DE102015112527B4

DE102015112527B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Eingießen eines ringförmigen Kunststoffrahmens in eine Ausnehmung einer Läuferscheibe einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102015112527B4
Application number: DE102015112527.7A
Authority: DE
Inventors: Helge Möller; JöRN Kanzow
Original assignee: Lapmaster Wolters GmbH
Current assignee: Lapmaster Wolters GmbH
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: DE102015112527A1; SG10201605952TA; CN106514917A; CN106514917B; TWI642528B; US10987835B2; JP6858943B2; US20170028596A1; US20200114549A1; KR101855197B1; TW201706103A; US10543625B2; KR20170015241A; JP2017030354A

Abstract

Vorrichtung zum Eingießen eines ringförmigen Kunststoffrahmens (32) in eine Ausnehmung (16) einer Läuferscheibe (14) einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine, wobei die Ausnehmung (16) zum Halten eines Werkstücks während einer Doppelseitenbearbeitung in der Doppelseitenbearbeitungsmaschine dient, umfassend zwei Gießformteile (10, 12), die zwischen sich die Läuferscheibe (14) aufnehmen, und einen Gießkern (18), der bei zwischen den Gießformteilen (10, 12) aufgenommener Läuferscheibe (14) die Ausnehmung (16) teilweise ausfüllt, wobei der Gießkern (18) mindestens einen Gießkanal (22, 24) aufweist, der mit seinem einen Ende in ein für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehenes Formvolumen mündet, und der mit seinem anderen Ende mit einer Versorgung für plastifizierten Kunststoff (30) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gießformteile (10, 12) mindestens eine ringförmige Aufnahme aufweist, in die mindestens ein ringförmiger Gießformeinsatz (26, 26', 28) lösbar eingesetzt ist, so dass der mindestens eine ringförmige Gießformeinsatz (26, 26', 28) gemeinsam mit dem Gießkern (18) und dem Rand der Ausnehmung (16) das für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehene Formvolumen begrenzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eingießen eines ringförmigen Kunststoffrahmens in eine Ausnehmung einer Läuferscheibe einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine, wobei die Ausnehmung zum Halten eines Werkstücks während einer Doppelseitenbearbeitung in der Doppelseitenbearbeitungsmaschine dient, umfassend zwei Gießformteile, die zwischen sich die Läuferscheibe aufnehmen, und einen Gießkern, der bei zwischen den Gießformteilen aufgenommener Läuferscheibe die Ausnehmung teilweise ausfüllt, wobei der Gießkern mindestens einen Gießkanal aufweist, der mit seinem einen Ende in ein für den Kunststoffrahmen vorgesehenes Formvolumen mündet, und der mit seinem anderen Ende mit einer Versorgung für plastifizierten Kunststoff verbindbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Verfahren. Schließlich betrifft die Erfindung eine Läuferscheibe einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine.
Eine Doppelseitenbearbeitungsmaschine mit Läuferscheiben ist beispielsweise bekannt aus DE 102 28 441 B4 . Die Läuferscheiben weisen in der Regel mehrere Ausnehmungen auf, in denen Werkstücke, insbesondere Halbleiterscheiben, während der Bearbeitung in der Doppelseitenbearbeitungsmaschine schwimmend gehalten werden. Durch eine geeignete Kinematik wird erreicht, dass sich die Läuferscheiben durch den zwischen den Bearbeitungsscheiben gebildeten Arbeitsspalt bewegen, so dass die in den Ausnehmungen der Läuferscheiben gehaltenen Halbleiterscheiben zykloide Bahnen durch den Arbeitsspalt beschreiben. Die Läuferscheiben bestehen regelmäßig aus einem verschleißfesten Material, beispielsweise Metall. Um eine Beschädigung der Halbleiterscheiben zu vermeiden, wird der Rand der Ausnehmungen der Läuferscheiben üblicherweise mit einem Kunststoffrahmen versehen, der in einem Gussverfahren, beispielsweise einem Kunststoffspritzgussverfahren, in den konturierten Rand der Läuferscheibe eingegossen wird. Läuferscheiben für eine Doppelseitenbearbeitungsmaschine sind außerdem bekannt aus DE 10 2007 029 907 A1 , wobei in mindestens einer ersten Aussparung der Läuferscheibe ein Einlegering eingelegt ist, der eine zweite Aussparung zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks aufweist, wobei der Einlegering im Wesentlichen frei drehbar in der ersten Aussparung gelagert ist.
