DD251102A1

DD251102A1 - DEVICE FOR PNEUMATIC TENSIONING

Info

Publication number: DD251102A1
Application number: DD29256586A
Authority: DD
Inventors: Bernd Kreinsen; Peter Schalk; Ulrich Van De Loo
Original assignee: Geraete & Regler Werke Veb
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1987-11-04

Abstract

Die Vorrichtung dient zum Fixieren von Werkstuecken fuer die mechanische Feinbearbeitung bzw. fuer Messvorgaenge, wobei das Werkstueck auf einer Dreipunktauflage aufliegt. Die Aufgabe besteht darin, eine Fixierung des Werkstueckes durch Formschluss zu erreichen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass das Werkstueck durch einen Spanngummi auf der Aufspannflaeche unter gleichzeitiger Entlastung durch eine Stuetzmembran gehalten wird. Anwendungsgebiet ist die Bearbeitung von Siliziumplatten. Fig. 2The device is used for fixing workpieces for mechanical fine machining or for Messvorgaenge, wherein the workpiece rests on a three-point support. The task is to achieve a fixation of Werkstueckes by positive engagement. The essence of the invention is that the workpiece is held by a clamping rubber on the Aufspannflaeche while relieving a Stuetzmembran. Field of application is the processing of silicon plates. Fig. 2

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Vorrichtung zum pneumatischen Aufspannen dient zum Fixieren von Werkstücken für die mechanische Feinbearbeitung bzw. für Meßvorgänge. Das Werkstück wird durch eine Dreipunktauflage in einer definierten Ebene aufgespannt. Eine Entlastung sorgt dafür, daß im aufgespannten Zustand nur unwesentliche Biegekräfte auf das Werkstück wirken. Vorteilhaft läßt sich die Vorrichtung zur Bestimmung von Werkstückstärken, z. B. die Stärke von bearbeiteten Siliziumscheiben, verwenden.The device for pneumatic clamping is used for fixing workpieces for mechanical finishing or for measuring operations. The workpiece is clamped by a three-point support in a defined plane. A relief ensures that act in the clamped state only insignificant bending forces on the workpiece. Advantageously, the device for determining workpiece thicknesses, z. As the strength of machined silicon wafers use.

Characteristic of the known technical solutions

In der DD-PS 203854 ist eine pneumatische Spannvorrichtung beschrieben, die ihren Einsatz bei der mechanischen Bearbeitung sowie bei Meßvorgängen speziell von Siliziumscheiben findet.In DD-PS 203854 a pneumatic tensioning device is described, which finds its use in mechanical processing as well as in measuring operations especially of silicon wafers.

