專利名稱：磁盤驅(qū)動系統(tǒng)的雙叉空氣軸承致動組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于磁盤驅(qū)動系統(tǒng)上致動器的軸承，尤其結構緊湊的致動器的空氣軸承。
在磁盤驅(qū)動數(shù)據(jù)存貯系統(tǒng)中，需要通過致動機構傳感器或磁頭精確地設置于磁盤上方。這些致動器必須能夠完成高精度運動，同時尺寸又要非常緊湊。
在眾多的磁盤驅(qū)動系統(tǒng)中，通常在線性致動器中使用球軸承組件。這些球軸承組件一般有較多的須仔細組裝的部件。即使是由良好組件組成的球軸承，其自身也常常具有能給致動器帶來震動的缺陷。
使用球軸承的另一個問題是會污染磁盤驅(qū)動環(huán)境。使用球軸承時，會有細小顆粒被磨損掉。這些細小顆粒會妨礙磁盤的讀與寫。軸承的潤滑劑也會導致污染。
致動系統(tǒng)中也試用過空氣軸承。實際上空氣軸承無摩擦并且污染很小。但通?？諝廨S承致動器相當笨重。其次由于現(xiàn)有技術中的空氣軸承致動器要求很嚴的配合公差，因此很難組裝。
因而需要易組裝、部件少、結構緊湊的空氣軸承。
為實現(xiàn)上述目的根據(jù)本發(fā)明，致動器包括一個帶槽的定子，安裝在定子框架上。定子的開槽端恰好設置在磁盤驅(qū)動疊層直徑外邊緣之外。定子由連接裝置與框架連接，該裝置能使定子相對框架做旋轉(zhuǎn)、軸向及橫向位移，而不會改變定子的關鍵尺寸。
空氣軸承的滑動件或套筒安在定子上并沿定子滑動。定子有空氣通道，能使壓縮空氣進入滑動件和定子之間的空間，以形成空氣軸承?；瑒蛹?nèi)表面的腔室能使空氣均勻分布。一個傳感器臂組件連接在滑動件上，以使滑動件完全縮回時，臂組件能置于定子的槽中。
參見下述說明及附圖，就能更好地理解本發(fā)明的性質(zhì)及優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明致動器部分的透視圖。
圖2是本發(fā)明定子和滑動件的頂視圖。
圖3是本發(fā)明定子和滑動件的側(cè)視圖。
圖4是沿圖2和圖3中4-4線所取的定子和滑動件的剖視圖。
圖5是沿圖2和圖3中5-5線所取的定子和滑動件的剖視圖。
圖6是本發(fā)明致動器第1實施例的頂視圖。
圖7是圖6中致動器的端視圖。
圖8是本發(fā)明致動器第2實施例的頂視圖。
圖9是圖8中致動器的端視圖。
圖10是本發(fā)明另一種定子的透視圖。
圖11是本發(fā)明定子另一實施例的透視圖。
圖12是本發(fā)明定子另一實施例的透視圖。
圖1是本發(fā)明致動器組件的一部分的透視圖，該部分用件號10表示。在所示實施例中，定子12可以是矩形，并且一端開有槽14。該定子12用陶瓷的、復合的或金屬的材料制成。繞定子12的外表面設有許多小孔16。諸通道能使適當?shù)臍饬魅缈諝馔ㄟ^小孔16，從而使定子12的外表面成為空氣軸承表面。
滑動件20呈矩形，將其與定子12套配后，僅在滑動件20和定子12的空氣軸承表面留有大約500微吋的小間隙。所示的滑動件20被剖去一部分22，因此能看到開槽部分14和小孔16。
最好用真空壓縮法，用玻璃制成滑動件20。該件20在一個精密的型芯上真空壓縮制成，因此使滑動件20的大小能精確地套在定子12上，僅留下空氣軸承需要的最小間隙。真空壓縮工藝可以低成本生產(chǎn)精確的部件。
在滑動件20的一端裝有傳感器臂組件30。組件30包括多個疊集的傳感器臂32，各臂都有相應的傳感器34。傳感器臂組件30的大小剛好能容納在槽14內(nèi)。臂32可以在數(shù)據(jù)存貯磁盤疊層之間滑動。磁盤疊層底盤40的輪廓在圖中示出。
圖2表示圖1中定子12和滑動件20的頂視圖。定子12的上表面有3個小孔16，下表面也有三個對應的小孔16(未示出)?；瑒蛹?0內(nèi)表面有多個空氣室50。每個氣室50都和一個小孔16對應并位于該孔上方。氣室50的形狀是這樣決定的，即不論滑動件20移動至其運動范圍中的任何位置，氣室50的一部分都處于小孔16的上方。圖中用箭頭54表示出滑動件20一端52的移動范圍。
