專利名稱：包括受控靜姿態(tài)和加載點(diǎn)接觸的柔性件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)一般涉及柔性件，更具體地但非限制性地涉及用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的柔性件。
背景技術(shù)：
典型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)包括裝有多個(gè)部件的外殼。例如在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，各部件包括具有數(shù)據(jù)的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)，而這些數(shù)據(jù)則位于覆蓋了用于在多個(gè)環(huán)形同心數(shù)據(jù)磁道內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)字信息的介質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)表面上。磁盤(pán)被安裝在能引起該磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)并引起磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)表面通過(guò)相應(yīng)的流體動(dòng)力軸承浮動(dòng)塊表面的主軸電機(jī)上。浮動(dòng)塊帶有將信息寫(xiě)入磁盤(pán)的數(shù)據(jù)表面并從中讀取信息的轉(zhuǎn)換器。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在電子電路的控制下將浮動(dòng)塊逐個(gè)磁道地移過(guò)磁盤(pán)表面。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于每個(gè)浮動(dòng)塊的磁道訪問(wèn)臂和懸架。懸架包括負(fù)載梁和萬(wàn)向節(jié)(或柔性件)。負(fù)載梁提供迫使浮動(dòng)塊朝向磁盤(pán)表面的預(yù)載力。萬(wàn)向節(jié)則被配置成將磁頭耦合至負(fù)載梁。因此，萬(wàn)向節(jié)位于浮動(dòng)塊和負(fù)載梁之間，或者結(jié)合到負(fù)載梁中，從而提供在遵循磁盤(pán)地形的同時(shí)允許浮動(dòng)塊俯仰和/或轉(zhuǎn)動(dòng)的彈性連接。
由負(fù)載梁提供的預(yù)載力在加載點(diǎn)處對(duì)浮動(dòng)塊施力。加載點(diǎn)通常被定位成使得預(yù)載力通過(guò)在萬(wàn)向節(jié)或負(fù)載梁內(nèi)形成的諸如凹痕或半球形半徑之類的功能部件加至浮動(dòng)塊。預(yù)載力抵抗來(lái)自浮動(dòng)塊流體動(dòng)力軸承表面的上升力。對(duì)預(yù)載力的精確控制導(dǎo)致浮動(dòng)塊將以期望的懸浮高度在磁盤(pán)之上懸浮(或者在直接接觸或偽接觸應(yīng)用中以期望的接觸力接觸磁盤(pán)表面)。
隨著對(duì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的持續(xù)改進(jìn)，可期望在提高性能的同時(shí)降低尺寸和制造成本。結(jié)果，在浮動(dòng)塊和傳動(dòng)器機(jī)構(gòu)之間提供電學(xué)和機(jī)械互連的懸架組件的尺寸也減小。由于改進(jìn)性能及縮減成本是彼此矛盾的目標(biāo)，因此就難以實(shí)現(xiàn)。
懸架組件最常見(jiàn)的問(wèn)題之一是浮動(dòng)塊相對(duì)于介質(zhì)的位置。浮動(dòng)塊和介質(zhì)上數(shù)據(jù)磁道之間的垂直間隔是一類位置問(wèn)題。如果浮動(dòng)塊在數(shù)據(jù)磁道之上太遠(yuǎn)，則浮動(dòng)塊和介質(zhì)之間的電磁相互作用較弱，從而導(dǎo)致不良的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。而如果浮動(dòng)塊離介質(zhì)太近，則浮動(dòng)塊和旋轉(zhuǎn)介質(zhì)之間的接觸會(huì)變得過(guò)于頻繁或過(guò)于劇烈，或者即頻繁又劇烈，由此(對(duì)于非接觸應(yīng)用而言)就會(huì)影響磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的可靠性。浮動(dòng)塊和介質(zhì)之間不良的垂直距離可以是對(duì)負(fù)載梁施加的負(fù)載力偏差的結(jié)果。除了負(fù)載力偏差之外，浮動(dòng)塊和介質(zhì)之間不良的垂直距離可以是懸架無(wú)法讓浮動(dòng)塊的支承表面平行于介質(zhì)表面所造成的。如果浮動(dòng)塊的支承表面在有磁頭的情況下與磁盤(pán)表面不平行，則萬(wàn)向節(jié)將會(huì)偏轉(zhuǎn)以允許浮動(dòng)塊對(duì)介質(zhì)的順應(yīng)。萬(wàn)向節(jié)的這一偏轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致與該偏轉(zhuǎn)相反的力矩或轉(zhuǎn)矩。這些力矩可由萬(wàn)向節(jié)的俯仰旋轉(zhuǎn)或萬(wàn)向節(jié)的滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生，或由這兩種旋轉(zhuǎn)一并產(chǎn)生。
