JP5549673B2 - 記憶装置の振動センサ取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、記憶装置の機械的振動及び該記憶装置へ外部から加わる振動及び衝撃を検知するための記憶装置の振動センサ取り付け構造に関する。本発明は、更に詳しくは、振動センサの高い検知性能及び高い検知精度を実現することが可能な記憶装置の振動センサ取り付け構造に関する。

近年におけるインターネット技術の発展は、コンピュータなどの精密電子機器のデジタル情報技術の普及に貢献しており、使用者の利便性も高まっている。
パーソナルコンピュータ等の電子機器には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）や光磁気記憶装置等の記憶装置、冷却ファン、圧電バックライト電源等の機械的な機構を利用した各種の装置が搭載されている。例えば、パーソナルコンピュータ用の記憶装置は、磁気記録媒体、磁気ヘッド、スライダ、ヘッドアーム、ボイスコイルモータ等により構成されている。

このような記憶装置は、高密度化、大容量化している。記憶装置は、画像や動画データ、あるいは解析データ等の貴重な情報データを扱うことから、高い信頼性が要求される。しかしながら、このような記憶装置は、多くの機構部品や機構部位を有することから、衝撃や振動等の外乱により故障し易い。
さらに、記憶装置の機構部品や機構部位は、長期使用している間に、この長期使用による劣化等に起因した異常振動を発生させる虞がある。
そこで、記憶装置に、この記憶装置が受ける外乱や記憶装置自体が発生する振動を検知するためのセンサ、具体的には、加速度、速度、変位を検知するための振動センサを搭載している。

振動センサの検知性能は、記憶装置のどの方向の振動を検知するかで異なる。また、検知精度は、振動センサ自体の性能の他に振動センサを取り付ける位置や方法により異なる。
記憶装置における異常は記録媒体やヘッドアームの動作に現れるので、振動センサの取り付け位置は、主に記録媒体の面内方向と面に垂直な方向とすることが望ましい。このように、記録媒体の２方向の振動を検知することで、記憶装置における異常発生の検知性能が高まる。
異なる２方向の振動を検知する従来技術としては、２つの加速度センサを用いて直角な２方向の加速度を独立して検知することができる加速度検出装置が提案されている（特許文献１参照）。

図１０は、この加速度検出装置を示す斜視図である。この加速度検出装置１０１は、加速度センサ１０３と加速度センサ１０４とを有している。加速度センサ１０３と加速度センサ１０４とは、センサ取付平面１０２上に、互いにセンサ取付平面１０２内で１８０°反転して取り付けられている。
加速度センサ１０３のセンサ取付平面１０２に対する最大感度軸方向Ｐ_Ａ、及び加速度センサ１０４のセンサ取付平面１０２に対する最大感度軸方向Ｐ_Ｂは、センサ取付平面１０２に対して角度θだけ傾いている。

この加速度検出装置１０１には、２個の加速度センサ１０３、１０４それぞれの出力ＳＡ、ＳＢの和（ＳＡ＋ＳＢ）を求める演算部と、それぞれの出力ＳＡ、ＳＢの差（ＳＡ−ＳＢ）を求める演算部とが設けられている。加速度検出装置１０１は、この和（ＳＡ＋ＳＢ）からセンサ取付平面１０２に垂直な方向の加速度を、差（ＳＡ−ＳＢ）からセンサ取付平面１０２に平行な方向の加速度を、それぞれ独立して検出している。
これにより、直角な２方向の加速度を独立して検出することができる。また、全く同じ加速度センサを２個用いているため、加速度センサの製造コストを低減することができ、さらに、製品の薄型化が実現できる。

