专利名称：内径磁盘驱动头/滑动器加载/卸载装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直接存取存储装置(DASD)的结构，具体涉及在磁盘驱动器关闭之前DASD的滑动器的移动技术和存放技术。
无论是磁盘驱动器重新加电力还是磁盘重新转动，DASD磁盘驱动器中的滑动器在磁盘驱动器关闭之前都可以从磁盘表面退回，以便保证滑动器不会接触磁盘，同时避免损伤磁盘表面。在较大型的磁盘驱动器中存在一个供收缩和锁定机构用的空间，以便将磁头和滑动器保持在收缩位置。当磁盘驱动器的尺寸缩小时，空间是非常宝贵的，因而决定了磁头从磁盘表面的退回要尽可能少占空间。
在较小型的磁盘驱动器中，滑动器可以存放在磁盘表面的一个不包含磁性记录材料的区域中，或者该区域不包含任何会因磁头和滑动器与磁盘表面接触而丢失或损坏的已存信息。这些区域通常被称为停放区。当磁盘停止旋转时，磁盘和滑动器之间的空气流会减压，并且，由于加载梁施加的预载力，滑动器会停在磁盘表面上。
在极小型的DASD中，驱动电动机功率不大，不能提供大的扭矩。当滑动器与磁盘接触时，起转的时间会大大延长。在某些情况下，在滑动器/磁盘界面处滑动器和磁盘之间的摩擦力与驱动电动机的扭矩相比很大，从而使得电动机不能起动。
在磁盘内径处磁盘相对于滑动器的较低速度使滑动器受到较小的卷带作用和较少的扰动作用，这使得在将滑动器加载到磁盘上的期间滑动器冲击的可能性较低。
颁发给Shiraishi的美国专利4,139,874和颁发给Wakatsuki的美国专利5,095,395中公开了磁盘驱动器磁记录磁盘上停放区的例子。这些专利的停放区在磁盘处于断电状态时并不使磁头从磁盘表面上移开或使其与磁盘表面保持显著的间隔。
内停放区会显著地占用磁盘表面上不能记录的面积，因此停放区最好围绕磁盘的外周边设置。
虽然停放区确实允许滑动器停放在没有磁记录材料和/或不存在已记录数据的区域内，但最好使滑动器离开磁盘表面存放，以便不损伤滑动器及其中的磁头，同时防止重新起动时损坏磁盘记录表面。移开滑动器也由于尽可能地减小了起动摩擦，所以会有利于重新起动磁盘和使磁盘运转。
颁发给Garcia等人的美国专利4,752,848中公开了一个卸载装置的例子。Garcia等人的卸载装置构成一个相当陡的大角度斜坡，加载梁的端部就接合在该斜坡上并沿大体上与加载梁的纵轴共轴的方向受力。将滑动器保持在升高或移开的位置取决于启动机构施加在加载梁上的连续的力。如果没有这种启动力，弹力也即施加在加载梁端部上的预载荷以及在向着斜坡受力时贮存在加载梁和启动臂中的偏转力，两者会使加载梁往回滑下前述倾斜的表面，并使磁头和滑动器接触磁记录盘的表面。Garcia等人用某种类型的制动装置来将启动机构锁定在移开的位置处，因而在该位置处滑动器/磁头保持着从磁盘退回的状态。
本发明的一个目的是使滑动器从磁盘卸载并使滑动器保持在卸载位置中。
本发明的另一个目的是在将滑动器加载到磁盘记录表面上方的气垫上时提供平滑的移动，以防滑动器/磁盘被碰坏。
本发明的又一个目的是使加载梁和滑动器保持在收缩位置中，以便每当磁盘不旋转时就将滑动器从磁盘记录表面附近移开。
本发明还有一个目的是在没有用于阻止加载梁和启动臂移动的共锁和锁定装置的情况下将加载梁保持在卸载位置中。
利用所设置的一个浅的楔形斜坡来使加载梁抬高离开磁盘表由同时将加载梁和滑动器保持在收缩位置中，可以克服先有技术的缺点并实现本发明的上述目的。所述斜坡或楔形表面需要有浅的升度或坡度，这是为了减小使滑动器从磁盘表面卸载所需的力。加载/卸载装置还包含一个位于所述表面上的制动区，此区是通过延续上述斜坡形成的，而且此区呈凹形，以便在断电的状态下或在每当磁盘不旋转时接受加载梁的一部分并限制加载梁的侧向运动。在将磁头加载到能将其支承于旋转磁盘上方的气垫上时，所述浅坡还可以减小滑动器/磁盘碰撞的可能性。
通过将滑动器从磁盘移开，起转的时间可以减到最小，因此，可以选定驱动电动机的最佳参数以用于低功率旋转而不是高扭矩的起动。
将加载/卸载装置设置在磁盘旋转轴附近要比设置在外径部位处占用更少的磁盘表面上的数据存储区。
