JP3001873B2 - スピンスタンド及びディスク試験装置の平衡をとるための方法及び装置 - Google Patents

スピンスタンド及びディスク試験装置の平衡をとるための方法及び装置

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JP3001873B2 JP10343005A JP34300598A JP3001873B2 JP 3001873 B2 JP3001873 B2 JP 3001873B2 JP 10343005 A JP10343005 A JP 10343005A JP 34300598 A JP34300598 A JP 34300598A JP 3001873 B2 JP3001873 B2 JP 3001873B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転装置の平衡を
とるためのシステム及びテクニックに関し、更に詳細に
は、本発明は、そのアンバランスに起因する振動を減ら
すために、磁気ヘッド及びディスク検査装置のスピンス
タンドの平衡をとるためのシステム及びテクニックに関
する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタルデータの不揮発性記憶を必要
とする多くのシステムは、ディスクの磁気材料に記憶さ
れた情報を読み書きするために磁気コーティングされた
回転ディスク及びトランスデューサから成るデータ記憶
装置を含む。
【０００３】この種のデータ記憶装置内のトランスデュ
ーサは、一般に磁気ヘッドとして公知である。製造の
後、記憶密度、データ位置へのアクセス速度、信頼性及
びデータ保全性を含む操作上のパラメータ及び性能特徴
を測定するために、磁気ヘッドは、磁気ヘッド及びディ
スク検査装置で評価されることができる。この種の検査
装置の機械的な部品は、スピンスタンドとして公知であ
る。スピンスタンドは、磁気ヘッド支持素子、及びスピ
ンドルと呼ばれる回転可能な磁気ディスクパック支持素
子を一般に含む。ディスク、及びスピンドルの回転軸
（または等価的にスピン軸）に垂直な方向に対して磁気
ヘッドの直線移動を容易にするために、磁気ヘッド支持
素子が、摺動可能にスピンスタンドに付けられる。従来
技術のスピンスタンドの実施例は、本発明の譲受人であ
るカリフォルニア州サンホゼのGuzikTechnical Enterpr
ises社により製作されたモデルＳ７１７０１である。
【０００４】磁気ヘッドを評価するために、テストディ
スクパックは、スピンスタンドのスピンドルに据え付け
られる。ディスクパックは、ドライブアセンブリのスピ
ンドル上のユニットとして据え付けられるように適応さ
せられる１つまたは複数のセットの磁気ディスクを記述
するために使用される一般的な技術用語である。テスト
の間、ディスクパックは１００００ｒｐｍを上回る速度
で回転できる。スピンスタンドのスピンドルがこの種の
高速で回転するので、スピンドル、及びその上に取り付
けられるディスクパックの振動を引き起こしてテストの
精度を悪くする遠心力を回避するために、スピンドルは
注意深く平衡をとられなければならない。回転素子内の
振動は、ディスクトラックの上の磁気ヘッドのトラッキ
ングエラーを引き起こす場合もある。この種のトラッキ
ングエラーは、特に高いデータ密度システムと関連して
重要であり、最新型のデータ記憶装置内のディスクトラ
ックの半径方向の密度が、１００００トラック／インチ
と同じ程度であり得る。振動を最小にするために、ディ
スクパックの回転により発生する遠心力の連続が回転軸
の周り、及び垂直方向に一様に分布させられる。力がそ
のように分布される時、ディスクパックによって、発生
する各遠心力ベクトルは回転軸の周りに１８０度の方向
で配向される等しい力により相殺され、その結果、有効
な力は残らない。回転ディスクパックにより発生する遠
心力が一様に分布されない時にアンバランスが起こり、
完全な相殺が起こらないので、軸から外側へ放射状に向
く有効な力が残る。
【０００５】スピンドル上に据え付けられる時、ディス
クパックはまた高速で回転するので、振動を最小にする
ためにディスクパックはまた平衡をとられなければなら
ない。従来技術のシステムでは、スピンドル及びディス
クパックは、多目的平衡試験機（例えば、Hems Balanci
ng Systems社のＢＴ−２５）によって、平衡をとられ
る。
【０００６】スピンドルがディスクパックと無関係に平
衡をとられるので、もしスピンドルの平衡をとるために
使用される回転軸がディスクパックの平衡をとるために
使用される回転軸と一致しない場合、ディスクパックが
スピンドルに取り付けられる時にアンバランスがまだ存
在してもよい。テストディスクパックは、損害または修
正されたテスト仕様の結果として、時折スピンスタンド
から除去して交換されなければならない。各ディスクパ
ックは固有であるので、ディスクパックを交換すること
は潜在的なアンバランスをつくり出し、新しいスピンド
