專利名稱：：氣動(dòng)造型用于磁盤驅(qū)動(dòng)器的浮動(dòng)塊的方法及氣動(dòng)浮動(dòng)塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及由氣流支承以在移動(dòng)表面附近飛起一較小距離的氣動(dòng)浮動(dòng)塊，尤其是涉及能使浮動(dòng)塊上的偏離磁道力作用最小的成形浮動(dòng)塊。
背景技術(shù)：
：磁盤驅(qū)動(dòng)器在可旋轉(zhuǎn)的可磁化盤表面上存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)由裝載在浮動(dòng)塊上的讀出和寫入轉(zhuǎn)換器(通常也稱為“磁頭”)來(lái)在磁盤表面的同心磁道上寫入和讀出數(shù)據(jù)。每一浮動(dòng)塊裝在一柔性懸架上，該柔性懸架由諸如E-塊之類的一致動(dòng)部件的一致動(dòng)臂支承。一音圈致動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)該致動(dòng)部件，以沿著定向成大致徑向地橫過(guò)磁盤的一弧形路徑移動(dòng)浮動(dòng)塊和磁頭。通過(guò)沿著旋轉(zhuǎn)致動(dòng)部件所形成的浮動(dòng)塊弧形路徑移動(dòng)浮動(dòng)塊，相對(duì)所面對(duì)的磁盤上的一選定磁道定位磁頭。磁盤以繞其旋轉(zhuǎn)軸線的一大體圓形的圖案沿著其表面拖曳空氣。浮動(dòng)塊本體包括一空氣承載表面(ABS)，該空氣承載表面反作用于磁盤在ABS下所拖動(dòng)的空氣。氣流產(chǎn)生一升力，以抬升浮動(dòng)塊并使其和磁頭“飛行”于磁盤表面上方。柔性懸架將浮動(dòng)塊支承向致動(dòng)臂，并偏壓浮動(dòng)塊抵抗氣流的升力，以保持浮動(dòng)塊在靠近磁盤表面處的預(yù)定飛行高度。當(dāng)浮動(dòng)塊沿著其大致徑向橫穿磁盤的弧形路徑移動(dòng)時(shí)，它的傾斜度相對(duì)磁盤上的圓形磁道，在外徑向磁道處的一正定向和內(nèi)徑向磁道處的一負(fù)定向之間變化。圓形氣流大致成磁道切向地遇到浮動(dòng)塊，這樣，撞擊浮動(dòng)塊的氣流的方向就隨著浮動(dòng)塊的傾斜度而變化。因此，對(duì)于浮動(dòng)塊的不同傾斜定向，撞擊浮動(dòng)塊的氣流是來(lái)自不同的方向的。更具體地說(shuō)，氣流撞擊浮動(dòng)塊的前導(dǎo)面(邊)和一或者另一側(cè)表面(邊)，這要視浮動(dòng)塊究竟是處在正或者負(fù)傾斜定向而定。在零傾斜定向(氣流以90°撞擊前導(dǎo)面)上，從浮動(dòng)塊上流出的任何渦流都被緊跟的尾隨面捕獲。渦流的圖案通常相對(duì)浮動(dòng)塊對(duì)稱。但是，在非零度的傾斜定向(正或者負(fù)傾斜)上，流出的渦流的圖案是不對(duì)稱的，引起浮動(dòng)塊上的不對(duì)稱的偏離磁道力，這會(huì)使浮動(dòng)塊徑向地移位。如果這些不對(duì)稱的偏離磁道力是在懸架的這種結(jié)構(gòu)模態(tài)處，它們就會(huì)導(dǎo)致浮動(dòng)塊和懸架中的徑向振動(dòng)形式的不可重復(fù)的振擺(non-repeatablerunout(NRRO))。當(dāng)人們更多地需要磁盤數(shù)據(jù)密度增加、性能更高的磁盤驅(qū)動(dòng)器時(shí)，就相應(yīng)地需要增加磁道密度及提高介質(zhì)速度。增加磁道密度需要減小磁道的寬度以及它們之間橫過(guò)磁盤半徑的間距。更窄的磁道、更小的磁道間距以及更大的介質(zhì)速度都使人們更加需要更為精確的磁道跟蹤技術(shù)，尤其是要使影響浮動(dòng)塊徑向位置的偏離磁道力最小。本發(fā)明提供一種這個(gè)及其它問(wèn)題的解決方案，并且本發(fā)明還具有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的其它長(zhǎng)處。
發(fā)明內(nèi)容在一個(gè)實(shí)施例中，一氣動(dòng)浮動(dòng)塊具有至少一個(gè)在前導(dǎo)與尾隨表面之間連續(xù)彎曲的側(cè)表面。該一側(cè)表面彎曲成基本消除在所有設(shè)計(jì)傾斜定向處應(yīng)作用在該側(cè)表面上的偏離磁道力。在另一實(shí)施例中，為靠近一移動(dòng)介質(zhì)、以與該介質(zhì)所產(chǎn)生的空氣或其它流體流的方向成不同的傾斜定向飛行的一浮動(dòng)塊選擇一浮動(dòng)塊形狀。對(duì)一浮動(dòng)塊的形狀進(jìn)行建模，并且對(duì)浮動(dòng)塊可能飛行的傾斜定向范圍之內(nèi)的多個(gè)傾斜定向中的每一個(gè)定向生成一對(duì)所建模形狀上的氣流的數(shù)字模擬。基于數(shù)字模擬對(duì)所建模的浮動(dòng)塊形狀加以調(diào)整。基于一建模的浮動(dòng)塊形狀選擇一浮動(dòng)塊形狀。在較佳的實(shí)施例中，對(duì)形狀模型進(jìn)行一振動(dòng)分析。