JPH09225764A - 高さ調整治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高分解能、高剛性、小型という３つの要求を同
時に満たし、ハードディスク用薄膜ヘッドの研削加工に
応用した場合に大幅な歩留り向上が可能な高さ調整治具
を提供することを目的とする。 【解決手段】ワーク２０を接着したベースバー１９を載
置する３つのステージ２４、２５、２６を有し、これら
のステージ２４、２５、２６をそれぞれ圧縮空気によっ
て完全に非接触の状態で移動されるくさび状ブロック３
３によって移動調整して高さ調整を互いに独立に行なう
ようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高さ調整治具に係
り、とくに加工を行なうためのワークを高さ方向に調整
して保持する高さ調整治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの記録手段として、ハード
ディスクが広く用いられている。ハードディスクに対す
る情報の書込みと読出しとは、薄膜ヘッドを介して行な
われる。薄膜ヘッドは棒状部材の側面に膜付けを行な
い、浮上面の研削を行なった後にカットして所定の寸法
に加工されるようになっている。

【０００３】すなわちワーク１は図３６に示すように、
その側面の所定の位置に薄膜ヘッド膜２が取付けられた
状態において、分割線３の位置においてカットされ、こ
れによって単一のワーク１から複数個の薄膜ヘッド４を
製造するようにしている。このような薄膜ヘッド４はと
くにその高さ方向の寸法ｔ₀ を高精度に仕上げる必要が
あり、このために後述するように、カップ砥石を備える
研削盤によって浮上面の研削が行なわれる。

【０００４】そして浮上面の研削のために、図３７に示
すように、板状をなすワーク１の側端面に薄膜ヘッド膜
２が膜付けされる。そしてワーク１は例えばステンレス
鋼製のベースバー５に接着されて固定される。そしてこ
の後に図３８あるいは図３９に示すように、ワーク１の
浮上面の研削が行なわれる。

【０００５】ここで薄膜ヘッド４の厚さ、すなわち図３
８あるいは図３９における寸法ｔ₀は、ヘッドの記録性
能を決定する重要な要素であって、そのバラツキは研削
終了時において±０．５μｍ以下の精度が必要になって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ベースバー５の下面と
高さ調整治具６の上面との間に異物が存在する場合や、
ベースバー５の下面あるいは高さ調整治具６の上面に凹
凸がある場合には、ワーク１が傾いた状態になり、この
ような状態でカップ砥石７によって研削が行なわれる
と、図３８に示すように、分割後における薄膜ヘッド４
の高さ方向の寸法ｔ₀ にバラツキを生じ、薄膜ヘッド４
の製造の歩留りが低下する。

【０００７】図３９に示すようにベースバー５が弓形に
変形しているような場合においても、ペースバー５上に
取付けられるワーク１の浮上面の研削をカップ砥石７に
よって行なうと、薄膜ヘッド４の高さ方向の寸法ｔ₀ が
バラつくことになり、この場合においても歩留りが悪化
する。

【０００８】このように薄膜ヘッド４を製造する場合に
は、薄膜ヘッド４の高さ方向の寸法に対する要求精度が
非常に厳しく、たとえワーク１の中心部の高さを正確に
合わせても、ワーク１が微小な傾きをもっていたり、変
形している場合には、個々の薄膜ヘッド４の厚さｔ₀ が
バラバラになってしまう。従ってワーク１の浮上面の研
削を行なう場合には、ワーク１をその長さ方向に沿って
非常に高精度に位置決めを行なうことが必要になる。

【０００９】またワーク１を加工する際に、カップ砥石
７によって高さ調整治具６の高さ方向に押圧力が加わ
る。このような押圧力によってワーク１が変形すると、
たとえ正しく位置決めしても正確な加工を行なうことが
できない。すなわちワーク１は高い剛性をもった高さ調
整手段によって位置決めされることを要する。

【００１０】またカップ砥石７による浮上面の研削が湿
式研削の場合には、高い耐食性のある装置によって高さ
調整を行なうことを要する。

【００１１】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、ワークの高さ方向の位置を高精度で調
整可能に支持するようにした高さ調整治具を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、加工するワー
クを複数の部位においてそれぞれ支持するための複数の
ステージを有し、該複数のステージの高さを互いに独立
に調整する高さ調整手段を各ステージに設けるようにし
た、ことを特徴とする高さ調整治具に関するものであ
る。

【００１３】前記高さ調整手段が前記ステージをステー
ジシャフトを介して支持するパッドとベースとの間に介
装されるくさび状ブロックから構成され、しかも該くさ
び状ブロックが圧縮空気分配機構を備え、前記パッドと
くさび状ブロックとの接合面および前記くさび状ブロッ
クと前記ベースとの接合面に空気層を形成した状態で前
記くさび状ブロックを前記ステージの高さ方向と交差す
る方向に移動させることによって前記ステージの高さ調
整が行なわれてよい。

【００１４】前記ステージを前記ベースに対して押圧す
るような力を付与するプリロード機構を有し、前記プリ
ロード機構を作動させて高さ方向に所定の剛性を有する
ようにしてよい。

【００１５】前記プリロード機構が前記ステージシャフ
トに一体に設けられているピストンと、該ピストンを摺
動可能に保持するハウジングのシリンダとから構成さ
れ、前記シリンダによって前記ピストンに対して流体圧
を印加してプリロードを付与するようにしてよい。

