CN1082749A - 磁盘驱动器中的磁头组组件 - Google Patents

Abstract

磁盘驱动器的磁头组由单独的部分构成，每一部 分支撑多个磁头悬架。在一实施例中，这些部分是块 状的，具有上、下滑块的成对磁头悬架安装在上面，逐 一对块定位使其对准磁盘组。在另一实施例中磁头 悬架由一对模件支撑。第一模件支撑带上磁头滑块 的悬架，而第二模件支撑带下磁头滑块的悬架。模件 互锁，因此得到上、下磁头的另一结构。利用梳状工 具，将带有磁头滑块的悬架隔开并使其加载到各自的 磁盘表面上。

Description

本发明涉及一种新颖的、用于磁盘驱动器内的磁头悬架组件，特别是一种减小了磁盘驱动器磁头组中的磁盘之间空间（Z高度）的方法和装置。

现在已经知道的磁盘驱动器包括多个磁盘和一组磁头臂组件，磁头臂组件靠近磁盘，用来记录和读出存储在磁盘同心磁道上的数据。磁盘和磁道定义出一些圆柱体，它们根据指令被双向地访问。磁头臂组件包括用于支撑带有传感器的滑块的磁头悬架，磁头臂组件与一个公共构架相连，该构架由磁头驱动机构例如音圈电动机驱动。磁头必须精确地相互对准，并且也与使磁盘旋转的电动机主轴的轴线相对准。

在先有技术的磁盘驱动器中，带有悬架的磁头臂逐一地安装在与磁头驱动机构相连的一个梳状部件（E型块）上。各个悬架经粘结或球压（锤打）成形，提供所需的弹力和克负荷（gram    load），克负荷以与磁盘旋转期间加在滑块上的气动提升力相反的方向作用。锤打在例如磁头滑块面向上（上磁头）的方向上和在磁头滑块面向下（上磁头）的相反方向上进行。当将悬架组装到支撑梳状部件上的时候，这一过程会引起克负荷变化。

采用安装磁头臂的整体部件所带来的另一个问题是，如果需要更换损坏了的磁头，那么整个磁头组就必须从驱动机构上拆下来，这是非常费时和昂贵的。

本发明的一个目的是最大限度地减小磁盘驱动器中磁头组的每个磁头悬架所需的磁头放置空间。

本发明的另一个目的是提供一种磁盘驱动器，其中组装和拆卸磁头组的费用大大地减小了。

本发明的另一个目的是使磁头组的所有悬架，包括上磁头和下磁头，都能在同一方向上进行锤打，从而提高了克负荷的稳定性。

根据本发明，磁盘驱动器将分开的支撑部件联合起来，这些支撑部件是用来支撑其上面安装磁头滑块和传感器的磁头悬架的。带有悬架的支架部件被分别定位，并且顺序地相对于磁头驱动机构进行对准。在本发明的一个实施例中，支撑部件是一些块，其中每一块支撑一个上磁头和一个下磁头。在组装过程中，这些块在磁头组结构中顺序放置，每一块都被转动、对准，然后被固定到位。这些块是以磁头驱动机构的底座为基准对准的。

在另一个实施例中，磁头组是和多个模件或部分、最好是两个互补部分一起形成的。第一部分支撑若干个上磁头，而第二部分支撑若干个下磁头。磁头悬架和安装单元连在一起，这些安装单元最好和模件壁一起形成。两个模件互锁，构成一个圆柱体，与旋转驱动机构相连。带有磁头悬架的模件相对于磁盘组适当地对准而被定位。

本发明将参照附图予以说明，其中

图1A是先有技术的磁头/磁盘组件（HDA）的部分侧视图，在两个磁盘之间有一个上磁头和一个下磁头;

图1B是图1A的HDA的侧视图，表示上、下磁头压在各自磁盘上的情况;

图2A表示仅上磁头压在上磁盘上的情况;

图2B表示上磁头压上之后，仅下磁头独立地压在下磁盘上的情况;

图3表示上、下磁头压在各自磁盘上的情况;

图4A是表示根据本发明的采用对上、下磁头加载的支撑块的磁头组设计的立体图;

图4B是表示磁头转动并加载于磁盘上的磁头组设计的立体图;

图5是图4B的HDA的侧剖视图，HDA采用了分开的支撑块，图中还画出了在工作过程中使磁盘旋转的电动机心轴;

图6是具有多个磁盘和磁头悬架的磁盘驱动器的侧剖视图，本发明的磁头臂采用了分开的支撑块;

