DE102023203217A1

DE102023203217A1 - Bearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102023203217A1
Application number: DE102023203217.1A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Yamanaka
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2023-04-06
Publication date: 2023-10-12
Also published as: KR20230146457A; TW202341272A; CN116913802A; US20230321680A1; JP2023155947A

Abstract

Eine Bearbeitungsvorrichtung weist eine Bearbeitungskammer-Abdeckung auf, die ein erstes Querelement aufweist, das sich von zwischen einer ersten Seitenplatte und einer ersten Zuführöffnung, die in der ersten Seitenplatte definiert ist, nach außerhalb von einer ersten Bearbeitungskammer erstreckt. In der Bearbeitungsvorrichtung ist die Breite eines Spalts zwischen dem ersten Querelement und einem Sockel, der in der ersten Zuführöffnung positioniert ist, wenn ein Werkstück in der ersten Bearbeitungskammer bearbeitet wird, d.h. die Länge des Spalts entlang der Richtung zur Außenseite der Bearbeitungskammer, groß. Wenn Bearbeitungswasser, das verteilt wird, durch den Spalt läuft, ist es sehr wahrscheinlich, dass das Bearbeitungswasser mit dem Sockel oder dem ersten Querelement in Kontakt kommt und im Spalt bleibt. Folglich wird das Bearbeitungswasser durch einen einfachen Aufbau effektiv daran gehindert, aus der ersten Bearbeitungskammer heraus verteilt zu werden, verglichen mit Wasser-Zuführmitteln zum Ausbilden einer Wasserschicht im Spalt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer Bearbeitungskammer.
Beschreibung des Standes der Technik
Chips, die Bauelemente wie beispielsweise integrierte Schaltungen (ICs) enthalten, sind unverzichtbare Komponenten in verschiedenen elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen oder PCs. Die Herstellung solcher Chips erfolgt gemäß der folgenden Abfolge von Schritten.
Zunächst wird an einer Vorderseite eines Werkstücks wie beispielsweise eines Wafers durch Photolithographie und andere Verfahren eine Anzahl von Elementen ausgebildet, wodurch mehrere Bauelemente am Werkstück entstehen. Dann wird das Werkstück ausgedünnt, indem eine Rückseite des Werkstücks geschliffen wird. Dann wird das Werkstück in mehrere Chips geteilt, indem das Werkstück entlang von Grenzen zwischen den Bauelementen geschnitten wird.
Eine Bearbeitungsvorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Chips weist eine Schleifvorrichtung zum Schleifen eines Werkstücks, eine Schneidvorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks und eine weitere Vorrichtung auf. Eine Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet ein Werkstück, während das Werkstück am Einspanntisch gehalten wird. Bei der Bearbeitung des Werkstücks fällt Abrieb an. Wenn der Abrieb am Werkstück angebracht wird, wird die Qualität von aus dem Werkstück hergestellten Chips wahrscheinlich verringert.
Im Wesentlichen weist die Bearbeitungsvorrichtung eine Bearbeitungskammer auf, in welcher der Einspanntisch zum Positionieren des Werkstücks daran angeordnet ist. Das Werkstück am Einspanntisch wird bearbeitet, während dem Werkstück mit Bearbeitungswasser zugeführt wird, um den Abrieb vom Werkstück abzuwaschen. In der Bearbeitungskammer befindet sich ein Raum, der von einer Bearbeitungskammer-Abdeckung umgeben ist. Die Bearbeitungskammer-Abdeckung weist eine Seitenplatte mit einer Zuführöffnung auf, durch die der Einspanntisch, der das Werkstück hält, in die Bearbeitungskammer oder aus ihr heraus transportiert werden kann.
Während das Werkstück am Einspanntisch in der Bearbeitungskammer bearbeitet wird, muss die Bearbeitungskammer nicht unbedingt vollständig geschlossen sein, sondern die Zuführöffnung könnte beispielsweise offen gehalten werden. Bei geöffneter Zuführöffnung könnte das Bearbeitungswasser durch die Zuführöffnung oder dergleichen verteilt werden, wenn das Werkstück in der Bearbeitungskammer bearbeitet wird. Um diese Schwierigkeit zu verringern, wurde eine Bearbeitungsvorrichtung vorgeschlagen, die einen Dichtungsmechanismus aufweist, der eine Zuführöffnung in einer Seitenwand einer Bearbeitungskammer-Abdeckung verschließt, wenn ein Werkstück in einer Bearbeitungskammer bearbeitet wird (siehe beispielsweise JP 2012-76171A ).
Insbesondere weist der Dichtungsmechanismus Wasser-Zuführmittel zum Zuführen von Wasser zu einem Spalt zwischen der oberen Oberfläche eines Sockels, der in der Zuführöffnung positioniert ist, wenn das Werkstück in der Bearbeitungskammer bearbeitet wird, und der unteren Oberfläche der Seitenwand der Bearbeitungskammer-Abdeckung auf, die der oberen Oberfläche des Sockels zugewandt ist. Die Zuführöffnung wird durch eine Wasserschicht verschlossen, die erzeugt wird, wenn Wasser von dem Wasser-Zuführmittel zum Spalt zugeführt wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Verschließmechanismus, der den Wasser-Zuführmechanismus aufweist, kann jedoch dazu führen, dass der Aufbau der Bearbeitungsvorrichtung komplex wird und die Kosten für die Herstellung der Bearbeitungsvorrichtung steigen. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die einen einfachen Aufbau aufweist, um zu verhindern, dass Bearbeitungswasser aus einer Bearbeitungskammer nach außen verteilt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer ersten Bearbeitungskammer bereitgestellt. Die Bearbeitungsvorrichtung weist auf: einen Einspanntisch zum Halten des Werkstücks daran, eine Bearbeitungskammer-Abdeckung, die eine erste Seitenplatte mit einer darin definierten ersten Zuführöffnung aufweist, um es dem Einspanntisch, der das Werkstück hält, zu ermöglichen, dadurch in die erste Bearbeitungskammer hinein und aus ihr heraus befördert zu werden, eine erste Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten des in die erste Bearbeitungskammer beförderten Werkstücks mit einem ersten Bearbeitungswerkzeug, eine erste Bearbeitungswasser-Zuführeinheit zum Zuführen von erstem Bearbeitungswasser zu dem Werkstück und/oder dem ersten Bearbeitungswerkzeug, wenn das Werkstück in der ersten Bearbeitungskammer bearbeitet wird, und einen Sockel, der in der ersten Zuführöffnung positioniert ist, wenn das Werkstück in der ersten Bearbeitungskammer bearbeitet wird, wobei die Bearbeitungskammer-Abdeckung ein erstes Querelement aufweist, das sich von zwischen der ersten Seitenplatte und der ersten Zuführöffnung nach außerhalb der ersten Bearbeitungskammer erstreckt.
Bevorzugt ist die Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten des Werkstücks in einer zweiten Bearbeitungskammer zusätzlich zu der ersten Bearbeitungskammer eingerichtet und weist ferner auf: eine zweite Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten des in die zweite Bearbeitungskammer beförderten Werkstücks mit einem zweiten Bearbeitungswerkzeug, und eine zweite Bearbeitungswasser-Zuführeinheit zum Zuführen von zweitem Bearbeitungswasser zu dem Werkstück und/oder dem zweiten Bearbeitungswerkzeug, wenn das Werkstück in der zweiten Bearbeitungskammer bearbeitet wird, wobei die Bearbeitungskammer-Abdeckung eine zweite Seitenplatte mit einer darin definierten zweiten Zuführöffnung aufweist, um zu ermöglichen, dass der Einspanntisch, der das Werkstück hält, dadurch von der ersten Bearbeitungskammer in die zweite Bearbeitungskammer oder von der zweiten Bearbeitungskammer in die erste Bearbeitungskammer befördert wird, der Sockel in der zweiten Zuführöffnung positioniert ist, wenn das Werkstück in der zweiten Bearbeitungskammer bearbeitet wird, und die Bearbeitungskammer-Abdeckung ein zweites Querelement aufweist, das sich von zwischen der zweiten Seitenplatte und der zweiten Zuführöffnung sowohl nach innerhalb der ersten Bearbeitungskammer als auch nach innerhalb der zweiten Bearbeitungskammer erstreckt.
