CN1148357A

CN1148357A - 基片倒棱加工装置

Info

Publication number: CN1148357A
Application number: CN96190164A
Authority: CN
Inventors: 柴田学
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1997-04-23
Also published as: WO1996027479A1; EP0759339A4; JPH08243891A; US5738563A; EP0759339A1

Abstract

本发明的在基片的外径端面、内径端面上磨削加工倒棱的基片内外径、倒棱加工装置，具有：用所带砂轮在基片内径端面、外径端面上加工倒棱的内外径、倒棱加工机11；依次测定用该加工机11加工的基片倒棱长度的测定装置12；从由该测定装置的测定结果算出砂轮进给量的修正量的测定处理装置13；以及控制内外径、倒棱加工机的动作，根据来自测定处理装置的修正量来改变砂轮进给量的控制装置14；可不用人工而经常维持合适的基片倒棱长度。

Description

基片倒棱加工装置

技术领域

本发明涉及在用于硬盘的基片端面上加工倒棱的基片倒棱加工装置。

背景技术

通常，对于用于硬盘的基片1(图17)，继磨削加工其正面及反面之后，如图17(A)所示，要用内外径、倒棱加工机的砂轮磨削加工其外径端面3，同时磨削加工在该外径端面3上的倒棱4。再如图18(A)所示，用砂轮2磨削加工基片1的内径端面5，同时也磨削加工在该内径端面5上的倒棱4。这些倒棱4对于防止基片1的端面3和5的缺损是必要的。

上述基片1的倒棱4如图20(A)所示，其长度(倒棱长度L、K)必须设定在规定范围内，倒棱长度L、K在上述范围外的基片1将被废弃。

可是，在上述内外径、倒棱加工机中，如图19所示，连接砂轮2和驱动电动机6的轴7由于砂轮2的磨削加工中的发热及驱动电动机6自身发热的影响，与加工时间成正比地在轴方向膨胀，如图20(B)及图21所示，砂轮2的砂轮中心8往往从基片1的基片中心9偏移(偏移量Δ)，其结果是，倒棱长度L和K往往变成超过规定范围。

因此，内外径、倒棱加工机的操作者在加工机的工作中，要取出磨削加工的基片1，不断地测定其倒棱长度L、K，从该倒棱长度L、K的测定值算出砂轮中心8相对基片中心9的偏移量Δ，将该偏移量Δ作为修正量，对砂轮2的轴方向进给量(图19的Z方向进给量)进行修正。

但是，由操作者进行的基片1的倒棱长度L、K的测定和砂轮2的轴方向进给量的修正，对于加工机开始加工时及砂轮2的使用段变更时是一定需要的，因为万一这时出现测定失误或修正量的计算差错等情况，恐怕就不一定能适当控制基片1的倒棱长度L、K。

发明概述

本发明正是考虑到上述情况而作成的，其目的在于提供一种不用通过人工操作而能经常维持在基片的外径端面、内径端面上加工的倒棱的长度的基片倒棱加工装置。

权利要求1所述的发明，是在磨削加工基片端面上的倒棱的基片倒棱加工装置，其中具有：用所带砂轮加工上述基片端面上的倒棱的倒棱加工机；依序测定用上述倒棱加工机加工的基片倒棱长度的测定装置；从由该测定装置得到的测定结果算出上述砂轮进给量的修正量的测定处理装置；控制上述倒棱加工机的动作、根据来自上述测定处理装置的修正量改变上述砂轮进给量的控制装置。

权利要求2所述的发明，是权利要求1所述的测定装置，可从基片的正面侧或反面侧测定倒棱长度的基片倒棱加工装置。

权利要求3所述的发明，是权利要求1或2所述的测定装置，由对基片的倒棱长度进行摄像的摄像机和将用摄像机摄得的图像在数字变换后进行图像处理并测定倒棱长度的图像处理装置组成的基片倒棱加工装置。

权利要求4所述的发明，是权利要求1～3中任一项所述的测定处理装置，判定测定的倒棱长度是否合适，在判定为不合适的情况下输出废弃信号；控制装置根据上述废弃信号控制倒棱加工机并将倒棱长度不合适的基片废弃于机外的基片倒棱加工装置。

