CN1158653C - 磁盘驱动器偏转的磁盘夹子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种片簧磁盘夹子的性能可通过提高一环形接触表面在其完全偏转的安装位置的不平度而增强。这样的一磁盘夹子显示出在施加一很小的轴向力时的基本上改善的不平度。还确定的是：一研磨加工可被用来达到一希望程度的性能而不必在安装到一叠磁盘中之前充分偏转该夹子。

Description

磁盘驱动器偏转的磁盘夹子及其制造方法

技术领域

本发明总的涉及磁盘驱动器，具体涉及具有几个研磨在一起的磁盘母板以形成一母板组件的磁盘驱动器。更具体说来，本发明涉及用于将一磁盘母板组件固定于一驱动电动机的一重叠磁盘夹子以及一种用于制造该重叠磁盘夹子的方法。

背景技术

磁盘驱动器是将数字数据以磁的形式储存在一磁盘上的一旋转的存储介质上的数据存储装置。现代的磁盘驱动器包括一或多个刚性磁盘，这些磁盘上通常涂复了一种可磁化的介质并安装在一心轴电动机的毂上以一高速恒定旋转。信息通常由安装于一用于使诸磁头相对于磁盘运动的致动器组件的诸传感器(“磁头”)被储存在磁盘上的多个同心圆磁道上。在记载操作过程中数据被记载在磁盘磁道上，在阅读操作过程中磁头感测预先被记载在磁盘磁道上的数据，并将该信息传送给外部环境。这两个操作的关键是磁头在所希望的磁道的中心上方的精确定位。

每个磁头在从致动器本体或″E″块沿径向朝外伸出的致动器臂的端部通过弯曲部安装。该致动器本体通常绕一安装于磁盘驱动器外壳并邻接于磁盘的外端的轴转动。该枢轴平行于心轴电动机和磁盘的旋转轴线，这样，诸磁头就在一平行于磁盘表面的平面里移动。

通常，这样的致动器组件采用一音圈电动机以相对于磁盘表面给诸磁头定位。该音圈电动机通常包括水平安装在致动器本体的相对于致动器臂的一侧的一扁平线圈。该线圈被埋置在一磁路的垂直磁场中，该磁路包括一或多个永久磁铁和诸个沿垂直方向间隔开的可透磁力线的极件。当被控制的直流电流通过该线圈时就形成了一电磁场，带电磁场与该磁路的磁场相互作用以使该线圈按照为人熟知的洛伦茨关系(Lorentz relationship)移动。随着该线圈的移动，致动器本体绕着枢转轴枢转，以及磁头就移过磁盘表面。因此，致动器允许磁头沿弧形路线在磁盘的一内径与一外径之间来回移动。

现代的磁盘驱动器通常包括一或多个安装于心轴电动机的磁盘。诸隔圈被用来为供诸致动器臂给诸磁头相对于诸磁盘表面可移动地定位所必须而提供诸磁盘之间的隔离。诸磁盘和诸隔圈共同地形成安装在心轴电动机毂上并用一片簧磁盘夹子保持在一起的一叠磁盘组件或一组磁盘。

磁盘夹子可冲压或铣削而成。铣销而成的夹子较刚硬而不太易于偏转抵靠的磁盘表面，它们制造的费用较高。因此，花费基本上较少的冲压片簧磁盘夹子就变得较普遍了。该夹子通常是一圆形弹簧钢、具有一中心部分和在该夹子的外径部位或该部位的附近的一凸缘部分的板金属结构，并在该夹子的该凸缘部内形成有一环形凸缘。该片簧磁盘夹子的中心部分有一个朝着该夹子的中心弯曲或偏转的不完整的孔，形成一在环形凸缘高度之上的片簧，并包括多个围绕该夹子的中心部分对称分布的螺孔。诸螺钉被用来弹性弯曲地安装磁盘夹子，当拧紧诸螺钉后使该夹子的中心部分朝着电动机心轴的上表面偏转，从而迫使环形凸缘可靠地接触于最上方磁盘表面并对该叠磁盘施加一夹紧力。