图7A是根据本发明的形成磁头组的另一设计的部分分解的立体图，画出了模件设计的一个内模件;

图7B和7C是模件设计的部分分解立体图，画出了内外膜件的组合;

图8A是用来支撑磁头悬架的外模件的一部分的立体后视图;

图8B表示用来将模件的磁头悬架放在合适的对准位置的工具;

图9是局部侧视图，表示对新颖的组件的一种改进;

图10是传统的HDA和磁头组的横剖视图;

图11是顶视图，表示安装过程中悬架和磁盘间的相对位置;

图12是用于本发明的典型的磁头悬架的立体图;

参照图1A和1B，先有技术的磁盘驱动器包括磁头悬架10和12，它们放在两相邻磁盘14和16之间的加载空间中。每个悬架10和12分别支撑上磁头滑块18和下磁头滑块20。悬架10和12分别固定在悬架基板22和24上。磁盘14和16放在电动机心轴26上（见图5），以便以给定的速度旋转。

整个磁盘对磁盘的间距由磁盘厚度、磁头滑块18和20的厚度、悬架10和12的厚度、以及悬架间磁头放置空间构成。装在悬架上的一种典型的超微滑块（一种50%滑块，其尺寸约为标准滑块的50%）例如最大高度为0.017英寸，并且测得加载的悬架为0.006英寸，每个悬架的磁头加载空间为0.0125英寸。典型的磁盘厚度约为0.025英寸。在这种情况下，整个磁盘间距约为0.096英寸，两个悬架的全部磁头加载空间约为0.025英寸，大约为整个间距的26%。

图2A表示根据本发明将磁头加载在磁头组组件上的过程。示出上磁头18被加载于两磁盘14和16之间的空间中。在图2A中，磁头滑块18处于加载位置，而虚线表示的是梳回（combed    back）或卸载位置。在图2B中，滑块18和20都处于磁盘14和16之间的空间中加载位置。通过利用指向背离悬架12的下滑块磁头20将要加载的磁盘16平面的悬架10的加载线（the    lead    beam），首先将上磁头18定位在非常靠近磁盘14表面的加载或部分加载位置，以优化磁头加载空间。当下磁头被加载时，加载线梳回，因此它的悬架12以类似于上磁头悬架10的加载线的取向从磁盘16的表面移开。这样，在先有技术的磁头组设计中通常所需要的磁头加载空间被大大地减小了。下磁头滑块20轻轻地加载在磁盘16上，并被置于位于非常靠近磁盘16或与磁盘相接触。

图3表示同一磁盘空间中的磁头滑块18和20的情况。悬架10和12所需的磁头加载空间已经大大减小了，因此使磁盘的间距也大大减小了。其结果在给定的有限的物理空间中，可以得到更多的垂直空间为另外的磁头和磁盘所利用，因此，采用相同规格的磁盘驱动器而整个数据存储能力却大大提高了。

图4A和4B表示包括一个带孔的块28A和28B的磁头/磁盘组件（HDA）。块28A支撑分别具有上磁头18和下磁头20的磁头悬架10和12。支撑块28B也支撑具有上、下磁头的类似的磁头悬架。如图12所示，悬架12与具有中心孔35的悬架基板29相连。带孔基板29类似地与悬架10相连。

如图4B所示，块28A和28B构成一个具有隔开的槽的梳状部件或E型块，磁头悬架就装在槽中。利用机械销钉38，如图4B所示，将块28定位，并使磁头臂对准。图中部分示出了可弯曲的电路电缆36与这些磁头组件以及读/写电路相连。可弯曲的电缆36形成有弯曲部分45，用以避免邻近块的机械干扰，并调节可弯曲的电缆。可弯曲的电缆36提供了块28A、28B的可转动和平移的灵活性，使磁头加载过程得以实现。磁头组30能转动地装在一个可转动致动机构基板34上，该基板与块28A和28B相连。致动机构基板34和块28A和28B具有孔35，这些孔利用穿过孔并拧在致动机构基板34上的螺钉46而对准。螺钉46可以用一个轴承组件来代替，它也穿过块28A和28B中的孔35，而拧在基板34上。这样，轴承组件相对于固定的基板34作旋转运动。

