Vibration analysis method and device of enclosure of disk device

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディスク装置の筐体の振動解析方法及び解析装置に関し、特に、コンピュータに内蔵、或いはコンピュータの外部記憶装置としてロッカに収容されたディスク装置の、ヘッドアクチュエータに起因する筐体振動の解析方法に関するものである。

【０００２】従来、コンピュータ用の記憶装置として使用されるディスク装置、例えば、磁気ディスク装置においては、記憶容量の増大に伴って磁気ディスク上のデータ記録トラック間のピッチ（ＴＰＩ：Track Per Inch）
が狭くなってきている。 このため、磁気ディスク上の目的のトラックからのヘッドの許容位置ずれ値（許容オフトラック値）の要求が厳しくなっている。 そして、この許容オフトラック値はディスク装置の筐体振動によっても影響を受けるので、ディスク装置の稼働中の筐体の振動を検出することが重要になってきており、優れたディスク装置の筐体振動の解析方法が求められている。

【０００３】

【従来の技術】ディスク装置はコンピュータに内蔵されて使用されることもあるが、大型コンピュータでは、コンピュータの外部に設けられた棚（ロッカ）内に複数のディスク装置が並べて使用される。 このようなロッカに並べられて使用されるディスク装置においては、顧客側のロッカの設置条件により、ヘッドのオフトラック量がロッカの振動特性の影響を受けやすい。

【０００４】このような問題点に対して、従来はロッカに振動検出センサを取付けてロッカの振動特性を検出することにより、ディスク装置の筐体の振動防止対策が行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のディスク装置の筐体の振動防止対策では、ロッカ及びディスク装置の筐体の並進方向の変位の評価によってのみ振動対策が行われていたので、ディスク装置の筐体の振動防止対策が不完全であった。 これまでのディスク装置の筐体の振動評価方法は、顧客にシークするダミーのディスク装置を渡して、ヘッドがオントラックした後のオフトラックの幅を測定して、その幅が何μ以下であれば問題がないとしていたが、許容幅を越えた場合には振動する周波数が不明であり、振動防止対策がとれなかった。

【０００６】このような従来のディスク装置の筐体の振動問題に対して本発明者らが検討した結果、ロッカ振動はディスク装置に対する並進運動ばかりではなく、ディスク装置内のヘッドアクチュエータの回転による反力で筐体が共振することによって発生することが分かった。
そして、筐体の回転方向の振動特性によって板金が共振したり、緩く固定した筐体が揺れたりし、この筐体の回転変位がヘッドの揺れに直に換算されてオフトラック量が大きくなることが分かった。

【０００７】そこで、本発明は、従来のディスク装置における残留振動の問題を解消し、ヘッドアクチュエータに電流を流し、この電流に対するディスク装置の筐体の回転加速度を測定して、この回転加速度の伝達関数を求めることにより、ディスク装置の筐体振動を正確に検出することができるディスク装置の筐体の振動解析方法及び解析装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発明の特徴は、以下に第１から第５のディスク装置の筐体の振動を解析する方法の発明と、この方法を実施する第６から第１１の装置の発明として示される。 第１の発明は、図１にその原理構成が示されるように、ディスク装置の、ヘッドアクチュエータに起因する筐体振動の解析方法であって、ヘッドアクチュエータに外部から、乱数により位相をランダムにした各周波数の電流を含むランダムシーク電流を流す第１の段階と、筐体に取り付けられた加速度センサから得られた筐体の回転加速度の伝達関数を各周波数毎に求める第２の段階と、アクチュエータに印加するランダムシーク電流の電流スペクトルと、
筐体の伝達関数を乗算する第３の段階と、第３の段階の乗算値を２回積分して変位換算する第４の段階と、第４
の段階で得られた変位換算値にアクチュエータのサーボの追従誤差特性を乗算して、周波数領域の残留振動のパワースペクトルを求める第５の段階とを有することを特徴としている。

【０００９】第２の発明は、第１の発明の方法において、図１に示されるように、更に、筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルに対してフーリエ逆変換を行うことにより、ヘッドの時間軸に対する揺れを検出する第６の段階を有することを特徴としている。 第３の発明は、第１又は２の発明の方法において、ヘッドアクチュエータのヘッド搭載部にはダミーヘッドが搭載されていることを特徴としている。