懸架的機(jī)械完整性是能影響浮動(dòng)塊位置的另一因素。具體地，沖擊和振動(dòng)是最為嚴(yán)重的。安裝在便攜式消費(fèi)設(shè)備(諸如，筆記本計(jì)算機(jī)和便攜式音樂(lè)播放器和其他類型的設(shè)備)上的小尺寸磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器特別容易受到?jīng)_擊和振動(dòng)的影響。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或其內(nèi)安裝有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)很容易偶然跌落。這些偶然跌落會(huì)導(dǎo)致會(huì)引發(fā)巨大的沖擊脈沖通過(guò)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的各部件并且會(huì)引起浮動(dòng)塊遠(yuǎn)離介質(zhì)抬起，并在隨后撞擊回介質(zhì)而導(dǎo)致介質(zhì)、磁頭或兩者的嚴(yán)重?fù)p壞。此外，在沖擊事件的上升期間，浮動(dòng)塊有時(shí)會(huì)與懸架分離。這一分離會(huì)導(dǎo)致萬(wàn)向節(jié)的變形和損壞。
于是就需要改進(jìn)用于浮動(dòng)塊的懸架組件設(shè)計(jì)，以確保足夠大的加載點(diǎn)接觸力以及獨(dú)立于加載點(diǎn)接觸力對(duì)俯仰和滾動(dòng)靜態(tài)角的控制。
本發(fā)明的實(shí)施例提供對(duì)這些和/或其他問(wèn)題的解決方案并提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的其他優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種帶有負(fù)載構(gòu)件、柔性件和浮動(dòng)塊的懸架組件。該柔性件耦合至負(fù)載構(gòu)件并包括縱軸。該柔性件還包括以縱軸為中心的基座以及在縱軸的相對(duì)兩側(cè)上在固定端處與基座相耦合的一對(duì)梁，其中該對(duì)梁在其自由端處通過(guò)一橫梁聯(lián)接。舌片沿該對(duì)梁之間的縱軸從橫梁向基座延伸。浮動(dòng)塊耦合至該舌片。彎曲部跨過(guò)每根梁、且橫切縱軸設(shè)置，以相對(duì)于基座移動(dòng)自由端。
作為本發(fā)明實(shí)施例特性的其他特征和益處將在閱讀了隨后的詳細(xì)描述并查看了附圖之后而變得顯而易見(jiàn)。


圖1示出了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的分解立體圖。
圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例可用的懸架組件的俯視圖。
圖3示出了圖2所示萬(wàn)向節(jié)的更詳細(xì)平面圖。
圖4示出了圖3所示萬(wàn)向節(jié)的側(cè)視圖。
圖5示出了組裝至圖2所示懸架組件的部件時(shí)圖3所示萬(wàn)向節(jié)的側(cè)視圖。
圖6-1示出了當(dāng)將萬(wàn)向梁(gimbal beam)作為懸臂梁分析時(shí)萬(wàn)向梁的負(fù)載函數(shù)。
圖6-2示出了當(dāng)將萬(wàn)向梁作為懸臂梁分析時(shí)萬(wàn)向梁的切變函數(shù)。
圖6-3示出了當(dāng)將萬(wàn)向梁作為懸臂梁分析時(shí)萬(wàn)向梁的力矩函數(shù)。
圖6-4示出了當(dāng)將萬(wàn)向梁作為懸臂梁分析時(shí)萬(wàn)向梁的斜率函數(shù)。
圖6-5示出了當(dāng)將萬(wàn)向梁作為懸臂梁分析時(shí)萬(wàn)向梁的偏轉(zhuǎn)函數(shù)。
圖7示出了與萬(wàn)向梁長(zhǎng)度有關(guān)的瞬心和與萬(wàn)向梁長(zhǎng)度有關(guān)的從加載點(diǎn)到自由端的距離之間的關(guān)系。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的萬(wàn)向節(jié)的平面圖。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的在圖8中所示的萬(wàn)向節(jié)的側(cè)視圖。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例組裝至懸架組件的部件的圖8所示萬(wàn)向節(jié)的側(cè)視圖。
圖11-1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的萬(wàn)向梁內(nèi)的橫向彎曲部。
圖11-2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的萬(wàn)向梁內(nèi)的一對(duì)橫向彎曲部。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明用于對(duì)萬(wàn)向節(jié)執(zhí)行復(fù)原處理的可用空間的平面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例可用于其中的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的分解立體圖。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在其他種類的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和非數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中也是可用的。
磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100包括具有蓋104和基座106的外殼102。如圖所示，蓋104連接至基座106以形成由基座106的邊墻110密封的封裝108。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的部件被組裝至基座106，并被密封在外殼102的封裝108內(nèi)。如圖所示，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100包括磁盤(pán)或介質(zhì)112。雖然圖1將介質(zhì)122示為單個(gè)磁盤(pán)，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100內(nèi)可以使用一個(gè)以上的磁盤(pán)。介質(zhì)112在多個(gè)環(huán)形的同心數(shù)據(jù)磁道內(nèi)存儲(chǔ)信息、并且由磁盤(pán)夾116和銷118安裝在主軸電機(jī)組件114上。主軸電機(jī)組件114旋轉(zhuǎn)介質(zhì)112以使其數(shù)據(jù)表面在相應(yīng)的流體動(dòng)力軸承浮動(dòng)塊表面下通過(guò)。介質(zhì)112的每個(gè)表面都具有一相關(guān)聯(lián)的浮動(dòng)塊120，每個(gè)浮動(dòng)塊120都帶有與該介質(zhì)表面通信的轉(zhuǎn)換器。
在圖1所示的示例中，浮動(dòng)塊120由懸架組件122的支承，而該懸架組件122由連接至傳動(dòng)機(jī)構(gòu)126的磁道訪問(wèn)臂124。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)126通過(guò)受控于內(nèi)部電路132內(nèi)的伺服控制電路的音圈電機(jī)130而圍繞轉(zhuǎn)軸128旋轉(zhuǎn)。音圈電機(jī)130轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)126以在磁盤(pán)內(nèi)徑131和磁盤(pán)外徑133之間相對(duì)于期望的數(shù)據(jù)磁道定位浮動(dòng)塊120。
圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例在其中可用的懸架組件的俯視圖。懸架組件222包括置于該懸架組件的遠(yuǎn)端236處的柔性件或萬(wàn)向節(jié)234(由虛線部分示出)、負(fù)載梁238以及置于該懸架組件的近端242處的安裝板240。萬(wàn)向節(jié)234提供浮動(dòng)塊(未在圖2中示出)與負(fù)載梁238之間的機(jī)械連接。雖然圖2將萬(wàn)向節(jié)234示為與負(fù)載梁238獨(dú)立，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到萬(wàn)向節(jié)234也可與負(fù)載梁238形成為一體。負(fù)載梁238提供促使浮動(dòng)塊朝向旋轉(zhuǎn)介質(zhì)的預(yù)載力(如圖1中討論的那樣)。在加載點(diǎn)244處施加預(yù)載力。加載點(diǎn)是負(fù)載力從負(fù)載梁通過(guò)萬(wàn)向節(jié)234傳送至浮動(dòng)塊的點(diǎn)或定位區(qū)。通常加載點(diǎn)由可在萬(wàn)向節(jié)234或負(fù)載梁238內(nèi)形成的諸如半球形凹痕的負(fù)載突起所限定。在一實(shí)施例中，凹痕在萬(wàn)向節(jié)234中形成。安裝板240提供負(fù)載梁238與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磁道訪問(wèn)臂(諸如圖1中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)126的磁道訪問(wèn)臂124)之間的機(jī)械連接。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖中并未示出導(dǎo)電體。導(dǎo)電體可包括小型柔性電路或跡線導(dǎo)體。其他提供導(dǎo)電體的形式也是可能的。
浮動(dòng)塊利用自作用流體動(dòng)力軸承來(lái)減小浮動(dòng)塊與介質(zhì)之間的摩擦。該軸承使得記錄磁頭懸浮在介質(zhì)之上或緊鄰該介質(zhì)懸浮。懸架組件222在控制標(biāo)稱懸浮高度(或者在直接接觸應(yīng)用中磁頭接觸介質(zhì)處的力)方面起到重要作用，并且對(duì)懸浮高度(或接觸力)的變化具有顯著影響。負(fù)載梁238的主要功能是在記錄磁頭上施加預(yù)載力，以對(duì)抗來(lái)自浮動(dòng)塊的流體動(dòng)力軸承表面的上升力。如果對(duì)負(fù)載力的控制恰當(dāng)，則浮動(dòng)塊將以期望的懸浮高度懸浮在介質(zhì)上。
