ITBO20070636A1 - Apparecchiatura per il controllo di pezzi meccanici, e relativi dispositivo e metodo di riferimento e bloccaggio - Google Patents

Description

«Apparecchiatura per il controllo di pezzi meccanici, e relativi dispositivo e metodo di riferimento e bloccaggio»,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo di riferimento e bloccaggio per un pezzo meccanico da controllare, comprendente una base di appoggio; un'ogiva di riferimento fissata alla base di appoggio che definisce una direzione longitudinale Z, con un'apertura atta a cooperare con il pezzo meccanico da controllare; ed un dispositivo di spinta comprendente un elemento di spinta e riferimento atto spingere e riferire il pezzo meccanico rispetto all'ogiva in una posizione di controllo.

L'invenzione riguarda inoltre un'apparecchiatura optoelettronica di controllo comprendente un tale dispositivo di riferimento e bloccaggio

L'invenzione riguarda anche un metodo per il controllo dimensionale e/o di forma di un pezzo meccanico, comprendente i passi di posizionare il pezzo da controllare su un'ogiva di riferimento che definisce una direzione longitudinale; generare una forza di riferimento per posizionare il pezzo in una posizione di controllo; generare una forza di serraggio per serrare il pezzo in posizione di controllo; effettuare il controllo dimensionale e/o di forma del pezzo meccanico con un dispositivo di rilevamento di tipo optoelettronico atto a fornire segnali indicativi della posizione di parti del pezzo meccanico da controllare, detti segnali essendo atti ad essere elaborati da un'unità di elaborazione; rimuovere la forza di riferimento e la forza di serraggio; e rimuovere il pezzo.

Sono note unità di memorizzazione a disco fisso, o "hard disk", per memorizzare e richiamare dati, utilizzate in sistemi elettronici quali per esempio computer. Gli hard disk comprendono tipicamente una o più testine con elementi magnetici di lettura/scrittura connessi a pattini, o "slider", posizionate in prossimità di una superficie di un disco magnetico rotante. Allorché il disco magnetico è posto in rotazione, un sottile cuscinetto d'aria si forma tra disco e slider, permettendo a quest'ultimo di "galleggiare" sul disco ad una distanza che, negli hard disk attuali, è dell'ordine delle poche decine di nanometri, o anche meno. Durante la rotazione del disco, gli elementi magnetici di lettura/scrittura possono essere impiegati per leggere/scrivere bit di dati lungo una traccia magnetica sul disco magnetico.

È noto che le testine utilizzate nei moderni hard disk sono componenti molto complessi e delicati e di conseguenza sono controllate prima di essere montate negli hard disk. Tipicamente, le testine sono controllate una volta assemblate in "Head Gimbal Assembly" (HGA) o una volta che uno o più HGA sono assemblati in un "Head Stack Assembly" (HSA). Tipicamente, l'HGA comprende una testina con relativo slider, ed una lamella elastica a cui la testina è connessa tramite uno snodo. Le lamelle sono connesse ad una estremità, opposta a quella che reca la testina, ad un supporto con una pluralità di alette mutuamente parallele a forma di E, chiamato "E-block". L'insieme dell'E-block e degli HGA è chiamato HSA ed è utilizzato per leggere o scrivere su una o entrambe le facce di uno o più dischi magnetici. L'HSA comprende inoltre un cuscinetto mediante il quale è accoppiato a parti fisse dell'hard disk e che gli consente di ruotare, in risposta ad un momento applicato da un motore di tipo VCM ("Voice Coil Motor"), per spostare le testine magnetiche sui dischi magnetici.

Le operazioni di controllo effettuate sull'HSA prima di essere montato sull'hard disk prevedono tipicamente controlli dimensionali e di assetto delle testine e dei relativi slider.

Tali controlli vengono effettuati con sistemi dedicati che comprendono una struttura di appoggio, dispositivi di riferimento e bloccaggio dell'HSA da controllare per riferire e bloccare l'HSA alla struttura di appoggio in una posizione di controllo, dispositivi di controllo, per esempio di tipo ottico, per controllare la rispondenza delle caratteristiche dimensionali e di assetto dell'HSA alle specifiche di progetto, e sistemi di movimentazione per posizionare l'HSA in posizione di controllo e rimuoverlo una volta che il controllo sia stato terminato.

Sono noti nell'arte differenti dispositivi di riferimento e bloccaggio per HSA da controllare. Per esempio, un dispositivo di bloccaggio e riferimento per HSA che comprende molle di spinta per spingere il cuscinetto dell'HSA a battuta contro una parete a V solidale alla struttura di appoggio è stato sviluppato dal richiedente della presente domanda, ed è illustrato in figure 1 e 2.

