CN102460579A - 用于支撑磁盘驱动器的设备、磁盘驱动器测试设备和测试磁盘驱动器的方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于支撑磁盘驱动器的设备、磁盘驱动器测试设备和测试磁盘驱动器的方法。用于支撑磁盘驱动器的设备(10)包括：壳体(11)、用于容纳磁盘驱动器(15)的槽(13)、以及多个隔离器(31、32、35、36)。槽容纳在壳体中并且具有纵向轴线。隔离器设置在槽与壳体之间，用于将槽与壳体隔离开。隔离器相对于纵向轴线布置成使得，相对于在至少一个其它方向上的转动刚度，槽在纵向轴线的方向上具有低转动刚度。

Description

用于支撑磁盘驱动器的设备、磁盘驱动器测试设备和测试磁盘驱动器的方法

本发明涉及用于支撑磁盘驱动器的设备、磁盘驱动器测试设备和测试磁盘驱动器的方法。

当在制造期间测试磁盘驱动器时，例如所谓的后端测试(BET)，本发明具有特别的应用。然而，在伺服写入(servo-writing)过程期间(当将伺服道(servo tracks)被写至磁盘驱动器时，包括使用单独的时钟头的情况，以及自伺服写入过程和自伺服填充过程)、以及在最终用户正常地最终使用磁盘驱动器的期间，本发明应用于安装磁盘驱动器。

在US-A-6018437、WO-A-97/06532、WO-A-03/021597、WO-A-03/021598和WO-A-2004/114286中公开了用于支撑磁盘驱动器的设备的实例，这些专利的全部内容以引用方式结合于此。在许多这些设备中，磁盘驱动器被支撑在支架(或“托盘”)中，所述支架(或“托盘”)被插入于壳体(或“底架”)和从壳体(或“底架”)中移除。典型地，此插入和移除是自动的，并由机械臂执行。

众所周知，在设备中出现的振动会影响磁盘驱动器的操作，因此希望将这种振动的效果减到最小。在磁盘驱动器的制造和测试期间，这是特别重要的，因为这些过程特别容易出现误差。振动主要来自于磁盘的转动和/或承载读/写磁头的磁盘臂的枢转运动。通常还存在产生其自身振动的风扇。另外，在测试设备内可能有其它振动源，包括例如用于在设备中更换磁盘驱动器单元的自动装置、用于对设备供电的电源单元、用于控制设备的操作的计算设备、以及用于冷却设备的泵和水流。为了将振动的效果减到最小，典型地将磁盘驱动器有效地夹持在大质量块上。众所周知，通常，质量越大，磁盘驱动器和支架的组合的转动模式的频率越低。虽然原理上可以增加质量，当在相同壳体中操作多个磁盘驱动器时，这变得非常有问题。例如，现有的伺服写入和/或测试设备可能同时在1000个或更多个磁盘驱动器上操作。简单地增加每个磁盘驱动器所夹持于其上的质量块，会导致壳体整体上具有非常大的质量，并且还由于质量块本身的资本成本和支撑如此重的总质量所需的附加支撑装置的成本而不可避免地增加了设备的成本。

根据本发明的第一方面，提供了用于支撑磁盘驱动器的设备，该设备包括：壳体；用于容纳磁盘驱动器的槽，槽容纳在壳体中并具有纵向轴线；以及设置于槽与壳体之间的用于将槽与壳体隔离的多个隔离器，隔离器相对于纵向轴线布置为使得，相对于在至少一个其它方向上的转动刚度，槽在纵向轴线的方向上具有低转动刚度。

通过相对于纵向轴线定位隔离器，可使槽围绕纵向轴线的转动刚度相对于槽围绕其它轴线的转动刚度低。从此布置中可得知，可使槽围绕纵向轴线的自然频率低。在趋向于激励槽围绕纵向轴线的转动振动的相对高的频率存在噪声源的情况下，这是有利的。特别地，通过降低槽的自然频率，这意味着，噪声源出现在比减弱的自然频率更高的频率处。换句话说，系统更好地与围绕纵向轴线的转动振动隔离。这与隔离器的现有技术布置相反，在现有技术中，一些噪声源可能与围绕纵向轴线的自然频率重合，并由此在此模式中激励更大的振动。