如果所建模形狀的振動(dòng)超過(guò)一預(yù)定的最小值，就基于數(shù)字模擬對(duì)形狀進(jìn)行調(diào)整。迭代地重復(fù)該過(guò)程，直至振動(dòng)分析表明振動(dòng)不超過(guò)預(yù)定的最小值。因此，NRRO不會(huì)超出預(yù)先選定的磁道位置不正(trackmis-registration(TMR))的限值。在一些實(shí)施例中，通過(guò)計(jì)算該建模浮動(dòng)塊在懸架的一結(jié)構(gòu)模式下移動(dòng)的徑向距離來(lái)進(jìn)行振動(dòng)分析，并且，當(dāng)移動(dòng)的距離不超過(guò)目標(biāo)的預(yù)定最小值時(shí)就實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)的形狀。在閱讀了下面的詳細(xì)描述并參閱相關(guān)的附圖后，本發(fā)明的其它特征及優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得清楚。附圖簡(jiǎn)述圖1是一磁盤驅(qū)動(dòng)器的立體圖，可以在該磁盤驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的若干方面。圖2是示出一浮動(dòng)塊由圖1中所示的磁盤驅(qū)動(dòng)器的一懸架支承的立體圖。圖3和4示出了經(jīng)過(guò)零或非零傾斜定向的一浮動(dòng)塊的氣流圖案。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例優(yōu)化一浮動(dòng)塊形狀的過(guò)程的流程圖。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一浮動(dòng)塊，該浮動(dòng)塊的形狀由圖5所示的過(guò)程生成。圖7和8是比較一標(biāo)準(zhǔn)浮動(dòng)塊和一根據(jù)本發(fā)明的浮動(dòng)塊的顯微照片。圖9和10是示出根據(jù)本發(fā)明成形的浮動(dòng)塊的優(yōu)點(diǎn)的曲線圖。具體實(shí)施例方式圖1是一磁盤驅(qū)動(dòng)器100的立體圖，在該磁盤驅(qū)動(dòng)器中可使用根據(jù)本發(fā)明制造的一浮動(dòng)塊。磁盤驅(qū)動(dòng)器100包括帶有一底座102和一頂蓋(未圖示)的一殼體。磁盤驅(qū)動(dòng)器100還包括一磁盤組106，該磁盤組由一磁盤夾具108支承在一主軸電動(dòng)機(jī)(未圖示)上，以沿著箭頭132所示方向旋轉(zhuǎn)。磁盤組106包括多個(gè)單獨(dú)的磁盤107，諸磁盤107安裝成繞中心軸109同步旋轉(zhuǎn)。每一磁盤的表面有一裝在磁盤驅(qū)動(dòng)器100中的相關(guān)浮動(dòng)塊110，以用來(lái)與面對(duì)的磁盤表面通訊。浮動(dòng)塊110設(shè)置成飛行在磁盤組106的一相關(guān)單獨(dú)磁盤的磁盤表面上方，并且裝載有一轉(zhuǎn)換頭111，設(shè)置該轉(zhuǎn)換頭111用來(lái)向面對(duì)的磁盤表面上的同心磁道寫入數(shù)據(jù)或從其讀出數(shù)據(jù)。在圖1所示的例子中，浮動(dòng)塊110由懸架112支承，懸架112又接著連接到-E-塊致動(dòng)器116的磁盤接近臂114上。致動(dòng)器116由一音圈電動(dòng)機(jī)(VCM)118驅(qū)動(dòng)，以繞一樞軸120旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器及所安裝的浮動(dòng)塊110。致動(dòng)器116的旋轉(zhuǎn)使磁頭沿著一弧形路徑122移動(dòng)，以將磁頭放置到磁盤內(nèi)直徑124與磁盤外直徑126之間的一所要的數(shù)據(jù)磁道的上方。音圈電動(dòng)機(jī)118由從包括在電路板128上的伺服電子裝置發(fā)出的位置信號(hào)操作，這些位置信號(hào)又基于轉(zhuǎn)換頭111所產(chǎn)生的誤差信號(hào)和從一主計(jì)算機(jī)(未圖示)發(fā)出的位置信號(hào)。電路板128上還包括讀出和寫入電子裝置，以基于轉(zhuǎn)換頭111的讀出部分從磁盤組106讀出的數(shù)據(jù)向主計(jì)算機(jī)提供信號(hào)，并向轉(zhuǎn)換頭111的寫入部分提供寫入信號(hào)，以向磁盤寫入數(shù)據(jù)。圖2是由一懸架支承到一致動(dòng)臂的一浮動(dòng)塊110的簡(jiǎn)化圖。懸架112可以是一框架彈簧，其本體150裝于致動(dòng)臂114上。浮動(dòng)塊110固定在彈簧部分152上，彈簧部分152又通過(guò)片簧部分154連接到本體150上。浮動(dòng)塊110在其相對(duì)的兩表面156和158之間的高度或厚度為h。致動(dòng)臂114和懸架112將表面158放置成面對(duì)磁盤107(圖1)的表面，該表面158包括軌道及其它結(jié)構(gòu)特征(未圖示)，以使浮動(dòng)塊具有飛行的特性。