权利要求5所述的发明，是权利要求1～4中任一项所述的基片用非金属材料构成的基片倒棱加工装置。

权利要求6所述的发明，是权利要求5所述的基片用玻璃状碳素材料构成的基片倒棱加工装置。

本发明具有下述①～③的作用。

①测定装置依次测定用倒棱加工机加工好的基片倒棱长度，测定处理装置根据该倒棱长度测定值计算倒棱加工机上的砂轮进给量的修正量。并且，控制装置根据上述修正量来修正、控制倒棱加工机的砂轮进给量。因此，不通过(操作者)人正操作就可经常适当地维持基片的倒棱长度。尤其是在倒棱加工装置的起动时或多段砂轮的使用段变更时也能制造出倒棱长度合适的基片。

②测定处理装置在测定装置测出的基片倒棱长度不合适的情况下输出废弃信号，控制装置根据该废弃信号，控制倒棱加工机，废弃倒棱长度不合适的基片，因此，关于倒棱长度合适与否，可以不通过人工操作就能对基片进行适当的分选。

③由于基片是用非金属材料构成的，所以在按规定尺寸磨削加工基片的内外径的同时，可以磨削加工该端面上的倒棱。这样，在基片为非金属的脆性材料的情况下，可对该基片的端面和倒棱进行高效率的磨削加工。

附图简单说明

图1是表示使用本发明基片倒棱加工装置第1实施例的基片内外径、倒棱加工装置的方框图。

图2是表示图1的基片内外径、倒棱加工装置的俯视图。

图3是图2的III向视图。

图4是图2的IV向视图。

图5是表示图2的基片内外径、倒棱加工装置上的多段砂轮的磨削工序的动作图。

图6是表示用图2的基片内外径、倒棱加工装置所加工的基片一部分的局部剖视图。

图7是表示用图1和图2的测定装置进行倒棱长度测定的测定工序的工作图。

图8是表示用图1和图2所示的控制装置进行的磨削控制过程的流程图。

图9是表示用图1和图2所示的测定处理装置进行的处理过程的流程图。

图10是表示在使用本发明基片倒棱加工装置的第2实施例的基片内外径、倒棱加工装置上所测定的倒棱长度的基片局部剖视图。

图11是表示在图10的第2实施例中测定处理装置上进行的处理过程的流程图。

图12是表示在使用本发明基片倒棱加工装置的第3实施例的基片内外径、倒棱加工装置上用单段砂轮进行磨削的磨削工序的动作图。

图13是表示在图12的第3实施例中所测定倒棱长度的基片局部剖视图。

图14是表示在图12的第3实施例中用控制装置控制的磨削过程的流程图。

图15是表示在图12的第3实施例中用测定处理装置实施的处理过程的流程图。

图16是表示用测定装置进行倒棱长度测定工序的变形例的工作图。

图17是表示用已有的基片内外径、倒棱加工机进行的外径及倒棱磨削工序的立体图。

图18是表示用已有的基片内外径、倒棱加工机进行的内径及倒棱磨削工序的立体图。

图19是表示在已有的基片内外径倒棱加工机上进行外径及倒棱磨削工序时砂轮与基片的位置关系的构成图。

图20是表示用已有的基片内外径、倒棱加工机所加工的基片一部分的局部剖视图。

图21是表示在传统的基片内外径倒棱加工机的砂轮中心位置对基片中心位置的偏移量与磨削加工时间的关系的曲线图。

实施发明的最佳方式

以下，根据附图说明本发明最佳形态的实施例。

第1实施例

在此第1实施例中，对与已有例同样的部分标以相同的符号而将说明省略。

作为基片倒棱加工装置的基片内外径、倒棱加工装置10，如图1所示，由磨削加工基片1的外径端面3和内径端面5以及倒棱4的内外径、倒棱加工机11、测量基片1的倒棱4的测定装置12、处理该测定装置12所得的测定数据的测定处理装置13、控制内外径、倒棱加工机11的控制装置14构成。

内外径、倒棱加工机11，如图2～图4所示，具有设置在机架15上的、在4个等分位置上的保持架16，并具有沿箭头A方向旋转的旋转台17、设置在机架15的第1工位上、将基片1向保持架17输送或收回的供给回收装置18、设置在机架15的第2工位上、磨削加工基片1的外径3及该外径3的倒棱4的外径、倒棱加工装置19、设置在机架15的第3工位上、磨削加工基片1的内径5及该内径5的倒棱4的内径、倒棱加工装置20的结构，上述控制装置14控制旋转台17、供给回收装置18、外径、倒棱加工装置19和内径倒棱加工装置20的动作。