従来、振動センサの取り付け位置は、記憶装置の制御回路基板、記憶装置の内部、記憶装置の外装部のいずれかであった。上記の加速度センサは、表面実装型のチップ部品であることから、半田接合によって記憶装置の制御回路基板あるいは記憶装置内部に取り付けられている。
また、振動センサにより振動を抑制することで低騒音化を図った記憶装置も提案されている（特許文献２の第７頁等参照）。
この記憶装置は、記憶装置のトップカバーの表面に接着剤により振動センサを固定した構成である。この記憶装置は、この振動センサの出力をトップカバーに取り付けたアクチュエータにフィードバックすることで、ヘッドアッセンブリからトップカバーに伝達される振動を抑制し、低騒音化を実現している。

国際公開第２００５／０５２６０１号パンフレット 日本国特開２００３−２２８９５６号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された加速度検出装置には、いくつかの問題点があった。
第１の問題点は、記録媒体の面内方向および面に垂直方向の双方の最大振動箇所に加速度センサを設けることができないので、検知性能が低いという点である。
その理由は、この加速度センサが表面実装型のチップであることから、取り付け位置は記憶装置の制御回路基板か記憶装置内部に限定されてしまい、その結果、面内方向と面に垂直方向のいずれか一方での検知性能は高いものの、いずれか他方での検知性能が低くなってしまうからである。
また記憶装置の内部に加速度センサを内蔵させた場合、加速度センサの交換時に記憶装置を開封する必要があるために、保守管理が容易ではないという問題点もあった。

第２の問題点は、振動センサを接着剤で固定すると、この振動センサの出力値が変動してしまい、その結果、検知精度が低くなってしまうという点である。この原因は、記憶装置と振動センサとの接触状態が変動してしまうことにある。
例えば、記憶装置の動作時においては、記憶装置内部および外装の温度が上昇してしまい、その結果、接着材により振動センサを固定した場合の接着強度が不安定になってしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、記憶装置の機械振動および外部から記憶装置へ加わる振動及び衝撃を振動センサにより検知する際に、高検知性能および高検知精度を実現することができる記憶装置の振動センサ取り付け構造を提供することを目的とする。

本発明の記憶媒体に対して記録または再生を行う記録または再生ヘッドを有する記憶装置の振動センサ取り付け構造は、前記記憶装置の基台の第一の外面に設けられ前記記憶媒体の面垂直方向の振動を検知する第一の振動センサと、前記基台の前記第一の外面と直交する第二の外面に設けられ前記記憶媒体の面内方向の振動を検知する第二の振動センサと、前記第一の振動センサの上面と接触する第一の端部と、前記第二の振動センサの上面と接触する第二の端部とを有し、前記第一の外面及び前記第二の外面の少なくとも一方に固定されており、略Ｌ型形状を有する付勢部と、前記付勢部に貼着される制振部材とを備える。

前記付勢部は、前記第一の外面及び前記第二の外面の少なくとも一方に、締結、溶接、接着のいずれかにより固定されていることとしてもよい。
前記付勢部は、曲げ部を２つ以上有していることとしてもよい。
前記付勢部の前記第二の端部に、前記付勢部と一体化した防護部を設けてなることとしてもよい。
前記付勢部が前記第一の振動センサ及び前記第二の振動センサに加える押圧力は、０．０１Ｎ以上かつ０．３Ｎ以下であることが好ましい。

本発明によれば、振動センサを、記憶媒体の面に垂直方向の最大振動箇所及び面内方向の最大振動箇所それぞれに取り付けることができるので、面内方向と面垂直方向のいずれの検知性能も高めることができる。したがって、振動および衝撃の検知性能を向上させることができる。
また、記憶装置における振動センサの取り付け強度が一定になるので、これらの振動センサの出力値が変動する虞が無くなり、その結果、検知精度を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線側から見た側面図である。 ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の面垂直方向の最大加速度値の経時変化を示す図である。 ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の面内方向の最大加速度値の経時変化を示す図である。 金属ばねによる振動センサへの押し付け力を割り振った際の加速度値データを示す図である。 本発明の第２の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造を示す断面図である。 図６のＢ−Ｂ線側から見た側面図である。 本発明の第３の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造を示す断面図である。 図８のＣ−Ｃ線側から見た側面図である。 従来の加速度検出装置を示す斜視図である。