下面将参照
本发明的优选实施例，并将详细说明本发明。
图1显示了可以有利地使用本发明的那种类型的磁盘驱动器。
图2是磁盘驱动器主轴电动机、盘毂、轴和安装在轴上的加载/卸载装置的放大图。
图3是一个包括电动机、盘毂、磁盘和安装在轴上的加载/卸载装置的磁盘驱动器的截面图。
图4是一个带有安装了盖子的加载/卸载装置的磁盘驱动器的截面图。
图5是磁盘驱动器盘毂、轴和安装了盖子的加载/卸载装置的放大图。
图6表示上述加载/卸载装置，此装置带有一个拱形斜坡表面和一个具有两个明显不同坡度的斜坡表面。
在详细说明本发明的过程中，将利用编号参照各附图中元件，其中同一参照编号表示同一元件。
首先参照图1，图示磁盘驱动器10有一个带磁记录表面14的记录磁盘12。磁盘12通常固定在在盘毂16上并与其同心。盘毂16通常可以转动地支承在轴18上。轴18是电动机(未图示)的一部分。轴18通常相对于基板32固定，而盘毂16则固定在驱动电动机(图1中未示出)的可转动部件上。支承盘20固定在轴18的端部上。支承盘20为加载/卸载部件22提供固定机构和支承。加载/卸载部件22通常从轴18的轴线沿径向向外延伸并在所有点上具有足够的宽度，以便能在其上表面23(图2)上沿一弧形路径行进，该弧形路径以枢轴轴线34为中心。
为了在磁盘12的记录表面14上读取或写入代表性数据，在磁盘12的记录表面14上方设置一个含有读/写磁头(未示出)的滑动器26。启动臂24和加载梁25将滑动器26支承在紧靠记录表面14的位置处。加载梁25是一个弹性件，它施加弹力于滑动器26上，从而使滑动器26紧靠记录表面14。滑动器26与记录表面14由一薄气垫隔开，该气垫在滑动器26下面受盘12旋转运动的拉动。该气垫通过空气动力学的作用使滑动器26飞离至磁盘12表面上方一小段高度处，由此保证滑动器26在盘12旋转时不会撞击或接触盘12；但同时滑动器26又非常靠近记录表面14，从而使得能够相对于磁记录表面14读出或写入数据。
围绕轴线34枢轴式地支承着启动臂24，从而使得启动臂24、加载梁25和滑动器26可以作枢轴转动，以便当记录表面14在滑动器26下面旋转时使滑动器26定位在整个记录表面的任何点上。因此，通过记录盘12的运动和启动臂24的枢轴式转动的相互配合，可以接近记录表面14上的任何可记录部位。启动臂24由启动器驱动装置30定位，后者受电子控制，以选择启动臂24和加载梁25的枢轴式转动的位置。轴18和枢轴轴线34通过基板32在空间上彼此间隔配置并固定，从而保证滑动器26在磁盘驱动器10的记录表面14上方精确可以重复地定位。
从加载梁25的末梢端延伸出去的是柄舌28。当加载梁25朝着轴18向内枢轴式转动时，柄舌28可与加载/卸载装置22相接合。如果要关闭磁盘驱动电动机从而停止提供使磁盘12转动的电源，那么就必须从记录表面14上卸下滑动器26。当滑动器26由于磁盘12和滑动器26之间空气动力薄层的消失而接触到记录表面14时，上述卸载对于防止损坏记录表面14是必要的。其次，这样能保证，当盘12重新旋转时，滑动器26不会搁置在磁盘12的表面14上，因而在磁盘开始起动或起转时不会擦伤或损伤记录表面14。再者，当滑动器26搁置时，滑动器26和磁盘12之间的摩擦力会阻止起转和起动。而且，从磁盘12上移去滑动器26能消除磁盘12和滑动器26之间的力，该力可能妨碍电动机的起动并延缓盘12的起转。
当启动臂24和加载梁25与滑动器26和柄舌28一起向着轴18作枢轴式转动时，柄舌28将接触图2中加载/卸载装置22的上表面23，迫使其离开磁盘12的记录表面14。当进一步的枢轴运动将柄舌28移近磁盘12的中心时，滑动器26和记录表面14之间的距离将由于加载梁25的合成挠度和表面23对柄舌28施加的向上力而增加。
因此，可以在图3中观察到滑动器26的位移。
