KR20110098627A - 원반형상 워크의 면취장치 - Google Patents

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KR20110098627A
KR20110098627A KR1020110014115A KR20110014115A KR20110098627A KR 20110098627 A KR20110098627 A KR 20110098627A KR 1020110014115 A KR1020110014115 A KR 1020110014115A KR 20110014115 A KR20110014115 A KR 20110014115A KR 20110098627 A KR20110098627 A KR 20110098627A
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KR1020110014115A
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다카히로 우에다
고이치 오쿠와
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나카무라 토메 세이미쓰고교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 경질 취성 재료로 이루어지는 원반형상 워크의 외주각의 면취장치에 관한 것으로, 면취면과 표리면 사이의 각에 발생하는 칩핑의 발생을 가급적 방지함으로써, 면취가공 후의 2차 연삭가공을 생략할 수 있도록 한다.
[해결수단] 연직방향의 회전 워크축에 유지된 원반형상 워크의 상면측 및 하면측의 외주각을 슬라이딩 마찰하는 컵형상의 상하의 숫돌과, 상하의 숫돌을 장착하는 상하의 면취 숫돌축과, 숫돌축을 회전 구동하는 숫돌 모터를 구비하고 있다. 상하의 숫돌축은, 이에 장착된 상하의 숫돌의 주연이 원반형상 워크의 상하의 면취면에 각각 1개소에서 접촉하도록, 워크축의 축심과 비스듬히 입체 교차하는 방향으로 설치되어 있다. 숫돌 모터는, 숫돌과 원반형상 워크의 접촉 개소에서의 상하의 숫돌의 슬라이딩 마찰 방향이 모두, 원반형상 워크의 내측으로부터 외측으로 향하는 방향으로 되는 회전방향으로 이들 숫돌을 회전 구동하고 있다.

Description

원반형상 워크의 면취장치{APPARATUS FOR CHAMFERING OF DISK-SHAPED SUBSTRATES}
본 발명은, HDD(하드디스크 드라이브)의 기록 매체로서 널리 이용되고 있는 유리나 세라믹스 등의 경질 취성 재료로 이루어지는 원반(圓盤)형상 워크의 외주각의 면취가공장치에 관한 것이다.
HDD의 기록 매체로서 이용하는 원반형상의 워크는, 높은 기록 밀도와 안정된 고속 회전을 실현하기 위해서, 정보의 기록면으로 되는 표리(表裏)면이 높은 면 정밀도가 요구되는 동시에, 그 외주부의 가공에 있어서도, 높은 가공 정밀도가 요구된다. 종래, 이런 종류의 원반형상 워크의 표리면은, 2회의 연삭가공(랩핑)과 그 후의 마무리 연마에 의해서 가공되고, 외주부는, 외주 연삭과 면취가공에 의해서 가공된다. 그 일반적인 가공 순서는, 표리면의 1차 연삭을 행한 후, 외주 연삭과 면취를 행하고, 그 후 표리면의 2차 연삭을 행하여 연마 마무리한다고 하는 것이다.
외주각(표리면과 외주면 사이의 능선)의 면취가공은, 종래, 도 8에 나타내는 바와 같이, 총형(總形) 숫돌(6)을 이용하여 행하고 있다. 즉, 가공하고자 하는 원반형상 워크(1)를 연직방향의 회전 워크축(11)의 상단에 수평으로 유지하여 그 축심 둘레로 회전하고, 당해 워크축(11)과 평행한 면취 숫돌축(61)에 장착한 총형 숫돌(6)을 회전시켜, 숫돌의 외주에 설치한 사다리꼴 홈(65)에 원반형상 워크(1)의 외주부를 삽입함으로써, 상하의 외주각을 동시에 면취한다고 하는 것이다. 이 경우의 원반형상 워크(1)의 면취면(16)에서의 숫돌(6)의 슬라이딩 마찰 방향은, 도 9에서 화살표 d로 나타내는 바와 같이, 원반형상 워크(1)의 원의 접선 방향이다.
