CN101583463A - 棱柱状构件的研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种用于研磨一棱柱状构件W的装置，该装置可改善该构件侧表面的粗糙度，将该构件表面微裂纹的深度减到最小，并且可以减少用该构件生产圆片时的次品率。该装置M包括一传送线1和一研磨线10，该传送线1包括一用于传送未经研磨的构件W的送入线2和一用于传送经过研磨的构件W的送出线3；该研磨线10包括一对相对设置的用于研磨平坦表面的研磨装置11和一对相对设置的用于研磨边缘的研磨装置12，该用于研磨平坦表面的研磨装置11包括一粗研磨装置11A、一第一精研磨装置11B和一第二精研磨装置11C，它们是依次设置的，该用于研磨边缘的研磨装置12包括依次设置的一粗研磨装置12A和一精研磨装置12B；该构件W被置于一移动装置5上，该移动装置5在该对用于研磨平坦表面的研磨装置11之间和该对用于研磨边缘的研磨装置12之间移动，接着该构件被研磨。

Description

棱柱状构件的研磨装置
技术领域
本发明涉及一种由硬、脆材料的晶体制成的棱柱状构件的研磨装置。特别地，本发明涉及一种研磨构件的装置，其可以消除该棱柱状构件上的微裂纹。该构件是由硬、脆材料的晶体制成的，如陶瓷、玻璃和硅，且该构件用于生产基底圆片。
背景技术
以下是生产由硬、脆材料制成的棱柱状构件的步骤。即，首先通过在铸型中浇注熔融原材料生产铸块。接着，采用切割机器如带锯将该铸块切割分块，即分成棱柱状构件。采用切割机器如线状锯将该棱柱状构件切成厚度小于1mm的薄基底圆片(晶片)。该经过切割的晶片在清洗、检查其尺寸和表面粗糙度并且包装之后被运输。
如表1和图14所示，采用切割机器分割而成的棱柱状构件的表面粗糙度的最大值的范围为Ry＝9-11μm。此外，深度为70-80μm的微裂纹是在切割构件时出现在该构件的边缘和表面的。在切割铸块后，当采用切割机器如线状锯将该棱柱状构件切成薄基底圆片时，有时会由于微裂纹产生破碎或碎裂的圆片。通常由于破碎或碎裂的圆片导致的生产的缺陷率(“不良率”)为30-40％。所有破碎或碎裂的圆片都被扔弃了。为了减小不良率，研磨该棱柱状构件的4个表面，以使其表面粗糙度的最大值的范围为Ry＝9-11μm，并且微裂纹的深度在10-15μm之间。然而，不良率仍高达20-30％。
表1.切割棱柱状构件时经过切割的圆片的不良率
Figure A20078005015900041
Figure A20078005015900051
注释：不良率的定义为基于切割棱柱状构件以形成基底圆片时导致的破碎或碎裂的圆片的产品缺陷率。
为了减小生产基底圆片时因破碎或碎裂的基底圆片导致的不良率，通过研磨棱柱状构件的侧表面，使其平整直至其表面粗糙度的最大值Ry小于8μm，从而减小棱柱状构件侧表面上的微裂纹的深度。(见专利文献1)
专利文献1：日本专利No.3649393
发明内容
近来，对硬、脆材料制成的基底圆片的市场需求增加了。这便强烈要求大量减少由破碎或碎裂的基底圆片导致的不良率(降至低于2％)。导致基底圆片上的破碎或破裂的微裂纹不仅如专利文献1所公开的那样出现在棱柱状构件的侧表面上，还出现在其边缘。因此，需要消除在构件侧表面和边缘上的微裂纹。
本发明旨在解决上述问题。本发明涉及生产基底圆片的过程，该基底圆片是由棱柱状构件切割而成的，该棱柱状构件是通过切割由原材料浇注而成的铸块制成的。即，本发明的目的在于通过将棱柱状构件侧表面和边缘的粗糙度Ry减小至2μm以下并且将微裂纹的深度减小至3μm以下，来减小不良率使其小于2％。此外，本发明的目的在于提供一种研磨由硬、脆材料制成的棱柱状构件的装置。该装置具有很高的产率。
为了解决上述段落中所述的问题，本发明权利要求1的研磨棱柱状构件的装置包含一用于传送该棱柱状构件的传送线，以及一用于研磨该棱柱状构件的研磨线。该研磨线具有一移动装置，该移动装置可在与该传送线正交的方向上移动并且支持该棱柱状构件。在研磨线中，设置一对用于同时研磨该棱柱状构件的两个侧表面的第一研磨装置，和一对用于同时对该棱柱状构件的两边缘加工倒角的第二研磨装置。在研磨线的一端置有一用于将该棱柱状构件送入研磨线和将其从研磨线中取出的工位。此外，在该研磨线的另一端置有一用于翻转该棱柱状构件的工位。
对于本发明权利要求2的研磨棱柱状构件的装置，本发明权利要求1所述的第一研磨装置包含一采用刷式工具的粗研磨装置和一采用刷式工具且邻近该粗研磨装置的精研磨装置。
对于本发明权利要求3的研磨棱柱状构件的装置，本发明权利要求1所述的第二研磨装置包含一采用刷式工具或砂轮式工具的粗研磨装置和一采用刷式工具或砂轮式工具且邻近该粗研磨装置的精研磨装置。
对于本发明权利要求4的研磨棱柱状构件的装置，本发明权利要求1-3中任意一项所述的第一研磨装置中的刷式工具是一分段式刷子。该分段式刷子包含一用于研磨的工作部分的旋转体，该旋转体固定在一中空旋转轴的一端。该中空旋转轴的另一端连接一旋转驱动器。该刷式工具还包含一固定在一中心轴一端的支架，该中心轴插于该中空旋转轴内。该中心轴的另一端连接一线性驱动器。因此，该中心轴可以沿其中心轴线前后移动。该刷式工具还包含多个系成一束的刷子。该多个系成一束的刷子的一端都插入并且固定于多个设在该支架上的通孔中，这样该束刷子可与该通孔连接和从通孔拆离。该多个刷子的另一端都插在一支撑盖的开口中并从该支撑盖中伸出，该支撑盖置于该旋转体的端面上。槽孔沿着中空旋转轴和中心轴的轴线设置在旋转体的套筒上，可被插入并适配于槽孔中的销子通过该槽孔与该支架相连。
对于本发明权利要求5的研磨棱柱状构件的装置，本发明权利要求1-4中任意一项所述的移动装置具有一支持该棱柱状构件的支持装置。该移动装置可以在该对第一研磨装置之间和该对第二研磨装置之间移动。
