专利名称：换能器悬挂系统的制作方法
一般地讲，本发明涉及换能器悬挂系统，更具体地说，涉及一种具有低飞行姿态(profile)的悬挂系统。
直接存取存储装置(DASD)，或磁盘驱动器都是在一个旋转的磁记录盘上的同心磁道上存储信息的。磁头或换能器元件逐个磁道地移动以记录和读取所希望的信息。一般地说，磁头位于一个空气支承滑块上，该滑块在磁盘的旋转过程中在磁盘表面飞行。在近来推出的一些磁盘驱动器中，所述滑块(或载体)悬浮在一液体薄膜上或支承在磁盘上。一个悬挂装置将滑块与一个转动的或线性的致动器相连接。所述悬挂装置给滑块提供了支承。
所述悬挂装置必须满足几个要求。所述悬挂装置必须是灵活的并在垂直方向上提供一个偏置力。为了保持滑块在磁盘上方恰当的高度飞行，上述偏置力对于空气支承的举力提供一个均衡力是必要的。还需要一种垂直灵活度，以允许滑块装到磁盘上方或从磁盘上方卸下。所述悬挂装置的另一个要求是必须有一个用于滑块的枢轴式连接。在制造过程和使用过程中的不规则性可能导致滑块失调，对于这些问题，通过稍稍的上仰和转动使滑块得以均衡地保持在所述的空气支承上。所述悬挂装置的又一个要求是它在水平方向上必须是刚性的。这对于防止磁头从一侧移向另一侧从而产生对错误磁道的读出是有必要的。
目前的悬挂系统的问题是要取得足够低的上仰和转动韧性用于空气支承的飞行高度容限，与此同时，要取得足够高的水平方向上的韧性以防止滑块和悬挂装置的支撑端之间的相对移动。
悬挂装置的另一个要求是要有满足磁盘驱动系统要求的径向频率响应。所希望的径向频率响应由在频率上高共振和在增益上低共振构成。目前的悬挂装置一般采用法兰承载梁，它有不希望的低频弯曲、扭曲和摇晃。这对于那些悬挂装置的法兰高度较小的情况特别明显。
下面的参考文件列举出了悬挂系统的例子美国专利5，208，712，于1992年5月2日公开;美国专利5，172，286，于1992年12月15日公开;美国专利5，138，507，于1992年8月11日公开;美国专利5，074，029，于1991年12月24日公开;美国专利5，063，464，于1991年11月5日公开;美国专利5，012，368，于1991年4月30日公开;美国专利5，003，420，于1991年3月26日公开;美国专利5，001，583，于1991年3月19日公开;美国专利4，996，623，于1991年2月26日公开;美国专利4，996，616，于1991年2月26日公开;美国专利4，991，045，于1991年2月5日公开;美国专利4，937，693，于1990年6月26日公开;美国专利4，853，811，于1989年8月1日公开;美国专利4，884，154，于1989年12月28日公开;美国专利4，868，694，于1989年9月19日公开;美国专利4，807，054，于1989年2月21日公开;美国专利4，167，765，于1979年9月11日公开;美国专利3，931，641，于1976年1月6日公开;欧洲专利申请484，906，于1992年5月13日公开;欧洲专利申请442，225，于1991年8月21日公开;日本专利申请01-213821，于1989年8月28日公开;英国专利申请2，193，833，于1988年2月17日公开;IBM技术公报33卷，第10B期，1991年3月，第392页;IBM技术公报32卷，第3A期，1989年3月，第175页;IBM技术公报第31卷第12期，1989年5月，第203页。
在数据存储容量大大增加的同时，磁盘驱动器的尺寸变得更小。大容量的磁盘驱动器一般来说在同一旋转心轴上安装有多个磁盘。为了在相同的高度下安装更多的磁盘，每个磁盘之间的空间就要大大减小。仅有单张磁盘的磁盘驱动器也可以有一个有限的空间以满足磁盘与外壳之间的悬空在实现更密集的盘空间和盘驱动器小型化的过程中，悬浮高度被证明是一个制约因素。所需要的是这样一种悬挂系统，它具有低飞行姿态还能满足性能要求。