Es bestehen äußerst hohe Anforderungen an die zu erzeugende Geometrie der Halbleiterscheiben, beispielsweise von Silizium-Wafern. Diese Geometrie wird entscheidend von den bei der Bearbeitung eingesetzten Verbrauchsmaterialien beeinflusst. Beispielsweise beim Doppelseitenpolieren, sei es beim Abtragspolieren oder beim Haze-Free-Polieren, werden die Toleranzen für die globale Parallelität (GBIR), die lokale Ebenheit (SFQR), die Randebenheit (ESQFR) und die Krümmung der Ober- und Unterseite am Wafer am Halbleiterscheibenrand (ZDD) stetig geringer. Die Läuferscheiben und insbesondere die Kunststoffrahmen spielen dabei eine besondere Rolle, da sie die Interaktion eines auf die Arbeitsscheiben aufgebrachten Poliertuchs mit dem Waferrand beeinflussen. Der Kunststoffrahmen interagiert mit dem Poliertuch abhängig von seiner Dicke in Bezug auf die Halbleiterscheibendicke, wodurch wiederum der Polierdruck am Waferrand beeinflusst wird. So resultiert aus einer starken Poliertuchkompression durch den Kunststoffrahmen ein schwacher Druck der Poliertücher auf den Waferrand, und umgekehrt.
Für eine definierte Werkstückgeometrie, insbesondere auch am Werkstückrand, ist daher eine präzise Anordnung und Geometrie der Kunststoffrahmen von entscheidender Bedeutung. Mit den bekannten Verfahren können kritische Parameter, wie Ausrichtung des Kunststoffrahmens im Verhältnis zu dem Läuferscheibengrundkörper und damit eine definierte Stufenhöhe zwischen der Läuferscheibe und dem Kunststoffrahmen, nicht in gewünschter Weise kontrolliert werden. Dadurch kann es in Bezug auf die Läuferscheibe zu axial asymmetrisch angeordneten Kunststoffrahmen kommen. Dies wiederum führt zu einer ungleichen Krümmung der Halbleiterscheibenränder nach der Bearbeitung und damit auch eine Beeinträchtigung der lokalen Ebenheit. Auch eine bei bekannten Verfahren zum Herstellen der Kunststoffrahmen auftretende Streuung der Rahmengeometrien, insbesondere der Rahmendicken, führt zu unerwünschten Geometrieabweichungen der in der Maschine bearbeiteten Halbleiterscheiben. Auch kommt es im Zuge der bekannten Gussverfahren zu Geometrieabweichungen beispielsweise aufgrund des Schrumpfverhaltens des verwendeten Materials und der im Gussverfahren verwendeten Parameter.
Aus DD 2 32 877 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zahnriemenscheiben bekannt, bei dem als Ausgangsmodell für das Zahnprofil einer auf gießtechnischem Wege aus einem Plastwerkstoff hergestellten Zahnriemenscheibe ein für das entsprechende Zahnriemengetriebe verwendeter Zahnriemen dient. Aus DE 10 2010 044 223 A1 ist ein Anguss für ein Formwerkzeug zur Herstellung einer Fußprothese aus Kunststoffmaterial bekannt. Aus US 2010/0117262 A1 ist außerdem ein Zweikomponentenspritzgussverfahren bekannt.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, ein Verfahren und eine Läuferscheibe der eingangs genannten Art bereitzustellen, wobei die Geometrie und Anordnung der Kunststoffrahmen in Ausnehmungen der Läuferscheiben, und damit das Bearbeitungsergebnis von mit den Läuferscheiben bearbeiteten Werkstücken, in flexibler Weise präzise kontrolliert werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1, 7 und 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung und den Figuren.
Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass zumindest eines der Gießformteile mindestens eine ringförmige Aufnahme aufweist, in die mindestens ein ringförmiger Gießformeinsatz lösbar eingesetzt ist, so dass der mindestens eine ringförmige Gießformeinsatz gemeinsam mit dem Gießkern und dem Rand der Ausnehmung das für den Kunststoffrahmen vorgesehene Formvolumen begrenzt.
