[發明專利]用于測量俯仰力矩和滾轉力矩的裝置及方法

有效

• 申請號: 201610899117.7
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106595921B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 史蒂文·蘇;鄭樂煒
• 申請（專利權）人: 新加坡微密科技集團有限公司
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本發明實施例提供了一種用于測量俯仰力矩和滾轉力矩的裝置。所述裝置包括：傳感器板，所述傳感器板具有水平交叉構件、垂直交叉構件以及連接所述水平交叉構件及所述垂直交叉構件的末端的環繞構件，其中，所述水平交叉構件和所述垂直交叉構件在所述傳感器板的中心區域彼此相交；VCM線圈，所述VCM線圈連接到所述傳感器板并配置為在向所述VCM線圈施加電流時產生俯仰力矩和滾轉力矩；第一應變儀，所述第一應變儀連接到所述水平交叉構件的表面并配置為檢測由所述俯仰力矩和滾轉力矩引起的水平應變；第二應變儀，所述第二應變儀連接到所述垂直交叉構件的表面并配置為檢測由所述俯仰力矩和滾轉力矩引起的垂直應變。

技術領域

本發明總體涉及用于測量硬盤驅動器(HDD)音圈馬達(VCM)的俯仰力矩和滾轉力矩的裝置及方法。

背景技術

如圖1所示，HDD(硬盤驅動器)VCM(音圈馬達)中有三種力矩產生，即擺動力矩、俯仰力矩和滾轉力矩。擺動力矩產生有用功并且是VCM所期望的機械輸出，而俯仰力矩和滾轉力矩是不期望的副產品，它們會導致嚴重的共振問題。這些共振會導致HDD故障。

為了限制共振的數量和大小，量化俯仰力矩和滾轉力矩是有用的。市售的三軸測力傳感器(load cell)，雖然在概念上是可行的，但還未成功測量出HDD VCM的俯仰力矩和滾轉力矩。兩個問題妨礙了它的使用。首先，分辨率不足以精確地測量這些小的俯仰力矩和滾轉力矩。其次，三軸測力傳感器所用的傳感器要求擺動力矩不超過俯仰力矩和滾轉力矩的若干倍。如果該條件不滿足，高的擺動力矩將破壞低的俯仰力矩和滾動力矩，從而導致俯仰力矩和滾轉力矩的測量不精確。

發明內容

本發明實施例提供了用于精確測量俯仰力矩和滾轉力矩的方案。

根據本發明的一方面，提供了一種用于測量硬盤驅動器(HDD)音圈馬達(VCM)的俯仰力矩和滾轉力矩的裝置，所述裝置包括：

傳感器板，所述傳感器板具有水平交叉構件、垂直交叉構件、連接所述水平交叉構件及所述垂直交叉構件的末端的環繞構件，其中，所述水平交叉構件和所述垂直交叉構件在所述傳感器板的中心區域彼此相交；

VCM線圈，所述VCM線圈連接到所述傳感器板并配置為在向所述VCM線圈施加電流時產生俯仰力矩和滾轉力矩；

第一應變儀，所述第一應變儀連接到所述水平交叉構件的表面并配置為檢測由所述VCM線圈產生的俯仰力矩和滾轉力矩所引起的水平應變；

第二應變儀，所述第二應變儀連接到所述垂直交叉構件的表面并配置為檢測由所述VCM線圈產生的俯仰力矩和滾轉力矩所引起的垂直應變。

在一個實施例中，由所述VCM線圈產生的俯仰力矩和滾轉力矩能夠基于所檢測到的水平應變的讀數和垂直應變的讀數進行計算，所述水平應變的讀數取自所述第一應變儀，所述垂直應變的讀數取自所述第二應變儀。

在一個實施例中，所述裝置進一步包括第一校正元件，所述第一校正元件配置為確定定義水平應變與俯仰力之比的第一常數值，以及定義垂直應變與俯仰力之比的第二常數值；

第二校正元件，所述第二校正元件配置為確定定義水平應變與滾轉力之比的第三常數值，以及定義垂直應變與滾轉力之比的第四常數值；

其中，所述俯仰力矩和所述滾轉力矩進一步基于所述第一常數值、第二常數值、第三常數值以及第四常數值進行計算。

根據一個實施例，為了確定所述第一常數值和第二常數值，將負荷傳感器連接到所述VCM線圈以向所述傳感器板施加預定俯仰負荷。

根據一個實施例為了確定所述第三常數值和第四常數值，將兩個負荷傳感器連接到所述傳感器板以向所述傳感器板施加預定滾轉負荷。

為了精確測量應變儀的輸出信號，優選地，所述第一應變儀和第二應變儀中的每一個線連到惠斯頓電橋電路。