简单地说，在本发明的优选实施例中，一个悬挂系统包括一个承载梁(load beam)，一个加强部件(stiffner member)接在上述承载梁上。该加强部件和承载梁包围着一个内腔。所述承载梁的一个第一端接在致动器臂上。所述承载梁有一个位于致动器臂和加强部件之间的弹性区。
一个柔性部件接在所述承载梁的第二端上。该柔性部件有一对柔性腿区(leg section)，它们伸向平片区。一个垫片与所述柔性部件的平片区相接。滑块平台部件(slider plate member)与所述垫片相接。带有换能器的滑块与滑块平台部件相接。承载梁的第二端有一个凹点(dimple)，它给滑块平台部件提供了一个点接触，以使所述滑块是可绕枢轴旋转的。
为了更全面地对本发明的实质和优点加以理解，应借助附图作出更详细的说明。
图1是本发明数据存储系统的示意图;
图2是图1所示系统的顶视图;
图3是图2所示系统的部分侧视图;
图4是本发明悬挂系统在装载位置上的侧视图;
图5是本发明悬挂系统在卸载位置上的侧视图;
图6是本发明悬挂系统的分解图;
图7是图6所示系统的透视图;
图8是本发明悬挂系统的一个截面的示意图;
图9是先有技术中一个截面的示意图;
图10是弯曲刚度对比值(h/t)的曲线;
图11是扭曲刚度对比值(h/t)的曲线;
图12是本发明柔性部件的顶视图的示意图;
图13是转动韧性与收敛角(convergence angle)的曲线;
图14是仰转韧性对收敛角的曲线;
图15是偏转(yaw)韧性对收敛角的曲线;
图16是切向韧性收敛角之曲线;
图17是旋转角对比值(a/L)的曲线;
图18是一个分解图，示出了本发明悬挂系统的制造过程;
图19是一个透视图，示出了本发明悬挂系统的制造过程;
图20是一个透视图，示出了本发明悬挂系统的制造过程;
图21是图7所示悬挂系统的透视图，说明了接线过程;
图22是悬挂系统另一个可选实施例的透视图;
图23是图21所示悬挂系统顶视图;
图24是图21所示系统侧端图;
图25是图21所示悬挂系统底视图;
图26是本发明悬挂系统磁头区的详细透视图;
图27是图26所示系统第一截面图;
图28是图26所示系统第二截面图;
图29是增益对频率的曲线。
图1示出了本发明数据存储系统的示意图，用一个通用标号10示出。系统10包含多个磁记录盘12。每个磁盘12都有大量的同心数据磁道。这些磁盘12都装在心轴14上，心轴14与心轴马达16相连。马达16装在底架18上。盘12、心轴14及马达16构成磁盘迭放装置20。
多个读/写头30位于磁盘12的上方，以使每个磁盘12的表面都有相应的磁头30。每个磁头装在多个悬挂装置32的其中一个上，这些悬挂装置依次与多个致动器臂34相连。臂34接在转动的致动器36上。另一种方案是臂34也可以是转动的致动器组的一个整体部分。致动器36使磁头在磁盘12上径向移动。致动器36一般含有一个旋转部件38，安装在旋转轴40、马达绕组42和马达磁体44上。致动器36也装在底架18上。磁头30、悬挂装置32、臂34及致动器36构成了一个致动器装置46。所述的磁盘迭放装置20和致动器装置46密封在一个外壳48内(由虚线示出)，所述外壳提供了防止污染的措施。
控制单元50对系统10提供全面控制。控制单元50一般包括有中央处理单元(CPU)，存储单元和其它的数字电路。控制单元50与致动器控制/驱动单元56相连接，单元56依次接在致动器36上。这就允许控制器50对磁盘12上方的磁头30的运动加以控制。控制器50接在读/写通道58上，读/写通道58依次与磁头30相连。这便允许控制器50送数据到磁盘12上及从磁盘12接收数据。控制器50接在心轴控制/驱动单元60上，单元60与心轴马达16依次相连。这便允许控制器去控制盘12的旋转。主系统70，它一般是一个计算机系统，与控制器单元50相连接。系统70可以送数据到控制器50上以便在磁盘12上存储，或者可以要求数字数据从磁盘上读出并送到系统70上，DASD单元的基本操作是已知的，在“磁记录手册”一书中已详细说明(C·丹尼斯·麦及埃里克D·丹尼尔著，McGraw-Hill图书公司出版，1990年)。
