DE4031163C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Polieren abgeschrägter Randabschnitte an gegenüberliegenden Seiten, von Halbleiterplatten, Glasscheiben, Quarzscheiben und dergleichen Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Halbleiterplatten wie Siliciumplatten haben normalerweise Ränder, die abgeschrägt sind, um ein Abplatzen an den Rändern und eine Wölbung mit epitaxialem Wachstum zu verhindern. Nach der Ausbildung der Abschrägung, bei der Diamantschleifkörner für den Schleifvorgang verwendet werden, verbleibt häufig eine Bearbeitungsfehlerschicht auf dem Werkstück und verursacht die folgenden Probleme. Eine derartige Bearbeitungsfehlerschicht, die nach einem Abschleifvorgang zurückbleibt, fördert die sogenannte Kristallgleiterscheinung infolge der Wärmespannung, die sich aus wiederholten Wärmebehandlungen ergibt, wobei zwischen den verschiedenen Prozessen Randabschnitte durch Auf­ prall auf einer Quarzplatte, auf der das Werkstück transportiert wird, zerbrechen können, was zu Ausschuß führt mit der Folge einer Produktionsverringerung.

Aus diesem Grund ist es üblich, solche Bearbeitungsfehler­ 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 verteilen und die Plattencharakteristika verschlechtern.

Dieses Problem wird von dem Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung durch Entwicklung einer Maschine zum Spiegelpolieren abgeschrägter Randabschnitte von Platten beseitigt, die in der EP 03 08 134 A2 offenbart ist. Diese vorbekannte Kantenpoliermaschine enthält einen Ladeabschnitt zur Zufuhr von Werkstücken mit einem Positioniermechanismus zum Anordnen der Werkstücke in einer vorbestimmten Warteposition, einen Bearbeitungsbereich mit einem Spanntisch, auf dem jeweils ein einziges Werkstück befestigt wird, dessen beide abgeschrägte Randabschnitte gleichzeitig von zwei Polierringen bearbeitet werden, die in Anlage an das Werkstück vorgeschoben werden können, wobei die die abgeschrägten Randabschnitte verbindende Randkante von einer ebenfalls vorschiebbaren Poliertrommel poliert wird, und eine Transporteinrichtung, die mit zwei im rechten Winkel angeordneten Armen das bearbeitete Werkstück einem Entlade­ abschnitt zuführt und gleichzeitig ein neues Werkstück auf dem Spanntisch anordnet. Diese Kantenpoliermaschine kann jeweils nur ein einziges Werkstück bearbeiten, so daß sie nicht zur wirtschaftlichen Bearbeitung einer großen Anzahl von Werkstücken geeignet ist.

Aus der US 38 34 083 und dem JP-Abstract 60-242951 A sind ferner Poliermaschinen bekannt, die einen Drehtisch mit mehreren Aufnahmeeinheiten aufweisen, so daß auf dem Drehtisch gleichzeitig mehrere Werkstücke bearbeitet werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Poliermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiter zu entwickeln, daß sie dazu geeignet ist, eine große Anzahl von Werkstücken mit hoher Produktivität zu bearbeiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Poliermaschine enthält im wesentlichen einen Ladeabschnitt zur Zufuhr von Werkstücken mit jeweils abgeschrägten Randabschnitten an gegenüberliegenden Seiten, einen Positioniermechanismus zur Zufuhr der Werkstücke zu einer vorbestimmten Warteposition, eine erste und eine zweite Bearbeitungsstation mit jeweils einem Drehtisch, der über einen vorbestimmten Winkel intermittierend drehbar ist, mehrere Aufnahmeeinheiten, die jeweils eine motorgetriebene Werkstückspanneinrichtung aufweisen und in vorbestimmten Winkelabständen um die Drehmitte des Drehtisches angeordnet sind, und ferner eine Poliertrommel in der Drehmitte des Drehtisches, die von einem Motor gedreht wird, wobei jede Aufnahmeeinheit durch Drehung des Drehtisches um die Poliertrommel umläuft und abgeschrägte Randabschnitte eines Werkstücks auf der Spanneinrichtung gegen die Poliertrommel drückt, einen ersten Transport­ mechanismus zum aufeinanderfolgenden Transportieren der Werkstücke aus der Warteposition zu einer Aufnahmeeinheit in der ersten Bearbeitungsstation, einen Umkehrmechanismus zur Umkehr des Werkstücks mit der Oberseite nach unten nach Beendigung der Polierbearbeitung der abge­ schrägten Randabschnitte in der ersten Bearbeitungsstation, einen zweiten Transportmechanismus zum Austragen des Werkstücks nach Beendigung einer Polierbearbeitung an den abgeschrägten Randabschnitten in der zweiten Bearbeitungsstation und einen Entladeabschnitt zum Entladen polierter Werkstücke aus der Maschine.

