DE3315948C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Planschleifmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Planschleifmaschine ist in einem Prospekt der Firma Diskus Werke, Frankfurt am Main mit dem Titel "Flachschleifmaschinen Type DSR" beschrieben, der etwa 1957 erschienen ist.

Beim Schleifen einer planen Fläche eines Werkstücks unter Einhaltung eines sehr hohen Genauigkeitsgrades ist es we­ sentlich, daß das Werkstück genau und reproduzierbar in einer vorbestimmten Position angeordnet und bezüglich des Schleifwerkzeugs ausgerichtet werden kann. Diese Präzi­ sion muß auch eingehalten werden, wenn mehrere Werkstücke nacheinander bearbeitet und aus der Maschine entnommen werden.

Bei der bekannten Planschleifmaschine sind auf dem Drehtisch mehrere mechanische Spanneinrichtungen angeord­ net, mit denen die zu bearbeitenden Werkstücke festge­ spannt werden können. Bei entsprechend präziser Ausfüh­ rung dieser Spanneinrichtungen ist für eine ordnungsge­ mäße Halterung der Werkstücke Sorge getragen.

Beim Schleifen von Quarzkristallen, die als frequenzbe­ stimmende Elemente in elektronischen Geräten verwendet werden, ist die auf zuvor erläuterte Weise erzielbare Ausrichtung jedoch in aller Regel nicht ausreichend. Beim Schleifen von Quarzkristallen der vorgenannten Art muß nämlich zusätzlich berücksichtigt werden, daß die Schleifebene in einer bestimmten Ausrich­ tung in bezug auf die Achsen des Kristallgefüges liegt. Mit einer Schleifmaschine der vorgenannten Art können diese Bedingungen nicht erfüllt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Plan­ schleifmaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit ihr Quarzkristalle so geschliffen werden können, daß die Schleiffläche in einer vorbestimmten Ausrichtung zu den Achsen des Kristallgefüges liegt.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Es ist demnach ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß die einzelnen Spanneinrichtungen an dem Drehteller unabhängig voneinander sozusagen kardanisch gelagert sind, so daß die Werk­ stücke individuell in eine solche Neigungslage gebracht werden können, daß die sich ergebende Schlifffläche in einer bestimmten Beziehung zu den Kristallachsen liegt. Die Röntgenstrahleneinrichtung gibt dazu Signale ab, die Antriebseinrich­ tungen steuern, mit denen die notwendige Neigung der Spanneinrichtungen und somit der von ihnen gehaltenen Werkstücke erzielbar ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schleifmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht des Werkstück­ schlittens mit dem darauf angebrachten Drehtisch bei der Schleifmaschine nach Fig. 1, und

