JPH01273265A - 衝撃負荷検出装置 - Google Patents

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） この発明は衝撃負荷検出装置に関するものであり、さら
に特定すると（限定的な意味ではない）、コンピュータ
のディスク駆動装置ユニットに設置されこの装置に加わ
った機械的な衝撃負荷を検出し、読取り書込みヘッドに
よる書込みを停止するための書込みフオウルト信号を送
出するための装置に関する。

（発明の背景） コンピュータのディスク駆動装置ユニットの実行中に機
械的な衝撃負荷によってエラーが発生することが、すで
に明らかにされている。もし、機械的な衝撃が読取り操
作中に発生すると、生じた読取りエラーはエラー検出θ
ノ路によってエラーとして検出される。もし、この衝撃
が書込み操作中に生じると、エラー検出のために現在使
用されている標準回路では、ディスク上に書き込まれた
データを再度読み取らねばならない。さらに、もし衝撃
が発生すると、読取り書込みヘッドはトラックを離れて
移動し、＾き込まれたデータを破壊する。

ディスク駆’ｍ＠置の現在の製品では、サーボヘッドが
トラックを離れたことを検出することによって、機械的
な衝撃を検出している。この検出方法は、衝撃の兆候の
出現が書込みエラーを防止するためには遅すぎる為、不
完全である。さらに、この衝撃は、サーボヘッド位置エ
ラーの検出を伴うことなく、データヘッド位置エラーを
生じる事もある。また、サーボ信号におけるオフトラッ
ク（エラー）は機械的な衝撃以外の理由でも発生するこ
とがある。

ディスク駆動記憶装置ユニットがより小型となり、その
ためｖＭ撃と振動によって発生するエラーにより敏感に
なるにつれて、顧客の仕様岩はより厳しいものとなる。

従って、データを記憶し読み取るコンピュータのディス
ク駆動装置に対して簡撃検出システムを設置することが
、強く望まれるようになっている。

タケオ　デク（Ｔａｋｅｗｏ　Ｃｈｉｋｕ）　′８によ
る米国特許用３．３０４，７８７号には、圧電抵抗材料
を用いた３次元加速度計が示されている。この加速度計
は、被測定体である移動体１−に取り付けられている。

共通の交点が移動体上またはそのなかの点で一致し、さ
らに他の点に近接する位置にあり、そのため共通の交点
上またはこれに近接づる点に加えられた加速あるいは減
速の大きさおよび方向を測定することができる。

ジコーンズ（Ｊｏｎｅｓ　）等による米国特許用４゜０
８８．９０７号には、圧電音費放射装荀を利用した装置
が示されている。この装置は、音響放射源を決定するこ
とができるように、ｘ、ｙおよび２方向からの疎密波エ
ネルギーおよび横波エネルギーの両方に応答する。

ラブレース（Ｌｏｖｅｌａｃｅ＞等による米国特許用３
゜３６３．４７１号、バーネット（Ｂａｒｎｅｔｔ　）
等による米国特許用３．８５３．０００号、アルバーｔ
−（Ａｌｂａｒｔ）による米国特許用４．６５８．１７
５号、タカハシ（ｒａｋａｈａｓｈｉ　）による米国特
許用４．４９８．０２５号、モス］二（ＨＯＳＣＯｎｉ
　）等による米国特許用４，６４４．１８１Ｊ４および
ファン（Ｐｆａｎｎ）による米国特許用３，１３７．８
３４号においては、３個の軸方向の力を測定するための
、Ｊ、ｆ電結晶を用いた多種類の変換器、加速計および
測定装置が記載されている。

