CN1810480B - 制造环形玻璃基体的方法 - Google Patents

Abstract

通过使用玻璃基体制造设备加工环形玻璃基体的方法，玻璃基体制造设备包括工作台、三台钻孔机和能够移动工作台的传送装置，还包括将玻璃板固定在工作台上；通过使用传送装置将玻璃板移动到恰好在第一钻孔机的空芯钻之上的位置；通过使用第一钻孔机的空芯钻对玻璃板从下方部分地钻削；通过使用传送装置将玻璃板移动到恰好在第二钻孔机的空芯钻之下的位置；通过使用第二钻孔机的空芯钻对该部分地被钻削的部分从上方钻削形成环形玻璃基体的内圆孔；通过使用传送装置将玻璃板移动到恰好在第三钻孔机的空芯钻之下的位置，通过使用第三钻孔机的空芯钻对玻璃板从上方进行钻削，而从玻璃板分离环形玻璃基体。

Description

制造环形玻璃基体的方法

技术领域

本发明涉及关于制造环形玻璃基体的方法，该玻璃基体用作为可应用于计算机、各种信息存储装置等中的主要信息存储介质的磁硬盘的基体。

背景技术

由于计算机、各种信息存储装置和类似装置已广泛使用，近年来使准备或记录的数据具有更大的容量和被更快地处理。在作为能够迅速读/写大量信息的信息存储介质的磁硬盘的研制中，趋势是使用玻璃基体，玻璃基体在硬度和平滑度方面性能极佳，代替已使用的包括铝金属的基体。尤其，浮法处理形成的玻璃板不仅在平直度和平滑度方面而且在成本方面性能极佳，这是因为它适合于大规模生产。

对于机加工玻璃板以备制环形基体的方法，已采用了许多方法。该许多方法广义地和典型地被分类为关于通过使用空芯钻在玻璃板中形成一孔的方法和通过使用例如轮状刀片的切削工具对玻璃板进行切削的方法。关于通过使用空芯钻形成孔的方法具有设备成本高的问题，不过能获得较高的机加工精度。另方面，关于通过使用例如轮状刀片对玻璃板进行切削的方法存在为形成内圆孔需要某些测量的问题，不过优点在于设备成本较低。为此，最普通的做法是通过切削方法从玻璃板形成环形基体，随后在所切削的外圆周的基础上计算环形基体的中心，以及在所计算的中心的基础上使用空芯钻形成内圆孔。

但是，由后一方法所切削的玻璃基体的外圆周部的剖面在许多情况下不形成为垂直于玻璃基体表面的形状。此外，难以形成在一整圆内的外圆周部分的平面形状。当在外圆周形状的基础上计算玻璃基体的中心时，计算该中心带有包含在其中的误差。在带有包含在其中的误差的所计算的中心的基础上形成内圆孔时，需要增加倒角(对边缘部分倒角)方面的机加工公差(机加工量)，以及由于环形内玻璃基体的外圆周和内圆孔的同心度较差需要用于随后加工的尺寸精确调节的尺寸定位。

另方面，JP-A-2000-319030揭示了关于制造用于磁硬盘的玻璃基体的方法，该方法包括通过空芯钻在玻璃板中形成用作为内圆孔的一部分的步骤、关于使内圆孔的中心与划线器的划线轴的中心一致的步骤、关于形成外圆周划痕线、同时将一切削工具压靠在玻璃板上的步骤、以及关于沿着外周划痕线施加弯曲力矩以切割玻璃板的步骤。按照这公开专利，在该公开专利中所述的方法能够获得具有极佳的同心度的玻璃基体，从而在随后的机加工中减小了机加工公差。