【００１６】前記プリロード機構によってプリロードを
付与した状態で前記くさび状ブロックの圧縮空気分配機
構によって圧縮空気を供給することによって、前記パッ
ドと前記くさび状ブロックとの間および前記くさび状ブ
ロックと前記ベースとの間に空気流を発生させて異物の
除去を行なうようにしてよい。

【００１７】前記くさび状ブロックを調整ねじによって
ステージの高さ方向と交差する方向に移動させるように
するとともに、前記プリロード機構によってプリロード
を付与した状態で前記くさび状ブロックの圧縮空気分配
機構によって圧縮空気を前記調整ねじとねじ孔との間に
供給し、前記調整ねじとねじ孔との間に空気流を発生さ
せて異物の除去を行なうようにしてよい。

【００１８】前記ベース側に設けられ、前記くさび状ブ
ロックの圧縮空気分配機構に圧縮空気を供給する給気孔
が長孔から構成されてよい。

【００１９】その上にくさび状ブロックが載置されるベ
ースが加工機のターンテーブルと兼用されてよい。

【００２０】前記くさび状ブロックを調整ねじによって
前記ステージの高さ方向と交差する方向に移動させるよ
うにするとともに、調整位置でくさび状ブロックをロッ
クするロックねじを具備し、前記くさび状ブロックに形
成されている摺動孔を摺動するピストンの雌ねじ孔に前
記ロックねじが螺合するとともに、前記ピストンが前記
調整ねじを受けている固定側のベースフランジに当接す
る方向の付勢力を受けるようにしてよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】

［１］実施の形態の概要 本実施の形態は、薄膜磁気ヘッドを製造するためのワー
ク２０を図１に示すような研削盤によって研削するため
に用いられる高さ調整治具１８に関するものである。

【００２２】薄膜ヘッドは、側端面に膜付けがなされた
ワーク２０の上面であって浮上面を図１に示す研削盤の
カップ砥石１４によって研削し、これによって所要の厚
さとするとともに、その後に切断して薄膜ヘッドを製造
するようにしている。このような薄膜ヘッドは、図３６
を参照しながら述べた従来の薄膜ヘッドと同様である。

【００２３】研削盤の概要を説明すると、図１に示すよ
うに研削盤はベッド１０を備えるとともに、このベッド
１０の背面側にアーム１１が直立している。そしてアー
ム１１の上端に支持部１２が連設されており、支持部１
２によって主軸１３が回転可能に支持されている。そし
て主軸１３の下端部にカップ砥石１４が取付けられるよ
うになっており、このカップ砥石１４を主軸１３を介し
て回転させるようにしている。

【００２４】これに対してベッド１０上にはターンテー
ブル１７が載置されるとともに、このターンテーブル１
７上に図２〜図４に示すように、１２０°間隔で３個の
高さ調整治具１８が載置され、これらの高さ調整治具１
８上にベースバー１９が載置されている。ベースバー１
９の上面にはワーク２０が接着によって取付けられるよ
うになっている。なおベースバー１９とワーク２０の関
係は図３７に示す従来のそれと同様であってよい。

【００２５】このようにベースバー１９上にワーク２０
を接着し、ベースバー１９をそれぞれ対応する高さ調整
治具１８上に載置する。そしてターンテーブル１７上に
３個の高さ調整治具１８を図２〜図４に示すように載置
する。

【００２６】このような状態において、ターンテーブル
１７を例えば１００ｒｐｍの比較的低速で回転させる。
これに対して主軸１３を介してカップ砥石１４を１００
００ｒｐｍで高速回転させ、上記高さ調整治具１８上に
おいてベースバー１９の上面に接着されているワーク２
０の上面であって薄膜ヘッドの浮上面をカップ砥石１４
で研削し、所定の加工精度に仕上げる。

【００２７】ワーク２０はその側端面に薄膜が取付けら
れた状態になっており、このようなワーク２０の高さ方
向の寸法、すなわち厚さは、ヘッドの記録性能を決定す
る重要な要素になっている。一般にワーク２０の高さ方
向の寸法のバラツキは、研削盤による研削終了時におい
て±０．５μｍ以下の精度を必要とする。このようなサ
ブミクロン台の精度が要求される研削加工用ワーク２０
を単純にターンテーブル１７に取付けただけでは、高精
度な加工をすることができない。そこで高さ調整治具１
８によってそれぞれのワーク２０の高さを微調整し、研
削代を総て一定にしている。なおこの後にワーク２０は
複数個に切断されて１本のワーク２０から複数個の薄膜
ヘッドが製造されることになる（図３６参照）。

【００２８】［２］独立複数ステージ方式 このような高精度の加工を施すワーク２０を支持する高
さ調整治具１８として、複数ステージ方式の高さ調整治
具１８が用いられている。図５〜図７に示すように、こ
の高さ調整治具１８は左ステージ２４、中ステージ２
５、右ステージ２６の３つのステージをもつようになっ
ており、これらのステージ２４、２５、２６の高さをそ
れぞれ別々に調整できるようにしている。

【００２９】その構造を説明すると図８〜図１０に示す
ように、各ステージ２４、２５、２６はそれぞれステー
ジシャフト３０の上端に支持されている。そしてステー
ジシャフト３０はハウジング３１の貫通孔を上下に貫通
するとともに、ステージシャフト３０の下端にはパッド
３２が固着されている。そしてこのパッド３２を支える
ようにその下側にくさび状ブロック３３が配されてい
る。なおくさび状ブロック３３はベース３４上に載置さ
れている。そしてくさび状ブロック３３の両側をサイド
ガイド３５によって案内するようにしている。