作用在軌道和其它結(jié)構(gòu)特征的空氣承載表面上的空氣對(duì)表面158產(chǎn)生一個(gè)升力，以升舉起浮動(dòng)塊。懸架112提供一抵抗升力的設(shè)計(jì)力，以使浮動(dòng)塊從磁盤“飛起”一個(gè)設(shè)計(jì)的距離。圖3是遇到一處于零傾斜定向的空氣承載浮動(dòng)塊200的建模速度矢量的圖。浮動(dòng)塊的底面(未圖示)具有軌道和其它結(jié)構(gòu)特征(未圖示)，以使浮動(dòng)塊具有飛行特征。遇到浮動(dòng)塊200的前導(dǎo)邊表面202的氣流移動(dòng)到浮動(dòng)塊上方和下方。浮動(dòng)塊下方的氣流支承浮動(dòng)塊，以在磁盤表面飛起一設(shè)計(jì)的高度。移動(dòng)的空氣也集中地沿著側(cè)表面204和206向浮動(dòng)塊的尾隨邊表面208流動(dòng)。沿著側(cè)面204和206流動(dòng)的氣流形成從尾隨邊表面208流出的渦流210和212。由于在圖3中，浮動(dòng)塊200的定向是零傾斜度的，所以渦流210和212是相對(duì)相等和對(duì)稱的，并且沒(méi)有明顯的偏離磁道力施加在浮動(dòng)塊上。在圖4中，浮動(dòng)塊200定向于一個(gè)非零的傾斜度，致使氣流遇到前導(dǎo)邊表面202和側(cè)表面204，且氣流就沿著前導(dǎo)邊從側(cè)面204向側(cè)面206集中，以及沿著側(cè)面204從前導(dǎo)邊向尾隨邊208集中。從尾隨邊208靠近側(cè)面204處流出一渦流214，以及從側(cè)面206靠近前導(dǎo)邊202處流出一較小的渦流216。這些流出的不對(duì)稱渦流產(chǎn)生一偏離磁道力218，這個(gè)力相對(duì)所要跟蹤的磁道徑向偏移浮動(dòng)塊。偏離磁道力218的頻率fF大致與渦流的流出頻率fS相等，后者則基于浮動(dòng)塊高度和空氣撞擊浮動(dòng)塊的平均速度。更具體地說(shuō)，可如下式地計(jì)算流出頻率fS＝S·U/h式中，S為斯德魯哈爾數(shù)，U是氣流的平均速度，以及h為浮動(dòng)塊的高度或厚度。如果偏離磁道力218的頻率(及因此流出頻率)fS大致與懸架的結(jié)構(gòu)模式相同，在相同的頻率處，即fR＝fS時(shí)，會(huì)在懸架中產(chǎn)生共振，致使浮動(dòng)塊以不可重復(fù)地方式徑向振動(dòng)。由于代表不可重復(fù)的振擺的這樣的振動(dòng)超出了伺服頻帶寬度，所以無(wú)法通過(guò)磁道跟蹤伺服機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)它進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明旨在使這種振動(dòng)最小。那些熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人們會(huì)理解，圖3和4中所示的氣流模型提供了對(duì)浮動(dòng)塊上的氣流的數(shù)字模擬。這些數(shù)字模擬可用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)使渦流流出最小的形狀。圖5是生成一所產(chǎn)生的渦流流出最小的浮動(dòng)塊形狀的過(guò)程的流程圖。參見(jiàn)圖1，當(dāng)浮動(dòng)塊在磁盤的外和內(nèi)徑向磁道之間移動(dòng)時(shí)，浮動(dòng)塊的傾斜定向從一個(gè)正向傾斜變化到一個(gè)負(fù)向傾斜。因此，偏離軌道PMS的載荷量會(huì)在浮動(dòng)塊從外磁道向內(nèi)磁道移動(dòng)時(shí)發(fā)生變化。傾斜的程度取決于磁盤驅(qū)動(dòng)器的幾何形狀，尤其是磁盤的半徑和在致動(dòng)臂和懸架上的浮動(dòng)塊的定向。因此，對(duì)于給定的磁盤驅(qū)動(dòng)器，可以確定正和負(fù)傾斜定向的度數(shù)，可以對(duì)浮動(dòng)塊橫過(guò)磁盤磁道半徑的各種位置上的氣流的效應(yīng)進(jìn)行建模?；趯?duì)浮動(dòng)塊橫過(guò)磁盤半徑的各種建模位置的數(shù)字模擬，可以構(gòu)造出浮動(dòng)塊的形狀，以使浮動(dòng)塊的湍流最小。更具體地說(shuō)，浮動(dòng)塊的側(cè)邊表面、前導(dǎo)與尾隨邊表面以及甚至是頂表面的形狀可成形成使懸架在該結(jié)構(gòu)模式的渦流流出最小。圖5是優(yōu)化浮動(dòng)塊形狀的過(guò)程的流程圖。在步驟302處，從磁道的內(nèi)半徑和外半徑來(lái)確定最大正向傾斜和最大負(fù)向傾斜之間的傾斜定向范圍。在步驟304處選擇一浮動(dòng)塊，并且在步驟306處生成其形狀的一計(jì)算機(jī)模型。在步驟308處，在傾斜定向范圍之內(nèi)選擇一傾斜定向，并且在步驟310處生成對(duì)所建模浮動(dòng)塊形狀上的氣流的一數(shù)字模擬。