DE3034425A1

DE3034425A1 - Simultaneous lapping of disc-shaped bodies of piezo-electric material - using probes for measuring noise voltages between lapping points

Info

Publication number: DE3034425A1
Application number: DE19803034425
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Boruschewitz; Hansjoachim Dr. Hamisch; Klaus Dipl.-Ing. Riehm; Burkhard 1000 Berlin Weigelt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1982-05-13

Abstract

The lapping discs (10,11) are ring shaped, plan-parallel metal plates, isolated from one another, and between which, planetary type moving gears (12,13,14,15) made of thin sheet metal, are situated. The teeth of the wheels mesh with a central driver wheel (16), and an outer ring (17) with internal teeth, surrounding the two lapping discs. Disc-like bodies i.e. quartz discs, move in tracks which cover the lapping discs as symmetrically as possible, and erosion of both sides of the discs occurs due to the relative movement and use of a lapping medium. To measure the noise voltage between diametrically opposite wheels (12,14), the upper lapping disc (11) has cylindrical electrodes (23,24) flush with its lower surface. The voltages are amplified and used to control the lapping process on the piezo-electric material between the lapping discs.

Description

Verfahren zum gleichzeitigen LäppenSimultaneous lapping method

mehrerer scheibenförmiger Körper Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs.several disc-shaped bodies prior art The invention works from a method according to the preamble of the main claim.

Es ist schon bekannt, scheibenförmige piezoelektrische Elemente, zum Beispiel Quarzscheiben, in einer Planetenrad-Läppmaschine zu bearbeiten, in der mehrere Elemente gleichzeitig in planetenradartigen Läufern bzw. Käfigen zwischen zwei übereinanderliegenden metallischen Läppscheiben bewegt werden.It is already known, disc-shaped piezoelectric elements, for Example quartz disks to be machined in a planetary gear lapping machine in which several elements at the same time in planetary wheel-like runners or cages between two superimposed metallic lapping disks are moved.

Um feststellen zu können, wann der Läppvorgang so weit fortgeschritten ist, daß die Elemente die gewünschte Dicke bzw. Resonanzfrequenz aufweisen, werden die' durch das benutzte Läppmittel verursachten mechanischen Schwingungen der Elemente elektrisch ausgewertet (DE-OS 24 06 010). Auf diese Weise sind jedoch nur der Durchschnittswert und die Streubreite der Dicke bzw. der Resonanzfrequenz aller in der Läppmaschine befindlichen piezoelektrischen Elemente feststellbar.To be able to determine when the lapping process has progressed so far is that the elements have the desired thickness or resonance frequency the mechanical vibrations of the elements caused by the lapping compound used evaluated electrically (DE-OS 24 06 010). This way, however, are just the average and the spread of the thickness or the resonance frequency of all in the lapping machine Piezoelectric elements located can be determined.

Die Dickenstreuung der einzelnen Elemente einer Charge kann jedoch dadurch nicht beeinflußt bzw. reduziert werden.The thickness variation of the individual elements of a batch can, however are not influenced or reduced thereby.

Es hat sich gezeigt, daß die zeitliche Abhängigkeit der Dickenstreuung der in einer handelsüblichen Läppmaschine geläppten scheibenförmigen piezoelektrischen Elemente einen in Fig. 1 gezeigten charakteristischen Verlauf hat. Demzufolge nimmt nach dem Ein- oder Umlegen der Scheiben die Dickenstreuung Ad zunächst verhältnismäßig schnell ab, durchläuft zu der Zeit tM ein Minimum und steigt danach wieder steil an. Zur Verminderung der Dickenstreuung bzw. zum Erzielen eines Kurvenverlaufs, der etwa der gestrichelten Linie in Fig. 1 entspricht, müßte man während eines vollständigen Läppvorgangs mehrere Zwischenprüfungen, Sortiervorgänge und ein mehrmaliges Umlegen der zu läppenden Körper vornehmen. Diese zusätzlichen Maßnahmen würden den Zeitaufwand für das Läppen erheblich vergrößern.It has been shown that the time dependence of the thickness variation the disc-shaped piezoelectric lapped in a commercial lapping machine Elements one has the characteristic curve shown in FIG. 1. As a result, after inserting or turning over the panes, the thickness variation Ad initially increases declines relatively quickly, passes through a minimum at time tM and rises thereafter steep again. To reduce the thickness variation or to achieve a curve shape, which corresponds approximately to the dashed line in Fig. 1, one would have to during a complete Lapping process, several intermediate checks, sorting processes and a repeated relocation of the body to be lapped. These additional measures would save the time increase significantly for lapping.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß auf verhältnismäßig einfache Weise die Dickenstreuung beim Läppen von scheibenförmigen Körpern reduziert werden kann.Advantages of the invention The method according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that in a relatively simple way the thickness variation when lapping disk-shaped bodies can be reduced.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Dickenstreuung für die Scheiben eines einzelnen Läufers der Läppmaschine bereits den in Fig. 1 gestrichelt gezeichneten gewünschten Verlauf aufweist.It has been shown that the thickness variation for the disks of a single runner of the lapping machine already shown in dashed lines in FIG has the desired course.

