專利名稱：改進的帶有塑料c形框架的致動器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁盤驅(qū)動裝置中用于定位讀/寫磁頭的致動器裝置，本發(fā)明特別涉及一種經(jīng)改進的帶有塑料C形框架的致動器裝置。
計算機和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通常使用磁性存儲盤驅(qū)動裝置來存儲數(shù)字形式的信息。數(shù)字信息通過磁盤表面分區(qū)的磁性極化選擇以磁性方式存儲在磁性存儲盤的記錄面上。磁性存儲盤表面通常劃分為若干個同心圓磁道，這些磁道被編號以形成存取記錄面上數(shù)據(jù)的地址。當磁盤旋轉(zhuǎn)時，用一個致動器裝置或組件將一個換能器或讀/寫裝置定位于磁性存儲盤表面上即可存取數(shù)據(jù)。
兩種常規(guī)型的致動器裝置是直線型致動器和旋轉(zhuǎn)型致動器。直線型致動器在選擇磁道過程中通過一個致動器脈動系統(tǒng)做相對于磁性存儲盤表面的徑向運動。旋轉(zhuǎn)型致動器則以旋轉(zhuǎn)方式靠近磁性存儲盤，通過激活置于磁場中的一個線圈而沿弧形路線運動。旋轉(zhuǎn)型致動器裝置通常包括一個旋接在中軸或軸套上的支架或支臂裝置，此支臂裝置的一端上有一個相對磁場安置的扁平線圈，另一個頂端上有一個通常包含有一個小孔的安裝面，讀/寫磁頭便安裝在該安裝面的小孔里。
現(xiàn)在有幾種已知的方法可將讀/寫磁頭安裝到支臂上，其中，最常用的是楔入法。在這種方法中，楔樁通常是一根短棒頭，先將它對準安裝面小孔和磁頭吊掛孔，然后將磁頭的球軸用力旋入楔樁頭部，這時，楔樁頭部在致動器支臂的安裝面小孔內(nèi)強力膨脹。這種方法的一個缺點是對致動器支臂的制作材料有一定的限制，因為楔入過程中所施加的作用力可導(dǎo)致支臂的開裂。
其他安裝方法包括使用粘合劑、螺釘和套夾。在這些方法中之所以經(jīng)常使用楔入法，是因為楔入安裝法是純機械式的，便于實施，使楔樁和致動器支臂連接在一起的因素只是二者之間的相互擠壓接觸。使用粘合劑方法的缺點是往往造成長時間的漏氣，損壞磁盤驅(qū)動裝置的內(nèi)部，導(dǎo)致可靠性降低。使用螺釘或套夾方法的缺點是附加零件需要加大占用空間，導(dǎo)致原材料使用量和成本費用的增加。再者，使用螺釘和套夾勢必增大致動器裝置的全重，而致動器裝置重量的增大會導(dǎo)致存取數(shù)據(jù)時間的延長，使用性能的下降。
由于技術(shù)的進步正在不斷提高計算機和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的處理速度，并在降低成本的同時增大磁盤驅(qū)動裝置的容量，所以致動器也必須得以相應(yīng)的改進。快速存取磁盤中存儲的信息要求致動器裝置應(yīng)具備重量輕、慣性小、制動性能良好和諧振頻率大的特點。
普通的致動器裝置都有一個或多個通常由鋁、鎂或其他類似的金屬合金制作的支臂，所用金屬要視其強度和硬度來選擇。然而，由于存取時間正日益變得重要，有些廠商已選用陶瓷材料制作支臂，因為陶瓷材料重量又輕硬度又大。用陶瓷材料制作支臂的一個問題是，盡管陶瓷的硬度大，但它的抗拉強度偏低，容易在安裝磁頭的過程中出現(xiàn)支臂開裂現(xiàn)象。進一步的發(fā)展是用金屬和塑料合成的材料或單一塑料材料制作致動器支臂。美國專利5305169和5382851所述是用金屬和塑料合成材料制作的致動器支臂的示例，美國專利5165090所述則是全塑料制致動器支臂的示例。
雖然使用塑料制作致動器支臂提高了致動器裝置的性能，但是現(xiàn)有塑料制致動器支臂仍有一定局限性，缺乏金屬支臂的某些理想性能，因此，配用塑料支臂的致動器裝置的使用要受到一定的制約。使用塑料制作致動器支臂的一個問題是塑料本身的硬度和強度偏低，尚不能用來制作精確而可靠的定位裝置。普通的致動器支臂通常呈扁平而細長的結(jié)構(gòu)形狀，要單獨制作，然后再裝配到附在致動器線圈上的固定裝置上，或直接裝配到致動器線圈上。使用塑料制作這樣的致動器支臂時，如果選用的塑料材料的彈性系數(shù)小于一定值時，則致動器裝置就有出現(xiàn)變形的可能。如果出現(xiàn)變形，附在支臂上的讀寫磁頭就不可能精確定位。
