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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Datenspeichersysteme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen
des statischen Rollwinkels einer Aufhängung in einem Plattenlaufwerk.
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Plattenlaufwerke vom „Winchester"-Typs sind in der
Industrie bekannt. Derartige Laufwerke verwenden starre Platten,
die mit einem magnetisierbaren Medium für die Speicherung von digitaler
Information in mehreren kreisförmigen,
konzentrischen Datenspuren beschichtet sind. Die Platten sind auf einem
Spindelmotor montiert, der die Platten in Drehung versetzt und die
Oberflächen
der Platten unter jeweiligen Aufzeichnungsköpfen vorbei bewegt. Jeder Kopf
umfasst ein Gleitstück
(slider) mit hydrodynamischer (z.B. Luft) Lagerung und einen Wandler zum
Schreiben von Information auf und zum Lesen von Information von
der Plattenoberfläche.
Ein Betätigermechanismus
bewegt die Köpfe
von Spur zu Spur über
die Oberflächen
der Platten unter der Steuerung einer elektronischen Schaltungsanordnung. Der
Betätigermechanismus
umfasst einen Spurzugriffsarm und eine Kopf-Gimbalanordnung (head gimbal
assembly-HGA) für
jeden Kopf.
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Die HGA umfasst allgemein einen Lastarm und
einen Gimbal bzw. Kardanbügel.
Der Lastarm umfasst einen starren Armabschnitt, an dem der Gimbal
angebracht ist. Der starre Armabschnitt des Lastarms überträgt eine
Vorbelastungskraft von dem flexiblen Armabschnitt auf den Kopf,
welche den Kopf zur Plattenoberfläche drängt. Der Gimbal ist zwischen
dem starren Armabschnitt des Lastarms und dem Gleitstück positioniert,
um eine elastische Verbindung zu bieten, die es dem Gleitstück ermöglicht, zu
kippen und zu rollen (pitch and roll), während es der Typographie in
der Platte folgt.
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Ein bedeutendes leistungsbezogenes
Kriterium der HGA ist als dessen statische Lage (static attitude)
bekannt. Die statische Lage des Gleitstücks bezieht sich auf die Lageorientierung
des Gleitstückes
bezüglich
der Oberfläche
der Platte, über
der es schwebt. Das Gleitstück
ist allgemein so gestaltet, dass es mit einer vorbestimmten Ausrichtung
(typischerweise parallel) zu der Oberfläche der Platte schwebt. Abweichungen
von dieser parallelen Beziehung, die dazu führen, dass sich die vorderen
und hinteren Kanten des Gleitstückes
in unterschiedlichen Höhen über der
Platte befinden, werden als Kippfehler (pitch error) bezeichnet.
Abweichungen von dieser parallelen Beziehung, die dazu führen, dass
die gegenüberliegenden
Seiten des Gleitstücks sich
in unterschiedlichen Höhen über der
Platte befinden, werden als Rollfehler (roll error) bezeichnet. Jedweder
Kipp- oder Rollfehler
in der gewünschten Schwebelage
des Gleitstückes
kann die Leistung des Plattenlaufwerks verschlechtern. Deshalb ist
es vorzuziehen, die Kipp- und Rollwinkel des Kopfes auf Null zu
setzen, wenn dieser an die HGA angebaut wird bzw. ist.
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Der Lastarm besitzt, wie alle mechanischen Strukturen,
eine Resonanzfrequenz, die eine Instabilität in der HGA hervorrufen kann.
Der erste Biegemodus der HGA verursacht allgemein eine Vibration des
Lastarms oder eine Bewegung in einer vertikalen Ebene oder in einer
Ebene, die quer zur Ebene des Lastarms verläuft, wenn der Lastarm um eine
Längsachse
des Lastarms symmetrisch ist. Wenn jedoch eine Verdrehung in dem
starren Armabschnitt des Lastarms um die Längsachse erzeugt wird, wird
der Lastarm unsymmetrisch um die Längsachse. In Folge wird der
Lastarm auch in einer horizontalen Ebene bei der Resonanzfrequenz
vibrieren oder oszillieren. Diese horizontalen Bewegung erzeugt
Außer-Spurfehler (off-track
errors) und begrenzt dadurch die Leistung des Plattenlaufwerks.
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Wenn der Kopf an den Lastarm angebaut
ist, ist er allgemein mit Roll- und Kippwinkeln, die nicht Null
sind, ausgerichtet. Die Roll- und Kippwinkel können unter Verwendung einer
statischen Lage-Einstellmaschine (static attitude adjust machine-SAAM) auf
Null gezwungen werden. Klemmelemente der SAAM greifen an dem starren
Armabschnitt an und drehen den starren Armabschnitt entlang seiner Längsachse,
um den statischen Rollwinkel des Kopfes auf Null Grad einzustellen.