图2示出的是系统10的顶视图。一个装载斜台部件(loading ramp member)80位于磁盘迭放装置的边沿上，当致动器36使磁头30移出盘位时，部件80自动地使磁头30从磁盘12上卸下，斜台80不是必须的。磁头30也可以永久地放在磁盘之间的位置上。
图3示出了斜台80的侧视图，悬挂装置32示出的是截面。部件80有多个斜面82及突出面84。用实线示出的悬挂装置是处在突出面84上的卸载位置，用虚线示出的悬挂装置处在承载位置，其中每一个都位于磁盘12的一个表面上。
图4示出的是悬挂装置32处在磁盘上方加载位置时的侧视图。
图5示出的是悬挂装置32处在离开盘12的卸载位置时的侧视图。
图6示出的是磁头30和悬挂装置32的分解图，它们的组合已知作为磁头/悬挂装置，并以标号98表示。
图7示出的是整个装置98的透视图。
悬挂装置32有一个臂安装块100，一个承载梁102及一个柔性部件104、一个加强部件106、一个垫片部件108、一个滑块平台部件110。磁头30含有一个空气支承滑块120，滑块120上有磁性读出/写入换能器元件122。多个电极板(electrical pad)124与元件122电性相连。滑块120有一个空气支承面126。
几个轴127、128和129分别表示纵向、横向和垂直方向。
安装块100用诸如不锈钢这样的刚性材料制成，以防止损坏。安装块100的厚度范围为在0.1到0.3mm，在一个优选实施例中，其厚度定为0.2mm。安装块100上有一个型模孔130，孔的周边有型模法兰132环绕。法兰132有一个型模凸缘134。在装置98制备之后，它们通过型模装配到致动器臂34上。另一种方案是省略安装块100，通过焊接或其它适宜的连接方法使承载梁102直接安装到臂34上。
承载梁102由诸如不锈钢这样的刚性材料制成，厚度在0.025到0.075mm范围内，最好为0.05mm。梁102基本上呈三角形。梁102有一个带有型模孔142的安装区140，该型模孔142的尺寸正好容纳安装块100的型模法兰132。利用诸如点焊等适宜的方式，梁102的底面与安装块100相接。悬挂装置32的点焊位置用标号143来给出。
梁102有一对翼片144，它们伸展到其下面安装块100的边缘处。翼片144的每一个都有一个孔146，孔146用于线路安装，如美国专利5，074，029中所述那样。
梁102有一个弹性区150，位于安装部分140的前面。弹性区150有一个矩形弹性孔152，其两侧由两个弹性腿154形成。在弹性区150之前是梁102的刚性区160。弹性腿154允许刚性区160沿轴156弯曲以使磁头移上移下。通过使孔152的尺寸增加或减少，或完全取消孔152，可以改变弹性系数。
承载梁102的垂直韧性(Kv)由下式给出Kν=112Et13〔We×1F2〕;]]>其中Kv是垂直韧性;
E是钢的弹性模量;
t1是承载梁的厚度;
W是两个弹性腿154的宽度之和;
e是弹性腿154的长度;
F是从弹性腿154的中点到加载凹点170之长度。
在该优选实施例中，每个弹性腿154的宽度为1.4mm，孔宽为2.6mm，所给出的垂直韧性为2.1g/mm。
刚性区160有孔162和加工孔164。指形片166和接线片167从梁102的两侧向孔164伸展。指形片166用于在装配过程中使梁102对准。刚性部分160的前端变窄直到顶端168。顶端168有一个加载凹点170。凹点170面向下，冲压而成。从孔142的中心到凹点170的距离为12-20mm范围内，最好为14.65mm。一对锁紧片172(capture tab)从区160的两侧伸展接近顶端168。该锁紧片172向下弯曲一个倾角，并通过锻压或使之厚度比梁102的其它部分薄，最好厚度为0.03mm。除接线片167、锁紧片172和凹点170外，承载梁160是平坦的不变形的。
