DE4031163A1 - Kanten-poliergeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kantenpoliergerät zum Spiegelpolieren abgeschrägter Randabschnitte eines Werkstücks, beispielsweise abgeschrägter Randkanten­ abschnitte von Halbleiterplatten, Glasscheiben, Quarz­ tafeln, keramischen Substraten und dergleichen.

Beispielsweise haben Halbleiterplatten wie Silicium­ platten normalerweise Ränder, die abgeschrägt sind, um ein Abplatzen an den Rändern und eine Wölbung mit epitaxialem Wachstum zu verhindern. Nach der Ausbil­ dung der Abschrägung, bei der Diamantschleifkörner für den Schleifvorgang verwendet werden, verbleibt häufig eine Bearbeitungsfehlerschicht auf dem Werk­ stück und verursacht die folgenden Probleme. Eine derartige Bearbeitungsfehlerschicht, die nach einem Abschleifvorgang zurückbleibt, fördert die sogenannte Kristallgleiterscheinung in einem Vorrichtungsprozeß infolge der Wärmespannung, die sich aus den wieder­ holten Wärmebehandlungen ergibt, wobei zwischen den verschiedenen Prozessen Randabschnitte durch Auf­ prall einer Quarzplatte, auf der das Werkstück transportiert wird, zerbrechen können, was zu Abfall an gebrochenen Stücken führt, mit der Folge einer Produktionsverringerung, des möglichen Abblättern eines Oxidationsfilms, einer Verschlechterung der Abwaschbarkeit und von Deckmittelströmen an den Rand­ bereichen etc.

Aus diesem Grund ist es üblich, solche Maschinenfehler­ schichten durch Ätzen zu beseitigen. Geätzte Flächen enthalten jedoch wellenförmige oder schuppenähnliche Unregelmäßigkeiten, die die Verschmutzung fördern. Selbst ein geringes Maß an Verschmutzung, das auf einem abgeschrägten Abschnitt verbleibt, kann sich auf die gesamte Platte in einem Vorrichtungsprozeß ver­ teilen und die Plattencharakteristika verschlechtern.

Diese Probleme sind von dem Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung durch Entwicklung einer Vorrichtung zum Spiegelpolieren abgeschrägter Randabschnitte von Platten beseitigt, die in der japanischen Offenlegungs­ schrift 64-71 656 vorgeschlagen wurde. Dieses Polier­ gerät, das jeweils eine einzige Platte poliert, hat den Vorteil, daß es eine kompakte Form zur Behandlung einer geringen Anzahl von Platten haben kann, jedoch ist das Gerät nicht zur wirtschaftlichen Behandlung von Platten in einem großen Ausmaß geeignet. Es besteht aber ein Bedarf nach einem Poliergerät, das gleichzeitig mehrere Platten bearbeiten kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kantenpoliergerät hoher Produktivität anzugeben, das abgeschrägte Randabschnitte von mehreren Werkstücken gleichzeitig und fortlaufend bearbeiten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Kantenpoliergerät enthält im wesent­ lichen einen Ladeabschnitt zur Zufuhr von Werkstücken mit jeweils abgeschrägten Randabschnitten an gegenüber­ liegenden Seiten, einen Positioniermechanismus zur Zu­ fuhr der Werkstücke zu einer vorbestimmten Warteposition, eine erste und eine zweite Bearbeitungsstufe mit jeweils einem Indextisch, der über einen vorbestimmten Winkel intermittierend drehbar ist, mehreren Indexeinheiten, die jeweils eine Motor-getriebene Werkzeugspanneinrich­ tung aufweisen und in vorbestimmten Winkelabständen um die Drehmitte des Indextisches angeordnet sind, und ferner mit einer Poliertrommel in der Drehmitte des Indextisches, die von einem Motor gedreht wird, wobei jede Indexeinheit durch Drehung des Indextisches um die Poliertrommel umläuft und abgeschrägte Randab­ schnitte eines Werkstücks auf der Spanneinrichtung gegen die Poliertrommel drücken, einen ersten Transport­ mechanismus zum aufeinanderfolgenden Transportieren der Werkstücke in der Warteposition zu einer Indexeinheit in der ersten Bearbeitungsstufe, einen Umkehrmechanis­ mus zur Umkehr des Werkstücks mit der Oberseite nach unten nach Beendigung einer Polierbehandlung der abge­ schrägten Randabschnitte in der ersten Bearbeitungs­ stufe, einen zweiten Transportmechanismus zum Aus­ tragen des Werkstücks nach Beendigung einer Polierbe­ handlung an den abgeschrägten Randabschnitten in der zweiten Bearbeitungsstufe und einen Entladeabschnitt zum Entladen polierter Werkstücke aus dem Gerät.

Der Positioniermechanismus ist vorzugsweise durch einen drehbaren Spanntisch gebildet, der ein Werkstück zur Zufuhr zu den Wartepositionen lösbar halten kann, und durch eine Sensoreinrichtung einer Orientierungsab­ flachung jedes Werkstücks, wobei die Drehung des Spann­ tischs an einer Stelle gestoppt wird, an der die Orien­ tierungsabflachung erfaßt worden ist. Dies ermöglicht das Polieren von nicht-kreisförmigen Werkstücken mit einer Ausrichtungsabflachung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jede Indexeinheit in der ersten und der zweiten Bearbeitungsstufe durch eine Tragwand, die entlang einer sich in radialer Rich­ tung des Indextisches erstreckenden Schiene bewegbar ist, und einen Indexeinheit-Körper gebildet, der die oben erwähnte Spanneinrichtung hat und kippbar an der Haltewand befestigt ist. Die Indexeinheit und der Körper werden zur Mitte des Indextisches hin und in Kipprich­ tung gezwängt, wodurch die abgeschrägten Abschnitte eines Werkstücks gegen die Poliertrommel gedrückt wer­ den, mit Ausnahme einer Indexeinheit in einer Werkstück- Übergabeposition. In der Werkstück-Übergabeposition wird die Indexeinheit zu dem äußeren Rand des Index­ tisches von einer Trageinheit bewegt, während die Lage des Körpers von einem Kippbeseitigungsmechanismus hori­ zontal eingestellt wird.