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

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jede Aufnahmeeinheit in der ersten und der zweiten Bearbeitungsstation durch zwei Tragwände, die mittels eines Schlittens entlang einer sich in radialer Richtung des Drehtisches erstreckenden Schiene bewegbar sind, und eine Konsole gebildet, die die oben erwähnte Spanneinrichtung hat und kippbar an der Haltewand befestigt ist. Die Aufnahmeeinheit und der Körper werden zur Mitte des Drehtisches hin und in Kipprichtung gezwängt, wodurch die abgeschrägten Abschnitte eines Werkstücks gegen die Poliertrommel gedrückt werden, mit Ausnahme der Aufnahmeeinheit, die sich in der Werkstück- Übergabeposition befindet. In der Werkstück-Übergabeposition wird die Aufnahmeeinheit durch ein Kurvengetriebe zum äußeren Rand des Dreh­ tisches bewegt, während die Lage der Konsole von einer Schwenkeinrichtung hori­ zontal eingestellt wird.

Die Einrichtung, die die Konsole in die Kipprichtung beaufschlagt, wird von einer Zugfeder gebildet, die zwischen dem Körper und der Tragwand gespannt ist, und die Einrichtung, die jede Aufnahmeeinheit zur Mitte des Drehtisches hin beaufschlagt, ist durch ein Gewicht gebildet, das an dem vorderen Ende eines Seiles befestigt ist, dessen hinteres Ende an der Aufnahmeeinheit angebracht ist.

Der Drehtisch ist mit einem beweglichen, mit einem Anschlag am Schlitten zusammenwirkenden Stift versehen, der verhindert, daß die Werkstückspanneinrichtung gegen die Poliertrommel anstößt, wenn kein Werkstück in der Werkstückspanneinrichtung ergriffen ist, wodurch die Bewegung der Aufnahmeeinheit eingespannt ist.

Das Kurvengetriebe, welches die Aufnahmeeinheit zum äußeren Rand des Drehtisches hin transportiert, wird von einer ortsfest angeordneten Führungsnut und einer mit der Aufnahmeeinheit verbundenen, in die Führungsnut eingreifenden Tastrolle gebildet.

Die zur Kippbeseitigung angeordnete Schwenkeinrichtung der Aufnahmeeinheit ist durch einen an dem Drehtisch befestigten Anschlag und einen an der schwenkbaren Konsole befestigten Gegenanschlag gebildet. Wenn die Aufnahmeeinheit in die Werkstück-Übergabeposition und gleichzeitig zum äußeren Rand des Drehtisches hin bewegt wird, gerät der Gegenanschlag in Anlage an den Anschlag und versetzt die Konsole in eine horizontale Lage.

Die Werkstücksspanneinrichtung auf der Aufnahmeeinheit wird durch eine obere und eine untere kreisförmige Spannbacke gebildet, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Die untere Spannbacke hat vorzugsweise einen größeren Durchmesser als die obere Spannbacke, um zu verhindern, daß das Werkstück zerbricht, was anderenfalls auftreten könnte, wenn es gegen die Poliertrommel gedrückt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Poliermaschine;

Fig. 2 die Vorderansicht der Poliermaschine aus Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Poliermaschine aus Fig. 1;

Fig. 4A die Draufsicht auf eine zu polierende Platte;

Fig. 4B einen fragmentarischen Schnitt durch die Platte aus Fig. 4A;

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Lade­ einrichtung;

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf einen Positioniermechanismus;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht des Positioniermechanismus aus Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf eine Transporteinrichtung;

Fig. 9 eine schematische Seitenansicht der Transport­ einrichtung aus Fig. 8;

Fig. 10 eine schematische Draufsicht auf eine Aufnahme­ einheit;

Fig. 11 einen Schnitt durch die Aufnahmeeinheit aus Fig. 10;

Fig. 12 und 13 Seitenansichten einer Schwenkeinrichtung in verschiedenen Positionen;

Fig. 14 eine schematische Draufsicht auf eine Wendeeinrichtung;

Fig. 15 eine fragmentarische Seitenansicht der Wendeeinrichtung aus Fig. 14 und

Fig. 16 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines mit der erfindungsgemäßen Maschine durchzuführenden Poliervorgangs.

