專利名稱：用于研磨滑塊的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁盤驅(qū)動器，特別是涉及形成滑塊氣浮表面的一種方法和裝置，使氣浮表面具有預(yù)先設(shè)定的凸起形狀，并具有盡量小的整體凸度。
磁盤驅(qū)動器的構(gòu)造通常是大致矩形的殼體，內(nèi)部具有空腔?？涨皇菤饷艿?，具有一個位于中心的馬達以及至少一個可旋轉(zhuǎn)的存儲磁盤。另外，還有磁頭組組件，用來使裝在滑塊上的浮動的讀/寫磁頭相對存儲磁盤定位?；瑝K懸浮在磁盤旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的空氣層上?；瑝K在磁盤上面懸置，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)換器和磁盤外表面上的磁存儲介質(zhì)之間的電磁轉(zhuǎn)換關(guān)系。數(shù)據(jù)塊通過轉(zhuǎn)換器寫入磁盤或從磁盤讀出，電路與外部計算環(huán)境的聯(lián)系通過接口實現(xiàn)。
為了增加磁盤驅(qū)動器的數(shù)據(jù)存儲能力，工業(yè)開發(fā)了許多措施，包括增加磁道密度、增加磁通(bit)密度、產(chǎn)生更強烈的讀取脈沖等等。實現(xiàn)上面提到的各種措施的共同特性的方法之一是讓滑塊相對旋轉(zhuǎn)的磁盤懸浮在更低的高度上。
典型的滑塊包括一個六面矩形的金屬陶瓷體(如鋁鈦合金)，它有一個前面、一個后面、一對沿軸向從前面到后面的側(cè)面、一個用萬向架安裝在磁頭組承載梁上的頂面、和一個在驅(qū)動器工作時朝向旋轉(zhuǎn)的磁盤的氣浮表面。
滑塊的氣浮表面具有根據(jù)空氣動力學(xué)設(shè)計的形狀，可以使滑塊相對旋轉(zhuǎn)的磁盤以受控的方式懸浮。通常，氣浮表面上的肋條具有一個特別的平面，從氣浮表面的其余部分向旋轉(zhuǎn)的磁盤方向延伸。肋條可以設(shè)計成許多種形狀，由期望的懸浮特性決定所要求的幾何形狀。氣浮表面還具有一個斜面或一個臺階，斜面或臺階位于前面邊緣，用于相應(yīng)于傳統(tǒng)的接觸式停止-起動操作實現(xiàn)快速的浮起。
工作時，滑塊可能遇到某些變化，使它不能按受控方式懸浮。特別是，當(dāng)磁頭組組件使滑塊從磁盤的內(nèi)圈磁道向外圈磁道運動時，滑塊和磁盤間的線速度矢量顯著增加。而且，滑塊沿磁盤徑向運動時，線速度矢量的方向也改變。于是，線速度矢量數(shù)據(jù)增加和線速度矢量方向改變的共同作用，使滑塊在磁盤外部區(qū)域時比在磁盤內(nèi)部區(qū)域時懸浮在更高的高度。
理想的情況，是希望在整個磁盤半徑上保持固定的懸浮高度，從使滑塊盡可能低地懸浮(如在平均磁盤表面上為0.5-2.0微英寸)，而不會有懸浮高度的變化。所以，設(shè)計滑塊氣浮表面的原則，應(yīng)當(dāng)是使氣浮表面的尺寸和形狀的確定能保證滑塊在磁盤上運動時保持固定的懸浮高度?；瑝K其它懸浮特性包括斜度、側(cè)傾和偏航角。斜度定義為一條從氣浮表面后邊延伸與磁盤表面相切的假想線與氣浮表面之間的夾角。側(cè)傾定義為滑塊在磁盤上運動時的橫向傾斜量。偏航角是滑塊縱軸線和數(shù)據(jù)磁道切線之間的夾角。