ル／ディスクパックの釣り合いプロシージャを必要とす
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
スピンドルに取り付けられるディスクパックを用いてス
ピンスタンドスピンドルの平衡をとることができる、修
正可能なスピンスタンドを提供することである。
【０００８】本発明の他の目的は、このスピンドルに取
り付けられるディスクパックを用いてスピンスタンドス
ピンドルの平衡をとるための方法を提供することであ
る。
【０００９】本発明の更なる目的は、アンバランス測定
のための自動化された内蔵システムを有するスピンスタ
ンドを提供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、このスピンドルに取
り付けられるディスクパックを用いてスピンスタンドス
ピンドルの平衡をとる自動化された手段を実現すること
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁気ヘッド及
びディスク試験システムのスピンスタンドの平衡をとる
ための方法と装置を目的とする。本発明の装置は、ベー
ス部材に接続したスピンドル支持物を含むディスク支持
アセンブリ、回転軸の周りの前記スピンドル支持物に関
して回転可能であるスピンドル、及び回転軸の周りでス
ピンドルを回転させる選択可能な運転のためのスピンド
ル駆動装置から成る。支持アセンブリも、スピンドル支
持物に関してスピンドルの瞬間的な角度の位置の表す信
号を発生する位置インジケータを含む。本発明の装置は
更に、スピンドルに添付される少なくとも１つの平衡ア
センブリを含むので、平衡アセンブリはスピンドルに関
して回転軸の周りで回転可能である。複数の平衡重りが
平衡アセンブリの範囲であり、各重りは回転軸に関して
放射状の方向に関連する経路に沿って配置される。スピ
ンドル及びディスクパックアセンブリ内の固有のアンバ
ランスの効果を相殺するために、重りは経路に沿って調
整可能である。本発明の装置は、回転軸のまわりの前記
スピンドルの角度の位置の関数として、ベース部材に関
してスピンドルの放射状方向を向く加速を表す信号を発
生する加速度計も含む。本発明の装置は、更に、前記ス
ピンドルの最大加速に対応するスピンドル角度の位置を
決定し、最大加速を相殺するために平衡重りの１組の補
正位置を計算する計算要素を含む。
【００１２】本発明の好適な実施例によれば、計算の要
素は、前記スピンドルの少なくとも二つの回転に対し
て、対応する角度の位置で加速を表す信号を平均する。
【００１３】他の実施例では、本発明は、計算要素によ
り決定された前記補正位置に従うように重りの平衡を自
動的に調節するメカニズムを含む。
【００１４】更に他の実施例では、ベース部材によるス
ピンドル振動の減衰を妨ぐように、ディスク支持アセン
ブリは、曲げやすいようにベース部材に取り付けられ
る。本発明はまた、いったん平衡プロシージャが完了し
たらディスク支持要素をベース部材に強く取り付けるた
めの固定メカニズムを含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、磁気ヘッドのスピンス
タンド及びディスクテストシステムの平衡をとるための
方法及びと装置を目的とする。
【００１６】本発明のスピンスタンドが、図１に図示さ
れる。一般に、本発明は、スライド１２及びスピンドル
ハウジング２０を支持するベースプレート１０を含む。
スライド１２は、ガイドレール１４に直線運動軸Ｘの方
向に直線運動をさせるように取付けられる。スライド１
２は、磁気ヘッドホルダー（例えば,複数の磁気ヘッド
１８ａ、１９ａ、１８ｂ、１９ｂ、１８ｃ、１９ｃを支
えるヘッドスタックハウジング１７から成るヘッドスタ
ック１６）を支持する。
【００１７】スピンドルハウジング２０が、ベアリング
メカニズム及び駆動メカニズム９０によりスピンドルハ
ウジング２０に取り付けられる回転可能なスピンドル２
２を含むので、直線運動軸Ｘに対して垂直である回転軸
Ｚのまわりでスピンドル２２を回転させられる。回転ス
ピンドル２２は、ベースプレート１０を通って延び、回
転エンコーダ５８に接続される。エンコーダ５８は、ス
ピンドル２２のスピンドルハウジング２０に関して一つ
の特別な角度の位置に対応するインデックスパルス６９
を発生する。従って、スピンドル２２が回転する時、エ
ンコーダ５８は一連のインデックスパルス６９を発生
し、パルス６９間の期間は、スピンドル２２の単一の回
転に対応する。実施例において、回転エンコーダ５８
は、ヒューレットパッカード社により生産されるＨＥＤ
Ｓ−９１４０回転エンコーダモジュールにより実施され
る。
【００１８】スピンドル２２はディスクパック３１を支
持し、ディスクパックベース３３及び磁気ディスク３２
ａ、３２ｂ、３２ｃを含む。ディスクパックベース３３
は、ネジ２６によって、スピンドル２２に取り付けられ
る。磁気ディスクは、スペーサ３４ａ、３４ｂにより互
いに間隔を置き、ディスクパックベース３３に取り付け
られる。磁気ディスク３２ａがディスクパックベース３
