JP2010539501A - 機械品の構成部品をチェックするための装置および方法 - Google Patents

Abstract

ＨＳＡ（３２）の構成部品の相対的な姿勢をチェックするための光電子システムであって、ベース（２）と、ベースに接続され且つＨＳＡの位置決め面（３４）と協働するようになっている固定支持体（３）を有する基準システム（４０）と、固定支持体に対して浮き且つＨＳＡの作用面（３３）と協働するようになっているフローティング装置（１０）と、光電子検出装置と、光電子検出装置の信号を受信して処理するための処理ユニットを含む光電子システム。光電子システムによって機械品の構成部品の相対的な姿勢をチェックするための方法は、ＨＳＡの第１の構成部品を基準システムに対して基準付けるステップと、ＨＳＡをチェック位置にロックするステップと、フローティング要素（１１）を有するフローティング装置をＨＳＡの第２の構成部品と接触させるステップと、光電子システムによってフローティング要素（１１）の構成部品の寸法チェックおよび位置チェックを行なうステップとを含む。

Description

本発明は、ベースと、ベースに接続され、機械品を所定位置に基準付けるようになっている基準システムであって、基準平面を規定するとともに機械品の位置決め面と協働するようになっている固定支持体を含む基準システムと、光電子検出装置と、光電子検出装置の信号を受信して処理するようになっている処理ユニットと、を含む、機械品の構成部品の相対的な姿勢をチェックするための光電子システムに関する。また、本発明は、光電子システムによって機械品の構成部品の相対的な姿勢をチェックするための方法であって、機械品の第１の構成部品を基準システムに対して基準付けるステップと、チェックされるべき機械品をチェック位置にロックするステップとを含む方法に関する。

コンピュータなどの電子システムで使用される、データを記憶して呼び出すためのハードディスク記憶ユニットまたは“ハードディスク”は、知られている。ハードディスクは、一般に、スライダに接続されて回転磁気ディスクの表面の近傍に配置される１つ以上の磁気読み取り／書き込みヘッドを含む。現在のハードディスクでは、磁気ディスクが回転駆動されると、ディスクとスライダとの間に薄いエアクッションが形成され、それにより、スライダが数十ナノメートル以下の範囲の距離を隔ててディスクの上方に“浮かぶ”ことができる。ディスク回転の過程で、磁気読み取り／書き込み要素を利用して、磁気ディスク上の磁気トラックに沿ってデータのビットを読み取る／書き込むことができる。

既知のハードディスクで使用されるヘッドが非常に複雑で精巧であり、したがって、ハードディスクに組み付ける前にチェックされることは知られている。

一般に、ヘッドは、それらが“ヘッドジンバルアセンブリ”（ＨＧＡ）に組み立てられる際または１つ以上のＨＧＡが“ヘッドスタックアセンブリ”（ＨＳＡ）に組み立てられる際にチェックされる。一般に、ＨＧＡは、関連するスライダを有するヘッドと、ジョイントによってヘッドが接続される弾力性のある薄いプレートとを含む。薄いプレートのそれぞれは、ヘッドを支持する端部に対して反対側の一端を有しており、この一端は、複数の互いに平行な翼部を有するＥ−形状の支持体または“Ｅ−ブロック”に接続される。Ｅ−ブロックとＨＧＡとのアセンブリは、ＨＳＡと呼ばれており、１つ以上の磁気ディスクの一方の面または両方の面を読み取る或いは書き込むために利用される。また、ＨＳＡはベアリングも含んでおり、このベアリングは、ＨＳＡをハードディスクの固定構成部品に結合して、磁気ヘッドを磁気ディスク上で移動させるためにＶＣＭ（“ボイスコイルモータ”）型のモータの制御下でＨＳＡが回転できるようにする。ＨＳＡがハードディスクに組み付けられる前にＨＳＡに関して行なわれるチェック動作は、一般に、ヘッド、関連するスライダ、および、Ｅ−ブロック翼部の寸法・姿勢チェックを含む。このようなチェック動作は専用のシステムによって行なわれ、このシステムは、一般に、載置構造と、チェックされるべきＨＳＡの基準・ロック装置であって、ＨＳＡを載置構造内で基準付けてロックするための基準・ロック装置と、ＨＳＡの寸法および姿勢（“ロール”角および“ピッチ”角）のプロジェクト仕様との適合性をチェックするためのチェック装置と、ＨＳＡをチェック装置に対して回転させ及び／又は並進させるためのＨＳＡの移動装置とを備える。

