DE69812198T2

DE69812198T2 - Schleifverfahren, Schleifvorrichtung und Werkstückhaltevorrichtung

Info

Publication number: DE69812198T2
Application number: DE69812198T
Authority: DE
Inventors: Shirou Murai; Kazuo Nakajima; Kenichiro Nishi; Mitsuru Nukui; Toyotaka Wada
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: EP0868974B1; EP0868974A3; MY119224A; TW431943B; KR19980081017A; DE69812198D1; KR100474030B1; EP0868974A2; US6296553B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schleifverfahren und einen Oberflächenschleifer zum Feinschleifen einer einzelnen oder beider Oberflächen eines Werkstücks, wie zum Beispiel eines harten Wafers in Form einer dünnen Scheibe zur Verwendung als Halbleiter, mit extrem hoher Genauigkeit.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung einen Mechanismus zum Lagern des Werkstücks und eine Werkstückschleifauflage.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Oberflächenschleifer, der eine Vorrichtung zur Kontaktverhinderung aufweist, um zu verhindern, dass das Werkstücklagerteil mit einer Schleifscheibe in Kontakt kommt.
Herkömmlicherweise wird ein Wafer, wie zum Beispiel ein Siliziumwafer, nachdem er mit Hilfe einer Innenblattsäge oder einer Drahtsäge von einem Rohblock abgetrennt worden ist, mit Hilfe einer Reibschleifmaschine geschliffen.
Der von dem Rohblock abgetrennte Wafer ist roh, was seine Oberflächenrauheit und geometrische Genauigkeit betrifft. Es erfordert sehr lange Zeit, den von dem Rohblock abgetrennten Wafer zu läppen, was zu einer Verringerung der Arbeitsproduktivität führt. Während eine Oberfläche des Wafers geschliffen wird, wird eine andere Oberfläche des Wafers mit Hilfe eines Saugluftspannfutters gehalten. Aus diesem Grunde neigt der Wafer dazu, sich nach der Abnahme des Werkstücks von dem Saugluftspannfutter zu verwerfen, obwohl der von dem Rohblock abgetrennte Wafer, während er gehalten wird, eine ebene Form aufweist.
In einem Fall, in dem mit der Absicht, die Effektivität und Genauigkeit eines Läppvorgangs zu verbessern, ein Versuch unternommen wird, den Wafer zu schleifen, wird in sehr kurzer Zeit ein erforderlicher Genauigkeitsgrad erreicht. Wenn jedoch der Wafer in herkömmlicher Weise von dem Saugluftspannfutter gehalten wird, kann ein erforderlicher Genauigkeitsgrad nicht erreicht werden. Das stellt ein Problem dar.
Eine herkömmliche Schleifmethode für einen Wafer ist jedoch bekannt und wird z. B. in dem Japanischen Gebrauchsmuster Nr. 3028734; "Machines and Tools", Juli 1996, S. 60-64; und in "Proceedings of Abrasive Engineering Society", Juli 1995, Bd. 3, Nr. 4, S. 20-23 beschrieben.
Im allgemeinen weist ein herkömmlicher Zweischeiben-Oberflächenschleifer obere und untere Rotationsspindeln auf, die in gerader Linie zueinander rotierend angeordnet sind. Schleifscheiben (sogenannte Schleifsteine) werden durch obere und untere Schleifscheibenhalter an den jeweiligen Enden der Rotationsspindeln, die einander gegenüberstehen, befestigt und gehalten. Die Schleifscheiben sind auf eine Art positioniert, dass sie einander so gegenüberliegen, dass die Schleifflächen der Schleifscheiben parallel zueinander angeordnet sind. Ein Haltemechanismus zur Lagerung eines Werkstücks ist in beweglicher Weise zwischen den Schleifscheiben angeordnet, und der Haltemechanismus ist mit einer Werkstücklagerplatte versehen. Während das Werkstück von der Werkstücklagerplatte festgehalten wird, werden beide Schleifscheiben in Umdrehung versetzt und dicht an das Werkstück herangefahren. Beide Oberflächen des Werkstücks werden von den Schleifflächen der Schleifscheiben so geschliffen, dass sie parallel zueinander sind. In diesem Stadium wird der Oberflächenschleifer in einer Weise betrieben, dass nur das Werkstück von der oberen und der unteren Schleifscheibe geschliffen wird, ohne dass die Werkstücklagerplatte geschliffen wird.