【００１０】第４の発明は、第１から第３の発明の方法の何れかにおいて、加速度センサが筐体に２個設けられており、第２の段階で得られる筐体の回転加速度は、２
個の加速度センサの差分から求められることを特徴としている。 第５の発明は、第１から第４の発明の方法の何れかにおいて、図１に示されるように、更に、ディスク装置のディスクを回転させるスピンドルモータのアンバランスを仮定する第６の段階と、スピンドルモータのアンバランスにより発生する力から重心回りのモーメントを計算する第７の段階と、この重心回りのモーメントを筐体の応答ゲインと乗算して、スピンドルアンバランスによる筐体の位置加速度の偏心による増加分を求める第８の段階とを有することを特徴としている。

【００１１】第６の発明は、図２にその原理構成図が示されるように、ディスク装置の、ヘッドアクチュエータに起因する筐体振動の解析装置であって、筐体に取り付けられた加速度センサと、この加速度センサに接続される加振試験器とから構成され、この加振試験器には、乱数により位相をランダムにした各周波数の電流を含むランダムシーク電流を発生させ、これをヘッドアクチュエータに流す電流印加手段と、加速度センサから得られた筐体の回転加速度の伝達関数を各周波数毎に求める回転加速度の伝達関数の算出手段と、アクチュエータに印加するランダムシーク電流の電流スペクトルと、筐体の伝達関数を乗算する乗算手段と、乗算値を２回積分して変位換算する変位換算手段と、得られた変位換算値にアクチュエータのサーボの追従誤差特性を乗算して、筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルを求める残留振動のパワースペクトルの算出手段とが設けられていることを特徴としている。

【００１２】第７の発明は、第６の発明の装置において、加振検出器に、図２に示されるように、更に、筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルに対してフーリエ逆変換を行うことにより、ヘッドの時間軸に対する揺れを検出するヘッドの振動特性検出手段が設けられていることを特徴としている。 第８の発明は、第６または第７の発明の装置において、ヘッドアクチュエータのヘッド搭載部にはダミーヘッドが搭載されていることを特徴としている。

【００１３】第９の発明は、第６から第８の発明の装置のいずれかにおいて、加速度センサが筐体に２個設けられており、第２の段階で得られる筐体の回転加速度は、
２個の加速度センサの差分から求められることを特徴としている。 第１０の発明は、第６から第９の発明の装置の何れかにおいて、加振試験器に更に、ディスク装置のディスクを回転させるスピンドルモータのアンバランスを仮定するスピンドルアンバランス仮定手段と、スピンドルモータのアンバランスにより発生する力から重心回りのモーメントを計算する回転モーメントの算出手段と、この重心回りのモーメントを筐体の応答ゲインと乗算して、スピンドルアンバランスによる筐体の位置加速度の偏心による増加分を求める位置加速度の補正手段とを有することを特徴としている。

【００１４】第１１の発明は、第６から第１０の発明の装置の何れかにおいて、加振試験器における各手段が、
コンピュータのソフトウエアとして構成されていることを特徴としている。 第１の発明のディスク装置の筐体の振動を解析する方法によれば、第１の段階においてヘッドアクチュエータに外部から各周波数の電流を含むランダムシーク電流が流され、第２の段階において筐体の回転加速度の伝達関数が各周波数毎に求められ、第３の段階においてランダムシーク電流の電流スペクトルと筐体の伝達関数が乗算され、第４の段階において第３の段階の乗算値を２回積分されて変位換算が行われ、第５の段階において第４の段階で得られた変位換算値にアクチュエータのサーボの追従誤差特性が乗算されるので、筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルが求められ、筐体の振動、変位が明らかになる。

【００１５】第２の発明は、第１の発明の方法において、更にヘッドの時間軸に対する揺れを検出する第６の段階が設けられているので、ヘッドの時間軸に対する変位を検出できる。 第３の発明では第１又は第２の発明の方法において、ヘッドアクチュエータのヘッド搭載部にはダミーヘッドを搭載したことにより、ヘッドアクチュエータへの外乱の印加時にシークエラーや暴走が発生しない。

【００１６】第４の発明では第１から第３の発明の方法の何れかにおいて、加速度センサを筐体に２個設けたことにより、筐体の回転加速度が正確に求められる。 第５
の発明では第１から第４の発明の方法の何れかにおいて、更に、スピンドルモータのアンバランスを仮定する第６の段階と、スピンドルモータのアンバランスにより発生する力から重心回りのモーメントを計算する第７の段階と、スピンドルアンバランスによる筐体の位置加速度の偏心による増加分を求める第８の段階とを追加したことにより、より正確な筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルが求められる。