但是，在该公开专利所述的方法中，通过切削加工所机加工的外圆周部分的机加工精度相对于内圆孔的机加工精度较差。由于在这公开专利中的所述方法中通过若干不同机器执行下列步骤：关于在玻璃板中通过空芯钻形成用作为内圆孔的一部分的步骤、以及关于通过切削加工机加工外圆周部分的步骤、即关于通过划线器的切削工具在玻璃板中形成外圆周划痕线的步骤和关于沿着外圆周划痕线施加弯曲力矩以切割玻璃板的步骤，因此操作较复杂。此外，由于花费很多时间执行这些操作，因此该公开专利所述的方法的环形玻璃基体的生产率较低。

有一设备，它在玻璃板中形成内圆孔和通过使用孔芯钻的钻孔操作从玻璃板分离环形玻璃基体。但是，该设备因为被构造成不仅执行形成内圆孔目的的一第一钻孔操作，而且在一个局部执行从玻璃板分离环形玻璃基体目的的一第二钻孔操作，所以结构复杂。此外，该设备由于一次仅能制造一个环形玻璃基体，所以生产率低。

为了防止玻璃板通过使用空芯钻进行第一钻孔操作形成内圆孔时碎裂(破裂)，提出了一方法，该方法在钻孔期间中断由空芯钻进行的第一钻孔操作、不形成由空芯钻通过玻璃板产生的内圆孔，以及从玻璃板的相对侧执行该孔的其余部分的一第二钻孔操作、形成由空心钻通过玻璃产生的该孔。该设备包括关于使一工位反向以便执行这些操作的一系统。但是，设置这一系统使设备结构更复杂，进一步降低了环形玻璃基体的生产率。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述现有技术的问题，提供制造环形玻璃基体的方法，该方法能够实现在环形玻璃基体中形成内圆孔和用较高的机加工精度从该玻璃板分离环形玻璃基体，并具有较高的生产率。

为了实现该目的，本发明提供了通过使用玻璃基体制造设备用于机加工玻璃板以制造一环形玻璃基体的一方法，该玻璃基体制造设备包括能够在其上固定一玻璃板的一工作台；三台钻孔机，该三台钻孔机的每一台包括一空芯钻；以及能够移动工作台的一传送设备；

其中相应的三台钻孔机包括具有在其上安装的以致引导一刀刃垂直向上的一第一空芯钻的一第一钻孔机，第一钻孔机的空芯钻具有对应于在一环形玻璃板中形成的一内圆孔的直径的一刀刃直径；具有在其上安装的以致引导一刀刃垂直向下的一空芯钻的一第二钻孔机，第二钻孔机的空芯钻具有对应于在该环形玻璃板中形成的该内圆孔的直径的一刀刃直径；以及具有在其上安装的以致引导一刀刃垂直向下的一空芯钻的一第三钻孔机，第三钻孔机的空芯钻具有对应于该环形玻璃基体的外径的一刀刃直径；

