JP5022714B2 - 乾燥機 - Google Patents

Description

この発明は、ＨＤ（ハードディスク）などの円板状記録媒体の基板（以下「ディスク基板」と言う。）その他の円板状ワークの加工時に当該ワークに付着した切削液や切粉を遠心力によって除去する乾燥機に関するものである。

ガラス板などの硬質脆性板で作製されたディスク基板に孔あけ加工や研削加工を行う際には、通常、水溶性切削液が用いられる。そのため加工済の基板（ワーク）の表面には、水滴やカレットと呼ばれる切粉が付着しており、加工済ワークから付着している水滴や切粉を除去する必要がある。ディスク基板からの水滴や切粉の除去は、ディスク基板の中心に加工された内径孔を乾燥機のスピン軸で保持して、当該スピン軸の高速回転に伴う遠心力で水滴や切粉を弾き飛ばすことにより行われている。

従来の加工機においては、その加工位置の近傍に乾燥機を設け、加工位置へのワークのロードアンロードに使用するローダで加工済ワークを乾燥機へと搬送し、当該乾燥機でワーク表面の水滴や切粉を除去した後、乾燥済ワークを再びローダでストッカへ戻すという操作で行われていた。

すなわち従来の乾燥機では、図６を参照して、
(1) ローダハンド３ｂがテーブル２８上に移動し（図６(a)）、
(2) ローダハンド３ｂが下降し、
(3) ローダハンド３ｂがワーク９を把持し、
(4) テーブル２８がワーク９を解放し、
(5) ローダハンド３ｂが上昇し、
(6) ローダハンド３ｂが乾燥機４１上に移動し（図６(b)）、
(7) ローダハンド３ｂが下降し（図６(c)）、
(8) 乾燥機４１のチャック４９がワーク９を把持し、
(9) ローダハンド３ｂがワーク９を解放し、
(10) ローダハンド３ｂが上昇し、
(11) 乾燥機４１が回転し（図６(d)）、
(12) 回転停止し、
(13) ローダハンド３ｂが下降し、
(14) ローダハンド３ｂがワーク９を把持し、
(15) 乾燥機４１のチャック４９がワーク９を解放し、
(16) ローダハンド３ｂが上昇し（図６(e)）、
(17) ローダハンド３ｂがワーク９の収納位置に移動する、
という工程で加工済ワークの乾燥（ワーク表面の水分と切粉の除去）を行っていた。
特開２００６‐８５７７２号公報

この発明は、孔あけ加工機や面取加工機でディスク基板を連続加工する際の１個のワークの加工に要する時間（タクトタイム）を短縮して、生産性の高い加工機を提供するための研究の一環としてなされたもので、乾燥機へのワークのロードアンロードを含むタクトタイムを大幅に短縮することが可能な乾燥機を提供することを課題としている。

この発明は、従来は上向きに設置されて高速回転するスピン軸の上端でワークを把持して回転させていた構造に代えて、乾燥機のスピン軸４２を下向きに設け、当該スピン軸の下端でワーク９を把持して回転させる構造とし、更に当該スピン軸又はその下端に設けたワーク把持用のチャック４９を昇降させることにより、加工済ワークを保持しているテーブル２８や乾燥済ワークを搬送するローダハンド３ｂとの間でワーク９の受け渡しを行うようにすることにより、上記課題を解決したものである。

すなわち、本願の請求項１の発明に係る乾燥機は、ワーク受部３０に載置されたワークをワーク加工位置５からワーク乾燥位置６に搬送するテーブル２８と、前記ワーク乾燥位置に停止したワーク受部の直上に昇降可能に配置されて鉛直軸回りに回転駆動されるスピン軸４２と、このスピン軸の下端に装着された下向きのワーク把持チャック４９と、上昇した前記スピン軸下端のワーク把持チャックとワーク乾燥位置のワーク受部との間に挿入されるローダハンド３ｂとを備え、前記スピン軸が下降して加工位置から乾燥位置に移動した加工済の円板状ワークを前記ワーク把持チャックで把持して当該スピン軸が上昇して回転することによりスピン乾燥を行い、乾燥済ワークをワーク受部とスピン軸との間に挿入されたローダハンド３ｂに受け渡すことを特徴とする乾燥機である。

上記構造の乾燥機においては、
(1) テーブル２８が乾燥機４１の下に移動し、
(2) 乾燥機のスピン軸４２が下降し、
(3) スピン軸のチャック４９がワーク９を把持し、
(4) テーブル２８がワーク９を解放し、
(5) スピン軸４２が上昇し、
(6) スピン軸４２が回転し、
(7) その回転が停止し、
(8) ローダハンド３ｂが乾燥機４１の下に移動し、
(9) ローダハンド３ｂが上昇し、
(10) ローダハンド３ｂがワーク９を把持し、
(11) スピン軸のチャック４９がワーク９を解放し、
(12) ローダハンド３ｂが下降し、
(13) ローダハンド３ｂがワーク９収納位置に移動する、
という工程で、乾燥機へのワークのロードアンロードを含む工程が行われる。