Die Erfindung löst die Aufgabe weiterhin durch ein Verfahren zum Eingießen eines ringförmigen Kunststoffrahmens in eine Ausnehmung einer Läuferscheibe einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine, wobei die Ausnehmung zum Halten eines Werkstücks während einer Doppelseitenbearbeitung in der Doppelseitenbearbeitungsmaschine dient, gekennzeichnet durch die Schritte:

- eine Läuferscheibe wird zwischen zwei Gießformteilen aufgenommen und mit einem Gießkern wird bei zwischen den Gießformteilen aufgenommener Läuferscheibe die Ausnehmung teilweise ausgefüllt, wobei der Gießkern mindestens einen Gießkanal aufweist, der mit seinem einen Ende in ein für den Kunststoffrahmen vorgesehenes Formvolumen mündet, und der mit seinem anderen Ende mit einer Versorgung für plastifizierten Kunststoff verbindbar ist,
- in mindestens eine ringförmige Aufnahme zumindest eines der Gießformteile wird mindestens ein ringförmiger Gießformeinsatz lösbar eingesetzt, so dass der mindestens eine ringförmige Gießformeinsatz gemeinsam mit dem Gießkern und dem Rand der Ausnehmung das für den Kunststoffrahmen vorgesehene Formvolumen begrenzt,
- anschließend wird plastifizierter Kunststoff aus der Versorgung über den mindestens einen Gießkanal des Gießkerns in das für den Kunststoffrahmen vorgesehene Formvolumen eingegossen,
- nach Erreichen einer ausreichenden Formstabilität des eingegossenen Kunststoffs wird die Läuferscheibe mit dem in die Ausnehmung eingegossenen Kunststoffrahmen entnommen.

Die Läuferscheibe kann beispielsweise aus einem Metallwerkstoff bestehen. Denkbar ist aber auch ein Kunststoffmaterial. Die Läuferscheibe besitzt mindestens eine, in der Regel mehrere Ausnehmungen, in denen während der Doppelseitenbearbeitung, beispielsweise einem Doppelseitenpolieren, Werkstücke, beispielsweise Halbleiterscheiben (Wafer), schwimmend gehalten sind. Wie eingangs erläutert, bewegen sich die Läuferscheiben während der Doppelseitenbearbeitung drehend durch den Arbeitsspalt zwischen den Arbeitsscheiben der Doppelseitenbearbeitungsmaschine, so dass die zu bearbeitenden Werkstücke zykloide Bahnen durch den Arbeitsspalt beschreiben. Die Werkstücke, beispielsweise Halbleiterscheiben, und die für sie vorgesehenen Ausnehmungen der Läuferscheibe können beispielsweise kreisförmig sein. Entsprechend kann der in die Ausnehmung eingegossene Kunststoffrahmen kreisringförmig sein. Er wird in einem Gussverfahren, beispielsweise einem Kunststoffspritzgussverfahren, an die die Ausnehmung begrenzende Innenfläche der Läuferscheibe angespritzt. Dies ist an sich bekannt. Es sind mit der Erfindung aber auch andere Gussverfahren denkbar, beispielsweise Schleudergussverfahren.
Erfindungsgemäß wird die Läuferscheibe zwischen den Gießformteilen insbesondere eingespannt. Die Gießformteile können Gießformplatten sein. Insbesondere können die Gießformteile Gießformhälften sein. Es können auch mehr als zwei Gießformteile vorgesehen sein. Die die Ausnehmung begrenzende Innenfläche der Läuferscheibe, die Gießformteile bzw. ihre ringförmigen Gießformeinsätze und der Gießkern begrenzen den den Kunststoffrahmen abbildenden Formhohlraum. In diesen Formhohlraum wird plastifizierter Kunststoff eingegossen, beispielsweise eingespritzt. Dazu weist der Gießkern mindestens einen Gießkanal auf, der einen Ends mit einer Versorgung für Kunststoffschmelze, beispielsweise aus einem Extruder, und anderen Ends mit dem Formhohlraum verbunden ist. Der Gießkern kann insbesondere mehrere derartige Gießkanäle besitzen. Natürlich können auch mehrere derartige Gießkerne vorgesehen sein.