３のフランジ部分の上に載り、スペーサ３４ａが磁気デ
ィスク３２ｂの上面に載り、スペーサ３４ｂがディスク
３２ａの上面に載り、磁気ディスク３２ｃがスペーサ３
４ｂに載るので、ディスクはスペーサに挟まれる。上側
ディスク３２ｃの上面は、同様に圧縮可能で、弾性のあ
るスペーサ３６を支持するスペーサ３４ｃを支持する。
予めロードされたスペーサ３８は、スペーサ３６の上に
配置される。
【００１９】テストのために各々のディスクに情報を読
み書きするために、ヘッド１８ａ、１９ａ、１８ｂ、１
９ｂ、１８ｃ、１９ｃが磁気ディスク３２ａ、３２ｂ及
び３２ｃの各表面にロードされる。ヘッド１８ａ、１８
ｂ、１８ｃは磁気ディスクの上面とかみ合い、ヘッド１
９ａ、１９ｂ、１９ｃはディスクのより低い表面とかみ
合う。
【００２０】ディスクパック３１のディスク及びスペー
サが、平衡キャップ４０によりディスクパックベース３
３に据えられる。このキャップが、ねじ切りされたシリ
ンダ４０ａ、及び平衡部品４２から成る。シリンダ４０
ａは、ディスクパックベース３３の上端部に作られた、
ねじ切りされた開口部４０ｂにねじ込まれる。図４に図
示される実施例において、４４ｆを通して予めロードし
ている６つの開口部４４ａは、平衡部品４２の内部に回
転軸Ｚと平行に配置される。４６ｆを通しての予めロー
ドされた６つの重り４６ａは、予めロードされたスペー
サ３６を圧縮し、回転軸Ｚの方向にディスクパックを予
めロードするために４４ｆを通してねじ切りされた予め
ロードされた開口部４４ａにそれぞれねじ込まれる。一
般に、予めロードされた開口部４４の数は６より多くて
も少なくてもよく、予めロードされる重り４６は当業者
にとって公知の他の手段により固着することができ、調
節可能である。図３は、平衡部品４２、回転軸Ｚを横切
る軸に沿って部分的に区分されるディスクパック３１、
予めロードされた開口部４４ａ、予めロードされた重り
４６ａを示す。図示された実施例では平衡部品が平衡キ
ャップと一体化され、着脱可能であるが、他の実施例は
強くスピンドル２２に取り付けた平衡要素を含むことが
できる。
【００２１】図４に示すように、平衡キャップ４０の平
衡部品４２は、部品４２の一様に間隔を置かれた半径に
沿って穴をあけられた６つのねじ切りされた平衡開口部
４８ａを有する。平衡重り５０ａ〜５０ｆは、それぞれ
平衡開口部４８ａ〜４８ｆにねじ込まれ、平衡プロシー
ジャを実現する。本発明の他の実施例では、平衡開口部
の数は６より多いか少ないかであり、平衡重りは、回転
軸Ｚのまわり（即ち、部品４２の不均一に離間された半
径に沿って）に非対称に分布させられる。図示された実
施例では、平衡重りは、回転軸に関して放射状の方向を
向く経路に沿って調節可能である。他の実施例では、調
整経路は他の向きを仮定することができ、その結果、放
射状の方向だけが調整可能な構成要素である。図２は、
平衡部品４２及び回転軸Ｚを横切る軸に沿って部分的に
区分されるディスクパック３１、平衡開口部４８ａ、及
び平衡重り５０ａを示す。図３は、磁気ディスクの下に
設置された第２の平衡部品９２、及び平衡重り９４の第
２のセットを含む、本発明の代替実施例を示す。図３の
断面図では、平衡重り５０ａ及び９４ａが図示されてい
る。
【００２２】本発明の平衡システムは、スピンドルハウ
ジング２０に取り付けられる加速度計５２を含む。マサ
チューセッツ州のSｅtrａ Systｅms社により製造された
モデル１４１加速度計は、本発明の目的に適している典
型的な加速度計５２である。スピンドルハウジング２０
は、ベースプレート１０に固定されたアダプタ５５に強
く取り付けられるか、バネ５７によりベースプレート１
０に対して可撓性接続を有することができる。後者の場
合、スピンドルハウジング２０は、錨ネジ５９によりベ
ースプレート１０に強く取り付けられることが可能であ
る。錨ネジ５９がねじ切りされた開口部５３にはめ込ま
れるように、バネ５７は圧縮され、スピンドルハウジン
グ２０はベースプレート１０の方へ引かれる。錨ネジ５
９がねじ切りされた開口部５３に完全にかみ合わされる
時、スピンドルハウジングは強くベースプレート１０に
取り付けられる。スピンドルハウジング２０及びベース
プレート１０間の可撓性の結合（即ち、錨ネジ５９がは
ずされる時）は、ベースプレート１０がスピンドルハウ
ジング２０及び加速度計５２の振動が減衰させないよう
にし、従って、スピンドルハウジング２０により経験さ
せられる力の正確な測定を提供する。平衡プロシージャ
が完全である時、錨ネジ５９をかみ合わせることによ
り、スピンドルハウジング２０及び加速度計５２がベー
スプレート１０にしっかり固定される。
【００２３】スピンドル２２に関していくつかの任意の
角度位置内で平衡キャップ４０を用いてディスクパック
３１を据え付けた後、支持物７２に取り付けられた光源
７０（例えばレーザーペン）が適切な平衡の結果を達成
するために使用される。支持物７２は、スピンドルハウ
ジング２０に接続している。光源７０の光は、インデッ