【００１７】第６の発明のディスク装置の筐体の振動解析装置によれば、加速度センサに接続される加振試験器が、ランダムシーク電流をヘッドアクチュエータに流す電流印加手段と、筐体の回転加速度の伝達関数を各周波数毎に求める回転加速度の伝達関数の算出手段と、ランダムシーク電流の電流スペクトルと筐体の伝達関数を乗算する乗算手段と、乗算値を２回積分して変位換算する変位換算手段と、得られた変位換算値にアクチュエータのサーボの追従誤差特性を乗算して筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルを求める残留振動のパワースペクトルの算出手段とが設けられているので、第１の発明の方法を容易に実施することができる。

【００１８】第７の発明は、第６の発明の装置において、加振検出器に更にヘッドの時間軸に対する揺れを検出するヘッドの振動特性検出手段が設けられているので、ヘッドの時間軸に対する変位を検出できる。 第８の発明によれば、第５から第７の発明の装置の何れかにおいて、ヘッドアクチュエータのヘッド搭載部にダミーヘッドが搭載されているので、ヘッドアクチュエータへの外乱の印加時にシークエラーや暴走を発生させることがない。

【００１９】第９の発明によれば、第６から第８の発明の装置のいずれかにおいて、加速度センサが筐体に２個設けられているので、第２の段階で得られる筐体の回転加速度を、２個の加速度センサの差分から求められることができる。 第１０の発明によれば、第６から第９の発明の装置の何れかにおいて、加振試験器に更に、ディスク装置のディスクを回転させるスピンドルモータのアンバランスを仮定するスピンドルアンバランス仮定手段と、スピンドルモータのアンバランスにより発生する力から重心回りのモーメントを計算する回転モーメントの算出手段と、この重心回りのモーメントを筐体の応答ゲインと乗算して、スピンドルアンバランスによる筐体の位置加速度の偏心による増加分を求める位置加速度の補正手段とを追加したことにより、より正確な筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルが求められる。

【００２０】第１１の発明によれば、第６から第１０の発明の装置の何れかにおいて、加振試験器における各手段が、コンピュータのソフトウエアとして構成されているので、ディスク装置の筐体の振動解析が容易になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。 なお、この実施例では、ディスク装置として、磁気ディスク装置を例にとって説明する。 図３は本発明の方法を実施例する磁気ディスク装置の筐体の振動解析装置３０の一実施例の構成を示す構成図である。

【００２２】この実施例の振動解析装置３０は、磁気ディスク装置１の筐体５に取り付けられた加速度センサ１
１，１２と、この加速度センサ１１，１２に接続される加振試験器１０とから構成される。 磁気ディスク装置１
には磁気ディスク２が内蔵されており、この磁気ディスク２に対してヘッドアクチュエータ（以後ＶＣＭ：ボイスコイルモータという）３の先端部に取り付けられたヘッド４がデータの読み書きを行う。

【００２３】振動解析に使用する磁気ディスク装置１は実際に動作するものでも良いが、外部からＶＣＭ３に大きな外乱を入力すると、ＶＣＭ３にシークエラーが起きたり、暴走したりすることがある。 そこで、この実施例の磁気ディスク装置１では、実際のヘッド４の代わりにヘッドと同じ質量を備えたダミーヘッド４が取り付けられている。 このように構成された磁気ディスク装置１
は、コンピュータに内蔵、或いはコンピュータの外部記憶装置としてロッカに収容されて使用される。 この実施例では、磁気ディスク装置１はロッカ６に収容されているものとする。

【００２４】加振試験器１０には、チャージアンプ１
６、パワーアンプ１７、センス抵抗１８、及びＦＦＴ
（高速フーリエ変換）アナライザ２０が内蔵されている。 チャージアンプ１６の中には２つのアンプ１３，１
４と、差動アンプ１５がある。 アンプ１３，１４はそれぞれ第１、第２の加速度センサ１１，１２の検出出力α
１，α２を増幅して差動アンプに入力する。 ＦＦＴアナライザ２０には第１の入力端子２１、第２の入力端子２
２、及び電源端子２３がある。