與使用塑料制作致動器支臂有關(guān)的另一個問題是，塑料的強度一般承受不了將讀寫磁頭楔入支臂過程中所施的作用力。如上所述，楔樁法是將讀寫磁頭置入致動器支臂的理想方法，然而將讀寫磁頭楔入致動器支臂的過程必然要施以作用力，從而導(dǎo)致在安裝面小孔處產(chǎn)生切向應(yīng)力。在塑料支臂中，這種切向應(yīng)力對支臂遠端附近的鍛接或結(jié)合部來說尤其是個難以解決的問題，結(jié)合部通常是塑料支臂的結(jié)構(gòu)薄弱部位。因此，當用滾珠軸承將讀寫磁頭楔入安裝面小孔時，結(jié)合部產(chǎn)生的切向應(yīng)力往往導(dǎo)致塑料支臂開裂。
與將讀寫磁頭楔入致動器支臂的設(shè)想有關(guān)的再一個問題是，現(xiàn)有塑料制支臂在其前端不斷裂的情況下，不允許在讀寫磁頭安裝小孔處形成一定數(shù)量的凹凸變形。當將讀寫磁頭楔入小孔時，致動器支臂必須應(yīng)該允許在小孔附近出現(xiàn)某些凹凸變形，允許出現(xiàn)必要數(shù)量的凹凸變形的性能之所以必要，是因為楔樁過程中楔樁在小孔中必然要向四周強力擠壓，因此，當楔樁向外擠壓時，小孔本身必然要出現(xiàn)某些凹凸變形。然而，現(xiàn)今的塑料致動器支臂卻不允許形成必要數(shù)量的凹凸變形，所以當將讀寫磁頭楔入磁頭安裝面小孔時，支臂有可能開裂。因為這種楔樁過程通常是在制作過程結(jié)束時實施的，所以支臂的開裂就會導(dǎo)致致動器裝置不能使用并使制作費用增加。
可見，現(xiàn)有致動器的功能要受上述原材料性能的制約，因此，至今仍然需要一種可靠而費效比低的致動器裝置，它不僅要解決過去產(chǎn)品的諸多問題，而且又能改善產(chǎn)品的運動性能。
本發(fā)明可以滿足上述需要。本發(fā)明提供的一種經(jīng)改進的致動器裝置，可將讀寫磁頭定位于硬盤驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)式數(shù)據(jù)存儲磁盤的表面。這種致動器裝置安裝于硬盤驅(qū)動裝置的一個樞軸上，圍繞樞軸旋轉(zhuǎn)并將讀寫磁頭定位于數(shù)據(jù)存儲磁盤的不同位置。在本發(fā)明的一個方案中，致動器裝置包括一個可相對磁場安置的可通電線圈，一個可將此線圈保持在磁場中的線圈密封裝置，和一個用導(dǎo)電的塑料制作的整體式C形框架。C形框架包括一個呈方塊形狀的本體部分，其一端與線圈密封裝置相連，該本體部分包括一個空腔，空腔內(nèi)置有一個可安裝樞軸的軸套。本體部分的另一端有兩條向線圈相反方向伸展的支臂，用來裝配讀寫磁頭，每條支臂的遠端或頂端有一個磁頭安裝面，此磁頭安裝面包括一個非標準圓形小孔，讀寫磁頭通過自身的球軸被楔入小孔。磁頭安裝面小孔呈非標準圓形，可以允許在小孔內(nèi)形成凹凸變形，因而可以降低致動器支臂頂端的切向應(yīng)力，并有利于當將讀寫磁頭的球軸楔入塑料致動器支臂時不會導(dǎo)致塑料支臂的開裂。
此外，本發(fā)明的這種致動器裝置的特點是每個支臂頂端有呈前細后粗的錐形頭，可進一步減小支臂頂端的切向應(yīng)力。這種致動器裝置還可在磁頭安裝面小孔處加配一個金屬套筒，確保讀寫磁頭精確到位和穩(wěn)固安裝。
磁頭安裝面小孔最好呈橢圓形，其橫向直經(jīng)大于縱向直徑。致動器裝置的塑料制C形框架最好是注模的，即可得到較小的尺寸公差。本發(fā)明中的C形框架最好是用含有碳和玻璃纖維的塑料制作，更理想的是塑料中的碳和玻璃纖維的含量達到30％。
本發(fā)明中的致動器裝置較之過去的產(chǎn)品具有十分明顯的優(yōu)點。首先，本發(fā)明中致動器裝置的C形框架較之過去的壓鑄鋁機加C形框架或帶有塑料密封套的金屬C形框架，重量輕得多，慣性力小得多。致動器裝置重量輕可以改善自身的運動性能，因為重量降低可以增大致動器的系統(tǒng)諧振頻率。塑料C形框架的慣性力小也利于降低噪音而完善性能。