加强部件106由诸如不锈钢这样的薄的刚性材料制成，厚度在0.025到0.05mm之间，最好为0.033mm。加强部件106基本上呈三角形，与梁102的刚性区160大致相对应。部件106有一个顶台区180、底部182、一对侧壁184及一个前壁186。侧壁184基本上与底部182垂直。前壁186最好是从底部180向上到顶台180平缓倾斜。另一种方案是前壁186可以基本上与底部182垂直或整个取消。该加强部件106有孔188和加工孔190，它们与梁102的孔162、164分别对应。该加强部件的这些特征是利用冲压过程形成的。通过使加强部件106的顶台区180与梁102的刚性区160点焊起来，可使元件106和梁102连接在一起。加强部件106不覆盖弹性区150，也不盖住顶端168及凹孔170和锁紧片172。在优选实施例中，加强部件从弹性区150的终端个展接近顶端168。
当加强部件106与梁102接合在一起时，于是形成了一个内腔192。该内腔在横向128和垂直方向129上沿截面完全闭合。
承载梁102和加强部件106一起产生了一个其垂直很轻但刚性很强的部分。这一目的的达到并不必明显地增加装置98的整个轮廓的高度。侧壁184只需极小的高度以达到所希望的刚性结构。在一个优选实施例中，侧壁的高度在0.1mm到0.3mm之间，最好为0.2mm。
图8是承载梁102和部件106(盒式结构)的截面图。对于这个结构而言，弯曲韧性(KB)和扭曲韧性(KT)由下式给出KB＝ 1/12 Eat3[2+6γ2β(2-β)+2(δ)γ3(1-3(1+2β)2)]KT=Gat33〔3(1+β(1+2γ)21+β+2(1+γ)δ+1-β 〕]]>其中E为钢的弹性模量G为钢的剪切模量t=t1+t22]]>γ＝ (h)/(t) ;
β＝ (b)/(a) ;
δ＝ (t)/(a) ;
为了与本发明的盒式结构作个比较，图9示出了一种开放式悬挂装置结构。对于这种开放式的结构而言，弯曲韧性(KB)和扭曲韧性(KT)由下式给出
KB＝ (E)/12 at3[1+12γ2β(1-β)+2δγ3(1+3(1-2β)2)]KT=Gat312(1+2γδ)]]>图10示出了用于两种盒式结构(β＝0.5和1)及两种开放式结构(β＝0.5和1)的弯曲韧性对(h/t)的曲线，韧性的单位是归一化的。从图中可以看出盒式结构的韧性比类似尺寸的开放式结构的韧性优于1.5到10倍。
图11是盒式结构和开放式结构的扭曲韧性对(h/t)的曲线。韧性的单位是归一化的。从图中可以看出盒式结构的扭曲刚性比类似尺寸的开放式结构的扭曲刚性好5到200倍。
柔性部件104由诸如不锈钢这样的薄的刚性材料制成，厚度在0.02mm到0.03mm范围内，最好为0.025mm。该柔性部件104是平坦、均匀的，基本上呈三角形。柔性部件104有一个加工孔200，它与加工孔164和190相对应。柔性部件104有一个舌形区202，它在尺寸和形状上基本与承载梁102的刚性区160相似。舌形区202由孔204环绕着。
孔204由一对狭长孔区206和一个开阔孔区208构成。狭长孔区206将舌形区202分成一对柔性腿(flexure leg)210。一个平片区212(tab section)与腿210的端部相连，并由开阔孔区208将该平片区212与舌形区202分开。柔性部件104点焊在梁102的刚性区160的顶面上。腿210的尺寸这样来设定，即让它们自由地伸展直到超过承载梁102的两侧。在腿210的大约中部的位置上，有一个弯折或膝形区214。开阔孔区208的尺寸要保证梁102的凹孔170不被覆盖。梁102的锁紧片172的尺寸要保证它在腿210的下方。
垫片部件108被点焊在柔性部件104的平片区212的底侧，垫片部件108的形状基本上与平片区212的形状相似。垫片108有一个指形片220，一个接线片221及一个凹形边缘222。该凹形边缘的尺寸要能给梁102的顶端168提供空隙。垫片部件108由诸如不锈钢这样的薄的刚性材料制成，最好基本上与承载梁材料的厚度相同。
滑块平台部件110的形状基本上与垫片108的相似。部件110有指形片230。部件110还有一个凹的舌形片232，它向下伸展正好与梁102的凹点170接触。在另一个实施例中，凹点170可以形成在滑块平台部件110上并向上凸起以与承载梁102的顶端接触，梁102上不再有凹点170，部件110点焊在垫片108上。用一种合适的粘合剂如丙烯酸 使滑块120粘合在部件110上。滑块120连接在平台110上，以使凹点170正好位于滑块120的重心上。滑块120用耐磨损材料制成，最好是用陶瓷。
