JP2005014176A - ガラス円盤の内外周面研削加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、ハードディスク等のガラス円盤の内外周面研削加工装置において、少なくともガラス円盤の据え付け工程、粗研削工程、仕上げ研削工程、ガラス円盤の取り外し工程を含む複数工程を同時並行的に実行する効率的なシステムを提供することにある。
【解決手段】本発明のガラス円盤の内外周面研削加工システムは、少なくともガラス円盤の取り外し並びに据え付けを実行する第１のステーションと、ガラス円盤の内外周面の粗研削加工を実行する第２のステーションと、ガラス円盤の内外周面の仕上げ研削加工を実行する第３のステーションとを備え、据え付けられたガラス円盤は各ステーションを順次経由する機構とすることにより、各ステーションでの作業を同時並行的に実行するように構成した。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パソコン等に記憶手段として搭載されているハードディスク等のガラス円盤の内外周面を研削加工する装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス円盤を基材とするハードディスクの内外周面を研削加工する装置は、ハードディスクを把持部で把持して回動駆動させる機能を備えた主軸台に取り付け、回転するハードディスクの外周面並びに内孔周面に砥石を接触押圧させて研削加工するものである。図４，図５に示されるものは特許文献１に開示されているこの種の「ドーナツ形ガラス板の研削装置」であって、１０１は機台であり、この機台１上には外径研削ホイール台１０２、内径研削ホイール台１０３及びワーク（被加工品であるハードディスク）把持移動回転用の主軸台１０４が設けられている。外径研削ホイール台１０２は機台１上の軌道部材１０５を介して前後方向Ｘの送り移動可能となされたもので、モータ１０６と、このモータ１０６から回転を伝達される回転駆動軸１０７を装設されている。この際、回転駆動軸１０７はボールベアリングを介して特定位置での回転自在となされ且つ、一端にモータ１０６の回転を入力されるプーリを固定され、他端に大径の研削ホイール１１０を固定されたものとなす。
研削ホイール１１０の外周面１１０ｅには、図６Ａに示すように、複数の環状研削部ｍ１、ｍ２が形成されている。各環状研削部はすべて回転軸と同心となされ且つ各断面を図６Ｂに示すような台形溝となされている。これら環状研削部ｍ１、ｍ２のうち、左側ｍ１の５つのものａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは粗研削用で、右側ｍ２の５つのものｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは仕上研削用である。各環状研削部ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊの表面にはニッケルメッキが施され、このメッキ層を介して、ダイヤモンド粒が単層状に固着されている。粗研削用、仕上研削用に複数の溝が設けられているのは研削面が使用によって摩耗するため順次切替使用するためである。
【０００３】
第二研削ホイール台１０３は機台１０１上の下軌道部材１１４を介して横方向Ｙの送り移動可能となされ且つ、この下軌道部材１１４に支持された状態の上軌道部材１１５を介して縦方向Ｘの移動可能となされたもので、モータ１１６と、このモータ１１６の回転を伝達されて特定位置で回転するものとした回転駆動軸１１７とを装設されている。回転駆動軸１１７には小径の研削ホイール１１８が固定されており、この研削ホイール１１８は前記研削ホイール１１０と同一構成で単にその径寸法を小さくなしたものである。
ワーク把持移動台１０４は機台１０１上の軌道部材１２３を介して横方向Ｙの送り移動可能となされたものであり、この移動台１０４上には主軸モータ１２４と、このモータ１２４から回転を伝達される回転主軸１２５が装設されている。回転主軸１２５の先端部には円板状のワーク把持部１２６が固定してあり、このワーク把持部１２６は外方側の端面をワーク把持面となされ、この把持面の回転中心部に凹み孔ｎを有し且つこの凹み孔ｎを取り囲む環状範囲部分に、真空圧を付与される図示しない多数の吸着孔を形成されたものとなしてある。上記ワーク把持面に把持されるマークｗはドーナツ形をしているのであって、前記凹み孔ｎの径はワークｗの内孔のそれよりも大きくなし、またワーク把持面の外径はワークｗのそれよりも小さくなす。