圖3示出了結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例使用的圖2所示萬(wàn)向節(jié)234的更詳細(xì)視圖。盡管萬(wàn)向節(jié)234被示為是與負(fù)載梁238獨(dú)立的部件，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到萬(wàn)向節(jié)234可與負(fù)載梁238形成為一體或者與負(fù)載梁238一起形成單片連續(xù)材料。此外，應(yīng)該注意到本發(fā)明不限于圖3所示的萬(wàn)向節(jié)形狀。本發(fā)明也可預(yù)期其他的萬(wàn)向節(jié)形狀。
萬(wàn)向節(jié)234包括縱軸235、以縱軸為中心的基座246、萬(wàn)向節(jié)舌片247、一對(duì)萬(wàn)向梁248、柔性橫梁250和加載點(diǎn)244。該對(duì)萬(wàn)向梁248是置于萬(wàn)向節(jié)舌片247的相對(duì)兩側(cè)上的細(xì)長(zhǎng)柔性梁，并具有長(zhǎng)度(LGB)和寬度(WGB)。該對(duì)萬(wàn)向梁248分別置于縱軸235的兩側(cè)，并且包括自由端254和固定端256。柔性橫梁250橫切縱軸235延伸、并將萬(wàn)向節(jié)舌片247的第一端252連接至該對(duì)萬(wàn)向梁248的自由端254。萬(wàn)向節(jié)舌片247沿著縱軸235從第一端252向基座246延伸。萬(wàn)向節(jié)舌片247被配置成使用諸如粘合劑的連接機(jī)制連接至懸架組件的浮動(dòng)塊?；?46連接至該對(duì)萬(wàn)向梁248的固定端256，并被配置成使用諸如多個(gè)激光點(diǎn)焊的連接機(jī)制連接至懸架組件的負(fù)載梁。加載點(diǎn)244位于在萬(wàn)向節(jié)舌片247上與萬(wàn)向梁248自由端254相距RGB的位置上。雖然圖3示出的是在萬(wàn)向節(jié)234的萬(wàn)向節(jié)舌片247上形成的加載點(diǎn)244，但是應(yīng)該理解加載點(diǎn)244另外也可以在負(fù)載梁238上形成(圖2)。
圖4和圖5示出了圖3所示萬(wàn)向節(jié)234的側(cè)視圖。圖4示出了萬(wàn)向節(jié)234在組裝至懸架組件的部件之前的側(cè)視圖，而圖5則示出了萬(wàn)向節(jié)234在組裝至懸架組件的部件之后的側(cè)視圖。如圖5所示，萬(wàn)向節(jié)234的基座246連接至負(fù)載梁238，從而形成加載點(diǎn)244的凹痕頂點(diǎn)面對(duì)負(fù)載梁238并與該負(fù)載梁238相接觸。這將萬(wàn)向節(jié)舌片247移開(kāi)基座246所在的平面。浮動(dòng)塊258連接至萬(wàn)向節(jié)舌片247的與負(fù)載梁238相對(duì)的表面。于是，加載點(diǎn)244將預(yù)載力從負(fù)載梁238傳至浮動(dòng)塊258。應(yīng)該注意在本示例中，負(fù)載突起具有呈半球形凹痕的幾何形狀。在其它實(shí)施例中也可以使用其他的幾何形狀，并且該突起可通過(guò)例如材料形變、材料去除或材料添加來(lái)形成。
為了向浮動(dòng)塊提供足夠自由度以跟隨旋轉(zhuǎn)介質(zhì)的地形浮動(dòng)塊，萬(wàn)向節(jié)234在浮動(dòng)塊的俯仰方向D1(如圖3所示)上以及在滾動(dòng)方向D2(如圖4所示)上的硬度相對(duì)較低，并且在負(fù)載梁238的垂直方向D3(如圖4所示)上的硬度也相對(duì)較低。萬(wàn)向節(jié)234包括低硬度材料，諸如300系列不銹鋼的金屬薄片。這種材料允許萬(wàn)向節(jié)隨著介質(zhì)的地形輕易地俯仰和滾動(dòng)。不幸的是，低硬度材料使得萬(wàn)向節(jié)易碎且由此易于損壞。因振動(dòng)沖擊事件導(dǎo)致的萬(wàn)向節(jié)234結(jié)構(gòu)的損壞通常包括加載點(diǎn)分離以及諸如萬(wàn)向梁248的萬(wàn)向節(jié)功能部件的變形。加載點(diǎn)分離是當(dāng)加載點(diǎn)244不再接觸浮動(dòng)塊258的平面時(shí)可在懸架組件233的組件內(nèi)和/或浮動(dòng)塊258與懸架組件的組件內(nèi)觀察到的情形。變形的萬(wàn)向節(jié)功能部件是當(dāng)萬(wàn)向節(jié)已經(jīng)損壞到足以影響靜態(tài)俯仰角或靜態(tài)滾動(dòng)角，或者同時(shí)影響到這兩個(gè)角時(shí)可在制造時(shí)觀察到的情形。
加載點(diǎn)分離可被視為是一種失效模式；即它是一種存在或不存在的情形。嚴(yán)重變形的萬(wàn)向節(jié)可由人眼觀察到，而輕微變形的萬(wàn)向節(jié)則可由俯仰靜態(tài)角或滾動(dòng)靜態(tài)角超出靜態(tài)角正常分布值來(lái)確定。靜態(tài)角的正常分布值范圍由于萬(wàn)向節(jié)234的易碎會(huì)變得過(guò)寬。因此，制造工藝可結(jié)合檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量，并且基于靜態(tài)角的值而在組裝組件和/或組裝浮動(dòng)塊期間接受或拒絕懸架組件。組裝期間基于靜態(tài)角值的懸架組件拒絕率及浮動(dòng)塊拒絕率可能會(huì)不利地過(guò)大。因此，制造工藝可結(jié)合靜態(tài)角檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的自動(dòng)復(fù)原設(shè)備。復(fù)原設(shè)備按照靜態(tài)角的原始測(cè)量所確定地在俯仰和/或滾動(dòng)方向上精密地偏轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)234。計(jì)算機(jī)計(jì)算要施加的該偏轉(zhuǎn)量以使得靜態(tài)俯仰角和靜態(tài)滾動(dòng)角的偏轉(zhuǎn)后檢查結(jié)果接近于期望的標(biāo)稱目標(biāo)，由此改善制造工藝中的材料產(chǎn)出率。
