用于测量俯仰力矩和滚转力矩的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种用于测量俯仰力矩和滚转力矩的装置。所述装置包括：传感器板，所述传感器板具有水平交叉构件、垂直交叉构件以及连接所述水平交叉构件及所述垂直交叉构件的末端的环绕构件，其中，所述水平交叉构件和所述垂直交叉构件在所述传感器板的中心区域彼此相交；VCM线圈，所述VCM线圈连接到所述传感器板并配置为在向所述VCM线圈施加电流时产生俯仰力矩和滚转力矩；第一应变仪，所述第一应变仪连接到所述水平交叉构件的表面并配置为检测由所述俯仰力矩和滚转力矩引起的水平应变；第二应变仪，所述第二应变仪连接到所述垂直交叉构件的表面并配置为检测由所述俯仰力矩和滚转力矩引起的垂直应变。

Device and method for measuring pitching moment and rolling moment

The embodiment of the invention provides a device for measuring pitching moment and rolling moment. The device comprises a sensor board, the sensor board has horizontal cross member, vertical cross member and connected with the cross member and the vertical cross member end around the horizontal component, wherein the cross member and the vertical cross member intersect with each other in the center area of the sensor board; VCM the coil, the VCM coil is connected to the sensor board and collocation of pitching and rolling moment is applied to the current in the VCM coil; the first strain gauge, the first strain gauge connected to the cross member surface and configured for horizontal strain detection caused by the pitching and rolling moment the second; the second strain gauge and strain gauge connected to the vertical cross member and configured to detect the surface caused by the pitching and rolling moment of the vertical Strain.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及用于测量硬盘驱动器(HDD)音圈马达(VCM)的俯仰力矩和滚转力矩的装置及方法。
技术介绍
如图1所示，HDD(硬盘驱动器)VCM(音圈马达)中有三种力矩产生，即摆动力矩、俯仰力矩和滚转力矩。摆动力矩产生有用功并且是VCM所期望的机械输出，而俯仰力矩和滚转力矩是不期望的副产品，它们会导致严重的共振问题。这些共振会导致HDD故障。为了限制共振的数量和大小，量化俯仰力矩和滚转力矩是有用的。市售的三轴测力传感器(loadcell)，虽然在概念上是可行的，但还未成功测量出HDDVCM的俯仰力矩和滚转力矩。两个问题妨碍了它的使用。首先，分辨率不足以精确地测量这些小的俯仰力矩和滚转力矩。其次，三轴测力传感器所用的传感器要求摆动力矩不超过俯仰力矩和滚转力矩的若干倍。如果该条件不满足，高的摆动力矩将破坏低的俯仰力矩和滚动力矩，从而导致俯仰力矩和滚转力矩的测量不精确。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了用于精确测量俯仰力矩和滚转力矩的方案。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于测量硬盘驱动器(HDD)音圈马达(VCM)的俯仰力矩和滚转力矩的装置，所述装置包括：传感器板，所述传感器板具有水平交叉构件、垂直交叉构件、连接所述水平交叉构件及所述垂直交叉构件的末端的环绕构件，其中，所述水平交叉构件和所述垂直交叉构件在所述传感器板的中心区域彼此相交；VCM线圈，所述VCM线圈连接到所述传感器板并配置为在向所述VCM线圈施加电流时产生俯仰力矩和滚转力矩；第一应变仪，所述第一应变仪连接到所述水平交叉构件的表面并配置为检测由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩所引起的水平应变；第二应变仪，所述第二应变仪连接到所述垂直交叉构件的表面并配置为检测由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩所引起的垂直应变。