本發(fā)明中的致動器裝置的第二大優(yōu)點是制作成本大幅度降低。使用塑料C形框架，在制作致動器裝置過程中無需壓鑄、機加和模鍛工序，因而可以免去這些工序的處理和實施費用。再者，塑料C形框架的重量輕、慣性力小也有利于降低成本，因為只需要較少量的磁性材料便可以達到較高的存取速度。
本發(fā)明帶來的第三大優(yōu)點是，不會再出現(xiàn)過去致動器因?qū)⒆x寫磁頭楔入致動器支臂而導(dǎo)致支臂開裂的現(xiàn)象。楔入過程中必然要施加作用力，從而導(dǎo)致在支臂頂端附近的磁頭安裝面小孔或楔入孔四周產(chǎn)生切向應(yīng)力。本發(fā)明中的致動器裝置能夠降低這樣的切向應(yīng)力，避免出現(xiàn)支臂開裂現(xiàn)象并可使用塑料材料制作整個支臂個裝置成為可能。
本發(fā)明實現(xiàn)的另一大優(yōu)點是，塑料制C形框架可用注模法制作，可以得到比壓鑄法更小的尺寸公差。由于尺寸公差小，失衡性低，所以利于制造出抗震性好、可靠性高的裝置。
閱讀以下詳細說明，權(quán)利要求和最佳實施例的附圖，可以對本發(fā)明的上述目的、特點和優(yōu)越性有更深刻的了解與評估。


圖1是一個磁盤驅(qū)動裝置的平面圖，其中包括一個具備本發(fā)明特點的致動器裝置；圖2是具備本發(fā)明特點的致動器裝置實施例的示意圖；圖3是圖2所示致動器裝置的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖4是圖2所示致動器裝置的俯視平面圖；圖5是致動器支臂的局部橫剖面圖，從中可以看到在楔入磁頭過程中磁頭安裝面小孔的徑向移動；圖6a是普通圓形磁頭安裝面小孔的橫剖面圖，表示在楔入磁頭過程中產(chǎn)生的應(yīng)力的分布情況；圖6b是根據(jù)本發(fā)明實施例制作的磁頭安裝面小孔的橫剖面圖，表示在楔入磁頭過程中產(chǎn)生的應(yīng)力的分布情況；圖7是根據(jù)本發(fā)明制作的磁頭安裝面小孔的放大示意圖；圖8是具備本發(fā)明特點的致動器裝置的另一種實施例的結(jié)構(gòu)分解圖。
圖1所示的磁盤驅(qū)動裝置包括根據(jù)本發(fā)明原則制作的一個致動器裝置。磁盤驅(qū)動裝置(10)通常裝在一個殼體(12)中，殼體(12)中有一塊底板(14)、整體連接的側(cè)壁(16)和頂蓋(圖中未顯示)。磁盤驅(qū)動裝置(10)包括一個具有旋轉(zhuǎn)軸線的主軸或軸套(18)，一個旋轉(zhuǎn)安裝于主軸(18)上的數(shù)據(jù)存儲磁盤(20)，一個磁性機構(gòu)(22)和致動器裝置(30)。主軸(18)一般配接一個無電刷的樞軸馬達(圖中未顯)，以驅(qū)動數(shù)據(jù)存儲磁盤(20)以預(yù)定的角速度旋轉(zhuǎn)。樞軸馬達一般置入用來支撐數(shù)據(jù)存儲磁盤(20)的軸套(18)內(nèi)，也就是說，樞軸馬達支撐著磁盤(20)并直接驅(qū)動它旋轉(zhuǎn)。
磁盤(20)表面通常涂有、鍍有或裝有一層諸如氧化鐵等適當?shù)拇判圆牧希欢鎯γ襟w卻可以是光學(xué)的、磁光的，等等。數(shù)據(jù)存儲磁盤(20)一般包括多個磁性存儲區(qū)域，具體構(gòu)成多個同心圓形的存儲磁道，通過換能器裝置或讀寫磁頭(圖中未顯示)可以向其錄入或從中讀出數(shù)據(jù)。換能器裝置可以是任何一種普通類型的，由換能器、浮動塊和負載梁組成，并通過致動器裝置(30)將換能器裝置定位并保持于數(shù)據(jù)存儲盤(20)的盤面附近。
致動器裝置(30)通過雙向旋轉(zhuǎn)安裝到殼體(12)的底板(12)上，最好是安裝到可用作樞軸的球軸(滾珠軸承組件)上，致動器裝置(30)圍繞球軸旋轉(zhuǎn)，將換能器定位于存儲磁盤(20)表面的不同位置。致動器裝置(30)在磁性機構(gòu)(22)產(chǎn)生的磁場作用下圍繞樞軸沿圖中箭頭(A)的兩個方向在大約30°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。