特許文献１は、機械品、例えばＨＳＡスライダの位置及び／又は形状偏差をチェックするための光電子装置であって、特に、ベースと、チェックされるべきＨＳＡのＥ−ブロックのためのロック・基準システムと、機械品の構成部品の位置を示す信号を供給するための光電子システムを有する検出装置と、検出装置によって供給される信号を処理するための処理ユニットと、機械品と光電子システムとの間の相互の回転を可能にする回転システムとを含む光電子装置を開示している。ＨＳＡと光電子システムとの間の相互回転の過程で、スライダの空間位置を示す信号が光電子システムによって検出される。前記信号は、処理されると、ベースによって規定される基準平面に対するスライダの寸法及び／又は姿勢に関する情報を与える。

特許文献２を伴って公開された国際特許出願は、機械品、特に、特許文献１に示される装置を用いてチェックされる寸法よりも小さい寸法を有するＨＳＡスライダの寸法および姿勢をチェックできる光電子装置を開示している。

特許文献２に開示される光電子装置は、ベースと、チェックされるべきＨＳＡのＥ−ブロックのためのロック・基準システムと、並進システムと、機械品と光電子システムとの間の相互の並進・回転を可能にする回転システムとを含んでおり、前記並進・回転の過程で、光電子装置が、チェックされるべきＨＳＡのスライダの位置を示す信号を供給する。そのような装置は、計量性能の注目すべき基準を与えるとともに、ベースによって規定される位置決め平面に対して基準付けられるスライダの高さ及び姿勢に関連する指標を与えることができる。

前述した特許文献に開示される装置において、スライダ姿勢は、チェック状態で検出されるとともに、ＨＳＡのＥ−ブロックによって影響される。これは、チェックされるべき部品の配置がロック・基準システムに対するＥ−ブロックの接続によって定められるからである。

ＨＳＡが関連するハードディスクに組み付けられた時点を意味する作業状態にあるＨＳＡスライダの姿勢は、一般に、既にチェックされた姿勢とは異なる。これは、Ｅ−ブロック姿勢によって加えられる影響に起因するだけでなく、ハードディスクの適切なシートに結合し、したがって、作業状態にあるＨＳＡの姿勢全体を決定するベアリング姿勢によって加えられる影響にも起因する。すなわち、スライダの姿勢がＥ−ブロックに関してチェックされるかどうかにかかわらず、ＨＳＡの作業状態は考慮に入れられず、また、これがエラーをもたらす可能性がある。言い換えると、チェック状態のプロジェクト仕様にしたがう姿勢を有するスライダは、作業状態のプロジェクト仕様とは異なる姿勢を有する可能性があり、逆もまた同様である。

欧州特許第１０２９２１９号 国際公開第２００６／０９７４４５号

本発明の目的は、既知の装置および方法の欠点を克服するハードディスクのＨＳＡのためのチェック装置および関連する方法を提供することである。

この目的および他の目的は、請求項１および請求項６のそれぞれに係る静的タイプの光電子システムおよびチェック方法によって達成される。

本発明に係る光電子チェックシステムは、スライダの配置、したがって、読み取り／書き込みヘッドの配置を極めて高い精度をもって評価するために不可欠な例えばベアリングなどのＨＳＡ構成部品の姿勢特性をチェックすることができる。

ここで、非限定的な例として与えられる開示図面を参照して、本発明を説明する。

簡潔にするため一部の要素が省かれた本発明に係るチェックシステムの斜視図である。 図１に示されるチェックシステムの構成部品の斜視図である。 図２の構成部品の平面ＸＺに沿う縦断面図である。