为了组装磁头组30，先将与块28B关连的悬架10和12的磁头18和20加载在底部磁盘16上，而另一块28A，包括悬架和磁头滑块，向旁边转动，离开磁盘部分。然后，转动上块28A使其到位，并且加载关联的悬架10和12的磁头18和20。然后通过销钉38使所有的磁头对准。如果在驱动器磁盘组中所用的磁盘多于两个，那么重复上面的工序，直到所有的块都被加载为止，因此块的中心对准磁盘的中心平面。磁盘之间的加载空间容纳磁头滑块和悬架。然后将一个螺钉（或轴承组件）46插入块28A、28B的中心孔35，并拧在致动机构基板34上，从而固定了所有的块。当组装块28A、28B并将其牢牢固定在磁头组止时，支撑带有磁头18和20的悬架10和12的支撑块28A被移动到其最终位置和取向，并组装到磁盘驱动器上。磁头滑块被加载而分别停留在磁盘14和16上，以便进行静态磁头加载，或停留在旋转磁盘组上，这时进行动态加载。然后移去用来固定块28A、28B的机械对准销钉38。图4B表示块28和朝向磁盘表面旋转磁头悬架。

然后，将由块28A、28B构成的E型块与致动机构基板34和隔离材料（未示出），例如铝或镁合金，组装在一起，隔离材料把同一块上的上、下磁头分开。音圈组件96（见图10）装在块28B上，使整个致动机构能够旋转，以便进行磁道搜索。图4B的磁头组30对小型的磁盘驱动器，例如1.3英寸或更小的磁盘驱动器，是特别有用的。

图5表示块28A、28B以及能转动加载在磁盘上的磁头悬架的侧视图。为了更换损坏了的磁头或悬架，可以用与组装步骤相反的顺序，将磁头悬架从磁盘驱动器上拆卸下来。进行维修时不是总需要拆卸整个磁头组或E型块。

图6表示一个小型磁盘驱动器，其中磁头致动机构48具有从磁头臂基板50的中心移开的独立的枢轴。磁盘52A、B、C位于磁头悬架54A-F之间的空间中。致动机构48的中心部分56有一个定位于中心的轴承组件，它使得可旋转致动机构绕枢轴旋转。致动机构48加载并固定于致动机构基板60上。为了避免影响磁盘，预组装块62有局部切口61。预组装块62的每一块都包括上磁头10和下磁头12，预组装块按顺序移动到位，并由螺钉紧固到致动机构48上。每个磁头悬架的滑块18和20都加载到磁盘上，块62利用对准销钉63而对准。块62移动到位，每个磁头悬架的滑块18和20都加载到磁盘上，直到所有的块62都到位为止。这种类型的组件可适用于例如1.8、2.5或3.5英寸规格的小型磁盘驱动器。

根据本发明的另一实施例的磁头组设计例如图7A、7B和8A所示。磁头组包括一个内模件64A和一个外模件64B。每个模件例如是通过压铸法从包括模件体和外延支撑单元66的单件制成的。如图7A7B和8A所示，磁头悬架与安装单元62相连，安装单元62固定到由压铸模件64A和64B构成的支撑单元上。支撑单元66的端部是弧形的，以便与圆柱形模件64的弧形壁相配合。

内模件64A与轴承组件（未示出）和音圈组件装在一起，音圈组件装在内模件64A上且与悬架隔开。通过粘接或锤打将磁头悬架安装在支撑单元66上。内模件64A支撑所有的下磁头，而与第一模件64A互锁的外模件64B支撑所有的上磁头，且与模件64A的下磁头相对准。在磁盘驱动器工作过程中，可以是一个旋转致动机构的音圈组件根据指令信号使模件组件和悬架运动，因此磁头以已知的方式径向掠过磁盘表面，很快地被送到所选择的磁盘圆柱体或数据磁道。

在组装模件的过程中，先将内模件64A装进磁盘组。外模件64B以相对于内模件的斜角方向围绕内模件外壁降低，直到模件64B的低端位于螺纹的突出部78的最低平面的上方。然后转动外模件64B，使得与外模件关联的悬架移向磁盘。当两个模件64A和64B的所有的下磁头和上磁头来回对准之后，就停止转动模件64B。最终对准是通过将对准销钉70插入对准孔71实现的。螺钉74C插入外模件的带孔的突出部78B，图7B和7C中只画出了一个突出部78B。利用一个能够穿过突出部76B和75B中的孔的紧固工具，将螺钉74C紧固在内模件的螺纹的突出部78A上。螺钉74A和74B穿过盖72上的带孔的突出部76A和76B，并与突出部75A和75B拧在一起。接下来将螺钉74D插入盖上的带孔的突出部76C，穿过外模件上的带孔的突出部75C，并且紧固到内模件基底上的螺纹突出部78A中。锁紧螺钉74A、74B、74C使外模件64B紧紧地压在内模件64A上，从而形成一个坚固的组装模件体。每个模件64A和64B都有自己的可弯曲的电缆，与磁头组件的电路相连。电缆由连接器98连接在一起。阻尼材料夹在外、内模件之间的缝隙85中（见图10），以便减小振动。然后松开磁头梳状工具，将外模件磁头加载到磁盘上，并移去对准销钉70。如图8A所示，在外模件64B中有槽68，越过内模件64a的相关的臂，以便避免组装时出现机械干扰。拆卸模件的步骤与组装过程相反。维修可起只涉及到外模件，因此不需要将整个磁头组从磁盘驱动器中拆除。图7B的装置适用于3.5英寸或更大些的磁盘驱动器。

