帶有優化的懸掛裝置的旋轉壓電微動臂機構的製作方法

2023-05-21 03:25:56 1

專利名稱：帶有優化的懸掛裝置的旋轉壓電微動臂機構的製作方法
背景技術：
在盤的信息磁軌上飛轉的SLD安裝在動臂機構的懸掛件上，此懸掛件具有負荷梁，後者的一端(近端)具有基板，另一端(遠端)具有彎曲件、SLD位於其上。負荷梁靠近基板處有一彈簧區，其厚度薄於其它區域，它產生一個力幫助維持飛旋的SLD的穩定性。懸掛件的基板裝在動臂機構的臂上，後者由伺服系統控制以便定位SLD。在1998年6月9日頒布給Tokahiro Imamura等並轉讓給Fujutsu有限公司的美國專利No.5,764,444中公開了這種用於盤驅動器中磁頭微小移動的類似機件。但是，這種機件不能以高效率精確地控制磁頭的位移。
由於硬碟存儲容量不斷增加，要使動臂機構和伺服系統快速而精確地把SLD定位在所需的磁軌上就變得日益困難。已開發了多種微動臂機構或精細跟蹤馬達來解決這些問題，由於是把微動臂機構加在懸掛件上和原先的動臂機構一起工作，所以稱為雙級系統。
近來，壓電材料越來越多地應用在微動臂機構上，它們在一定的電壓下能高效地伸長或收縮。在當前的雙級伺服系統的設計中，壓電微動臂機構有兩種懸掛方案。一種是懸掛型即微動臂機構裝在懸掛件的近端(靠近彈簧區)，另一種是SLD型即微動臂機構安裝在懸掛件的遠端，在SLD和彎曲件之間(稱為背負式(piggy back)設計)。
微動臂機構設計中對懸掛件的挑戰在於SLD應在雙級伺服系統的控制下得到大的橫向位移，帶有微動臂機構的懸掛組件應能有儘可能高的諧振頻率和儘可能高的強度，且不得影響SLD的飛旋。
本發明的另一目的是為懸掛型的設計提供一種新型的懸掛件，它帶有這種微動臂機構，有高的橫向位移，並有高的諧振頻率。
根據本發明的實施例的微動臂機構包括對稱設置的兩個活動臂，每一個臂包括環形部分和平直部分，在該結構中有一層或多層壓電材料。它們設置在通過分別位於兩臂的兩端、稱為連接體的兩個部分連接的一個實體內。兩個活動臂連接到兩個電極片。當在這兩個電極片上加相反極性的一定電壓時，在其長度方向上一個臂伸長而另一個臂收縮。如果一個連接體被作為固定端固定，它就會產生轉矩，使臂的環形部分作旋轉運動，並使平直部分偏轉，使得作為自由端的另一連接體將沿跟蹤軸得到大的偏轉。
對於懸掛型微動臂機構，這種類型的設計的懸掛件的實施例包括負荷梁，後者具有包括近端和遠端的剛體。負荷梁的近端包括基板和負荷梁近處的彈簧區。彎曲件包括兩個部分一部分是實體，與負荷梁的剛體相連；另一部分是遠端，用焊接法與負荷梁的遠端相連。讀寫頭(SLD)位於負荷梁遠端的彎曲件的遠端上。負荷梁上有一連接區將剛體和遠端相連，彎曲件上也有一連接區將剛體和遠端相連，它們都設計成能容易地使遠端作橫向運動。在負荷梁或彎曲件的連接區有一旋轉壓電微動臂機構，它也使剛體和負荷梁的遠端相連。當加有電壓時，微動臂機構就驅動負荷梁的遠端沿跟蹤軸隨SLD而偏轉。
對於背負型，實施例設計包括帶有負荷梁和彎曲件組件的懸掛件；SLD；旋轉壓電微動臂機構，所述微動臂機構一端連到SLD，另一端利用樹脂或其他粘結劑連接到彎曲件(負荷梁的遠端)。加電壓時，微動臂機構將驅動SLD沿跟蹤軸偏轉。


圖1.1是根據本發明的旋轉型壓電微動臂機構，它如果尺寸大小不同，則既可用於懸掛型又可用於背負型設計，圖1.2是圖1.1的微動臂機構的透視圖；圖2是根據本發明的具有圖1.1所示微動臂機構的懸掛型懸掛組件的俯視圖；圖3.1是圖2中具有SLD的懸掛件的側視圖；圖3.2是圖1.1中背負式設計的具有微動臂機構和SLD組件的懸掛件側視圖；圖4.1是圖2中負荷梁的側視圖；圖4.2是圖4.1中負荷梁連接區的詳細的透視圖；以及圖5是圖2中彎曲件的示意圖。
