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DE10030021B4 - Test device for linear scanning of pole faces - Google Patents

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DE10030021B4 DE10030021A DE10030021A DE10030021B4 DE 10030021 B4 DE10030021 B4 DE 10030021B4 DE 10030021 A DE10030021 A DE 10030021A DE 10030021 A DE10030021 A DE 10030021A DE 10030021 B4 DE10030021 B4 DE 10030021B4
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Christian Schmidt
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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Abstract

Testvorrichtung (1) zur linienförmigen Abtastung von Polflächen eines VCM-Systems (10), das zwei zueinander flächenparallel angeordnete, durch einen Luftspalt voneinander getrennte Polflächen aufweist, mit
einer Magnetfeldsonde, die parallel zu den Polflächen in den Luftspalt eingeführt ist und in einer zu den Polflächen parallelen Ebene schwenkbar ist für Magnetfeldmessungen an verschiedenen Orten im Luftspalt, und
einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der magnetischen Flußdichten einzelner Polflächenabschnitte aus den in der Spule (2) induzierten Spannungen
dadurch gekennzeichnet,
dass als Magnetfeldsonde eine Spule (2) vorgesehen ist und diese um ihre Spulenachse gedreht wirdTest device (1) for linear scanning of pole faces of a VCM system (10), which has two mutually surface-parallel, separated by an air gap pole faces, with
a magnetic field probe, which is inserted parallel to the pole faces in the air gap and is pivotable in a plane parallel to the pole faces for magnetic field measurements at different locations in the air gap, and
an evaluation device for determining the magnetic flux densities of individual pole surface sections from the voltages induced in the coil (2)
characterized,
that a coil (2) is provided as a magnetic field probe and this is rotated about its coil axis

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung zur linienförmigen Abtastung von Polflächen eines VCM-Systems, das zwei zueinander flächenparallel angeordnete, durch einen Luftspalt voneinander getrennte Polflächen aufweist, mit einer Magnetfeldsonde, die parallel zu den Polflächen in den Luftspalt eingeführt ist und in einer zu den Polflächen parallelen Ebene schwenkbar ist für Magnetfeldmessungen an verschiedenen Orten im Luftspalt, und einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der magnetischen Flußdichten einzelner Polflächenabschnitte aus den in der Spule induzierten Spannungen.The The invention relates to a test device for linear scanning of pole faces a VCM system, the two arranged in parallel to each other, through having an air gap separate pole faces, with a magnetic field probe, parallel to the pole faces introduced into the air gap is and in one of the pole faces parallel plane is pivotable for magnetic field measurements at different Locations in the air gap, and an evaluation device for determination the magnetic flux densities individual pole surface sections from the voltages induced in the coil.

Eine derartige Testvorrichtung ist beispielsweise aus der US 5155433 A bekannt.Such a test device is for example from the US 5155433 A known.

VCM-Systeme (Voice Coil Motor-Systeme) sind ein wichtiger Bestandteil von Festplatten-Laufwerken. Bei Festplatten-Lauf werken werden Voice-Coil-Motoren als lineare magnetische Ak tuatoren verwendet. Der eigentliche Voice-Coil-Motor besteht dabei aus einer E-förmigen magnetischen Struktur, die einen mittigen Luftspalt aufweist, in der sich eine sich bewegende Spule befindet, die beweglich gelagert ist. Dabei herrscht in dem Magnetsystem ein "Magnetfluß" vor, wobei dieser durch den Luftspalt von der oberen Polfläche zu einer unteren Polfläche tritt und von der Spule aufgenommen wird. Sobald die Spule von einem elektrischen Strom durchflossen wird und eine bestimmte magnetische Flußdichte erfährt, wird auf sie eine Kraft ausgeübt. Mit diesen Voice-Coil-Motoren werden die Schreib-/Lese-Köpfe der magnetischen Festplatten-Laufwerke betätigt.VCM systems (Voice coil motor systems) are an important part of hard disk drives. In hard disk drives, voice coil motors are considered linear magnetic actuators used. The real voice coil engine consists of an E-shaped magnetic structure having a central air gap, in which is a moving coil, which is movably mounted is. In this case, in the magnet system, a "magnetic flux" prevails, this through the air gap from the upper pole surface to a lower pole surface occurs and is absorbed by the coil. Once the coil of one electric current is flowing through and a certain magnetic flux density learns a force is exerted on them. With These voice coil motors are the read / write heads of the pressed magnetic hard disk drives.

