(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスディスク表面の研磨を行うガラスディスク研磨装置において、
上記ガラスディスクをその外周端面で回転自在に把持するアーム部と、
上記アーム部で把持したガラスディスクのディスク両面の各々に配置した研磨具と、
上記研磨具を対向するディスク面に接離自在とする送り駆動部と、
上記研磨具を回転駆動させる回転駆動部と、
上記アーム部が把持したガラスディスクを上下動させるアーム上下動部と、
上記アーム部が把持したガラスディスクを研磨具同士の間の研磨位置と、研磨具から離れた離間位置との間に揺動可能とするアーム揺動部と、
を有し、
上記アーム揺動部は、その頂部にアーム部が設けられるとともにアーム上下動部の上面に載置固定されてアーム上下動部によって一体的に上下動し、その上下動するアーム揺動部を介してアーム部が上下動し、
上記アーム揺動部を研磨具から離れた離間位置に傾斜させてその姿勢でアーム部にガラスディスクをその外周端面で回転自在に把持させ、次にアーム揺動部を直立させて研磨位置に保ち、把持したガラスディスクのディスク両面の各々に対向させて配置した研磨具を送り駆動部で移動させてディスク面に当接させ、その研磨具を回転させ、かつガラスディスクを上下に振動させつつ、ディスク両面を同時に研磨する、
ことを特徴とするガラスディスク研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガラスディスク表面の研磨を行うガラスディスク研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラスディスクのディスク面は、研磨仕上げ工程（ポリッシング工程）に入る前工程（プレポリッシング工程）で、ラップ装置を用いて、ディスク面に対する平行度、平面度、面粗さの一次研磨としての要求精度を満たし、このラップ装置での前工程を経た後、研磨仕上げ工程で鏡面仕上げを行うようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のラップ装置によるディスク面研磨は、次のような各種の問題点を有していた。
（ａ）ラップ装置によるディスク面研磨には、面粗さの精度に限界があり、このため次の研磨仕上げ工程で鏡面仕上げまで持っていくのに時間を要し、ランニングコストが高くなる。
（ｂ）ラップ装置では、被加工物であるガラスディスクに複雑な動きを行わせる必要があり、研磨工程の自動化が大変困難である。
（ｃ）装置が大型化し、装置コストが高くなるとともにスペース効率が悪い。
（ｄ）ラッピングには、スラリー状の研磨剤を使用するが、面粗さを順に向上させるには、その面粗さに応じて各種の研磨剤を用意する必要があり、研磨剤管理が大変である。また、研磨剤交換作業に時間が掛かり、作業性が悪い。
【０００４】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、次工程でのランニングコストを低減でき、また装置を小型化するとともに、自動化の導入を容易にし、さらに装置コストの低減と省スペース化を実現でき、作業性も改善することができるガラスディスク研磨装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ガラスディスク表面の研磨を行うガラスディスク研磨装置において、上記ガラスディスクをその外周端面で回転自在に把持するアーム部と、上記アーム部で把持したガラスディスクのディスク両面の各々に配置した研磨具と、上記研磨具を対向するディスク面に接離自在とする送り駆動部と、上記研磨具を回転駆動させる回転駆動部と、上記アーム部が把持したガラスディスクを上下動させるアーム上下動部と、上記アーム部が把持したガラスディスクを研磨具同士の間の研磨位置と、研磨具から離れた離間位置との間に揺動可能とするアーム揺動部と、を有し、上記アーム揺動部は、その頂部にアーム部が設けられるとともにアーム上下動部の上面に載置固定されてアーム上下動部によって一体的に上下動し、その上下動するアーム揺動部を介してアーム部が上下動し、上記アーム揺動部を研磨具から離れた離間位置に傾斜させてその姿勢でアーム部にガラスディスクをその外周端面で回転自在に把持させ、次にアーム揺動部を直立させて研磨位置に保ち、把持したガラスディスクのディスク両面の各々に対向させて配置した研磨具を送り駆動部で移動させてディスク面に当接させ、その研磨具を回転させ、かつガラスディスクを上下に振動させつつ、ディスク両面を同時に研磨する、ことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１はこの発明のガラスディスク研磨装置の全体構成を概略的に示す正面図、図２および図３はこの発明のガラスディスク研磨装置の部分側面図である。