In der Bearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Bearbeitungskammer-Abdeckung das erste Querelement auf, das sich von zwischen der ersten Seitenplatte und der ersten Zuführöffnung, die in der ersten Seitenplatte definiert ist, nach außerhalb der ersten Bearbeitungskammer erstreckt. In der Bearbeitungsvorrichtung ist daher die Breite eines Spalts zwischen dem ersten Querelement und dem Sockel, der in der ersten Zuführöffnung positioniert ist, wenn das Werkstück in der ersten Bearbeitungskammer bearbeitet wird, d.h. die Länge des Spalts entlang der Richtung zur Außenseite der ersten Bearbeitungskammer, groß.
Wenn Bearbeitungswasser, das verteilt wird, durch den Spalt läuft, ist es sehr wahrscheinlich, dass das Bearbeitungswasser mit dem Sockel oder dem ersten Querelement in Kontakt kommt und im Spalt bleibt. Folglich wird das Bearbeitungswasser durch einen einfachen Aufbau effektiv daran gehindert, aus der ersten Bearbeitungskammer verteilt zu werden, verglichen mit einem Wasser-Zuführmittel, das eine Wasserschicht im Spalt ausbildet.
Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, sowie die Weise ihrer Umsetzung werden am besten 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 selbst wird hierdurch am besten verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel einer Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer Bearbeitungskammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Werkstück darstellt;
3 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Bearbeitungskammer-Abdeckung usw. darstellt;
4A ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, die schematisch die strukturellen Details der Bearbeitungskammer-Abdeckung usw. darstellt, wobei der Querschnitt entlang der Linie 4A - 4A von 3 aufgenommen wurde;
4B ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, die schematisch die strukturellen Details der Bearbeitungskammer-Abdeckung usw. darstellt, wobei der Querschnitt entlang der Linie 4B - 4B von 3 aufgenommen ist;
5 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein weiteres Beispiel einer Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer Bearbeitungskammer gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Rahmeneinheit darstellt, die das Werkstück aufweist;
7 ist eine Draufsicht, die schematisch eine an einem Kassettentisch platzierte Kassette, eine Zuführeinheit, einen Einspanntisch, eine Schiebeabdeckung, einen Sockel, ein Paar Schneideinheiten, einen Drehtisch und eine Reinigungseinheit darstellt; und
8 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, die schematisch strukturelle Details einer Bearbeitungskammer-Abdeckung usw. darstellt, wobei der Querschnitt entlang der Linie 8 - 8 von 7 aufgenommen ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. 1 stellt schematisch und perspektivisch ein Beispiel einer Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer Bearbeitungskammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Insbesondere ist die in 1 dargestellte Bearbeitungsvorrichtung in der Lage, ein Werkstück in einer Grobschleifkammer grob zu schleifen, das grob geschliffene Werkstück in einer Feinschleifkammer feinzuschleifen und das fein geschliffene Werkstück in einer Polierkammer zu polieren.
In 1 sind eine X-Achsen-Richtung, d.h. eine Vorne-Hinten-Richtung, die durch einen Pfeil X angezeigt wird, und eine Y-Achsen-Richtung, d.h. eine Links-Rechts-Richtung, die durch einen Pfeil Y angezeigt wird, Richtungen, die in einer horizontalen Ebene orthogonal zueinander sind. Eine Z-Achsen-Richtung, d.h. eine Richtung von oben nach unten, die durch einen Pfeil Z angezeigt wird, ist eine Richtung, d.h. eine vertikale Richtung, die orthogonal zur X-Achsen-Richtung und zur Y-Achsen-Richtung ist.
Die Bearbeitungsvorrichtung, in 1 mit 2 bezeichnet, weist eine Basis 4 auf, an der verschiedene Komponenten des Aufbaus getragen werden. Die Basis 4 weist eine Öffnung 4a auf, die an der oberen Oberfläche eines vorderen Endabschnitts der Basis ausgebildet ist. In der Öffnung 4a ist eine Zuführeinheit 6 zum Befördern eines plattenförmigen Werkstücks untergebracht.
2 stellt schematisch und perspektivisch ein Beispiel für ein Werkstück dar, das von der Zuführeinheit 6 befördert wird. Das in 2 mit 11 bezeichnete Werkstück weist beispielsweise einen Wafer auf, der aus einem Halbleitermaterial wie Silizium (Si) hergestellt ist und eine kreisförmige Vorderseite 11a und eine kreisförmige Rückseite 11b aufweist. Das Werkstück 11 weist mehrere Bereiche auf, die an der Vorderseite 11a durch ein Netz von vorgesehenen Teilungslinien 13 unterteilt sind, und eine Vielzahl von Bauelementen 15 wie beispielsweise ICs, die in den jeweiligen Bereichen aufgebaut sind.
An der Vorderseite 11a des Werkstücks 11 könnte ein folienförmiges, kreisförmiges Band befestigt werden, das im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie das Werkstück 11. Das Band, das beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet ist, dient dem Schutz der Bauelemente 15, indem es Stöße reduziert, die beim Umdrehen der Rückseite 11b des Werkstücks 11 an die Vorderseite 11a aufgebracht werden.
Das Werkstück 11 ist nicht auf bestimmte Materialien, Formen, Aufbauten, Größen usw. beschränkt. Beispielsweise könnte das Werkstück 11 ein Substrat aus anderen Halbleitermaterialien, Keramik, Kunststoff oder Metall aufweisen. Auch die Bauelemente 15 sind nicht auf bestimmte Arten, Zahlen, Formen, Aufbauten, Größen, Anordnungen usw. beschränkt. Das Werkstück 11 könnte sogar frei von den Bauelementen 15 sein.
Wie in 1 dargestellt, sind an der Basis 4 vor der Öffnung 4a zwei Kassettentische 8a und 8b angebracht. An den Kassettentischen 8a und 8b sind jeweils Kassetten 10a und 10b zur Aufnahme mehrerer Werkstücke 11 platziert. An der Basis 4 ist schräg nach hinten zur Öffnung 4a ein Positionseinstellmechanismus 12 zum Einstellen der Position eines daran platzierten Werkstücks 11 angeordnet.
Der Positionseinstellmechanismus 12 weist beispielsweise einen Tisch 12a auf, der einen zentralen Bereich des Werkstücks 11 trägt, und mehrere Stifte 12b, die um den Tisch 12a herum in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung des Tisches 12a angeordnet sind. Die Stifte 12b sind radial zum Tisch 12a hin und von ihm weg beweglich, um die Abstände zwischen ihnen und dem Tisch 12a einzustellen. Wenn das Werkstück 11 beispielsweise aus der Kassette 10a befördert und von der Zuführeinheit 6 an dem Tisch 12a platziert wird, werden die Stifte 12b in Richtung des Tisches 12a bewegt, um einen äußeren Umfangsrand des Werkstücks 11 zu berühren und dadurch das Werkstück 11 in koaxiale Ausrichtung mit dem Tisch 12a zu bringen.
Eine Ladeeinheit 14 ist in der Nähe des Positionseinstellmechanismus 12 angeordnet. Die Ladeeinheit 14 kann gedreht werden, während sie das vom Positionseinstellmechanismus 12 gelieferte Werkstück 11 hält. Die Ladeeinheit 14 weist ein nicht dargestelltes Ansaugpad auf, mit dem eine obere Oberfläche des Werkstücks 11 unter Ansaugen gehalten wird. Die Ladeeinheit 14 hält das durch den Positionseinstellmechanismus 12 positionierte Werkstück 11 und gibt das Werkstück 11 nach hinten ab. An einer oberen Oberfläche der Basis 4 ist hinter der Ladeeinheit 14 ein scheibenförmiger Drehtisch 16 angeordnet.
Der Drehtisch 16 trägt vier Einspanntische 18, die in Umfangsrichtung winkelmäßig beabstandet an einer oberen Oberfläche des Drehtisches angeordnet sind. Die Einspanntische 18 können die jeweiligen Werkstücke 11 unter Ansaugen daran halten, wenn die Werkstücke 11 an der Bearbeitungsvorrichtung 2 bearbeitet werden. An der oberen Oberfläche des Drehtisches 16 ist ein kreuzförmiger Sockel 20 angebracht, der die vier Einspanntische 18 voneinander trennt. Der Sockel 20 weist eine obere Oberfläche auf, die oberhalb der jeweiligen oberen Oberflächen der vier Einspanntische 18 positioniert ist.