这类磁盘夹子不是没有问题的。这个磁盘夹子利用围绕夹子的中心周向间隔开的多个螺钉，通常为3个螺钉。该夹紧力的大部分由邻接于螺钉位置的凸缘部分施加，而诸螺钉位置之间的凸缘部分施加了多少减小了的夹紧力。这个夹紧力的变化能以一种有时被称为“削土豆(potato chipping)”的现象使磁盘机械地崎变，这意味着最接近于夹子螺钉的磁盘部分比位于螺钉之间的磁盘部分移动得更远。

解决“削土豆”的一个办法是：增加用来将磁盘夹子固定于心轴电动机毂的安装螺钉的数量。当使用了更多的螺钉并彼此离得更近时，夹紧力的差异减小了但没有完全被消除。这种趋势的缺点是附加螺钉的使用使制造和组装过程变得复杂了。

磁盘表面的机械变形接着能够导致在由磁盘驱动器的诸磁头检测和记载的读/写信号方面的不希望的变化。由于诸磁头在变化的高度上围着磁盘圆周飞行同时又企图跟随一崎变的磁盘，用于在磁盘上阅读和记载数据的信号可是不足以确保可靠的数据储存和恢复。

发明概要

针对这个背景，产生了本发明。一片簧磁盘夹子的性能可通过提高一环形接触表面在其完全偏转的安装位置的不平度而增强。这样的一磁盘夹子显示出一在安装状态基本上改善的不平度，在该安装状态时施加一很小的轴向力，因此具有一围着环形接触表面施加的较均匀的力分布。还确定的是：一研磨方法可被用来达到一希望的性能水平而不必在安装到一叠磁盘中之前充分偏转该夹子。

因此，本发明的一个方面是一种制造一片簧磁盘夹子的方法，该磁盘夹子用于一磁盘驱动器以将一数据存储磁盘夹紧于一心轴电动机的一主轴毂。该方法包括的步骤是：将一片簧片金属成形为一总的为圆形的片簧磁盘夹子，该夹子具有一环形凸缘部分和一弯弓形中心片簧部分。然后，将该夹子放置在一研磨表面上，一力施加于该夹子的中心部分以将该夹子的该中心部分从一不偏转位置朝着该研磨表面部分偏转。该夹子然后相对于该研磨表面移动以磨掉和除去一部分凸缘部分，以在该凸缘部分上形成一环形的平接触表面。

本发明的另一方面是一片簧磁盘夹子，  该夹子用于将一数据磁盘紧固于一磁盘心轴电动机毂，在该毂上一环形凸缘部分形成一环形凸缘，该环形凸缘上面具有一环形平接触表面，用于将夹紧力均匀分布在该数据磁盘上。

从阅读下面详细的描述和对相关的诸附图的说明，将对表征本发明的这些和其他的特点以及优点会有很清楚的理解。

附图简要说明

图1是一磁盘驱动器的平面图，该磁盘驱动器包含一按照本发明的一最佳实施例的弹簧磁盘夹子，其中的磁盘驱动器盖子被部分地去除了。

图2是典型的一叠磁盘组件的一分解图，该组件采用了三个按照本发明的一最佳实施例的片簧磁盘夹子。

图3是沿着按照本发明的一最佳实施例的、在研磨之前的该磁盘夹子的图2中的线“3-3”截取的剖示图。

图4是如图3的一视图，表示了按照本发明的一最佳实施例在施力步骤里将夹紧力施加在该夹子的中心部分上。

图5是如图4的一视图，表示了按照本发明的一最佳实施例在研磨步骤过程中环形凸缘的平整。

图6是在研磨步骤之后并在夹紧力撤消之后的图3的磁盘夹子的一剖面图。

最佳实施例的详细描述

按照本发明的一最佳实施例的构造的一磁盘驱动器100表示在图1。该磁盘驱动器100包括一底板102，有该磁盘驱动器100的许多零件安装于该底板。部分被切掉后表示出来的一顶盖104与该底板102合作形成按照一传统方式的一密封的内部环境。这个组件被称为一磁头磁盘组件(HDA)。诸零件包括以一恒定高速转动一或多个磁盘108的一心轴电动机106。通过使用一致动器组件110将信息记载于诸磁盘108上的磁道上并从磁道阅读这些信息，该致动器组件围绕位于诸磁盘108的邻接处的一支承轴组件112旋转。

