DE19957797A1

DE19957797A1 - Oberflächenpolierverfahren und -gerät, bei denen eine Eigendrehungsachse eines Werkstücks um eine Achse innerhalb eines Umkreises des Werkstücks umlaufen gelassen wird

Info

Publication number: DE19957797A1
Application number: DE19957797A
Authority: DE
Inventors: Makoto Sato; Yukio Yamaguchi; Noriyuki Tomikawa
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP2000158333A; JP4342012B2; DE19957797B4; US6280296B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächenpoliersystem, das dazu angepasst ist, eine Oberfläche eines Werkstücks (32) in einer Ebene derart zu polieren, dass das Werkstück in Gleitkontakt mit einer Polierfläche (24) einer sich drehenden Polierplatte (26) gehalten wird, wobei das Werkstück (32) durch eine Werkstückdrehvorrichtung (50, 52, 54, 56) um eine Eigendrehungsachse (A) dessen gedreht wird, die parallel zu einer Drehachse der Polierplatte (26) ist und die innerhalb der Oberfläche des Werkstücks liegt, und die Eigendrehungsachse des Werkstücks durch eine Werkstückumlaufvorrichtung (62, 64, 66, 72) um eine Umlaufachse (B) umlaufen gelassen wird, die parallel zu der Drehachse der Polierplatte ist und die innerhalb eines Umkreises (G) der Oberfläche des Werkstücks liegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächenpolier verfahren und ein Oberflächenpoliergerät, die eine Polierplatte oder eine Polierscheibe verwenden, die eine Polierfläche zum Polieren, Läppen oder Schleifen einer Oberfläche des Werkstücks in einer Ebene aufweist.

Als Oberflächenpolierverfahren und Gerät zur Ausübung des Verfahrens sind zum Polieren, Läppen oder Schleifen einer Oberfläche des Werkstücks in einer Ebene ein Verfahren und Gerät bekannt, bei denen das Werkstück in Gleit kontakt mit einer Polierfläche einer sich drehenden Polier- oder Läppplatte oder -scheibe gehalten wird, während das Werkstück um seine zu der Drehachse der Polierplatte parallelen Achse gedreht wird. Die Polier fläche weist eine Polieroberfläche auf, die daran fixierte oder damit verbundene Schleifkörner aufweist oder auf der lose oder freie Schleifkörner vorhanden sind. Bei dieser Art von Oberflächenpolierverfahren und -gerät besteht allgemein die Tendenz, dass die Polier distanz, über die die Schleifkörner bezüglich der Werk stückoberfläche bewegt werden, an verschiedenen Radial positionen des Werkstücks und insbesondere an den Umfangs- und Zentralabschnitten (radial äußere und innere Abschnitte) des Werkstücks unterschiedlich ist. Diese Differenz der Polierdistanzen an den verschiedenen lokalen Radialpositionen der Werkstückoberfläche nimmt mit zunehmender Größe der zu polierenden, läppenden oder schleifenden Werkstückoberfläche zu und ist verhältnis mäßig groß, wenn der Durchmesser der kreisförmigen Werkstückoberfläche oder die Länge einer Seite der rechteckförmigen Werkstückoberfläche mehrere 10 cm oder mehr beträgt. Die Differenz der Polierdistanzen ergibt bei der lokalen Poliereffizienz der Werkstückoberfläche einen Unterschied, was leicht zu einem erhöhten oder nach oben hin konvex werdenden Zentralabschnitt der polierten Werkstückoberfläche und somit zu einer schlechteren Flachheit der polierten Werkstückoberfläche führt.

Es wurde eine weitere Art an Oberflächenpolierverfahren und -gerät vorgeschlagen, bei denen eine Vielzahl von Werkstücken an der Werkstückhaltefläche einer Werkstück halteplatte gehalten wird, die dazu angepasst ist, sich derart um ihre Achse zu drehen, dass die Werkstücke um die Drehachse der Werkstückhalteplatte herum angeordnet sind. Bei dieser Art von Oberflächenpolierverfahren und -gerät liegt die Drehachse der Werkstückhalteplatte nicht innerhalb der zu polierenden Werkstückoberfläche, so dass das Problem des zentral erhöhten oder konvex werdenden Abschnitts der polierten Werkstückoberfläche gelöst werden kann. Jedoch unterliegt die Werkstückoberfläche an einem lokalen Umfangsabschnitt von ihr, der von der Drehachse der Werkstückhalteplatte verhältnismäßig weit entfernt ist, in höherem Maß einer Materialabnahme durch die Schleifkörner, wodurch die polierte Oberfläche jedes Werkstücks schräg abfallend ist, was zu einer schlechte ren geometrischen Genauigkeit und Abmessungsgenauigkeit der polierten Oberfläche führt. Darüber hinaus erfordert diese Art von Oberflächenpolierverfahren und -gerät, dass die Werkstückhalteplatte ausreichend groß, d. h. etwa zwei- oder mehrfach größer als der Durchmesser oder die Größe des Werkstücks ist. Dadurch erhöht sich zwangs läufig die erforderliche Größe der Polierplatte und des Oberflächenpoliergeräts, was höhere Herstellungskosten für das Gerät und dementsprechend höhere Kosten für den Poliervorgang mit sich bringt.

