DE19547086C1 - Vorrichtung zum flächigen Bearbeiten von Werkstücken - Google Patents
Vorrichtung zum flächigen Bearbeiten von WerkstückenInfo
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum flä
chigen Bearbeiten von Werkstücken nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Es sind Hon-, Läpp-, Polier- und Schleifmaschinen bekannt
geworden (z. B. DE 43 06 160 C2), bei denen die Werkzeuge von zwei Arbeitsscheiben
gebildet sind mit einander zugekehrten parallelen Arbeits
flächen, von denen mindestens eine drehend angetrieben ist.
Zwischen den Arbeitsscheiben sind Werkstückhalter in Form
sogenannter Läuferscheiben angeordnet, die Ausnehmungen
aufweisen zur Aufnahme der Werkstücke und die am Umfang
gezahnt sind zwecks Eingriff mit einem Stiftkranz oder
einem ähnlichen Mittel auf der Innen- und Außenseite, wo
durch die Läuferscheiben bei Antrieb mindestens eines
Stiftkranzes zwischen den Stiftkränzen drehend vorwärtsbe
wegt werden. Dadurch wird den Werkstücken eine zykloidi
sche Bewegung erteilt, der die Drehung mindestens einer
Arbeitsscheibe überlagert ist. Dadurch ist es möglich,
planparallele Flächen an Werkstücken mit hoher Genauigkeit
zu bearbeiten. Aus diesem Grunde werden derartige Maschi
nen zum Beispiel eingesetzt, um sogenannte Wafer für die
Halbleiterchipherstellung zu bearbeiten.
Die Läuferscheiben wälzen sich üblicherweise nur auf einem
beschränkten Abschnitt der Länge der Stifte ab, wodurch
diese örtlich eine hohe Belastung erfahren. Die Belastung
wird noch dadurch erhöht, daß zwischen der Zahnung der
Läuferscheibe und den Stiften ein begrenzter Rutscheffekt
auftritt. Die beschriebene Erscheinung führt nach einer
gewissen Zeit zu einem Abtrag am Stift, was für den prä
zisen Umlauf der Läuferscheiben und damit die Bearbeitung
der Werkstücke abträglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum flächigen Bearbeiten von Werkstücken mit unterer und
oberer Arbeitsscheibe und Stiftkränzen zu schaffen, bei
der der Verschleiß an den Stiftkränzen minimiert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die Stifte
Hülsen auf, die drehbar auf den Stiften gelagert sind, wo
bei die Läuferscheiben mit den Hülsen in Eingriff treten.
Bei einer derartigen Ausbildung der Stiftkränze kommt es
nicht mehr zwischen Läuferscheibenzahnung und Stift zu
einer reibenden Beanspruchung, sondern zwischen Hülse und
Stift. Da jedoch die Hülse über eine weitaus größere Länge
am Stift anliegt, wird die Flächenbelastung und damit der
mögliche Abtrag entsprechend geringer. Ein Verschleiß der
Hülsen ist im übrigen nicht kritisch, da die Hülsen auf
einfache Weise ausgewechselt werden können. Ein Auswech
seln von Stiften hingegen, wie dies bei bekannten Vorrich
tungen erforderlich ist, ist relativ zeitaufwendig.
Insbesondere bei Vorrichtungen, deren Arbeitsscheiben
einen erheblichen Durchmesser aufweisen, bereitet es
Schwierigkeiten, den Stiftkranz hinreichend präzise dreh
bar zu lagern. In diesem Zusammenhang sieht
die Erfindung vor, daß die ringförmige Halterung
für den äußeren Stiftkranz mittels Laufrollen drehbar in
einem äußeren Lagerring gelagert ist, wobei der im Quer
schnitt konische Umfang der Laufrollen mit einer konischen
Nut der Halterung zusammenwirkt. Die Laufrollen können so
wohl in axialer als auch radialer Richtung verstellt wer
den, um eine Justierung vorzunehmen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darüber hinaus
ein Mittel vorgesehen, mit dem die Hülsen auf den Stiften
gehalten werden. Zu diesem Zweck kann nach einer Ausgestal
tung der Erfindung eine ringförmige Sicherung vorgesehen
sein, die mit einem radialen Flansch die Hülsen überragt.
Für den Sicherungszweck reicht aus, wenn der Flansch nur
teilweise über die Hülse übersteht. Der Ring ist zweck
mäßigerweise aus Kunststoffmaterial geformt.