為了保持固定的懸浮高度，工業(yè)上發(fā)現(xiàn)，使滑塊肋條長度方向相對氣浮表面其余部分具有凸起的形狀，可以不受角速度變化的影響。這樣，具有凸形肋條的滑塊可以得到平的懸浮高度圖，而不受磁道半徑的影響。
但是，也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，凸形肋條的整體凸度會引起不利的后果，例如在磁盤上的懸浮高度不一致和側(cè)偏的增加。所以，希望制造具有嚴格受控的凸起形狀的滑塊，同時盡量減小整體凸度的量。
目前，凸形的氣浮表面是通過在滑塊上表面(與氣浮表面相對的面)上涂一層膠來形成的，這樣膠層的固化特性會在滑塊上作用一個變形力。這個作用力足以使滑塊輕微變形，從而在氣浮表面上形成凸起形狀并具有小的整體凸度。但是，如圖5所示，膠層對溫度敏感，可能易改變狀態(tài)，引起氣浮表面凸起形狀的變化。滑塊的溫度敏感性意味著裝有對溫度敏感的滑塊的磁盤驅(qū)動器在溫度變化條件下不具有滿意的功能。
于是，隨著磁盤驅(qū)動器工業(yè)在增加容量方面的技術(shù)進步工作，特別是在滑塊在旋轉(zhuǎn)的磁盤上移動時保持固定的懸浮高度方面，至今尚未解決的一個需求是加工出具有預(yù)先設(shè)定的凸起形狀，具有盡可能小的整體凸度，并對溫度變化不敏感的氣浮表面的方法和裝置。
根據(jù)本發(fā)明的原理，一種用于研磨磁頭滑塊的氣浮表面的改進的方法和裝置，可以得到預(yù)先設(shè)定的凸起尺寸，并使不需要的整體凸度減至最小。
改進的方法和裝置的優(yōu)點，通過采用柱形研磨表面和與研磨表面連接的氣壓裝置來實現(xiàn)，在氣浮表面上形成預(yù)先設(shè)定的凸形形狀。同時，本發(fā)明得到了柱形表面，這種柱形表面在作用于其上的負氣壓解除時可以恢復(fù)到大致平面的形狀。未受壓力作用大致平面的研磨盤需要很小的力來重新變形，以重新作好后續(xù)研磨加工的準(zhǔn)備。相應(yīng)地，本發(fā)明的一種實施例依靠一種靜態(tài)下預(yù)變形了的研磨盤，它與模板可拆分地連在一起，并與模板之間密封形成壓力室。當(dāng)給壓力室提供負氣壓時，使研磨盤均勻地變形至預(yù)先設(shè)定的大致凹的形狀。另外，本裝置上研磨固定裝置的安裝方法，使本裝置可以在凹形研磨盤上按預(yù)先設(shè)定的路徑移動研磨固定裝置。這樣，裝在研磨固定裝置上的滑塊上研磨出具有盡可能小整體凸度尺寸的預(yù)先設(shè)定的凸形的氣浮表面，而不需要以前方法中的固化膠層。
通過下面對一種優(yōu)先實施例的詳細描述，以及相應(yīng)的附圖，本技術(shù)領(lǐng)域熟悉的人員將會對本發(fā)明的這些以及其它一些目的、優(yōu)點、方面和特征有更全面的理解和評價。
附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理制成的研磨裝置的等角視圖。
圖2是圖1的研磨裝置中的研磨盤輪廓的等角視圖。
圖3a是圖2中研磨盤外廓的俯視圖。
圖3b是圖2中研磨盤外廓從3b-3b線切開的橫截面圖。
圖3c是圖3b橫截面圖的邊緣局部放大視圖，它描述了周邊密封情況。
圖4是研磨盤外形變量表，它構(gòu)成了期望的研磨盤的幾處凹陷，這些凹陷相應(yīng)地形成了滑塊的多個凸起的輪廓。