【００３０】以上のような構成において、図９および図
１０に示すように、それぞれのステージ２４〜２６をス
テージシャフト３０を介して支持するパッド３２の下面
に配されているくさび状ブロック３３をベース３４の幅
方向（Ｘ方向）に移動させることによって、パッド３２
を介してステージ２４〜２６の高さ調整を行なうことを
可能にしている。

【００３１】すなわちくさび状ブロック３３をＸ方向に
スライドさせると、ステージ２４〜２６のＺ方向、すな
わち高さ方向の精密位置決めが可能になる。いまくさび
状ブロック３３の上面の勾配αをα＝１／１０００とす
ると、くさび状ブロック３３をＸ方向に１００μｍ移動
することによって、ステージを０．１μｍ変位させるこ
とができる。すなわち高さ方向の位置決めのストローク
を±２５μｍとし、ステージ２５の位置決め精度が０．
１μｍになるようにするためには、くさび状ブロック３
３のＸ方向の位置を±２５ｍｍの範囲内において、分解
能１００μｍで移動調整すればよい。

【００３２】このような高さ調整を３つのステージ２
４、２５、２６についてそれぞれ別々に対応するくさび
状ブロック３３の移動調整によって達成することができ
る。従ってこのことから図８に示すように、ステージ２
４、２５、２６の高さ調整のみならず、３つのステージ
２４〜２６の相互の調整、すなわち中凸、中凹の調整が
行ない得られる。あるいはまたステージ２４、２５、２
６上に載置されているベースバー１９の傾きの調整が行
ない得られる。

【００３３】従来はワークの要求精度の高さおよび精密
位置決め機構の剛性の低さ等によって、ワークセッティ
ングの最終調整は熟練した作業者の勘に頼るしかなかっ
た。しかるに本実施の形態に係る高さ調整治具１８によ
れば、高分解能のステージ２４、２５、２６をそれぞれ
別々にくさび状ブロック３３によって補正することによ
って、高さ、傾き、中凸、中凹の調整が同時に可能にな
っている。

【００３４】なおワーク２０の寸法が大きい場合等にお
いては、任意にステージの数を増やすことが可能であっ
て、４つ以上任意の数のステージをそれぞれ別々にくさ
び状ブロック３３で高さ調整することによって、よりき
め細かな形状補正をすることが可能になる。

【００３５】［３］くさび状ブロックのエア浮上方式 上述の如くこの高さ調整治具１８は、３つのステージ２
４、２５、２６についてそれぞれ独立に対応するくさび
状ブロック３３をＸ方向に移動させることにより高さ調
整を行なうようにしている。このようにくさび状ブロッ
ク３３によって高さ調整を行なう場合には、くさび状ブ
ロック３３をパッド３２とベース３４との間でＸ方向に
移動させることになる。

【００３６】このようにくさび状ブロック３３を高さ調
整のためにＸ方向に移動させると、パッド３２・くさび
状ブロック３３間、くさび状ブロック３３・ベース３４
間、およびくさび状ブロック３３・サイドガイド３５間
にそれぞれ摩擦および摩耗を生じ、高精度の安定した再
現性の高いステージ２４〜２６の高さ調整を行なうこと
ができない。このような問題を解決するために、くさび
状ブロック３３に分配孔３９を設け、このような分配孔
３９によって圧縮空気を供給し、エア浮上方式でくさび
状ブロック３３の移動調整を行なうようにしている。

【００３７】くさび状ブロック３３には図１１〜図１４
に示すように、その内部を貫通するように分配孔３９が
形成されている。そしてこのような分配孔３９がベース
３４に形成されている給気孔４０と図１５に示すように
連通されている。給気孔４０から分配孔３９を通して圧
縮空気を取込むことによって、パッド３２・くさび状ブ
ロック３３間、くさび状ブロック３３・ベース３４間、
およびくさび状ブロック３３・サイドガイド３５間にそ
れぞれ空気膜が形成される。これによってくさび状ブロ
ック３３は完全に非接触な状態となり、摩擦のないスム
ーズなくさび状ブロック３３の移動が可能になる。

【００３８】従って後述する調整ねじによってくさび状
ブロック３３をＸ方向に移動させる際に、このくさび状
ブロック３３がパッド３２、ベース３４、サイドガイド
３５との間で摩擦や摩耗を生ずることがなく、安定なく
さび状ブロック３３の移動が可能になる。これによって
高さ調整治具１８のステージ２４〜２６の高さ方向の位
置決め精度を再現性の高い高精度の位置決めとすること
が可能になる。

【００３９】図１６および図１７に示す給気孔４０の形
状は、ベース３４の給気孔４０を長孔から構成したもの
である。すなわちくさび状ブロック３３の上下面に分配
される浮上エア量を常に均一に保つために、給気孔４０
を長孔形状としている。

【００４０】くさび状ブロック３３の浮上時において、
ステージ２４〜２６に加わる負荷が非常に小さい場合や
ない場合には、くさび状ブロック３３の上下に形成され
る空気膜が１００μｍにも達し、それに伴って消費空気
量が大きくなる。従って圧縮空気の流速変化による圧力
変動が無視できない可能性がある。またベース３４側の
給気孔４０とくさび状ブロック３３の分配孔３９の入口
とが完全に重合った場合に、浮上用の圧縮空気が極端に
増加する。

