JP4401209B2 - ディスクの周縁研削装置 - Google Patents

Description

この発明は、情報記録媒体として用いるディスクの研削加工装置に関するもので、回転するワーク軸上に把持されたディスクの内周縁及び外周縁の研削加工を行う装置に関するものである。

一般的な構造のディスクの周縁研削装置は、ワーク軸の上端に設けたクランプ装置でディスクの両面を把持し、ワーク軸を回転し、このワーク軸に隣接配置した外周用砥石と内周用砥石を、ワーク軸と平行な方向（Ｚ方向）及びワークに近接離隔する方向（Ｘ方向）にサーボ制御して、ディスクの内外周加工を行うというものである。

ディスクの周縁研削装置には、加工前後のディスクを貯留するワーク台とその搬送を行うローダとが設けられており、多数枚のディスクを収納したカセットの複数個をワーク台上に搭載し、ローダのハンドでディスクを１個ずつ保持してワーク台上のカセットと加工位置（ワーク軸の上端の位置）との間で加工前ディスクと加工済ディスクのロードアンロードを順次行って、ワーク台上の多数のディスクの内外周加工を連続的に行っている。

ローダのハンドは、加工位置にあるディスククランパその他の部材との干渉を避けるために、加工位置に向かって延びており、このハンドの先端でディスクを吸着保持してカセット内のディスクを順次加工位置に搬送し、加工済ディスクをカセットへと搬出する。

従来のディスクの周縁研削装置は、ディスクを１個ずつ加工する構造で、ワーク軸、外周用砥石及び内周用砥石を備えた１個の加工ユニットに、ワーク台及びローダをそれぞれ設けた構造であった。
特開２００３‐３１２８４１号公報

ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の記録媒体としてのディスクが広く普及し、ディスクの小径化と低コスト化が進行し、その結果、研削装置の小型化と設置面積の低減及びスループットの向上が強く要求されている。更に従来１工程で行われていた周縁加工が、粗加工と仕上加工との２工程で行われる例も増えている。

工作機械は、要求される加工精度を保証する剛性が必要であるため、ディスクが小径になっても、機械の小型化には一定の限界がある。ディスクの周縁研削装置も同様であって、ディスク径が半分になっても、機械の設置面積を半分にすることはできない。一方、ディスクの加工個数が増加したり、周縁研削を２工程で行うようにすると、機械の設置台数が増えるから、１台あたりの設置スペースを小さくしたいという要求が生ずる。

この発明は、設置スペースの小さいディスクの周縁研削装置を提供すること、及びディスクの周縁研削を２工程で行う場合でも同一機械上で加工ができる周縁研削装置を提供することを課題としている。

この発明のディスクの周縁研削装置は、機械フレーム上に１個のワーク台１及びワーク搬送用のローダ１２を備えた周縁研削装置に、上記機械フレームに形成した支持フレーム４に支持されて互いに独立して動作する２組の加工ユニット２ａ、２ｂを設けることにより、上記課題を解決したものである。

この発明のディスクの周縁研削装置は、機械フレーム３、ワーク台１及びローダ１２を共有する２組の加工ユニット２ａ、２ｂを上記機械フレームの支持フレーム４の両側に近接して設けることによって、１個の加工ユニットしか持たない従来の研削装置より更に小さな設置面積で、２個のディスクを同時並行加工できる研削装置を実現している。

すなわち本願請求項１の発明に係るディスクの周縁研削装置は、加工前後のディスクを貯留するワーク台１と、このワーク台上のディスクを搬送するローダ１２と、当該ワーク台に隣接する支持フレーム４と、前記ワーク台にそれぞれを隣接させて前記支持フレームの左右ないし上下両側に互いに平行に配置されたワーク軸５と、支持フレーム４の前記両側に配置されて互いに直交する方向に案内されている外周用砥石６及び内周用砥石７とを備え、当該外周用砥石及びその回転駆動モータ４５は前記ワーク軸の反ワーク台側に位置し、前記内周用砥石７及びその回転駆動モータ４６は前記ワーク軸の上方に位置しているというものである。

