換能器懸掛系統的製作方法
2023-04-26 08:23:56 3
專利名稱：換能器懸掛系統的製作方法
一般地講，本發明涉及換能器懸掛系統，更具體地說，涉及一種具有低飛行姿態(profile)的懸掛系統。
直接存取存儲裝置(DASD)，或磁碟驅動器都是在一個旋轉的磁記錄盤上的同心磁軌上存儲信息的。磁頭或換能器元件逐個磁軌地移動以記錄和讀取所希望的信息。一般地說，磁頭位於一個空氣支承滑塊上，該滑塊在磁碟的旋轉過程中在磁碟表面飛行。在近來推出的一些磁碟驅動器中，所述滑塊(或載體)懸浮在一液體薄膜上或支承在磁碟上。一個懸掛裝置將滑塊與一個轉動的或線性的致動器相連接。所述懸掛裝置給滑塊提供了支承。
所述懸掛裝置必須滿足幾個要求。所述懸掛裝置必須是靈活的並在垂直方向上提供一個偏置力。為了保持滑塊在磁碟上方恰當的高度飛行，上述偏置力對於空氣支承的舉力提供一個均衡力是必要的。還需要一種垂直靈活度，以允許滑塊裝到磁碟上方或從磁碟上方卸下。所述懸掛裝置的另一個要求是必須有一個用於滑塊的樞軸式連接。在製造過程和使用過程中的不規則性可能導致滑塊失調，對於這些問題，通過稍稍的上仰和轉動使滑塊得以均衡地保持在所述的空氣支承上。所述懸掛裝置的又一個要求是它在水平方向上必須是剛性的。這對於防止磁頭從一側移向另一側從而產生對錯誤磁軌的讀出是有必要的。
目前的懸掛系統的問題是要取得足夠低的上仰和轉動韌性用於空氣支承的飛行高度容限，與此同時，要取得足夠高的水平方向上的韌性以防止滑塊和懸掛裝置的支撐端之間的相對移動。
懸掛裝置的另一個要求是要有滿足磁碟驅動系統要求的徑向頻率響應。所希望的徑向頻率響應由在頻率上高共振和在增益上低共振構成。目前的懸掛裝置一般採用法蘭承載梁，它有不希望的低頻彎曲、扭曲和搖晃。這對於那些懸掛裝置的法蘭高度較小的情況特別明顯。
下面的參考文件列舉出了懸掛系統的例子美國專利5，208，712，於1992年5月2日公開;美國專利5，172，286，於1992年12月15日公開;美國專利5，138，507，於1992年8月11日公開;美國專利5，074，029，於1991年12月24日公開;美國專利5，063，464，於1991年11月5日公開;美國專利5，012，368，於1991年4月30日公開;美國專利5，003，420，於1991年3月26日公開;美國專利5，001，583，於1991年3月19日公開;美國專利4，996，623，於1991年2月26日公開;美國專利4，996，616，於1991年2月26日公開;美國專利4，991，045，於1991年2月5日公開;美國專利4，937，693，於1990年6月26日公開;美國專利4，853，811，於1989年8月1日公開;美國專利4，884，154，於1989年12月28日公開;美國專利4，868，694，於1989年9月19日公開;美國專利4，807，054，於1989年2月21日公開;美國專利4，167，765，於1979年9月11日公開;美國專利3，931，641，於1976年1月6日公開;歐洲專利申請484，906，於1992年5月13日公開;歐洲專利申請442，225，於1991年8月21日公開;日本專利申請01-213821，於1989年8月28日公開;英國專利申請2，193，833，於1988年2月17日公開;IBM技術公報33卷，第10B期，1991年3月，第392頁;IBM技術公報32卷，第3A期，1989年3月，第175頁;IBM技術公報第31卷第12期，1989年5月，第203頁。
在數據存儲容量大大增加的同時，磁碟驅動器的尺寸變得更小。大容量的磁碟驅動器一般來說在同一旋轉心軸上安裝有多個磁碟。為了在相同的高度下安裝更多的磁碟，每個磁碟之間的空間就要大大減小。僅有單張磁碟的磁碟驅動器也可以有一個有限的空間以滿足磁碟與外殼之間的懸空在實現更密集的盤空間和盤驅動器小型化的過程中，懸浮高度被證明是一個制約因素。所需要的是這樣一種懸掛系統，它具有低飛行姿態還能滿足性能要求。