该方法包括：

在工作台上固定一块玻璃板；

通过使用传送装置将该玻璃板移动到恰好在第一钻孔机的空芯钻之上的一位置；

通过使用第一钻孔机的空芯钻从下方部分钻削该玻璃板；

通过使用传送装置将该玻璃板移动到恰好在第二钻孔机的空芯钻之下的一位置；

通过使用第二钻孔机的空芯钻从上方对该部分被钻削的部分进行钻削、在环形玻璃基体中形成内圆孔；

通过使用传送装置将该玻璃板移动到恰好在第三钻孔机的空芯钻之下的一位置；以及

通过使用第三钻孔机的空芯钻从上方对该玻璃板进行钻削，而从该玻璃板分离环形玻璃基体。

按照本发明，可以实现形成环形玻璃基体中的内圆孔和用较高的机加工精度从玻璃板分离环形玻璃基体。由于一次能够加工多块玻璃板，因此按照本发明的方法有很高的生产率。

附图说明

图1是示出工作台的示意图，其中以剖视图示出了其上固定有玻璃板的工作台；

图2是示出第一钻孔机的示意图，其中以剖视图示出了第一钻孔机的第一空芯钻和其上固定有玻璃板的工作台；

图3是与图2类似的图，示出了第一钻孔机的空芯钻如何钻削玻璃板；

图4是与图2类似的图；不过示出了第二钻孔机；

图5是与图3类似的图；不过示出了第三钻孔机；以及

图6A至6D是在按照本发明的、用于制造环形玻璃基体的方法中诸相应步骤内的玻璃板的状态，图6A示出了在第一钻孔机的空芯钻进行钻削之前玻璃板的状态，图6B示出了带有用于环形玻璃基体所形成的内圆孔的玻璃板的状态，图6C示出了已从玻璃板分离的环形玻璃基体，以及图6D示出了按照本发明的方法所制造的环形玻璃基体。

具体实施方式

现在，将参照附图中所示的较佳实施例详细叙述按照本发明的方法。使用该玻璃基体制造设备可以实现按照本发明的方法，该设备包括能够在其上固定玻璃板的工作台、三台钻孔机、该三台钻孔机的每一台包括一空芯钻、以及用于移动工作台的传送装置。

图1是示出工作台2的示意图，其中以剖视图示出了在其上固定有玻璃板1的工作台。工作台2不局限于具有一特定的平面形状。工作台可以被形成为圆平面形、平面矩形或其它形状。

工作台2通常具有用于固定玻璃板1的、形成有缓冲层21的一表面(以下称为玻璃板固定表面)，该缓冲层例如包括氟树脂的包复层、尿烷树脂包复层或其它塑料薄膜、例如适当柔化的和具有吸收功能的聚氯乙烯保护膜。设置缓冲层不仅仅能够防止玻璃碎屑刮伤玻璃板，而且增加了玻璃板1对玻璃板固定表面的固定力。

工作台2具有形成在它的中央部分内的通孔22。通孔22用作为形成环形玻璃基体中的内圆孔的目的由空芯钻对玻璃板1钻削时的一间隙，从而如图2所示从下方对玻璃板1钻削时，第一钻孔机的空芯钻3能够对玻璃板1加工、以及如图4所示第二钻孔机的空芯钻3′从上方对玻璃板1钻削以完成环形玻璃基体的内圆孔时，能够防止通过玻璃板的第二钻孔机的空芯钻3′与工作台2接触。工作台2的玻璃板固定表面具有在其中形成的环形凹槽23和24。环形凹槽23连接到真空泵(未示出)，用作为通过使用来自真空泵的真空抽吸所产生的抽吸力将玻璃板1固定在工作台2上的吸取凹槽。环形凹槽24用作为间隙，以便如图5所示为了从玻璃板分离环形玻璃基体的目的由第三钻孔机的空芯钻4对玻璃钻削时，能够防止通过玻璃板1的第三钻孔机的空芯钻4的刀刃接触工作台2。

可应用于按照本发明的方法的玻璃基体制造设备通常具有设置在其中多个位置处的如图1所示的多个工作台。

可应用于本发明方法的玻璃基体制造设备包括三台钻孔机，其中每台钻孔机包括用于钻削玻璃板1的空芯钻。第一钻孔机的空芯钻具有对应于环形玻璃基体的内圆孔的直径的刀刃直径。由于第一钻孔机从下方钻削玻璃板，因此第一钻孔机被安装成使该空芯钻的刀刃垂直向上。

第二钻孔机的空芯钻具有对应于环形玻璃基体的内圆孔直径的刀刃直径。但是，由于第二钻孔机从上方对玻璃板1钻孔，因此第二钻孔机被安装成使空芯钻的刀刃垂直向下。第三钻孔机的空芯钻具有对应于环形玻璃基体的外径的刀刃直径。由于第三钻孔机从上方对玻璃板1钻孔，因此将第三钻孔机安装成使空芯钻的刀刃垂直向下。

