JP2008183681A - ディスクチャック機構およびディスクハンドリングロボット - Google Patents

Abstract

【課題】
複数枚のチャックされたディスクを１枚ごとに効率的に受け渡しができ、ディスク検査処理のスループットを向上させることができるディスクチャック機構およびディスクハンドリングロボットを提供することにある。
【解決手段】
この発明は、中心に開口を有するディスクの内周と外周の２点でディスクをチャックする場合において、チャック部材（フィンガ）の１つにはディスクの内周に対応して所定間隔で谷溝が複数設け、他のチャック部材（フィンガ）には前記のチャック部材（フィンガ）に対して奥に向かって距離が開く傾斜（例えば階段状の切込み段差）もって谷溝を形成して、チャックの開閉（部材の接近、離間）により複数枚のディスクのうちの先頭の１枚のディスクのみの内周と外周とをチャックするようにしている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ディスクチャック機構およびディスクハンドリングロボットに関し、詳しくは、磁気ディスクあるいはそのサブストレートを起立させて水平一列に複数枚同時に搬送する場合において、異物の付着、外周欠け、チャック痕などを抑えて複数枚チャックされたディスクを１枚ごと効率的にディスクハンドリングロボットとカセットとの間あるいはディスクキャリア等との間で受け渡しができるようなディスクチャック機構に関する。

コンピュータ等の情報記録媒体として用いられる磁気ディスクは、近年益々高記憶密度化が要求され、かつ、ガラスディスクを基板として小型化されてきている。
ガラスディスク基板等を用いる磁気ディスクの製造工程の―例としては、まず、ラッピング加工工程、次にポリッシング加工工程、その後、第１洗浄工程、第１表面検査工程、第２洗浄工程、金属下地層形成工程、続いて磁性層形成工程、さらに保護膜形成工程などがある。
このような製造工程で保護膜を形成した後、成膜工程で発生した小突起の除去及び表面の清浄化のため、研磨装置により磁気ディスクの表面のテープクリーニング等がバーニッシュとワイピング工程で行われ、最後に第２表面検査工程で再び表面検査が行われる。

このような工程が設けられている磁気ディスクの製造装置は、複数の工程がライン上に配置されるインライン形の製造装置が多く用いられ、基板搬送装置（ディスクキャリア）により磁気ディスクやその基板（以下これらをディスクという）を起立させて水平に一列に複数枚のディスクが一度に保持される。複数のディスクを保持するディスクキャリアは、各工程、そして工程間をコンベア搬送やリニア搬送で搬送される（特許文献１）。
特開２００２−２８８８８８号公報

ところで、ハードディスクは、現在では自動車製品や家電製品、音響製品の分野にまで浸透し、２．５インチから１．８インチに、さらには０．８５インチと、１．０インチ以下のハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）が使用されてきており、ＨＤＤ自体が小さくなってきている。
ＨＤＤの家電製品への搭載や自動車などへの搭載が急速に進むにつれて、ＨＤＤの生産が急増してきている。その関係で、ディスクの検査がその急増に追いつかなくなっている。しかも、高記録密度の要求から、ディスクの表面の突起検査あるいは凹凸欠陥検査では、ますます低い突起や凹欠陥の検出が要求されるために検査時間がかかるようになってきている。

検査効率を上げるために、特許文献１のようにディスクを起立させて水平一列に複数枚同時に搬送してディスクを検査することが考えられるが、特許文献１の場合も含めてディスクは、通常、１枚、１枚ハンドリングされて、ディスクカセットに収納されあるいはディスクカセットから取り出されてディスクキャリアにセットされることになる。このようなディスク１枚、１枚のハンドリングは、ディスクに異物が付きやすく、かつ、ハンドリング効率が悪い。
そこで、ディスクを起立させて水平一列に複数枚同時に搬送する場合には複数枚同時にチャックしてチャックした複数枚から１枚、１枚ディスクを受け渡すハンドリングによりディスク１枚のハンドリング時間を短縮することが考えられる。

