JPH04283647A - Method and apparatus for analyzing flotation quantity of magnetic disk head slider - Google Patents
Method and apparatus for analyzing flotation quantity of magnetic disk head sliderInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスクヘッドス
ライダの浮上量解析法に係り、特に磁気ディスク装置及
びフロッピディスク装置において、指定された浮上量を
満足するヘッドスライダ形状を設計する場合の試行錯誤
における収束を高める解析法に関する[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for analyzing the flying height of a magnetic disk head slider, and in particular to a trial method for designing a head slider shape that satisfies a specified flying height in magnetic disk drives and floppy disk drives. Concerning analytical methods to improve convergence in errors
【0002】。[0002].
【従来の技術】磁気ディスクヘッドスライダは回転する
ディスク上に極めて微小なすきま(現状では一般的に0
.1〜0.3μm)で浮上しており、このすきまは、技
術の進歩に伴い微小化しつつある。このすきまを常に一
定に、種々の衝撃に対しても安定に保つためには、スラ
イダの形状の設計に細心の注意を払う必要がある。その
理由は、スライダ面上の0.01μm程度の形状の相違
が浮上量の数%の相違を引き起こし、情報の入出力エラ
ーにつながる恐れがあるためである。[Prior Art] A magnetic disk head slider has an extremely small gap (currently generally 0) on a rotating disk.
.. 1 to 0.3 μm), and this gap is becoming smaller as technology advances. In order to keep this gap constant and stable against various impacts, it is necessary to pay close attention to the design of the shape of the slider. The reason for this is that a difference in shape of about 0.01 μm on the slider surface causes a difference in flying height of several percent, which may lead to information input/output errors.
【0003】従来、スライダの浮上特性は、文献(1)
.三矢ほか「通研実用化報告」Vol.26.No2p
.415,(1977)。
文献(2).尾高ほか、浮動ヘッドスライダの極微小浮
上解析(有限要素法による解法),日本機械学会論文集
,C編,52巻,495号,p.1047(1986)
。
文献(3).Fukui,S.ほか、Analysis
of Ultra thin Gas Film L
ubridation Based on Linea
riged Bolzman Equation,AS
ME Pepar No.87−Trib−14(19
87)。
文献(4).Kubo,M.ほか、Finite El
ement Solution for Rarefi
ed Gas Lubrication Proble
m,ASME Paper No.87−Trib−2
4(1987)。
などに示される方法によって、スライダの形状および浮
上姿勢(例えば最小浮上すきまとスライダのピッチング
角およびローリング角)を設定し、スライダと媒体面の
微小すきまに発生する空気、もしくは任意の流体のすべ
り流れによる圧力を規定する基礎方程式(偏微分方程式
、非線形)を有限要素法もしくは差分法,Diverg
ence Formulation法などの手法によっ
て解き、この圧力分布を用いてスライダの軸受性能(負
荷容量および圧力中心位置)を算出し、種々のスライダ
浮上姿勢についてこれを行なってデータを集積してスラ
イダへの荷重条件を満足する浮上姿勢を求めるという手
法をとっていた。荷重条件とは、設計の状況により異な
るが、たとえばスライダへの荷重及び荷重位置が指定さ
れるとか、スライダの特定位置における浮上量と支持位
置などが指定されることを意味する。[0003] Conventionally, the flying characteristics of a slider have been described in the literature (1).
.. Mitsuya et al. “Tsuken Practical Application Report” Vol. 26. No2p
.. 415, (1977). Literature (2). Odaka et al., Ultra-fine levitation analysis of floating head slider (solution method using finite element method), Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, C edition, vol. 52, no. 495, p. 1047 (1986)
. Literature (3). Fukui, S. In addition, Analysis
of Ultra thin Gas Film L
Ubridation Based on Linea
rigged Bolzman Equation, AS
ME Pepar No. 87-Trib-14 (19
87). Literature (4). Kubo, M. In addition, Finite El
element Solution for Rarefi
edGas Lubrication Problem
m, ASME Paper No. 87-Trib-2
4 (1987). Set the slider shape and flying posture (for example, the minimum flying clearance and the pitching angle and rolling angle of the slider) using the method shown in The basic equation (partial differential equation, nonlinear) that defines the pressure due to
The pressure distribution is used to calculate the bearing performance (load capacity and pressure center position) of the slider, and this is done for various slider floating positions to accumulate data and calculate the load on the slider. The method used was to find a levitation posture that satisfied the conditions. Load conditions vary depending on the design situation, but mean, for example, that the load on the slider and the load position are specified, or that the flying height and support position at a particular position of the slider are specified.
【0004】従来の手法は、浮上姿勢をあらかじめ設定
しておくため、荷重条件、すなわち荷重もしくは荷重位
置、あるいはこの二つを同時に指定されたときの浮上姿
勢を求めることは容易ではない。その理由は、圧力分布
を表現する基礎方程式が非線形であり、かつすきまの微
小変化に極めて敏感であることによる。[0004] In the conventional method, since the levitation attitude is set in advance, it is not easy to determine the load condition, that is, the levitation attitude when a load or a load position, or both are specified at the same time. The reason for this is that the basic equation expressing the pressure distribution is nonlinear and extremely sensitive to minute changes in the gap.
【0005】実際のスライダ設計においてはスライダの
特定位置、たとえばヘッド位置における浮上量と支持機
構によるスライダ支持位置が与えられ、これを満足する
ようなスライダの形状を決めるという段階を踏むか、も
しくは支持機構からスライダへ加えられる荷重および荷
重位置が設定され、これを満足するスライダ形状を決定
する場合が多い。この場合の浮上姿勢を計算する概略が
、上記の文献(1)又は下記文献(5)に示されている
。
文献(5).多川ほか、機構論No.860−4。In actual slider design, the flying height at a specific position of the slider, such as the head position and the slider support position by the support mechanism are given, and a step is taken to determine the shape of the slider that satisfies these conditions, or the support In many cases, the load applied to the slider from the mechanism and the load position are set, and a slider shape that satisfies these requirements is determined. An outline of calculating the flying attitude in this case is shown in the above document (1) or the following document (5). Literature (5). Tagawa et al., Mechanism Theory No. 860-4.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、荷
重条件が与えられた場合のスライダ浮上姿勢を反復計算
によって求める際に、確実に収束させる手法や反復回数
を節約する方法について十分に配慮されておらず、スラ
イダ姿勢を決定する反復計算の収束性が十分でなく、特
に負圧スライダ等の複雑な形状の場合やスライダが走行
方向にYaw角を持つ場合には収束しないことが多く、
正確な浮上姿勢を算出できない。もしくは計算費用が高
いという問題点があった。記録の高密度化に伴い、スラ
イダ形状が複雑になると予想され、荷重条件が与えられ
たときのスライダ姿勢算出法の確立が望まれていた。[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned prior art gives sufficient consideration to a method for ensuring convergence and a method for saving the number of iterations when calculating the slider flying posture given load conditions through repeated calculations. Therefore, the convergence of iterative calculations to determine the slider posture is insufficient, and it often does not converge, especially when the slider has a complicated shape such as a negative pressure slider, or when the slider has a Yaw angle in the running direction.
Unable to calculate accurate levitation attitude. Another problem is that the calculation cost is high. It is expected that the slider shape will become more complex as recording density increases, and it has been desired to establish a method for calculating the slider posture under given loading conditions.
【0007】本発明の目的は、荷重条件が与えられた場
合のスライダの浮上姿勢を、確実に、正確に、かつ速く
求め、スライダの設計を容易にするとともに、計算費用
を少なくすることのできる磁気ディスクヘッドスライダ
の浮上量解析方法、及びシステムを提供することである
。[0007] An object of the present invention is to reliably, accurately, and quickly determine the flying posture of a slider given load conditions, thereby facilitating slider design and reducing calculation costs. An object of the present invention is to provide a flying height analysis method and system for a magnetic disk head slider.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、磁気ディスクヘッドのスライダの形状、
及び荷重の条件、及び磁気ディスクの走行条件等から、
該スライダの浮上姿勢を定める磁気ディスクヘッドスラ
イダの浮上量解析方法おいて、前記スライダの指定点に
おける浮上量、及び該スライダの浮上時のピッチング角
又は高さ、及びローリング角又は高さ、の3種の量から
、前記スライダの浮上姿勢を定めることを特徴とするも
のである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has the following features:
From the load conditions, magnetic disk running conditions, etc.