图2是示出第一钻孔机的示意图，其中以剖视图示出了第一钻孔机的空芯钻和带有安装在其上的玻璃板的工作台。空芯钻3具有在它的前导边的杯形的刀刃31，以致具有对应于要制造的环形玻璃基体的内圆孔直径的刀刃直径。空芯钻的刀刃31形成有磨粒层，磨粒层包括由金属粘合剂、树脂粘合剂、电镀层或类似物固定于刀刃的所需磨粒。从通常用于磨削玻璃的金刚石、SiC、Al₂O₃、ZrO₂、Si₃N₄、CB、CN等选择磨粒。

如图3所示，当空芯钻3向上运动以致使刀刃与玻璃板1接触、同时空芯钻围绕它的轴转动时，玻璃板1开始被钻削。此时，从空芯钻3的轴中央排出磨削液，以冷却钻孔区域和洗去由钻孔产生的切屑。除了将第二钻孔机设置在比玻璃板较高的位置、使空芯钻3′的刀刃31′垂直向下之外，以与带有空芯钻3的第一钻孔机相同方式构造第二钻孔机。除了第三钻孔机具有对应于环形玻璃基体的外径的空芯钻的刀刃直径之外，将第三钻孔机构造成类似于带有空芯钻3′的第二钻孔机。

在可应用于按照本发明的方法的玻璃基体制造设备中，在设备中的诸不同位置由相应的钻孔机执行玻璃板的诸钻孔操作。换句话说，诸相应的钻孔机位于设备的诸不同位置。为此，带有在其上固定的玻璃板的工作台需要在诸钻孔机之中运动，以便由诸相应的钻孔机钻削玻璃板。使用传送装置在诸钻孔机之中移动工作台。

传送装置不局限于具有特定的结构，只要工作台能以较高的位置精度在诸钻孔机之中移动就行。传送装置的特定例子是分度台和传送带。当传送装置包括分度台时，分度台被形成为圆形和具有设置在诸间距处的多个工作台。分度台以顺时针方向或逆时针方向间断转动，以在诸钻孔机之中移动带有在其上固定的玻璃板的诸工作台。当传送装置包括带传送器时，带传送器具有在其上设置的多个工作台。带传送器在纵向间断地运动，以在诸钻孔机之中移动诸工作台。

可以按照以下步骤执行按照本发明的方法。首先，将一块玻璃板1放在工作台2上，如图1所示。图6A至6D示出了在按照本发明的方法的诸相应步骤中的玻璃板的状态，图6A示出了还没有被空芯钻钻削的玻璃。如图6A所示，按照本发明的方法主要涉及从浮法板玻璃切割成所需尺寸的玻璃板。应该指出按照本发明的方法不局限于涉及这一玻璃板，按照本发明的方法可以按需涉及具有所需形状的玻璃板。

由通过凹槽23产生的真空吸力将玻璃板1固定在工作台2上。可以手工地或者使用例如机械手的装料系统机械地执行将玻璃板1放在工作台2上的操作。

由传送装置将已固定在工作台2上的玻璃板1移动到第一钻孔机的一位置。由于第一钻孔机被安装成使空芯钻的刀刃垂直向上，以便如以上所述从下方钻削玻璃板，因此更具体地说将固定在工作台2上的玻璃板1移动到恰好在第一钻孔机的空芯钻之上的一位置。图2示出了这状态，其中固定在工作台2上的玻璃板1位于恰好在第一钻孔机的空芯钻3之上的位置。

其次，向上移动空芯钻3，并围绕它的轴转动，如图3所示。当刀刃与玻璃板1接触时，玻璃板1开始被钻削。由于空芯钻3的刀刃具有对应于环形玻璃基体的内圆孔的刀刃直径，因此开始形成环形玻璃基体的内圆孔。此时，从空芯钻3的轴中央排出磨削液，以冷却钻孔区域和洗去由钻削产生的碎屑。

在按照本发明的方法中，玻璃板不被空芯钻3的刀刃一次完全钻穿，以图3所示的状态开始。代之以，当玻璃板被部分钻削时，例如当玻璃板1被钻削到它的厚度从约一半至约2/3的深度时停止该钻削加工。这是因为如果玻璃板一次被完全钻穿，该玻璃板会以显著方式破裂(碎裂)。

