JP5004128B2 - 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及び方法 - Google Patents

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及び方法に関する。

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む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に、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場合に、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、流体圧力を供給するための、内部を貫通する流体圧力ポートを有するスピンドルと、スピンドルに取り付けられ、そして、ディスクを保持するためのスピンドルアダプタとを備え、スピンドルアダプタは、ピストンを有しており、このピストンは、スピンドルの流体圧力ポートを通って付与される流体圧力に応じて、ピストンと、これに対向する表面との間においてディスクをクランプするようにスピンドルアダプター内を移動可能である。

流体圧力ポートに加えられる流体圧力を変化させることによって、ディスクへのクランプ力を変えることが可能である。これによって、ディスクが試験速度に加速される際に、ディスクの滑りを防止するために、高いクランプ力を使用することが可能になる。試験速度に到達したときに、クランプ力が試験クランプ力に減少し、これにより、過剰なクランプ力に起因してディスクが変形する虞が減少する。このクランプ力は、ディスクがスピンドルに取り付けられた際に、ディスクをスピンドルアダプタ内で軽く押して心合わせすることが可能なように、さらに減少させることもできる。

ディスクに対するこのクランプ力は、ディスクの厚さとは無関係である。これは、引き続き試験されるディスク間のディスク厚さの公差がクランプ力に影響を与えないという利点を有する。これは、異なる等級の媒体に同じスピンドルアダプタを使用することができるという利点も有する。

一実施形態では、この対向する表面は基準面であり、この基準面と合致するディスクの表面はディスクの試験すべき表面である。このような構造により、試験すべきディスク表面が、クランプピストンによってスピンドルアダプタの基準面に対して押圧されることによって、スピンドルアダプタの基準面に合うことが可能になる。これにより、引き続き試験されるディスクの厚さの公差がｚ−高さ予定量から除去される。

一実施形態では、この装置はキャップを備え、このキャップは、ディスクが、スピンドルアダプタ上に配置され、又は、スピンドルアダプタから取り外されることを許容するように、スピンドルアダプタに取り付け、又は、スピンドルアダプタから取り外し可能であり、キャップは、スピンドルアダプタの表面部分と合致するための第１の表面部分と、基準面をもたらす第２の表面部分とを有している。この構造により、スピンドルアダプタからのディスクの簡単な取外し及び挿入が可能になる。キャップは、ディスクの試験表面に対して合致する基準面を提供する。このキャップは、スピンドルアダプタに対しても合致する。これによって、ディスクの底部表面が、逆の構造を有するスピンドル形態のスピンドルアダプタに対して合致することが可能になる。これによって、引き続き試験されるディスクの厚さの公差をｚ−高さ予定量から除去しながら、ディスクの底部表面を試験することが可能になる。（逆の構造を有するスピンドルとは、逆位置に配置され、すなわ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本体の下に配置されるスピンドルである。）
一実施形態では、この装置はキャップを備え、このキャップは、ディスクが、前記スピンドルアダプタ上に配置され、又は、前記スピンドルアダプタから取り外されることを許容するように、前記スピンドルアダプタに取り付け、又は、前記スピンドルアダプタから取り外し可能であり、このキャップは対向する表面をもたらす。この構成によって、ディスクをスピンドルに容易にかつ迅速に取り付けることが可能になる。

このピストンは環状であってもよい。これによって、均一なクランプ力をディスクの円周に亘って付与することができる。

このスピンドルは、逆の構造を有するスピンドルであってもよい。逆の構造を有するスピンドルは、スピンドルを比較的短くできるという利点を有する。

本発明の第２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方法が提供され、
このスピンドルは、流体圧力を供給するための、内部を貫通する流体圧力ポートと、スピンドルに取り付けられ、ディスクを保持するように構成されたスピンドルアダプタとを有しており、スピンドルアダプタはピストンを有しており、このピストンは、スピンドルの流体圧力ポートを通って付与される流体圧力に応じて、ピストンと、これに対向する表面との間においてディスクをクランプするようにスピンドルアダプター内を移動可能である。上記方法は、ディスクをスピンドルアダプタに提供するステップと、スピンドルの流体圧力ポートに流体圧力を加えて、ピストンにディスクを対向する表面に対してクランプさせるステップと、スピンドルによってディスクを回転させるステップとを含んでいる。

この方法は、ディスクが所定の試験速度まで回転したときに、流体圧力を試験流体圧力に減少させるステップと、ディスクが所定の試験速度にあるときに、読取り／書込みヘッドによってディスクから読み取り又はディスクに書き込むステップとを含んでいてもよい。

この対向する表面は基準面であり、この方法は、読取り／書込みヘッドによって基準面と合致するディスクの表面からの読取り又は表面への書込みを行なうためのステップを含んでいてもよい。

一実施形態では、スピンドルアダプタの表面部分と合致する第１の表面部分と基準面をもたらす第２の表面部分とを有するキャップを設け、ディスクをスピンドルアダプタまで提供するステップが、キャップ上にディスクを位置決めするステップと、スピンドルアダプタと対向する所定の位置になるように、キャップ及びディスクを移動させるステップと、キャップ上のディスクをスピンドルアダプタまで提供するステップと、第１の表面部分がスピンドルアダプタの表面部分と合致し、第２の表面部分が読み込まれ又は書き込まれるディスクの表面と合致するように、キャップをスピンドルアダプタに嵌合させるステップとを含んでいる。

