CN1156651A - 用于研磨滑块的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种研磨硬盘磁头滑块的气浮表面的方法和装置，包括以下步骤：将一个带有研磨磨料的研磨盘安装到研磨模板上，向研磨模板和研磨盘之间的空腔提供负气压，使研磨盘相应研磨模板的形状变形，在与研磨盘接触的滑块上施加研磨力，使滑块相对研磨盘移动。形成与研磨模板形状相应的气浮表面形状。

Description

用于研磨滑块的方法和设备

本发明涉及磁盘驱动器，特别是涉及形成滑块气浮表面的一种方法和装置，使气浮表面具有预先设定的凸起形状，并具有尽量小的整体凸度。

磁盘驱动器的构造通常是大致矩形的壳体，内部具有空腔。空腔是气密的，具有一个位于中心的马达以及至少一个可旋转的存储磁盘。另外，还有磁头组组件，用来使装在滑块上的浮动的读/写磁头相对存储磁盘定位。滑块悬浮在磁盘旋转时产生的空气层上。滑块在磁盘上面悬置，以实现转换器和磁盘外表面上的磁存储介质之间的电磁转换关系。数据块通过转换器写入磁盘或从磁盘读出，电路与外部计算环境的联系通过接口实现。

为了增加磁盘驱动器的数据存储能力，工业开发了许多措施，包括增加磁道密度、增加磁通(bit)密度、产生更强烈的读取脉冲等等。实现上面提到的各种措施的共同特性的方法之一是让滑块相对旋转的磁盘悬浮在更低的高度上。

典型的滑块包括一个六面矩形的金属陶瓷体(如铝钛合金)，它有一个前面、一个后面、一对沿轴向从前面到后面的侧面、一个用万向架安装在磁头组承载梁上的顶面、和一个在驱动器工作时朝向旋转的磁盘的气浮表面。

滑块的气浮表面具有根据空气动力学设计的形状，可以使滑块相对旋转的磁盘以受控的方式悬浮。通常，气浮表面上的肋条具有一个特别的平面，从气浮表面的其余部分向旋转的磁盘方向延伸。肋条可以设计成许多种形状，由期望的悬浮特性决定所要求的几何形状。气浮表面还具有一个斜面或一个台阶，斜面或台阶位于前面边缘，用于相应于传统的接触式停止-起动操作实现快速的浮起。

工作时，滑块可能遇到某些变化，使它不能按受控方式悬浮。特别是，当磁头组组件使滑块从磁盘的内圈磁道向外圈磁道运动时，滑块和磁盘间的线速度矢量显著增加。而且，滑块沿磁盘径向运动时，线速度矢量的方向也改变。于是，线速度矢量数据增加和线速度矢量方向改变的共同作用，使滑块在磁盘外部区域时比在磁盘内部区域时悬浮在更高的高度。

理想的情况，是希望在整个磁盘半径上保持固定的悬浮高度，从使滑块尽可能低地悬浮(如在平均磁盘表面上为0.5-2.0微英寸)，而不会有悬浮高度的变化。所以，设计滑块气浮表面的原则，应当是使气浮表面的尺寸和形状的确定能保证滑块在磁盘上运动时保持固定的悬浮高度。滑块其它悬浮特性包括：斜度、侧倾和偏航角。斜度定义为一条从气浮表面后边延伸与磁盘表面相切的假想线与气浮表面之间的夹角。侧倾定义为滑块在磁盘上运动时的横向倾斜量。偏航角是滑块纵轴线和数据磁道切线之间的夹角。

为了保持固定的悬浮高度，工业上发现，使滑块肋条长度方向相对气浮表面其余部分具有凸起的形状，可以不受角速度变化的影响。这样，具有凸形肋条的滑块可以得到平的悬浮高度图，而不受磁道半径的影响。

但是，也已经发现，凸形肋条的整体凸度会引起不利的后果，例如在磁盘上的悬浮高度不一致和侧偏的增加。所以，希望制造具有严格受控的凸起形状的滑块，同时尽量减小整体凸度的量。