对于本发明权利要求6的研磨棱柱状构件的装置，本发明权利要求1-5中任意一项所述的研磨线还包含一测量装置，用于在将该棱柱状构件移入研磨线之后并且在研磨之前测量其宽度和高度。
对于本发明权利要求7的研磨棱柱状构件的装置，本发明权利要求1-6中任意一项所述的传送线还包含一用于将棱柱状构件送入该工位的送入线和一用于将棱柱状构件送出该工位的送出线。该送入线和送出线分别置于该工位的两侧。
在权利要求1-4的研磨棱柱状构件的装置中，将每个未经研磨的棱柱状构件通过传送线传送入用于将构件送入研磨线和将构件从研磨线取出的工位。该工位置于该研磨线的一端。接着，传送该棱柱状构件至研磨线的移动装置。该棱柱状构件在该对第一研磨装置之间和该对第二对研磨装置之间移动。该对第一研磨装置研磨相对的两个侧表面。该对第二研磨装置研磨该构件的两个上边缘以对其边缘加工倒角。因此，通过在该第一研磨装置之间和该第二研磨装置之间移动该棱柱状构件，完成了研磨该棱柱状构件的两个侧表面和对该棱柱状构件的两个上边缘加工倒角的处理。接着，通过移动装置将该棱柱状构件传送至用于翻转该构件的工位，该工位置于该研磨线的另一端。该构件在该工位中被翻转之后，再次被固定在移动装置上。该被翻转的棱柱状构件再次在该对第一研磨装置之间移动，接着在该对第二研磨装置之间移动。接着，该棱柱状构件的剩余的两个相对的侧表面被研磨。该构件的剩余的两个边缘也被研磨以对其边缘加工倒角。最终，对该棱柱状构件的四个侧表面的研磨和用于对其边缘加工倒角的对该棱柱状构件的四个边缘的研磨的处理就完成了。在完成研磨棱柱状构件的加工后，通过用于将该构件送入研磨线和从研磨线取出的工位，自动将构件从研磨线送至传送线。该工位置于研磨线的一端。
如上所述，因为该研磨棱柱状构件的装置可以自动进行以下步骤，所以其可以改善产率：a)将未经研磨的棱柱状构件传送至研磨线的步骤，b)研磨该构件的四个竖直延伸的侧表面，并且研磨该构件的四个边缘以对其加工倒角的步骤，c)将该构件传送出研磨线的步骤。
在权利要求2的研磨棱柱状构件的装置中，用于研磨该构件侧表面的第一研磨装置包含粗研磨装置和精研磨装置。因此，通过粗研磨装置可以有效地消除该构件侧表面上的大部分微裂纹。该构件侧表面上的微裂纹是在采用如带锯的切割机器将铸块切割为棱柱状构件时产生的，该铸块是通过在铸型中浇注熔融原材料生产的。然后，经过研磨的侧表面被精研磨装置精细研磨，由此微裂纹的深度可以减小至1-3μm。
在权利要求3的研磨棱柱状构件的装置中，研磨该棱柱状构件的边缘以对其边缘加工倒角的第二研磨装置包含粗研磨装置和精研磨装置。该结构与第一研磨装置中的结构相同。第二研磨装置可以采用刷式工具或者砂轮式工具。对于采用刷式工具的第二研磨装置，通过切割机器分割的棱柱状构件的边缘上的大部分的微裂纹通过采用粗研磨装置将其边缘倒角消除。然后，通过精研磨装置对边缘精细研磨，微裂纹的深度可减小至1-3μm。对于采用砂轮式工具的第二研磨装置，可以通过对该构件的边缘加工倒角来消除该矩形主体构件的边缘上的大部分微裂纹。由于形成该构件的晶体的材料或类型不同，该棱柱状构件上微裂纹的深度也不同，所以可选择刷式工具或砂轮式工具来研磨构件边缘。当需要进一步深倒角和精细加工时，可以采用刷式工具和刷式工具的组合研磨构件的边缘以对其边缘加工倒角。
在权利要求1-3的研磨棱柱状构件的装置中，该棱柱状构件被切割机器分割时其边缘和表面上形成的深度在70-80μm之间(见表1)的微裂纹的深度可以降至1-3μm。此外，该构件表面粗糙度的最大值Ry可以改善至2um以内。因此，假如基底圆片为1mm厚，而该圆片是采用例如线状锯的切割机器切割棱柱状构件制成的，由于由微裂纹引起的诸如破碎或破裂的等任何缺陷都可以被避免，所以经过切割的基底圆片的不良率可降低至2％以下。
在权利要求4的研磨棱柱状构件的装置中，第一研磨装置的用于研磨构件侧表面的刷式工具包含多个系成一束的刷子。该束刷子由包含抛光粉的树脂丝制成或由钢丝制成。将该多个系成一束的刷子均插入并且固定于支架上，这样该束刷子可与支架连接和从支架拆离。因此，当该束刷子在研磨构件的操作中被磨损后，能容易地将其替换。槽孔设置于用于研磨的工作部分的旋转体的套筒上。可被插入并适配于该槽孔中的销子通过该槽孔连接该支架。具有刷束的支架在旋转驱动器的驱动下，由中空旋转轴和用于研磨的工作部分的旋转体带动旋转。通过支架的旋转，刷束也被带动旋转。该刷束从支撑盖中伸出的长度可以通过前后移动支架来控制，而该支架则由通过线性驱动器(图中未示)驱动的中心轴带动。对刷束从支撑盖中伸出的长度的控制是这样进行的。即，将通过刷束与构件表面的接触来研磨棱柱状构件的操作时间的数据，或所研磨的棱柱状构件的数量的数据输入一控制装置(图中未示)。接着基于该数据的计算结果被输入至线性驱动器，以通过中心轴控制支架的移动。
如上所述，因为刷束的端部由支撑盖支撑，所以刷束不会弯曲。此外，因为该刷束从支撑盖中伸出的长度可控，可使其保持为定值。因此，通过刷束的端部作用在构件表面上用于研磨构件表面的力是恒定的，故而可以均匀地研磨构件表面。
在权利要求5的研磨棱柱状构件的装置中，该移动装置的支持装置可以在牢固地支持该棱柱状构件的同时，在该对第一研磨装置之间和该对第二研磨装置之间移动。因此，由于该支持装置和构件合成一体，该构件必然可以在研磨线上的该对第一研磨装置之间和该对第二研磨装置之间移动。
关于权利要求6的研磨棱柱状构件的装置，该测量装置测量未研磨的棱柱状构件的宽度和高度，接着将测量信号输入该控制装置(图中未示)。基于这些信号，可以在通过第一研磨装置和第二研磨装置研磨构件时，控制构件研磨的起始位置和走刀量。通过这样的控制，微裂纹的深度可减小至1-3μm，且构件表面粗糙度的最大值可改善至Ry＝2μm以下。