Die Zwängeinrichtung, die den Körper in die Kipprichtung beaufschlagt, wird von einer Zugfeder gebildet, die zwischen dem Körper und der Tragwand gespannt ist, und die Zwängeinrichtung, die jede Indexeinheit zur Mitte des Indextisches hin beaufschlagt, ist durch ein Gewicht gebildet, das an dem vorderen Ende eines Seiles befestigt ist, das seinerseits an dem Basisende der Indexeinheit befestigt ist.

Der Indextisch ist mit einem Stift versehen, der in eine vorstehende Position bewegbar ist, wenn kein Werk­ stück von der Spanneinrichtung ergriffen ist, wodurch die Bewegung der Indexeinheit begrenzt ist, um zu ver­ hindern, daß die Spanneinrichtung gegen die Polier­ trommel anstößt.

Die Trägereinrichtung, die die Indexeinheit zum äußeren Rand des Indextisches hin transportiert, wird von einer Nockennut und einem Nockenfolger gebildet, der an dem Teil der Indexeinheit angeordnet ist, wobei die Nockennut und der Nockenfolger ineinander eingreifen, wenn sich die Indexeinheit in der Werkstück-Übergabe­ position befindet.

Der Kippbeseitigungsmechanismus der Indexeinheit ist durch einen an dem Indextisch befestigten Stopper und einen an dem Körper befestigten Schwenkblock gebildet. Wenn die Indexeinheit in die Werkstück-Übergabeposition und gleichzeitig zum äußeren Rand des Indextisches hin bewegt wird, gerät der Schwenkblock in Anlage an den Stopper und versetzt den Indexeinheit-Körper in eine horizontale Lage.

Die Spanneinheit an der Indexeinheit zum Ergreifen eines Werkstücks wird durch ein oberes und ein unteres kreisförmiges Spannbauteil gebildet, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Das untere Spannbauteil hat vorzugsweise einen größeren Durchmesser als das obere Spannbauteil, um zu verhindern, daß das Werkstück zerbricht, was anderenfalls auftreten könnte, wenn es gegen die Poliertrommel gedrückt wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf ein erfindungs­ gemäßes Kantenpoliergerät;

Fig. 2 eine teilweise weggeschnitte Vorderansicht des Kantenpoliergeräts;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des Kanten­ poliergeräts;

Fig. 4A eine schematische Aufsicht auf eine zu polierende Platte;

Fig. 4B ein fragmentarischer Schnitt durch die Platte;

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Lade­ einrichtung;

Fig. 6 eine schematische Aufsicht auf einen Positioniermechanismus;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht des Positioniermechanismus;

Fig. 8 eine schematische Aufsicht auf einen Transportmechanismus;

Fig. 9 eine schematische Seitenansicht des Transport­ mechanismus;

Fig. 10 eine schematische Aufsicht auf eine Index­ einheit;

Fig. 11 einen Schnitt durch die Indexeinheit;

Fig. 12 und 13 Seitenansichten eines Kippbeseitigungs­ mechanismus in verschiedenen Positionen;

Fig. 14 eine schematische Aufsicht auf einen Umkehr­ mechanismus;

Fig. 15 eine fragmentarische Seitenansicht des Um­ kehrmechanismus und

Fig. 16 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Poliervorgangs.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen näher beschrieben, die in den Zeichnungen abgebildet sind. Die folgende Ausführungsform der Erfindung kann nicht nur ein Werkstück einer vollständigen Kreisform ver­ arbeiten, sondern auch ein Werkstück mit einer unvoll­ ständigen Kreisform, beispielsweise ein Werkstück 1 einer unvollständigen Kreisform, das mit einer Aus­ richtungsabflachung 2 und abgeschrägten Randabschnitten 3 an den gegenüberliegenden Seiten versehen ist, wie Fig. 4 zeigt.

Das in den Fig. 1 bis 3 abgebildete Kantenpolier­ gerät weist im wesentlichen folgende Teile auf: einen Ladeabschnitt 10 zur Zufuhr von Werkstücken 1, einen Positioniermechanismus 11 zum Anordnen der Werk­ stücke 1 in einer vorbestimmten Warteposition, eine erste Bearbeitungsstufe 12 zum Polieren der abge­ schrägten Randkanten 3 an einer Seite des Werkstücks, eine zweite Bearbeitungsstufe 13 zum Polieren der ab­ geschrägten Randkanten 3 an der anderen Seite des Werk­ stücks 1, einen ersten Übertragungsmechanismus 14 zur fortlaufenden Zufuhr der Werkstücke 1 in der Warte­ position zu der ersten Bearbeitungsstufe 12, einen Umkehrmechanismus zum Umkehren der Oberseite eines Werkstücks 1 nach unten nach Beendigung der Polierbe­ handlung in der ersten Bearbeitungsstufe und zur Zu­ fuhr des umgedrehten Werkstücks 1 zu der zweiten Be­ arbeitungsstufe 13, einen zweiten Übertragungsmecha­ nismus 16 zum Auswerfen des Werkstücks 1 nach Beendigung einer Polierbehandlung in der zweiten Bearbeitungsstufe und einen Entladeabschnitt mit einer Kassette zur Auf­ nahme der polierten Werkstücke 1 von dem zweiten Über­ tragungsmechanismus 16.