Die folgende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine kann nicht nur ein Werkstück mit einer vollständigen Kreisform verarbeiten, sondern auch ein Werkstück mit einer unvollständigen Kreisform, beispielsweise ein Werkstück 1, das mit einer Orientierungsabflachung 2 und abgeschrägten Randabschnitten 3 an den gegenüberliegenden Seiten versehen ist, wie Fig. 4 zeigt.

Die in den Fig. 1 bis 3 abgebildete Poliermaschine weist im wesentlichen folgende Teile auf: einen Ladeabschnitt 10 zur Zufuhr von Werkstücken 1 einen Positioniermechanismus 11 zum Anordnen der Werkstücke 1 in einer vorbestimmten Warteposition, eine erste Bearbeitungsstation 12 zum Polieren der abgeschrägten Randkanten 3 an einer Seite des Werkstücks, eine zweite Bearbeitungsstation 13 zum Polieren der ab­ geschrägten Randkanten 3 an der anderen Seite des Werkstücks 1, einer ersten Transporteinrichtung 14 zur fortlaufenden Zufuhr der Werkstücke 1 aus der Warteposition zu der ersten Bearbeitungsstation 12, eine Wendeeinrichtung 15 zum Umkehren der Oberseite eines Werkstücks 1 nach unten nach Beendigung der Polierbearbeitung in der ersten Bearbeitungsstation 12 und zur Zufuhr des umgedrehten Werkstücks 1 zu der zweiten Be­ arbeitungsstation 13, eine zweite Transporteinrichtung 16 zum Auswerfen des Werkstücks 1 nach Beendigung einer Polierbearbeitung in der zweiten Bearbeitungsstation 13 und einen Entladeabschnitt mit einer Kassette zur Aufnahme der polierten Werkstücke 1 von der zweiten Transporteinrichtung 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 Werkstücke 1 in sich enthält, einen Förderer 22 zum Übertragen der Werkstücke 1, und einen Schieber 23 zum aufeinanderfolgenden Verschieben der Werkstücke 1 in der Kassette 20 auf den Förderer 22. Der Hubmechanismus 21 enthält eine Gewindespindel 26, die fest an einer Bodenplatte 25 angebracht ist und in Eingriff mit einem Antriebsteil (Mutter) 27 mit einem Zahnrad steht, wobei das Antriebsteil 27 drehbar an einem Maschinenrahmen 24 gehalten ist, sowie zwei Führungsstangen 28, die parallel zu der Gewindespindel 26 verlaufen und verschieblich an dem Maschinenrahmen 24 geführt sind. Beim Drehen des Antriebsteils 27 durch einen Motor 29 wird die Bodenplatte 25 unter Führung durch die Führungsstangen 28 nach oben und unten bewegt. Am unteren Ende der Gewindespindel 26 und der Führungsstangen 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 stangenlosen 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 Anschlag 40, der an dem Ende des Förderers 22 angeordnet ist, um ein Werkstück 1 anzuhalten, das von dem Förderer 22 transportiert 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 zwei optische Sensoren 44 zum Erfassen der Orientierungsabflachung 2 des Werkstücks 1. Der Spanntisch 41 ist drehbar am oberen Ende der Kolbenstange 42a eines Zylinders 42 befestigt und durch Ausfahren und Einfahren der Kolbenstange 42a nach oben und unten bewegbar. Die Kolbenstange 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 einem Motor 43 über ein Zahnrad 49 gekoppelt ist. Auf der Stützscheibe 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 Anschlags 40 angehalten ist, wird der Spanntisch 41 von dem Zylinder 42 angehoben, um das Werkstück 1 festzuspannen bzw. festzuhalten, und langsam gedreht. Sobald dann die Orientierungsabflachung 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 optischen Sensoren 44 erfaßt ist.

Das Werkstück 1, das von dem vorstehend beschriebenen Positioniermechanismus 11 in einer vorbestimmten Position angeordnet ist, wird dann der ersten Bearbeitungsstation 12 durch die erste Transporteinrichtung 14 zugeführt, die - wie die Fig. 8 und 9 zeigen - durch zwei Greiferbacken 50 gebildet ist, die durch Betätigung einer Kolbenzylindereinheit 51 zu öffnen und zu schließen sind, um zwischen sich ein Werkstück 1 an radial gegenüberliegenden Umfangsflächen zu halten. Diese Greiferbacken 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. Das Gleitbauteil 54 ist entlang einer Schiene 53 verschieblich, die an dem Maschinenrahmen 24 angeordnet ist. Wie in Fig. 8 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, enthält eine der Greiferbacken 50 einen linearen Abschnitt 50a, der in Anlage an die Orientierungsabflachung 2 des Werkstücks 1 gebracht werden kann. Somit kann das Werkstück 1 exakt in der vorbestimmten Richtung von den Greiferbacken 50 ausgerichtet werden, die so angeordnet sind, daß sie die Orientierungsabflachung und einen diametral gegenüberliegenden Abschnitt des Werkstücks 1 halten.