圖5是一張圖表，它畫出了現(xiàn)有技術(shù)的滑塊的凸起尺寸隨溫度的變動情況，圖中還示出了用圖1中裝置制造的同樣型號的滑塊其凸起尺寸隨溫度的變動情況。
參照圖1，2，3a，3b和3c，按照本發(fā)明的原理制成的滑塊研磨裝置，包含有一個大致矩形研磨模板30，它有一個中凹的上表面20和一個圓柱形空腔40?？涨?0(壁面)上有一個中心孔50以安裝定位銷60。研磨盤80上也有一中心孔70，定位銷60與之對齊并穿過它。研磨盤80以傳統(tǒng)的方式布滿了工業(yè)金剛石磨屑。研磨盤80位于模板30的凹陷上表面20的上面并與之緊密接觸，這樣就在空腔40中，由于周邊密封90的存在而形成了一個氣密的壓力腔。
在腔40的底部區(qū)域，有多條均勻排列的凸起肋條100，各肋條間分布著相應(yīng)數(shù)目的凹槽110。每個凹槽110形成了一個氣流通道。在腔40的底部區(qū)域還橫貫有一條中央氣流通道120，前述的每個氣流通道都與之相連通。中央氣流通道120與連接頭130相連，130用以和腔40外的負氣壓源(如真空泵)相連通。
負的空氣壓力通過連接頭130加到空腔40中，使研磨盤向下朝腔40變形，直到研磨盤80與凸起肋條100相接觸，這樣研磨盤80就具有了預(yù)定的凹陷形狀。研磨盤80的變形應(yīng)保證在該研磨盤材料的彈性限度之內(nèi)。一旦撤去負壓，則研磨盤80回復(fù)到原先的，基本是平面的外形輪廓。
模板30在其外圍區(qū)域有一組孔140以旋入螺母。每個螺母穿過第一組孔140并且旋入相應(yīng)的第二螺紋孔中(圖中未示出)，這些螺紋孔位于一組柱形板支承件150上，該支承件用于將模板30安裝到裝置10上。支承件150的另一端與常規(guī)的底座160相連。
研磨裝置10還有一個懸臂式研磨臂170，它有一個延伸的平板件并且有第一末端175和第二末端180。第一個末端與懸臂支持塊190可樞軸轉(zhuǎn)動地相連。懸臂支撐塊190進而與第一滑動支架200相連，以實現(xiàn)X軸向的相對運動。第一滑動支架200再與第二滑動支架210相連以實現(xiàn)Y軸向的相對運動。第一滑動支架210和第二滑動支架210可以以任何合適的驅(qū)動方式驅(qū)動，如馬達，螺線管，氣動或波動等等。研磨臂170的第二末端180有一個矩形孔220，該孔用以安裝研磨固定某種型式的研磨固定裝置，該種型式的裝置可從Kindler.U.S.5468177，“磁盤滑塊的研磨固定裝置”中得知。以后該裝置就加入本參考的內(nèi)容之中。
氣缸支架組件230就位于研磨臂的第一末端170和第二末端180之間，并且在工作過程中，向研磨固定裝置施加一個受控的，垂直向下的，以克為單位的載荷力。該組件230有一個可樞軸轉(zhuǎn)動的圓柱體240和一個載荷力施加裝置250。
按照本發(fā)明所述的原理，其工作方式包含以下步驟安裝研磨盤80，使其與模板30的凹形上表面20接觸。
在模板30的腔中施加一負壓以使研磨盤80變形至預(yù)定的凹陷形狀。
將待研磨的滑塊安裝到研磨固定裝置上。
為氣缸支架組件230設(shè)定一個以克為單位的載荷力，從而維持研磨盤和待研磨滑塊的氣浮表面間的額定的克載荷力。
在研磨盤80的上表面噴灑潤滑劑。
將研磨固定裝置安裝到研磨臂的空腔220中，這樣安裝于固定裝置上的滑塊具有同樣的氣浮表面的取向，該研磨固定裝置安裝于研磨臂空腔220中，這樣，安裝于其上的滑塊的氣浮表面上的肋條與模板30的腔40的突起肋條100以及凹槽110呈平行關(guān)系。
