專利名稱：用于制造硬盤驅(qū)動(dòng)器的支臂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及硬盤驅(qū)動(dòng)器的支臂。具體地，本發(fā)明涉及帶有 抵消殘留壓力的條紋的硬盤驅(qū)動(dòng)器的支臂以及制造該支臂的方法。
背景技術(shù)：
任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的裝置。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中
用于儲(chǔ)存大量數(shù)據(jù)的常見(jiàn)部位是在硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)上。磁盤驅(qū)動(dòng) 器最基本的部分是被旋轉(zhuǎn)的磁盤；支臂，例如致動(dòng)臂，其將轉(zhuǎn)換器 移動(dòng)到光盤上的多個(gè)位置；以及用來(lái)向磁盤寫數(shù)據(jù)以及從磁盤讀數(shù)據(jù) 的電路。當(dāng)前有多種磁盤驅(qū)動(dòng)器正在被使用，如硬盤驅(qū)動(dòng)器，壓縮驅(qū) 動(dòng)器，軟盤驅(qū)動(dòng)器。所有的驅(qū)動(dòng)器均釆用旋轉(zhuǎn)的或線性的支臂。
在硬盤驅(qū)動(dòng)器中，磁頭在旋轉(zhuǎn)磁盤表面讀寫數(shù)據(jù)，這些磁盤均共 軸地安裝在主軸電機(jī)上。信息的被磁性寫下的"位"位于磁盤表面上的同 心圓形"磁道"上。磁盤必須快速旋轉(zhuǎn)，從而使計(jì)算機(jī)用戶不必為磁盤表 面上所需的信息的"位"平移到磁頭下的位置而長(zhǎng)時(shí)間等待。在現(xiàn)代 磁盤驅(qū)動(dòng)器中，數(shù)據(jù)位和磁道必須極為狹窄并且間隔很近，以達(dá)到每 磁盤表面單位面積的高密度信息。
所需要的小尺寸和在磁盤表面上信息位的靠近間隔對(duì)在磁盤驅(qū)動(dòng) 器設(shè)備及其機(jī)械部件的設(shè)計(jì)上產(chǎn)生后果。其中最重要的后果是，磁頭 上的磁換能器必須非常接近磁盤的磁表面來(lái)操作。由于磁盤旋轉(zhuǎn)和磁 頭驅(qū)動(dòng)從而使磁盤表面和磁頭之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以磁頭和磁盤之 間連續(xù)接觸可能導(dǎo)致交接面的摩擦失敗。這種摩擦失敗，已知通俗的 說(shuō)就是"磁頭碰撞"，可能會(huì)損壞磁盤和磁頭，并且經(jīng)常導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。因此，將磁頭設(shè)計(jì)為由極其稀薄的空氣軸承流體動(dòng)力地支持，從而當(dāng) 磁頭和磁盤之間的物理接觸被最小化或被避免的時(shí)候，其磁換能器可 非常接近地對(duì)磁盤操作。通常情況下，新式硬盤驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)作期間， 磁頭到磁盤間隔非常小，以數(shù)十納米計(jì)量。
支臂通常被用于移動(dòng)與磁盤非常接近的磁換能器。必須有足夠強(qiáng) 的硬度來(lái)承受在磁盤驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行中產(chǎn)生的加速力、振動(dòng)和機(jī)械沖擊。 圖1示意出現(xiàn)有技術(shù)的支臂10。支臂10包括具有開口 12的大致平面
區(qū)域11，開口 12用于插入樞軸軸承盒。它有懸臂部分13，懸臂部分 13通過(guò)主孔14在遠(yuǎn)端處通過(guò)激光焊接聯(lián)接到至少一個(gè)懸臂(未顯示)。 連在懸臂上的是記錄磁頭/滑塊，該記錄磁頭/滑塊包括磁化磁盤(未顯 示)的表面的磁換能器。支臂IO可在其兩個(gè)面上承載兩個(gè)懸臂體以在 相對(duì)方向上支撐兩個(gè)轉(zhuǎn)換器頭， 一個(gè)向上方向和一個(gè)向下方向。通常 地，支臂10具有大約1.4英寸的長(zhǎng)度20，大約0.20英寸的寬度16， 以及大約0.012英寸的厚度。支臂10可以由例如300系列不銹鋼材料 制成。
