CN1489136A - 磁头万向节组件高性能震动限制器 - Google Patents

Abstract

一磁头万向节组件具有一在附连至加载横梁结构前从一薄板制成的连同一限制器的万向节。限制器具有一对凸缘延长部，每一凸缘延长部具有一臂延长部。凸缘延长部和臂延长部围绕加载横梁的末端弯曲以围绕加载横梁交叉插入限制器。臂延长部具有一比凸缘延长部的宽度较狭窄的宽度，提供在装配后调整系统的俯仰和摇摆方位的空间。

Description

磁头万向节组件高性能震动限制器

相关申请

本申请要求对序列号为60/417,236、2002年10月9日提出的、题为“磁头万向节组件高性能震动限制器”的临时申请的优先权。

技术领域

本发明一般涉及一磁盘驱动器组件。进一步说，本申请涉及一用在磁盘驱动器组件内的磁读写头的振动限制悬架。

背景技术

众所周知，磁盘驱动器系统在磁盘驱动器的操作过程中从磁盘表面读取数据。一般来说，这种盘驱动器系统包括磁盘驱动器和光盘驱动器系统。通常，磁盘经一心轴电动机旋转使磁盘驱动器操作而转动，从而定位在磁盘表面在所选择的部分或磁道上读取数据或写入数据。

磁读写头一般包括一以已知的方式在磁盘表面浮动或飞翔的空气支承面。通常，滑动件以正俯仰角飞翔，其中，滑动件的前导边缘在此角度下，经包括一加载横梁和一万向节的一悬架组件以比尾端边缘更离开磁盘表面的间距飞翔。滑动件经万向节连接至加载横梁。加载横梁经凹窝施加一装载力至滑动件。凹窝形成一入口，滑动件经万向节围绕该入口俯仰和摇摆。滑动件较佳地沿俯仰和摇摆方向呈弹性，以使滑动件基于由磁盘旋转产生的流体动力学的升力跟随磁盘的外形起伏。

一般来说，当滑动件在磁盘表面上飞翔时，万向节允许空气支承滑动件俯仰和摇摆。在操作期间，保持滑动件相对磁盘表面的接近非常重要。在一典型的磁盘驱动器中，滑动件上承载一磁传感器元件以将数据写入磁盘表面。

根据包括万向节和加载横梁的悬架组件的质量和刚度，外部的振动可在一共振频率处激励加载横梁和万向节。这样，输入运转或外部振动显著地放大，导致滑动件相对磁盘表面未能对准。这种未对准会引起数据丢失和/或磁盘表面的损坏。

悬架组件和滑动件的外部振动或激励会导致滑动件和悬架组件的变化的运动。依照激励力的特性和频率，滑动件和悬架组件会导致扭振模式的运动，摆动模式振动以及弯曲模式的共振。扭振模式的运动涉及悬架组件关于同平面内轴线的转动或扭转。弯曲模式共振本质上涉及悬架组件相对于磁盘表面的上-下运动。摆动模式振动涉及同平面内侧向运动和扭转。限制共振运动以确保滑动件稳定的飞翔特性非常重要。更详细地说，控制扭转和摆动模式振动非常重要，因为它们产生滑动件的一横向运动，致使磁头未能对准磁盘表面的数据磁道。

通常，悬架组件的共振频率涉及悬架系统的刚度或弹性以及质量。这样，要求设计一悬架系统，其在磁盘驱动器的操作频率内限制摆动模式和扭振模式的振动的作用，而提供一允许滑动件相对凹窝俯仰和摇摆的悬架设计。

偏差限制器因多种原因而显得有利。在诸如磁盘驱动器或膝上电脑跌倒的震动事件过程中，如果没有偏差限制器，磁头的质量会将万向节拉离加载横梁。震动事件会引起万向节内的应力。该应力会足以弯曲万向节并导致凹窝分离和/或改变俯仰和摇摆万向节的静态角度(方位角)。设计一偏差限制器，通过确保偏移不大得足以导致应力达到致使万向节分离使磁盘驱动器故障的万向节的屈服点，来防止万向节的分离。

这种偏差限制器结构已广泛地为人知晓。通常，它们设计为既能在震动事件(诸如，电脑振动或跌落)过程中防止过分的移动，又能防止对悬架万向节结构的非操作性损坏。

通常来说，有两种方法来引入震动限制器至磁盘驱动器结构：零件呈现在加载横梁上来接合万向节，并在震动事件过程中限制过分的移动，或者零件呈现在万向节上来接合加载横梁，以在震动事件过程中防止过分的移动。