しかしながら、上記の先行技術による装置によっては、
前述の要望に対する充分な解決が得られなかった。

（発明の要約） かくして、この発明は、前述の要望に応えるために、上
記先行技術にはない独特の特徴及び斬新な技術手段を提
供するものである。すなわち、この発明では、コンピュ
ータのディスク駆動装置にかかる機械的な衝撃を検出し
、さらにヘッドディスク構体における読取り占込みヘッ
ドがデータを消滅させる程度にトラックから移動する前
に書込みフオウルト信号を出力する、衝撃負荷検出装置
に関する。この衝撃負荷検出装置はディスク駆動Ｖｔ置
本体内に収容されるように設片Ｉされ、（１／２　）ｙ
の正確さで３から８ｇの範囲のＶ＃撃レベルを検出する
ことができる。“び”は重力加速度の測定値である。こ
の検出装台は、加えられた機械的な衝撃負荷を検出し、
この機械的な衝撃負荷に比例した電荷を発生するセンサ
を有している。このセンサは、圧電結晶で形成された３
軸直交型のセンサである。このセンサには電荷増幅器が
接続される。電荷増幅器には電圧増幅器が接続される。

これら２個の増幅器はセンサによって得られた電荷に比
例する主尺信号を形成する。正および負の両比較器を含
む比較器を電圧増幅器に接続し、予め決められたびの範
囲内の１および負の機械的なＷＩ９ｓに相当する正およ
び負の電圧（ｉ号を測定する。この１汁信号が予め決め
られたりの範囲内の値に相当するとき、肉込みフオウル
ト信号が比較器から得られる。この書込み）Ａウルト信
号は読取り書込みヘッドを停止させる。

この発明の目的は、コンピュータのディスク駆動装置に
加わるＩＩ撃負負荷振動を検出し、衝撃の９値を測定す
るＷＩ撃負負荷検出装置提供することである。

この発明の他の目的は、読取り書込みヘッドがトラック
を離れてディスク上に書き込まれたデータを破壊する前
に、書込みを停止させる書込みフオウルト信号を読取り
書込みヘッド上に出力することである。

この発明のさらに他の目的は、コンピュータディスク駆
動装置ユニット収容体に加えられた衝撃負荷をｘ、ｙお
よびＺ軸方向にそって読み取り、それによっていかなる
衝撃をも検出し、測定しさらにその衝撃が予め決められ
たｇｆＢの範囲内にあるとき必要な書込みフオウルト信
号を発生することである。

この発明のさらに他の目的、特徴および効果は、図面お
よび特許請求の範囲の記載を参照しながら以下の実施例
の詳細な記載を読むことによって、自明である。

（実施例） 第１図は、１０で示される標準的なコンピュータ駆動装
置ユニットの等大分解図である。コンピュータディスク
駆動装置ユニット１０は、取り外し可能な前面パネル１
４、上部パネル１６および後面パネル１８と共にハウジ
ング４″ヤリツジ１３に取り付けられるディスク駆動装
置収容体１２を有している。多数の硬質な記録ディスク
２０がディスク２０に近接して取り付けられたヘッドデ
ィスク構体２２と共に収容体１２内に回転可能に取り付
けられている。ヘッドディスク構体２２は、多数の読取
り書込みヘッド２６を取り付けたスピンドル２４を有し
ている。第１図には１個の跣取り内込みヘッド２６しか
丞されていないが、各硬質ディスク２０の両面上にデー
タの読み取りおよび書込みのための読取り書込みヘッド
２６があることを理解する必要がある。説明を簡単にす
るために、硬質ディスク２ｏ上の１個の読取り書込みヘ
ッド２６による読取り書込みについてのみ説明するが、
この発明における当該説明は同時に全ての硬質ディスク
２０における読み取りおよび書込みに対して適用するこ
とができる。さらに、この発明の衝撃負荷検出装置の利
用は、硬質ディスク２０が設置されたディスク駆動装首
収容体１２について説明しているが、この検出装置は勿
論フロッピィ（柔軟な）ディスクとともに使用されても
良い。