簡單地說，在本發明的優選實施例中，一個懸掛系統包括一個承載梁(load beam)，一個加強部件(stiffner member)接在上述承載梁上。該加強部件和承載梁包圍著一個內腔。所述承載梁的一個第一端接在致動器臂上。所述承載梁有一個位於致動器臂和加強部件之間的彈性區。
一個柔性部件接在所述承載梁的第二端上。該柔性部件有一對柔性腿區(leg section)，它們伸向平片區。一個墊片與所述柔性部件的平片區相接。滑塊平臺部件(slider plate member)與所述墊片相接。帶有換能器的滑塊與滑塊平臺部件相接。承載梁的第二端有一個凹點(dimple)，它給滑塊平臺部件提供了一個點接觸，以使所述滑塊是可繞樞軸旋轉的。
為了更全面地對本發明的實質和優點加以理解，應藉助附圖作出更詳細的說明。
圖1是本發明數據存儲系統的示意圖;
圖2是圖1所示系統的頂視圖;
圖3是圖2所示系統的部分側視圖;
圖4是本發明懸掛系統在裝載位置上的側視圖;
圖5是本發明懸掛系統在卸載位置上的側視圖;
圖6是本發明懸掛系統的分解圖;
圖7是圖6所示系統的透視圖;
圖8是本發明懸掛系統的一個截面的示意圖;
圖9是先有技術中一個截面的示意圖;
圖10是彎曲剛度對比值(h/t)的曲線;
圖11是扭曲剛度對比值(h/t)的曲線;
圖12是本發明柔性部件的頂視圖的示意圖;
圖13是轉動韌性與收斂角(convergence angle)的曲線;
圖14是仰轉韌性對收斂角的曲線;
圖15是偏轉(yaw)韌性對收斂角的曲線;
圖16是切向韌性收斂角之曲線;
圖17是旋轉角對比值(a/L)的曲線;
圖18是一個分解圖，示出了本發明懸掛系統的製造過程;
圖19是一個透視圖，示出了本發明懸掛系統的製造過程;
圖20是一個透視圖，示出了本發明懸掛系統的製造過程;
圖21是圖7所示懸掛系統的透視圖，說明了接線過程;
圖22是懸掛系統另一個可選實施例的透視圖;
圖23是圖21所示懸掛系統頂視圖;
圖24是圖21所示系統側端圖;
圖25是圖21所示懸掛系統底視圖;
圖26是本發明懸掛系統磁頭區的詳細透視圖;
圖27是圖26所示系統第一截面圖;
圖28是圖26所示系統第二截面圖;
圖29是增益對頻率的曲線。
圖1示出了本發明數據存儲系統的示意圖，用一個通用標號10示出。系統10包含多個磁記錄盤12。每個磁碟12都有大量的同心數據磁軌。這些磁碟12都裝在心軸14上，心軸14與心軸馬達16相連。馬達16裝在底架18上。盤12、心軸14及馬達16構成磁碟迭放裝置20。
多個讀/寫頭30位於磁碟12的上方，以使每個磁碟12的表面都有相應的磁頭30。每個磁頭裝在多個懸掛裝置32的其中一個上，這些懸掛裝置依次與多個致動器臂34相連。臂34接在轉動的致動器36上。另一種方案是臂34也可以是轉動的致動器組的一個整體部分。致動器36使磁頭在磁碟12上徑向移動。致動器36一般含有一個旋轉部件38，安裝在旋轉軸40、馬達繞組42和馬達磁體44上。致動器36也裝在底架18上。磁頭30、懸掛裝置32、臂34及致動器36構成了一個致動器裝置46。所述的磁碟迭放裝置20和致動器裝置46密封在一個外殼48內(由虛線示出)，所述外殼提供了防止汙染的措施。
控制單元50對系統10提供全面控制。控制單元50一般包括有中央處理單元(CPU)，存儲單元和其它的數字電路。控制單元50與致動器控制/驅動單元56相連接，單元56依次接在致動器36上。這就允許控制器50對磁碟12上方的磁頭30的運動加以控制。控制器50接在讀/寫通道58上，讀/寫通道58依次與磁頭30相連。這便允許控制器50送數據到磁碟12上及從磁碟12接收數據。控制器50接在心軸控制/驅動單元60上，單元60與心軸馬達16依次相連。這便允許控制器去控制盤12的旋轉。主系統70，它一般是一個計算機系統，與控制器單元50相連接。系統70可以送數據到控制器50上以便在磁碟12上存儲，或者可以要求數字數據從磁碟上讀出並送到系統70上，DASD單元的基本操作是已知的，在「磁記錄手冊」一書中已詳細說明(C·丹尼斯·麥及埃裡克D·丹尼爾著，McGraw-Hill圖書公司出版，1990年)。