在用于磁盘驱动器的悬架技术的领域内，通常使用不锈钢作为滑动件的支承结构。一典型的结构包括一焊接至悬架加载横梁的蚀刻万向悬架环。一电路在钢万向节上或邻近钢万向节上走线，以提供电气连接至滑动件。组件从加载横梁悬臂，并对从加载横梁突出的凹窝预加载入。为坚固起见，一钩形成在钢万向节板内，并穿过加载横梁内的开孔。该零件用作为“限制器”。

由于加载点和在末端支承提升片所必须的滑动件周围的可用的材料，所以该种类型的限制器相当简单地可并入-加载/卸载移动驱动器应用。然而，由于一系列因素：材料可用性、共振要求、公差“堆积”、滑动件结合区域、组装过程的间隙、方位角调整性和坚固，合并这样一限制器至非加载/卸载或一接触开关(CSS)的设计变得困难。

在非装载/卸载和CSS设计中，没有足够的可用材料来合并限制器结合零件。具体来说，加载横梁末端狭窄，且加载点一般与横梁的端部一致，没有留有形成限制器接合零件的额外的材料。

磁头万向节组件的共振要求规定在加载臂缘的结构质量必需最小化。进一步来说，要求添加至结构的质量最小化。如果质量必需增加，为了保持结构质量的均衡或平衡，要求保持增加的质量尽可能接近结构的中心线或轴线。通过质量最小化和保持增加的质量在中心线附近，提高结构的整体共振性能。

关于公差“堆积”，合并一限制零件至加载横梁的内部(诸如，插入钩通过一在加载横梁内的开孔)要求有用于夹紧、成形和焊接以及制造和组装过程中的其它步骤的间隙。

此外，当限制器插入通过加载横梁内的开孔时，必需从加载横梁移去材料以设置开孔。反过来，影响系统的整体共振性能。此外，从万向节/舌形物区域移去材料，以提供限制器结构，必须减少为附连滑动件至万向节的可用弯曲区域的尺寸。

最后，现有技术内的各种限制器通常在磁盘驱动器结构上施加结构限制，诸如，在组装过程中，允许用于金球结合过程的间隙和限制俯仰和摇摆静态方位的调整性。

因此，要求有一坚固的震动限制器，其保持加载横梁的狭窄的外形，并以平衡排列在接近悬架的中心轴线(质量的中心)不增加材料。另外，要求万向节与加载横梁插入而不要求加载横梁内的开孔以及不需要从万向节的结合区域移去许多材料。最后，要求其具有一坚固的震动限制器，其在组装过程中保持俯仰和摇摆静态方位的可调性。

发明内容

用在具有可旋转磁盘的磁盘驱动器内的一震动限制器，其由与万向节一体形成的整块材料组成。限制器具有一对相对万向节的纵向轴线对称地排列延伸的凸缘。每一凸缘延伸具有一臂延长部，其可交叉插入附连末端周围以在震动事件内限制万向节相对于加载横梁的移动。

附图的简要说明

图1是包括现有技术的一致动器组件和一加载横梁的磁盘驱动器的立体图；

图2是现有技术的一致动组件的立体图；

图3是定位穿过加载横梁内一开孔的现有技术震动限制器的立体图；

图4是另一现有技术震动限制器的仰视图；

图5是按照本发明的交叉插入震动限制器的俯视平面图；

图6是本发明的交叉插入震动限制器的仰视平面图；

图7是组装前的震动限制器的仰视平面图；

图8a-8c是限制器接合元件的仰视平面图，分别示出弯曲前，第一次弯曲后和第二次弯曲后。

具体实施方式

图1是包括一用来定位在磁盘16的磁道14上的滑动件12的致动组件的现有技术磁盘驱动器10的立体图。磁盘驱动器10包括一音圈电机(VCM)18，其设置成围绕心轴上的轴线22转动致动器臂20。加载横梁24在一头部安装块26处连接至致动器臂20。万向节28连接至加载横梁24的一端，且滑动件12连至万向节28。滑动件12携带一传感器头(图1中未示出)，其用来在磁盘16的同心诸磁道14上读取和/或写入数据。磁盘16绕一轴线30旋转，产生一空气流体动力层，其使滑动件12保持在离磁盘16的表面上方一小的距离处。图1示出一具有多层旋转磁盘16的高容量磁盘驱动器。磁盘驱动器具有一上和下致动组件，其中下致动组件以虚线示出。

