[发明专利]用于测量俯仰力矩和滚转力矩的装置及方法

说明书

本发明实施例提供了一种用于测量俯仰力矩和滚转力矩的装置。所述装置包括：传感器板，所述传感器板具有水平交叉构件、垂直交叉构件以及连接所述水平交叉构件及所述垂直交叉构件的末端的环绕构件，其中，所述水平交叉构件和所述垂直交叉构件在所述传感器板的中心区域彼此相交；VCM线圈，所述VCM线圈连接到所述传感器板并配置为在向所述VCM线圈施加电流时产生俯仰力矩和滚转力矩；第一应变仪，所述第一应变仪连接到所述水平交叉构件的表面并配置为检测由所述俯仰力矩和滚转力矩引起的水平应变；第二应变仪，所述第二应变仪连接到所述垂直交叉构件的表面并配置为检测由所述俯仰力矩和滚转力矩引起的垂直应变。

技术领域

本发明总体涉及用于测量硬盘驱动器(HDD)音圈马达(VCM)的俯仰力矩和滚转力矩的装置及方法。

背景技术

如图1所示，HDD(硬盘驱动器)VCM(音圈马达)中有三种力矩产生，即摆动力矩、俯仰力矩和滚转力矩。摆动力矩产生有用功并且是VCM所期望的机械输出，而俯仰力矩和滚转力矩是不期望的副产品，它们会导致严重的共振问题。这些共振会导致HDD故障。

为了限制共振的数量和大小，量化俯仰力矩和滚转力矩是有用的。市售的三轴测力传感器(load cell)，虽然在概念上是可行的，但还未成功测量出HDD VCM的俯仰力矩和滚转力矩。两个问题妨碍了它的使用。首先，分辨率不足以精确地测量这些小的俯仰力矩和滚转力矩。其次，三轴测力传感器所用的传感器要求摆动力矩不超过俯仰力矩和滚转力矩的若干倍。如果该条件不满足，高的摆动力矩将破坏低的俯仰力矩和滚动力矩，从而导致俯仰力矩和滚转力矩的测量不精确。

发明内容

本发明实施例提供了用于精确测量俯仰力矩和滚转力矩的方案。

根据本发明的一方面，提供了一种用于测量硬盘驱动器(HDD)音圈马达(VCM)的俯仰力矩和滚转力矩的装置，所述装置包括：

传感器板，所述传感器板具有水平交叉构件、垂直交叉构件、连接所述水平交叉构件及所述垂直交叉构件的末端的环绕构件，其中，所述水平交叉构件和所述垂直交叉构件在所述传感器板的中心区域彼此相交；

VCM线圈，所述VCM线圈连接到所述传感器板并配置为在向所述VCM线圈施加电流时产生俯仰力矩和滚转力矩；

第一应变仪，所述第一应变仪连接到所述水平交叉构件的表面并配置为检测由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩所引起的水平应变；

第二应变仪，所述第二应变仪连接到所述垂直交叉构件的表面并配置为检测由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩所引起的垂直应变。

在一个实施例中，由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩能够基于所检测到的水平应变的读数和垂直应变的读数进行计算，所述水平应变的读数取自所述第一应变仪，所述垂直应变的读数取自所述第二应变仪。

在一个实施例中，所述装置进一步包括第一校正元件，所述第一校正元件配置为确定定义水平应变与俯仰力之比的第一常数值，以及定义垂直应变与俯仰力之比的第二常数值；

第二校正元件，所述第二校正元件配置为确定定义水平应变与滚转力之比的第三常数值，以及定义垂直应变与滚转力之比的第四常数值；

其中，所述俯仰力矩和所述滚转力矩进一步基于所述第一常数值、第二常数值、第三常数值以及第四常数值进行计算。

根据一个实施例，为了确定所述第一常数值和第二常数值，将负荷传感器连接到所述VCM线圈以向所述传感器板施加预定俯仰负荷。

根据一个实施例为了确定所述第三常数值和第四常数值，将两个负荷传感器连接到所述传感器板以向所述传感器板施加预定滚转负荷。

为了精确测量应变仪的输出信号，优选地，所述第一应变仪和第二应变仪中的每一个线连到惠斯顿电桥电路。