DE102021210615A1

DE102021210615A1 - Feineinstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021210615A1
Application number: DE102021210615.3A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Yamanaka
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2022-04-07
Also published as: CN114393485A; US20220105603A1; TW202215523A; JP2022061634A; KR20220046469A

Abstract

Feineinstellungsvorrichtung, die zwischen einer Tischbasis, die einen Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks an einer Halteoberfläche drehbar trägt, und einer Basis, die die Tischbasis trägt, angeordnet ist und die eine Distanz zwischen der Tischbasis und der Basis einstellt. Die Feineinstellungsvorrichtung weist auf: ein Tragelement, das einen oberen Abschnitt und einen Zwischenabschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei der obere Abschnitt an der Tischbasis befestigt ist und wobei der Zwischenabschnitt an der Basis befestigt ist; eine Unterbringungskammer, die in dem Tragelement ausgebildet ist; einen piezoelektrischen Aktor, der in der Unterbringungskammer untergebracht ist und in der Lage ist, sich in einer senkrechten Richtung zu verkürzen und aufzuweiten; und eine Verkürzungs-Aufweitungs-Struktur zum Verkürzen und Aufweiten der Unterbringungskammer in der senkrechten Richtung.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feineinstellungsvorrichtung zum Einstellen einer Höhe oder einer Neigung eines Einspanntisches und eine Bearbeitungsvorrichtung, die die Feineinstellungsvorrichtung beinhaltet.
Beschreibung des Standes der Technik
Wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2002-001653 und der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2008-264913 offenbart, weist eine Schleifvorrichtung, die ein an einer Halteoberfläche eines Einspanntisches gehaltenes Werkstück unter Verwendung eines Schleifsteins schleift, Feineinstellungsvorrichtungen zum Einstellen einer Neigung des Einspanntisches auf, so dass die Halteoberfläche parallel zu einer unteren Oberfläche des Schleifsteins wird.
Solche Feineinstellungsvorrichtungen drehen Schraub-Tragsäulen, die den Einspanntisch durch Motoren tragen, und durch ein Einschrauben der Schraub-Tragsäulen wird der Einspanntisch nach oben gedrückt oder nach unten gedrückt, um die Neigung des Einspanntisches zu verändern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Konventionell könnte ein Drehen der Schraub-Tragsäulen in der Richtung zum Absenken des Einspanntisches veranlassen, dass der Einspanntisch übermäßig abgesenkt wird, und durch das übermäßige Maß werden die Schraub-Tragsäulen in der Richtung zum Anheben des Einspanntisches gedreht, um den Einspanntisch anzuheben (Rückbewegungseinstellung). Daher ist ein Problem dahingehend aufgetreten, dass es Zeit erfordert, die Neigung des Einspanntisches einzustellen.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Feineinstellungsvorrichtung für einen Einspanntisch, die die Einstellzeit verkürzen kann, sowie eine Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die die Feineinstellungsvorrichtung beinhaltet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Feineinstellungsvorrichtung bereitgestellt, die zwischen einer Tischbasis, die einen Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks an einer Halteoberfläche drehbar trägt, und einer Basis, die die Tischbasis trägt, angeordnet ist und die eine Distanz zwischen der Tischbasis und der Basis einstellt. Die Feineinstellungsvorrichtung weist auf: ein Tragelement, das einen oberen Abschnitt und einen Zwischenabschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei der obere Abschnitt an der Tischbasis befestigt ist und wobei und der Zwischenabschnitt an der Basis befestigt ist; eine Unterbringungskammer, die in dem Tragelement ausgebildet ist; einen piezoelektrischen Aktor, der in der Unterbringungskammer untergebracht ist und in der Lage ist, sich in einer senkrechten Richtung zu verkürzen und aufzuweiten; und eine Verkürzungs-Aufweitungs-Struktur, in der erste Schlitze zum teilweisen Einschneiden in den Zwischenabschnitt von einer ersten Seite und zweite Schlitze zum teilweisen Einschneiden in den Zwischenabschnitt von einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite abwechselnd in einer Mehrzahl ausgebildet sind, wodurch die Unterbringungskammer in der Lage ist, in der senkrechten Richtung verkürzt und aufgeweitet zu werden. Durch ein Steuern einer dem piezoelektrischen Aktor zugeführten Spannung wird der piezoelektrische Aktor verkürzt und aufgeweitet und die Verkürzungs-Aufweitungs-Struktur wird verkürzt und aufgeweitet, um zu ermöglichen, dass die Distanz zwischen der Basis und der Tischbasis geändert wird.