Auf der anderen Seite verzieht sich in vielen Fällen die Werkstücklagerplatte durch ihre Eigenmasse. Es hat sich als schwierig erwiesen, während das Werkstück geschliffen wird, die Werkstücklagerplatte festzuhalten und dabei zu verhindern, dass sie mit den Schleifscheiben in Kontakt kommt.
Es ist vorstellbar, dass die Werkstücklagerplatte in die Form einer sehr dünnen Platte ausgedehnt wird. In so einem Fall ist es jedoch für die Werkstücklagerplatte schwierig, dem Drehmoment beim Schleifen zu widerstehen, das während einer maschinellen Bearbeitung auf das Werkstück ausgeübt wird.
Das Dokument US-A-5533924 beschreibt eine Vorrichtung zum Schleifen von Wafern und ein Verfahren zum Schleifen von Wafern, wobei die Vorrichtung zum Schleifen von Wafern einen Wafer-Trägerkopf mit einem Stützring und einer Futterscheibe aufweist. Es wird weiterhin in diesem Dokument beschrieben, dass ein Wafer-Trägerring dafür vorgesehen ist, den Wafer unterzubringen und ihn rotierbar durch den Stützring aufzunehmen, und dass er einen Abschnitt enthält, der so gestaltet und so groß ist, dass er passend in eine spezielle Orientierungskante des Wafers eingreift. Des Weiteren wird beschrieben, dass eine Drehung des Wafer-Trägerkopfs durch Reibung von der Futterscheibe über ein internes Wafer-Haltestück auf den Wafer übertragen wird.

ZUSAMMENFASSENDER ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, das erwähnte Problem der herkömmlichen Verfahren zu lösen und ein Schleifverfahren, einen Oberflächenschleifer, eine Werkstücklagereinrichtung oder eine Werkstückschleifauflage zu liefern, mit denen in kurzer Zeit die erforderliche Oberflächenrauheit und geometrische Genauigkeit erzielt werden.
Außerdem ist es auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Oberflächenschleifer zu liefern, der eine Vorrichtung zur Kontaktverhinderung aufweist, um zu verhindern, dass ein Werkstücklagerelement mit einer Schleifscheibe in Kontakt kommt.
Das erwähnte Ziel kann mit einem Oberflächenschleifer nach Anspruch 1, einer Werkstücklagereinrichtung nach Anspruch 21 und einem Schleifverfahren nach Anspruch 29 erreicht werden.
Der Oberflächenschleifer nach der vorliegenden Erfindung besteht aus:
einer Drehscheibe, die entweder eine Aussparung oder eine Durchgangsbohrung aufweist, in die ein Werkstück, das einen Eingriffsabschnitt hat, mit einem genauen Zwischenraum lose eingesetzt werden kann, und die auch einen Werkstückantriebsabschnitt besitzt, der mit der Aussparung oder der Durchgangsbohrung versehen ist, um in den Eingriffsabschnitt des Werkstücks einzugreifen;
einer Schleifscheibe zum Schleifen der Oberfläche des Werkstücks, das lose entweder in die Aussparung oder in die Durchgangsbohrung eingesetzt ist, wobei die Endfläche der Schleifscheibe zum Werkstück hin gerichtet ist;
einer Spindel zum Rotierenlassen der Schleifscheibe;
einem Lagerteil zum drehbaren Lagern der Drehscheibe; und
einer Drehantriebseinrichtung zum Rotierenlassen der Drehscheibe,
wobei beim Rotieren der Drehscheibe ein Drehmoment, das in der Drehscheibe auftritt, auf den Werkstückantriebsabschnitt übertragen wird, so dass das Werkstück im Verhältnis zum Lagerteil in Umdrehung versetzt wird.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Schleifscheibe vorteilhafterweise eine obere Schleifscheibe, die so angeordnet ist, dass sie der oberen Oberfläche des Werkstücks in der vertikalen Richtung des Oberflächenschleifers gegenüberliegt, und
die Aussparung befindet sich in der Drehscheibe.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die Schleifscheibe vorteilhafterweise aus einer oberen und einer unteren Schleifscheibe, die so angeordnet sind, dass sie den beiden jeweiligen Oberflächen des Werkstücks in der vertikalen Richtung des Oberflächenschleifers gegenüberliegen; und
