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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Außenumfangspoliervorrichtung zum Polieren einer schrägen Kante, die an einem Außenumfang der Frontfläche und der hinteren Fläche eines scheibenförmigen Werkstücks ausgebildet ist.
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Stand der Technik
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JP 2005-26274 A betrifft ein Verfahren zum Polieren eines Randbereichs eines Halbleiterwafers zum Polieren eines Randbereichs eines geformten Halbleiterwafers.
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Ein Halbleiterwafer (nachfolgend Werkstück) W als ein Beispiel eines scheibenförmigen Werkstückes umfasst, wie in
7 in vergrößertem Maßstab gezeigt ist, schräge Kanten Ea, Eb die jeweils durch Abfräsen der äußeren Umfangskante der Frontfläche und der hinteren Fläche ausgebildet werden, und diese Kanten Ea, Eb werden mit einer Außenumfangspoliervorrichtung poliert. Die
JP 2002-144201 A beschreibt eine Außenumfangspoliervorrichtung zum Polieren solcher Kanten.
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Wie in 7 und 8, die schematisch den Fall des Polierens der Kante Eb an der hinteren Oberflächenseite illustrieren, gezeigt ist, umfasst die Außenumfangspoliervorrichtung ein Polierelement 100, das durch Anbringen eines Polierkissens 102 an einer gekrümmten Kissenbefestigungsfläche 101a eines Kissenhalters 101 gebildet wird. Eine gekrümmte Arbeitsfläche 103, die durch das Polierkissen 102 gebildet wird, wird schräg gestellt, so dass sie parallel zu der Kante Eb steht, und in flächigen Kontakt mit der Kante Eb gebracht. Das Werkstück W wird um eine vertikale Achse gedreht, wobei der flächige Kontakt beibehalten wird, um dadurch die Kante Eb mit der Arbeitsfläche 103 zu polieren. In diesem Moment wird das Polierelement 100 durch einen nicht dargestellten Hin- und Hergehmechanismus entlang einer geraden Linie (Hin- und Herbewegungsachse L) parallel zu der Kante Eb langsam hin und her bewegt, so dass die gesamte Arbeitsfläche 103 dazu genutzt wird, die Kante Eb zu polieren.
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Die Außenkantenpoliervorrichtung ist dazu ausgestaltet, die Kante Eb des Werkstücks W zu polieren, wobei die gekrümmte Arbeitsfläche 103 des Polierelementes 100 in der oben beschriebenen Weise in flächigem Kontakt mit der Kante Eb gehalten wird. Dadurch wird eine exzellente Poliereffizienz erreicht. Allerdings ist ein Schrägstellungswinkel α der Arbeitsfläche 103 und der Hin- und Herbewegungsachse L relativ zu einer horizontalen Ebene S auf einen festgelegten Winkel fixiert, so dass lediglich solche Werkstücke poliert werden können, die einen Schrägungs- oder Fasenwinkel θ (Winkel zwischen der Kante und der Vorderfläche oder der hinteren Fläche des Werkstücks) gleich dem Schrägstellungswinkel α haben. Dies ist ein Aspekt, der zu verbessern ist. Der Fasenwinkel der Kante ist nicht der gleiche sondern variiert bei jedem der Werkstücke, und daher besteht der Bedarf nach einem Mechanismus, um den Schrägstellungswinkel α der Arbeitsfläche 103 und der Hin- und Herbewegungsachse L an den Fasenwinkel des Werkstücks anzupassen, um so Werkstücke mit unterschiedlichen Fasenwinkeln zu polieren.
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Andererseits beschreiben die
JP 2004-154880 A und
JP 2009-297842 A eine Poliervorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, das Polierelement relativ zu dem Werkstück zu kippen, um die gesamte Kante zu polieren, indem der Kontaktwinkel des Polierelements mit dem Werkstück angepasst wird.
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Die genannte Poliervorrichtung ist jedoch dazu ausgestaltet, die Kante zu polieren, wobei der Kontaktwinkel des Polierelements mit dem Werkstück sich allmählich ändert. Daher sind die Konfiguration und die Arbeitsweise grundsätzlich anders als bei der Außenumfangspoliervorrichtung gemäß PTL 2. Dementsprechend kann die Technologie gemäß PTL 3 und PTL 4 nicht bei der Außenumfangspoliervorrichtung eingesetzt werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Außenumfangspoliervorrichtung vorzuschlagen, bei der eine Arbeitsfläche eines Polierelementes parallel zu einer Kante eines Werkstücks angeordnet ist, um einen flächigen Kontakt mit der Kante herzustellen, wobei das Polierelement entlang einer Hin- und Herbewegungsachse parallel zu der Kante hin und her bewegt wird, wobei der flächige Kontakt beibehalten wird, um dadurch die Kante zu polieren, wobei die Außenumfangspoliervorrichtung dazu ausgestaltet ist, einen Schrägstellungswinkel der Arbeitsfläche und der Hin- und Herbewegungsachse auf einen Fasenwinkel des Werkstücks einzustellen, um dadurch Werkstücke mit unterschiedlichen Fasenwinkeln zu polieren.
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Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Außenumfangspoliervorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung eine Außenumfangspoliervorrichtung vor umfassend eine Klemmvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, ein scheibenförmiges Werkstück zu halten und das Werkstück um eine Achse zu drehen, und eine Vorderflächenkantenpoliereinheit und eine Hinterflächenkantenpoliereinheit, die jeweils ein Polierelement aufweisen, das eine gekrümmte Arbeitsfläche hat und jeweils dazu ausgestaltet ist, eine Kante der vorderen Fläche oder der hinteren Fläche des Werkstücks zu polieren.
