专利名称：在盘驱动器的头万向架组件中对俯仰和滚动静转矩的调整的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁硬盘驱动器，具体地，本发明涉及一种在盘驱动器的头万向架组件中调整俯仰(pitch)和滚动静转矩的方法。
背景技术：
图1说明一种在现有技术中典型的硬盘驱动器结构。磁记录5M驱动器100 利用安装在空气，滑动器上的读/写换能器或读/写头将数据读出和/或写到盘上。滑动器iiii悬架被连接到致动器臂上。滑动器和悬架的组合被称作头万向架组件(HGA)102。通常，盘驱动器100可具有堆叠的盘101和堆叠的HGA 102， 其中每一 个盘表面都有一 个HGA与之相关联。悬架还可以包括承,和挠性件。 挠性件将滑动器连接到承i^，在挠性件和承,之间保持相对的面内对准， 以允许滑动器相对承麟"俯仰"和"滚动"。承麟一般由至少一个挠性部连接的 两个刚性部组成。挠性部可被弹性地弯曲以产生反作用力(在现有技术中公知 为"克载荷"(gram load))，反作用力ilil载荷凹座被传递到滑动器，使得滑动 器被压向盘。克载荷被，传递到盘上并被盘支撑。当面对静止的盘装载滑动器时，这被称之为"接触停止"状态。它的俯仰和滚 动角都为零。如果承 被滑动器外的支座保持在相同的位置，并且盘被移除， 则滑动器将不再承受克载荷。它的俯仰和滚动角相对参考平面(其可表示消失 的盘表面)分别被称作俯仰静止姿态(PSA)和滚动静止姿态(RSA) 。 PSA 禾吸SA—起可被称为静止姿态。由于挠性件的弹性变形，俯仰和滚动角的改变 包括俯仰和滚动扭矩。当滑动器在正常操作期间被装载到旋转的盘上时，它不直接^M盘，而是 骑在由盘旋转所产生的垫或空气支承上。空气支承产生平衡克载荷的吸力和提 升力。在滑动器和盘表面之间的间隔被称作飞行高度。它通常非常小(在现有 的盘驱动器的状态下一般在10nm的数量级)。滑动器的俯仰和滚动角皿远小 于静止姿态。飞行高度、俯仰、和滚动在一起可被称为"飞行姿态"，飞行姿态对 盘驱动器的性能和可靠性很重要。它们可能受诸如盘的纟键、滑动器的空气支承面(ABS)的空气动力学微、克载荷、以及由悬架施加至職动器上的俯仰 和滚动扭矩的影响。如上所述，俯仰和滚动,部分地由挠性#$1^。直Hi&,俯仰和滚动扭 矩分别等于挠性件的挠性俯仰繊动刚度(Kp舰)与相应的俯仰静止姿态 (PSA)或滚动静止姿态(RSA)的乘积。在美国专利申请[公开号2005/0165561 Al]中，Zeng注意到挠性刚度在悬架和悬架之间可能有很大的差别，并且公开了 一种在扭矩调整期间测量挠性刚度的方法。作为俯仰和滚动角的函数，挠性刚 度也可以显著变化。Zeng的方法在滑动器被卸载时测量挠性刚度，因此俯仰和 滚动角分别等于PSA禾吸SA。在装载期间，即当俯仰和滚动角MPSA禾吸SA变化 到飞行姿态时，该结果可能与平均刚度有很大的差别。因此，该结果可能没有 精确地描述由挠性件施加的俯仰和滚动动量。另外，由于制造公差，凹座在滑动器上的接触位置可能变化显著。在俯仰 或滚动方向上克载荷与对应凹座偏移量的乘积分另膨响滑动器的俯仰和滚动扭 矩。由于接触点在两个不透明物体之间舰通常的换能器是不可见的，因此很 难测量该影响。Zeng没有解释该影响。捐1^上，可M31将m^器的ABS装载到多个3虫立的力传^上来测量合成 的俯仰和滚动扭矩。倾两个影响因子(静止姿态和凹座偏移量)和分析刚度 的变化都是不必要的。可以简单地调整悬架，直到在俯仰和滚动方向上获得所 需合成转矩。以前已经进行过这样的尝试。至少一个设备制造商，Matronics， 参见美国专利号5,787,570，已经销售基于多载荷单元静转矩观懂的系统。