圖2和圖3所示是本發(fā)明實施例中的致動器裝置(30)，它由一個定位線圈(32)、一個線圈密封裝置(34)和一個一體式的C形塑料框架裝置(36)。線圈(32)用通電材料纏繞而成，最好是用銅絲或鋁絲纏繞而成。線圈密封裝置(34)用來盛裝線圈(32)，將線圈(32)保持在磁場內(nèi)。線圈密封裝置(34)用聚合材料或塑料制作，最好是用非導(dǎo)電的塑料制作，以避免線圈(32)出現(xiàn)短路。線圈密封裝置(34)和線圈(32)最好用注模法結(jié)合在一起，即先將線圈(32)插入一個模子，再將非導(dǎo)電的塑料注入模子以構(gòu)成密封的線圈。
圖3所示的C形框架(36)包括本體部分(38)和一對從本體部分(38)同向外伸的支臂(40)。本體部分(38)呈方形，中央部位有一個孔洞或空腔(42)，該空腔(42)用來將致動器裝置(30)安裝到附在磁盤驅(qū)動裝置(10)的底板(14)上的球軸上。本體部分(38)的一端(44)與線圈(32)和線圈密封裝置(34)連接，另一端(46)則有一對支臂(40)向外伸展。從本體部分(38)另一端(46)伸展的兩條支臂(40)相互平行，并與數(shù)據(jù)存儲磁盤(20)盤面平行。每條支臂(40)包括一個用來安裝換能器裝置或讀寫磁頭的磁頭安裝面(48)。磁頭安裝面(48)位于支臂(40)的遠端或頂端附近，其上有一個供安裝讀寫磁頭的小孔(50)，采用球軸楔樁法將讀寫磁頭安裝至小孔(50)之中。圖4和圖7所示的小孔(50)并非為標準圓形，其目的是為了減小于球軸楔樁時在支臂(40)頂端生成的切向應(yīng)力。
安裝面小孔(50)呈非標準圓形是本發(fā)明的一項重要內(nèi)容，正是由于此才使全塑料結(jié)構(gòu)的C形框架(36)得以應(yīng)用。如上所述，當楔入讀寫磁頭時，在安裝小孔(50)內(nèi)形成應(yīng)力。如圖5所示，當使用球軸將讀寫磁頭楔入安裝面小孔(50)時，小孔(50)將沿箭頭(B)方向作徑向移動，如此經(jīng)向移動勢必在安裝面小孔(50)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。在普通的作動裝置中，安裝孔呈標準圓形，因此，圓孔四周產(chǎn)生大體均勻的應(yīng)力(見圖6a)。然而，即便是圓孔四周產(chǎn)生均勻的應(yīng)力，但圓孔四周的致動器部位的結(jié)構(gòu)強度卻不是相同的，靠近致動器(30)頂端部位的結(jié)合部(54)尤其是致動器裝置(30)的最薄弱部位，所以，安裝孔(50)內(nèi)產(chǎn)生的作用于結(jié)合部(54)的應(yīng)力，相對致動器裝置(30)的性能和可靠性更具關(guān)鍵作用。在此結(jié)合部(54)處的應(yīng)力大小取決于多個因素，例如，用來制作磁頭安裝面(48)的原材料的特性，諸如彈性系數(shù)和帕松比等等。在結(jié)合部(54)產(chǎn)生的應(yīng)力大小還取決于結(jié)合部(54)四周的材料寬度和厚度，此外，如此應(yīng)力還取決于楔樁過程中的一些因素，例如，因結(jié)合部(54)附近的凹凸變形而造成小孔(50)的徑向移動，安裝面小孔(50)的幾何形狀，球軸的幾何形狀，將磁頭楔入支臂(40)時所用鍛型板的幾何形狀等等。
在普通的金屬致動器裝置中，制作致動器所使用的材料通常強度較大，結(jié)合部附近可以經(jīng)受住圓孔內(nèi)產(chǎn)生的均勻應(yīng)力，因而不會對致動器裝置的性能和可靠性產(chǎn)生不利影響。但是，如果用塑料材料制作以前那樣的致動器裝置，則致動器，尤其是致動器支臂的結(jié)合部的強度不足以經(jīng)受住在普通圓形楔樁孔中進行楔樁時的作用力，因此，過去用帶有全塑料制C形框架的致動器的嘗試，都因為在楔樁過程中支臂的斷裂或在爾后使用中由于楔樁引起的強度下降進而導(dǎo)致支臂斷裂，而告失敗或根本不可靠。
