專利名稱：帶有抗沖擊轉(zhuǎn)動執(zhí)行器的盤驅(qū)動器的制作方法
本申請是1995年3月7日提交的發(fā)明名稱為“帶有抗沖擊轉(zhuǎn)動執(zhí)行器的盤驅(qū)動器”的申請?zhí)枮?5100992.3的申請的分案申請。
本發(fā)明一般地涉及數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器，并更具體地涉及帶有轉(zhuǎn)動驅(qū)動器執(zhí)行器的磁記錄硬磁盤器，其具有在磁盤機(jī)不運(yùn)行時(shí)鎖定轉(zhuǎn)動執(zhí)行器的裝置。
盤驅(qū)動器，也叫作盤文件，是信息存儲設(shè)備，它們利用帶有同心數(shù)據(jù)道的可旋轉(zhuǎn)盤貯存信息，利用頭或傳感器向不同的道上讀和/或?qū)憯?shù)據(jù)，并利用與頭支架相連的執(zhí)行器在讀操作或?qū)懖僮髌陂g把頭移動到所要求的道并且把頭保持在道中心線上。通常有多個(gè)盤，它們由隔離環(huán)分開并疊加在由驅(qū)動器馬達(dá)轉(zhuǎn)動的輪轂上。一個(gè)機(jī)殼支承驅(qū)動器馬達(dá)和頭執(zhí)行器并且包圍著頭和盤以為頭一盤表面提供非常好的密封環(huán)境。
在常規(guī)磁記錄盤驅(qū)動器里，磁頭支架是一個(gè)氣浮滑動器，當(dāng)磁盤以其運(yùn)行速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑動器懸浮在磁盤表面之上的空氣軸承上。借助一個(gè)把滑動器和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器相連接的相對易損的懸架，滑動器保持在磁盤表面的附近?；瑒悠骰蛘咄ㄟ^懸架的小彈力偏置到磁盤表面，或者通過氣浮表面對滑動器的“負(fù)壓”作用“自動裝載”到磁盤表面。
為了提高磁盤的抗磨力，以及為了一致的磁性能，要求把磁盤表面做得盡可能平滑。但是，非常光滑的磁盤表面造成一種稱之為“粘貼”的問題。這指的是滑動器靜止地和磁盤接觸過一段時(shí)間之后，滑動器趨向反抗平移運(yùn)動或者“粘”在磁盤表面上。粘貼是由多種因素造成的，包括靜摩擦力和由磁盤上潤滑劑造成的磁盤和滑動器之間的附著力。當(dāng)啟動磁盤的旋轉(zhuǎn)使滑動器突然脫離磁盤表面時(shí)，磁盤機(jī)里的粘貼可以造成磁頭、磁盤或懸架的損壞。在某些盤驅(qū)動器里，例如用于膝上計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)里的低功率盤驅(qū)動器里，由于附著力粘住滑動器或造成過大阻力，驅(qū)動器馬達(dá)可能簡直不能起動旋轉(zhuǎn)或者不能達(dá)到運(yùn)行速度。
為了防止滑動器靜止在磁盤表面上所出現(xiàn)的粘貼問題，常規(guī)的磁盤機(jī)把執(zhí)行器停放在它的兩個(gè)“保護(hù)擋”(crash stop)中的一個(gè)上，這樣當(dāng)磁盤機(jī)不運(yùn)行時(shí)滑動器保持在磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)域之外。接觸起動/停止型(CSS)磁盤機(jī)，即在起動和停止期間使得滑動器和磁盤表面接觸的磁盤機(jī)，采用一個(gè)專用的著陸區(qū)，當(dāng)磁盤機(jī)不運(yùn)行時(shí)把滑動器停放在上面。通常，該著陸區(qū)是一個(gè)靠近磁盤內(nèi)徑(ID)處的特別構(gòu)造成的非數(shù)據(jù)區(qū)。和CSS磁盤機(jī)相反，“裝載/卸載”型磁盤機(jī)通過在電源被關(guān)掉時(shí)從機(jī)械上把滑動器從磁盤上卸載掉，然后當(dāng)磁盤達(dá)到足以產(chǎn)生空氣軸承的速度時(shí)再把滑動器裝載到磁盤上的方法，處理該粘貼問題。裝載和卸載通常是當(dāng)執(zhí)行器從磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)移出后通過一個(gè)與懸架相接觸的斜臺來完成的。這樣滑動器脫離磁盤表面停放著，同時(shí)懸架由斜臺的一個(gè)凹座所支持。
當(dāng)磁盤機(jī)不運(yùn)行時(shí)單獨(dú)停放執(zhí)行器的原因是磁頭、磁盤或懸架可能會被把滑動器驅(qū)動到磁盤上的突然的外力所損壞。在膝上計(jì)算機(jī)的情況下這是尤其可能發(fā)生的。