Wie aus den Fig. 1 und 5 zu ersehen ist, enthält der Ladeabschnitt 10 einen Hubmechanismus 21 für eine Beschickungskassette 20, die einen Stapel Werk­ stücke 1 in sich enthält, einen Förderer 22 zum Über­ tragen der Werkstücke 1, und einen Schieber 23 zum aufeinanderfolgenden Vorschieben der Werkstücke 1 in der Kassette 20 auf den Förderer 22. Der Hubmechanismus 21 enthält eine Kugelschraube bzw. Gewindespindel 26, die fest an einer Bodenplatte 25 angebracht ist und in Eingriff mit einem Antriebsteil 27 mit einem Zahn­ rad steht, wobei das Antriebsteil 27 drehbar an einem Maschinenrahmen 24 gehalten ist, sowie eine Führungs­ welle 28, die parallel zu der Gewindespindel 26 ver­ läuft und verschieblich an dem Maschinenrahmen 24 ge­ halten ist. Beim Drehen des Antriebsteils 27 durch einen Motor 29 wird die Bodenplatte 25 unter Führung durch die Führungsstange 28 nach oben und unten bewegt. Am unteren Ende der Gewindespindel 26 und der Führungs­ stange 28 ist eine Verbindungsplatte 30 befestigt, die eine Skala 31 mit einer größeren Anzahl von Schlitzen 31a in Längsrichtung in vorgegebenen Intervallen hat. Andererseits ist an dem Maschinenrahmen 24 ein optischer Sensor 32 zum Lesen der Schlitze 31a auf der Skala 31 angeordnet. Somit werden die Schlitze 31a von dem optischen Sensor 32 gelesen, wenn die Kassette 20 stufenweise aus einer oberen, angehobenen Position abgesenkt wird, wobei die Werkstücke 1 nacheinander von dem Schieber 23, der von einem stangenlosen Zylinder 34 bewegt wird, auf den Förderer 22 geschickt werden. In den Fig. 1 und 5 bezeichnet das Bezugszeichen 35 eine Führungsstange, die die Bewegung des stangen­ losen Zylinders 34 führt.

Der Positioniermechanismus 11, der an dem vorderen Ende des Förderers 22 angeordnet ist, enthält, wie die Fig. 6 und 7 zeigen, einen Stopper 40, der an dem Ende des Förderers 22 angeordnet ist, um ein Werk­ stück 1 anzuhalten, das von dem Förderer 22 transpor­ tiert wurde, einen Spannfuttertisch 41, der an einer Werkstückhalteposition angeordnet ist und das Werkstück 1 mit Hilfe von Unterdruck aus einer Vakuumquelle 45 festhalten kann, und mehrere optische Sensoren 44 zum Erfassen einer Orientierungsabflachung 2 des Werkstücks 1. Der Spanntisch 41 ist drehbar am oberen Ende der Stange 42a eines Zylinders 42 befestigt und durch Aus­ fahren und Einfahren der Zylinderstange 42a nach oben und unten bewegbar. Die Stange 42a ist verschieblich in einem Lager 46 gehalten, das an dem Maschinenrahmen 24 befestigt ist. Auf dem Lager 46 ist eine gezahnte Stützscheibe 48 drehbar befestigt, die mit dem Motor 43 über ein Zahnrad 49 gekoppelt ist. Auf der Trag­ scheibe 48 sind Lager 48a befestigt, die Führungsstangen 47 verschieblich halten, die sich von der Unterseite des Spanntisches 41 nach unten erstrecken. Damit ist der Spanntisch 41 durch Betätigung des Zylinders 42 nach oben und unten bewegbar und gleichzeitig von dem Motor 43 über die Tragscheibe 48 drehbar angetrieben.

Wenn demnach ein Werkstück 1 dem Positioniermechanismus 11 zugeführt und an der Position des Stoppers 40 ange­ halten ist, wird der Spanntisch 41 von dem Zylinder 42 angehoben, um das Werkstück 1 festzuspannen bzw. fest­ zuhalten, und langsam gedreht. Sobald dann die Orien­ tierungsabflachung 2 des Werkstücks 1 von den zwei optischen Sensoren 44 erfaßt wird, wird die Drehung des Spanntischs 41 an dieser Position unterbrochen, um das Werkstück 1 in einer vorbestimmten Richtung auszurichten. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks 1 zu verringern, wenn die Orientierungsabflachung 2 von einem der op­ tischen Sensoren 44 erfaßt ist.

Das Werkstück 1, das von dem vorstehend beschriebenen Positioniermechanismus 11 in einer vorbestimmten Posi­ tion angeordnet ist, wird dann der ersten Bearbeitungs­ stufe 12 durch den ersten Übertragungsmechanismus zu­ geführt, der -wie die Fig. 8 und 9 zeigen- durch zwei Greifer 50 gebildet ist, die durch Betätigung eines Zylinders 51 zu öffnen und zu schließen sind, um zwischen sich ein Werkstück 1 an radial gegenüberliegen­ den Umfangsflächen zu halten. Diese Greifer 50 sind an einem Halteteil 52 befestigt, das vertikal bewegbar an einem Zylinder 55 angebracht ist, der seinerseits an einem Gleitbauteil 54 aufwärts und abwärts bewegbar unter Führung einer Führungsstange 56 gehalten ist. Wie in Fig. 8 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, enthält ein Greifer 50 einenlinearen Abschnitt 50a, der in Anlage an die Orientierungsabflachung 2 des Werkstücks 1 gebracht werden kann. Somit kann das Werk­ stück 1 exakt in der vorbestimmten Richtung von den Greifern ausgerichtet werden, die so angeordnet sind, daß sie die Orientierungsabflachung und einen diametral gegenüberliegenden Abschnitt des Werkstücks 1 halten.

