專利名稱：帶有優(yōu)化的懸掛裝置的旋轉(zhuǎn)壓電微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的制作方法
背景技術(shù)：
在盤的信息磁道上飛轉(zhuǎn)的SLD安裝在動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的懸掛件上，此懸掛件具有負(fù)荷梁，后者的一端(近端)具有基板，另一端(遠(yuǎn)端)具有彎曲件、SLD位于其上。負(fù)荷梁靠近基板處有一彈簧區(qū)，其厚度薄于其它區(qū)域，它產(chǎn)生一個(gè)力幫助維持飛旋的SLD的穩(wěn)定性。懸掛件的基板裝在動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的臂上，后者由伺服系統(tǒng)控制以便定位SLD。在1998年6月9日頒布給Tokahiro Imamura等并轉(zhuǎn)讓給Fujutsu有限公司的美國專利No.5,764,444中公開了這種用于盤驅(qū)動(dòng)器中磁頭微小移動(dòng)的類似機(jī)件。但是，這種機(jī)件不能以高效率精確地控制磁頭的位移。
由于硬盤存儲(chǔ)容量不斷增加，要使動(dòng)臂機(jī)構(gòu)和伺服系統(tǒng)快速而精確地把SLD定位在所需的磁道上就變得日益困難。已開發(fā)了多種微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)或精細(xì)跟蹤馬達(dá)來解決這些問題，由于是把微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)加在懸掛件上和原先的動(dòng)臂機(jī)構(gòu)一起工作，所以稱為雙級(jí)系統(tǒng)。
近來，壓電材料越來越多地應(yīng)用在微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)上，它們?cè)谝欢ǖ碾妷合履芨咝У厣扉L或收縮。在當(dāng)前的雙級(jí)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，壓電微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)有兩種懸掛方案。一種是懸掛型即微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)裝在懸掛件的近端(靠近彈簧區(qū))，另一種是SLD型即微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)安裝在懸掛件的遠(yuǎn)端，在SLD和彎曲件之間(稱為背負(fù)式(piggy back)設(shè)計(jì))。
微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)懸掛件的挑戰(zhàn)在于SLD應(yīng)在雙級(jí)伺服系統(tǒng)的控制下得到大的橫向位移，帶有微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的懸掛組件應(yīng)能有盡可能高的諧振頻率和盡可能高的強(qiáng)度，且不得影響SLD的飛旋。
本發(fā)明的另一目的是為懸掛型的設(shè)計(jì)提供一種新型的懸掛件，它帶有這種微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，有高的橫向位移，并有高的諧振頻率。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)包括對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)活動(dòng)臂，每一個(gè)臂包括環(huán)形部分和平直部分，在該結(jié)構(gòu)中有一層或多層壓電材料。它們?cè)O(shè)置在通過分別位于兩臂的兩端、稱為連接體的兩個(gè)部分連接的一個(gè)實(shí)體內(nèi)。兩個(gè)活動(dòng)臂連接到兩個(gè)電極片。當(dāng)在這兩個(gè)電極片上加相反極性的一定電壓時(shí)，在其長度方向上一個(gè)臂伸長而另一個(gè)臂收縮。如果一個(gè)連接體被作為固定端固定，它就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使臂的環(huán)形部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并使平直部分偏轉(zhuǎn)，使得作為自由端的另一連接體將沿跟蹤軸得到大的偏轉(zhuǎn)。
對(duì)于懸掛型微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，這種類型的設(shè)計(jì)的懸掛件的實(shí)施例包括負(fù)荷梁，后者具有包括近端和遠(yuǎn)端的剛體。負(fù)荷梁的近端包括基板和負(fù)荷梁近處的彈簧區(qū)。彎曲件包括兩個(gè)部分一部分是實(shí)體，與負(fù)荷梁的剛體相連；另一部分是遠(yuǎn)端，用焊接法與負(fù)荷梁的遠(yuǎn)端相連。讀寫頭(SLD)位于負(fù)荷梁遠(yuǎn)端的彎曲件的遠(yuǎn)端上。負(fù)荷梁上有一連接區(qū)將剛體和遠(yuǎn)端相連，彎曲件上也有一連接區(qū)將剛體和遠(yuǎn)端相連，它們都設(shè)計(jì)成能容易地使遠(yuǎn)端作橫向運(yùn)動(dòng)。在負(fù)荷梁或彎曲件的連接區(qū)有一旋轉(zhuǎn)壓電微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，它也使剛體和負(fù)荷梁的遠(yuǎn)端相連。當(dāng)加有電壓時(shí)，微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)就驅(qū)動(dòng)負(fù)荷梁的遠(yuǎn)端沿跟蹤軸隨SLD而偏轉(zhuǎn)。