Bevorzugt sind mehrere der Feineinstellungsvorrichtungen zwischen der Tischbasis und der Basis in Abständen in einer Umfangsrichtung angeordnet und durch ein feines Einstellen der mehreren Feineinstellungsvorrichtungen wird eine Neigung der Halteoberfläche des an der Tischbasis angebrachten Einspanntisches eingestellt. Bevorzugt weist die Feineinstellungsvorrichtung einen Druckfedermechanismus auf, der die Verkürzungs-Aufweitungs-Struktur zusammendrückt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, aufweisend: einen Einspanntisch, der ein Werkstück an einer Halteoberfläche hält; eine Bearbeitungseinheit, die ein drehbar angeordnetes Bearbeitungswerkzeug aufweist, und die das an der Halteoberfläche des Einspanntisches gehaltene Werkstück bearbeitet; eine Steuerungseinheit; und eine Feineinstellungsvorrichtung, die zwischen einer Tischbasis, die den Einspanntisch drehbar trägt, und einer Basis, an der die Tischbasis angeordnet ist, angeordnet ist und die einen Abstand zwischen der Tischbasis und der Basis einstellt. Die Feineinstellungsvorrichtung weist auf: ein Tragelement, das einen oberen Abschnitt und einen Zwischenabschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei der obere Abschnitt an der Tischbasis befestigt ist und wobei und der Zwischenabschnitt an der Basis befestigt ist; eine Unterbringungskammer, die in dem Tragelement ausgebildet ist; einen piezoelektrischen Aktor, der in der Unterbringungskammer untergebracht ist und in der Lage ist, sich in einer senkrechten Richtung zu verkürzen und sich aufzuweiten; und eine Verkürzungs-Aufweitungs-Struktur, in der erste Schlitze zum teilweisen Einschneiden in den Zwischenabschnitt von einer ersten Seite und zweite Schlitze zum teilweisen Einschneiden in den Zwischenabschnitt von einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite abwechselnd in einer Mehrzahl ausgebildet sind, wodurch die Unterbringungskammer in der Lage ist, in der senkrechten Richtung verkürzt und aufgeweitet zu werden. Die Steuerungseinheit steuert eine dem piezoelektrischen Aktor der Feineinstellungsvorrichtung zugeführte Spannung, um dadurch den piezoelektrischen Aktor zu verkürzen und aufzuweiten, wodurch eine Neigung der Halteoberfläche des drehbar an der Tischbasis angebrachten Einspanntischs eingestellt werden kann.
Bevorzugt weist die Bearbeitungseinheit eine drehbare Schleifscheibe auf, an der mehrere Schleifsteine in einem ringförmigen Muster angeordnet sind. Die Bearbeitungsvorrichtung weist ferner auf: einen Motor, der einen Drehschaft des Einspanntisches um die Halteoberfläche dreht, und einen Encoder, der einen Drehwinkel des Drehschafts detektiert. Die Steuerungseinheit steuert eine dem piezoelektrischen Aktor zugeführte Spannung gemäß dem von dem Encoder detektierten Drehwinkel, um dadurch die Neigung der Halteoberfläche des Einspanntisches gemäß dem Drehwinkel zu ändern und das Werkstück durch die Schleifsteine zu schleifen.
Da die Feineinstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung aufgrund einer elastischen Struktur, die aus mehreren im Zwischenabschnitt des Tragelements ausgebildeten Schlitzen ausgebildet ist, eine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweist, ist es möglich, die Neigung der Halteoberfläche des Haltetisches zu verändern und die Höhenposition der Halteoberfläche im Vergleich zu den bestehenden Einstellschäften in einer kurzen Zeit zu verändern. Zusätzlich ist es, da die Feineinstellungsvorrichtung den piezoelektrischen Aktor verwendet, möglich, die Distanz zwischen der Tischbasis und der Basis äußerst fein einzustellen. Ferner kann, da die Feineinstellungsvorrichtung den Druckfedermechanismus aufweist, ihre gesamte Länge verkürzt werden und eine Verkleinerung der Größe der Bearbeitungsvorrichtung realisiert kann realisiert 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 beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine gesamte Bearbeitungsvorrichtung zeigt;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Tischbasis und eine Feineinstellungsvorrichtung zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht der Feineinstellungsvorrichtung;
4 ist eine Schnittansicht der Feineinstellungsvorrichtung;
5 ist eine Schnittansicht, die, teilweise in vergrößerter Form, insbesondere einen Verkürzungs-Aufweitungs-Strukturabschnitt eines Inneren einer Feineinstellungsvorrichtung darstellt;
6 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für ein Werkstück zeigt;
7A ist eine Schnittansicht, die eine Art eines Schleifens eines großen fächerförmigen Teils zeigt;
7B ist eine Schnittansicht, die eine Art eines Schleifens eines kleinen fächerförmigen Teils zeigt; und
8 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel des Werkstücks zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der in 1 dargestellten Bearbeitungsvorrichtung 1 handelt es sich um eine Schleifvorrichtung, die ein scheibenförmiges Werkstück 14 unter Verwendung einer Bearbeitungseinheit 3 schleift. Die Ausgestaltung der Bearbeitungsvorrichtung 1 wird unten beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist die Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Basis 10, die sich in einer Y-Achsen-Richtung erstreckt, und eine Säule 11 auf, die an einer +Y-Richtungs-Seite der Basis 10 errichtet ist.
An einer Seitenoberfläche an einer -Y-Richtungs-Seite der Säule 11 ist ein Bearbeitungszuführmechanismus 4 angeordnet, der die Bearbeitungseinheit 3 in einer aufwärts und abwärts anhebbaren Weise trägt. Die Bearbeitungseinheit 3 ist beispielsweise eine Schleifeinheit, die eine Spindel 32 mit einer Drehachse 35 in einer Z-Achsen-Richtung, ein Gehäuse 31, das die Spindel 32 auf eine drehbare Weise trägt, einen Spindelmotor 30, der die Spindel 32 um eine Achse in der Z-Achsen-Richtung drehbar antreibt, eine Anbringung 33, die mit einem unteren Ende der Spindel 32 verbunden ist, und eine Schleifscheibe 34 aufweist, die abnehmbar an einer unteren Oberfläche der Anbringung 33 angebracht ist.
Die Schleifscheibe 34 weist eine Scheibenbasis 341 und mehrere im Wesentlichen rechteckige parallelepipedförmige Schleifsteine 340 auf, die in einem ringförmigen Muster an einer unteren Oberfläche der Scheibenbasis 341 angeordnet sind. Bei den Schleifsteinen 340 handelt es sich um Bearbeitungswerkzeuge, die das Werkstück 14 bearbeiten. Untere Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 sind Schleifoberflächen, die Kontakt mit dem Werkstück 14 aufnehmen.