致动器组件110包括延伸在诸磁盘108表面的上方的多个致动器臂114，从每个致动器臂114延伸一或多个弯曲件(flexure)116。安装在每个弯曲件116的远端的是一磁头118，该磁头118包括一能使该磁头118在十分靠近于相关磁盘108的对应表面上飞转的空气支承滑触头。

当磁盘驱动器100在一较长时间段里不使用时心轴电动机106通常被断电。当驱动器电动机被断电时诸磁头118在诸磁盘108的内径附近的诸停留区120的上方移动。诸磁头118通过使用一致动器锁定装置122固定在这些驻留区120的上方，当诸磁头停留时该致动器锁定装置可防止诸致动器臂的无意的转动。

诸磁头118的径向位置通过使用一音圈电动机(VCM)124得以控制，该音圈电动机124通常包括连接于致动器组件110的一线圈126以及一或多个永久磁铁和诸个彼此间隔开的返回板128，并在它们之间建立一线圈126被埋置在其内的垂直磁场。对该线圈126有控制地施加电流引起诸永久磁铁128与该线圈126之间的相互作用，使该线圈126按照为人熟知的洛伦茨关系移动。当线圈126移动时致动器组件110围着支承轴组件112枢转，并使诸磁头118横越诸磁盘108表面移动。

一挠曲组件130提供为该致动器组件110所需的电连接路径，并允许在操作过程中致动器组件110枢转。该挠曲组件包括诸磁头接线(未图示)与其相连的一印刷电路板132；诸磁头接线沿着诸致动器臂114和诸弯曲件116延伸到诸磁头118。该印刷电路板132通常包括在记载操作过程中控制施加于诸磁头118的记载电流和在阅读操作过程中放大由诸磁头118产生的阅读信号用的电路。挠曲组件终止于一挠曲托架134，用以通过底板102连通于安装于磁盘驱动器100的底侧的一磁盘驱动器印刷电路板(未图示)。

诸磁盘以彼此间隔开的方式固定于一心轴电动机106的毂230。如图2所示，诸磁盘108与诸隔圈220交替地研磨在一起，这些隔圈220提供了为致动器组件功能(在以下描述)所必需的垂直间隔。诸磁盘108和隔圈220的任何组合能组装在一起以形成一叠磁盘。被研磨的一套磁盘108和隔圈220通过磁盘夹子210安装于心轴电动机106。这个磁盘108和隔圈220的组合与磁盘夹子210一起可被看作一磁盘组件或一叠磁盘。最好是，使用三个安装螺钉(未图示)以利用在毂230上的螺纹孔222将磁盘夹子210固定于心轴电动机毂230。

图2表示了按照本发明的一最佳实施例的片簧磁盘夹子210。该片簧磁盘夹子210有一具有一中心孔216的弯弓形的中心片簧部分218。该夹子210还有一形成为一环形凸缘330的环形凸缘部分240(从图3-6所示的剖面图可较清楚地看出)。如下文所描述的，环形凸缘最好在磁盘夹子210与最上方的磁盘108的上表面之间提供接触表面。在该图示的实施例中，该片簧磁盘夹子210有总共三个安装孔212和三个扳手缺口214。该三个扳手缺口214在组装过程中被用作对准。没有这些扳手缺口214，当有人企图拧紧第一安装螺钉(未图示)时则会使磁盘夹子210简单地转动。如果需要的话，这些扳手缺口214可被替代为用于收置导销的孔。

需注意的是：按照本发明的一最佳实施例的偏转和研磨方法能方便地借助于一具有任何数量的螺钉孔的弹簧夹被使用，也能应用于一坚固的或铣销制造的夹子。在此特别提到一采用三个螺钉的一冲压的片簧磁盘夹子来叙述本发明，以一实例而仅作描述之用。图3-6图示了用于制造这些夹子的偏转和研磨方法。

