアダプタの合わせ面に対して合致している。そのスピンドルアダプタは、スピンドルに連結され、従って、効果的にデッキ自体に連結されるため、既知の基準面が得られるからである。これによって、ディスク試験表面に対するヘッドのｚ−高さに悪影響を及ぼすディスク厚さの公差なしで、逆スピンドルスピンスタンド内でディスクの下側を試験できるようになる。

一実施形態では、スピンドルアセンブリは、流体圧力源に接続可能な第２のピストンを備え、この第２のピストンは、流体圧力に応じて前記ディスクをキャップの基準面にクランプするように構成される。これによって、ディスクはキャップの基準面に対する確実な基準になることができる。さらに、流体圧力供給部の圧力を制御し、それによってディスクに作用するクランプ力を制御することができる。これによって、ディスクを加速するときに、より高いクランプ力を使用でき、また、所望の試験速度に達したときには、ディスクが過剰なクランプ力に起因する変形をより受け難くなるように、低いクランプ力を使用することが可能になる。このクランプ力は、試験されるディスク、特にそれらの厚さに変動を有するディスクに合わせて調整することもできる。さらに、このクランプ力は、スピンスタンドに搭載されるときに、ディスクを心合わせできるように低下させることができる。また、このクランプ力を完全に除去して、スピンドルアダプタからキャップを切り離し、その後装置からディスクを取り外すことを容易にすることもできる。

一実施形態では、引張棒のコネクタ端部は、キャップに反転して連結するためのラッチングアセンブリを備える。このラッチングアセンブリは、ラッチを解放するために押すことが可能なボタンを備えていてもよい。これによって、キャップのスピンドルアセンブリに対する簡単な連結及びそれからの切り離しが可能になり、それによって、工具の必要なしに、装置に対するディスクの連結及びそれからの切り離しが可能になる。この構成は、逆スピンドルを使用しても、ディスクへのアクセスが制限される場合に、作業者がディスクをロード／アンロードすることを容易にする。この構成は、ディスクのロード及びアンロードプロセスの自動化にも繋がる。

一実施形態では、このラッチボタンを押すことにより、少なくとも１つの玉軸受を、この少なくとも１つの玉軸受がキャップの縁部を押し付けるロック位置に、カムにより移動させて、キャップを前記引張棒上に保持する。一実施形態では、ラッチボタンを押して、少なくとも１つの玉軸受がそのロック位置から離れて移動することを許容し、もって、キャップを引張棒から切り離すことが可能である。

一実施形態では、このキャップは、ディスクがキャップ上に配置される際に、前記ディスクを心合わせするように構成された３つの円錐ピンを有している。これによって、ディスクをキャップ上に配置するとき心合わせすることが可能になる。

一実施形態では、この装置はスピンドルと組み合わせられ、このスピンドルは逆さにした構造を有する。

本発明の第２の態様によれば、スピンスタンドのスピンドルにディスクをロードする方法が提供され、この方法は、ディスクをキャップ上に配置するステップと、スピンドルに連結されるスピンドルアダプタの引張棒のピストンに流体圧力を加えて、引張棒を連結位置に移動させるステップと、キャップを引張棒に連結するステップと、引張棒のピストンに流体圧力を加えて、キャップ及びスピンドルアダプタを一緒に押圧するステップとを含む。

キャップを引張棒に対し切り離すステップは、引張棒のラッチアセンブリのラッチ解放ボタンを押すステップと、キャップを引っ込ませるて、ラッチアセンブリからラッチ解放するステップとを含んでいてもよい。

キャップを引張棒に連結させるステップは、ディスク交換機によって行ってもよく、このディスク交換機は、試験すべきヘッドを保持するための移動可能台に取り付けられ又はこの台と一体的に形成され、この移動可能台は、ディスクがスピンドルに搭載されるとき、このディスクに対して試験されるべきヘッドを所定の位置に移動させるように移動可能である。この方法は、移動可能台及びディスク交換機を、ディスク交換機が作業者に対しアクセス可能であるところの第１の位置に移動させるステップと、ディスクをキャップ上に配置するステップと、キャップがスピンドルアダプタの引張棒に連結されており、スピンドルよりも下方の第２の位置に、移動可能台及びディスク交換機を移動させるステップとを含む。

本発明の第３の態様によれば、スピンスタンドのスピンドルからディスクを取り外す方法が提供され、この方法は、スピンドルに連結されるスピンドルアダプタの引張棒のピストンに流体圧力を加えて、引張棒を切り離し位置に移動させるステップと、ディスクを支持しているキャップを引張棒から切り離すステップと、ディスクをキャップから取り外すステップとを含む。

キャップを引張棒に対し切り離すステップは、引張棒のラッチアセンブリのラッチ解放ボタンを押すステップと、キャップを引っ込ませて、ラッチアセンブリからラッチ解放するステップとを含んでいてもよい。