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Die Kantenpoliereinheiten umfassen jeweils eine Befestigungsstruktur für das Polierelement, an welcher das Polierelement austauschbar angebracht ist, eine Befestigungsstrukturhalteeinheit, welche die Polierelementbefestigungsstruktur schwenkbar trägt, einen Befestigungsstrukturwinkeleinstellmechanismus, welcher einen Schrägstellungswinkel der Polierelementbefestigungsstruktur so einstellt, dass die Arbeitsfläche des Polierelements parallel zu der Kante des Werkstücks zu liegen kommt, eine Lastaufbringungsvorrichtung, welche die Arbeitsfläche des Polierelements gegen die Kante des Werkstücks presst und dadurch eine Polierlast aufbringt, eine Hin- und Herbewegungsstützbasis, welche die Befestigungsstrukturhalteeinheit so hält, dass sie sich entlang einer geraden Linie (Hin- und Herbewegungsachse), die relativ zu der Achse geneigt ist, verschiebt, einen Hin- und Herbewegungsmechanismus, der dafür sorgt, dass sich die Befestigungsstrukturhalteeinheit entlang der geraden Linie hin und her bewegt, eine Basishalteeinheit, welche die Hin- und Herbewegungshaltebasis schwenkbar hält, einen Basiswinkeleinstellmechanismus, welcher einen Schrägstellungswinkel der Hin- und Herbewegungshaltebasis so einstellt, dass die gerade Linie parallel zu der Kante des Werkstücks zu liegen kommt, und ein Grundgestell, welches die Basishalteeinheit so trägt, dass eine Positionskorrektur in einer vertikalen Richtung und einer horizontalen Richtung möglich ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das Polierelement so geformt ist, dass ein durch die Arbeitsfläche des Polierelementes relativ zu einer Referenzfläche gebildeter Arbeitsflächenwinkel gleich einem Fasenwinkel des Werkstücks wird, so dass die Arbeitsfläche beim Befestigen des Polierelements an der Polierelementhaltestruktur parallel zu der Kante des Werkstücks zu liegen kommt, und wobei die Referenzfläche in einer horizontalen Orientierung eingestellt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Polierelementhaltestruktur vorzugsweise durch die Befestigungsstrukturhalteeinheit so getragen, dass sie um eine erste Schwenkwelle senkrecht zu der Achse des Werkstücks schwenkt, und die Hin- und Herbewegungshaltebasis wird durch die Basishalteeinheit so getragen, dass sie um eine zweite Schwenkwelle parallel zu der ersten Schwenkwelle verschwenkt.
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In diesem Fall wird es bevorzugt, dass die Befestigungsstrukturhalteeinheit eine Hin- und Herbewegungsgleitbasis aufweist, die von der Hin- und Herbewegungshaltebasis so getragen wird, dass sie sich entlang der geraden Linie bewegt, und ein Gleitelement, das von der Hin- und Herbewegungsgleitbasis so getragen wird, dass es sich in einer Richtung senkrecht zu der geraden Linie bewegt, und dass das Gleitelement mit der Lastaufbringungsvorrichtung verbunden und die Polierelementhaltestruktur durch das Gleitelement gehalten wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Grundgestell vorzugsweise ein erstes Gestell, dass an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, ein zweites Gestell, das von dem ersten Gestell so getragen wird, dass es sich in einer horizontalen Richtung bewegt, und das die Basishalteeinheit so trägt, dass sie sich in einer vertikalen Richtung bewegt, einen Korrekturmechanismus für die horizontale Position, der eine Position des zweiten Gestells in der horizontalen Richtung korrigiert, und einen Korrekturmechanismus für die vertikale Position, der eine Position der Basishalteeinheit relativ zu dem zweiten Gestell in der vertikalen Position korrigiert.
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Vorteile der Erfindung
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Die Außenumfangspoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgestaltet, den Schrägstellungswinkel der Hin- und Herbewegungshaltebasis, die dafür sorgt, dass sich das Polierelement entlang der Hin- und Herbewegungsachse parallel zu der Kante des Werkstückes hin und her bewegt, so einstellt, dass die Hin- und Herbewegungsachse parallel zu der Kante des Werkstücks zu liegen kommt, und den Schrägstellungswinkel der Polierelementbefestigungsstruktur, an welcher das Polierelement angebracht ist, so einzustellen, dass die Arbeitsfläche des Polierelements parallel zu der Kante des Werkstücks zu liegen kommt. Daher können die Kanten von Werkstücken mit unterschiedlichen Fasenwinkeln mit einer einzigen Poliervorrichtung poliert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine Vorderansicht einer Außenumfangspoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, in welcher ein Teil einer Klemmvorrichtung nicht dargestellt ist.
- 2 ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Kantenpoliereinheit für die hintere Oberfläche.
- 3 ist eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht der Kantenpoliereinheit für die hintere Fläche, die in 2 gezeigt ist, von links gesehen.
- 4 ist ein vergrößerter Schnitt durch 2, der auf ein Polierelement fokussiert und das Werkstück in einem stärker vergrößerten Maßstab zeigt.
- 5 ist eine Seitenansicht der in 2 gezeigten Kantenpoliereinheit für die hintere Fläche in einem Einstellprozess der Hin- und Herbewegungshaltebasis und einer Polierelementhalteeinheit zum Polieren eines Werkstücks mit unterschiedlichem Fasenwinkel.
- 6 ist eine Seitenansicht der in 5 gezeigten Kantenpoliereinheit für die hintere Fläche, welche den Einstellprozess der Hin- und Herbewegungshaltebasis und der Polierelementhaltebasis abgeschlossen hat.
- 7 ist ein vergrößerter Schnitt, der einen Polierprozess einer hinteren Oberflächenkante eines Werkstücks zeigt, der durch eine herkömmliche Außenumfangspoliervorrichtung durchgeführt wird.