Es ist daher eine erste Aufgabe dieser Erfindung, ein Oberflächenpolierverfahren bereitzustellen, dass es selbst mit einem verhältnismäßig kleinen Gerät erlaubt, ein großes Werkstück mit einem hohen Maß an Flachheit zu polieren.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein verhältnis mäßig kleines Oberflächenpoliergerät bereitzustellen, das zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

Die erste Aufgabe kann gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung gelöst werden, wonach ein Verfahren zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks in einer Ebene vorgesehen ist, bei dem das Werkstück in Gleitkontakt mit einer Polierfläche einer sich drehenden Polierplatte gehalten wird und das Verfahren die Schritte Drehen des Werkstücks um eine Eigendrehungsachse dessen, die parallel zu einer Drehachse der Polierplatte ist und die innerhalb der Oberfläche des Werkstücks liegt, und Umlaufenlassen der Eigendrehungsachse des Werkstücks um eine Umlaufachse umfasst, die parallel zu der Drehachse der Polierachse ist und die innerhalb eines Umkreises der Oberfläche des Werkstücks liegt.

Bei dem erfindungsgemäßen Oberflächenpolierverfahren wird das in Gleitkontakt mit der Polierfläche der Polierplatte gehaltene Werkstück um seine zu der Drehachse der Polier platte parallele Eigendrehungsachse gedreht, während die Eigendrehungsachse des Werkstücks gleichzeitig um die Umlaufachse umlaufen gelassen wird, die parallel zu der Drehachse der Polierplatte ist und die innerhalb des Umkreises der Werkstückoberfläche liegt. Infolge des Umlaufs der Eigendrehungsachse des Werkstücks wie auch der Eigendrehung des Werkstücks um die Eigendrehungsachse kann die Tendenz zur Ausbildung eines erhöhten oder nach oben hin konvex werdenden Zentralabschnitts der polierten Oberfläche des Werkstücks oder einer Schräge der polier ten Werkstückoberfläche minimiert werden, so dass dadurch die Flachheit und die geometrische Genauigkeit und Abmessungsgenauigkeit der polierten Werkstückoberfläche selbst dann verbessert werden, wenn das Werkstück verhältnismäßig groß ist. Da die Umlaufachse, um die die Eigendrehungsachse des Werkstücks umlaufen gelassen wird, zudem innerhalb des Umkreises der Werkstückoberfläche gelegen ist, erfordert dieses Verfahren keine Werkstück halteplatte, die zwei- oder mehrfach größer als die Größe (Durchmesser) des Werkstücks ist, weshalb die Größen der verwendeten Polierplatte und des Oberflächenpoliergeräts verringert werden können, was eine deutliche Senkung der Kosten eines Oberflächenpoliervorgangs und der Herstel lungskosten des Oberflächenpoliergeräts erlaubt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens erfolgen die Drehung der Polierplatte um die Drehachse, die Eigendrehung des Werkstücks um die Eigendrehungsachse und der Umlauf der Eigendrehungsachse des Werkstücks um die Umlaufachse in der gleichen Richtung. Bei dieser Anordnung ist die Differenz der Poliergeschwindigkeit des Werkstücks an einem relativ gesehen radial inneren Abschnitt und an einem relativ gesehen radial äußeren Abschnitt der Polierfläche der Polierplatte verringert, was zu einer Verbesserung der Flachheit der polierten Oberfläche des Werkstücks führt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Werkstück um die Eigendrehungsachse mit einer Drehzeit T_A gedreht, während die Eigendrehungs achse um die Umlaufachse mit einer Umlaufzeit T_B umlaufen gelassen wird, wobei 0,1 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 10, d. h. 0,1 ≦ T_B/T_A ≦ 10 mit T_A/T_B ≠ 1, und besser 0,8 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 1,25, d. h. 0,8 ≦ T_B/T_A ≦ 1,25 mit T_A/T_B ≠ 1, erfüllt ist. In diesem Fall sind die Drehzeit T_A und die Umlaufzeit T_B voneinander verschieden eingestellt, damit ein ausreichend hohes Maß an Flachheit der polierten Werkstückoberfläche gewährleistet wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist ein Radius einer Umlaufbahn der Eigen drehungsachse des Werkstücks um die Umlaufachse nicht kleiner als 5% eines Radius eines Inkreises des Werk stücks, wobei der Radius der Umlaufbahn der Eigen drehungsachse vorzugsweise nicht kleiner als dieser Radius und nicht größer als ein Radius des Umkreises des Werkstücks ist. Diese Anordnung trägt zu einer weiteren Verbesserung der Flachheit der polierten Werkstückober fläche bei.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens besteht die Polierfläche der Polierplatte aus einer ringförmigen Oberfläche, wobei die Umlaufachse der Eigendrehungsachse des Werkstücks zwischen einem Innen durchmesser und einem Außendurchmesser der ringförmigen Oberfläche der Polierfläche liegt. Der Innendurchmesser der ringförmigen Oberfläche ist vorzugsweise größer als ein Durchmesser einer Umlaufbahn der Eigendrehungsachse des Werkstücks. Bei dieser Anordnung ist die Eigen drehungsachse des Werkstücks nicht radial innen von der inneren Begrenzungsfläche der ringförmigen Polierfläche der Polierplatte oder radial außen von der äußeren Begrenzungsfläche der ringförmigen Polierplatte gelegen, so dass die Poliergenauigkeit auf einem ausreichend hohen Niveau gehalten werden kann. Bei dieser Anordnung ist die Bewegungsdistanz der Eigendrehungsachse des Werkstücks in die radial innen liegende Richtung der Polierplatten scheibe kleiner als ein dem Innendurchmesser der Polier fläche entsprechender Wert, wodurch verhindert wird, dass sich ein beliebiger Abschnitt der Werkstückoberfläche von einer Position der Polierfläche zu einer anderen Position derselben diametral entgegengesetzt zu der einen Position bewegt, während er sich über die Drehachse der Polier fläche hinwegbewegt.