【００４１】ところが給気孔４０として長孔状の給気孔
を形成すると、圧縮空気の流速変化による圧力変動を抑
えることが可能になるとともに、給気孔４０と分配孔３
９との整合のずれがなくなり、給気孔４０を通して分配
孔３９に常に安定した量の圧縮空気を供給することが可
能になり、不安定な動作を回避することが可能になる。

【００４２】図１８に示す高さ調整治具１８は、研削盤
のターンテーブル１７上に配されたベース３４の給気孔
４０を通してくさび状ブロック３３側に圧縮空気を供給
するようにしている。このような構成に代えて、ターン
テーブル１７に直接給気孔４０を形成するようにしても
よい。

【００４３】一般にワーク２０の加工のための高さ調整
治具１８はロータリ研削盤のターンテーブル１７に搭載
された状態で使用される。すなわち一般にこのような状
態での使用が前提となるために、ベース３４をターンテ
ーブル１７と兼用し、ターンテーブル１７にその機能を
組込むようにしてもよい。

【００４４】このような構成によれば、ターンテーブル
１７および高さ調整治具１８の小型化が可能になるとと
もに、ベース３４を省略できることから、ベース３４を
ターンテーブル１７に締結するための部品がいらなくな
って高さ方向の剛性が向上する。

【００４５】ステージ２４〜２６の高さ調整のためのく
さび状ブロック３３の変位調整機構としては、ニードル
コロ等を用いた方式が考察される。しかるにニードルコ
ロを用いると、線接触による支持構造になってその剛性
が極めて低いものになる。また仮に圧縮空気を用いるこ
とが考察されるとしても、くさび状ブロック３３を非接
触で移動させるためには、総ての案内面から給気を行な
うことが可能になり、極めて大型化する。

【００４６】これに対して本実施の形態に係るくさび状
ブロック３３のエア浮上方式は、圧縮空気を分配する分
配孔３９を有するくさび状ブロック３３が用いられ、く
さび状ブロック３３に対してベース３４の給気孔４０か
ら供給された圧縮空気をくさび状ブロック３３内におい
て周囲に分配し、これによってくさび状ブロック３３そ
れ自体を完全に浮上させてしまうようにしている。従っ
て非常にシンプルな構造でありながら、くさび状ブロッ
ク３３の完全エア浮上方式が可能になる。

【００４７】［４］くさび状ブロックの移動調整 上述の如くステージ２４〜２６はそれぞれ独立に対応す
るくさび状ブロック３３をベース３４の幅方向、すなわ
ちＸ方向に移動させることによって調整されるようにな
っている。このようなくさび状ブロック３３の移動は、
例えば図２０〜図２２に示す調整ねじ４４によって達成
される。

【００４８】くさび状ブロック３３には図２３に示すよ
うに雌ねじ孔４５が設けられており、この雌ねじ孔４５
に調整ねじ４４をねじ込むようにしている。しかもくさ
び状ブロック３３には雌ねじ孔４５と平行な摺動孔４６
が形成されており、このような摺動孔４６にピストンピ
ン４７が摺動可能に嵌装されている。ピストンピン４７
は摺動孔４６内に供給される空気圧によってその先端側
の部分がベース３４に一体に設けられているベースフラ
ンジ４８に当接されている。

【００４９】従って調整ねじ４４を回転操作することに
よって、このねじ４４の軸線方向にくさび状ブロック３
３が移動される。調整ねじ４４を雌ねじ孔４５にねじ込
むと、ベースフランジ４８に近接する方向にくさび状ブ
ロック３３が移動される。これに対して調整ねじ４４を
緩めると、ピストンピン４７に加わる空気圧の反力によ
ってくさび状ブロック３３がベースフランジ４８から離
間する方向、すなわち図２３において右方へ移動され
る。

【００５０】ピストンピン４７は調整ねじ４４のバック
ラッシュを吸収する機能をも併せもつ。上述の如くピス
トンピン４７が摺動可能に挿入されている摺動孔４６に
は分配孔３９を通して圧縮空気の空気圧が加わっている
ために、ピストンピン４７はその先端部がベースフラン
ジ４８に当接する方向に弾性付勢されており、このよう
な付勢力がベースフランジ４８を介して調整ねじ４４を
常に図２３において左方へ押圧している。このために調
整ねじ４４のバックラッシュが除去される。

【００５１】次にロック機構をもった調整機構について
図２４〜図２８によって説明する。この機構は図２４〜
図２６に示す摺動ピストン５２を備えている。摺動ピス
トン５２の先端側にはその軸線方向と交差する方向に延
出された突片５３が設けられており、この突片５３の貫
通孔５４を調整ねじ４４が貫通することによってピスト
ン５２の回転を阻止するようになっている。そして摺動
ピストン５２に設けられている雌ねじ孔５５にロックね
じ５６が螺合されている。またロックねじ５６はフラン
ジ５７を備え、このフランジ５７がベース３４に連設さ
れているベースフランジ４８の内側面に接触するように
なっている。