在本发明的研磨过程中围着每个螺钉孔部位作用了一向下的偏转力。图4图示了施加在每个螺钉孔位置附近的向下或偏转力的定位。在这个图里能通过中心片簧部分320相对于研磨平面420的位置而看清该偏转力的作用。研磨平面420代表一研磨工位的工作表面并表示一平表面，从该平表面能描述相对位置。

一旦片簧磁盘夹子210部分偏转了就开始研磨(从图4可看到)。图5图示了研磨完成后的磁盘夹子210。环形凸缘330现在具有一环形平接触表面335，该表面335近乎相当于磁盘夹子210的与研磨表面相接触的那部分。由于被冲压的材料的构形可有多种多样的，实际上可能会发生的是：从环形凸缘330在形成环形平接触表面335时可去掉不同量的材料。图5图示了这个情况，在该图中将环形平接触表面335用具有一不平的宽度来表示。与位置535相比，该环形平接触表面335例如在其位置530处较宽些。

图6表示了在研磨和在前面研磨步骤中施加的偏转力撤去后的片簧磁盘夹子210。在其不偏转位置能看到中心片簧部分320，在该不偏转位置它离开经过磁盘夹子210的底部画出的一假想线较远些。与图5相比，能看出环形平接触表面335在位置635处的宽度比在位置535处的似乎窄些，因为一旦撤去偏转力环形平接触表面335的部分可从一平面位置扭曲或偏转。当安装了磁盘210时企图使该环形平接触表面335尽可能平。当在一不偏转位置时它不会是平的。

当安装时，该磁盘夹子210没有一个完全平面形的环形平接触表面335。最好在进行研磨加工时磁盘夹子210只有部分偏转。这样，如果夹子210被充分偏转时进行研磨，最终的环形接触表面335将会均匀平坦的，同时充分偏转会在结构上损害该夹子210。当该夹子210充分偏转(如安装)时它就产生了塑性变形。重要的是：在最后安装之前不会发生磁盘夹子210的塑性变形。其结果，该磁盘夹子210偏转到近似位于一不偏转位置与一充分偏转位置之间的中途的一位置上，即在研磨期间的安装位置，这是最好的。这对应于在研磨期间的一偏转力，该力约为施加于充分安装的夹子210的力的70％。

可以用多种方式实现研磨。尽管一研磨工位是较佳的，可使用车床和芯轴的组合。一研磨工位包括一平表面，该平面带有一种适于从该弹簧磁盘夹子去除少量材料的研磨材料。该夹子尽管用不锈钢是最好的，然而也可用多种材料制成。该研磨工位的平表面相对于磁盘夹子210移动。该平表面可为方形、圆形或一些其他形状，并可以一足够以一所希望的速率除去材料的速度振动、振荡或转动。或者，尤其对于低量生产，研磨位置可为固定的，磁盘夹子210能够在该研磨材料上围绕移动。可取的是，从环形接触表面除去仅仅一少量的材料。在一最佳实施例里，除去的厚度小于约0.004英寸。更可取的是，被除去的材料厚度大小是约0.001英寸-约0.003英寸。

下面的非限制性实例是要表示本发明的一最佳实施例。

                             加工实例

标准生产冲压夹子按照以下程序进行：

·将夹子偏转到近似位于一不偏转位置与一充分偏转(安装的)位置之间的中途的一位置。

·使用在一车床上的一芯轴从夹紧器的环形接触环除去一少量的材料(约0.004英寸)。

·接着在一显微镜下检查，表明在沿径向与诸螺钉孔对准的区域里从环形接触环除去较多的材料。

使用诸加工过的夹子组装五叠磁盘，使用未加工过的夹子组装五叠磁盘。在使用加工过的夹子的诸叠磁盘中，平均轴向力减少了15％-20％。在一内径处在峰值加速时测得的平均的不平度得以改善了约70％。这个粗略对应于一未夹紧的磁盘的不平度。

