JPH0658201B2 - ディスク内径検査方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ディスク内径検査方法及びその装置に関し、
例えば光学式記録媒体である光ディスク等及び磁気式記
録媒体であるハードディスク等に用いられる光ディスク
基板の穴の内径検査に利用することができる。

［従来の技術］ 穴の内径を検査するための一般的な方法として、ノギス
やマイクロメータを使用する方法がある。しかし、これ
らの方法によれば、測定に時間がかかる上、読み取りミ
スが発生し易く、また精度が低く、自動化も困難であ
る。

光ディスクやハードディスク等の製造に用いられるディ
スク基板の穴の内径を検査して不良品を除去すること
は、その後の性能検査装置へのディスクのセッティン
グ、ユーザでの二次加工等を正確に行う上で重要であ
る。そこで、このようなディスクの内径検査をディスク
基板成形後の早い工程で、確実、且つ効率的に行うこと
ができ、しかも自動化による連続プロセスとすることが
望まれている。

従来、ディスク基板等の穴の内径を検査する方法とし
て、レーザ光を利用する方法、光学顕微鏡とＸ−Ｙテー
ブルを組み合わせた方法、三次元測定機を用いた方法、
限界ゲージを用いた方法等があるが、内接円を測定で
き、また製造現場で容易に測定することができ、しかも
設備費が安価であることにより、限界ゲージ法が比較的
多く用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の限界ゲージ法は、手動である上、ポリカ
ーボネイト樹脂製光ディスク基板のように被測定物が薄
肉状の場合、挿入荷重や挿入角度が変動することによっ
てディスクの位置ずれ等が生じるため、安定で再現性の
よい検査結果が得にくくなるという欠点があった。ま
た、限界ゲージ法によっても、このような肉薄状のディ
スク基板の内径を連続的、且つ自動的に検査できる装置
は、現在までのところ開発されていない。

なお、特開昭５９−７３７１６号公報によれば、測定テ
ーブルにディスクのラフセンタリングを指示して載置
し、このディスクの内径周面にスライド測定子を三方向
から接離自在とし、これらのスライド測定子を半径方向
に同量ずつ変位させるテーパシャフトを備え、このテー
パシャフトの変位量を検出部で検出し、この検出部で検
出した値を演算制御部でディスクの内径に変換し、この
内径を表示部に出力表示するようにしたディスクの内径
検査装置が開示されている。しかし、この装置によれ
ば、測定に時間がかかる上、機構が複雑であるため、自
動化による連続検査には適用しにくい。

本発明は、ディスクの内径検査を自動により連続的に行
い得るディスク内径検査方法及びその装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るディスク内径検査方法は、ディスク及び限
界ゲージの少なくとも一方が前記ディスクの径方向へ移
動可能な状態で、所定の軸方向荷重で保持されたディス
クの穴に、テーパを有する限界ゲージを軸方向に挿入
し、挿入時の前記ディスクの軸方向の変位を検出してデ
ィスクの内径を検査することを特徴とする。ここでディ
スクとは、ディスク基板及びこれから作製される光ディ
スク、ハードディスク等の円盤状の物体で中央に穴が形
成されたものを全て指す。

ディスクと限界ゲージは、ディスク又は限界ゲージの一
方が前記ディスクの径方向へ移動可能な状態であっても
よく、又はディスク及び限界ゲージの両方が径方向へ移
動可能な状態であってもよい。

また、この検査方法を実施するためのディスク内径検査
装置は、ディスクをそのディスクの径方向に移動可能に
かつ軸方向に所定荷重をかけた状態で保持するディスク
保持部と、テーパを有する限界ゲージの軸方向駆動部
と、前記ディスクの軸方向変位を検出するディスク位置
検出部とを有することを特徴とする。

このディスク内径検査装置において、前記構成に加え
て、ディスク内径の検査データに応じて駆動される不良
ディスク排除部を有する構成とすることができる。

［作用］ 限界ゲージがディスクの穴に挿入されるとき、限界ゲー
ジのテーパがディスクの穴と接触しながら、ディスク及
び限界ゲージの少なくとも一方が前記ディスクの径方向
へ移動し、限界ゲージの中心線とディスクの穴の中心線
とが一致するセンタリングが自動的に行われる。そし
て、ディスクに所定荷重がかかった状態で限界ゲージを
更にディスクの穴内に挿入すると、ディスクの穴が所定
寸法に形成された良品ディスクの場合には限界ゲージが
穴を通過することができ、ディスク軸方向に変位は生じ
ない。しかし、穴が所定寸法より小さい不良のディスク
の場合、限界ゲージがディスクの穴を通過することがで
きず、限界ゲージがディスクを軸方向に押し上げる。デ
ィスク位置検出部がこの変位を検出すると、その信号に
基づいて不良ディスク排除部を駆動させて当該不良ディ
スクを系外に排除する。

