CN201130531Y - 弹性臂加载力测量*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公告了一种弹性臂加载力测量***，包括：送料装置、用定位装置、夹紧装置、托举装置、弹力测量装置以及控制各部分协同工作的控制单元，还包括实时采集测量区域中图像的图像采集单元，所述图像采集单元与控制单元电连接；控制单元利用图像采集单元采集到的图像信息，实时调整弹力测量装置上测量头的位置。采用本实用新型技术方案的弹性臂加载力测量***，由于设置了图像采集单元来采集测量区域的图像，控制单元可以从图像获得必要的参数，实现对加载力测量的实时监控和调整，从而提高了效率，能够对生产过程进行在线监控。此外，采集的图像可以经过放大后显示出来，便于操作者对测量区域进行细致的观察。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量***，尤其涉及一种弹性臂加载力测量***，具体涉及一种用于测量硬盘磁头弹性臂的加载力的测量***。
背景技术
弹性臂(Suspension)是硬盘驱动器核心部件(读写磁头组件)的关键零件之一，它是由三或者四个不锈钢片和传导电路，通过激光焊接而组成的悬臂支撑结构，对其预先成型、弯曲和调校可以得到它在加载状态下所要求的力、静态姿态和频率响应特性。硬盘驱动器工作时读写磁头(Slider)在磁记录盘片上高速飞行，其特殊设计的表面形状起到空气轴承的作用，产生脱离盘片的浮力；弹性臂在加载状态下产生的力(Gram Load)通过万向节(Dimple)作用在读写头上，使其保持稳定的飞行高度(Fly Height)和飞行姿态(Attitude)，从而保障读写头前端的传感器对盘片上磁记录信号的读写灵敏度和稳定性。
随着硬盘驱动器技术的高速发展，存储轨道密度和位密度不断提高，不仅要求传感器具有更小的尺寸和更强的感应灵敏性，还要求读写磁头的飞行高度更低(小于15nm)，读写磁头的定位精度更高(包括轴承间隙，温度影响和共振引起的偏离)，这对其中关键零部件的性能提出了更高的挑战。弹性臂加载力的公差控制也越来越严格。其控制公差自2002年以来不到五年时间，加载力控制公差已经从±0.2g减至±0.125g，再减至±0.1g，最近有些客户产品公差已经减小到±0.06g。这就对测量***的稳定性、可靠性提出了更高的要求。目前各硬盘弹性臂生产厂家所用的加载力测量设备，只能对弹性臂进行单个测量，效率低、操作繁琐，只能对批量生产的弹性臂进行出货前抽检，无法对生产过程进行有效控制。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种弹性臂加载力测量***，以克服现有技术中弹性臂夹在测量***效率过低，不能对生产过程进行在线监控的缺点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种弹性臂加载力测量***，用于在测量区域对弹性臂处于规定姿态时的弹力进行测量，包括：用于将弹性臂输送到测量区域的送料装置；用于对送入测量区域的待测弹性臂进行定位的定位装置；用于将定位后的待测弹性臂夹紧的夹紧装置；用于将待测弹性臂前端抬升的托举装置；用于对待测弹性臂的弹力进行测量的弹力测量装置，所述弹力测量装置包括测量头；控制送料装置、夹紧装置、托举装置、计测量装置等部分协同工作的控制单元；还包括实时采集测量区域中图像，并以所述图像通过控制单元控制弹力测量装置调整测量头位置的图像采集单元，所述图像采集单元与控制单元电连接。
进一步的，所述图像采集单元包括两个摄像头；所述摄像头均对准测量区域，且两个摄像头的拍摄方向互相垂直的。
更进一步的，所述图像采集单元还包括为摄像头提供照明的LED光源。