和常規(guī)的氣浮磁盤機(jī)相反，已經(jīng)提出接觸式或近接觸式磁盤機(jī)，在讀和寫操作期間這種磁盤機(jī)把磁頭支架置于和磁盤或者磁盤上的液體薄膜恒定接觸或者偶爾接觸的狀態(tài)。這種類型的磁盤機(jī)的例子描述在IBM的美國專利5,202,803和在已公開的歐洲申請EP367510里，和轉(zhuǎn)讓給Conner Peripherals公司的美國專利5,097,368里及轉(zhuǎn)讓給Censtor Corporation的美國專利5,041,932里。這種類型的磁盤機(jī)也可以是在磁盤機(jī)不運(yùn)行時(shí)把帶有磁頭支架的執(zhí)持器停放在磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)之外的類型。
由于磁頭支架接觸或碰撞磁盤數(shù)據(jù)區(qū)時(shí)的作用，停放執(zhí)行器的磁盤機(jī)通常帶有某種類型的執(zhí)行器鎖定器，以防止在外部沖擊的情況下執(zhí)行器把支架移至磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)，負(fù)磁力鎖定器或負(fù)彈簧鎖定器施加約束力，當(dāng)接通磁盤機(jī)和啟動執(zhí)行器時(shí)這些約束力被克服。螺線管鎖定器在關(guān)掉電源時(shí)嚙合執(zhí)行器而在施加電流脈沖時(shí)釋放執(zhí)行器。如在轉(zhuǎn)讓給Integral Peripherals公司的美國專利5,189,576中所描述的轉(zhuǎn)動慣性鎖定器存在的使得停放著的執(zhí)行器從它的保護(hù)擋上移向磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)的外力時(shí)鎖住轉(zhuǎn)動執(zhí)行器。在突然的外力的情況下負(fù)鎖定器容易發(fā)生失敗，螺線管鎖定器是不可靠的，并且發(fā)現(xiàn)在存在使得停放著的執(zhí)行器移向其保護(hù)擋的外力的情況下慣性轉(zhuǎn)動鎖定器是不能工作的。
所需要的一種具有用在停放著的執(zhí)行器上的可靠鎖定器的盤驅(qū)動器，這種可靠的鎖定器可在無需考慮外力的方向下工作。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器，包括一個(gè)具有數(shù)據(jù)區(qū)的盤；一個(gè)與所述盤連接并用于轉(zhuǎn)動所述盤的馬達(dá)；一個(gè)用于向所述盤的所述數(shù)據(jù)區(qū)寫數(shù)據(jù)或從其讀數(shù)據(jù)的傳感器；一個(gè)支撐所述傳感器的支架；一個(gè)轉(zhuǎn)動執(zhí)行器，具有一個(gè)樞軸并且連接到所述支架，用于一般在所述盤的徑向上移動所述支架；一個(gè)保護(hù)擋，用于限制所述執(zhí)行器的轉(zhuǎn)動；一個(gè)雙向慣性轉(zhuǎn)動執(zhí)行器鎖定器，包括一個(gè)臂具有一般平行于執(zhí)行器樞軸的樞軸，該臂具有一端部用于鎖定執(zhí)行器，防止其在有外力時(shí)移動離開保護(hù)擋，該臂在沒有外力時(shí)保持在一個(gè)中間位置，并且能夠在離開其中間位置的第一方向上自由轉(zhuǎn)動，以使臂端部鎖定執(zhí)行器，防止其在有使執(zhí)行器轉(zhuǎn)動離開保護(hù)擋的外力時(shí)移動離開保護(hù)擋，并且能夠在與所述第一方向相反的第二方向上自由轉(zhuǎn)動離開其中間位置，以使臂端部鎖定執(zhí)行器，防止執(zhí)行器在從保護(hù)擋返回之后在有使執(zhí)行器轉(zhuǎn)動進(jìn)入保護(hù)擋的外力時(shí)，移動離開保護(hù)擋；以及一裝置，用于支撐所述馬達(dá)、轉(zhuǎn)動執(zhí)行器和轉(zhuǎn)動鎖定器。
本發(fā)明還提供一種磁記錄盤驅(qū)動器，包括一個(gè)支撐基座；一個(gè)磁記錄盤，具有用于記錄數(shù)據(jù)的區(qū)域；一個(gè)馬達(dá)，-安裝到基座上并且與所述盤連接以轉(zhuǎn)動所述盤；一個(gè)磁頭，用于向所述盤寫數(shù)據(jù)和從其讀數(shù)據(jù)；