In the method for analyzing the flying height of a magnetic disk head slider for determining the flying attitude of the slider, there are three steps: the flying height at a specified point of the slider, the pitching angle or height, and the rolling angle or height when the slider is flying. The present invention is characterized in that the floating attitude of the slider is determined from the amount of seeds.
【0009】また、磁気ディスクヘッドのスライダの形
状、該スライダへの荷重及びその荷重位置、磁気ディス
クの速度及びスライダとの相対方向角、もしくはディス
クの単位時間当りの回転数、あるいはスライダのある半
径位置及びスライダの回転方向に対する角度、等から、
該スライダの最小浮上量、もしくはヘッド部の浮上量、
及び該スライダのピッチング方向角度、及びローリング
方向角度等からなる該スライダの浮上姿勢を定める磁気
ディスクヘッドスライダの浮上量解析方法おいて、前記
スライダの指定された位置でのディスク面との距離と、
該スライダの浮上時のピッチング角又は高さと、ローリ
ング角又は高さとの3種の量の補正手段を設け、該3種
の量を補正して前記スライダの浮上姿勢を定めることを
特徴とするものである。[0009] Also, the shape of the slider of the magnetic disk head, the load on the slider and its load position, the speed of the magnetic disk and the relative direction angle with the slider, the number of revolutions per unit time of the disk, or the radius where the slider is located. From the position and angle with respect to the slider rotation direction, etc.
The minimum flying height of the slider or the flying height of the head,
and a flying height analysis method for a magnetic disk head slider that determines the flying attitude of the slider, which is comprised of a pitching direction angle, a rolling direction angle, etc. of the slider, the distance from the disk surface at a specified position of the slider;
The slider is characterized in that a correction means is provided for three types of amounts: a pitching angle or height and a rolling angle or height when the slider is floating, and the flying attitude of the slider is determined by correcting the three types of amounts. It is.
【0010】また、前記スライダの指定された位置での
ディスク面との距離と、該スライダの浮上時のピッチン
グ角又は高さと、ローリング角又は高さとの3種の量の
補正手段を設け、該補正手段は、該スライダの圧力分布
を規定する基礎方程式の各パラメータに対する変分方程
式の解を用いて該スライダの浮上姿勢を定めることを特
徴とするものである。[0010] Further, there is provided means for correcting three types of quantities: the distance between the slider and the disk surface at the designated position, the pitching angle or height when the slider is flying, and the rolling angle or height. The correction means is characterized in that it determines the flying attitude of the slider using a solution of a variational equation for each parameter of a basic equation that defines the pressure distribution of the slider.
【0011】また、前記スライダの指定された位置での
ディスク面との距離と、該スライダの浮上時のピッチン
グ角又は高さと、ローリング角又は高さとの3種の量の
補正手段を設け、該補正手段は、該スライダの姿勢を微
小に変化させたときのスライダの負荷容量及び圧力中心
位置の感度に基づいて該スライダの浮上姿勢を定めるこ
とを特徴とするものである。[0011] Further, there is provided means for correcting three types of quantities: the distance between the slider and the disk surface at the specified position, the pitching angle or height when the slider is flying, and the rolling angle or height. The correction means is characterized in that it determines the floating attitude of the slider based on the load capacity of the slider and the sensitivity of the pressure center position when the attitude of the slider is minutely changed.
【0012】また、前記スライダの指定された位置での
ディスク面との距離と、該スライダの浮上時のピッチン
グ角又は高さと、ローリング角又は高さとの3種の量の
補正手段を設け、該補正手段は、該スライダの負荷容量
及び圧力中心位置がスライダの姿勢を決定するパラメー
タの関数もしくは多項式であるとし、この際の多項式の
未知の定数を浮上姿勢を必要回数変化させて得られる負
荷容量及び圧力中心位置の関係から決定し、これによっ
て得られる近似関数または多項式を基づいて該スライダ
の浮上姿勢を定めることを特徴とするものである。[0012] Further, there is provided means for correcting three types of quantities: the distance between the slider and the disk surface at the specified position, the pitching angle or height when the slider is flying, and the rolling angle or height. The correction means assumes that the load capacity and pressure center position of the slider are a function or polynomial of a parameter that determines the attitude of the slider, and that the unknown constant of the polynomial is calculated by changing the load capacity obtained by changing the flying attitude a necessary number of times. The floating attitude of the slider is determined based on the approximate function or polynomial obtained from the relationship between the pressure center position and the pressure center position.
【0013】さらに、磁気ディスクヘッドのスライダの
形状、該スライダへの荷重及びその荷重位置、磁気ディ
スクの速度及びスライダとの相対方向角、もしくはディ
スクの単位時間当りの回転数、あるいはスライダのある
半径位置及びスライダの回転方向に対する角度、等から
、該スライダの最小浮上量、もしくはヘッド部の浮上量
、及び該スライダのピッチング方向角度、及びローリン
グ方向角度等からなる該スライダの浮上姿勢を定める磁
気ディスクヘッドスライダの浮上量解析システムおいて
、(イ)前記スライダの走行面及びディスク面形状の表
現手段及びそのデータの設定もしくは入力手段と、(ロ
)該スライダのディスク面に対する浮上姿勢を表現する
パラメータを特定して、該浮上姿勢を表現する手段及び
そのデータの設定もしくは入力手段と、(ハ)該スライ
ダの浮上姿勢指定パラメータを用いて任意の浮上姿勢に
対するスライダとディスク面との間の隙間分布を算出す
る手段と、(ニ)該スライダの任意の浮上姿勢のときの
スライダとディスク面との間の隙間の気体膜に発生する
圧力分布の算出手段と、(ホ)該圧力分布よりスライダ
の負荷容量及び圧力中心位置等の負荷特性を算出する手
段と、(ヘ)該負荷特性とスライダの浮上姿勢パラメー
タとの関係を表現する手段と、(ト)該浮上姿勢パラメ
ータの微小変化に対する荷重及び荷重位置の感度に相当
する量の算出手段と、(チ)該負荷特性とスライダに与
えられた荷重の大きさ及びその荷重位置等の荷重条件と
が一致するか否かを判断する手段と、(リ)該荷重条件
が負荷特性に一致しないとき、スライダ姿勢の補正量を
求め、その補正量により該スライダ姿勢を補正もしくは
直接算出する手段と、(ヌ)該荷重条件が負荷特性に一
致したときのスライダの浮上姿勢、負荷容量及び圧力中
心位置等の情報を出力もしくは表示する手段と、を有す
ることを特徴とするものである。Furthermore, the shape of the slider of the magnetic disk head, the load on the slider and its load position, the speed of the magnetic disk and the relative direction angle with the slider, the number of revolutions per unit time of the disk, or the radius where the slider is located. A magnetic disk that determines the flying posture of the slider, which is the minimum flying height of the slider or the flying height of the head portion, and the pitching direction angle, rolling direction angle, etc. of the slider, based on the position and angle with respect to the slider rotation direction. In a head slider flying height analysis system, (a) means for expressing the running surface and disk surface shape of the slider and means for setting or inputting the data, and (b) parameters expressing the flying attitude of the slider with respect to the disk surface. and (c) a gap distribution between the slider and the disk surface for an arbitrary flying attitude using the flying attitude specification parameters of the slider. (d) means for calculating the pressure distribution generated in the gas film in the gap between the slider and the disk surface when the slider is in an arbitrary flying posture; and (e) calculating the pressure distribution of the slider from the pressure distribution. means for calculating load characteristics such as load capacity and pressure center position, (f) means for expressing the relationship between the load characteristics and the flying attitude parameter of the slider, and (g) means for calculating the load and (h) means for determining whether the load characteristics match load conditions such as the magnitude of the load applied to the slider and the load position; (li) When the load conditions do not match the load characteristics, a means for determining the correction amount of the slider posture and correcting or directly calculating the slider posture using the correction amount, and (v) when the load conditions do not match the load characteristics. The present invention is characterized by having means for outputting or displaying information such as the floating attitude of the slider, the load capacity, and the position of the center of pressure.