また、この発明の請求項２の発明に係る乾燥機は、上記請求項１記載の構成を備えた乾燥機において、テーブル２８が、鉛直方向の旋回軸２７を中心とする同一円周上に等間隔に配置された少なくとも３個のワーク受部３０を備えて前記旋回軸回りに一方向に間歇回転するロータリーテーブルであり、前記ワーク乾燥位置６が、前記ロータリーテーブルの間歇回転によりワーク受部の１個がワーク加工位置５に位置したときにその旋回方向下流側に隣接するワーク受部が位置する位置であり、かつ、前記ロータリーテーブルの間歇回転によりワーク受部の１個がワーク加工位置５に位置したときにその旋回方向上流側のワーク受部が位置する位置を加工前ワークを待機させる待機位置４としたことを特徴とする乾燥機である。

なお、請求項２の構造におけるロータリーテーブルのワーク受部３０には、吸着パッドやワークの外周を把持する弾性フィンガ（ワークが挿入されたときに撓んで開き、この撓みの復帰力でワークを挟持するフィンガ）などの保持具（図示していない）を設けてロータリーテーブル２８が回転したときにワークが脱落しないようにしてある。

この発明の乾燥機では、乾燥機へのワークのロードアンロードを含む加工済ワークの乾燥に必要な工程数が従来装置のものより大幅に減少するため、ディスク基板の孔あけ加工機や研削加工機におけるワーク乾燥工程のタクトタイムを大幅に短縮することができる。

ディスク基板の孔あけ加工機や研削加工機では、ワークの加工と加工済ワークの乾燥とが並行して行われる。すなわち、１個の加工済ワークを乾燥している間に次のワークの加工が行われる。従って、孔あけ加工機などの加工時間の短い加工機においては、この発明の乾燥機を用いて乾燥時間を短縮することにより、加工機の生産性を大幅に向上させることができるという効果がある。

更に請求項２記載の構造によれば、加工位置へのワークのロードアンロードを短時間で行うことができ、乾燥機へのワークのロードアンロード時間も短縮されることから、ディスク基板のような円板状ワークの孔あけ加工や面取加工において、生産性の高いワーク加工が実現できる効果がある。

以下、この発明の乾燥機を備えたディスク基板の孔あけ機を例にして、この発明の好ましい実施形態の一例を具体的に説明する。図１はこの発明の乾燥機による乾燥工程を模式的に示す図、図２はディスク基板の孔あけ機の一例を示す斜視図、図３は図２の孔あけ機に設けた乾燥機のテーブルの平面図、図４は乾燥機の側面図、図５は図２の装置におけるアンロード側のローダの斜視図、図６は従来の乾燥機における工程を示す図である。

図２に示すディスク基板の孔あけ機は、平面矩形のストッカ１と、その一つの辺の外側に配置されたワーク加工位置５を備えている。ワーク加工位置５は、ワークを挟持するリング状の上下の口金２１、２２と、上口金２１の軸心に配置された垂直方向の砥石軸２３と、この砥石軸２３の下端に装着された下向きカップ状の孔あけ砥石２４と、位置決め具２５とを備えている。位置決め具２５は、対向辺をＶ字形にして向き合う一対の把持爪２５ａ、２５ｂを備え、互いに接近する方向に移動して下口金２２上に搭載されたディスク基板を挟むことにより、外周基準で加工されるディスク基板のセンタリングを行う。このセンタリングが行われた後、上口金２１が下降して下口金２２との間でディスク基板をクランプし、孔あけ砥石２４が回転しながら下降することにより、ディスク基板の中心に内径孔を加工する。

加工前及び加工済のディスク基板９は、カセット１８（１８ａ、１８ｂ）に収容された状態でストッカ１上に搭載されている。カセット１８は、上面が開放され、内側にＵ字形の支持鍔を等間隔に備えた複数列の受枠（収納枠）１９を備えている。ディスク基板９は、この受枠の支持鍔に周縁部を支えられて、ディスク面を垂直方向にして面直角方向に並べた状態で収容されている。

ストッカ１のワーク加工位置５側には、垂直方向の旋回軸２７回りに旋回可能、かつ図示しない駆動装置で図３の矢印Ａ方向に１２０度ずつ間歇回転するロータリーテーブル２８が設けられている。図のロータリーテーブル２８は、頂点に突出部を有する正三角形状で、その突出部に各１個のワーク受部３０が旋回軸２７を中心とする同一円周上に１２０度間隔で設けられている。