优选的技术方案中，所述夹紧装置包括：与待测弹性臂接触并配合定位装置将待测弹性臂夹紧的夹紧头；测量夹紧力大小的传感器；在控制单元的控制下伸出或者缩回其输出轴的夹紧电机；以及连接夹紧头和所述夹紧电机的输出轴的夹紧弹簧；夹紧电机与控制单元电连接；所述力传感器与控制单元电连接，且设置在夹紧电机和夹紧头之间的压紧力的传递路线中。
进一步优选的技术方案中，所述夹紧头还包括万向节。
进一步的，所述托举装置为接触式的托举装置，所述托举装置包括在控制单元控制下运动，而且直接接触待测弹性臂的托臂。
更进一步的，所述托举装置还包括随所述托臂伸出，在托臂托举待测弹性臂之前伸入待测弹性臂上的对正孔，使托举装置与待测弹性臂对正的对正销；所述对正销固定设置在托臂上。
进一步的，所述托举装置也可以为非接触式的托举装置，所述托举装置包括在控制单元控制下喷射压缩空气流来托举待测弹性臂的喷嘴。
更进一步的，所述托举装置还包括在喷嘴喷射压缩空气流之前伸入待测弹性臂上的对正孔，使托举装置与待测弹性臂对正的对正销。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
由于设置了图像采集单元来采集测量区域的图像，控制单元可以从图像获得必要的参数，用于控制弹力测量装置进行相应动作，实现对加载力测量的实时监控和调整，从而提高了效率，能够对生产过程进行在线监控。此外，采集的图像可以经过放大后显示出来，便于操作者对测量区域进行细致的观察。
由于图像采集单元包括了个拍摄方向互相垂直的摄像头，所获得的图像信息更有利于控制***做出准确的判断。
由于还设置了光源为摄像头提供照明，使得加载力测量***的工作不用依赖环境光；更重要的是不会因为环境光亮度、色温等的改变，而影响摄像头所采集图像的质量。
由于光源为LED光源，其发光效率高、寿命长，且其发出的光单色性好，特别适合作为精密设备中图像采集单元的照明光源。
由于夹紧装置为力闭环控制夹紧装置，可以通过力传感器测得夹紧力，然后控制单元根据测得的夹紧力，控制夹紧电机的输出轴伸出或者缩回，改变夹紧弹簧的压缩量，从而调节夹紧力，最终获得非常精确的夹紧力，消除因夹紧力不同而导致的测量值偏移。
由于夹劲头还进一步包括万向节，使得夹紧力可以均匀的分布在夹紧头与弹性臂相接触的夹紧面上，因此夹紧效果更好。
由于采用了接触式的托举装置，弹性臂被托起后可以保持稳定的姿态。
由于采用了非接触式的托举装置，托举时与弹性臂无接触，因而不会损伤弹性臂。
由于进一步的在托举装置上设置了对正销，在托举装置对弹性臂进行托举前先使得托举装置与弹性臂对正，从而可以更精确的保证托举效果。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式弹性臂加载力测量***的示意图；
图2是图1中A区域的放大图；
图3是本实用新型具体实施方式中夹紧装置及非接触式托举装置的示意图；
图4是本实用新型具体实施方式中接触式托举装置的示意图；
图5是本实用新型具体实施方式弹性臂加载力测量***的工作流程图。
具体实施方式
如图1所示，本具体实施方式的弹性臂加载力测量***，用于测量硬盘上的弹性臂9的悬臂端弯曲到指定位置的弹力。该弹性臂加载力测量***包括：送料装置1、定位装置2、夹紧装置3、托举装置4、弹力测量装置5、图像采集单元6以及控制单元(控制单元未在图中画出)。
送料装置1用于弹性臂9的输送，其将弹性臂9沿X方向按顺序依次送入图2所示的测量位置8进行测量。位于测量位置8的弹性臂9在本文中特别称为待测弹性臂9。
定位装置2用于对送入测量位置8的待测弹性臂9定位。
