(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘッドジンバル組立体に関し、微小量の剛性およびトルクを精度良く測定する。【解決手段】ヘッドジンバル組立体３１０は、回転台上に取付けた力変換器２５５と接触状態で設置される。回転台の回転中心を中心に力変換器を位置決めするように力変換器は調節される。回転台を回転させ、かつ回転台の回転時に力変換器上にヘッドジンバル組立体によって付与されるトルクおよびトルクの変化を測定する。【選択図】図３
2008262672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドジンバル組立体を回転台上に取付けた力変換器と接触させ、
前記回転台の回転中心を中心に前記力変換器を位置決めするように前記力変換器を調節し、
前記回転台を回転させ、かつ
前記回転台の回転時に前記力変換器上に前記ヘッドジンバル組立体によって付与されるトルクおよびトルクの変化を測定することを含む、ヘッドジンバル組立体を試験する方法。
【請求項２】
前記力変換器は相互に対して平行の二つの力変換器を含み、かつそのｘ軸は二つの力変換器間で可変間隔を有する、請求項１の方法。
【請求項３】
前記ヘッドジンバル組立体はそのｘ軸および前記力変換器に平行に設置される、請求項２の方法。
【請求項４】
前記測定されたトルクはヘッドジンバル組立体の回転トルクである、請求項３の方法。
【請求項５】
前記ヘッドジンバル組立体はｘ軸および前記力変換器に直交して設置される、請求項２の方法。
【請求項６】
前記測定されたトルクはヘッドジンバル組立体のピッチトルクである、請求項５の方法。
【請求項７】
前記可変間隔内で前記ヘッドジンバル組立体をセンタリングするようにｘ、ｙまたはｚ軸方向において前記ヘッドジンバル組立体を調節することを更に含む、請求項２の方法。
【請求項８】
前記力変換器をｙおよびｚ軸方向において調節する、請求項１の方法。
【請求項９】
前記トルク測定を二つの前記力変換器により計算する、請求項１の方法。
【請求項１０】
前記可変間隔を前記トルク測定の感度を高めるために狭くする、請求項２の方法。
【請求項１１】
前記試験を圧力、温度および湿度制御により周囲室内で実施する、請求項１の方法。
【請求項１２】
ヘッドジンバル組立体のジンバル構造の角変形を制御するための角度計、および
変形したジンバル構造から反力を測定するための一セットのロードセルを含む、ヘッドジンバル組立体を試験するための装置。
【請求項１３】
前記角度計および固定ハウジングを取付けるベースプレート、
前記固定ハウジング上に取付けた三軸台、
前記角度計の回転中心を中心に１セットの前記ロードセルを収納するロードセル組立体を整列するために、前記角度計に取付けた直線台、および
前記ロードセル組立体をｙおよびｚ軸に位置決めしかつ調整するために前記直線台に取付けた少なくとも一つの双線形台を更に含み、
前記三軸台はｘ、ｙおよびｚ軸へ移動できかつ前記ヘッドジンバル組立体を取付ける組立体を含む、請求項１２の装置。
【請求項１４】
前記角度計はピッチ方向の角変形を制御するために使用され、かつ前記ロードセルは予め設定したモーメントアームで変形したジンバル構造により付与された反力を測定するために使用される、請求項１２の装置。
【請求項１５】
前記角度計は回転方向の角変形を制御するために使用され、かつ前記ロードセルは予め設定されたモーメントアームで変形したジンバル構造により付与された反力を測定するために使用される、請求項１２の装置。
【請求項１６】
前記ヘッドジンバル組立体は、前記ヘッドジンバル組立体のスライダのエアベアリング面が一セットの前記ロードセルの取付け面から任意の角度配向および垂直距離になるような形態で取付けられかつ試験される、請求項１３の装置。
【請求項１７】
前記ヘッドジンバル組立体はディスクドライブの形態と同様形態で取付けられかつ試験され、前記形態は、前記ヘッドジンバル組立体のスライダのエアベアリング面と一セットの前記ロードセルの取付け面との間に、「Ｚ」高さに等しい垂直方向の距離を含む、請求項１３の装置。