供给回收装置18是机架15的第1工位用装料臂21将在供给盒22内未加工的基片1放置在旋转台17的保持架16上，另用卸料臂23将加工好的基片1从保持架16回收至回收盒24内。

旋转台17上的保持架16吸附置放着的基片1。在机架15的第2和第3工位上设置夹具夹紧装置，用油压作用向吸附在保持架16上的基片1施加推压力，将该基片1夹紧在保持台16上。又在机架15的第1、第2、第3和第4工位上设置工位识别开关26，以确认由于旋转台17的旋转，保持架16已到达各工位。

外径、倒棱加工装置19与内径、倒棱加工装置20的结构大致相同，多段砂轮27和使该多段砂轮27转动的砂轮用电动机28通过升降部29和水平移动部30被设置在机架15的中央支柱31上，升降部29设置在水平移动部30的水平滑块35上，多段砂轮27和砂轮用电动机28设置在该升降部29的升降滑块33上。升降部29借助升降用电动机32使升降滑块33升降(沿Z方向移动)、使多段砂轮27在同一方向上移动(进给)。水平移动部30借助水平移动用电动机34使水平滑块35沿水平方向(X方向)移动，使多段砂轮27在同一方向上移动(进给)。

由于基片1是用玻璃状碳素材料形成的构件，所以多段砂轮27在磨削加工基片1的外径端面3和内径端面5的同时，还要磨削加工其外径端面3和内径端面5上的倒棱4。图5(A)所示的多段砂轮27具有同时磨削加工基片1的外径端面3和倒棱4(图6)的多个使用段，图5(B)所示的多段砂轮27具有同时磨削加工基片1的内径端面5和倒棱4(图6)的多个使用段。

下面说明使用该多段砂轮27的内外径、倒棱加工机11的作用(主要介绍磨削工序)。

在图2所示的第1工位上，控制装置14使卸料臂23动作，将旋转台17的保持架16上的加工好的基片1回收至回收盒24内，其后，使装料臂21动作，将供给盒22内未加工的基片1放置在保持架16上并吸附。

控制装置14使旋转台17转动90°，使保持未加工基片1的保持架16到达第2工位时，如图8所示，工位识别开关26即接通进行工作，确认其位置。接着，控制装置14在确认用保持架16将基片1吸附着的情况后，使夹具夹紧装置25动作，并确认该夹具夹紧装置对基片1的夹紧。

控制装置14接着通过保持架16使基片1旋转，使在外径、倒棱加工装置19上的砂轮用电动机28工作并使多段砂轮27转动。控制装置14在确认该基片1的转动和多段砂轮27的转动后，读入多段砂轮27到现使用段为止在Z方向上的进给量d，从后述的修正量Δ计算出多段砂轮27的Z方向的进给量d+Δ，再读入多段砂轮27在X方向的进给量。其后，控制装置14使多段砂轮27在Z方向仅移动进给量d+Δ后，在X方向仅使其移动规定的进给量，磨削基片1的外径端面3，同时在其外径端面3上磨削加工倒棱4。

控制装置14接着使旋转台17转动90°，在使加工过外径端面3和倒棱4的基片1到达第3工位时，用工位识别开关26识别该位置，使基片1吸附在保持架16上，用夹具夹紧装置25将基片1夹紧，用内径、倒棱加工装置20的多段砂轮27，与外径、倒棱加工装置19同样地对基片1的内径端面5及该内径端面5的倒棱4同时进行磨削加工。

如图1～图4所示，在机架15的第4工位上设置前述的测定装置12，如图6所示，可测定基片1上的倒棱4的倒棱长度L。该测定装置12具有摄像机36和图像处理装置37。摄像机36具有焦点深度深的放大透镜或偏光透镜，如图7所示，从相对基片1的正面1A成垂直的方向对倒棱长度L进行摄像。图像处理装置37将用摄像机36摄得的图像进行数字变换以后，进行必要的图像处理并测定倒棱长度L。摄像机36也可以从相对基片1的反面1B成垂直的方向对倒棱长度L进行测定。