【０００４】
上記のような研削装置を用いて行う作業は、まず、ワーク把持面に未研削のワークを取り付け、研削装置を作動状態とする。これにより、モータ１０６、１１６が回転し、この回転が回転駆動軸１０７、１１７を介して研削ホイール１１０、１１８を回転させる。次にハードディスクの横方向Ｙ上の位置を、研削ホイール１１０の粗研削用の環状研削部の中央に正対させる一方、研削ホイール１１８の粗研削用の環状研削部を、ハードディスクｗの内孔内に位置させ且つこのハードディスクｗの横方向Ｙ上の位置に正対させる。この時点では、研削ホイール１１０、１１８はそれぞれハードディスクｗの外径、内径端面に未だ接触しない状態に保持されている。次にモータ１２４が回転されることによりハードディスクｗが主軸１２５と同体状に回転され、また第一研削ホイール台１０２が縦方向Ｘの下方ｆ３へ送り移動されると共に第二研削ホイール台１０３が縦方向Ｘの上方ｆ４へ送り移動される。この作動により、ハードディスク用ガラス板ｗの内径端面が研削ホイール１１８の粗研削用の第一の環状研削部に当接され、一方では外径端面が研削ホイール１１０の粗研削用の第一の環状研削部ａに当接され、内外径何れの端面も漸次研削されるものとなる。粗研削の後、第一研削ホイール台１０２は縦方向Ｘの上方ｆ４へ、そして第二研削ホイール台１０３は縦方向Ｘの下方ｆ３へ非接触の特定位置に退避させられ、粗研削工程を終了する。つづいて仕上げ研削の工程に入るが、この作業は粗研削とほぼ同様で、ハードディスクｗの横方向Ｙ上の位置は二つの研削ホイール１１０、１１８の仕上げ研削用の環状研削部に正対した状態とし、次に二つの研削ホイール１１０、１１８の環状研削部が、ハードディスクｗの内外径端面に当接するように移動され、ハードディスクｗの内外径端面は二つの研削ホイール１１０、１１８により仕上げ研削される。次いで第一及び第二研削ホイール台１０２、１０３がハードディスクｗの内外径端面から離れるように縦方向Ｘへ移動され、第二研削ホイール台１０３については縦方向Ｘの右方ｆ１にも移動され、最終的に、これら研削ホイール台１０２、１０３は送り移動の開始位置まで移動されて停止状態となり、次の研削に備える。研削済みのハードディスクｗを取り外して一連の工程を終了する。
【０００５】
この特許文献１に開示されているように従来のハードディスクの内外周面研削加工装置においては、１）ハードディスクの据え付け工程、２）粗研削工程、３）仕上げ研削工程、４）ハードディスクの取り外し工程と一連の加工を順次時系列的に実行するようになっている。そのため、１工程を実行しているときには他の工程は休止状態となって、全体システムとしての稼働率が高いとはいえず、その効率化が望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６１６６号公報，「ハードディスク用ガラス板の研削方法と、その装置」，平成１３年１月１２日公開 図１，２，４とそれに関する記載
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ハードディスクの等のガラス円盤の内外周面研削加工装置において、少なくともガラス円盤の据え付け工程、粗研削工程、仕上げ研削工程、ガラス円盤の取り外し工程を含む複数工程を同時並行的に実行する効率的なシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のガラス円盤の内外周面研削加工システムは、少なくともガラス円盤の取り外し並びに据え付けを実行する第１のステーションと、ガラス円盤の内外周面の粗研削加工を実行する第２のステーションと、ガラス円盤の内外周面の仕上げ研削加工を実行する第３のステーションとを備え、据え付けられたガラス円盤は各ステーションを順次経由する機構とすることにより、各ステーションでの作業を同時並行的に実行するように構成した。