しかし、ディスクカセットから取り出すときには同時に複数枚のディスクをチャックすることが可能であるが、複数枚チャックしたハンドリングロボットから１枚、１枚ディスクを取り出す際には複数枚の全部のディスクを同時に開放し、１枚取り出した残りの複数枚のディスクをまたチャックしなければならず、残ったディスクが複数回のチャックとされることになるので、やはり、ディスクに疵や異物が付きやすい問題が生じる。
しかも、複数枚のディスクの外周を均等に保持するには、大きな力を発生させてその力を分散させてそれぞれのディスクの外周に均一に力を加える必要がある。しかし、ディスクの外径のばらつきや収納時のディスクの傾きなどにより複数枚のディスクの外周を均一にチャックすることは比較的難しいことになる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、異物の付着、外周欠け、チャック痕などを抑えて複数枚チャックされたディスクを１枚ごと効率的にディスクハンドリングロボットとカセットとの間あるいはディスクキャリア等との間で受け渡しができるディスクチャック機構およびディスクハンドリングロボットを提供することにある。

この目的を達成するためのこの発明のディスクチャック機構およびディスクハンドリングロボットの特徴は、内周と外周において中心に開口を有するディスクをチャックするディスクのチャック機構において、
内周に係合する谷溝が所定間隔で複数設けられた第１のチャック部材と、外周に係合する谷溝が所定間隔に対応する間隔で複数設けられた第２のチャック部材とを有し、
第１のチャック部材および第２のチャック部材のいずれか一方が自己の各谷溝で複数枚のディスクをそれぞれ保持して、いずれか他方が、いずれか一方に対して進退し、いずれか一方に保持された複数枚のディスクのうち先頭のディスクの外周だけに係合するためにいずれか他方の自己の谷溝が前側から奥に向かっていずれか一方の谷溝に対して距離が開く傾斜をもって設けられているものである。

この発明にあっては、中心に開口を有するディスクの内周と外周の２点でディスクをチャックする場合において、チャック部材（フィンガ）の１つにはディスクの内周に対応して所定間隔で谷溝を複数設け、他のチャック部材（フィンガ）には前記のチャック部材（フィンガ）に対して奥に向かって距離が開く傾斜（例えば階段状の切込み段差）もって谷溝を形成して、チャックの開閉（部材の接近、離間）により複数枚のディスクのうちの先頭の１枚のディスクのみの内周と外周とをチャックするようにしている。
先頭より後ろとなるチャックされないディスクは、一方のチャック部材（フィンガ）の谷溝に支持され、ディスクの重心がこの谷溝の支持点よりも下側になるので安定して複数枚のディスクを支持することができる。
ディスクを移動する際には進退する他方のチャック部材（フィンガ）との間で先頭のディスクがチャックされているので、風圧や振動等を受けても先頭のディスクが固定状態になっているので、これがバッファとなって、チャックされていない後ろのディスクの前後振動などが防止される。
さらに、ディスクキャリア等へのディスクの受け渡しの際の複数枚のディスクの位置決めは、先頭の一枚を位置決めすれば残りのディスクの位置決めも実質的に完了する。すなわち、残りのディスクは、単に一方のチャック部材（フィンガ）の谷溝のピッチ分だけシフトして保持されているので、そのピッチ分の移動でハンドリング位置への位置決めが済む。これにより、ディスクの受け渡し動作が簡単となり、しかも、繰り返し複数枚のディスクをチャックする必要がないのでディスクに疵や異物が付き難い。
その結果、この発明のディスクチャック機構およびディスクハンドリングロボットは、外周欠けやチャック痕、異物の付着を抑えて複数枚チャックされたディスクを１枚ごとに効率的にカセットあるいはディスクキャリア等との間で受け渡しができ、ディスク検査装置の検査処理のスループットを向上させることができる。