Damit zwischen Hülse und Stift keine Verunreinigungen ein
dringen, die die Reibung zwischen den Teilen erhöhen,
sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Hülsen
am oberen Ende geschlossen sind. Die Hülsen können nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung am unteren Ende
einen radial nach außen weisenden Flansch haben, mit dem
sie auf der Stifthalterung abgestützt sind. Üblicherweise
sind die Stifte in einer ringförmigen Halterung im Preß
sitz in entsprechenden Bohrungen angeordnet.
Um die Eingriffslage zwischen Hülse und Läuferscheiben zu
verändern, kann es nach einer Ausgestaltung der Erfindung
zweckmäßig sein, wenn die Halterung für die Stiftkränze
höhenverstellbar gelagert und eine Hubvorrichtung für die
Halterung vorgesehen ist. Mit Hilfe der Hubvorrichtung ist
auch möglich, den äußeren Stiftkranz so weit abzusenken,
daß die Läuferscheiben mit den Werkstücken von der unteren
Arbeitsscheibe abgeschoben oder auf die untere Arbeits
scheibe aufgeschoben werden können. Ein derartiges Verfah
ren ist vor allen Dingen dann besonders vorteilhaft, wenn
die Läuferscheiben bzw. die Werkstücke einer nicht uner
heblichen Haftung an der unteren Arbeitsscheibe ausgesetzt
sind, so daß ein Abheben zum Zweck der Herausnahme aus der
Maschine Probleme bereitet. Dies ist etwa bei Polierma
schinen der Fall, in denen ein flüssiges bzw. fließfähiges
Poliermittel verwendet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt schematisch eine Vorrichtung nach
der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf Fig. 1 mit teilweisen
Ausbrüchen.
Fig. 3 zeigt vergrößert-den linken Abschnitt der Vorrich
tung nach Fig. 1.
Fig. 4 zeigt eine weitere Vergrößerung des Ausschnitts
nach Fig. 3.
Fig. 5 zeigt vergrößert den rechten Abschnitt der Darstel
lung nach Fig. 1.
Fig. 6 zeigt vergrößert einen Abschnitt der Darstellung
nach Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine Poliervorrichtung 10 dargestellt mit
oberer Arbeitsscheibe 12 und unterer Arbeitsscheibe 14.
Die obere Arbeitsscheibe 12 ist mit einer Halteplatte 16
verschraubt, die an der Oberseite einen Flansch 18 auf
weist zur Verbindung mit einer Vorrichtung zum Anheben und
Wegschwenken der Arbeitsscheibe 12 von der unteren Ar
beitsscheibe 14. Die untere Arbeitsscheibe 14 ist mit
einer Halteplatte 20 verbunden, die ihrerseits mit einem
Gestell 22 verschraubt ist. Die untere Arbeitsscheibe 14
ist ebenfalls angetrieben.
In Fig. 3 und 4 ist eine Läuferscheibe 22 zwischen den Ar
beitsscheiben 12 und 14 zu erkennen, die in Aussparungen
kreisförmige Werkstücke 24 bzw. 26 aufnimmt. Am Umfang ist
die Läuferscheibe 22 mit einer Zahnung 28 versehen. Ein
ringförmiges Lagerbauteil stützt sich über ein Stützteil
32 auf einer Platte 34 ab, die von einer Hubvorrichtung 36
getragen wird, die sich ihrerseits am Maschinengestell
abstützt. In Fig. 1 ist eine zweite Hubvorrichtung 36 an
gedeutet. Die Hubvorrichtung wird von einem Motor 38 betä
tigt, wobei eine Welle 40 beide Hubvorrichtungen 36 mit
einander verbindet. Wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht,
ist im ringförmigen Lagerbauteil 30 eine Mehrzahl von
Laufrollen 42 gelagert, die am Umfang konisch sind. Sie
greifen in eine konische Nut 44 eines Halteringes 46 ein,
in dem die Stifte eines Außenstiftkranzes in entsprechende
Bohrungen im Preßsitz eingelassen sind, wie bei 48 in Fig. 3
bzw. 4 gezeigt. Die Lagerung der Rollen 42 erfolgt mit
Hilfe eines Wälzlagers 50, das auf einem Lagerstift 52
angeordnet ist, der am freien Ende in einer Gewindebuchse
44 sitzt, die drehbar im Lagerring 56 gelagert ist. Eine
Verdrehung des Stiftes 52 führt mithin zu einer axialen
Verstellung der Rolle 42 und eine Verdrehung der Buchse 54
zu einer radialen Verlagerung, weil die Buchse 54 exzen
trisch ausgebildet ist. Mithin läßt sich die Relativlage
des Halterings 46 bezüglich des Lagerbauteils 30 verändern.