一種生成數(shù)字模擬的方便方法是，通過(guò)用軟件模擬所建模的浮動(dòng)塊形狀上的氣流來(lái)生成數(shù)字列表形式的代表所建模形狀上的模擬氣流矢量的數(shù)字模擬。圖3和4是使用Fluent6.0軟件生成的數(shù)字模擬所得到的顯示的例子。在步驟312處，對(duì)所檢驗(yàn)的傾斜定向是否能充分代表磁盤的外和內(nèi)磁道半徑之間的傾斜范圍進(jìn)行判斷。更具體地說(shuō)，在浮動(dòng)塊形狀上的氣流效應(yīng)對(duì)在外和內(nèi)磁道之間的每一傾斜定向是不同的。因此，該過(guò)程需要在代表磁道半徑范圍的多個(gè)傾斜定向處對(duì)所建模的浮動(dòng)塊形狀上的氣流進(jìn)行數(shù)字模擬。在一些情況下，該過(guò)程可以少到僅進(jìn)行兩個(gè)傾斜定向的數(shù)字模擬，即在浮動(dòng)塊的最大正向傾斜和最大負(fù)向傾斜處(在最外側(cè)磁道和最內(nèi)側(cè)磁道處)。但更佳地是，在過(guò)程的初始迭代中至少采用三個(gè)傾斜定向，在最大正向傾斜和最大負(fù)向傾斜處各一個(gè)以及在零傾斜處一個(gè)。當(dāng)然，可以在任何給定的情況下采用多于三個(gè)的傾斜定向。在步驟312處，如果檢驗(yàn)的傾斜定向數(shù)目小于所選擇的數(shù)目，過(guò)程循環(huán)就回到步驟308，在步驟308處，選擇一新的傾斜定向，并且如這里所述地生成一新的數(shù)字模擬。在步驟312處，如果已經(jīng)檢驗(yàn)了所選擇的傾斜定向，那么過(guò)程就繼續(xù)進(jìn)行步驟314。在步驟314處，分析在步驟310處生成的數(shù)字模擬，以計(jì)算由于已建模的浮動(dòng)塊形狀上的模擬氣流矢量所導(dǎo)致的偏離磁道力產(chǎn)生的可能共振頻率振動(dòng)。更具體地說(shuō)，檢測(cè)浮動(dòng)塊形狀上的氣流的數(shù)字模擬以確定不對(duì)稱的流出渦流是否出現(xiàn)且會(huì)在或接近懸架112的結(jié)構(gòu)模式(圖2)時(shí)在浮動(dòng)塊上產(chǎn)生一偏離軌道力。如果這樣的不對(duì)稱流出渦流出現(xiàn)，那么就對(duì)氣流矢量進(jìn)行檢測(cè)，以確定偏離磁道力的強(qiáng)度、位置及方向，以及浮動(dòng)塊由于偏離磁道力而產(chǎn)生的預(yù)計(jì)徑向移動(dòng)距離。由于在懸架112的結(jié)構(gòu)模式的偏離磁道力而產(chǎn)生的浮動(dòng)塊移動(dòng)促使浮動(dòng)塊發(fā)生NRRO振動(dòng)。在步驟316處，如果振動(dòng)超過(guò)了一目標(biāo)或預(yù)定的最小值(以浮動(dòng)塊移動(dòng)的徑向距離的形式)，過(guò)程就繼續(xù)進(jìn)行步驟318，在該步驟中，基于在步驟314中所確定的振動(dòng)和在步驟310中所生成的數(shù)字模擬，對(duì)所建模的浮動(dòng)塊形狀進(jìn)行調(diào)整。目標(biāo)預(yù)定最小值可以根據(jù)任何設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來(lái)選擇，如滿足磁道位置不正(TMR)方面的要求，且該要求是使該磁盤驅(qū)動(dòng)器滿足面積和磁道密度規(guī)格而定制的。如果在步驟314處的對(duì)數(shù)字模擬的振動(dòng)分析顯示在步驟310處所發(fā)現(xiàn)的非對(duì)稱流出渦流會(huì)在或接近懸架112的結(jié)構(gòu)模式(圖2)在浮動(dòng)塊上產(chǎn)生額外的偏離磁道力，那么就在步驟318處基于氣流矢量的數(shù)字模擬改變浮動(dòng)塊形狀的模型，以減小和/或平衡流出的渦流。更具體地說(shuō)，在步驟310處所生成的模擬氣流矢量的數(shù)字列表提供氣流的強(qiáng)度、位置及移動(dòng)方面、以及從而由于氣流而產(chǎn)生的作用在浮動(dòng)塊上的力的強(qiáng)度和位置方面的信息。在步驟314處，從這些信息中計(jì)算出力的頻率、強(qiáng)度及位置。在步驟318處，采用這些涉及力的信息對(duì)浮動(dòng)塊形狀的模型進(jìn)行調(diào)整，并且過(guò)程回到步驟306處，在該步驟處對(duì)新的(第二個(gè))形狀建模。該過(guò)程對(duì)第二個(gè)形狀重復(fù)預(yù)定數(shù)量的傾斜定向。圖5的過(guò)程繼續(xù)迭代多個(gè)形狀模型，直至在步驟316處，對(duì)步驟306處所生成的浮動(dòng)塊形狀模型所進(jìn)行的步驟314的振動(dòng)分析表明振動(dòng)滿足一預(yù)定的最小距離的目標(biāo)。然后，該過(guò)程就繼續(xù)進(jìn)行到步驟320，以輸出在步驟306處所生成的模型。步驟316的振動(dòng)試驗(yàn)的目標(biāo)預(yù)定最小距離可以是由設(shè)計(jì)者選擇的任何設(shè)計(jì)限值。我們發(fā)現(xiàn)，一個(gè)方便的振動(dòng)界限值是磁道寬度的1％。