DE102020209028A1

DE102020209028A1 - Schleifvorrichtung

Info

Publication number: DE102020209028A1
Application number: DE102020209028.9A
Authority: DE
Inventors: Jiro Genozono
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2021-01-28
Also published as: JP2021020269A; JP7364385B2; US20210023674A1; US11285578B2

Abstract

Eine Höhe einer oberen Fläche eines Subspanntischs wird gemessen, während ein erster Kontakt einer Halteflächenmesseinheit mit der oberen Fläche des Subspanntischs in Kontakt gebracht ist. Zudem wird eine Höhe einer Haltefläche eines Spanntischs gemessen, während ein zweiter Kontakt einer Höhenmesseinheit für eine obere Fläche mit der Haltefläche des Spanntischs in Kontakt gebracht ist. Eine erste Differenz als eine Differenz zwischen der Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs und der Höhe der Haltefläche des Spanntischs wird berechnet. Nachdem ein Werkstück an der Haltefläche gehalten wird, wird die Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs erneut durch die Halteflächenmesseinheit berechnet. Zudem wird der zweite Kontakt der Höhenmesseinheit für eine obere Fläche durch vertikales Bewegen der Höhenmesseinheit für eine obere Fläche über eine Verwendung eines Messeinheit-Bewegungsmechanismus mit der oberen Fläche des Werkstücks in Kontakt gebracht, und die Höhe der oberen Fläche des Werkstücks wird gemessen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung.
BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
Eine Schleifvorrichtung, die ein Werkstück schleift, schließt einen Höhenmesssensor für eine Haltefläche, der eine Höhe einer Haltefläche eines Spanntischs misst, und einen Höhenmesssensor für eine obere Fläche, der eine Höhe einer oberen Fläche des an der Haltefläche gehaltenen Werkstücks misst, ein. Eine Dicke des Werkstücks wird durch Erhalten einer Differenz zwischen der Höhe der Haltefläche, die durch den Höhenmesssensor für eine Haltefläche gemessen wird, und der Höhe der oberen Fläche des Werkstücks, die durch den Höhenmesssensor für eine obere Fläche gemessen wird, berechnet.
Beim Berechnen eines Abnutzungsbetrags der Schleifsteine, die zu der Schleifvorrichtung gehören, wird das an der Haltefläche gehaltene Werkstück durch Herunterdrücken der Schleifsteine gegen das Werkstück geschliffen, bis die wie oben beschrieben berechnete Dicke zu einer im Voraus eingestellten Dicke wird, und eine Höhenposition der Schleifsteine, wenn das Schleifen beendet ist, wird in einer zu der Schleifvorrichtung gehörenden Speichervorrichtung oder Ähnlichem gespeichert. Zudem wird die Höhe der Schleifsteine, wenn die unteren Flächen der Schleifsteine mit der Haltefläche in Kontakt sind, im Voraus als eine Referenzhöhe gespeichert, und eine Differenz zwischen einer Höhenposition, die zum Zeitpunkt eines Endes des Schleifens um die Dicke des Werkstücks höher ist als die Referenzhöhe und der Position der Schleifsteine, wenn das Schleifen beendet ist, wird als Abnutzungsbetrag des Schleifsteins berechnet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn das Werkstück eine große Dicke aufweist, kann der Höhenmesssensor für eine obere Fläche jedoch nicht zu der oberen Fläche des Werkstücks angehoben werden und kann die Höhe der oberen Fläche des Werkstücks nicht messen. Wenn die Haltefläche zudem schmutzig wird, kann die Dicke des Werkstücks nicht auf normale Weise gemessen werden.
Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schleifvorrichtung bereitzustellen, welche die Dicke eines Werkstücks selbst dann messen kann, wenn die Dicke des Werkstücks groß ist, ohne durch Schmutz an der Haltefläche eines Spanntischs beeinflusst zu werden und zudem einen Abnutzungsbetrag der Schleifsteine erkennen kann.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schleifvorrichtung bereitgestellt, die einen Spanntisch, der eingerichtet ist, ein Werkstück an einer Haltefläche zu halten, eine Schleifeinheit, die eingerichtet ist, eine obere Fläche des an der Haltefläche gehaltenen Werkstücks durch eine untere Fläche eines Schleifsteins zu schleifen, einen Schleifzuführmechanismus, der eingerichtet ist, die Schleifeinheit in einer Richtung senkrecht zu der Haltefläche zum Schleifen zuzuführen, eine Höhenmesseinheit für eine Haltefläche, die eingerichtet ist, eine Höhe der Haltefläche zu messen, eine Höhenmesseinheit für eine obere Fläche, die eingerichtet ist, eine Höhe der oberen Fläche des an der Haltefläche gehaltenen Werkstücks zu messen, einen Subspanntisch, der so angeordnet ist, dass er um einen vorbestimmten Abstand in einer horizontalen Richtung von dem Spanntisch getrennt ist, einen Messeinheit-Bewegungsmechanismus, der eingerichtet ist, eine Basis in der Schleifzuführrichtung zu bewegen, an der die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche und die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche angeordnet sind, und einen Dickenberechnungsabschnitt aufweist, der eingerichtet ist, die Basis durch den Messeinheit-Bewegungsmechanismus zu bewegen und eine Dicke des Werkstücks unter Verwendung jeweils gemessener Werte der Höhenmesseinheit für eine obere Fläche und der Höhenmesseinheit für eine Haltefläche zu berechnen. Der Dickenberechnungsabschnitt berechnet eine erste Differenz zwischen der Höhe der Haltefläche, wobei die Höhe der Haltefläche durch die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche gemessen wird, und einer Höhe einer oberen Fläche des Subspanntischs, wobei die Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs durch die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche gemessen wird, berechnet eine zweite Differenz zwischen der Höhe der oberen Fläche des an der Haltefläche gehaltenen Werkstücks, wobei die Höhe der oberen Fläche des Werkstücks durch die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche gemessen wird, und der Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs, wobei die Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs durch die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche gemessen wird, und berechnet die Dicke des Werkstücks durch Subtrahieren der ersten Differenz von der zweiten Differenz.