存在兩類靜態(tài)角復(fù)原設(shè)備。第一種設(shè)備使用機(jī)械裝置來(lái)偏轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)。該機(jī)械系統(tǒng)由夾緊萬(wàn)向梁并如編碼算法所需地偏轉(zhuǎn)梁的小夾具組成。因?yàn)榇疟P(pán)驅(qū)動(dòng)器的尺寸較小，且相應(yīng)地較小的懸架組件變得日益流行，所以第二種復(fù)原設(shè)備使用激光能。激光能通過(guò)快速熔化沿著萬(wàn)向梁248長(zhǎng)度上某點(diǎn)或多點(diǎn)處的萬(wàn)向節(jié)材料表層就能永久地改變?nèi)f向節(jié)靜態(tài)角。由激光熔化的區(qū)域以引入某些殘余應(yīng)力的方式冷卻并固化。殘余應(yīng)力產(chǎn)生一個(gè)局部的彎矩，而該彎矩在俯仰方向、滾動(dòng)方向或這兩個(gè)方向上產(chǎn)生萬(wàn)向節(jié)舌片的角偏轉(zhuǎn)。
理想的靜態(tài)角復(fù)原過(guò)程應(yīng)該有利地影響俯仰靜態(tài)角和滾動(dòng)靜態(tài)角，并且不會(huì)不利地影響其他重要的懸架特性?？赡軙?huì)容易被靜態(tài)角復(fù)原過(guò)程影響的一種重要的懸架特性示例是加載點(diǎn)接觸力。有可能減小加載點(diǎn)接觸力以使得加載點(diǎn)與其本想接觸的浮動(dòng)塊平面相分離。加載點(diǎn)與靜態(tài)角復(fù)原過(guò)程分離的發(fā)生頻率在萬(wàn)向節(jié)和負(fù)載梁之間的加載點(diǎn)接觸力的量較小時(shí)、或者在復(fù)原過(guò)程期間一個(gè)或兩個(gè)萬(wàn)向梁的角偏轉(zhuǎn)是在減小加載點(diǎn)接觸力的方向上時(shí)會(huì)有所增加。
標(biāo)稱加載點(diǎn)接觸力是在加載點(diǎn)244和基座246之間測(cè)得的萬(wàn)向節(jié)234的平面外硬度與平面外偏轉(zhuǎn)的乘積。萬(wàn)向節(jié)的平面外偏轉(zhuǎn)是取決于加載點(diǎn)是否位于萬(wàn)向節(jié)234上(或負(fù)載梁238上)由加載點(diǎn)244壓向承載梁238(或萬(wàn)向節(jié)234)的承載表面而產(chǎn)生的。通過(guò)產(chǎn)生更大的平面外偏轉(zhuǎn)的方式來(lái)形成萬(wàn)向節(jié)234就能進(jìn)一步增加加載點(diǎn)接觸力。不幸的是，這一成形會(huì)導(dǎo)致不利的俯仰靜態(tài)角值，并且后續(xù)的校正俯仰靜態(tài)角的復(fù)原努力會(huì)降低加載點(diǎn)接觸力。這些相互作用的程度由在萬(wàn)向節(jié)234上形成的位置和數(shù)量確定。這一方法的另一問(wèn)題是偏轉(zhuǎn)角分布會(huì)因?yàn)槔缜?qiáng)度的變化或金屬厚度的變化而變得過(guò)寬。因而，除了可能在各個(gè)懸架組件上產(chǎn)生不利的俯仰靜態(tài)角的值之外，萬(wàn)向節(jié)變形還會(huì)不利地增加懸架組件群體上俯仰靜態(tài)角的變化量，以及提供在懸架級(jí)別上復(fù)原俯仰和滾動(dòng)靜態(tài)角，這不劣化在記錄磁頭組件級(jí)別上執(zhí)行復(fù)原的能力。
本發(fā)明各實(shí)施例提供了增強(qiáng)的加載點(diǎn)接觸力，提供了獨(dú)立于加載點(diǎn)接觸力的俯仰和滾動(dòng)靜態(tài)角控制，并且提供不劣化浮動(dòng)塊級(jí)別上執(zhí)行復(fù)原的能力的在懸架級(jí)別上復(fù)原俯仰和滾動(dòng)靜態(tài)角。所有這些特性都有助于控制浮動(dòng)塊相對(duì)于介質(zhì)的定位。為了更好地理解本發(fā)明的各實(shí)施例是如何提供這些特性的，則對(duì)萬(wàn)向節(jié)234理論上的平面外偏轉(zhuǎn)行為的理解是有用的。進(jìn)行相對(duì)于萬(wàn)向節(jié)舌片247的平面外偏轉(zhuǎn)的萬(wàn)向梁248能被建模為承受負(fù)載力和力矩負(fù)載的懸臂梁。當(dāng)將萬(wàn)向梁234建模為懸臂梁時(shí)，假設(shè)萬(wàn)向梁具有與其長(zhǎng)度有關(guān)的截面屬性常數(shù)。此外，假設(shè)萬(wàn)向節(jié)完全由不銹鋼薄片制成并且缺乏介電層和銅傳導(dǎo)層。然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以從圖3所示的示例中獲取示教，并能輕易地將其應(yīng)用于具有變化截面屬性和/或具有介電層、銅傳導(dǎo)層或其他層的萬(wàn)向節(jié)。此外，為了說(shuō)明目的，假設(shè)萬(wàn)向節(jié)舌片247、橫梁250和基座246是剛性的。同樣地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也可將該示教應(yīng)用于其組件具有已知柔性的萬(wàn)向節(jié)。