Wenn die Spindel 32 unter Verwendung des Spindelmotors 30 gedreht wird, werden die mit der Spindel 32 verbundene Anbringung 33 und die an der unteren Oberfläche der Anbringung 33 angebrachte Schleifscheibe 34 als ein Körper gedreht.
Der Bearbeitungszuführmechanismus 4 weist eine Kugelgewindespindel 40 mit einer Drehachse 45 in der Z-Achsen-Richtung, ein Paar parallel zur Kugelgewindespindel 40 angeordnete Führungsschienen 42, einen Z-Achsen-Motor 42, der die Kugelgewindespindel 40 um die Drehachse 45 dreht, eine Anhebeplatte 43, die eine Mutter im Inneren aufweist, die mit der Kugelgewindespindel 40 in Schraubeingriff steht und Seitenabschnitte in Gleitkontakt mit den Führungsschienen 41 aufweist, und eine Halteeinrichtung 44 auf, die mit der Anhebeplatte 43 verbunden ist und die Bearbeitungseinheit 3 trägt.
Wenn die Kugelgewindespindel 40 durch den Z-Achsen-Motor 42 angetrieben wird und die Kugelgewindespindel 40 um die Drehachse 45 gedreht wird, wird die Anhebeplatte 43 in einer solchen Weise bewegt, dass sie in der Z-Achsen-Richtung auf- und abwärts bewegt wird, während sie durch die dazugehörigen Führungsschienen 41 geführt wird, und die von der Halteeinrichtung 44 gehaltene Bearbeitungseinheit 3 wird in der Z-Achsen-Richtung bewegt.
An einer Seitenoberfläche an der -Y-Richtungsseite der Führungsschiene 41 ist eine Skala 470 angeordnet, und an einer Seitenoberfläche an einer +X-Richtungsseite der Anhebeplatte 43 ist ein Leseabschnitt 471 angeordnet. Der Leseabschnitt 471 weist beispielsweise einen optischen Erkennungsmechanismus oder dergleichen zum Lesen der an der Skala 470 ausgebildeten Einteilungen auf und kann die Einteilung der Skala 470 erkennen und die Höhenposition der Bearbeitungseinheit 3 erkennen.
An der Basis 10 ist eine Halteeinheit 2 angeordnet. Die Halteeinheit 2 weist einen Einspanntisch 20 auf, der das Werkstück 14 hält. Der Einspanntisch 20 weist einen scheibenförmigen Ansaugabschnitt 21 und einen Rahmenkörper 22 auf, der den Ansaugabschnitt 21 trägt. Eine obere Oberfläche des Ansaugabschnitts 21 ist eine Halteoberfläche 210, an der das Werkstück 14 zu halten ist, und eine obere Oberfläche 220 des Rahmenkörpers 22 ist bündig mit der Halteoberfläche 210 ausgebildet.
Zusätzlich weist die Halteeinheit 2 einen Motor 260 auf, der den Einspanntisch 20 um eine Mitte 2100 der Halteoberfläche 210 dreht, sowie einen Encoder 261, der einen Drehwinkel des Einspanntisches 20 detektiert. Während der Drehwinkel des Einspanntisches 20 unter Verwendung des Encoders 261 detektiert wird, kann der Einspanntisch 20 unter Verwendung des Motors 260 gedreht werden.
An einer Position neben dem Einspanntisch 20 ist eine Dickenmesseinheit 18 zum Messen einer Dicke des Werkstücks 14 angeordnet. Die Dickenmesseinheit 18 weist beispielsweise Messeinrichtungen vom Kontakttyp oder dergleichen auf, und die Höhenmesseinrichtungen werden mit einer oberen Oberfläche 140 des Werkstücks 14 und der oberen Oberfläche 220 des Rahmenkörpers 22 in Kontakt gebracht, um die Differenz zwischen den Höhen der oberen Oberflächen zu messen, wodurch die Dicke des Werkstücks 14 gemessen werden kann.
Zusätzlich ist in der Peripherie des Einspanntisches 20 eine Abdeckung 27 angeordnet. Die Abdeckung 27 ist mit einem Balg 28 so verbunden, dass sie verkürzbar und aufweitbar ist. Wenn der Einspanntische 20 in der Y-Achsen-Richtung horizontal bewegt wird, wird die Abdeckung 27 als ein Körper mit dem Einspanntisch 20 in der Y-Achsen-Richtung bewegt, wodurch der Balg 28 verkürzt oder aufgeweitet wird.
Im Inneren der Basis 10 ist eine interne Basis 100 angeordnet. An der internen Basis 100 ist ein horizontaler Bewegungsmechanismus 5 zum Bewegen des Einspanntisches 20 in einer horizontalen Richtung angeordnet. Der horizontale Bewegungsmechanismus 5 weist eine Kugelgewindespindel 50 mit einer Drehachse 55 in der Y-Achsen-Richtung, einen Y-Achsen-Motor 52 zum Drehen der Kugelgewindespindel 50 um die Drehachse 55, ein Paar parallel zur Kugelgewindespindel 50 angeordnete Führungsschienen 51 und eine Basis 53 mit einer Mutter an einem unteren Abschnitt auf, die mit der Kugelgewindespindel 50 in Schraubeingriff steht und entlang der Führungsschienen 51 in der Y-Achsen-Richtung bewegt wird. Wenn die Kugelgewindespindel 50 unter Verwendung des Y-Achsen-Motors 52 gedreht wird, wird die Basis 53 horizontal in der Y-Achsen-Richtung bewegt, während sie durch die Führungsschienen 51 geführt wird.