圖3是定子12和滑動件20的側(cè)視圖。定子12的每側(cè)都有一對小孔16?；瑒蛹?0的每側(cè)各有一對相應的氣室50。
圖4是圖2和圖3所示定子12和滑動件20的剖視圖。定子12有一對中心通道60，它能將空氣送入支通道62，接著再送至小孔16。空氣注入滑動件20的氣室50中。結果圍繞定子12的外表面形成空氣軸承的各面。定子12頂角是倒角，形成排氣長孔70。長孔70的尺寸這樣決定，即在操作中，長孔70內(nèi)的氣壓大致等于大氣常壓。這將沿氣室50中各邊保持均勻的壓降。
圖5表示出圖2和圖3中定子12和滑塊20的不同部位的剖視圖，并表示出通道60，62和小孔16設置情況。
圖6和圖7分別是一個致動器組件第1實施例的頂視和端視圖，組件由通用件號100表示。定子框架102由3個支柱104固定地安裝在磁盤驅(qū)動系統(tǒng)上。框架102是矩形。框架102的端部105貼近磁盤疊層106的外邊緣?？蚣?02可用鋁材制成。框架102有通道108，其形狀可以容納定子110的第1端。定子110在通道108內(nèi)用環(huán)氧樹脂粘接，壓緊配合或以其它適當方式剛性地固定在框架102上?；瑒蛹?12套在定子110上。定子110和滑動件112與圖1中的定子12和滑動件20相類似。定子110也開有槽116以容納與圖1中的組件30類似的傳感器臂組件(未示出)。
開槽部分116將定子110分成第1臂部分118和第2臂部分120。框架102有第1延伸部分122，沿磁盤疊層106的外邊緣切向延伸。第2延伸部分124與延伸部分122相對方向延伸，并且也沿磁盤疊層106的外邊緣切向延伸。第1接板140連接延伸部分122和臂118的一端。第2接板連接延伸部分124和臂120的一端，接板140和142由不銹鋼制成。接板140和142的厚度和長度這樣確定，即要能夠彎曲以調(diào)節(jié)定子110和框架102沿定子110軸線150方向上的熱膨脹之差?；瑒蛹?12的端部152在由箭頭154表示的范圍之內(nèi)移動。
圖8和圖9分別為一個致動器組件第2實施例的頂視和端視圖，該件的通用件號為200。定子框架202由3個支柱204固定地安裝在磁盤驅(qū)動系統(tǒng)上?？蚣?02呈矩形?？蚣?02的一端205貼近磁盤疊層206的外邊緣。框架202可以用鋁材制成，它有通道208，其大小可以容納定子210的一端?？蚣?02有伸進通道208中的銷214。定子210有一個容納銷214的錐孔216。圖中框架202和定子210的一部分被剖開表示，以便更清楚地表示銷214和錐孔216。
滑動件220套在定子210上。定子210和滑動件220分別與圖1中的定子12和滑動件20相類似。
定子210有開槽部分222，用以容納與圖1中組件30相類似的傳感器臂組件(未示出)。開槽部分222將定子210分為第1臂部分230和第2臂部分232?？蚣?02有一個第1延伸部分240，該件沿磁盤疊層206的外邊緣切向延伸。第2延伸部分242，與第1延伸部分240反方向，沿磁盤疊層206的外邊緣切向延伸。
臂230由第1連接件250與延伸部分240相連接。該連接件250包括一個不銹鋼接板252，該接板可在兩處彎曲。第1部分254沿延伸部分240頂端平置。一個壓緊片256用多個螺釘將第1部分254壓緊在延伸部分240上。接板252的第2部分260在延伸部分240的一邊261處相對于第1部分254向下彎曲90°。252的第3部分262在一邊263處相對第2部分260側(cè)向彎曲90°。第3部分262由隔板270連接在臂230上。延伸部分240有一個傾斜端面272，使邊261構成一個銳角。連接件250通過沿邊261彎曲，能允許定子210相對框架202橫向運動。連接件250沿邊263彎曲，能允許定子210相對框架202沿軸274軸向運動。
