DE69418833T2

DE69418833T2 - Magnetkopfaufhängungseinheit

Info

Publication number: DE69418833T2
Application number: DE69418833T
Authority: DE
Inventors: Amanullah Khan
Original assignee: Read Rite Corp
Current assignee: Read Rite Corp
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2014-12-03
Also published as: EP0656622A1; US5568332A; JPH07210838A; DE69418833D1; EP0656622B1

Description

Querverweis auf mitanhängige Patentanmeldung

Aus der mitanhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 07/926 033, am O5. August 1993 für M.R. Hatch et al. eingereicht und auf die gleichen Rechtsinhaber übertragen, geht eine Magnetkopfaufhängungseinrichtung hervor, die unter anderem einen Tragbalken und ein Biegeteil aufweist, das ein Gleitstück hält. Die vorliegende Erfindung ist auf eine zur Reduzierung von Schwebe- bzw. Flughöhenvariationen durch Reduzierung einer Abstands- und Rollensteifheit und Erhöhung einer lateralen Steifheit dienende Modifikation der Kopfaufhängungseinrichtung gerichtet.

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine verbesserte Magnetkopfaufhängungseinrichtung und insbesondere einen modifizierten Biegeteilkonstruktion zur Reduzierung von Flughöhenvariationen und zur Erzeugung einer besseren statischen Lagekontrolle (Flachheit).