キャップを引張棒から切り離すステップは、ディスク交換機によって行ってもよく、このディスク交換機は、試験すべきヘッドを保持するための移動可能台に取り付けられ又はこの台と一体的に形成され、ディスクがスピンドルに搭載されるとき、移動可能台は、試験されるべきヘッドをディスクに対して所定の位置に移動させるように移動可能である。この方法は、移動可能台及びディスク交換機を、キャップがスピンドルアダプタの引張棒から切り離されており、スピンドルよりも下方の第１の位置に移動させるステップと、移動可能台及びディスク交換機を、ディスク交換機が作業者にアクセス可能であるところの第２の位置に移動させるステップと、ディスクをキャップから取り外すステップとを含んでいる。

本発明の第４の態様によれば、スピンスタンド内のディスクを交換するために、スピンスタンドのデッキ上を移動可能な移動可能台が提供される。この移動可能台は、キャップを、ディスクが前記キャップ上に配置された状態で、保持するように構成されたリフト台を備え、このリフト台は、リフト台を上昇させて、キャップを、スピンスタンドにおける逆スピンドルのスピンドルアダプタに連結可能にするための少なくとも１つのアクチュエータを有している。

この構成は、ヘッドを移動させて、ディスク交換機をも移動させるための大半のスピンスタンドに存在するｘ−ｙ位置決め機を使用するという利点を有する。これによって、ディスクロード機構が、ディスクのスピンドルへのロード及びディスクのスピンドルからのアンロードを自動化するための、スピンドルの下方におけるロード位置と、作業者がリフト台により容易にアクセスして、装置からディスクをアンロードし、そして、交換することができる受け位置との間を移動することが許容される。移動可能台のｘ−ｙ位置決め機を使用することにより、この位置決め機が通常極めて正確であり、そして、既にスピンドル上に存在するという利点がもたらされる。従って、ディスク交換機の極めて正確な移動が、必要とされる最小限の追加の部品で、従って最小限の費用で達成することができる。

この装置は、前記キャップをリフト台上に受けるためのキャップ受けと、キャップをキャップ受け内に取り外し可能に保持するように構成されたグリッパアセンブリとを備えていてもよい。これによって、キャップを解放することができる位置において、キャップがスピンドルに連結されるまで、キャップをリフト台上で所定の位置に確実に保持することが可能になる。これにより、キャップをスピンドルから取り外すことも容易になる。

この装置は、スピンドルアダプタ上のラッチ解放ボタンを押して、キャップをスピンドルアダプタから切り離すためのアクチュエータを備えていてもよい。

この移動可能台は、読取り／書込みヘッドを受けるためのヘッド受け部分を有していてもよい。これによって、ヘッドをディスク又は他の位置に対して位置決めすることと、ディスク交換装置を位置決めすることとの双方に移動可能台を利用することが可能になる。従って、高価な位置決め台を２台設ける必要性が回避される。

一実施形態でのこの移動可能台は、デッキ上を移動するために、空気ベアリング上に搭載されたパックである。

次に、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して例示として説明する。

図１及び２を参照すると、スピンスタンド１はデッキ２を備えている。デッキ２は、花崗岩から形成してもよく、また、スピンスタンド１を外部振動から隔離するために隔離取付台（図示せず）上に搭載してもよい。

スピンスタンド１は、デッキ２に搭載されるブリッジ３を有している。ブリッジ３は、試験すべきディスク５を保持するためのスピンドルアセンブリ４を、逆の状態で、即ち、ディスク５が固定されるスピンドルアセンブリ４の端部が最下部にあるような状態で支持している。図２を見れば最もよく分かるように、このスピンスタンド１は、ディスク交換機６も有している。スピンドルアセンブリ４及びディスク交換機６を以下に更に説明する。

デッキ２は、試験すべき読取り／書込みヘッド８を保持するための移動可能台も有している。この読取り／書込みヘッド８は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）内に組み込まれている。図面に示した一実施形態では、この移動可能台は、デッキ２の表面上に支持されるヘッド８を保持するためのパック７を有しているか、又はパック７そのものであり、非常に正確なｘ−ｙ位置決め台９によって移動可能である。このパック７は、例えば、空気ベアリング（図示せず）上に支持され、そして、その位置を正確に求めることを可能にするリニアエンコーダ（図示せず）を有するｘ−ｙ位置決め台９によって位置決めされる。このパック７は、ディスク５がスピンドルアセンブリ４に搭載されるとき、ディスク５の表面における所望の位置にヘッド８を移動させることができるように位置決めされる。所望の位置にあるとき、パック７の移動を防止するために、真空の適用によってパック７及び／又はｘ−ｙ位置決め台９の要素を花崗岩デッキ２にロックすることも可能である。移動可能台の他の構成も可能である。例えば、ヘッド８を、デッキ２によって支持され、そして、ｘ−ｙ位置決め台９によって位置決めされたパック７上に保持され、そして、このパックによって支持するのではなく、ｘ−ｙ位置決め台９上に保持され、この台によって支持することも可能である。