Bei Verfahren nach dem Stand der Technik wurden die Klemmelemente an
den äußeren Enden
des starren Armabschnittes positioniert, um die sie trennende Distanz
zu maximieren. Es war erwünscht,
den Betrag der Drehung pro Längeneinheit
des starren Armabschnittes zu minimieren, um eine Beschädigung des
starren Armabschnittes zu vermeiden. Unglücklicherweise erzeugen diese
Verfahren nach dem Stand der Technik HGAs mit unerwünschten
Außer-Spurfehlern (off-track errors).
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Die
US 5 588 200 A beschreibt ein Verfahren zur
Herstellung einer Aufhängungsanordnung
für den Magnetkopf
einer Festplatte, bei dem statische Rolleigenschaften der Aufhängungsanordnung
auf entsprechende Parameter eingestellt werden, indem die Aufhängungsanordnung
in einem bestimmten Umfang verformt wird. bis z.B. ein statischer
Rollwinkel bezüglich
der Magnetplatte einen bestimmten Wert erreicht. In dem verformten
Zustand wird dann thermische Energie für eine bestimmte Zeit auf einen
bestimmten Bereich der Aufhängungsanordnung
gerichtet, um aus der Verformung resultierende Spannungen abzubauen
und die entsprechenden Parameter eingestellt bleiben.
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Es bleibt bei einem fortbestehenden
Bedürfnis
nach verbesserten Verfahren zum Einstellen der statischen Roll-Lage des Lastarms.
Insbesondere besteht ein Bedürfnis
nach einer Verbesserung der Empfindlichkeit der Lastarmverdrehung
durch die SAAM, während
gleichzeitig Außer-Spurfehler,
die aus dem ersten Biegemodus der HGA resultieren, verringert werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren gemäß Anspruch
1 und eine Vorrichtung zum Vorsehen einer verbesserten Einstellung des
statischen Rollwinkels bei Kopf-Gimbalanordnungen
(HGAs), die in einem Plattenlaufwerk verwendet werden. Das Verfahren
der vorliegenden Erfindung verbessert die Einstellurig des statischen Rollwinkels
eines einem distalen Ende einer HGA gelegenen Kopfes. In dem Verfahren
wird ein Bereich hoher Belastung bzw. Spannung in dem starren Armabschnitt
erzeugt, der nahe an einem distalen Ende gelegen ist, wo ein distales
Klemmelement angekoppelt ist. Ein proximales Klemmelement wird mit dem
starren Armabschnitt in einer Distanz von dem distalen Klemmelement
entfernt gekoppelt. Schließlich
wird mindestens eines der distalen und proximalen Klemmelemente
um die Längsachse
gedreht, so dass eine relative Winkelposition der distalen und proximalen
Klemmelemente einen Einstellwinkel erreicht, der zu einer Änderung
im statischen Rollwinkel des Kopfes führt.
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Die Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung ist auf einen Lastarm einer HGA gemäß Anspruch 12 zur Verwendung
in einem Plattenlaufwerk gerichtet. Der Lastarm umfasst einen Montageabschnitt,
einen Biegearm und einen starren Armabschnitt. Der Montageabschnitt
ist geeignet, um den Lastarm mit einem Spurzugriffsarm des Plattenlaufwerks
zu koppeln. Der flexible Armabschnitt ist an dem Montageabschnitt
angebracht und ist geeignet, eine Vorbelastungskraft auf einen Kopf
der HGA über
den Biegearm aufzubringen. Der starre Armabschnitt umfasst ein proximales
Ende, das an den Montageabschnitt angebracht ist, ein distales Ende,
das an dem Biegearm angebracht ist und einen Bereich hoher Spannung
bzw. Belastung. Der Bereich hoher Spannung bzw. Belastung umfasst
mehrere Öffnungen,
die Konturen hoher Spannung (high stress contours) des starren.
Armabschnitts definieren, wo eine plastische Verformung während der
Einstellung des statischen Rollwinkels erwünscht ist.
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Diese und verschiedene andere Merkmale sowie
Vorteile, die die vorliegende Erfindung kennzeichnet, werden aus
der Lektüre
der folgenden detaillierten Beschreibung und der Berücksichtigung der
beigefügten
Zeichnen hervorgehen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Plattenlaufwerks gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
perspektivische Ansicht einer Kopf-Gimbalanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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3 eine
Querschnittansicht einer Kopf-Gimbalanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung entlang der Linie 3–3 von 2,
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4 eine
vereinfachte Draufsicht auf eine Kopf-Gimbalanordnung mit Klemmelementen einer Einstellmaschine
für die
statische Lage, die gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entlang einem starren Armabschnitts positioniert sind,
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5 eine
vergrößerte Darstellung
des Abschnitts der Kopf-Gimbalanordnung von 4, der im Kreis 4 enthalten
ist, und
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6 ein
Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen des niedrigen statischen
Winkels eines Kopfes einer Kopf-Gimbalanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
dargestellter
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Ausführungsformen
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Die 1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Plattenlaufwerkes 110,
in dem Vorteile der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden können. Das Plattenlaufwerk 110 umfasst
ein Gehäuse
mit einer Basis 112 und einer oberen Abdeckung (nicht dargestellt).