對(duì)于背負(fù)型，實(shí)施例設(shè)計(jì)包括帶有負(fù)荷梁和彎曲件組件的懸掛件；SLD；旋轉(zhuǎn)壓電微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，所述微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)一端連到SLD，另一端利用樹脂或其他粘結(jié)劑連接到彎曲件(負(fù)荷梁的遠(yuǎn)端)。加電壓時(shí)，微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)SLD沿跟蹤軸偏轉(zhuǎn)。


圖1.1是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)型壓電微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，它如果尺寸大小不同，則既可用于懸掛型又可用于背負(fù)型設(shè)計(jì)，圖1.2是圖1.1的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的具有圖1.1所示微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的懸掛型懸掛組件的俯視圖；圖3.1是圖2中具有SLD的懸掛件的側(cè)視圖；圖3.2是圖1.1中背負(fù)式設(shè)計(jì)的具有微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)和SLD組件的懸掛件側(cè)視圖；圖4.1是圖2中負(fù)荷梁的側(cè)視圖；圖4.2是圖4.1中負(fù)荷梁連接區(qū)的詳細(xì)的透視圖；以及圖5是圖2中彎曲件的示意圖。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示于圖1.1。有兩個(gè)用壓電材料制成的、以這樣的方式設(shè)置的活動(dòng)臂1和2，即，它們包括兩部分環(huán)形部分和平直部分，相對(duì)于中心線對(duì)稱配置。活動(dòng)臂1和2在其兩端分別通過兩個(gè)連接體6和7連接在一起，但在結(jié)構(gòu)上仍彼此絕緣。標(biāo)號(hào)5是兩個(gè)直臂之間的絕緣層。有兩個(gè)電極片3和4，它們分別與活動(dòng)臂1和2相連。如果選擇連接體6作為固定端，則連接體7就是自由端。在電極片3和4上加極性相反的電壓時(shí)，一個(gè)臂就會(huì)在長度方向上伸長，而另一個(gè)收縮，導(dǎo)致環(huán)形部分旋轉(zhuǎn)，平直部分偏轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致自由端7的跟蹤運(yùn)動(dòng)。
對(duì)于按照本發(fā)明的懸掛型設(shè)計(jì)，圖2中示出具有跟蹤微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)10的磁頭懸掛組件100。如圖所示，懸掛組件100包括有彎曲件40的負(fù)荷梁30，在負(fù)荷梁30上的動(dòng)臂機(jī)構(gòu)10和在彎曲件40上的SLD(讀寫頭)。
從圖4.1可以看到，負(fù)荷梁30具有帶基板26的近端21；靠近基板26的輻射狀部分或彈簧區(qū)22；剛體23；遠(yuǎn)端25以及連接區(qū)24，它把負(fù)荷梁30的遠(yuǎn)端25和剛體23連接起來。
從圖5可以看到，彎曲件40包括實(shí)體34；帶舌板32的遠(yuǎn)端31，SLD即位于其上(懸掛型設(shè)計(jì))；連接區(qū)33，它把遠(yuǎn)端31與實(shí)體34連在一起。組裝之后，遠(yuǎn)端31將被安裝在負(fù)荷梁30的遠(yuǎn)端25上，實(shí)體34將通過焊接法安裝在負(fù)荷梁30的剛體23上。SLD用樹脂安裝在遠(yuǎn)端31的舌板32上，如圖2和圖3.1所示。
壓電微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)10用樹脂或其它粘結(jié)方法安裝在負(fù)荷梁30的連接區(qū)24上，使得負(fù)荷梁30的剛體23連接到微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)10的作為固定端的連接體6，負(fù)荷梁30的遠(yuǎn)端25連接到連接體7作為自由端，如圖2所示。
負(fù)荷梁30的連接區(qū)24和彎曲件40的連接區(qū)33都包括一些呈曲線或直線形的用長條薄片構(gòu)成的連接臂，如圖4.2和圖5所示，所以很容易使遠(yuǎn)端25隨彎曲件40的實(shí)體31和SLD 20作橫向移動(dòng)。
當(dāng)根據(jù)跟蹤控制信號(hào)在動(dòng)臂機(jī)構(gòu)10上加上一定電壓時(shí)，其臂的運(yùn)動(dòng)在自由端7產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和偏轉(zhuǎn)，并導(dǎo)致負(fù)荷梁30的遠(yuǎn)端25沿跟蹤軸50作橫向移動(dòng)，如圖2所示。
對(duì)于背負(fù)式設(shè)計(jì)，動(dòng)臂機(jī)構(gòu)10以這樣的方式安裝在彎曲件40的遠(yuǎn)端31上，即，連接體6粘結(jié)在舌片32上作為固定端，而連接體7用樹脂與SLD 20粘結(jié)作為自由端，如圖3.2所示。