この分野において確立されている通り、本明細書で使用されている用語「ｘ及びｙ方向」は、デッキ２及びディスク５の表面に対して平行な直交する方向（即ち、水平）を指す一方、用語ｚ方向は、デッキ２に対して直角で、そして、スピンドル４に対して平行（即ち、垂直）な方向を指す。用語「下向きに又は下降される」は、デッキ２に向かって垂直に移動することを呼ぶのに使用されている一方、用語「上向きに又は上昇される」は、デッキ２から離れて垂直に移動することを呼ぶのに使用されている。用語「軸方向及び半径方向」は、文脈がそうではないことを要求する以外は、スピンドルアセンブリ４のスピンドル軸２２に対してと解釈すべきである。

パック７は、ヘッド８がディスク５の試験表面上における試験データのトラックから読み取りそして／又はトラックに書き込むことができるように、ヘッド８をディスク５の試験表面に対してロードするための装置も有している。パック７は、試験トラックに対してヘッド８の極めて精密な位置変更を行うためのナノポジショナなどの装置も有しており、このナノポジショナの上にヘッド８が搭載されている。

従って、スピンスタンド１は、ヘッド８をディスク５に対してロードし、そして、試験データがディスク５に書き込まれ、また、ディスク５から読み取られる間、ディスク５の試験表面を横切ってヘッド８の極めて精密な位置決めを可能にする。従って、試験データを、実施される試験に対し適切なものとして解析することができる。

図２は、スピンドルアセンブリ４の断面を示す。スピンドルアセンブリ４は、ブリッジ３に取り付けるための固定外側部分２１を有する空気ベアリングスピンドルと、使用時にディスク５が取り付けられる回転可能なスピンドル軸２２とを有している。このスピンドルアセンブリ４は「逆さに」されている。即ち、スピンドル軸２２の取り付け側の端部が、スピンドルアセンブリ４の本体から下方に延びるように搭載されている。スピンドルアセンブリ４は、スピンドル軸２２を回転させるための一体型ＤＣブラシレスモータ（図示せず）を有している。このスピンドルアセンブリ４は、軸方向に内部を貫通する複数のポート２３、２４を有しており、１つのポート２３は中心に配置されており、その他のポート２４は所定の外側半径位置において円周方向に間隔をあけて配置されている。これらのポート２３、２４は、スピンドル２２の回転部分を貫通して、例えば、真空（負の空気圧）又は正の空気圧の流体連通を可能にする。スピンドルアセンブリ４の頂部の入口２５、２６によって、それぞれのポート２３、２４との流体連通が可能になる。

図３を参照すると、（媒体アダプタとしても知られている）スピンドルアダプタ４０が、スピンドル軸２２に連結されている。キャップ６０は、スピンドルアダプタ４０に取り外し可能に連結されている。ディスク５は、以下で説明するように、スピンドルアダプタ４０とキャップ６０の間に保持されている。

スピンドルアダプタ４０は、空洞４５を有しており、その内部に引張棒４１が移動可能に配置されている。この引張棒４１は、全体的に、延びた円筒形状を有しており、その軸はスピンドルアダプタ４０及びスピンドル軸２２の回転軸と同軸である。引張棒４１の端部部分４２は、スピンドルアダプタ４０の下面４３を越えて延びている。引張棒４１は、引張棒４１の本体に沿って半径方向に延び、引張棒に取り付けられ、又は、引張棒と一体的に形成されたフランジ状のピストン４４も有している。

この引張棒のピストン４４は、その下方に圧力チャンバ４５ａを有している。Ｏリングシール４６は、圧力チャンバ４５ａを引張棒４１及びピストン４４に対してシールしている。この圧力チャンバ４５ａは、スピンドルアダプタ４０のポート４７と流体連通している。スピンドルアダプタ４０がスピンドル軸２２に連結されると、これらのポート４７は、スピンドル軸２２の外側ポート２４と位置合わせされ、そして、流体的に連通する。従って、流体圧力を、スピンドル４の入口２６に供給し、ポート２４、４７を介して圧力チャンバ４５ａに供給し、そしてそれによってピストン４４に供給することができる。従って、圧縮空気圧等の正の流体圧力を入口２４に加えることによって、ピストン４４及び引張棒４１は上向きに強制的に動かされ、負の流体圧力（即ち、真空）を入口２４に加えることによって、ピストン及び引張棒４１アセンブリは下向きに強制的に動かされる。

引張棒４１の端部部分４２に、キャップ６０を引張棒４１に連結するためのボール−ラッチ連結具５０が組み込まれている。この連結具５０は、引張棒４１内に格納される複数の玉軸受５４を備えている。この玉軸受５４は、玉軸受が、引張棒４１の壁の穴を通り、引張棒４１の側面を越えて突出している、半径方向に延びる位置と、引張棒４１から突起しないように引張棒４１の本体内に後退する半径方向に後退した位置との間を移動できるように配置される。