图2是用于在磁盘16的磁道14上定位滑动件12的现有技术致动组件32的立体图。致动组件32包括相同的一上组件32A和一下组件32B。上组件32A和下组件32B都具有一制动器臂20，加载横梁24在头部安装块26处连接至致动器臂20。万向节28连接至加载横梁24的一端，而滑动件12连接至万向节28。由上组件32A支承的滑动件12从磁盘16的上表面读取和写入数据。位于下组件32B上的滑动件12从磁盘16的下表面读取和写入数据。

图3是带有一定位通过加载横梁24内的开孔38的震动限制器36的现有技术磁头万向节组件34的放大立体图。焊点40用于连接万向节28至加载横梁24的位置以虚线示出。该现有技术震动限制器36远在滑动件12后定位，这样，在万向节28上的惯性载荷离开震动限制器36和焊点40而作用。在一特别沿箭头(L)所示方向的震动事件过程中，该震动限制器36未能限制万向节28和滑动件12的移动。进一步说，由于载荷设置在远离限制器，所以万向节28可能弯曲，震动限制器36可能拉出开孔38，因此未能限制万向节28和滑动件12的弯曲运动。

图4示出一现有技术磁头万向节组件34的另一实施例的仰视图，其具有一由万向节28形成的震动限制器36，并定位通过加载横梁24内的开孔38。如图所示，滑动件12几乎直接定位在限制器36上方，由此，以改进限制器36的性能；然而，为从万向节28上产生限制器，必须直接在滑动件12下的结合区域从万向节28移去材料。该材料的移去必然削弱万向节28和滑动件12之间的结合，在震动事件过程中，会导致滑动件12与万向节28分离。

图3和4所示的开孔38由移去加载横梁24的材料形成。为提供开孔以插入限制器通过加载横梁24，加载横梁末端48必须做成较大，这样损害结构的共振性能。

图5示出在按照本发明的磁头万向节组件42内的、供磁盘驱动器应用的一震动限制器结构，其包括装载/卸载和非装载/卸载设计。图5示出具有一静态方位凹窝46和带有一凹窝50的加载横梁末端48的加载横梁44。万向节52经焊点54连接至加载横梁44。滑动件12(以虚线示出)接合到万向节52。示出一弯曲电路56连接至万向节52。万向节52有一具有凸缘部分60和臂部分62的限制器58。

如图所示，限制器58的凸缘部分60绕加载横梁末端48向上弯曲，并且臂部分62在加载横梁末端48上朝向彼此弯曲。两弯曲相对万向节52的平坦面限定角度。在一实施例中，各弯曲角相对于万向节52的表面接近90度。在一较佳的实施例中，角度近似为80度。当一震动事件发生时，事件会引起万向节52内的应力。通过确保万向节52的偏移没有大到足以致使应力达到万向节52的附件被损坏的屈服点，臂部分62防止万向节52与加载横梁44分离。

图6示出图5的头/万向节组件42的仰视平面图。图6示出经焊点54连接至万向节52的一加载横梁44。尽管在现实中通过万向节52看不见凹窝50，但是为清晰起见，示出(虚线)凹窝50的位置在万向节52的舌形物64上。如图所示，限制器58具有一带有一臂部分62的凸缘部分60，臂部分62在加载横梁末端48的两侧绕加载横梁末端48弯曲。

通常，凸缘部分60和臂部分62的长度由万向节52的宽度限制。如果加载横梁44具有沿其长度延伸的横杆来加强加载横梁44，那么臂部分62的长度可由相对万向节52的位置的横杆端的位置限制。进一步来说，在装配过程中，臂部分62朝向凹窝50弯曲，并且，在臂部分62和横杆的端部之间必须有足够的间隙，那么在弯曲过程中，臂部分62不会接触到横杆。

在图7中，示出在连接至加载横梁44前的万向节52。具体来说，可使用任何已知的技术对万向节52加工，如激光加工、蚀刻或其它加工。如图所示，万向节52平坦，且有从万向节52的平坦基底切割出的限制器58的形状。

