JPH02203226A

JPH02203226A - 動摩擦力試験装置

Info

Publication number: JPH02203226A
Application number: JP1020907A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Uchikawa; 浩内川; Mutsuo Munekata; 宗片　睦夫; Hiroyuki Motohashi; 本橋　弘行
Original assignee: KOYO SEISAKUSHO KK; Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: KOYO SEISAKUSHO KK; Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1989-02-01
Filing date: 1989-02-01
Publication date: 1990-08-13
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: US5212657A; JPH076855B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は動摩擦力試験装置に関するものであり、例え
ば、摺動部材としての磁気ディスクを対象として、その
回転の始動／停止及びその繰り返しにより、対応する測
定子としての磁気ヘッドとの閏で発生する相対的な摩擦
力を高感度に測定できるようにされた動摩擦力試験装置
に関するものである。

［従来の技術］近年多用されている磁気ディスク装置は、いわゆるコン
タクト・スタート・ストップ方式（Ｃ８Ｓ方式）のもの
である、この方式によれば、磁気ディスクが停止してい
るときには磁気ヘッドと接触していて、その回転の開始
にともなって徐々に磁気ヘッドが磁気ディスク面から浮
上していき、ある一定速度の回転（通常は３６００ＲＰ
Ｍ）に達したときには、磁気ヘッドが磁気ディスクから
完全に浮上しているようにされる。

ところで、この磁気ディスク及び磁気ヘッドの耐久性に
関する評価は、摺動部材としての磁気ディスクと、測定
子としての磁気ヘッドとの相対摩擦力を測定することに
よって行なわれるものであって、その試験の仕方はＡＮ
ＳＩ規格に明記されている。しかしながら、このＡＮＳ
Ｉ規格にはロードセルセンサーの周波数応答に関する規
格が設けられてはおらず、このために使用されるロード
セルセンサーの周波数応答に依存して、その試験の結果
がまちまちになることがある。また、現在使用されてい
るロードセルセンサーの周波数応答は５０Ｈｚ以下であ
り、回転数を高くしなときには、高周波数側にシフトし
た摩擦力の周波数成分と測定系の共振周波数成分とが重
なり合って、正確な測定をすることが不可能になる。従
って、従来のこの種の技術においては、測定の精度を上
げるために、その回転数をＩＯＲＰＭ以下にしなければ
ならない。

しかるに、前記のような磁気ディスク装置の耐久性を支
配するものは、当該磁気ディスク装置の起動／停止時に
おける回転の立ち上がり／立ち下がりに基づく動的なＩ
ｌｌｌｌ性であることから、その回転数が短時間（通常
１秒以下）に数百ＲＰＭまで変化するときの動的な摩擦
力を正確に測定することが必要とされる。

更に、従来のこの種の磁気ディスク装置のための回転駆
動方式には、低速度用や高速度用のモータが個別に備え
られており、これらのモータを適当に切つ攬え使用する
ことにより、例えば、Ｑ、ｌＲＰＭから４００ＯＲ，Ｐ
Ｍまでの回転速度をカバーするようにされている。しか
しながら、このような回転駆動方式においては、その機
構が複雑になるとともに、広い範囲の回転数の制御を短
時間に連続して行うことができない。また、使用される
ロードセルセンサーが所定のストッパ手段で停止される
構成がとられており、当該ロードセルセンサーが感度を
有する方向に制限があるために、例えば、磁気ヘッドの
アップとダウンとの共用をすることは不可能である４［発明が解決しようとする課題〕まず、磁気ディスクの回転立ち上がり／立ち下がり時に
おける動的な摩擦力を連続して測定するためには、低速
回転から高速回転までの広範囲な領域を１台のモータで
カバーすることが必要である。また、市販の磁気ディス
ク装置の回転立ち上がり／立ち下がり特性は、通常、製
品の種類毎に異なっており、その動摩擦力試験を行うと
きには任意の回転カーブを精度よく設定できなければな
らない、更に、当該磁気ディスク装置の急激な回転立ち
上がり／立ち下がりの際の動摩擦力を正確に測定するた
めには、当該磁気ディスク装置自体の振動、磁気ディス
クの縦振れや横振れ、磁気ヘッドの上下振動等に基づく
周波数成分を極力小さくして、前記磁気ヘッドを含むロ
ードセルセンサー部分の共振周波数を高くせねばならな
い。また、磁気ヘッドのアップとダウンとの共用を可能
にするためには、左右いずれの回転方向であってもその
動摩擦力を測定することが可能でなければならない。

