CN101529505B - 用于制造硬盘驱动器的支臂的方法 - Google Patents

Abstract

具有大致平面区域的硬盘驱动器的支臂(15)，该支臂具有至少一个形成在该大致平面区域上的条纹(17)，以在该支臂中提供具有理想形状特性的压缩残余应力。

Description

用于制造硬盘驱动器的支臂的方法

发明背景

技术领域

本发明总体上涉及硬盘驱动器的支臂。具体地，本发明涉及带有抵消残留压力的条纹的硬盘驱动器的支臂以及制造该支臂的方法。

背景技术

任何计算机系统的关键部件是存储数据的装置。在计算机系统中用于储存大量数据的常见部位是在硬盘驱动器(HDD)上。磁盘驱动器最基本的部分是：被旋转的磁盘；支臂，例如致动臂，其将转换器移动到光盘上的多个位置；以及用来向磁盘写数据以及从磁盘读数据的电路。当前有多种磁盘驱动器正在被使用，如硬盘驱动器，压缩驱动器，软盘驱动器。所有的驱动器均采用旋转的或线性的支臂。

在硬盘驱动器中，磁头在旋转磁盘表面读写数据，这些磁盘均共轴地安装在主轴电机上。信息的被磁性写下的“位”位于磁盘表面上的同心圆形“磁道”上。磁盘必须快速旋转，从而使计算机用户不必为磁盘表面上所需的信息的“位”平移到磁头下的位置而长时间等待。在现代磁盘驱动器中，数据位和磁道必须极为狭窄并且间隔很近，以达到每磁盘表面单位面积的高密度信息。

所需要的小尺寸和在磁盘表面上信息位的靠近间隔对在磁盘驱动器设备及其机械部件的设计上产生后果。其中最重要的后果是，磁头上的磁换能器必须非常接近磁盘的磁表面来操作。由于磁盘旋转和磁头驱动从而使磁盘表面和磁头之间具有相对运动，所以磁头和磁盘之间连续接触可能导致交接面的摩擦失败。这种摩擦失败，已知通俗的说就是“磁头碰撞”，可能会损坏磁盘和磁头，并且经常导致数据丢失。因此，将磁头设计为由极其稀薄的空气轴承流体动力地支持，从而当磁头和磁盘之间的物理接触被最小化或被避免的时候，其磁换能器可非常接近地对磁盘操作。通常情况下，新式硬盘驱动器的运作期间，磁头到磁盘间隔非常小，以数十纳米计量。

支臂通常被用于移动与磁盘非常接近的磁换能器。必须有足够强的硬度来承受在磁盘驱动器运行中产生的加速力、振动和机械冲击。图1示意出现有技术的支臂10。支臂10包括具有开口12的大致平面区域11，开口12用于插入枢轴轴承盒。它有悬臂部分13，悬臂部分13通过主孔14在远端处通过激光焊接联接到至少一个悬臂(未显示)。连在悬臂上的是记录磁头/滑块，该记录磁头/滑块包括磁化磁盘(未显示)的表面的磁换能器。支臂10可在其两个面上承载两个悬臂体以在相对方向上支撑两个转换器头，一个向上方向和一个向下方向。通常地，支臂10具有大约1.4英寸的长度20，大约0.20英寸的宽度16，以及大约0.012英寸的厚度。支臂10可以由例如300系列不锈钢材料制成。

设计者必须考虑用于移动与磁盘非常接近的磁换能器的支臂的特性，以使响应于快速角向运动和其它激励的振动最小化。例如，支臂必须足够硬并且所安装的支点轴承必须具有足够高的质量，以便在操作过程中，磁头的位置能够被精确控制。此外，支臂和枢轴轴承之间的交接面必须有充足的刚性和强度，使其在操作期间能够精确地控制磁头位置，并提供必要的边界条件，以便于支臂振动的更高的固有共振频率。支臂的硬度也必须充足到限制偏转，该偏转可能导致在机械冲击的事件中接触磁盘。

支臂通常是由全硬300系列不锈钢带制成。不锈钢被拉平，以减轻在材料内的剩余压力中的任何异常，以产生扁冲压最优化状态。与新生的应力状态无关，从原料上切割不规则周边的结果是产生甚少理想形状的特定形状。因此，压铸成形被用来抵消切边后形状并增加任何理想的形状。