【請求項１８】
ハウジング上にヘッドジンバル組立体を取付け、前記ヘッドジンバル組立体を角度計と接触させ、
前記ヘッドジンバル組立体のジンバル構造を角変形させるために前記角度計を回転し、かつ
変形したジンバル構造により付与された反力を測定することを含む、ヘッドジンバル組立体を試験する方法。
【請求項１９】
前記角度計を回転させて前記ジンバル構造を角変形させかつ前記ジンバル構造により付与される反力を予め設定したモーメントアームで測定する、請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記角度計を回転させて前記ジンバル構造を回転方向において角変形させ、かつ前記ジンバル構造により付与された反力を予め設定したモーメントアームで測定する、請求項１８の装置。
【請求項２１】
前記ヘッドジンバル組立体を、前記ヘッドジンバル組立体のスライダのエアベアリング面が前記ハウジングの取付け面から任意角度配向で垂直距離になるような形態で、取付けかつ試験する、請求項１８の方法。
【請求項２２】
前記ヘッドジンバル組立体はディスクドライブに類似の形態で取付けられかつ試験され、前記ヘッドジンバル組立体のスライダのエアベアリング面と前記ハウジングの取付け面との間の垂直距離がＺ高さに等しい、請求項１８の方法。
【請求項２３】
前記試験は、圧力、温度お湿度制御を伴って周囲室内で行われる、請求項１８の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘッドジンバル組立体(head-gimbal assembly)のための測定装置に関する。更に具体的には、本発明は、ヘッドジンバル組立体のために１マイクロニュートンメータおよびそれ未満の範囲のトルクおよび剛性を測定する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来技術の代表的ハードディスクドライブ設計を示す。磁気記録ハードディスクドライブ１００は、ディスクにデータを読み取るかつ／または書き込むためにエアベアリングスライダ（air-bearing slider)上に取付けた読み取り／書き込み変換器またはヘッドを使用する。スライダはサスペンションによりアクチュエータアームに取付けられる。スライダとサスペンションとの組合せはヘッドジンバル組立体（HGA)１０２と呼ばれる。ＨＧＡはディスクにわたる読み取り／書き込み変換器を操縦するためにサスペンションを使用する。代表例として、サスペンションは非常に柔軟に弧を描く小型のシート状金属バネである。シート状金属バネは１マイクロニュートンメータパーデグリー(micro-Newton-meter per degree)未満の剛性値を有する一部回転可能バネである。これらのバネの測定は、ディスクドライブにおいて実施するときにこのパラメタを精確に評価することを試みるときに一つのチャレンジとなる。更に、１マイクロニュートンメータ以下の範囲のトルクを測定することは困難である。この範囲のトルクの精密測定のために、必要とされる最低の解決は０．０５マイクロニュートンメータ未満である。しかしながら、今日の市場における最も繊細なトルク変換器は、３５マイクロニュートンメータ未満を測定できない。
【０００３】
更に、ＨＧＡサスペンションのトルクおよび剛性を測定するために今日使用される方法には幾つかの問題が存在する。『静的』または『動的』として知られているものを含む今日使用されている方法の殆どは、スライダに接合する必要のある比較的大きいバー等の余分のパーツを導入している。これらの過剰バーツの付加は、過剰パーツの製造時の形状変化により結果的に不正確を導入する傾向がある。現存方法の他の問題は、試験されるパーツが、ディスクドライブにおいて最終状態におけるような精確な限界条件を経験しないことである。一つの欠落している限界条件はＺ高さである。『静的』および『動的』の両測定法は、ディスクドライブにおける自然の状態と異なる状態においてテスター上にＨＧＡを取付ける。同様に、『静的』および『動的』方法は、スライダのエアベアリングに正確なロードを付与しない。結果として、これらの方法のいずれも精度および／または有効性についてしばしば疑問が残る結果になる。