Vorzugsweise weist die oben beschriebene Schleifvorrichtung ferner eine Speichereinheit, die eingerichtet ist, eine Höhe der unteren Fläche des Schleifsteins zu speichern, die mit der Haltefläche in Kontakt gebracht wird, und einen Abnutzungsbetrag-Berechnungsabschnitt auf, der eingerichtet ist, einen Abnutzungsbetrag des Schleifsteins durch Addieren der Dicke des Werkstücks, die durch den Dickenberechnungsabschnitt zu einem Zeitpunkt eines Endes eines Schleifens berechnet wird, zu dem in der Speichereinheit gespeicherten Wert und durch Subtrahieren einer Höhenposition des Schleifsteins zum Zeitpunkt des Endes des Schleifens von einem sich ergebenden Additionswert zu berechnen.
Die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche und die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche können unter Verwendung des Messeinheit-Bewegungsmechanismus, der zu der Schleifvorrichtung gehört, angehoben und abgesenkt werden, und ein erster Kontakt der Höhenmesseinheit für eine Haltefläche kann durch Anordnen des Subspanntischs in der Nähe des Spanntischs mit der oberen Fläche des Subspanntischs in Kontakt gebracht werden.
Folglich kann die Dicke des Werkstücks gemessen werden, ohne durch Schmutz an der Haltefläche beeinflusst zu werden, indem ein zweiter Kontakt der Höhenmesseinheit für eine obere Fläche mit der Haltefläche des Spanntischs in Kontakt gebracht wird, während der erste Kontakt als der Kontakt mit der oberen Fläche des Subspanntischs eingestellt wird, die erste Differenz als eine Differenz zwischen der Höhe der Haltefläche und der Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs erhalten wird, dann der zweite Kontakt mit der oberen Fläche des Werkstücks in Kontakt gebracht wird, während der erste Kontakt mit der oberen Fläche erneut in einem Zustand in Kontakt ist, in dem das Werkstück an der Haltefläche gehalten wird, die zweite Differenz als eine Differenz zwischen der Höhe der oberen Fläche des Werkstücks und der Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs und Subtrahieren der ersten Differenz von der zweiten Differenz erhalten wird.
Zudem kann ein Abnutzungsbetrag des Schleifsteins durch Speichern der Höhe der unteren Fläche des Schleifsteins, wenn die untere Fläche des Schleifsteins mit der Haltefläche in Kontakt ist, und der Höhe der unteren Fläche des Schleifsteins zum Zeitpunkt eines Endes eines Schleifens in der zu der Schleifvorrichtung gehörenden Speichereinheit, Addieren der Dicke des Werkstücks zu dem Wert der Höhe der unteren Fläche des Schleifsteins, wenn die untere Fläche des Schleifsteins mit der Haltefläche in Kontakt ist, und Subtrahieren der Höhe der unteren Fläche des Schleifsteins zum Zeitpunkt eines Endes des Schleifens von einem sich ergebenden Additionswert erkannt werden.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche, unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung wird hierdurch am besten verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine gesamte Schleifvorrichtung veranschaulicht;
2 ist eine Schnittansicht der Schleifvorrichtung von einer Seite in einem Zustand, in dem ein Kontakt einer Höhenmesseinheit für eine obere Fläche mit einer Haltefläche eines Spanntischs in Kontakt ist; und
3 ist eine Schnittansicht der von der Seite betrachteten Schleifvorrichtung in einem Zustand, in dem der Kontakt ein Kontakt der Höhenmesseinheit für eine obere Fläche mit einer oberen Fläche eines Werkstücks ist, das an der Haltefläche des Spanntischs gehalten wird.

AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Aufbau einer Schleifvorrichtung
Eine in 1 veranschaulichte Schleifvorrichtung 1 ist eine Schleifvorrichtung, die unter Verwendung einer Schleifeinheit 3 ein Werkstück W schleift, wie zum Beispiel einen Halbleiterwafer oder Ähnliches, der an einer Haltefläche 20a des Spanntischs 2 gehalten wird. Im Folgenden wird ein Aufbau der Schleifvorrichtung 1 beschrieben. Die Schleifvorrichtung 1 schließt eine Vorrichtungsbasis 10, die sich in einer Y-Achsenrichtung erstreckt, und eine Säule 11 ein, die auf der Seite einer +Y-Richtung der Vorrichtungsbasis 10 aufgerichtet ist.
Eine Seitenfläche auf der Seite einer -Y-Richtung der Säule 11 ist mit einem Schleifzuführmechanismus 4 versehen, der die Schleifeinheit 3 anhebbar und absenkbar unterstützt. Die Schleifeinheit 3 schließt eine Spindel 30 mit einer Rotationsachse 35 in einer Z-Achsenrichtung, ein Gehäuse 31, das die Spindel 30 drehbar unterstützt, einen Spindelmotor 32, der die Spindel 30 in Rotationsrichtung um die Rotationsachse 35 antreibt, eine ringförmige Halterung 33, die mit einem unteren Ende der Spindel 30 verbunden ist, und ein Schleifrad 34 ein, das abnehmbar an einer unteren Fläche der Halterung 33 angebracht ist.
