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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schleifmaschine, genauer
bezieht sie sich auf eine Schleifmaschine, die eine Form einer Schleiffläche einer
Schleifplatte steuern kann, so daß genau Werkstücke geschliffen
werden können.
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Schleifmaschinen
sind weit verbreitet benutzt worden zum Schleifen, Polieren oder
Läppen von
Werkstücken,
z.B. Halbleiterwafern, Glas, Kristallen. Eine herkömmliche
Schleifmaschine ist in 5 gezeigt. Eine Schleifplatte 12 wird
von einem Plattenhalter 14 gehalten, und der Plattenhalter 14 ist auf
einer Basis 50 vorgesehen. Die Schleifplatte 12 ist
an dem Plattenhalter 14 durch Schrauben befestigt. Der
Plattenhalter 14 ist drehbar durch ein Lager 52 gelagert,
so daß der
die Schleifplatte 12 haltende Plattenhalter 14 sich
in Bezug auf die Basis 50 drehen kann. Eine Drehwelle 18 ist
an dem Plattenhalter 14 befestigt und mit einem Antriebsmechanismus, z.B.
einem Motor verbunden. Der Antriebsmechanismus dreht den Plattenhalter 14 zusammen
mit der Schleifplatte 12. Eine obere Fläche (eine Schleiffläche) der
Schleifplatte 12 ist mit einem Schleifleinen 13 bedeckt,
so daß Werkstücke poliert
werden.
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Eine
Halteeinheit 30 hält
und preßt
die Werkstücke,
z.B. Halbleiterwafer auf die Schleifplatte 12. Die Werkstücke werden
auf einer Bodenfläche
einer Saugplatte 32 der Halteeinheit 30 angesaugt
und gehalten. Durch Drehen der Halteeinheit 30 und der Schleifplatte 12 können die
Werkstücke
poliert werden. Schmirgelpulveremulsion wird zu dem Schleifleinen 13 aus
einer Düse 34 geliefert.
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Es
sei angemerkt, daß das
Bezugszeichen 10 für
eine Schleifeinheit steht, die die Schleifplatte 12, das
Schmirgelleinen 13 und den Plattenhalter 14 enthält.
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Ein
Beispiel einer solchen Maschine ist in
EP 860 238 A offenbart, die die Schleifmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 offenbart.
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Damit
die Oberflächen
der Werkstücke
hochgradig glatt gemacht werden, muß die Flachheit der Schleiffläche der
Schleifplatte 12 hoch sein. In einigen Fällen steht
die Schleiffläche
der Schleifplatte 12 ein wenig vor oder ist vertieft je
nach Werkstücken. Zum
Verbessern der Flachheit der Schleiffläche der Schleifplatte wird
die Genauigkeit des Abtragens der Schleifplatte höher gemacht,
die Dicke der Schleifplatte wird dicker gemacht oder die Schleifplatte
wird aus einem widerstandsfähigen
Material hergestellt. Andererseits steht die Schleiffläche der
Schleifplatte vor oder ist vertieft durch Einstellen des Druckes
von Wasser zum Kühlen
der Schleifplatte.
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Reibungswärme wird
erzeugt zwischen der Schleiffläche
der Schleifplatte und den Werkstücken, so
daß sich
die Schleifplatte durch die Reibungswärme ausdehnt. Zum Verhindern
der Wärmeausdehnung
der Schleifplatte wird Kühlwasser
in Wasserpfade zwischen der Schleifplatte und dem Plattenhalter eingeführt. Zum
Beispiel offenbart das Japanische Patentblatt 10-235552 eine Poliermaschine,
bei der eine Schleiffläche
einer Schleifplatte durch Einstellen des Druckes von Kühlwasser
vorsteht, das durch Wasserpfade zwischen der Schleifplatte und einem Plattenhalter
fließt.
Das Japanische Patentblatt 11-307486 offenbart eine Schleifmaschine,
bei der eine Form einer Schleiffläche vorstehend gesteuert wird
durch Einstellen des Druckes von Kühlwasser, das durch Rohre zwischen
einer Schleiffläche
und einem Plattenhalter läuft.