図１は、この発明のディスクチャック機構を適用した一実施例の説明図、図２は、ディスクカセットとハンドリングロボットの関係の説明図、そして図３は、その複数枚のディスクのチャックについての説明図である。
なお、各図において同一の構成要素は同一の符号で示し、その説明を割愛する。
図１において、９は、ハンドリングロボットであって、そのハンド２がＸＹＺ方向に移動する。
ハンドリングロボット９は、中心に開口を有するディスク１の内周と外周の２点でディスク１をチャックするハンド２を有している。
ハンド２は、ディスクチャック機構３を構成していて、アーム４から吊り下げられている。昇降機構５は、Ｚ軸方向にアーム４を昇降し、レール６に固定されている。レール６は、その内部には昇降機構５に対するＹ軸移動機構が内蔵され、Ｘ軸移動機構７によりＸ方向に移動される。８は、ディスクカセットである。
ハンド２は、垂直方向に設けられた開閉ガイドフレーム３１とこの開閉ガイドフレーム３１の下側先端に取付けられ、Ｙ方向に突き出した固定側のフィンガ３２、そして開閉ガイドフレーム３１に沿って上下移動する可動側のフィンガ３３とを有している。これらフィンガ３２とフィンガ３３とがディスクチャック機構３のチャックアームになっている。

開閉ガイドフレーム３１には、このフレームに沿ってレール３１ａがＺ方向に沿って取付けられ、スライドベアリング３３ａを介してフィンガ３３が昇降機構５の駆動でレール３１ａに沿って上下移動する。フィンガ３２とフィンガ３３の接近，離間（開閉）は、エアシリンダ３４の駆動によるフィンガ３３の昇降により行われる。
フィンガ３３は、スライドベアリング３３ａに逆Ｌ字ブラケット３３ｂを介して固定され、逆Ｌ字ブラケット３３ｂの頭部がエアシリンダ３４のロッド３４ａにボルトにより固定されている。
エアシリンダ３４は、昇降機構５の筐体に沿って曲折したクランク形のブラケット３５を介して開閉ガイドフレーム３１にレール３１ａの上側において固定されている。

フィンガ３２は、丸棒の表面に谷溝３２ａを所定間隔ｄで複数個（図の例では５個）形成したロッドであって、その根本が開閉ガイドフレーム３１にボルト３２ｂにより固定されている。点線で示すように、複数枚のディスク１は、谷溝３２ａの谷の部分に係合してフィンガ３２に保持される。
谷溝３２ａは、図面右上の谷溝３２ａの縦断面図に示すようにその谷底に中央付近が山となる円弧３２ｃが形成されていて、これによりディスク１の内周との接触部を点接触状態にしている。
フィンガ３３は、板材の下側面に谷溝３３ａを谷溝３２ａに対応するように所定間隔ｄで複数個（図の例では５個）形成したブレードであり、５個の谷溝３３ａはこのブレードに下向きに形成されている。ブレードの根本は、逆Ｌ字ブラケット３３ｂにボルト３３ｃにより固定されている。

谷溝３３ａは、傾斜して設けられるように、フィンガ３２に対して奥に向かって距離が開く昇るひな壇の切込み段差３３ｄが設けられ、この切込み段差３３ｄの各段の幅の中央部に谷溝３３ａが切り込まれて設けられている。
そこで、フィンガ３３がフィンガ３２の方向へ降下したときには、フィンガ３３は、開口幅が最も狭くなる谷溝３３ａで先頭のディスク１の外周のみに係合して先頭のディスク１のみがフィンガ３２とフィンガ３３との間でチャックされる。そのチャックの状態は、フィンガ３２とフィンガ３３を点線で示すＢの状態である。このチャックの状態は、ハンド２がＸＹＺのいずれかの方向へ移動する手前で行われる。
その結果、Ａの状態の実線で示すハンド２がそのままＹ方向に所定量移動した場合にはハンド２は点線Ｂで示すような状態になる。なお、点線で示すフィンガ３３の降下状態は、先頭の１枚のディスク１をチャックした状態である。

