减少双致动器硬盘驱动器中的系统模式的动态耦合的技术的制作方法

本发明的实施例通常可以涉及诸如硬盘驱动器的数据储存装置，以及特别地涉及利用单一共享轴来管理在双致动器硬盘驱动器中的振动的传递。

背景技术

硬盘驱动器(hdd)是非易失性储存装置，其存放在保护性封壳中并且将数字编码数据储存在一个或多个具有磁性表面的圆盘上。当操作hdd时，每个磁记录盘通过主轴系统快速地旋转。使用读取-写入磁头(read-writehead)将数据从磁记录盘读取以及将数据写入到磁记录盘，该读取-写入磁头由致动器定位在盘的指定位置之上。读取-写入磁头使用磁场来将数据写入到磁记录盘的表面以及从磁记录盘的表面读取数据。通过使用流过磁头的线圈的电流来产生磁场，使写入磁头工作。利用正电流和负电流的不同模式，将电脉冲发送至写入磁头。写入磁头的线圈中的电流产生了跨越磁头和磁盘之间的间隙的局部磁场，这继而将记录介质上的小区域磁化。

增加磁录密度(arealdensity)(可以储存在盘表面的给定面积上的信息比特的数量的度量)是硬盘驱动器技术改革的持续目标之一。在一种形式下，该目标体现为某类高容量hdd，其在企业、云计算/储存和数据中心环境的情景下是特别有吸引力的。然而，高容量hdd的性能不一定与容量上的增加相称地按比例升高。这已经导致必须发展和实现用于增加hdd性能的各种构件。

在本节中所描述的任何方法是能够实现的方法，而不必是先前已经可想到的或已经实现的方法。因此，除非另外表明，否则不应仅仅由于它们包含在本节中而将本节中所描述的方法中的任一个假定作为现有技术。

附图说明

实施例以示例的方式而非以限制的方式在附图的图中示出，并且其中同样的附图标记指代相似的元件，以及其中：

图1是说明根据实施例的硬盘驱动器(hdd)的平面图；

图2是说明根据实施例的双致动器的共享轴致动器系统的截面侧视图；

图3是说明根据实施例的致动器枢转组件的截面侧视图；以及

图4是说明制造根据实施例的致动器枢转组件的方法的流程图。

具体实施方式

总体上，描述了用于管理与双致动器的共享轴致动器系统关联的振动传递的方法。在以下的描述中，出于解释的目的，说明了许多具体细节以便提供对本发明的在本文中所描述的实施例的透彻理解。然而，将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的在本文中所描述的实施例。在其他实例中，以框图形式示出了公知的结构和装置，以便避免不必要地混淆本发明的在本文中所描述的实施例。

说明性操作内容的物理描述

实施例可以用于诸如硬盘驱动器(hdd)的数字数据储存装置(dsd)的情景中。因此，根据实施例，在图1中示出了说明hdd100的平面图，以说明示例性操作的情景。

图1说明了包含滑块110b的hdd100的部件的功能性布置，该hdd100包含磁性读取-写入磁头110a。共同地，滑块110b和磁头110a可以被称为磁头滑块。hdd100包含至少一个磁头万向架组件(hga)110，该磁头万向架组件包含磁头滑块、通常经由挠曲件附接至磁头滑块的引线悬挂件110c、以及附接至引线悬挂件110c的负载梁110d。hdd100还包含旋转地安装在主轴124上的至少一个记录介质120和附接至主轴124、用于旋转介质120的驱动电机(未示出)。读取-写入磁头110a包含写入元件和读取元件，用于将储存在hdd100的介质120上的信息分别写入和读取，该读取-写入磁头也可以被称为转换器。可以将介质120或多个盘介质用盘夹具128固定到主轴124。

hdd100还包含附接至hga110的臂132、托架134、包含电枢136(其包含附接至托架134的音圈)的音圈电机(vcm)、以及包含音圈磁体(不可见)的定子(stator)144。vcm的电枢136附接至托架134，并且配置为将臂132和hga110移动来存取介质120的部分，全部元件使用插入的枢转轴承组件152共同地安装在枢转轴148上。在hdd具有多个盘的情况下，因为托架被布置成承载了多个臂的联动阵列，使其具有梳状的外观，所以托架134可以是指“e块”或梳状物。