第2連接件280將臂232與延伸部分242相連接。連接件280包括一個不銹鋼接板282，在第1端處與延伸部分242連接。接板282的第2端焊有一個不銹鋼球軸承284。臂232有一個錐孔290，可容納球284。臂232的一部分被剖開，就可以看見開口284。連接件280和銷214使定子210相對框架202沿軸274轉(zhuǎn)動。接板282能夠彎曲以適應定子210相對框架202沿軸274的軸向運動。箭頭294代表滑動件220的一端296的運動范圍。
盡管圖1中的定子12是矩形斷面，定子12還可以取其它合適的形狀。
圖10表示本發(fā)明定子300的另一個實施例的透視圖。該定子300雖然呈六邊形截面，但仍與圖1中的定子12類似。
圖11是本發(fā)明定子400的另一實施例的透視圖。盡管該定子400具有非矩形的平行四邊形截面，但仍與圖1中的定子12類似。
圖12是本發(fā)明定子500的另一實施例的透視圖。盡管它有四邊形截面，但仍與圖1中的定子12類似。開槽部分502的形狀是垂直平面由各角的連接線圍成。本發(fā)明還可以有其它各種形狀的定子。
本發(fā)明的操作也清楚了，下面看圖1-5。定子12的通道60與適當氣體如空氣的壓力源相連，使大約2磅/吋2壓力的空氣能進入滑動件20的各氣室50中。盡管將2磅/吋2的壓力用于優(yōu)選實施例中，但其它壓力值也是可用的。最佳壓力應足以在滑動件20和定子12之間形成空氣軸承。較低壓力就以下兩個原因是有益的。首先，較低壓力需要較低成本的壓縮空氣源。其次，較低的壓力提供穩(wěn)定效應，它能使滑動件20平穩(wěn)地套在定子112上。較高壓力可以增加系統(tǒng)的剛性，但降低穩(wěn)定效果。
當空氣軸承沿定子12運動時，各氣室50以及空氣軸承隨滑動件20運動。從滑動件20看，不論滑動件20處于何位置，支持力始終在同一位置。這種穩(wěn)定性更有助于提供平穩(wěn)移動運行。相反，如果沒有氣室50，滑動件20在移動的每個時刻，其支持力的位置都會起變化(即小孔16相對滑動件20會處于不同位置)，這將導致滑動件20位置的意外的橫向偏移。
定子12的開槽部分14在定子完全縮回時能在定子12中容納傳感器臂組件30。這使致動器有相當緊湊的結構。還能使定子12一直延伸至磁盤疊層外徑邊緣處。這使滑動件20和臂組件30得到最好的支撐。無須在磁盤之間延伸定子(這要求磁盤間留有較大空間)，即可提供這種支撐，由此即可減少每層磁盤的數(shù)量。
使用玻璃滑動件20還有諸多優(yōu)點。玻璃重量較輕，因此可以增加致動器速度。另外，使用玻璃能用真空壓縮工藝生產(chǎn)滑動件。該工藝能以較低成本生產(chǎn)高精度部件。
再看圖6和圖7。操作時，磁盤驅(qū)動系統(tǒng)的內(nèi)部溫度可以從室溫變至華氏140°溫度或更高。這可能導致框架102相對定子110沿軸線方向膨脹。如發(fā)生這類膨脹，接板140和142會撓曲以適應這種軸向膨脹。通過適應定子110的這種軸向運動，避免了定子110的變形。這是最重要的一點，因為空氣軸承要求保持在定子110和滑動件112之間的間隙約為500微吋。甚至臂118或120的微小變形都會導致滑動件112粘連。
再看圖8和圖9?？蚣?02可以相對定子210橫向移動。為避免定子210的變形，連接件250允許出現(xiàn)這種橫向運動。連接件250能夠沿邊261彎曲以吸收橫向運動。該連接件250還通過沿邊263彎曲和撓曲接板282適應軸向運動。
框架202也可以承受相對定子210微小的軸向轉(zhuǎn)動。連接件280有一個球與座型的連接，它與銷214配合允許這種轉(zhuǎn)動運動。
由于參照優(yōu)選實施例已對本發(fā)明做了表示與描述，因此技術人員能明白，在本發(fā)明構思及范圍內(nèi)，可以有各種變化。另外，本發(fā)明除了權利要求書之外，不應視為還受到其它限制。
權利要求