Im Haltering 46 sind in gleichmäßigen Umfangsabständen
Spannstifte 58 eingelassen, die sich quer durch die Nut 44
erstrecken und mit denen, wie aus den Fig. 2 und 5 her
vorgeht, ein Ritzel 60 in Eingriff ist. Das Ritzel 60
steht über eine Gelenkwelle 62 mit einem Getriebemotor 64
in Verbindung, um angetrieben zu werden, damit der Halte
ring und damit der Stiftkranz in Drehung versetzt werden.
Die Gelenkwelle 62 ist teleskopisch, damit die Triebver
bindung unabhängig ist von der Höhenlage des Halterings
46, der, wie erwähnt, von der Hubvorrichtung 36 in der
Höhe verstellt werden kann. Das Ritzel 60 ist mit Hilfe
eines Wälzlagers 66 in einem Gehäuse 68 drehbar gelagert.
Wie insbesondere aus Fig. 4 erkennbar, ist auf jeden Stift
48 des Stiftkranzes eine Hülse 70 aufgesteckt, die am obe
ren Ende verschlossen ist und sich am unteren Ende über
eine Scheibe 72 aus Polyamid abstützt. Wie erkennbar, ist
die Zahnung 28 der Läuferscheibe 22 mit der Außenseite der
Hülse in Eingriff. Ein Ring 74 aus Kunststoffmaterial ist
mit dem Haltering 46 auf dessen Oberseite verschraubt und
weist einen oberen nach innen weisenden Flansch 76 auf,
der sich teilweise über die Hülse 70 erstreckt und verhin
dert, daß die Hülse angehoben und abgeschoben wird. Bei
einem inneren Stiftkranz, der mit der unteren Platte 20
fest verbunden ist, ist ein Ring 78 vorgesehen, der eben
falls wie der Ring 74 aus Kunststoff ist und die Stifte
des Innenkranzes teilweise überragt.
Auf der Platte 34 ist ringförmig umlaufend eine Rinne 80
angeordnet, die über eine Teleskopleitung 82 zur Oberseite
einer Weiche 84 führt. Die Weiche 84 ist in Fig. 2 in
Draufsicht dargestellt. Sie kann von einem Zylinder 88 be
grenzt verschoben werden, wie durch die gestrichelte Posi
tion angedeutet, in der ein Auslauf 86 wahlweise zu einem
gewünschten Ablauf ausrichtbar ist. Eine weitere umlau
fende von der Hubvorrichtung in der Höhe verstellbare
Rinne 90 ist über ein Teleskoprohr 92 ebenfalls zur Weiche
84 ausrichtbar, wie in Fig. 2 zu erkennen ist. An der In
nenseite des Halterings 46 ist mindestens ein Rührblatt 94
angebracht über einen Arm 96. Bei Drehung des Stiftkranzes
und damit des Halterings 46 bewegt sich das Blatt 94 in
der Rinne 80 und führt in der Rinne vorhandene Flüssigkeit
zum Teleskoprohr 82 und damit zur Weiche 84. Ein weiteres
Wischerblatt 98 befindet sich im ringförmigen Kanal 90 und
wird ebenfalls drehend angetrieben, um im Kanal 90 vorhan
dene Flüssigkeit dem Teleskoprohr 92 und damit der Weiche
84 zuzuführen.
Insbesondere beim Bearbeiten der Werkstücke 24 durch Po
lieren fällt relativ viel Polier- und Spülflüssigkeit an.