Der Drehtisch 16 ist mit einem nicht dargestellten Drehantrieb wie beispielsweise einem Elektromotor gekoppelt, der an der Basis 4 angeordnet ist. Wenn der Drehantrieb mit Energie versorgt wird, werden der Drehtisch 16, die vier Einspanntische 18 und der Sockel 20 in der durch den Pfeil in 1 angegebenen Richtung um eine gerade Drehachse gedreht, die sich durch die Mitte der oberen Oberfläche des Drehtisches 16 parallel zur Z-Achsen-Richtung erstreckt.
Eine in 1 nicht dargestellte Bearbeitungskammer-Abdeckung 22 ist an der oberen Oberfläche der Basis 4 angebracht und umgibt den Drehtisch 16, die vier Einspanntische 18 und den Sockel 20. 3 stellt schematisch die Bearbeitungskammer-Abdeckung 22 usw. in der Draufsicht dar. 4A stellt schematisch die Bearbeitungskammer-Abdeckung 22 usw. in der Seitenansicht und teilweise im Querschnitt dar, wobei der Querschnitt entlang der Linie 4A - 4A von 3 verläuft. 4B stellt schematisch die Bearbeitungskammer-Abdeckung 22 usw. in der Seitenansicht und teilweise im Querschnitt dar, wobei der Querschnitt entlang der Linie 4B - 4B von 3 aufgenommen ist.
Jeder der Einspanntische 18 weist einen Rahmen 18a auf, der die Form einer kreisförmigen Platte aus Keramik oder dergleichen hat. Der Rahmen 18a weist eine als kreisförmige Platte geformte Bodenwand und eine hohlzylindrische Seitenwand auf, die von einem äußeren Umfangsabschnitt der Bodenwand ausgeht. Die Bodenwand und die Seitenwand bilden gemeinsam eine nach oben offene kreisförmige Vertiefung in einem oberen Abschnitt des Rahmens 18a. Die Bodenwand des Rahmens 18a weist einen darin definierten Fluid-Kanal (nicht dargestellt) auf, der an der unteren Oberfläche der Vertiefung offen ist und mit einer Ansaugquelle (nicht dargestellt), wie beispielsweise einem Ejektor, in Fluidverbindung steht.
Die im oberen Abschnitt des Rahmens 18a ausgebildete Vertiefung nimmt eine poröse Platte 18b auf, die als kreisförmige Platte mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der im Wesentlichen dem Durchmesser der Vertiefung entspricht. Die poröse Platte 18b ist beispielsweise aus poröser Keramik hergestellt. Die obere Oberfläche der porösen Platte 18b und die obere Oberfläche der Seitenwand des Rahmens 18a sind gemeinsam wie eine Oberfläche ausgebildet, die einer Seitenoberfläche eines Kegels entspricht, d. h. einer Oberfläche, deren Mitte über einen äußeren Umfangsabschnitt davon vorsteht.
Wenn die Ansaugquelle, die mit dem an der unteren Wand des Rahmens 18a definierten Fluidkanal verbunden ist, betätigt wird, erzeugt sie eine Ansaugkraft, die durch den Fluidkanal und die poröse Platte 18b übertragen wird und in einem Raum nahe der oberen Oberfläche der porösen Platte 18b wirkt. Daher fungieren die obere Oberfläche der porösen Platte 18b und die obere Oberfläche der Seitenwand des Rahmens 18a als Halteoberfläche des Einspanntisches 18, um das Werkstück 11 unter Ansaugen daran zu halten. Wenn die Ansaugquelle betätigt wird, während das Werkstück 11 beispielsweise an der Halteoberfläche des Einspanntisches 18 platziert ist, wird das Werkstück 11 am Einspanntisch 18 unter Ansaugen gehalten.
Die Bearbeitungskammer-Abdeckung 22 weist eine obere Platte 24 auf, die in der Draufsicht die Form von drei Quadranten eines Vollkreises hat. Die obere Platte 24 weist ein darin definiertes Durchgangsloch 24a auf, das unter einer später zu beschreibenden Grobschleifscheibe 54a positioniert ist und einen größeren Durchmesser als die Grobschleifscheibe 54a aufweist, ein darin definiertes Durchgangsloch 24b, das unter einer später zu beschreibenden Feinschleifscheibe 54b positioniert ist und einen größeren Durchmesser als die Feinschleifscheibe 54b aufweist, und ein darin definiertes Durchgangsloch 24c, das unter einem später zu beschreibenden Polierpad 88 positioniert ist und einen größeren Durchmesser als das Polierpad 88 aufweist.
Die Bearbeitungsvorrichtung 2 weist drei Bearbeitungskammern auf, die jeweils unterhalb eines Quadrantenbereichs der oberen Platte 24 vorgesehen sind, in dem eines der drei Durchgangslöcher 24a, 24b und 24c definiert ist. Insbesondere ist eine Grobschleifkammer unterhalb des Bereichs der oberen Platte 24 vorgesehen, in dem das Durchgangsloch 24a definiert ist. Eine Feinschleifkammer ist unterhalb des Bereichs der oberen Platte 24 vorgesehen, in dem sich das Durchgangsloch 24b befindet. Eine Polierkammer ist unterhalb des Quadrantenbereichs der oberen Platte 24 vorgesehen, in dem das Durchgangsloch 24c definiert ist.
Da die obere Platte 24 wie drei Quadranten eines Vollkreises geformt ist, lässt sie einen Quadrantenraum frei, durch den der Drehtisch 16 freiliegt. Wenn einer der Einspanntische 18 in dem Quadrantenraum positioniert ist, wird ein Werkstück 11 an den in dem Quadrantenraum positionierten Einspanntisch 18 geladen oder von diesem entladen. Der Quadrantenraum wird als Be- und Entladezone bezeichnet.
Die obere Platte 24 weist einen bogenförmigen äußeren Umfangsrand auf. Unterhalb des bogenförmigen äußeren Umfangsrandes der oberen Platte 24 ist eine Seitenplatte 26a vorgesehen, die sich in der Draufsicht bogenförmig erstreckt. Die Seitenplatte 26a weist ein unteres Ende auf, das an der oberen Oberfläche der Basis 4 befestigt ist. Die Seitenplatte 26a weist ein oberes Ende auf, das an einer unteren Seite des bogenförmigen äußeren Umfangsrands der oberen Platte 24 befestigt ist. Die Seitenplatte 26a weist gegenüberliegende Enden auf, mit denen die jeweiligen Enden eines Paars von Seitenplatten 26b und 26c verbunden sind.
Die Seitenplatte 26b ist zwischen der Grobschleifkammer und der Be- und Entladezone positioniert. Die Seitenplatte 26c ist zwischen der Polierkammer und der Be- und Entladezone positioniert. Die Seitenplatten 26b und 26c erstrecken sich in der Draufsicht gerade von den jeweiligen gegenüberliegenden Enden der Seitenplatte 26a zur Mitte der oberen Platte 24. Die Seitenplatten 26b und 26c erstrecken sich, in der Draufsicht gesehen, senkrecht zueinander.
Die Seitenplatten 26b und 26c weisen in ihren unteren Abschnitten jeweils Zuführöffnungen 28a und 28b auf, durch die sich die vier Einspanntische 18 und der Sockel 20 hindurchbewegen können, wenn der Drehtisch 16 in der in 3 durch den Pfeil angegebenen Richtung gedreht wird. Die Seitenplatten 26b und 26c weisen jeweils Abschnitte auf, die außerhalb der jeweiligen Zuführöffnungen 28a und 28b positioniert sind und deren untere Enden an der oberen Oberfläche der Basis 4 befestigt sind.
Die Seitenplatten 26b und 26c weisen jeweils obere Enden auf, die an den unteren Seiten der jeweiligen Außenränder der oberen Platte 24 befestigt sind, die sich in der Draufsicht gerade erstrecken, mit Ausnahme des bogenförmigen äußeren Umfangsrandes der oberen Platte 24. Die Seitenplatte 26b weist einen Abschnitt auf, der über der Zuführöffnung 28a liegt und einen Abschnitt, der außerhalb der Zuführöffnung 28a positioniert ist. Ein Querelement 30a, das sich von der Grobschleifkammer nach außen erstreckt, ist mit einem unteren Ende des Abschnitts der Seitenplatte 26b verbunden, der über der Zuführöffnung 28a liegt, und mit einem inneren Ende des Abschnitts der Seitenplatte 26b, der außerhalb der Zuführöffnung 28a positioniert ist.