概言之，本发明包含了一种制造一片簧磁盘夹子(如210)的方法，该片簧夹子用于一磁盘驱动器(如100)以将一数据存储磁盘(如108)夹紧于一心轴电动机(如106)的一主轴毂(如230)。该方法包括：将一片弹簧片金属成形为一总的为圆的片簧磁盘夹子(如210)，该片簧磁盘夹子具有一环形凸缘部分(如240)和一中心弯弓形片簧部分(如218)。该夹子(如210)被放置在一研磨表面上，一力施加于该夹子(如210)的中心片簧弹性部分(如218)，以从一不偏转位置朝着该研磨表面部分偏转该夹子(如210)的中心部分(如218)。该夹子(如210)相对于研磨表面移动以除去一部分凸缘部分(如240)以在该凸缘部分(如240)形成一平坦的环形接触表面(如335)。

最好是，施加的力有效地将夹子(如210)的中心片簧部分(如218)偏转在不偏转位置与一安装位置之间的一半路径。该研磨步骤最好从环形凸缘部分(如240)除去少于约0.004英寸的材料。在一最佳实施例里，环形凸缘部分(如240)包括一具有在其上带有环形接触表面的弯曲横截面形状的环形凸缘(如330)。

最好是，夹子(如210)的中心片簧部分(如218)具有多个从中穿过的螺纹孔(如340)，用于将磁盘夹子(如210)紧固于心轴毂(如230)。最好是，为偏转夹子(如210)而施加的力基本相等地施加于围绕每个螺纹孔(如340)的中心部分(如218)。

本发明的一最佳实施例是建立在一片簧磁盘夹子(如210)上的，该夹子用于将一数据磁盘(如108)紧固于一磁盘心轴电动机毂(如230)。该片簧磁盘夹子(如210)具有一总的为圆磁盘形的本体，该本体具有一弯弓形中心片簧部分(如218)和一环形凸缘部分(如240)。该中心片簧部分(如218)限定了一从中穿过的中心孔(如216)并具有围绕该中心孔(如216)的间隔开的诸孔(如212)，用于将该磁盘夹子(如210)安装于一心轴电动机毂(如230)。凸缘部分(如240)形成一环形凸缘(如330)，该环形凸缘具有一在其上的环形平接触表面(如335)，用于将夹紧力分布在数据磁盘(如108)上。

最好是，当夹子(如210)的中心部分(如218)偏转到一安装位置时该环形平接触表面(如335)位于一共用平面里。在一最佳实施例里，当夹子(如210)的中心部分(如218)偏转到在一不偏转位置与一安装位置之间的一位置时该环形接触表面(如335)位于一共用平面里。

本发明还包含一磁盘驱动器(如100)，该磁盘驱动器具有一被装在一心轴电动机(如106)上的数据存储磁盘(如108)，该心轴电动机用于转动磁盘(如108)，和一用于在一磁盘(如108)表面上方移动一阅读/记载磁头(如118)的致动器组件(如110)。该磁盘驱动器(如100)包括一将磁盘(如108)连接于心轴电动机(如106)的一毂(如230)的片簧磁盘夹子(如210)。该夹子(如210)具有一环形凸缘部分(如240)，该凸缘部分具有在其上的一环形平接触表面(如335)，该环形平接触表面接触于磁盘(如108)以将夹紧力分布于磁盘(如108)以使磁盘崎变最小。

本发明还包含一磁盘驱动器(如100)，该致动器具有一被装在一心轴电动机(如106)上的数据存储磁盘(如108)，该电动机用于转动磁盘(如108)，和一将磁盘(如108)紧固于该心轴电动机(如106)的磁盘夹子(如210)。该磁盘驱动器(如100)包括在磁盘夹子(如210)上的装置，该装置用于基本上均匀地将一夹紧力分布在磁盘夹子(如210)与磁盘(如108)之间，以使磁盘(如108)的表面崎变最小。

很清楚的是：本发明将适于达到上面提到的目的和优点和其中固有的优点。尽管为了公开目的描述了一目前最佳的实施例，可作许多变化，这些变化很容易由熟悉该领域的普通技术人员提出，并使这些变化在被揭示并由所附诸权利要求限定的本发明的精神中。

Claims (10)