Die erste Bearbeitungsstufe 12 enthält, wie die Fi­ guren 1 bis 3 zeigen, einen Indextisch 60, der drehbar an dem Maschinenrahmen 24 gehalten ist, eine Polier­ trommel 61, die in der Mitte des Indextischs von einer Stützsäule 62 angeordnet ist, die sich von dem Maschinenrahmen 24 erstreckt, um eine Trommelwelle 64 an einem Haltearm 63 zu halten, und mehrere Index­ einheiten 65, die in vorbestimmten Abständen auf dem Indextisch 60 angeordnet und in dessen radialer Rich­ tung bewegbar sind und gleichzeitig zur Mitte des Tisches hin um einen vorbestimmten Winkel kippbar sind, um die abgeschrägten Randabschnitte 33 des Werkstücks gegen die Poliertrommel 61 zu pressen, die zwischen oberen und unteren scheibenähnlichen Spannfutterteilen 66 und 67 der jeweiligen Indexeinheit eingespannt sind, um die Randabschnitte zu polieren (Fig. 11). Wie Fig. 10 zeigt, sind die oberen und unteren Spannfutterteile 66 und 67 an ihrem jeweiligen Außenumfang mit einem linearen Abschnitt versehen, und zwar an einer Stelle, die der Orientierungsabflachung des Werkstücks 1 ent­ spricht.

Der Indextisch 60 wird intermittierend angetrieben, um sich jeweils um einen vorbestimmten Winkel zu drehen, der dem Zwischenraum zwischen den benachbarten Index­ einheiten 65 entspricht, und zwar mittels eines Zylin­ ders, eines Verbindungsmechanismus und einer Einweg­ kupplung, die in den Zeichnungen weggelassen sind. Wie die Fig. 2, 10 und 11 zeigen, ist an dem Index­ tisch ein Profilierungsmechanismus mit einer Schiene 70 und einem Gleitstück 71 angeordnet, das in radialer Richtung des Tisches entlang der Schiene 70 verschieb­ lich ist. Ein Hauptteil 65a der Indexeinheit 65 ist um eine horizontale Welle 72 kippbar gehalten, die sich senkrecht zu der Schiene 70 erstreckt, und zwar zwischen zwei aufrechten Tragwänden 71a, die sich von dem Gleitstück 71 nach oben erstrecken. Wie oben be­ reits erwähnt, ist das Teil 65a in radialer Richtung des Indextisches bewegbar und gleichzeitig durch eine Schwenkbewegung um die horizontale Welle 72 in Rich­ tung der Poliertrommel 61 kippbar.

Wie insbesondere Fig. 11 zeigt, ist jede Indexeinheit 65 ständig von einem Gewicht 75 zur Mitte des Index­ tischs 60 hin gezogen, wobei das Gewicht an dem vor­ deren Ende eines Seiles 74 hängt, das um Riemenscheiben 73 geführt ist. Mit Ausnahme einer Indexeinheit in der Werkstück-Übergabeposition 1 (Fig. 1) sind alle Index­ einheiten 65 auf dem Tisch 60 nach innen bewegt und pressen die Werkstücke 1 mit einer vorbestimmten Kraft gegen die Poliertrommel 61. Selbst wenn das Werkstück 1, wie dargestellt, eine unvollständige Kreisform hat, wird jede Indexinheit 65 in radialer Richtung des Index­ tisches 60 entsprechend der Werkstückform bewegt und preßt das Werkstück 1 stets mit derselben, durch das Gewicht 75 vorgegebenen Kraft gegen die Poliertrommel 61.

Die Indexeinheit 65 in der Werkstück-Übergabeposition A wird von einem Nockenmechanismus, der das Werkstück 1 von der Poliertrommel 61 entfernt hält, auf dem Index­ tisch 60 radial nach außen bewegt.

Der vorstehend erwähnte Nockenmechanismus ist, wie Fig. 11 zeigt, durch eine Nockennut (76) gebildet, die an dem Maschinenrahmen 24 nur an der Werkstück-Übergabeposition ausgebildet ist, und durch einen Nockenfolger 77, der an demGleitstück 71 jeder Indexeinheit 65 ausgebildet ist. Wenn eine Indexeinheit 65 in die Werkstück-Über­ gabeposition A durch intermittierende Drehung des Indextisches 60 gedreht ist, gerät der Nockenfolger 77 dieser Indexeinheit 65 in Eingriff mit der Nocken­ nut 76, wodurch die Indexeinheit 65 langsam entlang der Nockennut 76 in Auswärtsrichtung des Indextisches 60 bewegt wird.

Um zu verhindern, daß das obere und das untere Spann­ futterteil 66 und 67 gegen die Poliertrommel 61 an­ stoßen, wenn sie in einem leeren Zustand sind, ist eine Sensoreinrichtung an der Indexeinheit 65 oder an dem Transportmechanismus 14 angeordnet, die die Anwesen­ heit oder Abwesenheit eines Werkstücks zwischen diesen Spannfutterteilen erfaßt. Zu diesem Zweck ist vorzugs­ weise ein Stift 68 vorgesehen, der über die Oberseite des Indextisches 60 in Eingriff mit einem Stopper 71b an dem Teil des Gleitstücks (71) geraten kann, wenn sich kein Werkstück zwischen den Spannfutterteilen 66 und 67 befindet.

Mit Ausnahme der Indexeinheit, die an der Werkstück- Übergabeposition A angeordnet ist, ist jede Index­ einheit 65 ständig in Kipprichtung von einer Spann­ feder 78 beaufschlagt, die zwischen einem Plattenteil 79, das an dem Körper 65a befestigt ist, und der Trag­ wand 71a gespannt ist, wie die Fig. 2 und 13 zeigen, und die den abgeschrägten Abschnitt 3 des Werkstücks 1 gegen die Poliertrommel 61 drückt.

Die Indexeinheit 65 in der Übergabeposition A wird andererseits von einem Kippbeseitigungsmechanismus in einem horizontalen Zustand gehalten, der gemäß Fig. 12 einen Stopper 80, der über einen Tragarm 80a an einer Seite jeder Indexeinheit 65 auf dem Index­ tisch 60 befestigt ist, und einen an dem Plattenteil 79 des Körpers 65a der Indexeinheit 65 befestigten Schwenkblock 81 aufweist. Wenn die in der gekippten Position gemäß Fig. 13 befindliche Indexeinheit 65 in die Werkstück-Übergabeposition A gedreht wird, wobei sie von dem oben beschriebenen Nockenmechanismus nach außen auf dem Indextisch 60 bewegt wird, gerät der Schwenkblock 81 der Indexeinheit 65 in Anlage an den Stopper 80 und wird dadurch gedrückt, um den Körper 65a um die Achse 72 in eine horizontale Lage zu drehen.