連結具５０は、引張棒４１の端部部分４２における端部内の凹部に配置されるラッチ解放ボタン５１も備えている。このボタン５１は、ばね５２によって軸方向下向きに押圧されている。ボタン５１は、上側円錐部分５１ａと、これよりも小さい直径を有する下側軸部分５１ｂとを有している。ラッチ解放ボタン５１が最下位置にあるとき、円錐部分５１ａは、玉軸受５４をその延びた位置にカムで移動させる。軸部分５１ｂを押すことによって、ラッチ解放ボタン５１が付勢ばね５２の動作に抗して押されると、玉軸受５４は引張棒４１内のそれらの後退した位置に内向きに落下することが可能である。

キャップ６０は、その中央に中空のコレット６１を有している。コレット６１は、その内部に小径部分を有しており、これはその一端において、移動止め縁部６２、即ち、ショルダを形成している。

キャップ６０をスピンドルアダプタ４０に連結するために、ラッチ解放ボタン５１が最初に押され、その結果、玉軸受５４は内向きにそれらの後退した位置に落下する。この動作中、引張棒４１は弛緩した状態に置かれている。次いで、その上にディスクが支持されたキャップ６０は、スピンドルアダプタ４０まで移動し、引張棒４１の連結具部分５０が中空コレット６１内に受け入れられる。キャップ６０は、キャップ６０の合わせ面６３がスピンドルアダプタ４０の合わせ面４３と合い又は当接するまで前進させられ、このとき、キャップ６０は完全に前進した状態に置かれる。表面４３、６３のこの合致は、ディスク５の中央穴を介して行われる。この位置で、コレット６１の上向きに面した端部は、キャップ６０をスピンドルアダプタ４０上で中央に維持できるように、スピンドルアダプタ４０の合わせ面４３内の協働する凹部４３ａと係合する。この位置で、玉軸受５４はコレット６１の移動止め縁部６２の下方に置かれる。次いで、ラッチ解放ボタン５１が解放されて、玉軸受５４が円錐部分５１ａによって外向きにそれらの延びた位置にカムによって移動される。この点で、玉軸受５４はキャップ６０が引張棒４１から外れるのを防止し、従って、キャップ６０を引張棒４１の所定の位置に保持する。

キャップ６０がこのように引張棒４１に連結された後、スピンドルアセンブリ４の入口２６に流体圧力が加えて、引張棒４１を引き上げる。これは、最初に玉軸受５４と係合し、それをコレット６１の移動止め縁部６２に押し付け、次いでキャップ６０の合わせ面６３と係合し、それをスピンドルアダプタ４０の合わせ面４３に押し付ける。構成部品間の作用の全てが行われた後、これは、キャップ６０とスピンドルアダプタ４０の間の確実に合わされた連結をもたらす。

キャップ６０をスピンドルアダプタから解放するために、入口２６に対する流体圧力が除去される。次いで、ラッチ解放ボタン５１を押すことによって、玉軸受５４が内向きに、それらの後退位置に移動することが許容され、そして、キャップ６０がスピンドルアダプタ４０から分離可能になる。

従って、このような構成によって、キャップ６０を、ボルト又は工具を使用することなしに、これらに伴う不利益を受けることなく、スピンドルアダプタ４０に容易にかつ迅速に固定し、そして、それから取り外すことが可能になる。

スピンスタンドでは一般に、読取り／書込みヘッドは通常逆位置で試験され、即ち、ヘッドは、上向きに保持される。即ち、ヘッドによって書込み及び読取りが行なわれるのは試験されるディスクの下面である。これは、非逆スピンドル構造が採用される際に、試験表面のｚ−高さを制御することを比較的簡単にする。ディスクの下面は、既知のｚ−高さ標準面又は基準面を提供するスピンドルに対して（スピンドルアダプタを介して）クランプされる。従って、下面、即ち、試験表面は、基準面に対して直接的に基準となる。

しかしながら、ｚ−高さを制御することは、逆スピンドル構造では容易なことではない。何故ならば、この構造では、スピンドル４に対して連結されるのはディスク５の頂部表面１０ａであり、スピンドル４がｚ−方向での既知の基準点又は基準面を与えるからである。しかしながら、試験されるのはディスク５の下面１０ｂ、即ち基準面に対して基準となる表面と反対側の表面である。これは、試験されている連続する複数のディスクの厚さの公差が、試験されるディスク５の試験表面１０ｂのｚ−高さに大きく悪影響を及ぼすという問題をもたらす。実際問題として、現行ではディスク厚さの公差は受け入れ可能なｚ−高さ予定量の数倍である。