Beschreibung des Standes der Technik

Derzeit bekannte, beispielsweise bei Laptop- oder Notebook-Computern verwendete Plattenantriebe enthalten wenigstens eine drehbare Magnetplatte, wenigstens eine Magnetkopfeinrichtung zur Umwandlung von auf der Platte aufgezeichneten Daten und ein Drehkopfbetätigungsglied zum Transportieren des Magnetkopfes zu gewählten Datenspuren auf der sich drehenden Platte. Die Magnetkopfeinrichtung weist eine aus einem steifen Tragbalkenelement und einem federbelasteten Biegeteil hergestellte Kopfaufhängung auf. Am Ende des Biegeteils ist ein Luftlagergleitstück befestigt, das einen mit der Magnetplatte zur Aufzeichnung oder zum Lesen von Daten zusammenwirkenden Dünnfilmmagnetwandler hält. Beim Anbringen des Biegeteils am Gleitstück ist es zur Erzielung einer richtigen kardanischen Bewegung der Aufhängung notwendig, eine auf dem Biegeteil ausgebildete Tragvertiefung an einem vorbestimmten Punkt relativ zur oberseitigen Oberfläche des Gleitstücks zu positionieren.
Während des Betriebs des Plattenantriebs erzeugt die rotierende Magnetplatte eine aerodynamische Hebekraft durch Bildung einer Grenzschicht zum Gleitstück, während durch das Biegeteil und den Tragbalken eine entgegengesetzte Plattenspieler- oder Gramm-Tragkraft auf das Gleitstück ausgeübt wird. Die Resultierende der zwei entgegengesetzten Kräfte bestimmt die Flughöhe des Gleitstücks und seines Wandlers relativ zur Plattenoberfläche. In diesem Betriebsflugmodus bewegt sich das Gleitstück kardanisch um eine im Biegeteil ausgebildete Tragvertiefung. Die Bewegung des Gleitstücks ist Nickschwingen und Rollen unterworfen, während das Biegeteil Oszillationen in vertikaler Richtung senkrecht zur Ebene einer zugeordneten rotierenden Platte und auch Biegekräfte sowie Schwingen und Hin- und Herschwenken in lateraler Richtung erfährt. Diese Bewegungen des Biegeteils und Gleitstücks beeinflussen die gewünschte Konstanz der Flughöhe ungünstig, wenn sie nicht kontrolliert und minimiert werden. Durch Steuerung dieser Bewegungscharakteristiken des Biegeteils kann das Gleitstück so ausgebildet werden, daß es den Variationen der Topographie der zugeordneten rotierenden Plattenoberfläche eng folgt. Eine Magnetkopfaufhängungseinrichtung mit allen im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus EP-A-155746 bekannt.
Hauptziel bei der Konstruktion von in Magnetkopfaufhängungseinrichtungen verwendeten Biegeteilen ist es, Flughöhenvariationen durch Steuerung und Verminderung von Auf- und Ab- bzw. Nickschwingungs- und Rollsteifigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der lateralen Steifigkeit zu reduzieren. Das Biegeteil und angebrachte Gleitstück sind insbesondere bei hohen Resonanzfrequenzen Oszillation und Vibration und auch Biege- und Verwindungskräften sowie Hin- und Herschwenken und/oder lateraler Verschiebung unterworfen. Während des Ingangsetzens eines Plattenantriebs und während des Suchmodus, bei dem der Kopf auf die Datenspuren zugreift und radial zwischen ausgewählten Datenspuren bewegt wird, kann das Biegeteil bei einer Resonanzfrequenz eine unangemessene Vibration erfahren. Auch kann bei einem plötzlichen Anhalten der Kopfeinrichtung bei einem sich typischerweise in der Nähe radialer Enden der Datenspuren befindenden Zusammenstoßstopp die Einheit einen Spurausfall oder eine andere mechanische Störung erleiden, so daß das Biegeteil und sein Gleitstück insbesondere bei einer hohen Resonanzfrequenz einen Stoß erfahren und oszillieren. Außerdem kann ein exzessives Biegen des Biegeteils während des Betriebs eines Plattenantriebs eine Ermüdung des Biegeteil-Metallkörpers verursachen und bei Oszillationen hoher Amplitude in einem Bruch resultieren. Ein erwünschtes Ziel einer Biegeteilkonstruktion ist es, alle Resonanzfrequenzen zu erhöhen, um die Amplitude der Oszillationen zu reduzieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Kopfaufhängungseinrichtung bereitzustellen, bei welcher Flughöhenvariationen eines Luftlagergleitstücks effektiv reduziert sind.
Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Kopfaufhängungseinrichtung mit reduzierten Nickschwingungs- und Rollsteifigkeiten sowie erhöhter lateraler Steifigkeit bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe ist es, eine Kopfaufhängungseinrichtung mit einem Biegeteil und Gleitstück bereitzustellen, die beim Fliegen über eine rotierende Platte eine vertikale Bewegungs- und Oszillationsreduzierung erfahren.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Kopfaufhängungseinrichtung bereitzustellen, bei welcher das Biegeteil und Gleitstück eine signifikante des Schwingungs- und/oder Hin- und Herschwenkungsreduzierung während des Betriebs eines Plattenantriebs erfahren.