［実施例］ 第１図〜第５図を参照して本発明に係るディスク内径検
査装置の実施例を説明する。

このディスク内径検査装置は、ディスクとしてのディス
ク基板１をそのディスク基板１の径方向に移動可能に保
持するディスク保持部２と、テーパ３Ａを有する限界ゲ
ージ３の軸方向駆動部４と、ディスク位置検出部５と、
ディスク内径の検査データに応じて駆動される不良ディ
スク排除部６とを有する。

本実施例において使用する限界ゲージ３は、第３図に示
すように、両端側が次第に径が小さくなっているテーパ
３Ａと中間の円筒部３Ｂとを有するものである。なお、
この限界ゲージ３は、測定精度を向上させるために、材
質としてＳＵＳ４４０Ｃを使用し、熱処理により、例え
ばロックウェルＣスケール硬度でＨ_RC＝６０とした後、
研磨処理を施してある。

前記ディスク保持部２は、ディスク基板１を外周に沿っ
て保持する４個のホルダー７と、これらのホルダー７を
所定の高さに保持し、装置本体３１に固設された支持部
材８と、このディスク基板１の上方側にはディスク基板
１の穴１Ａの周囲を所定荷重で押し付ける荷重セットリ
ング１０とを有する。

第３図に示すように、ホルダー７の側面部分７Ａには外
方に例えば１０度のテーパ７Ｂを形成しておく。このテ
ーパ７Ｂのガイド作用により、ディスク基板１をディス
ク保持部２にセッティングする際、ディスク基板１のセ
ンターずれを±１．５mmの範囲で修正することができ
る。この際、テーパ７Ａの底部の直径は、ディスク基板
１の外径より３mm程度大きく形成されており、ディスク
基板１の水平方向（径方向）の移動が可能とされてい
る。

一方、荷重セットリング１０の上部には、コイルスプリ
ング１１を介して軸方向下向きの荷重を掛けるためのマ
イクロメータ１２を設け、この荷重セットリング１０に
よって、穴１Ａへの限界ゲージ３挿入時のディスク基板
１を押さえ付ける。このマイクロメータ１２は、後述す
るヘッドブロック２１に固定され、２０〜１０００ｇの
範囲で荷重の制御が可能となっている。なお、コイルス
プリング１１とマイクロメータ１２のスピンドル１２Ａ
との間には、ばね受け１２Ｂを取付けて、両者１１，１
２を回動可能に連結する。

荷重セットリング１０は、コイルスプリング１１が設け
られたガイドブッシュ１３内に嵌入自在の構成となって
おり、これらの荷重セットリング１０とコイルスプリン
グ１１との間には適当な間隔の隙間２９を設けておく。
この隙間２９があることにより、荷重セットリング１０
がディスク基板１と接触した後、限界ゲージ３を上昇さ
せてディスク基板１の穴１Ａと限界ゲージ３との隙間が
なくなるまで、ディスク基板１には荷重セットリング１
０の軽い自重（約２０ｇ）のみが加わることになる。従
って、この間において、ディスク基板１は、限界ゲージ
３の軸方向への上昇に伴って、限界ゲージ３のテーパ３
Ａの作用により径方向に移動するため、限界ゲージ３の
中心線とディスク基板１の穴１Ａの中心線とが自動的に
一致する。

前記マイクロメータ１２は、ヘッドブロック２１の上に
固定されている。そして、このヘッドブロック２１は、
スイングアーム１７によって支持され、このスイングア
ーム１７は、装置本体３１に取付けられたロッド２２を
介してロータリー式エアシリンダー２３によって回転可
能に構成されている。このエアシリンダー２３は、エア
回路に設けられるスピードコントローラ等により連続的
に変速可能となっている。このロッド２２自体も装置本
体３１内に配置された図示しないシリンダによって、上
下動可能となっている。なお、このヘッドブロック２１
には、マイクロメータ締付用スリット２１Ａとアーム締
付用スリット２１Ｂが形成されている。