懸臂梁可能通過(guò)使用梁理論關(guān)系來(lái)進(jìn)行分析。這些關(guān)系是 其中E是萬(wàn)向節(jié)材料的彈性模量而I是慣性彎矩。
圖6-1和6-2示出了萬(wàn)向梁248的負(fù)載函數(shù)和切變函數(shù)，其中M是在萬(wàn)向梁248的固定端256處的力矩，R是萬(wàn)向梁248的固定端256處的合力分量，F(xiàn)是由負(fù)載梁222施加在萬(wàn)向節(jié)234上的負(fù)載力，RGB是從加載點(diǎn)244到萬(wàn)向梁248的自由端254的距離，F(xiàn)RGB是萬(wàn)向梁248的自由端254處的初始條件。圖6-3示出了萬(wàn)向梁248的力矩函數(shù)，其中LGB是萬(wàn)向梁248的長(zhǎng)度。
對(duì)于具有與長(zhǎng)度相關(guān)的恒定截面的萬(wàn)向梁248而言，M/EI函數(shù)具有與M函數(shù)恒等的形狀。對(duì)M/EI函數(shù)進(jìn)行積分就得到斜率函數(shù)，而斜率函數(shù)的積分則得到位移函數(shù)。這些關(guān)系在圖6-4和圖6-5中示出。為獲取作為x的函數(shù)的斜率，則對(duì)M/EI積分如下
為獲取作為x的函數(shù)的偏轉(zhuǎn)，則對(duì)斜率積分如下 在萬(wàn)向梁248的自由端254處的斜率(恒等于萬(wàn)向節(jié)舌片247的斜率)是 =FEI(L2GB2+(RGB-LGB)LGB)]]>=FEI(RGBLGB-L2GB2)]]>從檢查中示出當(dāng)RGB等于LGB/2時(shí)，斜率的改變將為零。則萬(wàn)向梁248的自由端254處的偏轉(zhuǎn)如下 =FEI(L3GB6+RGBL2GB2-L3GB2)]]>=FEI(RGBL2GB2-L3GB3)]]>加載點(diǎn)244處的偏轉(zhuǎn)如下所示等于萬(wàn)向梁248的自由端254處的偏轉(zhuǎn)減去萬(wàn)向梁248的自由端254處的斜率與從加載點(diǎn)244到自由端254的距離(RGB)的乘積 =FEI(RGBL2GB2-L3GB3-R2GBLGB+RGBL2GB2)]]>=FEI(RGBL2GB-L3GB3-R2GBLGB)]]>加載點(diǎn)244處萬(wàn)向節(jié)平面外的彈性系數(shù)如下 并且通過(guò)展開(kāi)慣性力矩項(xiàng)
=EWGBT3GB2L3GB+6R2GBLGB-6RGBL2GB]]>對(duì)于加載點(diǎn)244不位移萬(wàn)向梁248中點(diǎn)處的情況，會(huì)示出萬(wàn)向節(jié)舌片247在加載點(diǎn)244偏轉(zhuǎn)出平面外時(shí)將旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)瞬心相對(duì)于加載點(diǎn)244的距離是偏轉(zhuǎn)和斜率表達(dá)式的比率，并且如下所示 =FEI(RGBL2GB-L3GB3-R2GBLGB)FEI(RGBLGB-L2GB2)]]>=6RGBLGB-2L2GB-6R2GB6RGB-3LGB]]>根據(jù)上述等式，如果加載點(diǎn)244與萬(wàn)向梁248的自由端254對(duì)齊，則旋轉(zhuǎn)瞬心與加載點(diǎn)244相距萬(wàn)向梁248長(zhǎng)度的三分之二；或者換句話說(shuō)，與萬(wàn)向梁248的固定端256相距萬(wàn)向梁248長(zhǎng)度的三分之一。如果加載點(diǎn)244從萬(wàn)向梁248的自由端254中移出，則瞬心將朝萬(wàn)向梁的固定端256移動(dòng)。如果加載點(diǎn)244置于與自由端254相距萬(wàn)向梁248長(zhǎng)度的三分之一處，則瞬心將與固定端256對(duì)齊。如果加載點(diǎn)244置于與自由端254相距超過(guò)萬(wàn)向梁248長(zhǎng)度的三分之一處，則瞬心將移動(dòng)超過(guò)萬(wàn)向梁的固定端256并進(jìn)入萬(wàn)向節(jié)基座246。在圖3中，加載點(diǎn)244置于與自由端254相距小于萬(wàn)向梁248長(zhǎng)度的三分之一處。因此，根據(jù)上述等式，瞬心258將置于與加載點(diǎn)244相距萬(wàn)向梁248長(zhǎng)度的三分之二處、或者與固定端256相距小于萬(wàn)向梁長(zhǎng)度的三分之一處。在圖7中示出了相關(guān)于萬(wàn)向梁248長(zhǎng)度(LGB)的瞬心258與相關(guān)于萬(wàn)向梁248長(zhǎng)度(LGB)的從加載點(diǎn)244到自由端254的距離(RGB)之間的關(guān)系。
為了繼續(xù)減小浮動(dòng)塊尺寸同時(shí)滿足對(duì)相對(duì)較長(zhǎng)萬(wàn)向梁改善萬(wàn)向節(jié)柔性的需要，萬(wàn)向節(jié)234的加載點(diǎn)244最佳地可置于與萬(wàn)向梁248的自由端254相距萬(wàn)向梁長(zhǎng)度的三分之一或以下處。與加載點(diǎn)244的位置有關(guān)的瞬心258則可最佳地置于與固定端256相距萬(wàn)向梁長(zhǎng)度的三分之一或以下處。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的萬(wàn)向節(jié)434的詳細(xì)平面圖。萬(wàn)向節(jié)434可以根據(jù)萬(wàn)向節(jié)234的部件而使用。