调整合成,的构思比與虫调麟一个影响因子更可取。然而，多载荷单 元测量容易受到ABS摩擦的影响，ABS摩擦在装载过程期间髟隹以避免的。当 滑动器使用载荷单元时，它的轨道可能经常偏离理想的垂直M。这可能导致 很大的摩擦力。相反，骑^ABS上的滑动器可旨丝5受可忽略的摩擦。乘以ABS 和凹座触点之间的距离，夕卜来的ABS摩擦可能产生使测量失真的大的術卬和滚 动扭矩。因此，所需要的是一种湖懂滑动器俯仰静鞭(PST)和滚动静,(RST)以便它们可以被确定和调整的^ia方法。特别是，需要改进测量技术，使其响应两个挠性件的变形和载荷力的偏移且不受与ABS摩擦有关的误差的影响。
图1说明现有技术中典型的硬盘驱动器结构。图2a说明头万向架组件(HGA)的一个实施例。 图2b说明在盘驱动器系统中HGA与静止盘之间关系的一个实施例。 图3a说明HGA的一个实施例并恭示滑动器的俯仰静止姿态。 图3b说明HGA的一 个实施例的侧视图。图4说明HGA的一个实施例的侧视图并恭示滑动器的滚动静止姿态。图5说明,驱动器系统中HGA与旋转的盘之间关系的一个实施例。图6a说明基本上为刚性的块的一个实施例的立体图。图6b说明基本上为刚性的块的一个实施例。图7说明滑动器的ABS的平面图。图8说明用于调^性件的系统的一个实施例。图9说明用于细GA中调整滑动器上的静,的一个实施例的流程图。图10说明用于，GA中调整、,器上的滑动器,的一个实施例的^f呈图。
具体实施方式
公开了一种用于在头万向架组件(HGA)中调整滑动器上的静转矩的系统禾口 方法。基本上为刚性的块可以位于滑动器的空气支承面(ABS)上。在刚性块 位于tP力器的ABS上时，可以测量滑动器的静止姿态。可以计算挠性件的调整 强度和调整位置以得到零,器静止姿态。基于滑动器的静止姿态的测量和调 整计算，可以对挠性件进，预节。图2a说明头万向架组件(HGA)的一个实施 例。HGA可包括承载梁225、具有空气支承面(ABS) 235的滑动器230、以及 将滑动器230耦合到承载梁225上的万向架或挠性件240。承 可包括铰接部 220，铰接部220通过底板215被连接到致动器臂210。致动器臂可以被耦接到 致动器205，致动器205在盘驱动器系统中在与旋转的盘的表面相关的平面内可 移动滑动器230。铰接部220可被弯曲以便承i^225与底板215的角度为0度。 承t^ 225可通过挠性件240被连接到滑动器230并且可以经由凹座245被连 接到渭动器。挠性件240是可以弯曲的并且允许滑动器230在凹座上俯仰(即， 在它的x轴周围移动)禾卩滚动(即，在它的Y轴周围移动)。反作用力(在现有 技术中称为克载荷)可以由弯曲的承 产生。克载荷可以抵消由旋转盘产生的空气支承力。图2b说明在盘驱动器系统中HGA与静止盘之间关系的一个实施例。在这个 实施例中，滑动器230和承 225被静止的盘250向下弯曲以使得在承纖 225和铰接部220之间的角度e(如图1所示)基本上为零。这个位置可被称为滑 动器230和承载梁225的"己装载状态"。克载荷可通，载梁225和凹座245 被传送到滑动器230作为铰接部220对这种变形的反抗结果。在滑动器230的 ABS 235和致动器臂210的顶面255之间的距离可以被称为高度"z"。图3a说明HGA的一个实施例并标滑动器的俯仰静止魏。在该实施例中， iiil用销305保持承载梁225，可以获得如图2所示的相同高度"z"。由销305 保持的承 225可以位于己装载状态，但是滑动器230和挠性件240不在已 装载状态。角度a，如图3所示的在滑动器230的ABS235和致动器臂210的顶 面255之间的弧度，可表示滑动器230的俯仰静止姿态(PSA)。虽然承i^225可能基本上是刚性的，但是它还可以是略微柔性的。