そして、複数のステーションを順次循環経由させる移動機構の好適な具体例としてはターンテーブルであって、各ステーションは該ターンテーブルの等回転角位置に配置されたものを採用できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のハードディスクの内外周面研削加工システムは、少なくともガラス円盤の取り外し並びに据え付けを実行する工程と、ガラス円盤の内外周面の粗研削加工を実行する工程と、ガラス円盤の内外周面の仕上げ研削加工を実行する工程とを異なる場所で同時並行して実行するようにすることを基本課題とし、その実現のため少なくともガラス円盤の取り外し並びに据え付けを実行する第１のステーションと、ガラス円盤の内外周面の粗研削加工を実行する第２のステーションと、ガラス円盤の内外周面の仕上げ研削加工を実行する第３のステーションとを含む複数のステーションと、据え付けられたガラス円盤が前記各ステーションを順次循環経由するような移動機構とを備える構成に想到したものである。これによって、この３つの工程の内最も作業時間を必要とする仕上げ研削加工の時間＋１ステーション間移動時間毎に１枚のガラス円盤の周面研削加工が仕上がるようにした。図１に示したものは最も単純な３ステーションタイプのシステム図で、ターンテーブル１上に等間隔（ステーション数をｎとして３６０度／ｎ、この場合は１２０度）の位置にガラス円盤の取り外し並びに据え付けを実行する第１のステーションＡと、ガラス円盤の内外周面の粗研削加工を実行する第２のステーションＢと、ガラス円盤の内外周面の仕上げ研削加工を実行する第３のステーションＣを配置する。被加工物であるガラス円盤はこのターンテーブル１上で１２０度の位置に配設された３つのガラス円盤ホールダー７に回転自在の形態で支持される。このターンテーブル１には回転駆動機構が備えられ、該３つのガラス円盤ホールダー７がそれぞれ第１のステーションＡ、第２のステーションＢ、第３のステーションＣの位置に対応するようにステップ駆動される。ステップ駆動のタイミングは前述の仕上げ研削加工の時間＋１ステーション間移動時間である。まず、第１のステーションＡでは加工済みのガラス円盤の取り外し並びに未加工ガラス円盤の据え付けを実行し、第２のステーションＢではガラス円盤の内周及び外周面の粗研削加工を実行し、第３のステーションＣではガラス円盤の内周及び外周面の仕上げ研削加工をそれぞれ同時並行的に実行する。粗加工と仕上げ加工は異なるステーションで実行されるため、研削砥石は図６に示したような従来の一体型ではなくそれぞれ外周面粗加工用砥石３、外周面用仕上げ加工用砥石４、内周面粗加工用砥石５、内周面用仕上げ加工用砥石６とそれぞれ個別に用意される。
【００１０】
ガラス円盤２はターンテーブル１に回転自在の形態で固定され、各ステーションに移送されてくる。そして、第２ステーションＢ、第３ステーションＣにおいて、図２に示すようにガラス円盤２の内周面と外周面はそれぞれの研削用の砥石と接触し研削加工される。外周面加工用の砥石３（４）はステーションＢ，Ｃにおいてそれぞれターンテーブル１に対して半径方向に進退自在に設けられ、テーブル１の回転移動時には外側に退避してガラス円盤と非接触状態に、加工時は内側に移動されてガラス円盤と接触する状態におかれる。また、内周面加工用の砥石５（６）はステーションＢ，Ｃにおいてそれぞれターンテーブル１の面に対して垂直方向に進退自在に設けられ、ターンテーブル１の移動時には該ターンテーブル１の回転の妨げとならない位置に退避させられ、ターンテーブル１が停止した状態では内周面加工用の砥石５（６）はガラス円盤ホールダー７に支承されたガラス円盤２の円孔内に位置するように変位駆動される。そして加工時にはガラス円盤内周面に接触するようにターンテーブル１の面方向に変位させられる。図２に示されている状態は研削加工が行われている状態を示したもので、ターンテーブル１の回転駆動時に退避していた位置から外周面加工用の砥石３（４）はＸ矢印方向方向に移動されてガラス円盤２の外周面と接触状態となり、内周面加工用の砥石５（６）はまずＺ矢印方向方向に変位してガラス円盤２の円孔内に位置され、続いてＸ矢印方向に変位してガラス円盤２の内周面と接触状態となる。外周面加工用の砥石３（４）も内周面加工用の砥石５（６）も共に高速回転されており接触するガラス円盤２の外周面及び内周面を研削する。ガラス円盤２はステーションＢ，Ｃにおけるガラス円盤ホールダー７の回転駆動機構によりゆっくりと回転駆動され、３６０度全周面について研削加工がなされるようになっている。この外周面加工と内周面加工とはステーションＢ，Ｃにおいてそれぞれ同時並行的に行われる。