將氣缸支架組件230可樞軸轉(zhuǎn)動地固定于合適的位置，這樣加載裝置250可以對研磨固定裝置施加一個向下的力。
設(shè)定一定數(shù)量的研磨臂170的研磨行程，以磨去滑塊氣浮表面上相應(yīng)層數(shù)的材料。
運轉(zhuǎn)裝置10以達到預(yù)定量的研磨行程。
消除由加載裝置250作用在研磨固定裝置上的力。
轉(zhuǎn)動空氣柱支架組件230。
從研磨臂170的腔220中移去研磨固定裝置。
從滑塊上去掉潤滑劑。
監(jiān)視研磨材料的磨損情況。通過增加研磨行程量來補償研磨盤80的磨損量。
撤去模板30的腔40中的負壓，在作下一個滑塊研磨操作前，將研磨盤80轉(zhuǎn)動一預(yù)定的周邊距離。
對于那些本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員，只要不改變本發(fā)明的精神，并且考慮了前面的對優(yōu)先實施方案的描述，那么許多變動和修正將是顯然的。下面的權(quán)利要求詳細地指出了它的范圍。這里的描述和公開的內(nèi)容是通過示例加以說明的，不能認為這些內(nèi)容限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍將在以下的權(quán)利要求中作更詳細的描述。
權(quán)利要求
1.一個用以研磨滑塊的裝置包括一個具有凹形上表面的研磨模板。一組構(gòu)成上表面基本區(qū)域的輪廓肋條，在輪廓肋條之間有多個相互連通的氣道，在模板的上表面放置了研磨盤，在模板的上表面和研磨盤之間有一道周邊氣密封帶。真空裝置以在氣道中形成負壓，它使研磨盤朝凹形上表面變形并且靠到其上的輪廓肋條，從而形成預(yù)定的研磨幾何形狀，一個用于固定研磨固定裝置的研磨臂，該固定裝置至少可以固定一個待研磨的滑塊，一個可以施加載荷的裝置，它在研磨操作時研磨固定裝置施加一個克載荷力從而使滑塊朝研磨盤壓緊。
2.如權(quán)利要求1所述的滑塊研磨裝置，還包含有一個引導(dǎo)定位機構(gòu)，它使研磨盤固定于模板上表面的相應(yīng)位置。
3.如權(quán)利要求2所述的滑塊研磨裝置，其中在研磨盤和模板兩者中，在其中的一個上形成一個定位銷，而在另外一個上具有孔以與定位銷相配合。
4.如權(quán)利要求3所述的滑塊研磨裝置，其中研磨盤大致呈圓形，并且有一個穿過中心的定位銷，在模板上有一相應(yīng)的中心孔與該定位銷配合，這樣可使研磨盤對中并且在沒有負壓時，可使研磨盤在模板上轉(zhuǎn)動。
5.如權(quán)利要求1所述的滑塊研磨裝置，其中研磨盤的變形在研磨盤材料的彈性特性限度之內(nèi)，這樣在撤去負壓時可以使研磨盤回復(fù)到原先的平板形狀。
6.如權(quán)利要求1所述的滑塊研磨裝置，其中研磨臂還有一個伸長的平板或元件，它有第一和第二兩個末端，第一末端與研磨臂支撐塊可樞軸轉(zhuǎn)動地相連，而該支撐塊進而與第一滑動支架相連從而實現(xiàn)X軸向的相對運動，該第一支架進而與第二滑動支架相連從而實現(xiàn)Y軸向的相對運動，研磨臂的第二個末端有一孔以安裝研磨固定裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的滑塊研磨裝置，其中用以施加力的裝置有一個氣缸支架組件，它位于研磨臂的第一和第二末端之間。