Die erste Bearbeitungsstation 12 enthält, wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, einen Drehtisch 60, der drehbar an dem Maschinenrahmen 24 gehalten ist, eine Polier­ trommel 61, die in der Mitte des Drehtischs 60 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 Aufnahmeeinheiten 65, die in vorbestimmten Abständen auf dem Drehtisch 60 angeordnet und in dessen radialer Richtung bewegbar sind und gleichzeitig zur Mitte des Drehtisches 60 hin um einen vorbestimmten Winkel kippbar sind, um die abgeschrägten Randabschnitte 3 des Werkstücks 1 gegen die Poliertrommel 61 zu pressen, die zwischen oberen und unteren scheibenähnlichen Spannbacken 66 und 67 der jeweiligen Aufnahmeeinheit 65 eingespannt sind, um die Randabschnitte zu polieren (Fig. 11). Wie Fig. 10 zeigt, sind die oberen und unteren Spannbacken 66 und 67 an ihrem jeweiligen Außenumfang mit einem linearen Abschnitt versehen, und zwar an einer Stelle, die der Orientierungsabflachung 2 des Werkstücks 1 entspricht.

Der Drehtisch 60 wird intermittierend angetrieben, um sich jeweils um einen vorbestimmten Winkel zu drehen, der dem Zwischenraum zwischen den benachbarten Aufnahmeeinheiten 65 entspricht, und zwar mittels eines Zylinders, eines Verbindungsmechanismus und einer Einwegkupplung, die in den Zeichnungen weggelassen sind. Wie die Fig. 2, 10 und 11 zeigen, ist an dem Drehtisch 60 ein Profilierungsmechanismus mit einer Schiene 70 und einem Schlitten 71 angeordnet, der in radialer Richtung des Drehtisches 60 entlang der Schiene 70 verschieblich ist. Eine schwenkbare Konsole 65a der Aufnahmeeinheit 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 Schlitten 71 nach oben erstrecken. Wie oben bereits erwähnt, ist die schwenkbare Konsole 65a in radialer Richtung des Drehtisches 60 bewegbar und gleichzeitig durch eine Schwenkbewegung um die horizontale Welle 72 in Richtung der Poliertrommel 61 kippbar.

Wie insbesondere Fig. 11 zeigt, ist jede Aufnahmeeinheit 65 ständig von einem Gewicht 75 zur Mitte des Drehtischs 60 hin gezogen, wobei das Gewicht 75 an dem vorderen Ende eines Seiles 74 hängt, das um Riemenscheiben 73 geführt ist. Mit Ausnahme einer Aufnahmeeinheit 65 in der Werkstück-Übergabeposition A (Fig. 1) sind alle Aufnahme­ einheiten 65 auf dem Drehtisch 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 Aufnahmeeinheit 65 in radialer Richtung des Drehtisches 60 entsprechend der Werkstücksform bewegt und preßt das Werkstück 1 stets mit derselben, durch das Gewicht 75 vorgegebenen Kraft gegen die Poliertrommel 61.

Die Aufnahmeeinheit 65 in der Werkstück-Übergabeposition A wird von einem Kurvengetriebe 76, 77, welches das Werkstück 1 von der Poliertrommel 61 entfernt hält, auf dem Drehtisch 60 radial nach außen bewegt.

Das vorstehend erwähnte Kurvengetriebe 66, 67 ist, wie Fig. 11 zeigt, durch eine Führungsnut 76 gebildet, die an dem Maschinenrahmen 24 nur an der Werkstück-Übergabeposition A ausgebildet ist, und durch eine Tastrolle 77, die an dem Gleitstück 71 jeder Aufnahmeeinheit 65 ausgebildet ist. Wenn eine Aufnahmeeinheit 65 in die Werkstück-Über­ gabeposition A durch intermittierende Drehung des Drehtisches 60 gedreht ist, gerät die Tastrolle 77 dieser Aufnahmeeinheit 65 in Eingriff mit der Führungsnut 76, wodurch die Aufnahmeeinheit 65 langsam entlang der Führungsnut 76 in Auswärtsrichtung des Drehtisches 60 bewegt wird.