- 8 ist eine Draufsicht auf 7.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer Außenumfangspoliervorrichtung für scheibenförmige Werkstücke gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Die in 1 gezeigte Außenumfangspoliervorrichtung ist dazu ausgestaltet, schräge Kanten Ea, Eb (vgl. 4), die entlang der äußeren Umfangskante der vorderen und hinteren Flächen eines scheibenförmigen Werkstücks W, beispielsweise eines Halbleiterwafers, ausgebildet sind, zu polieren und umfasst eine Klemmvorrichtung 1, welche das Werkstück W in einer horizontalen Position hält und das Werkstück W um eine vertikale Achse L1 rotiert, eine Vorderflächenkantenpoliereinheit 2A, welche die Kante Ea an der vorderen Fläche (oberen Fläche) des Werkstücks W poliert, und eine Hinterflächenkantenpoliereinheit 2B, welche die Kante Eb an der hinteren Fläche (unteren Fläche) des Werkstücks W poliert. 1 zeigt die Kantenpoliereinheiten 2A, 2B bei einem Poliervorgang der Kanten Ea, Eb.
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Die Klemmvorrichtung 1 umfasst einen Klemmtisch 6, der an der Oberseite einer vertikal orientierten Hauptwelle 5 vorgesehen ist und eine Scheibenform aufweist, die etwas kleiner im Durchmesser ist als das Werkstück W. Das Werkstück W wird durch Vakuumansaugen oder dergleichen horizontal auf dem Klemmtisch 6 gehalten, wobei der äußere Umfangsabschnitt seitlich von dem Klemmtisch 6 vorsteht. Dementsprechend umfasst der Klemmtisch 6 mehrere Ansauglöcher, die in der oberen Fläche ausgebildet sind, und die Ansauglöcher kommunizieren mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe über einen Strömungsweg, der innerhalb der Hauptwelle 5 vorgesehen ist. Außerdem ist die Hauptwelle 5 an einen nicht dargestellten Motor angeschlossen, um angetrieben zu werden und mit einer festgelegten Geschwindigkeit in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu rotieren.
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Um das Werkstück W auf dem Klemmtisch 6 zu halten, kann anstelle der Vakuumansaugung auch eine elektrostatische Klemme auf der Basis elektrostatischer Adsorption oder anderer geeigneter Verfahren eingesetzt werden.
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Die Vorderflächenkantenpoliereinheit 2A und die Hinterflächenkantenpoliereinheit 2B sind so angeordnet, dass sie einander relativ zu der Achse L1 des Werkstücks W gegenüberliegen. Obwohl das Paar von Kantenpoliereinheiten 2A, 2B nicht in exakt der gleichen Weise aufgebaut ist, sind die Konfiguration und die Funktion dieser Einheiten im Wesentlichen gleich bis auf kleinere Unterschiede in der Form oder Orientierung einiger Teile. Dementsprechend wird sich die nachfolgende Beschreibung der Einfachheit halber auf die hintere Flächenkantenpoliereinheit 2B konzentrieren und anschließend folgt eine kurze Beschreibung der Unterschiede der Vorderflächenkantenpoliereinheit 2A zu der hinteren Flächenkantenpoliereinheit 2B.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst die hintere Flächenkantenpoliereinheit 2B eine Polierelementbefestigungsstruktur 11, an welcher ein Polierelement 10 austauschbar angebracht ist, eine Befestigungsstrukturhalteeinheit 12, welche die Polierelementbefestigungsstruktur 11 schwenkbar trägt, einen Befestigungsstrukturwinkeleinstellmechanismus 13, welcher einen Schwenkwinkel der Polierelementbefestigungsstruktur 11 so einstellt, dass eine Arbeitsfläche 10a des Polierelements 10 parallel zu der Kante Eb des Werkstücks W zu liegen kommt, eine Lastaufbringungsvorrichtung 14, welche die Arbeitsfläche 10a des Polierelements 10 gegen die Kante Eb des Werkstücks W presst, um dadurch eine Polierlast auf die Kante Eb aufzubringen, eine Hin- und Herbewegungshaltebasis 15, welche die Befestigungsstrukturhalteeinheit 12 so trägt, dass sie sich entlang einer geraden Linie (Hin- und Herbewegungsachse) L2, die relativ zu der Achse L1 schräg gestellt ist, bewegt, einen Hin- und Herbewegungsmechanismus 16, der dafür sorgt, dass sich die Befestigungsstrukturhalteeinheit 12 entlang der Hin- und Herbewegungsachse L2 hin und her bewegt, eine Basistrageinheit 17, welche die Hin- und Herbewegungshaltebasis 15 schwenkbar trägt, einen Basiswinkeleinstellmechanismus 18, welcher den Schwenkwinkel der Hin- und Herbewegungshaltebasis 15 so einstellt, dass die Hin- und Herbewegungsachse L2 parallel zu der Kante Eb des Werkstücks W zu liegen kommt, und ein Grundgestell 19, welches die Basistrageinheit 17 so trägt, dass es eine Positionskorrektur in vertikaler Richtung und horizontaler Richtung erlaubt.
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Die Polierelementbefestigungsstruktur 11 umfasst einen Querarmabschnitt 11a, der sich in seitlicher Richtung, vorzugsweise horizontal zu dem Außenumfang des Werkstücks W erstreckt, einen vertikalen Armabschnitt 11b, der sich nach unten erstreckt, vorzugweise vertikal von dem Basisabschnitt des Querarmabschnitts 11a nach unten, und einen Einstellarmabschnitt 11c, der sich in seitlicher Richtung, vorzugweise horizontal von dem unteren Endabschnitt des vertikalen Armabschnitts 11b erstreckt. Die Polierelementbefestigungsstruktur 11 wird an der dem Einstellarmabschnitt 11c zugeordneten Position durch eine Halterung 20 gehalten, die sich von der Befestigungsstrukturhalteeinheit 12 erstreckt, so dass sie um eine erste Schwenkwelle 21 senkrecht zu der Achse L 1 verschwenkt. Das Polierelement 10 ist austauschbar an einem Polierelementbefestigungskopf 11d angebracht, der an dem distalen Endabschnitt des Querarmabschnitts 11a vorgesehen ist.