亦即，當(dāng)由懸架112支承時(shí)，振動(dòng)不會(huì)使浮動(dòng)塊的移動(dòng)超過(guò)磁道寬度的1％的距離。因此，渦流流出最小，以使由于流出所產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)使浮動(dòng)塊的徑向振動(dòng)超過(guò)磁道寬度的1％。對(duì)于磁道寬度約為15微英寸(5.8微米)的渦流流出，由于渦流流出所產(chǎn)生的振動(dòng)小于0.15微英寸(0.06微米)左右。當(dāng)然，也可以基于磁盤驅(qū)動(dòng)器的特定設(shè)計(jì)選擇其它的界限值水平。使用輸出的浮動(dòng)塊形狀模型來(lái)實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)塊實(shí)際成形。該形狀的形成可以通過(guò)將浮動(dòng)塊本體機(jī)加工成所要的形狀，或者通過(guò)將材料沉積到浮動(dòng)塊本體上來(lái)形成所要求的形狀，或者選擇地蝕刻浮動(dòng)塊本體以實(shí)現(xiàn)所要求的形狀。但最佳地是，通過(guò)在浮動(dòng)塊本體上涂覆粘合劑以形成必需的形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)所要的形狀。粘合劑的材料可以與將浮動(dòng)塊連接到懸架112上的材料相同。較為方便的是，可以在將浮動(dòng)塊裝配到懸架上的同時(shí)，涂覆粘合劑以將浮動(dòng)塊成形為正確的形狀，從而使得制造步驟最少。在許多情況下，由于在浮動(dòng)塊的不同傾斜定向處的氣流荷載的不同，在步驟306處生成的形狀模型本身將是不對(duì)稱的。在這樣的情況之下，所得的浮動(dòng)塊本體的形狀可能是不對(duì)稱的。在完成了圖5所示的過(guò)程之后，較好地是在懸架上進(jìn)行沖擊試驗(yàn)以確定帶有生成形狀浮動(dòng)塊的懸架能承受完成的磁盤驅(qū)動(dòng)器組件所需要的機(jī)械沖擊設(shè)計(jì)水平，并保證涂覆到浮動(dòng)塊上的粘合劑(同時(shí)為了成形和裝配)不移位。圖6示出了具有一大致為直線所圍的本體402的一浮動(dòng)塊400，它的形狀是由圖5的過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化的，并且根據(jù)本發(fā)明制造的。浮動(dòng)塊本體402初始的直線所圍形狀(亦即，圖5的過(guò)程中的步驟304處所選擇的形狀)有帶空氣承載表面的軌道(未圖示)、一尾隨邊表面404、一前導(dǎo)邊表面406、側(cè)邊表面408和410以及頂表面412(與空氣承載表面相對(duì))。根據(jù)圖5進(jìn)行的形狀生成所成形的氣動(dòng)表面414、416、418及420示出為分別重疊在表面404、408、410及406上。尾隨的氣動(dòng)表面414在傾斜角度的最大變化很大的情況是有用的，并且用來(lái)驅(qū)散從浮動(dòng)塊流出的尾隨渦流。前導(dǎo)的氣動(dòng)表面420對(duì)經(jīng)過(guò)浮動(dòng)塊的流線型的氣流是有用的，以使渦流最小。在許多實(shí)施例中，可以省去尾隨的氣動(dòng)表面414和/或前導(dǎo)的氣動(dòng)表面。在其它的實(shí)施例中，可以從側(cè)表面408和410中的一個(gè)省去氣動(dòng)表面，尤其是在傾斜角度在約零和某正或負(fù)向傾斜之間變化的情況下。在還有其它的實(shí)施例中，尤其是在由于磁盤旋轉(zhuǎn)速度高而導(dǎo)致風(fēng)阻大的情況下，可以在頂表面412上形成一氣動(dòng)表面。表面414、416及418可以如前所述地由粘合劑或其它材料來(lái)形成。按照在圖5中的步驟320處所輸出的形狀模型對(duì)每一表面進(jìn)行仿制?；蛘撸梢酝ㄟ^(guò)蝕刻或機(jī)加工浮動(dòng)塊來(lái)完成浮動(dòng)塊的形狀，盡管這樣的技術(shù)可能會(huì)要求對(duì)空氣承載表面進(jìn)行修改，該表面會(huì)受到去除浮動(dòng)塊本體的材料的影響。如圖6所示，氣動(dòng)表面是連續(xù)彎曲的表面。這樣，氣動(dòng)表面416和418從前導(dǎo)邊表面406或420延伸到尾隨邊表面404或414，并且氣動(dòng)表面418和420在側(cè)表面416和418之間延伸。曲線的形狀可以是圓形、橢圓形、拋物線形或形狀生成過(guò)程所選擇的任何其它連續(xù)彎曲的形狀。盡管所述的彎曲形狀在整個(gè)表面是連續(xù)的，但是曲率可以在前導(dǎo)和尾隨邊表面之間沿著表面變化。此外，側(cè)表面416的彎曲形狀可以與側(cè)表面418的彎曲形狀不同，例如在最大正和負(fù)傾斜角度不相同的狀況下使用浮動(dòng)塊時(shí)。但在任何情況下，如上所述地成形浮動(dòng)塊的至少一個(gè)側(cè)表面，以顯著地減小并基本消除在浮動(dòng)塊的所有設(shè)計(jì)傾斜定向下從浮動(dòng)塊流出的渦流，從而顯著地消除由于風(fēng)而作用在浮動(dòng)塊上的偏離磁道力。