當(dāng)微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)10通過伺服控制系統(tǒng)獲得一定電壓時(shí)，臂1和2的運(yùn)動(dòng)就會(huì)使自由端7隨SLD 20沿跟蹤軸50偏轉(zhuǎn)，如圖2所示。
對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員來說，可在不背離上述及權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神或范圍的情況下，對(duì)本文所示的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)和硬盤驅(qū)動(dòng)器懸掛件作各種其它的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，它包括具有對(duì)稱軸的可移動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述對(duì)稱軸分成兩部分，它們可以產(chǎn)生相同但方向相反的運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)用壓電材料制成的活動(dòng)臂；在其兩端分別連接所述兩個(gè)活動(dòng)臂的兩個(gè)固定結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，其特征在于所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)包括在所述對(duì)稱軸上的旋轉(zhuǎn)中心，所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)圍繞所述旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，其特征在于所述兩個(gè)活動(dòng)臂分別包括兩個(gè)尺寸相同的半圓部分和兩個(gè)平直部分，它們對(duì)稱地位于對(duì)稱軸的兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，其特征在于所述活動(dòng)臂的所述兩個(gè)半圓部分可以圍繞所述旋轉(zhuǎn)中心形成一個(gè)圓，同時(shí)，其平直部分在同一側(cè)會(huì)合，并保持相對(duì)于所述中心線的對(duì)稱。
5.如權(quán)利要求4所述的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，其特征在于所述固定結(jié)構(gòu)包括把所述兩臂的所述兩半圓部分的兩個(gè)端部連接起來的、在所述圓內(nèi)的實(shí)體；以及把所述兩臂的所述平直部分的端部連接起來的、在所述圓外面的分離實(shí)體。
6.如權(quán)利要求5所述的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，其特征在于所述兩實(shí)體以這樣的方式連接所述兩臂，即，使所述結(jié)構(gòu)中所述兩臂的壓電材料彼此隔離，并且在所述環(huán)形臂和所述圓內(nèi)的所述連接體之間至少有一個(gè)連接點(diǎn)以便改善強(qiáng)度。
7.如權(quán)利要求5所述的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，其特征在于所述兩個(gè)活動(dòng)壓電臂連接到所述兩臂的環(huán)形端部的所述固定連接體的兩個(gè)電極片上，所述電極片同時(shí)接受數(shù)值相同但極性相反的電壓。
8.如權(quán)利要求1所述的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)中的所述壓電材料可以是一層或多層。
9.如權(quán)利要求1所述的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，其特征在于所述連接體的形狀至少是矩形，梯形，圓形或它們的組合中的一種。
10.一種盤驅(qū)動(dòng)器懸掛件，它包括負(fù)荷梁，它具有剛體、近端和遠(yuǎn)端、在所述近端和所述剛體之間的彈簧區(qū)以及所述剛體和所述遠(yuǎn)端之間的連接區(qū)；所述負(fù)荷梁上的彎曲件，用來接納和支撐讀寫頭；以及所述負(fù)荷梁的所述連接區(qū)上的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，所述微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)對(duì)跟蹤控制信號(hào)作出響應(yīng)，使帶有所述彎曲件和所述讀寫頭的所述負(fù)荷梁遠(yuǎn)端相對(duì)于所述剛體沿跟蹤軸運(yùn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的盤驅(qū)動(dòng)器懸掛件，其特征在于所述負(fù)荷梁的所述連接區(qū)包括分別在所述負(fù)荷梁的所述剛體和所述遠(yuǎn)端的兩個(gè)安裝區(qū)；把所述剛體和所述負(fù)荷梁的所述遠(yuǎn)端連接在一起的一個(gè)或多個(gè)連接臂，用以支撐帶有所述彎曲件和所述讀寫頭的所述遠(yuǎn)端，以便相對(duì)于所述剛體沿所述跟蹤軸運(yùn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求11所述的盤驅(qū)動(dòng)器懸掛件，其特征在于所述負(fù)荷梁的所述連接區(qū)的所述連接臂由呈曲線或直線形狀的長條薄片構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求10所述的盤驅(qū)動(dòng)器懸掛件，其特征在于所述彎曲件包括安裝在所述負(fù)荷梁的所述剛體上的實(shí)體部分；安裝在所述負(fù)荷梁遠(yuǎn)端的用于支撐所述讀寫頭的遠(yuǎn)端部分；連接部分，它至少有一個(gè)連接臂把所述實(shí)體部分與所述彎曲件的所述遠(yuǎn)端相連。