An dem Körper 65a jeder Indexinheit 65 ist das untere Spannfutterteil 67 drehbar auf einer Achse 85 gehalten und wird von einem Motor 87 über Zahnräder 86a und 86b gedreht. Ein Lager 88 ist drehbar auf der Basisplatte 65b des Körpers 65 über eine Haltewelle 89 befestigt, und ein oberer Spannfutterarm 90, der an seinem vor­ deren Ende das obere Spannfutterteil 66 drehbar hält, ist drehbar an dem Lager 88 zur Schwenkbewegung um eine horizontale Achse 91 gehalten. Der obere Spann­ futterarm 90 ist an seinem Basisabschnitt mit einer Druckrollenbefestigungsfläche 92 versehen, während das Lagerteil 88 einen Betätigungsarm 93 zum Drehen des Lagerteils 88 um die Welle 89 hat. Der Betätigungs­ block 93 hat einen an seinem vorderen Ende befestigten Betätigungsblock 94.

An der Werkstück-Übergabeposition des Maschinenrahmens 24 sind vertikal und horizontal ein Zylinder 100 zum Herabdrücken des oberen Spannfutterarms und ein Zylinder zum Drehen des Lagerteils befestigt. Die Stange 100a des den oberen Spannfutterarm niederdrückenden Zylinder 100 ist mit einem Verbindungsteil 102 verbunden, das um eine Achse 103 schwenkbar ist und an dem vorderen Ende eine Rolle 104 trägt, die an der vorstehend er­ wähnten Rollenbefestigungsfläche 92 anliegt. Die Stange 101a des Lagerdrehzylinders 101 hat einen Schieber 105, der an dem Block 94 anliegt, um diesen zu drücken.

Beim Ausfahren der Stange 100a des Zylinders 100 wird die Rolle 104 bewegt, um die Fläche 92 an dem Basisend­ abschnitt des Arms 90 niederzudrücken, wodurch letztere um die horizontale Achse 91 schwenkt, und den vorderen Endabschnitt des Arms 90 anhebt, um das Spannfutterteil 66 zu öffnen. Durch Ausfahren der Stange 101a des Zy­ linders 101 wird in diesem Zustand das Lagerteil 88 und damit der obere Spannfutterarm 80 um die Achse 89 gedreht, um das obere Spannfutterteil 66 in eine zurück­ gezogene Position zu bewegen, die durch strichpunktierte Linie in Fig. 10 angedeutet ist. In diesem Zustand wird das polierte Werkstück 1 von dem Umkehrmechanismus 15, der später beschrieben wird, aus der ersten Bearbei­ tungsstufe ausgestoßen, während ein unbehandeltes Werk­ stück 1 von dem ersten Transportmechanismus 14 zugeführt wird. Zur Rückkehr des Armes 90 in die Ausgangsposition sind Rückholfedern 106 und 107 zwischen dem oberen Spann­ futterarm 90 und der Haltewelle 89 und zwischen der Halte­ welle 90 und demKörper 65a angeordnet.

Ein Zerspringen des Werkstücksl, das in der Bearbeitungs­ stufe gegen die Poliertrommel gedrückt wird, kann da­ durch verhindert werden, daß das untere Spannfutter­ teil 67 jeder Indexeinheit 65 einen größeren Durchmesser hat als das obere Spannfutterteil 66, wie Fig. 12 zeigt. Das Werkstück 1 kann gegen Flecken infolge Trockenheit oder gegen Korrosion durch Überdecken der Spannflächen der jeweiligen Spannfutterteile 66 und 67 mit Kissen geschützt werden, die ständig in einem feuchten Zustand gehalten werden.

Die Poliertrommel 61 ist durch Wickeln eines Polier­ kissens um die Umfangsfläche einer Trommel gebildet, und, wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, von einem Motor angetrieben, der zur Vorwärts- und Rückwärtsdrehung um eine vertikale Achse innerhalb einer Trommelwelle 64 angeordnet ist. Die Trommel 61 ist ferner zusammen mit der Trommelwelle 64 in axialer Richtung aufwärts und abwärts bewegbar durch Betätigung einer Hubeinrichtung, die sich innerhalb des Stützarmes 63 befindet. Der Stützarm 63 an der Stützsäule 62 wird von einem Zylinder entlang der Säule 62 angehoben, wenn das Polierkissen ersetzt wird, und ist frei drehbar, um die Poliertrommel 61 in eine optimale Arbeitsposition zu drehen.

Mit Ausnahme eines Werkstückkontaktabschnittes ist der Umfang der Poliertrommel 61 in eine Abdeckung einge­ schlossen, die ein Abspritzen der Polierflüssigkeit verhindert. Die von der Abdeckung abgeschirmte Flüssig­ keit kann gesammelt und wieder zurückgeführt werden, um in einem wirtschaftlichen Betrieb den Verbrauch zu reduzieren.

Wie die Fig. 14 und 15 zeigen, enthält der Umkehr­ mechanismus 15 ein Paar Greifbauteile 110, die an einem Tragbauteil 111 befestigt und durch Betätigung eines Zylinders 112 aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Das Tragbauteil 111 wird von einem Motor 114 an einem Basisteil 113 angetrieben, um die Oberseite nach unten oder umgekehrt um eine Welle 114a zusammen mit einem Werkstück 1 zu drehen, das zwischen den beiden Greiftbauteilen 110 gehalten ist.

Das Basisteil 113 ist an der vertikal bewegbaren Stange 118a eines Zylinders 118 gehalten, der an einem Gleit­ bauteil 117 zur Bewegung entlang einer Schiene 116 auf dem Maschinenrahmen 24 befestigt ist. In den Fi­ guren 14 und 15 bezeichnet das Bezugszeichen 119 eine Führungsstange, die die vertikalen Bewegungen des Basis­ teils 113 führt.