在万向节52附连至加载横梁44后，限制器58的两侧在臂部分62和万向节52的舌形物64之间存在一缺口66。通常，缺口56具有一2.5mil的最小长度。在装配过程中，这些缺口56提供用于磁头-媒介间距和调节滑动件12方位的调节范围。换而言之，即使在限制器58的臂部分62在加载横梁末端48周围延伸之后，通过相对加载横梁末端48移动万向节52可调节万向节52。这种调节在限制器元件咔嗒穿过加载横梁体的现有技术“咔嗒配装”限制器中不可用。

如图所示，包括凸缘部分60和臂部分62的限制器58由万向节52的现有外形切割而成，这样，无须额外的材料添加至万向节52以提供限制器58。此外，因为在加载横梁44的基底中内没有设置开孔38，所以加载横梁44的实际面积可制成小于现有技术的插入组件。因为不要求这种开孔，所以加载横梁末端48可保持狭窄，而无须为接合或焊接万向节52至加载横梁44而牺牲附件表面。这样，万向节52的平面面积在不牺牲性能的情况下最小化。更重要的是，为了实现本发明的限制器58，不需要对加载横梁40作改变。因为没有额外的材料增加至加载横梁40，所以可以保持共振性能。另外，因为材料从万向节52对称地移去来提供限制器58，所以整个组件38可以忽略质量的改变。尽管质量的改变会影响组件的共振特征，并降低系统的性能，但是实现本发明可不会对性能或共振造成不利影响。

图8a-8c示出在各种位置时的带有凸缘部分60和臂部分62的限制器58。图8a示出一平坦位置的限制器58。限制器58具有凸缘部分60和臂部分62，为清晰起见示出凹窝50的位置。如图所示，每一臂部分62限定缺口66。此外，凸缘折叠线68和臂折叠线70以虚线示出。

在图8b中，限制器58沿凸缘折叠线68部分地弯曲。从仰视图所示，凸缘部分60向下延伸，并且臂部分62保持与凸缘部分60表面的在同一平面内。

在图8c中，示出限制器58在完全装配的位置，其中凸缘部分60沿凸缘折叠线68弯曲，且臂部分62沿臂折叠线70弯曲。在该完全装配位置中，当限制器58附连至加载横梁44时，臂部分62如图5和图6所示在加载横梁末端48周围延伸。

带有限制器58的万向节52从一整块的基底材料上制成，基底材料可以是印刷线路板、金属，或任何其它材料。万向节52可由与加载横梁44相同或是不同的材料制成。

一般来说，在万向节52与限制器58一起加工之后，万向节52在焊点54焊接至加载横梁44。接着，凸缘部分60和臂部分62在加载横梁末端48周围弯曲以完成震动限制器58的组件。

在此描述的包括限制器58的结构，一般不要求在系统内对控制器作相应于质量改变的任何调节。此外，限制器结构58可忽略对磁盘驱动器系统的公差或间隙(组装或操作)的影响。最后，臂部分62设置的缺口66允许由缺口66的尺寸限制的滑动件12的位置的某些调节。这允许万向节52的调节符合凹窝46。

在本发明中，限制器58位于加载点和增加系统频率响应的滑动件质量中心附近。此外，通过设计限制器58位于加载点(凹窝50)附近，使限制器58比现有技术震动限制器更有效地限制损坏。此外，在装配过程中，缺口66设计成使可调性最大化。另外，因为不需要为了实现限制器58的诸如狭槽、窗体等的内部加载横梁44零件，加载横梁末端48可最小化。最后，在震动事件过程中，相对于限制器58的焊点54的设置允许对万向节52的更有效地控制以防止损坏。

此外，本发明使在滑动件12和舌形物64之间的接合区域的滑动件的损坏最小化。在震动事件中的加载加速下的偏移不会降低滑动件12和舌形物64的接合。

通过将滑动件12定位在震动限制器58附近，不仅改进整体系统的结构共振，而且在万向节52上滑动件12的加载引起的力矩臂在质量的中心，允许震动限制器58适当地作用。最后，限制器58不引入与球接合和SA调节过程的干扰。

虽然本发明参照较佳的实施例作了描述，但是本技术领域内的熟练人士应该认识到，在不离开本发明的精神和范围的情况下，可对本发明的形式和细节作改变。

Claims (27)

1.将一读/写头连接至一加载横梁并用于可旋转的磁盘的磁头万向节组件，该组件包括：

一加载横梁，其具有一致动器接合端和一与致动器接合端相对的万向节接合端；以及

一由万向节组成的震动限制器，该震动限制器具有关于震动限制器的纵向轴线对称地排列的一对凸缘延长部，凸缘延长部交叉插入万向节接合端的末端周围，以在震动事件过程中限制万向节相对加载横梁的移动。