Die obengenannte zweite Aufgabe wird gemäß einer zweiten Ausgestaltung dieser Erfindung gelöst, wonach ein Ober flächenpoliergerät zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks in einer Ebene vorgesehen ist, bei dem das Werkstück in Gleitkontakt mit einer Polierfläche einer sich drehenden Polierplatte gehalten wird, wobei das Oberflächenpoliergerät eine Werkstückdrehvorrichtung, die sich zur Drehung des Werkstücks um eine Eigendrehungs achse dessen betreiben lässt, die parallel zu einer Drehachse der Polierplatte ist und die innerhalb der Oberfläche des Werkstücks liegt, und eine Werkstück umlaufvorrichtung umfasst, die sich zum Umlaufenlassen der Eigendrehungsachse des Werkstücks um eine Umlaufachse betreiben lässt, die parallel zu der Drehachse der Polierplatte ist und die innerhalb eines Umkreises der Oberfläche des Werkstücks liegt.

Das wie vorstehend beschrieben aufgebaute Oberflächen poliergerät ergibt im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie das beschriebene Oberflächenpolierverfahren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Oberflächen poliergeräts werden eine Scheibendrehvorrichtung zur Drehung der Polierplatte sowie die obengenannte Werk stückdrehvorrichtung und Werkstückumlaufvorrichtung derart betrieben, dass die Drehung der Polierplatte um die Drehachse, die Eigendrehung des Werkstücks um die Eigendrehungsachse und der Umlauf der Eigendrehungsachse des Werkstücks um die Umlaufachse in der gleichen Richtung erfolgen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Geräts werden die Werkstückdrehvorrichtung und die Werkstück umlaufvorrichtung derart betrieben, dass das Werkstück um die Eigendrehungsachse mit einer Drehzeit T_A gedreht wird und die Eigendrehungsachse um die Umlaufachse mit einer Umlaufzeit T_B umlaufen gelassen wird, wobei 0,1 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 10 erfüllt ist. Die Werkstückdreh vorrichtung und die Werkstückumlaufvorrichtung werden vorzugsweise derart betätigt, dass die Drehzeit T_A und die Umlaufzeit T_B 0,8 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 1,25 erfüllen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Geräts ist ein Radius einer Umlaufbahn der Eigendrehungsachse des Werkstücks um die Umlaufachse nicht kleiner als 5% eines Radius eines Inkreises des Werkstücks. Gemäß einer vorteilhaften Anordnung dieser Ausführungsform des Geräts ist der Radius der Umlaufbahn der Eigendrehungsachse nicht kleiner als dieser Radius und nicht größer als ein Radius des Umkreises des Werkstücks.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Ober flächenpoliergeräts besteht die Polierfläche der Polier platte aus einer ringförmigen Oberfläche, wobei die Umlaufachse der Eigendrehungsachse des Werkstücks zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurch messer der ringförmigen Oberfläche der Polierfläche liegt. In diesem Fall sollte der Innendurchmesser der ringförmigen Oberfläche der Polierfläche größer als ein Durchmesser einer Umlaufbahn der Eigendrehungsachse des Werkstücks sein.

Die obengenannten und weitere mögliche Aufgaben, Merk male, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, bei der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Oberflächenpolier maschine, die entsprechend einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel aufgebaut ist;

Fig. 2 eine aufgebrochene Vorderansicht der Oberflächen poliermaschine gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine herausgebrochene und vergrößerte Draufsicht auf die Oberflächenpoliermaschine, die eine Werkstück drehvorrichtung und eine Werkstückumlaufvorrichtung sowie eine Eigendrehungsachse eines Werkstücks und eine Umlauf bahn eines Umlauf des Werkstücks bezüglich einer Polier scheibe zeigt;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Werkstückdreh- und -umlaufvorrichtungen der Oberflächenpoliermaschine gemäß Fig. 1;

Fig. 5A und Fig. 5B Darstellungen des jeweiligen Ober flächenzustands des Werkstücks vor und nach dem Polieren der Oberfläche durch eine herkömmliche Oberflächenpolier maschine, wobei das Werkstück gedreht und in einer diametral entgegengesetzten Richtung der Polierscheibe hin- und herbewegt wurde; und

Fig. 6A und Fig. 6B Darstellungen der jeweiligen Ober flächenzustände einer Oberfläche des Werkstücks 32 vor und nach dem Polieren der Oberfläche durch die Ober flächenpoliermaschine gemäß Fig. 1, wobei das Werkstück 32 entsprechend dem erfindungsgemäßen Prinzip um seine Eigendrehungsachse gedreht wurde, während die Eigen drehungsachse umlaufen gelassen wurde.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Oberflächenpoliermaschine 10 gezeigt, die entsprechend einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel aufgebaut ist. Die Oberflächenpolier maschine 10 weist einen Rahmen 12 auf, auf dem ein kreisförmiger Teller 14 über ein Lager 16 derart getragen wird, dass der kreisförmige Teller 14 um eine Achse von ihm drehbar ist, die im Wesentlichen vertikal ist. Der kreisförmige Teller 14 wird über eine Drehzahl verringerungsvorrichtung 20 von einem Scheibenantriebs motor 18 gedreht. Die Drehzahlverringerungsvorrichtung 20 ist mit dem Scheibenantriebsmotor 18 mittels eines Riemens verbunden und weist eine sich vertikal erstreckende Abtriebswelle 22 auf, mit der der kreis förmige Teller 14 verbunden ist. An der Oberseite des kreisförmigen Tellers 14 ist eine Polierplatte in Form einer Polierscheibe 26 befestigt, die eine Polierfläche (Läppfläche) in Form einer flachen ringförmigen Ober fläche 26 aufweist, die einen Innendurchmesser D1 und einen Außendurchmesser D2 aufweist. Die flache ring förmige Oberfläche 26 wird als Polierfläche 26 bezeich net. Bei an dem kreisförmigen Teller 14 befestigten Polierscheibe 26 liegt die Polierfläche 24 in einer zu der Drehachse der Abtriebswelle 22 der Drehzahl verringerungsvorrichtung 20 senkrechten Ebene, d. h. in der horizontalen Ebene. Die Polierscheibe 26 mit der Polierfläche 24 wird durch den Scheibenantriebsmotor 18 in einer durch den in Fig. 3 gezeigten Pfeil angegebenen Richtung gedreht.