Mindestens eines der Gießformteile weist mindestens eine ringförmige Aufnahme auf, in die mindestens ein ringförmiger Gießformeinsatz lösbar eingesetzt ist. Der mindestens eine ringförmige Gießformeinsatz begrenzt gemeinsam mit dem Gießkern und dem Rand der Ausnehmung das für den Kunststoffrahmen vorgesehen Formvolumen. Der mindestens eine Gießformeinsatz kann beispielsweise an dem mindestens einen Gießformteil verschraubt werden. Es sind aber auch andere Befestigungsarten denkbar. Die Gießformeinsätze können ebenso wie die Gießformteile beispielweise aus einem Metallwerkstoff bestehen. Sie können eine speziell an das zu gießende Kunststoffmaterial angepasste Oberflächenrauigkeit besitzen, um Anhaftungen des Schmelzmaterials zu vermeiden.
Die erfindungsgemäßen Gießformeinsätze in dem Gusswerkzeug erlauben in flexibler Weise ein präzises Kontrollieren der Lage und Geometrie, insbesondere Dicke, der eingegossenen Kunststoffrahmen im Verhältnis zu dem Grundkörper der Läuferscheibe. Durch die erfindungsgemäßen Gießformeinsätze kann die Lage des Kunststoffrahmens in einem Bereich von beispielsweise +/- 20 µm gegenüber der Oberseite bzw. Unterseite der Läuferscheibe eingestellt werden. Dadurch ergeben sich mögliche Dickendifferenzen zwischen dem Kunststoffrahmen und dem Läuferscheibengrundkörper von beispielsweise - 40 µm bis + 40 µm. Durch die erfindungsgemäßen ringförmigen Gießformeinsätze können Schwankungen der Dickenwerte der gegossenen Kunststoffrahmen minimiert werden. Es lässt sich in flexibler Weise eine gezielte Kunststoffrahmendicke zuverlässig einstellen. Gleiches gilt für Stufenmaße zwischen dem Kunststoffrahmen und dem Grundkörper der Läuferscheibe. Durch die erfindungsgemäße gezielte Einstellung der Kunststoffrahmengeometrie und -anordnung, einen geringen Einspritzdruck im Kunststoffspritzgussverfahren und eine homogene Kristallstruktur des Kunststoffes kann die Kunststoffrahmengeometrie optimal auf die Anforderungen des Doppelseitenbearbeitungsprozesses, insbesondere des Doppelseitenpolierprozesses, abgestimmt werden. Durch den Einsatz von Läuferscheiben mit erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffrahmen können Werkstücke, insbesondere Halbleiterscheiben, mit optimierter Geometrie hergestellt werden, was insbesondere auch für den Rand der Werkstücke gilt. So lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Streuung der Dicke der Kunststoffrahmen beispielsweise auf +/- 5 µm, vorzugsweise +/- 2 µm, weiter vorzugsweise +/- 1 µm, begrenzen.
Nach einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Gießformteile jeweils mindestens eine ringförmige Aufnahme aufweisen, in die jeweils mindestens ein ringförmiger Gießformeinsatz lösbar eingesetzt ist, so dass die ringförmigen Gießformeinsätze gemeinsam mit dem Gießkern und dem Rand der Ausnehmung das für den Kunststoffrahmen vorgesehene Formvolumen begrenzen. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt zur Erhöhung der Flexibilität und Präzision eine beidseitige Abbildung des Kunststoffrahmens durch lösbar in den Gießformteilen befestigte Gießformeinsätze.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mehrere unterschiedlich dimensionierte ringförmige Gießformeinsätze umfasst, die wahlweise in die mindestens eine ringförmige Aufnahme lösbar einsetzbar sind, so dass durch Einsetzen unterschiedlich dimensionierter ringförmiger Gießformeinsätze unterschiedlich dimensionierte Formvolumina für Kunststoffrahmen erzeugbar sind. Hierdurch wird die Flexibilität weiter erhöht. Mit nur einem Gießformwerkzeug können durch Austausch der ringförmigen Gießformeinsätze in einfacher und flexibler Weise unterschiedliche Kunststoffrahmengeometrien realisiert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das durch den mindestens einen ringförmigen Gießformeinsatz gemeinsam mit dem Gießkern und dem Rand der Ausnehmung begrenzte, für den Kunststoffrahmen vorgesehene Formvolumen in Axialrichtung der Ausnehmung eine größere Erstreckung besitzt als die Läuferscheibe. Durch diese Ausgestaltung kann trotz der im Zuge der Abkühlung und Aushärtung des Kunststoffes unvermeidbaren Schrumpfung ein Kunststoffrahmen ausgebildet werden mit gleicher Dicke wie die Läuferscheibe.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das für den Kunststoffrahmen vorgesehene Formvolumen einen oder mehrere Hohlräume für Speiser aufweisen. Es werden dann also in dem hergestellten Kunststoffrahmen Speiser bzw. Steiger ausgebildet, die einer Lunkerbildung im Zuge des Aushärteprozesses entgegenwirken.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, mit der der mindestens eine Gießkanal beheizt wird. Der Einsatz eines solchen Heißkanals führt zu einer gleichförmigen Temperatur der Kunststoffschmelze und die Fließwege können kurzgehalten werden. Außerdem kann dadurch der Einspritzdruck verringert werden, so dass eine optimale Abformung der präzisen Werkzeuggeometrie und insbesondere eine homogene Kristallisation des thermoplastischen Materials gewährleistet sind. Eine homogene Kristallisation führt zu einer größeren Maßhaltigkeit der hergestellten Kunststoffrahmen.