これらの図において、ガラスディスク研磨装置１は、ガラスディスク１０の表面の研磨を行う装置であって、ガラスディスク１０をその外周端面で回転自在に把持するアーム部２１と、アーム部２１で把持したガラスディスク１０のディスク両面の各々に配置した研磨具３ａ，３ｂと、研磨具３ａ，３ｂを対向するディスク面に接離自在とする送り駆動部４と、研磨具３ａ，３ｂを回転駆動させる回転駆動部５と、を有し、さらにアーム部２１が把持したガラスディスク１０を上下動させるアーム上下動部２３と、アーム部２１が把持したガラスディスク１０を研磨具３ａ，３ｂ同士の間の研磨位置と、研磨具３ａ，３ｂから離れた待機位置との間に揺動可能とするアーム揺動部２２と、を備えている。なお、アーム部２１とアーム上下動部２３とアーム揺動部２２とは、一体的にディスク支持部２０として構成されている。
【００１２】
上記の回転駆動部５は、このガラスディスク研磨装置１が構築されている支持枠９の上段９ａから中段９ｂにわたって配設され、駆動源となるモータ５１と、伝達機構５２と、被駆動体５４ａ，５４ｂと、対向させて設けた２つの回転体５３ａ，５３ｂとからなり、２つの回転体５３ａ，５３ｂは、モータ５１の回転駆動を伝達機構５２、被駆動体５４ａ，５４ｂを介して受け取り、同一の回転中心軸の回りに同期して同方向に、例えば一方の回転体５３ａが時計方向に回転すれば、他方の回転体５３ｂは反時計方向に回転する。そして、この回転体５３ａ，５３ｂにはそれぞれ砥石からなる研磨具３ａ，３ｂが、着脱自在に取り付けてあり、この研磨具３ａ，３ｂも同一の回転中心軸の回りに同方向に回転する。
【００１３】
次に、送り駆動部４の構成を図４を併用して説明する。なお、この送り駆動部４は、図３に示すように、図で左右対称に配置してあるので、ここでは、図中右側の送り駆動部４Ａの構成についてのみ説明し、左側の送り駆動部４Ｂの構成については、右側の送り駆動部４Ａの各構成要素に付した符号の添え字ａをｂに書き換えるにとどめ、その説明を省略する。
【００１４】
この送り駆動部４は、支持枠９の中段９ｂから下段９ｃにわたって配設され（図１）、右側の送り駆動部４Ａは、シリンダ部４１ａと、ストッパ４２ａの位置を微調整する位置調整部４３ａと、回転体５３ａを往復動可能に載置する移動テーブル４４ａとを備えている。
【００１５】
シリンダ部４１ａは、例えば油圧でピストン４１１ａを往復動させるタイプのものであり、下段９ｃに固定した支持壁９ｄにシリンダ本体４１０ａが固定してある。このシリンダ部４１ａのピストン４１１ａには、介設片４９ａを介して移動テーブル４４ａと位置調整部４３ａとが一体的に連接してあり、ピストン４１１ａが、図３で左右方向に伸縮すると、それに応じて介設片４９ａと移動テーブル４４ａと位置調整部４３ａとがその伸縮した距離と同じ距離だけ左右方向に移動する。
【００１６】
なお、シリンダ部４１ａは、油圧でなく空圧で作動するタイプのものでもよい。また、油圧や空圧による一定圧力の下での移動による加工方法として説明したが、ボールネジとサーボモータ等の組み合わせにより、一定切り込み量による加工方法を採用してもよい。
【００１７】
位置調整部４３ａは、操作ハンドル４３１ａとギヤ機構４３２ａとネジ軸４３３ａとを備え、操作ハンドル４３１ａの所定角度の回転に応じて、ギヤ機構４３２ａが回転すると、ネジ軸４３３ａが所定量のピッチで前進後退し、それによってネジ軸４３３ａ先端に設けたストッパ４２ａの位置を微調整できるようになっている。
【００１８】