包括磁头万向架组件(例如，hga110)(其包含磁头滑块所联接到的挠曲件)、挠曲件所联接到的致动器(例如，臂132)和/或负载梁、以及致动器臂所联接到的致动器(例如，vcm)的组件可以统称为磁头堆叠组件(hsa)。然而，hsa可以比所描述的组件包含更多或更少的部件。例如，hsa可以是指进一步包含电互连部件的组件。通常，hsa是配置为移动磁头滑块来存取介质120的部分以进行读取和写入操作的组件。

进一步参考图1，由柔性电缆组件(fca)156(或者“柔性电缆”)来发送电信号(例如，到vcm的音圈140的电流)，该电信号包括到磁头110a的写入信号和来自磁头110a的读取信号。柔性电缆156和磁头110a之间的互连件可以包含臂电子(ae)模块160，该臂电子模块可以具有用于读取信号的板载前置放大器以及其他读取通道的和写入通道的电子部件。ae模块160可以附接至所示的托架134。柔性电缆156可以联接至电连接件块164，在一些配置中，该电连接件块通过由hdd外壳168提供的电馈通(feed-through)来提供电通信。与hdd罩结合的hdd外壳168(或“封壳基座”，或“基座板”，或简称“基座”)为hdd100的信息储存部件提供半密封的(或在一些配置中，气密密封的)保护性封壳。

包含盘控制器和伺服电子装置(该伺服电子装置包含数字信号处理器(dsp))的其他电子部件将电信号提供到驱动电机、vcm的音圈140和hga110的磁头110a。提供到驱动电机的电信号使得驱动电机旋转，以将转矩提供到主轴124，该转矩继而被传递至固定到主轴124的介质120。因此，介质120以方向172旋转。旋转的介质120创建了充当空气轴承的气垫，滑块110b的空气轴承表面(abs)在该空气轴承上骑行，使得滑块110b在介质120的表面上方飞行而不与在其中记录信息的薄磁记录层接触。类似地，在利用轻于空气的气体(诸如作为非限制性示例的氦)的hdd中，旋转的介质120创建了充当空气或流体轴承的气垫，其中滑块110b在该空气或流体轴承上骑行。

提供给vcm的音圈140的电信号使得hga110的磁头110a能够存取在其上记录信息的磁道176。因此，vcm的电枢136通过弧180摆动，这使得hga110的磁头110a能够存取介质120上的各个磁道。信息以布置成介质120上的扇区(诸如扇区184)的多个径向嵌套(nested)的磁道的形式储存在介质120。对应地，每个磁道由诸如扇区化磁道部分188的多个扇形磁道部分(或“磁道扇区”)构成。每个扇区化磁道部分188可以包含记录的信息和报头(header)，该报头含有错误校正代码信息和诸如abcd伺服脉冲信号模式的伺服脉冲信号模式，其是识别磁道176的信息。在存取磁道176时，hga110的磁头110a的读取元件读取伺服脉冲信号模式，其将位置错误信号(pes)提供到伺服电子装置，该伺服电子装置控制提供到vcm的音圈140的电信号，从而使得磁头110a能够跟踪磁道176。当找到磁道176并且识别特定的扇区化磁道部分188时，取决于由磁盘控制器从外部代理(例如，计算机系统的微处理器)所接收的指令，磁头110a从磁道176读取信息或将信息写入到磁道176中。

hdd电子架构包括多个电子部件(诸如硬盘控制器(“hdc”)、接口控制器、臂电子模块、数据通道、电机驱动器、伺服处理器、缓冲存储器等)，用于hdd的操作的其相应的功能。这样的部件中的两个或更多个可以结合在被称为“片上系统”(“soc”)的单个集成电路板上。如果不是全部的这样的电子部件，则这样的电子部件中的若干个典型地布置在印刷电路板上，该印刷电路板耦接到hdd的底侧，诸如耦接到hdd外壳168。

在本文中参考的硬盘驱动器(诸如参照图1所图示和说明的hdd100)，可以包含信息储存装置，该信息储存装置有时被称为“混合驱动器”。混合驱动器通常是指具有传统hdd(参见，例如hdd100)与使用非易失性存储器(例如电可擦除可编程的闪存或其他固态(例如，集成电路)存储器)的固态储存装置(ssd)二者结合的功能的储存装置。随着操作，不同类型的储存介质的管理和控制典型地是不同的，混合驱动器的固态部分可以包含其自身的对应的控制器功能，其可以连同hdd功能集成到单个控制器中。混合驱动器可以构造和配置为以若干方式来操作和利用固态部分，诸如作为非限制性示例，通过将固态存储器用作缓存存储器，以储存频繁存取的数据、以储存i/o密集型数据等等。另外，混合驱动器可以基本上构造和配置为单个壳体内的两个存储装置(即，传统hdd和ssd)，且具有用于主机连接的一个或多个接口。