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6 zeigt
Wasserpfade 40, die auf einer oberen Fläche des Plattenhalters 14 gebildet
sind. Ein Einlaß 45 von
Kühlwasser
ist an einem Zentrum des Plattenhalters 14 gebildet. Die
Oberfläche
des Plattenhalters 14 ist in sechs Sektoren unterteilt,
und ein Zickzack-Wasserpfad 40 ist in jedem der Sektoren
gebildet. Ein Auslaß 46 des
Kühlwassers
ist in jedem der Sektoren gebildet. Die Auslässe 46 sind nahe dem
Einlaß 45 angeordnet.
Das Kühlwasser läuft von
dem Zentrum zu einem äußeren Kantenteil des
Plattenhalters 14, kehrt dann zu dem Zentrum über die
Wasserpfade 40 zurück.
Das so zurückgekehrte
Kühlwasser
wird zu dem Zentrum von den Auslässen 46 ausgegeben.
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7 zeigt
eine Schnittansicht der Schleifeinheit 10. Ein Wasserpfad 42 zum
Liefern des Kühlwassers
und ein Wasserpfad 44 zum Ausgeben des Kühlwassers
sind in der Drehwelle 18 gebildet. Die Wasserpfade 42 und 44 sind
mit einem Wasserliefer/Ausgabemechanismus (nicht gezeigt) über einen Verteiler
(nicht gezeigt) verbunden.
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In 7 sind
die Wasserpfade 40 zwischen der Schleifplatte 12 und
dem Plattenhalter 14 gebildet.
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In 7 sind
die Wasserpfade 40 zwischen der Schleifplatte 12 und
dem Plattenhalter 14 gebildet, so daß die Form der Schleiffläche der
Schleifplatte 12 durch Steuern des Druckes des Kühlwassers
gesteuert werden kann, das durch die Auslaßpfade 40 läuft. In
dem Fall einer kleinen Schleifplatte jedoch, deren äußerer Durchmesser
ungefähr
50 cm ist, verformt sich die Schleiffläche kaum, so daß des schwierig
ist, die Form der Schleiffläche
durch Steuern des Druckes des Kühlwassers
zu steuern. Bei der in 7 gezeigten herkömmlichen
Schleifeinheit 10 sind die Schleifplatte 12 und
der Plattenhalter 14 ohne die Wasserpfade 40 integriert,
so daß es schwierig
ist, die Schleifplatte 12 zu verformen.
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Bei
der in dem Japanischen Patentblatt 10-235552 offenbarten Poliermaschine
läuft das Kühlwasser
zwischen Flächen
der Schleifplatte und des Plattenhalters, aber eine äußere Kante
der Schleifplatte ist an dem Plattenhalter befestigt. Mit dieser
Struktur verformt sich die Schleifplatte kaum.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die oben beschriebenen Nachteile der herkömmlichen Schleifmaschinen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schleifmaschine
vorzusehen, die eine Form einer Schleiffläche einer kleinen Schleifplatte
steuern kann, so daß präzise Werkstücke abgetragen
werden.
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Folglich
weist die Schleifmaschine der vorliegenden Erfindung die Merkmale
von Anspruch 1 auf.
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Typischerweise
wird die Schleifplatte von dem Plattenhalter mit dem ersten und
dem zweiten O-Ring gehalten, die entsprechend auf den beiden Seiten
der Schleifplatte vorgesehen sind. Mit dieser Struktur kann die
Schleifplatte leicht verformt werden, so daß die Form der Schleiffläche leicht
gesteuert werden kann durch Einstellen des Druckes eines Fluids
zum Kühlen
der Schleifplatte. Weiter ist die Zone zwischen der Schleifplatte
und dem Plattenhalter bevorzugt eng durch die O-Ringe geschlossen, so daß das Fluid,
das von dem Fluidlie fer/Ausgabemechanismus geliefert wird, sicher
in der Zone gehalten werden kann.
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Bei
der Schleifmaschine kann eine Position des ersten O-Ringes in der
oberen Fläche
der Schleifplatte der des zweiten O-Ringes in der unteren Fläche davon
entsprechen. Mit dieser Struktur kann die Schleifplatte leicht verformt
werden, so daß die Form
der Schleiffläche
leicht gesteuert werden kann.