Die Spannvorrichtung enthält einen Grundkörper mit einer erhöhten Randzone. Auf dieser Randzone ist die Werkstückaufnahme angeordnet. Durch den erhöhten Rand des Grundkörpers besteht zwischen diesem und der Werkstückaufnahme ein als Unterdruckkammer bezeichneter Hohlraum. Die Unterdruckkammer kann mit einer Vakuumpumpe verbunden werden. Auf der Werkstückaufnahme befindet sich über der Vakuumkammer die Aufspannfläche für das zu bearbeitende Werkstück. Die Aufspannfläche ist von einem Nutensystem durchzogen, das durch Bohrungen mit der Unterdruckkammer verbunden ist. Auf dem Rand der Werkstückaufnahme ist ein Aufsatz befestigt, auf dessen Auflagefläche ein Rahmen mit einem Spanngummi aufgebracht ist. Der Spanngummi befindet sich in Höhe der Werkstückoberseite und weist an den Stellen, an denen das Werkstück bearbeitet werden soll, Öffnungen auf. Zum Spannen wird die Unterdruckkammer an eine Vakuumpumpe angeschlossen. Durch die Nuten wird die Luft aus dem vom Spanngummi, vom Werkstück, vom Aufsatz und von der Aufspannfläche begrenzten Raum evakuiert. Der Spanngummi wird durch den äußeren Luftdruck auf vom Werkstück freie Teile der Aufspannfläche gedrückt und bildet somit eine formschlüssige Verbindung, die das Werkstück in seiner Lage fixiert. Für Meßzwecke (Bestimmung der Werkstückstärke) ist es erforderlich, das Werkstück auf einer durch drei Auflagepunkte definierten Ebene zu positionieren. Bringt man auf der Aufspannfläche der DD-PS 203854 Auflagepunkte an, so wird beim Evakuieren der Luft auch unter dem Werkstück Unterdruck gebildet. Die Druckdifferenz zwischen Werkstückoberseite (Atmosphäre) und Werkstückunterseite (Unterdruck) bedingt eine Kraftwirkung auf das Werkstück, was zu einer unerwünschten Durchbiegung führt. Meßergebnisse werden verfälscht.The tensioning device includes a base body with a raised edge zone. On this edge zone, the workpiece holder is arranged. Due to the raised edge of the base body there is a cavity designated as a vacuum chamber between it and the workpiece holder. The vacuum chamber can be connected to a vacuum pump. On the workpiece holder is located above the vacuum chamber, the clamping surface for the workpiece to be machined. The clamping surface is traversed by a groove system which is connected by bores to the vacuum chamber. On the edge of the workpiece holder an attachment is fixed, on the support surface of a frame is applied with a rubber clamping. The clamping rubber is located at the height of the workpiece top and at the points where the workpiece is to be processed, openings on. For clamping, the vacuum chamber is connected to a vacuum pump. Through the grooves, the air is evacuated from the space bounded by the clamping rubber, the workpiece, the attachment and the clamping surface. The clamping rubber is pressed by the external air pressure on the workpiece-free parts of the clamping surface and thus forms a positive connection, which fixes the workpiece in its position. For measuring purposes (determination of the workpiece thickness), it is necessary to position the workpiece on a plane defined by three support points. Bringing on the clamping surface of DD-PS 203854 points of support, then vacuum is formed when evacuating the air under the workpiece. The pressure difference between the workpiece top side (atmosphere) and workpiece underside (negative pressure) causes a force on the workpiece, which leads to an undesirable deflection. Measurement results are corrupted.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in einer Vorrichtung zum pneumatischen Aufspannen, bei der das Werkstück durch eine Dreipunktauflage auf Spitzen in einer definierten Ebene fixiert wird, die Vorrichtung ist so zu gestalten, daß beim Aufspannen keine wesentlichen Durchbiegungen des Werkstückes entstehen.The object of the invention is a device for pneumatic clamping, in which the workpiece is fixed by a three-point support on tips in a defined plane, the device is to be designed so that during clamping no significant deflections of the workpiece arise.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, eine Vorrichtung o. g. Art zu schaffen, bei der die Fixierung des Werkstücks im wesentlichen durch Formschluß erreicht wird.The object to be solved by the invention is to provide a device o. To create a type in which the fixation of the workpiece is achieved essentially by positive engagement.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in einem durch die drei Auflagepunkte umschriebenen Stützbereich der Aufspannfläche eine Stützmembran angeordnet ist, deren vom Werkstück abgewandten Seite mit der Atmosphäre verbundenThe essence of the invention is that in a circumscribed by the three support points support area of the clamping surface, a support membrane is arranged, whose side facing away from the workpiece connected to the atmosphere