柔性腿的中心线在其根部被进一步分开，在根部处，所述柔性部件与承载梁相接，两条柔性腿从根部开始渐渐靠近，在平片区212处相连。腿的宽度在其根部较宽，在平片区处较窄，而且腿的中心线不是直的，有一个弯曲214在弯曲处角度的变化使得中心线形成一个相对于悬挂装置的纵向中心线而言的凸形曲线。
图12示出了腿210和滑块120的示意图，其中L是腿210的长度，B1是腿接近平片区212处的宽度，B2是腿210与柔性部件104的其它部分相接处的宽度，d＝[(B1+B2)/2]是腿210的平均宽度，θ是腿210的收敛角，a和b表示从滑块的重心(凹点170)分别到柔性腿210的端头和两侧的距离。对于柔性部件104，可有以下公式a)转动韧性KR(绕轴127弯曲)KR=8EI1L(sin2θ+3βsinθ+3β2+38cos2θ)]]>b)上仰韧性KP(绕轴128弯曲)KP=8EI12(cos2θ-3acosθ+3a2+38sin2θ)]]>c)偏转韧性KY(绕轴129弯曲)KY=8EI22(sin2θ+3βsinθ+3β2+3ρ2cos2θsin2θ+12ρ2cos2θ)]]>d)剪切韧性KT(沿轴128线性移动)KT=8EI2L3〔sin2θ+3βsinθ+3β2+3ρ2cos2θβ2(cos2θ+12ρ2sin2θ)+12ρ2(βsinθ+13))]]>
其中a＝ (a)/(L) β＝ (b)/(L)I1＝ 1/12 dt3I2＝ 1/12 d3tρ2＝ 1/12 ( (d)/(L) )2图13、14、15及16分别示出了柔性中件104的转动、上仰、偏转及剪切韧性对收敛θ的曲线。韧性的单位已归一化。
使腿210的宽度逐渐变窄有一个好处，即滑块120绕轴128的转动会减少。一般来说，从凹点170压向平台部件110的力使腿210向下弯曲朝向滑块120并使滑块120转动以使部件122向下移动。由于滑块要延伸超过装置32的边缘而定位，所以这个问题会变得严重，希望保持滑块尽可能水平。柔性部件104允许某些较小的上仰和转动以均衡操作，但是滑块120最初始时应是接近水平的。通过调整腿210的锥度可以消除或减小绕轴128的转动。当零转动被希望时可采用以下公式(a)/(L) ＝ 1/(1-a) [ (alna-a+1)/(1na) ]
其中a= (B1)/(B2)图17示出了对三种不同锥形度(B1/B2)的滑块转动角对滑块位置的曲线。角度的单位用g/L归一化，其中g是凹点170的高度。可以看出腿210的锥形化可以减小任何不希望的转动。
在本发明的优选实施例中，柔性腿的中心线在其根部被分开2.9mm。在膝部被分开2.5mm，在平片区被分开0.8mm。柔性腿宽度在腿根部为0.5mm，在膝部为0.4mm，在平片区为0.3mm，柔性腿的长度为3.5mm，从腿根部到膝部θ＝9°，从膝部到平片区θ＝22°。在布了线的情况下，这些尺寸所给出的上仰韧性为0.12N-mm/弧度，转动韧性为0.12N-mm/弧度。要优选柔性腿的角度及锥形宽度和长度，以增加横向韧性到35N/mm，同时保持低的上仰韧性和转动韧性。
图18、19和20说明了本发明悬挂装置的制造过程。图18示出了安装块100、板材300、板材302、板材304的分解视图。板材300、302及304是不锈钢薄板，被蚀刻成予希望的部件。板材300含有柔性部件104，板材302含有承载梁102及垫片108，板材304含有加强部件106及滑块平台部件110。从图中可以看出，承载梁102和垫片108有同样的厚度，加强部件106和滑块平台部件110也有同样厚度。
蚀刻之后，板材302被冲压以形成接线片167和221、锁紧片172及凹点170的低陷表面。板材304被冲压以形成加强部件106的仓192。这些部件然后按图19所示的那样装配到位。部件在焊点143处被点焊在一起。然后，如图20所示的那样，板材300、302、304上的多余材料被切除。弹性区150然后稍向下弯曲一个所需角度以使滑块定位在盘的上方。接着安装滑块120并接通线路。在所述优选实施例中，滑块120的厚度为0.425mm。