磁盘12由盘毂16支承。盘毂16构成了磁盘驱动器10的电驱动电动机的转子42的一部分。定子40是驱动电动机的另一重要部分。转子42受支承组件38的支承，它与轴18形成转动关系。轴18通常以固定方式与基板32相接合并保持不动。支承盘20安装在轴18上并围绕该轴定位。加载/卸载装置22通常沿轴18的径向伸出，如图3所示，形成一个浅升度的斜面23或楔子。滑动器26图示成覆盖在盘12上方；实际上，在滑动器26和磁盘12的记录表面14之间存在一个极小的空气间隙27。滑动器26受加载梁25的支承，后者在图3中不可见。但是，图中示出加载梁25的延伸部即柄舌28，后者接合加载/卸载装置22的斜面23。
如图3中所示，每当滑动器26向着轴18移动时，柄舌28就会被迫沿表面23上升；因为柄舌28和滑动器26一齐移动，所以滑动器26将从紧靠表面14的位置处撤回。当柄舌28沿表面23到达其运动的最远点时，柄舌28就会被启动器30(图1)移动到低陷区44，后者呈跨越加载/卸载装置22的凹形。此后，柄舌28将停在凹处44上，如图3所示。柄舌28在该位置上图示为28′。加载梁25阻止柄舌28′向上运动的弹力将起制动力的作用并将阻止柄舌28′移出凹处44，除非当该弹力被启动器30克服时。因此，滑动器26′和柄舌28′将被保持在制动位置中，不会沿表面23下滑而出乎意料地偶然地接触到磁盘12的表面14。陷入表面21的凹处44形成一个制动机构，它能有效地将柄舌28或28′连同滑动器26或26′一起保持在缩回和撤退的位置，此位置距表面14有相当的距离。
在磁盘12重新起动并以规定的旋转速度旋转之后，图1中所示的启动器驱动装置30可以动作而使启动臂24作枢轴式转动，从而迫使柄舌28′脱出凹处44并越过表面21到达表面23上。此后，柄舌28沿表面23进一步向下移动，将滑动器26重新引向表面14顶上间隙27中的空气动力作用的空气支承薄膜上，从而使磁盘驱动器10继续正常地工作。表面23相对于磁盘12的记录表面14的斜度做得很浅，通常使表面23和记录表面14之间的夹角不大于20度。当柄舌28沿斜面23向下朝着磁盘12移动时，上述两个表面23、14之间的小夹角由于滑动器26的动量和加载梁25的弹力而形成一个非常小的朝向磁盘12的速度矢量。滑动器26向着磁盘12的很小且更容易控制的相对速度会大大减小滑动器冲入盘12表面或引起碎裂的可能性。
柄舌28最好制成一个空心筒的拱形区段形状。此形状在与表面23、21、44接合时能保证相应表面和柄舌28之间的接触形成一种线接触或点接触。该线接触将足以使滑动器26升高而离开表面14，同时减少表面23、21、44和柄舌28之间的摩擦负载。由于摩擦负载减少，所以每当柄舌28沿表面23向下移动以将滑动器26重新定位于记录表面14上方时，柄舌28可以很容易地相对表面23、21、44移动，因而启动器驱动装置30能更精确地控制柄舌28。此外，启动器驱动装置30可以不需要为了克服这些力而显著地增大尺寸。
为了进一步减小施加在柄舌28以及随后施加在启动器驱动装置30上的摩擦负载，加载/卸载装置22可以用硬塑料制成，这种硬塑料填充有聚四氟乙烯微粒。填充聚四氟乙烯微粒会很自然地产生一个暴露聚四氟乙烯微粒的表面。由于取四氟乙烯是一种摩擦系数极低的材料，所以柄舌28在表面23、21、44上的移动将大大增加。
简单地参照图4和图5，图示加载/卸载装置22连接在磁盘驱动器10的盖子60上。盖子60的连接可以有利于在不必精确地考虑轴18的情况下限定加载卸载装置22的位置，从而简化了制造过程。在所有其它方面，与柄舌28和滑动器26连接的加载/卸载装置22的操作跟图2和图3所说明的操作是相同的。
重新参照图2和图5，应当注意到，加载/卸载装置22的表面62最好形成为拱形，该拱形区段的中心为枢轴34，启动臂24和加载梁25围绕该枢轴转动。表面62的这种拱形结构能确保柄舌28和加载/卸载装置22的表面23之间的接合在柄舌28向着和离开凹处44的所有移动状态中都是有效的，从而将滑动器26支承在离开磁盘12的记录表面14的升高或缩回位置。
参照图6和图1，图示一种带曲面21、23的加载臂/卸载装置22的补充实施例。表面21大体上平行于磁盘12，同时表面21位于紧靠磁盘12的位置处，而表面23为斜坡，以便如图1中那样使滑动器26移离磁盘12。孔68和销69用来定位和安装装置22。也可以使用其它常规的定位和连接技术，只要加载/卸载装置22能固定在相对于启动器加载梁枢轴34和定子轴18的位置上。表面21、23的曲面与图1中的柄舌28形成点接触，从而减小了摩擦力。