一個(gè)支架，用于支撐所述磁頭；一個(gè)轉(zhuǎn)動執(zhí)行器，可以繞轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，該執(zhí)行器安裝到基座上，并與所述支架連接用于一般在所述磁盤徑向上移動所述支架；一個(gè)保護(hù)擋，安裝到基座上，用于限制所述執(zhí)行器的轉(zhuǎn)動；一個(gè)加載/卸載斜臺，安裝基座上，用于當(dāng)盤不轉(zhuǎn)動時(shí)停放支架；以及一個(gè)雙向慣性轉(zhuǎn)動執(zhí)行器鎖定器，安裝到基座上并且可以繞一個(gè)一般平行于執(zhí)行器轉(zhuǎn)動軸的軸轉(zhuǎn)動，用于在存在趨于將執(zhí)行器轉(zhuǎn)動離開或進(jìn)入保護(hù)擋的外力時(shí)嚙合執(zhí)行器，該轉(zhuǎn)動鎖定器包括一個(gè)臂，具有一個(gè)端部用于鎖定執(zhí)行器，防止其在存在外力時(shí)移動離開保護(hù)擋；以及一裝置，安裝到基座上用于在沒有外力時(shí)將臂保持在中間位置，該臂能夠在離開其中間位置的第一方向上自由轉(zhuǎn)動，以使臂端部在有使執(zhí)行器轉(zhuǎn)動離開保護(hù)擋的外力時(shí)鎖定執(zhí)行器，并且能夠在與所述第一方向相反的第二方向上自由轉(zhuǎn)動離開其中間位置，以使臂端部在有使執(zhí)行器轉(zhuǎn)動進(jìn)入保護(hù)擋的外力時(shí)在執(zhí)行器從保護(hù)擋返回之后鎖定執(zhí)行器。
為了更全面地了解本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該參考下面的詳細(xì)說明及相應(yīng)附圖。


圖1是帶有現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)動慣性鎖定器的盤驅(qū)動器在打開位置下的示意圖。
圖2是帶有現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)動慣性鎖定器的盤驅(qū)動器在鎖定位置下的示意圖。
圖3是帶有現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)動慣性鎖定器的盤驅(qū)動器的示意圖，說明當(dāng)執(zhí)行器從其保護(hù)擋回彈時(shí)該鎖定器不能鎖住執(zhí)行器。
圖4是帶有本發(fā)明的轉(zhuǎn)動慣性鎖定器的盤驅(qū)動器的示意圖，說明在其回彈(虛線)后對執(zhí)行器的回彈鎖定(虛線)。
圖5是帶有本發(fā)明的替代實(shí)施方式的轉(zhuǎn)動慣性鎖定器的盤驅(qū)動器在打開位置下的示意圖。
圖6是帶有本發(fā)明的替代實(shí)施方式的轉(zhuǎn)動慣性鎖定器的盤驅(qū)動器在鎖定位置下的示意圖。
首先參考圖1，其中表示機(jī)罩移去后現(xiàn)有技術(shù)盤驅(qū)動器內(nèi)部的頂視圖。為了便于圖示和說明，圖1中畫出的盤驅(qū)動器被表示為具有單個(gè)記錄頭和相應(yīng)的盤表面，雖然常規(guī)的盤驅(qū)動器通常具有多個(gè)頭和盤。盤驅(qū)動器包括機(jī)殼機(jī)座10，帶有附屬盤12的盤驅(qū)動器或主軸馬達(dá)緊固在機(jī)座10上，包括轉(zhuǎn)動執(zhí)行器14，裝載/卸載斜臺30和轉(zhuǎn)動慣性鎖定器50。機(jī)座10和外罩(未示出)為盤驅(qū)動器提供了充分密封的機(jī)殼。
盤12具有數(shù)據(jù)區(qū)13并且在表面上包括常規(guī)全氟聚醚(PFPE)潤滑材料薄膜。
轉(zhuǎn)動執(zhí)行器14繞安裝在基座10上的樞軸15轉(zhuǎn)動。執(zhí)行器14通常是一個(gè)平衡轉(zhuǎn)動音圈馬達(dá)(VCM)執(zhí)行器，帶有一個(gè)通常由安裝在基座10上的磁鐵組件(未示出)產(chǎn)生的固定磁場移動的線圈17。在基座10上安裝著一個(gè)外徑(OD)保護(hù)擋40和一個(gè)內(nèi)徑(ID)保護(hù)擋42，以限制轉(zhuǎn)動執(zhí)行器14的行程。保護(hù)擋可以是帶有彈性材料O型環(huán)的剛體柱，比如分別在保護(hù)擋40、42處的O型環(huán)41、43。替代的，保護(hù)擋可以是橡膠防沖擋或是彈性懸臂梁。執(zhí)行器14帶有在與線圈17相對的一端上的剛性吊臂24。懸架26安裝在執(zhí)行器吊臂24的一端上。懸架26可以是常規(guī)類型的懸架，諸如公知的Watrous懸架，如轉(zhuǎn)讓給IBM的美國專利4,167,765中所述。懸架26支持磁頭支架或氣浮滑動器22并包括一個(gè)延伸到滑動器22之外的薄片28。讀/寫頭或傳感器20在滑動器22的后沿端上形成。傳感器20可以是用眾所周知的薄膜淀積技術(shù)形成的一個(gè)感應(yīng)讀和寫傳感器或者一個(gè)帶有磁阻(MR)讀傳感器的感應(yīng)寫傳感器。