Il dispositivo di riferimento e bloccaggio 1 comprende una base di appoggio 2 su cui è fissata un'ogiva di riferimento 3 che definisce un'asse longitudinale Z. L'ogiva di riferimento 3 comprende un foro longitudinale 4 con un'apertura superiore atta a cooperare con una porzione filettata di estremità, o codolo 11, di un cuscinetto di un HSA (illustrato solo in figura 2 per motivi di semplicità e chiarezza). Il foro longitudinale 4 è sagomato per comprendere superfici longitudinali 6 e 7 convergenti a formare una sede a V 8. Il codolo è inserito nell'apertura superiore del foro longitudinale 4 ed è spinto in una posizione di controllo contro la sede a V 8 da una forza che agisce sostanzialmente lungo una direzione X perpendicolare all'asse Z, esercitata per esempio da una molla 9 orizzontale solidale all'ogiva 3 attuata da un attuatore pneumatico 15 non illustrato in figura 1 per motivi di chiarezza. In figura 2 è illustrata in maniera estremamente semplificata una sezione trasversale su un piano XY trasversale all'asse Z dell'apparecchiatura di riferimento e bloccaggio 1, che mostra come la molla 9 spinga, attraverso un rinvio meccanico 10 il codolo 11 dell'HSA contro la sede a V 8. In figura 1 è mostrato un comparatore lineare a movimento assiale 16 che controlla la posizione del rinvio meccanico 10. Successivamente, per evitare che l'HSA possa spostarsi rispetto alla posizione di controllo durante le seguenti operazioni di controllo, che prevedono anche per esempio l'inserimento di un pettine, o comb, di misura 12 tra gli HGA, una spinta sostanzialmente lungo l'asse Z è esercitata sull'HSA da una sfera flottante (non illustrata per motivi di chiarezza) di un dispositivo di serraggio 13, così da spingere opportune prime superfici dell'HSA a battuta contro un'opportuna seconda superficie 14 dell'ogiva 3.

A causa di attriti inevitabilmente presenti tra codolo 11 del cuscinetto dell'HSA e pareti del foro longitudinale 4 dell'ogiva 3, è possibile che l'HSA non assuma, sotto la spinta della molla 9, la posizione di controllo corretta, ma che tenda a spostarsi e a sollevarsi. Quando successivamente il dispositivo di serraggio 13 viene attuato, serrando così l'HSA contro la superficie 14 dell'ogiva di riferimento 3, l'HSA può assumere una posizione di controllo non corretta, introducendo un errore nei successivi controlli dimensionali e di assetto. Inoltre, durante la fase di serraggio, il codolo filettato 11 del cuscinetto dell'HSA può grippare proprio a causa della non corretta posizione di riferimento assunta.

Scopo della presente invenzione è fornire un dispositivo di riferimento e bloccaggio e un metodo di controllo in grado di garantire una posizione di controllo accurata e ripetibile per un HSA da controllare, e di prevenire danneggiamenti a componenti dell'HSA stesso. Questo e altri scopi sono raggiunti da un dispositivo di riferimento e bloccaggio secondo la rivendicazione 1 e da un metodo di controllo secondo la rivendicazione 7.

Un dispositivo di riferimento e bloccaggio secondo l'invenzione presenta particolari caratteristiche di semplicità costruttiva, limitato ingombro e ridotti costi di realizzazione.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento agli allegati disegni, dati a solo scopo illustrativo e non limitativo dell'invenzione, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica di un dispositivo di riferimento e bloccaggio noto;

la figura 2 è una sezione trasversale semplificata del dispositivo di riferimento e bloccaggio di figura 1;

la figura 3 è una vista prospettica di un dispositivo di riferimento e bloccaggio secondo l'invenzione;

la figura 4 è una vista prospettica di una sezione longitudinale su un piano XZ di un particolare del dispositivo di riferimento e bloccaggio di figura 3;

la figura 5 è una sezione semplificata sul piano XZ del particolare di figura 4 con un HSA da controllare;

la figura 6 è una vista prospettica di un sistema di controllo per HSA comprendente il dispositivo di riferimento e bloccaggio, con alcuni componenti omessi per motivi di semplicità; e