【0014】加えて、(ル)前記荷重条件が前記負荷特
性に一致しないとき、スライダ姿勢の補正量を求め、そ
の補正量により補正した浮上姿勢に対して、再び前記ス
ライダとディスク面との間の隙間分布を算出する手段以
降のステップを繰返し行う制御手段、(ヲ)前記荷重条
件が負荷特性に一致したときのスライダの浮上姿勢、負
荷容量及び圧力中心位置等の情報を出力もしくは表示し
た後に、継続処理の要求の有無を調べ、該要求の有ると
き、再び前記スライダの走行面及びディスク面形状の表
現手段及びそのデータの設定もしくは入力手段以降のス
テップを行う制御手段、(ワ)前記荷重条件が負荷特性
に一致したときのスライダの浮上姿勢、負荷容量及び圧
力中心位置等の情報を出力もしくは表示した後に、継続
処理の要求の有無を調べ、該要求の無いとき、メインシ
ステムの必要個所に制御を戻す制御手段、等を備え、(
カ)これら一連の手段を連続的に実施することを特徴と
するものである。In addition, (l) when the load condition does not match the load characteristic, the amount of correction of the slider attitude is determined, and the distance between the slider and the disk surface is again adjusted for the flying attitude corrected by the amount of correction. A control means for repeating the steps after the means for calculating the gap distribution, (w) after outputting or displaying information such as the flying posture of the slider, load capacity, and pressure center position when the load conditions match the load characteristics; , a control means that checks whether there is a request for continued processing, and when there is such a request, performs the steps after the expression means for the running surface and disk surface shape of the slider and the data setting or input means; (iv) the load; After outputting or displaying information such as the slider's flying posture, load capacity, and pressure center position when the conditions match the load characteristics, it is checked to see if there is a request for continued processing, and if there is no such request, the necessary parts of the main system are control means, etc. to return control to (
F) The method is characterized in that a series of these measures are carried out continuously.
【0015】[0015]
【作用】上記構成によれば、スライダへの荷重条件(荷
重の大きさ、荷重位置など)を指定されたとき、これを
満たすスライダ浮上姿勢を決定する問題において、荷重
条件と浮上姿勢を指定するパラメータとの関係をパラメ
ータに対する感度を用いて表現する、もしくはパラメー
タを用いた関係式として表現して与えられた荷重条件を
満たす浮上姿勢を決定する方法は、一般の近似理論に沿
うものである。本特許においてはこの感度、もしくは関
係式を理論計算により、高精度で予測した値を用いるの
で短時間で精度よくスライダの浮上姿勢を決定すること
ができる。[Operation] According to the above configuration, when a load condition on a slider (load size, load position, etc.) is specified, in a problem of determining a slider floating posture that satisfies the specified load condition, the load condition and floating posture are specified. The method of determining a flying posture that satisfies a given load condition by expressing the relationship with the parameters using sensitivity to the parameters or as a relational expression using the parameters is in accordance with general approximation theory. In this patent, the sensitivity or the relational expression is calculated using a value predicted with high accuracy by theoretical calculation, so that the floating attitude of the slider can be determined with high accuracy in a short time.
【0016】以下、本発明の作用原理を(1)ないし(
8)により詳細に説明する。[0016] The working principle of the present invention will be explained below in terms of (1) to (
8) will be explained in more detail.
【0017】媒体面とスライダとの間の浮上すきまは、
媒体面とスライダが異なる物体であるから、一般的には
、各物体に固定した別個の座標系でそれぞれの物体形状
を表現し、両物体を含む全体座標系(静止として一般性
を失わない)を考え、全体座標系に対して両物体の存在
する位置すなわち物体座標系(各座標系の原点としても
一般性を失わない)が全体座標系に対してどの位置にあ
るかを示す平行移動量、および物体座標系が全体座標系
の3軸に対してどれだけ回転しているかを示す回転量を
与えて、両物体の互いに対向する部分を全体座標系に換
算して表現しその差を求めればよい。1つの物体の姿勢
を表現するパラメータの個数は一般に6個である。しか
し、後述するようにこのうちの3個をあらかじめ指定す
れば物体の姿勢を表現するパラメータは3個とみなして
よい。The flying clearance between the medium surface and the slider is
Since the medium surface and the slider are different objects, generally the shape of each object is expressed in a separate coordinate system fixed to each object, and the overall coordinate system that includes both objects (which does not lose generality as it is stationary) Considering this, the amount of parallel movement that indicates the position of both objects relative to the global coordinate system, that is, the position of the object coordinate system (which can also be used as the origin of each coordinate system without loss of generality) relative to the global coordinate system. , and the amount of rotation that indicates how much the object coordinate system is rotated with respect to the three axes of the global coordinate system, express the opposing parts of both objects in terms of the global coordinate system, and find the difference. Bye. Generally, the number of parameters expressing the attitude of one object is six. However, as will be described later, if three of these parameters are specified in advance, the number of parameters expressing the attitude of the object may be considered to be three.
【0018】座標系の設定方法は任意でよいが、ここで
はスライダの走行面に発生する気体膜の圧力に起因する
スライダの浮上特性、負荷特性を問題にするので、スラ
イダ座標系への変換が容易な座標系を考える方がよい。
そこで、スライダの座標系としては、図1のように走行
面にほぼ平行な面をX’−Y’平面とし、媒体面と反対
の方向にZ’軸をとる一般の方法を例にとって示す。媒
体面座標系はその回転軸をZ”軸とし、これに直交する
媒体面の表面付近をX”−Y”平面とする座標系とする
。全体座標系は媒体面の回転軸に直交し媒体面の平均的
な高さを与える平面をX−Y平面とし、スライダ対向部
分にスライダ座標系をそのまま平行移動したものとする
。The coordinate system may be set in any way, but since we are concerned with the flying characteristics and load characteristics of the slider caused by the pressure of the gas film generated on the slider running surface, it is necessary to convert it to the slider coordinate system. It is better to consider a simple coordinate system. Therefore, as a coordinate system for the slider, as shown in FIG. 1, a general method is shown in which the plane substantially parallel to the running surface is set as the X'-Y' plane, and the Z' axis is set in the direction opposite to the medium plane. The medium surface coordinate system is a coordinate system in which the axis of rotation is the Z'' axis, and the area near the surface of the medium surface perpendicular to this is the X''-Y'' plane. It is assumed that the plane giving the average height of the surface is the X-Y plane, and the slider coordinate system is directly translated in parallel to the portion facing the slider.
【0019】(1)まず、スライダ形状および媒体面形
状を表現する。上記のように座標系を取れば、スライダ
形状はたとえば第1図に示すような任意の形状を取るが
、この全形状を与える必要はなく、第2図に示すように
媒体面と対向する部分の形状のみを表現すればよい。
同様に媒体面形状も全面を表現してもよいし、スライダ
と対向する部分のみを表現してもよい。全面を表現した
場合には、現在時刻においてスライダと対向する部分を
改めて取り出す。(1) First, the slider shape and medium surface shape are expressed. If we take the coordinate system as above, the slider shape can take any shape as shown in Figure 1, but it is not necessary to give the entire shape, and the part facing the medium surface as shown in Figure 2. It is only necessary to express the shape of . Similarly, the shape of the medium surface may be expressed over the entire surface, or only the portion facing the slider may be expressed. When the entire surface is expressed, the portion facing the slider at the current time is extracted again.
【0020】これらの形状は、例えばスライダ、媒体面
につきそれぞれ次のように表現可能である。These shapes can be expressed, for example, as follows for the slider and medium surface, respectively.
【0021】[0021]
【数1】S’s(X’,Y’,Z’)
S”m(X”,Y”,Z”;T)
ただし、X’,Y’,Z’はスライダに固定した座標系
であり、X”,Y”,Z”は媒体面に固定した座標系で
ある。Tは時刻を表す。スライダの形状や媒体面の形状
に面粗さがあり、これを忠実に表現するときは、そのま
ま関数もしくは有限要素データなどで表示すればよい。[Math. 1] S's (X', Y', Z') S"m (X", Y", Z"; T) However, X', Y', Z' are the coordinate system fixed to the slider. Yes, and X", Y", and Z" are coordinate systems fixed to the medium surface. T represents time. There is surface roughness in the shape of the slider and the shape of the medium surface, and when expressing this faithfully, , it may be displayed as is as a function or finite element data.
【0022】(2)(1)において述べたようにスライ
ダの浮上姿勢は通常6個のパラメータにより表現できる
。これらはスライダ座標系の全体座標系に対する平行移
動量(Xo,Yo,Zo)および回転(θx,θy,θ
z)である。他の座標系にとった場合には他のパラメー
タとなることもあるが、基本的には6個のパラメータで
あることに変わりなく、以下の議論もほぼ同様に成り立
つ。(2) As mentioned in (1), the flying attitude of the slider can usually be expressed by six parameters. These are the amount of translation (Xo, Yo, Zo) and rotation (θx, θy, θ) of the slider coordinate system with respect to the global coordinate system.
z). When taken in another coordinate system, there may be other parameters, but basically there are still six parameters, and the following discussion holds almost in the same way.