在权利要求7的研磨棱柱状构件的装置中，传送线包含一送入线和一送出线，该送入线通过用于将构件送入研磨线中以及将构件从研磨线中取出的工位将未经研磨的棱柱状构件传送入研磨线，该送出线通过该工位将经过研磨的棱柱状构件送出研磨线。该送入线和送出线被分开设置。因此，可以有效地进行将未经研磨的构件送入装置的步骤及将经过研磨的构件送出装置的步骤。
附图说明
图1为本发明实施例的研磨构件的装置的透视图。
图2为图1所示的装置的平面图。
图3为图1所示的装置的主视图。
图4为图1所示的装置中用于研磨平坦表面的研磨装置的透视图。
图5为图4所示的用于研磨平坦表面的研磨装置的工作部分的侧表面的示意图。
图6为图1所示的装置中用于研磨边缘的研磨装置的透视图。
图7为用于调节图6所示的用于研磨边缘的研磨装置的工作构件的高度的机构的示意图。
图8为图1中移动装置5和定位装置装置的示意图。
图9为用于测量图1中的该棱柱状构件高度的测量装置的主视图。
图10为图1所示的装置中的转移装置装置的侧视图。
图11为图1所示的装置中的翻转装置的主视图。
图12为研磨一棱柱状构件的各步骤流程图。
图13为通过研磨边缘以对该棱柱状构件加工倒角的状态示意图。
图14为描绘该构件中微裂纹的该棱柱状构件的剖视图。
图15为一分段式刷子的局部剖视图。
图16为图15所示的分段式刷子的仰视图。
图17为用于图15所示的分段式刷子的刷束的示意图。
图18为一传统杯型刷子的主视图。
图19为图18所示的传统杯型刷子的仰视图。
附图标记说明
M用于研磨该棱柱状构件的装置
1传送线
2送入线
3送出线
5移动装置
52支持机构
7、8定位装置装置
9A用于测量宽度的测量装置9A
9B用于测量高度的测量装置9B
10研磨线
11A用于研磨平坦表面的粗研磨装置
11B用于研磨平坦表面的第一精研磨装置
11C用于研磨平坦表面的第二精研磨装置
14刷束
15用于将构件放入研磨线和将构件从研磨线中取出的工位
17用于翻转该构件的工位
20转移装置
25翻转装置
110支架
110a销子
112工作部分
112a旋转体
112b通孔
112c支撑盖
112d槽孔
12A用于研磨边缘的粗研磨装置
12B用于研磨边缘的精研磨装置
124工作构件
具体实施方式
实施例中用于研磨棱柱状构件的装置(“该装置”)可以研磨构件的在竖直方向上延伸的四个侧表面和边缘，该构件具有这样的形状：其截面为边长125-155mm的正方形，长度为200mm。
对于以下实施例，用该装置处理的棱柱状构件是通过用带锯在纵向和横向上切割由玻璃制成的铸块生产的。
如表1和图14所示，在用带锯切割铸块形成棱柱状构件后，构件侧表面的粗糙度的最大值Ry＝9-11μm，且构件表面微裂纹的深度为70-80μm。
下面结合附图解释本发明实施例的该装置。该装置包含一第一研磨装置和一第二研磨装置。它们均采用刷式工具。该刷式工具具有系成一束的由包含抛光粉的树脂丝制成的刷子，如表2所示。该第一研磨装置包含一对用于研磨构件平坦表面的粗研磨装置和两对用于研磨构件平坦表面的精研磨装置。该两对精研磨装置的抛光粉的粒径不同。该第二研磨装置包含一对用于研磨构件边缘的粗研磨装置和一对用于研磨构件边缘的精研磨装置。
图1的该装置M包含一用于传送该棱柱状构件W的传送线1，一置于该传送线1的交叉方向上的研磨线10，以及一支持该棱柱状构件W且可在该研磨线10中移动的移动装置5。该装置M进一步包含一用于将该构件W送入该研磨线10和从该研磨线10中将其取出的工位15。该工位15置于研磨线10的邻近传送线1的一端。一用于翻转构件W的工位17被置于研磨线10的另一端。
该传送线1包含一用于传送未经研磨的棱柱状构件W的送入线2和一用于传送经过研磨的构件的送出线3。该送入线2置于用于将构件W送入研磨线10中以及将构件W从研磨线10中取出的工位15的上游(图1中工位的左侧)。该送出线3置于工位15的下游(图1中工位15的右侧)。该送入线2和该送出线3都包含一传送器4、4。该传送器4、4上以等间隔设有多个托架4a、4a。该未经研磨的棱柱状构件W被该传送器4、4的托架4a、4a支持并传送。
多个第一研磨装置，即用于研磨平坦表面的研磨装置11，以及多个第二研磨装置，即用于研磨边缘的研磨装置12被置于研磨线10上。这些装置沿着棱柱状构件W移动的方向设置并且相互邻近。该用于研磨平坦表面的研磨装置11和该用于研磨边缘的研磨装置12可以设置在该研磨线移动方向的任意近侧或远侧。对于如图所示的实施例，该用于研磨边缘的研磨装置12被置于近侧，即邻近用于将构件W放入研磨线10中以及将构件从研磨线10中取出的工位15。该用于研磨平坦表面的研磨装置11邻近用于翻转构件W的工位17设置。
此外，对于如图2、图3所示的实施例，三对用于研磨平坦表面的研磨装置11沿研磨线10并排设置。从靠近用于将构件W放入研磨线10中以及将构件W从研磨线10中取出的工位15的一侧开始，依次设置一对用于研磨平坦表面的粗研磨装置11A、一对用于研磨平坦表面的第一精研磨装置11B和一对用于研磨平坦表面的第二精研磨装置11C。对于如图2、图3所示的实施例，沿着研磨线10并排设置两对用于研磨边缘的研磨装置12。从靠近工位15的一侧起，依次设置用于研磨边缘的粗研磨装置12A和用于研磨边缘的精研磨装置12B。
每对用于研磨平坦表面的研磨装置11和每对用于研磨边缘的研磨装置12都被设置于在研磨线10上移动的棱柱状构件W的两侧，以使每对研磨装置相互对置。因此，这些成对的研磨装置可以同时研磨该棱柱状构件W的两侧的平坦表面或其两个边缘。
用于研磨平坦表面的研磨装置11和用于研磨边缘的研磨装置12的工作部分刷式工具，该刷式工具由采用包含抛光粉的树脂丝制成的系成一束的刷子构成。采用包含抛光粉的树脂丝制成的该刷式工具的构成如表2所示。