Gemäß dieser Erfindung enthält eine Kopfaufhängungseinrichtung nach Anspruch 1 ein Biegeteil, das mit einem durch eine U-förmige Aussparung begrenzten Finger gebildet ist. Das Biegeteil weist eine auf dem Finger ausgebildete Tragvertiefung auf, um die ein Luftlagergleitstück in kardanischer Bewegung relativ zur Oberfläche einer rotierenden Platte nickschwingen und rollen kann. Das Biegeteil weist primäre Stabilisatorabschnitte und sekundäre Stabilisatorarme auf, die durch langgestreckte Schlitze getrennt sind. Die Stabilisatorabschnitte und -arme wirken so, daß sie Nickschwing- und Rollsteifigkeiten bei gleichzeitiger Erhöhung lateraler Steifigkeit reduzieren. Dies hat zur Folge, daß die Flughöhe des Gleitstücks während einer Umwandlung der auf einer Oberfläche einer rotierenden Magnetplatte aufgezeichneten Daten im wesentlichen konstant gehalten wird.
Die hier offenbarte Erfindung ist insbesondere bei Magnetkopfaufhängungseinrichtungen, die etwa 0,080 (2,54 cm (0,080 Zoll) lange, 0,063 (2,54 cm (0,063 Zoll) breite und 0,017 (2,54 cm (0,017 Zoll) hohe Nanogleitstücke enthalten, anwendbar, jedoch nicht auf diese spezielle Anwendung beschränkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen detaillierter beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Kopfaufhängungseinrichtung ist, die einen Tragbalken und das neue Biegeteil nach dieser Erfindung aufweist;
Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Kopfaufhängungseinrichtung ist;
Fig. 3 eine vergrößerte Vorderansicht der Kopfaufhängungseinrichtung nach Fig. 1 ist;
Fig. 4 eine isometrische Darstellung ist, welche einen Verwindungsmodus des Biegeteils während des Betriebs in einem Plattenantrieb darstellt;
Fig. 5 eine isometrische Darstellung ist, die einen Hin- und Herschwenk- oder Schwingmodus des neuen Biegeteils während des Betriebs in einem Plattenantrieb darstellt;
Fig. 6 eine isometrische Darstellung ist, die einen Biegemodus des Biegeteils während des Betriebs in einem Plattenantrieb darstellt; und
Fig. 7 eine vergrößerte Draufsicht auf das in Fig. 1 gezeigte Biegeteil ist.
In der Zeichnung betreffen gleich Bezugszeichen gleiche Elemente. Es sei darauf hingewiesen, daß die Größen der verschiedenen Komponenten in den Figuren nicht im exakten Verhältnis zu stehen brauchen und der visuellen Klarheit wegen und zum Zweck der Erläuterung dargestellt sind.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Fig. 1 bis 3 stellen eine Kopfaufhängungseinrichtung dar, die aus einem Tragbalken 10, einem Biegeteil 12, einer Gesenk- bzw. Lochplatte 14 und einem Luftlagergleitstück 16 gebildet ist. Am Ende des Gleitstücks 16 ist ein wohlbekannter (nicht dargestellter) Dünnfilmwandler mit einem Wandlerspalt angeordnet. Wie in der Fig. 1 dargestellt weist die Kopfaufhängungseinrichtung einen zentralen dreieckartigen Hauptabschnitt 20, einen Blattfeder- oder flexiblen Abschnitt 22 und einen rechteckigen hinteren Befestigungsabschnitt 26 auf. Im hinteren Abschnitt 26 des Tragbalkens 10 ist ein Loch 28 vorhanden, um eine Laserschweißverbindung der Lochplatte 14 mit dem Tragbalken durch eine Anschlußfläche 30 zu ermöglichen. Die Lochplatte 14 vermittelt dem hinteren Abschnitt 26 des Tragbalkens Steifigkeit. Zur Reduzierung von durch gebogene Flansche 34 verursachten Beanspruchungen und zur Vermeidung von Knicken sind Entlastungsschlitze 24 vorhanden, wodurch die Flachheit des hinteren Abschnitts 26 beibehalten ist. Öffnungsförmige Ohren 38 erleichtern das Biegen des vorderen Abschnitts des Biegeteils 12, was zur Verstärkung des vorderen Endabschnitts des Biegeteils und zur Verhinderung einer Verformung des Biegeteilkörpers dient.
Das Biegeteil 12 ist am vorderen Ende des Tragbalkens 10 angebracht, beispielsweise durch Schweißen. Das Biegeteil 12 weist ein ovales hinteres Ende 36 und einen U- förmigen Finger 40 am vorderen Ende auf. Die Basis des U-förmigen Fingers zeigt in Richtung zum ovalen hinteren Ende 36 des Biegeteils. Der Finger 40 ist durch eine umgebende hufeisenförmige oder U-förmige Aussparung 42 definiert, die um den Finger 40 herum ausgebildet ist. Zwischen der Aussparung 42 und dem Umfang oder den Seiten des Biegeteils sind Auslegerabschnitte 44 angeordnet. Die Ausleger 44 dienen als Stabilisatorabschnitte zur Erzielung einer niedrigen Rollsteifigkeit während des Betriebs eines die Kopfaufhängungseinrichtung verwendenden Plattenantriebs.
Durch Erweiterung des Mittelabschnitts des Biegeteils 12 und durch Verengung des vorderen Endes und seines hinteren Endes 36 wird der externe Rollmomenteffekt wirksam reduziert. Die modifizierte Biegeteilkonstruktion ist durch hohe Resonanzfrequenzen und die gewünschte hohe laterale Steifigkeit charakterisiert. Die Breite des Biegeteilfingers 40 ist relativ groß gemacht, um die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Gleitstück und dem Biegeteil zu verbessern. Eine breite Biegeteilkonstruktion ermöglicht eine flachere Form, d. h. eine bessere Planarität der Struktur bei der Bildung und Herstellung der Aufhängung. Die Rollsteifigkeit wird durch konische Verjüngung des Aussparungsabschnitts reduziert.
Wenn die Kopfaufhängung auf eine rotierende Platte in einem Plattenantrieb geladen wird, ermöglicht das Biegeteil 12, daß das Gleitstück Variationen der Topographie der rotierenden Plattenoberfläche folgt. In den Biegeteilfinger 40 ist eine halbkugelförmige Tragvertiefung 50 geprägt. Die Höhe der Tragvertiefung 50 ist minimiert, um die Z- Höhe (vertikale Höhe der Kopfaufhängung) so klein wie möglich zu machen. Jedoch ist ein ausreichender Zwischenraum zwischen dem Tragbalken 10 und dem Gleitstück 16 vorhanden, um eine freie karadanische Bewegung zu ermöglichen, wenn dieses ohne Störung durch den Tragbalken um die Tragvertiefung 50 nickschwingt und rollt.