Um zu verhindern, daß die obere und die untere Spannbacke 66 und 67 gegen die Poliertrommel 61 anstoßen, wenn sie in einem leeren Zustand sind, ist eine Sensoreinrichtung an der Aufnahmeeinheit 65 oder an dem Transportmechanismus 14 angeordnet, die die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Werkstücks 1 zwische den Spannbacken erfaßt. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise ein Stift 68 vorgesehen, der über die Oberseite des Drehtisches 60 in Eingriff mit einem Anschlag 71b an dem Teil des Schlittens 71 geraten kann, wenn sich kein Werkstück zwischen den Spannbacken 66 und 67 befindet.

Mit Ausnahme der Aufnahmeeinheit 65, die an der Werkstück- Übergabeposition A angeordnet ist, ist jede Aufnahmeeinheit 65 ständig in Kipprichtung von einer Spannfeder 78 beaufschlagt, die zwischen einem Plattenteil 79, das zwischen der Konsole 65a und der Tragwand 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 Aufnahmeeinheit 65 in der Übergabeposition A wird andererseits von einer Schwenkeinrichtung zur Kippbeseitigung in einem horizontalen Zustand gehalten, die gemäß Fig. 12 einen Anschlag 80, der über einen Tragarm 80a an einer Seite jeder Aufnahmeeinheit 65 auf dem Drehtisch 60 befestigt ist, und einen an dem Plattenteil 79 der schwenkbaren Konsole 65a der Aufnahmeeinheit 65 befestigten Gegenanschlag 81 aufweist. Wenn die in der gekippten Position gemäß Fig. 13 befindliche Aufnahmeeinheit 65 in die Werkstück-Übergabeposition A gedreht wird, wobei sie von dem oben beschriebenen Kurvengetriebe 76, 77 nach außen auf dem Drehtisch 60 bewegt wird, gerät der Gegenanschlag 81 der Aufnahmeeinheit 65 in Anlage an den Anschlag 80 und wird dadurch gedrückt, um die schwenkbare Konsole 65a um die Achse 72 in eine horizontale Lage zu drehen.

An der schwenkbaren Konsole 65a jeder Aufnahmeeinheit 65 ist die untere Spannbacke 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 der schwenkbaren Konsole 65a über eine Haltewelle 89 befestigt, und ein oberer Spannfutterarm 90, der an seinem vorderen Ende die obere Spannbacke 66 drehbar hält, ist drehbar an dem Lager 88 zur Schwenkbewegung um eine horizontale Achse 91 gehalten. Der obere Spannfutterarm 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 Betätigungsarm 93 hat einen an seinem vorderen Ende befestigten Betätigungsblock 94.

An der Werkstück-Übergabeposition A des Maschinenrahmens 24 sind vertikal und horizontal ein Zylinder 100 zum Herabdrücken des oberen Spannfutterarms 90 und ein Zylinder 101 zum Drehen des Lagerteils 88 befestigt. Die Kolbenstange 100a des den oberen Spannfutterarm 90 niederdrückenden Zylinders 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 erwähnten Rollenbefestigungsfläche 92 anliegt. Die Kolbenstange 101a des Zylinders 101 hat einen Schieber 105, der an dem Block 94 anliegt, um diesen zu drücken.

Beim Ausfahren der Kolbenstange 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 die Spannbacke 66 zu öffnen. Durch Ausfahren der Kolbenstange 101a des Zylinders 101 wird in diesem Zustand das Lager 88 und damit der obere Spannfutterarm 90 mit der Welle 89 gedreht, um die obere Spannbacke 66 in eine zurückgezogene Position zu bewegen, die durch strichpunktierte Linie in Fig. 10 angedeutet ist. In diesem Zustand wird das polierte Werkstück 1 von der Wendeeinrichtung 15, die später beschrieben wird, aus der ersten Bearbeitungsstation 12 ausgestoßen, während ein unbehandeltes Werkstück 1 von der ersten Transporteinrichtung 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 Haltewelle 89 und der schwenkbaren Konsole 65a angeordnet.

Ein Zerspringen des Werkstücks 1, das in der Bearbeitungsstufe gegen die Poliertrommel gedrückt wird, kann dadurch verhindert werden, daß die untere Spannbacke 67 jeder Aufnahmeeinheit 65 einen größeren Durchmesser hat als die obere Spannbacke 66, wie Fig. 12 zeigt. Das Werkstück 1 kann Flecken infolge Trockenheit oder gegen Korrosion durch Überdecken der Spannflächen der Spannbacken 66 und 67 mit Kissen geschützt werden, die ständig in einem feuchten Zustand gehalten werden.