In ähnlicher Weise weist die Seitenplatte 26c einen Abschnitt auf, der über der Zuführöffnung 28b liegt und einen Abschnitt, der außerhalb der Zuführöffnung 28b positioniert ist. Ein Querelement 30b, das sich von der Polierkammer nach außen erstreckt, ist mit einem unteren Ende des Abschnitts der Seitenplatte 26c, der über der Zuführöffnung 28b liegt, und einem inneren Ende des Abschnitts der Seitenplatte 26c, der außerhalb der Zuführöffnung 28b positioniert ist, verbunden. Anders ausgedrückt, die Bearbeitungskammer-Abdeckung 22 weist die Querelemente 30a und 30b auf, die sich zwischen den Seitenplatten 26b und 26c und den Zuführöffnungen 28a und 28b von der Grobschleifkammer und der Polierkammer aus nach außen erstrecken.
Die anderen Enden der Seitenplatten 26b und 26c, die zur Mitte der oberen Platte 24 gerichtet sind, sind mit den jeweiligen Enden eines Paars von Seitenplatten 26d und 26e verbunden. Die Seitenplatte 26d ist zwischen der Grobschleifkammer und der Feinschleifkammer positioniert. Die Seitenplatte 26e ist zwischen der Feinschleifkammer und der Polierkammer positioniert.
Die Seitenplatte 26d erstreckt sich von den anderen Enden der Seitenplatten 26b und 26c in Richtung der Seitenplatte 26a rechtwinklig zur Seitenplatte 26b, d. h. parallel zur Seitenplatte 26c. Die Seitenplatte 26e erstreckt sich von den anderen Enden der Seitenplatten 26b und 26c in Richtung der Seitenplatte 26a parallel zur Seitenplatte 26b, d. h. senkrecht zu den Seitenplatten 26c und 26d.
Die Seitenplatten 26d und 26e weisen an ihren unteren Abschnitten jeweils Zuführöffnungen 28c und 28d auf, durch die sich die vier Einspanntische 18 und der Sockel 20 bewegen können, wenn der Drehtisch 16 in der in 3 durch den Pfeil angegebenen Richtung gedreht wird. Die Seitenplatten 26d und 26e weisen jeweils Abschnitte auf, die außerhalb der jeweiligen Zuführöffnungen 28c und 28d positioniert sind und deren untere Enden an der oberen Oberfläche der Basis 4 befestigt sind.
Die Seitenplatten 26d und 26e weisen jeweils obere Enden auf, die an den unteren Seiten der oberen Platte 24 befestigt sind. Die Seitenplatte 26d weist einen Abschnitt auf, der über der Zuführöffnung 28c liegt, und einen Abschnitt, der außerhalb der Zuführöffnung 28c positioniert ist. Ein Querelement 30c, das sich von der Grobschleifkammer nach innen und von der Feinschleifkammer nach innen erstreckt, ist mit einem unteren Ende des Abschnitts der Seitenplatte 26d, der über der Zuführöffnung 28c liegt, und einem inneren Ende des Abschnitts der Seitenplatte 26d verbunden, der außerhalb der Zuführöffnung 28c positioniert ist.
In ähnlicher Weise weist die Seitenplatte 26e einen Abschnitt auf, der über der Zuführöffnung 28d liegt und einen Abschnitt, der außerhalb der Zuführöffnung 28d positioniert ist. Ein Querelement 30d, das sich in das Innere der Feinschleifkammer und in das Innere der Polierkammer erstreckt, ist mit einem unteren Ende des Abschnitts der Seitenplatte 26e, der über der Zuführöffnung 28d liegt, und einem inneren Ende des Abschnitts der Seitenplatte 26e, der außerhalb der Zuführöffnung 28d positioniert ist, verbunden. Anders ausgedrückt, die Bearbeitungskammer-Abdeckung 22 weist die Querelemente 30c und 30d auf, die sich zwischen den Seitenplatten 26d und 26e und den Zuführöffnungen 28c und 28d in das Innere eines Paars benachbarter Bearbeitungskammern erstrecken, d.h. der Grobschleifkammer und der Feinschleifkammer oder der Feinschleifkammer und der Polierkammer.
Die Werkstücke 11 werden vorgeschliffen, feingeschliffen und poliert, während der Sockel 20 den vier Querelementen 30a, 30b, 30c und 30d zugewandt ist. Mit anderen Worten: Wenn die Werkstücke vorgeschliffen, feingeschliffen und poliert werden, wird der Sockel 20 in den vier Zuführöffnungen 28a, 28b, 28c und 28d positioniert.
Die weiteren Komponenten des Aufbaus der Bearbeitungsvorrichtung 2 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Zwei Tragstrukturen 32 sind an der Basis 4 jeweils hinter der Grobschleifkammer und der Feinschleifkammer angebracht. An den vorderen Oberflächen der Tragstrukturen 32 sind jeweils zwei Z-Achsen-Bewegungsmechanismen 34 angebracht. Da die beiden Z-Achsen-Bewegungsmechanismen 34 strukturell identisch sind, wird im Folgenden nur einer von ihnen beschrieben. Der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 34 weist ein Paar von beabstandeten Führungsschienen 36 auf, die fest an der vorderen Oberfläche der Tragstruktur 32 angebracht sind, die dem Drehtisch 16 zugewandt ist und sich entlang der Z-Achsen-Richtung erstreckt.
Eine bewegbare Platte 38 ist verschiebbar an den Führungsschienen 36 angebracht, so dass sie dem Drehtisch 16 zugewandt ist und entlang der Führungsschienen 36 gleiten kann. Zwischen den Führungsschienen 36 ist ein sich entlang der Z-Achsen-Richtung erstreckender Schraubenschaft 40 angeordnet. Der Schraubenschaft 40 weist ein oberes Ende auf, das mit einem Elektromotor 42 gekoppelt ist, der den Schraubenschaft 40 um seine Mittelachse dreht.
Der Schraubenschaft 40 weist eine Oberfläche mit Außengewinde auf, auf die eine nicht dargestellte Mutter aufgeschraubt ist, in der eine Reihe von Kugeln untergebracht sind, die rollend in die schraubenförmigen Gewinde des Schraubenschafts 40 eingreifen. Der Schraubenschaft 40 und die Mutter mit den Kugeln bilden zusammen einen Kugelgewindespindel-Mechanismus. Wenn der Schraubenschaft 40 durch den Elektromotor 42 um seine Mittelachse gedreht wird, kreisen die Kugeln durch die Mutter und veranlassen diese, sich in der Z-Achsen-Richtung zu bewegen.
Die Mutter ist an einer hinteren Oberfläche, d.h. einer Rückseite, der bewegbaren Platte 38 befestigt, die der Tragstruktur 32 zugewandt ist. Wenn also der Elektromotor 42 den Schraubenschaft 40 um seine Mittelachse dreht, wird die bewegbare Platte 38 zusammen mit der Mutter in der Z-Achsen-Richtung bewegt. An einer vorderen Oberfläche, d.h. einer Vorderseite, der bewegbaren Platte 38, die dem Drehtisch 16 zugewandt ist, ist eine Trageinrichtung 44 angebracht.
Die Trageinrichtung 44 trägt daran eine Schleifeinheit, d.h. eine Bearbeitungseinheit 46, zum Schleifen eines Werkstücks 11. Die Schleifeinheit 46 weist ein Spindelgehäuse 48 auf, das an der Trageinrichtung 44 befestigt ist. In dem Spindelgehäuse 48 ist eine sich entlang der Z-Achsen-Richtung erstreckende Spindel 50 drehbar untergebracht.
Die Spindel 50 weist ein oberes Ende auf, das mit einem nicht dargestellten Drehantrieb, wie beispielsweise einem Elektromotor, gekoppelt ist. Wenn der Drehantrieb mit Energie versorgt wird, dreht er die Spindel 50 um ihre Mittelachse. Die Spindel 50 weist einen unteren Endabschnitt auf, der von einer unteren Oberfläche des Spindelgehäuses 48 freiliegt und ein unteres Ende aufweist, an dem eine scheibenförmige Anbringeinrichtung 52 befestigt ist.
An einer unteren Oberfläche der Anbringeinrichtung 52 der Schleifeinheit 46, die an einer Seite der Grobschleifkammer vorgesehen ist, ist eine Grobschleifscheibe, d.h. ein Bearbeitungswerkzeug, 54a angebracht. Die Grobschleifscheibe 54a weist eine kreisförmige Scheibenbasis auf, deren Durchmesser im Wesentlichen dem der Anbringeinrichtung 52 entspricht. Die Scheibenbasis ist aus einem metallischen Material wie beispielsweise rostfreiem Stahl oder Aluminium ausgebildet.