この状態で昇降機構５によりアーム４が降下すると、点線Ｃで示すように、ディスクカセット７に同時に複数枚のディスク１を収納することが可能になる。逆に図１の実線の状態Ａからそのまま昇降機構５によりアーム４が降下してＹ方向に前進してディスクカセット７の５枚のディスク１の中心開口にフィンガ３２を挿入して少し上昇して谷溝３２ａで５枚のディスク１を保持して５枚のディスク１をチャックすると、点線Ｃで示すような状態となり、昇降機構５によりアーム４を所定量上昇させて点線Ｂで示すような状態にしてから所定量後退すると図１の実線で示すような状態Ａになる。これにより、ディスクカセット８から５枚のディスクを同時に取り出すことができる。
なお、ディスクカセット８は、図２に示すように、通常のものは、ハンドリングチャックが降下できるようにその側面には開口部８ａが前後に形成されている。前記のハンドリングの際にはこの開口部８ａにフィンガ３２が挿入される。

ところで、フィンガ３２とフィンガ３３とに設けられる谷溝は、所定間隔で傾斜して設けられればよい。そこで、次に説明する図２（ａ）および図３（ａ）〜（ｅ）では、図１のハンド２とフィンガ３２とフィンガ３３の谷溝とを簡略化した単純な形状でハンドリングロボット９のハンド２として示してある。
図２（ａ）において、１０は、欠陥検査装置であり、１１は、欠陥検査装置１０の欠陥検出光学系である。
ディスク１は、ディスクカセット８から内周・外周チャックのハンドリングロボット９により取り上げられてリニア移動ベース１２上の５連プラテン（ディスクキャリア）１３に順次セットされて起立した状態でＸ軸方向に一列にセットされる。５連プラテン１３は、リニア移動ベース１２上に載置されて、Ｘ軸に沿って所定の速度で移動する。
そこで、ディスク１は、Ｘ軸上を移動して検査位置１４に順次連続的に位置決めされて、ここでレーザビームＬによりＺ走査がなされる。
リニア移動ベース１２は、水平方向に移動するリニアモータと同様な移動機構であって、５連プラテン１３を受ける表面には滑り止めのためにセレーションが形成されている。なお、セレーションに換えて５連プラテン１３をリニア移動ベース１２上に吸着固定するような構成であってもよい。

欠陥検出光学系１１は、ディスク１の検査領域にレーザビームを照射する投光系１５と、検査領域からの反射光を受光する受光系１６とを備えている。
投光系１５は、レーザビームを受けるポリゴンミラー１５ａの回転の制御により、ディスク１にレーザビームＬが照射される。レーザビームＬは、Ｚ方向にディスク１の外径の幅をカバーする範囲で一方向（上から下）に振られてディスク１の表面を上下に走査する。すなわち、ディスクの移動方向に直交する方向にディスク１の表面がレーザビームＬにより走査される。
レーザビームＬの、ディスク１からの反射光は、受光系１６で受光される。受光系１６は、ディスク１の検査領域からの反射光をレンズを経て受光器１６ａで受ける。受光器１６ａとしては、ＰＭＴ（フォトマルチプライヤ）やＡＰＤ（アバランシェ・ホト・ダイオード）等の光電変換素子が使用される。
その結果、検査位置１４に入った先頭のディスク１は、ポリゴンミラー１５ａの回転によりレーザビームＬによりＺ軸方向に走査され、レーザビームＬの上から下への１走査に応じてリニア移動ベース１２が５連プラテン１３上のディスク１をＸ方向に所定のピッチで移動させる。これにより、ＸＺ平面でディスク１の全面走査が行われる。