Durch die optimierte Angussgeometrie mit ausreichenden Bereichen zur Entlüftung der Gießform und einer regelmäßigen Anordnung von Speisern, wird das Niedrighalten der Einspritz- und Haltedrücke weiter vereinfacht.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sein.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Läuferscheibe einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine mit mindestens einer Ausnehmung und mindestens einem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in die mindestens eine Ausnehmung eingegossenen ringförmigen Kunststoffrahmen. Die Läuferscheibe kann insbesondere eine Läuferscheibe für eine Doppelseitenpoliermaschine sein.

Als Material für die Kunststoffrahmen kommen erfindungsgemäß beispielsweise die in der nachfolgenden Tabelle genannten thermoplastischen Materialien in Frage, wobei in der linken Spalte ungefüllte Materialien und in der rechten Spalte beispielsweise mit einem Faseranteil gefüllte bzw. versehene Materialien aufgeführt sind:

Thermoplastische Materialen
Ungefüllt	Gefüllt
PEEK	PPS GF 40
PTFE	PA 66 GF 50
PFA	PA 66 GF 25
PA 66	PBT GF 50
PET	PBT GF 30
PBT	PES GF 30
PES	PES GF 20
PA 6	PA6 GF 50
PEI	PA6 GF 25
PPSU	PEI GF 30
PSU	PSU GF 30
PA 12	PSU GF 20
PVDF	PA 12 GF 30
POM-H	PVDF CF 10
PP-H	PP GF 40 LF
PPO	PP GF 30
PC	PP GF 20
PE-HD	POM GF 25
PE-UHMW	PC GF 30
PC + ABS	PC GF 10 V0
ABS	PPO GF20
PE-LD	PC + ABS GF 20
PMMA	SAN GF 35
SAN	ABS GF17
PS

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:

1 eine Vorrichtung zum Eingießen eines ringförmigen Kunststoffrahmens in eine Ausnehmung einer Läuferscheibe einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine in einer Schnittansicht,
2 eine ausschnittsweise Vergrößerung eines in 1 schematisch bei A gezeigten Bereichs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Betriebszustand,
3 die Ansicht aus 2 in einem zweiten Betriebszustand,
4 die Ansicht aus 2 in einem dritten Betriebszustand,
5 die Ansicht aus 4 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
6 ausschnittsweise Schnittansichten von Läuferscheiben mit unterschiedlichen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kunststoffrahmen, und
7 einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Kunststoffrahmen.

Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. Die in 1 gezeigte Vorrichtung weist ein erstes Gießformteil 10, insbesondere eine erste Gießformhälfte, und ein zweites Gießformteil 12, insbesondere eine zweite Gießformhälfte, auf. Zwischen den Gießformteilen 10, 12 ist eine Läuferscheibe 14 einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine, insbesondere einer Doppelseitenpoliermaschine, eingespannt und so gehalten. Die Läuferscheibe 14 besitzt mehrere beispielsweise kreisförmige Ausnehmungen 16, von denen in 1 eine zu erkennen ist. In den Ausnehmungen 16 werden im Betrieb beispielsweise kreisförmige Halbleiterscheiben, zum Beispiel Silizium-Wafer, zur Bearbeitung in einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine schwimmend gehalten. Die in 1 gezeigte Vorrichtung weist darüber hinaus einen Gießkern 18 auf, der in die Ausnehmung 16 eingesetzt ist und diese bis auf einen ringförmigen Formhohlraum 20 ausfüllt. Bei den Bezugszeichen 22, 24 sind in 1 schematisch in dem Gießkern 18 ausgebildete Gießkanäle gezeigt. Der zentrale Gießkanal 22 ist an seinem in 1 oberen Ende mit einer nicht näher dargestellten Versorgung für Kunststoffschmelze, beispielsweise einem Extruder, verbunden. Die mit dem zentralen Gießkanal 22 verbundenen Gießkanäle 24 münden in den Formhohlraum 20. Im Betrieb wird Kunststoffschmelze aus der Versorgung durch die Gießkanäle 22, 24 in den Formhohlraum 20 geleitet, wie durch die Pfeile in 1 veranschaulicht.
In 2 ist zu erkennen, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Gießformteile 10, 12 jeweils eine ringförmige, beispielsweise kreisringförmige, Aufnahme aufweisen, wobei in den ringförmigen Aufnahmen jeweils ein ringförmiger, beispielsweise kreisringförmiger, Gießformeinsatz 26, 28 lösbar eingesetzt ist. Die Gießformeinsätze 26, 28 können beispielsweise mit den Gießformteilen 10, 12 verschraubt sein. Wie in 2 zu erkennen, wird der ebenfalls ringförmige, beispielsweise kreisringförmige, Formhohlraum 20 durch den Gießkern 18, den die Ausnehmung 16 bildenden Innenrand der Läuferscheibe 14 und die Innenseiten der ringförmigen Gießformeinsätze 26, 28 begrenzt. Dieser Formhohlraum 20 bildet das für den in die Läuferscheibe 14 einzugießenden Kunststoffrahmen vorgesehene Formvolumen.
In 3 ist der Betriebszustand kurz nach dem Eingießen von noch schmelzfähigem Kunststoff 30 über die Gießformkanäle 22, 24 in den Formhohlraum 20 dargestellt. In den 2 und 3 ist gut zu erkennen, dass der für den Kunststoffrahmen vorgesehene Formhohlraum 20 in Axialrichtung der Ausnehmung 16, in den 2 und 3 also von unten nach oben, eine größere Erstreckung besitzt als die Läuferscheibe 14. Entsprechend steht das in 3 noch fließfähige Kunststoffmaterial über die Oberseite und über die Unterseite der Läuferscheibe 14 etwas über. Durch diese Ausgestaltung wird die im Zuge der Abkühlung und Austrocknung des Kunststoffmaterials erfolgende Schrumpfung kompensiert. 4 zeigt den ausgehärteten Zustand des den Kunststoffrahmen bildenden Kunststoffmaterials 30. Wie in 4 gut zu erkennen, schließt in diesem ausgehärteten Zustand das Kunststoffmaterial 30 bündig mit der Oberseite und der Unterseite der Läuferscheibe 14 ab. Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass der beispielsweise in 3 zu erkennende Spalt zwischen der Oberseite bzw. der Unterseite der Läuferscheibe 14 und den zugeordneten Innenflächen der Gießformeinsätze 26, 28 so gering ist, dass das plastifizierte Kunststoffmaterial 30 aufgrund seiner Viskosität in diesen Spalt nicht eindringen kann.
Die Ausgestaltung der 5 unterscheidet sich von der in den 2 bis 4 gezeigten Ausgestaltung dadurch, dass der in das obere Gießformteil 10 eingesetzte ringförmige Gießformeinsatz 26' dicker ist als der in den 2 bis 4 gezeigte Ringformeinsatz 26. 5 zeigt dabei wiederum den abgekühlten und ausgehärteten Zustand des Kunststoffmaterials 30. In 5 ist zu erkennen, dass aufgrund der größeren Dicke des Gießformeinsatzes 26' der ausgehärtete Kunststoff 30 nicht ganz bis zu der Oberseite der Läuferscheibe 14 reicht.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit durch geeignete Wahl der jeweiligen Gießformeinsätze in flexibler Weise präzise gewünschte Geometrien der durch das Kunststoffmaterial 30 gebildeten Kunststoffrahmen erzeugen. Beispielhaft sind in 6 unterschiedliche mit der Erfindung mögliche Rahmengeometrien gezeigt.