根據本發明的旋轉微動臂機構實施例的基本結構示於圖1.1。有兩個用壓電材料製成的、以這樣的方式設置的活動臂1和2，即，它們包括兩部分環形部分和平直部分，相對於中心線對稱配置。活動臂1和2在其兩端分別通過兩個連接體6和7連接在一起，但在結構上仍彼此絕緣。標號5是兩個直臂之間的絕緣層。有兩個電極片3和4，它們分別與活動臂1和2相連。如果選擇連接體6作為固定端，則連接體7就是自由端。在電極片3和4上加極性相反的電壓時，一個臂就會在長度方向上伸長，而另一個收縮，導致環形部分旋轉，平直部分偏轉，從而導致自由端7的跟蹤運動。
對於按照本發明的懸掛型設計，圖2中示出具有跟蹤微動臂機構10的磁頭懸掛組件100。如圖所示，懸掛組件100包括有彎曲件40的負荷梁30，在負荷梁30上的動臂機構10和在彎曲件40上的SLD(讀寫頭)。
從圖4.1可以看到，負荷梁30具有帶基板26的近端21；靠近基板26的輻射狀部分或彈簧區22；剛體23；遠端25以及連接區24，它把負荷梁30的遠端25和剛體23連接起來。
從圖5可以看到，彎曲件40包括實體34；帶舌板32的遠端31，SLD即位於其上(懸掛型設計)；連接區33，它把遠端31與實體34連在一起。組裝之後，遠端31將被安裝在負荷梁30的遠端25上，實體34將通過焊接法安裝在負荷梁30的剛體23上。SLD用樹脂安裝在遠端31的舌板32上，如圖2和圖3.1所示。
壓電微動臂機構10用樹脂或其它粘結方法安裝在負荷梁30的連接區24上，使得負荷梁30的剛體23連接到微動臂機構10的作為固定端的連接體6，負荷梁30的遠端25連接到連接體7作為自由端，如圖2所示。
負荷梁30的連接區24和彎曲件40的連接區33都包括一些呈曲線或直線形的用長條薄片構成的連接臂，如圖4.2和圖5所示，所以很容易使遠端25隨彎曲件40的實體31和SLD 20作橫向移動。
當根據跟蹤控制信號在動臂機構10上加上一定電壓時，其臂的運動在自由端7產生轉矩和偏轉，並導致負荷梁30的遠端25沿跟蹤軸50作橫向移動，如圖2所示。
對於背負式設計，動臂機構10以這樣的方式安裝在彎曲件40的遠端31上，即，連接體6粘結在舌片32上作為固定端，而連接體7用樹脂與SLD 20粘結作為自由端，如圖3.2所示。
當微動臂機構10通過伺服控制系統獲得一定電壓時，臂1和2的運動就會使自由端7隨SLD 20沿跟蹤軸50偏轉，如圖2所示。
對於本專業的技術人員來說，可在不背離上述及權利要求書所定義的本發明的精神或範圍的情況下，對本文所示的微動臂機構和硬碟驅動器懸掛件作各種其它的變化和修改。
權利要求
1.一種微動臂機構，它包括具有對稱軸的可移動結構，所述可移動結構相對於所述對稱軸分成兩部分，它們可以產生相同但方向相反的運動；兩個用壓電材料製成的活動臂；在其兩端分別連接所述兩個活動臂的兩個固定結構。
2.如權利要求1所述的微動臂機構，其特徵在於所述可移動結構包括在所述對稱軸上的旋轉中心，所述可移動結構圍繞所述旋轉中心旋轉。
3.如權利要求2所述的微動臂機構，其特徵在於所述兩個活動臂分別包括兩個尺寸相同的半圓部分和兩個平直部分，它們對稱地位於對稱軸的兩側。
4.如權利要求3所述的微動臂機構，其特徵在於所述活動臂的所述兩個半圓部分可以圍繞所述旋轉中心形成一個圓，同時，其平直部分在同一側會合，並保持相對於所述中心線的對稱。
5.如權利要求4所述的微動臂機構，其特徵在於所述固定結構包括把所述兩臂的所述兩半圓部分的兩個端部連接起來的、在所述圓內的實體；以及把所述兩臂的所述平直部分的端部連接起來的、在所述圓外面的分離實體。
6.如權利要求5所述的微動臂機構，其特徵在於所述兩實體以這樣的方式連接所述兩臂，即，使所述結構中所述兩臂的壓電材料彼此隔離，並且在所述環形臂和所述圓內的所述連接體之間至少有一個連接點以便改善強度。
7.如權利要求5所述的微動臂機構，其特徵在於所述兩個活動壓電臂連接到所述兩臂的環形端部的所述固定連接體的兩個電極片上，所述電極片同時接受數值相同但極性相反的電壓。
8.如權利要求1所述的微動臂機構，其特徵在於所述結構中的所述壓電材料可以是一層或多層。