경질 취성판의 연삭에 있어서는, 연삭면과 이에 인접하는 면과의 각(角)의 부분에 미소한 균열이나 칩핑(chipping)이 발생한다. 도 8에 나타낸 종래의 면취가공에 있어서는, 면취면(16)과 정보의 기록면으로 되는 표리면(17)과의 사이의 각 (18)에 50미크론 정도의 칩핑이 발생할 가능성이 있었다. 이 칩핑은, 상술한 2차 연삭가공의 연삭분과 연마분으로 이루어지는 절삭량을 60미크론 정도로 함으로써 제거하였다.
일본 공개특허 2005-271105호 공보
원반형상 워크의 생산성을 향상시키고, 원반형상 워크를 더 염가로 제공할 수 있도록 하기 위해서, 원반형상 워크의 가공 공정의 단축화가 요망되고 있다. 예를 들면, 상기의 가공에 있어서, 연삭가공을 하나의 공정으로 할 수 없는가 하는 요망이 있다. 2차 연삭가공을 생략하고 면취가공 뒤 즉시 연마 마무리를 행할 수 있으면, 원반형상 워크의 가공 공정을 대폭 단축할 수 있다.
또한, 종래의 면취가공용의 총형 숫돌(6)은, 금속 베이스상에 다이아몬드 지립(砥粒)을 전착(電着)해서 이루어지는 숫돌이고, 숫돌이 마모되었을 때에는, 숫돌 (6) 자체의 교환이 필요하였다. 또한, 총형 숫돌이며, 숫돌축(61)과 워크축(11)이 평행하기 때문에, 숫돌과 워크의 접촉선이 길고, 또한 원반형상 워크(1)의 표리의 각을 동시에 가공하기 때문에, 가공 부하도 크다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 면취면(16)과 정보의 기록면으로 되는 표리면(17)과의 사이의 각(18)에 발생하는 칩핑의 발생을 가급적 방지함으로써, 면취가공 후의 2차 연삭가공을 생략할 수 있도록 하는 것을 제1의 과제로 하고 있다.
또한, 가공 부하가 작고, 또한 숫돌이 마모되었을 때에도 숫돌의 교환을 하지 않으며, 숫돌과 원반형상 워크의 상대 위치의 조정에 의해서 고정밀도의 가공형상을 유지할 수 있는 원반형상 워크의 면취장치를 얻는 것을 과제로 하고 있다.
본 발명에 의한 원반형상 워크의 면취장치는, 축심을 연직방향으로 해서 설치된 회전 워크축(11)과, 당해 워크축(11)의 상단에 설치되어 가공하고자 하는 원반형상 워크(1)를 수평으로 유지하는 워크 홀더(12)와, 당해 워크 홀더(12)에 유지된 원반형상 워크(1)의 외주각을 슬라이딩 마찰하는 컵형상의 면취 숫돌(2)과, 이 면취 숫돌을 장착한 숫돌축(21)과, 이 숫돌축을 회전 구동하는 숫돌 모터(23)를 구비하고 있다.
면취 숫돌축(21)은, 이에 장착한 면취 숫돌(2)의 주연(周緣)이 원반형상 워크(1)의 외주각의 1개소에서 접촉하도록, 워크축(11)의 축심과 비스듬하게 입체 교차하는 방향으로 설치되어 있다. 예를 들면, 면취 숫돌축(21)은, 워크축(11)의 축심을 포함한 면(p)으로부터 한쪽 편으로 편의(偏倚)시키고 또한 당해 면과 평행한 면(s)내에서 축심을 비스듬히 해서 설치되어 있다.