【0023】スライダが媒体面上に浮上した状態でのス
ライダ走行面形状は全体座標系で表現すると次の数式2
で表わされる。The shape of the slider running surface when the slider is floating above the medium surface is expressed in the global coordinate system by the following equation 2.
It is expressed as
【0024】[0024]
【数2】
Ss(X,Y,Z)
=Π(Xo,Yo,Zo,θx,θy,θz)
S’s(X’,Y’,Z’)Πは平行移動(Xo ,Y
o ,Zo )および回転(θx ,θy ,θz )
を伴なうスライダから全体系への変換マトリクスである
。ここで、S ’ はスライダ表面であるから、スライ
ダ表面上の各点(X’ ,Y’ ,Z’ )を表現して
いるものとしている。スライダ走行面上ではX’ ,Y
’ に比較してZ’ は十分小さいと考えられる。θx
,θy も十分に小さいとしてよい。また、θzはス
ライダの媒体面走行方向に対するYaw角として固定と
考えてよい。[Math. 2] Ss (X, Y, Z) = Π (Xo, Yo, Zo, θx, θy, θz)
S's(X', Y', Z')Π is parallel movement (Xo, Y
o , Zo ) and rotation (θx , θy , θz )
This is the transformation matrix from the slider to the entire system with . Here, since S' is the slider surface, it is assumed that it represents each point (X', Y', Z') on the slider surface. On the slider running surface, X', Y
Z' is considered to be sufficiently small compared to '. θx
, θy may also be sufficiently small. Further, θz may be considered to be fixed as a Yaw angle with respect to the direction of travel of the medium surface of the slider.
【0025】このとき、全体座標系において浮上してい
るスライダの走行面X’ ,Y’ ,Z’は全体座標系
では、2次以上の微小項を省略して、数式3のように近
似することができる。[0025] At this time, the traveling planes X', Y', and Z' of the floating slider in the global coordinate system are approximated as shown in Equation 3 by omitting minute terms of second order or higher. be able to.
【0026】[0026]
【数3】X≒X’+ Xo − θyX’Y≒Y’+
Yo − θxY’
Z≒Z’+ Zo − θyX’+ θxY’数式3の
第1,2式において右辺第3項は、他に比較して十分小
さいので省略して、スライダの走行面Zをhf (x,
Y)と表現すれば、次の数式4のように表わせる。[Math 3] X≒X'+ Xo - θyX'Y≒Y'+
Yo - θxY'Z≒Z'+ Zo - θyX'+ θxY' In the first and second equations of Equation 3, the third term on the right side is sufficiently small compared to the others, so it is omitted, and the running surface Z of the slider is expressed as hf (x,
Y), it can be expressed as the following Equation 4.
【0027】[0027]
【数4】
hf(X,Y)=Z’+Zo−θy(
X−Xo)+θx(Y−Yo)数式4においてZ’ は
、浮上に無関係なスライダの形状でのZ’ 一方向座標
値であるからこれをhs (X,Y)で表わし、Zoは
浮上によるZ一方向座標値であるからho で表わすと
スライダの走行面hf (x,Y)は、次の数式5と表
現できる。[Formula 4] hf(X,Y)=Z'+Zo-θy(
X-Xo) + θx(Y-Yo) In formula 4, Z' is a one-way coordinate value of Z' in the shape of the slider that is unrelated to levitation, so this is expressed as hs (X, Y), and Zo is due to levitation. Since it is a Z unidirectional coordinate value, when expressed as ho, the running surface hf (x, Y) of the slider can be expressed as the following Equation 5.
【0028】[0028]
【数5】
hf(X,Y)
=hs(X,Y)+ho −θy(X−Xo)
+θx(Y−Yo)なお、式5よりも精度よくスライダ
の走行面を表現する場合には、式3の第1,2式におい
て右辺第3項を省略せずに第3式のX’ ,Y’ に代
入すればよく更に精度よく求める場合には式2までさか
のぼってZすなわちhf (X,Y)を算出すればよい
。媒体面も全体座標系で同様に表現できるが、全体座標
系を媒体面座標系と平行においているので、次の数式6
のように表現できる。[Formula 5] hf (X, Y) = hs (X, Y) + ho - θy (X - Xo)
+θx(Y-Yo) Note that in order to express the running surface of the slider more accurately than Equation 5, X', It is sufficient to substitute it into Y', and if it is desired to obtain more accurately, it is sufficient to go back to equation 2 and calculate Z, that is, hf (X, Y). The medium surface can also be expressed in the same way using the global coordinate system, but since the global coordinate system is set parallel to the medium surface coordinate system, the following formula 6 is used.
It can be expressed as
【0029】[0029]
【数6】hg =hm (X,Y;T)+hmohmo
は全体座標系と媒体面との平行移動量であり、hmo
=0となるように全体座標系を設定すれば媒体面は、次
の数式7で表現できる。[Formula 6] hg = hm (X, Y; T) + hmohmo
is the amount of parallel movement between the global coordinate system and the medium plane, and hmo
If the global coordinate system is set so that =0, the medium surface can be expressed by the following equation 7.
【0030】[0030]
【数7】hg =hm (X,Y;T)ここにTは時間
であり、hm (X,Y;T)は媒体面のうち時刻にお
いてスライダの対向部分に存在する面の形状を表わす。
ここでは、時刻TにおけるTm(X,Y;T)を求める
ことが主題ではないので、hm (X,Y;T)はほぼ
平坦で一定値と仮定しておく。なお、媒体面の形状が時
刻により変化する場合は、スライダと同様に媒体面の移
動を考慮して数式2と同様に媒体面座標系S’’m (
X’’,Y’’,Z’’)を全体座標系Sm (X,Y
,Z)に変換し、スライダ対向部分を算出したものをH
m (X,Y,Z)とする。hg = hm (X, Y; T) where T is time, and hm (X, Y; T) represents the shape of the surface of the medium surface that exists in the portion facing the slider at the time. Since the subject here is not to obtain Tm (X, Y; T) at time T, it is assumed that hm (X, Y; T) is a substantially flat and constant value. Note that when the shape of the medium surface changes with time, the medium surface coordinate system S''m (
X'', Y'', Z'') in the global coordinate system Sm (X, Y
, Z) and calculate the part facing the slider as H
Let m (X, Y, Z).
【0031】このときスライダと媒体面との間のすきま
をh(X,Y)とすれば、次の数式8のようになる。At this time, if the gap between the slider and the medium surface is h(X, Y), then the following equation 8 is obtained.
【0032】[0032]
【数8】
h(X,Y)=hf(X,Y)−hm (X,Y;
T) =hs(X,Y)+
ho −θy(X−Xo)+θx(Y−Yo)
−hm (X,Y;T)ここ
で、hs(X,Y),hm (X,Y;T)は一定であ
るから、スライダ浮上姿勢を指定するパラメータは、次
の数式9に示すものである。[Formula 8] h (X, Y) = hf (X, Y) - hm (X, Y;
T) =hs(X,Y)+
ho -θy(X-Xo)+θx(Y-Yo)
-hm (X, Y; T) Here, since hs (X, Y) and hm (X, Y; T) are constant, the parameter that specifies the slider floating attitude is shown in the following equation 9. be.
【0033】[0033]
【数9】Xo,Yo,ho,θy,θxXo,Yo,h
o はスライダ座標系の原点を全体座標系で表現したも
のであるから、座標系定義から次式10のようになる。[Formula 9] Xo, Yo, ho, θy, θxXo, Yo, h
Since o is the origin of the slider coordinate system expressed in the global coordinate system, the following equation 10 is obtained from the coordinate system definition.
【0034】[0034]
【数10】Xo =0,Yo =0
このようにしても、スライダ座標系上の任意の点(Xo
,Yo)を考えても一般性を失わない。ここではこちら
の方式を採用して説明する。(Xo,Yo)は固定点と
してよいからパラメータは実質的に次式11の3個にな
る。[Equation 10] Xo = 0, Yo = 0 Even in this way, any point on the slider coordinate system (Xo
, Yo) without loss of generality. Here, this method will be adopted and explained. Since (Xo, Yo) may be a fixed point, there are essentially three parameters as shown in Equation 11 below.