設(shè)計(jì)者必須考慮用于移動(dòng)與磁盤非常接近的磁換能器的支臂的特 性，以使響應(yīng)于快速角向運(yùn)動(dòng)和其它激勵(lì)的振動(dòng)最小化。例如，支臂 必須足夠硬并且所安裝的支點(diǎn)軸承必須具有足夠高的質(zhì)量，以便在操 作過(guò)程中，磁頭的位置能夠被精確控制。此外，支臂和樞軸軸承之間 的交接面必須有充足的剛性和強(qiáng)度，使其在操作期間能夠精確地控制 磁頭位置，并提供必要的邊界條件，以便于支臂振動(dòng)的更高的固有共 振頻率。支臂的硬度也必須充足到限制偏轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致在機(jī)械 沖擊的事件中接觸磁盤。
支臂通常是由全硬300系列不銹鋼帶制成。不銹鋼被拉平，以減 輕在材料內(nèi)的剩余壓力中的任何異常，以產(chǎn)生扁沖壓最優(yōu)化狀態(tài)。與 新生的應(yīng)力狀態(tài)無(wú)關(guān)，從原料上切割不規(guī)則周邊的結(jié)果是產(chǎn)生甚少理 想形狀的特定形狀。因此，壓鑄成形被用來(lái)抵消切邊后形狀并增加任何理想的形狀。
為對(duì)全硬不銹鋼作用力以得到理想的形狀，需要過(guò)度彎曲。這種 過(guò)度彎曲需要整形加工，其難于制造、成本昂貴，而且只適用于給定 原料份額。 一旦新來(lái)的材料發(fā)生變化，所需要的沖頭形狀將會(huì)不同以 補(bǔ)償該變化。這需要頻繁的更換工具，其成本非常高昂。
大多數(shù)目前技術(shù)水平的制造試圖改進(jìn)原料的新生剩余應(yīng)力條件，
這已經(jīng)獲得有限的短期成功。工業(yè)中通常使用的傳統(tǒng)的EDM成形沖頭
已經(jīng)獲得有限的短期成功。還已經(jīng)嘗試了通過(guò)沖壓優(yōu)化切割間隙來(lái)使 變形最小化。還已經(jīng)試圖將沖頭形狀與假定的最佳形狀匹配。所有這 些制造方法均不能實(shí)現(xiàn)改變具有小變動(dòng)的支臂的形狀，或者不具備快 速并容易地調(diào)整制造方法的能力。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中需要帶有改進(jìn)的剩余應(yīng)力條件的支臂，這通 過(guò)設(shè)有局部壓縮殘余應(yīng)力區(qū)，容易地應(yīng)用于支臂，以調(diào)整支臂的形狀。

發(fā)明內(nèi)容
具有改進(jìn)剩余應(yīng)力、用于硬盤驅(qū)動(dòng)器的支臂，該支臂具有大致平 面區(qū)域，條紋形成在平面區(qū)域中以在支臂中為局部壓縮殘余應(yīng)力提供 理想形狀特性。可以通過(guò)向支臂作用帶有鋸齒的沖頭形成條紋。條紋 可以平行于所述支臂的寬度或長(zhǎng)度排列，或者與所述支臂的長(zhǎng)度交叉 斜著排列。它們可全部或部分地沿著支臂的寬度或長(zhǎng)度形成。條紋可 以形成在支臂兩個(gè)面上。它們可能是寬松地或緊密地間隔的。每一個(gè) 條紋可以具有帶有不同的抗壓強(qiáng)度的不同深度。條紋可以用來(lái)控制支 臂的形狀。


考慮到以下結(jié)合附圖的說(shuō)明，本發(fā)明確切特性及其目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將 變得顯而易見(jiàn)，其中，在，在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。其中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)支臂的俯視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的支臂的俯視圖。
圖3示意出具有由機(jī)械沖擊帶來(lái)的偏轉(zhuǎn)的支臂的預(yù)壓圖。 圖4示意出根據(jù)本發(fā)明的，在一具有受壓區(qū)的支臂的壓后圖。 圖5示意出具有S形偏轉(zhuǎn)的支臂的預(yù)壓圖。
圖6示意出根據(jù)本發(fā)明的，在兩個(gè)面上都具有受壓區(qū)的支臂的壓 后圖。
圖7示意出沒(méi)有偏轉(zhuǎn)或變形的支臂的預(yù)壓圖。
圖8示意出根據(jù)本發(fā)明的，具有理想的彎曲特性的支臂的壓后圖。