测定了该倒棱长度L的加工好的基片1由于控制装置14的控制使旋转台17转动90°而回到机架15的第1工位，用供给回收装置18的卸料臂23回收至回收盒24内，或如后述的情况予以废弃。

前述测定处理装置13，如图1所示，与上述测定装置12的图像处理装置37电气连接。该测定处理装置13从用测定装置12测定的、基片1的外径端面3、内径端面5上的倒棱4的倒棱长度L，算出关于外径、倒棱加工装置19、内径、倒棱加工装置20上的多段砂轮27的Z方向进给量的修正量Δ，并判定上述倒棱长度L合适与否。以下的说明，对根据在外径端面3上的倒棱4的倒棱长度L进行关于在外径、倒棱加工装置19上的多段砂轮27在Z方向进给量的修正量Δ和倒棱长度L是否合适的判定作代表性叙述。

如图6和图9所示，测定处理装置13预先输入在基片1的外径端面3上的标准直线部长度和倒棱的角度θ，再输入基片1的片厚t，或实测该片厚t，由式(1)算出标准倒棱长度Ls。

Ls＝1/2(t-s)/tanθ……(1)

测定处理装置13对依次输送到机架15的第4工位上的加工好的基片1，依次读入由测定装置12依次测定了的倒棱长度Ln。这里，n表示对多段砂轮27的1个使用段，该使用段在某时刻之前磨削加工过的基片1的片数。测定处理装置13在各倒棱长度Ln与标准倒棱长度Ls的差的绝对值在规定范围内的情况下判定倒棱长度Ln是合适的，在超过规定范围的情况下判定倒棱长度Ln是不合适的，并输出废弃信号α。该判定结果输出给控制装置14。该控制装置14如上所述，用供给回收装置18将倒棱长度Ln合适的基片1回收至回收盒24内，对倒棱长度Ln不合适的基片1根据废弃信号α予以废弃。

测定处理装置13进一步用式(2)计算各个已测定的倒棱长度Ln与标准倒棱长度Ls的偏差量Δn，用式(3)求用多段砂轮27的1个使用段磨削的基片1至该时刻的偏差量Δn的总和，并计算外径、倒棱加工装置19上的多段砂轮27的Z方向进给量的修正量Δ。Δn＝(Ls-Ln)……(2)

Δ = Σ_{n = 1}^{n} \frac{1}{2} Δn - - - (3)

该算出的修正量Δ如前所述输送给控制装置14，用该控制装置14算出上述多段砂轮27在Z方向的进给量d+Δ。

采用上述实施例，可收到以下①～③的效果。

①测定装置12依次测定用内外径、倒棱加工机11加工过的基片1的倒棱长度Ln，测定处理装置13根据该倒棱长度Ln的测定值计算在内外径、倒棱加工机11的外径、倒棱加工装置19，内径、倒棱加工装置20上的多段砂轮27进给量的修正量Δ。并且，控制装置14根据上述修正量Δ来修正、控制内外径、倒棱加工机11的外径、倒棱加工装置19，内径、倒棱加工装置20的多段砂轮27的进给量d。因此，不通过(操作者)人工操作就可经常保持基片1的倒棱长度L合适。尤其是在基片的内外径、倒棱加工装置10起动时或多段砂轮27变更使用段时也能制造倒棱长度L合适的基片1。

②测定处理装置13在用测定装置12测定的基片1的倒棱长度L不合适的情况下输出废弃信号α，控制装置14根据该废弃信号α控制内外径、倒棱加工机11，废弃倒棱长度L不合适的基片1，因此，对基片1倒棱长度L合适与否不用人工就可以可靠地进行选别。

③由于基片1是用有脆性的玻璃状碳素材料构成的，外径、倒棱加工装置19、内径、倒棱加工装置20的多段砂轮27在磨削加工基片1的外径端面3或内径端面5的同时，可磨削加工在该外径端面3、内径端面5上的倒棱4。因此，可高效地实施基片1的外径端面3、内径端面5及倒棱4的磨削加工。