In 7 ist ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugter Kunststoffrahmen 32 aus Veranschaulichungsgründen ohne die Läuferscheibe gezeigt. Es ist zu erkennen, dass der Kunststoffrahmen 32 an seinem Außenumfang eine Schwalbenschwanzgeometrie 34 aufweist, die zu einer entsprechenden Schwalbenschwanzgeometrie an der Innenfläche der Ausnehmung 16 der Läuferscheibe 14 korrespondiert. Bei den Bezugszeichen 36, 38 sind außerdem in regelmäßigen Abständen über die Innenseite des Kunststoffrahmens 32 verteilte Speiser bzw. Steiger zu erkennen, die im Zuge des Kunststoffspritzgussprozesses erzeugt wurden. Diese Speiser werden im Zuge der Fertigbearbeitung des Kunststoffrahmens 32 noch entfernt. Sie dienen insbesondere zur Vermeidung von Lunkerbildungen während des Kunststoffspritzgussprozesses und ermöglichen geringere Einspritz- und Haltedrücke. Dies wiederum führt zu einer homogeneren Kristallisation des Kunststoffmaterials 30 und damit einer besseren Formhaltigkeit der Kunststoffrahmen 32.
Mit der Erfindung lassen sich in Axialrichtung der Ausnehmungen von Läuferscheiben exakt zentrisch sitzende Kunststoffrahmen herstellen. Eine Dickenabweichung in dieser Axialrichtung kann beispielsweise auf +/- 5 µm, vorzugsweise +/- 2 µm, weiter vorzugsweise +/- 1 µm, begrenzt werden. Dies gilt insbesondere für jeden Ort der Kunststoffrahmen, der wenigstens 0,5 mm und höchstens 1 mm von einer Innenkante der Kunststoffrahmen entfernt liegt. Die Dickenabweichung der Kunststoffrahmen kann beispielsweise für mindestens 90% ihrer lateralen Ausdehnung in einem Bereich von 0,5 mm bis 1 mm von einer Innenkante der Kunststoffrahmen in einem Band von 10 µm, vorzugsweise von 4 µm, weiter vorzugsweise 2 µm, um einen Sollwert liegen.
Sämtliche angegebenen Werte sind auf Raumtemperatur und trockene Läuferscheiben bezogen, deren Kunststoffrahmen eine Wasseraufnahme nur über normale Umgebungsluft erfahren haben.

Claims

Vorrichtung zum Eingießen eines ringförmigen Kunststoffrahmens (32) in eine Ausnehmung (16) einer Läuferscheibe (14) einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine, wobei die Ausnehmung (16) zum Halten eines Werkstücks während einer Doppelseitenbearbeitung in der Doppelseitenbearbeitungsmaschine dient, umfassend zwei Gießformteile (10, 12), die zwischen sich die Läuferscheibe (14) aufnehmen, und einen Gießkern (18), der bei zwischen den Gießformteilen (10, 12) aufgenommener Läuferscheibe (14) die Ausnehmung (16) teilweise ausfüllt, wobei der Gießkern (18) mindestens einen Gießkanal (22, 24) aufweist, der mit seinem einen Ende in ein für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehenes Formvolumen mündet, und der mit seinem anderen Ende mit einer Versorgung für plastifizierten Kunststoff (30) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gießformteile (10, 12) mindestens eine ringförmige Aufnahme aufweist, in die mindestens ein ringförmiger Gießformeinsatz (26, 26', 28) lösbar eingesetzt ist, so dass der mindestens eine ringförmige Gießformeinsatz (26, 26', 28) gemeinsam mit dem Gießkern (18) und dem Rand der Ausnehmung (16) das für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehene Formvolumen begrenzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießformteile (10, 12) jeweils mindestens eine ringförmige Aufnahme aufweisen, in die jeweils mindestens ein ringförmiger Gießformeinsatz (26, 26', 28) lösbar eingesetzt ist, so dass die ringförmigen Gießformeinsätze (26, 26', 28) gemeinsam mit dem Gießkern (18) und dem Rand der Ausnehmung (16) das für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehene Formvolumen begrenzen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere unterschiedlich dimensionierte ringförmige Gießformeinsätze (26, 26', 28) umfasst, die wahlweise in die mindestens eine ringförmige Aufnahme lösbar einsetzbar sind, so dass durch Einsetzen unterschiedlich dimensionierter ringförmiger Gießformeinsätze (26, 26', 28) unterschiedlich dimensionierte Formvolumina für Kunststoffrahmen (32) erzeugbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den mindestens einen ringförmigen Gießformeinsatz (26, 26', 28) gemeinsam mit dem Gießkern (18) und dem Rand der Ausnehmung (16) begrenzte, für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehene Formvolumen in Axialrichtung der Ausnehmung (16) eine größere Erstreckung besitzt als die Läuferscheibe (14).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehene Formvolumen einen oder mehrere Hohlräume für Speiser (36, 38) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, mit der der mindestens eine Gießkanal (22, 24) beheizt wird.