この発明の研削装置によれば、従来の１台分の設置スペースに２台分の加工能率を持った機械を設置することができ、設置スペースを従来のおよそ半分以下にできる。即ち、上述したこの発明の構成によれば、実用的な大きさの平面矩形のワーク台１の一側に、当該ワーク台の幅内に収まる機器配置で２組の加工ユニット２ａ、２ｂを配置することができ、１個のワーク台１及びローダ１２と、２個のワーク軸５及びそれぞれ２個の外周用砥石６と内周用砥石７を備えたディスクの周縁研削装置を、平面視で略矩形の機械フレーム上に収めることができる。

特に工場内に多数のディスクの周縁研削装置を配置するときに、床面に無駄が生ずることがなく、またディスクを搭載したカセットのワーク台上への搭載や取り出し作業も従来と同様に行うことができる。従って、工場全体として、ディスクの周縁研削装置の設置台数を半分にすることができ、機械設置面積の大幅な低減が図れる。

更にディスクを２工程で周縁加工をする場合には、同一機械上で第１工程と第２工程を連続して行うことができるから、第１工程の機械から第２工程の機械へとカセットを搬送する手間が省け、省力化と生産性の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して、この発明のディスクの周縁研削装置を詳細に説明する。図１は装置全体の模式的な斜視図、図２は全体平面図、図３はローダの斜視図、図４は加工ユニット、ワーク軸及びワーククランプ機構の概略側面図、図５は加工ユニットの平面図である。図４に示すクランプ装置８は、判り易くするため約９０度位相をずらして示してある。

図１、２に示すように、この発明のディスクの周縁研削装置は、平面矩形のワーク台１と、その一つの辺の外側に配置された２個の加工ユニット２ａ、２ｂを備えている。２個の加工ユニット２ａ、２ｂは、ワーク台１と実質上一体の機械フレーム３のコラム（支持フレーム）４の両側にそれぞれ配置されている。各加工ユニット２は、それぞれワーク軸５と、外周用砥石６と、内周用砥石７とを備えており、クランプ装置８でワーク軸５の上端に固定されたディスク（ワーク）の内周と外周とを同時加工する。

加工前及び加工済のディスク９は、カセット１０に収容された状態でワーク台１上に搭載されている。カセット１０は、上面が開放され、側面内側に縦方向のガイドレールを等間隔に設けた箱型の容器で、ディスクはその面を垂直方向にして面直角方向に並べた状態で各カセット１０内に収容されている。

ワーク台１の上方の加工ユニット２ａ、２ｂに隣接した位置に、加工前ディスクの芯出し台１１と、加工済ディスクの乾燥装置２１とが配置されている。ワーク台と加工ユニットの間でディスクを搬送するローダ１は、図３に示されている。図のローダ１２は、主ハンド１３と補助ハンド１４との２個のハンドを備えており、各ハンドは、その先端にディスク９を真空吸着する吸引パッド１５を備えている。主ハンド１３は、水平方向の軸１６回りに回動自在で、かつ揺動シリンダ１７のロッドに連結されて設けられており、揺動シリンダ１７のロッド１７ａの進退により、図に示す水平方向と９０度下向きに回動した下向き方向とに向きを変えることができる。主ハンド１３と補助ハンド１４とは、ワーク台１の上方で２次元方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動するキャリア１８に昇降自在に設けられている。主ハンド１３の昇降ガイド１９は、ストロークが大きく、一方、補助ハンド１４の昇降ガイド２０は、ストロークが小さい。