帶有斜面部分32的凹座34的裝載/卸載斜臺30安裝在基座10上。斜臺30在它的凹座34上支承懸架薄片28；從而作為執(zhí)行器14在磁盤機(jī)不工作時(shí)的停放位置。圖1表示執(zhí)行器14停放著，即懸架薄片28駐留在斜臺凹座34里，并且執(zhí)行器14壓著OD保護(hù)擋40的O型環(huán)41。如果磁盤機(jī)為CSS磁盤機(jī)，則執(zhí)行器14應(yīng)該停放在ID保護(hù)擋42的O型環(huán)43上并且滑動器22應(yīng)該靜止在磁盤12ID區(qū)的一個(gè)特別構(gòu)成的非數(shù)據(jù)著陸帶上?？赡懿捎秘?fù)執(zhí)行器鎖定器或螺線管鎖定器，以保持執(zhí)行器14和滑動器22一起停放在著陸帶上。
轉(zhuǎn)動慣性鎖定器50也安裝在基座10上，它包括具有尖頭52的臂51，卡鎖擋53，配重54和扭轉(zhuǎn)彈簧55。慣性鎖定器50是一個(gè)剛體，在旋轉(zhuǎn)上是平衡的，并繞安裝在基座10上的樞軸56轉(zhuǎn)動。樞軸56和執(zhí)行器14的樞軸15平行。扭轉(zhuǎn)彈簧55(或其它裝置)促使臂51靠著卡鎖擋53以把鎖定器保持在打開位置上，打開位置允許執(zhí)行器14自由地轉(zhuǎn)動，如圖1中所示。
當(dāng)轉(zhuǎn)動鎖定器處于鎖定位置(見圖2)時(shí)，尖頭52嚙合執(zhí)行器14上的配合面57，這樣防止執(zhí)行器14把懸架薄片28從斜臺凹座34上移開。圖2表示在想象的嚙合點(diǎn)59處的卡鎖尖頭52和執(zhí)行器的配合面57，想象的嚙合點(diǎn)59是由尖頭52以及配合面57形成的圓弧的相交點(diǎn)。如果磁盤機(jī)是CSS磁盤機(jī)，轉(zhuǎn)動鎖定器50應(yīng)該設(shè)計(jì)為繞和圖1所示的方向相反的方向轉(zhuǎn)動并且應(yīng)該位于靠近保護(hù)擋42的執(zhí)行器14的另一側(cè)上。
在磁盤機(jī)和讀/寫操作期間，磁盤機(jī)馬達(dá)以恒速旋轉(zhuǎn)磁盤12，并且執(zhí)行器14繞樞軸15轉(zhuǎn)動，以通常徑向地沿磁盤12的表面移動滑動器22，使得讀/寫傳感器20可以訪問數(shù)據(jù)區(qū)13上的不同數(shù)據(jù)磁道。轉(zhuǎn)動鎖定器50的臂51通過彈簧55偏移到卡鎖檔53以使執(zhí)行器14可自由地繞樞軸15轉(zhuǎn)動。懸架26向滑動器22提供負(fù)載力，迫使滑動器22朝向磁盤12的表面。由傳感器20從磁盤12上檢測出的數(shù)據(jù)經(jīng)信號放大和處理電路(未示出)處理成數(shù)據(jù)回讀信號。當(dāng)磁盤機(jī)被關(guān)掉電源時(shí)，在磁盤12仍在旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行器14被驅(qū)向斜臺30。懸架薄片28和斜臺部分32接觸，向斜臺部分32移動并脫離磁盤12，并且靜止在斜臺凹座34里。在這時(shí)，執(zhí)行器14被停放并且緊壓著保護(hù)擋40的O型環(huán)41。
圖2顯示當(dāng)磁盤機(jī)不運(yùn)行時(shí)常規(guī)的轉(zhuǎn)動慣性鎖定器50是怎樣工作以把執(zhí)行器保持在停放位置上的。當(dāng)磁盤機(jī)經(jīng)受一個(gè)順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動加速度時(shí)(例如當(dāng)磁盤機(jī)偶然地落下或者遭受突然的沖擊時(shí))，磁盤機(jī)內(nèi)的所有物體都承受一個(gè)由箭頭60指明方向，即相對于磁盤機(jī)逆時(shí)針方向的力矩。如果不存在鎖定器，轉(zhuǎn)動執(zhí)行器14可能轉(zhuǎn)動離開OD保護(hù)擋40并使懸架薄片移出斜臺30，從而讓滑動器22進(jìn)入磁盤12的數(shù)據(jù)區(qū)13。如上面所說明的那樣，這樣可能損害磁頭，磁盤或懸架?；蛘呤够瑒悠鲬壹莒o止在磁盤上，從而出現(xiàn)粘貼問題。但是，轉(zhuǎn)動慣性鎖定器50也承受和執(zhí)行器14一樣的力矩而且同樣可在相同方向上自由轉(zhuǎn)動。通過對鎖定器50的適當(dāng)設(shè)計(jì)，則臂51將繞樞軸56轉(zhuǎn)動，離開卡鎖擋53(按箭頭61指明的方向)并且到達(dá)在配合面57前面的嚙合點(diǎn)59。然后轉(zhuǎn)動的執(zhí)行器14將被阻止離開它的停放位置，因?yàn)樵谒_始轉(zhuǎn)動后不久，配合面57將在嚙合點(diǎn)59附近和卡鎖尖頭52相交。