表2.采用包含抛光粉的树脂丝制成的刷式工具的构成
Figure A20078005015900141
注释：将抛光粉占刷式工具的总重量的百分比定义为重量份数。
该用于研磨平坦表面的研磨装置11通过与该装置连接的L型支座111安装在该装置中，如图4所示。即，研磨装置11的工作部分112被置于支座111的垂直部分111a的前侧。该用于旋转工作部分112的旋转驱动器113和该用于前后移动工作部分112的线性驱动器117被设置在支座111的垂直部分111a的后侧，且它们与工作部分112相对。
该旋转驱动器113包含一电动马达，并且其可与工作部分112一起相对于支座111的垂直部分111a沿该旋转驱动器113的轴线水平移动。该旋转驱动器113和工作部分112通过中空旋转轴114相互连接，该中空旋转轴114包含一中间杆114b和一小杆114c。该环形齿轮114a被固定在该中间杆114b的外表面。此外，该环形齿轮114a与连接脉冲马达116的小齿轮116a啮合。由于该中间杆114b可以通过该脉冲马达116与该旋转驱动器113及该工作部分112一起沿该中间杆114b的轴线稍稍移动，该工作部分112的走刀量是可以控制的。该工作部分112的走刀量由中央控制装置(图中未示)基于测量结果确定，该测量结果是由测量装置输入至该控制装置的。
例如，通过一螺钉使环形齿轮114a与中间杆114b啮合，由此，该中间杆114b可通过环形齿轮114a的旋转前后移动。
该线性驱动器117可包含，例如，一采用汽缸并且置于支座111的水平部分111b上的机构。由于汽缸的活塞杆117a与旋转驱动器113的环部件118相连，通过沿活塞杆117a的轴线移动活塞杆117a，该旋转驱动器113可以与工作部分112一起前后移动。
如图5、15和16所示的是上述用于研磨平坦表面的研磨装置11的工作部分112。如图17所示，该工作部分112具有多个系成一束的刷子14。该束刷子14由包含抛光粉的树脂丝制成，且在其一端用弯曲的金属配件14a系成一束以形成细长的杆状。该束刷子14均被插入并固定于形成在支架110上的通孔112b中。槽孔112d被置于该工作部分112的旋转体112a的套筒上，并且能够被插入并适配于该槽孔112b中的销子110a通过该槽孔112b与支架110连接。因此，由于该旋转驱动器113的动力通过中空旋转轴114和该工作部分112的旋转体112a被传递至具有刷束14的支架110，该束刷子14可以被旋转。此外，将通过使该刷束接触该构件表面来研磨该棱柱状构件的操作时间的数据，或所研磨的该棱柱状构件的数量的数据，输入一控制装置(图中未示)。接着，基于该控制装置的计算结果，由于该线性驱动器117的动力通过中心轴119被传递至支架110，该刷束14从该支撑盖112c中伸出的长度可以被控制。
附带地，接下来基于图18、19对一常规的杯型刷子的工作部分301进行说明。包含了抛光粉的该刷子304被置于该支架303的表面上，这样该刷子304就形成了圈状。该支架303被固定在与一旋转驱动器相连的中心轴302上。因此，当研磨该棱柱状构件的操作磨损了刷子304时，替换整个工作部分301。
如图6所示，该用于研磨边缘的研磨装置12包含：一矩形的基底板121，该基底板121置于装置(图中未示)的主体上；一对置于该基底板121上且互相平行的轨道122设置于该移动装置5的移动方向的沿线并与该移动装置5的移动方向垂直；以及一可在该对轨道122上滑动的托架123。该用于研磨边缘的研磨装置12进一步包含：一置于该托架123的前部的工作构件124，该工作构件124在该移动装置5移动的方向上延伸；一用于旋转该工作构件124的旋转驱动器125；一用于前后线性移动该托架123的驱动器126；以及一通过摆动该基底板121的前部来调节工作构件124的高度的机构127。
该基底板121后部的两侧端均由支持杆121a支持。该基底板121可通过用于调节工作构件124的高度的机构127，围绕由支持杆121a支持的支点旋转，该机构127支持该基底板121的中间部分的两侧端。
该工作构件124包含一置于其中心轴线上的旋转轴124a，以及由包含抛光粉的树脂丝制成的刷子，这些刷子置于该旋转轴124a的表面上从而形成了一圆柱。该工作构件124通过一对支持构件123a置于托架123上，这样该工作构件124可沿该移动装置5移动的方向延伸。
该旋转驱动器125被安装于固定在该托架123上的支持台123b上。本实施例的该旋转驱动器125包含一电动马达。通过一环形带125b使该马达的轴125a与该工作构件124的旋转轴124a连接，由此该旋转驱动器125的旋转动力可被传递至工作构件124。
该用于线性移动该托架123的驱动器126可包括，例如：一脉冲马达、一插于该托架123中并从该托架123的前部延伸至后部的滚珠丝杠，以及一连接该脉冲马达驱动轴和该滚珠丝杠的环形带126a。该托架123可以通过旋转该滚珠丝杠前后移动。该驱动器126可以通过将托架123移动一段较长距离，使该工作构件124接近和远离该棱柱状构件W。此外，该驱动器126可通过托架123的稍稍移动确定该工作构件124的走刀量。该工作构件124的走刀量由中央控制装置基于测量结果确定，该测量结果由测量装置输入至该控制装置。
该用于调节该工作构件124的高度的机构127被置于该装置(图中未示)的主体上。该机构127包含：一可前后移动的滚轮导轨128、一与该滚轮导轨128连接的脉冲马达129，以及一通过一支座131被置于该基底板121上的滚轮130。