Das Schleifrad 34 schließt eine Radbasis 341 und mehrere im wesentlichen rechtwinklige quaderförmige Schleifsteine 340 ein, die ringförmig an einer unteren Fläche der Radbasis 341 angeordnet sind. Untere Flächen 340b der Schleifsteine 340 bilden eine Schleiffläche zum Schleifen des Werkstücks W aus.
Der Schleifzuführmechanismus 4 schließt eine Kugelspindel 40, die in der Z-Achsenrichtung eine Rotationsachse 45 aufweist, ein Paar Führungsschienen 41, das parallel zu der Kugelspindel 40 angeordnet ist, einen Z-Achsenmotor 42, der die Kugelspindel 40 um die Rotationsachse 45 dreht, eine Hebe- und Senkplatte 43, deren innere Mutter auf die Kugelspindel 40 geschraubt ist und dessen Seitenabschnitt mit den Führungsschienen 41 in verschiebbarem Kontakt ist, und einen Halter 44 ein, der mit der Hebe- und Senkplatte 43 gekoppelt ist und die Schleifeinheit 3 unterstützt.
Wenn der Z-Achsenmotor 42 die Kugelspindel 40 antreibt und sich die Kugelspindel 40 um die Rotationsachse 45 dreht, bewegt sich die Hebe- und Senkplatte 43 dementsprechend vertikal in der Z-Achsenrichtung, während sie durch die Führungsschienen 41 geführt wird, und die Schleifeinheit 3, die durch den Halter 44 gehalten wird, bewegt sich dementsprechend in einer Richtung senkrecht zu der Haltefläche 20a (Z-Achsenrichtung).
Die Schleifvorrichtung 1 schließt eine Höhenerkennungseinheit für eine untere Fläche 81 ein, die eine Höhe der unteren Fläche 340b der Schleifsteine 340 erkennt. Die Höhenerkennungseinheit für eine untere Fläche 81 schließt zum Beispiel eine Skala 810, die an einer Seitenfläche auf der Seite der -Y-Richtung der Führungsschienen 41 angeordnet ist, und eine Leseeinheit 811 ein, die an einer Seitenfläche auf der Seite einer +X-Richtung der Hebe- und Senkplatte 43 und bei einer Position benachbart zu der Skala 810 angeordnet ist.
Die Leseeinheit 811 weist zum Beispiel einen optischen Erkennungsmechanismus oder Ähnliches auf, der Licht liest, das von Unterteilungen reflektiert wird, die an der Skala 810 ausgebildet sind. Die Leseeinheit 811 kann somit die Unterteilungen an der Skala 810 erkennen. Die Leseeinheit 811 ist elektrisch mit einer Speichereinheit 83 verbunden, die ein Speicherelement, wie zum Beispiel einen Speicher oder Ähnliches, aufweist. Wenn sich die Hebe- und Senkplatte 43 zu einem Zeitpunkt einer Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Schleifsteine 340 in der Z-Achsenrichtung vertikal in der Z-Achsenrichtung bewegt, bewegt sich auch die Leseeinheit 811 in vertikaler Richtung und eine Höhenposition der Leseeinheit 811 wird verändert.
Die Höhenerkennungseinheit für eine untere Fläche 81 kann den Wert einer abgewiesenen Unterteilung auf der Skala 810 in der Speichereinheit 83 speichern. Die Höhenposition der Leseeinheit 811 steht mit der Höhe der unteren Fläche 340b der Schleifsteine 340 in Zusammenhang. Die Höhe der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 kann auf Grundlage der Höhenposition der Leseeinheit 811 gemessen werden, und der gemessene Wert kann in der Speichereinheit 83 gespeichert werden.
Der Spanntisch 2 ist an der Vorrichtungsbasis 10 angeordnet. Der Spanntisch 2 schließt zum Beispiel einen Saugabschnitt 20 einschließlich eines porösen Elements oder Ähnlichem und einen Rahmenkörper 21 ein, der den Saugabschnitt 20 unterstützt. Eine obere Fläche des Saugabschnitts 20 ist die Haltefläche 20a, an der das Werkstück W gehalten wird. Eine obere Fläche 21a des Rahmenkörpers 21 ist bündig mit der Haltefläche 20a ausgebildet.
Der Spanntisch 2 ist zum Beispiel mit einem Horizontalbewegungsmechanismus 28 verbunden, der in der Vorrichtungsbasis 10 vorgesehen ist. Der Spanntisch 2 kann sich in der Y-Achsenrichtung bewegen, indem er durch den Horizontalbewegungsmechanismus 28 angetrieben wird. Der Horizontalbewegungsmechanismus 28 schließt eine Kugelspindel 280 mit einer Rotationsachse 285 in der Y-Achsenrichtung, ein Paar Führungsschienen 281, das parallel zu der Kugelspindel 280 angeordnet ist, einen Y-Achsenmotor 282, der die Kugelspindel 280 um die Rotationsachse 285 dreht, eine Y-Achsenbasis 283, dessen innere Mutter auf die Kugelspindel 280 geschraubt ist und dessen Bodenabschnitt in einem verschiebbaren Kontakt mit den Führungsschienen 281 ist, und eine Spanntischbasis 284 ein, die über Stützsäulen 286 mit der Y-Achsenbasis 283 gekoppelt ist und den Spanntisch 2 unterstützt. Wenn der Y-Achsenmotor 282 die Kugelspindel 280 antreibt und sich die Kugelspindel 280 um die Rotationsachse 285 dreht, bewegt sich die Y-Achsenbasis 283 dementsprechend in der Y-Achsenrichtung, während sie durch die Führungsschienen 281 geführt wird, und der durch die Spanntischbasis 284 gehaltene Spanntisch 2 bewegt sich dementsprechend in der Y-Achsenrichtung parallel zu der Haltefläche 20a.