Die Polierscheibe 26 kann aus einem verhältnismäßig weichen Metall wie etwa Zinn oder Kupfer ausgebildet sein, wobei die Oberflächenpoliermaschine 10 dazu angepasst ist, unter Verwendung von losen oder freien Schleifkörnern, die zusammen mit einem Polierfluid oder -kühlmittel verwendet werden, einen Poliervorgang auszu führen. Wenn die Oberflächenpoliermaschine 10 dazu angepasst ist, einen Poliervorgang unter Verwendung fixierter Schleifkörner auszuführen, kann die Polier scheibe 26 eine Scheibe sein, die wie in der JP-A-10- 286755 damit verbundene Schleifkörner trägt.

Um die Polierscheibe 26 herum und angrenzend dazu sind eine Einrichteplatte 30, eine Werkstückdrehvorrichtung 36, eine Werkstückumlaufvorrichtung 38 und eine Ringdreh vorrichtung 42 angeordnet. Die Einrichteplatte 30 wird zur Erleichterung einer Einrichtung der Oberflächen poliermaschine 10 oder für andere Zwecke verwendet. Die Werkstückdrehvorrichtung 36 ist dazu angepasst, ein Werkstückhaltebauteil in Form einer kreisförmigen Werk stückhalteplatte 34 um eine Eigendrehungsachse A zu drehen, die sich in vertikaler Richtung erstreckt. Die Werkstückhalteplatte 34 weist eine Unterseite auf, an die, wie in Fig. 3 dargestellt ist, ein Werkstück 32 in Form einer rechteckförmigen Platte gebunden oder durch andere geeignete Mittel fixiert ist. Die Werkstückumlauf vorrichtung 38 ist dazu angepasst, die Eigendrehungsachse A der Werkstückhalteplatte 34 oder des Werkstücks 32 um eine Umlaufachse B umlaufen zu lassen, die parallel zu der Achse A ist, so dass das Werkstück 32 in einer Umlauf bahn K gedreht wird. Die Ringdrehvorrichtung 42 ist dazu angepasst, einen Rektifizier- bzw. Korrekturring 40 zu drehen, der eine verhältnismäßig kleine axiale Länge aufweist. Der durch die Ringdrehvorrichtung 42 gedrehte Korrekturring 40 wird während eines Poliervorgangs an dem Werkstück 32 durch die Polierscheibe 26 in Gleitkontakt mit der Polierfläche 24 gehalten, so dass der gesamte Bereich der Polierfläche 24 während der Lebensdauer der Polierscheibe 26 flach gehalten wird.

Es ist ersichtlich, dass die Eigendrehungsachse A, um die das Werkstück 32 gedreht wird, und die Umlaufachse B, um die die Eigendrehungsachse A umdrehen gelassen wird, parallel zu der Drehachse der Polierscheibe 26 sind. Die Strichpunktlinie in Fig. 1 gibt eine zweite Werkstück halteplatte 34 an, die das daran fixierte Werkstück 32 trägt. Für diesen zweiten Werkstückhalter 34 ist eben falls die Werkstückdrehvorrichtung 36 und die Werkstück umlaufvorrichtung 38 vorgesehen, um das entsprechende Werkstück 32 um seine Eigendrehungsachse A zu drehen und das Werkstück um die Umlaufachse B umlaufen zu lassen. Es ist zu beachten, dass die Werkstückhalteplatte 34 und der Korrekturring 40 lediglich durch die Schwerkraft auf die Polierfläche 26 gelegt sind, während die Werkstückhalte platte 34 und der Korrekturring 40 durch die jeweilige Drehvorrichtung 36, 42 gedreht werden.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist auf dem Rahmen 12 ein Querrollenträger 48 vorgesehen. Auf diesen Querrollenträger 48 ist ein XY-Tisch 46 derart befestigt, dass der XY-Tisch 46 in wechselseitig senkrechte X- und Y-Richtungen bewegbar ist. Der XY-Tisch 46 trägt ein daran befestigtes Armbauteil 54, das sich in der allgemein radial nach innen gehenden Richtung der auf die Polierfläche 24 der Polierscheibe 26 gesetzten Werkstück halteplatte 34 erstreckt. Das Armbauteil 54 weist ein Paar Rollen 50, 52 auf, die, wie in Fig. 3 gezeigt ist, mit der äußeren Umfangsfläche der Werkstückhalteplatte 34 in Eingriff gebracht werden können. Es ist ersichtlich, dass das die Rollen 50, 52 aufweisende Armbauteil 54 mit dem Werkstückdrehmotor 56 zusammenarbeitet und die obengenannte Werkstückdrehvorrichtung 36 bildet, um die Werkstückhalteplatte 34 zusammen mit dem an ihrer Unter seite fixierten Werkstück 32 um eine Eigendrehungsachse A zu drehen, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und parallel zu der Drehachse der Polierscheibe 26 ist.