숫돌 모터(23)는, 면취 숫돌(2)과 원반형상 워크(1)의 접촉 개소에서의 면취 숫돌(2)의 슬라이딩 마찰 방향(d)이 원반형상 워크(1)의 내측으로부터 외측으로 향하는 방향, 즉 면취 숫돌(2)의 외주가 원반형상 워크(1)의 면취면(16)을 표리면 (17)측으로부터 외주면(15)측으로 이동하는 방향으로 되도록, 면취 숫돌(2)을 회전 구동한다.
면취 숫돌(2)은, 원반형상 워크(1)의 상면측의 외주각을 슬라이딩 마찰하는 상(上) 면취숫돌(2a)과, 하면측의 외주각을 슬라이딩 마찰하는 하 면취숫돌(2b)을 한 쌍으로 하여 설치하는 것이 바람직하다. 상하의 면취 숫돌(2a,2b)은, 원반형상 워크를 사이에 두고 그 직경방향의 양측에 배치하거나, 양자를 근접시켜 한쪽에 배치한다. 전자의 배치에 의하면, 한 쌍의 면취 숫돌(2a,2b)의 가공 반력(反力)을 균형되게 할 수 있다.
상하 한 쌍의 면취 숫돌(2a,2b)을 설치했을 때는, 원반형상 워크(1)의 외주면(15)을 연삭하는 외주 숫돌(5)을 설치함으로써, 원반형상 워크(1)의 외주면(15)과 면취면(16)의 가공을 동시에 또는 연속하여 행할 수 있다. 외주 숫돌(5)은, 한 쌍의 면취 숫돌(2a,2b)이 원반형상 워크(1)를 슬라이딩 마찰하는 위치(a,b)를 연결한 선의 중점(中點)을 지나는 워크의 직경방향의 선과 직교하는 선상에 축심을 일치시켜 설치함이 바람직하다.
한 쌍의 면취 숫돌(2a,2b)을 원반형상 워크(1)의 한쪽에 근접시켜 설치했을 때는, 외주 숫돌(5)의 배치 위치는, 원반형상 워크(1)를 사이에 두고 면취 숫돌 (2a,2b)과 대향하는 위치로 한다. 이에 의해, 면취 숫돌(2)의 가공 반력과 외주 숫돌(5)의 가공 반력을 균형되게 할 수 있다.
본 발명의 면취장치에서는, 숫돌(2)이 원반형상 워크(1)의 면취면(16)을, 정보의 기록면으로 되는 표리면(17)으로부터 외주면(15)을 향하는 방향으로 슬라이딩 마찰하여, 외주각의 면취를 행한다. 이에 의해, 숫돌(2)의 슬라이딩 마찰 방향(d)의 상류측으로 되는 면취면(16)과 표리면(17) 사이의 각(18)에 발생하는 칩핑의 발생이 감소하고, 숫돌이 멀어져 가는 방향으로 되는 면취면(16)과 외주면(15) 사이의 각(19)에서의 칩핑의 발생이 증대한다. 외주면측의 각(19)의 칩핑은, 큰 문제로는 되지 않기 때문에, 표리면측의 각(18)의 칩핑이 감소함으로써, 2차 연삭가공을 생략할 수 있음에 의한 이익이 크다.
또한, 면취 숫돌(2)이 원반형상 워크(1)의 외주각의 1개소만을 슬라이딩 마찰하고 있고, 또한 그 슬라이딩 마찰 방향이 슬라이딩 마찰 길이가 짧은 면취면의 폭방향이기 때문에, 숫돌(2)에 작용하는 부하가 작다. 더욱이 숫돌(2)이 마모되었을 때는, 그 마모량에 따라서 워크축(11)과 숫돌축(21)의 위치 관계를 조정함으로써, 즉 숫돌이 마모된 분만큼 숫돌축(21)을 워크축(11)에 근접시키는 방향으로 보내거나, 또는 마모된 분만큼 숫돌축(21)을 축방향으로 워크를 향해서 진출시킴으로써, 숫돌을 교환하지 않고, 고정밀도의 면취가공을 행할 수 있다.
