JP5213334B2 - 磁気ヘッド及びディスク試験用スピンスタンドのための自動化ディスククランピング方法 - Google Patents

Description

本発明はスピンスタンド技術に関し、特にスピンスタンドのスピンドルに取り付けられ、スピンドルによって回転させられるディスクの真空チャッククランピング装置による固定方法に関する。

本願は２００６年１月１７日に出願された米国特許出願第６０／７５９５３６号「Vacuum Chuck Spinstand for Testing Magnetic Heads and Disks」の優先権を主張し、その内容は本願に参照として組み込まれる。

磁気ヘッド及びディスクテスターはＳＮ比及びトラック特性等の、磁気ヘッド及びディスクの特性を試験するために使用される機器である。磁気ヘッド及びディスクテスターは実際のハードディスクの動作中で起こるディスクに対するヘッドの動き及びディスクの回転速度をシミュレートしなければならない。各テスターは２つの構成要素、すなわち、一般にスピンスタンドと呼ばれるヘッドのディスクに対する動きを実施する機械的要素、及び測定及び測定された信号の計算及び分析を実施する電子的要素から構成されている。スピンスタンドはまた、磁気ディスク上にサーボ情報を書き込むために使用される機器であるサーボライターの機械的要素であるとともに、ヘッドのディスク上の浮上の高さを測定するために使用される機器である浮上高テスターの構成要素でもある。

ヘッド及びディスクテスターの従来技術のスピンスタンドの例は本願の出願人（Guzik Technical Enterprises）によって販売されているGuzik V2002 XY-positioning spinstand及びGuzik S-1701B Micro Positioning Spinstandを含む。

磁気記録の密度が増大すると、任意のディスク領域に対して付加的な情報トラックが圧縮される。トラックサイズの縮小はヘッドの位置付けに対する改善した精度の要求を増大させている。同様に、アクセス時間を短くするために、磁気ディスクの回転速度も増大している。さらに、付加的な記憶容量を与えるために、より多くのディスクがディスクスタックに加えられている。

ディスクが回転するとき、ディスク及び磁気ヘッドの両方に対して振動が誘発される。これらの振動はトラックの位置決め不良または位置ずれを起こす。場合によっては、トラックの位置ずれは許容不可能なレベルに達してしまい、スピンスタンドの動作を信頼できないものにしてしまう。

この問題に対する一般的な従来技術の解決法はキャップ組立品及びベース組立品から成るディスクチャック（または、ディスク保持装置）の使用である。キャップ及びベース組立品はキャップを貫通し、ベースにねじ込まれるねじの使用によってディスクをスピンドルに締め付ける。このねじはキャップをベースに取り付け、ねじの締め付けトルクに比例する力でディスクを締め付ける。しかしながら、この解決法は２つの問題点を有する。すなわち、締め付け力は締め付けトルクに依存するが、締め付けトルクの大きさは組立品毎に変化してしまう可能性がある。さらに、締め付け用のねじはディスクを取り替える度に手作業によって挿入及び取り外しされなければならず、試験処理にかかる時間を増大させている。

もう１つの従来技術の解決方は図８に示されているような、キャップ６及びベース９から成る、磁気ディスクを固定するためのクランピング構造（または、締め付け構造）である。この構造において、ディスク７はキャップ６とベース９の間に保持される。クランピング力（または、締め付け力）はベース取り付け用ねじ４４のポートを介して適用される真空状態によって与えられる。この真空状態はＵカップ封止４３を使用することによって一定の状態に維持される。キャップ６は強化ピン４１及び配置用ブッシング４５を使用することによってベース９の中心に配置される。キャップ６がベース９に挿入されたとき、ピン４１はピストン４２と位置調整用ブッシング４６の内壁との接触を防止する。キャップを取り外す場合、空気経路４４に正の圧力が適用され、それにより、Ｕカップ封止４３の壁が崩壊させられ、そして、封止４３または位置調整用ブッシング４６の封止面に磨耗を生じさせることなく、キャップ６をベース９から引き離される。

しかしながら、この方法は、単独で使用されたとき、ディスクを固定するためにキャップをベースに配置すること、及び試験完了後にディスクを取り外すためにキャップを取り外すこと等のオペレーターによる物理的な介入を必要とする。

したがって、スピンスタンドのスピンドルにディスクを迅速に固定するための、新規で改善された装置及び方法が望まれている。本発明の１つの目的はオペレーターの物理的な介入を必要とせずに、真空チャックのキャップをディスク上に機械的に配置し、該キャップをディスクから機械的に取り外すことによって従来技術のクランピング方法を自動化する、新規で改善された装置及び方法を提供することである。