介绍

术语“实质上”将理解为描述大体上或近似地被构造、配置、尺寸化等的特征，但制造公差等在实践中可能导致其中结构、配置、尺寸等不总是或不必精确地如所声称的情况。例如，将结构描述为“实质上垂直”将赋予术语其普通含义，使得侧壁为所有实际目的是垂直的，但可能不是精确地为90度。

回想观察，高容量hdd的性能并未随着储存容量的增加而相称地按比例增加。这个iops/tb(称为“iops密度”)的不足阻碍了广泛采用这样的hdd的道路。换言之，由于对储存的数据的较慢存取，群集环境下(诸如在具有多个群集节点的数据中心中)的大容量hdd的高等待时间限制了它们的吸引力。鉴于固态储存器持续实现的市场渗透，通过减少用于高容量hdd的数据操作的等待时间来增加性能(例如，iops/tb)的压力已经变得愈发强大。

一种增加hdd性能的可能的方法是多致动器系统的实现方式，其中具具有相应的轴承的多个独立操作的致动器被组装到单个枢转轴上，以便独立且同时地从盘堆叠体的多个记录盘读取和/或写入到盘堆叠体的多个记录盘。然而，共享枢转轴上的多个致动器的操作可以结构上联接两个单独的致动器的振动模式，使得通过共享轴的方式在致动器之间传递振动能量。换言之，一个致动器的操作(即，旋转移动)产生了力，该力经由共享的轴传递到其他致动器。传递到其他(多个)致动器的这个振动影响了对应的读取-写入转换器(或磁头)有效到达并且停留在磁道上的能力，导致过多的磁道错误配准(“tmr”)。因为过量的时间花费在试图(例如，经由伺服系统操作)定位和维护在数据磁道之上良好对中的磁头，tmr限制了hdd的性能。结果是对应的读取或写入操作被有效地延迟，因此降低了整个i/o性能。

组装到单个共享枢转轴上的致动器的数量可以随不同的实现方式而变化，然而，在本文中自始至终描述的是示例性的而非限制性的双致动器的布置。

双致动器的共享轴动态耦合控制

例如当单独的致动器的主要蝶形模式重叠或者在紧密靠近彼此时，上面提及的振动传递的一个挑战涉及致动器系统模式的耦合。典型地，蝶形模式包含e块、线圈和枢转轴承组件的臂的显著变形，所有臂彼此同相地移动。在每个致动器系统(分开考虑)的相应的蝶形模式共振频率被群集在一起的情形中，该模式耦合并且承担全局或扩展的形式。然后将振动能量从一个致动器有效地传递到这些“结合系统”共振频率处的另一个致动器。这种情形将在一个致动器正在寻找的情况下发生，而另一个致动器正在将从盘传递数据或将数据传递到盘。，正在寻找的致动器将在致动器传递数据中激励组合系统模式并且增加振动级别，导致对系统性能的不利影响。另外，在单独的致动器系统(分开考虑)的蝶形模式共振频率关闭的情形下，还可能在致动器的组合系统的当前全局的(扩展的)模式之间发生“跳动”现象。得到的运动可能使正在将数据传递到盘或者从磁盘传递数据的致动器遭遇突然的偏移，导致偏离磁道的写入(差的数据完整性)或退化的读取性能。

根据实施例，在双致动器的共享轴系统中管理或控制致动器系统之间的主要系统模式的动态耦合的一种方法是为了分开或增加在主导的系统模式之间的间隔。其具有降低耦合传递函数中的增益的效果。这可以通过在轴承系统中的每一个上利用不同枢转轴承预载荷来实现，从而体现为枢转轴承系统中的每一个的不同刚性(stiffness)。

图2是说明根据实施例的双致动器的共享轴致动器系统的截面侧视图。致动器系统200包括轴202，该轴202具有至少部分穿过其的钻孔203。根据实施例，对于构成诸如硬盘驱动器(hdd)的多致动器共享轴数据储存装置的多个致动器，轴202用作枢转轴、或致动器枢转组件或共享轴组件的零件。同样地，致动器系统200包括轴202，第一或下部旋转致动器组件204(例如，音圈致动器，并且包含诸如图1的托架134的托架204a)围绕该轴202可旋转地联接在轴202的第一位置处，在其间插入下部轴承组件206，并且第二上部旋转致动器组件205(例如，音圈致动器，并且包含诸如图1的托架134的托架205a)围绕该轴202可旋转地联接在轴202的第二位置处，其间插入上部轴承组件207。注意到，下部轴承组件206和上部轴承组件207中的每一个以及在本文中所涉及的类似轴承，可以配置为包括多个轴承的轴承组件(作为非限制性示例，如所描绘的，每个轴承组件可以包括两个滚珠轴承)。