圖2示出的是系統10的頂視圖。一個裝載斜臺部件(loading ramp member)80位於磁碟迭放裝置的邊沿上，當致動器36使磁頭30移出盤位時，部件80自動地使磁頭30從磁碟12上卸下，斜臺80不是必須的。磁頭30也可以永久地放在磁碟之間的位置上。
圖3示出了斜臺80的側視圖，懸掛裝置32示出的是截面。部件80有多個斜面82及突出面84。用實線示出的懸掛裝置是處在突出面84上的卸載位置，用虛線示出的懸掛裝置處在承載位置，其中每一個都位於磁碟12的一個表面上。
圖4示出的是懸掛裝置32處在磁碟上方加載位置時的側視圖。
圖5示出的是懸掛裝置32處在離開盤12的卸載位置時的側視圖。
圖6示出的是磁頭30和懸掛裝置32的分解圖，它們的組合已知作為磁頭/懸掛裝置，並以標號98表示。
圖7示出的是整個裝置98的透視圖。
懸掛裝置32有一個臂安裝塊100，一個承載梁102及一個柔性部件104、一個加強部件106、一個墊片部件108、一個滑塊平臺部件110。磁頭30含有一個空氣支承滑塊120，滑塊120上有磁性讀出/寫入換能器元件122。多個電極板(electrical pad)124與元件122電性相連。滑塊120有一個空氣支承面126。
幾個軸127、128和129分別表示縱向、橫向和垂直方向。
安裝塊100用諸如不鏽鋼這樣的剛性材料製成，以防止損壞。安裝塊100的厚度範圍為在0.1到0.3mm，在一個優選實施例中，其厚度定為0.2mm。安裝塊100上有一個型模孔130，孔的周邊有型模法蘭132環繞。法蘭132有一個型模凸緣134。在裝置98製備之後，它們通過型模裝配到致動器臂34上。另一種方案是省略安裝塊100，通過焊接或其它適宜的連接方法使承載梁102直接安裝到臂34上。
承載梁102由諸如不鏽鋼這樣的剛性材料製成，厚度在0.025到0.075mm範圍內，最好為0.05mm。梁102基本上呈三角形。梁102有一個帶有型模孔142的安裝區140，該型模孔142的尺寸正好容納安裝塊100的型模法蘭132。利用諸如點焊等適宜的方式，梁102的底面與安裝塊100相接。懸掛裝置32的點焊位置用標號143來給出。
梁102有一對翼片144，它們伸展到其下面安裝塊100的邊緣處。翼片144的每一個都有一個孔146，孔146用於線路安裝，如美國專利5，074，029中所述那樣。
梁102有一個彈性區150，位於安裝部分140的前面。彈性區150有一個矩形彈性孔152，其兩側由兩個彈性腿154形成。在彈性區150之前是梁102的剛性區160。彈性腿154允許剛性區160沿軸156彎曲以使磁頭移上移下。通過使孔152的尺寸增加或減少，或完全取消孔152，可以改變彈性係數。
承載梁102的垂直韌性(Kv)由下式給出Kν=112Et13〔We×1F2〕;]]>其中Kv是垂直韌性;
E是鋼的彈性模量;
t1是承載梁的厚度;
W是兩個彈性腿154的寬度之和;
e是彈性腿154的長度;
F是從彈性腿154的中點到加載凹點170之長度。
在該優選實施例中，每個彈性腿154的寬度為1.4mm，孔寬為2.6mm，所給出的垂直韌性為2.1g/mm。
剛性區160有孔162和加工孔164。指形片166和接線片167從梁102的兩側向孔164伸展。指形片166用於在裝配過程中使梁102對準。剛性部分160的前端變窄直到頂端168。頂端168有一個加載凹點170。凹點170面向下，衝壓而成。從孔142的中心到凹點170的距離為12-20mm範圍內，最好為14.65mm。一對鎖緊片172(capture tab)從區160的兩側伸展接近頂端168。該鎖緊片172向下彎曲一個傾角，並通過鍛壓或使之厚度比梁102的其它部分薄，最好厚度為0.03mm。除接線片167、鎖緊片172和凹點170外，承載梁160是平坦的不變形的。
