用於檢查機械工件的構件的裝置和方法

2023-05-01 16:10:06 2

專利名稱：用於檢查機械工件的構件的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於檢查機械工件的構件的相對姿態(attitude)的光電系統，該光電系統包括底座、參考系統、光電檢測系統和處理單元，其中，所述參考系統連接到所 述底座上，並用於使機械工件參照設置在預定位置，所述參考系統包括固定支撐件，該固定 支撐件限定參考平面並用於與機械工件的定位表面配合，所述處理單元用於接收和處理光 電檢測裝置的信號。本發明還涉及一種利用光電系統檢查機械工件的構件的相對姿態的方 法，該方法包括如下步驟使機械工件的第一構件參照參考系統，將待檢查的機械工件鎖定 在檢查位置上。
背景技術：
現有的硬碟存儲器或者「硬碟」用於電子系統如計算機中，以用於存儲和調用數 據。硬碟一般包括一個或者多個磁讀/寫頭，所述磁讀/寫頭連接到滑觸臂上，並放置在旋 轉磁碟的表面附近。在現有硬碟中，當磁碟被驅動旋轉時，在所述磁碟和滑觸臂之間形成一 層薄的空氣墊，使所述滑觸臂能夠「浮置」在磁碟上方幾十微米的距離處，或者更少。在磁 盤旋轉的過程中，磁讀/寫元件可以沿磁碟上的磁軌讀/寫數據位。公知地，現有硬碟中使用的磁頭非常複雜和精密，因此需要在裝配到硬碟上之前 進行檢查。通常，當磁頭已經組裝到「磁頭懸架組件」(HGA)中或者一個或多個HGA已經組裝 至IJ「磁頭臂組件」(HSA)中時，就需要對磁頭進行檢查。一般情況下，所述HGA包括具有相關 滑觸臂的磁頭和通過連接件與該磁頭連接的彈性薄板。每個薄板具有與安裝磁頭的端部相 反的一端，該一端連接到具有多個相平行的翼的E形支持件或者「E形塊」。E形塊和HGA的 組件稱為HSA，用於在一個或多個磁碟的單面或雙面上讀或寫。為了使磁頭在磁碟上移動， 所述HAS還包括軸承，所述軸承將所述HAS連接到硬碟的固定構件上，並使所述HAS能夠在 VCM( 「音圈電機」)類型的電機的控制下旋轉。在將HAS組裝到硬碟中之前，對所述HAS所執行的檢查操作一般包括對磁頭、相關 滑觸臂以及E形塊的翼的尺寸和姿態的檢查。這種檢查操作通過專用系統來執行，所述專 用系統通常包括支撐結構、待檢查的HAS的參考和鎖定裝置、檢查裝置和HAS的移動裝置， 其中，所述HAS的參考和鎖定裝置用於參考和鎖定所述HAS於所述支撐結構，所述檢查裝置 用於檢查HAS的尺寸和姿態(「旋轉」角(roll angel)和「傾斜」角(pitch angle))是否 符合工程規範，所述HAS的移動裝置用於相對於檢查裝置來旋轉和/或平移HAS。歐洲專利No. EP 1029219B1公開了一種用於檢查機械工件(如HAS滑觸臂)的位 置和/或形狀偏差的光電裝置，其中，所述光電裝置包括底座、鎖定和參考系統、檢測裝置、 處理單元和旋轉系統。所述鎖定和參考系統用於待檢查的HAS的E形塊，所述檢測裝置帶 有光電系統，所述檢測裝置用於提供指示構件位置的信號，所述處理單元用於處理由檢測 裝置所提供的信號，所述旋轉系統能夠使所述工件和光電系統之間相互旋轉。在所述HAS 和光電系統相互旋轉的過程中，利用光電系統來檢測指示滑觸臂的空間位置的信號。當進行上述過程時，所述信號能夠提供與滑觸臂相對於由底座限定的參考平面的尺寸和/或姿 態有關的信息。國際專利申請公布文本No. WO 2006/097445公開了一種光電裝置，該光電裝置可 以檢查機械工件的尺寸和姿態，特別是HAS滑觸臂，並且該機械工件的尺寸要比專利No. EP 1029219B1中所示儀器檢查的機械工件更小。專利公布文本No. WO 2006/097445中公開的光電裝置包括底座、鎖定和參考系 統、平移系統和旋轉系統，所述鎖定和參考系統用於待檢查的HAS的E形塊，所述平移系統 和旋轉系統能夠使所述工件和光電系統之間相互平移和旋轉。在所述相互平移和旋轉過程 中，光電裝置產生可以指示待檢查的HAS的滑觸臂的位置的信號。這種裝置的計量精度非 常高，並且可以測量出滑觸臂參考由底座限定的定位平面的高度和姿態。在之前所提到的專利文件所公開的儀器中，滑觸臂姿態的檢查在檢查狀態下進 行，並且受HAS的E形塊的影響，這是因為待檢查部件的設置是由E形塊與鎖定和參考系統 的連接而確定的。