この発明の衝撃負荷検出装置は符号３０で示されており
、第１図ではディスク駆動装置ハウジング１２の一コー
ナーに設置されている。ディスク駆動装置ハウジング１
２のこのコープ−は検出装置３０に対して十分な大ぎさ
を有する場所であれば良い。この場所は、十分な空間が
確保できるなら、例えばヘッドディスク構体２２に設置
する場合のように、他の設置場所であっても十分に活用
することができる。さらに、検出装置３０を通って直交
するように配置されたＸ＠、ｙ軸および２軸を、点線で
示している。これらの３軸は、これらのうちの１個以上
の軸に沿ってディスク駆＠装置ユニット１０上の機械的
なＩＩ撃または振動を検出し、測定し、さらにこの衝撃
が予め決められたｑ値を越えたとき１込みノオウルト信
号を出力するための、軸を示すものである。もし書込み
フオウルト信号が発生すると、衝撃負荷によって読取り
書込みヘッドがトラック外へ押しやられデータが失われ
または破壊される前に、読取り占込みヘッド２６による
書込みが停止される。

ｇＲ２図は、３軸直交型のセンサ３２を示している。３
軸センサ３２は、データ駆動装置ユニット１ｏに加えら
れた！ｌｉ”５１ｔ’ｉ荷を検出し衝撃負荷に比例した
電荷を発生する検出５Ａ置３０の一部分を栴成するもの
である。必要なｍＡを発生するために、立方体基板３４
が、３個の圧電結晶に取り付けられて用いられている。

各結晶は、Ｘ仕電結晶３６、ｙ圧電結晶３８および２圧
電結晶４０として示されている。各結晶の１面は立方体
基板３４に結合され、対応する軸に対して垂直となるよ
うにされている。これらの結晶は、電荷／電圧出力が大
きいように選択された材料による、（ジルコン酸−ヂタ
ン酸）鉛セラミックが好ましい。各セラミックはＤＣ電
流によって分極する結晶の集合体である。

結晶３６．３８および４０の反対の面には、それぞれＸ
振動質量４２、ｙ振動質問４４および２振動質吊４６が
結合されている。立方体基板３４と振動質量４２．４４
．４６は、ｌ電性の接着剤によって結晶３６．３８およ
び４０にしつかり結合されている。質量４２の中心を通
るＸ軸に沿ってＸ振動質量４２にＸリード４８が接続さ
れ、この軸に沿った正および負の電荷を受信する。ｙお
よび２振動ｆｆｆｆ１には、ｙリード５０と２リード５
２がそれぞれ接続され、ｙおよびｚＩＮ１方向の正およ
び負の電荷を受信する。

圧電結晶３６．３８および４０がＶｊｉ撃Ω百あるいは
振動によって圧縮されまたは膨張すると、電荷がその分
極面に出現する。この電荷は、Ｊ）検力あるいは張力が
各ｘ、ｙおよび２方向に平行であり、結晶の分極面を貫
通するとき、最大となる。

各軸に沿った圧縮力を正電荷を示すものとし、−方結晶
上の張力を４電荷を示すものとして用いることができる
。電荷は各結晶上に加えられた力に比例し、応力には比
例しない。各結晶は、分極面間に発生する電位差を有す
るコンデンサーとして作動する。

各結晶３６．３８および４０によって発生する電荷は次
式によって求めることができる：（１）　　ａ＝ｄＦ。

なお、ｑは電荷、ｄは圧電定数およびＦは各結晶にがか
る力、を表す。（ジルコン酸−チタン酸）鉛結晶におけ
るｄ値は、約２６０Ｄ　（クーロン／ニュートン）であ
る。

各結晶３６．３８および４０の対向する面の間の電圧は
、次の式によって得られる： （２）　　Ｖ−Ｑ／Ｃ。

なおＶは電圧、Ｑは各結晶上の電荷、およびＣは結晶の
容はである。

各結晶３６．３８および４０の容量はその形状の関数で
あり、１０００ｐＦの桁である。容量は大きさの関数で
あるため、質量を一定にして結晶の大きざを減少させる
ことによって、電圧出力が大きくなる。したがって、結
晶にかかる力が強ければ強いほど電圧が高くなる。