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Bei
der Schleifmaschine kann das befestigte Eingriffsteil enthalten:
einen
ersten befestigen Abschnitt, der an dem Plattenhalter befestigt
ist; und
einen erstreckten Abschnitt, der sich nach innen von der
inneren Umfangsfläche
des befestigten Eingriffsteils erstreckt und die äußere Kante
der Schleifplatte bedeckt.
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Bei
der Schleifmaschine kann ein Stufenabschnitt in der äußeren Kante
der Schleifplatte gebildet sein, und der Stufenabschnitt kann von
dem erstreckten Abschnitt des befestigten Eingriffsteils gehalten
sein.
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Bei
der Schleifmaschine kann die Schleifplatte aus einer Keramik hergestellt
sein. Durch Verwenden der Keramikschleifplatte kann eine Wärmeverformung
der Schleifplatte verhindert werden, und die Form der Schleiffläche kann
genau durch Einstellen des Druckes eines Fluids zum Kühlen der
Schleifplatte gesteuert werden.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun als Beispiele beschrieben
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
Schnittansicht einer Schleifplatte und eines Plattenhalters einer
Schleifmaschine einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Schnittansicht der Schleifplatte ist, deren Schleiffläche nach
oben vorsteht;
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3 eine
Teilschnittansicht eines befestigten Eingriffsteils ist, das mit
der Schleifplatte in Eingriff steht;
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4 eine
Draufsicht einer Schleifplatte ist, die mit dem befestigten Eingriffsteil
in Eingriff steht;
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5 eine
Erläuterungsansicht
der herkömmlichen
Schleifmaschine ist;
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6 eine
Draufsicht des herkömmlichen Plattenhalters
ist; und
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7 eine
Schnittansicht der herkömmlichen
Schleifplatte und des herkömmlichen
Plattenhalters ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun im einzelnen unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Schnittansicht einer Schleifplatte 12 und eines Plattenhalters 14 einer
Schleifmaschine der vorliegenden Ausführungsform. Die Schleifmaschine
der vorliegenden Ausführungsform weist
auch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) zum Drehen des Plattenhalters 14 zusammen mit
der Schleifplat te 12 und eine Halteeinheit (nicht gezeigt)
zum Halten von Werkstücken,
z.B. Halbleiterwafern, auf, wie bei der herkömmlichen Schleifmaschine. Weiter
kann ein Mechanismus zum Halten der Schleifplatte nicht nur auf
die Poliermaschine zum Polieren einer Seite eines Werkstückes (siehe 5)
sondern auch auf eine Poliermaschine zum Polieren beider Seiten
eines Werkstückes,
einer Läppmaschine,
usw. angewendet werden.
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In 1 ist
die Schleifplatte 12 in eine kreisförmige Scheibe gebildet und
aus einer Aluminiumkeramik hergestellt. Ein äußerer Durchmesser der Schleifplatte 12 beträgt 504 mm;
die Dicke davon beträgt
20 mm. Bei der herkömmlichen
Schleifmaschine ist die gesamte untere Fläche der Schleifplatte auf dem
Plattenhalter durch Schrauben befestigt. Andererseits ist bei der
vorliegenden Ausführungsform
ein befestigtes Eingriffsteil 20 an einer äußeren Kante des
Plattenhalters 14 befestigt, und eine äußere Kante der Schleifplatte 12 steht
in Eingriff mit dem befestigten Eingriffsteil 20, so daß die Schleifplatte 12 auf dem
Plattenhalter 14 gehalten ist.
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4 ist
eine Draufsicht der Schleifplatte 12, die von dem befestigten
Eingriffsteil 20 gehalten ist. Die ganze äußere Kante
der Schleifplatte 12 steht in Eingriff mit dem befestigten
Eingriffsteil 20. Das befestigte Eingriffsteil 20 ist
in eine Ringform gebildet und kann mit einer festen Breite in Eingriff
stehen. Das befestigte Eingriffsteil 20 ist an dem Plattenhalter 14 durch
Schrauben 21 befestigt. Durch Befestigen des Eingriffsteils 20 an
dem Plattenhalter 14 wird die äußere Kante der Schleifplatte 12 vertikal
zwischen dem befestigten Eingriffsteil 20 und dem Plattenhalter 14 geklemmt,
so daß die
Schleifplatte 12 von dem Plattenhalter 14 gehalten
wird.