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Wie sich aus 4 ergibt, wird das Polierelement 10 durch Ankleben eines elastischen, blattförmigen Polierkissens 26, das zu einer bogenförmigen Gestalt gebogen ist, auf einer gekrümmten Kissenbefestigungsfläche 25a eines Kissenhalters 25 gebildet, der aus einem harten Material, wie einem synthetischen Harz, einem Metall oder einer Keramik geformt ist. Die Oberfläche des Polierkissens 26 bildet die Arbeitsfläche 10a, die bogenförmig gekrümmt ist, um die Kante Eb des Werkstücks W zu polieren. Das so aufgebaute Polierelement 10 ist entfernbar an dem Polierelementbefestigungskopf 11d so angebracht, dass die Arbeitsfläche 10a um einen Winkel gleich einem Fasenwinkel θ der Kante Eb relativ zu der horizontalen Ebene verschwenkt ist, mit anderen Worten so, dass die Arbeitsfläche 10a parallel zu der Kante Eb zu liegen kommt, wenn das Polieren des Werkstücks W durchgeführt wird.
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Bei der oben genannten Konfiguration wird es bevorzugt, das Polierelement so einzustellen, dass ein Winkel (Arbeitsflächenwinkel) γ, der zwischen der Arbeitsfläche 10a und einer flachen Referenzfläche 10b, die an einer vorbestimmten Position an der oberen Fläche oder unteren Fläche des Polierelements 10 ausgebildet ist, definiert wird, gleich dem Fasenwinkel θ wird, und so, dass die Referenzfläche 10b des Polierelements 10 horizontal orientiert ist, wenn der Polierelementbefestigungskopf 11d in die Polierposition eingestellt wird. In diesem Fall kann die Arbeitsfläche 10a parallel zu der Kante Eb eingestellt werden, indem das Polierelement 10 auf dem Polierelementbefestigungskopf 11d angebracht wird und der Schwenkwinkel der Polierelementbefestigungsstruktur 11 so eingestellt wird, dass die Referenzfläche 10b des Polierelements 10 horizontal angeordnet wird.
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Die Arbeitsfläche 10a kann mehrere Suspensionsnuten aufweisen, um einen gleichmäßigen Fluss der Poliersuspension zu erleichtern.
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Die Befestigungsstrukturhalteeinheit 12 umfasst eine hin- und hergehende Gleitbasis 29, die von der Hin- und Herbewegungshaltebasis 15 so getragen wird, dass sie sich entlang der Hin- und Herbewegungsachse L2 bewegt, und ein Gleitelement 30, das von der Hin- und Herbewegungsgleitbasis 29 so getragen wird, dass es sich entlang einer Führung 29a in einer Richtung senkrecht zu der Hin- und Herbewegungsachse L2 bewegt. Die Halterung 20 steht von dem Gleitelement 30 vor.
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Ein Zylinder 31 ist an der Hin- und Herbewegungsgleitbasis 29 befestigt, und eine Stange 31a des Zylinders 31 erstreckt sich parallel zu der Führung 29a. Der Endabschnitt der Stange 31a ist so mit dem Gleitelement 30 verbunden, dass die Ausfahr- oder Einfahrbewegung der Stange 31a dazu führt, dass sich das Gleitelement 30 in einer Richtung senkrecht zu der Kante Eb des Werkstücks W nach oben oder nach unten bewegt. Wenn das Gleitelement 30 nach oben verschoben wird, wird die Arbeitsfläche 10a des Polierelements 10 in Kontakt mit der Kante Eb des Werkstücks W gebracht und gegen diese gepresst, und eine Polierlast entsprechend einem pneumatischen Druck, der dem Zylinder 31 zugeführt wird, wird auf das Polierelement 10 aufgebracht. Dementsprechend bildet der Zylinder 31 die Lastaufbringungsvorrichtung 14 zum Aufbringen einer vorbestimmten Polierlast auf das Polierelement 10. Obwohl bei dieser Ausführungsform die Bewegung des Polierelements 10 zu und weg von dem Werkstück W und das Aufbringen der Polierlast beide durch den Zylinder 31 realisiert werden, kann zusätzlich auch ein weiterer Zylinder exklusiv zur Bewegung des Polierelements zu und weg von dem Werkstück W vorgesehen sein.
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Der Befestigungsstrukturwinkeleinstellmechanismus 13 umfasst eine zylindrische Klemmmutter 33, die an dem distalen Endabschnitt der Halterung 20 so angebracht ist, dass sie um eine erste Tragwelle 32 parallel zu der ersten Schwenkwelle 21 verschwenkt, eine stangenförmige Einstellschraube 34, welche mit der Klemmmutter 33 so verschraubt ist, dass sie sich zu dieser hin und weg von dieser bewegt, und einen Stopper 36, der an dem Einstellarmabschnitt 11c so angebracht ist, dass er um eine zweite Tragwelle 35 parallel zu der ersten Tragwelle 32 verschwenkt. Der vordere Abschnitt der Einstellschraube 34 wird durch den Stopper 36 blockiert, so dass sie sich relativ zueinander drehen können aber in der axialen Richtung der Einstellschraube 34 aneinander fixiert sind. Beim Betätigen eines Handgriffs 37, um die Einstellschraube 34 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu drehen, wird die Einstellschraube 34 vorwärts oder rückwärts bewegt, um den Winkel (Abstand) zwischen dem Einstellarmabschnitt 11c und der Halterung 20 zu ändern, und die Polierelementbefestigungsstruktur 11 wird um die erste Schwenkwelle 21 verschwenkt. Somit kann der Schwenkwinkel der Polierelementbefestigungsstruktur 11 eingestellt werden. Wenn die Arbeitsfläche 10a des Polierelements 10 nicht parallel zu der Kante Eb des Werkstücks W liegt, kann dementsprechend die Arbeitsfläche 10a parallel zu der Kante Eb orientiert werden, indem der Schwenkwinkel der Polierelementbefestigungsstruktur 11 mit dem Befestigungsstrukturwinkeleinstellmechanismus 13 eingestellt wird.