其次，传送装置将固定在工作台2上的玻璃板1移动到第二钻孔机的一位置。由于将第二钻孔机安装成使空芯钻的刀刃垂直向下，以便如以上所述从上方钻削玻璃板，因此更具体地说，将固定在工作台2上的玻璃板1移动到恰好在第二钻孔机的空芯钻之下的一位置。图4示出了这状态，其中将固定在工作台2上的玻璃板1置于恰好在第二钻孔机的空芯钻3′之下的位置。如图4所示，空芯钻3′的刀刃31′与在前一步骤中玻璃板1的被部分地钻削的部分一致。

从图4所示的位置，向下移动空芯钻3′，并围绕它的轴转动，使空芯钻3′的刀刃31′与玻璃板1接触。由于空芯钻3′的刀刃与前一步骤中玻璃板1的被部分钻削的部分一致，因此玻璃板1的内圆孔的其余部分被钻穿。此时，从空芯钻3′的轴中央排放磨削液，以冷却钻孔区和洗去由钻孔产生的碎屑。通过使用空芯钻3′的刀刃31′完全钻穿玻璃板1，从玻璃板1切割出作为环形玻璃基体的内圆孔部分，从而完成了环形玻璃基体的内圆孔的形成。图6B示出了该玻璃板1，该玻璃板具有按照上述步骤形成的环形玻璃基体的内圆孔。

通过按照上述步骤钻削玻璃板，可以减少或避免空芯钻的钻削加工时期在玻璃板中产生缺口(破裂)。为什么如图2和3所示从下方部分地钻削玻璃板以及然后从上方完全钻穿玻璃形成作为环形玻璃基体的内圆孔的部分的原因是当空芯钻3′的刀刃31′完全钻穿玻璃板1时能够向下掉落和排放作为环形玻璃基板的内圆孔的部分。

其次，由传送装置将固定在工作台2上的玻璃板1移动到第三钻孔机。由于第三钻孔机被安装成使空芯钻的刀刃垂直向下，以便如以上所述从上方钻削玻璃板，因此将固定在工作台2上的玻璃板1移动到恰好在第三钻孔机的空芯钻之下的一位置。此时，第三钻孔机的空芯钻的轴中心与在前一步骤中完全形成的内圆孔的中心一致。

随后，向下移动空芯钻4，并围绕它的轴中心转动，如图5所示。当空芯钻的刀刃与玻璃板接触时，玻璃板开始被钻削。此时，从空芯钻4的轴中央41排放磨削液，以冷却钻孔区和洗去由钻削产生的碎削。由于空芯钻4的刀刃具有对应于环形玻璃基体的外径的直径，因此环形玻璃基体开始从玻璃板分离。但是，应该注意在这步骤中玻璃板1被空芯钻4的刀刃一次完全钻穿，这不同于关于形成内圆孔的上述诸步骤。原因是按照工作台2的结构难以从上方和下方钻削玻璃板。当如以上所述由该空芯钻的刀刃一次完全钻穿玻璃板时，会产生使玻璃板破裂的问题。在该步骤中，通过使在工作台2的沟槽24附近的一部分受到支持处理，减小或避免了在玻璃板1中产生缺口。支持处理意味着通过该处理、工作台2的玻璃板固定表面、尤其缓冲层21和位于其下的工作台本体的一部分都被空芯钻钻削，产生与空芯钻4的刀刃相同的形式(形状和尺寸)。