目前，凸形的气浮表面是通过在滑块上表面(与气浮表面相对的面)上涂一层胶来形成的，这样胶层的固化特性会在滑块上作用一个变形力。这个作用力足以使滑块轻微变形，从而在气浮表面上形成凸起形状并具有小的整体凸度。但是，如图5所示，胶层对温度敏感，可能易改变状态，引起气浮表面凸起形状的变化。滑块的温度敏感性意味着装有对温度敏感的滑块的磁盘驱动器在温度变化条件下不具有满意的功能。

于是，随着磁盘驱动器工业在增加容量方面的技术进步工作，特别是在滑块在旋转的磁盘上移动时保持固定的悬浮高度方面，至今尚未解决的一个需求是加工出具有预先设定的凸起形状，具有尽可能小的整体凸度，并对温度变化不敏感的气浮表面的方法和装置。

根据本发明的原理，一种用于研磨磁头滑块的气浮表面的改进的方法和装置，可以得到预先设定的凸起尺寸，并使不需要的整体凸度减至最小。

改进的方法和装置的优点，通过采用柱形研磨表面和与研磨表面连接的气压装置来实现，在气浮表面上形成预先设定的凸形形状。同时，本发明得到了柱形表面，这种柱形表面在作用于其上的负气压解除时可以恢复到大致平面的形状。未受压力作用大致平面的研磨盘需要很小的力来重新变形，以重新作好后续研磨加工的准备。相应地，本发明的一种实施例依靠一种静态下预变形了的研磨盘，它与模板可拆分地连在一起，并与模板之间密封形成压力室。当给压力室提供负气压时，使研磨盘均匀地变形至预先设定的大致凹的形状。另外，本装置上研磨固定装置的安装方法，使本装置可以在凹形研磨盘上按预先设定的路径移动研磨固定装置。这样，装在研磨固定装置上的滑块上研磨出具有尽可能小整体凸度尺寸的预先设定的凸形的气浮表面，而不需要以前方法中的固化胶层。

通过下面对一种优先实施例的详细描述，以及相应的附图，本技术领域熟悉的人员将会对本发明的这些以及其它一些目的、优点、方面和特征有更全面的理解和评价。

附图中：

图1是根据本发明的原理制成的研磨装置的等角视图。

图2是图1的研磨装置中的研磨盘轮廓的等角视图。

图3a是图2中研磨盘外廓的俯视图。

图3b是图2中研磨盘外廓从3b-3b线切开的横截面图。

图3c是图3b横截面图的边缘局部放大视图，它描述了周边密封情况。

图4是研磨盘外形变量表，它构成了期望的研磨盘的几处凹陷，这些凹陷相应地形成了滑块的多个凸起的轮廓。

图5是一张图表，它画出了现有技术的滑块的凸起尺寸随温度的变动情况，图中还示出了用图1中装置制造的同样型号的滑块其凸起尺寸随温度的变动情况。

参照图1，2，3a，3b和3c，按照本发明的原理制成的滑块研磨装置，包含有一个大致矩形研磨模板30，它有一个中凹的上表面20和一个圆柱形空腔40。空腔40(壁面)上有一个中心孔50以安装定位销60。研磨盘80上也有一中心孔70，定位销60与之对齐并穿过它。研磨盘80以传统的方式布满了工业金刚石磨屑。研磨盘80位于模板30的凹陷上表面20的上面并与之紧密接触，这样就在空腔40中，由于周边密封90的存在而形成了一个气密的压力腔。

在腔40的底部区域，有多条均匀排列的凸起肋条100，各肋条间分布着相应数目的凹槽110。每个凹槽110形成了一个气流通道。在腔40的底部区域还横贯有一条中央气流通道120，前述的每个气流通道都与之相连通。中央气流通道120与连接头130相连，130用以和腔40外的负气压源(如真空泵)相连通。

负的空气压力通过连接头130加到空腔40中，使研磨盘向下朝腔40变形，直到研磨盘80与凸起肋条100相接触，这样研磨盘80就具有了预定的凹陷形状。研磨盘80的变形应保证在该研磨盘材料的弹性限度之内。一旦撤去负压，则研磨盘80回复到原先的，基本是平面的外形轮廓。