夹紧装置3在待测弹性臂9送入到位之后，将弹性臂9向上顶在定位装置2的底部。本具体实施方式的夹紧装置3为力闭环控制夹紧装置，如图2所示，其依次包括夹紧头13、力传感器10、夹紧弹簧12和夹紧电机11。夹紧弹簧12的一端与夹紧电机11的输出轴固定连接，而其另一端与力传感器10的底部固定连接。夹紧头13固定设置在力传感器10的上表面。当弹性臂9被送料装置1送入测量位置8，并经过定位装置2在X方向定位之后，夹紧电机11在控制单元的控制下动作，其输出轴向上(Z方向)伸出，并最终通过夹紧头13将弹性臂9顶在定位装置2的底部而夹紧。此时压紧弹簧12被压缩，而力传感器10测得的压力传递给控制单元。控制单元根据力传感器10测得的压力，判断夹紧力是否处于正常范围之内，若偏离正常值，则控制夹紧电机11的输出轴伸出或者缩回，以调整夹紧弹簧12的压缩量，即可以修正夹紧力，以此实现力闭环控制，获得更为精确的夹紧力，从而避免因夹紧力不同而导致的测量值偏移。需要进一步指出的是，如图3所示，夹紧装置3的夹紧头13包括万向节14，使得夹紧力可以通过万向节14的自适应性，均匀的分布到夹紧头13与弹性臂9之间的接触面上。
托举装置4位于待测弹性臂9前端的下方，其用于将弹性臂9的前端抬升，使弹性臂9上的测量点高于弹力测量装置5上的测量头15；并且在加载力测量***就绪之后，释放弹性臂9使其前端因为弹性而下落。弹性臂9下落后，位于其上的测量点作用于弹力测量装置5的测量头15，进而弹性臂9处于该姿势的弹力即被弹力测量装置5测得。托举装置4可以是接触式的，也可以是非接触式的。接触式的托举装置4如图4所示，其通过一个托臂直接接触弹性臂9而将其前端抬升。接触式托举装置4的优点是弹性臂9被托起后姿态稳定；缺点是因为存在接触，可能会损伤弹性臂9。而非接触式的托举装置4参见图3，其通过气流喷嘴喷出压缩空气流来托举弹性臂9。非接触式托举装置4的优点是与弹性臂9无接触，因而不会对弹性臂9造成损害；缺点是容易因为气流不稳定而造成弹性臂9的振动。本具体实施方式的托举装置还包括对正销。托举装置4动作后，对正销端部的锥形头首先进入弹性臂9上的对正孔，由于锥形头的自动找正特性，而使得托举装置4与弹性臂9对正；对正之后托举装置4才通过托臂托举弹性臂9，或者通过气流喷嘴喷出压缩空气流来托举弹性臂9。
弹性力测量装置5也位于待测弹性臂9前端的下方，其上的测量头15正对着弹性臂9上的测量点，并且弹性力测量装置5与控制单元电连接，不但可以将测得的弹力传输给控制单元，还可以在控制单元的控制下调整测量头15的位置。
图像采集单元6与控制单元电连接，用于对待测区域8中弹性臂9测量点及其附近的图像进行实时采集，将采集到的图像传递给控制单元，并有控制单元基于采集到的图像，对弹性臂加载力测试过程进行实时闭环监控。由图1可见，本具体实施方式中的图像采集单元6具体包括两个摄像头，两个摄像头均对准待测区域8；且其中之一从竖直方向对测量位置8俯拍，另外一个从逆着X方向水平拍摄待测弹性臂9的侧面。两个摄像头均与控制单元电连接，将拍摄到的图像数据传输给控制单元。控制单元对所采集到的图像数据进行分析处理，然后控制弹力测量装置5动作，调整其上测量头15的位置，以此实现基于图像的闭环控制。本具体实施方式的加载力测量***自带了照明光源来配合摄像头工作，减小外界环境对图像采集单元6的影响。照明光源具体而言为LED光源。
送料装置1、夹紧装置3、托举装置4、弹力测量装置5等部分都和控制单元电连接，在控制单元的控制下协同动作，进行弹性臂加载力的测量工作。其具体工作流程如图5所示：第一步，操作者将弹性臂9放入工装，即将多个弹性臂9排列放置于送料装置1上，完成物料准备步骤。第二步，送料装置1在控制单元的控制下动作，将弹性臂9按顺序依次送入测量位置8。第三步，定位装置2对待测弹性臂9定位，夹紧装置3将待测弹性臂9夹紧。第四步，托举装置4动作，将待测弹性臂9的前端抬升至适当高度。第五步，控制单元控制弹力测量装置5的测量头15移动到测量位置。第六步，控制单元通过图像采集单元6采集测量区域8的图像，对测量头15的移动进行闭环控制。若测量头15的位置偏离测量位置，则返回第五步，控制单元控制弹力测量装置5动作，从新调整测量头15的位置。若测量头15准确到达测量位置，则进行第七步。