この潜在的に起こり得る問題点に対処するために、スピンドルアダプタ４０に、スピンドルアダプタ４０内の凹部５６内を移動可能である環状ピストン５５が設けられている。このピストン５５は、Ｏリング５７によって凹部５６の壁とシールされ、それによってピストン５５の後ろに圧力チャンバ５６ａを形成する。この圧力チャンバ５６ａは、引張棒４１の中心を貫通して走り、引張棒４１の側壁を通り出るポート５８と流体連通している。引張棒４１の本体内のポート５８は、スピンドル軸２２の中央ポート２３と流体連通し、このポート２３はスピンドルアセンブリ４の入口２５と流体連通する。Ｏリング５９は、ポート５８を圧力チャンバ５６ａに対してシールするために使用される。従って、入口２５に正の流体圧力を供給することによって、流体圧力がポート２３、５８を介して圧力チャンバ５６ａに加えられる。この圧力が、ピストン５５をディスク５の内径に近接するディスク５の頂部表面と係合するように下降させ、ディスク５をキャップ６０の基準面６４に押し付け、又はクランプする。この例では、基準面６４は、キャップ６０の合わせ面６３と同一である。

従って、ディスク５の試験表面（即ち、最下表面）は、キャップ６０の頂部表面６３、６４と合わせられ、この頂部表面はスピンドルアダプタ４０と合わせられる。次いで、事実上、ディスク５の試験表面は、スピンドルアダプタ４０に（キャップ６０を介して）合わせられ、このスピンドルアダプタ４０は、既知のｚ−高さ基準面をもたらす。従って、ディスク５の試験表面のｚ−高さをヘッド７に対して決める際に、ディスク５の厚さの公差は排除される。

このクランプ装置の別の利点は、ディスク５に供給されるクランプ力がディスク５の厚さと無関係であることである。従って、ディスク５の厚さの公差はクランプ力に影響しない。同様に、これによって同じスピンドルアダプタ４０を異なる種類のディスク５に使用できるようになる。

このクランプ装置の別の利点は、ピストン５５に供給する流体圧力を変更することによって、スピンドルアダプタ４０のピストン５５とキャップ６０の基準面６４の間のディスク５に加えられるクランプ力を必要に応じて制御できることである。この場合も、実現されるクランプ力はディスク５の厚さと無関係である。全ての場合において、加えられるクランプ力がどのようなものであろうと、ディスク５の試験表面１０ｂは、キャップ６０の基準面６４と合う。

これによって、ディスク５の試験速度への加速中、ディスク５により大きなクランプ力を加えることができる試験技術が可能になる。これは、加速中に必要とされる高いトルクに起因するディスク５のアダプタ４０内での滑りを防止することを容易にする。これにより、ディスク５が滑るときに通常起きるディスク５に対する損傷が防止される。様々なディスク加速に対する最小クランプ力／軸方向荷重の例は以下の通りである。
１２ｋｒｐｍ／ｓ−２６Ｎ軸方向荷重又は１．４Ｂａｒ（約１４５ｋＰａ）クランプ圧力
１５ｋｒｐｍ／ｓ−３３Ｎ軸方向荷重又は１．８Ｂａｒ（約１８５ｋＰａ）クランプ圧力
１８ｋｒｐｍ／ｓ−４４Ｎ軸方向荷重又は２．３Ｂａｒ（約２３５ｋＰａ）クランプ圧力
ディスク５が試験用の所望の回転速度に到達した後、より少ないトルクが必要になり、従って、試験が行われている間クランプ力を減少させることができる。これにより、高クランプ力に起因するディスク５の変形の可能性を最小限に抑制される。これは、ディスク変形は試験結果に悪影響を及ぼすので望ましい。同様に、ディスク試験装置１では、試験されるディスク５は最終的にヘッドディスクアセンブリ内に組み込まれることが意図されているので、ディスク５に対する変形は極めて望ましくない。

クランプピストン５５のこの構成は、ディスク５がスピンドル４に搭載されたときでさえ、ディスク５の心合わせも可能にする。これを行うために、クランプ力はさらにゼロ又は実質的にゼロまで減少させられ、例えば、ディスク５の縁部を軽くたたくことによって、ディスク５はアダプタ４０内で心合わせされる。従って、例えば、スピンドルアダプタ４０を装置１から取り外す必要なく、又はボルトなどを緩めるためにどんな工具も使用する必要なく、ディスク５をスピンドル４に対して心合わせすることができる。

図４、５及び６に戻れば、自動化されたディスク交換機６の詳細図が示されている。このディスク交換機６は、基台７９及びリフト台８０を備えている。このリフト台８０は、その最上部表面に配置されるキャップ６０を受けるためのキャップ受け８０ａを有している。基台７９は、リフト台８０を上昇させることができる２つの圧縮空気圧リフター８１ａ、８１ｂを有している。ディスク交換機６は、リフト台８０に取り付けられ、従って、リフト台８０と一緒にリフター８１ａ、８１ｂによってやはり上昇する２つのグリッパアーム８２ａ、８２ｂも有している。