Die zweite Bearbeitungsstufe 13 ist im wesentlichen auf gleiche Weise ausgebildet wie die oben beschriebene erste Bearbeitungsstufe 12, und der zweite Transport­ mechanismus 16 hat denselben Aufbau wie der erste Transportmechanismus 14. Deshalb sind die gemeinsamen Hauptbauteile mit gemeinsamen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung wird verzichtet.

Der Entladebereich 17, der dem Entladen polierter Werk­ stücke 1 dient, enthält, wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, zwei Schienen 121 zur Aufnahme eines Werkstücks 1, das auf dem zweiten Transportmechanismus 16 ergriffen ist, einen Schieber 123 zum Vorschieben eines Werkstücks 1 auf den Schienen 121 in eine Kassette 122, einen Bürsten­ mechanismus 124 zum Waschen des Werkstücks 1, wenn es von dem Schieber 123 in die Kassette 122 gedrückt wird, und eine Kugelschraube bzw. Gewindespindel, an der die Kassette 122 herabhängt, um diese stufenweise beim Empfang eines Werkstücks 1 abzusenken, und das Werk­ stück 1 in eine Reinigungsflüssigkeit einzutauchen. Der Schieber 123 wird von einem stangenlosen Zylinder 126 entlang einer Führungsstange 127 bewegt. Der Bürsten­ mechanismus 124 enthält zwei Rollenbürsten 124a, die drehbar sind und ein Werkstück zwischen sich ergreifen, um dieses zu reinigen.

Bei einem vorstehend beschriebenen Kantenpoliergerät wird ein Werkstück 1, das auf dem Förderer 22 von der Kassette 20 zugeführt ist, an der Position des Stoppers 40 angehalten, woraufhin der Spanntisch 41 von dem Zy­ linder 42 angehoben und dann gedreht wird, nachdem das Werkstück 1 festgespannt ist. Sobald die Ausrichtungs­ abflachung 2 des Werkstücks 1 von dem optischen Sensor 32 erfaßt ist, wird der Spanntisch 41 an dieser Position angehalten, um das Werkstück 1 in einer vorbestimmten Richtung anzuordnen.

Das so ausgerichtete Werkstück 1 wird dann von dem ersten Transportmechanismus 14 der ersten Bearbeitungs­ stufe 12 zur Zufuhr zu einer Indexeinheit 65 in der Werkstück-Übergabeposition A zugeführt. Zu diesem Zeit­ punkt ist die Indexeinheit 65 von dem Nockenmechanismus nach außen auf dem Indextisch 60 bewegt und von dem Kippbeseitigungsmechanismus in einem horizontalen Zustand gehalten. Wenn das Werkstück 1 von dem ersten Transportmechanismus 14 auf das untere Spannfutterteil 67 gefördert ist, wird ferner das obere Spannfutter­ teil 66, das durch Betätigung der Zylinder 100 und 101 geöffnet und in eine zurückgezogene Position ge­ schwenkt war, in eine Greifposition bewegt, um das Werkstück 1 im Zusammenwirken mit dem unteren Spann­ futterteil 67 zu halten. Die Indexeinheiten 65, die sich nicht in der Werkstück-Übergabeposition A befinden, sondern in den Bearbeitungspositionen B bis E, sind um einen vorbestimmten Winkel gekippt, um die abgeschrägten Randabschnitte 3 des Werkstücks 1 der jeweiligen Ein­ heiten gegen die Poliertrommel 61 zu drücken.

Wenn ein Werkstück 1 der Indexeinheit 65 in der Werk­ stück-Übergabeposition zugeführt ist, wird der Index­ tisch 60 um einen vorbestimmten Winkel in der in Fig. 1 durch Pfeil angedeuteten Richtung gedreht, um die Indexeinheiten um jeweils eine Teilung vorzurücken. Die Indexeinheit 65, die das unpolierte Werkstück 1 aufgenommen hat, wird in die erste Bearbeitungsstufe bewegt, während eine Indexeinheit 65 in einer vierten Bearbeitungsposition in die Werkstück-Übergabeposition 1 vorrückt. In diesem Fall wird die Indexeinheit 65 in der Werkstück-Übergabeposition A allmählich zur Mitte des Indextischs 60 in eine erste Bearbeitungsposition B durch die Kraft des Gewichtes 75 unter Führung der Nockennut 76 und des Nockenfolgers 77 des Nockenmecha­ nismus bewegt, und gleichzeitig allmählich in Richtung der Mitte des Indextisches 60 durch die Kraft der Feder 78 unter Führung des Schwenkblocks 81 und Stoppers 80 des Kippverhinderungsmechanismus gekippt, wodurch der abgeschrägte Randabschnitt des Werkstücks 1 gegen die Poliertrommel 61 gedrückt wird. Sowie die Indexeinheit 65 die erste Bearbeitungsposition B erreicht, sind der Nockenfolger 77 und der Schwenkblock 81 voll­ ständig von der Nockennut 76 und dem Stopper 80 ge­ trennt. Wenn andererseits die Indexeinheit 65 in der vierten Bearbeitungsposition E in die Werkstück-Über­ gabeposition A bewegt wird, wird sie allmählich zum äußeren Ende des Indextischs 60 durch Eingriff des Nockenfolgers 77 in die Nockennut 76 bewegt und gleich­ zeitig durch Anlage des Schwenkblocks 81 an den Stopper 80 des Kippaufhebungsmechanismus in eine horizontale Lage geschwenkt.