1.一個致動器組件其特征在于它包括一個定子，該定子有氣體軸承表面，定子上有一開槽部分；一個滑動件，其尺寸能套在定子上，以使其沿氣體軸承表面作線性運動；還有一個傳感器臂組件安裝在上述滑動件上，并且其尺寸能容納在上述開槽部分中。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于定子的上述氣體軸承表面有多個小孔，將氣體引到上述氣體軸承表面;滑動件相應每個上述小孔有一個氣室，使每個小孔中的氣體不論滑動件在任何位置上都充滿每個氣室。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于定子框架有安裝定子用的連接裝置，該裝置不會干擾滑動件的運動。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于連接裝置允許框架繞軸線轉(zhuǎn)動，而不會使定子變形。
5.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于連接裝置允許框架和定子相互軸向運動，而不會使定子變形。
6.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于連接裝置允許框架和定子相互橫向運動，而不會使定子變形。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于滑動件由玻璃制成。
8.一個數(shù)據(jù)存貯磁盤驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于一個數(shù)據(jù)存貯磁盤至少包括一個表面，該表面上有許多用于存貯信息的磁路;一個致動器組件能相對磁盤確定傳感器臂組件的位置;上述致動器組件包括一個有氣體軸承表面的定子，該定子上有開槽部分;一個滑動件，其尺寸能合適地套在定子上，以使其沿上述氣體軸承表面作線性運動;和一個傳感器臂組件安裝在上述滑動件上，其尺寸合適地容納在上述開槽中。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于定子在上述氣體軸承表面上有多個小孔，用以將氣體傳送至上述氣體軸承表面;和滑動件對應上述每個小孔有一個氣室，使每個上述小孔傳出的氣體在不論滑動件處于任何位置時都充滿每個氣室。
10.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，一個定子框架有連接裝置用以安裝定子，該裝置不會干涉滑動件的運動。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于連接裝置允許框架軸向轉(zhuǎn)動而不會使定子變形。
12.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于連接裝置允許框架和定子相互間軸向運動，而不會使定子變形。
13.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于連接裝置允許框架和定子相互橫向運動，而不會使定子變形。
14.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，滑動件用玻璃制成。
15.一個致動器組件其特征在于一個定子有氣體軸承表面，并有予定的截面，定子有一開槽部分;一個滑動件其尺寸適于套在定子上，以使其沿上述空氣軸承表面運動，上述滑動件對于予定截面，有輔助的形狀，以在上述滑動件與上述定子和氣體軸承表面之間留有小的予定間隙;和一個傳感器臂組件連接到上述滑動件上，并且其尺寸適于容納在上述開槽部分中。
全文摘要
一個致動器包括一個開槽定子，該定子安裝在定子框架上，定子由連接裝置連接在框架上，并允許定子相對框架旋轉(zhuǎn)、軸向或橫向運動，而不會改變定子形狀。定子有一空氣軸承外表面，以容納一個滑動件。磁頭臂組件安裝在滑動件上，當滑動件完全縮回時，磁頭臂組件可以完全容納在定子槽中。
文檔編號G11B21/02GK1055984SQ9110162
公開日1991年11月6日 申請日期1991年3月18日 優(yōu)先權日1990年4月18日
發(fā)明者羅伯特·布林赫斯特·沃特勒斯 申請人:國際商業(yè)機器公司