Die Scheibenbasis weist eine untere Oberfläche auf, an der mehrere Schleifsteine, die zum Grobschleifen geeignete Schleifkörner enthalten, fest angebracht sind. Die Schleifsteine weisen jeweils im Wesentlichen senkrecht zur Z-Achsen-Richtung liegende untere Oberflächen, d.h. Schleifoberflächen, zum Grobschleifen des am in der Grobschleifkammer positionierten Einspanntisch 18 gehaltenen Werkstücks 11 auf.
In ähnlicher Weise ist eine Feinschleifscheibe 54b, d.h. ein Bearbeitungswerkzeug, an einer unteren Oberfläche der Anbringeinrichtung 52 der Schleifeinheit 46 angebracht, die an einer Seite der Feinschleifkammer vorgesehen ist. Die Feinschleifscheibe 54b weist eine kreisförmige Scheibenbasis auf, deren Durchmesser im Wesentlichen dem der Anbringeinrichtung 52 entspricht. Die Scheibenbasis ist aus einem Metallmaterial wie beispielsweise Edelstahl oder Aluminium ausgebildet.
Die Scheibenbasis weist eine untere Oberfläche auf, an der mehrere Schleifsteine mit Schleifkörnern, die zum Feinschleifen geeignet sind, fest angebracht sind. Die Schleifsteine weisen jeweils untere Oberflächen auf, d.h. Schleifoberflächen, die im Wesentlichen senkrecht zur Z-Achsen-Richtung liegen, um das am in der Feinschleifkammer positionierten Einspanntisch 18 gehaltene Werkstück 11 feinzuschleifen. Die in den Schleifsteinen für das Feinschleifen enthaltenen Schleifkörner haben im Wesentlichen einen kleineren Durchmesser als die in den Schleifsteinen für den Grobschliff enthaltenen.
Die Bearbeitungsvorrichtung 2 weist eine erste, nicht dargestellte Bearbeitungswasser-Zuführeinheit zum Zuführen von Bearbeitungswasser zum Werkstück 11 und/oder der Grobschleifscheibe 54a, wenn das Werkstück 11 durch die Grobschleifscheibe 54a in der Grobschleifkammer grob geschliffen wird, und eine zweite, nicht dargestellte Bearbeitungswasser-Zuführeinheit zum Zuführen von Bearbeitungswasser zum Werkstück 11 und/oder der Feinschleifscheibe 54b auf, wenn das Werkstück 11 durch die Feinschleifscheibe 54b in der Feinschleifkammer feingeschliffen wird.
Die erste Bearbeitungswasser-Zuführeinheit und die zweite Bearbeitungswasser-Zuführeinheit weisen jeweils eine nicht dargestellte Düse auf, um einen Bereich, d.h. einen Bearbeitungspunkt, des Werkstücks 11, der beispielsweise von den Schleifsteinen berührt wird, mit Bearbeitungswasser zu versorgen. Alternativ könnten sowohl die erste Bearbeitungswasser-Zuführeinheit als auch die zweite Bearbeitungswasser-Zuführeinheit anstelle der Düse oder zusätzlich zu dieser einen in der Schleifscheibe 54a und 54b ausgebildeten Wasserkanal zum Zuführen von Bearbeitungswasser zu der Bearbeitungsstelle aufweisen.
Eine weitere Tragstruktur 56 ist an der Basis 4 neben der Polierkammer angebracht. An einer Seitenoberfläche der Tragstruktur 56 ist ein X-Achsen-Bewegungsmechanismus 58 angebracht. Der X-Achsen-Bewegungsmechanismus 58 weist ein Paar beabstandeter Führungsschienen 60 auf, die fest an der Seitenoberfläche der Tragstruktur 56 angebracht sind, die dem Drehtisch 16 zugewandt ist und sich entlang der X-Achsen-Richtung erstreckt.
Eine bewegbare Platte 62 ist verschiebbar an den Führungsschienen 60 angebracht, so dass sie dem Drehtisch 16 zugewandt ist, um entlang der Führungsschienen 60 verschoben zu werden. Ein sich entlang der X-Achsen-Richtung erstreckender Schraubenschaft 64 ist zwischen den Führungsschienen 60 angeordnet. Der Schraubenschaft 64 weist ein vorderes Ende auf, das mit einem Elektromotor 66 gekoppelt ist, der den Schraubenschaft 64 um seine Mittelachse dreht.
Der Schraubenschaft 64 weist eine Oberfläche mit Außengewinde auf, an die eine nicht dargestellte Mutter aufgeschraubt ist, in der eine Reihe von Kugeln untergebracht sind, die rollend in die schraubenförmigen Gewinde des Schraubenschafts 64 eingreifen. Der Schraubenschaft 64 und die Mutter mit den Kugeln bilden zusammen einen Kugelgewindespindel-Mechanismus. Wenn der Schraubenschaft 64 durch den Elektromotor 66 um seine Mittelachse gedreht wird, drehen sich die Kugeln durch die Mutter und veranlassen diese, sich in der X-Achsen-Richtung zu bewegen.
Die Mutter ist an einer Oberfläche, d. h. einer Rückseite, der bewegbaren Platte 62 befestigt, die der Tragstruktur 56 zugewandt ist. Wenn also der Elektromotor 66 den Schraubenschaft 64 um seine Mittelachse dreht, wird die bewegbare Platte 62 zusammen mit der Mutter in der X-Achsen-Richtung bewegt. Ein Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 68 ist an einer Oberfläche, d.h. einer Vorderseite, der bewegbaren Platte 62 angebracht, die dem Drehtisch 16 zugewandt ist.
Der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 68 weist ein Paar von beabstandeten Führungsschienen 70 auf, die fest an der Vorderseite der bewegbaren Platte 62 angebracht sind und sich entlang der Z-Achsen-Richtung erstrecken. Eine bewegbare Platte 72 ist auf den Führungsschienen 70 verschiebbar angebracht, so dass sie dem Drehtisch 16 zugewandt ist und entlang der Führungsschienen 70 gleiten kann.
Zwischen den Führungsschienen 70 ist ein sich entlang der Z-Achsen-Richtung erstreckender Schraubenschaft 74 angeordnet. Der Schraubenschaft 74 weist ein oberes Ende auf, das mit einem Elektromotor 76 verbunden ist, der den Schraubenschaft 74 um seine Mittelachse dreht. Der Schraubenschaft 74 weist eine Oberfläche mit Außengewinde auf, an die eine nicht dargestellte Mutter aufgeschraubt ist, in der eine Reihe von Kugeln untergebracht sind, die rollend in die schraubenförmigen Gewinde des Schraubenschafts 74 eingreifen. Der Schraubenschaft 74 und die Mutter mit den Kugeln bilden zusammen einen Kugelgewindespindel-Mechanismus.
Wenn der Schraubenschaft 74 durch den Elektromotor 76 um seine Mittelachse gedreht wird, kreisen die Kugeln durch die Mutter und veranlassen diese, sich in der Z-Achsen-Richtung zu bewegen. Die Mutter ist an einer Oberfläche, d. h. einer Rückseite, der bewegbaren Platte 72 befestigt, die der bewegbaren Platte 62 zugewandt ist. Wenn also der Elektromotor 76 den Schraubenschaft 74 um seine Mittelachse dreht, wird die bewegbare Platte 72 zusammen mit der Mutter in der Z-Achsen-Richtung bewegt.
An einer Oberfläche, d.h. einer Vorderseite, der bewegbaren Platte 72, die dem Drehtisch 16 zugewandt ist, ist eine Trageinrichtung 78 angebracht. Die Trageinrichtung 78 trägt daran eine Poliereinheit, d.h. eine Bearbeitungseinheit 80, zum Polieren eines Werkstücks 11. Die Poliereinheit 80 weist ein Spindelgehäuse 82 auf, das an der Trageinrichtung 78 befestigt ist.
In dem Spindelgehäuse 82 ist eine sich entlang der Z-Achsen-Richtung erstreckende Spindel 84 drehbar untergebracht. Die Spindel 84 weist ein oberes Ende auf, das mit einem nicht dargestellten Drehantrieb, wie beispielsweise einem Elektromotor, gekoppelt ist. Wenn der Drehantrieb mit Energie versorgt wird, dreht er die Spindel 84 um ihre Mittelachse.