承载 梁225在销305和凹座245之间的部分中的弯矩可能弓l起某些，,因jlWPSA 的测量产生不利影响。在实践中，承纖225的刚性不能无(5眺增加。然而， 在销305和凹座245之间的距离可以被减小。由于凹座245不接近销305，因此 距离不能被陶氐到零。图31)说明用于防止承 从而斷疏销305和凹座 245之间距离的可选实施例，其中销305可被放置在一体成型的装敏未装载端 310上。图4说明HGA的一个实施例的侧视图并表示滑动器的滚动静止姿态。侧视 图说明在已装载状态的滑动器230、挠性件240、承 225以及致动器臂210。 在滑动器230的ABS 235和致动器臂210的顶表面255之间的角度被表示为卩并 且可表示、 t^器230的滚动静止姿态(RSA) o PSA禾吸SA在一起可被定义为" 静止姿态"，PSA禾吸SA都被认为是术语"静止姿态"的组成部分。图5说明在盘驱动器系统中HGA与旋转的盘之间的关系的一个实施例。盘 250的旋转可产生空气支承力，空气支承力推动滑动器230远离盘250。在响应 期间，滑动器可在到盘表面的距离"h"处'飞行"。在滑动器230的ABS235和盘 250的表面之间的距离"h"可以被称为滑动器的飞行高度。滑动器的飞行高度的 变化会不利地影响从盘读取数据或向盘写入数据。由承，225传超職动器230的力和由挠性件240施加在滑动器230上的俯仰和滚动扭矩可以对抗空气支承力并且可影响滑动器的飞行高度。为了调整并且控制滑动器的飞行高度，可调整承当承 的挠性部分220弯曲时的承 225的角度(0)、俯仰静止姿态(a)、以及滚动静止姿态(P) o角度0 的调整可影响克载荷，并且在本领域中是公知的。PSAfPRSA的调整可影响静 止姿态俯仰和滚动扭矩。在现有技术中， 一种用于调整和控律'丄滑动器的飞行高 度的方法可包括使挠性件240对所WHGA施加相同的俯仰和滚动TO。执fi^ 种现有技术方法可假定挠性件的俯仰和滚动刚度为常数，并且与PSA禾吸SA也 无关，该常数在不同的滑动器之间是不变的。然而，该现有狱的方法没會獬 决凹座偏移的变化。此外，该现有技术的方法不保证能获得所要求的静止俯仰 和滚动扭矩。Zeng公开了第二种和更多种组合执fi^现有技术的方法，其在原 位测量挠性件的俯仰和滚动刚度，并调整悬架直到获得要求的静止俯仰和滚动 扭矩。然而，Zeng的方案没能解刺乍为PSA禾吸SA的函数的俯仰和滚动刚度的 变化。此外，还未解释凹座偏移导致的俯仰和滚动扭矩的变化。在现有技术中用于调整和控制滑动器的飞行高度的第二种方法可在原位测 量静止俯仰和滚动扭矩，并调整悬架直到获得要求的静止俯仰和滚动扭矩。然 而，当滑动器和承 处于已装载状态时，静止俯仰和滚动舰的观懂很困难。 由于克载荷可以抵抗滑动器230和承载梁225在已装载状态的变形并且可保持 滑动器的ABS235与盘250接触(参见图2b),因此可引AABS摩擦。ABS摩 擦可能不禾鹏影响俯仰和滚动,的测量。为了阻止当滑动器和承 处于已 装载状态时与ABS摩擦以及俯仰和滚动扭矩的测量有关的问题发生，滑动器可 以在旋转的盘上方飞行，并且飞行高度可以被测量。当滑动皿旋转的盘上方 飞行时，可以调整悬架直到获得所需的飞行高度。然而，在实践中，滑动器的 飞行高度观懂是缓慢和昂贵的，并且在飞行期间悬架的调整在经济上不可行。图形6a^！ 6b说明基本上为冈敝的块的一个实施例。可将刚性块605置于滑 动器的ABS235上以消除ABS摩擦。块605可具有与克载荷相等的重量。当滑 动器的ABS 235为水平时，块605自S235上方没有滑动的趋势，并且消除 了ABS摩擦。