根据实施例，第一或下部轴承组件206以特定的预载荷208(图2中被描绘为弹簧)与轴202联接，并且第二或上部轴承组件207以特定的预载荷209(图2中也被描绘为弹簧)与轴202联接，其中预载荷208不同于预载荷209。通过在本领域已知的一些非限制性的过程，施加预载荷208和预载荷209的方式可以随不同实现方式而变化。例如，在上部轴承组件207的预载荷209与下部轴承组件206的预载荷208相同的情况下，轴向负载可以施加到轴承组件(例如，轴承组件207)的轴承(例如最上面的轴承)的内座圈或外座圈中的一个，同时另一个对应的座圈保持固定(例如，固定到外部轴承套筒)，从而将施加的负载穿过轴承隔离体210通过该轴承传递到轴承组件的另一个轴承(例如，下部轴承)。然而，当下部轴承组件206的预载荷208与上部轴承组件207的预载荷209不同时，分阶段完成组装和预加载，其中第一轴向负载施加到下部轴承组件206，随后粘合剂固化过程用以锁住得到的预载荷208。这随后是轴承隔离体210和上部轴承组件207的安装，在将第二不同轴向负载施加到上部轴承组件207之后得到预载荷209。

无论如何使用预加载过程，轴承组件的预加载影响了对应于给定轴承的滚珠和座圈的(多个)接触角度，这继而影响了该轴承的相对刚性(例如，径向刚性和轴向刚性)。每个轴承组件206、207的刚性是致动器系统(例如，相应的致动器组件204、205和轴202)(每个轴承组件206、207联接到该致动器系统)的刚性的特性，或者每个轴承组件206、207的刚性影响了致动器系统(例如，相应的致动器组件204、205和轴202)(每个轴承组件206、207联接到该致动器系统)的刚性。相对较高的预载荷208、209产生相对较刚硬的致动器组件，而相对较低的预载荷208、209产生相对较不刚硬的致动器组件。因此，有效地且共同地“调谐”与每个相应的轴承组件206、207相关的预载荷208、209近似于调谐致动器系统200的每个致动器组件204、205的相对刚性，这局部地且特别地影响了每个致动器组件204、205的振动模式。通常，相对较高的轴承预载荷/刚性可以导致相对较高频率的蝶形振动模式，而相对较低的轴承预载荷/刚性可以导致相对较低频率的蝶形振动模式。

因此，人们可以理解的是，为每个轴承组件206、207明智地选择合适的预载荷208、209可以用于将致动器组件204、205的相应的结构共振模式(诸如蝶形模式频率)移开。鉴于前文所提及的危害性影响(例如，在模式重叠或在紧密靠近彼此时，致动器系统模式的在致动器组件之间的耦合可能具有的对相应的硬盘驱动器的操作性能的危害性影响)，人们可以进一步理解的是：将相应的结构共振模式移开可以有效地抑制振动力从一个正在操作的致动器组件传递到诸如致动器系统200的双致动器的共享轴致动器系统中的另一个致动器组件。实验已经示出的是：可以通过将它们的共振频率分开来实现致动器组件/系统振动模式的耦合传递函数增益的明显的降低，这继而可以用于对抗在对应的硬盘驱动器内的高磁道错误配准(tmr)。

另外，根据实施例，可以使用等同的或实质上相同的轴承组件206、207(但不针对它们相应的预载荷208、209)和/或每个轴承组件206、207内的实质上一致的轴承机构来实现在本文所描述的技术。更进一步地，可以使用相同致动器组件204、205(即，相似的设计的、配置的、构造的零件，诸如制造中具有相同零件数量的子部件)来实现在本文所描述的技术，这通常为大规模制造提供了成本效益。