Gemäß dieser Erfindung sind in den Auslegerabschnitten 44 zwischen der Aussparung 42 und dem Umfang des Biegeteils 12 langgestreckte Schlitze 46 zur Erzeugung innerer primärer Stabilisatorabschnitte 48 und äußerer sekundärer Stabilisatorarme 52 ausgebildet. Die schmalen Längsschlitze 46 weisen vorzugsweise eine dreieckartige Form auf, bei der eine Dreieckspitze zum vorderen Ende des Biegeteils zeigt und die Dreiecksbasis dem hinteren Ende des Biegeteils zugekehrt ist. Diese Dreieckform hält gleichmäßige Beanspruchungen in der Struktur aufrecht.
Ein für Ausrichtungszwecke verwendetes Einstellungsloch 54 stellt einen Referenzpunkt zum Lokalisieren der Schlitze 46 bereit. Bei Verwendung des Zentrums des kreisförmigen Einstellungslochs 54 als Referenzpunkt ist die Vorderseite jedes der Schlitze 46 bei annähernd 2/3 des Abstandes vom Referenzpunkt zum vorderen Ende des Biegeteils 12 angeordnet, während das hintere Ende jedes Schlitzes bei etwa 1/3 dieses Abstandes vom Referenzpunkt angeordnet ist. Der Abstand des Zentrums des Einstellungslochs 54 vom Zentrum der Tragvertiefung 50 beträgt etwa 0,210 (2,54 cm (0,210 Zoll). Die dem Umfang des Biegeteils zugekehrten Seiten der Schlitze 46 folgen im wesentlichen dem Weg der Seiten des Biegeteils, so daß im wesentlichen eine konstante Breite für die sekundären Stabilisatorarme 52 bereitgestellt ist. Die sekundären Stabilisatorarme erzeugen in Kombination mit den primären Stabilisatorabschnitten 48 eine signifikante Verbesserung der lateralen Steifigkeit des Biegeteils.
Während des Betriebs in einem Plattenantrieb erfährt das Gleitstück 16 beim Fliegen über eine zugeordnete rotierende Platte generell Kräfte, die ein Verwinden, Hin- und Herschwenken und/oder -schwingen und Biegen erzeugen. In der Fig. 4 ist ein Verwindungsmodus des Biegeteils dargestellt. Die sekundären Stabilisatorarme 52 erzeugen eine Dehnung auf einer Seite des Biegeteils 12, während die andere Seite des Biegeteils eine Kompression erfährt, was ein Schwingen oder Schwenken des Biegeteils verursacht, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Fig. 6 stellt das einer Biegung in vertikaler, zur Oberfläche der zugeordneten (nicht dargestellten) rotierenden Platte senkrechter Richtung unterworfene Biegeteil dar.
Aufgrund der modifizierten Biegeteilkonfiguration, welche primäre Stabilisatorabschnitte und sekundäre Stabilisatorarme, die durch langgestreckte Schlitze getrennt sind, enthält, realisiert die Kopfaufhängungseinrichtung eine signifikante Verbesserung der niedrigen Nickschwingungs- und Rollsteifigkeiten und eine vergrößerte laterale Steifigkeit, so daß die Gleitstück-Flughöhe während des Betriebs des Plattenantriebs im wesentlichen konstant gehalten wird. Die laterale Steifigkeit wird durch die Bildung der sekundären Stabilisatorarme erhöht, die auf einer Seite des Biegeteils eine Dehnung und auf der anderen Seite eine Kompression erzeugen.
Bei einer tatsächlichen Ausführung der Erfindung war ein Biegeteil, welches ein Nanogleitstück hält, aus rostfreiem Stahl des Typs 304 mit einer Materialdicke von etwa 0,0012 (2,54 cm (0,0012 Zoll) einer maximalen Breite von 0,080 (2,54 cm (0,080 Zoll), einem vorderen Ende einer Breite von etwa 0,063 (2,54 cm (0,063 Zoll), einer Breite des hinteren Endes von etwa 0,060 (2,54 cm (0,060 Zoll) und einer Länge von etwa 0,025 (2,54 cm (0,025 Zoll) gefertigt. Der Biegeteilfinger war mit einer Vertiefung oder Biegung von etwa 0,02 (2,54 cm bis 0,03 (2,54 cm (0,02 Zoll bis 0,03 Zoll) relativ zur Ebene des Biegeteilkörpers ausgebildet. Die Breite jedes sekundären Stabilisatorarms 52 betrug etwa 0,006 (2,54 cm (0,006 Zoll), während die Breite jedes primären Stabilisatorabschnitts 48 etwa 0,008 (2,54 cm bis 0,010 (2,54 cm (0,008 Zoll bis 0,010 Zoll) betrug. Die Länge jedes Schlitzes 46 betrug etwa 0,09 ( 2,54 cm (0,09 Zoll), und die Breite der Basis jedes dreieckartigen Schlitzes betrug etwa 0,005 (2,54 cm (0,005 Zoll).
Bei der hier beschriebenen Verwendung des modifizierten Biegeteils dieser Erfindung in einer Kopfaufhängungseinrichtung in einem Plattenantrieb, bei welchem die Platte mit etwa 4500 U/min (Umdrehungen pro Minute) rotiert, waren die Roll- und Nickschwingsteifigkeiten bei etwa 2,9 bzw. 3,6 Mikronewtonmeter modelliert, während die laterale Steifigkeit bei etwa 12,97 Mikronewtonmeter pro Rotationsgrad modelliert war. Es wird angenommen, daß der Hin- und Herschwenkmodus größer als 7500 Hertz ist. Bei der modifizierten Biegeteilkonstruktion war die Bewegung des Biegeteils in der lateralen und vertikalen Richtung effektiv reduziert. Es sei darauf hingewiesen, daß bei Kopfaufhängungen des Standes der Technik die Nickschwingsteifigkeit kleiner als die Rollsteifigkeit war, was das Biegeteil für Störungen und ein Erleiden mechanischer Beschädigung empfindlicher macht.