【００２５】電源端子２３の一方の端子はパワーアンプ１７を介してＶＣＭ３の一方の端子に接続されており、
他方の端子はセンス抵抗１８を介してＶＣＭ３の他方の端子に接続されている。 この実施例では、センス抵抗１
８は１Ωの抵抗であり、このセンス抵抗１８の両端がＦ
ＦＴアナライザ２０の第１の入力端子２１に接続されている。 ＦＦＴアナライザ２０の第２の入力端子２２は、
チャージアンプ１６を介して２つの加速度センサ１１，
１２に接続されており、２つの加速度センサ１１，１２
とチャージアンプ１６によって検出された筐体５の回転加速度の検出値が入力される。

【００２６】ＦＦＴアナライザ２０の内部には、その回路は図示しないが、乱数により位相をランダムにした各周波数の電流を含むランダムシーク電流を発生させてこれを電源端子２３から出力する電流印加回路と、入力端子２１，２２から入力される信号の解析を行う演算回路と、筐体５の伝達関数とＶＣＭ３のサーボの追従誤差特性とを記憶しておくメモリがある。

【００２７】ここで、以上のように構成された実施例のディスク装置の筐体の振動解析装置３０が、磁気ディスク装置１のＶＣＭ３のシーク時のシーク反力によって生じるヘッド４のオフトラックを検出する場合について、
その動作を図４から図１３を用いて説明する。 図４は図３のディスク装置の筐体の振動解析装置３０による、ディスク装置１の筐体５の振動解析方法の手順を示すフローチャートである。

【００２８】ステップ４０１ではまず、ＦＦＴアナライザ２０からランダムシーク電流がパワーアンプ１７を介してＶＣＭ３に流される。 このランダムシーク電流は、
ＦＦＴアナライザ３０の内部において、乱数により位相をランダムにして各周波数の電流を含むように作られる。 このランダムシーク電流は抵抗値が１Ωのセンス抵抗１８を流れるので、このセンス抵抗１８の両端に現れる抵抗値を検出することにより、ＶＣＭ３に印加されるランダムシーク電流の電流スペクトルがＦＦＴアナライザ２０により検出される。

【００２９】ステップ４０２では、磁気ディスク装置１
の筐体５に取り付けられた２つの加速度センサ１１，１
２の検出値α１，α２の差分が読み込まれる。 すなわち、２つの加速度センサ１１，１２の検出値α１，α２
はそれぞれチャージアンプ１６のアンプ１３，１４で増幅された後に差動アンプ１５において差分が計算され、
この差分が第２の入力端子２２からＦＦＴアナライザ２
０に入力される。

【００３０】ステップ４０３においては、読み込まれた２つの加速度センサ１１，１２の検出値α１，α２の差分に基づいて、ＦＦＴアナライザ２０内で筐体５の回転加速度の伝達関数が各周波数毎に算出されて記憶される。 筐体５の回転加速度は、加速度センサ１１，１２の検出値α１，α２の差分を、２つの加速度センサ１１，
１２の間の距離Ｌ１で割ることによって算出される。

【００３１】なお、この実施例では加速度センサ１１，
１２に１軸のものを使用しているので、両者の差分をとって回転加速度が検出されているが、回転加速度を検出することができる加速度センサであれば、磁気ディスク装置１の筐体５に取り付ける加速度センサの数は１個で良い。 ステップ４０４では、ステップ４０１で検出されたＶＣＭ３に印加されたランダムシーク電流の電流スペクトルと、ステップ４０３で算出された筐体５の回転加速度の伝達関数が乗算され、続くステップ４０５では乗算値が２回積分されて変位換算が行われる。

【００３２】次のステップ４０６では、ステップ４０５
で得られた変位換算値にＶＣＭ３のサーボの追従誤差特性が乗算され、周波数領域の残留振動のパワースペクトルが算出されて記憶される。 ＶＣＭ３のサーボの追従誤差特性は予め測定されてＦＦＴアナライザ２０に記憶されている。 そして、ステップ４０７では、ステップ４０
６で算出された筐体５の周波数領域の残留振動のパワースペクトルに対してフーリエ逆変換が行われ、ヘッド４
の時間軸に対する揺れが検出されてこのルーチンが終了する。