die Durchgangsbohrung befindet sich in der Drehscheibe.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich die obere und die untere Schleifscheibe vorteilhafterweise in bezug auf das Ausmaß des Schleifvermögens voneinander.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorteilhafterweise
die Schleifscheibe eine schalenförmige Schleifscheibe;
das Werkstück im wesentlichen kreisförmig; und
der Mittelpunkt des Werkstücks so angeordnet, dass eine Überlappung des Mittelpunkts mit der Schleifoberfläche der schalenförmigen Schleifscheibe ermöglicht wird.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Drehantriebseinrichtung vorteilhafterweise
einen auf dem Lagerteil gelagerten Motor sowie
eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung auf, die zwischen dem Motor und der Drehscheibe angebracht ist.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Lagerteil vorteilhafterweise
einen Gleittisch zum drehbaren Lagern der Drehscheibe sowie
ein Führungsteil auf, an dem entlang sich der Gleittisch bewegen läßt und das sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zur Rotationsachse der Schleifscheibe liegt.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung besteht der Werkstückantriebsabschnitt vorteilhafterweise aus einem Werkstoff, der weicher als der des Werkstücks ist.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Drehscheibe vorteilhafterweise
einen im wesentlichen ringförmigen Dreh-Metallplattenkörper sowie
ein Teil zum losen Einsetzen des Werkstücks auf, das am inneren Umfang des Drehkörpers entlang angeordnet ist und aus einem Werkstoff besteht, der weicher als der des Werkstücks ist.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Werkstückantriebsabschnitt vorteilhafterweise in einem Stück aus der Drehscheibe gebildet.
Außerdem kann das genannte Ziel mit Hilfe einer Werkstücklagereinrichtung erreicht werden, die gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes aufweist:
eine Drehscheibe, die entweder eine Aussparung oder eine Durchgangsbohrung besitzt, in die ein Werkstück, das einen Eingriffsabschnitt hat, mit einem genauen Zwischenraum lose eingesetzt werden kann, und die auch einen Werkstückantriebsabschnitt besitzt, der mit der Aussparung oder der Durchgangsbohrung versehen ist, um in den Eingriffsabschnitt des Werkstücks einzugreifen;
ein Lagerteil zum drehbaren Lagern der Drehscheibe; und
eine Drehantriebseinrichtung zum Rotierenlassen der Drehscheibe,
wobei beim Rotieren der Drehscheibe ein Drehmoment, das in der Drehscheibe auftritt, auf den Werkstückantriebsabschnitt übertragen wird, so dass das Werkstück im Verhältnis zum Lagerteil in Umdrehung versetzt wird.
Bei der genannten Konstruktion der Werkstücklagereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht der Werkstückantriebsabschnitt vorteilhafterweise aus einem Werkstoff, der weicher als der des Werkstücks ist.
Bei der genannten Konstruktion der Werkstücklagereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Drehscheibe vorteilhafterweise:
einen im wesentlichen ringförmigen Dreh-Metallplattenkörper sowie
ein Teil zum losen Einsetzen des Werkstücks auf, das am inneren Umfang des Drehkörpers entlang angeordnet ist und aus einem Werkstoff besteht, der weicher als der des Werkstücks ist.
Bei der genannten Konstruktion der Werkstücklagereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Werkstückantriebsabschnitt vorteilhafterweise in einem Stück aus der Drehscheibe gebildet.