Das Plattenlaufwerk 110 umfasst ferner einen Plattenstapel 114,
der durch eine Plattenklemme 116 an einem (nicht dargestellten)
Spindelmotor montiert ist. Der Plattenstapel 114 umfasst
mehrere einzelne Platten, die zur gemeinsamen Drehung um eine zentrale
Achse 118 montiert sind. Jede Plattenoberfläche besitzt
einen zugeordneten Kopf 120, der am Plattenlaufwerk 110 zur
Kommunikation mit der Plattenoberfläche angebracht ist. In dem
dargestellten Beispiel sind die Köpfe 120 durch Kopf-Gimbalanordnungen
(head gimbal assemblies-HGAs) 122 gelagert, die wiederum
an Spurzugriffsarmen 124 des Betätigers 126 angebracht
sind. Der Betätiger 126 ist
von dem als Dreh-Schwingspulenbetätiger bekannten
Typ und umfasst einen Schwingspulenmotor (voice coil motor), der
allgemein bei 128 dargestellt ist. Der Schwingspulenmotor 128 dreht
den Betätiger 126 mit
den daran angebrachten Köpfen 120 um
eine Schwenkachse 130, um die Köpfe 120 über einer
gewünschten
Datenspur längs
einer Bahn 132 zwischen einem innern Plattendurchmesser 134 und einem äußeren Plattendurchmesser 136 zu
positionieren. Der Schwingspulenmotor arbeitet unter der Steuerung
einer internen Schaltungsanordnung 138. Eine Schreibschaltung
innerhalb der internen Schaltungsanordnung 138 codiert
die Daten zur Speicherung in aufeinander folgende Codeworte und
sendet die Codeworte in der Form eines seriellen analogen Schreibsignals
an den Schreibwandler am Kopf 120, der magnetische Flussumkehrungen
in einer Magnetschicht auf der Plattenoberfläche codiert.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer HGA 122 und 3 zeigt eine Querschnittsansicht
eines Kopfes 120 entlang der Linie 3–3 von 2, der an der HGA 122 angebracht und über einer
Plattenoberfläche 140 positioniert
ist. Ebenfalls gezeigt sind in den 2 und 3 eine x-Achse 142,
eine y-Achse 144 und eine z-Achse 146. Typische
HGAs 122 umfassen Lastarm (load beam) 148 und
Gimbal bzw. Kardanbügel 150.
Der Lastarm 148 umfasst allgemein einen Montageabschnitt 152, einen
flexiblen Armabschnitt 154, einen starren Armabschnitt 156,
eine Längsachse 158,
die mit der x-Achse 142 ausgerichtet ist und einen Biegearm 160.
Der Montageabschnitt 152 umfasst ein gestanztes Loch (swage
hole) 162, das an einem Spurzugriffsarm 124 (siehe 1) über eine Basisplatte (nicht
dargestellt) angebracht ist. Der flexible Armabschnitt 154 legt
eine Vorbelastungskraft an den Kopf 120 über den
starren Armabschnitt 156 und dem Biegearm 160 an,
um die Schwebehöhe
des Kopfes 120 zu begrenzen. Die Vorbelastungskraft kann
auf den Kopf 120 an einer Vertiefung bzw. Ausbuchtung 164 des
Biegearms 160 aufgebracht werden.
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Jeder Kopf 120 umfasst ein
Gleitstück
mit hydrodynamischer (z.B. Luft) Lagerung 166 und einen Wandler
(nicht dargestellt) zum Schreiben von Information auf und zum Lesen
von Information von der Platteoberfläche 140. Der Gimbal 150 ist
zwischen dem starren Armabschnitt 156 des Lastarms 148 und dem
Gleitstück 166 positioniert,
um eine elastische Verbindung bereitzustellen, die es dem Gleitstück 166 ermöglicht,
zu kippen (pitch-Drehung um die z-Achse 146) und zu rollen
(roll-Drehung um die Längsachse 158 oder
die x-Achse 142)
während
es der Typographie der Plattenoberfläche 140 folgt. Das Gleitstück 166 umfasst
Luft- Lagerungsoberflächen 168,
die der Plattenoberfläche 140 zugewandt
sind. Beispielsweise umfasst ein herkömmliches Katamaran-Gleitstück eine
Luft-Lagerungsoberfläche 168, die
ein Paar erhöhter
Seitenschienen 170 und 172 umfasst, die der Plattenoberfläche 140 wie
in 2 gezeigt zugewandt
sind. Die Luft-Lagerungsoberflächen 170 und 172 sind
in etwa parallel zu der Tangentialgeschwindigkeit der Platte ausgerichtet.