Die Spindel 84 weist einen unteren Endabschnitt auf, der von einer unteren Oberfläche des Spindelgehäuses 82 freiliegt und ein unteres Ende aufweist, an dem eine scheibenförmige Anbringeinrichtung 86 befestigt ist. An einer unteren Oberfläche der Anbringeinrichtung 86 ist ein scheibenförmiges Polierpad, d.h. ein Bearbeitungswerkzeug, 88 angebracht. Das Polierpad 88 hat einen größeren Durchmesser als das Werkstück 11, das beispielsweise am Einspanntisch 18 in der Polierkammer unter Ansaugen gehalten wird.
Das Polierpad 88 weist eine kreisförmige, im Wesentlichen senkrecht zur Z-Achsen-Richtung liegende untere Oberfläche, d.h. eine Polierfläche, auf, um das am in der Polierkammer positionierten Einspanntisch 18 gehaltene Werkstück 11 in einer nassen Umgebung zu polieren. Das Polierpad 88 wird beispielsweise hergestellt, indem ein Stück Vliesstoff aus Polyester mit einer Urethanlösung imprägniert wird, in der Schleifkörner mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 um oder weniger verteilt sind, und dann das imprägnierte Stück Vliesstoff getrocknet wird.
Die Schleifkörner, die im Polierpad 88 verteilt sind, sind aus einem Material wie beispielsweise Siliziumkarbid, cBN, Diamant oder feinkörnigem Metalloxid ausgebildet. Das feinteilige Metalloxid könnte in Form von feinen Partikeln aus Siliziumdioxid, Ceroxid, Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid oder ähnlichem ausgebildet sein. Das Polierpad 88 ist biegsam und kann sich unter einer beim Polieren des Werkstücks 11 aufgebrachten Last leicht verbiegen.
Die Bearbeitungsvorrichtung 2 weist auch eine dritte, nicht dargestellte Bearbeitungswasser-Zuführeinheit zum Zuführen von Bearbeitungswasser zu dem Werkstück 11 oder dem Polierpad 88 auf, wenn das Werkstück 11 in der Polierkammer mit dem Polierpad 88 poliert wird.
Die dritte Bearbeitungswasser-Zuführeinheit weist eine nicht dargestellte Düse auf, um einen Bereich, d.h. eine Bearbeitungsstelle, des Werkstücks 11 zu versorgen, der beispielsweise von dem Polierpad 88 berührt wird. Alternativ könnte die dritte Bearbeitungswasser-Zuführeinheit anstelle der Düse oder zusätzlich zu dieser einen in dem Polierpad 88 ausgebildeten Wasserkanal zum Zuführen von Bearbeitungswasser zu der Bearbeitungsstelle aufweisen.
Seitlich der Ladeeinheit 14 ist eine Entladeeinheit 90 angeordnet. Die Entladeeinheit 90 kann gedreht werden, während sie ein vom Einspanntisch 18 befördertes Werkstück 11 hält, das in der Be- und Entladezone positioniert ist. Die Entladeeinheit 90 entlädt das Werkstück 11 vorwärts aus der Be- und Entladezone, indem sie sich von der Be- und Entladezone wegdreht, während sie das Werkstück 11 hält, das beispielsweise in der Polierkammer poliert worden ist.
Vor der Entladeeinheit 90 und hinter der Öffnung 4a ist eine Reinigungseinheit 92 zum Reinigen des durch die Entladeeinheit 90 aus dem Be- und Entladebereich entladenen Werkstücks 11 angeordnet. Das von der Reinigungseinheit 92 bereits gereinigte Werkstück 11 wird von der Zuführeinheit 6 abgegeben und beispielsweise in der Kassette 10b gespeichert.
In der Bearbeitungsvorrichtung 2 weist die Bearbeitungskammer-Abdeckung 22 die Querelemente 30a und 30b auf, die sich zwischen den Seitenplatten 26b und 26c und den in den Seitenplatten 26b und 26c definierten Zuführöffnungen 28a und 28b nach außerhalb der Bearbeitungskammern, d.h. der Grobschleifkammer und der Polierkammer, erstrecken. In der Bearbeitungsvorrichtung 2 werden die Werkstücke 11 bearbeitet, d.h. vorgeschliffen und poliert, während der Sockel 20 und die Querelemente 30a und 30b einander zugewandt sind.
Folglich sind die Spaltbreiten zwischen dem Sockel 20 und den Querelementen 30a und 30b, d.h. die Spaltlängen entlang der Richtungen zur Außenseite der Bearbeitungskammern, groß. Wenn das Bearbeitungswasser, das verteilt wird, durch die Spalten läuft, ist es sehr wahrscheinlich, dass das Bearbeitungswasser mit dem Sockel 20 oder den Querelementen 30a und 30b in Kontakt kommt und in den Spalten bleibt.
Infolgedessen wird das Bearbeitungswasser durch einen einfachen Aufbau, der den Sockel 20 und die Querelemente 30a und 30b aufweist, wirksam daran gehindert, aus den Bearbeitungskammern verteilt zu werden, verglichen mit einem Wasser-Zuführmittel, die eine Wasserschicht in den Zwischenräumen ausbildet. In der Bearbeitungsvorrichtung 2 könnten durch das in den Zwischenräumen verbleibende Bearbeitungswasser Wasserschichten erzeugt werden. Solche Wasserschichten sind effektiv darin, zu verhindern, dass das Bearbeitungswasser aus den Bearbeitungskammern verteilt wird.
In der Bearbeitungsvorrichtung 2 weist die Bearbeitungskammer-Abdeckung 22 auch die Querelemente 30c und 30d auf, die mit den Enden der Seitenplatten 26d und 26e verbunden sind, die sich in der Nähe der darin definierten Zuführöffnungen 28c und 28d befinden. Die Querelemente 30c und 30d erstrecken sich in das Innere eines Paars benachbarter Bearbeitungskammern, d.h. der Grobschleifkammer und der Feinschleifkammer oder der Feinschleifkammer und der Polierkammer.
In der Bearbeitungsvorrichtung 2 werden die Werkstücke 11 bearbeitet, d.h. vorgeschliffen, feingeschliffen und poliert, während der Sockel 20 und die Querelemente 30c und 30d einander zugewandt sind. In der Bearbeitungsvorrichtung 2 wird daher verhindert, dass das Bearbeitungswasser aus einer Bearbeitungskammer, z.B. der Grobschleifkammer, in eine andere, benachbarte Bearbeitungskammer, z.B. die Feinschleifkammer, verteilt wird, wie oben beschrieben.
5 stellt schematisch ein weiteres Beispiel einer Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer Bearbeitungskammer gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Insbesondere ist die in 5 dargestellte Bearbeitungsvorrichtung eine Schneidvorrichtung, die ein Werkstück in einer Schneidkammer bearbeiten kann.
In 5 sind eine U-Achsen-Richtung, d.h. eine Vorwärts-Rückwärts-Richtung oder Bearbeitungszuführrichtung, die durch den Pfeil U angezeigt wird, und eine V-Achsen-Richtung, d.h. eine Links-Rechts-Richtung oder Indexzuführrichtung, die durch den Pfeil V angezeigt wird, Richtungen, die in einer horizontalen Ebene orthogonal zueinander sind. Eine W-Achsen-Richtung, d.h. eine Richtung von oben nach unten, die durch den Pfeil W angezeigt wird, ist eine Richtung, d.h. eine vertikale Richtung, die orthogonal zu der U-Achsen-Richtung und der V-Achsen-Richtung ist.
Die Schneidvorrichtung, die in 5 mit 94 bezeichnet ist, weist eine Basis 96 auf, an der verschiedene Komponenten des Aufbaus getragen werden. Auf einer Ecke der Basis 96 ist ein Kassettentisch 98 angeordnet. Der Kassettentisch 98 weist eine obere Oberfläche auf, an der eine Kassette 100 zum Aufnehmen einer Rahmeneinheit, die ein Werkstück 11 aufweist, platziert werden kann.
6 stellt schematisch und perspektivisch ein Beispiel der Rahmeneinheit dar, die das Werkstück 11 aufweist. Die Rahmeneinheit ist in 6 mit 17 bezeichnet, und das Werkstück 11, das die Rahmeneinheit 17 aufweist, ist identisch mit dem in 2 dargestellten Werkstück 11. Die Rahmeneinheit 17 weist ein Tragelement 19 auf, das die Form einer kreisförmigen Platte hat, die im Durchmesser größer ist als das Werkstück 11. Das Tragelement 19 weist einen mittleren Bereich auf, der an der Rückseite 11b des Werkstücks 11 befestigt ist.