限界ゲージ３が上部に取付けられた前記軸方向駆動部４
は、限界ゲージ３を軸方向に上下動させる軸９と、装置
本体３１内に配置された駆動源としてのエアシリンダ
（図示せず）とを備え、エアシリンダのスピードコント
ローラ等により軸９の移動速度は、連続的に調整可能と
なっている。なお、この限界ゲージ３自体もディスク基
板１の径方向への移動が可能なように、軸９の限界ゲー
ジ保持部分に任意の横方向へのスライド機構を設けても
よい。

前記ディスク位置検出部５は、ディスク基板１の下方に
２台のセンサー１４を、例えば１８０度対向する位置に
設置することにより構成する。これらのセンサー１４
は、発光素子として赤外線ＬＥＤを使用し、斜め入反射
方式を採用して、透明度の高いディスク基板であっても
安定な検出能力が得られるようにする。このディスク位
置検出部５は、後述するホストコンピュータ２０と接続
されて、不良ディスク基板１を系外に排除するための信
号を出力する。

前記不良ディスク排除部６は、第１図、第２図及び第４
図に示すように、装置本体３１に設けられ、駆動軸２９
によってディスク基板１を下から持ち上げる持ち上げ架
台１５と、ヘッドブロック２１の下に一体に固設された
吸着ブロック１６と、スイングアーム１７と、このスイ
ングアーム１７を上下動させるロッド２２と、このスイ
ングアーム１７を回動させるロータリ式エアシリンダ２
３と、ロッド２２の上部に設けられた真空エジェクタ２
５とを備えている。この吸着ブロック１６は、上部ブロ
ック１６Ａと下部ブロック１６Ｂより成り、ナット２４
で固定されている。また、ブロック１６内には、真空エ
ジェクタ２５と管２８を介して連通している真空連通孔
２６が形成され、下部ブロック１６Ｂの下面には２本の
同心円状のゴム製シールリング２７が取付けられてい
る。

前記持ち上げ架台１５は、不良ディスク基板１を持ち上
げることにより、限界ゲージ３から抜き取ると共に、不
良ディスク基板１を上方の吸着ブロック１６に押し当て
て真空エジェクタ２５による真空引き操作に連係させ
る。

本検出装置における軸方向駆動部４と不良ディスク排除
部６のソレノイドバルブ（装置本体３１内に配置され、
図示せず）やディスク位置検出部５のセンサー１４は、
第５図に示すように、パラレルＩ／Ｏ（ＰＩＯ）１８を
介して端末装置１９及びホストコンピュータ２０と接続
されることにより、これらの部分の駆動が制御される。
そして、ホストコンピュータ２０からの信号に基づき、
軸方向駆動部４を駆動させると共に、ディスク位置検出
部５のセンサー１４で検出した信号に基づいて不良ディ
スク排除部６を駆動させて不良のディスク基板１を系外
に排除する。

本装置には、図示しないディスク供給・搬出装置を付設
し、上記内径検査操作と連係して、ディスク基板１を自
動的にディスク保持部２のホルダー７に供給し、また良
品のディスク基板１を系外に搬出する。なお、このよう
に未検査のディスク基板１の供給と良品のディスク１の
系外への除去は不良ディスク排除部６とは別の機構で行
ってもよく、又は不良ディスク排除部６によって不良デ
ィスク基板１の排除のみならず、ディスク基板１の供給
と良品の系外への搬出も同時に行うようにしてもよい。
また、ディスク基板１の供給と搬出は、手で行うことも
できる。

次に、上記構成に係るディスク内径検査装置を使用した
ディスク内径検査方法を説明する。

先ず、図示しないディスク基板１の自動供給・搬出装置
でディスク保持部２のホルダー７にディスク基板１をセ
ッティングする。この時、ディスク保持部２のホルダー
７には、テーパ７Ｂが形成されているので、このテーパ
２Ｂによってディスク基板１がガイドされてディスク基
板１はホルダー７の略中央に位置決めされる。

次に、ホストコンピュータ２０の信号に応じて軸方向駆
動部４を駆動させることにより、荷重セットリング１０
が下降するようにロッド２２を駆動させて、荷重セット
リング１０をディスク基板１に接触させ、一旦停止させ
る。この際、コイルスプリング１１はセットリング１０
にはまだ接触しないようにする。