Auf diese Weise werden die schrägen Randabschnitte 3 des Werkstücks 1, das drehbar von dem oberen und dem unteren Spannfutterteil 66 und 67 der Indexeinheit 65 ergriffen ist, in der ersten bis vierten Bearbeitungs­ position B bis E gegen die drehende Poliertrommel 61 gedrückt, um einer Polierbehandlung unterzogen zu werden. In der Zwischenzeit wird das polierte Werk­ stück 1 der Indexeinheit 65 in der Werkstück-Übergabe­ position A von dem Umkehrmechanismus 15 ausgestoßen, woraufhin ein unpoliertes Werkstück 1 auf die vor­ stehend beschriebene Weise von dem ersten Transport­ mechanismus 14 zugeführt wird. Zu dieser Zeit werden das Werkstück 1 und die Poliertrommel 61 beide im Uhr­ zeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn gedreht, wobei die Drehrichtung jedesmal umgekehrt wird, wenn der Index­ tisch 60 um eine Teilung gedreht wird.

Der Grund dafür, daß die Drehrichtungen des Werkstücks 1 und der Poliertrommel 61 auf die vorstehend be­ schriebene Weise umgedreht werden, ist folgendermaßen.

Wenn das Werkstück 1 und die Poliertrommel 61 in Drehung versetzt sind, wird der Bereich des Werkstücks 1, der in Gleitkontakt mit der Poliertrommel 61 steht, entlang des gewölbten Abschnitts des Werkstücks 1 ver­ lagert, wie Fig. 16 zeigt. Beim Erreichen eines Endes 2a der geradlinigen Orientierungsabflachung 2 des Werk­ stücks 1 wird es jedoch schwierig für die Indexeinheit 65, ihre Bewegung dieser Veränderung der Form in einem ausreichenden Maße anzupassen, wodurch der Kontakt zwischen dem Werkstück 1 und der Poliertrommel 61 an dem Endabschnitt 2a der Orientierungsabflachung 2 ver­ lorengeht, was einen unzureichenden Poliergrad zur Folge hat. Aus diesem Grund werden die Drehrichtungen des Werkstücks 1 und der Poliertrommel 61 umgekehrt, wodurch das Werkstück 1 von dem Endabschnitt 2a wieder poliert wird.

Das Werkstück 1 kann während des Poliervorgangs mit konstanter Geschwindigkeit gedreht werden, jedoch ist es wünschenswert, eine niedrigere Drehgeschwindigkeit des Werkstücks anzuwenden, wenn die Orientierungsab­ flachung 2 poliert wird, im Vergleich zu der Drehge­ schwindigkeit beim Polieren anderer Umfangsabschnitte des Werkstücks.

Das von dem Umkehrmechanismus 15 ausgeworfene Werkstück 1 wird von den Greifbauteilen 110 mit der Oberseite nach unten gedreht und einer Indexeinheit 65 zugeführt, die sich in der Werkstück-Übergabeposition für die zweite Bearbeitungsstufe 13 befindet.

In der zweiten Bearbeitungsstufe 13 wird der abge­ schrägte Randabschnitt der anderen Seite des Werk­ stücks 1 gegen die Poliertrommel 61 gepreßt und er­ fährt auf dieselbe Weise eine Polierbehandlung, wie die in der ersten Bearbeitungsstufe der Fall ist.

Nach Beendigung des Poliervorgangs beider Seiten des Werkstücks 1 wird dieses in der Werkstück-Übergabe­ position 1 von der Indexeinheit 65 ausgeworfen, und zwar von dem zweiten Transportmechanismus 16, und auf die Schiene 121 in dem Entladebereich 17 gelegt. Danach wird das Werkstück 1 von dem Schieber 123 ent­ lang der Schiene 121 gedrückt und nach dem Waschen durch den Bürstenmechanismus 124 in die Kassette 122 gedrückt, die stufenweise abgesenkt wird, um das Werk­ stück 1 in eine Reinigungsflüssigkeit einzutauchen.

Der Kippwinkel α (Fig. 12) der Indexeinheit 65 hängt von demNeigungswinkel β (Fig. 4B) desWerkstücks 1 ab. Durch Auswahl eines Kippwinkels α, bei dem sowohl der abgeschrägte Abschnitt 3 und ein Teil der Seiten­ fläche 4 des Werkstücks 1 auf der Seite des abgeschrägten Abschnitts 3 gleichzeitig infolge der Nachgiebigkeit des Polierkissens auf der Trommel 1 poliert werden, wird es möglich, das Polieren der Seitenfläche 4 gleich­ zeitig mit der ersten und der zweiten Polierbehandlung der abgeschrägten Abschnitte vor und nach Umkehr des Werkstücks 1 auszuführen.

Das erfindungsgemäße Kantenpoliergerät kann nicht nur Werkstücke einer unvollständigen Kreisform mit einer Orientierungsabflachung polieren, sondern auch Werkstücke anderer Formen, beispielsweise einer vollständigen Kreisform, einer elliptischen oder rechteckigen Form oder beliebiger Formen. Bei der Bearbeitung von Werkstücken einer vollständigen Kreisform kann die Funktion des Sensors 44 des Posi­ tioniermechanismus 11 abgeschaltet oder eliminiert sein, falls dies zweckmäßig ist, wobei ein Werkstück in einer vorgegebenen Position durch Anlage gegen einen gewölbten Abschnitt 40a des Stoppers 40 ange­ halten wird.