Der Einspanntisch 20 ist drehbar an einer Tischbasis 23 getragen. Die Tischbasis 23 ist ringförmig ausgebildet, wie in 2 dargestellt, eine Trageinrichtung (nicht dargestellt) des Einspanntisches 20 ist in ein inneres Umfangsloch 23a der Tischbasis 23 eingesetzt, und zwischen dem Tragschaft und einer inneren Umfangsoberfläche der Tischbasis 23 ist der Einspanntisch 20 über ein Lager drehbar an der Tischbasis 23 angebracht. Beispielsweise sind drei Vertiefungen 230 in Positionen mit regelmäßigen Abständen auf demselben Kreisumfang der Tischbasis 23 ausgebildet, und die Vertiefungen 230 sind mit Durchgangslöchern 231 ausgebildet, die die Tischbasis 23 in der Z-Achsen-Richtung durchdringen.
Der Einspanntisch 20 wird beispielsweise von drei Feineinstellungsvorrichtungen 7 getragen. Jede Feineinstellungsvorrichtung 7 weist ein sich in der Z-Achsen-Richtung erstreckendes Tragelement 70 auf, wie in 3 dargestellt. Das Tragelement 70 weist einen zylindrischen oberen Abschnitt 700 auf. Der obere Abschnitt 700 ist so ausgebildet, dass er lose in das in 2 dargestellte Durchgangsloch 231 der Tischbasis 23 eingepasst werden kann. In 2 sind die oberen Abschnitte 700 (in 2 nicht dargestellt) der Tragelemente 70 lose in die Durchgangslöchern 231 der Tischbasis 23 eingepasst, wodurch die Feineinstellungsvorrichtungen 7 und die Tischbasis 23 miteinander verbunden sind.
Die oberen Abschnitte 700 sind mit Gewindelöchern 701 für den Schraubeneingriff mit Stellschrauben 29 ausgebildet. Beispielsweise stehen, wie in 2 dargestellt, in einem Zustand, in dem die oberen Abschnitte 700 lose in die Durchgangslöcher 231 der Tischbasis 23 eingesetzt sind, so dass die Feineinstellungsvorrichtungen 7 und die Tischbasis 23 miteinander verbunden sind, die Stellschrauben 29 mit den Gewindelöchern 701 in Schraubeingriff, wodurch die Feineinstellungsvorrichtungen 7 an der Tischbasis 23 befestigt sind.
Wie in 3 dargestellt, weist das Tragelement 70 einen im Wesentlichen rechteckigen, parallelepipedischen Zwischenabschnitt 702 auf, der mit einem unteren Abschnitt des oberen Abschnitts 700 verbunden ist, sowie einen zylindrischen unteren Abschnitt 704, der mit dem unteren Abschnitt des Zwischenabschnitts 702 verbunden ist. Der untere Abschnitt 704 ist mit einem größeren Durchmesser als der obere Abschnitt 700 ausgebildet. Die unteren Abschnitte 704 sind in Löcher 56 eingebracht, die in der in 1 dargestellten Basis 53 ausgebildet sind, und die Feineinstellungsvorrichtungen 7 verbinden die Tischbasis 23 und die Basis 53 in einer einstellbaren Weise.
Wie in 3 dargestellt, ist der Zwischenabschnitt 702 mit mehreren Schlitzen 73 ausgebildet, die das Tragelement 70 nicht vollständig durchtrennen. Jeder Schlitz 73 ist in einer XY-Ebenen-Richtung orthogonal zur Z-Achsen-Richtung ausgebildet, und die Schlitze 73, die durch ein Einschneiden in den Zwischenabschnitt 702 von einer -X-Richtungs-Seite zur +X-Achsen-Seite ausgebildet sind, und die Schlitze 73, die durch ein Einschneiden in den Zwischenabschnitt 702 von der +X-Richtungs-Seite zur -X-Richtungs-Seite ausgebildet sind, sind abwechselnd in Intervallen angeordnet, um Schichten zu bilden. Wie in 3 dargestellt ist, ist ein Paar Anbringlöcher 703 an beiden Seiten des Zwischenabschnitts 702 des Tragelements 70 ausgebildet.
Wie in 4 dargestellt ist, weist die Feineinstellungsvorrichtung 7 eine Unterbringungskammer 72 auf, die sich in der Z-Achsen-Richtung von der Innenseite des Zwischenabschnitts 702 des Tragelements 70 zur Innenseite des unteren Abschnitts 704 erstreckt, ist eine weibliche Schraube 706 an einem unteren Abschnitt der Unterbringungskammer 72 ausgebildet und ist eine ringförmige Schraube 705 mit der weiblichen Schraube 706 verschraubt. In der Unterbringungskammer 72 wird ein piezoelektrischer Aktor 71 untergebracht, der in der Z-Achsen-Richtung verkürzbar und aufweitbar ist. Der piezoelektrische Aktor 71 ist an eine (nicht dargestellte) Leistungsquelle angeschlossen, und durch ein Zuführen einer Spannung von der Leistungsquelle zum piezoelektrischen Aktor 71 kann der piezoelektrische Aktor 71 in der Z-Achsen-Richtung verkürzt oder aufgeweitet werden. Der piezoelektrische Aktor 71 wird durch die Stellschraube 29 und die ringförmige Schraube 705 zusammengedrückt.
Wie in 4 dargestellt, wird das Tragelement 70 der Feineinstellungsvorrichtung 7 an der Basis 53 befestigt, indem Schrauben 62 in die Anbringlöcher 703 eingebracht werden und die Schrauben 62 mit in der Basis 53 ausgebildeten Gewindelöchern 60 in Gewindeeingriff gebracht werden.
Die Feineinstellungsvorrichtung 7 weist einen Verkürzungs-Aufweitungs-Strukturabschnitt 8 auf, der die mehreren in dem Tragelement 70 ausgebildeten Schlitze 73 und einen Druckfedermechanismus 80 aufweist.