圖7至10示出了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。圖7是其形狀未經(jīng)本發(fā)明優(yōu)化的一標(biāo)準(zhǔn)浮動(dòng)塊450的顯微照片，圖中示出了一尾隨氣流452的圖案。圖8是其形狀經(jīng)本發(fā)明優(yōu)化的一浮動(dòng)塊454的顯微照片，圖中示出了一尾隨氣流456的圖案。對(duì)氣流452和456的比較揭示出，從優(yōu)化后的浮動(dòng)塊454發(fā)出的再循環(huán)區(qū)域460的范圍小于從標(biāo)準(zhǔn)浮動(dòng)塊450發(fā)出的再循環(huán)區(qū)域458。圖9示出了標(biāo)準(zhǔn)浮動(dòng)塊(470)和優(yōu)化后的浮動(dòng)塊(472)兩者相對(duì)時(shí)間的阻力系數(shù)，圖10示出了標(biāo)準(zhǔn)浮動(dòng)塊(474)和優(yōu)化后的浮動(dòng)塊(476)相對(duì)頻率的阻力系數(shù)。這些圖表證明了優(yōu)化后的浮動(dòng)塊的阻力系數(shù)的改進(jìn)(減小)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種具有主要為直線所包圍的本體(400)的氣動(dòng)浮動(dòng)塊，該本體形成有布置成面對(duì)一移動(dòng)介質(zhì)(107)并產(chǎn)生流體流以支承浮動(dòng)塊靠近該介質(zhì)飛行的一空氣承載表面、與空氣承載表面相對(duì)的一頂表面(412)、布置成面對(duì)流體流的一前導(dǎo)表面(406)、與前導(dǎo)表面相對(duì)的一尾隨表面(414)、以及在前導(dǎo)、尾隨、空氣承載以及頂表面之間的、相對(duì)的第一和第二側(cè)表面(416和418)。該浮動(dòng)塊的特點(diǎn)在于，至少側(cè)表面(416或418)中的一個(gè)在前導(dǎo)與尾隨表面之間是連續(xù)彎曲的。浮動(dòng)塊設(shè)置成以不同的傾斜定向飛行在移動(dòng)介質(zhì)的附近，并且其特點(diǎn)還在于，至少側(cè)表面(416或418)中的一個(gè)是彎曲的，以基本消除在該側(cè)表面上的偏離磁道力(218)。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種為浮動(dòng)塊110選擇一形狀的過(guò)程，該浮動(dòng)塊用來(lái)在一移動(dòng)介質(zhì)107附近以與介質(zhì)所產(chǎn)生的氣流的方向成不同的傾斜定向飛行。對(duì)浮動(dòng)塊的形狀進(jìn)行建模(步驟306)，并且對(duì)多個(gè)傾斜定向(步驟312)中的每一個(gè)定向生成一對(duì)所建模形狀(步驟310)上的氣流的數(shù)字模擬。這些傾斜定向在浮動(dòng)塊擬相對(duì)氣流飛行的一個(gè)傾斜定向范圍之內(nèi)(步驟302)?；跀?shù)字模擬(步驟314-316)對(duì)浮動(dòng)塊形狀的模型加以調(diào)整(步驟318)。基于一建模的浮動(dòng)塊形狀選擇一浮動(dòng)塊形狀(步驟320)。在較佳的實(shí)施例中，迭代地重復(fù)該過(guò)程以優(yōu)化形狀。較佳地是，使用數(shù)字模擬在浮動(dòng)塊模型上進(jìn)行一振動(dòng)分析(步驟314)。在步驟316處，如果在該懸架結(jié)構(gòu)模式的振動(dòng)超過(guò)一預(yù)定的最小值(如使浮動(dòng)塊的移動(dòng)大于磁道寬度的1％左右)，就在步驟318處對(duì)浮動(dòng)塊的形狀進(jìn)行調(diào)整。迭代地重復(fù)該過(guò)程，直至浮動(dòng)塊的移動(dòng)不超過(guò)目標(biāo)的預(yù)定最小值，于是輸出浮動(dòng)塊模型。本發(fā)明的過(guò)程不受磁盤驅(qū)動(dòng)器主軸轉(zhuǎn)速或磁盤直徑的限制，也不受磁盤驅(qū)動(dòng)器所操作的磁盤數(shù)量的限制。而是，本發(fā)明可應(yīng)用于單磁盤和多磁盤的磁盤驅(qū)動(dòng)器，該磁盤驅(qū)動(dòng)器可以高主軸轉(zhuǎn)速工作，也可以低主軸轉(zhuǎn)速工作，以及本發(fā)明可應(yīng)用于大直徑的存儲(chǔ)磁盤，也可用于小直徑的存儲(chǔ)磁盤。此外，本發(fā)明可用來(lái)形成浮動(dòng)塊和其它在任何流體介質(zhì)(包括空氣、氦氣及其它氣體，以及液體)中工作的裝置的形狀。