雖然萬(wàn)向節(jié)434被示為是與負(fù)載梁獨(dú)立的部件，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到萬(wàn)向節(jié)434可與負(fù)載梁形成為一體，成為單片連續(xù)材料。在圖8中，通過(guò)引入跨過(guò)每個(gè)萬(wàn)向梁448并與萬(wàn)向節(jié)434的旋轉(zhuǎn)瞬心458的位置對(duì)齊的彎曲部460就能實(shí)現(xiàn)加載點(diǎn)接觸力的增加。彎曲部460與萬(wàn)向節(jié)434的梁的長(zhǎng)度以及縱軸435橫切，并且平行于橫梁450。萬(wàn)向節(jié)434的瞬心458與加載點(diǎn)244有關(guān)。由于這一安排，彎曲角度的變化將不會(huì)導(dǎo)致俯仰靜態(tài)角的變化。在其他實(shí)施例中，萬(wàn)向節(jié)434可具有任何數(shù)目的萬(wàn)向梁，并且每根梁都能具有諸如彎曲部460的彎曲部。
圖9和圖10示出了圖8中萬(wàn)向節(jié)434的側(cè)視圖。圖9示出了在連接至負(fù)載梁和浮動(dòng)塊之前處于自由狀態(tài)的萬(wàn)向節(jié)434的側(cè)視圖。如圖9所示，彎曲部460相對(duì)于由萬(wàn)向節(jié)434的基座446限定的平面移動(dòng)梁448的自由端454。圖10示出了在連接至負(fù)載梁438和浮動(dòng)塊458之后處于組裝狀態(tài)的萬(wàn)向節(jié)434的側(cè)視圖。從圖10中可見(jiàn)，磁頭458的俯仰靜態(tài)角在連接至負(fù)載梁438之后與橫向彎曲部460相同，就好像沒(méi)有該彎曲部一樣。在圖9和圖10中，橫向彎曲部460被示為具有銳角彎曲。然而應(yīng)該認(rèn)識(shí)到橫向彎曲部460能具有任何橫截面形狀以及任何合適的曲率半徑。例如，橫向彎曲部460可具有如圖11-1所示的曲率半徑461。該曲率半徑461通常小于或等于彈性模量E與萬(wàn)向梁厚度的乘積除以屈服強(qiáng)度σ屈服的兩倍。然而其他值用于曲率半徑461也是可能的。在另一示例中，橫向彎曲460如圖11-2所示可包括距離瞬心458相等的一對(duì)彎曲部462和464。
對(duì)于具有不規(guī)則截面萬(wàn)向梁的萬(wàn)向節(jié)而言，諸如有限元分析的計(jì)算機(jī)建模有助于理解施加于加載點(diǎn)的負(fù)載的斜率和偏轉(zhuǎn)的關(guān)系。然而跨越萬(wàn)向梁的不規(guī)則截面的橫向彎曲部在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中理想地位于鄰近瞬心的位置。從加載點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)瞬心的距離可從結(jié)果如下的有限元中算出 通過(guò)提供例如在圖8至圖10實(shí)施例中所示的萬(wàn)向梁448中的橫向彎曲部460，就能夠顯著增加加載點(diǎn)接觸力。除了彎曲部460有利于浮動(dòng)塊相對(duì)于介質(zhì)的定位之外，還具有靜姿態(tài)復(fù)原過(guò)程可位于萬(wàn)向梁448上除了加載點(diǎn)444上或接近加載點(diǎn)444之外的其他位置上的優(yōu)點(diǎn)。在某些實(shí)例中，橫向彎曲部460允許在沿著萬(wàn)向梁長(zhǎng)度的任意位置處執(zhí)行靜姿態(tài)復(fù)原過(guò)程、并依然保持足夠的加載點(diǎn)接觸力。
即使本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例為靜姿態(tài)復(fù)原過(guò)程提供了更寬的候選位置范圍，但是執(zhí)行的復(fù)原過(guò)程離加載點(diǎn)444越遠(yuǎn)，則加載點(diǎn)接觸力的改變就越大。圖12是示出了在萬(wàn)向節(jié)434包括橫向彎曲部460時(shí)能進(jìn)行靜姿態(tài)復(fù)原過(guò)程的可用區(qū)域470相比于沒(méi)有橫向彎曲部460時(shí)能進(jìn)行靜姿態(tài)復(fù)原過(guò)程的可用區(qū)域472的萬(wàn)向節(jié)434的平面圖。如圖12所示，可用區(qū)域470在萬(wàn)向梁448的長(zhǎng)度上延伸。如圖12所示，可用區(qū)域472僅在加載點(diǎn)444的長(zhǎng)度上延伸。雖然仍然需要小心執(zhí)行靜姿態(tài)復(fù)原過(guò)程，但是失效容限(即，加載點(diǎn)分離)大為改善。
應(yīng)該理解即使已在以上的描述中闡述了本發(fā)明各實(shí)施例的多種特性和優(yōu)點(diǎn)、連同本發(fā)明各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)，但本公開(kāi)仍僅是示意性的，并且可作出特別是與本發(fā)明原理內(nèi)的結(jié)構(gòu)和排列有關(guān)的細(xì)節(jié)上的改變，其中這些改變的全部范圍由所附權(quán)利要求中表述術(shù)語(yǔ)的廣泛一般含義所指明。例如，具體元素在取決于萬(wàn)向節(jié)的具體應(yīng)用變化的同時(shí)仍然保持基本相同的功能而不背離本發(fā)明的范圍和精神。此外，雖然在此描述的實(shí)施例直接用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的萬(wàn)向節(jié)，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的示教也可應(yīng)用于其他種類的柔性件，諸如支持與其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或非數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)有關(guān)的一個(gè)元素的任何柔性件，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。同樣地，術(shù)語(yǔ)“浮動(dòng)塊”包括讀取和/或?qū)懭氪蓬^、或在其他非數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用中的其他種類的轉(zhuǎn)換器。