为对全硬不锈钢作用力以得到理想的形状，需要过度弯曲。这种过度弯曲需要整形加工，其难于制造、成本昂贵，而且只适用于给定原料份额。一旦新来的材料发生变化，所需要的冲头形状将会不同以补偿该变化。这需要频繁的更换工具，其成本非常高昂。

大多数目前技术水平的制造试图改进原料的新生剩余应力条件，这已经获得有限的短期成功。工业中通常使用的传统的EDM成形冲头已经获得有限的短期成功。还已经尝试了通过冲压优化切割间隙来使变形最小化。还已经试图将冲头形状与假定的最佳形状匹配。所有这些制造方法均不能实现改变具有小变动的支臂的形状，或者不具备快速并容易地调整制造方法的能力。

因此，在现有技术中需要带有改进的剩余应力条件的支臂，这通过设有局部压缩残余应力区，容易地应用于支臂，以调整支臂的形状。

发明内容

具有改进剩余应力、用于硬盘驱动器的支臂，该支臂具有大致平面区域，条纹形成在平面区域中以在支臂中为局部压缩残余应力提供理想形状特性。可以通过向支臂作用带有锯齿的冲头形成条纹。条纹可以平行于所述支臂的宽度或长度排列，或者与所述支臂的长度交叉斜着排列。它们可全部或部分地沿着支臂的宽度或长度形成。条纹可以形成在支臂两个面上。它们可能是宽松地或紧密地间隔的。每一个条纹可以具有带有不同的抗压强度的不同深度。条纹可以用来控制支臂的形状。

附图说明

考虑到以下结合附图的说明，本发明确切特性及其目标和优点将变得显而易见，其中，在，在全部附图中相同的附图标记表示相同的部分。其中：

图1是现有技术支臂的俯视图。

图2是根据本发明的支臂的俯视图。

图3示意出具有由机械冲击带来的偏转的支臂的预压图。

图4示意出根据本发明的，在一具有受压区的支臂的压后图。

图5示意出具有S形偏转的支臂的预压图。

图6示意出根据本发明的，在两个面上都具有受压区的支臂的压后图。

图7示意出没有偏转或变形的支臂的预压图。

图8示意出根据本发明的，具有理想的弯曲特性的支臂的压后图。

图9示意出根据本发明的支臂上的不同压力强度的受压区图。

图10是根据本发明的支臂的俯视图。

图11是根据本发明的支臂的俯视图。

图12是示意出根据本发明的支臂的两个面上的受压区的支臂的俯视图。

图13是根据本发明的示意出支臂的两个面上的受压区的支臂的仰视图。

图14是带有受压区之间的可变间隙的支臂的俯视图。

图15是具有部分宽度和/或长度的受压区的支臂的俯视图。

具体实施方式

由于冲压和原材料的影响，所产生的支臂形状很少是理想的。这是由于在切割过程中作用的压力和来自切割的剩余应力释放。为抵消不良形状，局部受压应力区形成在支臂上，从而调整支臂的形状。

图2示意出具有受压区17的支臂15，该受压区17平行于支臂15的宽度排列。

在支臂15在平冲头上的情况下，利用受控力和/或替代物带有锯齿的冲头能被压下在上面。冲头上的锯齿具有波峰，该波峰向支臂的材料施加足够的压力和拉力以造成塑性变形。这导致沿冲头的锯齿形成具有凹陷或条纹的受压区17。凹陷优选地约20μin深，并且能够有可变的宽度和长度。如图2中所示，受压区17穿过支臂15形成或可以是沿直线或曲线路径的多个凹陷点18。通过冲头上的多个锯齿状的波峰形成凹陷点18。

来自其制造的凹陷和压缩残余应力，使支臂15向离开锯齿处弯曲。图2示意出由冲头上相应的多个锯齿形成的多个受压区17。受压区17的数量、方向以及间距取决于冲头的锯齿的配置。锯齿可以配置为具有任何形状或高度。带有锯齿的冲头能够被按压在支臂15上以产生深的凹陷，接下来锯齿顶端被打磨以改变高度，这可以一次完成，以获得沿支臂15的长度或宽度的不同量的受压引起的偏转。这消除为相对的面设置匹配冲头的需要。或者，如图6，8，12和13中所示，锯齿可用于任何一面的冲头上。