【００５２】このようなロック機構を有する調整機構に
よるくさび状ブロック３３の位置決めは調整ねじ４４の
回転操作によって行なわれる。すなわち調整ねじ４４を
ねじ込むことによってベースフランジ４８側にくさび状
ブロック３３を移動させることが可能になる。これに対
して調整ねじ４４を緩めると、摺動ピストン５２に加わ
る圧縮空気の圧力によって、くさび状ブロック３３がベ
ースフランジ４８から離間する方向に移動する。

【００５３】また摺動孔４６内に印加される空気圧によ
って摺動ピストン５２が図２７において左方に押圧され
ており、この押圧力がロックねじ５６のフランジ５７を
介してベーヘフランジ４８に加わるために、調整ねじ４
４のバックラッシュが除去される。

【００５４】調整ねじ４４によるステージ２４〜２６の
高さ方向の調整を終ったならば、この後に図２８に示す
ようにロックねじ５６を緩める方向に回転する。ロック
ねじ５６はその頭部とフランジ５７とによってベースフ
ランジ４８を挟着しているために、ロックねじ５６が軸
線方向に移動されることがなく、その代りにロックねじ
５６がその雌ねじ孔５５と螺合している摺動ピストン５
２が軸線方向右方に移動し、摺動ピストン５２の先端部
が摺動孔４６の底部に当接する。すなわち調整ねじ４４
のバックラッシュを除去した状態においてロックねじ５
６および摺動ピストン５２を介してセルフロック状態と
することが可能になる。従って摺動ピストン５２を押圧
する空気圧を除去しても、調整ねじ４４のバックラッシ
ュが除かれた状態でくさび状ブロック３３は調整位置に
ロックされる。

【００５５】［５］エアフラッシュ機能 ステージ２４〜２６の高さ調整は、上述の如くくさび状
ブロック３３をＸ軸方向に移動させることにより行なわ
れる。くさび状ブロック３３の厚さの変化によってステ
ージ２４〜２６を０．１μｍの分解能で高さ調整を行な
うようにしている。ここで問題になるのは異物対策であ
る。すなわちくさび状ブロック３３はその上面がパッド
３２に対接し、下面がベース３４に対接され、両者とそ
れぞれ接触・浮上を繰返す。そこでこれらの接合面に侵
入する異物をどのように処理するかが重要な問題にな
る。

【００５６】くさび状ブロック３３の可動範囲の両端付
近は使用頻度が低いために、異物がとくに蓄積し易く、
接触面が異物を挟み込むと、その影響がダイレクトにス
テージ２４〜２６の高さにあらわれる。

【００５７】さらにくさび状ブロック３３を調整ねじ４
４によって移動調整する際において、調整ねじ４４の雄
ねじのねじ山の部分がくさび状ブロック３３の雌ねじ孔
４５と接触することになる。このようなねじ部における
接触によって、調整毎に摩擦・摩耗が生じ、必然的に発
生する微小な摩耗くずを如何に排出するかが問題にな
る。

【００５８】これら２種類の異物対策のために、図２９
に示すエアフラッシュが行なわれる。エアフラッシュは
後述するプリロードをこの高さ調整治具１８にかけ、く
さび状ブロック３３を完全に挟み込む直前に、やや低め
のプリロードをステージ２４〜２６に付加することによ
って機能させるようにしたものである。図２９Ａはステ
ージ２５の高さ調整を行なう前の状態を示している。こ
のような状態において図２９Ｂに示すように、給気孔４
０を通して圧縮空気を供給し、分配孔３９を通して空気
を排出することによってくさび状ブロック３３の浮上を
行なう。このような状態で調整ねじ４４によってくさび
状ブロック３３の移動調整を行ない、ステージ２５の高
さ調整を行なう。

【００５９】この後に図２９Ｃに示すように、加工時に
加えられるプリロードの約５０〜８０％のプリロードを
加えた状態において、給気孔４０を通して圧縮空気を供
給することによって行なわれる。すなわちステージ２５
の高さ調整を終った後に、圧縮空気を供給した状態で若
干低めのプリロードを加えることによって、くさび状ブ
ロック３３の回りに形成される空気膜の厚さを浮上時の
５０〜１００μｍから１０μｍ以下へと強制的に絞込
む。すると浮上面の空気膜の圧力が浮上エアの給気圧と
ほぼ同じレベルまで向上する。この結果、浮上面の空気
は１０数倍まで高速化し、そこに存在する異物を完全に
排出することが可能になる。なおこの状態においては、
くさび状ブロック３３にく加わる僅かな応力状態のバラ
ツキによって浮上面が接触する恐れがあり、くさび状ブ
ロック３３の位置調整を行なうことができない。また使
用する浮上エアとしては、当然瀘過度の高いものが使用
される。

【００６０】この後に図２９Ｄに示すように、プリロー
ドを加工時のレベルにまで上げる。するとくさび状ブロ
ック３３がパッド３２とベース３４とに完全に挟み込ま
れるようになり、くさび状ブロック３３内に分配孔３９
を通して供給された圧縮空気はそのほとんどが調整ねじ
４４と雌ねじ孔４５との間の隙間を通して排出される。
すなわちくさび状ブロック３３とサイドガイド３５との
間の隙間がこの高さ調整治具１８においては、約１０μ
ｍに設定されており、その流量が極めて微量になってい
る。従って雌ねじ孔４５を通して大部分の浮上エアを排
出することによって、この部分に存在する摩耗くずを確
実に排出することが可能になる。