Claims

1. Magnetkopfaufhängungseinrichtung zur Wandlung von Daten, die auf einer Oberfläche eines rotierenden Magnetplattenantriebs aufgezeichnet und von dieser Fläche ausgelesen werden, bestehend aus:

einem Tragbalken (10) mit einem daran ausgebildeten zentralen Hauptabschnitt (20),

einem mit dem Tragbalken verbundenen Biegeteil (12), das ein vorderes Ende und hinteres Ende und einen Finger (40) aufweist, der in einer Aussparung (42) in der Nähe des vorderen Endes vorsteht, wobei das Biegeteil (12) Auslegerabschnitte (44) aufweist, die zwischen der Aussparung (42) und der Peripherie oder den Seiten des Biegeteils (12) angeordnet sind,

einem ein vorderes und hinteres Ende aufweisenden Luftlagergleitstück (16), das mit dem Biegeteil (12) für eine freie kardanische Bewegung verbunden ist, bei der es während eines Einsatzes in einem Plattenantrieb über eine zugeordnete Platte fliegt,

dadurch gekennzeichnet, daß

in den Auslegerabschnitten (44) zwischen der Aussparung (42) und der Peripherie des Biegeteils (12) langgestreckte Schlitze (46) zur Erzeugung primärer innerer Stabilisatorabschnitte (48) und sekundärer äußerer Stabilisatorarme (52) ausgebildet sind, wodurch das Gleitstück (16) während des Einsatzes in einem Plattenantrieb in einer im wesentlichen konstanten Flughöhe gehalten wird.

2. Magnetkopfaufhängungseinrichtung nach Anspruch 1, mit einer den Finger (40) beschreibenden hufeisenförmigen Aussparung (42).

3. Magnetkopfaufhängungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Schlitz (46) im wesentlichen dreieckförmig ist und eine Seite aufweist, die eine Form definiert, welche ähnlich der Form eines benachbarten Abschnitts der Peripherie des Biegeteils ist, wobei eine andere Seite des Schlitzes (46) einen Weg definiert, der im wesentlichen parallel zu einer Seite der Aussparung (42) ist.

4. Magnetkopfaufhängungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, mit öffnungsförmigen Ohren (38) am vorderen Ende der Aussparung (42) zur Erleichterung der Erzeugung einer Biegung des vorderen Endes des Biegeteils (12).

5. Magnetkopfaufhängungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Einstellungsloch (54), das einen zentralen Referenzpunkt zur Positionierung des Schlitzes (46) im Biegeteil (12) aufweist.

6. Magnetkopfaufhängungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei das vordere Ende des Schlitzes (46) bei annähernd 2/3 des Abstandes vom zentralen Referenzpunkt (54) zum vorderen Ende des Biegeteils (12) und das hintere Ende des Schlitzes (46) bei annähernd 1/3 des Abstandes vom zentralen Referenzpunkt (54) zum vorderen Ende des Biegeteils (12) angeordnet ist.

7. Magnetkopfaufhängungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei am Finger (40) eine Tragvertiefung (50) zur kardanischen Aufhängung des Gleitstücks (16) ausgebildet ist.