加強部件106由諸如不鏽鋼這樣的薄的剛性材料製成，厚度在0.025到0.05mm之間，最好為0.033mm。加強部件106基本上呈三角形，與梁102的剛性區160大致相對應。部件106有一個頂臺區180、底部182、一對側壁184及一個前壁186。側壁184基本上與底部182垂直。前壁186最好是從底部180向上到頂臺180平緩傾斜。另一種方案是前壁186可以基本上與底部182垂直或整個取消。該加強部件106有孔188和加工孔190，它們與梁102的孔162、164分別對應。該加強部件的這些特徵是利用衝壓過程形成的。通過使加強部件106的頂臺區180與梁102的剛性區160點焊起來，可使元件106和梁102連接在一起。加強部件106不覆蓋彈性區150，也不蓋住頂端168及凹孔170和鎖緊片172。在優選實施例中，加強部件從彈性區150的終端個展接近頂端168。
當加強部件106與梁102接合在一起時，於是形成了一個內腔192。該內腔在橫向128和垂直方向129上沿截面完全閉合。
承載梁102和加強部件106一起產生了一個其垂直很輕但剛性很強的部分。這一目的的達到並不必明顯地增加裝置98的整個輪廓的高度。側壁184隻需極小的高度以達到所希望的剛性結構。在一個優選實施例中，側壁的高度在0.1mm到0.3mm之間，最好為0.2mm。
圖8是承載梁102和部件106(盒式結構)的截面圖。對於這個結構而言，彎曲韌性(KB)和扭曲韌性(KT)由下式給出KB＝ 1/12 Eat3[2+6γ2β(2-β)+2(δ)γ3(1-3(1+2β)2)]KT=Gat33〔3(1+β(1+2γ)21+β+2(1+γ)δ+1-β 〕]]>其中E為鋼的彈性模量G為鋼的剪切模量t=t1+t22]]>γ＝ (h)/(t) ;
β＝ (b)/(a) ;
δ＝ (t)/(a) ;
為了與本發明的盒式結構作個比較，圖9示出了一種開放式懸掛裝置結構。對於這種開放式的結構而言，彎曲韌性(KB)和扭曲韌性(KT)由下式給出
KB＝ (E)/12 at3[1+12γ2β(1-β)+2δγ3(1+3(1-2β)2)]KT=Gat312(1+2γδ)]]>圖10示出了用於兩種盒式結構(β＝0.5和1)及兩種開放式結構(β＝0.5和1)的彎曲韌性對(h/t)的曲線，韌性的單位是歸一化的。從圖中可以看出盒式結構的韌性比類似尺寸的開放式結構的韌性優於1.5到10倍。
圖11是盒式結構和開放式結構的扭曲韌性對(h/t)的曲線。韌性的單位是歸一化的。從圖中可以看出盒式結構的扭曲剛性比類似尺寸的開放式結構的扭曲剛性好5到200倍。
柔性部件104由諸如不鏽鋼這樣的薄的剛性材料製成，厚度在0.02mm到0.03mm範圍內，最好為0.025mm。該柔性部件104是平坦、均勻的，基本上呈三角形。柔性部件104有一個加工孔200，它與加工孔164和190相對應。柔性部件104有一個舌形區202，它在尺寸和形狀上基本與承載梁102的剛性區160相似。舌形區202由孔204環繞著。
孔204由一對狹長孔區206和一個開闊孔區208構成。狹長孔區206將舌形區202分成一對柔性腿(flexure leg)210。一個平片區212(tab section)與腿210的端部相連，並由開闊孔區208將該平片區212與舌形區202分開。柔性部件104點焊在梁102的剛性區160的頂面上。腿210的尺寸這樣來設定，即讓它們自由地伸展直到超過承載梁102的兩側。在腿210的大約中部的位置上，有一個彎折或膝形區214。開闊孔區208的尺寸要保證梁102的凹孔170不被覆蓋。梁102的鎖緊片172的尺寸要保證它在腿210的下方。
墊片部件108被點焊在柔性部件104的平片區212的底側，墊片部件108的形狀基本上與平片區212的形狀相似。墊片108有一個指形片220，一個接線片221及一個凹形邊緣222。該凹形邊緣的尺寸要能給梁102的頂端168提供空隙。墊片部件108由諸如不鏽鋼這樣的薄的剛性材料製成，最好基本上與承載梁材料的厚度相同。
滑塊平臺部件110的形狀基本上與墊片108的相似。部件110有指形片230。部件110還有一個凹的舌形片232，它向下伸展正好與梁102的凹點170接觸。在另一個實施例中，凹點170可以形成在滑塊平臺部件110上並向上凸起以與承載梁102的頂端接觸，梁102上不再有凹點170，部件110點焊在墊片108上。用一種合適的粘合劑如丙烯酸 使滑塊120粘合在部件110上。滑塊120連接在平臺110上，以使凹點170正好位於滑塊120的重心上。滑塊120用耐磨損材料製成，最好是用陶瓷。