ロータリーテーブル２８は、３個のワーク受部の１個がワーク加工位置５で停止するように１２０度ずつ間歇回転しており、その停止時にワーク加工位置５からロータリーテーブル２８の旋回方向下流側のワーク受部が位置する位置がワーク乾燥位置６とされ、旋回方向上流側のワーク受部が位置する位置が待機位置４となっている。

ワーク乾燥位置６には、当該位置で停止したワークの直上の位置に、図４に模式的に示す乾燥機４１の鉛直方向のスピン軸４２が位置している。スピン軸４２は、支持台４３に回転自在に軸支された中空のガイド軸５２に相対回動不能かつ軸方向移動可能に挿通されている。ガイド軸５２には、支持台４３に搭載したスピンドルモータ４４でベルト駆動されるプーリ４５が固定されている。スピン軸４２の上端は、昇降用シリンダ４７で昇降する昇降ブラケット４６に軸受を介して回転自在かつ軸方向相対移動不能に連結されている。スピン軸４２の下端には、下向きの３本の把持爪４８を備えたチャック４９が装着されており、３本の把持爪４８は、スピン軸４２を軸方向に貫通するロッド５１を昇降ブラケット４６に搭載した爪開閉用シリンダ５０で上下動させることにより、半径方向に拡開及び縮閉して開閉される。そしてその拡開時に、３本の把持爪４８の先端がディスク基板に加工された内径孔２９の内周縁に押圧されて、ディスク基板を把持する。

ストッカ１の反ワーク加工位置側上方には、図２のＹ方向に細長いトラバースガイド１６が図示しない門形構造で設けられており、ワーク加工位置５に向いて延びる２本のトラバース腕１７ａ、１７ｂの基端が、トラバースガイド１６に沿って移動自在に支持されている。トラバース腕１７ａ、１７ｂには、その延在方向（図２のＸ方向）に走行するローダ１２ａ、１２ｂが設けられている。ローダ１２ａ、１２ｂは、Ｘ方向サーボモータ３２ａ、３２ｂの回転によりトラバース腕１７ａ、１７ｂに沿って移動位置決めされ、トラバース腕１７ａ、１７ｂは、それぞれのＹ方向サーボモータ３３ａ、３３ｂの回転によりトラバースガイド１６に沿って移動位置決めされる。

ローダ１２ａ、１２ｂは、それぞれ一本のハンド３ａ、３ｂを備えており、各ハンドは、その先端にディスク基板９を真空吸着する吸着パッド２０を備えている。ローダハンド３ｂの吸着パッド２０は、ハンド先端の上面に上向きに設けられており、ローダハンド３ａの吸着パッド（図には表れていない。）は、ハンド先端の下面に下向きに設けられている。

アンロード側のローダハンド３ｂは、図５に示すように、水平方向の軸１０回りに回動自在で、かつ揺動シリンダ１１のロッドにそれぞれ連結されており、揺動シリンダ１１のロッド１４の進退により、図に示す水平方向と９０度下向きに揺動した下向き方向とに向きを変えることができる。ローダハンド３ｂは、昇降ガイドを内蔵した昇降シリンダ１３を介してローダ１２ｂに装着されている。ローダハンド３ａも、ローダハンド３ｂと同じ構造でローダ１２ａに装着されているが、ワークを吸着する吸着パッドは、ハンド３ａの先端の下面に下向きに装着されている。

昇降シリンダ１３によるロード側ハンド３ａの昇降動作は、カセット１８ａにハンド３ａを上方から差込んでディスク基板９を取出すとき、及び、ハンド３ａで把持したディスク基板９を待機位置４のワーク受部に搭載するときに行われる。また、アンロード側のハンド３ｂの昇降動作は、ハンド３ｂで把持したディスク基板９をカセット１８ｂに上方から挿入するときに行われる。

ストッカ１上のカセット１８ａに面を垂直方向にして収容された加工前ワークは、下向きとなって下方移動したローダハンド３ａの吸着パッドで吸着保持された後、ローダハンド３ａを上昇させることにより、カセット１８ａから引き出される。次にローダハンド３ａを水平方向にし、ローダ１２の移動とハンド３ａの下降動作により、ディスク基板９を待機位置４のワーク受部上に載せる。ロータリーテーブル２８は、先行するディスク基板の加工が終了し、上下の口金２１、２２が加工済ワークから離隔した時点で、図３の矢印Ａ方向に１２０度回動する。この回動により、加工済ワークはワーク乾燥位置６へと移動し、待機位置４に搭載された加工前ワークがワーク加工位置５へと移動する。待機位置４には、空のワーク受部が移動してくる。ワーク加工位置５に移動したディスク基板には、孔あけ砥石２４で内径孔２９が加工される。