本発明は上述の従来技術の制限を軽減する装置及び方法に関する。１つの例としての実施例に従うと、本発明の装置はスピンスタンドのスピンドルに厳密に取り付けられたベース、前記スピンドルに対して半径方向（または、放射方向）に移動可能な第２ベース、及び真空チャックキャップをスピンドル上のディスクに（または、スピンドル上のディスクから）安定的かつ迅速に移動させるための複数の線形アクチュエーターを備える。

本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は付随する図面とともに以下の詳細な説明を参照することにより、より明白になるだろう。図面において、同様な部材には同様な参照番号が付けられている。図面において、それらの相対的な寸法は必ずしも正確なものではなく、いくつかの部材は本発明の原理を説明するために強調されて描かれている。

本発明は、好まれるものとしてユーザーの介入を必要とせずに、クランピング装置の部品の一例のクランピングキャップをベース上に支持された磁気ディスク上に自動的に配置するために、図８に示されている種類の真空チャック組立品、または２つの部分から成る同様な真空クランピング装置／チャック組立品とともに機能することができる装置を提供する。そのような構成によりクランピングキャップが配置された後、本発明の装置は、好まれるものとしてユーザーの介入を必要とせずに、磁気ディスクを、例えば、試験信号を適用し、磁気ディスク及び／または磁気ヘッドを評価するために構成されたスピンスタンドのスピンドル上の所望の位置に保持するためにクランピングキャップ及びベースにクランプ力（または、締め付け力）を自動的に適用する。

好まれる形式において、本発明の装置は真空チャック組立品のベースを、試験されるまたは試験のために使用される磁気ディスクを受容するための位置で、スピンスタンドのスピンドル上の適所に保持するためのベースユニット上の支持を含む。ブラケットはエンドエフェクターとともにクランピングキャップを真空チャック組立品のベース上の配置のために選択的に持ち上げ、保持し、そして移送し、それにより試験される磁気ディスクをクランピングキャップと真空チャック組立品のベースの間に固定するように構成されている。ブラケットはスピンドル／ベースに対して遠隔の位置からクランピングキャップを持ち上げ、それを移送し、そして、適所に配置された磁気ディスクとともにそれを真空チャック組立品のベース上に位置付けるために、ブラケットを選択的に位置付けるための複数の線形及び／または回転式アクチュエーターに機能的に接続されている。そして、例えば、チャック組立品（または、保持装置組立品）が図８に示されているような種類の真空チャック（または、真空保持装置）である場合、クランピングキャップに真空チャック組立品のベースに対する保持力を確立してディスクを適所に保持するために、好まれるものとしてユーザーの介入を必要とせずに、真空状態が自動的にチャック組立品に適用される。好まれるものとしてプログラムされたデジタルコンピューターであるコントローラーは真空チャック組立品のベースに対するブラケットの移動、及びな真空チャック組立品に適用される真空を制御する。代替的な実施例において、コントローラー及び他のアクチュエーター駆動式位置付け用部材は、ユーザーの介入を必要とせずに、スピンスタンドのスピンドル上の真空チャック組立品に対してディスクを自動的に持ち上げ、移動し、そして取り外すように構成されている。

好まれる実施例において、装置の動作中、締め付け用キャップは線形アクチュエーターを使用して確実に保持される。好まれる実施例において、少なくとも１つの線形アクチュエーターは空気式である。

図１を参照すると、スピンドルの動作の前にクランピングキャップ６をスピンドル８上に取り付けられたディスク７に固定し、そしてスピンドルの動作の後にクランピングキャップ６をスピンドル８上に取り付けられたディスク７から取り外す、本発明に従って構成された機構または構成の例としての実施例が示されている。図１において、この機構はクランピング位置（または、締め付け位置）で示されている。ディスク７はスピンドルの動作中、クランピングキャップ組立品６と真空チャック組立品のベース９の間に固定される。図１に示す装置は、第１線形アクチュエーター２、第２線形アクチュエーター３及び第３線形アクチュエーター４を含み、ここで、図１において、参照番号２、３、及び４が、各々、第１、第２、第３線形アクチュエーターに付与されている。チャックキャップ把持ブラケット５及び線形アクチュエーター４はスピンドルの動作中に真空チャック組立品と接触せず、スピンドルが妨害されずに回転することを可能にする。図面において、真空チャック組立品のクランピングキャップ６、真空チャック組立品のベース９、ディスク７、及びスピンドル８は説明のために図示されているものであり、本発明の直接的な部材ではない。

図２及び３を参照すると、図１の機構が後退位置で示されている。クランピングキャップ６はスピンドルが動作していないときに容易なディスクの取り外しを可能にするためにディスク７から離れた位置で保持されている。図面において、真空チャック組立品のクランピングキャップ６、真空チャック組立品のチャックベース９、ディスク７、及びスピンドル８は説明のために図示されているものであり、本発明の直接的な部材ではない。