クスパルス６９がエンコーダ５８から来る時に点灯す
る。図４に示されるように、幅が狭い光ビームが平衡キ
ャップ４０の上面に彫られたスケール４９を照らす。ス
ケール４９のしるしが、平衡キャップ４０の離散的な角
度の位置にマークする。このスケールの０のしるしに対
応する角度の位置は、開口部４８の一つ（例えば、開口
部４８ａ）と同じ角度の位置である。従って、スケール
４９の照らされたしるしは、インデックスパルス６９及
びスケール４９のゼロ角点の間の角度の変化の指示を提
供する。加速度計５２は、プリアンプ／フィルタ６２の
入力６２inに接続している。プリアンプ／フィルタ６２
の出力が、Ａ／Ｄコンバータ６４（今後はＡＤＣと呼
ぶ）の入力に接続している。ＡＤＣ６４の出力は、イン
タフェース６６を経てコンピュータ６８に接続してい
る。エンコーダ５８からのインデックスパルス６９のシ
ーケンスはまた、インタフェース６６を経てコンピュー
タ６８に接続している。プリアンプ／フィルタ６２、Ａ
ＤＣ６４、インタフェース６６及びコンピュータ６８
は、測定値データ処理ユニット（今後はＭＤＰＵと呼
ぶ）を形成する。
【００２４】ＭＤＰＵへの加速度計５２からの信号は、
加速度計５２により経験される瞬間的な力を表す。ＭＤ
ＰＵは、インデックスパルス６９のシーケンスと一緒に
この信号を受信し、加速度計により経験される力、また
は等価的に、スピンドル角度の位置Φの関数としてスピ
ンドルハウジング２０により経験される力を表す信号Ａ
（Φ）を発生する。図示された実施例では、加速度計５
２は、回転軸Ｚに対して実質的に垂直な方向の線形加速
度を測定する。他の実施例では、加速度計は、回転軸Ｚ
に対して直角かまたは直角ではない１つ以上の他の方向
の線形加速度を測定できる。実施例において、加速度計
は三つの相互に直角な方向の加速度を測定するので、い
かなる方向の加速度もデカルト座標内の構成要素を分析
することにより決定できる。他の実施例ではさらに、こ
こで記載されている１つ以上の線形加速度に加えて、加
速度計はスピンドルの角加速度を測定できる。
【００２５】１つの測定操作の間、ディスクパック３１
及び平衡キャップ４０が取り付けられた状態で、ＭＤＰ
Ｕがスピンドル２２の一つの完全な回転に対するＡ
（Φ）を決定できる。インデックスパルス６９が回転エ
ンコーダ５８により出される時、角度位置Φ＝０はスピ
ンドルの角度位置として定義される。図５に示されるよ
うに、スピンドル２２、ディスクパック３１及び平衡キ
ャップ４０が完全に平衡をとられる時、測定されるＡ
（Φ）は、ノイズを除いてゼロである。図６に示される
ように、アンバランス条件がスピンドル２２、ディスク
パック３１、及び平衡キャップ４０に存在する時、測定
されるＡ（Φ）はノイズに加えて有意な主高調波成分Ｈ
（Φ）を含む。主高調波は、数学的にＨ（Φ）＝Ｈ0[ s
in(Φ＋Φ0-π／２）]として表わすことができる。有効
な残留遠心力ベクトルＦが、スピンドル２２に回転軸の
反対方向に作用し、回転軸Ｚのまわりに関して１８０度
の方向を向く等しい力により相殺されなかったので、ア
ンバランス条件は存在する。振動の主高調波Ｈ（Φ）の
振幅Ｈ0は遠心力ベクトルＦの大きさ｜Ｆ｜に比例し、
この高調波の位相変化Φ0はベクトルＦの角度位置を決
定する。インデックスパルス６９に関する平衡重り５０
ａ〜５０ｆの角度位置、質量ｍi、及びこれらのネジに
対するネジ山のピッチｔiは全ての定数であり、容易に
測定できる。いったんＡ（Φ）が測定されたら｜Ｆ｜及
びＨ0間の比例係数ｃを決定できるので、ｉ〜ｆ全てに
対して（スカラー乗算により）各ネジＳiの方向のＦの
Ｆi成分を見い出し、ネジＳiをθiまで回転させること
により（但し、ωはスピンドルの角速度である）この成
分を補正することが可能である。
【数４】
【００２６】測定上のノイズの有害な効果は、上記の測
定をＮ回繰り返し、（高調波から独立しているノイズが
次のサンプルにわたって互いに関連しないので）結果を
平均することにより、Ｎの平方根だけ減少させることが
できる。
【００２７】残留遠心力Ｆの値は、振動の主高調波の振
幅Ｈ0に比例するが、Ａ（Φ）の他の高調波成分のため
に必ずしも振動Ａ（Φ）の振幅Ａ0には比例しない。Ｆ
の本当の角度位置Φ0は、また、振動自体よりむしろ振
動の主高調波から測定されなければならないＡ0及びＨ0
の値は非常に近く、アンバランスの程度が高い時、Φ 0
の値は正確に測定できる。しかし、Ｆを見い出すために
振動曲線Ａ（Φ）が単独で使用される時、他の高調波の
影響は測定の精度を実質的に減少させる。１次元の相関
関係分析は、振動曲線Ａ（Φ）から主高調波Ｈ（Φ）の
最善近似を（平均自乗法で）導く。それは、一つの高調
波を見いだすのに必要なだけなで、相関関係プロシージ
ャは簡単であり、次式を使用して実現できる。
【数５】
【数６】 これらの式は連続関数の積分を記述しているが、数値を
求める関数が１組の離散的なデータサンプルとして表さ
れる時、積分が加法と取り替えられることを当業者は認
識している。
【００２８】新しいスピンスタンドの平衡装置は、磁気