由于这样受到支持处理的凹槽24具有与空芯钻4相同的形状和尺寸，因此可以减小或消除在由空芯钻4钻削玻璃板时在玻璃板的被钻边缘所引起的称为毛刺的缺口。

虽然较佳的是作为支持材料的缓冲层21本身是硬的，但是缓冲层应该具有适当的硬度，这是由于如果缓冲层太硬，就可能在玻璃板的吸引方面存在问题。

当空芯钻4的前导边处的刀刃在这步骤中完全钻穿玻璃板时，从玻璃板1切割出环形玻璃基体，环形玻璃基体与玻璃板分离。图6C是示出在这阶段中的环形玻璃基体12和玻璃板1，图6D是示出环形玻璃基体12的视图。

从工作台2拿取与玻璃板1分离的环形玻璃基体12。可以手工地或使用例如机械手的装载系统机械地进行关于拿取环形玻璃基体12的操作。

为什么在按照本发明的方法中在为钻削环形玻璃基体中的内圆孔的目的而进行的钻削操作之后执行为从玻璃板分离环形玻璃基体的目的而进行钻削操作的原因如下：

如果首先进行为从玻璃板分离环形玻璃基体的目的而执行的钻孔操作，那么为钻削环形玻璃基体中的内圆孔的目的而进行的钻削加工就需要在图6C所示的状态中执行。这情况下，就需要仅仅通过在环形玻璃基体上引起的吸力将环形玻璃基体固定在工作台2上，因为环形玻璃基体已与玻璃板分离，所以面积已减少，更具体地仅仅通过除去用作为内圆孔11的部分的环形玻璃基体12上引起的吸力固定环形玻璃基体。在这情况下，由于吸引面积减小在环形玻璃基体12上引起的吸力可能不充分。当在环形玻璃基体12上引起的吸力不充分时，在形成内圆孔11时环形玻璃基体12可能移动，不能达到所需的同心度，或者损坏环形玻璃基体12的外周部分。

如以上所述，按照本发明的方法，为在环形玻璃基体内钻内圆孔的目的对玻璃板进行的操作、以及为了从玻璃板分离环形玻璃基体的目的对玻璃板的操作由设置在玻璃板制造设备中的不同位置的三台钻孔机进行。因此，由于按照本发明的方法能够同时加工多块玻璃板，所以按照本发明的方法有很高的生产率。

日本专利公开号2005-16694的包括说明书、权利要求书、附图和概述的全部揭示内容结合在此供参考。

Claims (1)

1.一种通过使用玻璃基体制造设备对玻璃板进行机加工以制造一环形玻璃基体的方法，该玻璃基体制造设备包括能够在其上固定一玻璃板的一工作台；三台钻孔机，该三台钻孔机的每一台包括一空芯钻；以及能够移动工作台的一传送设备；

其中相应的三台钻孔机包括具有在其上安装的、以致引导一刀刃垂直向上的一第一空芯钻的一第一钻孔机，第一钻孔机的空芯钻具有第一刀刃直径；具有在其上安装的、以致引导一刀刃垂直向下的一空芯钻的一第二钻孔机，第二钻孔机的空芯钻具有第二刀刃直径；以及具有在其上安装的、以致引导一刀刃垂直向下的一空芯钻的一第三钻孔机，第三钻孔机的空芯钻具有第三刀刃直径；

该方法包括：

在工作台上固定一块玻璃板；

通过使用传送装置将该玻璃板移动到恰好在第一钻孔机的空芯钻之上的一位置；

通过使用第一钻孔机的空芯钻从下方局部地钻削该玻璃板；

通过使用传送装置将该玻璃板移动到恰好在第二钻孔机的空芯钻之下的一位置；

通过使用第二钻孔机的空芯钻从上方对该局部钻削的玻璃板进行钻削而在玻璃板中形成内圆孔，在玻璃板中形成的内圆孔的直径对应于第一和第二刀刃直径；

通过使用传送装置将该玻璃板移动到恰好在第三钻孔机的空芯钻之下的一位置；以及

通过使用第三钻孔机的空芯钻从上方对该玻璃板进行钻削，而从该玻璃板分离环形玻璃基体，环形玻璃基体的外径对应于第三刀刃直径。

Images