在一个实施例中，由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩能够基于所检测到的水平应变的读数和垂直应变的读数进行计算，所述水平应变的读数取自所述第一应变仪，所述垂直应变的读数取自所述第二应变仪。在一个实施例中，所述装置进一步包括第一校正元件，所述第一校正元件配置为确定定义水平应变与俯仰力之比的第一常数值，以及定义垂直应变与俯仰力之比的第二常数值；第二校正元件，所述第二校正元件配置为确定定义水平应变与滚转力之比的第三常数值，以及定义垂直应变与滚转力之比的第四常数值；其中，所述俯仰力矩和所述滚转力矩进一步基于所述第一常数值、第二常数值、第三常数值以及第四常数值进行计算。根据一个实施例，为了确定所述第一常数值和第二常数值，将负荷传感器连接到所述VCM线圈以向所述传感器板施加预定俯仰负荷。根据一个实施例为了确定所述第三常数值和第四常数值，将两个负荷传感器连接到所述传感器板以向所述传感器板施加预定滚转负荷。为了精确测量应变仪的输出信号，优选地，所述第一应变仪和第二应变仪中的每一个线连到惠斯顿电桥电路。在本专利技术实施例中，所述传感器板的环绕构件可具有椭圆形形状、圆形形状和矩形形状中的一种形状。根据本专利技术的第二方面，提供一种用于测量硬盘驱动器(HDD)音圈马达(VCM)的俯仰力矩和滚转力矩的方法，所述方法包括：提供传感器板，所述传感器板具有水平交叉构件、垂直交叉构件以及连接所述水平交叉构件及所述垂直交叉构件的末端的环绕构件，其中，所述水平交叉构件和所述垂直交叉构件在所述传感器板的中心区域彼此相交；其中，将VCM线圈连接到所述传感器板，将第一应变仪连接到所述水平交叉构件的表面，将第二应变仪连接到所述垂直交叉构件的表面；使用所述VCM线圈产生俯仰力矩和滚转力矩；使用所述第一应变仪检测所述水平交叉构件的水平应变，所述水平应变由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩引起；使用所述第二应变仪检测所述垂直交叉构件的垂直应变，所述垂直应变由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩引起。在一个实施例中，基于所检测到的水平应变的读数和垂直应变的读数计算所述俯仰力矩和所述滚转力矩，所述水平应变的读数取自所述第一应变仪，所述垂直应变的读数取自所述第二应变仪。在一个实施例中，所述方法进一步包括下述校正步骤：通过第一校正元件校正所述传感器板以确定定义水平应变与俯仰力之比的第一常数值以及定义垂直应变与俯仰力之比的第二常数值；通过第二校正元件校正所述传感器板以确定定义水平应变与滚转力之比的第三常数值以及定义垂直应变与滚转力之比的第四常数值；其中，基于所检测到的俯仰应变和滚转应变、所述第一常数值、第二常数值、第三常数值以及第四常数值计算所述俯仰力矩和所述滚转力矩。为了确定所述第一常数值和第二常数值，在一个例子中，所述第一校正元件包括预定的负荷传感器，其中，通过第一校正元件校正所述传感器板以确定第一常数值和第二常数值的步骤包括：将所述负荷传感器连接到所述VCM线圈，并向所述传感器板施加预定的俯仰负荷；垂直于所述传感器板移动所述负荷传感器的位置以获得多对垂直应变值和水平应变值，所述多对垂直应变值和水平应变值对应于多个俯仰力值，其中，从所述第二应变仪读取所述垂直应变值，从所述第一应变仪读取水平应变值；基于所述多个俯仰力值及多对垂直应变值和水平应变值确定所述第一常数值和所述第二常数值。为了确定所述第三常数值和第四常数值，在一个例子中，所述第二校正元件包括两个连接到所述传感器板的负荷传感器，其中，通过第二校正元件校正所述传感器板以确定第三常数值和第四常数值的步骤包括：将所述的两个负荷传感器连接到所述传感器板，并向所述传感器板施加预定滚转负荷；相对于所述传感器板移动所述的两个负荷传感器的位置以获得多对垂直应变值和水平应变值，所述多对垂直应变值和水平应变值对应于多个滚转力值，其中，从所述第二应变仪读取所述垂直应变值，从所述第一应变仪读取水平应变值；基于所述多个滚转力值及多对垂直应变值和水平应变值确定所述第三常数值和所述第四常数值。本专利技术实施例所公开的用于测量俯仰力矩和滚转力矩的装置具有独特的半刚性结构，这种结构是稳性非常大的，且对摆动力矩不敏感，但对俯仰力矩和滚转力矩敏感。这种独特的半刚性结构消除了摆动/俯仰信号以及摆动/滚转信号之间的串扰，如前所述，如果超出了一定的负荷比，则传统的三轴测力传感器易于产生串扰。该装置的制造成本低，因为它可以用普通的材料和常规的制造技术来生产。这些特性使得设计是非常可取的和独特的，超过了业界的任一解决方案。附图说明图1示出了HDDVCM中产生的摆动力矩、俯仰力矩、滚转力矩。图2是根据本专利技术一实施例的用于测量俯仰力矩和滚转力矩的装置的主视图。图3(a)是使用图2中的装置测量俯仰力矩和滚转力矩的系统的俯视图。图3(b)示出在图3(a)中所示系统中传感器板的线圈与VCM的磁体之间的位置关系。图4是用于校正图2所示装置以确定与俯仰力矩的计算有关的常数的系统的立体图。