隔离器相对于纵向轴线的优选位置不会妨碍调节隔离系统，以解决不同的振动模式。例如，可使隔离器沿着纵向轴线彼此隔离，以提供围绕与纵向轴线正交的轴线的更大转动刚度。因此，也并不将其它振动模式中的系统的自然频率限制至较低。因此，该系统能够调节至给定的特定应用所期望的噪声源。这不用象解决此问题的现有技术方法那样对系统引入重质量块便可实现。

优选地，槽具有第一面，第一面具有与纵向轴线平行的中心线，其中，所述多个隔离器中的至少一个隔离器定位在第一面的中心线上。优选地，槽具有第二面，第二面具有与纵向轴线平行的中心线，其中，多个隔离器中的至少一个隔离器定位在第二面的中心线上。优选地，槽具有第二面，第二面具有与纵向轴线平行的中心线，其中，所述多个隔离器中的每个隔离器定位在第一面的中心线上或第二面的中心线上。通过将部分或所有隔离器定位在面的中心线上，使隔离器更靠近槽围绕纵向轴线的转动轴线。这导致围绕纵向轴线的刚度减小。此布置并不影响系统围绕其它轴线提供刚度的能力。例如，通过将隔离器沿着中心线在多个点处隔开，可对其它振动模式提供增加的刚度，同时围绕纵向轴线仍提供低频模式。

优选地，两个隔离器分别定位在第一面的中心线上和第二面的中心线上，以朝着槽的一端并彼此完全(diametrically)相对。这在槽的后部提供牢固的反作用面。这在使槽不干扰相邻的槽的方面是有用的，并且，当执行磁盘驱动器的更换时，这在阻止阻塞力(plugging force)方面是有用的。

优选地，在槽的与两个完全相对的隔离器相对的端部处，隔离器定位在第一面的中心线上。这帮助对槽围绕完全相对的隔离器的轴线的振动提供阻尼。这还帮助避免槽的前端的由温度导致的蠕变的效果，这帮助自动执行磁盘交换。

优选地，槽包括位于槽的与两个完全相对的隔离器相对的端部处的磁盘驱动器容纳部分。此布置具有以下优点：将槽的围绕完全相对的隔离器的转动轴线移动到槽的磁盘驱动器容纳部分之外，这进而减小了磁盘驱动器上的此振动模式的影响。

优选地，隔离器沿着第二面的中心线定位在中间。此隔离器对壳体中的槽提供主要支撑。槽在此隔离器上有效地平的，允许围绕纵向轴线的低刚度。此隔离器还可用来通过使隔离器适当地成形而提供一些阻尼。

优选地，第一面和第二面的间隔小于第一面和第二面的宽度和高度。这使中心线更靠在一起并由此更靠近转动轴线。这进而减小了槽围绕转动轴线转动的刚度。

在实践中，槽的第一面和第二面在使用中可以是水平的，其中槽中的磁盘驱动器单元相对于槽定位成使得磁盘与面平行并由此在使用中是水平的。因此，在此结构中，纵向轴线将与磁盘平行。

优选地，每个隔离器从其所定位的面的中心线延伸不超过距离D，其中，D＝从该中心线33、34到槽的侧边缘的距离的25％。这允许，通过保持隔离器靠近转动轴线，而使槽围绕转动轴线转动的刚度较低。

优选地，所述隔离器中的至少一部分隔离器在所述纵向轴线的方向上定位在槽的转动中心的附近，使得所述至少一部分隔离器在纵向轴线的方向上所提供的转动刚度比在所述其它方向上小。

优选地，该设备包括至少两个如上所述的槽，这两个槽彼此相邻，使得一个槽的第一面紧邻另一个槽的第二面，其中，其中一个面上的隔离器与另一个面上的所有隔离器纵向地隔开。此布置意味着，至少此隔离器与其它隔离器不共享公共的反作用面。相反，对于将从此隔离器传递至其它隔离器中的一个隔离器的力，其必须沿着壳体的截面通过。这样做的效果是，当振动能量沿着壳体通过时，消耗一部分振动能量，这意味着获得一些额外的阻尼。这减小了相邻槽之间的干扰的危险。