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3 ist
eine vergrößerte Teilschnittansicht des
befestigten Eingriffsteils 20, das die Schleifplatte 12 auf
dem Plattenhalter 14 hält.
Eine Schnittform des befestigen Eingriffsteils 20 ist eine
L-Form. Das befestigte Eingriffsteil 20 enthält nämlich: einen
befestigten Abschnitt 20a, der vertikal an dem Plattenhalter 14 befestigt
ist; und einen erstreckten Abschnitt 20b, der nach innen
von einer inneren Umfangsfläche 20c des
befestigten Eingriffsteils 20 erstreckt ist. Der erstreckte
Abschnitt 20b bedeckt die äußere Kante der Schleifplatte 12.
Eine kreisförmige Rille 23a ist
in einer unteren Fläche 20d des
erstreckten Abschnittes 20b gebildet, die einer oberen
Fläche 12d der
Schleifplatte 12 zugewandt ist. Ein erster O-Ring 22a ist
in die kreisförmige
Rille 23a eingepaßt.
Ein unterer Teil des ersten O-Rings 22a steht von der unteren
Fläche 20g des
erstreckten Abschnittes 20b vor.
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Ein
kreisförmiger
Stufenabschnitt 12a ist entlang des oberen Kantenabschnittes
der Schleifplatte 12 gebildet. Der äußerste Teil der oberen Fläche 12d ist
niedriger als die anderen Teile. Der äußerste Teil der oberen Fläche 12d ist
mit dem erstreckten Abschnitt 20b des befestigten Eingriffsteils 20 bedeckt. Bei
der vorliegenden Ausführungsform
beträgt
die Niveaudifferenz "h" zwischen der Schleiffläche 12c der Schleifplatte 12 und
einer oberen Fläche
des befestigten Eingriffsteils 20 ungefähr 2 mm in dem Zustand des
Eingriffs der Schleifplatte 12 mit dem befestigten Eingriffsteil 20.
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In 3 ist
eine kreisförmige
Rille 23b in einer oberen Fläche 14a des Plattenhalters 14 gebildet.
Der zweite O-Ring 22b ist in die kreisförmige Rille 23b eingepaßt. Ein
oberer Teil des zweiten O-Ringes 22b steht nach oben an
der oberen Fläche 14a des
Plattenhalters 14 vor.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
entspricht eine Position des ersten O-Ringes 22a auf der oberen
Fläche 12d der
Schleifplatte 12 der des zweiten O-Ringes 22b auf
der unteren Fläche
davon. Kontaktpositionen des ersten und des zweiten O-Ringes 22a und 22b sind
nämlich
auf einer vertikalen Linie "VL" vorgesehen. Mit
dieser Struktur sind die obere Fläche und die untere Fläche der
Schleifplatte 12 an den gleichen Positionen gelagert.
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Da
der untere Teil des ersten O-Ringes 22a und der obere Teil
des zweiten O-Ringes 22b entsprechend von der unteren Fläche 20d des
erstreckten Abschnittes 20b bzw. der oberen Fläche 14a des Plattenhalters 14 vorstehen,
ist die Schleifplatte 12 durch die O-Ringe 22a und 22b ohne
Kontaktieren der Flächen 20d und 14a geklemmt.
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Eine äußere Umfangsfläche 12b der
Schleifplatte 12 ist von einer inneren Umfangsfläche 20c des
befestigten Eingriffsteils 20 getrennt. Wie nämlich in 1 gezeigt
ist, ist die Schleifplatte 12 von den O-Ringen 22a und 22b geklemmt
und gehalten, und die äußere Umfangsfläche 12b der
Schleifplatte 12 ist von der inneren Umfangsfläche 20c des
festen Eingriffsteils 20 getrennt. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
kontaktieren nur die O-Ringe 22a und 22b die Schleifplatte 12.