圖9示意出根據(jù)本發(fā)明的支臂上的不同壓力強(qiáng)度的受壓區(qū)圖。
圖IO是根據(jù)本發(fā)明的支臂的俯視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的支臂的俯視圖。
圖12是示意出根據(jù)本發(fā)明的支臂的兩個(gè)面上的受壓區(qū)的支臂的俯 視圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的示意出支臂的兩個(gè)面上的受壓區(qū)的支臂的仰 視圖。
圖14是帶有受壓區(qū)之間的可變間隙的支臂的俯視圖。
圖15是具有部分寬度和/或長(zhǎng)度的受壓區(qū)的支臂的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
由于沖壓和原材料的影響，所產(chǎn)生的支臂形狀很少是理想的。這 是由于在切割過(guò)程中作用的壓力和來(lái)自切割的剩余應(yīng)力釋放。為抵消 不良形狀，局部受壓應(yīng)力區(qū)形成在支臂上，從而調(diào)整支臂的形狀。
圖2示意出具有受壓區(qū)17的支臂15，該受壓區(qū)17平行于支臂15 的寬度排列。
在支臂15在平?jīng)_頭上的情況下，利用受控力和/或替代物帶有鋸 齒的沖頭能被壓下在上面。沖頭上的鋸齒具有波峰，該波峰向支臂的材料施加足夠的壓力和拉力以造成塑性變形。這導(dǎo)致沿沖頭的鋸齒形
成具有凹陷或條紋的受壓區(qū)17。凹陷優(yōu)選地約20pin深，并且能夠有 可變的寬度和長(zhǎng)度。如圖2中所示，受壓區(qū)17穿過(guò)支臂15形成或可 以是沿直線或曲線路徑的多個(gè)凹陷點(diǎn)18。通過(guò)沖頭上的多個(gè)鋸齒狀的 波峰形成凹陷點(diǎn)18。
來(lái)自其制造的凹陷和壓縮殘余應(yīng)力，使支臂15向離開鋸齒處彎曲。 圖2示意出由沖頭上相應(yīng)的多個(gè)鋸齒形成的多個(gè)受壓區(qū)17。受壓區(qū)17 的數(shù)量、方向以及間距取決于沖頭的鋸齒的配置。鋸齒可以配置為具 有任何形狀或高度。帶有鋸齒的沖頭能夠被按壓在支臂15上以產(chǎn)生深 的凹陷，接下來(lái)鋸齒頂端被打磨以改變高度，這可以一次完成，以獲 得沿支臂15的長(zhǎng)度或?qū)挾鹊牟煌康氖軌阂鸬钠D(zhuǎn)。這消除為相對(duì) 的面設(shè)置匹配沖頭的需要?；蛘?，如圖6， 8， 12和13中所示，鋸齒 可用于任何一面的沖頭上。
不同的配置和方向可用于在支臂上的特定位置處設(shè)有所需要的受 壓區(qū)。例如，圖3和4示意出在凹面上具有的受壓區(qū)19的支臂21的 預(yù)受壓和受壓后狀態(tài)。圖3是支臂21的放大圖，以顯示它是如何由于 由切割產(chǎn)生的剩余應(yīng)力的釋放以及切割中施加的壓力產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)或彎曲 的。圖4示意出在支臂21 —面上的受壓區(qū)19以抵消不良形狀。多個(gè) 鋸齒可用于產(chǎn)生沿支臂21的彎曲以抵消在后受壓支臂21上在相反方 向上的彎曲。因此，支臂21被適當(dāng)?shù)卣?，并保持它的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和完 整性。
圖5和圖6示意出在兩個(gè)面上都具有受壓區(qū)的支臂23的預(yù)受壓和 受壓后。圖5是支臂23的放大圖，其由于由切割產(chǎn)生的剩余應(yīng)力的釋 放以及在切割中施加的壓力而具有S形偏轉(zhuǎn)或者彎曲。圖6示意出支 臂23上面上的受壓區(qū)25和支臂23下面上的受壓區(qū)27,其抵消不良形 狀。具有特定位置的受壓區(qū)25和27的支臂23糾正了 S形的變形。當(dāng)受壓區(qū)能夠用來(lái)通過(guò)重塑支臂的塑性變形來(lái)抵消不良形狀時(shí)，
受壓區(qū)也可被用來(lái)配置具有理想形狀特性的支臂。例如，圖7和圖8 示意出具有理想形狀特性的支臂29的預(yù)受壓和受壓后。圖7描述了具 有初始平面形狀的支臂29。圖8示意出受壓區(qū)31和33部分形成在支 臂29的相對(duì)的面上以控制支臂29的形狀。這導(dǎo)致在端部35處具有理 想結(jié)構(gòu)特性的支臂29。