現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)動卡鎖50僅當(dāng)外部力矩處于趨使執(zhí)行器14離開OD保護(hù)擋40的方向時(shí)才起作用。但是，如果磁盤機(jī)遭受到促使執(zhí)行器14向保護(hù)擋40方向移動(即圖3中用虛線表示的執(zhí)行器14按箭頭62所示順時(shí)針轉(zhuǎn)動)的外力矩，卡鎖臂51驅(qū)入卡鎖擋53(沿箭頭64指示的方向)。保護(hù)擋40具有彈性O(shè)型環(huán)41，后者設(shè)計(jì)成能在執(zhí)行器14到達(dá)它沿OD方向所允許行程的盡頭時(shí)緩沖沖擊。執(zhí)行器14將彈離保護(hù)擋40并沿返回磁盤12的方向移動，如箭頭65所示。但是，轉(zhuǎn)動慣性鎖定器50，本質(zhì)上是一非彈性系統(tǒng)，將不能動作以嚙合執(zhí)行器14。這樣，在沒有來自鎖定器50的響應(yīng)的情況下執(zhí)行器14可以回彈到磁盤12上。由外力矩造成的加速度只起使卡鎖臂51保持打開的作用，同時(shí)執(zhí)行器14從它的保護(hù)擋40彈到磁盤12上。
在本發(fā)明里，雙向轉(zhuǎn)動慣性鎖定器與外力方向無關(guān)地嚙合執(zhí)行器。鎖定器70的最佳實(shí)施方式顯示在圖4中?？ㄦi臂71做成是撓性的并且/或者卡鎖擋73是用彈性材料作成的。通過對卡鎖臂71、卡鎖擋73和帶有O型環(huán)81的保護(hù)擋80進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)剡x擇材料，可以制定鎖臂/鎖擋系統(tǒng)和保護(hù)擋系統(tǒng)的阻尼和彈性，從而在雙方向下和在從保護(hù)擋80的回彈情況下能使卡鎖尖頭72與配合面57相交。
在圖4的實(shí)施方式中，臂71是用聚酰亞胺彈性材料做成的并且設(shè)計(jì)成規(guī)定的厚度，從而在本質(zhì)上形成一個(gè)懸臂彈簧。此外，或替代地，通過利用一個(gè)O型環(huán)77以用和執(zhí)行器保護(hù)擋相類似的方法，卡鎖擋73也可以做成是彈性的。當(dāng)磁盤機(jī)遭受一個(gè)逆時(shí)針方向的加速度而使執(zhí)行器14沿箭頭66的方向驅(qū)入其保護(hù)擋80時(shí)(由執(zhí)行器14的虛線輪廓圖所示)，執(zhí)行器14和卡鎖臂71兩者都從它們各自的擋80，73彈開?？ㄦi臂71按箭頭67的方向驅(qū)入其彈性保護(hù)擋73(由慣性鎖定器70的虛線輪廓圖所示)并且按箭頭68指示的方向彈向在執(zhí)行器14的配合面57前面的嚙合點(diǎn)59。結(jié)果是這樣的，即使外力矩處于通常認(rèn)為不造成問題的方向上，即在把執(zhí)行器14驅(qū)向保護(hù)擋80的方向上，執(zhí)行器14在由箭頭69指示方向上的不希望的回彈不會造成滑動器22接觸或沖擊磁盤12的數(shù)據(jù)區(qū)13。鎖定器70在存在趨于使執(zhí)行器14正好離開保護(hù)擋板80的外力矩的情況下仍然以常規(guī)的方式起作用。
為了使卡鎖臂71成功地和執(zhí)行器相交，臂71必須轉(zhuǎn)動足夠多以在執(zhí)行器逃逸之前嚙合執(zhí)行器，也就是說，在卡鎖尖頭72到達(dá)點(diǎn)59之前執(zhí)行器14的配合面57逆時(shí)針方向上的前進(jìn)不能超出嚙合點(diǎn)59。在有磁盤機(jī)的順時(shí)轉(zhuǎn)動加速度的情況下(該加速度趨向于分別按箭頭66、67的方向轉(zhuǎn)動執(zhí)行器14和卡鎖臂71)執(zhí)行器14以及轉(zhuǎn)動鎖定器70的動態(tài)響應(yīng)是由執(zhí)行器和卡鎖系統(tǒng)的某些特性控制的。出于說明的目的，令I(lǐng)A和IL分別為執(zhí)行器14和鎖定器70的轉(zhuǎn)動慣量；KA和KL分別為執(zhí)行器/保護(hù)擋系統(tǒng)和卡臂/卡鎖擋系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度；以及QA和QL分別為執(zhí)行器14和卡鎖臂71從它們的靜止位置到達(dá)嚙合點(diǎn)59必須轉(zhuǎn)動的角度。在磁盤機(jī)遭受一個(gè)短持續(xù)脈沖的逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)加速度的情況下，卡鎖臂71和執(zhí)行器14兩者都將突然相對于磁盤機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動，把每一個(gè)推壓到各自的擋上，并且使得每一個(gè)接著從它們的擋上回彈。在每一個(gè)靠在各自的擋的期間里，每個(gè)系統(tǒng)可以被描述為一個(gè)扭轉(zhuǎn)諧振振蕩器，而回彈可被描述為單個(gè)半周期的振蕩器。執(zhí)行器/保護(hù)擋系統(tǒng)和卡鎖臂/卡鎖擋系統(tǒng)各自具有特征頻率WA和WL，由下列等式給出WA=KAIA---(1)]]>WL=KLIL---(2)]]>