图21示出了装置98位于加工夹具上的透视图。加工夹具含有销钉310、312、314及316。销钉310穿过块100的孔130及梁102的孔142。销钉312分别穿过加强部件106、梁102及柔性部件104的孔190、164及200。销钉310及312用于在装置98的制备过程中保持各个部件处于合适的准直状态。装置98制备过程的最后一个步骤是加引线318。引线318接到磁头30的电极片124上以形成读/写通道58。引线318是采用超声波焊接技术接在磁头30的电极片124上的。然后，采用如U.S.P.5，074，029中所述的粘合胶粒320使引线粘合在装置98上。合适的粘合剂有紫外线固化粘合剂。引线318被接在接线片221和167上。销钉314和316用于在安装过程中使引线318适当定位。引线318然后通到读/写通道58上。引线318在装置98上经过的那一侧由装置98在磁盘迭层上的取向来确定，引线318最好在远离心轴14的那一侧。
图22说明了另一种方案的布线方式的装置98的透视图，引线318经过悬挂装置顶端。销钉312有一个狭槽322用于在装配过程中使引线318对直。
图23、24、25分别示出了含有引线318的一个完整的装置98的顶视图、侧视图及底视图。
图26示出了装置98的磁头部分的透视图。图27和28示出了图26所示部分的不同截面。注意，凹点170产生了与平台110的舌形片232的点接触。这样就可允许滑块上仰(绕横轴128转动)和转动(绕纵127轴转动)。为了达到这种动作的目的，腿210在垂直方向129上弯曲。从图中可以看出，锁紧片172限制了腿210在向下方向上的弯曲。这一限制可使装置98特别是引线318在装配过程中免受冲击而损坏，还保证了无论何时磁头都不会接触磁盘表面上。这一限制在图22所示的另一种布线方案中也是必要的。值得注意的是凹点170的高度要仔细加以选择，以使锁紧片172定位下滑块120的柔性腿210之间的垂直空间的中心。凹点高度要选择得足够大，以在滑块120和加强突台180的尖端之间产生一个空间，所述加强突台180的尖端接近承载梁的顶端168。在承载梁的顶端的操作过程中，由于所加负载经凹点170传到空气支承上，直接位于滑块上的加强部件和柔性部件会偏折，所以，所述空间要足够大，以允许这种弯曲变形，还能允许滑块的上仰偏移(绕横轴128转动)和转动偏移(绕纵轴127轴动)。然而，凹点高度又不能选择得太大，这是由于凹点高度直接增加了载带滑块的悬挂装置的姿态高度并限制了磁盘之间的空间。在本发明的优选实施例中，最佳凹点高度为0.05mm。
滑块120、滑块安装平台110、凹点170、承载梁顶端168及柔性部件104的总高度在该优选实施例中为0.583mm。优选的布线侧被含在这个高度中，这样，导线不会使悬挂系统伸进如图5所示大约1.5mm的磁盘与磁盘之间最小空间的能力削弱，允许每个悬挂装置有0.17mm的富余度。如果磁盘与磁盘之间的最小空间不作要求，那么如图22所示的另一种布线方式可以用于磁盘与磁盘之间为1.8mm或更大的空间上。
现在可以理解本发明的工作情况。最初，磁头/悬挂装置98撤离斜台部件80的突台84上的磁盘12。这是卸载状态。心轴马达16使磁盘12旋转。当希望从磁盘12中的一个磁盘上读或写数据时，控制单元50使致动器马达36去移动装置98，使之移向盘12。这时，装置98从斜台82上滑下，直到定位在磁盘12的其中一个的表面上方。此后，数据可以从磁盘12的其中一个盘的数据轨迹上记录或读取。
磁盘12的旋转会在滑块120的空气支承表面126上形成一个空气支承。这能使滑块浮在磁盘12的表面的上方。承载梁102的弹性区150施加一个力使滑块朝向磁盘12的表面，这样可保持一个合适的飞行高度。