Eine Abdeckung 12 und ein Balg 13, der mit der Abdeckung 12 gekoppelt ist, sodass er sich frei ausdehnt und zusammenzieht, sind an dem Rand des Spanntischs 2 angeordnet. Wenn sich der Spanntisch 2 in der Y-Achsenrichtung bewegt, bewegt sich die Abdeckung 12 zusammen mit dem Spanntisch 2 in der Y-Achsenrichtung, und der Balg 13 dehnt sich aus und zieht sich zusammen.
Ein Subspanntisch 5 mit einer zylindrischen Form ist zum Beispiel bei einer Position angeordnet, die in einer horizontalen Richtung von dem Spanntisch 2 an der Abdeckung 12 mit einem vorbestimmten Abstand getrennt ist. Der Subspanntisch 5 ist nicht drehbar an einer oberen Fläche der Spanntischbasis 284 befestigt, die den Spanntisch 2 über ein Lager 5b drehbar unterstützt (siehe 2 und 3).
Eine Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 zum Messen der Höhe der Haltefläche 20a und eine Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62 zum Messen der Höhe der oberen Fläche des Werkstücks W sind über der Vorrichtungsbasis 10 angeordnet. Zudem ist ein Messeinheit-Bewegungsmechanismus 7, der die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 und die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62 in einer Schleifzuführrichtung (Z-Achsenrichtung) bewegt, über der Vorrichtungsbasis 10 angeordnet.
Wie in 1 veranschaulicht, schließt der Messeinheit-Bewegungsmechanismus 7 eine hintere Platte 74, die in der Z-Achsenrichtung errichtet ist, eine Kugelspindel 70, die auf der Seite der +X-Richtung der hinteren Platte 74 an einer Seitenfläche angeordnet ist und in der Z-Achsenrichtung eine Rotationsachse 75 aufweist, ein Paar Führungsschienen 71, das parallel zu der Kugelspindel 70 angeordnet ist, einen Motor 72, der die Kugelspindel 70 um die Rotationsachse 75 dreht, und eine Basis 73 ein, dessen Seitenabschnitt mit den Führungsschienen 71 in verschiebbarem Kontakt ist.
Die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 und die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62 sind an der Basis 73 angeordnet. Die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 schließt einen ersten Zylinder 600, eine erste Messlehre 601, die in dem ersten Zylinder 600 aufgenommen ist, und ein erstes Kopplungselement 602 ein, das jeweils mit einem oberen Abschnitt des ersten Zylinders 600 und einem Seitenabschnitt der Basis 73 verbunden und daran befestigt ist und den oberen Abschnitt des ersten Zylinders 600 und den Seitenabschnitt der Basis 73 miteinander koppelt. Die erste Messlehre 601 wird so unterstützt, dass sie imstande ist, in einer -Z-Richtung hervorzustehen. Ein unteres Ende der ersten Messlehre 601 ist mit einem ersten Kontakt 601a versehen, der mit einer oberen Fläche 5a des Subspanntisches 5 oder Ähnlichem in Kontakt kommt.
Der Zylinder 600 kann ein Projektionsausmaß der ersten Messlehre 601 von dem Zylinder 600 erkennen. Der Zylinder 600 kann zum Beispiel ein Projektionsausmaß der ersten Messlehre 601 erkennen, wenn der erste Kontakt 601a mit der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 in Kontakt gebracht wird. Im Übrigen kann die erste Messlehre 601 um mindestens einen Betrag von dem Zylinder 600 hervorstehen, der mit der Dicke des Werkstücks W vor dem Beginn eines Schleifens korrespondiert.
Die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62 schließt einen zweiten Zylinder 620, eine zweite Messlehre 621, die in dem zweiten Zylinder 620 aufgenommen ist, und ein zweites Kopplungselement 622 ein, das jeweils mit einem oberen Abschnitt des zweiten Zylinders 620 und einem Seitenabschnitt der Basis 73 verbunden und daran befestigt ist und den oberen Abschnitt des zweiten Zylinders 620 und den Seitenabschnitt der Basis 73 miteinander koppelt. Die zweite Messlehre 621 wird so unterstützt, dass sie imstande ist, in der -Z-Richtung hervorzustehen. Ein unteres Ende der zweiten Messlehre 621 ist mit einem zweiten Kontakt 621a versehen, der mit der Haltefläche 20a des Spanntischs 2, einer oberen Fläche Wa des Werkstücks W oder Ähnlichem in Kontakt kommt.
Der Zylinder 620 kann ein Projektionsausmaß der zweiten Messlehre 621 von dem Zylinder 620 erkennen. Der Zylinder 620 kann zum Beispiel ein Projektionsausmaß der zweiten Messlehre 621 erkennen, wenn der zweite Kontakt 621a mit der Haltefläche 20a des Spanntischs 2, der oberen Fläche Wa des Werkstücks W oder Ähnlichem in Kontakt gebracht wird. Der zweite Kontakt 621a steht um eine geringe Länge von einem unteren Ende der zweiten Messlehre 621 hervor.
Zudem weist der Messeinheit-Bewegungsmechanismus 7, wie in 2 veranschaulicht, einen Mutterabschnitt 76 auf, der auf die Kugelspindel 70 geschraubt und mit der Basis 73 gekoppelt ist. Wenn der Motor 72 die Kugelspindel 70 antreibt und sich die Kugelspindel 70 um die Rotationsachse 75 dreht, bewegt sich die Basis 73 dementsprechend vertikal in der Z-Achsenrichtung, während sie durch die Führungsschienen 71 geführt wird, und die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 und die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62, die an der Basis 73 angeordnet sind, bewegen sich dementsprechend zusammen mit der Basis 73 vertikal in der Z-Achsenrichtung.