第2实施例

图10是表示在本发明基片倒棱加工装置的第2实施例所适用的基片内外径、倒棱加工装置上所测定的倒棱长度的基片局部剖视图。图11是表示在图10的第2实施例的测定处理装置上进行的处理过程的流程图。在本第2实施例中，与前述第1实施例同样的部分，标以相同的符号而将说明省略。

在该第2实施例的基片内外径、倒棱加工装置10上，测定装置12从垂直于基片1的正面1A的方向测定此正面1A侧的倒棱4的倒棱长度L，从垂直于基片1的反面1B的方向测定此反面1B侧的倒棱4的倒棱长度K。

对于这种情况，测定处理装置13，如图11所示，不预先算出标准倒棱长度Ls，而是按用测定装置12依次测定的倒棱长度Ln与Kn的差的绝对值判断，若该绝对值在规定范围内就判定倒棱长度Ln和Kn是合适的，若不在规定范围内则判定为不合适，并输出废弃信号α。进一步，测定处理装置13用式(4)进行运算，算出在外径、倒棱加工装置19，内径、倒棱加1装置20上多段砂轮27的Z方向进给量的修正量Δ，并将该修正量Δ输出给控制装置14。

Δ = Σ_{n = 1}^{n} 1 / 2 (Ln - Kn) - - - (4)

控制装置14根据用测定处理装置13判定的判定结果及计算出的修正量Δ，与第1实施例同样地进行对内外径、倒棱加工机11的控制。因此，在该第2实施例中，也能收到与前述第1实施例同样的效果。

第3实施例

图12是表示在本发明基片倒棱加工装置的第3实施例所适用的基片内外径、倒棱加工装置上单段砂轮进行磨削工序的动作图。图13是表示在图12的第3实施例中所测定的倒棱长度的基片局部剖视图。图14是表示在图12的第3实施例中用控制装置控制磨削过程的流程图。图15是表示在图12的第3实施例中用测定处理装置实施处理过程的流程图。

在该第3实施例中，与前述第1实施例同样的部分标以同样的符号而将说明省略。

在该第3实施例的基片的内外径、倒棱加工装置10中，在内外径、倒棱加工机11的外径、倒棱加工装置19和内径、倒棱加工装置20上使用单段砂轮40。

在使用单段砂轮40的情况下，控制装置14将在后面详述，在外径、倒棱加工装置19和内径、倒棱加工装置20中，使单段砂轮40先在X方向上向基片1前进进给，用单段砂轮40的垂直圆周面40A对基片1的外径端面3、内径端面5进行磨削加工。接着，控制装置14使单段砂轮40在X方向上向后退一点，其后，在Z方向向上上升送进，用单段砂轮40的下侧倾斜面40B加工形成基片1反面1B侧的倒棱4，接着，使单段砂轮40在Z方向下下降送进，用单段砂轮40的上侧倾斜面40C加工形成基片1正面1A侧的倒棱4。在形成倒棱4之前使单段砂轮40在X方向后退，是为了不在单段砂轮40的垂直圆周面40A与下侧倾斜面40B和上侧倾斜面40C的交界部作用很大的负荷。

测定装置12，如图13所示，测定在基片1正面1A侧的倒棱4的倒棱长度L。该测定装置12有时也测定在基片1正面1A侧的倒棱4的倒棱长度L和在反面1B侧的倒棱4的倒棱长度K。

测定处理装置13，如图15所示，可与前述第1实施例的测定处理装置13一样，预先算出标准倒棱长度Ls。接着，测定处理装置13在测定装置12仅测定基片1的正面1A侧的倒棱长度Ln时，用式(5)可求得反面1B侧的倒棱4的倒棱长度Kn，在测定装置12也测定在基片1反面1B侧的倒棱长度Kn时，可直接使用该倒棱长度Kn的实测值。

Kn＝(t-s-Ln tanθ)/tanθ……(5)

当测定处理装置13判定标准倒棱长度Ls与正面侧的倒棱长度Ln的差的绝对值和标准倒棱长度Ls与反面侧的倒棱长度Kn的差的绝对值都在某一范围内时，控制装置14使卸料臂23动作，将具有该倒棱4的基片1回收至回收盒24内，当上述2个绝对值中的至少1个超出上述范围时，向控制装置14输出废弃信号α，将具有该倒棱4的基片1予以废弃。