虽然前述的不同轴承预载荷至少部分地针对将致动器组件204、205的相应的结构共振模式(诸如蝶形模式频率)移开，但是还可以考虑致动器组件204、205的摇摆(rocking)或倾斜模式。图3是说明根据实施例致动器枢转组件的截面侧视图。枢转组件300可以配置有与本文中参考致动器组件200(图2)所描述特征相似的特征。因此，参考对应于致动器组件200的说明和描述来理解枢转组件300的类似特征，即在参照图3时不需在此重复对这些特征的描述。然而，枢转组件300包括具有轴承跨距(span)或间距d1的下部轴承组件306和具有轴承跨距或间距d2的上部轴承组件307，而不是采用轴承组件206、207，其中d1和d2表示在每个相应的轴承组件306、307中的轴承之间的距离。

如果包含各自轴承跨距的致动器和枢转轴承是相同的并且边界条件(到基座和壳的枢转的附接点)是实质上相同的，则致动器组件204、205的摇摆/倾斜和蝶形模式是实际上相同的。因此，如果下部和上部致动器组件204、205的模式处于相同频率，则它们强烈耦合。根据实施例，轴承组件306的轴承间距d1与轴承组件307的轴承间距d2不同。类似于实现不同的轴承预载荷来有利地影响相应的蝶形模式，人们可以理解的是：对每个轴承组件306、307合适的轴承间距d1、d2的明智选择可以用于将致动器组件204、205的相应的结构共振模式(诸如摇摆/倾斜模式频率)移开。

制造致动器枢转组件的方法

图4是说明制造根据实施例的致动器枢转组件的方法的流程图。例如，图4的方法可以用于制造双致动器的共享轴硬盘驱动器(hdd)的致动器系统，诸如参考图2说明和描述的致动器系统200。

在框402处，将第一致动器组件组装到致动器枢转轴上，在其间插入了第一轴承组件，其中第一轴承组件具有施加到其的第一预载荷，这影响了第一致动器组件的结构共振频率。例如，致动器组件204(例如，音圈致动器，并且包含诸如图1的托架134的e块托架204a)与致动器枢转轴承组件(例如，预先组装的)旋转地联接，该致动器枢转轴承组件包括轴202和轴承组件206，该轴承组件206已经以对应的特定预载荷208来预加载。

在框404处，将第二致动器组件组装到致动器枢转轴上，在其间插入了第二轴承组件，其中第二轴承组件具有施加到其的不同的第二预载荷，这影响了第二致动器组件的结构共振频率。例如，致动器组件205(例如，音圈致动器，并且包含诸如图1的托架134的e块托架205a)与致动器枢转轴承组件旋转地联接，该致动器枢转轴承组件包括轴202和轴承组件207，该轴承组件207已经以不同于特定预载荷208的对应的特定预载荷209来预加载。致动器组件205可以是与致动器组件204相同的可替换的子部件。轴承组件207可以用与在轴承组件206的相同子部件中相同的实质上一致的轴承机构来构造。

如本文所描述的，对每个轴承组件206、207的合适的预载荷208、209的明智选择可以用于将致动器组件204、205的相应的结构共振模式(诸如蝶形模式频率)移开，使得由于在诸如致动器系统200的双致动器的共享轴致动器系统中的模式耦合所造成的振动力从一个致动器组件204、205到另一个致动器组件的传递以及任何相关的危害性影响被抑制。

扩展例和替代例

尽管在本文中自始至终地在双致动器的系统的情景下描述了实施例、技术和方法，但总体上可以预期并且人们可以理解的是，这些实施例、技术和方法可以类似地实施到多致动器系统并且在多致动器系统中实现。换言之，在可以实现所描述的实施例、技术和方法的多致动器系统中，致动器或致动器组件的数量不限于两个。

在前述描述中，已经参考许多特定细节描述了本发明的实施例，特定细节可以依实现方式而变化。因此，可以对其进行各种修改和改变，而不背离实施例的更广泛的精神和范围。因此，本发明的本质的仅有的排他的表示，并且申请人意图作为本发明的，是由本申请所提交的权利要求的集合，以这些权利要求提交的特定形式，包含任何后续的修改。本文所明确提出的对这些权利要求中所含有的术语的任何定义将主导如权利要求中所使用的这些术语的含义。因此，未在权利要求中明确引用的限制、元件、性质、特征、优点或特性不应以任何方式限定这些权利要求。说明书和附图，相应地，视为说明性的而非限制性含义。

此外，在本说明书中，可能以特定顺序提出了某些工艺步骤，并且可能使用了字母和字母数字标记来识别某些步骤。除非在说明书中具体表明，实施例不一定受限于执行这些步骤的任何特定顺序。特别地，标记仅用于步骤的方便识别，而不意图指明或要求执行这些步骤的特定顺序。