Das Tragelement 19 weist eine folienartige, flexible Basisschicht und eine Haftmittelschicht auf, die an einer dem Werkstück 11 zugewandten Oberfläche der Basisschicht angebracht ist, d.h. eine Klebstoffschicht. Die Basisschicht ist insbesondere aus Polyolefin (PO), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS) oder ähnlichem ausgebildet. Die Haftmittelschicht ist aus ultraviolett-härtbarem Silikonkautschuk, einem Material auf Acrylbasis, einem Material auf Epoxidbasis oder ähnlichem ausgebildet.
Die Rahmeneinheit 17 weist auch einen ringförmigen Rahmen 21 auf, der an einem äußeren Umfangsabschnitt des Tragelements 19 befestigt ist. An dem ringförmigen Rahmen 21 ist eine kreisförmige Öffnung 21a ausgebildet, die im Durchmesser größer ist als das Werkstück 11. Der ringförmige Rahmen 21 ist aus einem metallischen Material wie beispielsweise Aluminium oder Edelstahl gefertigt.
Der in 5 dargestellte Kassettentisch 98 ist mit einem nicht dargestellten W-Achsen-Bewegungsmechanismus verbunden. Der W-Achsen-Bewegungsmechanismus dient dazu, die Höhe der an dem Kassettentisch 98 platzierten Kassette 100 einzustellen, damit die Rahmeneinheit 17 in geeigneter Weise be- und entladen werden kann, wie später beschrieben.
Wie in 7 und 8 dargestellt, weist die Schneidvorrichtung 94 oberhalb der Basis 96 eine Zuführeinheit 102, einen Einspanntisch 104 (siehe auch 5), eine Schiebeabdeckung 106 (siehe auch 5), einen Sockel 108 (siehe auch 5), ein Paar Schneideinheiten, d.h. Bearbeitungseinheiten, 110 (siehe auch 5), einen Drehtisch 112 und eine Reinigungseinheit 114 auf. Die Schneidvorrichtung 94 weist auch eine Schneidkammer-Abdeckung, d.h. eine Bearbeitungskammer-Abdeckung, 116 auf, die an der Basis 96 in Bezug auf den Einspanntisch 104, die Schiebeabdeckung 106, den Sockel 108 und die Schneideinheiten 110 angebracht ist.
7 stellt schematisch in der Draufsicht die Kassette 100 am Kassettentisch 98, die Zuführeinheit 102, den Einspanntisch 104, die Schiebeabdeckung 106, den Sockel 108, die Schneideinheiten 110, den Drehtisch 112 und die Reinigungseinheit 114 dar. 8 stellt schematisch in der Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, Konstruktionsdetails der Schneidkammer-Abdeckung 116 usw. dar, wobei der Querschnitt entlang der Linie 8 - 8 von 7 verläuft.
Die Zuführeinheit 102 ist mit einem V-Achsen-Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt) und einem W-Achsen-Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt) verbunden. Der V-Achsen-Bewegungsmechanismus bewegt die Zuführeinheit 102 aus einem Bereich oberhalb des Drehtisches 112 in einen Bereich nahe der an dem Kassettentisch 98 platzierten Kassette 100.
Der W-Achsen-Bewegungsmechanismus dient dazu, die Höhe der Zuführeinheit 102 so einzustellen, dass die Rahmeneinheit 17 von der Zuführeinheit 102 in geeigneter Weise an den Drehtisch 112 geladen bzw. vom Drehtisch 112 entladen werden kann. Die Zuführeinheit 102 weist einen nicht dargestellten Greifer zum Greifen des ringförmigen Rahmens 21 der Rahmeneinheit 17 und einen Ansaugpad zum Halten einer oberen Oberfläche des ringförmigen Rahmens 21 unter Ansaugen auf.
Der Einspanntisch 104 ist mit einem nicht dargestellten U-Achsen-Bewegungsmechanismus und einem nicht dargestellten Drehantrieb gekoppelt. Der Einspanntisch 104 wird durch den U-Achsen-Bewegungsmechanismus von der Schneidkammer, die von der Schneidkammer-Abdeckung 116 umgeben ist, in einen Bereich zwischen dem Kassettentisch 98 und dem Drehtisch 112 bewegt.
Der Bereich zwischen dem Kassettentisch 98 und dem Drehtisch 112 wird auch als Be- und Entladezone bezeichnet. Wenn der mit dem Einspanntisch 104 gekoppelte Drehantrieb mit Energie versorgt wird, dreht er den Einspanntisch 104 um eine gerade Drehachse, die sich durch die Mitte der oberen Oberfläche des Einspanntisches 104 entlang der W-Achsen-Richtung erstreckt.
Der Einspanntisch 104 weist einen Rahmen 104a auf, der die Form einer kreisförmigen Platte hat und aus Keramik oder dergleichen besteht. Der Rahmen 104a weist eine als kreisförmige Platte geformte Bodenwand und eine hohlzylindrische Seitenwand auf, die von einem äußeren Umfangsabschnitt der Bodenwand ausgeht. Die Bodenwand und die Seitenwand bilden gemeinsam eine nach oben offene kreisförmige Vertiefung in einem oberen Abschnitt des Rahmens 104a.
Die Bodenwand des Rahmens 104a weist einen darin definierten Fluidkanal (nicht dargestellt) auf, der an der unteren Oberfläche der Vertiefung offen ist und mit einer Ansaugquelle (nicht dargestellt), wie beispielsweise einem Ejektor, in Fluidverbindung steht. Die am oberen Abschnitt des Rahmens 104a ausgebildete Vertiefung nimmt eine poröse Platte 104b auf, die als kreisförmige Platte geformt ist und einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Durchmesser der Vertiefung entspricht. Die poröse Platte 104b ist beispielsweise aus poröser Keramik hergestellt.
Wenn die Ansaugquelle, die mit dem in der unteren Wand des Rahmens 104a definierten Fluidkanal verbunden ist, betätigt wird, erzeugt sie eine Ansaugkraft, die durch den Fluidkanal und die poröse Platte 104b übertragen wird und in einem Raum nahe der oberen Oberfläche der porösen Platte 104b wirkt. Daher fungieren die obere Oberfläche der porösen Platte 104b und die obere Oberfläche der Seitenwand des Rahmens 104a als Halteoberfläche des Einspanntisches 104, um die Rahmeneinheit 17 unter Ansaugen daran festzuhalten. Wird die Ansaugquelle betätigt, während die Rahmeneinheit 17 beispielsweise an der Halteoberfläche des Einspanntisches 104 platziert ist, wird das Werkstück 11 am Einspanntisch 104 unter Zwischenschaltung des Tragelements 19 unter Ansaugung gehalten.
Um den Rahmen 104a sind vier Klemmen 104c angeordnet, die im Wesentlichen in gleichen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung des Rahmens 104a angeordnet sind. Jede der vier Klemmen 104c hält den ringförmigen Rahmen 21 an Positionen unterhalb der Halteoberfläche des Einspanntisches 104, wenn der Einspanntisch 104 das Werkstück 11 am Haltetisch hält.
Die Schiebeabdeckung 106 ist um den Einspanntisch 104 herum angeordnet und zusammen mit dem Einspanntisch 104 entlang der U-Achsen-Richtung beweglich. Der Sockel 108 ist hinter dem Einspanntisch 104 positioniert und an einer oberen Oberfläche der Schiebeabdeckung 106 befestigt. Der Sockel 108 erstreckt sich entlang der V-Achsen-Richtung und weist eine obere Oberfläche auf, die oberhalb der oberen Oberfläche des Einspanntisches 104 positioniert ist.
Jede der Schneideinheiten 110 ist mit einem V-Achsen-Bewegungsmechanismus (nicht abgebildet) und einem W-Achsen-Bewegungsmechanismus (nicht abgebildet) verbunden. Der V-Achsen-Bewegungsmechanismus dient dazu, die Schneideinheit 110 entlang der V-Achse-Richtung in der Schneidkammer zu bewegen. Der W-Achsen-Bewegungsmechanismus dient dazu, die Schneideinheit 110 entlang der W-Achsen-Richtung in der Schneidkammer zu bewegen.