Die Dickenstreuung Ad kommt also offensichtlich- dadurch zustande, daß sich die Durchschnittswerte der Körperdicken von Läufer zu Läufer im Verlaufe eines Läppvorgangs voneinander entfernen.The thickness variation Ad is obviously due to the fact that that the average body thickness values from runner to runner in the course from each other during a lapping process.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, bei der die Verbindungslinie zwischen den beiden Sonden und der Radius, auf dem sich der Kraftwandler befindet, um etwa 90° zueinander versetzt sind. Dann kann nämlich die Rückwirkung des Regeleingriffa auf die Ermittlung der Augenblickswerte der Dicke oder der Läpprate der zu läppenden Scheiben möglichst gering gehalten werden.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments and improvements of the method specified in the main claim are possible. A device for carrying out the method is particularly advantageous in which the line connecting the two probes and the radius on which the Force converter is located, are offset by about 90 ° to each other. Then the Retroactive effect of the control intervention on the determination of the instantaneous values of the thickness or the lapping rate of the wafers to be lapped can be kept as low as possible.

Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 den zeitlichen Verlauf der Dickenstreuung Ad bei den bekannten Läppverfahren, Fig. 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Läppmaschine im Bereich der Läppscheiben, Fig. 3 eine Draufsicht auf dIe Lppscheiben gemäß Fig. 2, Fig. 4 eine Schnitansicht einer Läppscheibe mit piezokeramischen Sonden, Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Läppscheibe mit zwei Sonden und einem elektrisch-mechanis-#hen Kraftwandler, Fig. 6 ein vereifachtes Blockschaltbild einer Einrichtung zur Ausweitung der Sondensignale und zur Erzeugung einer Regelspannung, Fig. 7 einen Ausschnitt aus einer Läppmaschine mit einem erfindungsgemäßen elektro-mechanischen Kraftwandler, Fig. 8 ein ausführliches Blockswhaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Auswertung der Sondenspannungen und zum Erzeugen der Regelspannung und Fig. 9 a bis i verschiedene Spannungs-Zeit-Diagramme an verschiedenen Schaltungspunkten des Blockschaltbildes nach Fig. 8.DRAWING Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown on the basis of several figures and in more detail in the following description explained. In FIG. 1, the drawing shows the variation in thickness over time In the known lapping process, FIG. 2 is a sectional view of an inventive Lapping machine in the area of the lapping disks, FIG. 3 is a plan view of the lapping disks according to Fig. 2, Fig. 4 is a sectional view of a lapping disc with piezoceramic probes, 5 shows a plan view of a lapping disk with two probes and an electrical-mechanical # hen Force converter, FIG. 6 is a simplified block diagram of a device for expansion of the probe signals and for generating a control voltage, FIG. 7 shows a section from a lapping machine with an electro-mechanical force converter according to the invention, 8 shows a detailed block diagram of a device according to the invention for Evaluation of the probe voltages and for generating the control voltage and FIG. 9 a to i different voltage-time diagrams at different circuit points of the Block diagram according to FIG. 8.

Beschreibung der Erfindung In den Fig. 2 und 3 bezeichnen 10 und 11 je eine Läppscheibe einer Planetenrad-Läppmaschine. Die Läppscheiben sind ringförmige, planparallel und gegeneinander isoliert angeordnete Metallplatten, zwischen denen sich planetenradartig bewegte Läufer 12, 13, 14 und 15 befinden. Die aus dünnem Blech bestehenden Läufer stehen mit ihrer Verzahnung 31 sowohl mit einem koaxial zu den Läppscheiben 10 und 11 angeordneten Ritzel 16 als auch mit einem innenverzahnten Ring 17 in Eingriff, der die beiden Läppscheiben koaxial umgibt. Ritzel 16 und Ring 17 rotieren beispielsweise in den aus Fig. 3 ersichtlichen Pfeilrichtungen, wodurch lose in öffnungen 18 der Läufer eingelegte scheibenförmige Körper 19, das sind beispielsweise Quarzscheiben, zwischen den beiden feststehenden Läppscheiben in Bahnen bewegt werden, die die Läppscheibe möglichst gleichmäßig überdecken. Eine beidseitige Abtragung der Quarzscheiben erfolgt durch die Relativbewegung zwischen den Quarzscheiben und den einander zugekehrten und zum Beispiel mit Rillen versehenen Oberflächen der beiden Läppscheiben in Verbindung mit einem Läppmittel, das durch eine Öffnung 20 in der oberen Läppscheibe 10 zugeführt wird.Description of the Invention In Figs. 2 and 3, 10 and 11 denote one lapping disc each from a planetary gear lapping machine. The lapping disks are ring-shaped, metal plates arranged plane-parallel and insulated from one another, between which there are rotors 12, 13, 14 and 15 moving like a planetary wheel. The one from thin Existing sheet metal runners are with their teeth 31 both with a coaxial to the lapping disks 10 and 11 arranged pinion 16 as well as with an internally toothed Ring 17 in engagement, which surrounds the two lapping disks coaxially. Pinion 16 and ring 17 rotate, for example, in the arrow directions shown in FIG. 3, whereby Disk-shaped bodies 19 loosely inserted into openings 18 of the runners, for example Quartz disks, moved in tracks between the two fixed lapping disks, which cover the lapping disc as evenly as possible. A bilateral removal of the quartz disks takes place through the relative movement between the quartz disks and the facing and, for example, grooved surfaces of the two lapping disks in connection with a lapping agent that passes through an opening 20 is fed in the upper lapping disc 10.