［課題を解決するための手段］この発明の動摩擦力試験装置は：変速回転可能な１台の
モータ：前記モータによって回転駆動されるスピンドル
；前記スピンドルに連結された摺動部材に対向して配設
されており、前記摺動部材に対する測定子を備えたロー
ドセル；回転数制御シンセサイザ；および、全体的な制
御のためのパーソナルコンピュータ；を含んでなるもの
である。

また、この発明の動摩擦力試験装置において使用される
モータは、０．１〜４０００ＲＰＭの広範囲な領域にお
いて、安定した連続回転がなされる直流ブラシレスサー
ボモータである。このために、従来のこの種の装置とは
異なって、低速度用や高速度用のモータを個別に用意す
ることや、それらを適当に切り換えて使用することが不
要にされて、その回転数を連続的に制御することが可能
にされる。

［作用］この発明の動摩擦力試験装置においては、使用されるロ
ードセルセンサーが極力小型化されており、板バネの剛
性を向上させることで、磁気ヘッドを含むロードセルセ
ンサーの共振周波数を高くするとともに、適当なダンピ
ングが施されるようにしている。更に、低速回転から高
速回転までの広い範囲を１台だけのモータでカバーする
ことにより、磁気ディスクの急速な立ち上がり回転時に
おける動的な摩擦力を連続して測定することが可能にさ
れる。また、当該使用されるロードセルセンサーの共振
周波数が５００Ｈｚ以上であるので、回転数５０ＯＲＰ
Ｍ近傍に達して磁気ヘッドが浮上するまでの動摩擦力を
、当該ロードセルセンサーを含む系統の共振による影響
を受けることなく、目標とする動摩擦力を正確に測定す
ることができる。また、アップヘッドとダウンヘッドと
の双方を同一のロードセルで測定することができる。

［実施例］この発明に係る動摩擦力試験装置の一実施例について、
第１図ないし第８図を参照しながら説明する。

第１図は、この実施例の要部構成図である。この第１図
において、１は摺動部材であって、例えば、適当な記憶
媒体としての磁気ディスクである。

２は測定子としての磁気ヘッドであって、例えば、Ｍｎ
−Ｚｎフェライト系の材質ものである。そして、この測
定子２が摺動部材１に接触しているときの回転方向にお
ける動摩擦力を適当なアーム部材に伝えて、ロードセル
３によってこの動摩擦力を検出するようにされる。スピ
ンドル４及びボールベアリング５は、摺動部材１に対す
る回転機構の主要部であって、前記動摩擦力の測定精度
を向上させるために、その回転時の面振れやラジアル振
れを１μｍ以下に抑制し、また、その回転ジッタを０．
１％以下に抑制している。スピンドル４に対する回転駆
動の伝達は、ベルト７を介して、スピンドルモータとし
ての直流ブラシレスサーボモータ６により行われる。Ｘ
軸ステージ８及びマイクロメータ９は、摺動部材１とし
ての磁気ヘッドを変位させるときの位置決め機構である
。

第２図は、上記実施例のロードセル部分の詳細構成図で
ある。ここに、第２図（Ａ）はその側面図であり、第２
図（Ｂ）はその平面図である。そして、この第２図にお
いて、磁気ヘッド部２０で受けた磁気ディスク１（図示
されない）との間の動摩擦力は、この磁気ヘッド２０に
接続されている磁気ヘッドジンバル２１にｆ云えられる
。そして、適当に調質されたステンレス材による板バネ
２３が、磁気ヘッドジンバル２１に接続されている磁気
ヘッドジンバル取り付は金具２２を介して、前記の動摩
擦力に応じて振動される。この動摩擦力の検出は、板バ
ネ２３の左右に貼付されている歪ゲージセンサー２４に
よって行われる。そして、この動１！擦力の検出にとも
なって出力された信号は、出力コード２５を通して適当
な増幅器（図示されない）に伝送される。なお、３点し
ベル調整ｆｉｉ２６は、磁気ディスク１と磁気ヘッドジ
ンバル取り付は金具２２との間隔及びそれらの平行度を
０．０１ｍｍ以内の精度で設定するためのものである。

また、板バネ支持金具２７及び板バネ取り付は金具２８
は、板バネ２３のゼロ点を長期にわたって安定に保持す
るためのものである。更に、リミッタ用セットネジ２９
は歪ゲージセンサー２４の破損を防止するためのもので
あって、この歪ゲージセンサー２４が所定の検出範囲を
超えないように、その移動範囲を制限するためのもので
ある。そして、これらの諸手段は適当なフレーム２ＯＡ
の適所に配置されている。