図１〜３を参照すると、装置のベース１、及び線形アクチュエーター２は、線形アクチュエーター３がスピンドル８に対して放射方向に離れる、または放射方向に近づくことができるように配置されている。好まれる実施例において、ベース１は平らな上面及び底面を有する。線形アクチュエーター３は、チャックキャップ把持ブラケット５、線形アクチュエーター４、及び真空チャック組立品のクランピングキャップ６をスピンドル８に対して縦軸方向に遠ざける、または縦軸方向に近づけることができるように配置されている。線形アクチュエーター４は、クランピングキャップ６の取っ手をブラケット５に対して締め付け、線形アクチュエーター２及び３の動作中にクランピングキャップを固定することができるように、ブラケット５上に配置されている。本発明の構成はアクチュエーター４をクランピングキャップ６に対して結合され、そして、線形アクチュエーター３をスピンドル８から縦軸方向に引き離してクランピングキャップ６をベース９から取り外すことによって図１の配置と図２及び３の配置の間で動作する。そして、線形アクチュエーター２はアクチュエーター３、把持ブラケット５、及びクランピングキャップ６をスピンドル８から放射方向に引き離す。図１の配置に戻す場合、処理は逆方向に実行され、クランピングキャップ６がベース９に挿入された後、線形アクチュエーター４はクランピングキャップ６から分離される。

図４を参照すると、把持ブラケット５の分解図が示されている。把持ブラケット５はブラケットベース１９、ねじ２０によってベース１９に固定されたキャップ把持プレート１０、及びねじ１４及びワッシャー１５及び１６によってベース１９に固定されたアクチュエーターブラケット１８を備える。線形アクチュエーター４は外部のねじ切り及び対応する内部がねじ切りされた穴によってブラケット１８に固定されている。線形アクチュエーター４は動作中、クランピングキャップ６の取っ手をプレート１０に対して締め付けることによってクランピングキャップ６を固定する。線形アクチュエーター４はまた、締め付け中にクランピングキャップ６をベース９に対して押し付け、そして、チャックに真空状態が適用された後でかつスピンスタンドの動作が開始される前にキャップを開放する。

図５を参照すると、動作中にクランピングキャップ６を収容するためのスロット１２とともにプレート１０の詳細が示されている。スロット１２は一方の端部の径がスロット自体の幅より大きい鍵穴形状である。この鍵穴形状は好まれるものとして半径に対して２４０度のアーチ状の長さを有し、大きなクランピングキャップとの接触領域を可能にする。この構成はアクチュエーター４が結合したときに、クランピングキャップに対して優れた安定性及び位置付け精度を与える。この 構成はまた、プレート１０とクランピングキャップ６の間の接触圧力を低下させ、磨耗及び微粒子の発生を減少させる。さらに、プレート１０をクランピングキャップの材料と同等の強化材料または硬化材料で作製することにより、磨耗をさらに減少させることができる。好まれる実施例において、プレートは４４０Ｃステンレススチールから作製される。

図６を参照すると、スロット１２の断面の角度１３が示されている。クランピングキャップ６の取っ手に対してこの接触面と同等の角度を使用することにより、ブラケット５とクランピングキャップ６の間の嵌合は平らな面を使用したときよりも大きくすることができ、接触圧力及びそれに伴う部材の磨耗をさらに減少させることができる。好まれる実施例において、この角度は４５度である。

図７を参照すると、花崗岩ベース７２によってスピンスタンド７１に固定された図１〜３の装置が示されている。この図は本発明を試験装置とともに使用するための１つの実施例を示しているが、本発明の図１〜３の機構または構成は底部取り付け式スピンドルを使用する他のスピンスタンドに取り付けられてもよい。

動作
磁気ディスク７を試験するために、ディスクはベース９の平らな面に配置される。この時点で、自動化真空チャック機構は図２に示されている状態にある。線形アクチュエーター４がクランピングキャップに結合した後、自動化真空チャック機構は線形アクチュエーター２を使用して、クランピングキャップ６がベース９の真上に来るまで、スピンドルに向かって放射方向（または、半径方向）に移動する。そして、線形アクチュエーター３はクランピングキャップをスピンドルに向かって縦軸方向に移動させ、クランピングキャップをベース上に配置する。線形アクチュエーター４はクランピングキャップをブラケット５から分離させ、その後に試験が開始される。試験が完了し、スピンドルが静止したとき、線形アクチュエーター４がクランピングキャップに結合し、線形アクチュエーター３がスピンドルから縦軸方向に遠ざかり、そしてアクチュエーター２がスピンドルから放射方向に遠ざかり、オペレーターが手作業によってクランピングキャップを移動または保持することなく、ディスクを次の試験のために迅速に交換することを可能にする。