图8B表示一个梳状工具86，在磁头组组装和对准期间用作为一个隔开磁头悬架的块。工具86具有突出的隔离棒88，在加载过程中，它们位于相邻的磁头悬架之间。先装入内模件并锁定到工具86上。将固定销插入磁头梳状工具86的顶板89中的孔93，穿过模件的磁头臂对准孔71，并且穿过磁头梳状工具的基板91的孔95中的缩颈，于是将磁头臂固定到位。对内模件进行定位和调整，使下磁头滑块放置在各个磁盘表面上。将内模件加载到磁盘上以后，把工具从内模件上松开。然后围绕内模件将外模件的加载降低并固定在工具86上，实现上磁头滑块加载到各个磁盘表面上。

图9表示对磁头组件的一种改进，其中内模件64A上的磁头臂82加厚了，以便提高刚性。另一方面，外模件64B上的磁头臂84变薄了，以便减轻重量，但是对组装、处理和存储期间的磁头悬架来说，还提供足够的机械刚性。阻尼材料夹在磁头臂82和84之间，以便减小磁头臂的振动。利用这种设计，磁头组模件可以最初定位在交错结构中并得到调整，使得互锁螺钉80独立地紧固到分别支撑下磁头和上磁头的每对相邻磁头臂82和84上。螺钉80不影响数据磁盘。在此处揭示的结构中，每个螺钉80都有一个通孔92，能让紧固工具接近垂直对准的任何一个螺钉。利用一个具有可延长的用来与螺钉槽咬合的前端的紧固工具，可以独立地松开每个螺丝80。

图11表示位于中间位置B的悬架90，其中露出了较大的致动机构区域，用来进行模件对模件之间的对准和装配。装入所有的滑块之后，磁头组沿着相对于模件基底的基准面从中间位置B移开，直到到达模件最终固定位置的位置A。然后滑块加载到与磁盘表面相接触。最后松开磁头梳状工具或E型块。

图10表示与一个音圈电动机96相连的传统的磁头组组件。

根据本发明，有可能在传统的磁头驱动器中放置磁头所用的相同物理空间内组装更多的磁盘和磁头组件。利用本发明的设计，用于放置一个悬架例如上磁头悬架的相同的垂直空间（Z高度）由它互补的下磁头悬架分享，因此导致组装的磁头组中整体的磁盘间隔较小。在组装过程中，可以从同一方向对上、下磁头悬架进行锤钉，因此磁头对磁盘的克负荷均匀，避免发生变化。运输和存储时模件上的悬架不需要梳回，因此最大限度地减小了克负荷的变化。此外，独立的支撑结构，即块和模件，使得更换损坏的磁头时拆卸容易，不会影响其它的磁头悬架。

Claims (27)