盡管已經(jīng)結(jié)合用于磁盤驅(qū)動(dòng)器的浮動(dòng)塊描述了本發(fā)明，但那些熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人們會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以實(shí)踐于采用可旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)介質(zhì)的其它系統(tǒng)中，這樣的系統(tǒng)包括、但不局限于伺服磁道寫入器、多磁盤寫入器、磁道寫入測(cè)試儀、磁頭測(cè)試儀、磁盤表面仿形工具機(jī)、光學(xué)驅(qū)動(dòng)器，以及采用其它類型的工藝的系統(tǒng)，如存在于磁帶驅(qū)動(dòng)器或類似裝置中的直線移動(dòng)的介質(zhì)。應(yīng)予理解的是，即使在前面的描述中列出了本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的許多特征和優(yōu)點(diǎn)，以及本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與功能，本公開(kāi)文本也僅僅是說(shuō)明性的，人們可以在本發(fā)明的原理之內(nèi)對(duì)細(xì)部、尤其是零件的結(jié)構(gòu)和布置加以修改，本發(fā)明的原理完全由表述所附權(quán)利要求書的諸用語(yǔ)的寬泛地、一般的含義來(lái)表明。例如，可以不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍和構(gòu)思地根據(jù)過(guò)程的具體應(yīng)用來(lái)改變具體的零件，并同時(shí)保持基本相同的功能性。這樣，盡管是結(jié)合與可旋轉(zhuǎn)介質(zhì)一起使用的浮動(dòng)塊形狀的優(yōu)化來(lái)描述本發(fā)明的，但是該過(guò)程也可以應(yīng)用到設(shè)計(jì)為用來(lái)對(duì)一表面相對(duì)移動(dòng)的其它裝置中，不管該表面是否是用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的。此外，盡管該過(guò)程是結(jié)合用來(lái)完成該過(guò)程的許多步驟的特定軟件程序來(lái)描述的，但也可以采用其它的技術(shù)和程序來(lái)完成相同的功能，這不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍和構(gòu)思。權(quán)利要求1.一種為一浮動(dòng)塊選擇一形狀的過(guò)程，該浮動(dòng)塊用來(lái)在一移動(dòng)介質(zhì)附近以與介質(zhì)所產(chǎn)生的流體流的方向成不同的傾斜定向飛行，該過(guò)程包括以下步驟a)對(duì)一浮動(dòng)塊形狀建模；b)對(duì)浮動(dòng)塊擬相對(duì)流體流飛行的傾斜定向的范圍內(nèi)的多個(gè)傾斜定向中的每一個(gè)生成一所建模形狀上的流體流的數(shù)字模擬；c)基于數(shù)字模擬對(duì)所建模的浮動(dòng)塊形狀加以調(diào)整；以及d)基于一建模的浮動(dòng)塊形狀選擇一浮動(dòng)塊形狀。2.如權(quán)利要求1所述的過(guò)程，其特征在于，步驟c)包括以下步驟c1)計(jì)算所建模的浮動(dòng)塊由于模擬的流體流而產(chǎn)生的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)；和c2)如果所計(jì)算得的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一預(yù)定的最小值，就基于數(shù)字模擬對(duì)所建模的浮動(dòng)塊形狀加以調(diào)整；并且步驟d)包括選擇具有不超過(guò)預(yù)定最小值的計(jì)算振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的一建模的浮動(dòng)塊形狀。3.如權(quán)利要求2所述的過(guò)程，其特征在于，在步驟c)之后和步驟d)之前還包括e)重復(fù)步驟a)和b)，以調(diào)整所建模的浮動(dòng)塊形狀。4.如權(quán)利要求所述2的過(guò)程，其特征在于，在步驟c)之后和步驟d)之前還包括e)迭代地重復(fù)步驟a)和b)，以調(diào)整所建模的浮動(dòng)塊形狀。5.如權(quán)利要求4所述的過(guò)程，其特征在于，對(duì)于每次迭代，步驟從c1)包括測(cè)量由于作用在浮動(dòng)塊上的磁道偏離力而使具有所建模形狀的一浮動(dòng)塊移動(dòng)的距離；以及當(dāng)所述移動(dòng)的距離不超過(guò)預(yù)定的最小值時(shí)，執(zhí)行步驟d)。6.如權(quán)利要求1所述的過(guò)程，其特征在于，在一正傾斜定向和一負(fù)傾斜定向時(shí)執(zhí)行在步驟b)處所生成的數(shù)字模擬。7.