本発明の記憶装置の振動センサ取り付け構造を実施するための形態について説明する。
この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造を示す断面図である。図２は図１のＡ−Ａ線側から見た側面図である。
図１に示すように、記憶装置１は、記録媒体（記憶媒体）２と、この記録媒体２からのデータの読み取り及び記録媒体２へのデータの書き込みを行うための磁気ヘッド（図示略）とを備えている。

記憶装置１の基台のトップカバー上面（第一の外面）１ａは、記憶装置１の面垂直方向における最大振動箇所である。記憶装置１の基台の側面（第二の外面）１ｂは、記憶装置１の面内方向における最大振動箇所であり、トップカバー上面１ａに隣接しかつ直交する。
記憶装置１の振動センサ取り付け構造は、振動センサ（第一の振動センサ）３と、振動センサ（第二の振動センサ）４と、金属ばね（付勢部）５とを有する。
振動センサ３は、トップカバー上面１ａに設けられており、記録媒体２の面垂直方向の振動を検知する。
振動センサ４は、側面（第二の外面）１ｂに設けられており、記録媒体２の面内方向の振動を検知する。
金属ばね５は、折り曲げられた略Ｌ型形状を有する。この折り曲げられた部分が、金属ばね５の曲げ部５ａである。金属ばね５の略Ｌ型形状の一方の端部（第１の端部）が接着剤を介して振動センサ３の上面に接着されている。金属ばね５の略Ｌ型形状の他方の端部（第２の端部）が接着剤を介して振動センサ４の上面に接着されている。これにより、振動センサ３、４と金属ばね５とは、機械的に連結した状態になっている。

制振部材６、７は、金属ばね５の曲げ部５ａ周辺の少なくとも１箇所以上に貼着されている。制振部材６、７は、弾性を有するゴム板等により構成されている。図１においては、金属ばね５の一方の端部に制振部材６が貼着しており、金属ばね５の他方の端部に制振部材７が貼着している。これら制振部材６、７は、一方の振動センサ３（４）による他方の振動センサ４（３）への振動伝播を防止し、さらに金属ばね５自体の振動を低減するために設けられている。

この振動センサ取り付け構造では、金属ばね５の曲げ部５ａの曲げ角度θを調整することで、均一かつ一定の力で振動センサ３、４を押え付けることができる。したがって、記憶装置１への振動センサ３、４の取り付け強度が一定となり、外乱や取り付けに起因した測定誤差が生じ難く、高精度な測定を行うことができる。
しかも、記憶装置１の面垂直方向最大振動箇所である基台のトップカバー上面１ａに記録媒体２の面垂直方向の振動を検知する振動センサ３を、記憶装置１の面内方向最大振動箇所である基台の側面１ｂに記録媒体２の面内方向の振動を検知する振動センサ４を、それぞれ設けている。このため、記録媒体２の面垂直方向及び面内方向それぞれの最大振動箇所に振動センサを独立に設けることができ、したがって、高い測定性能を得ることができる。

本実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造をパーソナルコンピュータ等に搭載される記憶装置であるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）へ適用した場合について説明する。
この測定に用いられた振動センサ３、４は、長さ１０ｍｍ、幅５ｍｍ、高さ５ｍｍの圧電型振動センサである。
金属ばね５は、りん青銅からなる。金属ばね５の曲げ部５ａにおける曲げ角度θは８５°である。曲げ部５ａから振動センサ３までの長さは３０ｍｍ、幅は１５ｍｍ、厚みは０．３ｍｍである。曲げ部５ａから振動センサ４までの長さは３０ｍｍ、幅は１０ｍｍである。
制振部材６、７は、ゴム系の材料からなる。制振部材６、７は、長さが１０ｍｍ、幅が８ｍｍ、厚みが０．３ｍｍである。