Der Druckfedermechanismus 80 weist zwei Durchgangslöcher 74 auf, die an der +Y-Richtungs-Seite und der -Y-Richtungs-Seite der Unterbringungskammer 72 im Inneren des Tragelements 70 ausgebildet sind. 5 zeigt eine teilweise vergrößerte Darstellung, in der das an der +Y-Richtungs-Seite der Unterbringungskammer 72 ausgebildete Durchgangsloch 74 vergrößert ist. Das Durchgangsloch 74 ist ausgebildet, um das Tragelement 70 in der Z-Achsen-Richtung zu durchdringen, und weist einen oberen Abschnitt 740 und einen mittleren Abschnitt 742 sowie einen unteren Abschnitt 744 auf. Der obere Abschnitt 740 und der mittlere Abschnitt 742 haben im Wesentlichen den gleichen Durchmesser, während der untere Abschnitt 744 so ausgebildet ist, dass er einen größeren Durchmesser als der obere Abschnitt 740 und der mittlere Abschnitt 742 aufweist. Der obere Abschnitt 740 ist mit einer weiblichen Schraube 741 ausgebildet.
Zusätzlich weist der Druckfedermechanismus 80 Bolzen 82 zum Eingriff in die in die Durchgangslöcher 74 auf. Der Bolzen 82 weist einen Schaftabschnitt 820, der sich in der Z-Achsen-Richtung erstreckt, und einen Flanschabschnitt 822 auf, der an einem unteren Ende des Schaftabschnitts 820 ausgebildet ist. Der Schaftabschnitt 820 ist so ausgebildet, dass er in der Lage ist, in den oberen Abschnitt 740 und den mittleren Abschnitt 742 des Durchgangslochs 74 einzutreten, während der Flanschabschnitt 822 so ausgebildet ist, dass er in der Lage ist, in den unteren Abschnitt 744 des Durchgangslochs 74 einzutreten.
Eine männliche Schraube 821, die der weiblichen Schraube 741 entspricht, ist an einer Spitze des Schaftabschnitts 820 ausgebildet. In dem Druckfedermechanismus 80 steht die männliche Schraube 821 des Schaftabschnitts 820 mit der weiblichen Schraube 741 des Durchgangslochs 74 in Schraubeingriff, wodurch der Schaftabschnitt 820 am oberen Abschnitt 740 des Durchgangslochs 74 befestigt wird.
Im unteren Abschnitt 744 des Durchgangslochs 74 ist eine konische Tellerfeder 81 untergebracht, die in der Z-Achsen-Richtung verkürzbar und aufweitbar ist. Die konische Tellerfeder 81 wird von dem Flanschabschnitt 822 in einem Zustand getragen, in dem sie von dem Schaftabschnitt 820 durchdrungen ist.
Wenn in der Feineinstellungsvorrichtung 7 eine Spannung an den in 4 dargestellten piezoelektrischen Aktor 71 angelegt wird, weitet sich der piezoelektrische Aktor 71 in der Z-Achsen-Richtung auf, und ein oberes Ende 720 einer Innenwand der Unterbringungskammer 72 wird durch den piezoelektrischen Aktor 71 in der +Z-Achsen-Richtung nach oben gedrückt, wodurch die Unterbringungskammer 72 aufgeweitet wird und der obere Abschnitt 700 und ein oberer Abschnitt des Zwischenabschnitts 702 des Tragelements 70 in der +Z-Achsen-Richtung nach oben gedrückt werden.
Wenn der obere Abschnitt 700 und ein oberer Abschnitt des Zwischenabschnitts 702 des Tragelements 70 durch den piezoelektrischen Aktor 71 in der +Z-Richtung nach oben gedrückt werden, wird der Schaftabschnitt 820, der am oberen Abschnitt 740 des in 5 dargestellten Durchgangslochs 74 befestigt ist, in der +Z-Richtung nach oben gezogen. Dadurch wird ein unterer Abschnitt des Zwischenabschnitts 702 des Tragelements 70 gemäß einer elastischen Struktur der Schlitze 73 in der Z-Achsen-Richtung aufgeweitet, der Flanschabschnitt 822 des Bolzens 82 wird in der +Z-Richtung angehoben, und die konische Tellerfeder 81 wird zwischen dem Flanschabschnitt 822 und einem unteren Ende 709 des Zwischenabschnitts 702 des Tragelements 70 zusammengedrückt.
Durch einen solchen Vorgang weitet sich der Zwischenabschnitt 702 des Tragelements 70 in der Z-Achsen-Richtung auf, während der in 4 dargestellte obere Abschnitt 700 des Tragelements 70 in der +Z-Richtung angehoben wird, wodurch eine Distanz 6 zwischen der Tischbasis 23 und der Basis 53 aufgeweitet werden kann.
Zusätzlich wird die Spannungsversorgung zum piezoelektrischen Aktors 71 gestoppt, wodurch der piezoelektrische Aktor 71 in der Z-Achsen-Richtung verkürzt wird und zu seiner ursprünglichen Länge zurückkehrt, und die Unterbringungskammer 72 kehrt zu ihrer ursprünglichen Länge zurück, was dazu führt, dass die Höhenpositionen des oberen Abschnitts 700 und des Zwischenabschnitts 702 des Tragelements 70 zu den ursprünglichen Höhenpositionen zurückkehren.
Durch ein Versorgen des piezoelektrischen Aktor 71 mit Spannung, um den piezoelektrischen Aktor 71 aufzuweiten und ein Stoppen der Spannungsversorgung am piezoelektrischen Aktor 71 zum Verkürzen des piezoelektrischen Aktors 71 kann die Distanz 6 zwischen der Tischbasis 23 und der Basis 53 verändert werden.