ヘッド及びディスクをテストするためにスピンスタンド
を使用する前に、まず較正しなければならない。初期較
正プロシージャは、特別な参照ディスクパック３１、及
び平衡キャップ４０をスピンドル２２に取り付けること
により始まる。ディスクパック３１の角度位置、平衡キ
ャップ４０、及びスピンドルの組合せは、光源７０が平
衡キャップの上面に彫られるスケール４９のゼロ角度を
指すまで調節される。公知の制御されたアンバランスを
つくり出すために、公知の質量ｍinitを有する平衡重り
５０は、開口部４８ａ内の公知の半径方向の位置ｒinit
に合わされる。ヘッド１８及び１９がディスク３２から
十分に離れるまでレール１４に沿ってスライド１２を移
動することにより、磁気ヘッド１８及び１９は各磁気デ
ィスク３２と反対方向に動かされる。スピンドルハウジ
ング２０及びベースプレート１０の間に可撓性の結合を
つくり出すために、錨ネジ５９はベースプレート１０か
らはずされる。それで、ディスクパック３１、平衡キャ
ップ４０、及びスピンドルの組合せは、最小限の有効な
速度で回転させられる。初期アンバランス力がＦと比較
して取るに足りないと仮定すると、ｒinit＝｜Ｆinit｜
＝ｍinitω2ｒinitである残留力ｒinitは、平衡重り５
０ａに起因するアンバランスのために、平衡重り５０ａ
の方向にスピンドル及びディスクパックアセンブリに作
用する。結果的な振動は、加速度計５２により検出さ
れ、ＭＤＰＵにより標本化される。
【００２９】スピンドル２２の各回転に対して、０≦Φ
＜３６０度の範囲でＡ（Φ）データセットを発生するた
めに、ＭＤＰＵは加速度計５２からの信号を標本化す
る。ＭＤＰＵは、スピンドル２２の回転Ｎ（例えば６
４）まで、加速度計５２からの信号を標本化することを
継続する。それからＭＤＰＵは、集められたデータセッ
トＮから複合データセットＡ~（Φ）を発生する。本発
明の実施例は、複合Ａ~（Φ）を発生するために単純な
算術平均計算を使用するが、複数のデータセットを結合
する他の方法（例えば平均、幾何平均、または調和平
均）も使用できる。それから振動の主高調波Ｈ（Φ）が
上記の相関関係法により決定され、最大値Ｈ0及び位相
変化α0が決定される。それで、｜Ｆ｜をＨ0に関係づけ
る比例係数ｃが計算され、ｃ＝ｍinitω2ｒinit／Ｈ0で
ある。ｃ及びα0の値は、不揮発性メモリ記憶装置にお
いて、記憶されて維持される。
【００３０】それぞれが全作動範囲を表すｃ及びα0の
値のいくつかの組を発生し記憶するように、上記のプロ
シージャは多様な回転速度で繰り返される。インデック
スパルス６９が平衡キャップ４０の目盛り４９のゼロ角
度、及びアンバランスをつくり出すネジ４８ａの位置に
対応するので、α0は、加速度計５２、及びフィルタ／
プリアンプ６２を含むデータ収集電気回路に固有である
位相変化に対応する。
【００３１】通常のテストプロシージャの間、スピンス
タンドの平衡装置は、各新しいディスクパック３１、及
び本発明のスピンスタンドのスピンドル２２に取り付け
られた平衡キャップ４０のために較正されなければなら
ない。一つの可能な手動の較正プロシージャは、次のよ
うである。 １．ヘッド１８及び１９がディスク３２から十分に離れ
るまでレール１４に沿ってスライド１２を移動すること
により、磁気ヘッド１８及び１９は各磁気ディスク３２
と反対方向に動かす。 ２．スピンドルハウジング２０及びベースプレート１０
の間に可撓性の結合をつくり出すために、錨ネジ５９は
ベースプレート１０からはずす。 ３．新しいディスクパック３１及び平衡キャップ４０
が、スピンドル２２に取り付ける。インデックスパルス
６９によって、光源７０が平衡キャップの上面に彫られ
たスケール４９を照らすようになるまで、スピンドルは
手動で回転させられる。スケール４９に照らされるしる
しの値が得られ、ＭＤＰＵに送られ、α0’と呼ばれる
α0の新しい値を発生するために、初期較正の間に確立
され、記憶されα0の値に加えられる。他の実施例は自
動取得及びＭＤＰＵ入力手段を取り入れることができる
が、図示された実施例では、光源７０により照らされる
しるしの値はユーザにより手動で読み込まれ、手動の入
力平均手段（図示せず）を経てＭＤＰＵに提供される。
新しい位相変化α0’は、データ収集電気回路に固有で
ある位相変化に対応し、それは、新しい平衡キャップ４
０上のスケール４９の、インデックスパルス６９及びゼ
ロしるし間の角度のオフセットを説明する。上記に記述
した手動の較正に代わるものとして、自動化された較正
プロシージャを使うことができる。
【００３２】１つの可能な自動化された較正プロシージ
ャは、次のようである。 １．ヘッド１８及び１９がディスク３２から十分に離れ
るまでレール１４に沿ってスライド１２を移動すること
により、磁気ヘッド１８及び１９は各磁気ディスク３２
と反対方向に動かす。 ２．スピンドルハウジング２０及びベースプレート１０
の間に可撓性の結合をつくり出すために、錨ネジ５９は
ベースプレート１０からはずす。 ３．平衡キャップ４０を有する新しいディスクパック３