圖9示意出具有不同的受壓深度的受壓區(qū)37和39的支臂41。因 此，支臂41在一些區(qū)域37中比在其它區(qū)域39中彎曲得多一些，并在 操作中保持其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和完整性。
受壓區(qū)的數(shù)量、方向和間距將取決于支臂中局部壓縮殘余應(yīng)力的 特性。例如，如圖2中所示，支臂15具有受壓區(qū)17，其平行于支臂 15的寬度。圖10示意出具有受壓區(qū)45的支臂43，受壓區(qū)平行于支臂 43的長(zhǎng)度。圖11示意出具有多個(gè)方向的受壓區(qū)49、 51和53的支臂 47。在圖11中，受壓區(qū)49平行于支臂47的寬度，而受壓區(qū)51和53 斜著與支臂47的長(zhǎng)度交叉。斜的受壓區(qū)51和53是用來(lái)提供支臂47 的支柱，以便增加硬度和/或配置具有理想結(jié)構(gòu)特性的支臂47。
圖12和13示意出使用在支臂55兩個(gè)面上的受壓區(qū)。受壓區(qū)可全 部或部分形成于支臂55上。此外，受壓區(qū)可形成于支臂55的相對(duì)的 面上，從而在相對(duì)的面上的受壓區(qū)未排列。圖12示出了沿支臂的整個(gè) 長(zhǎng)度部分形成于支臂55上表面的受壓區(qū)57。圖13示出部分形成于支 臂55下表面的受壓區(qū)59，而在相對(duì)的上表面上沒(méi)有受壓區(qū)。
受壓區(qū)之間的間距和數(shù)量取決于理想的形狀特性。緊密間隔的受 壓區(qū)比寬松間隔的受壓區(qū)提供更大的彎曲度。類似的，使用的受壓區(qū) 數(shù)量越多，用于配置具有理想形狀特性的支臂的支臂中的壓縮殘余應(yīng) 力就越大。圖14示意出在受壓區(qū)之間具有可變間隙的支臂61的俯視圖。受 壓區(qū)63是寬松間隔的，另一方面，受壓區(qū)65是緊密間隔的，使得在 區(qū)域中設(shè)置了更多數(shù)量的受壓區(qū)。因此，受壓區(qū)65比受壓區(qū)63提供 更大的彎曲度。
圖15示意出具有部分寬度和/或長(zhǎng)度的受壓區(qū)的支臂67。支臂67 能具有使用支臂67的部分長(zhǎng)度的受壓區(qū)69，以及使用支臂67的部分 寬度的受壓區(qū)71。這種安置通過(guò)向支臂67提供額外的彎曲來(lái)調(diào)整扭曲。
附圖中已示出并且描述了某些實(shí)施例，應(yīng)該理解，這些實(shí)施例只 是用于示意出具有大致平面區(qū)域，以及在大致平面區(qū)域上形成的多個(gè) 受壓區(qū)以在支臂上設(shè)有壓縮殘余應(yīng)力的硬盤驅(qū)動(dòng)器的支臂。
權(quán)利要求
1.一種用于制造硬盤驅(qū)動(dòng)器的支臂的方法，該方法的步驟包括從不銹鋼切割支臂；以及在所述支臂的平面區(qū)域上形成一個(gè)或多個(gè)條紋，以按照需要在所述支臂的部分中產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，以更改所述支臂的形狀。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中形成步驟進(jìn)一步包括在所述支臂的一個(gè)側(cè)面上形成所述一個(gè)或多個(gè)條紋。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中形成步驟進(jìn)一步包括在所述支臂的兩個(gè)側(cè)面上都形成所述一個(gè)或多個(gè)條紋。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中形成步驟進(jìn)一步包括使用帶有 鋸齒的沖頭以形成所述一個(gè)或多個(gè)條紋。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法， 高度的鋸齒頂端。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法， 述支臂的寬度。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法， 述支臂的長(zhǎng)度。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法， 述支臂的長(zhǎng)度是斜的。