表面66相对于凹处44设置，使得在滑行期间最密切地接近磁盘12的滑动器26的表面位于该处附近。由于滑动器26的位置接近表面66，所以当磁盘驱动器10受到撞击或震动因而对滑动器26产生显著的惰性负载时，滑动器26不能够移动一个显著距离或转动一个显著角度。如果没有起滑动器26止动件作用的表面66，滑动器26的质量可以对作为加载梁25一部分的滑动器26的支架产生充分的超限应力。
图6的加载/卸载装置22可以形成镜象形状并安装在磁盘驱动器10的框架或基板32上，以便与所设置的加载梁25和滑动器26相互作用，从而扫描磁盘12的第二侧面。
加载/卸载装置22的一个十分重要的方面是它的长度相当短并具有由表面23和14之间的小夹角决定的浅坡度，因而在操作期间电源中断时，滑动器26可以从磁盘记录面14撤回；同时启动臂24、加载梁25和柄舌28可以枢轴式转动以使柄舌28与凹处44接合，从而防止因盘12停止而损坏记录表面14。在电源中断时滑动器26从记录表面14附近的移开利用了下列事实，即盘毂16和磁盘12的转动矩将导致包括转子42和定子40的驱动电动机起发电机的作用。转子42和定子40的发电作用将产生足够的电能，将驱动臂装置24从记录面14上方的位置处驱动到与加载/卸载装置22相接合以及使柄舌28与凹处44相接合从而将该柄舌保持在存放/收缩位置的位置处。如果表面23的斜坡太陡，在滑行的功率下降期间定子42和转子40可能会产生不够充分的电力去推动柄舌28经过整个行程到达凹处44。此外，可以将表面23磨圆，以保证与加载梁的点接触，特别是保证与柄舌28及表面23的点接触。
每当要在尺寸上缩小磁盘驱动器以供诸如便携式计算机和袖珍式计算机之类的计算机使用时，就强调需要小驱动力的加载/卸载性能。在依靠电池工作的便携式和袖珍式计算机的情况下，磁盘的起动和停止非常频繁，从而使停止时间的总量增至最大，以避免蓄电池的消耗。在磁盘驱动器使用期限内的起动/停止周期数约为100万次的情况下，必须要使得移开所述的滑动器并使该滑动器与盘驱动器记录表面脱离接合所用的方法很可靠、十分简单并具有极低的电力消耗。
虽然是参照以上实施例来图示和说明本发明，但在不脱离后附的权利要求书所提出的保护范围的情况下，可对本发明进行其它小修改。
权利要求
1.一种加载/卸载装置，它用于从一个具有旋转轴的磁性记录盘的表面上退回一个磁性记录盘驱动器的滑动器，其特征在于，所述装置包括一个在上述表面的一部分附近而延伸的楔形件，该楔形件通常相对于上述旋转轴沿径向延伸；所述楔形件相对于上述旋转轴空间固定；所述楔形件至少具有两个表面，第一个表面离开上述磁盘表面设置，从而形成了相对于上述磁盘表面的倾斜面，当从上述磁盘的转动轴到第一个表面的距离减小时，所述第一个表面以渐增的方式移离上述磁盘表面，而第二个表面则在所述第一个表面和上述转动轴之间的区域内以渐减的方式移离上述磁盘表面，因此，通过使所述磁盘驱动器的加载梁围绕一枢轴朝向所说的转动轴移动而使该加载梁接合于前述倾斜面并移离所述的磁盘，并且，该加载梁因上述第二表面的区域而处于停止状态，同时，所述滑动器离开上述转动轴的移动运动会以一种受控的方式将该滑动器从离开上述磁盘表面的位置处释放到靠近该磁盘表面的位置处，从而防止了滑动器与磁盘之间的碰撞。
2.如权利要求1所述的加载/卸载装置，其特征在于，所述第二个表面的上述区域包括一个横贯该第二个表面的凹处。
3.如权利要求2所述的加载/卸载装置，其特征在于，上述楔形件为拱形，并且该形状是一个围绕一个中心的拱形。
4.如权利要求3所述的加载/卸载装置，其特征在于，上述楔形件的拱形形状的中心大体上与上述加载梁的枢轴共位。
5.如权利要求1所述的加载/卸载装置，其特征在于，所述第二个表面相对于上述磁盘表面形成了一个小于20度的倾斜角。
6.如权利要求1所述的加载/卸载装置，上述楔形件由摩擦系数较低的材料制成。
7.如权利要求6所述的加载/卸载装置，其特征在于，上述摩擦系数较低的材料为颗粒状并加入刚性材料中。