各結晶の内部インピーダンスは３１゛常に高く、１０＋
Ｍ７ｊ−ムの桁である。従って、一定の力が加えられる
と、電荷は相当長い時間結晶表面に留まる。しかしなが
ら、各結晶の表面の電比を測定で“る場合、もし測定に
用いるインピーダンスが十分に高い鉤に保たれていない
と、結晶上の少量の電荷がシステムを通じて漏洩するこ
とによって、間違った読み取りが行われる。１０／マイ
クロ秒の範囲の衝撃負荷における低周波測定に対して、
望ましくない漏洩を防ぐためには入力インピーダンスを
ＩＯＭオーム以上に保つ必要がある。

第３図に、電気回路５４のブロック図を示している。こ
の回路５４は、リード４８．５０および５２を介して圧
電結晶３６．３８および４０から受信したＩ！？ｔ１を
書込みフオウルト信号５６に変換するために用いられる
検出装置３０の一部である。

各リード４８．５０および５２は、電荷増幅器５８、電
圧増幅器６０、ロウバスフィルタ６２および比較器６４
を含む同等の回路成分に接続されている。各比較器６４
から、それぞれｘ４込み７オウルト信号６６、ｙ書込み
フＡウルト信号６８およびｚｌ込みフオウルト信号７０
が出りされる。

これらの書込みフオウルト信号６６．６８および７０は
何れも、ディスク駆動装置ユニット１０上の測定された
“ｇ”力が予め決められた範囲にある場合、読取り店込
みヘッド２６による占込みを停止させるための全体の書
込みフオウルト信号５６を形成することができる。この
電気回路５４は、低い場合は３ｇ程度である衝撃負荷に
よって発生した瞬間の電荷と同様、３軸センサ３２の電
荷によってもたらされる高インピーダンス要求に合致す
るように設詰されている。

さて次に第４図を参照すると、ここには３軸センサ３２
に接続された電気回路５４の詳細が示されている。この
図では、Ｘリード４８に接続された成分のみが示されて
いる。ｙリード５０と２リード５２に接続された成分は
、ｙ書込みフオウルト信号６８およびｚ書込みフオウル
ト信号７０を発生するために、Ｘリード４８に接続され
た成分と同じように接続されている。

Ｘリード４８に接続された電荷増幅器５８は、Ｘ圧電結
晶３６の表面からＸ振動賀聞４２を介して得られた電荷
に比例する電圧信号を形成する。

この時の利得は増幅器５８に接続された容１７２のフィ
ードバック容量を調整することによって、設定される。

３軸結晶３２に用いられた圧電結晶に対して、その最適
な容１ｉユ５００１）Ｆから１０００ｐＦの間にあり、
この回路５４では８２０ｐ）を使用している。電荷増幅
器５８から得られる利得はほぼ１である。電荷増幅器の
出力はほぼ（１／２）Ｖｃｃである。

ｆｆｉ萄増幅各５８に接続された電圧増幅器６０は、フ
ィードバック抵抗Ｒ３７４と他の抵抗Ｒ２７６間の比を
調整することにより設定される。この２個の抵抗７４と
７６はともに図示するように電圧増幅器６０に接続され
ている。？Ｉ気回路５４では利ｍ５０を用いている。電
圧増幅Ｚ６０の出力は同様に（１／２）Ｖｃｃであり、
Ｘ圧電結晶３６の表面に加えられたつ毎にほぼ２５０ｍ
Ｖだけその大きさを変化させる。

電圧増幅器６０に接続されたロウパスフィルタ６２は３
０００Ｈｚに設定されている。３０００ｔｌｚという値
は、異なる周波数に対する電荷増幅器システムの位相変
化をｌ！察することによって選択されている。電荷増幅
器システムの解析に関する文献は、゛圧電加速度計と振
動前置増幅器″と題されたプリニル（Ｂｒｙｅｌ　）と
カジャー（にｊａｒ　）による出版物に示されている。