次に、限界ゲージ３が上昇するように、軸９を上昇駆動
させる。先ず限界ゲージ３のテーパ３Ａがディスク基板
１の穴１Ａ内に挿入されるが、ディスク基板１の穴１Ａ
の中心線と限界ゲージ３の中心線とが一致していない場
合、限界ゲージ３のテーパ３Ａは、穴１Ａに部分的に接
触しながら上昇する。この際、荷重セットリング１０と
コイルスプリング１１との間には隙間２９が設けられて
いるため、両者１０，１１が接触するまでの間、荷重セ
ットリング１０がディスク基板１に接触していても、荷
重セットリング１０の軽い自重（約２０ｇ）のみが加わ
っているため、限界ゲージ３の上昇と共に、テーパ３Ａ
の作用によってディスク基板１が径方向に移動する結
果、ディスク基板１の穴１Ａの中心線と限界ゲージ３の
中心線とが一致する自動センタリングが得られる。

次に、限界ゲージ３の円筒部３Ｂがディスク基板１の穴
１Ａを通過しようとする時点で、荷重セットリング１０
が更に所定距離下降するようにロッド２２を駆動させ
る。これにより、荷重セットリング１０とコイルスプリ
ング１１との隙間２９がなくなり、ディスク基板１の穴
１Ａの周囲に荷重が直接掛かるようになる。この結果、
ディスク基板１が所定荷重で押さえ付けられるため、デ
ィスク基板１の位置がずれることなく、安定にディスク
基板１の変位を検出することが可能になる。

限界ゲージ３がディスク基板１の穴１Ａを通り抜けて、
ディスク基板１が良品であることを判定した後、限界ゲ
ージ３が下がり、また荷重セットリング１０は上昇して
それぞれ元の位置に復帰する。その後、図示しないディ
スク供給・搬出装置で検査済のディスク基板１を自動的
に搬出すると共に、次のディスク基板１をディスク保持
部２に供給して内径検査を上記と同様に連続して行う。

しかし、検査対象のディスク基板１が不良、即ち穴１Ａ
が規定寸法より小さくて限界ゲージ３の円筒部３Ｂが穴
１Ａを通り抜けられない場合、限界ゲージ３がディスク
基板１をその軸方向上方に押し上げるこのディスク基板
１の位置が所定位置より上に変位したことをディスク位
置検出部５のセンサ１４が検出すると、変換された電気
信号がＰＩＯ１８を介してホストコンピュータ２０に送
られ、ここで不良ディスク排除部６を駆動させるための
所要の信号を出力する。

一方、不良ディスク排除部６においては、ホストコンピ
ュータ２０から送られた信号に応じて持ち上げ架台１５
を上昇駆動させてディスク基板１を限界ゲージ３から抜
いて吸着ブロック１６に押し当て、同時に真空エジェク
タ２５に３５０mmＨｇの真空を発生させ、管２８と真空
連通孔２６を介してディスク基板１を真空吸着する。吸
着ブロック１６にディスク基板１を吸着保持させなが
ら、スイングアーム１７を回転させて不良のディスク基
板１を系外に排除する。

この後、スイングアーム１７を所定位置に復帰させ、図
示しないディスク供給・搬出装置によってホルダー７に
セッティングされた次のディスク基板１の内径検査を連
続的に行う。

本実施例によれば、ディスク保持部２のホルダー７の側
面部７Ａにテーパ７Ｂを形成したので、ディスク基板１
をセッティングする際、このテーパ２Ｂによってディス
ク基板１がガイドされ、ディスク基部１をホルダー７の
略中央に位置決めすることができる。

また、荷重セットリング１０とコイルスプリング１１と
の間には隙間２９を設けて、センタリングが得られるま
で、ディスク基板１には荷重スプリング１０の軽い自重
のみが掛かるようにしてあるので、限界ゲージ３の上昇
に伴って、限界ゲージ３のテーパ３Ａがディスク基板１
の穴１Ａに接触しながら、ディスク基板１が径方向に移
動することができ、限界ゲージ３の中心線とディスク基
板１の中心線とが一致するセンタリングが自動的に行わ
れる。

また、限界ゲージ３とディスク基板１とのセンタリング
が得られた後、コイルスプリング１１を介してマイクロ
メータ１２により荷重セットリング１０及びその下のデ
ィスク基板１に所定荷重が加わるようにしているので、
ディスク基板１がずれることなく、安定に内径検査を行
うことができる。

また、ディスク位置検出器５のセンサー１４には、赤外
線ＬＥＤを斜め入反射方式として設けてあるので、透明
度の高いディスク基板１であっても安定な検出能力が得
られる。しかも、センサー１４を２台対向する位置に設
置してあるので、ディスク基板１の変位を確実に検出す
ることができる。