如图6、7所示，该滚轮导轨128为一不规则柱形，该柱形有一梯形凸部128a。在该梯形凸部128a上形成的倾斜表面128b以及在该滚轮导轨128的上表面形成的平坦表面128c构成了一用于引导该滚轮130的轮廓(即，一线性凸轮)。该滚轮导轨128可包括一插于该滚轮导轨128中的滚珠丝杠，以及一可通过该滚珠丝杠的旋转移动该滚轮导轨128的脉冲马达。由于置于基底板121上的滚轮130可在用于引导该滚轮130的轮廓的倾斜表面128b上滚动，该基底板121的前部可垂直摆动。由于该基底板121前部的运动，该工作构件124可以垂直移动。对于本实施例，一个工作构件124采用一对用于调节该工作构件124的高度的机构127。该用于调节该工作构件124的高度的机构127中的每一个被置于基底板121的两侧，这样该工作构件124可被置于研磨该棱柱状构件W的最佳位置上。该最佳位置由该中央控制装置确定。
如图1、8和9所示，该移动装置5被置于一对轨道6、6上，该轨道置于该对用于研磨平坦表面的研磨装置11之间和该对用于研磨边缘的研磨装置12之间。该移动装置5可在工位15与工位17之间移动，该工位15用于将构件W放入研磨线10和从研磨线10中取出，工位17用于通过驱动一链条机构翻转该构件W。该移动装置5包含：一载物台51，其具有一用于支持该棱柱状构件W的凸出部分51a；以及一支持机构52，用于在构件W被置于该载物台51上之后，从该构件W的上表面支持该构件W。该支持机构52的一端通过一销子53与该载物台51枢接。
用于驱动移动装置5的装置可以采用：一集成在该载物台51中的脉冲马达或线性马达、一置于该对轨道6和6之间的滚珠丝杠，以及一电动马达或一链条机构。这些用于驱动该移动装置5的装置可以通过该中央控制装置控制。
如图8所示，由送入线2被送至移动装置5上的棱柱状构件W可以通过定位装置7、8定位，该定位装置7、8被置于该送入线2的终点位置和送出线3的起始位置之间。汽缸72、82被固定在支座71、81上，该支座71、81被该装置的主体支持。与该汽缸72、82的末端连接的定位部件73、83定位该棱柱状构件W的两个侧表面。定位构件W时，该定位装置7可被作为用于定位该构件W的基线侧固定，接着可移动该定位装置8以定位该构件W。
此外，一测量该棱柱状构件W的宽度的测量装置9A被置于该定位装置8的支座81上。当该定位部件83移动至该构件W的一侧表面时，其中该一侧表面与构件W的同定位部件73相接触的另一侧表面相对，该测量装置9A通过伸出一测量探针9a直至其接触到该构件W的另一侧表面来测量该构件W的宽度。可以采用一光传感器作为测量该构件W的宽度的测量装置9A。采用光传感器作为测量装置9时，该光传感器通过发射光线至该构件W的侧表面，来测量该传感器与该构件W的侧表面之间的距离。
此外，如图9所示，一用于测量该棱柱状构件W的高度的测量装置9B被置于移动装置5上，该测量装置9B包含一可伸缩的测量探针9b。该测量装置9B被置于支座91上，该支座91置于该移动装置5的附近。该测量装置9B可以水平旋转。该测量装置9B具有与测量装置9A相同的构造。可以采用一L型支座附加至定位装置8的支座81(或定位装置7的支座71)，这样该支座81可在该构件W的上方延伸，以代替支座91安装测量装置9B。
该定位装置7、8的定位部件73、83在该构件W被定位和测量后移离该棱柱状构件W。
用于将未经研磨的棱柱状构件W从该送入线2送至移动装置5上或将经过研磨的构件W从移动装置5送至送出线3的转移装置20，被置于位于研磨线10一端的工位15处，该工位15用于将该构件W放入该研磨线10中和从该研磨线10中取出。
如图1和图10所示，该转移装置20由一对导杆21、21引导，该对导杆21、21沿着流水线2和3在送入线2的终点位置和送出线3的起始位置之间的上方平行延伸。此外，该转移装置20可以沿着该传送线1移动。该转移装置20包含一在该导杆21、21上移动的可移动部分22，以及一在该可移动部分22的下方通过夹紧该棱柱状构件W来提升该棱柱状构件W的提升部分23。
该可移动部分22包含：一可在该导杆21、21上滑动的滑动构件221；一用于提升和降低该提升该构件W的提升部分23的汽缸222，其中该汽缸222被置于该滑动构件221的上方；以及具有导杆232的引导汽缸223，该导杆232从提升部分23延伸并穿过滑动构件221，用于引导该提升部分23的提升和降低运动。一对引导汽缸223设置于穿过汽缸222的对角方向上。例如，该滑动构件221可通过该被置于导杆21、21之间的线性马达(图中未示)水平移动。
该提升该构件W的提升部分23包含一平板部分231，该平板部分231与汽缸222的活塞杆222a的末端连接，该汽缸222用于提升和降低该提升部分23，并且该平板部分231也固定在该对导杆232的末端，该提升部分23还包含从该平板部分231的四个角向下延伸的钩子233。该钩子233为L型，以钩住该棱柱状构件W的下表面。为了支持构件W，该钩子233可以通过一驱动装置，如一置于该平板部分231与该钩子233之间的线性马达(图中未示)，向该构件W移动，并且可以支持该构件W。
如上所述，该转移装置20通过其提升部分23提升该未经研磨的棱柱状构件W，并且将其传送至移动装置5上。接着，该提升部分23释放该构件W，并且在该位置的上方等待。此外，该转移装置20支持在该研磨线10中被研磨的构件W，并且将其传送至送出线3。
一用于翻转该棱柱状构件W的翻转装置25被置于位于该研磨线10的另一端的工位17处。
如图1和图11所示，该翻转装置25包含：一固定在位于工位17上方的框架251上的支持构件26，该工位17用于翻转该棱柱状构件W；一可以钩住并且提升该构件W的并且位于该支持构件26下方的提升部分27；以及一用于在该构件W的垂直方向上支持该构件的两端表面从而翻转该构件W的驱动装置28。