ワーク加工位置５での加工が終了して口金２１、２２が離隔した後、
(1) テーブル２８の旋回により加工済ディスク基板９を保持したワーク受部が乾燥位置６に移動し（図１(a)）、
(2) 乾燥機のスピン軸４２が下降し（図１(b)）、
(3) スピン軸の下端の把持爪４８が開いてディスク基板９の内周縁を把持し、
(4) テーブル２８がディスク基板９を解放し、
(5) スピン軸４２が上昇し（図１(c)）、
(6) スピン軸４２が回転し（図１(d)）、
(7) スピン軸４２が回転停止し、
(8) ローダ１２ｂが移動してハンド３ｂの先端をスピン軸４２の下に挿入し（図１(e)）、
(9) スピン軸４２が下降し（図１(f)）、
(10) ハンド３ｂの吸着パッド２０がディスク基板９を吸着し、
(11) スピン軸の把持爪４８が縮閉してディスク基板９を解放し、
(12) スピン軸４２が上昇し（図１(g)）、
(13) ローダハンド３ｂがワーク収納カセット上に移動する、
という工程で、加工済ディスク基板９に付着した水分や切粉の除去を行って乾燥済ワークをワーク収納位置に搬送する。そして、ローダハンド３ｂを下向きにし、次いでローダハンド３ｂが下降した後、当該ハンド先端の吸着パッドの吸着を解くことにより、加工及び乾燥済ワークを収納カセット１８ｂに収納する。

一方、テーブル２８の１２０度の旋回に伴って、待機位置４のワーク受部に搭載された加工前ワークがワーク加工位置５に送られる。そして上記の加工済ワークの乾燥の間に、ワーク加工位置５での次のディスク基板の孔あけ加工が並行して行われ、この間にローダハンド３ａは新たな加工前ワークを待機位置４のワーク受部に搭載する。

以上の動作を繰り返すことにより、カセット１８ａに収納された加工前ディスク基板が次々と加工されてカセット１８ｂに収容され、１個のカセット内のワークの加工が終了したら次のカセットへと移動して、ストッカ１に搭載されたワークを連続加工する。なお、カセット１８ａと１８ｂとは、別のカセットである必要はなく、一般的には、加工前ディスクを取出した空のカセットないし加工前ディスクを取出したカセットの空の部分に、加工済ディスクを順次収納するという動作である。

この発明の乾燥機による乾燥工程を模式的に示す図 ディスク基板の孔あけ機の一例を示す斜視図 図２の孔あけ機に設けた乾燥機のテーブルの平面図 乾燥機の模式的な側面図 図２の装置におけるアンロード側のローダの斜視図 従来の乾燥機における工程を示す図

符号の説明

３ｂ アンロード側ローダハンド
４ 待機位置
５ ワーク加工位置
６ ワーク乾燥位置
９ ディスク基板（ワーク）
12b アンロード側ローダ
28 ロータリーテーブル
30 ワーク受部
41 乾燥機
42 乾燥機のスピン軸
49 ワーク把持チャック

Claims (2)

1. ワーク受部(30)に載置されたワークをワーク加工位置(5)からワーク乾燥位置(6)に搬送するテーブル(28)と、前記ワーク乾燥位置に停止したワーク受部の直上に昇降可能に配置されて鉛直軸回りに回転駆動されるスピン軸(42)と、このスピン軸の下端に装着された下向きのワーク把持チャック(49)と、上昇した前記スピン軸下端のワーク把持チャックとワーク乾燥位置のワーク受部との間に挿入されるローダハンド(3b)とを備え、前記スピン軸が下降して加工位置から乾燥位置に移動した加工済の円板状ワークを前記ワーク把持チャックで把持して当該スピン軸が上昇して回転することによりスピン乾燥を行い、乾燥済ワークをワーク受部とスピン軸との間に挿入されたローダハンド(3b)に受渡すことを特徴とする、乾燥機。
2. 前記テーブル(28)が、鉛直方向の旋回軸(27)を中心とする同一円周上に等間隔に配置された少なくとも３個のワーク受部(30)を備えて前記旋回軸回りに一方向に間歇回転するロータリーテーブルであり、前記ワーク乾燥位置(6)が、前記ロータリーテーブルの間歇回転によりワーク受部の１個がワーク加工位置(5)に位置したときにその旋回方向下流側に隣接するワーク受部が位置する位置であり、かつ、前記ロータリーテーブルの間歇回転によりワーク受部の１個がワーク加工位置(5)に位置したときにその旋回方向上流側のワーク受部が位置する位置を加工前ワークを待機させる待機位置(4)としたことを特徴とする、請求項１記載の乾燥機。

Images