５連プラテン１３には、ディスク１の直径Ｄ（図２（ｂ）参照）に対応して起立して設けられた一対の浅い谷溝付きのアーム１３０ａ，１３０ｂが５対、Ｘ軸に沿って所定間隔で一列に配列されて設けられている。その谷溝１３１は、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図に示されるように、一対のアーム１３０ａ，１３０ｂの内側に対向するようにディスク１の表裏のチャンファ（面取部）に係合する深さで設けられている。
リニア移動ベース１２は、空の５連プラテン１３をＸ軸方向に移動し、この移動において、一対のアーム１３０ａ，１３０ｂの間にハンドリングロボット９が降下して、降下されたディスク１が谷溝１３１に沿って上から挿入されてディスク１が図示するようにそれぞれのアーム１３０ａ，１３０ｂの間に保持される。
なお、一対のアーム１３０ａ，１３０ｂは、下側より数ｍｍ程度上部が開いていて、ハンドリングロボット９によるディスクの挿入がし易くなっている。アーム１３０ａ，１３０ｂのそれぞれの谷溝１３１は、アーム１３０ａ，１３０ｂの中間位置まで形成され、図２（ｂ）に示すように、各谷溝１３１の間の距離がディスク１の直径Ｄに対応している。そこで、ディスク１は、谷溝１３１の端で止まって図示するようにアーム１３０ａ，１３０ｂの途中で保持される。

図３は、空の５連プラテン１３にディスク１を装着する場合のハンド２からのディスクの抜き取り動作の説明図である。
図３（ａ）は、ハンド２がディスクカセット８から５枚のディスク１をピックアップした状態である。この状態でハンド２を空の５連プラテン１３の先頭の一対のアーム１３０ａ，１３０ｂの上部の所定の位置に位置決めした状態が図３（ｂ）である。なお、図３（ｂ）〜図３（ｅ）は、ディスク１の中央で断面した断面図として示してある。
図３（ｂ）の状態で、ハンド２が一対のアーム１３０ａ，１３０ｂの上部からアームに沿って降下してアーム１３０ａ，１３０ｂの谷溝１３１へ先頭のディスク１を挿入してハンド２がアーム１３０ａ，１３０ｂの途中まで降下して先頭のディスク１がアーム１３０ａ，１３０ｂに保持される。
ここで、アーム１３０ａ，１３０ｂに保持された先頭のディスク１をエアシリンダ３４を駆動してフィンガ３３側を上昇させて開放する（図３（ｃ）参照）。
図３（ｃ）の状態でハンド２がその位置から少し下がり、ハンド２をＹ方向へ後退させてフィンガ３２，３３をアーム１３０ａ，１３０ｂに保持された先頭のディスク１から抜き、エアシリンダ３４を駆動してフィンガ３３を降下させてフィンガ３２，３３を閉じると２枚目のディスク１が先頭となるのでこのディスク１がチャックされて図３（ｄ）の状態になる。

この図３（ｄ）の状態でハンド２を上昇させて元の図３（ｂ）の高さまで上昇して元の位置決めした状態に戻った後、フィンガ３２の谷溝３２ａの１ピッチ分だけハンド２を前進させると、２枚目となる先頭のディスク１が最初の位置決め位置に位置決めされる。
一方、このとき、リニア移動ベース１２は、５連プラテン１３を次の空のアーム１３０ａ，１３０ｂが位置決め位置にくるように、空のアーム１３０ａ，１３０ｂの１ピッチ分Ｘ方向に移動させている。
そこで、前記と同様に次の一対のアーム１３０ａ，１３０ｂにディスク１を装着してフィンガ３２，３３を開放して少し下がり、Ｙ方向へハンド２が後退してフィンガ３３を降下させて３枚目の先頭のディスクをチャックすると、図３（ｅ）の状態になる。
以下、同様にして順次５枚のディスクを５連プラテン１３に装着していく。
以上の場合、図３（ｂ）の状態でハンド２が一対のアーム１３０ａ，１３０ｂの上部に先頭の一枚のディスク１が位置決めされる位置に最初に位置決めすれば、後のディスク１は、フィンガ３２の谷溝３２ａのピッチ分の位置修正で位置決めが済むので５連プラテン１３へのディスクの受け渡し動作が簡単になる。
この受け渡しにおいては、繰り返しチャックをする必要がなくなり、ディスクキャリア等へのディスクの受け渡しの際の５枚の位置決めが先頭の一枚を位置決めすれば残りのディスクの位置決めも完了していることになる。しかも、先頭のディスク１枚に対してチャックの開閉が行われるだけであるので、ディスクに疵や異物が付き難い。
このようにして、１枚、１枚のディスクを５連プラテン１３に連続的に効率よく装着していくことができる。