第３図は、上記実施例における電気的機能回路部分の構
成を示すブロック図である。上記実施例の制御は、一般
的には、所定のパーソナルコンピュータ３４に内蔵され
ている所要のプログラムの実行に基づき、対応のデータ
バス３３を介して与えられる各種の命令や指示を実行す
ることによってなされるものである。この第３図におい
て、ロードセルセンサー３０において検出された動摩擦
力は、後段のロードセルアンプ２１で適当に増幅され、
Ａ／Ｄ変換器２２で対応のデジタル値にされてから、デ
ータバス３３を介してパーソナルコンピュータ３４で読
み取られる。このロードセルセンサー３０の感度は、対
応の動摩擦力の作用する方向が正逆いずれであっても対
称であるようにされている。そして、磁気ディスク１が
反時計廻り回転（ＣＣＷ）をしているときには、ロード
セルセンサー３０からの出力に対応する電圧は正極性の
ものであり、また、時計廻り回転（ＣＷ）をしていると
きには負極性のものである。なお、磁気ディスク１の回
転方向は回転方向制御スイッチ３６Ａによって指定され
る。

次に、直流ブラシレスサーボモータであるモータ３７の
回転制御は、前述されたような、パーソナルコンピュー
タ３４に内蔵されている所定のプログラムを実行するこ
とによりデジタル的になされる。即ち、パーソナルコン
ピュータ３４からの命令や攪示によって動作される回転
数制御シンセサイザ３５から出力されるモータクロック
信号、および、パラレルインタフェース３９から出力さ
れるモータ０Ｎ１０ＦＦ信号に基づき、このモータ３７
に対する回転／停止の制御はモータ制御回路３６によっ
て行われる。また、モータ３７の回転数制御は、モータ
制御回路３６、モータ３７およびロータリーエンコーダ
３８からなるループにおいて、回転制御シンセサイザー
３５による管理の下に行われる。

第４図は、上記実施例における回転数制御シンセサイザ
ー２９の詳細構成の例示図である。この第４図において
、基準水晶発振器４０からの周波数Ｆ０の基準パルスが
位相比較器４１に入力されて、電圧制御発振器４３から
の出力が＃１プリセットカウンタ４４で分周された信号
との位相比較が、この位相比較器４１においてなされる
。そして、この位相差の成分に対応する信号が、ローパ
スフィルタ４２を介して、前記電圧制御発振器４３の電
圧制御端子に加えられる。ここで、位相比較器４１、ロ
ーパスフィルタ４２、電圧制御発振器４３および＃１プ
リセットカウンタ４４から構成されている閉ループをネ
ガティブフィードバックルーズにすることにより、電圧
制御発振器４３からの出力信号は、 “基準周波数Ｘ＃１プリセットカウンタ４４の分周比”なる所定の設定
値をもって発振することになる。

このような、いわゆるＰＬＬシンセサイザ一方式をとる
ことにより、直流ブラシレスサーボモータであるモータ
３７の回転数は、モータ制御回路３６から加えられるモ
ータクロックパルスの周波数に依存して決定されること
になる。また、＃２プリセットカウンタ４５を併用する
ことにより、１０〜４０００ＲＰＭに対してはＩＲＰＭ
の分解能をもって、また、０．１〜ＩＯＲＰＭに対しては０．Ｉ　ＲＰＭの分解能
をもって、モータ３７回転数を指定することができる。

第５図から第８図までは、上記実施例の動作に関する説
明のためのグラフ図である。まず、第５図は、上記実施
例を市販の磁気ディスク装置に適用した場合の、回転立
ち上がり／立ち下がりの特性曲線図である。この第５図
において、その横軸は時間軸であり、また、その縦軸は
回転数軸である。第６図は、前記第５図における回転立
ち下がりの際の磁気ディスクと磁気ヘッドとの間の相対
的な動摩擦力の測定結果の例示図である。この第６図で
例示されていることは、スピンドル部のエンコーダパル
スとして１回転当たり６０個のパルスが出されており、
３６００ＲＰＭで完全に浮上している磁気ヘッドが２０
ＯＲＰＭで磁気ディスクとの接触を開始し、それから約
０．３秒経過後に停止して、そのときの最大摩擦力が２
ｇｆであるということである。第７図は、磁気ディスク
の摩擦力を示すグラフ図であり、また、第８図は、磁気
ディスクが磁気ヘッドに吸着されたときの摩擦力を示す
グラフ図である。なお、これらの第７図および第８図に
おいて、その横軸は時間軸であり、その縦軸は摩擦力軸
である。