Wenn sich die Platte 140 dreht, passiert Luft unter den Luft-Lagerungsoberflächen 168 und
Oberflächenreibung
auf den Luft-Lagerungsoberflächen 168 verursacht
eine Erhöhung
des Luftdrucks zwischen der Oberfläche der Platte 140 und
den Luft-Lagerungsoberflächen 168,
was eine hydrodynamische Anhebekraft hervorruft, die das Gleitstück 166 über der
Oberfläche
der Platte 140 schweben lässt. Die Vorbelastungskraft
und die hydrodynamische Anhebekraft erreichen einen Gleichgewichtszustand
basierend auf den hydrodynamischen Eigenschaften des Gleitstücks und
der Geschwindigkeit der Drehung der Platte 140.
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Es ist erwünscht, dass der Kopf 120 über der Platte 140 mit
einem vorbestimmten Rollwinkel, der typischerweise Null ist, schwebt.
Der Rollwinkel bezieht sich auf den Winkel, um den der Kopf 120 um die
x-Achse 142 relativ zur Plattenoberfläche 140 gedreht ist.
In dem in 3 dargestellten
Beispiel ist der Rollwinkel annähernd
Null. Unglücklicherweise ist
der Kopf 120, wenn dieser an dem Lastarm 148 montiert
ist, im allgemeinen unter einem unerwünschten Rollwinkel ausgerichtet.
Der gewünschte Rollwinkel
kann unter Verwendung einer Einstellmaschine für die statische Lage (static
attitude adjust machine-SAAM) eingestellt werden. Die SAAM umfasst
Klemmelemente, die den starren Armabschnitt 156 um die
Längsachse 158 (x-Achse 142)
verdrehen können,
um den statischen Rollwinkel des Kopfes 120 in die gewünschte Einstellung
(typischerweise Null Grad) zu bringen.
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4 zeigt
ein Beispiel eines Lastarmes 148 (ohne Gimbal 150)
mit Klemmelementen 174 der SAAM, die entlang dem starren
Armabschnitt 156 positioniert sind. Die Details der Klemmelemente 174 und
Komponenten der SAAM, an denen die Klemmelemente 174 angebracht
sind, sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. Der
starre Armabschnitt 156 umfasst ein proximales Ende 176 und
ein distales Ende 178. Die Klemmelemente 174 umfassen
allgemein ein distales Klemmelement 180, das neben bzw.
angrenzend an das distale Ende 178 des starren Armabschnitts 156 positioniert
ist, und ein proximales Klemmelement 182, das zum proximalen
Ende 176 des starren Armabschnitts 156 hin positioniert
ist. Im Allgemeinen wird eines der Klemmelement 180 oder 182 relativ
zu dem anderen Klemmelement, um einen Einstellwinkel gedreht, um dadurch
den Teil des starren Armabschnitts 156, der zwischengelegen
ist, zu dem Einstellwinkel hin zu verdrehen. Dieses Verdrehen des
starren Armabschnitts 156 erzeugt Spannungen bzw. Belastungen
im starren Armabschnitt 156, die, wenn sie einen Zielwert überschreiten,
eine permanente bzw. bleibende Verformung des starren Armabschnittes 156 hervorrufen
und zu einer Einstellung auf den statischen Rollwinkel des Kopfes 120 führen.
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Im Stand der Technik wird es als
vorteilhaft angesehen, die Verdrehung des starren Armabschnitts 156 über dessen
gesamter Länge
zu verteilen, um die Beschädigung
am starren Armabschnitt 156 zu minimieren. Dies wurde dadurch
erreicht, dass die distalen und proximalen Klemmelemente 180 und 182 so
weit wie möglich voneinander
entfernt längs
dem starren Armabschnitt 156 positioniert wurden. Dies
ist in 4 dargestellt, wo
das proximale Klemmelement 184, wie im Stand der Technik
vorherrschend, neben bzw. angrenzend an das proximale Ende 176 des
starren Armabschnittes positioniert ist, während das distale Klemmelement 180 so
nahe wie möglich
an dem distalen Ende 178, wie in 4 gezeigt, positioniert ist. Der Abstand
vom distalen Ende 178 ist auf die Anbringung des Gimbals 150 (3) zurückzuführen. Folglich ist das distale
Klemmelement 180 allgemein nahe einem Fertigungs-bzw. Werkzeugloch
(tooling hole) 186 positioniert.