現在の電気回路５４では、３０００Ｈｚフイルタと回路
にフィルタを用いない場合との間には大きな位相変化が
認められないことが明らかにされている。

比較器６４は、ロウパスフィルタ６２に接続された正の
比較器７８と負の比較器８ｏによって形成されている。

正の比較器７８は正の衝撃負荷に対して（１／２）Ｖｃ
ｃより上のレベルに設定されており、負の比較器８０は
負の衝撃負荷に対して（１／２）Ｖｃｃより下のレベル
に設定されている。この２個の比較器７８と８０は、２
個の１０にオーム可変抵抗８１を所定のレベルに調整す
ることによって設定される。回路５４においてＶＣＣが
一定に保たれない場合は、比較器７８と８０のレベルは
変化する。比較器７８と８０の範囲は抵抗Ｒ４８２の値
を減少させることによって増加させることができる。す
なわちこの範囲は、抵抗８２の値を増加さＵることによ
って減少させることができる。各成分に対して示した上
述の値を用い、ざらにＶｃｃを１０ｖに設定することに
よって、書込みフオウルト信号５６を発生するトリガレ
ベルをほぼ１２ｇに設定することができる。

電気回路５４を有する上述の３軸セン勺３２はディスク
駆動装置ハウジングに取り付けるための独特の検出装置
を提供する。この検出装置３０は、以前ではデータを消
滅させあるいは破壊する原因となっていた衝撃負荷ある
いは振動による読取り書込みヘッドのオフトラックへの
移動に先立って、読取り書込みヘッドによる書込みを停
止させる。