具有本發(fā)明特點的C形框架裝置(36)上的安裝面小孔(50)克服了上述缺陷，使塑料制致動器即使用可靠又提高了性能，而且還降低了成本。通過將安裝面小孔(50)做成非標準圓形，基本消除了有關(guān)小孔(50)內(nèi)靠近結(jié)合部(54)附近所產(chǎn)生的應(yīng)力問題。本專利申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，變更安裝面小孔(50)的形狀可以改變楔樁過程中產(chǎn)生的應(yīng)力的分布。如圖6b所示，使用非標準圓形小孔(50)，則應(yīng)力不再圍繞小孔(50)均勻分布。雖然非標準圓形小孔內(nèi)產(chǎn)生的最大應(yīng)力稍大于標準圓形小孔內(nèi)產(chǎn)生的最大應(yīng)力(比較圖6a和圖6b)，但是這種最大應(yīng)力僅限于在較小范圍，而在小孔內(nèi)結(jié)合部需產(chǎn)生的應(yīng)力卻減小了。由于結(jié)合部處(54)的應(yīng)力減小，導(dǎo)致致動器支臂(40)強度相對增大，即支臂(40)可以經(jīng)受住磁頭楔入時的作用力，并可以用塑料制造。
安裝面小孔(50)最好做成橢圓形狀，從而在楔入讀寫磁頭時形成凹凸變形，避免導(dǎo)致支臂(40)的開裂。如圖7所示，安裝面小孔(50)的形狀為其沿支臂(40)延伸方向的長度(x)小于垂直于支臂(40)延伸方向的寬度(x+Δx)。安裝面小孔(50)的長度與寬度之差(Δx)，并通過分析法或?qū)嶒灉y試法來決定，以確保足夠的冗余度。此冗余度的大小通常通過測量旋轉(zhuǎn)安裝面小孔(50)中的讀寫磁頭所需扭力的大小來確定，再將此扭力值與磁盤驅(qū)動裝置(10)的磁撞和振動限定所導(dǎo)致的扭力負荷進行比較。此外，小孔(50)的加工制作應(yīng)使結(jié)合部(54)處的最大應(yīng)力不會導(dǎo)致因凹凸變形而造成的徑向位移量超過最大值(D)。
在具有本發(fā)明特點的一個C形框架(36)實施例中，足夠的冗余度是在因凹凸變形而造成的最大徑向位移量為D＝0.001英寸(0.0254毫米)的條件下獲得的。例如，在D＝0.001英寸時，安裝面小孔(50)可以制成橢圓形，即長度約為0.109英寸，寬度約為0.110英寸，結(jié)合部(54)的最大應(yīng)力值約為13000磅/平方英寸。與此相比，對直徑約為0.109英寸的標準圓形小孔來說，其結(jié)合部(54)的最大應(yīng)力值約為16000磅/平方英寸。因此，根據(jù)本發(fā)明特點制作的C形框架(36)，其結(jié)合部(54)產(chǎn)生的應(yīng)力有所減小，從而導(dǎo)致致動器裝置(30)強度相對增大，可靠性強，運動性能提高。
用來制作C形框架(36)的塑料材料，最好是抗張強度大的導(dǎo)電材料，其抗張強度最好約為l520kg/cm2，彈性系數(shù)約為195000kg/cm2，電阻率為在
cm之間。使用導(dǎo)電的塑料，就可以通過支臂(40)和將致動器裝置(30)連接于磁盤驅(qū)動裝置(10)的控制和信號處理電路的彎曲電路構(gòu)成一條地線。再者，C形框架裝置(36)還可以用含有碳和玻璃纖維的高強度塑料制作，這種塑料的碳和玻璃纖維的含量最好是30％。在本發(fā)明的一個最佳實施例中，C形框架是用聚醚酰亞胺(Polyetherimide)樹脂制作的，然而，工人們也都承認使用具有相同硬度、強度和導(dǎo)電性能的其他塑料也是可行的。
C形框架(36)是用注模工藝整體制作的，即將塑料材料注入一個模具而成形的。模具最好制成既能形成對稱的C形框架，同時又能保持一定的斜度要求。C形框架的對稱對致動器的性能之所以重要，是因為對稱可以造成C形框架的共振圍繞磁道中心線保持均勻，從而可以盡量降低磁道出現(xiàn)偏離。C形框架的對稱之所以重要，是因為這有利于注模成型時的均勻收縮，從而可以盡量降低導(dǎo)致尺寸公差的殘余應(yīng)力。為了改善磁頭安裝面的平滑度和平行度，最好在模具中使用專用的型芯來制作磁頭安裝面。