本発明に係る、図１に簡略的に示されるＨＳＡのための光電子チェックシステム１は、チェックされるべきＨＳＡのＥ−ブロック２９のための基準システム４０と、ロックシステム４と、検出システムとを支持するベース２を含む。ロックシステム４は、Ｅ−ブロック２９を固定支持体、特に基準ノースピース３に対してロックするためのフローティングボール６を支持するロッド５を有する既知のタイプであってもよい。検出装置は例えば光電子シャドウキャスティングタイプのものであってもよく、該光電子シャドウキャスティングタイプは、それ自体が知られており、したがって、非常に簡略的に示されている。この場合、ブロックＡ，Ｂは発光体および受光体をそれぞれ表わしている。処理ユニットＣは、受光体によって供給される信号を処理するために、光電子システム、特に受光体Ｂに接続される。

基準システム４０は、基準ノースピース３と、フローティング装置１０と、ボール１２と、スラスト要素１３と、基準平面２７（図２，３）とを含む。基準系ＸＹＺを規定する基準ノースピース３は、ベース２に接続されるとともに、方向Ｚを規定する縦貫通穴７と、２つの側部開口８，９と、チェックされるべきＨＳＡのＥ−ブロックのための基準環状面２５とを有して略円筒状に形成される。また、基準ノースピース３は、ボール１２が収容されて方向Ｚに沿ってスライドできる下側開口１４も含む。より具体的には、ボール１２は、スラスト要素１３、例えば空気圧シリンダと、貫通穴７内に部分的に収容されてノースピース３内で浮くことができるフローティング装置１０との間にこれらと接触した状態で配置される。フローティング装置１０は、調整可能な平面を規定するフローティング要素１１を含んでおり、載置要素１５と載置面２６を有するフローティングノースピース１６との間で図示しないネジによってロックされる。フローティング要素１１は、以下で詳しく開示されるように適切に形成されており、方向Ｚに対して垂直な方向に沿って大部分延びている。

フローティング要素１１は、ノースピース３の側部開口８，９から突出するとともに、互いに収束してフローティング要素１１の略中央縦断面にエッジ２０を形成する２つの縦平面１８，１９を特徴付ける第１の形状端部１７を含む。また、端部１７は、例えばフローティング要素１１全体によって形成される調整可能平面に対して１０°未満の傾斜を有する適切な傾斜平面３１を形成する厚さの減少を伴うチェック部２１も含む。第１の形状端部と縦方向で対向するフローティング要素１１の端部２２は、ベース２に接続されるガイドピン２４のためのスロット２３を含む。

光電子チェックシステム１は、ＨＳＡのベアリングのロール角およびピッチ角を静的態様でチェックできるようにし、前記角度は、方向Ｚに対して垂直な方向Ｘ，Ｙ周りのベアリングの回転配置として規定される。

ここで、光電子チェックシステム１の動作について更に詳しく開示する。

予備較正段階では、図３に部分的に見えるＨＳＡサンプル３２がチェックされ、ＨＳＡのベアリングに関して行なわれるその後の姿勢チェックが参照するサンプル姿勢が決定される。ＨＳＡサンプルは、一般にベアリングを含まないが、ベアリングの作用面の理論的配置を再現する外面３３を含むように形成され、また、前記作用面はＨＳＡの作用姿勢を規定する。そのため、ＨＳＡサンプル３２は、特に関連するＥ−ブロックの第１の構成部品の位置決め面３４が、基準ノースピース３の基準面２５上に位置されて基準付けられるとともに、所定のチェック位置でロック装置４のフローティングボール６によってロックされ、それにより、ＨＳＡの薄いプレートは、フローティング要素１１に対して略平行に配置されて、端部１７と位置合わせされる。ＨＳＡサンプル３２が所定のチェック位置でロックされると、空気圧ピストンが作動されて、ボール１２がフローティング装置１０の載置要素１５に抗して付勢され、それにより、載置要素がＨＳＡサンプル３２の第２の構成部品、特に前述した外面３３と接触される。したがって、フローティングノースピース１６の載置面２６は、ＨＳＡサンプル３２の外面３３上に完全に載置し、該外面の姿勢を再現する。フローティング要素１１はフローティングノースピース１６と一体であるため、フローティング要素もＨＳＡサンプル３２の同じ姿勢をとる。なお、Ｅ−ブロックは基準ノースピース３に基準付けられるが、フローティング要素１１は、ベアリングを再現するＨＳＡサンプル３２の外面３３と接触して、Ｅ−ブロック姿勢にもかかわらずベアリングの姿勢をとる。