【００１１】
【実施例１】以上説明した本発明の機能を達成するため、本発明の１実施例を図３を参照しながら説明する。本発明のシステムには駆動機構としてターンテーブル１を各ステーション位置にステップ回転駆動させる機構１１、ステーションＢにおいてはハードディスク２の内外周面加工を３６０度均等に行わせるためにハードディスク２を回転駆動させる機構１２、ターンテーブル１が回転する際に外周面加工用の砥石３を退避させると共に外周面を粗加工する際に該砥石３をハードディスク２に当接させる移動機構１４と、研削加工するため外周面加工用砥石３を回転駆動させる機構１６と、ターンテーブル１が回転する際に内周面加工用の砥石５を退避させると共に内周面を粗加工する際に該砥石５をハードディスク２の円孔内に挿入し更に内周面に当接させる移動機構１８と、研削加工するため内周面加工用砥石５を回転駆動させる機構２０とが備えられ、ステーションＣにおいてはハードディスク２の内外周面加工を３６０度均等に行わせるためにハードディスク２を回転駆動させる機構１３、ターンテーブル１が回転する際に外周面加工用の砥石４を退避させると共に外周面を粗加工する際に該砥石４をハードディスク２に当接させる移動機構１５と、研削加工するため外周面加工用砥石４を回転駆動させる機構１７と、ターンテーブル１が回転する際に内周面加工用の砥石６を退避させると共に内周面を粗加工する際に該砥石６をハードディスク２の円孔内に挿入し更に内周面に当接させる移動機構１９と、研削加工するため内周面加工用砥石６を回転駆動させる機構２１とが備えられる。ステーションＢ，Ｃは用いられる砥石が粗加工用又は仕上げ加工用である点で異なるものの機構としては同様な駆動機構が備えられる。また、第１のステーションＡで実行される加工済みのハードディスクの取り外し並びに未加工ハードディスクの据え付けは、手作業で行うことも可能であるが、自動化効率の点からこの実施例では作業ロボットを備えるようにした。
【００１２】
上記構成において、第１ステーションＡではロボット機構によって加工済みのハードディスク２が取り外され、代わりに未加工のハードディスク２がハードディスクホールダー７に運ばれ、該ハードディスクホールダーは真空吸着機構を備えており前記未加工のハードディスク２を該機構の作動によってしっかりと保持する。このとき、保持されたハードディスク２はハードディスクホールダー７の回転軸に対して正確に同心位置にあることが必要である。それはステーションＢ，Ｃにおける研削加工において内周及び外周面が正確に同心円加工されるためであり、そのために前記ロボットによる未加工のハードディスク２のハードディスクホールダー７に対する運搬位置決め精度が重要となる。
第２ステーションＢではターンテーブル１の回動によりハードディスクホールダー７に保持されたハードディスク２が移送されてくるとこのハードディスク２をゆっくりと回転させる回転機構１２とハードディスクホールダー７との結合関係がとられる。これはクラッチ機構２２によってなされ、ターンテーブル１の回動時には結合が解かれ、ステーション位置に停止すると結合されて回転機構１２によるハードディスク２の回転を可能とする。このクラッチ機構は第３ステーションＣでも同様となっており、クラッチ機構２３を介して回転機構１３によるハードディスク２の回転を可能としている。また、本実施例で用いられる外周面用の砥石３，４と、内周面用の砥石５，６はそれぞれ、粗加工用または仕上げ加工用専用のものであって、溝が複数個設けられており使用に伴う摩耗に対処して順次切替使用される。
【００１３】