上記した送り駆動部４Ａにおいて、ピストン４１１ａが図３の縮退した状態から、図５の伸長した状態まで前進すると、そのピストン４１１ａの前進（左方向への移動）に応じて、介設片４９ａと移動テーブル４４ａと位置調整部４３ａとの全体が一体に前進（左方向への移動）し、それに応じて移動テーブル４４ａに被駆動体５４ａを介して設けた回転体５３ａが前進し、研磨具３ａは、対向する研磨具３ｂとの中間に位置するガラスディスク１０に向かって前進する。なお、この場合、伝達機構５２の最終段（例えばベルト）は、移動テーブル４４ａの移動に応じて被駆動体５４ａを軸方向に沿って滑動するようになっている。そして、ストッパ４２ａが受け部４８ａに当接するとピストン４１１ａはその位置で停止する。このとき、他方の研磨具３ｂも、送り駆動部４Ｂの動作に応じて、ガラスディスク１０に向かって前進し、双方の研磨具３ａ，３ｂは、ガラスディスク１０を挟む状態でそのガラスディスク１０に当接し、その移動を停止する。また、逆に、ピストン４１１ａが図５の伸長した状態から、図３の縮退した状態まで後退すると、そのピストン４１１ａの後退（右方向への移動）に応じて、研磨具３ａが後退し、他方の研磨具３ｂも同様にして後退する。このように、送り駆動部４は、研磨具３ａ，３ｂを前進後退させ、ガラスディスク１０に接近させて当接させたり、離間させたりする。
【００１９】
次に、ディスク支持部２０について、図６、図７および図８を用いて説明する。
【００２０】
ディスク支持部２０は、左右対称に配置された送り駆動部４Ａ，４Ｂ間に設けられ（図３）、上記したように、アーム部２１とアーム揺動部２２とアーム上下動部２３とから構成されている。アーム上下動部２３は、支持枠９の下段９ｃの垂設片９ｅに沿って上下方向に固設したシリンダ２３１を備え、このシリンダ２３１の駆動に応じて、ピストン２３２が上下動する。
【００２１】
アーム揺動部２２は、基部２２１とシリンダ２２２と揺動片２２３とからなり、基部２２１はアーム上下動部２３のピストン２３２の頂面に載置固定してある。シリンダ２２２は、この基部２２１の側方に配置され、シリンダ２２２の駆動によってピストン２２２ａが基部２２１に略水平に出入可能となっている。揺動片２２３は、その先端側がピストン２２２ａの先端に枢設されるとともに長さ方向の略中央が基部２２１の側壁側に枢設されている。このような構成を備えたアーム揺動部２２において、シリンダ２２２がピストン２２２ａを縮退させると、図６に示すように、揺動片２２３が引き寄せられて突部２２１ａに衝止し、直立の姿勢をとり、逆にシリンダ２２２がピストン２２２ａを伸長させると、図７に示すように、揺動片２２３が押し出されて突部２２１ｂに衝止し、傾斜した姿勢をとる。
【００２２】
アーム部２１は、軸対象に配置した２枚のアーム片２１１，２１２からなり、アーム片２１１，２１２の各下部側は上記の揺動片２２３の頂部に枢支されるとともに、バネ力で対称軸（中央）方向に付勢されている。一方、アーム片２１１，２１２の各下半部には、ボルト２１３，２１４を螺入し、その先端が上記の揺動片２２３の頂部に立設した規制壁２１５に当接するようになっている。このような構成を備えたアーム部２１において、アーム片２１１，２１２がバネ力で中央方向に付勢されて互いに接近すると、ボルト２１３，２１４の各先端が規制壁２１５に当接して停止し、その当接位置での姿勢をとるようになる。また、このアーム片２１１，２１２はアーム上下動部２３と一体に上下動するとともに、アーム揺動部２２による揺動片駆動と一体に揺動する。
【００２３】
上記した構成を有するガラスディスク研磨装置１において、ガラスディスク１０を研磨する手順を説明する。ガラスディスク１０を研磨するには、先ず、アーム揺動部２２のピストン２２２ａを伸長させて揺動片２２３を図７の姿勢に傾斜させ、その姿勢の下で所定角度だけ開いているアーム片２１１，２１２の間に、研磨しようとしているガラスディスク１０を挿入し、アーム片２１１，２１２で挟持させる。このとき、ガラスディスク１０の外周面は、アーム片２１１の２つのローラ２１１ａ，２１１ｂと、アーム片２１２の２つのローラ２１２ａ，２１２ｂとで回転自在に支持される（図９（ａ））。
【００２４】
次に、アーム揺動部２２のピストン２２２ａを縮退させて揺動片２２３を直立姿勢に保ち（図５、図６）、またその位置をアーム上下動部２３のシリンダ２３１で上方に少し上げる。このとき、ガラスディスク１０は、予め退却位置にある研磨具（砥石）３ａ，３ｂ間の中央にセッティングされた状態となる（図９（ｂ））。そして、回転駆動部５のモータ５１を駆動して回転体５３ａ、５３ｂを回転させ、研磨具３ａ，３ｂを同一の回転中心軸の回りに同方向に回転させる。