2.如权利要求1所述的磁头万向节组件，其特征在于，震动限制器还包括：

一从每一凸缘延长部延伸的臂。

3.如权利要求2所述的磁头万向节组件，其特征在于，每一臂具有一限定限制器缺口的宽度。

4.如权利要求2所述的磁头万向节组件，其特征在于，每一凸缘延长部相对万向节和万向节接合端周围弯曲近似80度，且其中，每一臂相对每一凸缘延长部弯曲近似80度，这样，臂在邻近万向节接合端的加载横梁的顶表面上朝向彼此延伸。

5.如权利要求1所述的磁头万向节组件，其特征在于，每一凸缘延长部邻近滑动件接合区域和邻近加载点定位。

6.如权利要求2所述的磁头万向节组件，其特征在于，凸缘的长度和臂延长部不超过万向节的宽度。

7.如权利要求2所述的磁头万向节组件，其特征在于，从每一凸缘延长部延伸的臂限定在万向节接合端的末端的加载横梁的顶表面和从凸缘延长部延伸的臂延长部的底边缘之间的一可调节的缺口。

8.一制造震动限制器的方法，其包括：

从一平坦的基底蚀刻一带有限制器的万向节，限制器具有一对凸缘延长部，每一凸缘延长部具有一臂延长部；

将凸缘延长部弯曲至一近似垂直于万向节的平坦基底的角度；

将臂延长部朝向彼此弯曲；以及

将带有限制器的万向节附连至一磁盘驱动器的加载臂，加载臂具有一万向节接合端，其有边缘沿加载臂的长度纵向延伸，这样，凸缘延长部和臂延长部围绕边缘弯曲。

9.如权利要求8所述的方法，还包括，

调整一俯仰和摇摆的方位。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，附连的步骤还包括：

将万向节与在装载臂上的凹窝对齐，这样，凸缘延长部和臂延长部均邻近加载点。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：

在由邻近加载点的臂延长部最大化的调节范围内调节万向节的俯仰和摇摆方位。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，凸缘延长部相对万向节弯曲近似80度，并且臂延长部相对凸缘延长部弯曲近似80度。

13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，附连包括：

带有限制器的万向节邻近万向节接合端定位；以及

邻近万向节接合端将万向节焊接至加载臂。

14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，凸缘延长部和臂延长部邻近附连至万向节的滑动件的质量中心定位。

15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，弯曲臂延长部包括：

将臂延长部朝向加载臂的凹窝弯曲。

16.一在磁盘驱动器系统内使用的震动限制器，它具有致动器臂、加载横梁、一万向节以及一滑动件，震动限制器与万向节一体形成，震动限制器包括：

一对从万向节的本体延伸的凸缘延长部，它相对于万向节的平坦表面具有接近于90度的夹角，且关于加载横梁的末端对称地布置于本体的相对两侧；以及一对臂延长部，每一臂延长部从每一凸缘延长部延伸，它相对凸缘延长部的平坦表面具有接近90度夹角，这样，该对臂延长部彼此相对以在加载横梁的末端周围交叉插入臂延长部。

17.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，万向节经焊点附连至加载横梁。

18.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，凸缘延长部限定在万向节外形内。

19.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，臂延长部具有一小于凸缘延长部宽度的宽度，这样，臂延长部在末端的顶表面和臂延长部的底边缘之间限定一缺口，以在安装后允许万向节的俯仰和摇摆调节。

20.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，万向节、震动限制器和悬架臂由相同的材料制成。

21.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，凸缘延长部和臂延长部邻近附连全万向节的滑动件的质量中心定位。

22.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，凸缘延长部朝向加载横梁的万向节弯曲。

23.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，凸缘延长部限定一缺口，以相对旋转磁盘的表面调节万向节的一方位。

24.如权利要求23所述的震动限制器，其特征在于，缺口大于加载横梁的厚度。

25.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，凸缘延长部设计成位于万向节滑动件组件的质量中心或附近处。

26.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，凸缘延长部最大化在万向节的舌形物上的区域，以将滑动件接合至万向节。

27.如权利要求16所述的震动限制器，其特征在于，将限制器放置在加载横梁的中心线附近，以增强磁头万向节组件的共振性能。

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