Dadurch, daß die Quarzscheiben bei dem Läppen infolge der Körnung des Läppmittels unregelmäßig in Schwingungen versetzt werden, könnte zwischen beiden metallischen Läppscheiben eine Rauschspannung abgegriffen werden, deren Spektrum ein Maß für die augenblickliche durchschnittliche Resonanzfrequenz und deren Streubreite bzw. für die davon abhängige Dicke und Dickenstreuung aller Quarzscheiben wäre.The fact that the quartz disks during lapping as a result of the grain size of the lapping agent are set to vibrate irregularly, could be between the two metallic lapping disks a noise voltage can be tapped, its spectrum a measure of the instantaneous average resonance frequency and its spread or for the dependent thickness and thickness variation of all quartz disks.

Um nur die Rauschspannung von jeweils zwei sich diametral gegenüberstehenden Läufern, zum Beispiel 12 und 14, zu messen, enthält die obere Läppscheibe 10 zwei gegenüber dieser Scheibe durch je eine Isolierstoffzwischenlage 21, 22 isolierte zylindrische Elektroden 23, 24. Die Kontaktflächen dieser Elektroden schließen bündig mit der Auflagefläche der oberen Läppscheibe 10 ab.To just the noise voltage of two diametrically opposed To measure runners such as 12 and 14, the top lapping disc 10 includes two with respect to this disk by an insulating layer 21, 22 each cylindrical electrodes 23, 24. The contact surfaces of these electrodes are flush with the contact surface of the upper lapping disc 10.

Die Elektroden 23, 24 stehen über je einen Innenleiter 25 und 26, der durch je eine Öffnung 27, 28 aus der Läppscheibe herausge-ührt ist, mit je einem auf der oberen Läppscheibe 10 befestigten koaxialen Anschluß 29, 30 in Verbindung. Der Außenleiteranschluß der koaxialen Anschlüsse 29, 30 ist mit der oberen Läppscheibe 10 verbunden. Zwischen der oberen und der unteren Läppscheibe 10, 11 besteht eine kapazitive Kopplung. An dem Anschluß 29 steht eine zwischen der Elektrode 23 und der unteren Läppscheibe 11 vorhandene erste Rauschspannung U51 und an dem Anschluß 30 eine zwischen der Elek trode 24 und der unteren Läppscheibe 11 vorhandene zweite Rauschspannung U52 zur Verfügung. Beide Anschlüsse 29, 30 sind mit getrennten Eingängen einer in Fig. 2 der übersichtlichkeit halber weggelassenen bekannten Frequenzmeßeinrichtung verbunden.The electrodes 23, 24 each have an inner conductor 25 and 26, which is led out of the lapping disc through one opening 27, 28 each, with one each on the upper lapping disc 10 fixed coaxial connection 29, 30 in connection. The outer conductor connection of the coaxial connections 29, 30 is with the upper lapping disc 10 connected. There is one between the upper and lower lapping disks 10, 11 capacitive coupling. At the terminal 29 is one between the electrode 23 and the first noise voltage U51 present on the lower lapping disk 11 and at the connection 30, a second electrode present between the electrode 24 and the lower lapping disk 11 Noise voltage U52 is available. Both connections 29, 30 have separate inputs a known frequency measuring device omitted in FIG. 2 for the sake of clarity tied together.

Vorteilhafter ist es, anstelle der vorstehend beschriebenen kapazitiven Sonden piezokeramische Sonden 32, 33 zu verwenden; vgl. Fig. 4. Eine Sonde dieser Art besteht aus einer Keramikscheibe. Die Sonden sind vorzugsweise im Randbereich der Läppscheibe 10 diametral gegenüberliegend angeordnet. Um die örtliche Selektivität der Sonden zu erhöhen, erhält der Randbereich je eine Ausnehmung 34, in die mittels einer isolierenden Klebstoffschicht 35 ein Metallstück 36 befestigt ist, das die piezokeramischen Sonden 32, 33 trägt. Auf den piezokeramischen Sonden ist je ein elektrisch leitender Dämpfungskörper 37, 38 befestigt, der die Ansprechempfindlichkeit der Sonden erhöht. Die Sondcnspaiinungen U und Us2' werden den Anschlüssen 39, 40 zugeführt, die vorzugsweise als koaxiale Anschlüsse ausgebildet sind.It is more advantageous instead of the capacitive ones described above Probes to use piezoceramic probes 32, 33; see Fig. 4. A probe of this Art consists of a ceramic disc. The probes are preferably in the edge area the lapping disc 10 arranged diametrically opposite one another. To local selectivity to increase the probes, the edge area is given a recess 34 into which by means of an insulating adhesive layer 35, a metal piece 36 is attached, which the piezoceramic probes 32, 33 carries. There is one on each of the piezoceramic probes electrically conductive damping body 37, 38 attached, the responsiveness the probes increased. The special circuits U and Us2 'are connected to the connections 39, 40 supplied, which are preferably designed as coaxial connections.