１を、任意の位置内のスピンドル２２の上へ取り付け
る。各々が同じ質量mを有する平衡重り５０ａ〜５０ｆ
を開口部４８ａ〜４８ｆの所定の初期位置にそれぞれ据
え付ける（即ち、その全部を平衡キャップ４０の回転軸
から同じ距離ｒに設置する）。 ４．テストのために使用される角速度ωで、スピンドル
２２の回転を確立する。初期アンバランスが存在する場
合、それは図７の残留遠心力Fに対応する振動Ａ（Φ）
により明らかにされる。Ａ（Φ）は加速度計５２により
検出され、ＭＤＰＵにより受信される。スピンドル２２
のＮ（例えば６４）回転を通じて集められたＡ（Φ）デ
ータから、ＭＤＰＵは複合Ａ~（Φ）を計算する。ＭＤ
ＰＵは上記の相関関係処理により振動の主高調波Ｈ
（Φ）を決定し、続いてＭＤＰＵは最大値Ｈ0及び位相
変化Φ0を決定する。 ５．新しいアンバランス条件を得るために、スピンドル
２２の回転を止め、平衡重り５０ａの位置を変える（例
えば、開口部４８ａから抜き出す）。このアンバランス
は、図７の遠心力Ｆ1に対応する。 ６．再び、テストのために使われる速度で、スピンドル
２２の回転を確立する。異なる振動Ａ1（Φ）は、新し
いアンバランス条件の結果として起こる。Ａ1（Φ）
は、加速度計５２により検出され、ＭＤＰＵにより受信
される。スピンドル２２のＮ（例えば６４）回転を通じ
て集められたＡ（Φ）データから、ＭＤＰＵは複合Ａ~
（Φ）を計算する。ＭＤＰＵは上記の相関関係処理によ
り振動の主高調波Ｈ（Φ）を決定し、続いてＭＤＰＵは
最大値Ｈ1及び位相変化Φ1を決定する。
【００３３】力Ｆ1は、力Ｆ及びベクトルＦ0のベクトル
総和であり、図７に示されるように、｜Ｆ0｜＝ｍω2ｒ
は、Φ＝π＋αにおいて、半径方向の軸に沿って配向さ
れ、平衡重り５０ａの位置の変化に起因する。平衡キャ
ップ４０の開口部４８ａ及びインデックスパルス（Φ＝
０）の間の位相変化αの値が、次式を使用して定義でき
る。
【数７】 それで、｜Ｆ｜及びＨ0間の比例係数ｃは、次式から見
い出すことができる。
【数８】
【００３４】測定、並びにα及びｃの値の計算を終えた
後に、スピンドルの回転は止められ、平衡重り５０ａは
初期位置に戻される。αを計算する時に初期アンバラン
スのが値考慮されるので、上記の自動化された平衡プロ
シージャは、手動のプロシージャより正確である。光源
７０は、自動化されたプロシージャを実現する必要はな
い。スピンスタンド、スピンドル及びディスクパックシ
ステムの平衡をとるための一つの可能なプロシージャは
次のようである。 １．ヘッド１８及び１９がディスク３２から十分に離れ
るまでレール１４に沿ってスライド１２を移動すること
により、磁気ヘッド１８及び１９は各磁気ディスク３２
と反対方向に動かす。 ２．スピンドルハウジング２０及びベースプレート１０
の間に可撓性の結合をつくり出すために、錨ネジ５９は
ベースプレート１０からはずす。 ３．平衡キャップ４０を有する新しいディスクパック３
１を、任意の位置内のスピンドル２２の上へ取り付け
る。各々が同じ質量ｍを有する平衡重り５０ａ〜５０ｆ
を開口部４８ａ〜４８ｆの所定の初期位置にそれぞれ据
え付ける（即ち、その全部を平衡キャップ４０の回転軸
から同じ距ｒに設置する）。 ４．パラメータｃ及びαを決定するために、手動の較正
プロシージャまたは自動化された較正プロシージャに従
う。 ５．ディスクパック３１及び平衡キャップ４０を用い
て、作動速度ωでスピンドル２２の回転を確立する。Ａ
2（Φ）は、加速度計５２により検出され、ＭＤＰＵに
より受信される。スピンドル２２のＮ（例えば６４）回
転を通じて集められたＡ2（Φ）データから、ＭＤＰＵ
は複合Ａ2~（Φ）を計算する。ＭＤＰＵは上記の相関関
係処理により振動の主高調波Ｈ2（Φ）を決定し、続い
てＭＤＰＵは最大値Ｈ2及び位相変化Φ2を決定する。Ｍ
ＤＰＵは、較正段階で決定されるｃ及びαの値を使用し
て、平衡キャップ４０におけるゼロ角度に関する力の大
きさ｜Ｆ2｜＝ｃＨ2及び力Ｆ2の角度の位置Φ2−αを決
定する。それで、平衡キャップ４０の幾何学的パラメー
タ、及び当業者にとって公知のベクトル解析技術を使用
して、力Ｆ2はネジの方向の成分に分解される。ネジ５
０ａ〜５０ｆの位置及び重りが公知なので、Ｆ2の成分
を相殺する必要がある平衡重り５０ａ〜５０ｆ位置の変
化が、ＭＤＰＵにより容易に計算される。 ６．段階５で記載したように、スピンドル回転を止め
て、ネジ５０ａ〜５０ｆの位置を訂正する。 ７．ディスクパック３１、及び平衡キャップ４０を用い
て、動作速度ωでスピンドル２２の回転を確立する。Ａ
（Φ）は、加速度計５２により検出され、ＭＤＰＵによ
り受信される。スピンドル２２のＮ（例えば６４）回転
を通じて集められたＡ（Φ）データから、ＭＤＰＵは複
合Ａ~（Φ）を計算する。
【００３５】Ａ（Φ）の振幅が所定の限度内にある場
合、平衡プロシージャは完了する。その他の点では、段
階５及び６を繰り返す。Ａ（Φ）の振幅が所定の限度内
にある時、錨ネジ５９はきつく締められるので、スピン
ドルハウジング２０は強くベースプレート１０に固定さ