図３は、このハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の面垂直方向の振動を振動センサ３にて測定した最大加速度値の経時変化を示す。図４は、このハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の面内方向の振動を振動センサ４にて測定した最大加速度値の経時変化を示している。この場合、金属ばね５による振動センサ３、４それぞれへの押し付け力は０．０５Ｎである。
測定は磁気ヘッドを高速連続動作させた条件下で行った。また、比較のために、制振部材６、７を、貼着ではなく、接着剤を用いて接着固定したものを従来例として作製し、この従来例についても同様に測定を行った。
図３において、曲線Ａ１は、本実施形態の一例における最大加速度値の経時変化を示している。曲線Ａ２は、従来例における最大加速度値の経時変化を示している。図４において、曲線Ｂ１は、本実施形態の一例における最大加速度値の経時変化を示している。曲線Ｂ２は、従来例における最大加速度値の経時変化を示している。
図３および図４によれば、本実施の形態の振動センサ取り付け構造では、従来例である接着剤を用いて接着固定した振動センサ取り付け構造と比べて、記録媒体２の面垂直方向および面内方向それぞれにおける加速度値の測定値が大きく、しかも安定していることが分かった。

図５は、金属ばね５による振動センサ３への押し付け力を割り振った際の加速度値データを示す。
加速度の測定は、記憶装置１に振動センサ３を条件毎の押し付け力で取り付けてから６０分後に行った。また、押し付け力０．０５Ｎにおける加速度を基準として相対比較した。
図５において、「相対加速度」とは、押し付け力０．０５Ｎにおける加速度を基準とした相対加速度を意味している。「○」は、相対化速度が±２０％以内の変動であることを示している。「×」は、相対化速度が−２０％以下または＋２０％以上の変動であることを示している。
図５によれば、押し付け力が０．０１Ｎから０．３Ｎの範囲で、加速度を安定的に測定することができることが分かった。

以上説明したように、本実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造により、記録媒体２の面垂直方向及び面内方向それぞれの最大振動箇所に振動センサ３、４を取り付けることができ、記憶装置１に対する振動センサ３、４の接触も安定させることができる。したがって、測定性能および測定精度を格段に向上させることができる。

本実施の形態の振動センサ３、４、金属ばね５、制振部材６、７の形状や取付位置及び材料は、上記の記載に限定されることなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。
本実施形態においては、記録媒体２からのデータの読み取り及び記録媒体２へのデータの書き込みを行う記憶装置１を例に説明した。しかしながら、記憶装置１が、記録媒体２からのデータの読み取り、記録媒体２へのデータの書き込み、のいずれか一方を行うこととしても、全く同様の効果を奏することができる。
本実施の形態では、記憶装置としてハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を例に取り説明したが、これに限られない。記憶装置は、例えば、データの読み込みや書き込みにレーザー光線を使用する光学ドライブであってもよい。

（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造を示す断面図である。図７は図６のＢ−Ｂ線側から見た側面図である。
本実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造と、第１の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造とは、金属ばね５が、金属ばね１１に置き換わっている点において異なる。
金属ばね（付勢部）１１は、２段階に折り曲げられた形状を有している。金属ばね１１のこれらの２箇所の折り曲げられた部分が、曲げ部１１ａ、１１ｂである。金属ばね１１の略Ｌ型形状の一方の端部が振動センサ３の上面と接触する。金属ばね１１の略Ｌ型形状の他方の端部が振動センサ４の上面と接触する。この金属ばね１１の両側部には、外側に突出する略Ｌ字状の固定部１２、１２が設けられている。これらの固定部１２、１２の先端部は、ネジ等の締結部１３、１３を用いて記憶装置１の側面１ｂに固定されている。

この振動センサ取り付け構造では、曲げ部１１ａの曲げ角度θ１により振動センサ３への押し付け力を、また、曲げ部１１ｂの曲げ角度θ２により振動センサ４への押し付け力を、それぞれ決定することができる。