3!M用块605的重量代^S气支承力并且测量滑动器的俯仰和滚 动来代替飞行高度，基本上为刚性的块605的使用还抑止了通迚测量滑动器的 飞行高度来测量静止的術卬和滚动扭矩和调整悬架的需求。'胸器的俯仰和滚 动可以比飞行高度更多地表现静止的俯仰和滚动角。财卜，由于滑动器的俯仰和滚动与隐藏滑动器230和盘250之间的飞行高度相比是可见的，所以静止 的俯仰和滚动比飞行高度更易于测量。船卜，滑动器的俯仰和滚动通常比飞行 高度测量值(一^5在10nm的数量级)大(一般在30mrad的数量级)。基本上为刚性的块605可包括接合滑动器的ABS235的接触面615。块605 还可包括至少一个具有向接触面615倾斜已知角度的参考面620。在一个实施例 中，参考面620相对于接触面615的倾斜角度可为零。块605的接触面615基 本上是平的，以避免在、糊器的ABS235上摇动，但是可足够粗糙以最小4^占 附到滑动器ABS235上，最小化粘附还称为静摩擦。参考面620的至少一部分 可以是镜面反射的。在一个实施例中，参考面620的镜面反射部可由单晶硅芯 片的小片组成。基本上刚性的块605可以被形成为向用于PSA禾吸SA调整的弯曲位置提供 通路，从而避免干 225和销305。块605可以具有质心610，其具有与 凹座245的顶点基本上相同的高度，以使得由于重力而产生的俯仰和滚动动量 与静止姿态无关。块605可具有足够的刚性以保持它的形汰、平行度以及它的 质心610的位置。块可以是非磁性的或静电不可充电的，从而消除对磁性和静 电力的外部的反作用力。图7说明滑动器ABS的平面图。皿基本的静M析，由滑动器ABS235 上的空气^C施加的吸取和提升力可被表示为垂直于滑动^IABS 235并Sil ABS235上的点705作用的合力。点705可被认为JiABS力的中心。当ABS235 达到水平位置时，合成的空气支承力是垂直的。因此，其可被刚性块605的重 量替代，假设刚性块605的质心610与ABS力705的中心垂，准。图8说明用于调^性件的系统的一个实施例。ffiil销305可装载承ti^ 225，以达到所需的高度"z"。块605可位于滑动器ABS235上，以使得ABS力 705的中心与块的中心垂1^准。为了清楚，未示出在接触面6"下面的块605 的部分。在一个实施例中，制造公差可使由承纖225供给的克载荷小于期示 称值。在这个实施例中，块605的重量可使承,225脱离销305，从而增加高 度"z"并不利地影响角度a的测量。在承载梁225的自面上并与销305相对的另 外的销820可纠正这个问题。检测器810可测量俯仰和滚动角。检测器可以是无接MM報测器并且可 包括准直光源，诸如激光二极管，定位准直光源以照射参考面620并在光学传 上娜湖光的图案，光学传麟例如是四单元器件(quadcell) 、 二极管 阵歹蜮电耦合器件。可对g光的图案与标准图織行比较，以确定、胸器的 静止姿态^tt^器的俯仰和滚动角。当滑动器230没有克载荷时，所述的俯仰 和滚动角可分别等于RSA禾PPSA。然而，当滑动器230被块605装载时，戶腿 俯仰和滚动角的理想值为零。由于砂SA、 RSA、俯仰刚度、滚动刚度、凹座 偏移以及克载荷中的制造公差，实际上所述俯仰和滚动角可能偏离零。控制器805可以从检测器810接收和处理信息并且可以控制无接触舰 815。在一实施例中，控制器805可包括具有用于输入命令的鄉的台式计鄉 825、用于显示系统信息的监视器以及包括微舰器控制母板、f鹏驱动器以及 软盘驱动器的计im。控制器805还可包括安装并运行在计^t几825上的软件， 以根据由检测器810报告的俯仰和滚动角计算期望位置、强度以及加热时间。 无接触热源815可雄伟螺805接收指令或命令并可因此调麟性件。