また、本検出装置における軸方向駆動部４、ディスク位
置検出部５及び不良ディスク排除部６等は、コンピュー
タ２０によって制御されているため、ディスク基板１の
内径検査と、得られた信号に基づく不良ディスク基板１
の排除等を自動化でき、連続生産ラインへの組み込みを
図ることが可能になる。

更に、本検出装置の機構が簡便であるため、設備費等が
安価に済むという効果も得られる。

実施例 この測定実験において、使用するディスク基板（外径１
３０mm、穴径１５mm）の測定精度は、次の条件によって
決定される。即ち、限界ゲージ自体の寸法精度及び限界
ゲージの中心とディスク基板の穴の中心とのセンタリン
グ精度による。

（１）限界ゲージの精度 機械加工上、限界ゲージの寸法公差を０にすることは、
極めて困難であり、ある程度の許容公差を設ける必要が
ある。従って、限界ゲージの寸法公差として、この測定
で使用したディスク基板の内径寸法、機械加工精度か
ら、最大２μｍを設け、またこの限界ゲージの検定方法
として、検定ゲージ（リング）による検定とした。その
測定結果を下記の表１に示す。

（２）センタリング精度 この測定において、ディスク保持部の寸法公差（130.5
〜130.6mm）内でのセンターずれに対しては、自動セン
タリングが可能である。

上記内径検査装置を使用して、同一の良品ディスク及び
不良品ディスク基板（意図的に作製したもの）による連
続試験を実施した。測定時間は、１枚当たり１０秒であ
った。なお、荷重セットリングのセット荷重は、４０ｇ
とした。その結果を下記の表１に示す。

この実験結果によれば、良品について検査ミスが発生し
た（０．１３％）が、現状の基板寸法が殆ど15.03mm以
上で推移している点、検査ミスが検査ラインの保護とい
う点において安全側である点を考慮すれば、実用上問題
がないと考えられる。また、この測定において、限界ゲ
ージとディスク基板との擦れによる発塵物は観察されな
かった。

なお、上部実施例においては、センタリングとその後の
内径検査でヘッドブロックが２段階に動くようにした
が、ヘッドブロックの下降速度と限界ゲージの上昇速度
を調整することにより、ヘッドブロックを連続的に下降
させて内径検査を行うこともできる。即ち、ヘッドブロ
ックを連続的に下降させても、コイルスプリングが荷重
セットスプリングに接触するまでの間に、センタリング
が行なわれるように速度調整を行えばよい。

また、上記実施例においては、駆動源としてエアシリン
ダーを使用したが、その他モータでも良く、これによれ
ば速度調整が容易である。

また、ディスク基板の変位検出は、光センサー以外で
も、例えばマイクロスイッチを使用して行うこともでき
る。

更に、ホルダーの形状及び設ける箇数等も任意である。

［発明の効果］ 本発明に係るディスク内径検査方法及びその装置によれ
ば、ディスクの内径検査を簡便かつ高速で、しかも自動
化により連続的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係るディスク内径検査装置の正面図、
第２図は本検査装置の要部断面図、第３図はディスク保
持部の模式的断面図、第４図は不良ディスク排除部の模
式的断面図、第５図は本内径検査装置の制御機構のブロ
ック図である。 １……ディスクとしてのディスク基板、２……ディスク
保持部、３……限界ゲージ、４……軸方向駆動部、５…
…ディスク位置検出部、６……不良ディスク排除部、７
……ホルダー、９……軸方向駆動部の軸、１０……荷重
セットリング、１１……コイルスプリング、１２……マ
イクロメータ、１４……センサー、１５……持ち上げ架
台、１６……吸着リング、１７……スイングアーム、２
５……真空エジェクタ、３１……装置本体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク及び限界ゲージの少なくとも一方
   が前記ディスクの径方向へ移動可能な状態で、所定の軸
   方向荷重で保持されたディスクの穴に、テーパを有する
   限界ゲージを軸方向に挿入し、挿入時の前記ディスクの
   軸方向の変位を検出してディスクの内径を検査すること
   を特徴とするディスク内径検査方法。
2. 【請求項２】ディスクをそのディスクの径方向に移動可
   能にかつ軸方向に所定荷重をかけた状態で保持するディ
   スク保持部と、テーパを有する限界ゲージの軸方向駆動
   部と、前記ディスクの軸方向変位を検出するディスク位
   置検出部とを有することを特徴とするディスク内径検査
   装置。
3. 【請求項３】第２請求項記載のディスク内径検査装置に
   おいて、ディスク内径の検査データに応じて駆動される
   不良ディスク排除部を有することを特徴とするディスク
   内径検査装置。