れる。それで、スピンスタンドは、磁気ディスクパック
３１を用いてヘッドスタック１６をテストするための準
備ができる。
【００３６】本発明の他の実施例では、平衡ネジ５０ａ
〜５０ｆの位置がスピンドル２２に設置される訂正メカ
ニズム８０、または平衡素子により訂正されることがで
きる。図８は、平衡ネジ５０ａに接続される訂正メカニ
ズム８０ａを示す。訂正メカニズム８０は、電気モータ
アクチュエータ（すなわちギアメカニズムを駆動してい
る回転モータ、または機械的な結合を駆動しているリニ
アモータ）、空気アクチュエータ、液圧アクチュエー
タ、または電磁アクチュエータを含むことができる。訂
正メカニズム８０は、ここで記載されている（スピンス
タンド、スピンドル、及びディスクパックシステムの平
衡をとるためのプロシージャの段階５の）位置変化に対
応して、ＭＤＰＵから訂正信号８２を受信する。
【００３７】発明が特定の実施例に関して図示され記載
されたが、これらの実施例が出願の発明の範囲を制限し
ないこと、及びいかなる修正及び変更も添付の請求項の
範囲内で可能であることが理解される。例えば、平衡部
品４２は必ずしも平衡キャップ４０の不可欠な部品でな
く、スピンスタンドスピンドルに別々の部品として据え
付けることができる。２つの平衡キャップ（１つはディ
スクパック３１の上端、他はディスクパック３１の下
端）は、平衡をとるためのために使用できる。平衡キャ
ップは、６以上または以下のネジ切りされた開口部４８
ａ〜４８ｆを有することができる。ベースプレート１０
へのスピンドルハウジング２０の浮遊性接続は、バネ５
７の代わりにゴムパッドを使用して実現できる。スピン
スタンドが磁気ヘッドテストと関連して記載されたが、
同じスピンスタンド及び同じ平衡プロシージャは、磁気
ディスクまたはディスクパックのテストに適用できる。
【００３８】以上、本発明の好ましい実施例について図
示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本
発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変
更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】内蔵の平衡システムを有する本発明のスピンス
タンドの模式的な部分断面図である。
【図２】図１において、描かれている、平衡重りの一つ
を例示する、スピンスタンドの模式的な部分断面図であ
る。
【図３】図１において、描かれている、第２の平衡重り
を例示する、スピンスタンドの模式的な部分断面図であ
る。
【図４】図１のスピンスタンドの平面図である。
【図５】スピンスタンドが最適に平衡をとられた条件に
おける、図１のスピンスタンドからの多様な信号のタイ
ミング線図である。
【図６】スピンスタンドが著しく平衡のとれていない条
件における、図１のスピンスタンドからの多様な信号の
タイミング線図である。
【図７】自動化された較正プロシージャの間に、スピン
ドル及びディスクパックシステムに適用される遠心力を
表す図である。
【図８】平衡ネジに接続された訂正メカニズムを示す図
である。
【符号の説明】
１０ ベースプレート １２ スライド １６ ヘッドスタック １７ ヘッドスタックハウジング １８、１９ ヘッド ２０ スピンドルハウジング ２２ スピンドル ３１ ディスクパック ３２ ディスク ３３ ディスクパックベース ３４、３６、３８ スペーサ ４０ 平衡キャップ ４２ 平衡部品 ４４、４８、５３ 開口部 ４６ 重り ４９ スケール ５０ ネジ ５２ 加速度計 ５５ アダプタ ５７ バネ ５８ エンコーダ ５９ 錨ネジ ６２ フィルタ／プリアンプ ６４ コンバータ ６６ インタフェース ６８ コンピュータ ６９ インデックスパルス ７０ 光源 ７２ 支持物 ８０ 訂正メカニズム ８２ 訂正信号 ９０ 駆動メカニズム ９２ 平衡部品 ９４ 平衡重り
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 1/00 - 1/38

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ａ．ｉ．ベース部材に接続されるスピン
    ドル支持物、 ｉｉ．スピン軸のまわりで前記スピンドル支持物に関し
    て回転可能なスピンドル、 ｉｉｉ．前記スピンドルを前記軸のまわりで回転するよ
    うに選択的に駆動するための駆動手段、及び ｉｖ．前記スピンドル支持物に関して前記スピンドルの
    角度位置を表す位置信号を発生するための手段、 Ｂ．前記スピンドルに添付され、前記平衡アセンブリが
    前記スピン軸のまわりで前記スピンドルを用いて回転可
    能であり、内部に複数の平衡重りを有し、各重りは関連
    する経路に沿って調整可能に配置され、前記経路は前記
    スピン軸に関して少なくとも部分的に放射状に配向され
    る、少なくとも１つの平衡アセンブリ、及び Ｃ．前記スピン軸のまわりの前記スピンドルの角度位置