Diese tritt entweder an der Außenseite zwischen den Ar
beitsscheiben 12, 14 aus oder an der Innenseite im Hohl
raum 100 zwischen den Arbeitsscheiben (Fig. 1). Vom Hohl
raum 100 gelangt die Flüssigkeit über ein stationäres Rohr
102 in den inneren Kanal 90. Nach außen austretende Flüs
sigkeit wird durch den Sicherungsring 74 gehindert, weiter
nach außen zu gelangen und fließt statt dessen nach unten
über Durchgänge oder Kanäle 104 zwischen Haltering 46 und
unterer Arbeitsscheibe 14 in den Kanal 80. Man erkennt
mithin, daß nahezu sämtliches Arbeitsmittel in den Kanälen
80 und 90 aufgefangen und nach Maßgabe der Stellung der
Weiche 84 entweder zu einem Recyclingtank (nicht gezeigt)
oder zu einem Abwassersystem geführt werden kann. Die ge
samte beschriebene Anordnung ist außerdem von einer Wanne
106 umgeben, in der von den Kanälen 80 und 90 nicht aufge
fangenes Material aufgefangen wird. An den Arbeitsscheiben
ist am Umfang ein dünner Mantel 130 bzw. 131 angeordnet,
der aus einem harten korrosionsresistenten Material be
steht und daher von dem Arbeitsmittel nicht angegriffen
wird. Der Mantel 131 steht nach unten über die Scheibe 14
über und dient der Lenkung des Mittels zum Kanal 80.
Zwischen dem ringförmigen Lagerbauteil 30 bzw. dem Lager
ring 56 einerseits und dem Haltering 46 andererseits ist
eine Lippendichtung 108 angeordnet, die das Eindringen von
Schmutz bzw. das Heraustreten von Flüssigkeit verhindert.
Eine weitere Lippendichtung befindet sich zwischen der Un
terseite des Halterings 46 und einem Ring 110. Die Lippen
dichtung ist mit 112 bezeichnet. Der Ring 110 ist über
Paßstifte 114 mit dem Stützbauteil 32 verbunden und hält
seinerseits den Lagerring 56.
Es ist mithin zu erkennen, daß die gesamte Arbeitsflüssig
keit aufgefangen und wieder verarbeitet werden kann. Fer
ner ist zu erkennen, daß mit Hilfe der Hubvorrichtungen 36
der Haltering 46 und damit der Stiftkranz so weit abge
senkt werden können, daß die Läuferscheiben 22 mit den
Werkstücken 24 ungehindert nach außen abgeschoben werden
können.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum flächigen Bearbeiten von Werkstücken
durch Schleifen, Polieren, Läppen, Honen oder derglei
chen, mit einer unteren und einer oberen Arbeitsscheibe,
von denen mindestens eine mit Hilfe eines Antriebs dre
hend angetrieben ist und mindestens einer Läuferscheibe
zwischen den Arbeitsscheiben mit Aufnahmeöffnungen für
die zu bearbeitenden Werkstücke, wobei die Läuferschei
ben am Umfang Zähne aufweisen und sich an einem inneren
und einem äußeren Stiftkranz abwälzen, wenn mindestens
einer der Stiftkränze mittels eines Antriebs in Drehung
versetzt wird, wobei der äußere Stiftkranz an einem
Haltering angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Haltering (46) mittels Laufrollen (42) drehbar in
einem äußeren ringförmigen Lagerbauteil (30) gelagert
und von einem Antrieb (64, 62) angetrieben ist und die
Laufrollen (42) am Umfang im Querschnitt konisch sind
und mit einer konischen Nut (44) am Umfang des Halte
rings (46) zusammenwirken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Laufrollen (42) im Lagerbauteil (30) in der
Höhe und/oder radial verstellbar gelagert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Laufrollen (46) auf einem Stift (52) gelagert
sind, der höhenverstellbar von einer exzentrischen
Buchse (54) aufgenommen ist und die Buchse (54) ver
drehbar gelagert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen dem Lagerbauteil (30) und dem Halte
rung (46) eine Lippendichtung (108) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Halterung (46) höhenverstellbar
gelagert und eine Hubvorrichtung (36) für die Halterung
(46) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß Hülsen (70) drehbar auf Stiften
(40) gelagert sind und daß ein lösbar am Haltering (46)
angeordneter Ring (74) den Stiftkranz umgibt und der
Ring (74) einen radialen Flansch (76) aufweist, der
sich zumindest teilweise oberhalb der Stifte (48) so
erstreckt, daß die Hülsen (70) an einem Anheben von den
Stiften (48) gehindert sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hülsen (70) am oberen Ende ge
schlossen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich
net, daß die Stifte (48) in Löchern des Halterings ein
gelassen sind und die Hülsen (70) am unteren Ende über
eine Kunststoffscheibe auf dem Haltering (46) abge
stützt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ring (74) aus Kunststoff be
steht.
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