ワーク台１上のカセット１０に面を垂直方向にして収容された加工前ディスクは、下向きとなって下方移動した主ハンド１３の吸引パッド１５で吸引された後、主ハンド１３を上昇させることにより、カセット１０から引き出される。次に主ハンド１３を水平方向にしてキャリア１８の移動により、ディスク９を芯出し台１１上に載せる。ディスク９は、芯出し台１１上で芯出しされ、再び主ハンド１３の吸引パッド１５で吸着される。次にキャリア１８は、加工ユニット２ａ、２ｂのいずれかの側に移動し、加工済ディスクを補助ハンド１４で吸着保持し、横移動して主ハンド１３に吸着している加工前ディスクを当該加工ユニットのワーク軸５の上端の加工位置へと供給する。補助ハンド１４に吸着された加工済ディスク９は、乾燥装置２１へと搬送され、乾燥空気で研削液（水）を除去及び蒸発させた後、主ハンド１３に吸着され、加工済ディスクを収容するカセット上へと搬送され、主ハンド１３の下向き動作と下降動作により、当該カセット内に収容される。

この発明のディスクの周縁研削装置は、２個の加工ユニット２ａ、２ｂを備えているので、ワーク台１に収容された加工前ディスクを２つの加工ユニットに交互に供給できる。従って、加工ユニットを１個しか備えていない従来装置に比較して２倍の速さで加工を行うことができ、生産性が大幅に向上する。

２つの加工ユニット２ａ、２ｂの一方で粗加工を行い、他方で仕上加工を行うときは、前述した動作で粗加工ユニットから粗加工済ディスクを補助ハンド１４で吸着し、主ハンド１３に吸着した加工前ディスクを粗加工ユニットに供給した後、キャリア１８を仕上加工ユニット側に移動し、仕上加工済ディスクを主ハンド１３で吸着した後、補助ハンドに吸着している粗加工済ディスクを仕上加工ユニット２ｂに供給する。そして、主ハンドに吸着した仕上加工済ディスクを乾燥装置２１に搬送し、乾燥後再びディスクを主ハンド１３で吸着して、加工済ディスク用のカセットに収納する。

この同一機台上で粗加工と仕上加工を連続して行う研削方法によれば、芯出し及び乾燥が１回で済み、かつワーク台１、ローダ１２、芯出し台１１及び乾燥装置２１を粗加工用と仕上加工用の２個の加工ユニットで共用できるので、粗加工と仕上加工とを別々の装置で行っていた従来方法に比べ、装置の設置面積及び装置コストの大幅な低減と加工能率の向上とを実現できる。

次に図４ないし図５を参照して、加工ユニット２の詳細構造を説明する。各加工ユニット２は、ワーク軸５、クランプ装置８、外周用砥石６及び内周用砥石７を備えている。

ワーク軸５は、上端にディスクを載置する上向きカップ状の下クランパ２２を備え、下端に回転継手２３を内蔵したクーラントジョイント２４が連結され、クーラントジョイント２４の直上にディスクを下クランパ上面に吸着するための真空ジョイント２５がワーク軸に回転自在に連結されている。ワーク軸５はパイプ状で、真空ジョイント２５より下クランパ２２のディスク９の載置面まで空気路が連絡している。クーラントジョイント２４からは、ワーク軸の内径中心部で下クランパ２２とワーク軸５の下端とで固定されたクーラントパイプ３０により、下クランパ上面中央の凹み孔まで水路が連絡している。この水路は、ディスク内外周縁研削時に研削液を供給するためのものである。

ワーク軸５は、コラム４に固定したブラケット２９で軸支され、ブラケット２９の上端にワーク軸と一体の下クランパ２２が位置し、コラム４の底面まで延びたブラケット２９の下端には、プーリ２６が取り付けられている。前述の真空ジョイント２５、クーラントジョイント２４は、このプーリ２６の下部に設置されている。ワーク軸５は、プーリ２６に掛け回したベルト２７を介して主軸モータ２８で回転駆動される。