每個(gè)系統(tǒng)的半周期持續(xù)時(shí)間(總回彈時(shí)間)由π/WA和π/WL給出。從保護(hù)擋回彈后到達(dá)嚙合點(diǎn)59的附加時(shí)間由QA/αT和QL/αT(秒)給出，其中α是轉(zhuǎn)動加速度的振幅而T是加速度的持續(xù)時(shí)間。這樣，在完成各次回彈后(也就是，執(zhí)行器14和卡鎖臂71脫離它們各自擋的時(shí)刻)，執(zhí)行器14和卡鎖臂71移動到嚙合點(diǎn)59所需的時(shí)間和它們從靜止位置到點(diǎn)59必須轉(zhuǎn)動的角度成反比。從而，對于短持續(xù)加速度脈沖(即為半周期的一小部分或?yàn)檩^快反應(yīng)的執(zhí)行器和卡鎖系統(tǒng)總回彈時(shí)間的一小部分)，成功的鎖住需要滿足下述關(guān)系。
π/WA+QA/αT＞π/WL+QL/αT(3)上述分析忽略了各個(gè)系統(tǒng)中阻尼的作用。有阻尼彈性系統(tǒng)的響應(yīng)是得到很好了解的。但是，總的來講，各個(gè)系統(tǒng)中阻尼的作用是使它變慢。阻尼系統(tǒng)的特征頻率隨阻尼的增加而下降，而且回彈后的出射速度也隨阻尼的增加而降低。阻尼的這兩種作用都增加到達(dá)嚙合點(diǎn)59所需的時(shí)間。當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)中任何一個(gè)的阻尼達(dá)到或超過周知的“臨界阻尼”標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在擋上不會有回彈。執(zhí)行器/保護(hù)擋系統(tǒng)通常是欠阻尼的，即是能回彈的。對這樣的系統(tǒng)，為了擋住執(zhí)行器卡鎖必須同樣能回彈。
對于比上述短脈沖長的加速度，動態(tài)分析要更復(fù)雜一些。在這樣的情況下，結(jié)束回彈時(shí)的逃逸速度發(fā)生變化，由加速的持續(xù)時(shí)間和振幅所決定。在某些情況下，一個(gè)系統(tǒng)的或另一個(gè)系統(tǒng)的逃逸速度可能非常低或是零。如果鎖臂角速度與執(zhí)行器角速度相比太慢，可能產(chǎn)生鎖定失敗。但是，如果執(zhí)行器和卡鎖的特性頻率WA和WL匹配，則各個(gè)系統(tǒng)的逃逸速度保持互等(即使兩個(gè)速度隨加速度的性質(zhì)變化)，而且兩個(gè)系統(tǒng)的回彈時(shí)刻是相同的。這樣，成功鎖定的條件簡化為QA＞QL。
在一個(gè)具有下列參數(shù)的磁盤機(jī)上顯示了圖4所描述和表示的轉(zhuǎn)動鎖定器的成功回彈鎖定。IA＝7×10-5千克米 IL＝5×10-6千克米KA≈0.01745牛頓米/度 KA≈0.00134牛頓米/度WA≈68760度/秒 WL≈68760度/秒QA＝1.2度QL＝0.8度在執(zhí)行器/保護(hù)擋系統(tǒng)里的彈性元件是一個(gè)橡膠O型環(huán)81，而在卡鎖臂/卡鎖擋系統(tǒng)里的彈性元件是一個(gè)撓性卡鎖臂71(圖4)?？ㄦi臂71看起來為一個(gè)尺寸是0.025米長×0.001米厚×0.0025米寬的懸臂架。包括臂71的轉(zhuǎn)動鎖定器70是由彈性模數(shù)為3.1×109牛頓/米2的聚酰亞胺做成的。因?yàn)镵L是根據(jù)懸臂梁已知關(guān)系從梁的尺寸和彈性模數(shù)中計(jì)算出來的，所以通過選擇梁的材料和尺寸得出匹配的特征頻率WA和WL。對于任意方向的并具有任意持續(xù)時(shí)間的任意轉(zhuǎn)動加速度，這種轉(zhuǎn)動鎖定器的失敗率測為小于1％。