要約、派生、範囲
ここまで、本発明の自動化真空チャッククランピング機構が真空チャック組立品のクランピングキャップをディスクに対して自動的に配置しかつ自動的に取り外すための方法を与えることを示してきた。示されてきたように、本発明のこの方法は、ディスクの交換時にオペレーターが手作業によって真空チャック組立品のクランピングキャップを移動させることを省略することによって試験中の迅速なディスクの設置及び排除を可能にする。

上述の説明において、本発明は例としての実施例とともに図示され、説明されてきたが、本発明の意図及び範囲から外れることなく、これらの実施例に対して多用な変更を加えることができることは当業者にとって明白であるだろう。

スピンドル上の試験用位置に固定されたディスクとともに示されている、本発明に従って構成された自動化真空チャック機構の例としての実施例の側面図である。 ディスクが固定されていない状態で示されている、本発明に従って構成された自動化真空チャック機構の例としての実施例の側面図である。 図２の真空チャック機構及びディスクの上面図である。 図１〜３のブラケット組立品５の分解側面図である。 図４のプレート１０の上面図である。 図５の線１−１に沿った断面図である。 スピンスタンドに固定された図１の装置の側面図である。 キャップがベースに隣接した状態で示されている、本発明とともに使用するための真空チャックの側面図である。

符号の説明

１ ベース
２ 第１線形アクチュエーター
３ 第２線形アクチュエーター
４ 第３線形アクチュエーター
５ チャックキャップ把持ブラケット
６ クランピングキャップ
７ 磁気ディスク
８ スピンドル
９ ベース
１０ キャップ把持プレート
１２ スロット
１４ ねじ
１５，１６ ワッシャー
１８ アクチュエーターブラケット
１９ ブラケットベース
７１ スピンスタンド
７２ 花崗岩ベース

Claims (10)

1. スピンスタンド上での試験のために磁気ディスク上に真空クランピング装置を配置するための装置であって：
   磁気ディスクとともに使用するための回転スピンドルに厳密に取り付けられたベースであって、当該ベースが平らな上面及び底面を備える、ベース；
   前記ベースに取り付けられ、かつ前記スピンドルに対して放射方向に方向付けられた第１線形アクチュエーター；
   前記第１線形アクチュエーターの可動部分に取り付けられた第２線形アクチュエーターであって、前記ベースに対して垂直に設けられ、かつ前記スピンドルの回転軸を基準とする軸方向に稼働する第２線形アクチュエーター；
   前記第２線形アクチュエーターの可動部分に取り付けられたブラケットであって、前記真空クランピング装置の部品を収容するためのスロットを有するブラケット；及び、
   前記ブラケットに取り付けられ、かつ前記第２線形アクチュエーターに対して平行に配置された第３線形アクチュエーターであって、前記スロットの真上に配置された第３線形アクチュエーターを備える装置。
2. 前記真空クランピング装置の前記部品が、前記真空クランピング装置のクランピングキャップを含み、
   前記真空クランピング装置の前記クランピングキャップが前記スピンドル上の磁気ディスク上に配置されるように、前記スピンドルの回転軸を基準とする前記第１乃至第３線形アクチュエーターの放射方向及び軸方向の動作が定められている、請求項１に記載の装置。
3. 前記真空クランピング装置の前記部品が、前記真空クランピング装置のクランピングキャップを含み、
   前記真空クランピング装置の前記クランピングキャップが前記スピンドル上の磁気ディスクから取り外されるように、前記スピンドルの回転軸を基準とする前記第１乃至第３線形アクチュエーターの放射方向及び軸方向の動作が定められている、請求項１に記載の装置。
4. 前記真空クランピング装置の前記部品を更に備え、前記真空クランピング装置の前記部品がクランピングキャップであり、当該装置の動作中に前記クランピングキャップが前記第３線形アクチュエーターを使用して確実に保持される、請求項１に記載の装置。
5. 前記真空クランピング装置の前記部品が真空ディスクチャックである、請求項１に記載の装置。
6. 前記真空クランピング装置の前記部品が前記スロットを使用して固定され、前記スロットが、角度付けられた壁を有する、請求項１に記載の装置。
7. 前記角度付けられた壁が４５度の角度である、請求項６に記載の装置。
8. 前記スロットが前記ブラケットの一部に設けられ、前記ブラケットの前記一部が４４０Ｃステンレススチールから作製されている、請求項６に記載の装置。
9. 前記スロットが鍵穴形状である、請求項６に記載の装置。
10. 前記鍵穴形状が２４０度のアーク状の長さを有する形状を有する、請求項９に記載の装置。

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