【0035】[0035]
【数11】ho,θy,θx 以下では説明の都合上、次式12と表記する。[Formula 11] ho, θy, θx Below, for convenience of explanation, it will be expressed as the following equation 12.
【0036】[0036]
【数12】ho ,φ,ψ
ここに、ho ……スライダ(Xo,Yo)におけるZ
方向平行移動量
φ=−θy
ψ=θx
(3)スライダと媒体面との相対すきまはこのとき、ス
ライダ面と媒体面との距離であるから、次の数式13の
ようになる。[Formula 12] ho , φ, ψ Here, ho ...Z in the slider (Xo, Yo)
Amount of directional translation φ=-θy ψ=θx (3) Since the relative gap between the slider and the medium surface is the distance between the slider surface and the medium surface, it is expressed as the following equation 13.
【0037】[0037]
【数13】
h(X,Y)=hs(X,Y)+φ(X−Xo)+
ψ(Y−Yo) +h
o −hm (X,Y;T)
=h(X,Y;ho ,φ,ψ)ここに、Xo,Y
o ……… 固定
β=θz ……… Yau 角、固定
静特性を考えるときは次式14と考えても一般性を失わ
ない。[Formula 13] h(X,Y)=hs(X,Y)+φ(X-Xo)+
ψ(Y-Yo) +h
o -hm (X, Y; T)
=h(X,Y;ho,φ,ψ)Here, Xo,Y
o ...... Fixed β = θz ...... Yau When considering the fixed static characteristics, the following formula 14 can be considered without loss of generality.
【0038】[0038]
【数14】hm (X,Y;T)=hmo =一定そこ
で、ho =hm を改めてho と置けば、スライダ
と媒体面との相対すきまh(X,Y)は次式15となる
。[Equation 14] hm (X, Y; T) = hmo = constant Then, if ho = hm is replaced by ho, the relative gap h (X, Y) between the slider and the medium surface becomes the following equation 15.
【0039】[0039]
【数15】
h(X,Y)=h(X,Y;ho ,φ,ψ)
=hs(X,Y)+φ(X−
Xo)+ψ(Y−Yo)+ho
(4)任意の浮上姿勢での圧力分布 P(X,Y)は、
文献(1)〜(4)、もしくはこれに等価な手法で計算
する。
すなわち圧力分布P(X,Y)は、文献(1)〜(4)
における基礎方程式を一般的に記述した次式16の解と
して数値的に求める。[Formula 15] h (X, Y) = h (X, Y; ho, φ, ψ)
=hs(X,Y)+φ(X-
Xo)+ψ(Y-Yo)+ho (4) Pressure distribution P(X, Y) at any levitation posture is
Calculate using Documents (1) to (4) or an equivalent method. In other words, the pressure distribution P(X, Y) is based on documents (1) to (4)
It is numerically determined as a solution of the following equation 16, which generally describes the basic equation in .
【0040】[0040]
【数16】
∇・〔F(h,p)∇p−UQ(h)hp〕=0ここに
、数式17である。[Equation 16] ∇・[F(h,p)∇p−UQ(h)hp]=0 Here, Equation 17 is given.
【0041】[0041]
【数17】[Math. 17]
【0042】解法は、有限要素法、差分法、Diver
gence Formulation法、級数解法、な
どがあり、いずれの方法を採用してもよい。[0042] Solving methods include the finite element method, the finite difference method, and the Diver
There are the gence formulation method, the series solution method, and the like, and any of these methods may be adopted.
【0043】(5)圧力分布が与えられたときのスライ
ダの負荷特性(負荷容量W、および圧力中心(Xc,Y
c))は、圧力分布 P(X,Y)を用いて次の数式1
8のように計算する。(5) Load characteristics of the slider when pressure distribution is given (load capacity W and pressure center (Xc, Y
c)) is expressed by the following formula 1 using the pressure distribution P(X, Y)
Calculate as 8.
【0044】[0044]
【数18】[Math. 18]
【0045】ここに、積分はスライダの走行面全面(圧
力発生面の全体、負圧も含める。)についての積分であ
る。実際の積分は数値積分であり、FEM法あるいは差
分法により計算する。Here, the integral is an integral over the entire running surface of the slider (including the entire pressure generating surface and negative pressure). The actual integration is numerical integration, and is calculated by the FEM method or the difference method.
【0046】(6)Wo ,Xco ,Yco をスラ
イダ姿勢(hoo ,φo ,ψo )が与えられたと
きのスライダの負荷特性とすると、次式19となる。(6) If Wo, Xco, Yco are the load characteristics of the slider when the slider posture (hoo, φo, ψo) is given, then the following equation 19 is obtained.
【0047】[0047]
【数19】Wo =W(hoo ,φo ,ψo )X
co =X(hoo ,φo ,ψo )Yco =Y
(hoo ,φo ,ψo )スライダに対する荷重条
件と、与えられた浮上姿勢でのスライダの負荷特性とが
一致するか否かの判断は、ひとつは次式20を満たすこ
とである。[Formula 19] Wo = W (hoo, φo, ψo)X
co =X(hoo, φo, ψo)Yco =Y
(hoo, φo, ψo) One way to determine whether the load conditions for the slider match the load characteristics of the slider in a given flying posture is to satisfy the following equation 20.
【0048】[0048]
【数20】F=W Xf =Xc Yf =Yc もしくは誤差範囲を与えて次式21を用いて実行する。[Formula 20] F=W Xf = Xc Yf=Yc Alternatively, give an error range and execute using the following equation 21.
【0049】[0049]
【数21】|F−W|<ε
|Xf−Xc|<εx
|Yf−Yc|<εy
あるいは、これに類似の条件として次の数式22等によ
って実行する。[Equation 21] |F−W|<ε |Xf−Xc|<εx |Yf−Yc|<εy Alternatively, the following Equation 22 may be used as a similar condition.
【0050】[0050]
【数22】[Math. 22]
【0051】場合によっては求められる浮上姿勢パラメ
ータの補正量が、誤差範囲内に収まることをもって判断
する場合もある。In some cases, the determination may be made based on whether the required correction amount of the flying attitude parameter falls within the error range.
【0052】(7)(6)において、荷重条件と負荷特
性とが一致しないとき、スライダの浮上姿勢パラメータ
(hoo ,φo ,ψo )が微小量(Δho ,Δ
φ ,Δψ )だけ変化した場合の負荷特性は、次の数
式23のように表せる。(7) In (6), when the load conditions and the load characteristics do not match, the flying attitude parameters (hoo, φo, ψo) of the slider change by minute amounts (Δho, Δ
The load characteristics when changed by φ, Δψ) can be expressed as shown in Equation 23 below.
【0053】[0053]
【数23】[Math. 23]
【0054】ここに、浮上姿勢パラメータの微小変化に
対する負荷特性の感度は次式24である。Here, the sensitivity of the load characteristic to minute changes in the flying attitude parameter is expressed by the following equation 24.
【0055】[0055]
【数24】[Math. 24]
【0056】浮上姿勢の微小変化に対する負荷特性の感
度に相当する量(式24)の算出方法は、いくつかある
が、以下に示す変分方程式の解を用いる方法が最も理論
的で精度がよい。There are several methods for calculating the amount (Equation 24) corresponding to the sensitivity of the load characteristics to minute changes in the flying posture, but the method using the solution of the variational equation shown below is the most theoretical and accurate. .
【0057】尚、変分方程式は通常常微分方程式につい
て定義されている用語である。本特許のような偏微分方
程式の場合に適切な用語が見出せなかったので、ここで
は変分方程式という用語を流用する。式16に対する後
述の式28を総称する。Incidentally, the term "variational equation" is usually defined for ordinary differential equations. Since no suitable term could be found for partial differential equations as in this patent, the term variational equation will be used here. Equation 28, which will be described later, with respect to Equation 16 is collectively referred to as Equation 28.
【0058】圧力分布P(X,Y)は、当該スライダの
浮上姿勢によって異なるので、次式25により表現でき
る。Since the pressure distribution P(X, Y) differs depending on the flying posture of the slider, it can be expressed by the following equation 25.