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Wenn
die Schleifplatte 12 an den Plattenhalter 14 angebracht
wird, wird zuerst der zweite O-Ring 22b in die kreisförmige Rille 23b des
Plattenhalters 14 eingepaßt, und die Schleifplatte 12 wird
auf den Plattenhalter 14 angebracht. Andererseits wird
der erste O-Ring 22a in die kreisförmige Rille 23a des
befestigten Eingriffsteils 20 eingepaßt. Dann wird das befestigte
Eingriffsteil 20 an den Plattenhalter 14 unter
Einstellung der Position angebracht. Schließlich wird das befes tigte Eingriffsteil 20 an
dem Plattenhalter 14 durch Schrauben 21 befestigt.
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Wenn
die Schleifplatte 12 auf den Plattenhalter 14 angebracht
wird, wird die Position der Schleifplatte 12 so eingestellt,
daß die äußere Umfangsfläche 12b der
Schleifplatte 12 von der inneren Umfangsfläche 20c des
befestigten Eingriffsteils 20 getrennt ist.
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Durch
Halten der Schleifplatte 12, wie in 1 gezeigt
ist, kontaktieren nur die O-Ringe 22a und 22b die
obere Fläche
und die untere Fläche
der Schleifplatte 12.
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Wie
in 1 gezeigt ist sind Fluidpfade 40 Rillen,
die in der oberen Fläche
des Plattenhalters 14 gebildet sind. Bei der vorliegenden
Ausführungsform ist
eine Zone, die die Fluidpfade 40 enthält, durch die untere Fläche der
Schleifplatte 12, die obere Fläche des Plattenhalters 14 und
die O-Ringe 22a und 22b eingeschlossen, so daß Fluid,
z.B. Kühlwasser
in die Zone eingeführt
wird. Das Fluid kann leicht in den Fluidpfaden 40 fließen, aber
der Fluiddruck wird gleichförmig
in der Zone ausgeübt.
Daher können
die Fluidpfade 40 weggelassen werden.
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Da
der zweite O-Ring 22b zwischen der Schleifplatte 12 und
dem Plattenhalter 14 vorgesehen ist, ist die Zone sicher
von der Außenseite
abgedichtet, und der Fluiddruck in der Zone kann aufrecht erhalten
werden.
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Eine
Drehwelle 18 lagert drehbar den Plattenhalter 14 und
die Schleifplatte 12. Ein Wasserpfad 42 zum Liefern
des Kühlwassers
und ein Wasserpfad 44 zum Ausgeben des Kühlwassers
sind in der Drehwelle 18 gebildet. Die Wasserpfade 42 und 44 sind mit
einem Wasserliefer-Ausgabemechanismus 48 verbunden, der das
Kühlwasser
liefert und ausgibt. Mit dieser Struktur steht der Wasserliefer-Ausgabemechanismus 48 in
Verbindung mit der Zone, die von der Schleifplatte 12,
dem Plattenhalter 14 und dem zweiten O-Ring 22b eingeschlossen
ist. Der Wasserliefer-Ausgabemechanismus 48 kann
den Wasserdruck (den Fluiddruck) in der Zone einstellen.
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In 1 liefert
der Wasserliefer-Ausgabemechanismus 48 das Kühlwasser
zu der Zone und gibt dasselbe von der Zone aus. Der Wasserdruck
in der Zone beträgt
0 kPa. Da der Wasserdruck nicht ausgeübt wird, ist die Schleiffläche 12c der
Schleifplatte 12 etwas niedergedrückt. Bei der vorliegenden Ausführungsform
beträgt
die Tiefe des Niederdrückens
an dem Zentrum der Schleiffläche 12c in
Bezug auf die äußere Kante
davon 70 μm.
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Andererseits
steht in dem Fall des Erhöhens des
Wasserdruckes in der Zone auf 100 kPa die Schleiffläche 12c der
Schleifplatte 12 etwas vor. Bei der vorliegenden Ausführungsform
beträgt
die Höhe des
Vorstehens an dem Zentrum der Schleifplatte 12c in Bezug
auf die äußere Kante
davon 10 μm.