【００３３】図５(a) から(f) は図４で説明したディスク装置の筐体の振動解析方法の手順を、概略波形図と共に説明するものである。 本発明のディスク装置の筐体の振動解析方法においては、図５(a) に示されるＶＣＭ３
に流す電流のスペクトルｉと、図５(b) に示される筐体（ＤＥ）５の回転加速度の伝達関数θ″／ｉが乗算された後に、図５(c) に示される２回積分が行われ、加速度がヘッドの位置の変位に変位換算される。そして、得られた結果に図５(d) に示されるサーボ追従誤差特性が乗算されて図５(e) に示される周波数領域の残留振動のパワースペクトルが得られる。この後、この残留振動のパワースペクトルに対してフーリエ逆変換が行われて図５
(f) に示されるヘッドの時間軸に対する変位波形が得られる。

【００３４】図６は図５(a) の波形の詳細を示すものであり、ランダムシーク時のＶＣＭ電流の波形を示す波形図である。 ＶＣＭ３には周波数毎に電流が流されるので、本発明では、ＶＣＭ３をランダムシークした時の電流を周波数領域で平均化したものを振動解析時にランダムシーク電流としてＶＣＭ３に流している。 このランダムシーク電流（ＶＣＭ電流）の電流スペクトルは、前述のようにセンス抵抗１８の両端の電圧を測定することによって求めることができる。

【００３５】図７は図５(b) の波形の詳細を示すものであり、ＤＥ（筐体）５の回転加速度の伝達関数の特性を示す図である。 前述のように、ＤＥ５の回転加速度は２
つの加速度センサ１１，１２の検出値から得ることができる。 ２つの加速度センサ１１，１２の検出値をそれぞれα１（Ｇ／Ａ）、α２（Ｇ／Ａ）とし、ヘッドの回転半径をｒｈ（ｍ）、２つの加速度センサ間の距離をｄ
（ｍ）、ＤＥ５の慣性モーメントをＪ（ｋｇｍｍ ² ）とすると、この時の回転加速度Ｘの伝達関数は以下のようになる。

【００３６】Ｘ＝〔（α１−α２）×ｒｈ〕÷（ｄ×
Ｊ） （ｍ／ｓ２／ａ） この値がロッカ６に磁気ディスク装置１を実装した時の回転加速度に対するＤＥ５の振動特性であり、図７はこの一例を示すものである。 図８は図５(d) の波形の詳細を示すものであり、サーボ追従誤差特性の一例を示している。 このサーボ追従誤差特性は、１μｍの振幅で振動しているヘッドをサーボで圧縮することにより、何μｍ
に抑えられるかの特性であり、個々の磁気ディスク装置１によって異なる。 従って、このサーボ追従誤差特性は、予め測定されてＦＦＴアナライザ２０内に記憶されている。

【００３７】図９は図５(e) の波形の詳細を示すものであり、ＤＥ５の残留振動のパワースペクトルを示している。 パワースペクトルは、ＶＣＭ３のシーク反力によるオフトラックを表示するものであり、このＤＥ５の残留振動のパワースペクトルを見ることにより、ヘッド位置のオフトラックが分かる。 ＤＥ５を強固に固定した場合の残留振動のパワースペクトルに対して、ある周波数が大きなピークを持っていたら、その周波数で揺れているところをＤＥ５が収容されたロッカ６において探し、揺れている所に制振板を付加したり、ダンピングマスを取り付けることによって、ＤＥ５の振動に対する対策ができる。

【００３８】なお、ＤＥ５の共振点はこれを取り付けるロッカ等の剛性によって変わる。 ＤＥ５があるエネルギでロッカ６を加振するのは変わらないので、ロッカ６側でいかに共振点を抑えられるかが重要になる。 例えば、
１００Ｈｚにパワースペクトルのピークがあってロッカ６のある部分が揺れている時と、２００Ｈｚにパワースペクトルのピークがあってロッカ６の同じ部分が揺れている時とでは、ロッカ６に取り付ける制振材は異なる。
パワースペクトルのピークが高い周波数であれば、少々のものをつけただけで振動は止まるが、低い周波数の時には重いダンピングマスを付けないと振動は止まらない。 即ち、パワースペクトルの周波数に応じてダンピングマスや補強を入れるようにしなければならない。

【００３９】ところで、このディスク装置の筐体の振動解析方法においては、ＶＣＭ３に流すの電流スペクトルをリファレンス毎に幅をかえたり、シークのインタバルを変えたものを何十個か用意しておき、それをこの解析方法によって解析することにより、残留振動が大きくなる条件を割り出すことができる。 従って本発明の方法は共振に対して弱い所を見つけるのに好適である。

