[发明专利]在盘驱动器的头万向架组件中对俯仰和滚动静转矩的调整

说明书

技术领域

本发明涉及磁硬盘驱动器，具体地，本发明涉及一种在盘驱动器的头万向架组件中调整俯仰(pitch)和滚动静转矩的方法。

背景技术

图1说明一种在现有技术中典型的硬盘驱动器结构。磁记录硬盘驱动器100利用安装在空气支承滑动器上的读/写换能器或读/写头将数据读出和/或写到盘上。滑动器通过悬架被连接到致动器臂上。滑动器和悬架的组合被称作头万向架组件(HGA)102。通常，盘驱动器100可具有堆叠的盘101和堆叠的HGA102，其中每一个盘表面都有一个HGA与之相关联。悬架还可以包括承载梁和挠性件。挠性件将滑动器连接到承载梁，在挠性件和承载梁之间保持相对的面内对准，以允许滑动器相对承载梁″俯仰″和″滚动″。承载梁一般由至少一个挠性部连接的两个刚性部组成。挠性部可被弹性地弯曲以产生反作用力(在现有技术中公知为″克载荷″(gram load))，反作用力通过载荷凹座被传递到滑动器，使得滑动器被压向盘。克载荷被全部传递到盘上并被盘支撑。

当面对静止的盘装载滑动器时，这被称之为″接触停止″状态。它的俯仰和滚动角都为零。如果承载梁被滑动器外的支座保持在相同的位置，并且盘被移除，则滑动器将不再承受克载荷。它的俯仰和滚动角相对参考平面(其可表示消失的盘表面)分别被称作俯仰静止姿态(PSA)和滚动静止姿态(RSA)。PSA和RSA一起可被称为静止姿态。由于挠性件的弹性变形，俯仰和滚动角的改变包括俯仰和滚动扭矩。

当滑动器在正常操作期间被装载到旋转的盘上时，它不直接接触盘，而是骑在由盘旋转所产生的垫或空气支承上。空气支承产生平衡克载荷的吸力和提升力。在滑动器和盘表面之间的间隔被称作飞行高度。它通常非常小(在现有的盘驱动器的状态下一般在10nm的数量级)。滑动器的俯仰和滚动角还远远小于静止姿态。飞行高度、俯仰、和滚动在一起可被称为″飞行姿态″，飞行姿态对盘驱动器的性能和可靠性很重要。它们可能受诸如盘的转速、滑动器的空气支承面(ABS)的空气动力学形状、克载荷、以及由悬架施加到滑动器上的俯仰和滚动扭矩的影响。

如上所述，俯仰和滚动扭矩部分地由挠性件提供。直观地，俯仰和滚动扭矩分别等于挠性件的挠性俯仰或滚动刚度(Kp或Kr)与相应的俯仰静止姿态(PSA)或滚动静止姿态(RSA)的乘积。在美国专利申请[公开号2005/0165561A1]中，Zeng注意到挠性刚度在悬架和悬架之间可能有很大的差别，并且公开了一种在扭矩调整期间测量挠性刚度的方法。作为俯仰和滚动角的函数，挠性刚度也可以显著变化。Zeng的方法在滑动器被卸载时测量挠性刚度，因此俯仰和滚动角分别等于PSA和RSA。在装载期间，即当俯仰和滚动角从PSA和RSA变化到飞行姿态时，该结果可能与平均刚度有很大的差别。因此，该结果可能没有精确地描述由挠性件施加的俯仰和滚动动量。

另外，由于制造公差，凹座在滑动器上的接触位置可能变化显著。在俯仰或滚动方向上克载荷与对应凹座偏移量的乘积分别影响滑动器的俯仰和滚动扭矩。由于接触点在两个不透明物体之间且对通常的换能器是不可见的，因此很难测量该影响。Zeng没有解释该影响。

概念上，可通过将滑动器的ABS装载到多个独立的力传感器上来测量合成的俯仰和滚动扭矩。分解两个影响因子(静止姿态和凹座偏移量)和分析刚度的变化都是不必要的。可以简单地调整悬架，直到在俯仰和滚动方向上获得所需合成转矩。以前已经进行过这样的尝试。至少一个设备制造商，Matronics，参见美国专利号5,787,570，已经销售基于多载荷单元静转矩测量的系统。

调整合成转矩的构思比单独调整第一个影响因子更可取。然而，多载荷单元测量容易受到ABS摩擦的影响，ABS摩擦在装载过程期间是难以避免的。当滑动器使用载荷单元时，它的轨道可能经常偏离理想的垂直通道。这可能导致很大的摩擦力。相反，骑在ABS上的滑动器可能经受可忽略的摩擦。乘以在ABS和凹座触点之间的距离，外来的ABS摩擦可能产生使测量失真的大的俯仰和滚动扭矩。

因此，所需要的是一种测量滑动器俯仰静转矩(PST)和滚动静转矩(RST)以便它们可以被确定和调整的改进方法。特别是，需要改进测量技术，使其响应两个挠性件的变形和载荷力的偏移且不受与ABS摩擦有关的误差的影响。

附图说明

图1说明现有技术中典型的硬盘驱动器结构。

图2a说明头万向架组件(HGA)的一个实施例。

图2b说明在盘驱动器系统中HGA与静止盘之间关系的一个实施例。

图3a说明HGA的一个实施例并表示滑动器的俯仰静止姿态。