Die Poliertrommel 61 ist durch Wickeln eines Polierkissens 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 Poliertrommel 61 ist ferner zusammen mit der Trommelwelle 64 in axialer Richtung aufwärts und abwärts bewegbar durch Betätigung einer Hubeinrichtung, die sich innerhalb des Haltearmes 63 befindet. Der Haltearm 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 eingeschlossen, die ein Abspritzen der Polierflüssigkeit verhindert. Die von der Abdeckung abgeschirmte Flüssigkeit kann gesammelt und wieder zurückgeführt werden, um in einem wirtschaftlichen Betrieb den Verbrauch zu reduzieren.

Wie die Fig. 14 und 15 zeigen, enthält die Wende­ einrichtung 15 ein Paar Greifbacken 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 Greifbacken 110 gehalten ist.

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

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

Der Entladebereich 17, der dem Entladen polierter Werkstücke 1 dient, enthält, wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, zwei Schienen 121 zur Aufnahme eines Werkstücks 1, das auf der zweiten Transporteinrichtung 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 Gewindespindel 125, an der die Kassette 122 herabhängt, um diese stufenweise beim Empfang eines Werkstücks 1 abzusenken, und das Werkstück 1 in eine Reinigungsflüssigkeit in einem Reinigungsflüssigkeitsbad 18 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 der vorstehend beschriebenen Poliermaschine wird ein Werkstück 1, das auf dem Förderer 22 von der Kassette 20 zugeführt ist, an der Position des Anschlags 40 angehalten, woraufhin der Spannfuttertisch 41 von dem Zylinder 42 angehoben und dann gedreht wird, nachdem das Werkstück 1 festgespannt ist. Sobald die Orientierungs­ abflachung 2 des Werkstücks 1 von dem optischen Sensor 32 erfaßt ist, wird der Spannfuttertisch 41 an dieser Position angehalten, um das Werkstück 1 in einer vorbestimmten Richtung anzuordnen.

Das so ausgerichtete Werkstück 1 wird dann von der ersten Transporteinrichtung 14 der ersten Bearbeitungsstation 12 zur Zufuhr zu einer Aufnahmeeinheit 65 in der Werkstück-Übergabeposition A zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Aufnahmeeinheit 65 von dem Kurvengetriebe 76, 77 nach außen auf dem Drehtisch 60 bewegt und von der Schwenkeinrichtung in einem horizontalen Zustand gehalten. Wenn das Werkstück 1 von der ersten Transporteinrichtung 14 auf die untere Spannbacke 67 gefördert ist, wird ferner die obere Spannbacke 66, die durch Betätigung der Zylinder 100 und 101 geöffnet und in eine zurückgezogene Position geschwenkt war, in eine Greifposition bewegt, um das Werkstück 1 im Zusammenwirken mit der unteren Spannbacke 67 zu halten. Die Aufnahmeeinheiten 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 Einheiten gegen die Poliertrommel 61 zu drücken.

Wenn ein Werkstück 1 der Aufnahmeeinheit 65 in der Werkstück- Übergabeposition A zugeführt ist, wird der Drehtisch 60 um einen vorbestimmten Winkel in der in Fig. 1, durch Pfeil angedeuteten Richtung gedreht, um die Aufnahmeeinheiten 65 um jeweils eine Teilung vorzurücken. Die Aufnahmeeinheit 65, die das unpolierte Werkstück 1 aufgenommen hat, wird in die erste Bearbeitungsstation 12 bewegt, während eine Aufnahmeeinheit 65 in einer vierten Bearbeitungsposition E in die Werkstück-Übergabeposition 1 vorrückt. In diesem Fall wird die Aufnahmeeinheit 65 in der Werkstück-Übergabeposition A allmählich zur Mitte des Drehtischs 60 in eine erste Bearbeitungsposition B durch die Kraft des Gewichtes 75 unter Führung der Führungsnut 76 und der Tastrolle 77 des Kurvengetriebes 76, 77 bewegt, und gleichzeitig allmählich in Richtung der Mitte des Drehtisches 60 durch die Kraft der Feder 78 unter Führung des Schwenkblocks 81 und Anschlag 80 der Schwenkeinrichtung gekippt, wodurch der abgeschrägte Randabschnitt 3 des Werkstücks 1 gegen die Poliertrommel 61 gedrückt wird. Sowie die Aufnahmeeinheit 65 die erste Bearbeitungsposition B erreicht, sind die Tastrolle 77 und der Gegenanschlag 81 vollständig von der Führungsnut 76 und dem Anschlag 80 getrennt. Wenn andererseits die Aufnahmeeinheit 65 in der vierten Bearbeitungsposition E in die Werkstück-Übergabeposition A bewegt wird, wird sie allmählich zum äußeren Ende des Drehtischs 60 durch Eingriff der Tastrolle 77 in die Führungsnut 76 bewegt und gleichzeitig durch Anlage des Gegenanschlags 81 an den Anschlag 80 der Schwenkeinrichtung in eine horizontale Lage geschwenkt.