Beispielsweise kann durch Verwendung einer der drei in 2 dargestellten Feineinstellungsvorrichtungen 7 die Distanz 6 zwischen der Tischbasis 23 an einer Stelle, an der die Feineinstellungsvorrichtung 7 angeordnet ist, und der Basis 53 modifiziert werden, wodurch die Neigung der Halteoberfläche 210 des Einspanntisches 20 modifiziert werden kann. Wenn unter Verwendung der zwei Feineinstellungsvorrichtungen 7 der drei Feineinstellungsvorrichtungen 7 die Distanzen 6 zwischen der Tischbasis 23 an zwei Stellen, an denen die zwei Feineinstellungsvorrichtungen 7 angeordnet sind, und der Basis 53 modifiziert werden, kann auch die Neigung der Halteoberfläche 210 verändert werden.
Werden beispielsweise unter Verwendung der drei Feineinstellungsvorrichtungen 7 die Distanzen 6 zwischen der Tischbasis 23 an drei Stellen, an denen die Feineinstellungsvorrichtungen 7 angeordnet sind, und der Basis 53 um denselben Betrag modifiziert, kann zusätzlich die Höhe der Halteoberfläche 210 des Einspanntisches 20 verändert werden.
Die Bearbeitungsvorrichtung 1 weist eine Steuerungseinheit 19 auf, die verschiedene Mechanismen der Bearbeitungsvorrichtung 1 steuert, wie in 1 dargestellt ist. Die Steuerungseinheit 19 weist insbesondere eine solche Funktion auf, dass sie die Beträge der den piezoelektrischen Aktoren 71 der Feineinstellungsvorrichtungen 7 zugeführten Spannungen steuert, um die Neigung der Halteoberfläche 210 auf eine geeignete Neigung oder die Höhe der Halteoberfläche 210 auf eine geeignete Höhe zu modifizieren.
Beim Schleifen des Werkstücks 14 unter Verwendung der Bearbeitungsvorrichtung 1 wird zunächst das in 1 dargestellte Werkstück 14 an der Halteoberfläche 210 des Einspanntisches 20 angebracht. Dann wird die mit dem Einspanntisch 20 verbundene Ansaugquelle (nicht dargestellt) betätigt, und die erzeugte Ansaugkraft wird auf die Halteoberfläche 210 übertragen. Hierdurch wird das Werkstück 14 an der Halteoberfläche 210 unter Ansaugen gehalten.
Als nächstes wird in einem Zustand, in dem das Werkstück 14 unter Ansaugung an der Halteoberfläche 210 gehalten wird, der Einspanntisch 20 unter Verwendung des horizontalen Bewegungsmechanismus 5 in der +Y-Richtung bewegt und das Werkstück 14 wird unter der Bearbeitungseinheit 3 positioniert. Dabei wird die horizontale Positionsbeziehung zwischen den Schleifsteinen 340 und dem Werkstück 14 so eingestellt, dass die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 durch die Mitte des Werkstücks 14 verlaufen.
Zusätzlich wird der Einspanntisch 20 einleitend unter Verwendung des Motors 260 um die Mitte 2100 gedreht, um das an der Halteoberfläche 210 gehaltene Werkstück 14 zu drehen, und die Schleifsteine 340 werden einleitend unter Verwendung des Spindelmotors 30 um die Drehachse 35 gedreht.
In einem Zustand, in dem das von der Halteoberfläche 210 gehaltene Werkstück 14 gedreht wird und die Schleifsteine 340 um die Drehachse 35 gedreht werden, wird die Bearbeitungseinheit 3 unter Verwendung des Bearbeitungszuführmechanismus 4 in der -Z-Richtung abgesenkt. Dadurch werden die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 mit der oberen Oberfläche 140 des Werkstücks 14 in Kontakt gebracht.
In einem Zustand, in dem die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 mit der oberen Oberfläche 140 des Werkstücks 14 in Kontakt stehen, werden die Schleifsteine 340 ferner in der -Z-Richtung abgesenkt, wodurch das Werkstück 14 geschliffen wird. Während eines Schleifens des Werkstücks 14 wird die Dicke des Werkstücks 14 unter Verwendung der Dickenmesseinheit 18 gemessen.
Wenn das Schleifen unter Verwendung der Bearbeitungsvorrichtung 1 durchgeführt wird, könnte ein Werkstück 15 mit einer teilweise unterschiedlichen Dicke, wie in 6 dargestellt, ausgebildet werden. Ein solcher Dickenunterschied ist beispielsweise gleich oder kleiner als 1 um. Das in 6 dargestellte Werkstück 15 ist aus einem kleinen fächerförmigen Teil 151 und einem großen fächerförmigen Teil 152 ausgestaltet, die unterschiedliche Dicken aufweisen. Die Dicke des kleinen fächerförmigen Teils 151 ist größer als die Dicke des großen fächerförmigen Teils 152, und eine obere Oberfläche 150 des Werkstücks 15 ist nicht auf einer einheitlichen Höhe ausgebildet.
Um ein solches Werkstück 15 zu schleifen, um es auf eine einheitliche Dicke zu korrigieren, wird zunächst, während die Dicke des Werkstücks 15 unter Verwendung der in 1 dargestellten Dickenmesseinheit 18 geschliffen wird, der Einspanntisch 20 unter Verwendung des Motors 260 gedreht, und der Drehwinkel des Einspanntisches 20 wird unter Verwendung des Encoders 261 detektiert. Als ein Ergebnis wird die Dicke des Werkstücks 15 auf der Grundlage des Drehwinkels des Einspanntisches 20 gemessen.