Wenn die Basis 73 vertikal in der Z-Achsenrichtung bewegt wird und der zweite Kontakt 621a, der von dem unteren Ende der zweiten Messlehre 621 um eine geringe Länge hervorsteht, mit der oberen Fläche Wa des Werkstücks W, das an der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 gehalten wird, in Kontakt gebracht wird, kann die erste Messlehre 601 im Übrigen von dem Zylinder 600 um eine Länge hervorstehen, sodass der erste Kontakt 601a mit der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 in Kontakt gebracht werden kann.
Wie in 2 veranschaulicht, ist unter dem Spanntisch 2 ein Rotationsmechanismus 24 vorgesehen. Der Rotationsmechanismus 24 schließt eine Antriebswelle 241, die um eine Rotationsachse in der Z-Achsenrichtung drehbar ist, einen Motor 242, der die Antriebswelle 241 dreht, eine Antriebsscheibe 240, die mit einem oberen Ende der Antriebswelle 241 gekoppelt ist, eine Spindel 245, die mit einem unteren Abschnitt des Spanntischs 2 gekoppelt ist und eine Rotationsachse 25 in der Z-Achsenrichtung aufweist, eine angetriebene Scheibe 244, die mit der Spindel 245 verbunden ist, einen Übertragungsriemen 243, der um die Antriebsscheibe 240 und die angetriebene Scheibe 244 gewickelt ist und eine Antriebskraft der Antriebsscheibe 240 zu der angetriebenen Scheibe 244 überträgt, und ein Rotationsgelenk 246 ein, das mit einem unteren Ende der Spindel 245 gekoppelt ist.
Wenn die Antriebswelle 241 durch Verwendung des Motors 242 gedreht wird, dreht sich die mit der Antriebswelle 241 gekoppelte Antriebsscheibe 240, und eine Rotationskraft der Antriebsscheibe 240 wird durch den Übertragungsriemen 243 zu der angetriebenen Scheibe 244 übertragen, sodass sich die angetriebene Scheibe 244 dreht. Wenn sich die angetriebene Scheibe 244 dreht, dreht sich die mit der angetriebenen Scheibe 244 verbundene Spindel 245 um die Rotationsachse 25 in der Z-Achsenrichtung, und der mit der Spindel 245 verbundene Spanntisch 2 dreht sich um die Rotationsachse 25.
Unter dem Spanntisch 2 sind eine Saugquelle 260, eine Luftzuführquelle 261 und eine Wasserzuführquelle 262 angeordnet. Die Saugquelle 260, die Luftzuführquelle 261 und die Wasserzuführquelle 262 sind jeweils mit dem Saugabschnitt 20 über einen Strömungsdurchgang 27 verbunden. Öffnungs- und Schließventile 263a bis 263c sind respektive zwischen dem Saugabschnitt 20 und der Saugquelle 260, zwischen dem Saugabschnitt 20 und der Luftzuführquelle 261 und zwischen dem Saugabschnitt 20 und der Wasserzuführquelle 262 in dem Strömungsdurchgang 27 angeordnet.
Jedes der Öffnungs- und Schließventile 263a bis 263c wird beim Schleifen des Werkstücks W und Messen der Dicke des Werkstücks W gesteuert, um angemessen geöffnet und geschlossen zu werden. Zum Beispiel werden der Saugabschnitt 20 und die Saugquelle 260, wie in 3 veranschaulicht, in einem Zustand, in dem das Werkstück W an der Haltefläche 20a des Saugabschnitts 20 abgelegt ist, dazu gebracht, durch Öffnen des Öffnungs- und Schließventils 263a zwischen der Saugquelle 260 und dem Saugabschnitt 20 miteinander zu kommunizieren, und eine durch die Saugquelle 260 ausgeübte Saugkraft wird durch Betätigen der Saugquelle 260 zu der Haltefläche 20a übertragen. Das Werkstück W kann dadurch an der Haltefläche 20a des Saugabschnitts 20 angesaugt und gehalten werden.
Die Schleifvorrichtung 1 schließt eine Steuerungseinheit 8 ein, die verschiedene Mechanismen steuert, welche an der Schleifvorrichtung 1 vorgesehen sind. Die Steuerungseinheit 8 schließt einen Dickenberechnungsabschnitt 80 ein, welcher die Dicke des Werkstücks W unter Verwendung jeweils gemessener Werte berechnet, die durch die Höhenmesseinheit 60 einer Haltefläche und die Höhenmesseinheit 62 einer oberen Fläche gemessen werden.
Die Steuerungseinheit 8 schließt zudem einen Abnutzungsbetrag-Berechnungsabschnitt 82 ein, der die Funktion aufweist, einen Abnutzungsbetrag der Schleifsteine 340 durch Addieren der Dicke des Werkstücks W, wobei die Dicke durch den Dickenberechnungsabschnitt 80 zu einem Zeitpunkt eines Schleifendes berechnet wird, zu dem Höhenwert der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 in einem Zustand, in dem die Schleifsteine 340 mit der Haltefläche 20a in Kontakt sind, und durch Abziehen der Höhenposition der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 zu dem Zeitpunkt des Schleifendes von einem Wert, der sich aus der Addition ergibt, zu berechnen.