Auf diese Weise werden die schrägen Randabschnitte 3 des Werkstücks 1, das drehbar von der oberen und der unteren Spannbacke 66 und 67 der Aufnahmeeinheit 65 ergriffen ist, in der ersten bis vierten Bearbeitungs­ position B bis E gegen die drehende Poliertrommel 61 gedrückt, um einer Polierbearbeitung unterzogen zu werden. In der Zwischenzeit wird das polierte Werkstück 1 der Aufnahmeeinheit 65 in der Werkstück-Übergabe­ position A von der Wendeeinrichtung 15 ausgestoßen, woraufhin ein unpoliertes Werkstück 1 auf die vorstehend beschriebene Weise von der ersten Transport­ einrichtung 14 zugeführt wird. Zu dieser Zeit werden das Werkstück 1 und die Poliertrommel 61 beide im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn gedreht, wobei die Drehrichtung jedesmal umgekehrt wird, wenn der Drehtisch 60 um eine Teilung gedreht wird.

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

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 verlagert, wie Fig. 16 zeigt. Beim Erreichen eines Endes 2a der geradlinigen Orientierungsabflachung 2 des Werkstücks 1 wird es jedoch schwierig für die Aufnahmeeinheit 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 verloren­ geht, 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 1 anzuwenden, wenn die Orientierungsabflachung 2 poliert wird, im Vergleich zu der Drehgeschwindigkeit beim Polieren anderer Umfangsabschnitte des Werkstücks 1.

Das von der Wendeeinrichtung 15 ausgeworfene Werkstück 1 wird von den Greifbacken 110 mit der Oberseite nach unten gedreht und einer Aufnahmeeinheit 65 zugeführt, die sich in der Werkstück-Übergabeposition für die zweite Bearbeitungsstation 13 befindet.

In der zweiten Bearbeitungsstation 13 wird der abgeschrägte Randabschnitt der anderen Seite des Werkstücks 1 gegen die Poliertrommel 61 gepreßt und erfährt auf dieselbe Weise eine Polierbearbeitung, wie sie in der ersten Bearbeitungsstation der Fall ist.

Nach Beendigung des Poliervorgangs beider Seiten des Werkstücks 1 wird dieses in der Werkstück-Übergabeposition 1 von der Aufnahmeeinheit 65 ausgeworfen, und zwar von der zweiten Transporteinrichtung 16, und auf die Schiene 121 in dem Entladebereich 17 gelegt. Danach wird das Werkstück 1 von dem Schieber 123 entlang der Schiene 121 gedrückt und nach dem Waschen durch den Bürstenmechanismus 124 in die Kassette 122 gedrückt, die stufenweise abgesenkt wird, um das Werkstück 1 in eine Reinigungsflüssigkeit in dem Reinigungsflüssigkeitsbad 128 einzutauchen.

Der Kippwinkel α (Fig. 12) der Aufnahmeeinheit 65 hängt von dem Neigungswinkel β (Fig. 4B) des Werkstücks 1 ab. Durch Auswahl eines Kippwinkels α, bei dem sowohl der abgeschrägte Abschnitt 3 und ein Teil der Seitenfläche 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 Seitenflächen 4 gleichzeitig mit der ersten und zweiten Polierbearbeitung der abgeschrägten Abschnitte vor und nach Umkehr des Werkstücks 1 auszuführen.

Die erfindungsgemäße Poliermaschine 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 angehalten wird.