Außerdem ist an dem Armbauteil 54 derart ein Werkstück umlaufmotor 66 befestigt, dass sich eine Abtriebswelle 64 des Motors 66 nach unten erstreckt. Die Abtriebswelle 64 trägt einen an ihrem unteren Ende befestigten kreis förmigen Teller 62. Der kreisförmige Teller 62 weist eine Rolle 60 mit kleinem Durchmesser auf, die an einer Position von ihm befestigt ist, die sich radial von seiner Mitte (von der Achse der Abtriebswelle 64) entfernt befindet. Eine Platte 68, die an dem Rahmen 12 befestigt ist, weist ein unterhalb des kreisförmigen Tellers 62 befindliches Eingriffsloch 70 auf. Die sich von dem kreisförmigen Teller 62 nach unten erstreckende Rolle 60 mit kleinem Durchmesser steht mit dem Eingriffs loch 70 in Eingriff, so dass durch das Eingriffsloch 70 Bewegungen der Rolle 60 mit kleinem Durchmesser in die X- und Y-Richtungen verhindert werden. Bei dieser Anordnung führt ein Betrieb des Werkstückumlaufmotors 66 dazu, dass das Armbauteil 54 entlang eines Kreises, der eine Mitte auf der Mittellinie der Rolle 60 mit kleinem Durchmesser und einen Radius D aufweist, der einem Abstand zwischen der Drehachse der Abtriebswelle 64 (der Mitte des kreis förmigen Tellers 62) und der Mittellinie der Walze 60 mit kleinem Durchmesser entspricht, eine kreisförmige Bewegung in die X- und Y-Richtungen vollzieht. Infolge dessen lässt das Armbauteil 54, dessen Rollen 50, 52 mit der Außenumfangsfläche der kreisförmigen Werkstückhalte platte 34 in Eingriff stehen, die Werkstückhalteplatte 34 derart umlaufen, dass die Eigendrehungsachse A der Werkstückhalteplatte 34 (des Werkstücks 32), wie durch den in Fig. 3 gezeigten Pfeil angegeben ist, in einer Umlaufbahn K um eine Umlaufachse B in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung der Polierscheibe 26 gedreht wird. Das an der Unterseite der Werkstückhalte platte 34 fixierte Werkstück 32 wird demnach um die Umlaufachse B umlaufen gelassen. Es ist ersichtlich, dass der die Rolle 60 mit kleinem Durchmesser aufweisende kreisförmige Teller 62, der Werkstückumlaufmotor 66 und das Eingriffsbauteil 72 so zusammenarbeiten, das sie die obengenannte Werkstückumlaufvorrichtung 38 zum Umlaufen lassen der Eigendrehungsachse A des Werkstücks 32 um die Umlaufachse B bilden.

Beim Betrieb der Oberflächenpoliermaschine 10 werden die Werkstückdrehvorrichtung 36 und die Werkstückumlauf vorrichtung 38 derart betrieben, dass das Werkstück 32 um die Eigendrehungsachse A mit einer Drehzeit T_A gedreht wird, während die Eigendrehungsachse A des an die Werk stückhalteplatte 34 fixierten Werkstücks 32 um die Umlaufachse B mit einer Umlaufzeit T_B umlaufen gelassen wird, wobei 0,1 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 10, d. h. 0,1 ≦ T_B/T_A ≦ 10 mit T_A/T_B ≠ 1, und besser 0,8 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 1,25, d. h. 0,8 ≦ T_B/T_A ≦ 1,25 mit T_A/T_B ≠ 1, erfüllt ist.

Die Eigendrehungsachse A des Werkstücks 32 befindet sich in der Mitte eines Inkreises N des Werkstücks 32. Die Umlaufbahn K der Eigendrehungsachse A wird um die Umlauf achse B gedreht und weist einen Radius R_B auf, der nicht kleiner als 5% eines Radius R_N des Inkreises N ist. Der Radius R_B der Umlaufbahn K ist vorzugsweise nicht kleiner als der Radius R_N des Inkreises und nicht größer als ein Radius R_G eines Umkreises G des Werkstücks 32. Des Weiteren liegt die Umlaufachse B zwischen dem Innendurch messer D1 und dem Außendurchmesser D2 der ringförmigen Polierfläche 24 der Polierscheibe 26, wobei der Innen durchmesser D1 größer als ein Durchmesser 2R_B der Umlauf bahn K der Eigendrehungsachse B des Werkstücks 32 ist.