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In 2 ist
der Wasserdruck in der Zone, die von der Schleifplatte 12,
dem Plattenhalter 14 und dem zweiten O-Ring 22b eingeschlossen
ist, erhöht. Durch
Erhöhen
des Wasserdruckes in der Zone wird die Schleifplatte 12 nach
oben gebogen, so daß die Schleiffläche 12c nach
oben vorsteht.
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Wie
oben beschrieben wurde, ist die Schleifplatte 12 aus der
Keramik hergestellt. Daher kann die Schleiffläche 12c der Schleifplatte 12 durch
Einstellen des Wasserdruckes in der Zone gesteuert werden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist die Schleifplatte 12 die kleine Schleifplatte, deren äußerer Durchmesser
504 mm beträgt.
Herkömmlicherweise
ist es schwierig, die kleine Schleifplatte durch Einstellen des
Druckes des Kühlwassers
zu verformen. Bei der vorliegenden Ausführungsform kontaktieren nur
die O-Ringe 22a und 22b die obere Fläche 12d und
die untere Fläche 12e der
kleinen Schleifplatte 12, und die äußere Umfangsfläche 12b der Schleifplatte 12 ist
von dem befestigten Eingriffsteil 20 getrennt, die Form
der Schleiffläche
der kleinen Schleifplatte 12 kann effektiv gesteuert werden.
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Der
zweite O-Ring 22b dichtet wasserdicht die Zone ab, in der
das Kühlwasser
geliefert wird, und klemmt die Schleifplatte mit dem ersten O-Ring 22a. Da
die O-Ringe 22a und 22b, die die Schleifplatte 12 klemmen,
aus einem elastischen Material hergestellt sind, ist die Schleifplatte 12 elastisch
von den O-Ringen 22a und 22b gehalten.
Wie oben beschrieben wurde, kontaktieren nur die O-Ringe 22a und 22b die Schleifplatte 12,
so daß die
O-Ringe 22a und 22b als Schwenkpunkte tätig sind.
Daher kann die Schleifplatte 12 leicht verformt werden.
Weiter ist die Schleifplatte 12 elastisch durch die O-Ringe 22a und 22b gehalten,
so daß die
Schleifplatte 12 leicht verformt werden kann.
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Die
O-Ringe 22a und 22b sind entlang der äußeren Kante
der Schleifplatte 12 angeordnet, und die durch die Schleifplatte 12,
den Plattenhalter 14 und den O-Ring 22b eingeschlossene
Zone ist der geschlossene eine Raum. Mit dieser Struktur kann die
Schleiffläche 12c der
Schleifplatte 12 symmetrisch vorstehen oder niedergedrückt sein
in Bezug auf das Zentrum durch Einstellen des Wasserdruckes in der
Zone.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Schleifplatte 12 von nur den O-Ringen 22a und 22b gehalten,
und der Druck des Kühlwassers
in der Zone wird eingestellt. Daher kann die Form der Schleiffläche 12c der
Schleifplatte gesteuert werden. Bei der Schleifmaschine der vorliegenden
Ausführungsform
werden die Werkstücke,
die von der Halteeinheit 30 gehalten sind, auf die Schleifplatte 12 wie bei
der herkömmlichen
Maschine gepreßt,
die in 5 gezeigt ist. Die Preßkraft der Halteeinheit 30, die
auf die Schleifplatte 12 ausgeübt wird, beträgt ungefähr 30 kPa,
sie ist viel kleiner als der Druck des Kühlwassers in der Zone. Die
Preßkraft
der Halteeinheit 30 beeinflußt nicht schlecht die Verformung
der Schleifplatte 12.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
ist die Schleifplatte 12 aus der Keramik hergestellt, aber
die Schleifplatte der vorliegenden Erfindung ist nicht auf Keramiken
begrenzt. In dem Fall des Benutzens der Keramikschleifplatte treten
jedoch nicht Wärmeverformung
und Wärmeausdehnung
der Schleifplatte durch die Reibungswärme zwischen den Werkstücken und
dem Schleifleinen der Schleifplatte auf.
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Die
Form der Schleiffläche
der Schleifplatte kann durch Einstellen des Fluiddruckes in der
Zone durch Erfassen der Form der Schleiffläche durch einen Sensor gesteuert
werden.