柔性腿的中心線在其根部被進一步分開，在根部處，所述柔性部件與承載梁相接，兩條柔性腿從根部開始漸漸靠近，在平片區212處相連。腿的寬度在其根部較寬，在平片區處較窄，而且腿的中心線不是直的，有一個彎曲214在彎曲處角度的變化使得中心線形成一個相對於懸掛裝置的縱向中心線而言的凸形曲線。
圖12示出了腿210和滑塊120的示意圖，其中L是腿210的長度，B1是腿接近平片區212處的寬度，B2是腿210與柔性部件104的其它部分相接處的寬度，d＝[(B1+B2)/2]是腿210的平均寬度，θ是腿210的收斂角，a和b表示從滑塊的重心(凹點170)分別到柔性腿210的端頭和兩側的距離。對於柔性部件104，可有以下公式a)轉動韌性KR(繞軸127彎曲)KR=8EI1L(sin2θ+3βsinθ+3β2+38cos2θ)]]>b)上仰韌性KP(繞軸128彎曲)KP=8EI12(cos2θ-3acosθ+3a2+38sin2θ)]]>c)偏轉韌性KY(繞軸129彎曲)KY=8EI22(sin2θ+3βsinθ+3β2+3ρ2cos2θsin2θ+12ρ2cos2θ)]]>d)剪切韌性KT(沿軸128線性移動)KT=8EI2L3〔sin2θ+3βsinθ+3β2+3ρ2cos2θβ2(cos2θ+12ρ2sin2θ)+12ρ2(βsinθ+13))]]>
其中a＝ (a)/(L) β＝ (b)/(L)I1＝ 1/12 dt3I2＝ 1/12 d3tρ2＝ 1/12 ( (d)/(L) )2圖13、14、15及16分別示出了柔性中件104的轉動、上仰、偏轉及剪切韌性對收斂θ的曲線。韌性的單位已歸一化。
使腿210的寬度逐漸變窄有一個好處，即滑塊120繞軸128的轉動會減少。一般來說，從凹點170壓向平臺部件110的力使腿210向下彎曲朝向滑塊120並使滑塊120轉動以使部件122向下移動。由於滑塊要延伸超過裝置32的邊緣而定位，所以這個問題會變得嚴重，希望保持滑塊儘可能水平。柔性部件104允許某些較小的上仰和轉動以均衡操作，但是滑塊120最初始時應是接近水平的。通過調整腿210的錐度可以消除或減小繞軸128的轉動。當零轉動被希望時可採用以下公式(a)/(L) ＝ 1/(1-a) [ (alna-a+1)/(1na) ]
其中a= (B1)/(B2)圖17示出了對三種不同錐形度(B1/B2)的滑塊轉動角對滑塊位置的曲線。角度的單位用g/L歸一化，其中g是凹點170的高度。可以看出腿210的錐形化可以減小任何不希望的轉動。
在本發明的優選實施例中，柔性腿的中心線在其根部被分開2.9mm。在膝部被分開2.5mm，在平片區被分開0.8mm。柔性腿寬度在腿根部為0.5mm，在膝部為0.4mm，在平片區為0.3mm，柔性腿的長度為3.5mm，從腿根部到膝部θ＝9°，從膝部到平片區θ＝22°。在布了線的情況下，這些尺寸所給出的上仰韌性為0.12N-mm/弧度，轉動韌性為0.12N-mm/弧度。要優選柔性腿的角度及錐形寬度和長度，以增加橫向韌性到35N/mm，同時保持低的上仰韌性和轉動韌性。
圖18、19和20說明了本發明懸掛裝置的製造過程。圖18示出了安裝塊100、板材300、板材302、板材304的分解視圖。板材300、302及304是不鏽鋼薄板，被蝕刻成予希望的部件。板材300含有柔性部件104，板材302含有承載梁102及墊片108，板材304含有加強部件106及滑塊平臺部件110。從圖中可以看出，承載梁102和墊片108有同樣的厚度，加強部件106和滑塊平臺部件110也有同樣厚度。
蝕刻之後，板材302被衝壓以形成接線片167和221、鎖緊片172及凹點170的低陷表面。板材304被衝壓以形成加強部件106的倉192。這些部件然後按圖19所示的那樣裝配到位。部件在焊點143處被點焊在一起。然後，如圖20所示的那樣，板材300、302、304上的多餘材料被切除。彈性區150然後稍向下彎曲一個所需角度以使滑塊定位在盤的上方。接著安裝滑塊120並接通線路。在所述優選實施例中，滑塊120的厚度為0.425mm。