도 1은 제1 실시예의 주요부를 측방에서 본 사시도.
도 2는 제1 실시예의 주요부의 평면도.
도 3은 컵형상 숫돌의 모식적인 단면도.
도 4는 면취가공된 원반형상 워크의 외주부의 부분 평면도.
도 5는 도 4의 부분단면도
도 6은 제2 실시예의 주요부를 나타내는 평면도.
도 7은 도 6의 측면도.
도 8은 종래의 면취가공장치의 주요부를 나타내는 측면도.
도 9는 종래 장치에 의해 면취가공된 원반형상 워크의 외주부의 부분 확대 평면도.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1 내지 도 4는, 상하 한 쌍의 면취 숫돌(2(2a,2b))을 가공 대상으로 되는 원반형상 워크(1)의 직경방향의 양단의 위치에 배치한 제1 실시예를 나타낸 도면이다. 5는 원반형상 워크 (1)의 외주면(15)을 연삭가공하는 외주 숫돌이다.
원반형상 워크(1)는, 연직방향의 워크축(11)의 상단의 워크 홀더(12)에 유지되어 있다. 워크축(11)은, 도시하지 않는 주축 모터로, 비교적 늦은 속도(2∼200rpm)로 회전 구동된다. 상하의 컵형상 숫돌(2a,2b)은, 각각 숫돌축(21a,21b)의 선단에 장착되어, 숫돌 모터(23a,23b)에 의해, 도면의 화살표(Ra,Rb)방향으로 비교적 고속(5000∼15000rpm)으로 회전 구동된다.
상하의 숫돌 모터(23a,23b)는, 도시하지 않는 상하의 숫돌대에 각각 탑재되어 있고, 이들 숫돌대는, NC제어되는 도시하지 않는 이송모터 및 이송나사에 의해, 숫돌축(21a,21b)과 평행하게 진퇴한다. 숫돌대를 진출시키면, 컵형상 숫돌(2)의 컵의 주연(周緣, 25)이 원반형상 워크(1)의 외주각에 접촉하고, 당해 외주각의 면취가공이 행하여진다. 면취 치수는, NC장치에 설정한 숫돌대의 진출종료위치에 의해 결정된다.
숫돌축(21a,21b)의 축심은, 동일한 연직면(s)상에 배치되어 있고, 이 숫돌축 배치면(s)은, 워크축(11)의 축심을 포함하는 면(p)과 평행하고, 또한 거리 e만큼 편의되어 있다. 숫돌축(21a,21b)은, 숫돌축 배치면(s)상에서 45도 경사진 각도로 배치되어 있다. 그 결과, 도 3에 나타내는 컵형상 숫돌(2)의 주연(25)은, 도 2의, 평면에서 보아 원반형상 워크(1)의 외주와 컵형상 숫돌(2a,2b)의 주연(25)의 타원호가 교차하는 2점 중 워크축 배치면(p)에 가까운 쪽의 점인 1개소(a,b)에서 원반형상 워크(1)의 외주각에 접촉한다.
그리고, 컵형상 숫돌(2a,2b)의 회전방향이 도 1에 화살표(Ra,Rb)로 나타내는 방향이기 때문에, 이 접촉 개소(a,b)에 있어서, 컵형상 숫돌의 주연(25)은, 도 4의 화살표 d로 나타내는 바와 같이, 원반형상 워크(1)의 내측으로부터 외측을 향해서 원반형상 워크(1)의 외주각을 슬라이딩 마찰한다. 즉, 원반형상 워크(1)의 면취면 (16)은, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 워크의 표리면(17)측으로부터 외주면 (15)측으로 호(弧) 형상으로 주행하는 숫돌 주연(25)에 의해서 연삭된다.