類似系統(tǒng)，其在卡鎖上具有較厚的懸臂(0.0025米厚)，在相似的沖擊條件下測出在時(shí)間上失敗次數(shù)約為10％。當(dāng)特地把在某閾值之上的逆時(shí)針方向沖擊施加給該系統(tǒng)時(shí)，失敗率達(dá)到100％。對于較厚的懸臂，出現(xiàn)兩個(gè)不利的結(jié)果頻率WA和WL不再相匹配，并且更重要地，卡鎖的物理性質(zhì)使得系統(tǒng)是過阻尼的從而完全不回彈。這樣，在磁盤機(jī)遭受逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動加速度的情況下，卡鎖尖頭完全不能嚙合執(zhí)行器。這種過阻尼情況在現(xiàn)有技術(shù)慣性轉(zhuǎn)動鎖定器里是典型的；它們不能適當(dāng)?shù)鼗貜椂也荒懿东@回彈的執(zhí)行器。
在圖5和圖6中表示雙方向轉(zhuǎn)動慣性鎖定器的一種替換的實(shí)施方式。這個(gè)雙向鎖定器90能夠繞樞軸96雙方向地轉(zhuǎn)動。鎖定器90有一個(gè)帶著槽92的末端91。在相對的末端上，鎖定器90有一個(gè)磁鐵93。在基座10上安裝著一個(gè)鐵磁柱94。執(zhí)行器14有一個(gè)銷95，代替圖3實(shí)施方式里存在的配合面57。在沒有外力的情況下，隨著磁鐵93對準(zhǔn)鐵磁柱94，鎖定器90將保持在中立位置上。此時(shí)，和執(zhí)行器14剛性連接的執(zhí)行器嚙合銷95位于其開放位置，可以自由地通過鎖定器末端91上的逃逸槽92。這允許執(zhí)行器自由地轉(zhuǎn)動并把滑動器22沿磁盤12的數(shù)據(jù)區(qū)13移動。但是，在磁盤機(jī)遭受順時(shí)針或逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動加速度的情況下，鎖定器末端91將擺動離開它的中立位置，把執(zhí)行器14截獲在其停放位置上。如果鎖定器末端91可以擺動的總角度大于逃逸槽開口的角度，由執(zhí)行器回彈或隨機(jī)彈跳造成的失敗率可為最小。在圖6里所示的鎖定位置上，鎖定器91大約轉(zhuǎn)動了10度，并還剩余著許多空間，而執(zhí)行器14被鎖定在僅僅幾度的轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)。從而，在執(zhí)行器14轉(zhuǎn)向保護(hù)擋80(沿箭頭100的方向)、回彈出保護(hù)擋80并且企圖向磁盤12上的數(shù)據(jù)區(qū)13移動(沿箭頭101的方向)的時(shí)間內(nèi)，鎖定器末端91在閉鎖狀態(tài)下可自由地繼續(xù)擺動(沿箭頭102的方向)。
盡管為把鎖定器90保持在中立位置上磁鐵93和柱94是最佳的裝置，但可用一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧來代替。
盡管本發(fā)明的最佳實(shí)施方式已被詳細(xì)說明，很明顯在不違背下述權(quán)利要求書中本發(fā)明的精神和范圍的前提下可對本發(fā)明進(jìn)行修正和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器，包括一個(gè)具有數(shù)據(jù)區(qū)的盤；一個(gè)與所述盤連接并用于轉(zhuǎn)動所述盤的馬達(dá)；一個(gè)用于向所述盤的所述數(shù)據(jù)區(qū)寫數(shù)據(jù)或從其讀數(shù)據(jù)的傳感器；一個(gè)支撐所述傳感器的支架；一個(gè)轉(zhuǎn)動執(zhí)行器，具有一個(gè)樞軸并且連接到所述支架，用于一般在所述盤的徑向上移動所述支架；一個(gè)保護(hù)擋，用于限制所述執(zhí)行器的轉(zhuǎn)動；一個(gè)雙向慣性轉(zhuǎn)動執(zhí)行器鎖定器，包括一個(gè)臂具有一般平行于執(zhí)行器樞軸的樞軸，該臂具有一端部用于鎖定執(zhí)行器，防止其在有外力時(shí)移動離開保護(hù)擋，該臂在沒有外力時(shí)保持在一個(gè)中間位置，并且能夠在離開其中間位置的第一方向上自由轉(zhuǎn)動，以使臂端部鎖定執(zhí)行器，防止其在有使執(zhí)行器轉(zhuǎn)動離開保護(hù)擋的外力時(shí)移動離開保護(hù)擋，并且能夠在與所述第一方向相反的第二方向上自由轉(zhuǎn)動離開其中間位置，以使臂端部鎖定執(zhí)行器，防止執(zhí)行器在從保護(hù)擋返回之后在有使執(zhí)行器轉(zhuǎn)動進(jìn)入保護(hù)擋的外力時(shí)，移動離開保護(hù)擋；以及一裝置，用于支撐所述馬達(dá)、轉(zhuǎn)動執(zhí)行器和轉(zhuǎn)動鎖定器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器，其特征在于臂端部具有一個(gè)槽，并且還包括一個(gè)在執(zhí)行器上的銷用于在有外力時(shí)由臂端部嚙合，當(dāng)臂在沒有外力時(shí)保持在其中間位置時(shí)，該銷可移動通過所述槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)磁鐵用于在沒有外力時(shí)將臂保持在中間位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)扭力彈簧，用于在沒有外力時(shí)將臂保持在中間位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)裝置，用于當(dāng)盤不轉(zhuǎn)動時(shí)停放支架。