以上説明されたように、この発明の上記実施例において
は、使用されるモータの回転数を決定するためのモータ
クロックパルスの制御が、ＰＬＬ方式に基づいてデジタ
ル的になされることから、安価なパーソナルコンピュー
タを適宜に用いることにより、その回転数をミリ秒間隔
のオーダで容易に設定することができて、市販されてい
る磁気ディスク装置と同程度の回転立ち上がり／立ち下
がり特性を確立させることができた。ロードセルセンサ
ーの共振周波数を高くする手だてとしては、磁気ヘッド
取り付は金具、板バネ、板バネ取り付は金具等の、ロー
ドセルセンサーにおけるセンサー系を全体として小型化
させること、剛性の高い調質された板バネを１枚使用す
ること、その支持機構を片持ち梁とすること等が採用さ
れた。また、板バネに貼付するための歪ゲージセンサー
としては、より感度の大きいものを選択・使用して、こ
のような歪ゲージセンサーを板バネの左右に貼付するこ
とにより、その感度を２倍にすることができた。この板
バネの応力に対する歪量は左右両方向で等しくなるよう
にして、スピンドルの回転方向を変化させても同様な測
定結果得られるようにされた。更に、磁気ディスクと磁
気ヘッドとが接触しているときに動摩擦力のゼロ調整を
行うと、−ａ的には、その接触部に残留している歪応力
のなめにゼロ点が安定しないものである。しかるに、こ
の発明の上記実施例によれば、磁気ヘッドが磁気ディス
クから完全に浮上した後で、歪ゲージセンサーのゼロ点
をプログラム的にリセットする機能が具備されており、
このために、前記ゼロ点の安定的な保持を長期にわたっ
て実現させることができた。

［発明の効果］以上説明されたように、この発明によれば、例えば、摺
動部材としての磁気ディスクが測定子としての磁気ヘッ
ドと接触して回転するときに発生する動的な相対摩擦力
について、高感度かつ高応答性をもって測定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である動摩擦力試験装置
の要部構成図、第２図は、上記実施例におけるロードセ
ル部分の詳細構成図、第３図は、上記実施例における電
気的機能回路部分の構成を示すブロック図、第４図は、
上記実施例における回転制御シンセサイザーの詳細構成
図、第５図ないし第８図は、上記実施例の動作に関する
説明のためのグラフ図である。１は磁気ディスク、２は磁気ヘッド、３はロードセル、４はスピンドル、５はボールベアリング、６は（スピンドル）モータ、７はベルト、８はＸ軸ステージ、９はマイクロメータ。第２図（Ａ）（Ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）変速回転可能な１台のモータ；前記モータによって回転駆動されるスピンドル；前記スピンドルに連結された摺動部材に対向して配設されており、前記摺動部材に対する測定子
を備えたロードセル；回転数制御シンセサイザ；および全体的な制御のためのパーソナルコンピュータ；を含んで構成されている動摩擦力試験装置であって：前記パーソナルコンピュータに関連する回転数制御シンセサイザからのクロックパルスに基づい
て前記モータの回転速度が可変にされ、前記スピンドル
に連結された摺動部材の回転数および回転立ち上がり／
立ち下がりが、前記パーソナルコンピュータに内蔵され
た所定のプログラムによりディジタル的に制御されて、
任意・所望の設定が可能にされていることを特徴とする
動摩擦力試験装置。
（２）前記ロードセルにおける動摩擦力の検出手段は、
剛性の高い１枚の板バネが板バネ支持金具で支持された
ものであり、前記板バネ支持金具のレベル調整を行うこ
とにより、前記磁気ヘッドに関連している磁気ヘッドジ
ンバルのレベル出しが可能にされていることを特徴とす
る請求項１に記載の動摩擦力試験装置。
（３）前記１枚の板バネの両側面に所定の歪ゲージセン
サーが備えられていることを特徴とする請求項２に記載
の動摩擦力試験装置。
（４）動摩擦力のゼロ点のリセットは、前記測定子が前
記摺動部材の面から浮上したときに、前記パーソナルコ
ンピュータに内蔵された所定のプログラムに基づいて自
動的になされることを特徴とする請求項１に記載の動摩
擦力試験装置。