Dann werden die unteren Oberflächen 342 der gedrehten Schleifsteine 340 mit dem an der Halteoberfläche 210 gehaltenen Werkstück 15 in Kontakt gebracht, wie in 7A dargestellt ist. Während die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 in dem in 7A dargestellten Zustand mit dem großen fächerförmigen Teil 152 des Werkstücks 15 in Kontakt sind, kommen die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340, da der Einspanntisch 20 durch den Motor 260 gedreht wird, bald mit dem kleinen fächerförmigen Teil 151 des Werkstücks 15 in Kontakt, wie in 7B dargestellt ist.
Dabei werden unter der Steuerung der Steuerungseinheit 19 die piezoelektrischen Aktoren 71 der drei Feineinstellungsvorrichtungen 7 mit einer Spannung versorgt, wobei die piezoelektrischen Aktoren 71 den Einspanntisch 20 tragen, wodurch die Halteoberfläche 210 in der +Z-Richtung angehoben wird. Als ein Ergebnis wird die Höhe der Halteoberfläche 210 gegenüber einem Zustand, in dem die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 mit dem großen fächerförmigen Teil 152 des Werkstücks 15 in Kontakt sind, angehoben, so dass der kleine fächerförmige Teil 151 des Werkstücks 15 gegenüber dem Zustand, in dem die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 mit dem großen fächerförmigen Teil 152 in Kontakt sind, stark geschliffen wird.
Wenn der Einspanntisch 20 weiter gedreht wird und die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 wieder mit dem großen fächerförmigen Teil 152 des Werkstücks 15 in Kontakt kommen, wie in 7A dargestellt, wird die den drei piezoelektrischen Aktoren 71 zugeführte Spannung unter Steuerung der Steuerungseinheit 19 reduziert, wodurch die Halteoberfläche 210 auf die ursprüngliche Höhenposition abgesenkt wird.
Somit wird, wenn die an die piezoelektrischen Aktoren 71 angelegte Spannung gemäß dem Drehwinkel des Einspanntisches 20 gesteuert wird, um dadurch die Höhe der Halteoberfläche 210 zu modifizieren, wenn die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 in Kontakt mit dem kleinen fächerförmigen Teil 151 sind, im Vergleich zu einem Zustand, in dem die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 in Kontakt mit dem großen fächerförmigen Teil 152 sind, viel ein starkes Schleifen ausgeführt, wodurch das Werkstück 15 auf eine gleichmäßige Dicke korrigiert werden kann.
Beachte, dass die Neigung der Halteoberfläche 210 so verändert werden könnte, dass der kleine fächerförmige Teil 151 des Werkstücks 15 stärker geschliffen wird, anstatt den gesamten Teil der Halteoberfläche 210 in der +Z-Richtung unter Verwendung der oben beschriebenen Feineinstellungsvorrichtungen 7 anzuheben. Insbesondere könnte in einem Zustand, in dem die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 mit dem kleinen fächerförmigen Teil 151 in Kontakt sind, derjenige Teil der Halteoberfläche 210, an dem der kleine fächerförmige Teil 151 des Werkstücks 15 gehalten wird, in der +Z-Richtung unter Verwendung von einem oder zwei der drei Feineinstellungsvorrichtungen 7 angehoben werden, wodurch auch der kleine fächerförmige Teil 151 des Werkstücks 15 im Vergleich zu einem Zustand, in dem die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 in Kontakt mit dem großen fächerförmigen Teil 152 stehen, wesentlich stärker geschliffen wird und das Werkstück 15 auf eine gleichmäßige Dicke korrigiert werden kann.
Zusätzlich ist es auch bei einem Werkstück 16 mit einem ersten Teil 161 und einem zweiten Teil 162, der eine geringere Dicke als der erste Teil 161 aufweist, wie in 8 dargestellt, wenn die unteren Oberflächen 342 der Schleifsteine 340 mit einer oberen Oberfläche 160 des Werkstücks 16 in Kontakt gebracht werden, während der Drehwinkel des Einspanntisches 20 unter Verwendung des Encoders 261 detektiert wird und während die Höhe der Halteoberfläche 210 unter Verwendung der Feineinstellungsvorrichtungen 7 eingestellt wird, möglich, das Werkstück 16 zu schleifen, um dadurch das Werkstück 16 auf eine einheitliche Dicke zu korrigieren.
Beachte, dass, da das in 8 dargestellte Werkstück 16 tetragonal ist, ein Dickenunterschied gemäß der Länge der Spur der Schleifsteine erzeugt wird. Daher werden gemäß der Größe des Werkstücks 16 Spannungen, die den Feineinstellungsvorrichtungen 7 zugeführt werden, vorläufig gemäß dem Drehwinkel festgelegt. Beachte, dass sich die Dicke der Grenze zwischen dem ersten Teil 161 und dem zweiten Teil 162 allmählich ändert. Daher wird die Spannung an der Grenze gemäß dem Drehwinkel kontinuierlich geändert.
Da die Feineinstellungsvorrichtung 7 aufgrund der elastischen Struktur, die aus mehreren in dem in 3 dargestellten Tragelement 70 ausgebildeten Schlitzen 73 ausgestaltet ist, eine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweist, ist es möglich, die Neigung der Halteoberfläche 210 zu modifizieren und die Höhenposition der Halteoberfläche 210 mit einer hohen Geschwindigkeit im Vergleich zu bestehenden Einstellschäften zu verändern. Zusätzlich können die Feineinstellungsvorrichtungen 7 aufgrund ihrer hohen Ansprechempfindlichkeit die Distanz 6 zwischen der Tischbasis 23 und der Basis 53 äußerst fein einstellen. Da die Feineinstellungsvorrichtungen 7 im Vergleich zum Stand der Technik in ihrer Gesamtlänge verkürzt werden können, kann ferner eine Verkleinerung der Größe Bearbeitungsvorrichtung 1 erreicht werden.