在另一实施方式中，该设备包括至少两个如上所述的槽，这两个槽彼此相邻，使得一个槽的第一面紧邻另一个槽的第二面，其中，两个槽之间的壳体包括两个隔开的壁部，所述壁部布置成使得第一壁部至少部分地与第二壁部隔离。因此，在分离两个槽的两个壁部之间产生间隙。两个壁部分别对两个槽提供两个独立的反作用面，使得将两个槽之间的干扰减到最小。

根据本发明的第二方面，提供了磁盘驱动器测试设备，其包括如上所述的用于支撑磁盘驱动器的设备和用于测试所述磁盘驱动器的测试模块。

根据本发明的第三方面，提供了一种测试磁盘驱动器的方法，该方法包括：将磁盘驱动器支撑在磁盘驱动器测试设备中，使得相对于在至少一个其他方向上的转动刚度，磁盘驱动器在磁盘驱动器的纵向轴线的方向上具有低转动刚度；以及测试磁盘驱动器。

现在将参考附图通过实例描述本发明的实施方式，其中：

图1示出了根据本发明的实施方式的磁盘驱动器测试设备的实例的前视图、侧视图和顶视图；

图2示意性地示出了图1的设备沿线A-A的横截面图上的部分端部，示出了该设备的两个竖直相邻的槽；

图3示意性地示出了图1的设备沿线B-B的横截面图上的部分侧部，示出了图2的两个槽；

图4示出了图1的设备的槽的前视图、侧视图和顶视图；

图5示出了槽的前视图、侧视图和底视图；

图6示出了根据本发明的实施方式的磁盘驱动器测试设备的另一实例的横截面视图上的部分侧部。

参考图1，示出了磁盘驱动器测试设备10的实例，例如可用于BET(后端测试)或自伺服写入或伺服填充。应注意的是，在下文中，如图所示，x轴定义为从设备的左侧水平地延伸至右侧，y轴定义为从设备的前端水平地延伸至后端，并且z轴定义为竖直地向上延伸。在此坐标系内，Lx、Ly和Lz分别是指在x轴、y轴和z轴的方向上的直线运动，并且Rx、Ry和Rz分别是指围绕x轴、y轴和z轴的转动运动。

设备10包括具有限定3×4阵列的单元12的壁部的壳体11。槽13设置于每个单元12中。下面更详细地描述了每个槽13在其单元12中的安装。每个槽13在槽13的前端具有托盘14，托盘布置为支持在该槽中被测试的磁盘驱动器单元。托盘14可从槽13收回，以使磁盘驱动器单元容易够到(accessible)以便于更换该槽13中的磁盘驱动器单元。在制造环境中，自动装置(未示出)可以用来自动地更换磁盘驱动器单元。

现在参照图2和图3，每个磁盘驱动器单元15的位置示出为在其槽13内(为了清楚起见，在图2和图3中未示出托盘14，并用虚线示出了磁盘驱动器单元15)。通常，磁盘驱动器单元15朝着槽13的前端定位。通常，磁盘驱动器单元15被定向为使其底座与x-y平面平行，即，使得磁盘驱动器单元15内的转动磁盘在使用中在设备10中是水平的。磁盘驱动器单元15的连接器(未示出)通常面向槽13的后部，以允许更简单地与磁盘驱动器单元15连接。每个单元12具有由壳体11提供的顶壁20、底壁21和两个侧壁22、23。每个槽13具有顶壁24、底壁25和两个侧壁26、27。在单元12与槽13之间提供安装设备28，以将槽13固定在单元12内并对槽13提供隔离。

安装设备28包括多个隔离器，每个隔离器固定在单元12的壁部与槽13的壁部之间。通过图4和图5最佳地示出了安装设备30的特殊布置。

每个槽13具有定位在槽13的后部附近的两个隔离器31、32，该两个隔离器由槽13的顶壁24上的片状隔离器31和槽13的底壁25上的片状隔离器32组成。后隔离器31、32嵌在槽13的相应壁部24、25中。顶部后隔离器31定位在槽13的顶壁24的沿y轴的中心线33上。底部后隔离器32定位在槽13的底壁28的沿y轴的中心线34上。顶部后隔离器31定位在底部后隔离器32的上方(即，沿z轴对准)。