【０００４】
従って、１マイクロニュートンメータ以下の範囲のＨＧＡの剛性およびトルクを測定する方法および装置の改良が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、１マイクロニュートンメータ以下の範囲のＨＧＡの剛性およびトルクを測定する方法および装置を改良することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題達成のために、ヘッドジンバル組立体（HGA)を試験する装置および方法が開示されている。ＨＧＡは、回転台上に取付けた力変換器と接触する状態で設置される。力変換器は、回転台の回転中心を中心に位置決めされるように調節される。回転台は回転し、かつ回転時に力変換器上にＨＧＡにより付与されるトルクおよびトルクの変化が測定される。
【０００７】
より詳細には、本発明によるヘッドジンバル組立体を試験する方法は、ヘッドジンバル組立体を回転台上に取付けた力変換器と接触させ、前記回転台の回転中心を中心に前記力変換器を位置決めするように前記力変換器を調節もしくは調整し、前記回転台を回転させ、かつ前記回転台の回転時に前記力変換器上に前記ヘッドジンバル組立体によって付与されるトルクおよびトルクの変化を測定することを含む。
【０００８】
好適方法によれば、前記力変換器は相互に対して平行の二つの力変換器を含み、かつそのｘ軸は二つの力変換器間で可変間隔を有する。
【０００９】
好適方法によれば、前記ヘッドジンバル組立体はそのｘ軸および前記力変換器に平行に設置される。
【００１０】
好適方法によれば、前記測定されたトルクはヘッドジンバル組立体の回転トルクである。
【００１１】
好適方法によれば、前記ヘッドジンバル組立体はｘ軸および前記力変換器に直交して設置される。
【００１２】
好適方法によれば、前記測定されたトルクはヘッドジンバル組立体のピッチトルクである。
【００１３】
好適方法によれば、前記可変間隔内で前記ヘッドジンバル組立体をセンタリングするようにｘ、ｙまたはｚ軸方向において前記ヘッドジンバル組立体を調節することを更に含む。
【００１４】
好適方法によれば、前記力変換器をｙおよびｚ軸方向において調節する。
【００１５】
好適方法によれば、前記トルク測定を二つの前記力変換器により計算する。
【００１６】
好適方法によれば、前記可変間隔を前記トルク測定の感度を高めるために狭くする。
【００１７】
好適方法によれば、前記試験を圧力、温度および湿度制御により周囲室内で実施する。
【００１８】
本発明は、更に、ヘッドジンバル組立体を試験するための装置を提供する。本発明によれば、ヘッドジンバル組立体を試験するための装置は、ヘッドジンバル組立体のジンバル構造の角変形を制御するための角度計、および変形したジンバル構造から反力を測定するための一セットのロードセルを含む。
【００１９】
ヘッドジンバル組立体試験装置の好適形態によれば、前記角度計および固定ハウジングを取付けるベースプレート、前記固定ハウジング上に取付けた三軸台、前記角度計の回転中心を中心に１セットの前記ロードセルを収納するロードセル組立体を整列するために前記角度計に取付けた直線台、および前記ロードセル組立体をｙおよびｚ軸に位置決めしかつ調整するために前記直線台に取付けた少なくとも一つの双線形台（bilinear stage)を更に含み、前記三軸台はｘ、ｙおよびｚ軸へ移動できかつ前記ヘッドジンバル組立体を取付ける組立体を含む。
【００２０】
ヘッドジンバル組立体試験装置の好適形態によれば、前記角度計はピッチ方向の角変形を制御するために使用され、かつ前記ロードセルは予め設定したモーメントアームで変形したジンバル構造により付与された反力を測定するために使用される。