【００４０】図１０は図５(f) の波形の詳細を示すものであり、ヘッド位置の時間に対する揺れを示している。
図１０の波形は、図９のパワースペクトルをフーリエ逆変換により変位換算して、１００Ｈｚで振幅が−６０ｄ
Ｂ（０ｄＢが１μｍ）で、サイン波を計算する。 次のポイントではサイン波を１０１Ｈｚで重ね合わせ、その次ではサイン波を１０２Ｈｚで重ね合わせというように、
次々にサイン波を重ね合わせて加算して行くと、最終的にヘッド位置が時間軸方向にどういう方向に揺れるかが分かる。 即ち、図１０の特性は、時間軸に対するヘッド４の変位（揺れ）を示すものである。

【００４１】但し、重ね合わせる波形が全てサイン波の場合について考えると、周波数の異なる波形を重ね合わせると、振幅が最大のものが足された所の波形の振幅が大きくなる。 一方、実際の電流は全て位相がランダムであるので、本発明では乱数を発生させて各周波数のサイン波の位相をランダムにして、最大振幅を分散させることにより、得られる特性が正規のものに近くなるようにしている。 各周波数のサイン波の位相を合わせるとある所が大きくなって他は小さくなって、時間軸方向にばらつきの大きい波形になるが、位相ランダムにするとこれが解消される。

【００４２】図１１はＤＥ５をフリー支持した時のパワースペクトルを示す図であり、図１２はＤＥ５を高剛性フレームで支持した時のパワースペクトルを示す図であり、図１３はＤＥ５を試験器の振動の小さいスロットで支持した時のパワースペクトルを示す図である。 これらの図から、ＤＥ５が高剛性フレームで支持された状態（図１２）であると、低域のパワースペクトルはフラットに抑え付けられている。 一方、ＤＥ５が完全にフリーな状態でスポンジの上に縦置きされた状態（図１１）では、パワースペクトルの低域の方が持ち上がっている。
パワースペクトルを変位換算した時には、低域の方がヘッドの変位としては大きくなる。

【００４３】これらのパワースペクトルから、ＤＥ５の１２０Ｈｚ（スピンドル回転数が７２００rpm の時の周波数）におけるヘッドのオフトラックとボックスゲイン、１６７Ｈｚ（スピンドル回転数が１００３３rpm の時の周波数）におけるオフトラックとボックスゲイン、
及び、ｎｒｒｏ３σを検出すると、下表１のような結果が得られた。 ここでボックスゲインは回転加振力に対するヘッドのオフトラック量であり、ｎｒｒｏ３σは、パワースペクトルを変位換算し、時間軸方向にもう一度換算してから０に対して±ＡＣ成分を重ね合わせてセンターに対する分散をとって３倍してエンベロープを再現したものである。

【００４４】

【表１】

【００４５】この表１から分かるように、オフトラック量とボックスゲインの値は、高剛性フレーム、振動小のスロット、フリー支持の順に数値が大きくなっており、
この順に変位量が小さいことを示している。 また、ｎｒ
ｒｏ３σの値をみると、ＤＥ５がフリー支持の状態では変位が０．６７１μｍであるのに対して、高剛性フレームを用いてＤＥ５を固定すると、変位は０．０９５μｍ
となっている。 このｎｒｒｏ３σの値により、ＤＥ５をしっかり固定した場合に比べて、ロッカ実装状態のヘッド位置決め精度の悪化の度合（数値が大きいほど悪い）
を知ることができる。 すなわち、ｎｒｒｏ３σの値によって総合的なロッカの振動特性に関する善し悪しを判断できる。

【００４６】ところで、ＤＥ５に回転加振力が加わる要因は２つ存在する。 その１つは、前述したように、アクチュエータがシークする時の反力であるパワースペクトルであり、他の１つは、スピンドルモータが偏心しているために生じるスピンドルアンバランスによる回転加振力である。 このスピンドルアンバランスはスピンドルモータの回転数に比例した単一周波数である。 従って、７
２００ｒｐｍで回転するスピンドルモータには１２０Ｈ
ｚにスピンドルアンバランスが現れ、１００３３ｒｐｍ
で回転するスピンドルモータには１６７Ｈｚにスピンドルアンバランスが現れる。