Nachstehend wird der Betrieb der wie vorstehend aufge bauten Oberflächenpoliermaschine 10 beschrieben. Zunächst wird die Polierscheibe 26 gedreht und auf die Polier scheibe 26 ein Polierfluid zugeführt. Das Polierfluid oder die Schlämme kann, sofern erforderlich, lose oder freie Schleifkörner enthalten. Dann wird der Korrektur ring 40 auf die Polierfläche 24 gesetzt und durch die Ringdrehvorrichtung 42 in der gleichen Richtung wie die Polierscheibe 26 gedreht. Des Weiteren wird die Werk stückhalteplatte 34, die das an ihrer Unterseite gebundene oder anderweitig fixierte Werkstück 32 trägt, auf die Polierfläche 24 gesetzt und durch die Werkstück drehvorrichtung 36 um die Eigendrehungsachse A in der gleichen Richtung wie die Polierscheibe 26 gedreht. Gleichzeitig wird das Werkstück 32 durch die Werkstück umlaufvorrichtung 38 derart umlaufen gelassen, dass die Eigendrehungsachse A des Werkstücks 32 um die Umlaufachse B in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung der Polierscheibe 26 gedreht wird. Die Werkstückdreh vorrichtung 36, die Werkstückumlaufvorrichtung 38 und die Ringdrehvorrichtung 42 werden für eine geeignete Zeit dauer in Betrieb gelassen, während die Polierscheibe 26 gedreht wird. Infolgedessen wird die Oberfläche des die Polierfläche 24 berührenden Werkstücks poliert, geläppt oder geschliffen.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist die diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel entsprechende Oberflächenpoliermaschine 10 derart aufgebaut, dass das in Gleitkontakt mit der Polierfläche 24 der sich drehen den Polierscheibe 26 gehaltene Werkstück 32 durch die Werkstückdrehvorrichtung 36 um seine Eigendrehungsachse A gedreht wird, die parallel zu der Drehachse der Polier scheibe 26 ist und die innerhalb der Oberfläche des zu polierenden Werkstücks 32 liegt. Gleichzeitig wird das Werkstück 32 durch die Werkstückumlaufvorrichtung 38 und die Umlaufachse B umlaufen gelassen, die parallel zu der Drehachse der Polierscheibe 26 ist und die innerhalb des Umkreises G des Werkstücks 32 liegt. Infolge des Umlaufs der Eigendrehungsachse A des Werkstücks 32 um die Umlauf achse B wie auch der Eigendrehung des Werkstücks 32 um die Eigendrehungsachse A kann die Tendenz zur Ausbildung eines zentral erhöhten oder nach oben konvex werdenden Abschnitts der polierten Oberfläche des Werkstücks 32 oder einer Schräge der polierten Werkstückoberfläche minimiert werden, so dass dadurch die Flachheit und die geometrische Genauigkeit und Abmessungsgenauigkeit der polierten Werkstückoberfläche selbst dann verbessert werden, wenn das Werkstück 32 verhältnismäßig groß ist. Da sich die Umlaufachse B, um die die Eigendrehungsachse A des Werkstücks 32 umlaufen gelassen wird, zudem inner halb des Umkreises G der Werkstückoberfläche befindet, ist es bei diesem Poliergerät und -verfahren nicht erforderlich, dass die Werkstückhalteplatte 34 zwei- oder mehrfach so groß wie die Größe des Werkstücks 32 ist, weshalb die Größen der Polierscheibe 26 und der Ober flächenpoliermaschine 10 verkleinert werden können, was eine erhebliche Verringerung der Kosten des Oberflächen poliervorgangs und der Herstellungskosten der Polier maschine 10 erlaubt.

Darüber hinaus werden die Werkstückdrehvorrichtung 36 und die Werkstückumlaufvorrichtung 38 bei diesem Ausführungs beispiel derart betrieben, dass das Werkstück 32 um die Eigendrehungsachse A mit einer Drehzeit T_A gedreht wird, während die Eigendrehungsachse A des an der Werkstück halteplatte 34 fixierten Werkstücks 32 um die Umlaufachse B mit einer Umlaufzeit T_B umlaufen gelassen wird, wobei 0,1 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 10, d. h. 0,1 ≦ T_B/T_A ≦ 10 mit T_A/T_B ≠ 1, und besser 0,8 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 1,25, d. h. 0,8 ≦ T_B/T_A ≦ 1,25 mit T_A/T_B ≠ 1, erfüllt ist. In diesem Fall sind die Drehzeit T_A und die Umlaufzeit T_B voneinander verschieden eingestellt, damit ein ausreichend hoher Grad an Flachheit der polierten Werk stückoberfläche gewährleistet wird.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist außerdem derart eingerichtet, dass der Radius R_B der Umlaufbahn K der Eigendrehungsachse A des Werkstücks 32 um die Umlaufachse B nicht kleiner als 5% des Radius R_N des Inkreises N des Werkstücks 32 ist und der Radius R_B der Umlaufbahn K des Werkstücks 32 vorzugsweise nicht kleiner als der Radius R_N und nicht größer als der Radius R_G des Umkreises G des Werkstücks 32 ist. Diese Anordnung trägt zu einer weiteren Verbesserung der Flachheit der polierten Werk stückoberfläche bei.

Darüber hinaus ist das vorliegende Ausführungsbeispiel derart eingerichtet, dass die Polierfläche 24 der Polier scheibe 26 aus einer ringförmigen Oberfläche besteht, wobei die Umlaufachse B der Eigendrehungsachse A des Werkstücks 32 zwischen dem Innendurchmesser D1 und dem Außendurchmesser D2 der ringförmigen Oberfläche der Polierfläche 24 liegt. Bei dieser Anordnung ist die Eigendrehungsachse A des Werkstücks 32 nicht radial innen von der inneren Begrenzungsfläche der ringförmigen Polierfläche 24 der Polierscheibe 26 oder radial außen von der äußeren Begrenzungsfläche der ringförmigen Polierfläche 24 gelegen, so dass die Poliergenauigkeit auf einem ausreichend hohen Niveau gehalten wird. Bei dieser Anordnung ist die Bewegungsdistanz der Eigendrehungsachse A des Werkstücks 32 in die radial nach innen gehende Richtung der Polierscheibe kleiner als ein dem Innen durchmesser D1 der Polierfläche entsprechender Wert, wodurch verhindert wird, dass sich ein beliebiger Abschnitt der Werkstückoberfläche von einer Position der Polierfläche 24 zu einer anderen Position derselben diametral entgegengesetzt zu der einen Richtung bewegt, während er sich über die Drehachse der Polierfläche 24 hinwegbewegt.