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Ob die Arbeitsfläche 10a parallel zu der Kante Eb liegt, kann mit Hilfe eines Detektors, beispielsweise mit Hilfe einer Wasserwaage, überprüft werden. Im Einzelnen wird das Polierelement 10 vorab so einstellt, dass der Schwenkwinkel der Arbeitsfläche 10a gleich dem Fasenwinkel wird, d. h. dass die Arbeitsfläche 10a parallel zu der Kante Eb zu liegen kommt, wenn die Referenzfläche 10b horizontal orientiert ist. Dann wird der Schwenkwinkel der Polierelementbefestigungsstruktur 11 wie oben beschrieben eingestellt, so dass der auf der Referenzfläche 10b des Polierelements 10 angeordnete Detektor die Horizontalität anzeigt. Alternativ kann anstelle der Referenzfläche 10b des Polierelements 10 eine andere Referenzfläche eingesetzt werden, die beispielsweise an der oberen Fläche des Polierelementbefestigungskopfes 11d ausgebildet ist.
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Ein Links- und Rechtspaar von Führungsschienen 28 ist an der oberen Fläche der Hin- und Herbewegungshaltebasis 15 vorgesehen, um die Hin- und Herbewegungsgleitbasis 29 zu tragen, und ein Paar von Gleitabschnitten 29b an der unteren Fläche der Hin- und Herbewegungsgleitbasis 29 ist an den jeweiligen Führungsschienen 38 angebracht, so dass sich die Hin- und Herbewegungsgleitbasis 29 über die Gleitabschnitte 29b entlang der Führungsschienen 38 bewegen kann. Die Führungsschienen 38 liegen parallel zueinander und auch parallel zu der Hin- und Herbewegungsachse L2.
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Der Hin- und Herbewegungsmechanismus 16 umfasst eine Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 mit einem vorderen Abschnitt und einem Basisabschnitt, die drehbar durch ein Lager 15a gehalten werden, das in der Hin- und Herbewegungshaltebasis 15 vorgesehen ist, einen Hin- und Herbewegungsmotor 41, welcher die Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 antreibt, so dass sie sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung dreht, und eine Hin- und Herbewegungsmutter 42, die auf die Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 geschraubt ist. Die Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 liegt parallel zu der Hin- und Herbewegungsachse L2, der Hin- und Herbewegungsmotor 41 ist an der Hin- und Herbewegungshaltebasis 15 angebracht, und die Hin- und Herbewegungsmutter 42 ist an der Hin- und Herbewegungsgleitbasis 29 befestigt. Bei Aktivierung des Hin- und Herbewegungsmotors 41, um die Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu drehen, wird die Hin- und Herbewegungsmutter 42 entlang der Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 bewegt, so dass sich die gesamte Befestigungsstrukturtrageinheit 12 entlang der Hin- und Herbewegungsachse L2 hin und her bewegt.
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Die Basistrageinheit 17 umfasst ein linkes und rechtes Paar vertikaler Rahmenelemente 17a und ein Querrahmenelement 17b, welches die linken und rechten vertikalen Rahmenelemente 17a miteinander verbindet. Die linken und rechten vertikalen Rahmenelemente 17a dienen dem drehbaren Halten einer zweiten Schwenkwelle 43 parallel zu der ersten Schwenkwelle 21. Die Hin- und Herbewegungshaltebasis 15 ist an der zweiten Schwenkwelle 43 fixiert.
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Der Basiswinkeleinstellmechanismus 18 umfasst eine horizontale Schneckenwelle 46, die horizontal durch die äußere Fläche eines der linken und rechten vertikalen Rahmenelemente 17a gehalten wird, den Handgriff 47 zur Drehbetätigung, der an einem Endabschnitt der horizontalen Schneckenwelle 46 befestigt ist, eine Schnecke 48, die in der Nähe des äußeren Endabschnitts der horizontalen Schneckenwelle 46 vorgesehen ist, und ein Schneckenrad 49, das an einem Endabschnitt der zweiten Schwenkwelle 43 fixiert ist und mit der Schnecke 48 in Eingriff steht. Bei Betätigung des Handgriffs 47, um die horizontale Schneckenwelle 46 zu drehen, wird das Schneckenrad 49 durch die Schnecke 48 gedreht, so dass die zweite Schwenkwelle 43 gedreht wird. Dementsprechend wird die Hin- und Herbewegungshaltebasis 15 verschwenkt, und somit kann ein Schwenkwinkel β der Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 relativ zu der horizontalen Ebene S, d. h. der Schwenkwinkel der Hin- und Herbewegungsachse L2, auf einen gewünschten Winkel eingestellt werden.
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Ob der Schwenkwinkel β der Hin- und Herbewegungsachse L2 auf den gewünschten Winkel eingestellt ist, kann mit Hilfe eines Detektors, beispielsweise einem digitalen Winkelmesser, überprüft werden. Im Einzelnen ist eine Messoberfläche parallel zu der Hin- und Herbewegungsachse L2 an der Hin- und Herbewegungshaltebasis 15 ausgebildet, und eine horizontale Referenzfläche ist vorab an der Basistrageinheit 17 ausgebildet. Dann wird der Detektor an dem Schnittpunkt der Referenzfläche und der Messoberfläche angeordnet, um den Schwenkwinkel der Hin- und Herbewegungstragbasis 15 einzustellen, wobei der Detektor überwacht wird, um zu überprüfen, ob der Schwenkwinkel der Messoberfläche relativ zu der Referenzfläche mit dem gewünschten Winkel übereinstimmt.