線圈密封裝置(34)和C形框架裝置(36)可使用幾種方法連接在一起。一種方法是首先注模制出C形框架(36)，然后再將線圈(32)密封在C形框架(36)一端(44)的殼體中。另一種方法是首先將線圈(32)密封在線圈密封裝置(34)中，然后圍繞線圈密封裝置(34)注模成型C形框架裝置(36)。再有一種方法是將線圈(32)、線圈密封裝置(34)和C形框架(36)一起同時注模制作。
在C形框架(36)的各支臂(40)的前端還可以包括一個由粗變細的錐形頭(52)(見圖3、4、8)，這種錐形頭(52)逐漸變細的形狀，有利于減小位于支臂(40)頂端的結(jié)合部或鍛接部的應(yīng)力從而增大這些部位的強度。這種錐形頭(52)可以使用制作C形框架裝置(36)的本體部分(38)和支臂(40)的塑料材料經(jīng)注模工藝制作成型。這種錐形頭(52)可以作為C形框架(36)整體的一部分注模成型，也可以作為單一部件注模成型，然后以普通方法，諸如粘接、熱壓接或超聲波連接等方法，連接在支臂(40)上。
圖8所示的另一種致動器裝置(30)包括一個可固定于安裝面小孔(50)上的磁頭楔入插套(56)，這種插套(56)形成了一個精密的定位面，借助它可以將讀寫磁頭準確定位并牢固安裝到致動器裝置(30)的支臂(40)上。楔入插套(56)是一個管狀結(jié)構(gòu)，有與安裝面小孔(50)形狀相應(yīng)的環(huán)狀外形。楔入插套(56)最好用鋁、不銹鋼、銅或其他適當強度的金屬材料經(jīng)精密機加工藝制作。楔入插套(56)也可在C形框架(36)注模成型同時加芯注模成型，或者隨后用粘接、熱壓接、超聲波連接方法或壓配方法固定在C形框架(36)上。
致動器裝置(30)還可進一步包括一個軸承式樞軸(58)(見圖8)，用來將C形框架裝置(36)固定于附在殼體(12)中底板(14)上的軸承組上。此軸承組起樞軸作用，致動器裝置(30)圍繞它旋轉(zhuǎn)。軸承式樞軸(58)為軸承組和C形框架(36)提供了精確的定位點，從而有利于整個致動器裝置(30)的準確到位。此外，軸承式樞軸(58)又可以使電路接地線從裝在致動器裝置(30)的讀寫磁頭連通至軸承組。軸承式樞軸(58)呈圓筒形，固定于C形框架裝置(36)本體部分(38)的空腔(42)內(nèi)。軸承式樞軸(58)最好用鋁、不銹鋼、銅或其他具有相同強度和導(dǎo)電性能的金屬材料經(jīng)機加制作。和楔入插套(56)一樣，軸承式樞軸(58)可以在C形框架(36)注模成型同時加芯注模成型，或者隨后用粘接、熱壓接、超聲波連接、壓配方法或者其他一般常用的連接方法固定在成型的C形框架(36)上。
現(xiàn)在，返回參照圖1介紹本發(fā)明致動器裝置(30)的功能。致動器裝置(30)以普通常用方工用于硬盤驅(qū)動裝置(10)之中。致動器裝置(30)將安裝在C形框架支臂(40)頂端上的讀寫磁頭，定位于數(shù)據(jù)存儲磁盤(20)表面同心圓磁道上方，以便從數(shù)據(jù)存儲磁盤(20)或向數(shù)據(jù)存儲磁盤(20)讀寫數(shù)據(jù)。C形框架裝置(36)安裝在一組球形軸承上，使線圈(32)和線圈密封裝置(34)保持于磁性裝置(22)形成的磁場之中，給致動器裝置(30)的線圈(32)通電便可激活線圈(32)。當線圈(32)在磁場內(nèi)通電激活后，便產(chǎn)生磁力促使C型框架(36)圍繞球形軸承旋轉(zhuǎn)，進而將讀寫磁頭對準數(shù)據(jù)存儲磁盤(20)表面上的不同磁道。