不同的配置和方向可用于在支臂上的特定位置处设有所需要的受压区。例如，图3和4示意出在凹面上具有的受压区19的支臂21的预受压和受压后状态。图3是支臂21的放大图，以显示它是如何由于由切割产生的剩余应力的释放以及切割中施加的压力产生偏转或弯曲的。图4示意出在支臂21一面上的受压区19以抵消不良形状。多个锯齿可用于产生沿支臂21的弯曲以抵消在后受压支臂21上在相反方向上的弯曲。因此，支臂21被适当地整形，并保持它的结构强度和完整性。

图5和图6示意出在两个面上都具有受压区的支臂23的预受压和受压后。图5是支臂23的放大图，其由于由切割产生的剩余应力的释放以及在切割中施加的压力而具有S形偏转或者弯曲。图6示意出支臂23上面上的受压区25和支臂23下面上的受压区27，其抵消不良形状。具有特定位置的受压区25和27的支臂23纠正了S形的变形。

当受压区能够用来通过重塑支臂的塑性变形来抵消不良形状时，受压区也可被用来配置具有理想形状特性的支臂。例如，图7和图8示意出具有理想形状特性的支臂29的预受压和受压后。图7描述了具有初始平面形状的支臂29。图8示意出受压区31和33部分形成在支臂29的相对的面上以控制支臂29的形状。这导致在端部35处具有理想结构特性的支臂29。

图9示意出具有不同的受压深度的受压区37和39的支臂41。因此，支臂41在一些区域37中比在其它区域39中弯曲得多一些，并在操作中保持其结构强度和完整性。

受压区的数量、方向和间距将取决于支臂中局部压缩残余应力的特性。例如，如图2中所示，支臂15具有受压区17，其平行于支臂15的宽度。图10示意出具有受压区45的支臂43，受压区平行于支臂43的长度。图11示意出具有多个方向的受压区49、51和53的支臂47。在图11中，受压区49平行于支臂47的宽度，而受压区51和53斜着与支臂47的长度交叉。斜的受压区51和53是用来提供支臂47的支柱，以便增加硬度和/或配置具有理想结构特性的支臂47。

图12和13示意出使用在支臂55两个面上的受压区。受压区可全部或部分形成于支臂55上。此外，受压区可形成于支臂55的相对的面上，从而在相对的面上的受压区未排列。图12示出了沿支臂的整个长度部分形成于支臂55上表面的受压区57。图13示出部分形成于支臂55下表面的受压区59，而在相对的上表面上没有受压区。

受压区之间的间距和数量取决于理想的形状特性。紧密间隔的受压区比宽松间隔的受压区提供更大的弯曲度。类似的，使用的受压区数量越多，用于配置具有理想形状特性的支臂的支臂中的压缩残余应力就越大。

图14示意出在受压区之间具有可变间隙的支臂61的俯视图。受压区63是宽松间隔的，另一方面，受压区65是紧密间隔的，使得在区域中设置了更多数量的受压区。因此，受压区65比受压区63提供更大的弯曲度。

图15示意出具有部分宽度和/或长度的受压区的支臂67。支臂67能具有使用支臂67的部分长度的受压区69，以及使用支臂67的部分宽度的受压区71。这种安置通过向支臂67提供额外的弯曲来调整扭曲。

附图中已示出并且描述了某些实施例，应该理解，这些实施例只是用于示意出具有大致平面区域，以及在大致平面区域上形成的多个受压区以在支臂上设有压缩残余应力的硬盘驱动器的支臂。

Claims (13)

1.一种用于在硬盘驱动器中使用的磁换能器的支臂，所述支臂包括由不锈钢形成的大致平面区域，所述平面区域具有在该平面区域上的多个条纹，所述条纹通过形成在所述平面区域的表面中的凹陷造成所述平面区域的塑性变形，该凹陷约20微英寸深，所述支臂倾向于从包含所述条纹的表面弯曲开，由此更改所述支臂的形状或硬度。

2.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹平行于所述支臂的宽度。

3.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹平行于所述支臂的长度。

4.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹相对于所述支臂的长度是斜的。

5.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹形成为相对于所述支臂的宽度是斜的。

6.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹形成为沿着所述支臂的宽度的凹陷点。

7.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹形成在所述支臂的两个侧面上。

8.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹具有不同的深度。

9.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹宽松地间隔开。

10.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹紧密地间隔开。

11.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹是所述支臂上的凹陷点。

12.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹沿着所述支臂的长度部分地形成。

13.如权利要求1所述的支臂，其中所述条纹沿着所述支臂的宽度部分地形成。

Images