【0059】[0059]
【数25】P=P(X,Y;ho ,φ,ψ)浮上姿勢
(ho ,φ,ψ)を微小変化させたときの圧力分布の
変化量は、次式26である。[Equation 25] P=P(X, Y; ho , φ, ψ) The amount of change in pressure distribution when the flying posture (ho , φ, ψ) is slightly changed is given by the following equation 26.
【0060】[0060]
【数26】[Math. 26]
【0061】式26を求めれば、負荷容量の感度式24
は、次式27によって算出できる。[0061] If formula 26 is obtained, load capacity sensitivity formula 24
can be calculated using the following equation 27.
【0062】[0062]
【数27】[Math. 27]
【0063】尚、G1=P ho =∂P/∂ho ,
G2=Pφ=∂P/∂φ ,G3=Pψ=∂P/∂ψは
、以下の数式28に示すような、式16のパラメータに
関する変分方程式(式16をパラメータに関し偏微分し
て得られる方程式群)の解である。[0063] Furthermore, G1=P ho =∂P/∂ho,
G2=Pφ=∂P/∂φ, G3=Pψ=∂P/∂ψ are the variational equations regarding the parameters of Equation 16 (obtained by partially differentiating Equation 16 with respect to the parameters) as shown in Equation 28 below. equations).
【0064】[0064]
【数28】[Math. 28]
【0065】ここに、次の数式29であり、P は式1
6の解を用いる。Here, the following Equation 29 is satisfied, and P is Equation 1
Use solution 6.
【0066】[0066]
【数29】[Math. 29]
【0067】式28は、式16の解を反復解法により求
める際の圧力分布補正量ΔPを求める式と類似の型をし
ており、圧力分布補正量ΔP(X,Y)を求める処理の
一部を(基礎式の右辺)を変更することにより容易に求
めることができる。Equation 28 has a similar type to the equation for calculating the pressure distribution correction amount ΔP when calculating the solution to Equation 16 by the iterative solution method, and is one of the processes for calculating the pressure distribution correction amount ΔP (X, Y). can be easily obtained by changing (the right-hand side of the basic equation).
【0068】(8)式27において求めた感度係数を式
23に代入し、スライダ姿勢の補正量Δho ,Δφ,
Δψを算出できる。(8) Substituting the sensitivity coefficient obtained in Equation 27 into Equation 23, the slider attitude correction amount Δho, Δφ,
Δψ can be calculated.
【0069】浮上姿勢の変更は、前記で求めた補正量を
はじめの仮定値に加算することによって行う。すなわち
次式30による。The flying attitude is changed by adding the correction amount obtained above to the initial assumed value. That is, according to the following equation 30.
【0070】[0070]
【数30】ho =hoo +Δho
φ=φo +Δφo
ψ=ψo +Δψo
なお、前記の手順を統合し、補正量を加えた後のスライ
ダ浮上姿勢パラメータを求めてもよい。このとき式23
に次式31を代入し、ho の(n+1)乗,φの(n
+1)乗,ψの(n+1)乗,を直接求める方式を採用
することで統合した形式とすることができる。[Equation 30]ho = hoo +Δho φ=φo +Δφo ψ=ψo +Δψo Note that the above procedure may be integrated to obtain the slider flying attitude parameter after adding a correction amount. At this time, formula 23
Substituting the following equation 31 into , ho to the (n+1) power, φ to the (n
+1) power, and ψ to the (n+1) power, can be obtained in an integrated form by adopting a method of directly obtaining the (n+1) power.
【0071】[0071]
【数31】[Math. 31]
【0072】[0072]
【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例を図3〜図
6により説明する。Embodiments Several embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 6.
【0073】(第1実施例)図3は、第1の実施例のブ
ロック線図である。スライダの形状、媒体面形状、スラ
イダへの荷重条件、媒体面走行条件、スライダの位置、
方向、スライダの姿勢パラメータ近似値、等のデータ入
力もしくは設定をしたのち、数式15によるスライダの
浮上すきま分布算出、数式16によるすきま内圧力分布
算出、数式18によるスライダ負荷特性の算出等のステ
ップを経て、荷重条件と負荷特性とが誤差範囲内で一致
するかどうかを判断し、一致しない場合は、浮上姿勢と
負荷特性との関係式もしくは感度算出式27を経て、数
式23、30により荷重条件を満たすような姿勢変更パ
ラメータ補正を行い、再び数式15による算出ステップ
以下を行う。荷重条件と負荷特性とが誤差範囲内で一致
した場合は、必要情報を出力し、最終的に次のデータの
有無により最初のデータ設定に戻るか、終了となる。(First Embodiment) FIG. 3 is a block diagram of the first embodiment. slider shape, media surface shape, load conditions on the slider, media surface running conditions, slider position,
After inputting or setting data such as the direction and approximate values of slider posture parameters, perform steps such as calculating the slider flying clearance distribution using Equation 15, calculating the pressure distribution in the gap using Equation 16, and calculating the slider load characteristics using Equation 18. Then, it is determined whether the load condition and the load characteristics match within the error range. If they do not match, the load condition is determined by formulas 23 and 30 through the relational expression between the levitation posture and the load characteristics or the sensitivity calculation formula 27. Posture change parameter correction is performed so as to satisfy the following, and the calculation steps below using Equation 15 are performed again. If the load conditions and load characteristics match within the error range, the necessary information is output, and eventually, depending on the presence or absence of next data, the process returns to the initial data setting or ends.
【0074】(第2実施例)図4に本発明の第2の実施
例を示す。本実施例は補正後の新しい浮上姿勢を直接求
める方法を採用した場合である。すなわち、第1の実施
例において、荷重条件を満たすような姿勢変更を数式2
3及び31により直接求めるものである。(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment is a case in which a method of directly obtaining a new flying attitude after correction is adopted. In other words, in the first embodiment, the attitude change that satisfies the load condition is calculated using Equation 2.
3 and 31 directly.
【0075】(第3実施例)図5に本発明の第3の実施
例を示す。本実施例は浮上姿勢のパラメータに対する負
荷特性の感度を数値的に近似して求める場合である。す
なわちスライダの負荷特性のスライダ姿勢の微小変化に
対する感度を実際にパラメータを微小変化させて負荷特
性を算出し、変化させる以前の特性値を用いて、次式3
2のように算出するものである。(Third Embodiment) FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the sensitivity of the load characteristics to the parameters of the flying posture is determined by numerical approximation. In other words, the sensitivity of the slider load characteristics to minute changes in the slider posture is calculated by actually changing the parameters slightly, and using the characteristic values before the change, the following equation 3 is calculated.
It is calculated as shown in 2.
【0076】[0076]
【数32】[Math. 32]
【0077】(第4実施例)図6に本発明の第4の実施
例を示す。図3〜図5では、3ヶの荷重条件(荷重f,
荷重位置(Xf ,Yf )が与えられていてこれを満
たす浮上姿勢パラメータを3ヶを求める場合であったが
、場合によっては荷重条件3ヶのうち2ヶまたは1ヶの
みを指定し、残りの1ヶまたは2ヶは浮上姿勢パラメー
タを指定する場合もある。例えば荷重位置(Xf ,Y
f)と(Xo ,Yo )の浮上量ho のみが与えら
れているなどである。この場合には求めるべき浮上姿勢
パラメータは、φ,ψのみになり負荷圧力中心位置(X
c,Yc )が(Xf ,Yf )に一致するように、
φ,ψを決めることになる。このような場合にも本シス
テムの場合には全く同様になり、式22,30において
未知パラメータをφ,ψとして不要な式を除いて処理す
ればよい。(Fourth Embodiment) FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. In Figures 3 to 5, three load conditions (load f,
In this case, the load position (Xf, Yf) is given and three levitation attitude parameters that satisfy this are found, but in some cases, only two or one of the three load conditions are specified and the remaining One or two parameters may specify a floating attitude parameter. For example, load position (Xf, Y
For example, only the flying height ho of f) and (Xo, Yo) is given. In this case, the levitation attitude parameters to be determined are only φ and ψ, and the load pressure center position (X
c, Yc) to match (Xf, Yf),
This will determine φ and ψ. In such a case, the present system is exactly the same, and in equations 22 and 30, the unknown parameters are set to φ and ψ, and unnecessary equations are removed.
【0078】パラメータ感度を求めるには以上の方法の
ほかにパラメータを変化させたときの負荷特性から数値
的に近似する方法、線形補間、多項式補間、スプライン
補間等、任意の補間式を用いる方法などがあるが、これ
らを用いることも本発明に含まれるものである。In addition to the above methods, parameter sensitivity can be determined by numerically approximating from the load characteristics when changing parameters, or by using any interpolation formula such as linear interpolation, polynomial interpolation, spline interpolation, etc. However, the use of these is also included in the present invention.