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Das Grundgestell 19 umfasst ein erstes Gestell 51, das an einer festgelegten Position in der Poliervorrichtung angeordnet ist, und ein zweites Gestell 52, das von dem ersten Gestell 51 so getragen wird, dass es sich in der horizontalen Richtung bewegt, wobei das zweite Gestell 52 die Basistrageinheit 17 so trägt, dass sie sich in der vertikalen Richtung bewegt. Außerdem umfasst das Grundgestell 19 einen Horizontalpositionskorrekturmechanismus 53, welcher die Position des zweiten Gestells 52 in der horizontalen Richtung korrigiert, und einen Vertikalpositionskorrekturmechanismus 54, welcher die Position der Basistrageinheit 17 relativ zu dem zweiten Gestell 52 in der vertikalen Richtung korrigiert. Weitere Details der Ausgestaltung des Grundgestells 19 werden nachfolgend beschrieben.
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Das erste Gestell 51 umfasst eine feste Platte 57, die an dem Boden fixiert ist, und ein Paar von Führungsschienen 57a, die an den linken und rechten Endabschnitten der oberen Fläche der festen Platte 57 angebracht sind, wobei die Führungsschienen 57a parallel zueinander und horizontal orientiert sind. Ein Paar von Gleitabschnitten 58a, die an den linken und rechten Endabschnitten der unteren Fläche der beweglichen Platte 58 des zweiten Gestells 52 ausgebildet sind, wird auf den jeweiligen Führungsschienen 57a platziert, so dass sich das zweite Gestell 52 über die Gleitabschnitte 58a in der horizontalen Richtung entlang der Führungsschiene 57a bewegen kann.
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Außerdem ist ein Paar von Lagern 57a an der oberen Fläche der festen Platte 57 so vorgesehen, dass sie die horizontale Kugelspindel 59 drehbar tragen, und ein Handgriff 60 zur Drehbetätigung ist an einem Endabschnitt der horizontalen Kugelspindel 59 angebracht. An der oberen Fläche der beweglichen Platte 58 ist eine Mutter 61 fixiert, wobei die Mutter 61 mit der horizontalen Kugelspindel 59 verschraubt ist. Beim Betätigen des Handgriffs 60, um die horizontale Kugelspindel 59 zu drehen, wird dementsprechend die Mutter 61 entlang der horizontalen Kugelspindel 59 bewegt, so dass die Position des zweiten Gestells 52 in der horizontalen Richtung korrigiert werden kann. Somit bilden die horizontale Kugelspindel 59, der Handgriff 60 und die Mutter 61 den Horizontalpositionskorrekturmechanismus 53. Der Horizontalpositionskorrekturmechanismus 53 dient dazu, das Polierelement 10 in der horizontalen Richtung zu und weg von der Klemmvorrichtung 1 zu bewegen. Mit diesem Mechanismus kann die Position des zweiten Gestells 52 in der horizontalen Richtung nach der vorangehenden Winkeleinstellung fein eingestellt werden.
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Das zweite Gestell 52 umfasst ein linkes und rechtes Paar vertikaler Führungsrahmen 58b, die in vertikaler Richtung von der beweglichen Platte 58 vorstehen, und einen Querverbindungsrahmen 58c, der horizontal orientiert ist und die linken und rechten vertikalen Führungsrahmen 58b in der Nähe des oberen Endabschnitts der vertikalen Führungsrahmen 58b miteinander verbindet. Eine Führung 58d ist so vorgesehen, dass sie sich in vertikaler Richtung an der äu-ßeren Fläche der linken und rechten vertikalen Führungsrahmen 58b erstreckt, und ein Gleitelement 17c, das an dem vertikalen Rahmenelement 17a der Basistrageinheit 17 ausgebildet ist, ist von der Außenseite auf die Führung 58d gesetzt, so dass sich das zweite Gestell 52 über das Gleitelement 17c in der vertikalen Richtung entlang der Führung 58d bewegen kann. Bei dieser Ausführungsform sind zwei dieser Führungen 58d an den linken und rechten vertikalen Führungsrahmen 58b vorgesehen, und daher sind zwei der Gleitelemente 17c an den linken und rechten vertikalen Rahmenelementen 17a vorgesehen.
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Eine vertikale Kugelspindel 64 ist an dem zweiten Gestell 52 in der vertikalen Richtung vorgesehen, wobei die oberen und unteren Endabschnitte von der beweglichen Platte 58 bzw. dem Querverbindungsrahmen 58c drehbar gehalten werden. Eine mit der vertikalen Kugelspindel 64 verschraubte Mutter 65 ist an dem Querrahmenelement 17b der Basistrageinheit 17 befestigt. Wenn die vertikale Kugelspindel 64 in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht wird, wird die Mutter 65 entlang der vertikalen Kugelspindel 64 nach oben oder nach unten bewegt, und so kann die Position der Basistrageinheit 17 in der vertikalen Richtung korrigiert werden.
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Um die vertikale Kugelspindel 64 zu drehen, ist eine vertikale Schneckenwelle 66, die einen Handgriff 67 zur Drehbetätigung an einem Endabschnitt aufweist, drehbar durch die linken und rechten vertikalen Führungsrahmen 58b des zweiten Gestells 52 getragen. Eine Schnecke 58, die an der horizontalen Schneckenwelle 66 angebracht ist, und ein Schneckenrad 69, das an der vertikalen Kugelspindel 64 angebracht ist, stehen in Eingriff miteinander. Beim Betätigen des Handgriffs 67, um die horizontale Schneckenwelle 66 in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu drehen, wird die vertikale Kugelspindel 64 über die Schnecke 68 und das Schneckenrad in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht. Somit bilden der Handgriff 67, die horizontale Schneckenwelle 66, die Schnecke 68, das Schneckenrad 69, die vertikale Kugelspindel 64 und die Mutter 65 den vertikalen Positionskorrekturmechanismus 54, der die Position der Basistrageinheit 17 in der vertikalen Richtung korrigiert. Der Vertikalpositionskorrekturmechansimus 54 dient dazu, das Polierelement 10 in der vertikalen Richtung zu und weg von der Klemmvorrichtung 1 zu bewegen. Mit diesem Mechanismus kann die Position der Basistrageinheit 17 nach der vorangehenden Winkeleinstellung in der vertikalen Richtung fein eingestellt werden.