ワーク軸５の下端には、上下方向のシリンダ３１が取付枠３２で懸吊した状態で支持されており、このシリンダの上向きのロッド３３の先端に、自在継手３４を介して昇降枠３５が連結されている。昇降枠３５は、ワーク軸５を挟む両側にワーク軸と平行なガイドロッド３６を備えており、このガイドロッド３６がブラケット３７でコラム４に固定されたガイドスリーブ３８で上下移動可能に案内されている。２本のガイドロッド３６の先端相互は、繋ぎ材３９で連結され、この繋ぎ材の中央に短い円筒状の上クランパ４０がワーク軸５と同一軸線回りに自由回転可能に軸支されている。

加工されるディスクは、前記ローダにより、２本のガイドロッド３６の間を通して下クランパ２２上に搬送される。そして、シリンダ３１の動作により、昇降枠３５が下方へ引かれ、下クランパ２２上のディスクは、下降してきた上クランパ４０との間で挟持される。そして、ローダ１２が退避した後、主軸モータ２８を回転すると、ワーク軸５の上端で上下のクランパ２２、４０で挟持されたワークが回転駆動される。内周用砥石７は、上クランパ４０の中空孔を通って下降してワークの内周縁の研削を行う。

外周用砥石６及び内周用砥石７を装着する砥石軸４１、４２は、それぞれ外周用砥石台４３及び内周用砥石台４４に軸支されており、外周用砥石軸４１は、外周用砥石モータ４５でベルト４７を介して回転駆動され、内周用砥石軸４２は、内周用砥石モータ４６でベルト４８を介して回転駆動されている。外周用砥石台４３及び内周用砥石台４４は、コラム４の垂直方向の面に横方向（Ｘ方向）に案内された横移動台４９、５０にそれぞれ上下方向（Ｚ方向）移動可能に装着されている。横移動台４９、５０及び外周用と内周用の砥石台４３、４４は、周知のねじ送り機構、すなわち横方向送りモータ５１、５２及び上下方向送りモータ５３、５４で回転駆動されるボールねじに螺合して、ＮＣ制御による送りモータ５１、５２、５３、５４の回転により、Ｘ−Ｚ平面上でディスク加工位置と退避位置との間を移動して、ディスク９の外周及び内周を所望形状及び寸法に研削加工する。

この発明の装置では、加工ユニット２を構成するワーク軸５、クランプ装置８、外周用砥石６及び内周用砥石７をワーク台１の一辺中央に立設したコラム４の両面に支持させて設け、かつ直径の大きな外周用砥石６をワーク軸５の反ワーク台側に配置することにより、２個の加工ユニット２ａ、２ｂがワーク台１の一方の側に隣接してコンパクトに配置可能であり、上記構造により、２個の加工ユニット、とワーク台とを含む機械全体の平面形状が略矩形状となり、しかもその設置床面積を加工ユニットが１個のみの従来装置とほぼ同等の設置面積とすることを可能にしている。

この発明のディスクの周縁研削装置の一例を示す斜視図 図１の装置の全体平面図 ローダの斜視図 加工ユニットの側面図 加工ユニットの平面図

符号の説明

１ ワーク台
2a,2b 加工ユニット
３ 機械フレーム
４ コラム
５ ワーク軸
６ 外周用砥石
７ 内周用砥石
12 ローダ
45 砥石モータ
46 砥石モータ

Claims (1)

1. 加工前後のディスクを貯留するワーク台(1)と、このワーク台上のディスクを搬送するローダ(12)と、当該ワーク台に隣接する支持フレーム(4)と、前記ワーク台にそれぞれを隣接させて前記支持フレームの左右ないし上下両側に互いに平行に配置されたワーク軸(5)と、支持フレーム(4)の前記両側に配置されて互いに直交する方向に案内されている外周用砥石(6)及び内周用砥石(7)とを備え、当該外周用砥石及びその回転駆動モータ(45)は前記ワーク軸の反ワーク台側に位置し、前記内周用砥石(7)及びその回転駆動モータ(46)は前記ワーク軸の上方に位置している、ディスクの周縁研削装置。

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