无接触 热源815可以是准肝激光器并且在挠性件的选择的点处可弓胞热膨胀和郷， 导致滑动器的静止姿态调整。可重复该调整直到所报告的俯仰和滚动角基本上 为零，以使得它们满足它们相应的制造公差。图9说明用于细GA中调整滑动器上的静糊的一个实施例的^I呈图。在 框910中，基本上刚性的块可|戯 在滑动器上。在框920中，可以测量m^ 器的静止姿态。在框930中，可以计算挠性件的调整强度和位置以超瞎滑动 器静止姿态。在框940中根据测量和计算可以调^性件。图10说明用于细GA中调整滑动器上的静转矩的一 个实施例的流程图。在 框1010中，可以测量滑动器的俯仰和滚动角。滑动器可具有空气，面和空气 支承力的中心，空气支承力的中心与在滑动器的ABS上方放置的刚性块的重心 垂直对准。在框1020中，可计算对挠性件的调整以得到零滑动器俯仰和滚动角。 在1030中，可根据观懂和计算调鹏性件。在1040中，可重复该^l殖到达 到预定的制造公差。因此，上文仅仅是本发明的原理的举例说明。此外，本领域駄人员齢 认识到许多变更和 是可能的，刚好描述的实施例的公开不会将本发明限定 为所示的确切结构和操作，并且相应地，全部适当的变更和等效范围皿A^ 发明的范围内。
权利要求
1.一种在头万向架组件中调整滑动器上的静转矩的方法，包括将基本上为刚性的块放置在所述滑动器的空气支承面(ABS)上；测量所述滑动器的静止姿态；计算挠性件的调整强度和调整位置以达到零滑动器静止姿态；以及根据测量和计算调整所述挠性件。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中重复所述测量、计算和调整步骤，以达 到预定制造公差。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基本上为刚性的块的重量等于所述 头万向架组件的克载荷。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基本上为刚性的块是一隨性的。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基本上为刚性的块是静电非可充电的。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基本上为刚性的块具有与所述滑动 器ABS接合的第一表面禾,对所述第一表面具有倾斜角的第1面。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述第一表面基本上是平的。
8. 根据权禾腰求6所述的方法，其中所述第1面的慨斜角为零。
9. 根据权利要求6所述的方法，其中所述第1面的至少一部分是镜面^t的。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基本上为刚性的块的重心与所述 滑动器的ABS的空气，力的中心垂，准。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中a3i光学手段完^^f述测量。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中所述挠性件的调整包括利用无接触热 源加热所述挠性件。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述无接触娜是准舒激光器。 R—种用于在头万向架组件中调麟性件的系统，包括头万向架组件，包括承 、空，承滑动器以及将滑动器连接到承 的挠性件；基本上为冈啦的块，包括用于与所述滑动器的空气支承面(ABS)接合的 第一表面以及相对所述第一表面具有倾斜角的第二表面； 无接MM，测器，用于测量滑动器的俯仰和滚动角 无接触热源，用以调整所述挠性件；以及控制器，用以接收所述滑动器的俯仰和滚动角的测量值瓶制所述无接触 ^H。