【００２５】
続いて、送り駆動部４（４Ａ，４Ｂ）のシリンダ部４１ａ，４１ｂを駆動して、ピストン４１１ａ，４１１ｂを伸長させ、移動テーブル４４ａ，４４ｂを互いに接近する方向に前進させることで、回転体５３ａ，５３ｂを接近させる。移動テーブル４４ａ，４４ｂの移動は、ストッパ４２ａが受け部４８ａで衝止することで停止する。そして、この移動テーブル４４ａ，４４ｂの停止直前に、あるいは停止と同時に、研磨具３ａ，３ｂがガラスディスク１０のそれぞれ対向するディスク面に当接し（図３）、研磨具３ａ，３ｂによるディスク面の研磨が行われる。また、この研磨に際しては、アーム上下動部２３のシリンダ２３１を駆動して、ガラスディスク１０を上下に振動させる。
【００２６】
このようにして、ガラスディスク１０の研磨が完了すると、今度は送り駆動部４Ａ，４Ｂのピストン４１１ａ，４１１ｂを縮退させて、移動テーブル４４ａ，４４ｂを退却させる。また、モータ５１の駆動を停止して研磨具３ａ，３ｂの回転を停止するとともに、アーム上下動部２３による上下の振動を停止し、さらにガラスディスクセッティング位置を少し下げる。そして、揺動片２２３を傾むけて、アーム片２１１，２１２の間に挟持されているガラスディスク１０を手で取り出す。これで、ガラスディスク１０に対する一連のディスク面研磨作業が完了する。
【００２７】
なお、上記したガラスディスク１０の研磨加工時には、研磨具３ａ，３ｂには研磨液が供給され、その研磨液は送り駆動部４Ａ，４Ｂ間を落下して、支持枠９の下段９ｃに設けたガイド部９１を通り（図１、図２）、下方のタンク９２（図１）に貯留される。
【００２８】
以上述べたように、この発明のガラスディスク研磨装置１では、プレポリッシング工程において、従来行われていたラップ装置によるディスク面研磨に替えて、砥石（研磨具３ａ，３ｂ）によるディスク面研磨を行えるようにしたので、プレポリッシング工程での面粗さの精度を向上させることができ、したがって、次の研磨仕上げ工程で鏡面仕上げまで持っていくまでの時間を大幅に短縮することができ、次工程でのランニングコストを低減することができる。
【００２９】
また、従来のラップ装置に比べ、短時間で目標とする面精度を得ることができ、また、ラップ装置による研磨で必要となる煩雑な研磨剤管理や研磨剤交換作業が不要となり、作業性を改善することができ、したがって、このプレポリッシング工程自体でのランニングコストを大幅に低減することができる。
【００３０】
また、砥石を使用することで研磨方法を単純なものとすることができ、したがって、ラップ装置では困難であったディスク面研磨の自動化を実現することができ、さらに、その自動化に際しては、研磨方法が単純であることにより、装置を小型化することができ、装置コストの低減と省スペース化をも実現することができる。
【００３１】
さらに、ガラスディスク１０を研磨する際の切り込み量は、研磨具３ａ，３ｂの送り量で決定されるが、その送り量を送り駆動部４Ａ，４Ｂの操作ハンドル４３１ａで微調整可能としたので、極めて良好な寸法精度で研磨を行うことができる。
【００３２】
また、ガラスディスク１０を研磨する際に、研磨具３ａ，３ｂを同一の回転中心軸の回りに同方向に回転させるとともに、ガラスディスク１０を上下に振動させるので、ガラスディスク１０は連れ回りながら少しずつ研磨具３ａ，３ｂとの接触場所が変化する。このため、安定した状態で、しかも研磨具３ａ，３ｂに対するガラスディスク面の接触をより均等化させることができ、したがって、面粗さの精度のバラツキを小さく抑えることができ、高品質の研磨を行うことができまた、ガラスディスク１０の両面を同時に研磨するので、効率よく短時間でプレポリッシング工程を完了することができる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００３４】
この発明では、プレポリッシング工程において、従来行われていたラップ装置によるディスク面研磨に替えて、研磨具（砥石）によるディスク面研磨を行えるようにしたので、プレポリッシング工程での面粗さの精度を向上させることができ、したがって、次の研磨仕上げ工程で鏡面仕上げまで持っていくまでの時間を大幅に短縮することができ、次工程でのランニングコストを低減することができる。