このグリッパアーム８２ａ、８２ｂの端部は、反対側のキャップ受け８０ａに隣接して延びている。グリッパアーム８２ａ、８２ｂは、それらの端部に内向きに突出するブレード８３ａ、８３ｂを有している。このグリッパアーム８２ａ、８２ｂは、回転軸８４によってリフト台８０に回転可能に取り付けられ、アクチュエータ８５によって内向きに回転するように作動させることができる。内向きに作動させるとき、突出するブレード８３ａ、８３ｂは、キャップ受け８０ａの両側のそれぞれの穴８０ｂを通過し、キャップ６０がキャップ受け８０ａ内にあるとき、キャップ６０の両側のそれぞれの凹部６５と係合する。この位置で、グリッパブレード８３ａ、８３ｂは、キャップ受け８０ａ内の所定の位置にキャップ６０を確実に保持する。キャップ６０を解放して、キャップ受け８０ａからキャップ６０を取り外せるようにするために、グリッパアーム８２ａ、８２ｂは外向きに作動して、グリッパブレード８３ａ、８３ｂをキャップ６０の両側の凹部６５から引っ込ませる。

図７を見れば最もよく分かるように、キャップ６０はその基準面６４から上向きに突出する３つの円筒状のピン６６を有している。これらのピン６６は、ディスク５がキャップ６０上に配置される際に、ディスク５の中央を通過し、それによってディスク５をキャップ６０上で心合わせし、以下で論じるように、ディスク交換機６が様々な位置に移動しているとき、ディスク５をキャップ６０上に保持するように、間隔をあけて配置されている。図７は、キャップ６０上の所定の位置にあるディスク５を示す。

図７を見れば分かるように、この実施形態のディスク交換機６はパック７に連結されている。従って、パック７のｘ−ｙ位置決め機９は、ディスク交換機６を移動させるのに使用することができる。このディスク交換機６は、必要に応じて、空気ベアリング上を移動してもよく、そして／又は、デッキ２にロックされていてもよい。ディスク交換機６は、スピンドルアセンブリ４の下のロード位置から、キャップ６０からディスク５をアンロードし、新しい未試験のディスク５を所定位置に配置するために、リフト台８０が作業者によってより容易にアクセス可能である、ブリッジ３から離れた受け位置にｘ−ｙ位置決め機９によって移動させることができる。

ディスク交換機６がスピンドルアダプタ４０の下の所定の位置にあるとき、リフト台８０を上昇させるために圧縮空気圧リフター８１ａ、８１ｂを作動させることによって、キャップ６０及びディスク５がスピンドルアダプタ４０まで移動して、キャップ６０とディスク５の間の連結が行われる。リフト台８０は、キャップ受け８０ａの中央の穴を貫通してキャップ受け８０ａの下に突出するラッチ解放ボタン５１の軸部分５１ｂを押すことによって、スピンドルアダプタボールラッチ連結具５０のラッチ解放ボタン５１を押すように配置される、（図６に示す）別のアクチュエータ８６を有している。

任意選択として、スピンスタンドはディスクフラッター制御装置（ＤＦＣＤ）（図示せず）を有していてもよい。このＤＦＣＤは、例えばステンレス鋼又はニッケル鍍金アルミニウム合金の材料の平らなブロックであり、試験中ディスク５の上側表面１０ａに極めて近接して配置され、ディスクが回転しているときに、ディスク５の振動を低減させるのを助ける。このＤＦＣＤは、圧縮空気圧装置（図示せず）によって上昇及び下降させることが可能である。

従って、以下の順序の動作がディスクをスピンドルにロードするために行われ、それらのうちのいくつかは同時に、又はわずかに異なった順序で行うことができる。
１．ディスク５がディスク交換機６のキャップ６０上に配置され、キャップ６０がスピンドルアダプタ４０の下に位置されるように、パック７がｘ−ｙ位置決め機９によって移動させられる。
２．ＤＦＣＤが上昇する。これは、ディスク５がキャップ６０上に平らに配置されておらずいくらか傾いている場合、ディスク５がリフト台８０によって上昇するときディスクがＤＦＣＤと確実に接触しないようにする。
３．引張棒４１が下降し、ディスク交換機６のリフト台８０が上昇する。
４．引張棒４１の連結具アセンブリ５０がコレット６１に入り、ラッチボタン５１がリフト台８０のアクチュエータ８６によって上向きに圧される。連結具アセンブリ５０の玉軸受５４が、玉軸受５４がコレット６１の移動止め縁部６２を通過できるように、内向きに落下する。
５．ラッチボタン５１が解放され、連結具５０の玉軸受５４が移動止め縁部６２と係合するように、付勢ばね５２によって下向きに押される。
６．グリッパアーム８２ａ、ｂがキャップ６０を解放するように外向きに回転させられる。
７．引張棒４１がピストン４４上の圧縮空気圧によって上昇し、それがキャップ６０及びスピンドルアダプタ４０を一緒に押圧する。
８．ＤＦＣＤが下降する。
９．リフト台８０が下降する。
１０．ディスク５に加えられる高加速トルクに起因するスリップが全く起きないように、高正圧をピストン５５を介して加えて、ディスク５をピストン５５とキャップ６０の基準面６４の間にクランプする。
１１．スピンドルモータが起動し、ディスク５を所望の速度まで回転させる。
１２．クランプ圧力が試験に適切なレベルまで減少する。
１３．ヘッド８がディスク５の正しいトラックの下になるようにパック７が移動し、試験を行うことができる。