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Die die Klemmelemente 180 und 184 trennende
Abstand ist wie beim Stand der Technik vorherrschend als eine Distanz 188 definiert,
welche dem Abstand zwischen der Innenkante 190 des Klemmelements 184 und
der Innenkante 192 des distalen Klemmelements 180 entspricht.
Die Distanz 188 ist allgemein größer als 31% der Länge 194 des Lastarmes 148,
die als die Distanz zwischen der Mitte 196 des Stanzloches 162 und
der Vertiefung bzw. Ausbuchtung 164 des Biegearms 160 ist.
Die Länge 194 eines
Lastarmes 148 einer typischen HGA 122, wie der
oben beschriebenen, beträgt
0,6 Inch und die Distanz 188 beträgt etwa 0,216 Inch. Die Positionierung
der Klemmelemente 184 und 180 nach dem Stand der
Technik maximiert den Einstellwinkel, um den der starre Armabschnitt 156 verdreht
werden muss, um eine gewünschte
Einstellung des statischen Rollwinkels des Kopfes 120 zu
erzeugen.
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Obwohl es den grundlegenden Überlegungen
bei dem im Stand der Technik verwendeten Verfahren entgegenläuft, besteht
ein Aspekt der vorliegenden Erfindung. darin, die Distanz zwischen
dem proximalen Klemmelement 182 und dem distalen Klemmelement 180 zu
verringern, um die Beziehung zwischen einer Veränderung im statischen Rollwinkel des
Kopfes 120 zu einer Änderung
im Einstellwinkel zu verbessern. Die Größe der Spannungen bzw. Belastungen
in dem starren Armabschnitt 156, wenn dieser verdreht wird,
hängt teilweise
von der die proximalen und distalen Klemmelemente 182 und 180 trennenden
Distanz ab. Bei einem gegebenen Einstellwinkel nimmt die Größe der Spannungen
bzw. Belastungen in dem starren Armabschnitt 156 zu, wenn
die die proximalen und distalen Klemmelemente 182 und 180 trennende
Distanz abnimmt. Folglich nimmt der zur Erzeugung permanenter Verformung am
starren Armabschnitt 156 erforderliche Einstellwinkel ab,
wenn der die Klemmelemente 180 und 182 trennende
Abstand abnimmt. In einer Ausführungsform
wird das proximale Klemmelement 184 nach dem Stand der
Technik durch ein proximales Klemmelement 198 ersetzt,
das von dem distalen Klemmelement 180 um eine Distanz 200,
gemessen zwischen der Innenkante 202 des proximalen Klemmelements 198 und
der Innenkante 192 des distalen Klemmelements 180,
getrennt ist. Die Distanz 200 ist kürzer als die Distanz 188 nach
dem Stand der Technik. Infolge wird die Beziehung zwischen einer Änderung
in dem statischen Rollwinkel des Kopfs 120 zu einer Änderung
in dem Einstellwinkel verbessert. Mit anderen Worten ist ein Lastarm 148,
der mit Klemmelementen 198 und 180, die gemäß der vorliegenden Erfindung
positioniert sind, verdreht wird, empfindlicher hinsichtlich einer Änderung
in dem Einstellwinkel als es sonst möglich wäre, wenn die im Stand der Technik
auffindbaren Einstellverfahren für
den statischen Rollwinkel angewendet würden.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die
Distanz 200 vorzugsweise etwa 21% der Länge 194 des Lastarmes 148.
Beträgt
beispielsweise die Länge 194 0,6
Inch, ist die Distanz 200 vorzugsweise etwa 0,126 Inch.
Die Distanz 200 ist allgemein begrenzt durch die Maximalverdrehung
pro Einheitenlänge,
der der starre Armabschnitt 156 widerstehen kann, ohne
dass unerwünschte
Beschädigung
am starren Armabschnitt 156 wie die Bildung von Knicken
oder anderen Diskontinuitäten
hervorgerufen werden . Es wurde experimentell bestimmt, dass diese
Grenze etwa 4% der Länge 194 von
typischen Lastarmen 148 beträgt. In einer allgemeineren
Ausführungsform
der Erfindung ist die Distanz 200 geringer als 30% der
Länge 194.
Zusätzliche
Ausführungsformen
umfassen Längen 200,
die weniger als 25% der Länge 194,
weniger als 20% der Länge 194, weniger
als 15% der Länge 194 und
weniger als 10% der Länge 194 sind.
Weitere Ausführungsformen
der Erfindung umfassen zusätzliche
Beschränkungen der
Distanz 200, sofern diese auf die oben beschriebenen Längen 200 anwendbar
sind. Diese Ausführungsformen
umfassen Längen 200,
die größer sind als
4% der Länge 194,
größer als
10% der Länge 194,
größer als
15% der Länge 194,
größer als
20% der Länge 194 und
größer als
25% der Länge 194. Noch
weitere alternative Ausführungsformen
der Erfindung umfassen jede mögliche
Kombination der obengenannten Maximal- und Minimalgrenzen der Distanz 200.