【００２１】
ヘッドジンバル組立体試験装置の好適形態によれば、前記角度計は回転方向の角変形を制御するために使用され、かつ前記ロードセルは予め設定されたモーメントアームで変形したジンバル構造により付与された反力を測定するために使用される。
【００２２】
ヘッドジンバル組立体試験装置の好適形態によれば、前記ヘッドジンバル組立体は、前記ヘッドジンバル組立体のスライダのエアベアリング面が一セットの前記ロードセルの取付け面から任意の角度配向および垂直距離になるような形態で取付けられかつ試験される。
【００２３】
ヘッドジンバル組立体試験装置の好適形態によれば、前記ヘッドジンバル組立体はディスクドライブの形態と同様形態で取付けられかつ試験され、前記形態は、前記ヘッドジンバル組立体のスライダのエアベアリング面と一セットの前記ロードセルの取付け面との間に、「Ｚ」高さに等しい垂直方向の距離を含む。
【００２４】
本発明による他のヘッドジンバル組立体を試験する方法によれば、ハウジング上にヘッドジンバル組立体を取付け、前記ヘッドジンバル組立体を角度計と接触させ、前記ヘッドジンバル組立体のジンバル構造を角変形させるために前記角度計を回転し、かつ変形したジンバル構造により付与された反力を測定することを含む。
【００２５】
ヘッドジンバル組立体の好適試験方法によれば、前記角度計を回転させて前記ジンバル構造を角変形させかつ前記ジンバル構造により付与される反力を予め設定したモーメントアームで測定する。
【００２６】
ヘッドジンバル組立体の好適試験方法によれば、前記角度計を回転させて前記ジンバル構造を回転方向において角変形させ、かつ前記ジンバル構造により付与された反力を予め設定したモーメントアームで測定する。
【００２７】
ヘッドジンバル組立体の好適試験方法によれば、前記ヘッドジンバル組立体を、前記ヘッドジンバル組立体のスライダのエアベアリング面が前記ハウジングの取付け面から任意角度配向で垂直距離になるような形態で、取付けかつ試験する。
【００２８】
ヘッドジンバル組立体の好適試験方法によれば、前記ヘッドジンバル組立体はディスクドライブに類似の形態で取付けられかつ試験され、前記ヘッドジンバル組立体のスライダのエアベアリング面と前記ハウジングの取付け面との間の垂直距離がＺ高さに等しい。
【００２９】
ヘッドジンバル組立体の好適試験方法によれば、前記試験は、圧力、温度お湿度制御を伴って周囲室内で行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図２はマイクロトルクおよびマイクロ剛性測定装置の一実施形態を示す。ベースプレート２０５は二つの独立した機構を収容する。第一機構２１０はＨＧＡ等の試験下の装置を収容し、かつ試験時に完全に固定を維持する。三軸台（tri-axial stage)２２０は第一機構２１０の固定ベースに取付けられてよい。試験されるＨＧＡを収容する一つまたはそれ以上の組立体２２５は三軸台２２０に取付けられてよい。三軸台２２０は、試験されるＨＧＡをｘ、ｙおよびｚ軸において調整可能である。
【００３１】
第二機構２１５は、ベースプレート２０５上に取付けた回転台２３０を含んでよい。一実施形態において、回転台２３０は高精度角度計であってよい。回転台２３０はｘ軸と平行の回転中心２３５を有してよい。試験中に、回転台２３０およびその上に取付けたすべのものは回転中心２３５を中心に回転してよい。回転台または高精度角度計の回転は、ＨＧＡのジンバル構造の角変形の制御を可能にする。直線台(linear stage)２４０は回転台２３０上に取付けられてよい。直線台２４０は、回転台の回転中心に対して垂直に移動する。付加的構成要素が直線台２４０の上面上に取付けられてよい。直線台２４０は上面上に取付けたいずれの構成要素も一直線になりかつ回転台２３０の回転中心２３５を中心に対称的に回転するように調整されてよい。双線形台(bilinear stages)２４５は直線台２４０の上面上に取付けられてよい。一実施形態において、二つの双線形台２４５はｙおよびｚ軸へ移動する。一またはそれ以上の力変換器組立体２５０は双線形台２４５上方に取付けられてよい。力変換器組立体２５０は双線形台２４５によりｙおよびｚ軸内に位置決めされかつ調整される。力変換器組立体２５０は力変換器またはロードセル２５５を収納でき、ロードセルはｚ軸方向においてロードセルに加わるいずれの負荷および負荷の変化を検出する。