Beachte, dass, obwohl in der obigen Ausführungsform die Bearbeitungsvorrichtung 1 als Schleifvorrichtung beschrieben wurde, die Bearbeitungsvorrichtung 1 in der vorliegenden Anmeldung nicht auf die Schleifvorrichtung beschränkt ist und auch auf eine Poliervorrichtung anwendbar ist, die einen Wafer durch ein Drehen eines Polierpads poliert.
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 die Äquivalenz des Schutzbereichs der Ansprüche fallen, sind folglich durch die Erfindung einbezogen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002001653 [0002]
JP 2008264913 [0002]

Claims

Feineinstellungsvorrichtung, die zwischen einer Tischbasis, die einen Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks an einer Halteoberfläche drehbar trägt, und einer Basis, die die Tischbasis trägt, angeordnet ist und die eine Distanz zwischen der Tischbasis und der Basis einstellt, wobei die Feineinstellungsvorrichtung aufweist: ein Tragelement, das einen oberen Abschnitt und einen Zwischenabschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei der obere Abschnitt an der Tischbasis befestigt ist und wobei und der Zwischenabschnitt an der Basis befestigt ist; eine Unterbringungskammer, die in dem Tragelement ausgebildet ist; einen piezoelektrischen Aktor, der in der Unterbringungskammer untergebracht ist und in der Lage ist, sich in einer senkrechten Richtung zu verkürzen und aufzuweiten; und eine Verkürzungs-Aufweitungs-Struktur, in der erste Schlitze zum teilweisen Einschneiden in den Zwischenabschnitt von einer ersten Seite und zweite Schlitze zum teilweisen Einschneiden in den Zwischenabschnitt von einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite abwechselnd in einer Mehrzahl ausgebildet sind, wodurch die Unterbringungskammer in der Lage ist, in der senkrechten Richtung verkürzt und aufgeweitet zu werden, wobei durch ein Steuern einer dem piezoelektrischen Aktor zugeführten Spannung der piezoelektrische Aktor verkürzt und aufgeweitet wird und die Verkürzungs-Aufweitungs-Struktur verkürzt und aufgeweitet wird, um zu ermöglichen, dass die Distanz zwischen der Basis und der Tischbasis geändert wird.
Feineinstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei mehrere der Feineinstellungsvorrichtungen zwischen der Tischbasis und der Basis in Abständen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind und durch ein feines Einstellen der mehreren Feineinstellungsvorrichtungen eine Neigung der Halteoberfläche des an der Tischbasis angebrachten Einspanntisches eingestellt wird.
Feineinstellungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: einen Druckfedermechanismus, der die Verkürzungs-Aufweitungs-Struktur zusammendrückt.
Bearbeitungsvorrichtung, aufweisend: einen Einspanntisch, der ein Werkstück an einer Halteoberfläche hält; eine Bearbeitungseinheit, die ein drehbar angeordnetes Bearbeitungswerkzeug aufweist, und die das an der Halteoberfläche des Einspanntisches gehaltene Werkstück bearbeitet; eine Steuerungseinheit; und eine Feineinstellungsvorrichtung, die zwischen einer Tischbasis, die den Einspanntisch drehbar trägt, und einer Basis, an der die Tischbasis angeordnet ist, angeordnet ist und die einen Abstand zwischen der Tischbasis und der Basis einstellt, wobei die Feineinstellungsvorrichtung aufweist: ein Tragelement, das einen oberen Abschnitt und einen Zwischenabschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei der obere Abschnitt an der Tischbasis befestigt ist und wobei und der Zwischenabschnitt an der Basis befestigt ist, eine Unterbringungskammer, die in dem Tragelement ausgebildet ist, einen piezoelektrischen Aktor, der in der Unterbringungskammer untergebracht ist und in der Lage ist, sich in einer senkrechten Richtung zu verkürzen und sich aufzuweiten; und eine Verkürzungs-Aufweitungs-Struktur, in der erste Schlitze zum teilweisen Einschneiden in den Zwischenabschnitt von einer ersten Seite und zweite Schlitze zum teilweisen Einschneiden in den Zwischenabschnitt von einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite abwechselnd in einer Mehrzahl ausgebildet sind, wodurch die Unterbringungskammer in der Lage ist, in der senkrechten Richtung verkürzt und aufgeweitet zu werden, und wobei die Steuerungseinheit eine dem piezoelektrischen Aktor der Feineinstellungsvorrichtung zugeführte Spannung steuert, um dadurch den piezoelektrischen Aktor zu verkürzen und aufzuweiten, wodurch eine Neigung der Halteoberfläche des drehbar an der Tischbasis angebrachten Einspanntischs eingestellt werden kann.
Bearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Bearbeitungseinheit eine drehbare Schleifscheibe aufweist, an der mehrere Schleifsteine in einem ringförmigen Muster angeordnet sind, wobei die Bearbeitungsvorrichtung ferner aufweist: einen Motor, der einen Drehschaft des Einspanntisches um die Halteoberfläche dreht; und einen Encoder, der einen Drehwinkel des Drehschafts detektiert, und die Steuerungseinheit eine dem piezoelektrischen Aktor zugeführte Spannung gemäß dem von dem Encoder detektierten Drehwinkel steuert, um dadurch die Neigung der Halteoberfläche des Einspanntisches gemäß dem Drehwinkel zu ändern und das Werkstück durch die Schleifsteine zu schleifen.