工作狀態指HAS已經與相關硬碟裝配在一起的狀態，在該工作狀態下，所述HAS滑 觸臂的姿態一般與之前檢查的姿態不同，這是由於不僅所述E形塊姿態會產生影響，軸承 姿態也會產生影響，所述軸承連接到所述硬碟的適當支座上，因此決定了所述工作狀態下 HAS的整體姿態。也就是說，無論是否參考E形塊來檢查滑觸臂的姿態，都沒有考慮所述HAS 的工作狀態，這樣就可能產生誤差。換句話說，在檢查狀態下具有根據工程規範的姿態的滑 觸臂可能在工作狀態下具有不同於工程規範的姿態，反之亦然。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於硬碟HAS的檢查裝置和相關方法，所述檢查裝置和 相關方法能夠克服現有裝置和方法的缺點。該目的和其他目的通過分別根據權利要求1和6所述的靜態型的光電系統和檢查 方法來實現。根據本發明的光電檢查系統可以檢查HAS構件(如軸承)的姿態特徵，上述姿態 特徵對於評價滑觸臂的設置是非常重要的，因而對評價具有極高精準度的讀/寫頭的設置 也是非常重要的。


下面結合作為非限制性實施方式給出的附圖對本發明進行詳細地描述，其中圖1為根據本發明的檢查系統的透視圖，為了簡單起見省略了一些元件；圖2為圖1中所示的檢查系統的部件的透視圖；圖3為沿圖2中所示的部件XZ平面的縱向截面圖。
具體實施例方式圖1所示為根據本發明的用於HAS的光電檢查系統1的簡化視圖，該光電檢查系 統1包括底座2、鎖定系統4和檢測系統，其中所述底座2支撐參考系統40，所述參考系統40 用於待檢測的所述HAS的E形塊29。所述鎖定系統4可以為具有杆5的現有類型，所述杆5將用於鎖定E形塊29的浮置球6運送到固定支撐件，具體來說是參考管嘴3 (nosepiece)。所述檢測裝置可以為如光電投影型檢測裝置，由於所述光電投影型檢測裝置本身為公知技 術，因此用塊A和B分別簡化表示發射器和接收器。處理單元C連接到所述光電系統，具體 與接收器B相連，用於處理所述光電系統所提供的信號。所述參考系統40包括參考管嘴3、浮置裝置10、球12、插入件13和參考平面27 (圖 2和3)。所述參考管嘴3定義XYZ參照系並連接到所述底座2，該參考管嘴3實際上為圓柱 形並具有縱向通孔7、兩個側開口 8和9和環狀參考表面25，所述縱向通孔7定義Z方向， 所述環狀參考表面25用於待檢查的HAS的E形塊。所述參考管嘴3還包括下開口 14，球 12容納在所述下開口 14中並可以沿Z方向滑動。更具體地說，所述球12設置在所述插入 件13和浮置裝置10之間，並與所述插入件13 (如氣動氣缸)接觸，所述浮置裝置10部分 容納在通孔7中並可以在管嘴3中浮置。所述浮置裝置10包括限定可調整平面的浮置件 11，該浮置裝置10被未圖示的螺釘鎖定在支撐件15和具有支撐表面26的浮置管嘴16之 間。所述浮置件11具有合適的形狀(這將在下文對其進行詳細描述)並主要沿著相對於 Z橫向的方向延伸。所述浮置件11突出於所述參考管嘴的側開口 8和9，並且包括第一成形端部17， 該第一成形端部17具有兩個縱向平面18和19，該兩個縱向平面18和19相互會聚並在所 述浮置件11的中間縱向部分形成邊緣20。所述端部17還包括厚度減小的檢查部分21，該 檢查部分21相對於由整個浮置件11所限定的可調整平面限定有坡度平面31，例如坡度小 於10°。所述浮置件11的與所述第一端部縱向相反的端部22包括用於導向銷24的槽23， 所述導向銷24連接到底座2。所述光電檢查系統1能夠以靜態方式檢查HAS的軸承的旋轉角和傾斜角，所述角 定義為所述軸承圍繞垂直於Z方向的X和Y方向的旋轉布置。下面對所述光電檢測系統1的操作方法進行更加詳細地描述。在初步校準階段，對圖3中部分可見的HAS樣品32進行檢查，以確定樣品姿態，之 後在HAS的軸承上進行的姿態檢測將會參照此樣品姿態。HAS樣品一般不包括所述軸承，但 是其形狀包括外表面33，該外表面33再現所述軸承的工作表面的理論布置，而所述工作表 面限定所述HAS的工作姿態。因此，通過將HAS的薄板與浮置件11平行設置，並與所述端 部17對齊，所述HAS樣品32在第一構件(具體是相關E形塊)的定位表面34設置並參照 於所述參考管嘴3的參考表面25上，並由鎖定裝置4的浮置球6鎖定在預定的檢查位置。 