【００３２】
図３は、マイクロトルクおよびマイクロ剛性測定装置の一実施形態を示す。第二機構２１５において説明される力変換器組立体２５０は、力変換器またはロードセル２５５を収納してよい。一実施形態において、二つの力変換器２５５は力変換器組立体２５０内に収納される。二つの力変換器２５５は、相互およびｘ軸に対して平行に収納され、二つの力変換器間に可変間隔３０５を有する。上述のごとく第一機構２１０は、三軸台２２０、および三軸台上に取付けたＨＧＡハウジング組立体２２５を含んでよい。一実施形態において、ＨＧＡハウジング組立体２２５は、相互に対して直交する二つの構成要素を含んでよい。試験下のＨＧＡ３１０または他の装置は、ＨＧＡハウジング組立体内に収納またはそこに取付けられてよく、試験下のＨＧＡまたは装置の一端は、二つの力変換器２５５の各々に当接または線接触する。
【００３３】
図３は、更に、試験下の装置またはＨＧＡ３１０が力変換器の接触線と平行の位置に取付けられている一実施形態を示す。この位置において、高精度角度計の回転は、回転方向においてＨＧＡの角変形を制御する。高精度角度計または回転台の回転中に力変換器またはロードセル２５５により測定される、対応するトルクまたは力は「回転（roll)」トルクとして知られている。他の実施形態において、試験下のＨＧＡ３１０または装置は、力変換器の接触線に平行のＨＧＡハウジング組立体２２５の構成要素から分離していてよい。試験下のＨＧＡ３１０または装置は、また、力変換器の接触線に直交するＨＧＡハウジング組立体２２５の構成要素に取付けられてよい。この位置において、高精度角度計の回転は、ピッチ方向においてＨＧＡの角変形を制御する。試験時にこの直交位置から測定されるトルクまたは力は、「ピッチ」トルクとして知られる。二つの力変換器２５５の接触線は相互に対して平行であり、かつ関係トルクの方向と直交する。力変換器の二つの接触線間の間隔３０５は試験下のＨＧＡ３１０または装置により力変換器２５５へ加えられた力の大きさに影響を与える。試験時に、回転台２３０は試験下の装置またはＨＧＡ３１０を回転させ、試験下の装置またはＨＧＡ３１０は、力変換器２５５上に力を付与する。何らかの回転変化により力変換器上に加わる力は、力変換器の接触線間の距離に反比例する。従って、接触線間の距離３０５は、試験測定の感度に影響する。力変換器の接触線間の可変間隔３０５はゼロに接近するが、力変換器は試験測定の感度を増すために相互に対して接触しない。
【００３４】
図４はＨＧＡのトルクおよび剛性を試験する一実施形態のフローチャートである。ブロック４１０において、ヘッドジンバル組立体（ＨＧＡ）３１０は回転台２３０上に取付けた力変換器２５５と接触して設置される。一実施形態において、二つの力変換器２５５は回転台２３０上に取付けられる。二つの力変換器２５５は相互にそしてｘ軸に平行に取付けられ、可変間隔３０５をその間に有する。力変換器２５５と接触して設置されたＨＧＡ３１０は、ｘ軸および力変換器に平行であってよい。一実施形態において、ＨＧＡ３１０はｘ軸および力変換器２５５に直交して設置されてよい。ブロック４２０において、力変換器２５５の位置は、力変換器２５５が回転台２３０の回転中心２３５を中心に位置決めされるように調節される。この調節は力変換器２５５をｙおよびｚ軸方向において力変換器２５５を再度位置決めする。一実施形態において、ＨＧＡ３１０の位置は、同様に、複数の力変換器２５５間の可変間隔３０５内にＨＧＡ３１０をセンタリングするためにｘ、ｙおよびｚ軸方向へ調整されてよい。
【００３５】