另一隔离器35朝着槽13的底壁28的中心定位在槽13的底壁28上。此中心隔离器35由四个片状隔离器35a至35d的T形图案组成，并沿y轴相对于槽13的底壁28的中心线34对称地布置。

另一隔离器36朝着槽13的前部定位在槽13的顶壁24上。此前隔离器36由沿y轴定位在槽13的顶壁24的中心线33上的片状隔离器组成。

槽13和单元12的壁部构造为是刚性的，以对隔离器提供反作用面。例如，壁部可以由塑料材料组成。槽13和单元12分别具有四个壁部(顶壁、底壁和两个侧壁)，则在原理上可使得隔离器定位在这些壁部上的任何位置。

后隔离器31、32的主要目的是提供在y轴上保持槽13的位置(Ly位置)的相对刚性的反作用面。如上所述，可以用自动装置在设备10中交换(更换，swap)磁盘驱动器单元15。这典型地包括这样的槽13，当将托盘14推回并且磁盘驱动器单元15的连接器与槽13中的往复运动连接器(未示出)连接时，槽13沿y轴的方向从自动装置接收“阻塞力”。阻塞力用来在y轴上移位槽13，即，朝着设备10的后部。后隔离器31、32被制造为足够硬，以在槽13通过阻塞操作而移位之后，使槽返回至其正常位置。

后隔离器31、32还对槽13提供充分的隔离，以当槽共享公共反作用面时，防止竖直相邻的单元12之间的干扰。例如，如图2和图3所示，壳体11的相同内壁提供单元A的底壁21和单元B的顶壁20。希望尽可能多地防止从一个槽13产生的振动传递至相邻的槽13。因此，后隔离器31、32布置为使竖直相邻的槽13彼此隔离。

前隔离器36提供约束和阻尼，以减小从将在低频下激励Rz振动的自动装置的位移。如下面更详细地提到的，槽13对Rz运动比对Ry运动具有更高的刚度(即，更高的自然频率)。

中心隔离器35的布置对槽13提供主竖直支撑。中心隔离器35高度抑制Rx和Rz运动。由于中心隔离器35定位为在y轴上靠近槽13的底壁21的中心线34，所以中心隔离器35对槽13的Ry运动(即，槽13围绕y轴的转动)提供相对小的刚度，这意味着槽13能够相对容易地围绕y轴转动。实际上，槽13在y轴的方向上在中心隔离器35上平衡。这意味着，对Ry运动来说槽13具有低自然频率。如将理解的，还沿槽13的顶壁和底壁24、25的相应中心线33、34定位槽13的前部和后部处的其它隔离器31、32、36。此定位围绕y轴保持低刚度，由此对Ry运动来说还促进了槽13的低自然频率。

中心隔离器35具有一些从中心线34展开的材料(即，T形隔离器的“臂部”)。这将调节槽13的稳定性并提供一些阻尼。

隔离器31、32、35、36用来沿y轴定义槽13的转动轴线。优选地，此转动轴线大约在顶壁和底壁24、25的中心线33、34之间的中间。实际上，由于隔离器31、32、35、36在顶壁和底壁24、25的中心线33、34的附近以及槽13的相对短的高度的原因，隔离器31，32，35，36被有效地定位为在y轴的方向上靠近槽13的转动轴线。这促进围绕y轴的低刚度，导致对Ry运动的低自然频率。优选地，围绕y轴的刚度比围绕x轴或z轴的刚度低。对于典型的实现方式，希望Ry优选地低于50Hz。

Ry运动中的低自然频率是期望的，因为已经发现，对于Ry，在低频下典型地存在更少的噪声源。发现如下典型的噪声源：Rx＜20Hz，Ry＜25Hz，且Rz是60Hz至120Hz或甚至更高，取决于例如所测试的驱动器的驱动转动速度。因此，通过在Ry中实现低自然频率，能够更好地隔离更高频率的噪声，从而减小磁盘驱动器单元15上的外部噪声源的效果。换句话说，典型的Ry噪声不处于能够导致有问题的Ry转动的频率。