도 3에 예시한 컵형상 숫돌(2)은, 그 주연부분의 내측과 외측이 입도(粒度)가 상이한 숫돌(25i)과 숫돌(25e)로 형성된 이른바 멀티 숫돌로, 숫돌축(21)의 경사각을 바꿈으로써, 조(粗) 연삭과 마무리 연삭이 행하여지는 것이다.
외주 숫돌(5)은, 둘레면이 원통형의 숫돌이고, 워크축(11)에 평행하게 설치한 외주 숫돌축(51)에 장착되어 있다. 외주 숫돌축(51)은, 워크축(11)에 대해서 접근 이격하는 도시하지 않는 숫돌대에 축지지되어 있어, 회전하면서 원반형상 워크 (1)에 접촉함으로써, 원반형상 워크(1)의 외주면(15)을 연삭가공한다. 이 외주면의 연삭가공은, 종래 장치와 다른 바는 없다.
도 6 및 도 7은, 상하 한 쌍의 면취 숫돌(2a,2b)을 원반형상 워크(1)의 한쪽에 근접시켜 배치한 제2 실시예를 나타낸 도면으로, 제1 실시예에서 설명한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호가 부여된다. 면취 숫돌(2a,2b)은, 제1 실시예와 마찬가지로 숫돌 모터(23a,23b)로 회전구동(5000∼15000rpm)되는 숫돌축(21a,21b)에 장착되어 있다.
숫돌축(21a,21b)의 축심은, 워크축(11)의 축심을 포함하는 면(p)과 평행하고 또한 거리 e만큼 편의된 각각의 숫돌축 배치면(sa,sb)에 45도 경사진 각도로 배치되어 있다. 그 결과, 상하의 면취 숫돌(2a,2b)의 주연은, 도 6의, 평면에서 보아 원반형상 워크(1)의 외주와 컵형상 숫돌(2a,2b)의 주연(25)의 타원호가 교차하는 점(a,b)에서 원반형상 워크(1)의 외주각에 접촉한다.
상하의 면취 숫돌의 숫돌축(21a,21b)은, 동일한 이송대(26)에 각각의 숫돌축의 축방향으로 진퇴 가능하게 장착한 숫돌대(24a,24b)에 축지지되어 있다. 일반적으로는, 숫돌 모터(23)로서 빌트인형의 모터를 이용하고, 당해 모터의 회전자축을 숫돌축으로 한다. 이 경우는, 숫돌 모터(23a,23b)를 숫돌대(24a,24b)에 고정함으로써, 숫돌축(21a,21b)이 숫돌대(24a,24b)에 축지지된다.
이송대(26)를 워크축(11)을 향하여 진출시킴으로써, 면취 숫돌(2a,2b)의 주연(25)이 원반형상 워크(1)의 상하의 외주각에 동시에 접촉한다. 숫돌 모터 (23a,23b)가 면취 숫돌(2a,2b)을 도면의 화살표(Ra,Rb)로 나타내는 방향으로 회전 구동하고 있는 관계상, 제1 실시예와 마찬가지로, 상하의 면취 숫돌(2a,2b)은, 원반형상 워크(1)의 상하의 외주각을 내측으로부터 외측으로 슬라이딩 마찰하여, 당해 외주각의 면취가공을 행한다.
상하의 면취면(16)의 치수는, 이송대(26)의 진출 위치(워크축(11)측으로의 이동종료위치)에 의해서 설정된다. 면취 숫돌이 마모되었을 때의 보정은, 상하의 숫돌(2a,2b)의 마모량이 동일하면, 이송대(26)의 진출 위치의 보정에 의해 보정할 수 있지만, 상하의 숫돌(2a,2b)의 마모량이 상이할 때는, 각각의 숫돌을 축지지하고 있는 숫돌대(24a,24b)의 숫돌축방향의 진출 위치를 보정함으로써 보정한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 면취장치는, 면취 숫돌(2)의 주연(25)이 워크축(11)에 유지된 원반형상 워크(1)의 외주각에 1개소에서 접촉하고, 당해 접촉 개소에서의 면취 숫돌의 슬라이딩 마찰 방향이 원반형상 워크(1)의 내측으로부터 외측으로 향하는 방향으로 되도록, 숫돌축(21)의 위치 및 숫돌 모터(23)의 회전방향이 설정되어 있다.