la figura 7 è una vista prospettica di un sistema di controllo noto per HSA. Un sistema di riferimento e bloccaggio 20 secondo l'invenzione è illustrato nelle figure da 3 a 6 e comprende una parte fissa con una base di appoggio 21 a cui è fissata un'ogiva di riferimento 22, sagomata con un foro passante longitudinale 23 che definisce una direzione longitudinale Z. Il foro longitudinale 23 comprende una prima porzione di estremità 24 con due pareti longitudinali convergenti 40, 41 a formare una sede a V 46 atta ad accoppiarsi ad una porzione di estremità, o codolo 42, di un cuscinetto di un HSA 43 con alette 48, 49 (parzialmente e schematicamente illustrato solo in figura 5), una seconda porzione di estremità 25 atta ad accoppiarsi alla base di appoggio 21 tramite un perno 44 visibile in figura 5 e non illustrato in figura 4, ed una porzione centrale 26 di dimensioni maggiori rispetto alle porzioni di estremità 24, 25 opportunamente sagomata per alloggiare un dispositivo di spinta 27 per riferire l'HSA 43 rispetto all'ogiva 22. Il dispositivo di spinta 27 comprende un corpo centrale 28, con una parte allungata 29 che comprende un foro filettato longitudinale per un perno filettato longitudinale di pre-corsa 31. Una parte superiore del corpo centrale 28 comprende un primo foro 32, disposto sostanzialmente lungo una direzione X trasversale alla direzione Z, ed un secondo foro filettato 33, in comunicazione con il foro 32, disposto longitudinalmente sostanzialmente lungo la direzione Z. Un elemento di spinta e riferimento, per esempio un perno 34 è alloggiato nel foro 33 e sporge rispetto ad esso, ed è bloccato in sede da un perno filettato di bloccaggio 35 avvitato nel foro filettato 32. Una porzione di estremità 39 del perno di spinta e riferimento 34 è atta ad entrare in contatto con il codolo 42 dellHSA 43 per spingerlo in posizione di riferimento come verrà illustrato più in dettaglio in seguito. Il corpo centrale 28 forma con il perno di spinta e riferimento 34 un elemento di trasmissione sostanzialmente a forma di "L".

Il corpo centrale 28 è connesso alla parte fissa, vantaggiosamente all'ogiva 22 tramite un perno di rotazione 36 che consente al dispositivo di spinta 27 di ruotare attorno ad una direzione Y perpendicolare alle direzioni X e Z. Un dispositivo di spinta longitudinale, per esempio di tipo pneumatico con un pistone 38 ed un cilindro 45, è connesso e riferito alla base di appoggio 21 ed agisce in direzione longitudinale esercitando una forza dal basso verso l'alto sulla parte allungata 29 del corpo centrale 28, sostanzialmente lungo la direzione longitudinale Z. In virtù della forza esercitata dal pistone pneumatico 38, il corpo centrale 28 ruota in senso orario (rispetto alla disposizione delle figure 3-5) attorno al perno di rotazione 36, cosicché l'estremità superiore 39 del perno di spinta e riferimento 34 compie una traiettoria ad arco verso il basso.

Il sistema di riferimento e bloccaggio 20 comprende anche un dispositivo trasversale di spinta, per esempio una molla elicoidale 37 sostanzialmente disposta in direzione X trasversale rispetto all'asse Z. La molla 37 è connessa ad un capo all'ogiva 22 ed ad un secondo capo al corpo centrale 28 e spinge quest'ultimo in rotazione in senso antiorario (rispetto alla vista delle figure 3-5) in una posizione di riposo del dispositivo di spinta 27 definita dalla battuta tra il perno di pre-corsa 31 e l'ogiva 22, in cui il perno di spinta e riferimento 34 è sostanzialmente coassiale con la porzione di estremità 24 del foro 23, non a contatto con le pareti del foro 23 stesso.

Verrà ora illustrato più in dettaglio il funzionamento del sistema di riferimento e bloccaggio 20 per l'HSA da controllare.