當所述HAS樣品32鎖定在所述預定檢查位置，所述氣動活塞驅動，以將球12推向所述浮置 裝置10的支撐件15，這又驅動該支撐件15與所述HAS樣品32的第二構件相接觸，具體與 上述外表面33相接觸。因此，所述浮置管嘴16的支撐表面26完全倚靠在所述HAS樣品32 的外表面33上，並再現所述HAS樣品32的姿態。由於所述浮置件11與浮置管嘴16結合 為一體，所述浮置件11也具有與所述HAS樣品32相同的姿態。應該需要注意的是，儘管所 述E形塊參照所述參考管嘴3，所述浮置件11與所述HAS樣品32的外表面33相接觸，所述 外表面33再現軸承並具有所述軸承的姿態，而不需要考慮所述E形塊的姿態。如上所述，所使用的光電檢測裝置為公知的投影型光電檢測裝置，該光電檢測裝 置包括發射器A，該發射器A發射朝向接收器B行進的紅外線光束(如圖1中虛線部分簡單 表示，並且用參考數字28來表示)，所述接收器B包括多個光電探測器。機械工件位於發射器A和接收器B之間，從而部分地遮擋發射光束28，因此只有所述發射光束28的一部分被 接收器B接收到。被接收器B檢測到的所述發射光束28的一部分通過本身公知的方式提 供關於所述機械工件的尺寸的信息。所述光電裝置設置為發射光束28實質上位於垂直於所述X方向的YZ平面，並且 所述浮置件11位於發射器A和接收器B之間。因此，所述浮置件11遮擋所述發射器A發 射的發射光線28，並決定接收器B上的陰影區域。具體地說，所述光電裝置在預定的橫向截 面檢測所述浮置件11的厚度尺寸或者「實際」厚度，該厚度與沿所述浮置件11相關截面的 投射的Z方向的長度相等。在所述檢查部分21的橫截面，由所述光電裝置檢測到的 所述「實際」厚度取決於 所述平面31相對於平面XY的坡度。該坡度既取決於浮置件11的幾何特性，也取決於浮置 件11的姿態，該姿態由所述HAS樣品32的外表面33的旋轉角(roll angle)確定，如上所 述。在對所述HAS樣品32進行校準階段的過程中，假定在所述檢查部分21的預定橫截面 檢測到的所述浮置件11的厚度尺寸對應於0度旋轉角。根據所述平面31相對於由浮置件11所限定的可調整平面的坡度，對於所述旋轉 角度的有限值來說，可以檢測所述旋轉角的變化為正值或負值。否則，如果平面31與所述 可調整平面平行，則在兩個方向上發生的旋轉都會導致檢測厚度尺寸的增加。相反地，當所 述平面31具有合適的坡度時，實際厚度的量取決於所述浮置件11的旋轉方向。參考圖2， 通過例子應該注意到的是，當所述浮置件11圍繞X方向順時針旋轉，所述實際厚度增加；反 之，當所述浮置件11逆時針旋轉時，所述實際厚度減小。通過利用光電檢測裝置對所述邊緣20的平面XZ上的高度和傾斜的檢查，還可以 檢查所述浮置件11的高度和傾斜角，因而還可以檢查所述HAS樣品32的外表面33的高度 和傾斜角。需要注意的是，對於所述旋轉角的有限變化來說，所述邊緣20在所述橫截面限 定所述浮置件11的實際厚度的上端，並且不會被所述端部17的其他點遮擋。例如參照所 述參考平面27，高度參考值可以與所述邊緣20在預定橫截面的高度相關聯。通過在至少一 個包括所述邊緣20的不同的橫截面上重複浮置件11的高度檢查，並以公知方式對獲得的 結果進行處理，能夠檢查所述傾斜角。在這種情況下，還可以使零值與HAS樣品32裝配時 檢測的高度和傾斜角的值相關聯。當完成初步校準階段時，就可以開始真正的檢查，並用需要檢查的HAS替換HAS樣 ΡΠ 32ο與前面介紹的相類似，通過E形塊29的適當定位表面，使所述HAS參照設置於環 形參考表面25，並且利用鎖定裝置4鎖定於預定檢查位置。當HAS的檢查位置確定時，氣動 活塞13動作，以推動浮置裝置10與HAS軸承的相應工作表面接觸。因此，根據高度、旋轉 角和傾斜角，所述浮置件11和相關的可調整平面具有所述HAS軸承的工作表面的姿態，這 和之前關於所述HAS樣品32的情況有所不同。實際上，通過單元C對接收器B提供的信號所進行的處理，通過將該信號與所述 HAS樣品32的校準階段中檢測的高度、旋轉角和傾斜角的值相對比，能夠獲得HAS軸承的高 度、旋轉角和傾斜角。在不脫離本發明的保護範圍的情況下，可以對光電檢測系統作出修改。也可以使 用具有與上述構件不同的尺寸形狀的構件。具體地說，所述浮置件11可以有不同的形狀，例如，其邊緣20和鄰接平面21可以顛倒設置或者具有不同的坡度.