【0079】[0079]
【発明の効果】本発明によれば、通常の方法では求める
ことが不可能な場合でも数回の反復計算でスライダの浮
上姿勢を求めることができるので、計算時間を大幅に節
約できる効果がある。また、スライダ形状の設計が容易
にできるようになり、スライダ開発設計時間を大幅に節
約できる。[Effects of the Invention] According to the present invention, the flying attitude of the slider can be found by repeating calculations several times even when it is impossible to find it using normal methods, resulting in a significant saving in calculation time. . Moreover, the slider shape can be designed easily, and the slider development and design time can be significantly saved.
【図1】図1は、本発明におけるシステムで扱うスライ
ダの形状の一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of the shape of a slider handled by the system according to the present invention.
【図2】図2は、図1のスライダの走行面及びスライダ
上に固定した座標例の一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of the running surface of the slider in FIG. 1 and an example of coordinates fixed on the slider.
【図3】図3は、本発明の第1の実施例のブロック線図
である。FIG. 3 is a block diagram of a first embodiment of the invention.
【図4】図4は、本発明の第2の実施例のブロック線図
である。FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment of the invention.
【図5】図5は、本発明の第3の実施例のブロック線図
である。FIG. 5 is a block diagram of a third embodiment of the present invention.
【図6】図6は、本発明の第4の実施例のブロック線図
である。FIG. 6 is a block diagram of a fourth embodiment of the present invention.
Claims (11)
、及び荷重の条件、及び磁気ディスクの走行条件等から
、該スライダの浮上姿勢を定める磁気ディスクヘッドス
ライダの浮上量解析方法おいて、前記スライダの指定点
における浮上量、及び該スライダの浮上時のピッチング
角又は高さ、及びローリング角又は高さ、の3種の量か
ら、前記スライダの浮上姿勢を定めることを特徴とする
磁気ディスクヘッドスライダの浮上量解析方法。1. A method for analyzing the flying height of a magnetic disk head slider that determines the flying posture of the slider from the shape of the slider of the magnetic disk head, load conditions, running conditions of the magnetic disk, etc. Floating a magnetic disk head slider, characterized in that the flying attitude of the slider is determined from three types of quantities: a flying height at a point, a pitching angle or height, and a rolling angle or height when the slider is flying. Quantitative analysis method.
、該スライダへの荷重及びその荷重位置、磁気ディスク
の速度及びスライダとの相対方向角、もしくはディスク
の単位時間当りの回転数、あるいはスライダのある半径
位置及びスライダの回転方向に対する角度、等から、該
スライダの最小浮上量、もしくはヘッド部の浮上量、及
び該スライダのピッチング方向角度、及びローリング方
向角度等からなる該スライダの浮上姿勢を定める磁気デ
ィスクヘッドスライダの浮上量解析方法おいて、前記ス
ライダの指定された位置でのディスク面との距離と、該
スライダの浮上時のピッチング角又は高さと、ローリン
グ角又は高さとの3種の量の補正手段を設け、該3種の
量を補正して前記スライダの浮上姿勢を定めることを特
徴とする磁気ディスクヘッドスライダの浮上量解析方法
。2. The shape of the slider of the magnetic disk head, the load on the slider and its load position, the speed of the magnetic disk and the relative direction angle with the slider, the number of revolutions per unit time of the disk, or the radius of the slider. A magnetic disk that determines the flying posture of the slider, which is the minimum flying height of the slider or the flying height of the head portion, and the pitching direction angle, rolling direction angle, etc. of the slider, based on the position and angle with respect to the slider rotation direction. A head slider flying height analysis method includes correction of three types of quantities: the distance between the slider and the disk surface at a specified position, the pitching angle or height when the slider is flying, and the rolling angle or height. A method for analyzing the flying height of a magnetic disk head slider, characterized in that a means is provided and the flying attitude of the slider is determined by correcting the three types of amounts.
、該スライダへの荷重及びその荷重位置、磁気ディスク
の速度及びスライダとの相対方向角、もしくはディスク
の単位時間当りの回転数、あるいはスライダのある半径
位置及びスライダの回転方向に対する角度、等から、該
スライダの最小浮上量、もしくはヘッド部の浮上量、及
び該スライダのピッチング方向角度、及びローリング方
向角度等からなる該スライダの浮上姿勢を定める磁気デ
ィスクヘッドスライダの浮上量解析方法おいて、前記ス
ライダの指定された位置でのディスク面との距離と、該
スライダの浮上時のピッチング角又は高さと、ローリン
グ角又は高さとの3種の量の補正手段を設け、該補正手
段は、該スライダの圧力分布を規定する基礎方程式の各
パラメータに対する変分方程式の解を用いて該スライダ
の浮上姿勢を定めることを特徴とする磁気ディスクヘッ
ドスライダの浮上量解析方法。3. The shape of the slider of the magnetic disk head, the load on the slider and its load position, the speed of the magnetic disk and the relative direction angle with the slider, the number of revolutions per unit time of the disk, or the radius of the slider. A magnetic disk that determines the flying posture of the slider, which is the minimum flying height of the slider or the flying height of the head portion, and the pitching direction angle, rolling direction angle, etc. of the slider, based on the position and angle with respect to the slider rotation direction. A head slider flying height analysis method includes correction of three types of quantities: the distance between the slider and the disk surface at a specified position, the pitching angle or height when the slider is flying, and the rolling angle or height. A flying height of a magnetic disk head slider, characterized in that the correction means determines the flying attitude of the slider using a solution of a variational equation for each parameter of a basic equation that defines the pressure distribution of the slider. analysis method.
、該スライダへの荷重及びその荷重位置、磁気ディスク
の速度及びスライダとの相対方向角、もしくはディスク
の単位時間当りの回転数、あるいはスライダのある半径
位置及びスライダの回転方向に対する角度、等から、該
スライダの最小浮上量、もしくはヘッド部の浮上量、及
び該スライダのピッチング方向角度、及びローリング方
向角度等からなる該スライダの浮上姿勢を定める磁気デ
ィスクヘッドスライダの浮上量解析方法おいて、前記ス
ライダの指定された位置でのディスク面との距離と、該
スライダの浮上時のピッチング角又は高さと、ローリン
グ角又は高さとの3種の量の補正手段を設け、該補正手
段は、該スライダの姿勢を微小に変化させたときのスラ
イダの負荷容量及び圧力中心位置の感度に基づいて該ス
ライダの浮上姿勢を定めることを特徴とする磁気ディス
クヘッドスライダの浮上量解析方法。4. The shape of the slider of the magnetic disk head, the load on the slider and its load position, the speed of the magnetic disk and the relative direction angle with the slider, the number of revolutions per unit time of the disk, or the radius of the slider. A magnetic disk that determines the flying posture of the slider, which is the minimum flying height of the slider or the flying height of the head portion, and the pitching direction angle, rolling direction angle, etc. of the slider, based on the position and angle with respect to the slider rotation direction. A head slider flying height analysis method includes correction of three types of quantities: the distance between the slider and the disk surface at a specified position, the pitching angle or height when the slider is flying, and the rolling angle or height. A magnetic disk head slider, characterized in that the correcting means determines the flying attitude of the slider based on the load capacity of the slider and the sensitivity of the pressure center position when the attitude of the slider is minutely changed. Flying height analysis method.