固有の目的および効果と同様に、この発明によって上記
目的を実行し上述の効果を達成することが出来ることは
自明、である。この発明の好ましい実施例は、開示され
た目的に対して説明されているが、数値的な変更は、当
業者にとって容易に推測することができるものであり、
しかも開示されたこの発明の精神および特許請求の範囲
に定義されｌζ範囲内において行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はディスク駆動装置ハウジングに設置されたこの
発明の衝撃負荷検出装置を示す標準的なコンピュータデ
ィスク駆動装置ユニットの分解斜視図、第２図は圧電結
晶を用いた３軸センサの斜視図、第３図は３軸センサの
ｘ、ｙおよびＺ軸にそった機械的衝撃負荷を測定するた
めに用いられる回路のブロック図、および第４図は３軸
センサのＸ軸からＸリードに接続された検出装置の主要
部分の回路を示す図である。 １ｏ：コンピュータ駆動装置ユニット １２：ディスク駆動Ｖｔ置ハウジング ２６：読取り書込みヘッド　３ｏ：検出装置３２：３軸
直交型センサ　　３４：立方体基板３６．３８，４０：
ｘ、　ｙ、ｚ圧゛市結晶４２．４４．４６：ｘ、ｙ、ｚ
振動質量４８．５０．５２：ｘ、ｙ、ｚ！Ｊ−ｔ’５６
：１込みフオウルト信号 ５８：電荷増幅器　　　　６０：Ｍ圧増幅器６２：ロウ
パスフィルタ　６４：比較器７８：正の比較器　　　　
８０：負の比較器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンピュータのディスク駆動装置ユニットのハウ
   ジング内に設置され、加えられた機械的な衝撃を測定し
   、予め決められたｇ力を越えた場合に読取り書込みヘッ
   ドによる書込みを停止するための命令信号を出力する衝
   撃負荷検出装置であつて： 加えられた機械的な衝撃負荷を検出し、この機械的衝撃
   負荷に比例した電荷を発生するためのセンサ手段と； 上記センサ手段に接続され、センサ手段から得られる電
   荷に比例した電圧信号を形成する増幅手段と；および 上記増幅手段に接続され、電圧信号を測定しこの電圧信
   号を予め決められた範囲のｇ力値と比較する比較手段で
   あつて、この比較手段によつて受信された電圧信号が予
   め決められたｇ力の範囲内にあるとき比較手段から書込
   みフオウルト信号を出力して読取り書込みヘッドによる
   書込みを停止させるための比較手段； とからなることを特徴とする衝撃負荷検出装置。
2. （２）上記センサ手段は、ｘ、ｙおよびｚ軸にそつて加
   えられた機械的な衝撃負荷を検出する３軸直交型センサ
   として特徴付けられるセンサからなることを特徴とする
   請求項１に記載の衝撃負荷検出装置。
3. （３）上記増幅手段は、上記センサ手段に接続された電
   荷増幅器とこの電荷増幅器に接続された電圧増幅器から
   なることを特徴とする請求項１に記載の衝撃負荷検出装
   置。
4. （４）上記比較手段は正および負の比較器からなり、こ
   の正および負の比較器は予め決められたｇ力値の範囲内
   の正および負の機械的な衝撃に相当する正および負の電
   圧信号を測定するために上記増幅手段に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃負荷検出装置。
5. （５）上記増幅手段と比較手段間に接続された低域通過
   フィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載
   の衝撃負荷検出装置。
6. （６）コンピュータのディスク駆動装置ユニットの収容
   体に設置され、加えられた機械的な衝撃を測定し、予め
   決められたｇ力を越えた場合読取り書込みヘッドによる
   書込みを停止するための命令信号を出力する衝撃負荷検
   出装置であつて：ｘ軸にそつて配置された電気的なｘリ
   ードとｙ軸にそつて配置された電気的なｙリードとおよ
   びｚ軸にそつて配置された電気的なｚリードとを有し、
   ｘ、ｙおよびｚ軸方向に加えられた機械的な衝撃を検出
   するための３軸直交型センサ手段と；それぞれ上記ｘ、
   ｙおよびｚリードに接続され、３軸センサ手段から得ら
   れた電荷に比例する電圧信号を形成するためのｘ、ｙお
   よびｚ増幅器と；および 電圧信号を測定し、この電圧信号を予め決められた範囲
   内のｇ力値と比較する、ｘ増幅器に接続されたｘ比較器
   と、ｙ増幅器に接続されたｙ比較器とおよびｚ増幅器に
   接続されたｚ比較器であつて、これらのｘ、ｙおよびｚ
   比較器によつて受信された電圧信号が予め決められたｇ
   力値の範囲内にあるとき読取り書込みヘッドによる書込
   みを停止させるためのｘ書込みフオウルト信号と、ｙ書
   込みフオウルト信号およびｚ書込みフオウルト信号を出
   力するｘ、ｙおよびｚ比較器； とからなることを特徴とする衝撃負荷検出装置。
7. （７）上記ｘ、ｙおよびｚ比較器は正および負の両比較
   器を含み、これらの正および負の比較器はそれぞれｘ、
   ｙおよびｚ増幅器に接続され、３軸直交型センサによつ
   て得られた予め決められたｇ力値の範囲の正および負の
   機械的な衝撃に相当する正および負の信号を測定するも
   のであることを特徴とする請求項６に記載の衝撃負荷検
   出装置。
8. （８）上記３軸直交型センサ手段は、基板と、この基板
   に取り付けられさらに基板上に直交するように配置され
   たｘ圧電結晶、ｙ圧電結晶およびｚ圧電結晶と、さらに
   これらｘ、ｙおよびｚ結晶にそれぞれ取り付けられたｘ
   振動質量、ｙ振動質量およびｚ振動質量とこれらｘ、ｙ
   およびｚ振動質量に接続されたｘ、ｙおよびｚリードと
   からなることを特徴とする請求項６に記載の衝撃負荷検
   出装置。