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法， 著所述支臂的長(zhǎng)度的凹陷點(diǎn)。其中所述帶有鋸齒的沖頭具有改變其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋平行于所其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋平行于所其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋相對(duì)于所其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋形成為沿
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋形成為沿著所述支臂的寬度的凹陷點(diǎn)。
11. 一種用于硬盤驅(qū)動(dòng)器的支臂，包括由不銹鋼形成的大致平面區(qū)域，所述平面區(qū)域具有在該平面區(qū)域上的一個(gè)或多個(gè)條紋，以按照需要在所述支臂的部分中產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，以更改所述支臂的形狀或硬度。
12. 如權(quán)利要求ll所述的支臂，其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋平行于所述支臂的寬度。
13. 如權(quán)利要求ll所述的支臂，其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋平行于所述支臂的長(zhǎng)度。
14. 如權(quán)利要求ll所述的支臂，其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋相對(duì)于所述支臂的長(zhǎng)度是斜的。
15. 如權(quán)利要求ll所述的支臂，其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋形成為相對(duì)于所述支臂的寬度是斜的。
16. 如權(quán)利要求11所述的支臂，其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋形成為沿著所述支臂的寬度的凹陷點(diǎn)。
17. 如權(quán)利要求ll所述的支臂，其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋形成在所述支臂的兩個(gè)側(cè)面上。
18. 如權(quán)利要求ll所述的支臂，其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋具有不同的深度。
19. 如權(quán)利要求11所述的支臂，間隔開。
20. 如權(quán)利要求ll所述的支臂，間隔開。
21. 如權(quán)利要求ll所述的支臂，支臂上的凹陷點(diǎn)。
22. 如權(quán)利要求11所述的支臂，述支臂的長(zhǎng)度部分地形成。
23. 如權(quán)利要求11所述的支臂，述支臂的寬度部分地形成。其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋寬松地其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋緊密地其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋是所述其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋沿著所其中所述一個(gè)或多個(gè)條紋沿著所
全文摘要
具有大致平面區(qū)域的硬盤驅(qū)動(dòng)器的支臂(15)，該支臂具有至少一個(gè)形成在該大致平面區(qū)域上的條紋(17)，以在該支臂中提供具有理想形狀特性的壓縮殘余應(yīng)力。
文檔編號(hào)G11B5/127GK101529505SQ200780028475
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者理查德·約翰遜, 肯德?tīng)枴た茽柭?申請(qǐng)人:因特里-普萊克斯技術(shù)股份有限公司