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird durch die Beschreibung ihrer Arbeitsweise erläutert. Ausgangspunkt ist die Vorrichtung mit abgenommenem Rahmen. Das Werkstück wird auf die Dreipunktauflage aufgesetzt. Der Abstand der Auflagepunkte untereinander ist so gewählt, daß das Werkstück nur wenig über den von den Auflagepunkten umschriebenen Bereich der Aufspannfläche — Stützbereich — übersteht. Auf den Rand der Werkstückaufnahme wird der Rahmen mit dem Spanngummi gesetzt. Der Spanngummi legt sich auf den Rand des Werkstückes, wobei die zu bearbeitenden Werkstückteile frei bleiben. Aus dem vom Werkstück und Spanngummi abgedeckten Raum über der Aufspannfläche wird über das Nutensystem die Luft evakuiert. Der Spanngummi legt sich an die Konturen des Werkstückes und an die Aufspannfläche an. Der Winkel des Spanngummis beim Übergang von der Werkstückkante zur Aufspannfläche bewirkt dadurch, daß die Gummistärke annähernd dem Abstand Werkstück-Auflage entspricht, die formschlüssige Verbindung. Gleichzeitig legt sich die Stützmembran an die Werkstückunterseite. Im Stützbereich besteht somit keine Druckdifferenz zwischen Werkstückoberseite- und -Unterseite; das Werkstück wird im wesentlichen durch den Formschluß des Spanngummis unter gleichzeitiger Abstützung durch die Stützmembran fixiert. Es erfolgt praktisch keine Durchbiegung des Werkstückes. Durch Belüften des Nutensystems wird der Spanngummi entspannt. Der Rahmen kann abgenommen und das Werkstück entnommen werden.The device according to the invention will be explained by the description of its operation. The starting point is the device with the frame removed. The workpiece is placed on the three-point support. The distance between the support points is selected so that the workpiece only slightly beyond the circumscribed by the support points area of the clamping surface - support area - survives. On the edge of the workpiece holder, the frame is set with the clamping rubber. The clamping rubber lies on the edge of the workpiece, leaving the workpiece parts to be machined free. The air is evacuated via the groove system from the space covered by the workpiece and clamping rubber over the clamping surface. The tensioning rubber adapts to the contours of the workpiece and to the clamping surface. The angle of the clamping rubber during the transition from the workpiece edge to the clamping surface causes characterized in that the rubber thickness approximately equal to the distance workpiece support, the positive connection. At the same time, the support membrane lays on the underside of the workpiece. In the support area there is thus no pressure difference between the workpiece top and bottom side; the workpiece is essentially fixed by the positive engagement of the clamping rubber with simultaneous support by the support membrane. There is virtually no deflection of the workpiece. By venting the groove system, the tension rubber is relaxed. The frame can be removed and the workpiece removed.

embodiment

Das Ausführungsbeispiel wird anhand von Figuren beschrieben.The embodiment will be described with reference to figures.