Bei der Fertigung von VCM-Systemen ist u. a. eine eingehende Qualitätskontrolle der magnetischen Größen, insbesondere der Magnetisierung der Polflächen, der oberen Polfläche und der unteren Polfläche notwendig. Dies wurde bisher durch Gesamtintegralbildung der Induktion getätigt, was sehr ungenau und aufwendig war.at the production of VCM systems is u. a. an in-depth quality control the magnetic quantities, in particular the magnetization of the pole faces, the upper pole surface and the lower pole surface necessary. This has been hitherto by total integral induction made, which was very inaccurate and expensive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Testvorrichtung zur linienförmigen Abtastung von Polflächen in VCM-Systemen zu schaffen, die ein automatisches, schnelles und genaues Erfassen der magnetischen Kenngrößen der Polflächen ermöglicht.task The present invention is therefore a test device for linear Scanning of pole faces in VCM systems to create an automatic, fast and accurate capture the magnetic characteristics of the Pole surfaces allows.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine gattungsgemäße Testvorrichtung zur linienförmigen Abtastung von Polflächen in VCM-Systemen dadurch gelöst, dass. als Magnetfeldsonde eine Spule vorgesehen ist und diese um ihre Spulenachse gedreht wird. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention Task by a generic test device to the linear Scanning of pole faces solved in VCM systems by that as a magnetic field probe, a coil is provided and this order its coil axis is rotated. Advantageous developments of Invention are in the subclaims specified.

Die Spule weist dabei typischerweise eine langgezogene Gestalt aus und ist in Axialrichtung gestreckt und transversal stark abgeflacht. Die Spule weist N Windungen auf. Durch Eindringen der Spule in das senkrecht zur Drehachse der Spule vorherrschende magnetische Feld zwischen den einander gegenüber liegenden Polflächen des zu testenden VCM-Systems wird in der Spule eine Spannung U induziert.The Coil typically has an elongate shape and is stretched in the axial direction and greatly flattened transversely. The coil has N turns. By penetration of the coil in the perpendicular to the axis of rotation of the coil prevailing magnetic field between each other lying pole faces of the VCM system under test, a voltage U is induced in the coil.

Insbesondere wird in die Spule beim Drehen mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ω nach dem Induktionsgesetz eine Spannung der Größe: U = –Nd Φ/dt = –Nd (BA)/dt = –Nd (BA0cosωt)/dt = –NBA0 ωsinωt = B × const,wobei U die in der Spule induzierte Induktionsspannung und dΦ/dt die Flußänderungsgeschwindigkeit in der Spule ist. A0 bezeichnet den Querschnitt der Spule, d. h. also die Fläche, die zwischen den Windungen vorgegeben ist. Mit const wird eine spulen- und drehzahlabhängige Konstante angegeben.In particular, when rotating at a constant angular velocity ω according to the law of induction, the coil becomes a voltage of the magnitude: U = -Nd Φ / dt = -Nd (BA) / dt = -Nd (BA 0 cosωt) / dt = -NBA 0 ωsinωt = B × const, where U is the inductance voltage induced in the coil and dΦ / dt is the rate of flux change in the coil. A 0 denotes the cross section of the coil, that is, the surface which is predetermined between the turns. Const specifies a coil- and speed-dependent constant.

Demnach ist die Induktionsspannung U bei einer konstanten Drehbewegung der Spule proportional zur Amplitude der zu messenden magnetischen Flußdichte B. Dieses Prinzip ist schon seit langer Zeit als Wechselstromgenerator bekannt, wurde aber wie oben ausgeführt bisher beim Testen von VCM-Systemen überraschenderweise nicht angewandt.Therefore is the induction voltage U at a constant rotational movement of the Coil proportional to the amplitude of the magnetic flux density to be measured B. This principle has been around for a long time as an alternator was known, but as stated above so far in the testing of Surprisingly, VCM systems not applied.