Verfahren zum Eingießen eines ringförmigen Kunststoffrahmens (32) in eine Ausnehmung (16) einer Läuferscheibe (14) einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine, wobei die Ausnehmung (16) zum Halten eines Werkstücks während einer Doppelseitenbearbeitung in der Doppelseitenbearbeitungsmaschine dient, gekennzeichnet durch die Schritte: - eine Läuferscheibe (14) wird zwischen zwei Gießformteilen (10, 12) aufgenommen und mit einem Gießkern (18) wird bei zwischen den Gießformteilen (10, 12) aufgenommener Läuferscheibe (14) die Ausnehmung (16) teilweise ausgefüllt, wobei der Gießkern (18) mindestens einen Gießkanal (22, 24) aufweist, der mit seinem einen Ende in ein für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehenes Formvolumen mündet, und der mit seinem anderen Ende mit einer Versorgung für plastifizierten Kunststoff (30) verbindbar ist, - in mindestens eine ringförmige Aufnahme zumindest eines der Gießformteile (10, 12) wird mindestens ein ringförmiger Gießformeinsatz (26, 26', 28) lösbar eingesetzt, so dass der mindestens eine ringförmige Gießformeinsatz (26, 26', 28) gemeinsam mit dem Gießkern (18) und dem Rand der Ausnehmung (16) das für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehene Formvolumen begrenzt, - anschließend wird plastifizierter Kunststoff (30) aus der Versorgung über den mindestens einen Gießkanal (22, 24) des Gießkerns (18) in das für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehene Formvolumen eingegossen, - nach Erreichen einer ausreichenden Formstabilität des eingegossenen Kunststoffs (30) wird die Läuferscheibe (14) mit dem in die Ausnehmung (16) eingegossenen Kunststoffrahmen (32) entnommen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in jeweils mindestens eine ringförmige Aufnahme der Gießformteile (10, 12) jeweils mindestens ein ringförmiger Gießformeinsatz (26, 26', 28) lösbar eingesetzt wird, so dass die ringförmigen Gießformeinsätze (26, 26', 28) gemeinsam mit dem Gießkern (18) und dem Rand der Ausnehmung (16) das für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehene Formvolumen begrenzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Eingießen unterschiedlich dimensionierter Kunststoffrahmen (32) in unterschiedliche Läuferscheiben (14) unterschiedlich dimensionierte ringförmige Gießformeinsätze (26, 26', 28) in die mindestens eine ringförmige Aufnahme eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den mindestens einen ringförmigen Gießformeinsatz (26, 26', 28) gemeinsam mit dem Gießkern (18) und dem Rand der Ausnehmung (16) begrenzte, für den Kunststoffrahmen (32) vorgesehene Formvolumen in Axialrichtung der Ausnehmung (16) eine größere Erstreckung besitzt als die Läuferscheibe (14).
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kunststoffrahmen (32) ein oder mehrere Speiser (36, 38) ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Gießkanal (22, 24) zumindest während des Eingießens des plastifizierten Kunststoffs (30) beheizt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchgeführt wird.
Läuferscheibe (14) einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine mit mindestens einer Ausnehmung (16) und mindestens einem mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13 in die mindestens eine Ausnehmung (16) eingegossenen ringförmigen Kunststoffrahmen (32).