Claims (14)

1. Kantenpoliergerät, gekennzeichnet durch
einen Ladeabschnitt (10) zur Zufuhr von Werkstücken (1) mit abgeschrägten Randabschnitten (3) an gegen­ überliegenden Seiten,
einen Positioniermechanismus (11) zum Anordnen der Werkstücke in einer vorbestimmten Warteposition, eine erste und eine zweite Bearbeitungsstufe (12, 13) jeweils mit einem Indextisch (60), der intermittierend über einen vorbestimmten Winkel drehbar ist, mehreren Indexeinheiten (65) jeweils mit einer Motor-getriebenen Werkstückspanneinrichtung, wobei die Indexeinheiten in vorbestimmten Winkelintervallen um den Drehmittelpunkt des Indextisches herum angeordnet sind, und mit einer Poliertrommel (61) in der Drehmitte des Indextischs, die von einem Motor gedreht wird, wobei jede Index­ einheit durch Drehung des Indextischs um die Polier­ trommel umläuft und ein abgeschrägter Abschnitt eines Werkstücks auf der Spanneinrichtung gegen die Polier­ trommel gedrückt wird,
einen ersten Transportmechanismus (14) zum aufeinander­ folgenden Transport der Werkstücke in der Warteposition zu den Indexeinheiten in der ersten Bearbeitungsstufe,
einen Umkehrmechanismus (15) zum aufeinanderfolgenden Umkehren der Seiten der Werkstücke von oben nach unten nach Beendigung einer Polierbehandlung des abgeschrägten Randabschnitts in der ersten Bearbeitungsstufe,
einen zweiten Transportmechanismus (16) zum aufeinander­ folgenden Ausbringen der Werkstücke nach Beendigung einer Polierbehandlung an dem abgeschrägten Randabschnitt in der zweiten Bearbeitungsstufe und
einen Entladeabschnitt (17) zum Entladen polierter Werkstücke, die von dem zweiten Transportmechanismus empfangen sind.

2. Kantenpoliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positioniermechanismus (11) einen drehbaren Spanntisch (41) zum lösbaren Halten eines Werkstücks zur Zufuhr zu der Warteposition und eine Sensoreinrich­ tung (44) aufweist, um eine Orientierungsabflachung (2) des Werkstücks (1) zu erfassen und die Drehung des Spanntischs an einer Position zu stoppen, wo die Orien­ tierungsabflachung erfaßt ist.

3. Kantenpoliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Indexeinheit (65) in der ersten und der zweiten Bearbeitungsstufe (12, 13) eine Haltewand, die entlang einer sich in radialer Richtung des Indextisches erstreckenden Schiene bewegbar ist, und einen Körper (65a) mit der Spanneinrichtung auf­ weist, der kippbar an der Haltewand befestigt ist, daß die Indexeinheit (65) und der Körper (65a) in Richtung der Mitte des Indextisches und in der Kipp­ richtung beaufschlagt sind, wodurch der abgeschrägte Abschnitt (3) eines Werkstücks (1) gegen die Polier­ trommel (61) gedrückt wird mit Ausnahme einer Index­ einheit in einer Werkstück-Übergabeposition (A), und daß die Indexeinheit in der Werkstück-Übergabeposition durch eine Trageinrichtung zum äußeren Rand des Index­ tisches hin bewegt wird, wobei der Körper (65a) von einem Kippbeseitigungsmechanismus in eine horizontale Lage versetzt wird.

4. Kantenpoliergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Körper (65a) in eine Kipprichtung beauf­ schlagende Einrichtung eine Feder aufweist, die zwi­ schen demKörper (65a) und der Tragwand gespannt ist.

5. Kantenpoliergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Indexeinheit (65) in Richtung der Mitte des Indextisches (60) zwängende Einrichtung ein Gewicht (75) aufweist, das an dem vorderen Ende eines Seiles (74) befestigt ist, dessen Basisende an der Indexeinheit angebracht ist.

6. Kantenpoliergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Indextisch (65) einen Stift (68) aufweist, der in eine vorstehende Position bewegbar ist, wenn von der Spanneinrichtung des Indextisches kein Werk­ stück ergriffen ist, wodurch die Bewegung der Index­ einheit begrenzt ist, um zu verhindern, daß die Spann­ einrichtung gegen die Poliertrommel (61) anstößt.

7. Kantenpoliergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung, die die Indexeinheit zum äußeren Rand des Indextisches hin bewegt, eine Nocken­ nut (76) und einen Nockenfolger (77) an einem Teil der Indexeinheit aufweist, wobei die Nockennut und der Nockenfolger ineinander eingreifen, wenn die Index­ einheit (65) sich in der Werkstück-Übergabeposition (A) befindet.

8. Kantenpoliergerät nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippbeseitigungsmechanismus der Indexeinheit einen an dem Indextisch (60) befestigten Stopper (80) und einem an dem Körper (65a) befestigten Schwenkblock (81) aufweist, der in Anlage an den Stopper gerät, um den Körper (65a) in eine horizontale Lage zu ver­ setzen, wenn die Indexeinheit in die Werkstück-Über­ gabeposition gedreht und in Richtung des äußeren Um­ fangs des Indextisches bewegt wird.

9. Kantenpoliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück-Spanneinrichtung auf der Index­ einheit (65) ein oberes und ein unteres kreisförmiges Spannteil (66, 67) aufweist, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, um ein Werkstück an entgegengesetzten Seiten zu halten.

10. Kantenpoliergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Spannteil (67) einen größeren Durch­ messer hat als das obere Spannteil.

11. Kantenpoliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungen der Werkstückspanneinrichtung an der Indexeinheit und der Poliertrommel jedesmal um­ gedreht werden, wenn der Indextisch (60) um eine Teilung gedreht wird.

12. Kantenpoliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Transportmechanismus (14, 16) jeweils zwei Greifer (50) haben, die von einem Betätigungsorgan zu öffnen und zu schließen sind, um ein Werkstück (1) an radial gegenüberliegenden Umfangs­ flächen zu halten.

13. Kantenpoliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrmechanismus mit zwei Greifern (50) versehen ist, die von einem Betätigungsorgan zu öffnen und zu schließen und gleichzeitig mit der Oberseite nach unten zu drehen sind, um ein Werkstück (1) an radial gegenüberliegenden Umfangsflächen zu halten.

14. Kantenpoliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladeabschnitt (17) einen Bürstenmechanismus (124) zum Reinigen der polierten Werkstücke, eine Werkstück-Aufnahmekassette (122), die bei Aufnahme eines Werkstücks stufenweise abgesenkt werden kann, und ein Bad mit einer Reinigungsflüssigkeit aufweist, in die die Kassette eingetaucht werden kann.