In einer ersten Ausführungsform wird die Spule an einem horizontal schwenkbar gelagerten Spulenarm befestigt. Typischerweise wird dabei die Spule natürlich von einem Motor gedreht, um eine gleichförmige Drehung überhaupt zu ermöglichen.In a first embodiment the coil is on a horizontally pivotally mounted coil arm attached. Typically, the coil is of course a motor turned to a uniform rotation at all to enable.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die induzierte Spannung U erst einem Vorverstärker zugeführt und dann über einen Analog/Digital-Wandler einer Auswerteeinrichtung, die typischerweise ein Microprozessor innerhalb eines Computers ist, zugeführt.In a preferred embodiment In the present invention, the induced voltage U becomes one preamplifier supplied and then over one Analog / digital converter of an evaluation, which typically a microprocessor within a computer is supplied.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Figur in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Dabei zeigt dieThe Invention is described below with reference to the figure in one embodiment illustrated. It shows the

Figur eine schematische Draufsicht auf eine Testvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.figure a schematic plan view of a test device according to the present invention Invention.

Wie aus der Figur hervorgeht, besteht die Testvorrichtung 1 in der Hauptsache aus einer sich drehenden und verschwenkbaren Spule 2. Die Spule 2 ist an einem Spulenarm 3 befestigt. Der Spulenarm 3 ist drehbar in der Horizontalen gelagert und wird über eine Welle 4 mittels einem Motor 5 in eine gleichförmige Drehung versetzt. Zwischen der Welle 4 und dem Motor 5 ist eine Kupplung 6 vorgesehen.As can be seen from the figure, the test device consists 1 in the main one of itself rotating and pivoting spool 2 , The sink 2 is on a coil arm 3 attached. The coil arm 3 is rotatably mounted in the horizontal and is over a shaft 4 by means of a motor 5 set in a uniform rotation. Between the wave 4 and the engine 5 is a clutch 6 intended.

Die Spule 2 befindet sich im Luftspalt eines VCM-Systems 10. In der Meßvorrichtung 1 wird die in der sich drehenden Spule induzierte Spannung U erst in einem Vorverstärker 8 amplitudenverstärkt und anschließend von der Welle 4 über den Drehübertrager 7 mittels einer Signalleitung SL einer stationären Auswert- und Meßeinrichtung (nicht gezeigt) zugeführt. Im vorliegenden Fall ist die Auswerteinrichtung ein Computer und die induzierte Spannung U wird bevor sie in dem Computer ge langt über einen Analog/Digital-Wandler (nicht gezeigt) in ein digitales Signal umgewandelt. Zur Abtastung der gesamten Polfläche des VCM-Systems 10 wird die Spule 2 im Luftspalt von einer Seite zur anderen über einen Schwenkantrieb 9 im Schwenkbereich geschwenkt und die Information über die magnetische Flußdichte B zusammen mit der Winkelposition der Spule 2 aufgezeichnet. Dadurch erhält man den Feldverlauf innerhalb der Polflächen des VCM-Systems.The sink 2 is located in the air gap of a VCM system 10 , In the measuring device 1 For example, the voltage U induced in the rotating coil is first in a preamplifier 8th amplitude amplified and then from the shaft 4 over the rotary transformer 7 supplied by a signal line SL a stationary evaluation and measuring device (not shown). In the present case, the evaluation device is a computer and the induced voltage U before it is in the computer ge arrived via an analog / digital converter (not shown) converted into a digital signal. To scan the entire pole face of the VCM system 10 becomes the coil 2 in the air gap from one side to the other via a swivel drive 9 pivoted in the swivel range and the information about the magnetic flux density B together with the angular position of the coil 2 recorded. This gives the field profile within the pole faces of the VCM system.