【００３５】
また、従来のラップ装置に比べ、短時間で目標とする面精度を得ることができ、また、ラップ装置による研磨で必要となる煩雑な研磨剤管理や研磨剤交換作業が不要となって作業性を改善することができ、したがって、このプレポリッシング工程自体でのランニングコストを大幅に低減することができる。
【００３６】
また、砥石を使用することで研磨方法を単純なものとすることができ、したがって、ラップ装置では困難であったディスク面研磨の自動化を実現することができ、さらに、その自動化に際しては、研磨方法が単純であることにより、装置を小型化することができ、装置コストの低減と省スペース化をも実現することができる。
【００３７】
この発明では、ガラスディスクを研磨する際に、ガラスディスクを上下に振動させつつ行うので、研磨具に対するガラスディスク面の接触をより均等化させることができ、したがって、面粗さの精度のバラツキを小さく抑えることができ、高品質の研磨を行うことができる。
【００３８】
また、この発明では、ガラスディスクを研磨具同士の間の位置と、研磨具から離れた位置との間を揺動可能としたので、ガラスディスクをアーム部に挟持させたり、アーム部から取り出す作業を容易に行うことができ、作業性を良好なものとすることができる。
【００３９】
さらに、この発明では、研磨具の送り量を送り駆動部の操作ハンドルで微調整可能としたので、極めて良好な寸法精度で研磨を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のガラスディスク研磨装置の全体構成を概略的に示す正面図である。
【図２】この発明のガラスディスク研磨装置の部分側面図である。
【図３】この発明のガラスディスク研磨装置の部分側面図で、研磨具がガラスディスクから離れている状態を示す図である。
【図４】送り駆動部の構成を示す断面図である。
【図５】この発明のガラスディスク研磨装置の部分側面図で、研磨具がガラスディスクに当接している状態を示す図である。
【図６】ディスク支持部の構成を示す正面図で、揺動片を直立させた状態を示す図である。
【図７】ディスク支持部の構成を示す正面図で、揺動片を傾斜させた状態を示す図である。
【図８】ディスク支持部の構成を示す側面断面図である。
【図９】図２のＡ矢視図で、ガラスディスク研磨の各ステップを示す図である。
【符号の説明】
１    ガラスディスク研磨装置
３ａ  研磨具
３ｂ  研磨具
４    送り駆動部
４Ａ  送り駆動部
４Ｂ  送り駆動部
５    回転駆動部
９    支持枠
９ａ  上段
９ｂ  中段
９ｃ  下段
９ｄ  支持壁
９ｅ  垂設片
１０    ガラスディスク
２０    ディスク支持部
２１    アーム部
２２    アーム揺動部
２３    アーム上下動部
４１ａ  シリンダ部
４１ｂ  シリンダ部
４２ａ  ストッパ
４３ａ  位置調整部
４４ａ  移動テーブル
４４ｂ  移動テーブル
４８ａ  受け部
４９ａ  介設片
５１    モータ
５２    伝達機構
５３ａ  回転体
５３ｂ  回転体
５４ａ  被駆動体
５４ｂ  被駆動体
２１１    アーム片
２１１ａ  ローラ
２１１ｂ  ローラ
２１２    アーム片
２１２ａ  ローラ
２１２ｂ  ローラ
２１３    ボルト
２１４    ボルト
２１５    規制壁
２２１    基部
２２１ａ  突部
２２１ｂ  突部
２２２    シリンダ
２２２ａ  ピストン
２２３    揺動片
２３１    シリンダ
２３２    ピストン
４１０ａ  シリンダ本体
４１１ａ  ピストン
４１１ｂ  ピストン
４３１ａ  操作ハンドル
４３２ａ  ギヤ機構
４３３ａ  ネジ軸
【図１】
0003670177.tif 000002
【図２】
0003670177.tif 000003
【図３】
0003670177.tif 000004
【図４】
0003670177.tif 000005
【図５】
0003670177.tif 000006
【図６】
0003670177.tif 000007
【図７】
0003670177.tif 000008
【図８】
0003670177.tif 000009
【図９】
0003670177.tif 000010