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Nachfolgend wird der Poliervorgang beschrieben, der von der hinteren Flächenkantenpoliereinheit 2B, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, hinsichtlich der Kante Eb an der hinteren Fläche des Werkstücks W durchgeführt wird. Wenn der Fasenwinkel der Kante Eb gleich θ ist, wird ein Polierelement mit einem Arbeitsflächenwinkel γ, der gleich θ ist, als Polierelement 10 eingesetzt. Außerdem wird der Schwenkwinkel β der Hin- und Herbewegungstragbasis 17 auf den Winkel gleich θ eingestellt, so dass die Hin- und Herbewegungsachse L2 parallel zu der Kante Eb orientiert ist. Auch der Schwenkwinkel der Polierelementbefestigungsstruktur 11 wird so eingestellt, dass die Arbeitsfläche 10a parallel zu der Kante Eb zu liegen kommt.
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Nach dem Einstellen des Werkstücks W auf dem Klemmtisch 6 der Klemmvorrichtung 1 wird die Arbeitsfläche 10a des Polierelements 10 mit Hilfe der Lastaufbringungsvorrichtung 14 in Kontakt mit der Kante Eb an der hinteren Fläche gebracht, und das Werkstück W wird um die Achse L1 gedreht, um dadurch die Kante Eb mit der Arbeitsfläche 10a zu polieren. Hierbei wird eine vorbestimmte Polierlast durch die Lastaufbringungsvorrichtung 14 auf das Polierelement 10 aufgebracht. Wenn der Hin- und Herbewegungsmotor 41 des Hin- und Herbewegungsmechanismus 16 die Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung antreibt, wird außerdem die Hin- und Herbewegungsmutter 42 entlang der Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 hin und her bewegt, das Polierelement 10 wird langsam über die Befestigungsstrukturtrageinheit 12 und die Polierelementbefestigungsstruktur 11 entlang der Hin- und Herbewegungsachse L2 hin und her bewegt, so dass die Kontaktposition zwischen der Arbeitsfläche 10a und der Kante Eb verschoben wird.
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Wenn das Polieren abgeschlossen ist, wird das Polierelement 10 durch die Lastaufbringungsvorrichtung 14 von dem Werkstück W wegbewegt, und das Werkstück W wird von dem Klemmtisch 6 freigegeben.
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Die Kantenpoliereinheit 2B ist auch in der Lage, ein anderes Werkstück W mit einem anderen Fasenwinkel der Kante Eb zu polieren. Um das Werkstück W mit einem Fasenwinkel θ1 zu polieren, wird das Polierelement 10 durch ein anderes mit einem Arbeitsflächenwinkel γ (vgl. 4) ausgetauscht, der gleich θ1 ist. Außerdem wird der Schwenkwinkel β der Hin- und Herbewegungstragbasis 15, d. h. die Hin- und Herbewegungsachse L2, durch den Basiswinkeleinstellmechanismus 18 so eingestellt, dass er gleich θ1 wird.
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Ein Grund für den Austausch des Polierelements 10 ist der, dass bei dem Polierelement mit dem Arbeitsflächenwinkel γ, der gleich θ ist, die Querschnittsform der gekrümmten Arbeitsfläche 10a so konfiguriert ist, dass sie in einen flächigen Kontakt mit der Kante tritt, wenn das Polierelement 10 parallel zu der Kante mit dem Fasenwinkel θ orientiert wird. Daher ist eine solche Arbeitsfläche 10a nicht in der Lage, einen flächigen Kontakt mit der Kante mit dem Fasenwinkel θ1 herzustellen, obwohl das Polierelement 10 parallel hierzu orientiert ist. Aus diesem Grund wird das Polierelement durch ein anderes mit einem Arbeitsflächenwinkel ausgetauscht, der gleich dem Fasenwinkel des Werkstücks ist, das poliert werden soll.
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Um den Schwenkwinkel γ der Hin- und Herbewegungsachse L2 einzustellen, wird der Handgriff 47 des Basiswinkeleinstellmechanismus 18 so betätigt, dass die horizontale Schneckenwelle 46 gedreht wird. Dementsprechend wird die zweite Schwenkwelle 43 über die Schnecke 48 und das Schneckenrad 49 um einen festgelegten Winkel gedreht, so dass die Hin- und Herbewegungstragbasis 15 verschwenkt wird. Somit kann der Schwenkwinkel β der Hin- und Herbewegungskugelspindel 40 so eingestellt werden, dass er gleich θ1 wird.
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Beim Einstellen des Schwenkwinkels β der Hin- und Herbewegungstragbasis 15 werden die Befestigungsstrukturtrageinheit 12 und die Polierelementbefestigungsstruktur 11 als Ganzes um die zweite Schwenkwelle 43 verschwenkt, wie es in 1 gezeigt ist. Daher verliert der Querarmabschnitt 11a der Polierelementbefestigungsstruktur 11 seine horizontale Ausrichtung, und die Arbeitsfläche 10a des Polierelements 10 wird nicht parallel zu der Kante Eb des Werkstücks W. Beispielsweise in dem Fall, in dem der Fasenwinkel θ1 größer ist als θ, werden die Befestigungsstrukturtrageinheit 12 und die Polierelementbefestigungsstruktur 11 in 2 im Uhrzeigersinn um die zweite Schwenkwelle 43 verschwenkt. Daher wird der Schwenkwinkel δ der Arbeitsfläche 10a relativ zu der horizontalen Ebene S größer als θ1, wie es in 5 gezeigt ist. Wie es in 6 gezeigt ist, wird dementsprechend die Einstellschraube 34 des Befestigungsstrukturwinkeleinstellmechanismus 13 zurückbewegt, um den Einstellarmabschnitt 11c um die erste Schwenkwelle 21 zu verschwenken, um die Lücke zwischen dem Einstellarmabschnitt 11c und der Halterung 20 kleiner zu machen. Somit kann der Querarmabschnitt 11a und damit die Referenzfläche 10b des Polierelements 10 horizontal orientiert werden. Hierdurch wird der Schwenkwinkel δ der Arbeitsfläche 10a des Polierelements 10 gleich θ1, und die Arbeitsfläche 10a wird parallel zu der Kante Eb des Werkstücks W angeordnet.