1、一种磁盘驱动装置，包括：

具有同心数据存储磁道并绕中心轴旋转的多个磁盘，

用于转动所说的磁盘的电动机枢轴；

包括多个磁头组件双磁头组组件，所说的组件包括分别与所说磁盘的上、下表面有关的上、下磁头悬架；

在所说的数据磁道上双向传送所说磁头组件的致动机构；

支撑所说悬架的多个支撑单元，所说支撑单元可相对于所说的磁盘组的中心轴独立运动，用来将所说悬架和磁头滑块单独加载在磁盘表面上，

因此，通过上、下悬架分享磁盘之间的加载空间，最大限度地减小磁盘之间的垂直空间。

2、如权利要求1的一种磁盘驱动装置，其中每个支撑单元支撑具有下磁头滑块的第一悬架和具有上磁头滑块的第二悬架。

3、如权利要求1的一种磁盘驱动装置，其中所说的支撑单元基本上是矩形块，所说的悬架装于其上。

4、如权利要求3的一种磁盘驱动装置，包括可弯曲的电路电缆，所说的电路电缆在位于相邻的所说块之间形成弯曲部分，使所说块能相对运动或转动。

5、如权利要求3的一种磁盘驱动装置，包括与所说悬架相连的悬架基板，所说基板通过粘合、锤打或焊接与所说块相连。

6、如权利要求1的一种磁盘驱动装置，其中所说支撑单元由铝或或镁合金制成。

7、如权利要求1的一种磁盘驱动装置，包括基准装置，用来对所说磁头悬架和磁头滑块定位，使其沿一条基本上平行于所说电动机枢轴的中心轴线的直线相对准。

8、如权利要求7的一种磁盘驱动装置，其中所说基准装置包括一个具有均匀间隔槽的梳状部件，每一个槽接受一个所说的支撑单元。

9、如权利要求1的一种磁盘驱动装置，其中所说致动机构包括一个音圈组件。

10、如权利要求1的一种磁盘驱动装置，其中所说致动机构是一个旋转致动机构。

11、一种磁盘驱动装置，包括：

具有同心数据存储磁道并绕中心轴旋转的多个磁盘;

用于转动所说的磁盘的电动机枢轴;

包括支撑磁头滑块和磁头传感器的悬架的多个磁头组件;

在所说的数据磁道上双向传送所说磁头组件的致动机构;

包括用于支撑几个上磁头滑块的第一支撑部件和支撑几个下磁头滑块的第二支撑部件的磁头组组件;

将所说磁头组组件与所说致动机构相连的装置，

因此，通过支撑上、下滑块的悬架分享同一加载空间，最大限度地减小磁盘之间的垂直空间。

12、如权利要求11的一种磁盘驱动装置，其中所说的支撑部件包括第一和第二圆柱形模件。

13、如权利要求12的一种磁盘驱动装置，其中所说的模件是能够互锁的整体装在一起的单件。

14、如权利要求12的一种磁盘驱动装置，其中所说的模件是整体装在一起的压铸件。

15、如权利要求12的一种磁盘驱动装置，包括一个用于封盖所说模件的盖。

16、如权利要求15的一种磁盘驱动装置，其中所说的盖和模件包括用来对准并以很紧的方式连接所说的盖和模件的带孔的突出部。

17、如权利要求12的一种磁盘驱动装置，包括连接所说第一模件的磁头组件的第一可弯曲电路电缆和连接所说第二模件的磁头组件的第二可弯曲电路电缆，以及将所说电缆和外部电路相连的电连接器。

18、如权利要求12的一种磁盘驱动装置，包括放在所说模件之间用于减小振动的阻尼材料。

19、如权利要求11的一种磁盘驱动装置，包括与所说支撑部件相连并使其旋转的轴承组件。

20、组装具有至少两个磁盘、包括多个承载空气轴承磁头滑块的磁头悬架的磁盘驱动器中的磁头组的方法，包括以下步骤：

将所说悬架和滑块安装到多个支撑单元上;将所说支撑单元和悬架相对于所说磁盘的中心轴进行对准;

将所说的支撑单元之一的磁头滑块逐一加载到所说磁盘上，而使未加载的所说多个支撑单元的磁头滑块保持远离所说磁头表面;

然后顺序地将所说的多个支撑单元中其它支撑单元的磁头滑块逐一安放，填到所有的所说磁头滑块都加载到磁盘上。

21、如权利要求20的方法，还包括以下步骤：放置以某一角度移开所说的磁盘的所说磁头悬架中的第一个，将所说磁头悬架中的第二个加载到两相邻的磁盘之间的加载空间，并且在加载了第二所说悬架的同一加载空间中加载所说的第一悬架。

22、如权利要求20的方法，还包括在同一方向上锤打（snaging）全部所说的悬架。

23、如权利要求20的方法，其中所说的支撑单元是用于单独支撑上磁头或下磁头的模件，其方法还包括以下步骤：在没有克负荷变化和没有用磁头梳状工具缩回悬架以便将其保持在固定位置的情况下，存储和/或运输带有所说悬架的模件。

24、如权利要求1的一种磁盘驱动装置，其中所说的两个支撑单元支撑所说的磁头悬架中的单独一个，在所说支撑单元之间有一垫片。

25、如权利要求24的一种磁盘驱动装置，其中每个所说的支撑单元为台阶状，构成一个肩状结构。

26、如权利要求25的一种磁盘驱动装置，其中所说的相邻悬架支撑单元的相邻肩状结构对准连接。

27、权利要求26的一种磁盘驱动装置，其中每个所说的支撑单元支撑各自单个的磁头悬架，并且所说垫片和两个支撑单元对准连接。

Images