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht der Spanneinrich­ tungsgrundplatte mit darauf angebrachten Werk­ stückspanneinrichtungen bei der Schleif­ maschine nach Fig. 1.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Aus­ führungsform einer Schleifmaschine für Quarzkristallele­ mente nach der Erfindung. Mit 1 ist ein Bett bezeichnet, über dem sich eine Säulenanordnung 50 erhebt, an der ein Werk­ zeugspindelkasten 54 vertikalbeweglich geführt ist, in dem eine Werkzeug­ spindel 56 gelagert ist, die über einen Riemen 57 angetrieben ist und am unteren Ende ein Schleifwerkzeug 55 trägt. Das Bett 1 trägt eine Schlittenführung 2 auf ihrem oberen Teil, über die ein Werk­ stückschlitten 4 mit Hilfe eines An­ triebsmotors Mo über eine Vorschubspindel 3 verschiebbar ist, die mit einer entsprechenden Spindelmutter in dem Werkstückschlitten 4 zusammenarbei­ tet. Ein Drehtisch 6 ist drehbeweglich auf dem Werkstückschlitten 4 angebracht, wobei die Drehbewegung desselben durch einen Motor 5 (Fig. 3) gesteuert wird. Mehrere Werkstückspann­ einrichtungen 7 sind auf einer Grundplatte 32 angebracht, die fest auf dem Drehtisch 6 angebracht ist. Die Spanneinrichtungen 7 sind auf einem zum Rotationsmittelpunkt des Drehtisches 6 konzentrischen Kreis angeordnet. Jede Werkstückspann­ einrichtung 7 kann in beliebigen Richtungen bezüglich der Grundplatte 32 gekippt werden, wie dies nachstehend näher be­ schrieben wird. Ein Werkstück W wird von der jeweiligen Werkstückspanneinrichtung 7 durch Vakuumansaugung festgehalten. Bei der dargestellten Aus­ führungsform ist das Werkstück W ein Quarz­ kristall, dessen Bearbeitung so ausgeführt werden muß, daß die Kristallachsen in bestimmten Richtungen ausge­ richtet sind. Eine Röntgenstrahl-Meßeinrichtung zur Über­ wachung und Erfassung der Ausrichtung der Kristallachsen ist mit 8 b bezeichnet, die auf einer Befestigungsplatte 8 a angebracht ist, die über dem Drehtisch 6 fest auf dem Bett 1 vorgesehen ist. Die Röntgenstrahl-Meßeinrichtung 8 b weist eine Röntgenstrahl-Emissionsröhre 8, eine Projek­ tionsröhre 9, eine Empfangsröhre 10, ein Spektroskop 11 und ein Zählrohr 12 auf. Eine derartige Einrichtung zur Messung der Ausrichtung der Kristallachsen unter Verwen­ dung von Röntgenstrahlen ist an sich bekannt und soll da­ her nicht näher beschrieben werden. Von dem Zählrohr 12 werden Signale geliefert, die in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Kristallachsen desjenigen Werkstücks W variie­ ren, das sich in der Meßposition, d. h. in der zu bearbeitenden Position befindet. Diese Signale werden verwendet, um das Werkstück W so zu kippen, daß es die gewünschte Ausrichtung der Kristallachsen hat, wie dies nachstehend näher beschrieben wird.

Nunmehr soll die Arbeitsweise des Drehtisches 6 und der Werkstückspanneinrichtungen 7 unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert werden. In Fig. 2 ist eine hohle Achse 14 a etwa im Mittelteil des Werkstückschlittens 4 vorgesehen. Ein Flansch 15 ist auf dem unteren Ende der Achse 14 a einstückig mit dieser ausgebildet, wobei das äußere Ende des Flansches 15 eine darin ausgebildete Bohrung hat, durch die eine Schraube 16 geht, um die Achse 14 a an dem Werkstück­ schlitten 4 zu befestigen. Mit 17 ist ein Schneckenrad bezeichnet, das drehbeweglich auf der Achse 14 a gelagert und fest an einer drehbaren Antriebsscheibe 18 angebracht ist. Die drehbare Antriebsscheibe 18 ist fest an der oberen Fläche des Schneckenrades 17 mit Hilfe von Schrauben oder anderen geeigneten Einrichtungen angebracht. Mit 20 ist eine drehbeweglich angetriebene Scheibe be­ zeichnet, die mit der drehbeweglichen Antriebsscheibe 18 über eine flexible Verbindung 19 gekoppelt ist. Die Verbindung 19 hat eine Steifigkeit in Drehrichtung, ist aber bezüglich den dazu senkrecht verlaufenden Richtun­ gen flexibel. Die drehbeweglich angetriebene Scheibe 20 ist an einer drehbeweglichen Führungsplatte 21 mit Hilfe einer Schraube 22 angebracht. Mit 23 ist ein Führungsele­ ment bezeichnet, das eine untere Führungsfläche hat, gegen die die Führungsfläche (d. h. die obere Fläche) der dreh­ beweglichen Führungsplatte 21 anliegt. Der Drehtisch 6 ist fest an der Oberseite der drehbeweglichen Führungs­ platte 21 angebracht, wobei die Unterseite des Drehtisches 6 von der Oberseite des Führungselements 23 abgestützt ist. Ein ringförmiger Vor­ sprung 24 ist auf dem oberen Ende der Achse 14 a aus­ gebildet und paßt in eine Ringnut, die in der Unterseite des Mittelteils des Drehtisches 6 ausgebildet ist. An der Achse 14 a ist auch ein konzentrischer Umfangsabschnitt 25 ausgebildet, der von dem Werkstückschlitten 4 umgriffen wird. Zusätzlich ist ein exzentrischer Umfangsabschnitt 14 b auf der Achse 14 a ausgebildet, wobei der Mittelpunkt desselben zur Drehachse des Drehtisches 6 um eine vorbe­ stimmtes Maß e versetzt ist.

Eine hydrostatische Lagerfläche 26 wird von der Achse 14 a und der drehbaren Führungsplatte 21 begrenzt, ferner eine hydrostatische Lagerfläche 27 von dem Führungselement 23 und der drehbaren Führungsplatte 21, sowie eine hydrostatische Lagerfläche 28 von dem Drehtisch 6 und dem Führungselement 23. Jede dieser Lagerflächen 26, 27, 28 ist so ausgebildet, daß sie hydrostati­ sche Druckfluidtaschen enthält.

Mit 29 und 30 sind Abschnitte eines hydraulischen Kreises gezeigt, der mit einer entsprechenden hydraulischen Druckmittel­ quelle verbunden ist. Der Hydraulikdruck, der auf die vorstehend genannten Lagerflächen 26, 27, 28 einwirkt, dient dazu, auf den Drehtisch 6 selbstausrich­ tende Kräfte auszuüben, so daß es ermöglicht wird, daß sich der Drehtisch 6 dreht und dabei seine genaue horizontale Lage aufrechtzuerhalten.

Mit 31 ist eine Schnecke bezeichnet, die mit Hilfe des Motors 5 in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrich­ tung gedreht werden kann und die mit dem Schneckenrad 17 kämmt. Wie vorstehend erwähnt, ist es wichtig, daß alle Ursachen für Positions­ fehler, die die Ausrichtung des Werkstücks W beeinflus­ sen, so weit wie möglich ausgeschaltet werden. Daher sind Einrichtungen vorgesehen, die jeglichen toten Gang zwischen dem Schneckenrad 17 und der Schnecke 31 aufheben und die nachstehend näher be­ schrieben werden. Die Mittelachse des Schneckenrades 17 ist auf dem exzentrischen Umfangsabschnitt 14 b der Achse 14 a fest angebracht und konzentrisch zu dem extrentischen Umfangsabschnitt 14 b. Durch eine nur sehr kleine Verdrehung der Achse 14 a lassen sich die relativen Positionen der Schnecke 31 und des Schnec­ kenrades 17 sehr genau hinsichtlich eines korrekten Kämm­ eingriffes einstellen, so daß jeglicher toter Gang zwi­ schen diesen Bauteilen vermieden wird.

In Fig. 3 erkennt man die Spannein­ richtungsgrundplatte 32, die auf der Oberseite des Drehtisches 6 angebracht ist. Mehrere Spanneinrichtungsarme 33 sind auf der Grundplatte 32 in einer kreisförmigen Anordnung an­ gebracht. Diese Spanneinrichtungsarme 33 dienen zur Ab­ stützung der Kippsteuereinrichtungen der Werkstück­ spanneinrichtungen 7. Ein zylindrisches Lager 34 ist in jedem der Spanneinrichtungsarme 33 angebracht und ein säulenförmiges Teil 35 ist drehbeweglich in dem Lager 34 angeordnet. Ein Schneckenrad 36 ist fest an dem säulen­ förmigen Teil 35 angebracht und hat eine Kurvenscheibe 38, die fest daran angebracht ist. Die Oberseite der Kurvenscheibe 38 trägt eine Kurvenbahn 37 unterschiedlicher Höhe. Mit 39 ist eine Schnecke bezeichnet, die mit dem Schneckenrad 36 kämmt und mittels eines Motors M 1 angetrieben ist. Der Motor M 1 wird über eine Steuereinrichtung 13 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen von dem Zählrohr 12 der Röntgen­ strahl-Meßeinrichtung 8 b gesteuert.

Mit 41 ist ein angetriebenes Teil bezeichnet, das eine daran angebrachte Tastrolle 40 hat, die an der Kurvenbahn 37 anliegt. Das angetrie­ bene Teil 41 ist auf einer Drehwelle 42 befestigt, die drehbeweglich durch den zugehörigen Spanneinrichtungsarm 33 abge­ stützt ist, so daß das angetriebene Teil 41 um die Mittel­ achse der Drehwelle 42 geschwenkt werden kann. Eine Dreh­ welle 43 ist drehbeweglich in dem angetriebenen Teil 41 angebracht, wobei die Drehachse desselben senkrecht zur Drehachse der Drehwelle 42 angeordnet ist. Die Dreh­ welle 43 trägt die Werkstückspanneinrichtung 7, die fest an dieser angebracht ist, und an ihr ist ferner das obere Ende eines Steuerhebels 44 an einem ihrer Enden fest angebracht. Das untere Ende des Steuerhebels 44 liegt gegen die Steuerfläche einer Nockenplatte (nicht gezeigt) an, die mit Hilfe eines ebenfalls nicht gezeigten Motors um die Mittelachse der Drehwelle 43 geschwenkt werden kann. Auf diese Weise kann die Werkstückspanneinrichtung 7 um jede der aufeinander senkrechten Achsen der Drehwellen 42 und 43 geschwenkt werden.

Eine Ausnehmung (nicht gezeigt) ist in der Oberseite der Werkstückspanneinrichtung 7 ausgebildet, in der eine Vakuumspanneinrichtung 45 angeordnet ist, um das Werkstück W festzuhalten. Mit 47 ist ein Sauganschluß bezeichnet, der in der Vakuumspanneinrichtung 45 ausge­ bildet ist und der mit einer Evakuierungsleitung 46 (s. Fig. 2) in Verbindung steht, die in der Achse 14 a ausgebildet ist. Eine flexible Staubabdeckung 49 ist zwischen der Unterseite der Werkstückspann­ einrichtung 7 um den Umfang derselben und der Oberseite einer Abdeckplatte 48 vorgesehen, die fest auf dem Spanneinrichtungsarm 33 angebracht ist. Diese Staubabdec­ kung 49 ermöglicht das Kippen der Werkstückspanneinrich­ tung 7 in jede Richtung, während gleich­ zeitig das Eindringen von Fremdstoffen, wie Späne oder Staub, in die Kippsteuereinrichtung verhindert wird. Auf diese Weise wird ein genaues Arbei­ ten der Kippsteuereinrichtung sichergestellt.

Claims (1)

1. Planschleifmaschine mit einem Drehtisch mit mehreren Spanneinrichtungen zur gleichzeitigen Aufnahme mehrerer Werkstücke, der auf einer in einem Maschinenbett ausgebildeten Schlittenführung längs des Maschinenbetts verfahrbar ist, und mit einer am Maschinenbett angebrachten, sich über die Schlittenführung erhebenden Säulenanordnung, an der ein Werkzeugspindelkasten vertikalbeweglich geführt ist, in welchem eine vertikale, am unteren Ende ein Schleifwerkzeug tragende und mit einem Drehantrieb verbundene Werkzeugspindel gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spanneinrichtung (7) um zwei rechtwinklig zueinander angeordnete und in horizontalen Ebenen liegende Achsen motorisch schwenkbar auf dem Drehtisch (6) gelagert ist und an dem Bett (1) eine Röntgenstrahlenmeßeinrichtung (8 b) angeordnet ist, die die Lage der Achsen des Kristallgefüges der von den Spanneinrichtungen (7) gehaltenen Werkstücke (W) ermittelt und als Bestandteil einer Regeleinrichtung die Schwenkantriebe (M 1; 44) der Spanneinrichtung (7) dementsprechend steuert.