【００６１】このように浮上エアを利用し、後述するプ
リロード機構を利用してプリロードを付加することによ
って、くさび状ブロック３３の接触面および調整ねじ４
４と螺合する雌ねじ孔４５の調整ねじ部がともにクリー
ンな状態に保持される。

【００６２】［６］プリロード機構 くさび状ブロック３３の移動調整に伴うステージ２４〜
２６の高さ調整を行なった後に、研削のための加工圧力
を加えると、ステージ２４〜２６が押されて高さ方向に
大きく変位する。このような変位によって０．１μｍレ
ベルの精度を維持することができない。すなわちステー
ジ２４〜２６をそれぞれ別々にくさび状ブロック３３に
よって高さ調整を行なっても、高さ調整治具１８が加工
に耐える剛性を維持していない場合には、所望の精度の
加工を行なうことができない。そこでこの高さ調整治具
１８においては、ステージ２４〜２６の高さ方向に、図
３０に示すように、ステージ２４〜２６を下方に押込む
ようなプリロードＰを加えることによってステージの高
剛性化を図るようにしている。

【００６３】図３１は高さ調整治具１８のステージ２５
にプリロードＰを加えるとともに、その大きさを次第に
増大させた場合における、ステージ２５の剛性を示して
いる。再現性が高くバラツキの小さいプリロードＰを次
第に大きくしていくと、ステージ２５の剛性が次第に増
加するとともに、プリロードの値がＰ₁ に達した段階で
飽和し、ステージ剛性がＧ₁ になる。一般に高さ調整治
具１８の各構成要素がプリロードによって互いに強く密
着されると、それらが限りなく１つの弾性体の状態に近
づくようになり、これによってステージ２５として所望
の剛性を付与することが可能になる。

【００６４】原理的な実験によれば、Ｐ₁ ＝２０００
（Ｎ）を付加することによって、Ｇ₁＝５００（Ｎ／μ
ｍ）の剛性が得られた。Ｇ₁ ＝５００（Ｎ／μｍ）の剛
性とは、ステージ２５を高さ方向、すなわちＺ軸方向へ
１μｍ変位させるのに５００Ｎの力が必要であることを
意味する。従って研削盤のカップ砥石１４によって研削
を行なう際の研削圧力によって仮に５０Ｎの力が加わっ
たとしても、それによるステージ２５の変位は僅か０．
１μｍになり、所要の精度を確保できるようになる。

【００６５】図３２はステージ２５に対して所要の剛性
を付与するためのプリロード機構を示している。このプ
リロード機構はステージシャフト３０に一体に連設され
ているピストン６１と、ハウジング３１に設けられてい
るシリンダ６２とから構成されており、給気孔６３を通
してシリンダ６２内に摺動可能に嵌合するピストン６１
に空気圧を印加することによって、プリロードが加えら
れるようになる。そしてこのプリロードによってパッド
３２、くさび状ブロック３３間、およびくさび状ブロッ
ク３３、およびベース３４間を強く押して密着させるこ
とにより、所要の剛性が得られることになる。

【００６６】図３３〜図３５はプリロードを付与するた
めのピストン６１を外周部に一体に備えるステージシャ
フト３０におけるラジアル方向の隙間を除去するための
構造を示している。ここではステージシャフト３０の上
部側において、その外周部にバックアップリング６７と
Ｏリング６８とを取付け、ハウジング３１の周溝６９内
に収納するようにしている。またピストン６１の外周側
に形成されているリング溝７０にＯリング７１とバック
アップリング７２とを装着するようにしている。上下の
バックアップリング６７、７２は何れも図３３および図
３４に示す構造になっており、円周方向の一部が切断さ
れるとともに、一方の端面が傾斜面になっており、自由
な状態で周溝６９またはシリンダ６２の内径よりも小さ
な外形になっている。

【００６７】上下のＯリング６８、７１間に空気圧を印
加してプリロードを加えると、これらのＯリング６８、
７１がそれぞれ対応するバックアップリング６７、７２
と圧接され、これによってシールが行なわれる。従って
ピストン６１の外周部のラジアル方向のガタが存在して
も、確実にプリロードを付与することが可能になる。従
ってピストン６１の外周側の加工精度を高くすることな
く、しかもラジアル方向のガタを完全になくすことが可
能になる。なおプリロードのための空気圧を解除する
と、バックアップリング７２それ自身の弾性復元力によ
って隙間が自動復帰することになり、バックアップリン
グ７２とシリンダ６２との間に隙間を生ずることにな
る。

【００６８】図３２に示す構成あるいは図３５に示す構
成は何れもステージシャフト３０とピストン６１とを一
体化するようにしており、これによって大幅な小型化と
省スペース化とが可能になっている。また図３５に示す
構成によれば、シリンダシール材であるＯリング６８、
７１の影響が懸念されたが、繰返し精度に全く問題がな
かった。一般に市販されているシリンダを用いてステー
ジ２５を直接加圧する繰返しテストも行なったが、全く
同様の再現性のデータが得られている。

【００６９】［７］実施の形態のまとめ 本実施の形態によれば、小型で、安価で、高精度で、し
かも高剛性で、制御が容易で、完全防水仕様の高さ調整
治具１８を提供することを可能にしている。すなわち従
来不可能とされている総ての条件を兼備えたワーク形状
補正治具となっている。このような高さ調整治具１８を
用いることによって、極めて低い薄膜ヘッドの加工歩留
りを大幅に向上させることが可能になっている。なおこ
の高さ調整治具は、薄膜ヘッドの加工のみならず、同様
の加工形態を必要とする様々なワークに対して応用が可
能であって、例えばシリコンウエハの表面研削や磁気ヘ
ッドのデプス加工等にも十分適用可能である。