、該スライダへの荷重及びその荷重位置、磁気ディスク
の速度及びスライダとの相対方向角、もしくはディスク
の単位時間当りの回転数、あるいはスライダのある半径
位置及びスライダの回転方向に対する角度、等から、該
スライダの最小浮上量、もしくはヘッド部の浮上量、及
び該スライダのピッチング方向角度、及びローリング方
向角度等からなる該スライダの浮上姿勢を定める磁気デ
ィスクヘッドスライダの浮上量解析方法おいて、前記ス
ライダの指定された位置でのディスク面との距離と、該
スライダの浮上時のピッチング角又は高さと、ローリン
グ角又は高さとの3種の量の補正手段を設け、該補正手
段は、該スライダの負荷容量及び圧力中心位置がスライ
ダの姿勢を決定するパラメータの関数もしくは多項式で
あるとし、この際の多項式の未知の定数を浮上姿勢を必
要回数変化させて得られる負荷容量及び圧力中心位置の
関係から決定し、これによって得られる近似関数または
多項式を基づいて該スライダの浮上姿勢を定めることを
特徴とする磁気ディスクヘッドスライダの浮上量解析方
法。5. The shape of the slider of the magnetic disk head, the load on the slider and its load position, the speed of the magnetic disk and the relative direction angle with the slider, the number of revolutions per unit time of the disk, or the radius of the slider. A magnetic disk that determines the flying posture of the slider, which is the minimum flying height of the slider or the flying height of the head portion, and the pitching direction angle, rolling direction angle, etc. of the slider, based on the position and angle with respect to the slider rotation direction. A head slider flying height analysis method includes correction of three types of quantities: the distance between the slider and the disk surface at a specified position, the pitching angle or height when the slider is flying, and the rolling angle or height. The correction means assumes that the load capacity and pressure center position of the slider are a function or a polynomial of a parameter that determines the attitude of the slider, and changes the flying attitude a necessary number of times by using an unknown constant of the polynomial. A method for analyzing the flying height of a magnetic disk head slider, characterized in that the flying attitude of the slider is determined based on the approximate function or polynomial obtained from the relationship between the load capacity and the pressure center position obtained from the relationship.
方法による磁気ディスクヘッドスライダの浮上量解析シ
ステム。6. A flying height analysis system for a magnetic disk head slider using the analysis method according to any one of claims 1 to 5.
、該スライダへの荷重及びその荷重位置、磁気ディスク
の速度及びスライダとの相対方向角、もしくはディスク
の単位時間当りの回転数、あるいはスライダのある半径
位置及びスライダの回転方向に対する角度、等から、該
スライダの最小浮上量、もしくはヘッド部の浮上量、及
び該スライダのピッチング方向角度、及びローリング方
向角度等からなる該スライダの浮上姿勢を定める磁気デ
ィスクヘッドスライダの浮上量解析システムおいて、前
記スライダの走行面及びディスク面形状の表現手段及び
そのデータの設定もしくは入力手段と、該スライダのデ
ィスク面に対する浮上姿勢を表現するパラメータを特定
して、該浮上姿勢を表現する手段及びそのデータの設定
もしくは入力手段と、該スライダの浮上姿勢指定パラメ
ータを用いて任意の浮上姿勢に対するスライダとディス
ク面との間の隙間分布を算出する手段と、該スライダの
任意の浮上姿勢のときのスライダとディスク面との間の
隙間の気体膜に発生する圧力分布の算出手段と、該圧力
分布よりスライダの負荷容量及び圧力中心位置等の負荷
特性を算出する手段と、該負荷特性とスライダの浮上姿
勢パラメータとの関係を表現する手段と、該浮上姿勢パ
ラメータの微小変化に対する荷重及び荷重位置の感度に
相当する量の算出手段と、該負荷特性とスライダに与え
られた荷重の大きさ及びその荷重位置等の荷重条件とが
一致するか否かを判断する手段と、該荷重条件が負荷特
性に一致しないとき、スライダ姿勢の補正量を求め、そ
の補正量により該スライダ姿勢を補正もしくは直接算出
する手段と、該荷重条件が負荷特性に一致したときのス
ライダの浮上姿勢、負荷容量及び圧力中心位置等の情報
を出力もしくは表示する手段と、を有することを特徴と
する磁気ディスクヘッドスライダの浮上量解析システム
。7. The shape of the slider of the magnetic disk head, the load on the slider and its load position, the speed of the magnetic disk and the relative direction angle with the slider, the number of revolutions per unit time of the disk, or the radius of the slider. A magnetic disk that determines the flying posture of the slider, which is the minimum flying height of the slider or the flying height of the head portion, and the pitching direction angle, rolling direction angle, etc. of the slider, based on the position and angle with respect to the slider rotation direction. In a head slider flying height analysis system, a means for expressing the running surface and disk surface shape of the slider, a means for setting or inputting the data, and a parameter expressing the flying attitude of the slider with respect to the disk surface are specified, and the A means for expressing a flying attitude and a means for setting or inputting the data; a means for calculating a gap distribution between a slider and a disk surface for an arbitrary flying attitude using flying attitude designation parameters of the slider; means for calculating the pressure distribution generated in the gas film in the gap between the slider and the disk surface when in an arbitrary floating posture; and means for calculating the load characteristics such as the load capacity and pressure center position of the slider from the pressure distribution. , a means for expressing the relationship between the load characteristic and the flying attitude parameter of the slider, a means for calculating a quantity corresponding to the sensitivity of the load and load position to minute changes in the flying attitude parameter, and means for expressing the relationship between the load characteristic and the flying attitude parameter of the slider. means for determining whether or not the load conditions such as the magnitude of the load and the load position match, and when the load conditions do not match the load characteristics, the amount of correction of the slider posture is determined, and the amount of correction is used to It is characterized by having means for correcting or directly calculating the slider attitude, and means for outputting or displaying information such as the slider's floating attitude, load capacity, and pressure center position when the load conditions match the load characteristics. Flying height analysis system for magnetic disk head sliders.
記荷重条件が前記負荷特性に一致しないとき、スライダ
姿勢の補正量を求め、その補正量により補正した浮上姿
勢に対して、再び前記スライダとディスク面との間の隙
間分布を算出する手段以降のステップを繰返し行う制御
手段を備えたことを特徴とする磁気ディスクヘッドスラ
イダの浮上量解析システム。8. The system according to claim 7, when the load condition does not match the load characteristic, a correction amount of the slider attitude is determined, and the slider and disk are adjusted again for the flying attitude corrected by the correction amount. A flying height analysis system for a magnetic disk head slider, comprising a control means for repeating the steps subsequent to the means for calculating the gap distribution between the magnetic disk head slider and the surface.
記荷重条件が負荷特性に一致したときのスライダの浮上
姿勢、負荷容量及び圧力中心位置等の情報を出力もしく
は表示した後に、継続処理の要求の有無を調べ、該要求
の有るとき、再び前記スライダの走行面及びディスク面
形状の表現手段及びそのデータの設定もしくは入力手段
以降のステップを行う制御手段を備えたことを特徴とす
る磁気ディスクヘッドスライダの浮上量解析システム。9. The system according to claim 7, after outputting or displaying information such as the floating posture of the slider, load capacity, and pressure center position when the load conditions match the load characteristics, a request for continued processing is issued. A magnetic disk head slider characterized in that the magnetic disk head slider is provided with a control means for checking the presence or absence of the slider and performing the steps subsequent to the means for expressing the running surface and disk surface shape of the slider and the data setting or input means again when the request is made. floating height analysis system.
前記荷重条件が負荷特性に一致したときのスライダの浮
上姿勢、負荷容量及び圧力中心位置等の情報を出力もし
くは表示した後に、継続処理の要求の有無を調べ、該要
求の無いとき、メインシステムの必要個所に制御を戻す
制御手段を備えたことを特徴とする磁気ディスクヘッド
スライダの浮上量解析システム。10. The system according to claim 7,
After outputting or displaying information such as the floating posture of the slider, load capacity, and pressure center position when the load conditions match the load characteristics, it is checked whether there is a request for continued processing, and if there is no such request, the main system is A flying height analysis system for a magnetic disk head slider, characterized by comprising a control means for returning control to a necessary point.
が備えた一連の手段を連続的に実施する磁気ディスクヘ
ッドスライダの浮上量解析システム。11. A flying height analysis system for a magnetic disk head slider, which continuously implements a series of means provided in the system according to claims 7 to 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04679391A JP3148863B2 (en) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | Method and system for analyzing flying height of magnetic disk head slider |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04283647A true JPH04283647A (en) | 1992-10-08 |
JP3148863B2 JP3148863B2 (en) | 2001-03-26 |
Family
ID=12757216
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP04679391A Expired - Fee Related JP3148863B2 (en) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | Method and system for analyzing flying height of magnetic disk head slider |
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---|---|
JP (1) | JP3148863B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6947871B2 (en) | 2003-09-30 | 2005-09-20 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Yield/quality improvement using calculated failure rate derived from multiple component level parameters |
-
1991
- 1991-03-12 JP JP04679391A patent/JP3148863B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6947871B2 (en) | 2003-09-30 | 2005-09-20 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Yield/quality improvement using calculated failure rate derived from multiple component level parameters |
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JP3148863B2 (en) | 2001-03-26 |
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