9.如權利要求1所述的微動臂機構，其特徵在於所述連接體的形狀至少是矩形，梯形，圓形或它們的組合中的一種。
10.一種盤驅動器懸掛件，它包括負荷梁，它具有剛體、近端和遠端、在所述近端和所述剛體之間的彈簧區以及所述剛體和所述遠端之間的連接區；所述負荷梁上的彎曲件，用來接納和支撐讀寫頭；以及所述負荷梁的所述連接區上的微動臂機構，所述微動臂機構對跟蹤控制信號作出響應，使帶有所述彎曲件和所述讀寫頭的所述負荷梁遠端相對於所述剛體沿跟蹤軸運動。
11.如權利要求10所述的盤驅動器懸掛件，其特徵在於所述負荷梁的所述連接區包括分別在所述負荷梁的所述剛體和所述遠端的兩個安裝區；把所述剛體和所述負荷梁的所述遠端連接在一起的一個或多個連接臂，用以支撐帶有所述彎曲件和所述讀寫頭的所述遠端，以便相對於所述剛體沿所述跟蹤軸運動。
12.如權利要求11所述的盤驅動器懸掛件，其特徵在於所述負荷梁的所述連接區的所述連接臂由呈曲線或直線形狀的長條薄片構成。
13.如權利要求10所述的盤驅動器懸掛件，其特徵在於所述彎曲件包括安裝在所述負荷梁的所述剛體上的實體部分；安裝在所述負荷梁遠端的用於支撐所述讀寫頭的遠端部分；連接部分，它至少有一個連接臂把所述實體部分與所述彎曲件的所述遠端相連。
14.如權利要求13所述的盤驅動器懸掛件，其特徵在於所述彎曲件的所述連接部分的所述連接臂包括曲線形或直線形長條薄片中的一種。
15.如權利要求10所述的盤驅動器懸掛件，其特徵在於所述微動臂機構以這樣方式安裝在所述負荷梁或彎曲件的所述連接區，即，所述微動臂機構的一部分安裝在所述負荷梁和彎曲件中至少一個的作為固定端的所述剛體上，而另一部分安裝在所述負荷梁和彎曲件中至少一個的作為自由端的所述遠端上，使得所述微動臂機構容易驅動所述固定端沿所述跟蹤軸隨所述讀寫頭運動。
16.包括盤驅動器懸掛件的盤驅動器，它包括負荷梁，它具有剛體、近端和遠端、在所述近端和所述剛體之間的彈簧區以及所述剛體和所述遠端之間的連接區；所述負荷梁上的彎曲件，用來接納和支撐讀寫頭；所述負荷梁的所述連接區上的微動臂機構，所述微動臂機構對跟蹤控制信號作出響應，使帶有所述彎曲件和讀寫頭的所述負荷梁遠端相對於所述剛體沿跟蹤軸運動。
17.如權利要求16所述的盤驅動器，其特徵在於所述負荷梁的所述連接區包括分別在所述剛體和所述負荷梁遠端的兩個安裝區；把所述剛體和所述負荷梁遠端連接在一起的一個或多個連接臂，用以支撐帶有所述彎曲件和所述讀寫頭的所述遠端相對於所述剛體沿所述跟蹤軸運動。
18.如權利要求17所述的盤驅動器，其特徵在於所述負荷梁的所述連接區的所述連接臂由呈曲線或直線形的長條薄片構成。
19.如權利要求16所述的盤驅動器，其特徵在於所述彎曲件包括安裝在所述負荷梁的所述剛體上的實體部分；安裝在所述負荷梁的所述遠端的遠端部分；連接部分，它至少有一個把所述實體部分與所述彎曲件的所述遠端部分連接在一起的連接臂。
20.如權利要求19所述的盤驅動器，其特徵在於所述彎曲件的所述連接部分的所述連接臂包括曲線形或直線形長條薄片中的一種。
21.如權利要求16所述的盤驅動器，其特徵在於所述微動臂機構以這樣方式安裝在所述負荷梁或彎曲件的所述連接區，即，所述微動臂機構的一部分安裝在所述負荷梁和彎曲件中至少一個的作為固定端的所述剛體上，而另一部分安裝在所述負荷梁和彎曲件中至少一個的作為自由端的所述遠端上。
全文摘要
本發明涉及一種微動臂機構，它包括具有對稱軸的可移動結構，此可移動結構相對於對稱軸分成兩部分，它們可以產生相同但方向相反的運動；兩個用壓電材料製成的活動臂；兩個固定結構，它們分別在所述兩個活動臂的兩端連接兩個活動臂。本發明還涉及與此微動臂機構組裝在一起的磁碟驅動器懸掛件。
文檔編號G11B5/596GK1399776SQ00816015
公開日2003年2月26日 申請日期2000年11月23日 優先權日2000年11月23日
發明者商平, 白石一雅, 吳凱, 笠島多聞 申請人:新科實業有限公司