如權(quán)利要求6所述的過(guò)程，其特征在于，步驟c)包括以下步驟c1)計(jì)算所建模的浮動(dòng)塊由于模擬的流體流而產(chǎn)生的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)；和c2)如果所計(jì)算得的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一預(yù)定的最小值，就基于數(shù)字模擬對(duì)所建模的浮動(dòng)塊形狀加以調(diào)整；并且步驟d)包括選擇具有不超過(guò)預(yù)定最小值的計(jì)算振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的一建模的浮動(dòng)塊形狀。8.如權(quán)利要求7所述的過(guò)程，其特征在于，在步驟c)之后和步驟d)之前還包括e)重復(fù)步驟a)和b)，以調(diào)整所建模的浮動(dòng)塊形狀。9.如權(quán)利要求所述7的過(guò)程，其特征在于，在步驟c)之后和步驟d)之前還包括e)迭代地重復(fù)步驟a)和b)，以調(diào)整所建模的浮動(dòng)塊形狀。10.如權(quán)利要求9所述的過(guò)程，其特征在于，對(duì)于每次迭代，步驟從c1)包括測(cè)量由于作用在浮動(dòng)塊上的磁道偏離力而使具有所建模形狀的一浮動(dòng)塊移動(dòng)的距離；以及當(dāng)所述移動(dòng)的距離不超過(guò)預(yù)定的最小值時(shí)，執(zhí)行步驟d)。11.一種如權(quán)利要求1所述的、制造連接在一懸架上的一浮動(dòng)塊的過(guò)程，該過(guò)程該包括e)基于所選擇的浮動(dòng)塊形狀制造浮動(dòng)塊。12.通過(guò)如權(quán)利要求11所述的過(guò)程制造的一種浮動(dòng)塊。13.一種具有主要為直線所包圍的本體的浮動(dòng)塊，該本體形成有布置成面對(duì)一移動(dòng)介質(zhì)的一空氣承載表面，且該介質(zhì)產(chǎn)生支承浮動(dòng)塊在該介質(zhì)的一表面附近飛行的流體流，該本體還形成有與空氣承載表面相對(duì)的一頂表面、布置成面對(duì)流體流的一前導(dǎo)表面、與前導(dǎo)表面相對(duì)的一尾隨表面、以及在空氣承載與頂表面及前導(dǎo)與尾隨表面之間的連續(xù)延伸的、相對(duì)的第一和第二側(cè)表面，其特征在于，至少一個(gè)側(cè)表面在前導(dǎo)與尾隨表面之間是連續(xù)彎曲的。14.如權(quán)利要求13所述的浮動(dòng)塊，其特征在于，尾隨表面在第一與第二側(cè)表面之間是連續(xù)彎曲的。15.如權(quán)利要求13所述的浮動(dòng)塊，其特征在于，前導(dǎo)表面在第一與第二側(cè)表面之間是連續(xù)彎曲的。16.一種具有主要為直線所包圍的本體的浮動(dòng)塊，該本體形成有布置成面對(duì)一移動(dòng)介質(zhì)的一空氣承載表面，且該介質(zhì)產(chǎn)生支承浮動(dòng)塊在該介質(zhì)的一表面附近飛行的流體流，該本體還形成有與空氣承載表面相對(duì)的一頂表面、布置成面對(duì)流體流的一前導(dǎo)表面、與前導(dǎo)表面相對(duì)的一尾隨表面、以及在空氣承載與頂表面及前導(dǎo)與尾隨表面之間的連續(xù)延伸的、相對(duì)的第一和第二側(cè)表面，其中，浮動(dòng)塊設(shè)置成在介質(zhì)附近以與一流體流的方向成不同的傾斜定向飛行，特征在于，至少一個(gè)側(cè)表面彎曲成基本消除該至少一個(gè)側(cè)表面上、在不同傾斜定向下的偏離磁道力。17.如權(quán)利要求16所述的浮動(dòng)塊，其特征在于，該至少一個(gè)側(cè)表面在前導(dǎo)與尾隨表面之間是連續(xù)彎曲的。18.如權(quán)利要求16所述的浮動(dòng)塊，其特征在于，尾隨表面在第一與第二側(cè)表面之間是彎曲的。19.如權(quán)利要求16所述的浮動(dòng)塊，其特征在于，前導(dǎo)表面在第一與第二側(cè)表面之間是彎曲的。20.如權(quán)利要求16所述的浮動(dòng)塊，其特征在于，第一和第二側(cè)表面彎曲成基本消除由于傾斜定向在正與負(fù)之間變化而在第一和第二側(cè)表面上產(chǎn)生的偏離磁道力。全文摘要一種浮動(dòng)塊，它至少有一個(gè)側(cè)表面在前導(dǎo)與尾隨表面之間連續(xù)彎曲，以基本消除由于傾斜定向的變化而作用在該側(cè)表面上的偏離磁道力。對(duì)一浮動(dòng)塊形狀建模，并對(duì)浮動(dòng)塊擬飛行的傾斜定向的范圍內(nèi)的多個(gè)傾斜定向中的每一個(gè)定向生成一對(duì)所建模形狀上的氣流的數(shù)字模擬。基于數(shù)字模擬對(duì)所建模的浮動(dòng)塊形狀加以反復(fù)調(diào)整，直至對(duì)所建模形狀的振動(dòng)分析顯示，振動(dòng)不超過(guò)一預(yù)定的最小值。文檔編號(hào)G11B5/60GK1474380SQ03123839公開(kāi)日2004年2月11日申請(qǐng)日期2003年5月14日優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日發(fā)明者S·塔德帕利,R·M·拉奧,S塔德帕利,拉奧申請(qǐng)人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司