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Da der Abstand zwischen der Arbeitsfläche 10a und dem Werkstück W durch das Einstellen des Schwenkwinkels β der Hin- und Herbewegungstragbasis 15 und des Schwenkwinkels δ der Arbeitsfläche 10a des Polierelements 10 geändert wird, müssen die Position der horizontalen Richtung und die Position in der vertikalen Richtung durch den Horizontalpositionskorrekturmechanismus 53 und den Vertikalpositionskorrekturmechanismus 54 fein eingestellt werden, damit die Arbeitsfläche 10a zum Polieren der Kante passend positioniert ist.
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In dem Fall, dass der Fasenwinkel θ1 kleiner ist als θ, werden die Befestigungsstrukturtrageinheit 12 und Polierelementbefestigungsstruktur 11 entgegen der oben beschriebenen Weise, d. h. entgegen dem Uhrzeigersinn, um die zweite Schwenkwelle 43 in 2 verschwenkt, so dass der Schwenkwinkel δ der Arbeitsfläche 10a kleiner wird als θ1. Dann wird der Befestigungsstrukturwinkeleinstellmechanismus 13 in der der oben beschriebenen Weise entgegengesetzten Weise betätigt, um den Querarmabschnitt 11a und damit die Referenzfläche 10b des Polierelements 10 in der horizontalen Richtung zu orientieren.
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Indem dadurch das Einstellen des Schwenkwinkels β der Hin- und Herbewegungsachse L2 auf θ1 und des Schwenkwinkels δ der Arbeitsfläche 10a des Polierelements 10 auf θ1 abgeschlossen wird, kann die Kante Eb mit dem gleichen Vorgang poliert werden, wie er oben für das Polieren des Werkstücks W mit dem Fasenwinkel θ beschrieben wurde.
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Wenn die oben beschriebene Winkeleinstellung durchgeführt werden soll, kann hierbei das Polierelement 10 durch den Horizontalpositionskorrekturmechanismus 53 und den Vertikalpositionskorrekturmechanismus 54 von der Klemmvorrichtung 1 wegbewegt werden, um den Winkeleinstellvorgang zu erleichtern.
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Für die Kante Ea an der vorderen Fläche des Werkstücks W wird die Vorderflächenkantenpoliereinheit 2A eingesetzt, um die gleiche Operation durchzuführen, wie sie von der Hinterflächenkantenpoliereinheit 2B durchgeführt wurde, um die Kante Eb an der hinteren Oberfläche zu polieren. Die Konfiguration und Funktionsweisen der Vorderflächenkantenpoliereinheit 2A sind im Wesentlichen die gleichen wie die der Hinterflächenkantenpoliereinheit 2B bis auf einige kleine Unterschiede, beispielsweise, dass das Polierelement 10 an der Polierelementbefestigungsstruktur 11 in einer Haltung angebracht ist, die zum Polieren der Kante Ea an der vorderen Fläche des Werkstücks W geeignet ist, in der Erstreckungsrichtung und Länge des Einstellarmabschnitts 11c der Polierelementbefestigungsstruktur 11 und der Halterung 20 der Befestigungsstrukturtrageinheit 12, dass die Lastaufbringungsvorrichtung 14 so konfiguriert ist, dass sie die Polierlast durch Abwärtsverschiebung des Gleitelements 30 aufbringt, die durch eine einfahrende Bewegung der Stange 31a des Zylinders 31 bewirkt wird, in der Position oder Orientierung der Komponenten des Basiswinkeleinstellmechanismus 18 und in der Position oder Orientierung der Komponenten des Horizontalpositionskorrekturmechanismus 53 und des Vertikalpositionskorrekturmechanismus 54. Daher wird den wesentlichen Elementen der Vorderflächenkantenpoliereinheit 2A das gleiche Bezugszeichen verliehen wie bei der Hinterflächenkantenpoliereinheit 2B, und die Beschreibung dieser Elemente wird nicht wiederholt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klemmvorrichtung
- 2A
- Vorderflächenkantenpoliereinheit
- 2B
- Hinterflächenkantenpoliereinheit
- 10
- Polierelement
- 10a
- Arbeitsfläche
- 10b
- Referenzfläche
- 11
- Polierelementbefestigungsstruktur
- 12
- Befestigungsstrukturtrageinheit
- 13
- Befestigungsstrukturwinkeleinstellmechanismus
- 14
- Lastaufbringungsvorrichtung
- 15
- Hin- und Herbewegungstragbasis
- 16
- Hin- und Herbewegungsmechanismus
- 17
- Basistrageinheit
- 18
- Basiswinkeleinstellmechanismus
- 19
- Grundgestell
- 21
- Erste Schwenkwelle
- 29
- Hin- und Herbewegungsgleitbasis
- 30
- Gleitelement
- 43
- Zweite Schwenkwelle
- 51
- Erstes Gestell
- 52
- Zweites Gestell
- 53
- Horizontalpositionskorrekturmechanismus
- 54
- Vertikalpositionskorrekturmechanismus
- W
- Werkstück
- Ea
- Vordere Flächenkante
- Eb
- Hintere Flächenkante
- L1
- Achse
- L2
- Hin- und Herbewegungsachse
- γ
- Arbeitsflächenwinkle
- β, δ
- Schwenkwinkel
- θ, θ1
- Fasenwinkel