ディスク５をスピンドルアダプタ４０から取り外すために、以下の順序の動作が行われ、それらのうちのいくつかは同時に、又はわずかに異なった順序で行うことができる。（スピンドル軸２２の回転が停止し、又は、最初の動作中、停止していることを前提とする）
１．ディスク交換機６がスピンドルアダプタ４０の下になるように、パック７がそのｘ−ｙ位置決め機９によって移動させられる。
２．ＤＦＣＤが上昇する。
３．ディスククランプ圧力が解除される。
４．引張棒４１が下降し、リフト台８０が上昇する。
５．グリッパアーム８２ａ、８２ｂがキャップ６０と係合する。
６．ラッチボタン５１がリフト台８０のアクチュエータ８６によって上向きに押される。引張棒の端部４２がキャップ６０のショルダ６２を通過し引っ込むことができるように、連結具５０の玉軸受５４が内向きに落下する。
７．リフト台８０が下降し、キャップ６０及びディスク５をそれと一緒に運ぶ。
８．パック７がｘ−ｙ位置決め機９によって移動して、ディスク交換機６を受けステーションの位置に配置する。

従って、例えばコンピュータ又はマイクロコントローラによって調整された、適切な制御信号を本明細書で前に説明した様々なアクチュエータ及び流体圧力源に供給することによって、ディスク交換機６が受け位置にあるとき、作業者が試験されたディスク５をディスク交換機６からアンロードし、新しいディスク５をその所定の位置に配置する必要なく、スピンドル４上のディスク５の交換を自動的に行うことができる。

本発明の実施形態を、図示の実施例を具体的に参照して説明した。しかしながら、説明された実施例に対して本発明の範囲内で変形又は改変を行うことができることは理解されるであろう。例えば、本発明は特定のスピンドル型式又は構成、又は本発明の説明中に具体的に説明したパック位置決め装置に限定されるものではない。

本発明の一実施形態によるスピンスタンドの一例を示す平面図である。 図１の装置の一部を切断で表わした側面図である。 図１のスピンドル、スピンドルアダプタ及びキャップをより詳細に示す図である。 図１のディスク交換機の平面図である。 図１のディスク交換機の側面図である。 図１のディスク交換機の側面における断面図である。 ディスクを定位置に有する図１のディスク交換機の図である。

Claims (24)