该支持构件26包含：一支持平板261；一用于提升和降低该提升该棱柱状构件W的提升部分27的汽缸262，其中该汽缸262被置于该支持平板261的上方；以及具有导杆272的引导汽缸263，该导杆272从提升部分27延伸并穿过该支持平板261，用于引导该提升部分27的提升和降低动作。一对引导汽缸263被置于穿过该汽缸262的对角方向上。
该提升该构件W的提升部分27包含：一与该用于提升和降低该提升部分27的汽缸262的活塞杆262a的末端连接的平板部分271，并且该平板部分271还固定在该对导杆272的末端上；以及从该平板部分271的四个角向下延伸的钩子273。该钩子273为L型，以钩住该棱柱状构件W的下表面。为了支持构件W，该钩子273可以通过一驱动装置，如一置于该平板部分271与该钩子273之间的线性马达(图中未示)，向该构件W移动。
一对用于翻转该棱柱状构件W的驱动装置28被置于与该提升部分27的钩子273的移动方向垂直的线上。该驱动装置28相互对置。该驱动装置28包含：一旋转驱动器281；一线性驱动器282；一具有一脉冲马达283的驱动器284，用于将一夹紧部件285线性移动一小段距离；以及一用于在该构件W的垂直方向上支持该构件W的两端表面从而翻转该构件W的夹紧部件285。
该旋转驱动器281和该夹紧部件285通过一中间杆286连接在一起。该驱动装置28具有与该用于研磨平坦表面的研磨装置11相似的结构。即，该环形齿轮286a被固定在该中间杆286的外表面上。此外，该环形齿轮286a与连接在该脉冲马达283上的小齿轮283a啮合。该线性驱动器282与该旋转驱动器281相连。因此，通过驱动置于该线性驱动器282处的汽缸或脉冲马达，该线性驱动器282可使该夹紧部件285接近或远离该棱柱状构件W。
此外，用于测量该棱柱状构件W的高度和宽度的测量装置被置于该用于翻转该构件W的工位17处，同时也被置于工位15处。这些装置与该支座连接。
如上所述，该翻转装置25通过其提升部分27升高该置于该移动装置5上的该棱柱状构件W，其中该构件W在该研磨线10中被研磨并从中取出。接着，在该夹紧部件285再次夹持该构件W后，该构件W被翻转90°或180°并再次置于该移动装置5上。
附带地，该中央控制装置(图中未示)可控制该装置的许多操作，例如，
1)基于测量装置的测量值的计算结果，确定每个研磨装置研磨构件的走刀量，该测量装置可测量该棱柱状构件W的高度和宽度，
2)控制驱动器的旋转或移动，并且
3)如下所述地依次控制该装置的操作。
接下来，根据图1-13，解释具有上述结构的装置的操作。
当该棱柱状构件W到达该送入线2的终点位置时，该转移装置20的可移动部分22沿着该导杆21、21从工位15移动至该送入线2的终点位置。接着，通过驱动汽缸222，该提升部分23下降至该提升部分23的钩子233可以与该构件W的下表面啮合的位置。在四个钩子233接近该构件W并与之啮合后，该提升部分23携带该构件W上升至等候于该工位15处的该移动装置5的载物台51上。
在该棱柱状构件W被置于该移动装置5上之后，该构件W由定位装置7、8定位，并且由该支持机构52支撑。在该构件W被定位后，作为基线侧的定位部件73延伸至该预设位置。接着作为可移动侧的该定位部件83向前伸长以定位该构件W。
同时，为了测量该棱柱状构件W的宽度和高度，用于测量宽度的该测量装置9A的测量探针9a以及用于测量高度的该测量装置9B的测量探针9b伸长至与该构件W的一侧表面或上表面接触。该构件W的宽度和高度的测量结果被输入至中央控制装置。该中央控制装置确定研磨该构件W的研磨装置的每个工作构件的走刀量。每个工作构件移动至一由该中央控制装置确定的位置。
在该棱柱状构件W被放置在该移动装置5上并被测量后，该定位部件83以及该测量装置9A、9B的测量探针9a、9b从该构件W收回。接着载有该构件W的移动装置5在研磨线10上从工位15移至工位17。
当该棱柱状构件W通过该移动装置5在该研磨线10上移动时，该构件W的侧表面被研磨，并且通过对该构件W的边缘的研磨以对其上边缘加工倒角。对于第一个实施例，该构件W经过以下步骤的处理：
1、通过研磨该被置于该移动装置5上的构件W的边缘，对其两个上边缘(i)、(ii)加工倒角，
2、将该构件W翻转180°后，通过研磨该构件W的边缘对其两个上边缘(iii)、(iv)加工倒角，
3、研磨该构件W的两个侧表面W1、W2，并且
4、在将该构件W翻转90°之后，研磨该构件W的两个侧表面W3、W4。
对于第一个实施例，当该构件W在工位15和工位17之间移动时，基于以上步骤1-4进行所有研磨步骤。在该构件W经过该研磨装置11、12之前，该研磨装置11、12的工作部分向该研磨线10移动，以控制每个工作部分的每次走刀量。
该研磨装置11的一个工作部分和该研磨装置12的一个工作部分被置于该研磨线10的设有该送入线2的一侧。该研磨装置11的其他工作部分和该研磨装置12的其他工作部分被置于该研磨线10的设有该送出线3的另一侧。
因此，当控制该工作部分的位置时，将该研磨装置11、12的与该送入线2位于同一侧的工作部分作为参考侧，并且固定在预设位置。该研磨装置11、12的与该送出线3位于同一侧的工作部分基于经过计算的每个工作部分的走刀量移动至适当的位置。
在以上1-4的步骤中，每个步骤中仅驱动必要的研磨装置。即，在步骤1和步骤2中，仅驱动用于研磨边缘的粗研磨装置12A和用于研磨边缘的精研磨装置12B的工作构件124、124。在步骤1和步骤2中，仅驱动用于研磨平坦表面的粗研磨装置11A和用于研磨平坦表面的第一、第二精研磨装置11B、11C的工作部分112。
在步骤1-4的间隔中，当该棱柱状构件W从工位15移动至工位17(“接近路线”)之后，当在工位17处被翻转的构件W从工位17移动回工位15(“返回路线”)时，每个研磨装置的工作构件或工作部分从操作位置回到初始位置。
