コンタクトスライダのナノダイナミクス現象と完全接触・安定走査条件の解明

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455079
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 小野 京右 東京工業大学, 工学部, 教授 (40152524)
• キーワード: 磁気ヘッドスライダ / コンタクトスライダ / 跳躍振動 / 摩擦励起自励振動 / 追従性 / 接触剛性 / 空気膜剛性 / 動的接触力

研究概要

1点接触のモノパッド形コンタクトスライダの跳躍振動および動的接触力解析研究と2つの浮上面を有し後端に1つの接触記録パッドを有する3パッド空気膜混成形コンタクトスライダの跳躍振動および摩擦励起自励振動に関する理論的および実験的研究を行い、以下のようにコンタクトスライダの動的接触現象の基本特性と完全接触追従条件と安定走査条件を明らかにした。
(1)モノパッド形スライダの跳躍振動と動的接触力を接触剛性・減衰およびスライダ質量を大きく変化させて解析し、跳躍振動を抑制するには接触剛性を小さくする必要があるが接触剛性を小さくすると接触面積が小さくなり摩耗信頼性が低下することから、追従性と摩耗信頼性の両条件を満たす接触パッド形状が存在することを明らかにした。
(2)実ディスク表面のスペクトルを模擬し、かつヘルツ接触を仮定した1自由度スライダのシミュレーション結果は、モノパッド形スライダの実ディスク表面に対する跳躍振動特性と定量的によく一致することを明らかにした。
(3)空気膜反力をスライダ前後に支持点をもつ空気膜ばねに仮定した3パッド空気膜混成形コンタクトスライダの2自由度モデルと調和うねりディスク表面モデルを用いて、接触剛性・減衰、摩擦係数および前後の空気膜剛性を大きく変化させ、スライダの固有振動モードにも注目して跳躍振動解析を行い、(a)接触剛性を10^5N/m程度に小さく、接触減衰比を0.1程度に大きく、また前側空気膜剛性を10^3N/m程度に小さくし、後側のそれを10倍程度にすれば跳躍振動が生じない、(b)0.3程度の接触パッド・ディスク面間の摩擦係数は跳躍振動にほとんど影響しない、(c)(a)の条件下では磁気ヘッドを有するスライダ後端接触パッド部の振動は等価的な1自由度振動とみなせることを明らかにした。
(4)3パッドコンタクトスライダの自励振動現象を支持部を弾性片持ち梁とした多自由度モデルで解析し、そのメカニズムと安定走査条件を明らかにすると共に、後端に接触パッドを有する空気膜混成形スライダは本質的に安定であることを示した。
(5)新たに空気軸受けスピンドルおよびスライダ取付け微動台をもつ実験台を製作し、レーザードップラー振動計、FFTアナライザおよびクリーンブ-スからなる実験装置を製作した。供試3パッドコンタクトスライダを2.5インチディスク上で接触走査させたときの振動を測定分析し、(4)で示した安定領域において自励振動が生じないことを確認した。

研究成果

• [文献書誌] 小野京右,鈴木厚史: "コンタクトスライダの摩擦励起自励振動の2自由度モデルによる解析" 日本機械学会論文集. 63・614. 3343-3351 (1997)
• [文献書誌] 小野京右,高橋幹: "1自由度コンタクトスライダのランダムディスク表面モデルに対する跳躍振動特性および追従性の解析" 日本機械学会論文集. 63・612. 2635-2642 (1997)
• [文献書誌] 小野京右,飯田浩平,高橋幹: "一自由度コンタクトスライダの跳躍振動に及ぼすスライダ質量、接触剛性および接触減衰の影響" 日本機械学会論文集. 63・614. 3352-3360 (1997)
• [文献書誌] Kyosuke Ono,Kan Takahashi: "Bounoring Vibration and Complete Tracking Conditious of a Coutact Slider Model on a Harmonic Wavy Disk Surface." Trans.ASME,Journal of Tribology. 119. 720-725 (1997)
• [文献書誌] Kyosuke Ono,Atushi Suzuki: "Analysis of Friction Induced Self-Excited Vibration of Contact Recording Head Slider Supported by a Contilever Beam." Proceedings of the International Conference on MIPE. 123-128 (1997)
• [文献書誌] Kyosuke Ono,Hideki Maruyama: "Au Experimental Study about the Bouncing Vibration of a Contact Slider" Proceedings of the-8th International Symp on Information Storage and Processing Systems. ISPS-Vol.3. 1-7 (1997)