装置98在弹性区150和磁头30之间形成刚性结构。这样可通过使用加强部件106和染102取得很低的飞行姿态。装置98还提供一个用于滑块120的低姿态枢轴装配。这是利用一串薄的迭层部件来完成的，这样，即使在极小的尺寸下也允许枢轴装配的精密配合。枢轴装配的另一个特征是锁紧片172的使用。这些片172防止腿210在垂直方向上过份弯曲。于是，当磁头从磁盘12上卸下以及在悬挂装置的制备中，可限制磁头30产生远离梁102的顶端的移动。这有助于防止行线318弯曲或损坏。
本发明给出了与现有的悬挂装置相比的制造方面的几个优越性。在本发明中，不让柔性部件去产生如现有技术那样的柔性腿和滑块之间的空间，而是利用一迭薄的部件来产生这个空间，如前面所说明的那样，这种设计允许该柔性部件安装在承载梁上与滑块相对的那一侧上。在现有技术中，所述柔性部件装在承载梁和滑块之间。本发明的设计允许使用“顶端向下(tops down)”的装配方法，在这里，各个部分处理成多层组元的组合。这样，可产生锁紧片特征，而不必在焊接之前使用任何衬垫元件。由于柔性部件处于迭层结构的最后一层，并且是不成形的，所以不必考虑间空尺寸(clearance dimension)或静态上仰及转动角的生产偏差。在先有技术中的柔性部件，其尺寸有生产偏差，这是由于在形成过程中所使用的模具会根据材料的厚度和屈服强度使柔性腿的间空偏离滑块。而本发明柔性部件的厚度可以根据设计要求而变化从而可生产多种产品，又不受任何生产模具的影响也不会存在在通常的生产柔性部件的过程中所经历的通常的尺寸偏差。于是，可以根据其独特的韧性需要，将不同厚度的柔性部件用在不同尺寸的滑块或不同尺寸的空气支承上。
使滑块发生沿轴128的横向移动的共振是不希望的，因为它局限了致动器的性能。共振方式包括扭曲和横向摇晃。先有技术中的法兰开放结构悬挂装置趋向于使这些共振低于3000Hz。对于本发明的盒式结构将会有更高的共振频率。
图29示出了在悬挂装置的弹性腿处和滑块120的增益对频率之曲线。本发明的悬挂装置具有高频径向共振，且有可控增益。对于同样尺寸的法兰开放结构的先有技术的悬挂装置，第一扭曲方式大约为2000-3000Hz，且有更大的增益。对于本发明而言，第一扭曲方式大约为5000Hz，且有零增益。因此，先有技术的悬挂装置通常会以相当大的成本增加阻尼装置，而本发明的悬挂装置则不需要阻尼装置。图29的测试是在一个振动机上进行的，振动机质量与盘致动器相比大得多，当安装在致动器上时，其增益会低得多。
与先有技术中一般的侧法兰悬挂装置相比，盒式结构能产生极低和平滑的侧姿态。这个小的侧面积及更平滑的表面会产生由于空气涡流引起的更小的悬挂装置的波动及由于空气在盘驱动系统中的流动所引起的更小的偏离磁道的误差。
本发明总的结论是有低姿态的悬挂装置，它用于较小尺寸磁头是理想的。这种低姿态可使磁盘与磁盘之间的间隔更小，由此可允许一个磁盘驱动系统有更多的盘，从而增加数据存储容量或者在更小的磁盘匣内有同样的存储容量。
在另一个实施例中，柔性部件不是一个单独的部件，而是与承载梁102和垫片108成为一个整体，柔性腿210接在承载梁102的指形片166处及垫片108上。
这是详细地说明了本发明的优选实施例，显然，对于本领域专业人员在不背离本发明的范围下，可以作出如权利要求所列举的那些本发明实施例的改型。
权利要求
1.一种悬挂系统，包括一种换能器安装部件，用于安装一个换能器元件；以及一个连接部件，用于使所述换能器安装部件连接到一个支撑部件上，所述连接部件的特征在于有一个基本上柔性的区和一个基本上刚性的区，所述刚性区位于所述柔性区和所述换能器安装部件之间，该刚性区由一个壁区构成，该壁区沿着一个截面构成一个闭合的内仓。
2.一种悬挂系统，其特征在于包括以下各部件的组合，即一个承载梁，它有一个第一端用于与一个支撑部件相连接;一个第二端，具有一个凸起的接触点;一个加强部件，连接在所述承载梁的所述第一和第二端之间，形成一个沿着一个截面的闭合的内仓;一个柔性部件，连接在所述承载梁的所述第二端，该柔性部件具有伸展超出承载梁的多个柔性腿部件;以及一个换能器安装部件，用于安装一个换能器元件，接到所述腿部件上，该换能器部件与所述承载梁的所述接触点接触。