表3所示为每个研磨装置的工作条件。对于本实施例，该移动装置5移动的速度为0.6m/min。
表3运行研磨装置的条件
Figure A20078005015900241
在步骤1中，当该棱柱状构件W经过该对用于研磨边缘的粗研磨装置12A、12A时，通过研磨其边缘，对构件的两个上边缘(i)、(ii)加工倒角。旋转该具有一辊式刷的工作构件124，这样该工作构件124的表面紧压着该构件W的边缘从上移向下移动(“向下研磨”)。如图13所示，较佳地，该工作构件124的中心被置于该构件W的上表面上方0-20mm处，并且该构件W的上表面与该工作构件124的外表面的接触点被置于从该构件W的侧表面指向其中心1-3mm处。这些条件使得能够在不导致该构件W的上表面或侧表面上出现凹陷区的前提下，通过研磨该构件W的边缘从而对该构件加工倒角。
在采用带锯切割基底铸块以生产棱柱状构件时，大多数形成于棱柱状构件边缘上的微裂纹可以通过如上所述的粗研磨消除。
在采用用于研磨边缘的粗研磨装置12A对该棱柱状构件W的边缘加工倒角之后，再采用用于研磨边缘的精研磨装置12B进一步地对该边缘加工倒角。该精研磨装置的工作构件124的旋转方向和中心位置与粗研磨装置中的设置相同。通过该精研磨装置的加工倒角的步骤，可消除该构件W边缘附近剩余的微裂纹，并且改善该构件W边缘的粗糙度。
在对该棱柱状构件W的边缘加工倒角的步骤之后，该构件W被传送至用于翻转该构件W的工位17。接着，在测量完该构件W的宽度和高度之后，工位17的翻转装置25将其翻转。
在工位17处，当置于该移动装置5上的棱柱状构件W被传送至该工位17的预设位置时，用于从该构件W的上表面支持该构件W的支持机构52被释放。接着，该翻转装置25的提升部分27下降，并且钩子273与该构件W的下表面啮合。接着，该构件W上升到预设位置。
在一对驱动装置28的夹紧部件285在纵向上支持该棱柱状构件W的两端表面之后，该构件W被翻转180°。被翻转的构件W被再次置于该移动装置5的载物台51上并且被该支持机构52支持。
置于该移动装置5上的该棱柱状构件W被移至该工位15。在该构件W返回至工位15的过程中，该研磨装置不工作。
如图12的步骤2所示，当被翻转了180°并且移向工位15的棱柱状构件W到达该研磨线10的终点后，和步骤1一样，该构件W的两个上边缘(iii)、(iv)通过该粗研磨装置和该精研磨装置被加工倒角。
接着，同时研磨该棱柱状构件W的相对的两侧W1、W2。被传送至该工位17且并未在该工位17中被翻转的构件W沿着返回路线移动。在该构件W返回至该工位15后，用于研磨平坦表面的粗研磨装置11A、用于研磨平坦表面的第一精研磨装置11B和用于研磨平坦表面的第二精研磨装置11C的每个工作部分112向作为基线侧的每个工作部分112移动。接着，如图12的步骤3所示，该构件W的两侧被研磨。
对于用于研磨平坦表面的研磨装置11而言，该工作部分112可顺时针或逆时针旋转。然而，该对工作部分112绕着其中心轴线沿相同方向旋转。
通过该粗研磨装置，大多数在采用带锯切割基底铸块以生产该棱柱状构件W时形成在其边缘上并从该构件W的表面延伸至其内部的微裂纹可以被消除。接着，可以通过该第一、第二精研磨装置消除构件W上剩余的微裂纹。
步骤3之后，该棱柱状构件W到达该工位17。如上所述，该构件W在工位17处被翻转90°后返回工位15。在该构件W再次移向该工位17的过程中，研磨其剩余的侧表面W3、W4。由此完成步骤4。
在完成所有研磨该棱柱状构件W的步骤之后，该构件W从工位17返回工位15，并且通过转移装置20从该移动装置5中被取出，并被置于该送出线3的传送器4上。
通过研磨该棱柱状构件W的步骤，该构件W侧表面的最大粗糙度，从研磨步骤前的Ry＝9.7μm，在该构件W经过用于研磨平坦表面的粗研磨装置11A之间以后，改善至Ry＝2.5μm。在该构件W经过用于研磨平坦表面的第一精研磨装置11B之间以后，还可改善至Ry＝1.2-1.7μm。在该构件W经过用于研磨平坦表面的第二精研磨装置11C之间以后，还可进一步改善至Ry＝0.7μm。因此，通过该用于研磨构件W的装置，该构件W表面的最大粗糙度可以改善至Ry＝2.0μm以下，这即为粗糙度的目标最大值。
在完成所有研磨该棱柱状构件W的步骤后，该构件W的微裂纹的深度可以改善至1-3μm。这即为微裂纹深度的目标值。
接着，解释棱柱状构件W的研磨方法的第二个实施例。对于第二个实施例，同时进行上述的步骤1和步骤2。
即，
1、通过研磨该构件W的边缘，置于该移动装置5上的该构件W的两个上边缘(i)、(ii)被加工倒角，并且同时研磨该构件W的两个侧表面W1、W2，并且
2、将该构件W翻转180°后，通过研磨该构件W的边缘，该构件W的两个上边缘(iii)、(iv)被加工倒角，并且
3、将该构件W翻转90°后，研磨该构件W的两个侧表面W3、W4。
步骤1中，在对该构件W的两个上边缘(i)、(ii)加工倒角之后，通过用于研磨平坦表面的粗研磨装置11A研磨两个侧表面W1、W2，该用于研磨平坦表面的粗研磨装置11A置于与用于研磨边缘的研磨装置邻近的位置处。此外，两组用于研磨平坦表面的精研磨装置11B、11C研磨该构件W的两个侧表面W1、W2。对于第二个实施例，利用该粗研磨装置，可以通过改善该构件W侧表面和边缘的粗糙度消除大多数微裂纹。接着，通过该精研磨装置，可进一步改善该构件W侧表面和边缘的粗糙度，从而消除剩余的微裂纹。
由于第二个实施例的步骤2和步骤3与第一个实施例的步骤2和步骤4相同，省略这些步骤的解释。