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Während
der Einstellung des statischen Rollwinkels finden maximale Belastungs-
bzw. Spannungskonturen, wo eine permanente Verformung des starren
Armabschnitts 156 auftritt, vornehmlich in einem Bereich 204 hoher
Spannung bzw. Belastung des starren Armabschnitts 156 statt,
der etwa im Kreis 4 und nahe dem distalen Klemmelement 180 liegt,
wie in 4 gezeigt ist.
Diese maximalen Belastungskonturen treten in dem Bereich 204 hoher Belastung
aufgrund einer verringerten Querschnittsfläche des starren Armabschnittes 156 auf.
Eine Ursache der verringerten Querschnittsfläche des starren Armabschnittes 156 ist
die generelle Verjüngung des
starren Armabschnittes 156 vom proximalen Ende 176 zum
distalen Ende 178. Eine andere Ursache ist das Werkzeug-
bzw. Fertigungsloch 186.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird der
Bereich 204 hoher Belastung durch Ausbilden von Öffnungen 206,
die am besten in 5 ersichtlich
sind, die eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs 204 hoher Belastung von 4 ohne das distale Klemmelement 180 ist,
gezeigt. Die Öffnungen 206 sind in
dem Bereich 204 hoher Belastung positioniert und zwar vorzugsweise
nahe dem Werkzeug- bzw. Bearbeitungsloch 186 und sie bewirken,
dass die Belastungen bzw. Spannungen in dem Bereich 204 hoher
Belastung größer werden
als sie bei einem gegebenen Einstellwinkel ohne die Öffnungen 206 wären. Infolgedessen
verursachen die Öffnungen 206 das Einsetzen
von plastischer Verformung des starren Armabschnittes früher und
bei einem kleineren Einstellwinkel als das ohne die Öffnungen 206 möglich wäre. Ferner
können
die Öffnungen 206 verwendet werden,
um die Stellen des starren Armabschnittes 156, an denen
die plastische Verformung während der
Einstellung des statischen Rollwinkels erwünscht ist, zu steuern, um dadurch
den Bereich oder die Fläche
des starren Armabschnittes 156 der beschädigt oder
permanent verformt wird, zu begrenzen.
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Die Öffnungen 206 haben
vorzugsweise eine ovale Form. Sie können aber auch in unterschiedlichen
anderen Formen wie rund, rechteckig oder polygonal ausgeführt werden,
wie bei 206' angedeutet ist.
Die Öffnungen 206 sind
allgemein unter einem Winkel angeordnet, so dass sie mit den maximalen Belastungskonturen übereinstimmen,
die sich während
des Verdrehens des starren Armabschnittes 156 entwickeln,
und sie erstrecken sich von dem distalen Klemmelement 180 weg
jeweils hin zu den distalen und proximalen Enden 178 und 176 des
starren Armabschnittes 156. In einer Ausführungsform
sind die Öffnungen 206 symmetrische
um die Längsachse 158 positioniert.
In einer noch anderen Ausführungsform
sind die Öffnungen 206 symmetrisch
um eine Achse 208 positioniert, die senkrecht zur Längsachse 156 ist.
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Das bei der vorliegenden Erfindung
angewandte allgemeine Verfahren zur Einstellung des statischen Rollwinkels
der HGA 122 ist in dem Ablaufdiagramm von 6 verdeutlicht. Beim Schritt 210 wird
ein Bereich hoher Belastung bzw. Spannung 204 in dem starren
Armabschnitt 156 nahe dem distalen Ende
178 erzeugt.
Wie zuvor beschrieben kann der Bereich hoher Belastung bzw. Spannung
durch das Verjüngen
bzw. Verengen des starren Armabschnitts 156 zum distalen
Ende 178 hin, durch das Werkzeug- bzw. Bearbeitungsloch 186 oder
durch die Ausbildung von Öffnung 206 ausgebildet
werden. Im Schritt 212 wird das distale Klemmelement 180 nahe
dem distalen Ende 178 und dem Bereich 204 hoher
Spannung des starren Armabschnittes 156 gekoppelt. Im Schritt 214 wird
das proximale Klemmelement 198 mit dem starren Armabschnitt 156 in
einer Distanz 200 entfernt von dem distalen Klemmelement 180 zum
proximalen Ende 176 des starren Armabschnittes 156 hin
gekoppelt. Schließlich
wird im Schritt 216 entweder das distale Klemmelemente 180 oder
das proximale Klemmelement 198 um die Längsachse 158 gedreht,
derart, dass die relative Winkelposition der distalen und proximalen
Klemmelemente 180 und 198 einen Einstellwinkel
erreicht, der in einer Änderung
des statischen Rollwinkels des Kopfes 120 resultiert. Die
die distalen und proximalen Klemmelemente 180 und 198 trennende
Distanz beträgt
weniger als 30% der Länge 194 des
Lastarmes 148. Dieses Verfahren resultiert in einer Verbesserung
der Beziehung zwischen der Änderung
des statischen Rollwinkels des Kopfes 120 zu einer Änderung
des Einstellwinkels.