模板30在其外围区域有一组孔140以旋入螺母。每个螺母穿过第一组孔140并且旋入相应的第二螺纹孔中(图中未示出)，这些螺纹孔位于一组柱形板支承件150上，该支承件用于将模板30安装到装置10上。支承件150的另一端与常规的底座160相连。

研磨装置10还有一个悬臂式研磨臂170，它有一个延伸的平板件并且有第一末端175和第二末端180。第一个末端与悬臂支持块190可枢轴转动地相连。悬臂支撑块190进而与第一滑动支架200相连，以实现X轴向的相对运动。第一滑动支架200再与第二滑动支架210相连以实现Y轴向的相对运动。第一滑动支架210和第二滑动支架210可以以任何合适的驱动方式驱动，如马达，螺线管，气动或波动等等。研磨臂170的第二末端180有一个矩形孔220，该孔用以安装研磨固定某种型式的研磨固定装置，该种型式的装置可从Kindler.U.S.5468177，“磁盘滑块的研磨固定装置”中得知。以后该装置就加入本参考的内容之中。

气缸支架组件230就位于研磨臂的第一末端170和第二末端180之间，并且在工作过程中，向研磨固定装置施加一个受控的，垂直向下的，以克为单位的载荷力。该组件230有一个可枢轴转动的圆柱体240和一个载荷力施加装置250。

按照本发明所述的原理，其工作方式包含以下步骤：

安装研磨盘80，使其与模板30的凹形上表面20接触。

在模板30的腔中施加一负压以使研磨盘80变形至预定的凹陷形状。

将待研磨的滑块安装到研磨固定装置上。

为气缸支架组件230设定一个以克为单位的载荷力，从而维持研磨盘和待研磨滑块的气浮表面间的额定的克载荷力。

在研磨盘80的上表面喷洒润滑剂。

将研磨固定装置安装到研磨臂的空腔220中，这样安装于固定装置上的滑块具有同样的气浮表面的取向，该研磨固定装置安装于研磨臂空腔220中，这样，安装于其上的滑块的气浮表面上的肋条与模板30的腔40的突起肋条100以及凹槽110呈平行关系。

将气缸支架组件230可枢轴转动地固定于合适的位置，这样加载装置250可以对研磨固定装置施加一个向下的力。

设定一定数量的研磨臂170的研磨行程，以磨去滑块气浮表面上相应层数的材料。

运转装置10以达到预定量的研磨行程。

消除由加载装置250作用在研磨固定装置上的力。

转动空气柱支架组件230。

从研磨臂170的腔220中移去研磨固定装置。

从滑块上去掉润滑剂。

监视研磨材料的磨损情况。通过增加研磨行程量来补偿研磨盘80的磨损量。

撤去模板30的腔40中的负压，

在作下一个滑块研磨操作前，将研磨盘80转动一预定的周边距离。

对于那些本领域熟练的技术人员，只要不改变本发明的精神，并且考虑了前面的对优先实施方案的描述，那么许多变动和修正将是显然的。下面的权利要求详细地指出了它的范围。这里的描述和公开的内容是通过示例加以说明的，不能认为这些内容限制了本发明的范围，本发明的范围将在以下的权利要求中作更详细的描述。

Claims (21)

1.一个用以研磨滑块的装置包括：

一个具有凹形上表面的研磨模板。一组构成上表面基本区域的轮廓肋条，在轮廓肋条之间有多个相互连通的气道，

在模板的上表面放置了研磨盘，

在模板的上表面和研磨盘之间有一道周边气密封带。

真空装置以在气道中形成负压，它使研磨盘朝凹形上表面变形并且靠到其上的轮廓肋条，从而形成预定的研磨几何形状，

一个用于固定研磨固定装置的研磨臂，该固定装置至少可以固定一个待研磨的滑块，

一个可以施加载荷的装置，它在研磨操作时研磨固定装置施加一个克载荷力从而使滑块朝研磨盘压紧。

2.如权利要求1所述的滑块研磨装置，还包含有一个引导定位机构，它使研磨盘固定于模板上表面的相应位置。

3.如权利要求2所述的滑块研磨装置，其中在研磨盘和模板两者中，在其中的一个上形成一个定位销，而在另外一个上具有孔以与定位销相配合。

4.如权利要求3所述的滑块研磨装置，其中研磨盘大致呈圆形，并且有一个穿过中心的定位销，在模板上有一相应的中心孔与该定位销配合，这样可使研磨盘对中并且在没有负压时，可使研磨盘在模板上转动。