圖21示出了裝置98位於加工夾具上的透視圖。加工夾具含有銷釘310、312、314及316。銷釘310穿過塊100的孔130及梁102的孔142。銷釘312分別穿過加強部件106、梁102及柔性部件104的孔190、164及200。銷釘310及312用於在裝置98的製備過程中保持各個部件處於合適的準直狀態。裝置98製備過程的最後一個步驟是加引線318。引線318接到磁頭30的電極片124上以形成讀/寫通道58。引線318是採用超聲波焊接技術接在磁頭30的電極片124上的。然後，採用如U.S.P.5，074，029中所述的粘合膠粒320使引線粘合在裝置98上。合適的粘合劑有紫外線固化粘合劑。引線318被接在接線片221和167上。銷釘314和316用於在安裝過程中使引線318適當定位。引線318然後通到讀/寫通道58上。引線318在裝置98上經過的那一側由裝置98在磁碟迭層上的取向來確定，引線318最好在遠離心軸14的那一側。
圖22說明了另一種方案的布線方式的裝置98的透視圖，引線318經過懸掛裝置頂端。銷釘312有一個狹槽322用於在裝配過程中使引線318對直。
圖23、24、25分別示出了含有引線318的一個完整的裝置98的頂視圖、側視圖及底視圖。
圖26示出了裝置98的磁頭部分的透視圖。圖27和28示出了圖26所示部分的不同截面。注意，凹點170產生了與平臺110的舌形片232的點接觸。這樣就可允許滑塊上仰(繞橫軸128轉動)和轉動(繞縱127軸轉動)。為了達到這種動作的目的，腿210在垂直方向129上彎曲。從圖中可以看出，鎖緊片172限制了腿210在向下方向上的彎曲。這一限制可使裝置98特別是引線318在裝配過程中免受衝擊而損壞，還保證了無論何時磁頭都不會接觸磁碟表面上。這一限制在圖22所示的另一種布線方案中也是必要的。值得注意的是凹點170的高度要仔細加以選擇，以使鎖緊片172定位下滑塊120的柔性腿210之間的垂直空間的中心。凹點高度要選擇得足夠大，以在滑塊120和加強突臺180的尖端之間產生一個空間，所述加強突臺180的尖端接近承載梁的頂端168。在承載梁的頂端的操作過程中，由於所加負載經凹點170傳到空氣支承上，直接位於滑塊上的加強部件和柔性部件會偏折，所以，所述空間要足夠大，以允許這種彎曲變形，還能允許滑塊的上仰偏移(繞橫軸128轉動)和轉動偏移(繞縱軸127軸動)。然而，凹點高度又不能選擇得太大，這是由於凹點高度直接增加了載帶滑塊的懸掛裝置的姿態高度並限制了磁碟之間的空間。在本發明的優選實施例中，最佳凹點高度為0.05mm。
滑塊120、滑塊安裝平臺110、凹點170、承載梁頂端168及柔性部件104的總高度在該優選實施例中為0.583mm。優選的布線側被含在這個高度中，這樣，導線不會使懸掛系統伸進如圖5所示大約1.5mm的磁碟與磁碟之間最小空間的能力削弱，允許每個懸掛裝置有0.17mm的富餘度。如果磁碟與磁碟之間的最小空間不作要求，那麼如圖22所示的另一種布線方式可以用於磁碟與磁碟之間為1.8mm或更大的空間上。
現在可以理解本發明的工作情況。最初，磁頭/懸掛裝置98撤離斜臺部件80的突臺84上的磁碟12。這是卸載狀態。心軸馬達16使磁碟12旋轉。當希望從磁碟12中的一個磁碟上讀或寫數據時，控制單元50使致動器馬達36去移動裝置98，使之移向盤12。這時，裝置98從斜臺82上滑下，直到定位在磁碟12的其中一個的表面上方。此後，數據可以從磁碟12的其中一個盤的數據軌跡上記錄或讀取。
磁碟12的旋轉會在滑塊120的空氣支承表面126上形成一個空氣支承。這能使滑塊浮在磁碟12的表面的上方。承載梁102的彈性區150施加一個力使滑塊朝向磁碟12的表面，這樣可保持一個合適的飛行高度。