Die Fig. 5A und 5B zeigen jeweils einen Oberflächen zustand eines Werkstücks, bevor die Werkstückoberfläche auf einer herkömmlichen Oberflächenpoliermaschine poliert wurde, während das Werkstück 32 um eine Eigendrehungs achse gedreht und in einer diametral entgegengesetzten Richtung der Polierscheibe 26 hin- und herbewegt wurde, und einen Zustand der Werkstückoberfläche, nachdem die Werkstückoberfläche poliert wurde. Die Fig. 6A und 6B zeigen jeweils einen Oberflächenzustand des Werkstücks 32, bevor die Werkstückoberfläche auf der erfindungs gemäßen Oberflächenpoliermaschine 10 poliert wurde, während das Werkstück 32 um seine Eigendrehungsachse A gedreht und um seine Umlaufachse B umlaufen gelassen wurde, und einen Zustand der Werkstückoberfläche, nachdem die Werkstückoberfläche poliert wurde. Es ist ersicht lich, dass die auf der herkömmlichen Oberflächenpolier maschine polierte Werkstückoberfläche einen erhöhten oder nach oben konvex werdenden Zentralabschnitt aufweist, während die Werkstückoberfläche, die auf der dem erfin dungsgemäßen Prinzip entsprechenden Oberflächenpolier maschine 10 poliert wurde, aufgrund des Umlaufs des Werkstücks 32 um die Umlaufachse B frei von einem derartigen nach oben konvex werdenden Zentralabschnitt ist.

Auch wenn vorstehend das derzeit bevorzugte Ausführungs beispiel dieser Erfindung beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass diese Erfindung auch in anderer Weise ausgeführt werden kann.

Zum Beispiel kann das Werkstück, das bei dem dargestell ten Ausführungsbeispiel eine rechteckförmige Form aufweist, eine kreisförmige oder eine beliebig andere Form aufweisen.

Obwohl die Werkstückumlaufvorrichtung 38 zum Umlaufen lassen der Eigendrehungsachse A um die Achse B den Elektromotor 56 und einen den Teller 62 und die fest stehende Rolle 60 umfassenden Mechanismus verwendet, kann bei der Oberflächenpoliermaschine auch eine andere Vorrichtung eingesetzt werden, um eine kreisförmige oder elliptische Umlaufbahnbewegung des Werkstücks 32 zu erzeugen. Die Umlaufbahnbewegung kann beispielsweise durch eine Kombination von zwei oder mehr Bewegungen erzeugt werden, für die durch eine Vielzahl von sich hin- und herbewegenden Stellgliedern wie etwa pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Zylindern gesorgt wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Eigendrehung des Werkstücks 32 durch die Werkstückdreh vorrichtung 36 und der Umlauf des Werkstücks 32 um die Umlaufachse B durch die Werkstückumlaufvorrichtung 38 in der gleichen Richtung wie die Drehung der Polierscheibe 26. Für den Fall, dass eine Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Polierscheibe 26 und seiner radial innen und außen liegenden Abschnitte nicht erheblich ist, müssen die Eigendrehung des Werkstücks 32 und/oder der Umlauf der Eigendrehungsachse A nicht in der Richtung erfolgen, in der die Polierscheibe 26 gedreht wird.

Auch wenn das Werkstück 32 bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel an die Unterseite der Werkstückhalteplatte 34 gebunden ist, kann die Werkstückhalteplatte 34 auch einen geeigneten Aufbau zum Halten des Werkstücks wie beispielsweise eine Vertiefung aufweisen, in der das Werkstück 32 fest untergebracht ist. Obwohl das Werkstück 32 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aufgrund seines Eigengewichts und des Gewichts der Werkstückhalte platte 34 mit der Polierfläche 24 der Polierscheibe 26 durch die Schwerkraft in Kontakt gehalten wird, kann auch ein geeignetes Zusatzgewicht auf die Werkstückhalteplatte 34 gesetzt werden, um während eines Poliervorgangs eine zusätzliche Last auf das Werkstück 32 aufzubringen.

Zusammengefasst sieht die Erfindung ein Oberflächen poliersystem vor, das dazu angepasst ist, eine Oberfläche eines Werkstücks 32 in einer Ebene derart zu polieren, dass das Werkstück in Gleitkontakt mit einer Polierfläche 24 einer sich drehenden Polierplatte 26 gehalten wird, wobei das Werkstück 32 durch eine Werkstückdreh vorrichtung 50, 52, 54, 56 um eine Eigendrehungsachse A dessen gedreht wird, die parallel zu einer Drehachse der Polierplatte 26 ist und die innerhalb der Oberfläche des Werkstücks liegt, und die Eigendrehungsachse des Werk stücks durch eine Werkstückumlaufvorrichtung 62, 64, 66, 72 um eine Umlaufachse B umlaufen gelassen wird, die parallel zu der Drehachse der Polierplatte ist und die innerhalb eines Umkreises G der Oberfläche des Werkstücks liegt.