3.根据权利要求2的系统，其特征在于其中所述换能器安装部件包括一个流体支承滑块，一个第一平台部件接在所述滑块上，所述第一平台部件有一个与所述凸起接触部件相接触的区，以及一个连接在所述第一平台部件和柔性腿部件之间的一个第二平台部件。
4.根据权利要求1或2的系统，其特征在于包括一个接在换能器安装部件上的换能器元件。
5.一种悬挂系统，包括一个支撑部件;一个换能器部件;一个连接部件，用于使所述换能器部件与所述支撑部件相连接;一个数据存储磁盘，位于接近于所述换能器部件的位置;一个旋转装置，与所述磁盘相连接，用于使所述磁盘转动;以及一个移动装置，与所述支撑部件相连接，用于使所述换能器部件相对于所述磁盘移动;所述连接部件的特征在于有一个基本上柔性的区和一个基本上刚性的区，所述刚性区位于所述柔性区和所述换能器部件之间，该刚性区由一个壁区构成，该壁区沿着一个截面闭合成一个内仓。
6.根据权利要求1或5的系统，其特征在于所述壁区包括一个第一平坦部件和一个第二弯曲部件，该弯曲部件有三个侧面。
7.根据权利要求1或5的系统，其特征在于包括一个枢轴装置，用于使换能器部件连接到连接部件的刚性区上。
8.一种悬挂系统，其特征在于包括以下部件的组合一个支撑部件;一个承载梁，它有一个用于与支撑部件相连接的一个第一端，一个具有一凸起接触点的一个第二端;一个加强部件，连接在承载梁的第一和第二端之间，沿着一个截面形成一个闭合的内仓;一个柔性部件与所述承载梁的所述第二端相连接，该柔性部件有伸展超出承载梁的多个柔性腿部件;一个换能器部件，连接在柔性腿部件上，该换能器部件与承载梁的所述接触点接触;一个数据存储磁盘，位于与换能器部件十分接近的位置;一个旋转装置，与所述磁盘连接，使磁盘转动;一个移动装置，与所述支撑部件连接，用于使所述换能器部件相对于磁盘移动。
9.根据权利要求2或8的系统，其特征在于所述承载梁有一个位于所述加强部件和支撑部件之间的弹性区。
10.根据权利要求2或8的系统，其特征在于所述承载梁有一对环绕着位于加强部件和支撑部件之间的一个孔的弹性腿。
11.根据权利要求2或8的系统，其特征在于所述加强部件形成所述闭合的内仓的至少三个侧面。
12.根据权利要求2或8的系统，其特征在于所述加强部件包括一个底区，一个与底区相连接的侧壁区，以及一个与侧壁区相连的突起区。
13.根据权利要求8的系统，其特征在于所述换能器部件包括一个流体支承滑块、一个与该滑块相连接的换能器，一个与该滑块相连的第一平台部件，该第一平台部件带有一个与所述凸起接触部件相接触的区，以及一个第二平台部件，接在所述第一平台部件和柔性腿部件之间。
14.根据权利要求3或13的系统，其特征在于所述加强部件位于承载梁的同一侧。
15.根据权利要求3或13的系统，其特征在于所述第一平台部件的厚度基本上等于所述加强部件的材料的厚度。
16.根据权利要求3或13的系统，其特征在于所述第二平台部件的厚度基本上等于所述承载梁的材料的厚度。
17.根据权利要求2或8的系统，其特征在于所述承载梁包括至少一个伸展区，它在其中一个柔性腿部件与换能器部件之间伸展。
18.根据权利要求2或8的系统，其特征在于每个柔性腿部件都有一个中心线，该中心线相对于另一个中心线以一个第一角度收敛。
19.根据权利要求2或8的系统，其特征在于每个柔性腿部件在其中心线上都有一个弯折，这个弯折将所述柔性腿分成一个第一部分和一个第二部分，以使第一部分的中心线以第一角度倾斜，所述第二部分的中心线以一个第二角度倾斜。
20.根据权利要求2或8的系统，其特征在于所述柔性腿部件的宽度呈锥形。
全文摘要
一种悬挂系统，包括一个使换能器元件连接到一个支撑部件上的承载梁。该承载梁有一个形成了一个闭合内仓的加强部件。该加强部件增加了所述悬挂装置的刚性。换能器元件利用一个枢轴装置接到承载梁上。枢轴装置由多个层迭在一起的薄片构成。其结果是获得低飞行姿态的悬挂系统。
文档编号G11B5/48GK1108418SQ9411505
公开日1995年9月13日 申请日期1994年8月16日 优先权日1993年9月16日
发明者诺曼·K·弗拉特, 艾伦·P·乔吉, 奥斯卡·J·鲁艾泽 申请人:国际商业机器公司