如上所述，具有本發(fā)明特點的致動器裝置(30)較之以往的同類裝置有幾大優(yōu)點。首先，非標準圓形的安裝面小孔(50)可以將讀寫磁頭可靠地楔入塑料制C形框架裝置(36)。具備了用塑料材料制作C形框架(36)。具備了用塑料材料制作C形框架(36)的能力則帶來了第二大優(yōu)點，即減輕了致動器裝置(30)的重量進而縮短了數(shù)據(jù)存儲的時間。再則，使用塑料制作C形框架(36)可以使致動器(30)慣性力降低，噪音減小，運動性能提高。還有，使用塑料制作材料，生產(chǎn)工藝較簡單，無需模鑄、機加和鍛打等工藝，因而可降低致動器裝置(30)的全部生產(chǎn)費用。
雖然本發(fā)明已經(jīng)過具有介紹并依照上述最佳實施例予以說明，但是，熟練本項技術(shù)的人員明白，只要不偏離下述權(quán)利要求中所確定的本發(fā)明的原則和范圍，可以對具體致動器裝置在形式和細節(jié)上進行一些變化。本項發(fā)明的公布和說明均附有圖示，但這些圖示從任何意義上說都不是對具體致動器裝置的制約。
權(quán)利要求
1.一種改進的輕量型用于磁盤驅(qū)動裝置的致動器裝置，它裝在一個樞軸上，用來將讀寫磁頭定位于具有多個同心圓磁道的旋轉(zhuǎn)式數(shù)據(jù)存儲磁盤表面，該致動器裝置包括(a)一個電激勵線圈，它相對磁場安裝，用于在多條同心圓磁道上定位讀寫磁頭；(b)一個線圈密封裝置，用于將線圈保持在磁場內(nèi)，此線圈密封裝置是用低壓聚合材料制作的，以不致?lián)p壞線圈；(c)一個用強度大、硬度大并可導(dǎo)電的聚合材料制作的一體式C形框架裝置，它包括(i)一個呈塊狀的本體部分，該本體部分包括與線圈密封裝置相連接的第一端，本體部分有一個空腔，空腔內(nèi)裝有一個可安裝上樞軸的軸套，從而當線圈電激勵經(jīng)磁場作用時，所生成的力使C形框架圍繞樞軸轉(zhuǎn)動；(ii)一對自本體部分的第二端向外伸展的、用于支撐讀寫磁頭的支臂，支臂相互平行延伸，并與數(shù)據(jù)存儲磁盤表面平行，每條支臂在其頂端有一個用于固定讀寫磁頭的磁頭安裝面，磁頭安裝面上有一個非標準圓形小孔，讀寫磁頭通過球軸楔入小孔，小孔為非標準圓形為的是減小當楔入讀寫磁頭時產(chǎn)生于支臂頂端的切向應(yīng)力；其中，安裝表面孔的形狀能使得用聚合材料形成C形框架裝置，進而提供重量輕、慣性力小、運動性能提高、可靠性增強的致動器裝置。
2.如權(quán)利要求1中致動器裝置，其中一對支臂還包括有從磁頭安裝面外伸的逐漸變細的錐形頭，此錐形頭可進一步降低支臂頂端的切向應(yīng)力。
3.如權(quán)利要求1中的致動器裝置，還進一步包括一個裝在磁頭安裝面小孔中的楔入插套，用來精確定位和固定安裝讀寫磁頭。
4.如權(quán)利要求3中的致動器裝置，其中楔入插套包括一個金屬筒，此金屬筒形成了讀寫磁頭球軸的精確定位面，使讀寫磁頭精確固定定位。
5.如權(quán)利要求1中的致動器裝置，其中C形框架裝置是經(jīng)注模成型的，因此尺寸公差較小，平衡性強。
6.如權(quán)利要求1中致動器裝置，其中磁頭安裝面小孔呈橢圓圓形，其橫向?qū)挾却笥诳v向長度。
7.如權(quán)利要求1中的致動器裝置，其中C形框架是用彈性系數(shù)至少約為13000磅/平方英寸的聚合材料制作的。
8.如權(quán)利要求1中的致動器裝置，其中C形框架是用含有碳和玻璃纖維的聚合材料制作的。
9.權(quán)利要求8中致動器裝置，其中所述的聚合材料中碳和玻璃纖維的含量大約為30％。
10.權(quán)利要求1中的致動器裝置，其中C形框架是用電阻率約為1～1001/2-厘米的聚合材料制作的。
11.一種改進的輕量型用于磁盤驅(qū)動裝置中的致動器裝置，它安裝在一個樞軸上，用來將讀寫磁頭定位于具有多條同心圓磁道的旋轉(zhuǎn)式數(shù)據(jù)存儲磁盤表面上，該致動器裝置包括(a)一個相對磁場安裝的電激勵線圈，用來在多條同心圓磁道上定位讀寫磁頭；(b)一個將線圈保持在磁場中的線圈密封裝置，此線圈密封裝置用不導(dǎo)電的低強聚合材料制作，以避免出現(xiàn)短路和損壞線圈；(c)一個用高強度、高硬度并導(dǎo)電的聚合材料制作的一體式C形框架，這一C形框架包括(i)一個呈塊狀的本體部分，該本體部分的第一端與線圈密封裝置相連接，本體部分有一個空腔，空腔內