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器，其特征在于該支架停放裝置包括一個(gè)安裝到支撐裝置上的加載/卸載斜臺。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器，其特征在于支架停放裝置包括一個(gè)支架著陸區(qū)位于離開數(shù)據(jù)區(qū)的盤表面上，以及一個(gè)執(zhí)行器鎖定器用于約束執(zhí)行器以保持支架停放在著陸區(qū)。
8.一種磁記錄盤驅(qū)動器，包括一個(gè)支撐基座；一個(gè)磁記錄盤，具有用于記錄數(shù)據(jù)的區(qū)域；一個(gè)馬達(dá)，-安裝到基座上并且與所述盤連接以轉(zhuǎn)動所述盤；一個(gè)磁頭，用于向所述盤寫數(shù)據(jù)和從其讀數(shù)據(jù)；一個(gè)支架，用于支撐所述磁頭；一個(gè)轉(zhuǎn)動執(zhí)行器，可以繞轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，該執(zhí)行器安裝到基座上，并與所述支架連接用于一般在所述磁盤徑向上移動所述支架；一個(gè)保護(hù)擋，安裝到基座上，用于限制所述執(zhí)行器的轉(zhuǎn)動；一個(gè)加載/卸載斜臺，安裝基座上，用于當(dāng)盤不轉(zhuǎn)動時(shí)停放支架；以及一個(gè)雙向慣性轉(zhuǎn)動執(zhí)行器鎖定器，安裝到基座上并且可以繞一個(gè)一般平行于執(zhí)行器轉(zhuǎn)動軸的軸轉(zhuǎn)動，用于在存在趨于將執(zhí)行器轉(zhuǎn)動離開或進(jìn)入保護(hù)擋的外力時(shí)嚙合執(zhí)行器，該轉(zhuǎn)動鎖定器包括一個(gè)臂，具有一個(gè)端部用于鎖定執(zhí)行器，防止其在存在外力時(shí)移動離開保護(hù)擋；以及一裝置，安裝到基座上用于在沒有外力時(shí)將臂保持在中間位置，該臂能夠在離開其中間位置的第一方向上自由轉(zhuǎn)動，以使臂端部在有使執(zhí)行器轉(zhuǎn)動離開保護(hù)擋的外力時(shí)鎖定執(zhí)行器，并且能夠在與所述第一方向相反的第二方向上自由轉(zhuǎn)動離開其中間位置，以使臂端部在有使執(zhí)行器轉(zhuǎn)動進(jìn)入保護(hù)擋的外力時(shí)在執(zhí)行器從保護(hù)擋返回之后鎖定執(zhí)行器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的磁記錄盤驅(qū)動器，其特征在于用于將臂保持在中間位置的裝置是一個(gè)磁鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的磁記錄盤驅(qū)動器，其特征在于用于將臂保持在中間位置的裝置是一個(gè)扭力彈簧。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動器,包括:盤;轉(zhuǎn)動盤的馬達(dá);讀/寫傳感器;傳感器支架;轉(zhuǎn)動執(zhí)行器;保護(hù)擋;雙向慣性轉(zhuǎn)動執(zhí)行器鎖定器,包括一個(gè)臂具有平行于執(zhí)行器樞軸的樞軸,該臂具有一端部用于鎖定執(zhí)行器,防止其在有外力時(shí)移動離開保護(hù)擋;以及一裝置,用于支撐所述馬達(dá)、轉(zhuǎn)動執(zhí)行器和轉(zhuǎn)動鎖定器。
文檔編號G11B5/54GK1381844SQ01123240
公開日2002年11月27日 申請日期1995年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月14日
發(fā)明者托馬斯·羅伯特·阿爾布雷什特 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司