【００４７】図１４は、スピンドルアンバランスによるオフトラックの検出手順を示すフローチャートである。
スピンドルアンバランスは、サーボの追従特性をＤＥ５
の回転加速度に乗算した値からＶＣＭ電流を除いた特性であり、ＤＥ５のある回転トルクに対してどういう風にＤＥ５が変位するかを表す特性である。 このスピンドルアンバランス値を用いてディスク装置の筐体の振動の解析をもう１つの方向から評価できる。 即ち、スピンドルアンバランスによって、ＤＥ５を中心にした回転が生じるが、スピンドルアンバランス量とＤＥ５の回転中心からの距離が分かれば、ＤＥ５の回転トルクを計算することができる。 そして、スピンドルアンバランス量をＤＥ
５の応答特性に乗算することにより、スピンドルアンバランス量に対応する顧客のロッカの変位量が分かるので、共振が発生した時の対策がやりやすくなる。

【００４８】ステップ５０１では、磁気ディスク装置１
のディスクを回転させるスピンドルモータのアンバランスを仮定する。 次いで、ステップ５０２では、スピンドルモータのアンバランスにより発生する力ｍｒω ²から、ＤＥ５の重心回りのモーメントｍｒω ² ｌ ₂が計算される。 続くステップ５０３では、前述のステップ４０
６で算出された残留振動のパワースペクトルの値から、
ＶＣＭ３に流す電流の成分を減算し、ＤＥ５の応答ゲインが算出される。 そして、ステップ０４において、ステップ５０２で求められた重心回りのモーメントｍｒω ²
ｌ ₂がＤＥ５の応答ゲインと乗算され、スピンドルアンバランスによるＤＥ５の位置加速度の偏心による増加分が求められる。

【００４９】このスピンドルアンバランスによる回転加振力は、スピンドルモータの回転数がパラメータに入っているので、実際のスピンドルモータによる回転加振力はＦＦＴアナライザ２０の内部の計算で使用され、表示はしないことが多い。 以上実施例を用いて説明したように、本発明は磁気ディスク１のＤＥ５がどのように振動しているかを調べるシステムである。 実施例の装置の構成では、チャージアンプ１６とＦＦＴアナライザ２０を備えた加振試験器１０が使用されているが、加振試験器１０はコンピュータを用いて構成することもできる。 コンピュータでは複素数演算が簡単に行えるので、ＦＦＥ
アナライザ２０で計算し、オシログラフ（図示せず）に表示されていたグラフィカルなデータも、コンピュータ内部で計算処理して、そのディスプレイ画面に簡単にグラフィックで表示することができる。 このようなコンピュータを使用する場合には、図４、図１４で説明した制御手順をソフトウエアの形でメモリに記憶させておけば良い。

【００５０】なお、以上の実施例では、磁気ディスク装置における筐体の振動解析方法及び解析装置を説明したが、本発明のディスク装置は特に磁気ディスク装置限定されるものではなく、光ディスク装置にも適用できる。
また、以上説明した実施例では、試験の対象を一般に問題になり易いムーバブルディスク、例えば、複数の磁気ディスク装置がロッカに収容されており、各磁気ディスク装置が抜き差しできるアレイディスクとして説明したが、１個のロッカ、例えば、１台の磁気ディスク装置が単独でコンピュータに内容されている場合についても本発明を有効に適用することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディスク装置の筐体の振動解析方法及び解析装置によれば以下のような効果がある。 第１の発明のディスク装置の筐体の振動を解析する方法によれば、ＶＣＭに外部から各周波数の電流を含むランダムシーク電流が流すことにより得られた筐体の回転加速度の検出値から、筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルが求められるので、筐体の振動、変位が明らかになる。

【００５２】第２の発明ではヘッドの時間軸に対する変位を検出できる。 第３の発明ではダミーヘッドの搭載によりＶＣＭへの外乱の印加時にシークエラーや暴走が発生しない。 第４の発明では２個の加速度センサにより筐体の回転加速度が正確に求められる。

【００５３】第５の発明ではスピンドルアンバランスによる筐体の位置加速度の偏心による増加分が求められるので、より正確な筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルが求められる。 第６の発明のディスク装置の筐体の振動解析装置によれば、第１の発明の方法を容易に実施することができる。