權(quán)利要求
1.一種柔性件，包括基座；一對(duì)梁，在其固定端處與所述基座相耦合并在自由端處通過(guò)一橫梁聯(lián)接；舌片，從所述一對(duì)梁之間的所述橫梁朝所述基座延伸，所述舌片被配置與一浮動(dòng)塊相耦合；以及跨過(guò)所述梁的每一根放置的彎曲部。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性件，其特征在于，所述舌片包括加載點(diǎn)，并且所述梁的每個(gè)彎曲部都與所述加載點(diǎn)有關(guān)的所述柔性件的旋轉(zhuǎn)瞬心對(duì)齊。
3.如權(quán)利要求2所述的柔性件，其特征在于，所述梁的每一彎曲部相對(duì)于所述固定端至少位于所述梁的長(zhǎng)度的約1/3處。
4.如權(quán)利要求3所述的柔性件，其特征在于，所述梁的每一彎曲部相對(duì)于所述固定端位于所述梁的長(zhǎng)度的1/3處。
5.如權(quán)利要求2所述的柔性件，其特征在于，每一彎曲部都包括與所述柔性件的所述旋轉(zhuǎn)瞬心間隔相等的一對(duì)彎曲部。
6.如權(quán)利要求1所述的柔性件，其特征在于，每一彎曲部都包括單個(gè)彎曲。
7.如權(quán)利要求1所述的柔性件，其特征在于，每一彎曲部都包括曲率半徑。
8.如權(quán)利要求2所述的柔性件，其特征在于，所述柔性件的所述旋轉(zhuǎn)瞬心是用于給定負(fù)載力的所述加載點(diǎn)向平面外的偏轉(zhuǎn)與用于所述給定負(fù)載力的所述柔性舌片的斜度改變之間的比率。
9.如權(quán)利要求1所述的柔性件，其特征在于，所述柔性件與負(fù)載構(gòu)件形成為一片連續(xù)材料。
10.如權(quán)利要求1所述的柔性件，其特征在于，所述基座被配置成連接至一負(fù)載構(gòu)件。
11.一種懸架組件，包括負(fù)載構(gòu)件；耦合至所述負(fù)載構(gòu)件的柔性件，包括基座；一對(duì)梁，在其固定端處與所述基座相耦合并在自由端處通過(guò)一橫梁聯(lián)接在一起；舌片，與所述橫梁相耦合并在所述一對(duì)梁之間朝所述基座延伸；耦合至所述舌片的浮動(dòng)塊；以及所述梁的每一根中的彎曲部，所述彎曲部相對(duì)于所述基座移動(dòng)所述自由端。
12.如權(quán)利要求11所述的懸掛組件，其特征在于，所述柔性件與所述負(fù)載構(gòu)件被形成為單片連續(xù)材料。
13.如權(quán)利要求11所述的懸架組件，其特征在于，所述柔性件是連接至所述負(fù)載構(gòu)件的單片材料。
14.如權(quán)利要求11所述的懸架組件，其特征在于，所述舌片包括加載點(diǎn)，并且所述梁的每一彎曲部都與所述加載點(diǎn)有關(guān)的所述柔性件的旋轉(zhuǎn)瞬心對(duì)齊。
15.如權(quán)利要求14所述的懸架組件，其特征在于，所述梁的每一彎曲部相對(duì)于所述固定端位于至少所述梁的長(zhǎng)度的約1/3處。
16.如權(quán)利要求15所述的懸架組件，其特征在于，所述梁的每一彎曲部都位于所述梁的長(zhǎng)度的1/3處。
17.如權(quán)利要求14所述的懸架組件，其特征在于，所述柔性件的所述旋轉(zhuǎn)瞬心是對(duì)由所述負(fù)載構(gòu)件施加給所述柔性件的給定負(fù)載力的所述加載點(diǎn)的平面外偏轉(zhuǎn)與對(duì)所述給定負(fù)載力的所述舌片的斜率改變之間的比率。
18.一種裝置，包括縱軸；以所述縱軸為中心的基座；第一和第二柔性梁，在所述縱軸的相對(duì)兩側(cè)上的固定端處與所述基座相耦合、并在所述固定端的相對(duì)兩端處通過(guò)與所述縱軸橫切的一橫梁聯(lián)接在一起；沿所述梁之間的所述縱軸從所述橫梁向所述基座延伸的舌片；以及所述柔性梁的每一根中的、在與所述縱軸橫切的方向上延伸的彎曲部。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述梁的每一彎曲部都位于所述裝置的與所述舌片上加載點(diǎn)有關(guān)的旋轉(zhuǎn)瞬心處。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述梁的每一彎曲部至少位于與所述固定端相距所述梁的縱向長(zhǎng)度的約1/3處。
全文摘要
柔性件包括基座以及在固定端處與該基座相耦合的一對(duì)梁。該對(duì)梁在其自由端處由一橫梁聯(lián)接。舌片從該對(duì)梁之間的橫梁朝向基座延伸。該柔性件還包括在每根梁內(nèi)的彎曲部，該彎曲部將自由端相對(duì)于固定端移出平面。
文檔編號(hào)G11B5/58GK101075440SQ20071008772
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
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