【００７０】本実施の形態に係る高さ調整治具１８は、
精密位置決め機構によく用いられるベアリング等の精密
規格部品やカム等の高精度加工部品等を全く使用してお
らず、総てのパーツが一般的な機械加工部品および完全
な機械要素部品によって構成されている。すなわち非常
に自由度の高い高剛性位置決め機構として、種々な市場
のニーズに対して柔軟な対応をとることが可能になって
いる。

【００７１】このような装置は、その分解能を上げるた
めに、くさび状ブロック３３の勾配を小さくし、あるい
はまたくさび状ブロック３３、パッド３２、ベース３４
の接触面の高密度鏡面加工仕上げを行なうようにし、調
整ねじ４４としてボールねじを使用し、あるいはまたパ
ルスモータの分解能を高くし、浮上用圧縮空気やプリロ
ードを付加するための圧縮空気の温度管理を厳しくし、
ハウジング３１やシャフト３０の剛性を向上させ、プリ
ロードを完全に飽和させるようにすればよい。

【００７２】高さ調整治具１８のより小型化を図るため
には、くさび状ブロック３３の勾配を大きくし、ステー
ジシャフト３０やピストン６１の直径を小さくし、調整
ねじ４４としてより小さいものを使用すればよい。

【００７３】高さ調整治具１８の低コスト化を図る場合
には、パッド３２、くさび状ブロック３３、ベース３４
の相互の接触面の鏡面加工を省略すればよい。あるいは
またピストンピン４７や摺動ピストン５２を省略すれば
よい。

【００７４】高さ調整治具１８のステージ２４〜２６の
剛性をより高くするためには、ステージシャフト３０の
直径を大きくし、パッド３２、くさび状ブロック３３、
ベース３４の接触面の高精度鏡面仕上げを行なうように
すればよい。あるいはまたくさび状ブロック３３のステ
ージ幅および厚さを大きくすればよい。またプリロード
をより完全に飽和させることによって、高い剛性が得ら
れることになる。

【００７５】

【発明の効果】以上のように本発明は、加工するワーク
を複数の部位においてそれぞれのステージで支持するよ
うになし、複数のステージを互いに独立にそれぞれ高さ
調整手段で高さ調整を行なうようにしたものである。

【００７６】従って加工するワークの高さ調整と、中
凸、中凹調整と、傾き調整とを同時に行なうことが可能
になる。

【００７７】とくに高さ調整手段がステージをステージ
シャフトを介して支持するパッドとベースとの間に介装
されるくさび状ブロックから構成され、しかもこのよう
なくさび状ブロックが圧縮空気分配機構を備え、パッド
とくさび状ブロックとの接合面およびくさび状ブロック
とベースの接合面に空気層を形成した状態でくさび状ブ
ロックをステージの高さ方向と交差する方向に移動させ
ることによってステージの高さ調整が行なわれるように
した構成によれば、くさび状ブロックを非接触状態とし
て摩擦のないスムーズなくさび状ブロックの移動による
高さ調整が可能になる。

【００７８】またステージをベースに対して押圧するよ
うな力を付与するプリロード機構を有し、プリロード機
構を作動させて高さ方向に所定の剛性を有するようにし
た高さ調整治具によれば、加工圧がステージに加わって
も高さ方向の変位を生ずることがなく、これによって高
精度の加工が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】研削盤の正面図である。