裝置98在彈性區150和磁頭30之間形成剛性結構。這樣可通過使用加強部件106和染102取得很低的飛行姿態。裝置98還提供一個用於滑塊120的低姿態樞軸裝配。這是利用一串薄的迭層部件來完成的，這樣，即使在極小的尺寸下也允許樞軸裝配的精密配合。樞軸裝配的另一個特徵是鎖緊片172的使用。這些片172防止腿210在垂直方向上過份彎曲。於是，當磁頭從磁碟12上卸下以及在懸掛裝置的製備中，可限制磁頭30產生遠離梁102的頂端的移動。這有助於防止行線318彎曲或損壞。
本發明給出了與現有的懸掛裝置相比的製造方面的幾個優越性。在本發明中，不讓柔性部件去產生如現有技術那樣的柔性腿和滑塊之間的空間，而是利用一迭薄的部件來產生這個空間，如前面所說明的那樣，這種設計允許該柔性部件安裝在承載梁上與滑塊相對的那一側上。在現有技術中，所述柔性部件裝在承載梁和滑塊之間。本發明的設計允許使用「頂端向下(tops down)」的裝配方法，在這裡，各個部分處理成多層組元的組合。這樣，可產生鎖緊片特徵，而不必在焊接之前使用任何襯墊元件。由於柔性部件處於迭層結構的最後一層，並且是不成形的，所以不必考慮間空尺寸(clearance dimension)或靜態上仰及轉動角的生產偏差。在先有技術中的柔性部件，其尺寸有生產偏差，這是由於在形成過程中所使用的模具會根據材料的厚度和屈服強度使柔性腿的間空偏離滑塊。而本發明柔性部件的厚度可以根據設計要求而變化從而可生產多種產品，又不受任何生產模具的影響也不會存在在通常的生產柔性部件的過程中所經歷的通常的尺寸偏差。於是，可以根據其獨特的韌性需要，將不同厚度的柔性部件用在不同尺寸的滑塊或不同尺寸的空氣支承上。
使滑塊發生沿軸128的橫向移動的共振是不希望的，因為它局限了致動器的性能。共振方式包括扭曲和橫向搖晃。先有技術中的法蘭開放結構懸掛裝置趨向於使這些共振低於3000Hz。對於本發明的盒式結構將會有更高的共振頻率。
圖29示出了在懸掛裝置的彈性腿處和滑塊120的增益對頻率之曲線。本發明的懸掛裝置具有高頻徑向共振，且有可控增益。對於同樣尺寸的法蘭開放結構的先有技術的懸掛裝置，第一扭曲方式大約為2000-3000Hz，且有更大的增益。對於本發明而言，第一扭曲方式大約為5000Hz，且有零增益。因此，先有技術的懸掛裝置通常會以相當大的成本增加阻尼裝置，而本發明的懸掛裝置則不需要阻尼裝置。圖29的測試是在一個振動機上進行的，振動機質量與盤致動器相比大得多，當安裝在致動器上時，其增益會低得多。
與先有技術中一般的側法蘭懸掛裝置相比，盒式結構能產生極低和平滑的側姿態。這個小的側面積及更平滑的表面會產生由於空氣渦流引起的更小的懸掛裝置的波動及由於空氣在盤驅動系統中的流動所引起的更小的偏離磁軌的誤差。
本發明總的結論是有低姿態的懸掛裝置，它用於較小尺寸磁頭是理想的。這種低姿態可使磁碟與磁碟之間的間隔更小，由此可允許一個磁碟驅動系統有更多的盤，從而增加數據存儲容量或者在更小的磁碟匣內有同樣的存儲容量。
在另一個實施例中，柔性部件不是一個單獨的部件，而是與承載梁102和墊片108成為一個整體，柔性腿210接在承載梁102的指形片166處及墊片108上。
這是詳細地說明了本發明的優選實施例，顯然，對於本領域專業人員在不背離本發明的範圍下，可以作出如權利要求所列舉的那些本發明實施例的改型。
權利要求
1.一種懸掛系統，包括一種換能器安裝部件，用於安裝一個換能器元件；以及一個連接部件，用於使所述換能器安裝部件連接到一個支撐部件上，所述連接部件的特徵在於有一個基本上柔性的區和一個基本上剛性的區，所述剛性區位於所述柔性區和所述換能器安裝部件之間，該剛性區由一個壁區構成，該壁區沿著一個截面構成一個閉合的內倉。
2.一種懸掛系統，其特徵在於包括以下各部件的組合，即一個承載梁，它有一個第一端用於與一個支撐部件相連接;一個第二端，具有一個凸起的接觸點;一個加強部件，連接在所述承載梁的所述第一和第二端之間，形成一個沿著一個截面的閉合的內倉;一個柔性部件，連接在所述承載梁的所述第二端，該柔性部件具有伸展超出承載梁的多個柔性腿部件;以及一個換能器安裝部件，用於安裝一個換能器元件，接到所述腿部件上，該換能器部件與所述承載梁的所述接觸點接觸。