5.如权利要求1所述的滑块研磨装置，其中研磨盘的变形在研磨盘材料的弹性特性限度之内，这样在撤去负压时可以使研磨盘回复到原先的平板形状。

6.如权利要求1所述的滑块研磨装置，其中研磨臂还有一个伸长的平板或元件，它有第一和第二两个末端，第一末端与研磨臂支撑块可枢轴转动地相连，而该支撑块进而与第一滑动支架相连从而实现X轴向的相对运动，该第一支架进而与第二滑动支架相连从而实现Y轴向的相对运动，研磨臂的第二个末端有一孔以安装研磨固定装置。

7.如权利要求6所述的滑块研磨装置，其中用以施加力的装置有一个气缸支架组件，它位于研磨臂的第一和第二末端之间。

8.如权利要求7所述的滑块研磨装置，其中研磨臂可以给研磨固定装置提供一种线性运动，从而固定于其上的多个滑块可以同时得到研磨。

9.如权利要求8所述的滑块研磨装置，其中研磨是沿着一条直线路径进行，从而在每个滑块的气浮表面上形成预定尺寸的突形。

10.如权利要求8所述的滑块研磨装置，其中研磨臂的线性运动由连接于第一和第二滑动支架上的马达驱动进行。

11.如权利要求8所述的滑块研磨装置，其中线性运动是由作用于气缸中的空气压力来驱动，该气缸连接第一和第二滑动支架。

12.如权利要求1所述的滑块研磨装置，其中研磨盘在研磨操作过程中保持静止。

13.如权利要求1所述的滑块研磨装置，其中研磨盘在其大致平面状时填充以金刚石磨屑材料。

14.如权利要求1所述的滑块研磨装置，其中所述轮廓肋条大致均匀间隔分布。

15.如权利要求1所述的滑块研磨装置，其中研磨模板有一个柱形的，凹陷的上表面。

16.对滑块研磨装置的操作方法包含以下步骤：

将填有研磨材料的研磨盘安装到模板上；

对研磨模板的空腔施加负压，使研磨盘朝向模板变形从而具有与模板上表面相同的形状；

对滑块施加一研磨压力从而使之与研磨盘相接触；

使滑块相对于研磨盘移动，从而形成一个与模板表面相应的气浮表面的形状。

17.按权利要求16所述的方法还包括以下的步骤：在开始研磨移动以前在研磨盘上涂以润滑剂，并且在研磨以后撤去滑块上的润滑剂。

18.权利要求16所述的方法，在将滑块沿着研磨盘移动的步骤中，还包括将滑块安装到滑块固定装置中，并且将固定装置相对研磨盘以预定数目的研磨行程线性地往复运动。

19.按权利要求16所述的方法，其中在对滑块施加一定的研磨力及将滑块相对于研磨盘移动时，包括将滑块安装到滑块固定装置中，对固定装置施加一研磨力，并且将固定装置沿着研磨盘线性地往复运动并达到预定数量的研磨行程。

20.按权利要求19所述的方法，还包括以下步骤：将研磨固定装置安装到研磨臂的空腔中，使安装于固定装置中的滑块的气浮表面上的肋条，与模板上突起的肋条相平行。

21.按权利要求16所述的方法，进而还包括以下的步骤：

监视研磨盘上研磨材料的磨损情况，并通过增加作用在滑块上的研磨行程来补偿材料的磨损，

撤去模板空腔里的负压，

在对空腔再次施加负压以前，将研磨盘转过一定的角度，在研磨盘未使用过的区域继续进行研磨操作。

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