Jede der Schneideinheiten 110 weist eine Spindel auf, die sich entlang der V-Achsen-Richtung erstreckt. An einem distalen Ende der Spindel ist eine Schneidklinge, d.h. ein Bearbeitungswerkzeug, angebracht. Die Spindel weist ein proximales Ende auf, das mit einem nicht dargestellten Drehantrieb, wie beispielsweise einem Elektromotor, verbunden ist. Wenn der Drehantrieb mit Energie versorgt wird, werden die Spindel und damit die Schneidklinge um eine gerade Drehachse gedreht, die sich entlang der V-Achsen-Richtung erstreckt.
Eine nicht dargestellte Bearbeitungswasser-Zuführeinheit ist in der Nähe jeder der Schneideinheiten 110 angeordnet, um das Werkstück 11 oder die Schneidklinge mit Bearbeitungswasser zu versorgen, wenn das Werkstück 11 von der Schneideinheit 110 in der Schneidkammer geschnitten wird. Die Bearbeitungswasser-Zuführeinheit weist eine nicht dargestellte Düse auf, um einen Bereich, d.h. eine Bearbeitungsstelle, des Werkstücks 11 zu versorgen, der beispielsweise von der Schneidklinge berührt wird.
Der Drehtisch 112 ist mit einem nicht dargestellten Drehantrieb gekoppelt. Wenn der Drehantrieb mit Energie versorgt wird, dreht er den Drehtisch 112 um eine gerade Drehachse, die sich durch die Mitte der oberen Oberfläche des Drehtischs 112 parallel zur Richtung der W-Achse erstreckt. Der Drehtisch 112 ist vom Aufbau her identisch mit dem Einspanntisch 104 und wird im Folgenden nicht näher beschrieben.
Die Reinigungseinheit 114 weist einen nicht dargestellten, rohrförmigen Schaft auf, der sich entlang der W-Achsen-Richtung erstreckt. Der rohrförmige Schaft weist ein unteres Ende auf, das mit einem nicht dargestellten Drehantrieb, wie beispielsweise einem Elektromotor, zum Drehen des rohrförmigen Schafts verbunden ist. Der rohrförmige Schaft weist ein oberes Ende auf, mit dem ein Arm verbunden ist.
Der Arm weist ein rohrförmiges Element auf, das sich in einer Richtung senkrecht zur W-Achsen-Richtung erstreckt und eine Länge aufweist, die der Distanz zwischen dem oberen Ende des rohrförmigen Schafts und der Mitte der oberen Oberfläche des Drehtisches 112 angemessen ist. Der Arm weist ein distales Ende auf, das von dem rohrförmigen Schaft entfernt ist, wobei das distale Ende eine nicht dargestellte Düse zum Abgeben von Reinigungswasser nach unten aufweist.
Der rohrförmige Schaft steht in Fluid-Verbindung mit einer nicht dargestellten Reinigungswasser-Zuführquelle, die den rohrförmigen Schaft mit Reinigungswasser versorgt. Wenn die Reinigungswasser-Zuführquelle dem rohrförmigen Schaft und dem Arm Reinigungswasser zuführt, nachdem der rohrförmige Schaft gedreht wurde, um die Reinigungsdüse über dem Drehtisch 112 zu positionieren, führt die Reinigungsdüse das Reinigungswasser vom Arm zur oberen Oberfläche des Drehtisches 112.
Die Schneidkammer-Abdeckung 116 weist eine Seitenplatte 116a auf, die zwischen der Schneidkammer und dem Be- und Entladebereich positioniert ist. Die Seitenplatte 116a weist an einem unteren Abschnitt eine Zuführöffnung 118 auf, durch die sich der Einspanntisch 104, die Schiebeabdeckung 106 und der Sockel 108 entlang der U-Achsen-Richtung bewegen können.
Ein Querelement 116b, das sich von der Schneidkammer nach außen erstreckt, ist mit einem unteren Ende der Seitenplatte 116a verbunden. Anders ausgedrückt, die Schneidkammer-Abdeckung 116 weist das Querelement 116b auf, das sich zwischen der Seitenplatte 116a und der Zuführöffnung 118 nach außen aus der Schneidkammer heraus erstreckt.
In der Schneidvorrichtung 94, wie oben beschrieben, weist die Schneidkammer-Abdeckung 116 das Querelement 116b auf, das sich zwischen der Seitenplatte 116a und der Zuführöffnung 118 aus der Schneidkammer heraus erstreckt. Die Schneidvorrichtung 94 schneidet das Werkstück 11 am Einspanntisch 104, während die obere Oberfläche des Sockels 108 und die untere Oberfläche des Querelements 116b einander zugewandt sind.
Folglich ist die Breite eines Spalts zwischen dem Sockel 108 und dem Querelement 116b, die Länge des Spalts entlang der Richtung zur Außenseite der Schneidkammer, groß. Wenn das Bearbeitungswasser, das verteilt wird, durch den Spalt läuft, ist es sehr wahrscheinlich, dass das Bearbeitungswasser mit dem Sockel 108 oder dem Querelement 116b in Kontakt kommt und in dem Spalt bleibt.
Infolgedessen wird in der Schneidvorrichtung 94 durch einen einfachen Aufbau wirksam verhindert, dass das Bearbeitungswasser aus der Schneidkammer heraus verteilt wird, verglichen mit Wasser-Zuführmitteln, die eine Wasserschicht im Spalt ausbilden. Zusätzlich könnte durch das im Spalt verbleibende Bearbeitungswasser eine Wasserschicht entstehen. Eine solche Wasserschicht verhindert, dass das Bearbeitungswasser aus der Schneidkammer verteilt wird.
Die Einzelheiten des Aufbaus und der Bearbeitung gemäß der obigen Ausführungsform sind nur als Beispiel dargestellt. Es könnten zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu sprengen.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201276171 A [0006]

Claims

Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer ersten Bearbeitungskammer, aufweisend: einen Einspanntisch zum Halten des Werkstücks daran; eine Bearbeitungskammer-Abdeckung, die eine erste Seitenplatte mit einer darin definierten ersten Zuführöffnung aufweist, um es dem Einspanntisch, der das Werkstück hält, zu ermöglichen, dadurch in die erste Bearbeitungskammer hinein und aus ihr heraus befördert zu werden; eine erste Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten des in die erste Bearbeitungskammer beförderten Werkstücks mit einem ersten Bearbeitungswerkzeug; eine erste Bearbeitungswasser-Zuführeinheit zum Zuführen von erstem Bearbeitungswasser zu dem Werkstück und/oder dem ersten Bearbeitungswerkzeug, wenn das Werkstück in der ersten Bearbeitungskammer bearbeitet wird; und einen Sockel, der in der ersten Zuführöffnung positioniert ist, wenn das Werkstück in der ersten Bearbeitungskammer bearbeitet wird, wobei die Bearbeitungskammer-Abdeckung ein erstes Querelement aufweist, das sich von zwischen der ersten Seitenplatte und der ersten Zuführöffnung nach außerhalb der ersten Bearbeitungskammer erstreckt.
Bearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 zum Bearbeiten des Werkstücks in einer zweiten Bearbeitungskammer zusätzlich zu der ersten Bearbeitungskammer, ferner aufweisend: eine zweite Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten des in die zweite Bearbeitungskammer beförderten Werkstücks mit einem zweiten Bearbeitungswerkzeug; und eine zweite Bearbeitungswasser-Zuführeinheit, zum Zuführen von zweitem Bearbeitungswasser zu dem Werkstück und/oder dem zweiten Bearbeitungswerkzeug, wenn das Werkstück in der zweiten Bearbeitungskammer bearbeitet wird, wobei die Bearbeitungskammer-Abdeckung eine zweite Seitenplatte mit einer darin definierten zweiten Zuführöffnung aufweist, um zu ermöglichen, dass der Einspanntisch, der das Werkstück hält, dadurch von der ersten Bearbeitungskammer in die zweite Bearbeitungskammer oder von der zweiten Bearbeitungskammer in die erste Bearbeitungskammer befördert wird, der Sockel in der zweiten Zuführöffnung positioniert ist, wenn das Werkstück in der zweiten Bearbeitungskammer bearbeitet wird, und die Bearbeitungskammer-Abdeckung ein zweites Querelement aufweist, das sich von zwischen der zweiten Seitenplatte und der zweiten Zuführöffnung sowohl nach innerhalb der ersten Bearbeitungskammer als auch nach innerhalb der zweiten Bearbeitungskammer erstreckt.