利用される光電子検出装置は、前述したように既知のシャドウキャスティングタイプのものであり、複数の光検出器を含む受光体Ｂへ向けて進行する赤外線ビーム（図１には破線により簡略化された形態で示されており、参照符号２８によって特定される）を放射する発光体Ａを含む。発光体Ａと受光体Ｂとの間に位置される機械品は、放射ビーム２８を部分的に遮り、その結果、放射ビーム２８の一部だけが受光体Ｂによって検出される。受光体Ｂにより検出される放射ビーム２８の一部は、それ自体知られる方法で、機械品の寸法に関する情報を与える。

光電子装置は、放射ビーム２８が方向Ｘに対して垂直な平面ＹＺ上に位置し且つフローティング要素１１が発光体Ａと受光体Ｂとの間に配置されるようになっている。したがって、フローティング要素１１は、発光体Ａにより放射されるビーム２８を遮って、受光体Ｂ上に影領域を決定する。特に、決定された横断面で、光電子装置は、フローティング要素１１の考慮される断面の投影の方向Ｚに沿う長さに対応するフローティング要素１１の厚さ寸法または“仮想”厚さを検出する。

チェック部２１の横断面において、光電子装置によって検出される“仮想”厚さは、平面ＸＹに対する平面３１の傾きによって決まる。そのような傾きは、前述したようにＨＳＡ３２の外面３３のロール角によって決定されるフローティング要素１１の姿勢および幾何学的特徴の両方によって決まる。ＨＳＡサンプル３２を用いて行なわれる較正段階中においては、決定されたチェック部２１横断面で検出されるフローティング要素１１の厚さ寸法がロール角のゼロ値に対応すると仮定される。

フローティング要素１１によって規定される調整可能平面に対する平面３１の傾きにより、ロール角の限られた値に関して、ロール角の変化がプラスであるか或いはマイナスであるかどうかを検出することができる。あるいは、平面３１が調整可能平面に対して平行であった場合には、両方向で生じる回転が、検出された厚さ寸法の増大を引き起こす。逆に、平面３１が適切に傾斜している場合、仮想厚さの大きさは、フローティング要素１１の回転方向によって決まる。一例として、図２の視野から見て、フローティング要素１１が方向Ｘ周りで時計回りに回転すると、仮想厚さが増大し、一方、フローティング要素１１が反時計回りに回転する場合には、仮想厚さが減少することに留意すべきである。

また、光電子検出装置を用いてエッジ２０の平面ＸＺ上での高さ及び傾きをチェックすることによって、フローティング要素１１の高さ及びピッチ角、したがって、ＨＳＡサンプル３２の外面３３の高さ及びピッチ角をチェックすることもできる。なお、ロール角の限られた変化において、エッジ２０は、考慮される横断面でのフローティング要素１１の仮想厚さの上端を規定しており、端部１７の他のポイントによって光が遮られない。高さ基準値は、例えば基準平面２７に関して決定された横断面のエッジ２０の高さと関連付けることができる。ピッチ角は、エッジ２０を含む少なくとも１つの異なる横断面でフローティング要素１１の高さチェックを繰り返して、得られた結果を既知の方法で処理することによって、チェックすることができる。この場合にも、ゼロに等しい値を、ＨＳＡサンプル３２が組み立てられるときに検出されるピッチ値と高さとに関連付けることができる。