进一步，测定处理装置13分别对倒棱长度Ln和Kn求与标准倒棱长度Ls的差、算出偏差量ΔLn和ΔKn，再对用1个单段砂轮40所磨削加工的在该时刻的基片1，从式(6)和式(7)求关于单段砂轮40在Z方向向下进给量的修正量ΔL，并算出关于单段砂轮40在Z方向向上进给量的修正量ΔK。

ΔL = Σ_{n = 1}^{n} ΔLn - - - (6)

K = Σ_{n = 1}^{n} ΔKn - - - (7)

控制装置14，如图14所示，首先与前述第1实施例的控制装置14同样地在机架15的第2和第3工位上，用工位识别开关26确认旋转台17的位置，并确认用基片1的吸附及夹具夹紧装置25装基片1夹紧，然后，使基片1旋转，并使外径、倒棱加工装置19和内径、倒棱加工装置20的单段砂轮40转动并加以确认。

接着，控制装置14依次分别读入单段砂轮40在X方向的进给量、沿Z方向向上的标准进给量e、沿Z方向向下的标准进给量g。然后，控制装置14将用测定处理装置13计算的关于单段砂轮40的修正量ΔK和ΔL分别与关于上述单段砂轮40在Z方向向上的标准进给量e和在Z方向向下的标准进给量g相加进行修正，求出单段砂轮40在Z方向的向上进给量e+ΔK和向下进给量g+ΔL。

然后，控制装置14使单段砂轮40在X方向移动进给、磨削加工基片1的外径端面3、内径端面5，接着，在Z方向向上移动、磨削加工外径端面3、内径端面5的下侧倒棱4，再接着，在Z方向向下移动、磨削加工外径端面3、内径端面5的上侧倒棱4。

在该实施例中，控制装置14也与第1实施例一样，根据测定处理装置13判定的判定结果和计算的修正量ΔL、ΔK来控制内外径、倒棱加工机11。因而，该第3实施例也能收到与第1实施例相同的效果。

还有，在上述各实施例中，叙述了测定装置12的摄像机36从对基片1的正面1A(及反面1B)垂直的方向直接测定倒棱长度L(及K)，然而，也可以如图16所示，摄像机36从倒棱4的正上方测定该倒棱4的实长L′、K′，测定装置12的图像处理装置37将该实长L′、K′进行数字变换、测定，然后，用式(8)计算求出倒棱长度L、K。

[\begin{matrix} L = L^{'} \cos θ \\ K = K^{'} \cos θ \end{matrix}] - - - - (8)

另外，在上述实施例中，叙述了基片1为玻璃状碳素材料的情况，然而，基片也可以是玻璃板或结晶化的玻璃甚至硅等非金属的脆性材料。工业上的实用性

如上所述，若采用本发明的基片倒棱加工装置，不用通过人工操作即可经常使在基片的外径端面、内径端面上加工的倒棱有合适的倒棱长度。

Claims

1.一种在基片端面磨削加工倒棱的基片倒棱加工装置，其特征在于，具有：

带有砂轮、用该砂轮在上述基片端面上加工倒棱的倒棱加工机、

依次测定用上述倒棱加工机加工的基片倒棱长度的测定装置、

从该测定装置测定的结果算出上述砂轮进给量的修正量的测定处理装置、以及

控制上述倒棱加工机的动作、根据来自上述测定处理装置的修正量来改变上述砂轮进给量的控制装置。

2.根据权利要求1所述的基片倒棱加工装置，其特征在于，上述测定装置可从基片的正面侧或反面侧测定倒棱长度。

3.根据权利要求1或2所述的基片倒棱加工装置，其特征在于，上述测定装置由对基片的倒棱长度进行摄像的摄像机和将用摄像机摄成的图像进行数字变换后进行图像处理并测定倒棱长度的图像处理装置组成。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的基片倒棱加工装置，其特征在于，上述测定处理装置判定测定的倒棱长度是否合适，在判定为不合适的情况下输出废弃信号，上述控制装置根据上述废弃信号控制倒棱加工机、将倒棱长度不合适的基片废弃于机外。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的基片倒棱加工装置，其特征在于，上述基片用非金属材料构成。

6.根据权利要求5所述的基片倒棱加工装置，其特征在于，上述基片用玻璃状碳素材料构成。