Inizialmente il dispositivo di spinta 27 è in condizione di riposo, con il pistone pneumatico 38 retratto non a contatto con la parte allungata 29 del corpo centrale 28. In tale condizione, la molla elicoidale 37 non è contrastata dal pistone pneumatico 38 e spinge il dispositivo di spinta 27 in posizione di riposo. Mentre il dispositivo di spinta 27 è in posizione di riposo, l'HSA è posizionato sull'ogiva di riferimento 22, in particolare il codolo del cuscinetto viene inserito nella porzione di estremità 24 del foro 23, con il perno di spinta e riferimento 34 che risulta parzialmente inserito all'interno del codolo 42 del cuscinetto. Come accennato in precedenza, prima di effettuare le operazioni di controllo dimensionale e di assetto sull'HSA, quest'ultimo deve essere riferito e fissato, per esempio all'ogiva di riferimento 22. A questo scopo, viene attuato il pistone pneumatico 38, che, vincendo la forza della molla elicoidale 37, ruota il corpo centrale 28 in senso orario insieme al perno di spinta e riferimento 34 ad esso solidale. In virtù della rotazione del corpo centrale 28, la porzione di estremità 39 del perno di spinta e riferimento 34 compie un arco in senso orario verso il basso, tocca il codolo 42 del cuscinetto dell'HSA 43 ed esercita una forza di riferimento che lo spinge verso le pareti 40, 41 della sede a V 46. In virtù della traiettoria percorsa, la forza di riferimento generata dalla spinta longitudinale del pistone 38 ed esercitata dalla porzione di estremità 39 del perno di spinta e riferimento 34 sul codolo del cuscinetto ha una componente lungo la direzione X che spinge l'HSA in posizione di controllo, e una componente lungo la direzione Z, dall'alto verso il basso, che contrasta ed impedisce eventuali sollevamenti dell'HSA durante lo spostamento verso la posizione di controllo, causati come accennato in precedenza da attriti tra codolo 42 e superfici del foro 23. Una volta che l'HSA è in posizione di controllo e per evitare che si sposti rispetto a questa durante le successive operazioni di controllo, che prevedono anche per esempio l'inserimento di un pettine, o "comb", di misura 47 tra le alette 48, 49 dell'HSA 43, una seconda forza sostanzialmente lungo l'asse Z, o forza di serraggio, è esercitata sul cuscinetto dell'HSA 43 da una sfera flottante 58 di un dispositivo di serraggio 59, così da spingere opportune prime superfici 50 dell'HSA 43 a battuta contro opportune seconde superfici 51 dell'ogiva 22 e serrare l'HSA in posizione di controllo. Terminate le operazioni di controllo sull'HSA, la sfera flottante 58 è allontanata dall'HSA, il pistone pneumatico 38 è retratto così che la molla elicoidale 37 riporta il dispositivo di spinta 27 in posizione di riposo, e il perno di spinta e riferimento 34 si stacca dal codolo 42 liberando l'HSA 43, che può essere prelevato e sostituito da un nuovo HSA da controllare.

Il sistema di riferimento e bloccaggio 20 può quindi essere vantaggiosamente utilizzato in un sistema di controllo per HSA di tipo noto, per esempio del tipo illustrato nel brevetto europeo EP 1029219 B1 o nella domanda internazionale di brevetto WO 2006/097445. Un tale sistema di controllo è mostrato in figura 7 e comprende un dispositivo di serraggio 52 per il pezzo meccanico da controllare, dispositivi di rilevamento 53, per esempio di tipo optoelettronico a proiezione d'ombra, che forniscono segnali indicativi della posizione di almeno alcune parti dell'HSA da controllare, un'unità di elaborazione 54 atta a ricevere i segnali dei dispositivi di rilevamento e a fornire informazioni relative alla posizione e/o forma dell'HSA da controllare, e dispositivi di rotazione 55 e/o traslazione 56, 57 per ruotare e/o traslare mutuamente il dispositivo di rilevamento di tipo optoelettronico 53 rispetto al pezzo meccanico da controllare.

In sostanza, nei sistemi di controllo di HSA illustrati nel brevetto europeo EP 1029219 B1 e nella domanda internazionale di brevetto WO 2006/097445, i sistemi di riferimento e bloccaggio descritti (indicati con i numeri 31 e 31, 31', 31", rispettivamente), possono vantaggiosamente essere sostituiti dal sistema di riferimento e bloccaggio 20 della presente invenzione.

Al sistema di riferimento e bloccaggio 20 possono essere apportate modifiche senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione.

In particolare, realizzazioni alternative del sistema di riferimento e bloccaggio dell'invenzione possono comprendere componenti di forma e dimensioni diverse da quelle dei componenti illustrati con riferimento alle figure 3-6. Per esempio, il foro 33 che alloggia il perno di spinta e riferimento 34 può essere sagomato in maniera tale che il perno di spinta e riferimento 34 sia disposto inclinato rispetto alla direzione longitudinale Z. Anche la porzione di estremità 39 del perno di spinta e riferimento 34 che contatta il codolo 42 del cuscinetto dell'HSA 43 può avere forma differente, per esempio può essere sagomato a forma semicircolare, così da migliorare il contatto con il codolo 42.