第七步，进行弹性臂加载力测量。测量完成之后，送料装置1将测量过的弹性臂9移走，同时将下一个弹性臂9送入到测量区域8。此时若控制单元通过图像采集单元6判断出测量区域8中有物料，即已经有待测弹性臂9就位，则返回第三步，进行下一个测量循环。若判断出测量区域8中没有物料，即没有了待测弹性臂9，则控制弹力测量装置5退出测量位置，然后返回第一步，等待操作者将弹性臂9放入工装。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种弹性臂加载力测量***，用于在测量区域(8)对弹性臂(9)处于规定姿态时的弹力进行测量，包括：用于将弹性臂(9)输送到所述测量区域(8)的送料装置(1)；用于对送入测量区域(1)的待测弹性臂(9)进行定位的定位装置(2)；用于将定位后的待测弹性臂(9)夹紧的夹紧装置(3)；用于将待测弹性臂(9)前端抬升的托举装置(4)；用于对待测弹性臂(9)的弹力进行测量的弹力测量装置(5)，所述弹力测量装置(5)包括测量头(15)；控制送料装置(1)、夹紧装置(3)、托举装置(4)、弹力测量装置(5)协同工作的控制单元，其特征在于，还包括正对所述测量区域(8)，实时采集测量区域(8)中图像的图像采集单元(6)；所述图像采集单元(6)与控制单元电连接，控制单元基于所述图像采集单元(6)采集到的图像控制弹力测量装置(5)调整测量头(15)位置。
2.根据权利要求1所述的弹性臂加载力测量***，其特征在于，所述图像采集单元(6)包括两个摄像头；所述摄像头均对准测量区域(8)，且两个摄像头的拍摄方向互相垂直。
3.权利要求2所述的弹性臂加载力测量***，其特征在于，所述图像采集单元(6)还包括为摄像头提供照明的光源。
4.权利要求3所述的弹性臂加载力测量***，其特征在于，所述光源为LED光源。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的弹性臂加载力测量***，其特征在于，所述夹紧装置(3)包括：与待测弹性臂(9)接触并配合定位装置(2)将待测弹性臂(9)夹紧的夹紧头(13)；测量夹紧力大小的力传感器(10)；在控制单元的控制下伸出或者缩回其输出轴的夹紧电机(11)以及连接夹紧头(13)和所述夹紧电机(11)的输出轴的夹紧弹簧(12)；夹紧电机(11)与控制单元电连接；所述力传感器(10)与控制单元电连接，且设置在夹紧电机(11)和夹紧头(13)之间。
6.根据权利要求5所述的弹性臂加载力测量***，其特征在于，所述夹紧头(13)还包括万向节(14)。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的弹性臂加载力测量***，其特征在于，所述托举装置(4)为接触式的托举装置(4)，所述托举装置(4)包括在控制单元控制下运动，而且直接接触待测弹性臂(9)的托臂。
8.根据权利要求7所述的弹性臂加载力测量***，其特征在于，所述托举装置(4)还包括随所述托臂伸出，在托臂托举待测弹性臂(9)之前伸入待测弹性臂(9)上的对正孔，使托举装置(4)与待测弹性臂(9)对正的对正销；所述对正销固定设置在托臂上。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的弹性臂加载力测量***，其特征在于，所述托举装置(4)为非接触式的托举装置(4)，所述托举装置(4)包括在控制单元控制下喷射压缩空气流来托举待测弹性臂(9)的喷嘴。
10.根据权利要求9所述的弹性臂加载力测量***，其特征在于，所述托举装置(4)还包括在喷嘴喷射压缩空气流之前伸入待测弹性臂(9)上的对正孔，使托举装置(4)与待测弹性臂(9)对正的对正销。
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