隔离器31、32、35、36一起在Rx模式中提供足够的刚度和足够的阻尼水平，以防止下垂/蠕变(droop/creep)问题。用来在槽13中更换磁盘驱动器单元15的自动装置典型地对槽13的精度和可重复的定位非常敏感，从而自动装置能够成功地与槽13连接。在此方面，一个特定问题是槽13的前部的竖直定位。特别地，通过Rx运动影响槽13的前部的竖直定位。此外，隔离器的刚度可取决于其结构和所使用的材料，随着温度而改变。这意味着，当出现温度变化时，槽13的前部可能在其重量下蠕变/下垂。在本设备中，隔离器31、32、35、36一起在Rx模式中提供足够的刚度和足够的阻尼水平，以防止下垂/蠕变问题，以及阻止“不平衡的”振动。不平衡的振动指的是在磁盘驱动器的心轴的频率下的激励的大小。如将理解的，如果磁盘和心轴未被很好地平衡，那么在心轴的转动频率下将出现高水平的振动。换句话说，不平衡的频率是心轴的第一转动基础。

通过隔离器的此布置也可很好地处理直线振动问题。通常，处理直线振动水平是比转动振动更小的问题，通常，当考虑驱动需求时，处理转动振动水平的可接受的解决方案也可处理直线振动水平。

隔离器例如可以由各种不包含硅的软弹性体和凝胶体的薄片组成。对于每个隔离器31、32、35、36，隔离器可以是相同的，或者，可使用具有不同特性的隔离器以在每个维度上调节隔离系统的性能。

在2008年1月10日公布的共同拥有的美国专利申请US-A-2008/0007865中公开了另一种用于隔离磁盘驱动器支架的方案，该专利的内容整体结合于此。US-A-2008/0007865教导了一种支架(其大体上与本发明的槽类似)，支架朝着支架的后部具有固定竖直支点。已经发现，US-A-2008/0007865很适于减小Rx和Rz振动。然而，在一些情况中，Ry振动仍会是有问题的。通常，已经发现，对于Rz偏置系统，例如US-A-2008/0007865的布置，Rz振动趋向于激励接近驱动器不平衡频率的第二Ry振动模式。因此，该Ry振动模式在磁盘驱动器单元的性能上可具有负面效应。

如上所述，本设备的后隔离器31、32被高度加载，因此仅允许槽的后部的较小运动。因此，后隔离器31、32在一定程度上在控制槽的运动中执行与US-A-2008/0007865的固定枢转布置相似的功能，并由此在控制Rx和Rz振动模式中对US-A-2008/0007865的固定枢转布置提供相似的优点。然而，虽然US-A-2008/0007865提供位于支架侧部处的隔离器，但是，在本布置中，已将隔离器有效地从槽13的侧部移走并朝着槽13的中心线33、34移动，以允许Ry中的低自然频率。这允许如上所述地更好地控制Ry。实际上，在本布置中已经对振动模式重新排序。特别地，在本布置中，由于槽13围绕y轴的低刚度，Ry是第一振动模式(即，其具有最低的自然频率)。Rx是第二振动模式(即，其具有第二低的自然频率)。此布置意味着，Rx和Ry自然频率降至不平衡频率之下。然后，这意味着，在不平衡频率处出现的振动将系统激励至更少的程度。由于由前隔离器36和后隔离器31、32的分离所导致的围绕z轴的大刚度，Rz是第三振动模式(即，其具有最高的自然频率)。

如可从图2中最清楚地看到的，槽1的中心隔离器35与前隔离器36和槽2的顶部后隔离器31轴向地隔开。这意味着，这些隔离器31、35、36并不共享壳体11的公共壁部材料。仅有顶部和底部后隔离器31、32共享壳体11的壁部材料。这意味着，通过壁部隔开作用于壳体的公共壁部上的隔离器31、35、36的力50。此布置方式减小了单元12之间潜在的干扰，因为壳体11的壁部能够被制造得吸收振动能量，并由此减小了从一个隔离器传递至另一隔离器的振动能量。这与现有技术中的隔离器的布置方式相反，在现有技术中，隔离器典型地共享公共壁部，并由此受到相邻磁盘驱动器单元之间的干扰的增加的危险。