この方法は、流体圧力を減少させて、ディスクが、衝撃力に応じて、対向する表面に対して横断方向に移動することを可能にするステップを含んでいてもよい。

このピストンは環状であってもよい。このスピンドルは逆の構造を有するスピンドルであってもよい。

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に解放可能に連結可能である。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の平面図である。 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 (13)

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、
   流体圧力を供給するための、内部を貫通する流体圧力ポートを有するスピンドルと、
   前記スピンドルに取り付けられ、そして、ディスクを保持するためのスピンドルアダプタであって、ピストンを有しており、前記ピストンは、前記スピンドルの流体圧力ポートを通って付与される正の流体圧力に応じて、前記ピストンと、これに対向する表面との間において前記ディスクをクランプするようにスピンドルアダプタ内を移動可能であるところのスピンドルアダプタと、
   前記流体圧力ポートに対する正の流体圧力の供給を、制御信号に応じて制御するための流体圧力制御手段であって、少なくとも２つの異なる流体圧力を供給して、前記ディスクをクランプするためのそれぞれ異なるクランプ力を実現するところの流体圧力制御手段と
   を備えることを特徴とする装置。
2. 前記対向する表面が基準面であり、前記基準面と合致する前記ディスクの表面が前記ディスクの試験すべき表面である、請求項１に記載の装置。
3. キャップを備え、前記キャップは、前記ディスクが、前記スピンドルアダプタ上に配置され、又は、前記スピンドルアダプタから取り外されることを許容するように、前記スピンドルアダプタに取り付け、又は、前記スピンドルアダプタから取り外し可能であり、前記キャップは、前記スピンドルアダプタの表面部分と合致するための第１の表面部分と、前記基準面をもたらす第２の表面部分とを有する、請求項２に記載の装置。
4. キャップを備え、前記キャップは、前記ディスクが、前記スピンドルアダプタ上に配置され、又は、前記スピンドルアダプタから取り外されることを許容するように、前記スピンドルアダプタに取り付け、又は、前記スピンドルアダプタから取り外し可能であり、前記キャップが対向する表面をもたらす、請求項１に記載の装置。
5. 前記ピストンが環状である、請求項１から４のいずれか１つに記載の装置。
6. 前記スピンドルが逆の構造を有するスピンドルである、請求項１から５のいずれか１つに記載の装置。
7. 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方法であって、前記スピンドルは、正の流体圧力を供給するための、内部を貫通する流体圧力ポートと、前記スピンドルに取り付けられ、ディスクを保持するように構成されたスピンドルアダプタとを有しており、前記スピンドルアダプタはピストンを有しており、前記ピストンは、前記スピンドルの流体圧力ポートを通って付与される正の流体圧力に応じて、前記ピストンと、これに対向する表面との間において前記ディスクをクランプするようにスピンドルアダプタ内を移動可能である方法において、前記方法が、
   前記ディスクを前記スピンドルアダプタに提供するステップと、
   前記スピンドルの流体圧力ポートに正の流体圧力を加えて、前記ピストンに前記ディスクを前記対向する表面に対してクランプさせるステップと、
   前記スピンドルによって前記ディスクを回転させるステップと、
   前記スピンドルの前記流体圧力ポートに異なる正の流体圧力を供給して、前記ピストンが前記ディスクを対向する表面に対して異なるクランプ力でクランプすることを可能にするステップと
   を含むことを特徴とする方法。
8. 前記ディスクが所定の試験速度まで回転したときに、前記流体圧力を試験流体圧力に減少させるステップと、
   前記ディスクが所定の試験速度にあるときに、読取り／書込みヘッドによって、前記ディスクからの読取り又は前記ディスクへの書込みを行なうステップとを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記対向する表面が基準面であり、前記方法が、
   読取り／書込みヘッドによって、前記基準面と合致する前記ディスクの前記表面からの読取り又は前記表面への書込みを行なうステップを含む、請求項７又は請求項８に記載の方法。
10. 前記スピンドルアダプタの表面部分と合致する第１の表面部分と前記基準面をもたらす第２の表面部分とを有するキャップを設け、前記ディスクを前記スピンドルアダプタまで提供する前記ステップが、
    前記キャップ上に前記ディスクを位置決めするステップと、
    前記スピンドルアダプタと対向する所定の位置になるように、前記キャップ及びディスクを移動させるステップと、
    前記キャップ上の前記ディスクを前記スピンドルアダプタまで提供するステップと、
    前記第１の表面部分が前記スピンドルアダプタの前記表面部分と合致し、前記第２の表面部分が読み込まれ又は書き込まれる前記ディスクの前記表面と合致するように、前記キャップを前記スピンドルアダプタに嵌合させるステップとを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記流体圧力を減少させて、前記ディスクが、衝撃力に応じて、対向する表面に対して横断方向に移動することを可能にするステップと、
    前記ディスクに衝撃力を加えて、前記ディスクを前記スピンドルに対して心合わせするステップとを含む、請求項７から１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 前記ピストンが環状である、請求項７から１１のいずれか１つに記載の方法。
13. 前記スピンドルが逆の構造を有するスピンドルである、請求項７から１２のいずれか１つに記載の方法。
    

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