(nèi)裝有一個可安裝上樞軸的軸套，從而當線圈經(jīng)磁場作用產(chǎn)生電流時，所生成的力使C形框架圍繞樞軸轉(zhuǎn)動；(ii)一對自本體部分的第二端向外伸展的、用于固定讀寫磁頭的支臂，支臂相互平行延伸，并與數(shù)據(jù)存儲磁盤表面平行，每條支臂的頂端有一個用于固定讀寫磁頭的磁頭安裝面，磁頭安裝面上有一個可將讀寫磁頭以球軸方式楔入的橢圓形小孔，小孔為非標準圓形為的是減小當楔入讀寫磁頭時產(chǎn)生于支臂頂端的切向應(yīng)力；其中，安裝表面孔的形狀能使得用聚合材料形成C形框架裝置，進而才出現(xiàn)了重量輕、慣性力小、運動性能提高、可靠性增強的致動器裝置。
12.如權(quán)利要求11中的致動器裝置，其中C形框架是用彈性系數(shù)至少約為195000kg/cm2的聚合材料制作的。
13.權(quán)利要求11中的致動器裝置，其中C形框架是用含有碳和玻璃纖維的聚合材料制作的。
14.權(quán)利要求13中致動器裝置，其中所述的聚合材料中碳和玻璃纖信的含量約為30％。
15.權(quán)利要求11中的致動器裝置，其中C形框架是用電阻率約為1～100 1/2厘米的聚合材料制作的。
16.一種改進的輕量型配用于磁盤驅(qū)動裝置中的致動器裝置，它安裝在一個樞軸上，用來將讀寫磁頭定位于具有多條同心圓磁道的旋轉(zhuǎn)式數(shù)據(jù)存儲磁盤表面上，該致動器裝置包括(a)一個相對磁場安裝的通電激勵線圈，用來在多條同心圓磁道將讀寫磁頭定位；(b)一個將線圈保持在磁場中的線圈密封裝置，此線圈密封裝置用不導(dǎo)電的低強度聚合材料制作，以避免出現(xiàn)短路和損壞線圈；(c)一個用來安裝樞軸的金屬制軸套；(d)一個用高強度、高硬度并導(dǎo)電的聚合材料制作的一體式C形框架，該C形框架包括(i)一個呈塊狀的本體部分，該本體部分的第一端與線圈密封裝置相連接，本體部分有一個空腔，空腔內(nèi)裝有一個可安裝上樞軸的軸套，從而當線圈經(jīng)磁場作用產(chǎn)生電流時，所生成的力使C形框架圍繞樞軸轉(zhuǎn)動；(ii)一對自本體部分的第二端向外伸展的、用于固定讀寫磁頭的支臂，支臂相互平行延伸，并與數(shù)據(jù)存儲磁盤的表面平行，每條支臂的頂端都有一個用于固定讀寫磁頭的磁頭安裝面，磁頭安裝面上有一個可將讀寫磁頭以滾珠軸承方式楔入的橢圓形小孔，小孔呈非標準圓形為的是減小楔入讀寫磁頭時產(chǎn)生于支臂頂端的切向應(yīng)力，其中，安裝表面孔的形狀能使得用聚合材料形或C形框架裝置，進而提供重量輕、慣性力小、運動性能提高、可靠性增強的作動器裝置。
17.如權(quán)利要求16中的致動器裝置，其中C形框架是用彈性系數(shù)至少約為195000kg/cm2的聚合材料制作的。
18.權(quán)利要求16中的致動器裝置，其中C形框架是用含有碳和玻璃纖維的聚合材料制作的。
19.權(quán)利要求18中的致動器裝置，其中聚合材料含有大約30％的碳和玻璃纖維。
20.權(quán)利要求16中的致動器裝置，其中的C形框架是用電阻率約為1～100 1/2厘米的聚合材料制作的。
全文摘要
硬磁盤驅(qū)動裝置中一種改進的致動器裝置，可將磁頭定位在磁盤表面上的磁道上。該致動器裝置包括一個全塑料制的C形框架裝置，使致動器重量輕、慣性小、制動性能好并改觀了動態(tài)性能。C形框架裝置包括一個本體部分和一對由本體部分相互平行外伸的前細后粗的支臂。每條支臂的頂端都有一個可將讀寫磁頭楔入的安裝面小孔，成非標準圓形，利于將讀寫磁頭楔在支臂上，也使用塑料制作C形框架得以實現(xiàn)。安裝面小孔內(nèi)形成凹凸變形，可避免塑料支臂斷裂。
文檔編號G11B5/53GK1163449SQ97103360
公開日1997年10月29日 申請日期1997年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月24日
發(fā)明者露·佩斯, 托馬斯·A·塔克林德, 托馬斯·R·思通 申請人:昆騰公司