Claims (11)

1. Maschine zum Polieren abgeschrägter Randabschnitte an gegenüberliegenden Seiten von Halbleiterplatten, Glasscheiben, Quarzscheiben und dergl. Werkstücken mit
einem Ladeabschnitt zur Zufuhr der Werkstücke,
einem Positioniermechanismus zum Anordnen der Werkstücke in einer vorbestimmten Warteposition,
einem Bearbeitungsbereich mit einer Werkstückspanneinrichtung und einer von einem Motor drehangetriebenen Poliertrommel und
einer Transporteinrichtung zum aufeinanderfolgenden Transport der Werkstücke aus der Warteposition zu dem Bearbeitungsbereich und zum Ausbringen der Werkstücke nach Beendigung der Polier­ bearbeitung, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bearbeitungsbereich eine erste und eine zweite Bearbeitungs­ station (12; 13) jeweils mit einem Drehtisch (60), der in vorbestimmten Winkelabständen arretierbar ist, und mehreren darauf angeordneten, jeweils mit einer motorgetriebenen Werkstückspanneinrichtung (66, 67) versehenen Aufnahmeeinheiten (65) für die Werkstücke (1) aufweist, wobei die Aufnahmeeinheiten (65) in festen Winkelabständen um den Dreh­ mittelpunkt des Drehtisches (60) herum angeordnet sind und sich in der Drehmitte jedes Drehtisches (60) jeweils eine Poliertrommel (61) befindet,
und daß die Transporteinrichtung eine zwischen der ersten (12) und der zweiten Bearbeitungsstation (13) angeordnete Wendeeinrichtung (15) für die Werkstücke (1) umfaßt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Aufnahmeeinheit (65) in der ersten und der zweiten Bearbeitungsstation (12; 13) zwei Tragwände (71a), die mittels eines Schlittens (71) entlang einer sich in radialer Richtung des Drehtisches (60) erstreckenden Schiene (70) bewegbar sind, und eine schwenkbare Konsole (65a) mit der Werkstückspanneinrichtung (66, 67) aufweist, die kippbar an den Tragwänden (71a) befestigt ist, daß die Aufnahmeeinheit (65) und die schwenkbare Konsole (65a) mit in Richtung der Mitte des Drehtisches (60) und in der Kipprichtung wirkenden Kräften beaufschlagt sind, wodurch der abgeschrägte Abschnitt (3) eines Werkstücks (1) gegen die Poliertrommel (61) gedrückt wird mit Ausnahme einer in einer Werkstück- Übergabeposition (A) positionierten Aufnahmeeinheit (65), und daß die in der Werkstück-Übergabeposition (A) positionierte Aufnahmeeinheit (65) durch ein Kurvengetriebe (76, 77) zum äußeren Rand des Drehtisches (60) hin bewegt wird, wobei die schwenkbare Konsole (65a) von einer Schwenkeinrichtung in eine horizontale Lage versetzt wird.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die schwenkbare Konsole (65a) in die Kipprichtung beaufschlagende Kraft durch eine Feder (78) erzeugt wird, die zwischen der schwenkbaren Konsole (65a) und einer der Tragwände (71a) gespannt ist.

4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aufnahmeeinheit (65) zur Mitte des Drehtisches (60) hin ziehende Kraft durch ein Gewicht (75) erzeugt wird, das an dem vorderen Ende eines Seiles (74) befestigt ist, dessen hinteres Ende an der Aufnahmeeinheit (65) angebracht ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (60) einen beweglichen, mit einem Anschlag (71b) am Schlitten (71) zusammenwirkenden Stift (68) aufweist, der verhindert, daß die Werkstückspanneinrichtung (66, 67) gegen die Poliertrommel (61) anstößt, wenn in der Werkstückspanneinrichtung (66, 67) des Drehtisches (60) kein Werkstück eingespannt ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurvengetriebe, welches die Aufnahmeeinheit (65) zum äußeren Rand des Drehtisches (60) hin bewegt, eine ortsfest angeordnete Führungsnut (76) und eine mit der Aufnahmeeinheit verbundene, in die Führungsnut (76) eingreifende Tastrolle (77) aufweist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkeinrichtung der Aufnahmeeinheit (65) einen an dem Drehtisch (60) befestigten Anschlag (80) und einen an der schwenkbaren Konsole (65a) befestigten Gegenanschlag (81) aufweist, der bei Anlage an dem Anschlag (80) die schwenkbare Konsole (65a) in einer horizontalen Lage hält.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück-Spanneinrichtung (66, 67) auf der Auf­ nahmeeinheit (65) eine obere (66) und eine untere kreisförmige Spannbacke (67) aufweist, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Spannbacke (67) einen größeren Durchmesser hat als die obere Spannbacke (66).

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungen der Werkstückspanneinrichtung (66, 67) und der Poliertrommel (61) jedesmal umgekehrt werden, wenn der Drehtisch (60) um eine Teilung weiter­ gedreht wird.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeeinrichtung (15) mit zwei Greiferbacken (50) versehen ist, die von einer Kolbenzylindereinheit (51) zu öffnen und zu schließen sind, um ein Werkstück (1) an radial gegenüber­ liegenden Umfangsflächen zu halten.