Betrieb der Schleifvorrichtung
(Schleifen und Berechnen der Dicke)
Das Werkstück W wird unter Verwendung der oben beschriebenen Schleifvorrichtung 1 durch Schleifen des Werkstücks W unter einer Berechnung der Dicke des Werkstücks W auf eine gewünschte, im Voraus eingestellte Dicke geschliffen. Wenn mehrere Werkstücke W nacheinander durch Verwendung der Schleifvorrichtung 1 geschliffen werden, werden die unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 nach und nach abgenutzt. Letztendlich kann das Schleifen nicht mehr ordnungsgemäß ausgeführt werden. Dementsprechend berechnet die Schleifvorrichtung 1 zum Beispiel den Abnutzungsbetrag der Schleifsteine 340 nach dem Schleifen des Werkstücks W oder Ähnlichem.
Im Folgenden wird ein Betrieb der Schleifvorrichtung 1 beschrieben, wenn die Schleifvorrichtung 1 das Werkstück W während einer Berechnung der Dicke des Werkstücks W schleift, und es wird ein Betrieb der Schleifvorrichtung 1 beschrieben, wenn die Schleifvorrichtung 1 den Abnutzungsbetrag der Schleifsteine 340 berechnet.
Als Erstes werden die unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 mit der Haltefläche 20a des Spanntischs 2, der unter der Schleifeinheit 3 angeordnet ist, durch Bewegen der Schleifeinheit 3 in der Z-Achsenrichtung über eine Verwendung des Schleifzuführmechanismus 4 in Kontakt gebracht. Dann wird die Speichereinheit 83 dazu gebracht, die Höhe der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 zu speichern, wenn die unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 mit der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 in Kontakt sind.
Die Höhe der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340, wenn die unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 mit der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 in Kontakt sind, wird in der Speichereinheit 83 gespeichert und als elektrisches Signal zu dem Abnutzungsbetrag-Berechnungsabschnitt 82 übertragen.
Als Nächstes werden die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 und die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62, die durch die Basis 73 unterstützt werden, durch Bewegen der Basis 73 in der Schleifzuführrichtung durch Verwendung des Messeinheit-Bewegungsmechanismus 7 in der Z-Achsenrichtung bewegt. Der erste Kontakt 601a der ersten Messlehre 601 der Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 kommt dadurch mit der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 in Kontakt. Ein Projektionsausmaß der ersten Messlehre 601 von dem ersten Zylinder 600 wird als die Höhe der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 gemessen. Zudem kommt der zweite Kontakt 621a der zweiten Messlehre 621 der Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62 mit der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 in Kontakt. Ein Projektionsausmaß der zweiten Messlehre 621 von dem zweiten Zylinder 620 aus wird als die Höhe der Haltefläche 20a gemessen. Der gemessene Wert der Höhe der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 und der gemessene Wert der Höhe der Haltefläche 20a werden jeweils als ein elektrisches Signal zu dem Dickenberechnungsabschnitt 80 übertragen. Dann berechnet der Dickenberechnungsabschnitt 80 als eine erste Differenz D1 eine Differenz zwischen dem Wert der Höhe der Haltefläche 20a und dem Wert der Höhe der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5.
Danach werden die Schleifsteine 340 durch Bewegen der Schleifsteine 340 in einer +Z-Richtung durch Verwendung des Schleifzuführmechanismus 4 zeitweilig von der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 getrennt. Ferner werden der erste Kontakt 601a und der zweite Kontakt 621a jeweils durch Bewegen der Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 und der Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62 in der +Z-Richtung über den Messeinheit-Bewegungsmechanismus 7 von der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 und der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 respektive getrennt. Zudem werden beispielsweise der Spanntisch 2 und die Schleifeinheit 3 durch Bewegen des Spanntischs 2 in der Y-Achsenrichtung über den in der Figur nicht veranschaulichten Horizontalbewegungsmechanismus oder Ähnliches in der horizontalen Richtung voneinander getrennt.
Als Nächstes wird das Werkstück W, wie in 3 veranschaulicht, an der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 abgelegt, und eine durch Betätigen der Saugquelle 260 erzeugte Saugkraft wird durch den Strömungsdurchgang 27 zu der Haltefläche 20a übertragen. Dadurch wird das Werkstück W an die Haltefläche 20a angesaugt und von dieser gehalten.
In dem Zustand, in dem das Werkstück W an die Haltefläche 20a angesaugt und von dieser gehalten wird, wird der Spanntisch 2 durch Bewegen des Spanntischs 2 in der Y-Achsenrichtung unter Verwendung des in der Figur nicht veranschaulichten Horizontalbewegungsmechanismus oder Ähnlichem unter der Schleifeinheit 3 positioniert.
Wie in 3 veranschaulicht, wird die Basis 73 durch Verwendung des Messeinheit-Bewegungsmechanismus 7 angemessen in der Schleifzuführrichtung bewegt. Der erste Kontakt 601a der ersten Messlehre 601 der Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 kommt dadurch mit der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 in Kontakt. Die Höhe der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 wird gemessen. Zudem kommt der zweite Kontakt 621a der zweiten Messlehre 621 der Höhenmesseinheit für eine oberen Fläche 62 mit der oberen Fläche Wa des Werkstücks W in Kontakt. Eine Höhe der oberen Fläche Wa des Werkstücks W wird gemessen. Der gemessene Wert der Höhe der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 und der gemessene Wert der oberen Fläche Wa des Werkstücks W werden jeweils als elektrisches Signal zu dem Dickenberechnungsabschnitt 80 übertragen.
Der Dickenberechnungsabschnitt 80 berechnet als eine zweite Differenz D2 eine Differenz zwischen der Höhe der oberen Fläche Wa des Werkstücks W und der Höhe der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5. Im Übrigen ist die zweite Differenz D2 ein Wert, der sich mit einer Veränderung bei der Höhe der oberen Fläche Wa des Werkstücks W oder Ähnlichem ändert. Der Dickenberechnungsabschnitt 80 berechnet ferner einen Wert, der durch Abziehen der ersten Differenz D1 von der zweiten Differenz D2 als der Dickenwert des Werkstücks W erhalten wird.