14
15. 根据权利要求14所述的系统，其中所，载梁包括基本上刚性的部分, 所述基本上为刚性的部分具有一体成型的装载凹座，所，t^具有低于标准 滑动器的飞行操作的额定高度"z"，并且在将所述块鹏在所MABS上之前，所，i^J131负载销被弹mtk弯曲以超iJ所述额定高度"z"。
16. 根据权利要求15所述的系统，其中所赫^33S被保持鄉蹄iJ，以防止 所舰纖/A^述负载销脱离。
17. 根据权利要求14所述的系统，其中所述块的所述第一表面基本上是平的。
18. 根据权利要求14所述的系统,其中所述块的所述第1面相对所述第一 表面具有零倾斜角。
19. 根据权利要求14所述的系统，其中所述无接觚斜^t测器包括用以照亮 所述块的所述第1面的准直光源，和用以接收来自所述块的MM明的第1 面的反射光的图案的光学传自，所述斜率检测器比较所述反射光的图案和参 考图案以确定所述滑动器的俯仰和滚动角。
20. 根据权利要求19所述的系统，其中所述光学传感器是四单j^件。
21. 根据权利要求19所述的系统，其中所述光学传感器是二极管阵列。
22. 根据权利要求19所述的系统，其中所述光学传感器是电耦合器件。
23. 根据权利要求14所述的系统，其中所述无接触热源是准^T激光器。
24. 根据权利要求14所述的系统，其中所述控制器包括 具有用于输入命令的键盘的台式计算饥，用于显示系统信息的监视器以及具有微处理器控制母板、硬盘驱动器以及软盘驱动器的计算机以及安装掛万述计算ah的软件，用以根据由所述检测器测量的所述滑动器的俯仰和滚动角，计算所述挠性件的预定位置、3破以及加热时间。
25 —种用于在头万向架组件中调整滑动器上的静转矩的方法，包括 垂M准刚性块的重心与所述滑动器的空气支承力的中心，所述刚性块被 腿^^述'胸器的空气^^面上方。测S^f述滑动器的俯仰和滚动角；计算挠性件的调整量以超崎动器的俯仰和滚动角为零； 根据所述测量和计算来调^^f述挠性件；以及 重舒万述测量、计辭Q调整，直到满足预定的制造公差。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中所述刚性块是,喊性的。
27. 根据权利要求25所述的方法，其中所述刚性块是静电非可充电的。
28. 根据权利要求25所述的方法,其中所述刚性块具有与所述滑动器的ABS 接合的第一表面，以及相对所述第一表面具有倾斜角的第二表面，，所述第一 表面基本上是平的以避免^^述滑动器的ABS上摇动，所述第1面的至少一 部分是镜面目。
29. 根据权利要求28所述的方法，其中所述第1面的慨斜角为零。
30. 根据权利要求25所述的方法,其中所述刚性块的重fi^于所述头万向架 组件的克载荷。
31 .根据权利要求25所述的方法，其中通过光学手段完卿万述观懂。
32. 根据权利要求25所述的方法,其中所述挠性件的调整包括利用无接触热 源加热所述挠性件。
33. 根据权禾腰求32所述的方法，其中所述无接触热源是准好激光器。
全文摘要
在用于头万向架组件中调整滑动器上的静转矩的系统和方法中，基本上为刚性的块被放置在滑动器的空气支承面(ABS)上。测量滑动器的静止姿态，并计算挠性件的调整位置和强度以得到零滑动器静止姿态。根据测量和计算来调整挠性件。
文档编号G11B5/48GK101221770SQ20071018009
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者C·-H·杨, E·查, L·-Y·朱, Y·付 申请人:新科实业有限公司