8.如權(quán)利要求7所述的滑塊研磨裝置，其中研磨臂可以給研磨固定裝置提供一種線性運動，從而固定于其上的多個滑塊可以同時得到研磨。
9.如權(quán)利要求8所述的滑塊研磨裝置，其中研磨是沿著一條直線路徑進行，從而在每個滑塊的氣浮表面上形成預(yù)定尺寸的突形。
10.如權(quán)利要求8所述的滑塊研磨裝置，其中研磨臂的線性運動由連接于第一和第二滑動支架上的馬達驅(qū)動進行。
11.如權(quán)利要求8所述的滑塊研磨裝置，其中線性運動是由作用于氣缸中的空氣壓力來驅(qū)動，該氣缸連接第一和第二滑動支架。
12.如權(quán)利要求1所述的滑塊研磨裝置，其中研磨盤在研磨操作過程中保持靜止。
13.如權(quán)利要求1所述的滑塊研磨裝置，其中研磨盤在其大致平面狀時填充以金剛石磨屑材料。
14.如權(quán)利要求1所述的滑塊研磨裝置，其中所述輪廓肋條大致均勻間隔分布。
15.如權(quán)利要求1所述的滑塊研磨裝置，其中研磨模板有一個柱形的，凹陷的上表面。
16.對滑塊研磨裝置的操作方法包含以下步驟將填有研磨材料的研磨盤安裝到模板上；對研磨模板的空腔施加負壓，使研磨盤朝向模板變形從而具有與模板上表面相同的形狀；對滑塊施加一研磨壓力從而使之與研磨盤相接觸；使滑塊相對于研磨盤移動，從而形成一個與模板表面相應(yīng)的氣浮表面的形狀。
17.按權(quán)利要求16所述的方法還包括以下的步驟在開始研磨移動以前在研磨盤上涂以潤滑劑，并且在研磨以后撤去滑塊上的潤滑劑。
18.權(quán)利要求16所述的方法，在將滑塊沿著研磨盤移動的步驟中，還包括將滑塊安裝到滑塊固定裝置中，并且將固定裝置相對研磨盤以預(yù)定數(shù)目的研磨行程線性地往復(fù)運動。
19.按權(quán)利要求16所述的方法，其中在對滑塊施加一定的研磨力及將滑塊相對于研磨盤移動時，包括將滑塊安裝到滑塊固定裝置中，對固定裝置施加一研磨力，并且將固定裝置沿著研磨盤線性地往復(fù)運動并達到預(yù)定數(shù)量的研磨行程。
20.按權(quán)利要求19所述的方法，還包括以下步驟將研磨固定裝置安裝到研磨臂的空腔中，使安裝于固定裝置中的滑塊的氣浮表面上的肋條，與模板上突起的肋條相平行。
21.按權(quán)利要求16所述的方法，進而還包括以下的步驟監(jiān)視研磨盤上研磨材料的磨損情況，并通過增加作用在滑塊上的研磨行程來補償材料的磨損，撤去模板空腔里的負壓，在對空腔再次施加負壓以前，將研磨盤轉(zhuǎn)過一定的角度，在研磨盤未使用過的區(qū)域繼續(xù)進行研磨操作。
全文摘要
一種研磨硬盤磁頭滑塊的氣浮表面的方法和裝置，包括以下步驟將一個帶有研磨磨料的研磨盤安裝到研磨模板上，向研磨模板和研磨盤之間的空腔提供負氣壓，使研磨盤相應(yīng)研磨模板的形狀變形，在與研磨盤接觸的滑塊上施加研磨力，使滑塊相對研磨盤移動。形成與研磨模板形狀相應(yīng)的氣浮表面形狀。
文檔編號B24B37/00GK1156651SQ96119800
公開日1997年8月13日 申請日期1996年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月13日
發(fā)明者卡洛爾·R·特金 申請人:昆騰公司