Wie in 3 veranschaulicht, wird die Antriebswelle 241 durch Steuern des Motors 242 des Rotationsmechanismus 24 in einem Zustand um die Rotationsachse gedreht, in dem der erste Kontakt 601a mit der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 in Kontakt ist und der zweite Kontakt 621a mit der oberen Fläche Wa des Werkstücks W in Kontakt ist. Folglich dreht sich die Antriebsscheibe 240, die mit der Antriebswelle 241 gekoppelt ist, eine Rotationskraft der Antriebsscheibe 240 wird durch den Übertragungsriemen 243 an die angetriebene Scheibe übertragen, und die angetriebene Scheibe dreht sich. Während sich die angetriebene Scheibe 244 dreht, dreht sich die Spindel 245, die mit der angetriebenen Scheibe 244 verbunden ist, um die Rotationsachse 25 in der Z-Achsenrichtung. Folglich drehen sich der mit der Spindel 245 verbundene Spanntisch 2 und das an der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 gehaltene Werkstück W um die Rotationsachse 25.
Als Nächstes wird die Spindel 30 durch Verwendung des Spindelmotors 32 der Schleifeinheit 3 um die Rotationsachse 35 gedreht. Dadurch drehen sich der ringförmige Halter 33, der mit dem unteren Ende der Spindel 30 verbunden ist, und die Schleifsteine 340, die mit dem Halter 33 gekoppelt sind, um die gleiche Rotationsachse 35.
In dem Zustand, in dem sich die Schleifsteine 340 drehen, wird die Kugelspindel 40 durch Antreiben der Kugelspindel 40 unter Verwendung des Z-Achsenmotors 42 des in 1 veranschaulichten Schleifzuführmechanismus 4 um die Rotationsachse 45 gedreht. Folglich sinken die Hebe- und Senkplatte 43 und die Schleifsteine 340, die über den Halter 44 durch die Hebe- und Senkplatte 43 unterstützt werden, in der -Z-Richtung ab, und die unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 liegen, wie in 3 veranschaulicht, an dem Werkstück W an, das an der Haltefläche 20a angesaugt und gehalten wird. Das Werkstück W wird geschliffen, indem die Schleifsteine 340 in dem Zustand weiter gegen das Werkstück W nach unten gedrückt werden, in dem die unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 an dem Werkstück W anliegen.
Während des Schleifens berechnet der Dickenberechnungsabschnitt 80 sukzessive die zweite Differenz D2 als eine Differenz zwischen der Höhe der oberen Fläche Wa des Werkstücks W und der Höhe der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5. Die zweite Differenz D2 ändert sich mit einer Änderung der Höhe der oberen Fläche Wa des Werkstücks W aufgrund des Schleifens. Ferner berechnet der Dickenberechnungsabschnitt 80 einen Wert, der als der Wert der Dicke des Werkstücks W durch Abziehen der ersten Differenz D1 von der zweiten Differenz D2 erhalten wird. Dieser Wert wird nachfolgend auch während des Schleifens des Werkstücks W in dem Dickenberechnungsabschnitt 80 berechnet.
Wenn das Werkstück W geschliffen wird und die Höhe der oberen Fläche Wa des Werkstücks W abgesenkt wird, bewegt sich die zweite Messlehre 621 der Höhenmesseinheit für eine oberen Fläche 62 in der -Z-Richtung, während der Zustand beibehalten wird, bei dem der Kontakt 621a mit der oberen Fläche Wa des Werkstücks W in Kontakt ist. Dementsprechend nimmt der Wert der Höhe der oberen Fläche Wa des Werkstücks W ab, wobei der Wert durch die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62 gemessen wird, und die zweite Differenz D2 nimmt ab.
Der Wert der Dicke des Werkstücks W, der in dem Dickenberechnungsabschnitt 80 als ein Wert berechnet wird, der durch Abziehen der ersten Differenz D1 von der zweiten Differenz D2 erhalten wird, nimmt bei einer Abnahme der zweiten Differenz D2 ebenfalls ab. Dann, wenn die Dicke des Werkstücks W, die während des Schleifens gemessen wird, eine im Voraus eingestellte gewünschte Dicke erreicht, hebt der Messeinheit-Bewegungsmechanismus 7 die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 und die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62 an, und der Schleifzuführmechanismus 4 hebt die Schleifeinheit 3 an, sodass die Schleifsteine 340 von dem Werkstück W getrennt werden. Das Schleifen wird somit beendet. Der Wert der Dicke des Werkstücks W zum Zeitpunkt eines Endes des Schleifens, der in dem Dickenberechnungsabschnitt 80 wie oben beschrieben berechnet wird, wird als ein elektrisches Signal an den Abnutzungsbetrag-Berechnungsabschnitt 82 übermittelt.
(Berechnen eines Abnutzungsbetrags des Schleifsteins)
Wenn die Dicke des Werkstücks W die im Voraus eingestellte gewünschte Dicke erreicht, nachdem das Werkstück W geschliffen worden ist, wird die Höhe der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 zu dem Zeitpunkt des Endes des Schleifens in der Speichereinheit 83 gespeichert. Der gespeicherte Wert der Höhe der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 zum Zeitpunkt des Endes des Schleifens wird als ein elektrisches Signal an den Abnutzungsbetrag-Berechnungsabschnitt 82 übermittelt.