ブロック４３０において、高精度角度計等の回転台２３０、および回転台に取付けまたは接触するあらゆるものが回転する。回転に起因して、力変換器２５５と接触しているＨＧＡ３１０上に力が加わる。ブロック４４０において、角度計の回転時に力変換器２５５上にＨＧＡ３１０によって加わるトルクおよびトルクの変化が測定される。力変換器２５５間の可変間隔３０５の幅は、トルク測定の感度に影響を与える。一実施形態において、可変間隔３０５の幅は、その間隔の幅がゼロに近づくが、二つの力変換器２５５間の接触を回避するように、減少する。力変換器２５５間の間隔の幅の減少は、トルク測定の感度を高める。他の実施形態において、ＨＧＡ３１０トルクおよび剛性の試験は、周囲室内で実行できる。周囲室は、試験中の圧力、温度、および湿度条件を制御可能である。試験はブロック４５０で終了する。
【００３６】
図５は、ＨＧＡ３１０のトルクおよび剛性を試験するための一実施形態のフローチャートである。ブロック５１０において、ＨＧＡ３１０は、ＨＧＡ３１０が高精度角度計２３０と接触するように、ハウジング２２５上に取付けられてよい。ブロック５２０において、角度計２３０は回転し、結果としてＨＧＡ３１０のジンバル構造の角変形をきたす。一実施形態において、ＨＧＡ３１０は、角度計２３０の回転がピッチ方向においてジンバル構造の角変形をきたすような位置に取付けられてよい。他の実施形態において、ＨＧＡ３１０は、角度計２３０の回転方向においてジンバル構造の角変形をきたすような位置に取付けられてよい。ＨＧＡ３１０は、また、ＨＧＡ３１０内のスライダのエアベアリング面がＨＧＡハウジングの取付け面から所定の角度配向かつ垂直方向に間隔をおくような形態で取付けられかつ試験されてよい。選択的に、ＨＧＡ３１０はディスクドライブ内に見られるような形態で取付けられかつ試験されてよい。この形態において、ＨＧＡ３１０内のスライダのエアベアリング面とＨＧＡ組立体の取付け面との間の垂直方向の間隔は、「Ｚ」高さに等しいか略同等であってよい。ブロック５３０において、ＨＧＡ３１０の変形したジンバル構造により付与される反力が測定される。変形したジンバル構造により付与される反力は所定設定モーメントアームで測定される。一実施形態において、ＨＧＡ３１０の試験は周囲室内で発生し、試験中の圧力、温度および湿度条件の制御を可能にする。試験はブロック５４０で終了する。
【００３７】
従って、上記説明は本発明の単に原理を示す。更に、当業者は、種々の変更が可能であり、上記実施形態に関する開示が本発明を図示構造および作用に限定するものでなく、かつ従って、適宜変更および均等物が本発明の範囲に属することを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来技術による代表的ハードディスクドライブ設計を示す。
【図２】マイクロトルクおよびマイクロ剛性測定装置の一実施形態を示す。
【図３】マイクロトルクおよびマイクロ剛性測定装置の一実施形態を示す。
【図４】ＨＧＡのトルクおよび剛性を試験するための一実施形態をフローチャートで示す。
【図５】ＨＧＡのトルクおよび剛性を試験するための一実施形態をフローチャートで示す。
【符号の説明】
【００３９】
１００    磁気記録ハードディスクドライブ
１０２    ヘッドジンバル組立体
２０５    ベースプレート
２１０    第一機構
２１５    第二機構
２２０    三軸台
２２５    ハウジング組立体
２３０    回転台
２４０    直線台
２４５    双線形台
２５０    力変換器組立体
２５５    力変換器またはロードセル
３１０    ヘッドジンバル組立体（ＨＧＡ）
【図１】
2008262672.tif 000003
【図２】
2008262672.tif 000004
【図３】
2008262672.tif 000005
【図４】
2008262672.tif 000006
【図５】
2008262672.tif 000007
【外国語明細書】
2008262672000001.pdf