Der Effektivwert der an den Anschlüssen 39, 40 vorhandenen Sondenspannungen U 1 und U52 ist ein Maß für die momentane Läpprate am Ort der piezokeramischen Sonden 32, 33. Da eine Läppratendifferenz Dickenunterschiede der zu läppenden Körper in diametral gegenüberliegenden Läufern, zum Beispiel 12 und 14, anzeigt, ist die Differenz der Sondenspannungen zur Bildung einer Regelspannung für die nachfolgend beschriebene Krafterzeugung geeignet. Die Verwendung der Effektivwerte der Sondenspannungen, das sind rauschartige Wechselspannungen, hat den Vorteil, daß die Messung unabhängig von der Dicke bzw.The effective value of the probe voltages present at the connections 39, 40 U 1 and U52 are a measure of the current lapping rate at the location of the piezoceramic probes 32, 33. There one Lapping rate difference Differences in thickness of the lap to be lapped Shows bodies in diametrically opposed runners, for example 12 and 14, is the difference between the probe voltages to form a control voltage for the following described force generation suitable. The use of the rms values of the probe voltages, these are noise-like alternating voltages, has the advantage that the measurement is independent on the thickness or

von der Frequenz der zu läppenden Scheiben ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Verfahren auch zum Läppen von Scheiben aus nichtpiezoelektrischem Material geeignet ist.on the frequency of the slices to be lapped. Another advantage is that the method is also used for lapping wafers from non-piezoelectric Material is suitable.

Der Wiederanstieg der Dickenstreuung Ad (vgl. Fig. 1) wird verhindert, indem an einer Stelle der oberen Läppscheibe 10 immer dann eine zusätzliche Belastung oder Entlastung erzeugt wird, wenn der Läufer oder die Läufer, in denen der Abtrag der zu läppenden Körper geringer oder stärker als in den übrigen ist, diese Stelle passieren. Im einzelnen wird hierzu, wie bereits erwähnt, an zwei gegenüberliegenden Stellen der oberen, stillstehenden Läppscheibe 10 mit zwei Sonden laufend der augenblickliche Istzustand der mittleren Läpprate in einem Läuferpaar, zum Beispiel 12 und 14 ermittelt; vgl. Fig. 5.The renewed increase in the thickness variation Ad (see. Fig. 1) is prevented, by always having an additional load at one point on the upper lapping disc 10 or relief is generated when the runner or runners in which the removal the body to be lapped is smaller or stronger than in the rest, this point happen. In detail, as already mentioned, this is done on two opposite sides Place the upper, stationary lapping disc 10 with two probes running the current one Actual state of the mean lapping rate in a rotor pair, for example 12 and 14 determined; see Fig. 5.

Eine Differenz der Sondensignale zeigt an, daß ein Auseinanderlaufen der beiden Istwerte der Sondenspannungen stattgefunden hat oder gerade beginnt. Im zeitlichen Ablauf ergibt sich - wie weiter unten ausführlich erläutert - eine Wechselspannuny, deren Periodendauer gleich der Umlaufdauer der Läuferpaare ist.A difference in the probe signals indicates that there is a divergence of the two actual values of the probe voltages has taken place or is just beginning. In the course of time - as explained in detail below - results in a Alternating voltage, the period of which is equal to the period of rotation of the rotor pairs.

Aus dem Vorzeichen der Differenz ist jeweils das Vorzeichen für die Zusatzbelastung der oberen Läppscheibe ableitbar. Der Ort der Zusatzbelastung, die durch einen elektrisch-mechanischen Kraftwandler 42 erzeugt wird, liegt vorzugsweise unter etwa 900 zu der Verbindungslinie zwischen den beiden Sonden, um eine Rückwirkung des Regeleil,yriffs auf die Istwertermittlung möfllichst gering zu halten. Dementsprechend muß der Kraftwandler 42 mit einer um 900 in der Phase verschobenen Reqelspannung UR, die aus de@ di@@erenz der beiden sondenspannungen US1' Us2 bzw. US1', Us2' abgeleitet wird, gesteuert werden.The sign of the difference is the sign of the Additional load on the upper lapping disc can be dissipated. The location of the additional burden that is generated by an electro-mechanical force converter 42, is preferably taking about 900 to the line connecting the two probes to a reaction of the control part to keep the effects on the determination of the actual value as low as possible. Accordingly the force converter 42 must have a Reqel voltage shifted by 900 in phase UR derived from de @ di @@ erenz of the two probe voltages US1 'Us2 and US1', Us2 ' will be controlled.

Die Auswertung der von den kapazitiven oder piezokeramischen Sonden gelieferten Wechselspannungen und die Umsetzung dieser Spannungen in eine Regelspannung UR erfolgt mittels einer Schaltungsanordnung, die in Fig. 6 in stark vereinfachter Form dargestellt ist.The evaluation of the capacitive or piezoceramic probes AC voltages supplied and the conversion of these voltages into a control voltage UR takes place by means of a circuit arrangement which is shown in a greatly simplified manner in FIG Shape is shown.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 6 werden die von den Sonden 23 und 24 bzw 32 und 33 gelieferten Sondenspannungen U51 und U52 je einer Signalverarbeitungsschaltung 43 und 44 zugeführt.In the block diagram of FIG. 6, the probes 23 and 24 or 32 and 33 supplied probe voltages U51 and U52 each to a signal processing circuit 43 and 44 supplied.