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Durch das verbesserte Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wurden mindestens drei Vorteile verwirklicht. Ein Vorteil
der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Lastarm 148 empfindlicher
für die
Drehung des starren Armabschnitts 156 durch die Klemmelemente 180 und 198 im
Vergleich zum Stand der Technik wird. Bei einem gegebenen Einstellwinkel,
um den der starre Armabschnitt 156 verdreht wird, resultiert
das Verfahren der vorliegenden Erfindung in einer größeren Einstellung
bezüglich
des statischen Rollwinkels des Kopfes 120 als das im Stand
der Technik verwendete Verfahren. Experimente haben beispielsweise gezeigt,
dass ein Verdrehen der relativen Winkelposition der Klemmelemente 180 und 184,
die über
eine Distanz von 31% der Länge 194 des
Lastarmes 148 (Verfahren nach dem Stand der Technik) beabstandet
sind, zu einem Einstellwinkel von 1° in einer Einstellung des statischen
Rollwinkels des Kopfes 120 von 1,24° führt, wohingegen ein Verdrehen
des starren Armabschnittes 156 um dieselbe Größe unter
Verwendung der Klemmelemente 180 und 198, die
gemäß der vorliegenden
Erfindung positioniert sind, zu einer Einstellung des statischen
Rollwinkels des Kopfes 120 von 1,38° führt. Mit anderen Worten wird
ein Lastarm 148 11% weniger Verdrehung des starren Armabschnittes 156 benötigen, um
die gewünschte
statische Rollwinkeleinstellung am Kopf 120 zu erreichen,
wenn das Verfahren der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem
nach dem Stand der Technik verwendet wird.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Erfindung besteht darin, dass die Asymmetrie des Lastarmes 148 zum
distalen Ende 178 hin verschoben wird, was die Wahrscheinlichkeit
von Außen-Spurfehlern (off-track
errors) verringert, wenn dieser in einem Plattenlaufwerk 110 (1) verwendet wird. Der Lastarm 148 besitzt
wie alle mechanischen Strukturen unterschiedliche Resonanzmodi.
Wenn ein Resonanzmodus des Lastarmes 148 angeregt wird,
wird der Lastarm 148 mit der Resonanzfrequenz schwingen.
Die resultierende Bewegung des Lastarms 148 kann in einem
Biegemodus, einem Verdrehmodus oder in einer Kombination der beiden
auftreten. Wenn der Lastarm 148 um die Längsachse 158 (2) symmetrisch ist, wird
der erste Biegemodus des Lastarmes 148 ein Schwingen des
Lastarms 148 in einer vertikalen Ebene oder entlang der
y-Achse hervorrufen.
Wenn jedoch eine Verdrehung an dem starren Armabschnitt 156 um
die Längsachse 158 zum
Einstellen des statischen Rollwinkels erfolgt, wird der starre Armabschnitt 156 unsymmetrisch
um die Längsachse 158,
was einen Verdrehmodus einleitet. Der Verdrehmodus des Lastarms 148 wird
ein Oszillieren bzw. Schwingen des Kopfes 120 horizontal
oder längs
der z-Achse 146 (2)
hervorrufen, was in Außer-Spurfehlern
(off-track errors) und in einer Begrenzung der Leistung des Plattenlaufwerkes 110 resultieren
kann. Die Größe der horizontalen Schwingungen
bei einem gegebenen Lastarm 148 hängt teilweise von der Lage
der Asymmetrie des starren Armabschnittes 156, die durch
die statische Rollwinkeleinstellung hervorgerufen wird, ab. Allgemein
gilt, dass die Größe der horizontalen
Schwingungen, die bei der Resonanzfrequenz erzeugt werden, und damit
die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Außer-Spurfehlern umso größer wird,
je näher die
Asymmetrie des starren Armabschnittes 156 an dem proximalen
Ende 176 liegt. Durch Bewegen des proximalen Klemmelements 198 näher an das
distale Ende 178 des starren Armabschnitts (4) wird die Asymmetrie des
starren Armabschnittes 156 weiter von dem proximalen Ende 176 weg
und näher
zum distalen Ende 178, verglichen mit dem Stand der Technik,
bewegt. Infolge wird die Größe der horizontalen
Schwingungen, die in dem Lastarm 148 der vorliegenden Erfindung
bei der Resonanzfrequenz erzeugt werden, verringert, wodurch die
Wahrscheinlichkeit von Außer-Spurfehlern
verringert und die Plattenlaufwerkleistung verbessert wird.