【図２】ワークが載置されたターンテーブルの斜視図で
ある。

【図３】同平面図である。

【図４】同正面図である。

【図５】高さ調整治具を介してワークを載置したターン
テーブルの拡大平面図である。

【図６】高さ調整治具の平面図である。

【図７】高さ調整治具の正面図である。

【図８】高さ調整の動作を示す高さ調整治具の正面図で
ある。

【図９】高さ調整治具の長さ方向に沿った断面図であ
る。

【図１０】くさび状ブロックによる高さ調整の動作を示
す高さ調整治具の要部縦断面図である。

【図１１】くさび状ブロックの平面図である。

【図１２】同正面図である。

【図１３】同底面図である。

【図１４】同縦断面図である。

【図１５】くさび状ブロックの空気浮上を示す高さ調整
治具の一部を破断した工程図である。

【図１６】長孔から成る給気孔を示すベースの平面図で
ある。

【図１７】くさび状ブロックの浮上を示す要部縦断面図
である。

【図１８】給気孔の構成を示す高さ調整治具の正面図で
ある。

【図１９】ターンテーブルに給気孔を形成した構成を示
す要部縦断面図である。

【図２０】調整ねじによる調整機構を示すベースの平面
図である。

【図２１】同正面図である。

【図２２】同側面図である。

【図２３】同要部横断面図である。

【図２４】摺動ピストンの平面図である。

【図２５】同左側面図である。

【図２６】同右側面図である。

【図２７】調整ねじによる調整動作を示す要部横断面図
である。

【図２８】ロックねじによるロック動作を示す要部横断
面図である。

【図２９】圧縮空気によるフラッシュ動作を示す工程図
である。

【図３０】プリロードの付与を示す高さ調整治具の正面
図である。

【図３１】プリロードとステージ剛性との関係を示すグ
ラフである。

【図３２】プリロード機構を示す高さ調整治具の縦断面
図である。

【図３３】バックアップリングの平面図である。

【図３４】同縦断面図である。

【図３５】バックアップリングおよびＯリングを用いた
プリロード機構の要部拡大断面図である。

【図３６】薄膜ヘッドの製造プロセスを示す工程図であ
る。

【図３７】ベースバーに対するワークの取付けを示す工
程図である。

【図３８】研削盤によるワークの加工を示す工程図であ
る。

【図３９】研削盤によるワークの加工を示す工程図であ
る。

【符号の説明】

１０‥‥ヘッド、１１‥‥アーム、１２‥‥支持部、１
３‥‥主軸、１４‥‥カップ砥石、１７‥‥ターンテー
ブル、１８‥‥高さ調整治具、１９‥‥ベースバー、２
０‥‥ワーク、２４‥‥ステージ（左）、２５‥‥ステ
ージ（中）、２６‥‥ステージ（右）、３０‥‥ステー
ジシャフト、３１‥‥ハウジング、３２‥‥パッド、３
３‥‥くさび状ブロック、３４‥‥ベース、３５‥‥サ
イドガイド、３９‥‥分配孔、４０‥‥給気孔、４４‥
‥調整ねじ、４５‥‥雌ねじ孔、４６‥‥摺動孔、４７
‥‥ピストンピン、４８‥‥ベースフランジ、５２‥‥
摺動ピストン、５３‥‥突片、５４‥‥貫通孔、５５‥
‥雌ねじ孔、５６‥‥ロックねじ、５７‥‥フランジ、
６１‥‥ピストン、６２‥‥シリンダ、６３‥‥給気
孔、６７‥‥バックアップリング、６８‥‥Ｏリング、
６９‥‥周溝、７０‥‥リング溝、７１‥‥Ｏリング、
７２‥‥バックアップリング

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｂ２３Ｑ 1/04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工するワークを複数の部位においてそれ
   ぞれ支持するための複数のステージを有し、 該複数のステージの高さを互いに独立に調整する高さ調
   整手段を各ステージに設けるようにした、 ことを特徴とする高さ調整治具。
2. 【請求項２】前記高さ調整手段が前記ステージをステー
   ジシャフトを介して支持するパッドとベースとの間に介
   装されるくさび状ブロックから構成され、しかも該くさ
   び状ブロックが圧縮空気分配機構を備え、前記パッドと
   くさび状ブロックとの接合面および前記くさび状ブロッ
   クと前記ベースとの接合面に空気層を形成した状態で前
   記くさび状ブロックを前記ステージの高さ方向と交差す
   る方向に移動させることによって前記ステージの高さ調
   整が行なわれることを特徴とする請求項１に記載の高さ
   調整治具。
3. 【請求項３】前記ステージを前記ベースに対して押圧す
   るような力を付与するプリロード機構を有し、前記プリ
   ロード機構を作動させて高さ方向に所定の剛性を有する
   ようにしたことを特徴とする請求項２に記載の高さ調整
   治具。
4. 【請求項４】前記プリロード機構が前記ステージシャフ
   トに一体に設けられているピストンと、該ピストンを摺
   動可能に保持するハウジングのシリンダとから構成さ
   れ、前記シリンダによって前記ピストンに対して流体圧
   を印加してプリロードを付与するようにしたことを特徴
   とする請求項３に記載の高さ調整治具。
5. 【請求項５】前記プリロード機構によってプリロードを
   付与した状態で前記くさび状ブロックの圧縮空気分配機
   構によって圧縮空気を供給することによって、前記パッ
   ドと前記くさび状ブロックとの間および前記くさび状ブ
   ロックと前記ベースとの間に空気流を発生させて異物の
   除去を行なうことを特徴とする請求項３、または請求項
   ４に記載の高さ調整治具。
6. 【請求項６】前記くさび状ブロックを調整ねじによって
   ステージの高さ方向と交差する方向に移動させるように
   するとともに、前記プリロード機構によってプリロード
   を付与した状態で前記くさび状ブロックの圧縮空気分配
   機構によって圧縮空気を前記調整ねじとねじ孔との間に
   供給し、前記調整ねじとねじ孔との間に空気流を発生さ
   せて異物の除去を行なうことを特徴とする請求項３、ま
   たは請求項４に記載の高さ調整治具。
7. 【請求項７】前記ベース側に設けられ、前記くさび状ブ
   ロックの圧縮空気分配機構に圧縮空気を供給する給気孔
   が長孔から構成されることを特徴とする請求項２、請求
   項５、または請求項６に記載の高さ調整治具。
8. 【請求項８】その上にくさび状ブロックが載置されるベ
   ースが加工機のターンテーブルと兼用されることを特徴
   とする請求項２、または請求項３に記載の高さ調整治
   具。
9. 【請求項９】前記くさび状ブロックを調整ねじによって
   前記ステージの高さ方向と交差する方向に移動させるよ
   うにするとともに、調整位置でくさび状ブロックをロッ
   クするロックねじを具備し、前記くさび状ブロックに形
   成されている摺動孔を摺動するピストンの雌ねじ孔に前
   記ロックねじが螺合するとともに、前記ピストンが前記
   調整ねじを受けている固定側のベースフランジに当接す
   る方向の付勢力を受けることを特徴とする請求項２、ま
   たは請求項６に記載の高さ調整治具。