1. ディスクをスピンスタンドのスピンドルに取り付けるための装置であって、
   ディスクをスピンドルに取り付けるためのスピンドルアダプタと、
   キャップと
   を備え、前記スピンドルアダプタは、前記スピンドルアダプタ内に移動可能に配置される引張棒を有しており、前記引張棒は、前記キャップに反転しても連結可能なコネクタ端部と、流体圧力源に接続可能なピストンとを有しており、前記引張棒は、連結される際に、前記ピストンに加えられる流体圧力に応じて移動して、前記キャップ及び前記スピンドルアダプタを一緒に押圧することが可能であり、前記キャップ及び前記スピンドルアダプタは、その間に前記ディスクを保持できるように構成されていることを特徴とする装置。
2. 前記スピンドルアダプタが、連結され一緒に押圧されるとき、前記キャップの合わせ面と合致する合わせ面を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記キャップが、前記ディスクの表面の一部分と合致する基準面を有する、請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 前記スピンドルアセンブリが、流体圧力源に接続可能な第２のピストンを備えており、前記第２のピストンが、前記流体圧力に応じて前記ディスクを前記キャップの前記基準面にクランプするように構成される、請求項３に記載の装置。
5. 前記引張棒のコネクタ端部が、前記キャップを前記引張棒に反転して連結するためのラッチングアセンブリを備える、請求項１から４のいずれか１つに記載の装置。
6. 前記ラッチングアセンブリが、前記キャップを解放するために押すことが可能なラッチボタンを備える、請求項５に記載の装置。
7. 前記ラッチボタンが、前記ラッチングアセンブリの少なくとも１つの玉軸受と係合するためのカム面を有しており、前記ラッチボタンを押すことにより、前記少なくとも１つの玉軸受を、前記少なくとも１つの玉軸受が前記キャップの縁部を押し付けるロック位置にカムにより移動させて、前記キャップを前記引張棒上に保持する、請求項６に記載の装置。
8. 前記キャップを前記引張棒から切り離すことができるように、前記少なくとも１つの玉軸受をそのロック位置から離れて移動させることができるように前記ラッチボタンを押すことが可能である、請求項７に記載の装置。
9. 前記キャップは、前記ディスクが前記キャップ上に配置されるとき、前記ディスクを心合わせするように構成された３つの円錐ピンを有する、請求項１から８のいずれか１つに記載の装置。
10. 逆の構造を有するスピンドルと組み合わされた、請求項１から９のいずれか１つに記載の装置。
11. ディスクをスピンスタンドのスピンドルに取り付けるための方法であって、
    ディスクをキャップ上に配置するステップと、
    スピンドルに連結されたスピンドルアダプタにおける引張棒のピストンに流体圧力を加えて、前記引張棒を連結位置に移動させるステップと、
    前記キャップを前記引張棒に連結するステップと、
    前記引張棒の前記ピストンに流体圧力を加えて、前記キャップ及び前記スピンドルアダプタを一緒に押圧するステップと
    を含む方法。
12. 前記キャップを前記引張棒に連結する前記ステップが、
    前記引張棒のラッチアセンブリにおけるラッチ解放ボタンを押すステップと、
    前記キャップを前進させ、そして、前記ラッチ解放ボタンを解放して、前記キャップを前記ラッチアセンブリに係合させるステップと
    を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記キャップを前記引張棒に連結させる前記ステップを、ディスク交換機によって行い、前記ディスク交換機は、試験すべきヘッドを保持するための移動可能台に取り付けられ又は前記台と一体的に形成され、前記ディスクが前記スピンドルに搭載されるとき、前記移動可能台が、試験されるべき前記ヘッドを前記ディスクに対して所定の位置に移動させるように移動可能である方法であって、前記方法が、
    前記移動可能台及び前記ディスク交換機を、前記ディスク交換機が作業者に対しアクセス可能であるところの第１の位置に移動させるステップと、
    前記ディスクを前記キャップ上に配置するステップと、
    前記キャップが前記スピンドルアダプタの前記引張棒に連結されており、前記スピンドルよりも下方の第２の位置に、前記移動可能台及びディスク交換機を移動させるステップと
    を含む、請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
14. 前記移動可能台が、デッキ上を移動するために、空気ベアリング上に搭載されたパックである、請求項１３に記載の方法。
15. ディスクをスピンスタンドのスピンドルから取り外す方法であって、
    スピンドルに連結されたスピンドルアダプタにおける引張棒のピストンに流体圧力を加えて、前記引張棒を切り離し位置に移動させるステップと、
    ディスクを支持しているキャップを前記引張棒から切り離すステップと、
    前記ディスクを前記キャップから取り外すステップと
    を含む方法。
16. 前記キャップを前記引張棒に対し切り離す前記ステップが、
    前記引張棒のラッチアセンブリのラッチ解放ボタンを押すステップと、
    前記キャップを引っ込ませて、前記ラッチアセンブリからラッチ解放するステップと
    を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記キャップを前記引張棒から切り離す前記ステップを、ディスク交換機によって行い、前記ディスク交換機は、試験すべきヘッドを保持するための移動可能台に取り付けられ又は前記台と一体的に形成され、前記ディスクが前記スピンドルに搭載されるとき、前記移動可能台が、試験されるべき前記ヘッドを前記ディスクに対して所定の位置に移動させるように移動可能である方法であって、前記方法が、
    前記移動可能台及びディスク交換機を、前記キャップが前記スピンドルアダプタの前記引張棒から切り離されており、前記スピンドルよりも下方の第１の位置に移動させるステップと、
    前記移動可能台及びディスク交換機を、前記ディスク交換機が作業者に対してアクセス可能であるところの第２の位置に移動させるステップと、
    前記ディスクを前記キャップから取り外すステップと
    を含む、請求項１５又は請求項１６に記載の方法。
18. 前記移動可能台が、デッキ上を移動するように空気ベアリング上に搭載されるパックである、請求項１７に記載の方法。
19. スピンスタンド内のディスクを交換するために、前記スピンスタンドのデッキ上を移動可能な移動可能台であって、キャップを、ディスクが前記キャップ上に配置された状態で、保持するように構成されたリフト台を備え、前記リフト台が、前記リフト台を上昇させて、前記キャップを、スピンスタンドにおける逆スピンドルのスピンドルアダプタに連結可能にするための少なくとも１つのアクチュエータを有していることを特徴とする移動可能台。
20. 前記リフト台上で、前記キャップを受けるためのキャップ受けと、前記キャップを前記キャップ受け内に取り外し可能に保持するように構成されたグリッパアセンブリとを備える、請求項１９に記載の移動可能台。
21. 前記スピンドルアダプタ上のラッチ解放ボタンを押して、前記キャップを前記スピンドルアダプタから切り離すためのアクチュエータを備える、請求項１９又は請求項２０に記載の移動可能台。
22. 前記移動可能台が、読取り／書込みヘッドを受けるためのヘッド受け部分を有する、請求項１９から２１のいずれか１つに記載の移動可能台。
23. 前記移動可能台が、デッキ上を移動するために、空気ベアリング上に搭載されたパックである、請求項１９から２２のいずれか１つに記載の移動可能台。
24. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の装置と、前記スピンドルアダプタが取り付けられたスピンドルと、デッキと、前記デッキ上に配置可能な請求項１９から２３のいずれか１つに記載の移動可能台とを備えるスピンスタンド。

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