Im Ausführungsbeispiel wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit kreisförmigen Grundriß gewählt. Figur 1 zeigt die Vorrichtung im entspannten Zustand. Die Oberseite der Werkstückaufnahme 1 wird als Aufspannfläche 2 bezeichnet. In der Mitte der Aufspannfläche 2 sind die Auflagepunkte 6 der Dreipunktauflage angeordnet, auf denen das Werkstück 14 positioniert ist. Der von den Auflagepunkten 6 umschriebene Bereich der Aufspannfläche 2 bildet den Stützbereich 3. Hier befindet sich die Stützmembran 10. Die Aufspannfläche 2 enthält das Nutensystem 5 mit der äußeren Ringnut 5.1 am Rand 4 der Werkstückaufnahme, der inneren Ringnut 5.2 unter dem Randbereich des Werkstückes 14 und den Bohrungen 5.3. Die Aufspannfläche 2 wurde zum Rand hin abfallend gestaltet, um sicheren Kühlmittelablauf zu gewährleisten. Auf den Rand 4 der Werkstückaufnahme 1 ist der Rahmen 7 mit dem Spanngummi 8 aufgesetzt. Der Spanngummi 8 enthält im zu bearbeitenden Bereich des Werkstückes die Arbeitsöffnung 9. Innerhalb der Stützmembran 10 ist die Kammer 11 angeordnet, die durch den Kanal 12 mit der Atmosphäre verbunden ist. Die Stützmembran 10 ist am Rand der Kammer befestigt. Ein Stützkörper 13 sichert die dargestellte Lage der Stützmembran 10 im Stützbereich 3. Über die Bohrungen 5.3 des Nutensystems 5 wird die Luft unterhalb des Werkstückes 14 und des Spanngummis 8 evakuiert. Der Spanngummi legt sich fest auf die vom Werkstück 14 freien Bereiche der Aufspannfläche 2 und an die Konturen des Werkstückes 14 an.In the embodiment, a device according to the invention is selected with a circular plan. FIG. 1 shows the device in the relaxed state. The top of the workpiece holder 1 is referred to as a clamping surface 2. In the middle of the clamping surface 2, the support points 6 of the three-point support are arranged, on which the workpiece 14 is positioned. The area defined by the support points 6 area of the clamping surface 2 forms the support area 3. Here is the support membrane 10. The clamping surface 2 includes the groove system 5 with the outer annular groove 5.1 at the edge 4 of the workpiece holder, the inner annular groove 5.2 under the edge region of the workpiece 14th and the holes 5.3. The clamping surface 2 was designed sloping towards the edge to ensure safe coolant flow. On the edge 4 of the workpiece holder 1, the frame 7 is placed with the clamping rubber 8. The clamping rubber 8 contains the work opening 9 in the area to be machined of the workpiece. Within the supporting membrane 10, the chamber 11 is arranged, which is connected through the channel 12 with the atmosphere. The support membrane 10 is attached to the edge of the chamber. A support body 13 secures the position shown of the support membrane 10 in the support area 3. About the holes 5.3 of the groove system 5, the air below the workpiece 14 and the clamping rubber 8 is evacuated. The tensioning rubber lays firmly on the areas of the clamping surface 2 that are free of the workpiece 14 and on the contours of the workpiece 14.

Die Stützmembran 10 legt sich im Stützbereich 3 von unten an das Werkstück 14. Dieser Zustand ist in Figur 2 dargestellt. Neben der formschlüssigen Halterung des Werkstücks treten kraftschlüssige Spannkomponenten auf, die auf Dehnkräfte des Spanngummis und auf die Kraftwirkung, die aus dem Vakuum unter den nichtabgestützten Stellen des Werkstückes resultiert, zurückzuführen sind. Durch konstruktive Gestaltung der Vorrichtung sind diese kraftschlüssigen Komponenten minimiert.The support membrane 10 settles in the support area 3 from below to the workpiece 14. This state is shown in Figure 2. In addition to the positive retention of the workpiece occur frictional clamping components, which are due to the expansion forces of the clamping rubber and the force resulting from the vacuum under the non-supported points of the workpiece. By constructive design of the device these non-positive components are minimized.

Claims

1. A device for pneumatic clamping of workpieces with a workpiece holder with a traversed by a Nutensystem, a three-point support containing clamping surface, wherein the clamping surface of the workpiece holder is greater than the base surface of the workpiece, with an attachable to the workpiece holder frame on which a one Arbeitsöffnung exhibiting Clamping rubber is fixed, characterized in that in a by the three support points (6) circumscribed support region (3) of the clamping surface (2) a support membrane (10) is arranged, the workpiece (14) facing away from the atmosphere is connected.

2. Apparatus for pneumatic clamping of workpieces according to item 1, characterized in that for connecting the workpiece (14) facing away from the supporting membrane (10) with the atmosphere, a channel (12) is present, in a below the support membrane (10 ) arranged chamber (11) opens.

3. A device for pneumatic clamping of workpieces according to item 2, characterized in that the supporting membrane (10) is attached to the edge of the chamber (11) and that the chamber (11) includes a support body (13).

4. Apparatus for pneumatic clamping of workpieces according to one of the preceding points, characterized in that the clamping surface (2) to the edge (4) is sloping down.