【００５４】第７の発明はによれば、ヘッドの時間軸に対する変位を検出できる。 第８の発明によれば、ダミーヘッドの搭載によりＶＣＭへの外乱の印加時にシークエラーや暴走を発生させることがない。 第９の発明によれば、２個の加速度センサにより筐体の回転加速度が正確に求められる。

【００５５】第１０の発明によれば、スピンドルアンバランスによる筐体の位置加速度の偏心による増加分が求められるので、より正確な筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルが求められる。 第１１の発明によれば、加振試験器をコンピュータのソフトウエアとして構成されているので、ディスク装置の筐体の振動解析が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスク装置の筐体の振動解析方法の原理構成を示す図である。

【図２】本発明のディスク装置の筐体の振動解析装置の原理構成を示す図である。

【図３】本発明の方法を実施例するディスク装置の筐体の振動解析装置の一実施例の構成を示す構成図である。

【図４】本発明のディスク装置の筐体の振動解析方法の手順を示すフローチャートである。

【図５】(a) から(f) は本発明のディスク装置の筐体の振動解析方法の手順を示す波形図である。

【図６】図５(a) の波形の詳細を示すものであり、ランダムシーク時のＶＣＭ電流の波形を示す波形図である。

【図７】図５(b) の波形の詳細を示すものであり、ＤＥ
回転加速度の伝達関数の特性を示す図である。

【図８】図５(d) の波形の詳細を示すものであり、サーボ追従誤差特性の一例を示す図である。

【図９】図５(e) の波形の詳細を示すものであり、残留振動のパワースペクトルを示す図である。

【図１０】図５(f) の波形の詳細を示すものであり、ヘッド位置の時間に対する揺れを示す図である。

【図１１】筐体をフリー支持した時のパワースペクトルを示す図である。

【図１２】筐体を高剛性フレームで支持した時のパワースペクトルを示す図である。

【図１３】筐体を試験器の振動の小さいスロットで支持した時のパワースペクトルを示す図である。

【図１４】スピンドルアンバランスによるオフトラックの検出手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】 １…磁気ディスク装置 ２…磁気ディスク ３…ヘッドアクチュエータ（ＶＣＭ） ４…ダミーヘッド ５…筐体 ６…ロッカ １０…加振試験器 １１…第１の加速度センサ １２…第２の加速度センサ １６…チャージアンプ １７…パワーアンプ １８…センス抵抗 ２０…ＦＦＴアナライザ ３０…本発明のディスク装置の筐体の振動解析装置

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】第４の発明は、第１から第３の発明の方法の何れかにおいて、加速度センサが筐体に２個設けられており、第２の段階で得られる筐体の回転加速度は、２
個の加速度センサの差分から求められることを特徴としている。 第５の発明は、第１から第４の発明の方法の何れかにおいて、図１に示されるように、更に、ディスク装置のディスクを回転させるスピンドルモータのアンバランスを仮定する第７の段階と、スピンドルモータのアンバランスにより発生する力から重心回りのモーメントを計算する第８の段階と、この重心回りのモーメントを筐体の応答ゲインと乗算して、スピンドルアンバランスによる筐体の位置加速度の偏心による増加分を求める第
９の段階とを有することを特徴としている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】第４の発明では第１から第３の発明の方法の何れかにおいて、加速度センサを筐体に２個設けたことにより、筐体の回転加速度が正確に求められる。 第５
の発明では第１から第４の発明の方法の何れかにおいて、更に、スピンドルモータのアンバランスを仮定する第７の段階と、スピンドルモータのアンバランスにより発生する力から重心回りのモーメントを計算する第８の段階と、スピンドルアンバランスによる筐体の位置加速度の偏心による増加分を求める第９の段階とを追加したことにより、より正確な筐体の周波数領域の残留振動のパワースペクトルが求められる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】ステップ４０１ではまず、ＦＦＴアナライザ２０からランダムシーク電流がパワーアンプ１７を介してＶＣＭ３に流される。 このランダムシーク電流は、
ＦＦＴアナライザ３０の内部において、乱数により位相をランダムにして各周波数の電流を含むように作られる。 このランダムシーク電流は抵抗値が１Ωのセンス抵抗１８を流れるので、このセンス抵抗１８の両端に現れる電圧値を検出することにより、ＶＣＭ３に印加されるランダムシーク電流の電流スペクトルがＦＦＴアナライザ２０により検出される。