3.根據權利要求2的系統，其特徵在於其中所述換能器安裝部件包括一個流體支承滑塊，一個第一平臺部件接在所述滑塊上，所述第一平臺部件有一個與所述凸起接觸部件相接觸的區，以及一個連接在所述第一平臺部件和柔性腿部件之間的一個第二平臺部件。
4.根據權利要求1或2的系統，其特徵在於包括一個接在換能器安裝部件上的換能器元件。
5.一種懸掛系統，包括一個支撐部件;一個換能器部件;一個連接部件，用於使所述換能器部件與所述支撐部件相連接;一個數據存儲磁碟，位於接近於所述換能器部件的位置;一個旋轉裝置，與所述磁碟相連接，用於使所述磁碟轉動;以及一個移動裝置，與所述支撐部件相連接，用於使所述換能器部件相對於所述磁碟移動;所述連接部件的特徵在於有一個基本上柔性的區和一個基本上剛性的區，所述剛性區位於所述柔性區和所述換能器部件之間，該剛性區由一個壁區構成，該壁區沿著一個截面閉合成一個內倉。
6.根據權利要求1或5的系統，其特徵在於所述壁區包括一個第一平坦部件和一個第二彎曲部件，該彎曲部件有三個側面。
7.根據權利要求1或5的系統，其特徵在於包括一個樞軸裝置，用於使換能器部件連接到連接部件的剛性區上。
8.一種懸掛系統，其特徵在於包括以下部件的組合一個支撐部件;一個承載梁，它有一個用於與支撐部件相連接的一個第一端，一個具有一凸起接觸點的一個第二端;一個加強部件，連接在承載梁的第一和第二端之間，沿著一個截面形成一個閉合的內倉;一個柔性部件與所述承載梁的所述第二端相連接，該柔性部件有伸展超出承載梁的多個柔性腿部件;一個換能器部件，連接在柔性腿部件上，該換能器部件與承載梁的所述接觸點接觸;一個數據存儲磁碟，位於與換能器部件十分接近的位置;一個旋轉裝置，與所述磁碟連接，使磁碟轉動;一個移動裝置，與所述支撐部件連接，用於使所述換能器部件相對於磁碟移動。
9.根據權利要求2或8的系統，其特徵在於所述承載梁有一個位於所述加強部件和支撐部件之間的彈性區。
10.根據權利要求2或8的系統，其特徵在於所述承載梁有一對環繞著位於加強部件和支撐部件之間的一個孔的彈性腿。
11.根據權利要求2或8的系統，其特徵在於所述加強部件形成所述閉合的內倉的至少三個側面。
12.根據權利要求2或8的系統，其特徵在於所述加強部件包括一個底區，一個與底區相連接的側壁區，以及一個與側壁區相連的突起區。
13.根據權利要求8的系統，其特徵在於所述換能器部件包括一個流體支承滑塊、一個與該滑塊相連接的換能器，一個與該滑塊相連的第一平臺部件，該第一平臺部件帶有一個與所述凸起接觸部件相接觸的區，以及一個第二平臺部件，接在所述第一平臺部件和柔性腿部件之間。
14.根據權利要求3或13的系統，其特徵在於所述加強部件位於承載梁的同一側。
15.根據權利要求3或13的系統，其特徵在於所述第一平臺部件的厚度基本上等於所述加強部件的材料的厚度。
16.根據權利要求3或13的系統，其特徵在於所述第二平臺部件的厚度基本上等於所述承載梁的材料的厚度。
17.根據權利要求2或8的系統，其特徵在於所述承載梁包括至少一個伸展區，它在其中一個柔性腿部件與換能器部件之間伸展。
18.根據權利要求2或8的系統，其特徵在於每個柔性腿部件都有一個中心線，該中心線相對於另一個中心線以一個第一角度收斂。
19.根據權利要求2或8的系統，其特徵在於每個柔性腿部件在其中心線上都有一個彎折，這個彎折將所述柔性腿分成一個第一部分和一個第二部分，以使第一部分的中心線以第一角度傾斜，所述第二部分的中心線以一個第二角度傾斜。
20.根據權利要求2或8的系統，其特徵在於所述柔性腿部件的寬度呈錐形。
全文摘要
一種懸掛系統，包括一個使換能器元件連接到一個支撐部件上的承載梁。該承載梁有一個形成了一個閉合內倉的加強部件。該加強部件增加了所述懸掛裝置的剛性。換能器元件利用一個樞軸裝置接到承載梁上。樞軸裝置由多個層迭在一起的薄片構成。其結果是獲得低飛行姿態的懸掛系統。
文檔編號G11B5/48GK1108418SQ9411505
公開日1995年9月13日 申請日期1994年8月16日 優先權日1993年9月16日
發明者諾曼·K·弗拉特, 艾倫·P·喬吉, 奧斯卡·J·魯艾澤 申請人:國際商業機器公司