Dann addiert der Abnutzungsbetrag-Berechnungsabschnitt 82 die Dicke des Werkstücks W nach dem Schleifen, die in dem Dickenberechnungsabschnitt 80 berechnet wird, zu der Höhe der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340, wenn die unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 mit der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 in Kontakt sind, wobei die Höhe zuvor vor dem Schleifen gespeichert worden ist, und subtrahiert von einem sich ergebenden Additionswert die Höhenposition der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 zum Zeitpunkt des Endes des Schleifens. Dadurch wird ein Abnutzungsbetrag der Schleifsteine 340 berechnet.
Die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 und die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche 62 können durch Verwendung des Messeinheit-Bewegungsmechanismus 7, der zu der Schleifvorrichtung 1 gehört, in der Z-Achsenrichtung angehoben und abgesenkt werden, und der erste Kontakt 601a der Höhenmesseinheit für eine Haltefläche 60 kann mit der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 über eine Anordnung des Subspanntischs 5 in der Nähe des Spanntischs 2 in Kontakt gebracht werden.
Folglich kann die Dicke des Werkstücks W gemessen werden, indem der zweite Kontakt 621a während eines in Berührung Bringens des ersten Kontakts 601a mit der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 mit der Haltefläche 20a des Spanntischs 2 in Kontakt gebracht wird, die erste Differenz D1 als eine Differenz zwischen der Höhe der Haltefläche 20a und der Höhe der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 erhalten wird, dann der zweite Kontakt 621a mit der oberen Fläche Wa des Werkstücks W in Kontakt gebracht wird, während der erste Kontakt 601a mit der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 wiederum in einem Zustand in Kontakt geführt wird, in dem das Werkstück W an der Haltefläche 20a gehalten wird, die zweite Differenz D2 als eine Differenz zwischen der Höhe der oberen Fläche Wa des Werkstücks W und der Höhe der oberen Fläche 5a des Subspanntischs 5 erhalten wird und die erste Differenz D1 von der zweiten Differenz D2 abgezogen wird. Selbst in einem Fall, in dem so ein Werkstück W zum Beispiel eine Dicke gleich wie oder größer als 10 mm aufweist, kann die Dicke gemessen werden.
Zudem kann ein Abnutzungsbetrag der Schleifsteine 340 durch Speichern der Höhe der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340, wenn die unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 mit der Haltefläche 20a in Kontakt sind, in der zu der Schleifvorrichtung 1 gehörenden Speichereinheit 83, Addieren der Dicke des Werkstücks zu dem Wert der Höhe der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340, wenn die unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 mit der Haltefläche 20a in Kontakt sind, und Subtrahieren der Höhe der unteren Flächen 340b der Schleifsteine 340 zu einem Schleifendzeitpunkt von einem sich ergebenden Additionswert erfasst werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind folglich durch die Erfindung einbezogen.

Claims

Schleifvorrichtung, die aufweist: einen Spanntisch, der eingerichtet ist, ein Werkstück an einer Haltefläche zu halten; eine Schleifeinheit, die eingerichtet ist, eine obere Fläche des an der Haltefläche gehaltenen Werkstücks durch eine untere Fläche eines Schleifsteins zu schleifen; einen Schleifzuführmechanismus, der eingerichtet ist, die Schleifeinheit zum Schleifen in einer Richtung senkrecht zu der Haltefläche zuzuführen; eine Höhenmesseinheit für eine Haltefläche, die eingerichtet ist, eine Höhe der Haltefläche zu messen; eine Höhenmesseinheit für eine obere Fläche, die eingerichtet ist, eine Höhe der oberen Fläche des an der Haltefläche gehaltenen Werkstücks zu messen; einen Subspanntisch, der so angeordnet ist, dass er in einer horizontalen Richtung mit einem vorbestimmten Abstand von dem Spanntisch getrennt ist; einen Messeinheit-Bewegungsmechanismus, der eingerichtet ist, eine Basis, auf der die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche und die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche angeordnet sind, in der Schleifzuführrichtung zu bewegen; und einen Dickenberechnungsabschnitt, der eingerichtet ist, die Basis durch den Messeinheit-Bewegungsmechanismus zu bewegen und eine Dicke des Werkstücks unter Verwendung jeweils gemessener Werte der Höhenmesseinheit für eine obere Fläche und der Höhenmesseinheit für eine Haltefläche zu berechnen; wobei der Dickenberechnungsabschnitt eine erste Differenz zwischen der Höhe der Haltefläche, wobei die Höhe der Haltefläche durch die Höhenmesseinheit für eine obere Fläche gemessen wird, und einer Höhe einer oberen Fläche des Subspanntischs berechnet, wobei die Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs durch die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche gemessen wird, eine zweite Differenz zwischen der Höhe der oberen Fläche des an der Haltefläche gehaltenen Werkstücks, wobei die Höhe der oberen Fläche des Werkstücks durch die Höhenmesseinheit für eine oberen Fläche gemessen wird, und der Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs berechnet, wobei die Höhe der oberen Fläche des Subspanntischs durch die Höhenmesseinheit für eine Haltefläche gemessen wird, und die Dicke des Werkstücks durch Abziehen der ersten Differenz von der zweiten Differenz berechnet.
Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Speichereinheit, die eingerichtet ist, eine Höhe der unteren Fläche des Schleifsteins zu speichern, der mit der Haltefläche in Kontakt gebracht ist; und einen Abnutzungsbetrag-Berechnungsabschnitt, der eingerichtet ist, einen Abnutzungsbetrag des Schleifsteins durch Addieren der Dicke des Werkstücks zum Zeitpunkt eines Endes des Schleifens, wobei die Dicke des Werkstücks durch den Dickenberechnungsabschnitt berechnet wird, zu dem in der Speichereinheit gespeicherten Wert und durch Subtrahieren einer Höhenposition des Schleifsteins zum Zeitpunkt des Endes des Schleifens von einem sich ergebenden Additionswert zu berechnen.