图5示出通过使用图4所示的系统所获得的校正曲线。图6是用于校正图2所示装置以确定与滚转力矩的计算有关的常数的系统的立体图。图7示出通过使用图6所示的系统所获得的校正曲线。具体实施方式在下面的描述中，列出了许多具体的细节以便提供对本专利技术的各种说明性实施例的透彻理解。然而，应当理解的是，对于本领域技术人员而言，本专利技术实施例可以在没有一些或全部这些具体细节的情况下实施。应该理解，本文所使用的术语仅用于描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量硬盘驱动器HDD音圈马达VCM的俯仰力矩和滚转力矩的装置，所述装置包括：传感器板，所述传感器板具有水平交叉构件、垂直交叉构件以及连接所述水平交叉构件及所述垂直交叉构件的末端的环绕构件，其中，所述水平交叉构件和所述垂直交叉构件在所述传感器板的中心区域彼此相交；VCM线圈，所述VCM线圈连接到所述传感器板并配置为在向所述VCM线圈施加电流时产生俯仰力矩和滚转力矩；第一应变仪，所述第一应变仪连接到所述水平交叉构件的表面并配置为检测由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩所引起的水平应变；第二应变仪，所述第二应变仪连接到所述垂直交叉构件的表面并配置为检测由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩所引起的垂直应变。

【技术特征摘要】
2015.10.14 SG 10201508505T1.一种用于测量硬盘驱动器HDD音圈马达VCM的俯仰力矩和滚转力矩的装置，所述装置包括：传感器板，所述传感器板具有水平交叉构件、垂直交叉构件以及连接所述水平交叉构件及所述垂直交叉构件的末端的环绕构件，其中，所述水平交叉构件和所述垂直交叉构件在所述传感器板的中心区域彼此相交；VCM线圈，所述VCM线圈连接到所述传感器板并配置为在向所述VCM线圈施加电流时产生俯仰力矩和滚转力矩；第一应变仪，所述第一应变仪连接到所述水平交叉构件的表面并配置为检测由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩所引起的水平应变；第二应变仪，所述第二应变仪连接到所述垂直交叉构件的表面并配置为检测由所述VCM线圈产生的俯仰力矩和滚转力矩所引起的垂直应变。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述俯仰力矩和所述滚转力矩是基于所检测到的水平应变的读数和垂直应变的读数进行计算的，所述水平应变的读数取自所述第一应变仪，所述垂直应变的读数取自所述第二应变仪。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：第一校正元件，所述第一校正元件配置为确定定义水平应变与俯仰力之比的第一常数值，以及定义垂直应变与俯仰力之比的第二常数值；第二校正元件，所述第二校正元件配置为确定定义水平应变与滚转力之比的第三常数值，以及定义垂直应变与滚转力之比的第四常数值；其中，所述俯仰力矩和所述滚转力矩进一步基于所述第一常数值、第二常数值、第三常数值以及第四常数值进行计算。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一校正元件包括：负荷传感器，所述负荷传感器连接到所述VCM线圈并配置为将预定俯仰负荷施加到所述传感器板以确定所述第一常数值和所述第二常数值。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二校正元件包括：两个负荷传感器，所述两个负荷传感器连接到所述传感器板并配置为将预定滚转负荷施加到所述传感器板以确定所述第三常数值和所述第四常数值。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一应变仪和所述第二应变仪中的每一个线连到惠斯顿电桥电路。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器板的环绕构件具有椭圆形形状、圆形形状和矩形形状中的一种形状。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一应变仪和所述第二应变仪通过粘接连接到所述传感器板。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述VCM线圈用粘合剂连接到所述传感器板。10.一种用于测量硬盘驱动器HDD音圈马达VCM的俯仰力矩和滚转力矩的方法，所述方法包括：提供传感器板，所述传感器板具有水平交叉构件、垂直交叉构件以及连接所述水平交叉构件及所述垂直交叉构件的末端的环绕构件，其中，所述水平交叉构件和所述垂直交叉构件在所述传感器板的中心区域彼此相交；其中，将VCM线圈连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·苏，郑乐炜，
申请(专利权)人：新加坡微密科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG