DE3837688A1 - Vorrichtung zur bearbeitung von werkstuecken, vorzugsweise von kreisscheibenfoermigen, flachen substraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, vorzugsweise von kreisscheibenförmigen, flachen Substraten, zum Zwecke der Verbesserung ihrer Oberflächengüte und ihrer Maßhaltigkeit mit einer Dreh­ maschine, mit einer angetriebenen Drehspindel, mit einem Futter zur Aufnahme des zu bearbeitenden Substrats und einem Support zur Halterung und Führung des Werkzeugs und mit Magazinen zur Aufnahme der bearbeiteten und unbearbei­ teten Substrate.

Es ist bekannt, kreisscheibenförmigen Aufzeichnungsträger, beispielsweise Audio-, Video- oder RAM Compact Disks, aus einem Kunststoff zu pressen und diese Preßlinge oder Sub­ strate anschließend in einer Vakuumanlage mit einer das Licht reflektierenden Schicht zu beschichten und diese wiederum mit einem Schutzlacküberzug zu versehen. Der­ artige Disks haben den Nachteil, daß ihre Oberflächengüte und Formtreue nur durchschnittlichen Ansprüchen genügen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei relativ einfachem Aufbau geeignet ist, vollautomatisch die Oberflächen von beispielsweise gepreßten, kreisscheibenförmigen Substraten zu bearbeiten, so daß deren Oberflächengüte, Formgenauigkeit und deren Maßhaltigkeit allerhöchsten Ansprüchen genügt. Außerdem soll die Vorrichtung mit Magazinen zusammenwirken, in denen die Substrate gestapelt sind.

Weiterhin soll die Vorrichtung dafür Sorge tragen, daß die scheibenförmigen, dünnwandigen Substrate sich bei der Be­ arbeitung nicht verziehen oder in anderer Weise verformen. Schließlich soll die Vorrichtung mit einem Roboter zum Transportieren der Substrate zusammenwirken, der einen einfachen Aufbau aufweist und dessen Arbeitsschritte fest vorprogrammiert sind und der ohne eine Meß-, Ortungs- oder Tastapperatur auskommt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein am Maschinengestell oder Maschinenunterteil gehaltenen Robo­ ter mit einem in mehreren Ebenen bewegbaren Greiferarm mit Greifzange, wobei mindestens zwei Stapelmagazine vorgese­ hen sind, deren Stapelachsen winklig zu einer horizontalen Ebene verlaufen und die im Aktionsbereich des Greiferarms mit Greifzange gehalten sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht in einer Schräg­ stellung von Sender- und Empfängermagazin (den sogenannten Carriern). Bei horizontaler Magazinlage besitzen die zu hantierenden Scheiben (bzw. Substrate) eine indifferente Lage, was für ein sicheres Roboterhandling nicht vertret­ bar ist. Das erfindungsgemäße Handlingskonzept in Verbin­ dung mit der die Substrate an ihrem Außenrand fassenden Greifzange (außenzentrierende Substrataufnahme) und der vom Aufnahmekegel des Saugfutters (Vakuum-Chucks) gebote­ nen Positioniergenauigkeit (ohne den Einsatz eines auf­ wendigen und störnanfälligen Suchsystems) ermöglicht mit Vorteil eine außerordentlich hohe Betriebssicherheit.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglich­ keiten zu; eine davon ist in den anliegenden Zeichnungen schematisch näher dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Diamant-Drehmaschine in einer Seitenan­ sicht,

Fig. 2 die Maschine nach Fig. 1 in einer weiteren Seitenansicht,

Fig. 3 die Maschine nach den Fig. 1 und 2 in einer dritten Seitenansicht und

Fig. 4 die Maschine nach den Fig. 1 bis 3 in der Draufsicht.

Die in den Zeichnungen stark vereinfacht dargestellte Drehmaschine besteht im wesentlichen aus einem Maschinen­ gestell 2, auf dem, auf drei Stoß- oder Schwingungs­ dämpfern 3, 3′, 3′′ ruhend, das Maschinenunterteil 4 mit dem den Drehdiamanten 5 führenden Ständer 6 mit Support 9 und die Drehspindel 7 mit dem Saugfutter 8 angeordnet sind, wobei außerdem auf dem Maschinenunterteil 4 ein 6-achsiger Roboter 10 mit Greiferarm 11 und Greifzange 12 und daneben noch zwei Magazine 13, 14 befestigt sind.

Die beiden Magazine 13, 14 sind am Maschinenunterteil 4 gehalten, und zwar derart, daß ihre Stapel- oder Hochach­ sen L, L′ zur Horizontalebene E in einem Winkel α von etwa 45° verlaufen (Fig. 3). Die Magazine 13, 14 sind mit scheibenförmigen Substraten 15, 15′ gefüllt, die infolge der schrägen Anordnung der Magazine in diesen eine genau definierte Position einnehmen, da sie alle an den Wand­ teilen der einen Seite des jeweiligen Magazins 13, 14 anliegen.

Der Greifarm 11 des Roboters 10 schwenkt zunächst aus der in Fig. 4 dargestellten Position in eine Drehrichtung gemäß dem Pfeil A, bis seine Längsachse genau mit der Mitte bzw. der Stapelachse L des Magazins 14 fluchtet. Die Greifzange 12 fährt dann in Längsrichtung des Greiferarms 11 aus diesem heraus, bis sich die Greifzange 12 im Be­ reich des kreisscheibenförmigen obersten Substrats 15 des Magazins 14 befindet und dieses greifen kann.

Anschließend entnimmt die Greifereinrichtung das Substrat 15 dem Magazin 14, schwenkt entgegen der Pfeilrichtung A, bis die Längsachse des Greiferarms 11 die Drehachse D der Drehspindel 7 schneidet und legt das Substrat 15 auf dem als Vakuum-Chuck ausgebildeten Futter 8 ab, wo das Sub­ strat 15 durch den auf dessen Unterseite einwirkenden Saugdruck arretiert wird. Nun fährt ein am Ständer 6 ange­ ordneter Meßtaster 16 bis an das Substrat 15 heran und ermittelt die Dicke dieses kreisscheibenförmigen Sub­ strats. Anschließend wird die Drehspindel 7 über einen nicht näher dargestellten Motor in Rotation versetzt, wobei der Support 9 den Drehdiamanten 5 in radialer Richtung über das Substrat 15 führt, wobei ein Span bestimmter Stärke abgeschält wird (die Spantiefe ent­ spricht dabei der Hälfte der gemessenen bzw. abgetasteten Soll-Abweichung der Dicke des Substrats). Nach dem Abdre­ hen der einen Seitenfläche des Substrats 15 wird dieses von dem sich aus einer hinteren Position nach vorne zu bewegenden Greiferarm 11 erfaßt, vom Support 9 abgehoben, um 180° gedreht und mit der zuerst bearbeiteten Fläche wieder auf dem Saugfutter 8 abgelegt. Anschließend fährt der Drehdiamant 5 wieder über das Substrat 15 und dreht dabei die zweite Seitenfläche ab. Schließlich hebt die Greifzange 12 das Substrat 15 vom Futter 8 ab und legt dieses im Magazin 13 ab, wozu der Greiferarm 11 mit der Achse L′ fluchtet.

Der Roboter 10 weist einen vergleichsweise einfachen Auf­ bau auf, da er infolge der Schrägstellung der Magazine 13, 14, der hohen Präzision, die die Substrate 15, 15′, ... haben (insbesondere hinsichtlich ihrer Außendurchmesser), und der präzisen Lage des Saugfutters 8 (des Vakuum- Chucks) mit festprogrammierten Einstellungen arbeiten kann. (Es ist klar, daß unter diesen Bedingungen alle scheibenförmigen Substrate 15, 15′, 15′′, ... in bezug auf ihre Außendurchmesser vorher exakt bearbeitet werden müssen, damit die Greifzange 12 das jeweilige Substrat sicher finden, greifen und halten kann.)

Die Greifzange 12 besteht dazu aus einem etwa bogenförmi­ gen Bügel 19, der an seinen freien Enden Kerben oder Nasen aufweist, die mit der umlaufenden Kante des Substrats 15, 15′, ... zusammenwirken und einem verschiebbaren Finger 21, der die gegenüberliegende Kante des Substrats faßt.

Es sei erwähnt, daß die auf der beschriebenen Vorrichtung bearbeiteten Substrate 15, 15′, ... im Vergleich zu her­ kömmlichen, lediglich im Preßverfahren hergestellten Sub­ strate eine ungleich höhere Maßhaltigkeit, insbesondere Dicke, und auch eine ungleich bessere Oberflächengüte und Formtreue aufweisen, so daß sich die Substrate insbesonde­ re als optische Aufzeichnungsträger, beispielsweise als hochwertige Audio-, Video- oder ROM Compact Disks, eignen.

Weiterhin sei erwähnt, daß als Diamant-Drehmaschine nur eine Maschine Verwendung finden kann, die höchsten Ansprü­ chen an Präzision genügt, also beispielsweise mit einer Luftlagerspindel 7 und einem massiven Maschinenunterteil 4 aus Granit ausgestattet ist.

Schließlich besteht ein beachtlicher Vorteil der beschrie­ benen Vorrichtung darin, daß diese vollautomatisch arbei­ tet und die Substrate 15, 15′, ... der Reihe nach einem ersten Magazin 14 entnimmt und nach ihrer Bearbeitung in einem gleichartigen zweiten Magazin 13 ablegt, so daß die Magazine ohne Stillstand der Maschine getauscht werden können.

Auflistung der Einzelteile:

 2 Maschinengestell
 3, 3′, 3′′ Schwingungsdämpfer
 4 Maschinenunterteil
 5 Drehdiamant
 6 Ständer
 7 Drehspindel
 8 Futter (Saugfutter)
 9 Support
10 Roboter
11 Greiferarm
12 Greifzange
13 Magazin
14 Magazin
15, 15′ Substrat
16 Meßtaster
17 Halterung
18 Halterung
19 Bügel
20 umlaufende Kante des Substrats
21 Greiffinger

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, vorzugs­ weise von kreisscheibenförmigen, flachen Substraten (15, 15′, ...), zum Zwecke der Verbesserung ihrer Oberflächengüte und ihrer Maßhaltigkeit mit einer Drehmaschine, mit einer angetriebenen Drehspindel (7), mit einem Futter (8) zur Aufnahme des zu bear­ beitenden Substrats und einem Support (9) zur Halte­ rung und Führung des Werkzeugs (5) und mit Magazinen (13, 14) zur Aufnahme der bearbeiteten und unbearbei­ teten Substrate (15, 15′, ...), gekennzeichnet durch ein am Maschinengestell (2) oder Maschinenunterteil (4) gehaltenen Roboter (10) mit einem in mehreren Ebenen bewegbaren Greiferarm (11) mit Greifzange (12), wobei mindestens zwei Magazine (13, 14) vorge­ sehen sind, deren Stapelachsen (L, L′) winklig zu einer horizontalen Ebene (E) verlaufen und die im Aktionsbereich des Greiferarms (11) mit Greifzange (12) gehalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelachsen (2, 2′) der im übrigen kasten­ förmigen Magazine (13, 14) mit der Horizontalen einen Winkel (α) von etwa 45° einschließen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (17, 18) der Magazine (13, 14) verstellbar sind, und zwar sowohl in ihrer Neigung zur Horizontalen als auch in ihrem Abstand zur Drehspindel (7).

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifzange (12) aus einem Bügel (19) mit zwei Kerben oder Nasen zur Aufnahme der Randpartie oder umlaufenden Kante (20) der einen Seite eines Substrats (15, 15′, ...) und einem gegen­ über diesem beweglichen Finger mit einer Kerbe oder Nase zur Aufnahme der gegenüberliegenden Randpartie oder umlaufenden Kante (20) des Substrats (15, 15′, ...) aufweist.