1.一种制造一片簧磁盘夹子的方法，该片簧夹子用于一磁盘驱动器以将一数据存储磁盘夹紧于一心轴电动机的一主轴毂，该方法包括以下步骤：

(a)将一片弹簧片金属成形为一总的为圆的片簧磁盘夹子，该片簧磁盘夹子具有一环形凸缘部分和一中心弯弓形片簧部分；

(b)将该夹子放置在一研磨表面上；

(c)将一力施加于该夹子的中心片簧弹性部分，以从一不偏转位置朝着该研磨表面部分偏转该夹子的中心部分；

(d)该夹子相对于研磨表面移动以除去一部分凸缘部分以在该凸缘部分上形成一平坦的环形接触表面。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，在步骤(c)中施加的力还包括施加一力，该力有效地将夹子的中心片簧部分偏转在不偏转位置与一安装位置之间约一半路径。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于，研磨步骤(d)包括从环形凸缘部分除去少于约0.004英寸厚度的材料。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(a)包括围绕具有一弯曲的横截面形状的凸缘部分形成一具有在其上的环形接触表面的环形凸缘。

5.按照权利要求4的方法，其特征在于，步骤(d)包括从该环形接触表面除去材料。

6.按照权利要求4的方法，其特征在于，步骤(a)还包括形成多个穿透该中心部分的螺纹孔，用于将磁盘夹子紧固于心轴毂；步骤(c)包括将该力基本相等地施加到围绕每个螺纹孔的中心部分，以部分偏转该夹子的该中心部分。

7.一种片簧磁盘夹子，该夹子用于将一数据磁盘紧固于一磁盘心轴电动机毂，该片簧磁盘夹子包括：

一总的为圆磁盘形的本体，该本体具有一弯弓形中心片簧部分和一环形凸缘部分，该中心片簧部分限定了一从中穿过的中心孔并具有围绕该中心孔的间隔开的诸孔以将该磁盘夹子安装于一心轴电动机毂，其中：该凸缘部分形成一环形凸缘，该环形凸缘具有一环形平接触表面，当弯弓形中心片簧部分偏转到一安装位置时该环形平接触表面位于一共用平面里；以及，当弯弓形的中心片簧部分在一不偏转位置时该环形平接触表面不在一共用平面里。

8.按照权利要求7的片簧磁盘夹子，其特征在于，当夹子的中心部分偏转到在一不偏转位置与一安装位置之间的一位置时该环形平接触表面位于一共用平面里。

9.一种磁盘驱动器，该磁盘驱动器具有一被装在一心轴电动机上的数据存储磁盘，该心轴电动机用于转动磁盘，和一用于在一磁盘表面上方移动一阅读/记载磁头的致动器组件，该磁盘驱动器包括：

一将磁盘连接于心轴电动机的一毂的片簧磁盘夹子，该夹子具有一弯弓形中心片簧部分和一环形凸缘部分，该中心片簧部分限定了一从中穿过的中心孔并具有围绕该中心孔的间隔开的诸孔以将该磁盘夹子安装于心轴电动机的毂上，该凸缘部分具有一环形平接触表面，当该弯弓形中心片簧部分偏转到一安装位置时该环形平接触表面被偏转并位于一共用平面里，该环形平接触表面接触于磁盘以将夹紧力分布于磁盘以使磁盘崎变最小。

10.一种磁盘夹子，该夹子敏感于一夹紧力，用于在一平面里对准一平面支撑表面而夹紧一磁盘，该磁盘夹子包括：

一中心体，该中心体限定一内凹的可弯曲件，该可弯曲件限定了一从中穿过的中心孔并具有围绕该中心孔的间隔开的诸孔以将该磁盘夹子安装于一心轴电动机毂，该可弯曲件具有一基本上圆形的远端边缘，当施加夹紧力时该远端边缘位于一第一直径处，而当撤掉夹紧力时该远端边缘位于一第二直径处，第一直径大于第二直径；以及

一环形凸缘，该凸缘从所述中心体可弯曲件远端边缘悬伸并限定一平接触表面，当施加夹紧力时该平接触表面被相应设置得基本上平行于该平面支撑表面，而当撤掉夹紧力时该平接触表面相反被设置得不平行于该平面支撑表面。

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