Der Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung 43 steht mit einem nichtinvertierenden Eingang 45 und der Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung 44 mit einem invertierenden Eilgang 46 eines Differenzverstär~ers 47 in Verbindung, der an seinem Ausgang eine Differenzspannung UD aus den beiden Ausgangsspannungen der Signalverarbeitungsschaltungen abgibt.The output of the signal processing circuit 43 is non-inverting Input 45 and the output of the signal processing circuit 44 with an inverting Rapid traverse 46 of a differential amplifier 47 in connection, which at its output a Difference voltage UD from the two output voltages of the signal processing circuits gives away.

Ein Phasenschieber 48 verschiebt die Differenzspannung UD um etwa 900 in der Phase, sofern eine Anordnung der Sonden 23, 24; 32, 33 und des Kraftwandlers 42 gemäß Fig. 5 vorgesehen ist. An den Phasenschieber 48 schließt sich eine Gleichrichterstufe 49 an, an deren Ausgang eine Regelgleichspannung UR für ein Stellglied in Form des elektrisch-mechanischen Kraftwandlers 42 (Fig. 5 und 7) zur Verfügung steht.A phase shifter 48 shifts the differential voltage UD by approximately 900 in the phase, provided an arrangement of the probes 23, 24; 32, 33 and the force converter 42 according to FIG. 5 is provided. A rectifier stage connects to the phase shifter 48 49, at the output of which a DC control voltage UR for an actuator in the form of the electro-mechanical force transducer 42 (Figs. 5 and 7) is available.

Werden piezokeramische Sonden 32, 33 verwendet, so werden in den Signalverarbeitungsschaltungen 43, 44 lediglich die Signalspannungen der beiden Sonden 32, 33 mit einer Integrationszeit gleichgerichtet, die sich aus der Umlaufdauer eines Läufers und der Zahl der Läufer 12 ... 15 zwischen den beiden Läppscheiben 10 und 11 ergibt. . Die maximale ZoJt:konslarlte erhAlt man aus der Umlaufdauer eines Läufers dividiert durch die Läuferanzahl.If piezoceramic probes 32, 33 are used, then in the signal processing circuits 43, 44 only the signal voltages of the two probes 32, 33 with an integration time rectified, resulting from the period of rotation of a runner and the number of runners 12 ... 15 between the two lapping disks 10 and 11 results. . The maximum ZoJt: conslarlte This is obtained from the cycle time of a runner divided by the number of runners.

Werden kapazitive Sonden 23, 24 verwendet, so wird in den Signalverarbeitungsschaltungen 43 und 44 jeweils der Mittel wert der Frequenzen der zu läppenden Scheiben in dem Läuferpaar unter den Sonden 23, 24 bestimmt und je eine der mittleren Frequenz der beiden Läufer entsprechende Spannung gebildet, die den Eingängen des Differenzverstärkers 47 zugeführt wird. Die weitere Verarbeitung der Eingangsspannungen des Differenzverstärkers erfolgt dann in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben.If capacitive probes 23, 24 are used, then in the signal processing circuits 43 and 44 each the mean value of the frequencies of the disks to be lapped in the Pair of runners determined under the probes 23, 24 and each one of the middle Frequency of the two rotors corresponding voltage is formed, which the inputs of the Differential amplifier 47 is supplied. The further processing of the input voltages of the differential amplifier is then carried out in the same way as described above.

Eine in Fig. 7 gezeigte vorteilhafte Ausführungsform des elektrisch-mechanischen Kraftwandlers 42 weist als wesentliche Teile zwei raumfest angeordnete Topfmagnete 51 und 52 auf, die zwischen ihren einander zugekehrten Seiten einen Luftspalt 53 bilden. In den Luftspalt ragt ein Magnetjoch 54 hinein, das über einen Halter 55 starr mit der oberen Läppscheibe 10 verbunden ist. Die Spulen der Topfmagnete 51, 52 haben Anschlüsse 510 und 520.An advantageous embodiment of the electro-mechanical shown in FIG. 7 Force converter 42 has as essential parts two spatially fixed pot magnets 51 and 52, which have an air gap 53 between their mutually facing sides form. A magnet yoke 54 protrudes into the air gap and is held by a holder 55 is rigidly connected to the upper lapping disc 10. The coils of the pot magnets 51, 52 have connections 510 and 520.

Das in Fig. 6 gezeigte Blockschaltbild diente lediglich zur Erläuterung des Prinzips der Aufbereitung der von den Sonden abgegebenen Signalspannungen. Ein genaueres Blockschaltbild für ein Läppverfahren, bei dem piezokeramische Sonden verwendet werden, ist in Fig. 8 gezeigt. Es wird davon ausgegangen, daß eine Planetenrad-Läppmaschine mit sechs Läufern Verwendung findet. Die Sondenspannungen Us1>' und U521 werden je einem Verstärker 57, 58 zugeführt, deren Ausgänge mit je einem Eingang einer Gleichrichtungs- und Subtraktionsschaltung 59 verbunden sind. Zwischen den beiden Eingängen 590 und 591 und einem Ausgang 592 der zuletzt genannten Schaltung liegen je eine Reihenschaltung aus einer Diode 593 und 594, einem Kondensator 595 und 596 und einem Widerstand 597 und 598. Die Dioden sind gegensinnig gepolt. Die Widerstände 597 und 598 führen gemeinsam an den Ausgang 592. Den Verbindungspunkt zwischen Diode 593 und Kondensator 595 verbindet eine Parallelschaltung aus einer ersten Reihenschaltung mit zwei Widerständen 599 und 600 und einer zweiten ReihenscHaltung mit zwei Kondensatoren 601 und 602 mit dem Verbindungspunkt zwischen Diode 594 und Kondensator 596. Die Verbindungspunkte zwischen den beiden Widerständen 599 und 60C und den beiden Kondensatoren 601 und 602 liegen auf dem Massepotential. Mit dem Ausgang 592 ist ein Eingang einer ersten elektronischen Schalteinrichtung 67 verbunden, die en@sprechend den sechs Läufern der Planetenrad-Läppmaschine sechs durch einen tak@geber 68 über Leitungen 69 ansteuerbare Schalter 70 sowie sechs Ausgänge 71 bis 76 aufweist.The block diagram shown in FIG. 6 was only used for explanation the principle of processing the signal voltages emitted by the probes. A more precise block diagram for a lapping process in which piezoceramic probes are used is shown in FIG. It is assumed to be a planetary gear lapping machine is used with six runners. The probe voltages Us1> 'and U521 are each supplied to an amplifier 57, 58, the outputs of which each have an input of one Rectifying and subtracting circuit 59 are connected. Between the two Inputs 590 and 591 and an output 592 of the last-mentioned circuit a series circuit of a diode 593 and 594, a capacitor 595 and 596 and a resistor 597 and 598. The diodes are polarized in opposite directions. The resistances 597 and 598 lead together to output 592. The connection point between the diode 593 and capacitor 595 connect a parallel circuit from a first series circuit with two resistors 599 and 600 and a second series connection with two capacitors 601 and 602 with the connection point between diode 594 and capacitor 596. The connection points between the two resistors 599 and 60C and the both capacitors 601 and 602 are at ground potential. With the exit 592, an input of a first electronic switching device 67 is connected, the en @ speaking to the six runners of the planetary lapping machine six through one tak @ geber 68 switches 70 controllable via lines 69 and six outputs 71 to 76.

Der Taktgeber 68 hat einen Steuereingang 77, der mit dem Ausgang des ersten Verstärkers 57 verbunden ist.The clock 68 has a control input 77, which is connected to the output of the first amplifier 57 is connected.

Die Ausgänge 71 bis 76 der ersten elektronischen Schalteinrichtung 67 sintl mit einer Verbindungs- und Invertierungseinrichtung 78 verbunden, die die ersten drei Ausgänge 71 bis 73 unmittelbar mit drei Ausgängen 79 bis 81 und die Aus-##nqe 74 bis 76 über je einen Inverter 82 mit je einem der Ausgänge 79 bis 81 verbindet. Die Ausgänge 79 bis 81 stehen über je zeine Integrationsschaltung 83 bis 85 mit je einem Eingang 86 bis 88 einer zweiten Verbindungs- und Invertierungsschaltung 89 in Verbindung, die analog zu der ersten Verbindungs- und Invertierungsschaltung 78 aufgebaut ist und sechs Ausgänge 90 bis 95 aufweist. Die zuletzt genannten Ausgänge stehen mit je einem Eingang einer zweiten elektronischen Schalteinrichtung 96 in Verbindung, die analog zu der ersten elektroniscen Schalteinrichtung 67 aufgebaut ist und sechs Schalter 97 sowie einen Ausgang 98 aufweist. Die Schalter 97 werden über Leitungen 99 des Taktgebers 68 angesteuert.The outputs 71 to 76 of the first electronic switching device 67 is connected to a connecting and inverting device 78, which the first three outputs 71 to 73 directly with three outputs 79 to 81 and the Off - ## nqe 74 to 76 via an inverter 82 each with one of the outputs 79 to 81 connects. The outputs 79 to 81 are each via one integration circuit 83 to 85 each with an input 86 to 88 of a second connection and inverting circuit 89 in connection, which is analogous to the first connection and inverting circuit 78 and has six outputs 90 to 95. The last named outputs are each with an input of a second electronic switching device 96 in Connection established analogously to the first electronic switching device 67 and has six switches 97 and an output 98. The switches 97 are controlled via lines 99 of the clock generator 68.

Von dem Ausgang 98 der zweiten elektronischen Schalteinrichtung 96 führt ein erster Weg über eine erste Diode 100 und einen Verstärker 101 an den Topfmagnet 51 (vgl. Fig. 7) und ein zweiter Weg über eine gegensinnig gepolte Diode 102 und einen Verstärker 103 an den Topfmagnet 52 des elektrischmechanischen Kraftwandlers 42.From the output 98 of the second electronic switching device 96 a first path leads via a first diode 100 and an amplifier 101 to the pot magnet 51 (see. Fig. 7) and a second way via an oppositely polarized diode 102 and an amplifier 103 to the pot magnet 52 of the electro-mechanical force transducer 42.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltung nach Fig. 8 näher erläutert.The following is the operation of the circuit described above according to FIG. 8 explained in more detail.