本実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造においても、第１の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造と同様、記録媒体２の面垂直方向及び面内方向それぞれの最大振動箇所に振動センサ３、４を取り付けることができ、記憶装置１に対する振動センサ３、４の接触も安定させることができる。したがって、測定性能および測定精度を格段に向上させることができる。
また、曲げ部１１ａの曲げ角度θ１により振動センサ３への押し付け力を、曲げ部１１ｂの曲げ角度θ２により振動センサ４への押し付け力を、それぞれ独立に調整することができるので、この振動センサ取り付け構造の生産性を向上させることができる。

（第３の実施の形態）
図８は本発明の第３の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造を示す断面図である。図９は図８のＣ−Ｃ線側から見た側面図である。
本実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造が、第２の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造と異なる点は、金属ばね１１の振動センサ４側の端部に、金属ばね１１と一体化した防壁（防護部）２１を設けた点である。

本実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造においても、第２の実施の形態の記憶装置の振動センサ取り付け構造と同様、測定性能および測定精度を格段に向上させることができる。
また、金属ばね１１の振動センサ４側の端部に、金属ばね１１と一体化した防壁２１を設けている。この構成により、振動センサ４に極度の衝撃が加わって落下した場合においても、防壁２１により落下した振動センサ４を保持することができる。

本実施の形態では、金属ばね１１の振動センサ４側の端部に防壁２１を設けた構成としたが、防壁２１を振動センサ４側の端部以外に設けた構成としてもよい。例えば、防壁２１を金属ばね１１の振動センサ３側の端部に設けた構成としてもよい。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２００９年８月２５日に出願された日本出願特願２００９−１９４５８７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、記憶装置の振動センサ取り付け構造に適用できる。この記憶装置の振動センサ取り付け構造によれば、記憶装置の機械振動および外部から記憶装置へ加わる振動及び衝撃を振動センサにより検知する際に、高検知性能および高検知精度を実現することができる。

１ 記憶装置
１ａ トップカバー上面
１ｂ 側面
２ 記録媒体
３ 振動センサ（第一の振動センサ）
４ 振動センサ（第二の振動センサ）
５ 金属ばね
５ａ 曲げ部
６、７ 制振部材
１１ 金属ばね
１１ａ、１１ｂ 曲げ部
１２ 固定部
１３ 締結部
２１ 防壁
θ、θ１、θ２ 曲げ角度

Claims (5)

1. 記憶媒体に対して記録または再生を行う記録または再生ヘッドを有する記憶装置の振動センサ取り付け構造であって、
   前記記憶装置の基台の第一の外面に設けられ前記記憶媒体の面垂直方向の振動を検知する第一の振動センサと、
   前記基台の前記第一の外面と直交する第二の外面に設けられ前記記憶媒体の面内方向の振動を検知する第二の振動センサと、
   前記第一の振動センサの上面と接触する第一の端部と、前記第二の振動センサの上面と接触する第二の端部とを有し、前記第一の外面及び前記第二の外面の少なくとも一方に固定されており、略Ｌ型形状を有する付勢部と、
   前記付勢部に貼着される制振部材と
   を備える記憶装置の振動センサ取り付け構造。
2. 前記付勢部は、前記第一の外面及び前記第二の外面の少なくとも一方に、締結、溶接、接着のいずれかにより固定されている請求項１記載の記憶装置の振動センサ取り付け構造。
3. 前記付勢部は、曲げ部を２つ以上有している請求項１または２記載の記憶装置の振動センサ取り付け構造。
4. 前記付勢部の前記第二の端部に、前記付勢部と一体化した防護部を設けられている請求項１ないし３のいずれか１項記載の記憶装置の振動センサ取り付け構造。
5. 前記付勢部が前記第一の振動センサ及び前記第二の振動センサに加える押圧力は、０．０１Ｎ以上かつ０．３Ｎ以下である請求項１ないし４のいずれか１項記載の記憶装置の振動センサ取り付け構造。

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