上記の実施例ではハードディスクを各ステーションに順次循環経由させる移動機構としてターンテーブルを示したが、各ステーション間の移送手段が連動して駆動されると共に、移送されるハードディスクが元の取り付け位置まで戻ってくる機構であればこれに限られるものではない。適宜のコンベアが採用できる。また、上記３つのステーションの他に第４のステーションＤを設けてハードディスクの研磨を同時並行して行わせるシステムとしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】本発明のガラス円盤の内外周面研削加工システムは、少なくともガラス円盤の取り外し並びに据え付けを実行する第１のステーションと、ガラス円盤の内外周面の粗研削加工を実行する第２のステーションと、ガラス円盤の内外周面の仕上げ研削加工を実行する第３のステーションとを含む複数のステーションと、据え付けられたガラス円盤が前記各ステーションを順次循環経由するような移動機構とを備え、各ステーションでの作業を同時並行的に実行するようにしたものであるから、従来のように個々の作業を順次実行していたものに比べ、個々の作業の中で最大の作業時間である仕上げ研削加工の時間＋１ステーション間移動時間で１枚のガラス円盤の研削加工が実行できる。したがって、本発明の加工システムにより大幅な加工時間短縮ができるものである。
【００１５】
また、本発明において複数のステーションを順次循環経由させる移動機構としてターンテーブルを採用し、各ステーションは該ターンテーブルの等回転角位置に配置されたものとしたものは、１つの回転機構をステップ的に間歇駆動させるだけの単純な機構で安定した動作を実現することができる。
更に本発明の複数のステーションとして、前記のガラス円盤の取り外し並びに据え付けを実行する第１のステーション、ガラス円盤の内外周面の粗研削加工を実行する第２のステーション、ガラス円盤の内外周面の仕上げ研削加工を実行する第３のステーションに加え、仕上げ研削加工の後工程にガラス円盤の内外周面の研磨加工を実行するステーションを備えたものは、研削加工の後に行われる研磨についても同時並行して実行できるため、更に大幅な加工時間短縮が図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における３つの作業ステーションの配置と、被加工品を運搬する移送機構との関係を示す図である。
【図２】本発明のシステムによって行われる研削加工の形態を説明する図である。
【図３】本発明の１実施例を示す図である。
【図４】従来のハードディスク研削装置を示す平面図である。
【図５】従来の研削装置におけるハードディスク内外周面研削形態を示す図である。
【図６】従来のハードディスク研削装置における研削ホイールを示す平面図である。
【符号の説明】
１ ターンテーブル １４ 砥石３の移動機構
２ ガラス円盤（ハードディスク） １５ 砥石４の移動機構
３ 外周面用粗加工砥石 １６ 砥石３の回転機構
４ 外周面用仕上げ加工砥石 １７ 砥石４の回転機構
５ 内周面用粗加工砥石 １８ 砥石５の移動機構
６ 内周面用仕上げ加工砥石 １９ 砥石６の移動機構
７ ガラス円盤ホールダー ２０ 砥石５の回転機構
１１ ターンテーブル回転駆動機構 ２１ 砥石６の回転機構
１２ ステーションＢにおける回転機構 ２２ Ｂにおけるクラッチ機構
１３ ステーションＣにおける回転機構 ２３ Ｃにおけるクラッチ機構

Claims (3)

1. 少なくともガラス円盤の取り外し並びに据え付けを実行する第１のステーションと、ガラス円盤の内外周面の粗研削加工を実行する第２のステーションと、ガラス円盤の内外周面の仕上げ研削加工を実行する第３のステーションとを含む複数のステーションと、据え付けられたガラス円盤が前記各ステーションを順次循環経由するような移動機構とを備え、各ステーションでの作業を同時並行的に実行するようにしたことを特徴とするガラス円盤の内外周面研削加工システム。
2. 複数のステーションを順次循環経由させる移動機構はターンテーブルであって、各ステーションは該ターンテーブルの等回転角位置に配置されたものである請求項１に記載のガラス円盤の内外周面研削加工システム。
3. 複数のステーションには仕上げ研削加工の後工程にガラス円盤の内外周面の研磨加工を実行するステーションを備えたものである請求項１又は２に記載のガラス円盤の内外周面研削加工システム。

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