此外，对于该研磨装置的工作部分或工作构件，如果适当设置该粗研磨装置和该精研磨装置，那么通过翻转该棱柱状构件W，也可以在该构件W返回时对其进行研磨。由此可减少加工时间。
对于上述实施例的研磨棱柱状构件W的装置和方法，利用该装置M，通过粗研磨装置和精研磨装置对该构件W的边缘的连续研磨，由一带锯分割而得的构件W的边缘被加工倒角，并且该构件W的侧表面通过该粗研磨装置和精研磨装置被连续研磨。由此可改善该构件表面和边缘的粗糙度。通过研磨该构件W的步骤，在用带锯切割构件时形成于构件W表面上的大部分微裂纹可以通过该粗研磨装置消除。接着，通过该精研磨装置可消除构件W上剩余的微裂纹。由此，该构件W侧表面的最大粗糙度可被改善至Ry＝2.0μm以下。此外，该构件W的微裂纹的深度可被改善至1-3μm的范围内。
用于研磨边缘的粗研磨装置12A、用于研磨边缘的精研磨装置12B、用于研磨平坦表面的粗研磨装置11A、用于研磨平坦表面的第一精研磨装置11B和用于研磨平坦表面的第二精研磨装置11C沿着该研磨线10依次设置。因此，当被置于该移动装置5上的该棱柱状构件W从工位15向工位17移动时，通过该粗研磨装置和该精研磨装置研磨该构件W的边缘或侧表面。或者，通过该粗研磨装置和该精研磨装置同时研磨该构件W的边缘和侧表面。因此，由于加工时间可大幅减少，生产基底圆片的成本也可能降低。
此外，该装置M可自动进行如下操作：
1、通过置于工位15处的转移装置20，将由送入线2传送的棱柱状构件W传送至研磨线10中，
2、通过置于工位17处的翻转装置25将该构件W翻转预设角度，并且
3、通过转移装置20将经过研磨的构件W从研磨线10传送至送出线3。
因此，通过在采用原材料铸造铸块来生产基底圆片的设备中安装该装置M，该装置M可以通过中央控制装置的控制自动运行。由此可减少生产基底圆片的成本。
此外，由于通过测量装置9A、9B，该装置M可测量该由一带锯分割而得的棱柱状构件W的宽度和高度，所以可由该中央控制装置控制每个研磨装置用于研磨该构件W的走刀量。因此，可提供一具有高尺寸精度的构件W。
本发明不局限于上述实施例。如果该棱柱状构件W的边缘和侧表面可被粗研磨和精研磨，该粗研磨装置和该精研磨装置的数量不局限于上述数量。

Claims (7)

1、一种用于研磨一棱柱状构件的装置，其包括：
一用于传送该棱柱状构件(W)的传送线(1)，
一研磨线(10)，该研磨线(10)具有一可在与该传送线(1)垂直的方向上移动的移动装置(5)，其中该移动装置(5)支持该棱柱状构件(W)，
一对用于同时研磨该棱柱状构件的两个侧表面的第一研磨装置，
一对第二研磨装置，用于通过研磨该棱柱状构件的边缘，同时对该棱柱状构件的两个边缘加工倒角，
其中该对第一研磨装置和该对第二研磨装置沿着该研磨线(10)设置，
一工位(15)，该工位(15)用于将该棱柱状构件(W)从该传送线(1)放入该研磨线(10)和将该棱柱状构件(W)从该研磨线(10)放入该传送线(1)，其中该工位(15)被置于该研磨线(10)的一端，
一用于翻转该棱柱状构件(W)的工位(17)，该工位(17)被置于该研磨线(10)的另一端。
2、如权利要求1所述的用于研磨一棱柱状构件的装置，其中，该第一研磨装置包括一采用一刷式工具的粗研磨装置，以及一采用一刷式工具且与该粗研磨装置邻近的精研磨装置。
3、如权利要求1所述的用于研磨一棱柱状构件的装置，其中，该第二研磨装置包括一采用一刷式工具或一砂轮式工具的粗研磨装置，以及一采用一刷式工具或一砂轮式工具且与该粗研磨装置邻近的精研磨装置。
4、如权利要求1-3中任意一项所述的用于研磨一棱柱状构件的装置，其中，该第一研磨装置的刷式工具是一分段式刷子，并且该分段式刷子包含：
一用于研磨该构件(W)的工作部分(112)的一旋转体(112a)，其中该工作部分(112)固定在一中空旋转轴(114)的一端上，其中该中空旋转轴(114)的另一端与一旋转驱动器(113)连接，
一固定在一插入该中空旋转轴(114)中的中心轴(119)一端的支架(110)，其中，该中心轴(119)的另一端连接一线性驱动器，以使该中心轴(119)可以沿其中心轴线前后移动，以及
多个系成一束的刷子(14)，其中该多个系成一束的刷子(14)的一端都插入并且固定于多个置于该支架(110)上的通孔(112b)中，以使该束刷子(14)可与该通孔(112b)连接和从该通孔(112b)拆离，其中该多个刷子(14)的另一端都插在一支撑盖(112c)的开口中并从该支撑盖(112c)中伸出，该支撑盖(112c)置于该旋转体(112a)的端面处，
沿着该中空旋转轴(114)和中心轴(119)的轴线设置在该旋转体(112a)的套筒上的槽孔(112d)，以及
可插入并适配于该槽孔(112d)中的销子(110a)，其中该销子(110a)通过该槽孔(112d)和该支架(110)相连。
5、如权利要求1-4中任意一项所述的用于研磨一棱柱状构件的装置，其中，该移动装置具有一用于支持该棱柱状构件(W)的支持装置，并且该移动装置可在该对第一研磨装置之间和该对第二研磨装置之间移动。
6、如权利要求1-5中任意一项所述的用于研磨一棱柱状构件的装置，其中，该研磨线(10)还包括一测量装置，该测量装置用于在将该棱柱状构件(W)移入该研磨线(10)之后并且在研磨该构件(W)之前测量该构件(W)的宽度和高度尺寸。
7、如权利要求1-6中任意一项所述的用于研磨一棱柱状构件的装置，其中，该传送线(1)还包括一用于将未经研磨的该棱柱状构件(W)传送至该工位(15)的送入线(2)和一用于将经过研磨的构件(W)从该工位(15)中移出的送出线(3)，其中该送入线(2)和该送出线(3)分别置于该工位(15)的两侧。
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