以上説明してきたが、実施例では、図３（ａ）〜（ｅ）で示したように、先頭のディスクの外周に傾斜するようにフィンガ３３に設けられる谷溝を傾斜して設ければよい。必ずしも階段状の切込み段差を設けて、その段の幅の中央部に谷溝を設ける必要はないが、そのようにすれば、その分、前のディスクと次のディスクとの間隔を大きく採ることができる。
また、実施例では、ディスクチャック機構３のチャックアームとなるフィンガ３２とフィンガ３３は、上側のフィンガ３３が可動側となり、固定側の下側のフィンガ３２に対してフィンガに形成された一方の谷溝が他方の谷溝に対して距離が開く奥に向かって昇る階段状の切込み段差が設けられている。これは先頭のディスクの外周が高くなるようにすればよいので、下側のフィンガ３２を下る階段状の切込み段差を設けたブレードとし、上側のフィンガ３３を丸棒としてもよい。ただし、この場合には、ブレードは、ディスク１の中心開口に入る幅であることが必要である。
さらに、実施例では、５連プラテン（ディスクキャリア）の例を挙げているが、ディスクを保持する枚数は、複数個であれば、ディスクキャリアのディスクの数は、５枚に限定されるものではない。

図１は、この発明のディスクチャック機構を適用した一実施例の説明図である。 図２は、ディスクカセットとハンドリングロボットの関係の説明図である。 図３は、その複数枚のディスクのチャックについての説明図である。

符号の説明

１…ディスク、２…ハンド、
３…ディスクチャック機構、
４…アーム、５…昇降機構、
６…レール、７…Ｘ軸移動機構、８…ディスクカセット、
９…ハンドリングロボット、
１０…欠陥検査装置、１１…欠陥検出光学系、
１２…リニア移動ベース、１３…５連プラテン、
１４…検査位置、１５…投光系、１６…受光系、
３１…開閉ガイドフレーム、３２，３３…フィンガ、
３４…エアシリンダ。

Claims (4)

1. 内周と外周において中心に開口を有するディスクをチャックするディスクチャック機構において、
   前記内周に係合する谷溝が所定間隔で複数設けられた第１のチャック部材と、
   前記外周に係合する谷溝が前記所定間隔に対応する間隔で複数設けられた第２のチャック部材とを有し、
   前記第１のチャック部材および第２のチャック部材のいずれか一方は自己の各前記谷溝で複数枚のディスクをそれぞれ保持して、いずれか他方は、前記いずれか一方に対して進退し、前記いずれか一方に保持された複数枚の前記ディスクのうち先頭のディスクの外周だけに係合するために自己の前記谷溝が前側から奥に向かっていずれか一方の前記谷溝に対して距離が開く傾斜をもって設けられているディスクのチャック機構。
2. 前記第１のチャック部材と第２のチャック部材は、それぞれハンドに設けられた第１および第２のフィンガであって、前記第１のフィンガが固定側とされ、前記第２のフィンガが前記第１のフィンガに対して進退可能に設けられ、前記第１のフィンガに対して奥に向かって距離が開く昇る階段状の切込み段差を有し、前記第２のフィンガの前記谷溝が前記切込み段差の段の幅の中央部に設けられている請求項１記載のディスクのチャック機構。
3. 前記第１のチャック部材と第２のチャック部材は、それぞれハンドに設けられた第１および第２のフィンガであって、前記第２のフィンガが固定側とされ、前記第１のフィンガが前記第２のフィンガに対して進退可能に設けられ、前記第１のフィンガに対して奥に向かって距離が開く下る階段状の切込み段差を有し、前記第２のフィンガの前記谷溝が前記切込み段差の段の幅の中央部に設けられている請求項１記載のディスクのチャック機構。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか１項記載のディスクチャック機構を有するディスクハンドリングロボット

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