14.如權(quán)利要求13所述的盤驅(qū)動(dòng)器懸掛件，其特征在于所述彎曲件的所述連接部分的所述連接臂包括曲線形或直線形長條薄片中的一種。
15.如權(quán)利要求10所述的盤驅(qū)動(dòng)器懸掛件，其特征在于所述微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)以這樣方式安裝在所述負(fù)荷梁或彎曲件的所述連接區(qū)，即，所述微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的一部分安裝在所述負(fù)荷梁和彎曲件中至少一個(gè)的作為固定端的所述剛體上，而另一部分安裝在所述負(fù)荷梁和彎曲件中至少一個(gè)的作為自由端的所述遠(yuǎn)端上，使得所述微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)容易驅(qū)動(dòng)所述固定端沿所述跟蹤軸隨所述讀寫頭運(yùn)動(dòng)。
16.包括盤驅(qū)動(dòng)器懸掛件的盤驅(qū)動(dòng)器，它包括負(fù)荷梁，它具有剛體、近端和遠(yuǎn)端、在所述近端和所述剛體之間的彈簧區(qū)以及所述剛體和所述遠(yuǎn)端之間的連接區(qū)；所述負(fù)荷梁上的彎曲件，用來接納和支撐讀寫頭；所述負(fù)荷梁的所述連接區(qū)上的微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，所述微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)對(duì)跟蹤控制信號(hào)作出響應(yīng)，使帶有所述彎曲件和讀寫頭的所述負(fù)荷梁遠(yuǎn)端相對(duì)于所述剛體沿跟蹤軸運(yùn)動(dòng)。
17.如權(quán)利要求16所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述負(fù)荷梁的所述連接區(qū)包括分別在所述剛體和所述負(fù)荷梁遠(yuǎn)端的兩個(gè)安裝區(qū)；把所述剛體和所述負(fù)荷梁遠(yuǎn)端連接在一起的一個(gè)或多個(gè)連接臂，用以支撐帶有所述彎曲件和所述讀寫頭的所述遠(yuǎn)端相對(duì)于所述剛體沿所述跟蹤軸運(yùn)動(dòng)。
18.如權(quán)利要求17所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述負(fù)荷梁的所述連接區(qū)的所述連接臂由呈曲線或直線形的長條薄片構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求16所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述彎曲件包括安裝在所述負(fù)荷梁的所述剛體上的實(shí)體部分；安裝在所述負(fù)荷梁的所述遠(yuǎn)端的遠(yuǎn)端部分；連接部分，它至少有一個(gè)把所述實(shí)體部分與所述彎曲件的所述遠(yuǎn)端部分連接在一起的連接臂。
20.如權(quán)利要求19所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述彎曲件的所述連接部分的所述連接臂包括曲線形或直線形長條薄片中的一種。
21.如權(quán)利要求16所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)以這樣方式安裝在所述負(fù)荷梁或彎曲件的所述連接區(qū)，即，所述微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的一部分安裝在所述負(fù)荷梁和彎曲件中至少一個(gè)的作為固定端的所述剛體上，而另一部分安裝在所述負(fù)荷梁和彎曲件中至少一個(gè)的作為自由端的所述遠(yuǎn)端上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，它包括具有對(duì)稱軸的可移動(dòng)結(jié)構(gòu)，此可移動(dòng)結(jié)構(gòu)相對(duì)于對(duì)稱軸分成兩部分，它們可以產(chǎn)生相同但方向相反的運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)用壓電材料制成的活動(dòng)臂；兩個(gè)固定結(jié)構(gòu)，它們分別在所述兩個(gè)活動(dòng)臂的兩端連接兩個(gè)活動(dòng)臂。本發(fā)明還涉及與此微動(dòng)臂機(jī)構(gòu)組裝在一起的磁盤驅(qū)動(dòng)器懸掛件。
文檔編號(hào)G11B5/596GK1399776SQ00816015
公開日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2000年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月23日
發(fā)明者商平, 白石一雅, 吳凱, 笠島多聞 申請(qǐng)人:新科實(shí)業(yè)有限公司