Durch eine Positionierung und Zuführung der VCM-Systeme auf einem Förderband 11 ist ein automatischer Testbetrieb möglich, dabei werden sequentiell VCM-Systeme an die Testvorrichtung 1, die sich auf einer Grundplatte 12 befindet, herangeführt und vermessen. Die jeweiligen Datensätze können dabei in der Auswerteeinrichtung abgespeichert werden. Typischerweise wird die sequentielle Heranführung über einen Computer, der mit dem die Auswertung durchführenden Computer identisch sein kann, durchgeführt.By positioning and feeding the VCM systems on a conveyor belt 11 an automatic test mode is possible, thereby sequentially VCM systems to the test device 1 that are on a base plate 12 is located, brought in and measured. The respective data sets can be stored in the evaluation device. Typically, the sequential preflight is performed via a computer that may be identical to the computer performing the evaluation.

11
Testvorrichtungtest device
22
SpuleKitchen sink
33
Spulenarmspool arm
44
Wellewave
55
Motorengine
66
Kupplungclutch
77
DrehübertragerRotary joint
88th
Vorverstärkerpreamplifier
99
SchwenkantriebRotary actuator
1010
VCM-SystemVCM system
1111
Förderbandconveyor belt
1212
Grundplattebaseplate

Claims (8)

Testvorrichtung (1) zur linienförmigen Abtastung von Polflächen eines VCM-Systems (10), das zwei zueinander flächenparallel angeordnete, durch einen Luftspalt voneinander getrennte Polflächen aufweist, mit einer Magnetfeldsonde, die parallel zu den Polflächen in den Luftspalt eingeführt ist und in einer zu den Polflächen parallelen Ebene schwenkbar ist für Magnetfeldmessungen an verschiedenen Orten im Luftspalt, und einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der magnetischen Flußdichten einzelner Polflächenabschnitte aus den in der Spule (2) induzierten Spannungen dadurch gekennzeichnet, dass als Magnetfeldsonde eine Spule (2) vorgesehen ist und diese um ihre Spulenachse gedreht wirdTest device ( 1 ) for the linear scanning of pole faces of a VCM system ( 10 ), which has two mutually surface-parallel, separated by an air gap pole faces, with a magnetic field probe which is parallel to the pole faces introduced into the air gap and in a plane parallel to the pole faces for magnetic field measurements at different locations in the air gap, and a Evaluation device for determining the magnetic flux densities of individual pole surface sections from those in the coil ( 2 ) induced voltages, characterized in that as magnetic field probe a coil ( 2 ) is provided and this is rotated about its coil axis Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (2) an einem parallel zu den Polflächen schwenkbar gelagerten Spulenarm (3) befestigt ist.Test device according to claim 1, characterized in that the coil ( 2 ) on a parallel to the pole faces pivotally mounted coil arm ( 3 ) is attached. Testvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (2) von einem Motor (5) gleichförmig gedreht wird.Test device according to claim 1 or 2, characterized in that the coil ( 2 ) from a motor ( 5 ) is rotated uniformly. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die induzierte Spannung über einen Vorverstärker (8) der Auswerteeinrichtung zugeführt wird.Test device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the induced voltage is fed via a preamplifier ( 8th ) is supplied to the evaluation device. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die induzierte Spannung über einen Analog/Digital-Wandler der Auswerteeinrichtung zugeführt wird.Test device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the induced voltage over an analog / digital converter is supplied to the evaluation device. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswerteeinrichtung ein Computer vorgesehen ist.Test device according to one of claims 1 to 5, characterized in that as Evaluation device is provided a computer. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zu testende VCM-Systeme (10) automatisch sequentiell der Testvorrichtung (1) zugeführt werden.Test device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that a plurality of VCM systems ( 10 ) automatically sequentially the test device ( 1 ). Testvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die VCM-Systeme über ein Förderband (11) der Testvorrichtung (1) zugeführt werden.Test device according to Claim 7, characterized in that the VCM systems are conveyed by means of a conveyor belt ( 11 ) of the test device ( 1 ).
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