在图6所示的另一实例中，可以在竖直相邻的单元A、B之间提供两个隔开的壁部20、21，使得在单元A的底壁21与单元B的顶壁20之间形成间隙29。这允许将壁部20、21彼此隔离。这意味着，两个相邻的槽12不共享壳体11的公共壁部材料，因此不具有公共的反作用面。此布置方式减小了竖直相邻的单元12之间的干扰。

通常，优选地，每个隔离器31、32、35、36的中心位于顶面和底面24、25中的任一个固定隔离器的中心线33、34上。无论如何，优选地，每个隔离器31、32、35、36从其中心线33、34延伸不大于距离D，其中，D＝沿x轴从中心线33、34到槽13的侧面的距离的50％。更优选地，D＝从中心线33、34到槽13的侧面的距离的25％。甚至更优选地，D＝从中心线到槽13的侧面的距离的15％。

已经特别参考所示实例描述了本发明的实施方式。然而，将理解，可能在本发明的范围内对描述的实例进行改变和修改。例如，在另一实例中，可能省略底部后隔离器32。

Claims (15)

1.用于支撑磁盘驱动器的设备，所述设备包括：

壳体；

槽，用于容纳磁盘驱动器，所述槽容纳在所述壳体中并具有纵向轴线；以及，

多个隔离器，设置于所述槽与所述壳体之间，用于将所述槽与所述壳体隔离，所述隔离器相对于纵向轴线布置为使得，相对于在至少一个其它方向上的转动刚度，所述槽在所述纵向轴线的方向上具有低转动刚度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述槽具有第一面，所述第一面具有与所述纵向轴线平行的中心线，其中，所述多个隔离器中的至少一个定位在所述第一面的中心线上。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述槽具有第二面，所述第二面具有与所述纵向轴线平行的中心线，其中，所述多个隔离器中的至少一个定位在所述第二面的中心线上。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述槽具有第二面，所述第二面具有与所述纵向轴线平行的中心线，其中，所述多个隔离器中的每个定位在所述第一面的中心线上或所述第二面的中心线上。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的设备，其中，两个隔离器分别定位在所述第一面的中心线上和所述第二面的中心线上以朝着所述槽的一端并彼此完全相对。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，在所述槽的与所述两个完全相对的隔离器相对的端部处，所述隔离器定位在所述第一面的中心线上。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的设备，其中，所述槽包括位于所述槽的与所述两个完全相对的隔离器相对的端部处的磁盘驱动器容纳部分。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的设备，其中，一隔离器沿着所述第二面的中心线定位在中间。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的设备，其中，所述第一面和所述第二面彼此相对，并且，所述第一面和所述第二面的间隔比槽的任何其它相对面的间隔小。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中，每个隔离器从其所定位的面的中心线延伸不超过距离D，其中，D＝从该中心线(33，34)到所述槽的侧边缘的距离的25％。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中，所述隔离器中的至少一部分隔离器沿所述纵向轴线的方向定位在所述槽的转动中心的附近，使得所述至少一部分隔离器在所述纵向轴线的方向上提供的转动刚度比在所述其它方向上小。

12.包括至少两个根据权利要求3至11中任一项所述的槽的设备，所述两个槽彼此相邻，使得一个槽的第一面紧邻另一个槽的第二面，其中，所述面中的一个面上的隔离器与另一个面上的所有隔离器纵向地隔开。

13.包括至少两个根据权利要求3至11中任一项所述的槽的设备，所述两个槽彼此相邻，使得一个槽的第一面紧邻另一个槽的第二面，其中，所述两个槽之间的壳体包括两个隔开的壁部，从而使得第一壁部至少部分地与第二壁部隔离。

14.磁盘驱动器测试设备，包括用于支撑根据权利要求1至13中任一项所述的磁盘驱动器的设备和用于测试所述磁盘驱动器的测试模块。

15.一种测试磁盘驱动器的方法，所述方法包括：

将磁盘驱动器支撑在磁盘驱动器测试设备中，从而使得相对于在至少一个其它方向上的转动刚度，所述磁盘驱动器在所述磁盘驱动器的纵向轴线的方向上具有低转动刚度；以及，

测试所述磁盘驱动器。

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