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Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung
besteht darin, dass die Einstellung des statischen Rollwinkels des
Kopfes 120 genauer ist, da der starre Armabschnitt 156 schneller
reagiert als das bei der Verwendung der Verfahren nach dem Stand der
Technik möglich
wäre. Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt höhere Spannungen bzw. Belastungen
in dem starren Armabschnitt 156 aufgrund einer kürzeren freien
Länge,
die zum Verdrehen verfügbar
ist. Diese höheren
Spannungen bzw. Belastungen verursachen ein schnelleres Erreichen der
Grenzspannung des starren Armabschnittes 156. Sie führen somit
zu einer schnelleren plastischen Verformung des starren Armabschnitts 156.
Infolgedessen ist die Empfindlichkeit einer Änderung des statischen Rollwinkels
hinsichtlich einer Änderung
im Einstellwinkel verbessert.
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Zusammenfassend ist ein Aspekt der
vorliegenden Erfindung auf ein Verfahren zum Einstellen eines statischen
Rollwinkels eines Kopfes 120 einer HGA 122 gerichtet.
Die HGA 122 umfasst einen Lastarm 148 mit einer
Länge 194,
eine Längsachse 158 und
einen starren Armabschnitt 156. Bei einem Schritt des Verfahrens
wird ein Bereich 204 hoher Belastung bzw. Spannung in dem
starren Armabschnitt 156 nahe einem distalen Ende 178 erzeugt.
Danach wird ein distales Klemmelement 180 mit dem starren
Armabschnitt 156 nahe dem distalen Ende 178 und
dem Bereich 204 hoher Belastung gekoppelt und ein proximales
Klemmelement 198 wird mit dem starren Armabschnitt 156 in
einer Distanz 200 von dem distalen Klemmelement 180 zum
proximalen Ende 176 hin gekoppelt. Die Distanz 200,
die die distalen und proximalen Klemmelemente trennt, beträgt weniger
als 30% der Länge
des Lastarms. Schließlich
wird mindestens eines der distalen und proximalen Klemmelemente 180 und 198 um
die Längsachse 158.
gedreht, derart, dass eine relative Winkelposition der distalen
und proximalen Klemmelemente 198 und 180 einen
Einstellwinkel erreicht, der zu einer Änderung des statischen Rollwinkels
des Kopfes 120 führt.
Dieses Verfahren resultiert in einer verbesserten Beziehung (Empfindlichkeit)
zwischen der Änderung
des statischen Rollwinkels und einer Änderung des Einstellwinkels.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden
Erfindung betrifft einen Lastarm 148 einer HGA 122 zur Verwendung
in einem Plattenlaufwerk 110. Der Lastarm 148 umfasst
einen Montageabschnitt 152, einen flexiblen Armabschnitt 154,
einen starren Armabschnitt 156 und einen Biegearm 160.
Der Montageabschnitt 152 ist geeignet, den Lastarm 148 mit einem
Spurzugriffsarm 124 des Plattenlaufwerks 110 zu
koppeln. Der flexible Armabschnitt 154 ist an dem Montageabschnitt 152 angebracht
und ist geeignet, eine Vorbelastung, die auf den Kopf 120 über den Biegearm 160 aufgebracht
wird, zu liefern. Der starre Armabschnitt 156 besitzt ein
proximales Ende 176, das an dem flexiblen Armabschnitt 154 angebracht ist,
ein distales Ende 178, das an dem Biegearm 160 angebracht
ist, eine Längsachse 158 und
einen Bereich 204 hoher Belastung mit mehreren Öffnungen 206.
Die Öffnungen 206 definieren
Konturen hoher Belastung bzw. Spannung des starren Armabschnittes 156,
wo eine plastische Verformung des starren Armabschnittes 156 während der
Einstellung des statischen Rollwinkels erwünscht ist.
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Es ist selbstverständlich,
dass, obwohl zahlreiche Eigenschaften und Vorteile unterschiedlicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zusammen mit Details der Strukturen und
der Funktion unterschiedlicher Ausführungsformen im vorstehenden
beschrieben wurden, diese Offenbarung lediglich beispielhaft ist
und Änderungen
an Details, insbesondere hinsichtlich der Strukturen und der Anordnungen
von Teilen innerhalb der Prinzipien der vorliegenden Erfindung vorgenommen
werden können, und
zwar in dem vollen Umfang, wie er durch die breite allgemeine Bedeutung
der Ausdrücke
in den beigefügten
Patentansprüchen
angegeben ist.