予備較正段階が終了すると、実際のチェックを始めて、ＨＳＡサンプル３２をチェックされるべきＨＳＡと交換することができる。

先に開示されたものと同様、ＨＳＡは、Ｅ−ブロック２９の適切な位置決め面により環状基準面２５に対して基準付けられるとともに、ロック装置４により所定のチェック位置でロックされる。ＨＳＡのチェック位置が規定されると、フローティング装置１０をＨＳＡベアリングの適切な作用面と接触させるために空気圧ピストン１３が作動される。そのため、フローティング要素１１および関連する調整可能平面は、ＨＳＡサンプル３２に関連する先の場合とは一般に異なる高さ及びロール・ピッチ角に関して、ＨＳＡベアリングの作用面の姿勢をとる。

実際には、ＨＳＡベアリングの高さ及びロール・ピッチ角は、受光体Ｂによって与えられる信号に関するユニットＣで行なわれる処理により、それらの信号とＨＳＡサンプル３２を用いた較正段階で検出される高さ及びロール・ピッチ角の値とを比較することによって得られる。

光電子チェックシステムは、本発明の保護範囲から逸脱することなく変更することができる。前述した構成部品と異なって形成され或いは異なる寸法を有する構成部品を同様に使用することができる。特に、フローティング要素１１を異なって形成することができ、また、そのエッジ２０および当接平面２１を逆に配置することができ、あるいは、そのエッジ２０および当接平面２１が異なる傾きを有することができる。

Claims (8)

1. ベース（２）と、
   ベース（２）に接続され、機械品を所定位置に基準付けるようになっている基準システム（４０）であって、基準平面（ＸＹ）を規定するとともに機械品の位置決め面（３４）と協働するようになっている固定支持体（３）を含む基準システム（４０）と、
   光電子検出装置（Ａ，Ｂ）と、
   光電子検出装置（Ａ，Ｂ）の信号を受信して処理するようになっている処理ユニット（Ｃ）と、
   を含む、機械品の構成部品の相対的な姿勢をチェックするための光電子システムにおいて、
   前記基準システム（４０）は、固定支持体（３）に対して浮き且つその相対的な姿勢がチェックされる構成部品の作用面（３３）と協働するようになっているフローティング装置（１０）を更に含み、前記フローティング装置（１０）は、光電子検出装置（Ａ，Ｂ）と協働するようになっている調整可能平面を規定するフローティング要素（１１）を含むことを特徴とする光電子システム。
2. 光電子検出装置（Ａ，Ｂ）は、前記フローティング要素（１１）の一部分（１７，２１）の位置及び／又は寸法を示す信号を供給するようになっており、前記処理ユニット（Ｃ）は、チェックされるべき機械品の前記構成部品の相対的な姿勢に関する情報を与えるようになっている請求項１に記載の光電子システム。
3. 前記フローティング要素（１１）は、前記調整可能平面に対して傾斜している平面（３１）を有するチェック部（２１）を含む請求項１または２に記載の光電子システム。
4. 前記フローティング要素（１１）は、フローティング要素（１１）の略中央縦断面にエッジ（２０）を形成するように収束する２つの縦平面（１８，１９）を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の光電子システム。
5. フローティング装置（１０）は、載置面（２６）を規定し且つ機械品の構成部品の前記作用面（３３）と協働するようになっているフローティング要素（１１）と一体のフローティングノースピース（１６）を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の光電子システム。
6. 光電子システム（Ａ，Ｂ）によって機械品の構成部品の相対的な姿勢をチェックするための方法であって、
   機械品の第１の構成部品を基準システム（４０）に対して基準付けるステップと、
   チェックされるべき機械品をチェック位置にロックするステップと、
   フローティング要素（１１）を含むフローティング装置（１０）を機械品の第２の構成部品と接触させるステップと、
   光電子システム（Ａ，Ｂ）によってフローティング要素（１１）の一部分（１７，２１）の寸法チェックおよび位置チェックを行なうステップと、
   を含む方法。
7. チェックされるべき前記機械品は、Ｅ−ブロックとベアリングとを含むヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ）であり、前記第１の構成部品がＥ−ブロックに対応し、前記第２の構成部品がベアリングに対応する請求項６に記載の方法。
8. フローティング要素（１１）の構成部品（３１，２０）の寸法チェックおよび位置チェックを行なう前記ステップは、横断面でのフローティング要素（１１）の厚さ寸法をチェックするステップを含む請求項６または７に記載の方法。

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