    の関数として前記ベース部材に関して前記スピンドルの
    放射状方向の加速度を表す信号を発生するための手段を
    含むディスク支持アセンブリから成ることを特徴とす
    る、回転成分の平衡をとる平衡システムを含む、磁気ヘ
    ッド及びディスクの試験装置のスピンスタンド。
  2. 【請求項２】 前記スピンドルの最大加速度に対応する
    スピンドルの角度位置を識別するための手段、及び前記
    最大加速度を減らすために前記平衡重りの１組の位置を
    計算するための手段を含む計算要素を更に含むことを特
    徴とする、請求項１記載のスピンスタンド。
  3. 【請求項３】 前記ディスク支持アセンブリは可撓的に
    前記ベース部材に取り付けられ、一時的に前記ディスク
    支持要素を前記ベース部材に強く取り付ける手段を含む
    ことを特徴とする、請求項１記載のスピンスタンド。
  4. 【請求項４】 前記計算要素により計算される前記補正
    位置に従うように前記平衡重りを調節するための手段を
    含むことを特徴とする、請求項２記載のスピンスタン
    ド。
  5. 【請求項５】 前記スピンドル支持物はベース部材に接
    続されており、 Ａ．調整可能なように取り付けらた少なくとも１つの平
    衡重りを有する少なくとも１つの平衡アセンブリを提供
    し、前記平衡アセンブリは前記スピンドルに添付され、 Ｂ．予め定められた角速度で前記スピンドル及び前記デ
    ィスクパックを前記スピン軸のまわりで回転させ、 Ｃ．前記スピンドルの角度位置の関数として、前記ベー
    ス部材に関して前記スピンドルの放射状方向の加速度に
    対応する信号を発生し、 Ｄ．前記加速度の最大値を決定し、前記最大値に対応す
    るスピンドルの角度位置を識別するために前記信号を解
    析し、 Ｅ．前記加速度の前記最大値を減らすように、前記決定
    された最大値及び前記識別された角度位置に応答して、
    前記各平衡重に対する補正位置を決定する段階から成る
    ことを特徴とする、スピンドルに添付された同軸ディス
    クパックを含み、前記スピンドル及びディスクパックが
    スピンドル支持物に関して回転可能な磁気ヘッド及びデ
    ィスクの試験装置のスピンスタンドの回転成分の平衡を
    とる方法。
  6. 【請求項６】 前記各平衡重りが、関連する経路に沿っ
    て調整可能なように配置され、前記経路が前記スピン軸
    に関して放射状に配向されていることを特徴とする、請
    求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 補正位置を決定する前記段階が、 ｉ．前記加速度の最大値及び前記スピンドルの角度位置
    に対応する第１の力ベクトルを決定し、 ｉｉ．前記第１の力ベクトルに等しい大きさを有し、前
    記第１の力ベクトルの反対方向を向く第２の力ベクトル
    を決定し、 ｉｉｉ．少なくとも１つの前記関連する経路に沿う成分
    に前記第２の力ベクトルを分解する下位段階を更に含む
    ことを特徴とする、請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記各平衡重りがネジを含み、前記位置
    補正を成し遂げるために角度θiだけネジを回転させる
    段階を更に含み、前記角度θiは 【数１】 により表され、Ｆは、１からJまでの全てｉに対して、
    前記ｉ番目のネジの前記半径方向の経路に沿う前記第２
    の力の成分を表し、ｍiは前記ｉ番目のネジの質量を表
    し、ｔiは前記ｉ番目のネジのネジ山のピッチを表し、
    ωは前記平衡アセンブリの角速度を表し、Jは前記平衡
    アセンブリ内の平衡重りの数を表すことを特徴とする、
    請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記信号を解析する前記段階は、前記ス
    ピンドルの少なくとも２つの回転に対して対応する角度
    位置で前記受信された信号を平均する下位段階を含む、
    請求項５記載の方法。
  10. 【請求項１０】 【数２】 により表される前記高調波の主高調波、及び振幅Ｈ0を
    決定するために、前記信号を解析する前記段階は、前記
    信号の１次元の相関関係を含み、前記高調波の位相角度
    θ0は 【数３】 により表され、Ａ（Φ）は前記信号を表し、Φは前記角
    度位置を表し、前記位相角度θ0は予め定められた基準
    位置に関する前記スピンドルのオフセット角度を表すこ
    とを特徴とする、請求項５記載の方法。
JP10343005A 1997-12-02 1998-12-02 スピンスタンド及びディスク試験装置の平衡をとるための方法及び装置 Expired - Fee Related JP3001873B2 (ja)

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