8.如权利要求7所述的加载/卸载装置，其特征在于，上述材料包括聚四氟乙烯。
9.如权利要求7所述的加载/卸载装置，其特征在于，上述楔形件与上述加载梁的接合为线接触。
10.如权利要求7所述的加载/卸载装置，其特征在于，上述楔形件与上述加载梁的接合为点接触。
11.一种存储和检索数据用的磁盘驱动器，其特征在于，它包括一个双面磁盘，至少在该双面的一个面上有磁性涂层；一个固定在上述磁盘上的盘毂，用以支承所说的磁盘；一个电动机，它至少有一个转子，用以转动上述磁盘和盘毂；上述具有转动轴的盘毂，可以驱动地与上述转子接合；一根与上述盘毂和上述磁盘共轴的轴；一个磁性读/写头；一个启动臂，用于将上述磁头相对于上述磁盘定位，并且可以移动从而使上述磁头沿相对所述盘毂的基本上为径向的方向在前述磁盘的磁性涂层上方经过；一个加载/卸载斜坡，用于响应上述磁头启动臂朝向上述盘毂转动轴的运动而把该磁头移离上述磁盘的磁性涂层，该加载/卸载斜坡包括一个斜面，此斜面与上述磁盘之间的夹角小于20度，该加载/卸载斜坡还包括一个制动结构，此结构与上述磁盘隔开并与上述驱动臂相接合从而将上述磁头保持在一个与上述磁盘隔开的位置上，所说的加载/卸载斜坡设置在上述转动轴附近，它通常沿径向从上述转动轴伸出并具有一个拱形接合表面。
12.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，上述加载/卸载斜坡是由上述轴支承的并相对于该轴静止。
13.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，上述加载/卸载斜坡是由该磁盘驱动器的盖子支承的。
14.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，上述制动结构包括一个形成于上述加载/卸载斜坡中的表面，该表面与上述斜面是连续的。
15.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，上述启动臂包括一个启动器转动轴，并至少包括一个加载梁，后者具有贯穿上述驱动机构的转动轴的纵轴。
16.如权利要求15所述的磁盘驱动器，其特征在于，上述加载梁包括一个从上述启动器的转动轴沿径向伸出的延伸部，当上述加载梁转动从而接近上述盘毂的转动轴时，该延伸部超越上述滑动器并与上述加载/卸载斜坡接合。
17.如权利要求16所述的磁盘驱动器，其特征在于，上述延伸部包括一个由部分圆柱形构成的外表面，此外表面被设置成与上述加载/卸载斜面相接合，从而形成点接触。
18.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，上述制动结构包括一个形成于上述机构中的凹处，沿横向移动和安置在上述启动机构的移动路径内。
19.如权利要求16所述的磁盘驱动器，其特征在于，上述制动结构包括一个形成于上述机构中的凹处，沿横向移动和安置在上述启动机构的移动路径内。
20.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，它还包括一个支承表面，此表面设置在上述磁盘和上述制动结构的中间处，并从上述加载/卸载装置伸出，而且，当上述启动臂处于上述制动结构内时，此表面用来支承上述磁头。
全文摘要
本发明公开了一种加载/卸载装置，它在磁盘驱动器内的磁盘停止转动时使滑动器移离磁盘之磁性记录表面的附近。所述装置为一斜坡形楔形件。当启动机构将滑动器移向磁盘中心时，支承滑动器的加载梁的端部也即柄舌会与楔状件的斜面相接合并将滑动器抬离磁盘表面。一旦滑动器移离了磁盘附近，所述柄舌就会与一凹形表面相接合并有效地使滑动器定位。因此保护了磁盘，使之免受滑动器对其磁性记录表面的不良的和破坏性的冲击。
文档编号G11B21/12GK1114455SQ9411926
公开日1996年1月3日 申请日期1994年12月19日 优先权日1993年12月21日
发明者L·J·堡格, Z·E·布塔豪, T·S·拉森, D·W·迈耶, J·M·毛斯布鲁克, J·L·努伊包尔, H·H·奥蒂森 申请人:国际商业机器公司