權利要求
一種用於檢查機械工件的構件的相對姿態的光電系統，該光電系統包括底座(2)；參考系統(40)，該參考系統(40)連接到所述底座(2)並使所述機械工件參照設置在預定位置，所述參考系統包括固定支撐件(3)，該固定支撐件(3)限定參考平面(XY)並用於與所述機械工件的定位表面(34)配合；光電檢測裝置(A，B)；和處理單元(C)，該處理單元(C)用於接收和處理所述光電檢測裝置(A，B)的信號；其特徵在於，所述參考系統(40)還包括浮置裝置(10)，該浮置裝置(10)相對於所述固定支撐件(3)浮置並用於與其相對姿態需要進行檢查的構件的工作表面(33)配合，所述浮置裝置(10)包括浮置件(11)，該浮置件(11)限定可調整平面，該可調整平面用於與所述光電檢測裝置(A，B)配合。
2.根據權利要求1所述光電系統，其中所述光電檢測裝置(A，B)用於提供指示所述浮 置件(11)的部分(17，21)的位置和/或尺寸的信號，所述處理單元(C)用於提供與待檢查 的所述機械工件的所述構件的相對姿態有關的信息。
3.根據權利要求1至2中的任意一項所述的光電系統，其中所述浮置件(11)包括檢查 部分(21)，該檢查部分(21)具有相對於所述可調整平面傾斜的平面(31)。
4.根據權利要求1至3中的任意一項所述的光電系統，其中所述浮置件(11)包括兩個 縱向平面(18、19)，該兩個縱向平面會聚，以在所述浮置件(11)的中間縱向部分形成邊緣 (20)。
5.根據上述任意一項權利要求所述的光電系統，其中所述浮置裝置(10)包括與所述 浮置件(11)結合為一體的浮置管嘴(16)，該浮置管嘴(16)限定形成支撐表面(26)並用於 與所述機械工件的所述構件的所述工作表面(33)配合。
6.一種利用光電系統(A，B)檢查機械工件的構件的相對姿態的方法，該方法包括以下 步驟使所述機械工件的第一構件參照參考系統(40)；和將待檢查的所述機械工件鎖定在檢查位置；其特徵在於，使包括浮置件(11)的浮置裝置(10)與所述工件的第二構件接觸；以及利用所述光電系統(A，B)對所述浮置件(11)的部分(17、21)進行尺寸和位置的檢查。
7.根據權利要求6所述方法，其中所述待檢查的所述機械工件為包括E形塊和軸承的 磁頭臂組件(HSA)，所述第一構件為所述E形塊，所述第二構件為所述軸承。
8.根據所述權利要求6和7中任意一項所述方法，其中對所述浮置件(11)的構件(31、 20)的尺寸和位置檢查的所述步驟包括在橫向截面對所述浮置件(11)的厚度尺寸的檢查。
全文摘要
一種用於檢查磁頭臂組件(HSA)(32)的構件的相對姿態的光電系統，該光電系統包括底座(2)；與底座連接的參考系統(40)，該參考系統(40)具有與HSA的定位表面配合的固定支撐件(3)和相對於固定支撐件浮置並與所述HAS的工作表面(33)配合的浮置裝置(10)；光電檢測裝置；以及處理單元，該處理單元用於接收和處理光電檢測裝置的信號。浮置裝置包括與光電檢測裝置配合的浮置件(11)。一種利用光電系統檢查機械工件的構件的相對姿態的方法，該方法包括如下步驟使HAS的第一構件參照參考系統；將所述HAS鎖定在檢查位置上；使具有浮置件(11)的浮置裝置接觸所述HAS的第二構件；利用光電系統對浮置件的構件進行尺寸和位置的檢查。
文檔編號G11B21/24GK101802546SQ200880107572
公開日2010年8月11日 申請日期2008年9月18日 優先權日2007年9月19日
發明者R·西普裡亞尼, S·羅馬尼奧利 申請人:馬波斯S.P.A.公司