Die als amplitudenmodulierte Rauschspannung vorliegenden Sonuenspannungen U511 und Us2' (Fig. 9 a) werden in den Verstärker 57 und 58 getrennt verstärkt und in der Gleichrichtungs- und Subtraktionsschaltung 59 subtrahiert, so daß am Ausgang 66 eine Differenz-Wechselspannung UD (Fig. 9 b) ansteht, die der Läppratendifferenz einander gegenüberliegender Läufer 1 L4; L2, L5; L3, L6) entspricht. Von der Sondenspannung Usl' werden mittels des Taktgebers 68 Taktimpulse i abgeleitet; vgl. auch Taktspannurig UT in Fig. 9 c.The probe voltages present as amplitude-modulated noise voltage U511 and Us2 '(Fig. 9 a) are amplified and separately in the amplifier 57 and 58 subtracted in the rectification and subtraction circuit 59 so that at the output 66 a differential alternating voltage UD (FIG. 9 b) is present, that of the lapping rate difference opposing rotor 1 L4; L2, L5; L3, L6). From the probe voltage Usl 'are derived by means of the clock generator 68 clock pulses i; see also clock tension UT in Fig. 9 c.

Die erste elektronische Schalteinrichtung 67 wird durch die Taktimpulse i derart gesteuert, daß die Differenzspannung UD der Sonden für sechs aufeinanderfolgende Takte auf jeweils einen anderen Ausgang 71 bis 76 geschaltet wird (Fig. 9 d).The first electronic switching device 67 is activated by the clock pulses i controlled in such a way that the differential voltage UD of the probes for six consecutive Clocks is switched to a different output 71 to 76 (Fig. 9 d).

Da die Differenzspannung UD in den Takten 1 und 4, 2 und 5 und 3 und 6 jeweils entgegengesetzt gleich sein sollten, werden die Differenzspannungen an den Ausgängen 74 bis 76 nach Invertierung durch die Inverter 82 auf die Ausgänge 79 bis 81 der ersten Verbindungs- und Invertierungsschaltung 78 geschaltet. An den Ausgängen 79 bis 81 stehen dann die in Fig. 9 e, f und g gezeigten Kanalspannungen UK1, UK2 und UK3 zur Verfügung.- Auf diese Weise wird eine Signalverdopplung und eine erste Mittelung vorgenommen; außerdem wird die Zahl der Kanäle für die nachfolgende Integration mittels der Integrationsschaltungen 83 bis 85 halbiert. In jedem Kanal tritt nun das Differenzsignal eines bestimmten Läuferpaares (L1, L; L2, L5; L3, L6) auf, so daß jetzt die Integrationsdauer unabhängig von der Umlaufdauer gewählt werden kann (zum Beispiel T » 20 s).Since the differential voltage UD in cycles 1 and 4, 2 and 5 and 3 and 6 should be the same opposite in each case, the differential voltages are applied the outputs 74 to 76 after inversion by the inverter 82 to the outputs 79 to 81 of the first connecting and inverting circuit 78 are switched. To the The channel voltages shown in FIGS. 9 e, f and g are then available at outputs 79 to 81 UK1, UK2 and UK3 available. This way a signal doubling and a first averaging performed; also the number of channels for the subsequent Integration by means of the integration circuits 83 to 85 halved. In every channel the difference signal of a certain pair of rotors (L1, L; L2, L5; L3, L6) so that now the integration time is chosen independently of the cycle time can be (for example T »20 s).

An den Ausgängen der Integrationsschaltungen 83 bis 85 erhält man dann die über die Zeit T gemittelten Gleichspannungen U bis UG3 (Fig. 9 h). Aus den parallel anstehenden gemittelten Signalen wird nach dem Aufspalten der Signale mittels der zweiten Verbindungs- und Invertierungseinrichtung 89 mit Hilfe der zweiten elektronischen Schalteinrichtung 96, die durch die Taktimpulse i gesteuert wird, wieder eine serielle Spannung UA für die Ansteuerung des elekerischmechanischeil Kraftwandlers 42 erzeugt. Die erfoiderliche 900-Phasenverschiebung läßt sich in einfacher Weise dadurch realisieren, daß alle Schalter 97 der zweiten elektronischen Schalteinrichtung 96 um 1,5 Takte verschoben angesteuert werden. Die Dioden 100 und 102 bewirken, daß die Ausgangsspannung UA (Fig. 9 i) abwechselnd über je einen Verstärker 101, 103 den beiden Topfmagneten 51, 52 zugeführt werden kann. Die Topfmagnete sind derart angeordnet, daß im Inter-@sse einer schnellen Reduzierung der Dickenstr(uuny di obere Läppscheibe 10 durch den Topfmagnet 52 zusätzlich belastet wird, wenn ein Läufer mit zu dicken Scheiben 19 und durch den Topfmagnet 51 entlastet wird, wenn ein Läufer mit zu dünnen Scheiben sich im Bereich des Kraftwandlers 42 befindet.At the outputs of the integration circuits 83 to 85 are obtained then the DC voltages U to UG3 averaged over time T (FIG. 9h). the end the parallel averaged Signals will after splitting of the signals by means of the second connecting and inverting device 89 Help of the second electronic switching device 96, which is triggered by the clock pulses i is controlled, again a serial voltage UA for the control of the electrical-mechanical part Force converter 42 is generated. The necessary 900 phase shift can be found in easily realize that all switches 97 of the second electronic Switching device 96 can be driven shifted by 1.5 cycles. The diodes 100 and 102 cause the output voltage UA (Fig. 9 i) alternately across each one Amplifier 101, 103 can be fed to the two pot magnets 51, 52. The pot magnets are arranged in such a way that in the interest of a rapid reduction in thickness (uuny di upper lapping disc 10 is additionally loaded by the pot magnet 52 when a Runner with too thick disks 19 and is relieved by the pot magnet 51, if a rotor with disks that are too thin is located in the area of the force transducer 42.