Dennoch ist ersichtlich, dass die Erfindung mit verschie denen weiteren Änderungen und Abwandlungen umgesetzt werden kann, die dem Fachmann geläufig sein können, ohne von dem durch die beigefügten Patentansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks (32) in einer Ebene, bei dem das Werkstück in Gleitkontakt mit einer Polierfläche (24) einer sich drehenden Polierplatte (26) gehalten wird, mit den Schritten:
Drehen des Werkstücks (32) um eine Eigendrehungs achse (A) dessen, die parallel zu einer Drehachse der Polierplatte (26) ist und die innerhalb der Oberfläche des Werkstücks liegt; und
Umlaufenlassen der Eigendrehungsachse des Werkstücks um eine Umlaufachse (B), die parallel zu der Drehachse der Polierplatte ist und die innerhalb eines Umkreises (G) der Oberfläche des Werkstücks liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Drehung der Polierplatte (26) um die Drehachse, die Eigendrehung des Werkstücks (32) um die Eigendrehungsachse (A) und der Umlauf der Eigendrehungsachse des Werkstücks um die Umlaufachse (B) in der gleichen Richtung erfolgen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werk stück um die Eigendrehungsachse mit einer Drehzeit (T_A) gedreht wird, während die Eigendrehungsachse um die Umlaufachse mit einer Umlaufzeit (T_B) umlaufen gelassen wird, wobei 0,1 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 10 erfüllt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Drehzeit T_A und die Umlaufzeit T_B so bestimmt sind, dass 0,8 ≦ T_B/T_A ≦ 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 1,25 erfüllt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Radius (R_B) einer Umlaufbahn (K) der Eigendrehungs achse des Werkstücks um die Umlaufachse (B) nicht kleiner als 5% eines Radius (R_N) eines Inkreises (N) des Werk stücks ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Radius (R_B) der Umlaufbahn der Eigendrehungsachse nicht kleiner als der Radius (R_N) und nicht größer als ein Radius (R_G) des Umkreises (G) des Werkstücks ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Polierfläche (24) der Polierplatte (26) aus einer ringförmigen Oberfläche besteht und die Umlaufachse (B) der Eigendrehungsachse (A) des Werkstücks zwischen einem Innendurchmesser (D1) und einem Außendurchmesser (D2) der ringförmigen Oberfläche der Polierfläche (24) liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Innendurch messer (D1) der ringförmigen Oberfläche der Polierfläche (24) größer als ein Durchmesser (2R_B) einer Umlaufbahn (K) der Eigendrehungsachse (B) des Werkstücks ist.

9. Oberflächenpoliergerät (10) zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks (32) in einer Ebene, bei dem das Werkstück in Gleitkontakt mit einer Polierfläche (24) einer sich drehenden Polierplatte (26) gehalten wird, mit:
einer Werkstückdrehvorrichtung (50, 52, 54, 56), die sich zur Drehung des Werkstücks (32) um eine Eigen drehungsachse (A) dessen betreiben lässt, die parallel zu einer Drehachse der Polierplatte (26) ist und die inner halb der Oberfläche des Werkstücks liegt; und
einer Werkstückumlaufvorrichtung (62, 64, 66, 72), die sich zum Umlaufenlassen der Eigendrehungsachse des Werkstücks um eine Umlaufachse (B) betreiben lässt, die parallel zu der Drehachse der Polierplatte ist und die innerhalb eines Umkreises (G) der Oberfläche des Werk stücks liegt.

10. Oberflächenpoliergerät nach Anspruch 9, das außerdem eine Scheibendrehvorrichtung (18, 20, 22) zur Drehung der Polierplatte (26) umfasst, wobei die Scheibendreh vorrichtung, die Werkstückdrehvorrichtung und die Werk stückumlaufvorrichtung derart betrieben werden, dass die Drehung der Polierplatte (26) um die Drehachse, die Eigendrehung des Werkstücks (32) um die Eigendrehungs achse (A) und der Umlauf der Eigendrehungsachse des Werkstücks um die Umlaufachse (B) in der gleichen Richtung erfolgen.

11. Oberflächenpoliergerät nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Werkstückdrehvorrichtung und die Werkstück umlaufvorrichtung derart betätigt werden, dass das Werkstück um die Eigendrehungsachse mit einer Drehzeit T_A gedreht wird, während die Eigendrehungsachse um die Umlaufachse mit einer Umlaufzeit T_B umlaufen gelassen wird, wobei 0,1 ≦ T_B/T_A < 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 10 erfüllt ist.

12. Oberflächenpoliergerät nach Anspruch 11, wobei die Werkstückdrehvorrichtung und die Drehstückumlauf vorrichtung derart betätigt werden, dass die Drehzeit T_A und die Umlaufzeit T_B 0,8 ≦ T_B/T_A ≦ 1 oder 1 < T_B/T_A ≦ 1,25 erfüllen.

13. Oberflächenpoliergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei ein Radius (R_B) einer Umlaufbahn (K) der Eigendrehungsachse des Werkstücks um die Umlaufachse (B) nicht kleiner als 5% eines Radius (R_N) eines Inkreises (N) des Werkstücks ist.

14. Oberflächenpoliergerät nach Anspruch 13, wobei der Radius (R_B) der Umlaufbahn der Eigendrehungsachse nicht kleiner als der Radius (R_N) und nicht größer als ein Radius (R_G) des Umkreises (G) des Werkstücks ist.

15. Oberflächenpoliergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Polierfläche (24) der Polierplatte (26) aus einer ringförmigen Oberflächen besteht und die Umlaufachse (B) der Eigendrehungsachse (A) des Werkstücks zwischen einem Innendurchmesser (D1) und einem Außen durchmesser (D2) der ringförmigen Oberfläche der Polier fläche (24) liegt.

16. Oberflächenpoliergerät nach Anspruch 15, wobei der Innendurchmesser (D1) der ringförmigen Oberfläche der Polierfläche (24) größer als ein Durchmesser (2R_B) einer Umlaufbahn (K) der Eigendrehungsachse (B) des Werkstücks ist.