이와 같이, 원반형상 워크의 외주각을 숫돌로 내측으로부터 외측으로 슬라이딩 마찰하여 면취를 행하면, 가공된 면취면(16)과 정보의 기록면으로 되는 원반형상 워크의 표리면(17)과의 사이의 각(18)에서의 칩핑의 발생을 방지할 수 있어, 종래 행해지고 있던 표리면(17)의 2차 연삭가공을 생략하고, 표리면의 1차 연삭가공, 외주가공 및 면취가공 및 마무리 연마의 3공정으로 원반형상 워크의 연삭·연마를 행할 수 있어, 가공 공정의 대폭 단축이 가능하게 된다.
1 : 원반형상 워크
2a, 2b : 컵형상의 면취 숫돌
11 : 워크축
12 : 워크 홀더
16 : 면취면
17 : 표리면
18 : 각
21 : 숫돌축
23 : 숫돌 모터
a, b : 워크와 면취 숫돌의 접촉 개소
d : 면취 숫돌의 슬라이딩 마찰 방향
p : 워크축의 축심을 포함하는 면
Ra, Rb : 면취 숫돌의 회전방향
s : 숫돌축의 배치면

Claims (4)

  1. 축심(軸心)을 연직방향으로 해서 설치된 회전 워크축과, 당해 워크축의 상단에 설치되어 원반형상 워크를 수평으로 유지하는 워크 홀더와, 당해 워크 홀더에 유지된 원반형상 워크의 외주각을 슬라이딩 마찰하는 면취 숫돌과, 당해 면취 숫돌의 숫돌축을 회전 구동하는 숫돌 모터를 구비한 원반형상 워크의 면취장치에 있어서,
    상기 숫돌축이, 이에 장착된 컵형상의 면취 숫돌의 주연(周緣)이 상기 원반형상 워크의 외주각의 1개소에 접촉하도록 상기 워크축의 축심과 입체 교차하는 방향으로 설치되고,
    상기 숫돌 모터가, 면취 숫돌의 주연와 원반형상 워크와의 접촉 개소에서의 면취 숫돌의 슬라이딩 마찰 방향이 원반형상 워크의 내측으로부터 외측으로 향하는 방향으로 되는 회전방향으로, 면취 숫돌을 회전 구동하는 것을 특징으로 하는 원반형상 워크의 면취장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 면취 숫돌의 숫돌축이, 워크축의 축심을 포함하는 면의 한쪽으로 편의(偏倚)하면서, 상기 면과 평행한 면내에서, 축심을 워크축에 대해서 비스듬히 하여 설치되어 있는 원반형상 워크의 면취장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    원반형상 워크의 상하의 외주각을 각각 면취하는 상하 한 쌍의 면취 숫돌을 구비하고, 당해 한 쌍의 면취 숫돌이, 워크축에 유지된 원반형상 워크의 직경방향의 양단의 위치에서 상기 워크를 슬라이딩 마찰하도록 배치되어 있는 원반형상 워크의 면취장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    원반형상 워크의 상하의 외주각을 각각 면취하는 상하 한 쌍의 면취 숫돌을 구비하고, 당해 한 쌍의 면취 숫돌이, 워크축에 유지된 원반형상 워크의 직경방향의 한쪽의 근접한 위치에서 당해 워크를 슬라이딩 마찰하도록 배치되고, 당해 워크의 외주면을 연삭하는 외주 숫돌이, 한 쌍의 면취 숫돌과 당해 워크를 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있는 원반형상 워크의 면취장치.







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