Claims

Claims Method for simultaneous lapping of several disk-shaped Body made of preferably piezoelectric material, which in openings of between two cylindrical lapping disks rotating runners are housed, thereby characterized in that two probes (23, 24 and 32, 33), which are at diametrically opposite Sides of the one lapping disc (10) are arranged, each one of the middle ones during lapping Thickness or Mean Lapping Rate of Bodies Under Probes (19) emit corresponding electrical quantity and that of the difference between the quantities one Control voltage (UR) is derived, the at least one acting on the lapping disc Actuator (42) influenced so that the body to be lapped with the larger Thickness or the smaller lapping rate according to the respective value of the control voltage lapped more than the other bodies to be lapped.

2. The method according to claim 1, characterized in that capacitive Probes (23, 24) are used that each emit an alternating voltage (uns1, Um2), whose frequencies correspond to the mean natural frequencies or the mean thickness in the area each probe located to be lapped body (19) corresponds, and that from the processed AC voltages by subtracting the control voltage is derived.

3. Method according to claim 1, characterized in that two piezoceramic Probes (32, 33) are used which emit an alternating voltage (Usl ', Um2'), their effective value of the mean lapping rate of those in the area of the probes to be lapped body (19) corresponds.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the difference signal of the rectified probe signals by a clocked Switching to a number corresponding to the number of rotor pairs (12, 14; 13, 15) of channels (K1 ...) is split in such a way that each channel only contains the difference signal of a certain pair of runners, so that an averaging over time can take place, which is greater than the period of rotation of the rotor, and that the averaged Signals are fed to the control element of the control in the cycle, in the lie associated Runner pass the actuator.

5. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the connecting line between the two probes (23, 24; 32, 33) and the radius on which the actuator member (42) engages, an angle of approximately 900 and that a phase shifter (48) is provided, the the control voltage obtained due to the difference formation by approximately 900 in the Phase shifts.

6. Apparatus according to claim 1 or 4, characterized in that the actuator is an electro-mechanical force transducer (42).

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the force converter (42) of two coaxially arranged one above the other and one air gap (53) between pot magnets (51, 52) left and that in the air gap a magnet yoke (54) rigidly connected to a lapping disk protrudes.

8. Apparatus according to claim 1 or 3, characterized in that a lapping disc on two diametrically opposite edge areas - each with one Recess (34) is provided, in each of which a metal piece (36) is insulated is, and that the metal pieces each carry a piezoceramic probe (32, 33).

9. Apparatus for performing the method according to claim 1, 3 or 4, characterized in that to form the difference between the two probe voltages (U511, Um2 ') a rectification and subtraction circuit (59) is provided, whose two inputs (590, 591) each with a series connection of a diode (593, 594 ', a capacitor (595, 596) and a resistor (597, 598) are connected, that the free connections of the two resistors are connected to one another and an output (592) form that the diodes are polarized in opposite directions, that the connection points between one diode and one capacitor each via two parallel-connected series connections of two resistors (599, 600) or two capacitors (601, 602) are and that the connection points between the two resistors (599, 600) and the two capacitors (601, 602) are at ground potential.

10. Apparatus for performing the method according to claim 3, characterized characterized in that a first electronic switching device (67) and a clock generator (68) are available that the switching device is one of the number of rotors (12 ...) corresponding number of switches (70), which the output (592) of the rectification and subtraction circuit (59) each having an output (71 to 76) of the switching device (67) connect, and that the clock with a probe voltage (Us1ß) leading Terminal is connected and the number of switches (70) corresponding number of Has outputs, the control signals for opening and closing the switches in one deliver such a clock that the closing times of the switches symmetrically to the maxima the probe voltage.

11. The device according to claim 10, characterized in that the Outputs (71 to 76) of the switching device (67) via a first connection and Inversion device (78) with one of half the number of runners (12 ...) corresponding Number of integration circuits that is connected between a second electronic Switching device (96) and the integration circuits a second connection and inverting circuit (89) is present that switch (97) of a second electronic Switching device (96) are connected to the clock generator and that of the Output voltage (UA) of the second switching device is the control voltage (UR) for the Actuator (42) is derived.

12. The device according to claim 11, characterized in that the Output (98) of the second electronic switching device (96) each via a diode (100, 102) and an amplifier (101, 103) each with a pot magnet (51, 52) of the electrical-mechanical force converter (42) is connected urid that the diodes are polarized in opposite directions.

13. The apparatus according to claim 10, characterized in that the first connection and inverting circuit! 78) as well as the first electronic one Switching device (67) are designed so that they the difference AC voltage (UD) of a rotor pair consisting of two diametrically opposed rotors once non-inverted and after half a cycle inverted to the associated output (79, 80, 81) forward onto.