Inoltre, il perno di rotazione 36 può essere disposto in posizione differente rispetto a quella illustrata, purché sotto la spinta del pistone pneumatico 38 consenta alla porzione di estremità 39 del perno di spinta e riferimento 34 di compiere una traiettoria ad arco verso il basso.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di riferimento e bloccaggio (20) per un pezzo meccanico (42) da controllare, comprendente: una base di appoggio (21); un'ogiva di riferimento (22) fissata alla base di appoggio (21) che definisce una direzione longitudinale (Z), con un'apertura atta a cooperare con il pezzo meccanico da controllare; e un dispositivo di spinta (27) comprendente un elemento di spinta e riferimento (34) atto a spingere e riferire il pezzo meccanico (42) rispetto all'ogiva (22) in una posizione di controllo; caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di spinta (27) è atto ad applicare al pezzo meccanico da controllare una forza con componenti lungo la direzione longitudinale (Z) e lungo una direzione (X) trasversale alla direzione longitudinale (Z).
2. 2. Dispositivo di riferimento e bloccaggio secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispositivo di spinta (27) comprende un corpo centrale (28) atto a ruotare attorno ad una direzione (Y) sostanzialmente perpendicolare alle direzioni longitudinale e trasversale.
3. 3. Dispositivo di riferimento e bloccaggio secondo la rivendicazione 2, in cui detto corpo centrale (28) è connesso ad una parte fissa tramite un perno di rotazione (36).
4. 4. Dispositivo di riferimento e bloccaggio secondo la rivendicazione 3, in cui detto corpo centrale (28) è connesso all'ogiva di riferimento (22) ed è spinto lungo la direzione longitudinale da un dispositivo di spinta longitudinale (38,45).
5. 5. Dispositivo di riferimento e bloccaggio secondo una qualunque delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui detto elemento di spinta e riferimento (34) è connesso al corpo centrale (28) e forma con esso un elemento di trasmissione.
6. 6. Dispositivo di riferimento e bloccaggio secondo la rivendicazione 5, in cui detto elemento di trasmissione è a forma di L.
7. 7. Dispositivo di riferimento e bloccaggio secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente un dispositivo trasversale di spinta (37) che agisce sostanzialmente lungo la direzione trasversale ed è atto a spingere il dispositivo di spinta (27) in una posizione di riposo.
8. 8. Apparecchiatura optoelettronica di controllo di posizione e/o forma di un pezzo meccanico da controllare, comprendente un dispositivo di serraggio (48,49) per il pezzo meccanico da controllare; un dispositivo di rilevamento di tipo optoelettronico per fornire segnali indicativi della posizione di parti del pezzo meccanico da controllare, un'unità di elaborazione atta a ricevere detti segnali del dispositivo di rilevamento optoelettronico e a fornire informazioni relative alla posizione e/o alla forma del pezzo da controllare; e dispositivi di rotazione e/o traslazione per ruotare e/o traslare mutuamente detto dispositivo di rilevamento di tipo optoelettronico rispetto al pezzo meccanico da controllare; caratterizzata dal fatto di comprendere un dispositivo di riferimento e bloccaggio (20) per il pezzo da controllare secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti.
9. 9. Metodo per il controllo dimensionale e/o di forma di un pezzo meccanico, comprendente i passi di: posizionare il pezzo da controllare su un'ogiva di riferimento (22) che definisce una direzione longitudinale (Z); generare una forza di riferimento per posizionare il pezzo in una posizione di controllo; generare una forza di serraggio per serrare il pezzo in posizione di controllo; effettuare il controllo dimensionale e/o di forma del pezzo meccanico con un dispositivo di rilevamento di tipo optoelettronico atto a fornire segnali indicativi della posizione di parti del pezzo meccanico da controllare, detti segnali essendo atti ad essere elaborati da un'unità di elaborazione; rimuovere detta forza di riferimento e detta forza di serraggio; e rimuovere il pezzo, caratterizzato dal fatto che detta forza di riferimento comprende componenti sia lungo la direzione longitudinale (Z) che lungo una direzione trasversale (X) perpendicolare alla direzione longitudinale (Z).
10. 10. Metodo per il controllo dimensionale e/o di forma di un pezzo meccanico secondo la rivendicazione 9, in cui detta forza di riferimento è generata da una spinta applicata sostanzialmente lungo la direzione longitudinale.