Weiterhin kann das genannte Ziel mit Hilfe eines Schleifverfahrens erreicht werden, das gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte umfasst:
loses Einsetzen eines Werkstücks in entweder eine Aussparung oder eine Durchgangsbohrung, die sich in einer Drehscheibe befindet, in solch einer Weise, dass ein an der Drehscheibe gebildeter Werkstückantriebsabschnitt mit einem in dem Werkstück gebildeten Eingriffsabschnitt zum Eingriff gebracht wird;
Rotierenlassen der Drehscheibe, in die das Werkstück lose eingesetzt worden ist, und gleichzeitiges Rotierenlassen des Werkstücks durch Übertragung eines Drehmoments der Drehscheibe vom Werkstückantriebsabschnitt der Drehscheibe auf den Eingriffsabschnitt des Werkstücks; und
Schleifen des Werkstücks mit einer Schleifscheibe, während das Werkstück rotiert.
Bei dem genannten Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Einsetzens vorteilhafterweise den Schritt des losen Einsetzens des Werkstücks in die Aussparung; und der Schritt des Werkstückschleifens umfasst vorteilhafterweise den Schritt des Schleifens der oberen Oberfläche des auf diese Weise lose in die Aussparung eingesetzten Werkstücks unter Verwendung einer Schleifscheibe.
Bei dem genannten Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Einsetzens vorteilhafterweise den Schritt des losen Einsetzens des Werkstücks in die Durchgangsbohrung; und
der Schritt des Werkstückschleifens ist vorteilhafterweise der Schritt des Schleifens beider Oberflächen des auf diese Weise lose in die Durchgangsbohrung eingesetzten Werkstücks unter Verwendung der oberen und der unteren Schleifscheibe.
Bei dem genannten Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Schleifens der oberen und der unteren Oberfläche des Werkstücks vorteilhafterweise die Schritte des:
Schleifens der oberen Oberfläche des Werkstücks mit einem bestimmten Maß an Schleifvermögen; und des
Schleifens der unteren Oberfläche des Werkstücks mit einem Schleifvermögen, das sich in seinem Ausmaß von dem Schleifvermögen unterscheidet, das beim Schritt des Schleifens der oberen Oberfläche angewandt wird.
Bei dem genannten Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Schleifens vorteilhafterweise mit einer schalenförmigen Schleifscheibe ausgeführt, deren Schleifoberfläche sich mit der Mitte des Werkstücks überdeckt.
Des weiteren umfasst die genannte Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise außerdem:
ein Werkstückschleifauflagenteil, um zumindest einen Teil der Werkstückoberfläche außerhalb des Bereichs der Werkstückoberfläche zu halten, die mit der Endoberfläche der Schleifscheibe in Kontakt kommt.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Werkstückschleifauflagenteil noch vorteilhafterfolgendes auf:
eine obere Werkstückschleifauflage zum Halten der oberen Oberfläche des Werkstücks; und
eine untere Werkstückschleifauflage zum Halten der unteren Oberfläche des Werkstücks.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Werkstückschleifauflagenteil noch vorteilhafter
einen hydrostatischen Gleiter zum Halten der Oberfläche des Werkstücks mit Hilfe eines unter Druck stehenden Mediums auf.
Außerdem weist die genannte Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung noch vorteilhafter des weiteren
eine Vorrichtung auf, um das Werkstückschleifauflagenteil zwischen einer Halteposition, an der das Werkstückschleifauflagenteil die Oberfläche des Werkstücks hält, und einer Rückzugsposition zu bewegen, an der das Werkstückschleifauflagenteil vom Werkstück zurückgezogen ist.
Weiterhin umfasst das genannte Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise außerdem den Schritt des
Haltens zumindest eines Teils der Werkstückoberfläche, der nicht zu dem Bereich der Werkstückoberfläche gehört, der mit der Endfläche der Schleifscheibe in Kontakt kommt, wenn das Werkstück mit Hilfe der Schleifscheibe geschliffen wird.
Bei dem genannten Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Halteschritt noch vorteilhafter den Schritt des
Haltens der Werkstückoberfläche mit einem unter Druck stehenden Medium mit Hilfe eines hydrostatischen Gleiters.
Darüber hinaus wird das genannte Ziel der vorliegenden Erfindung mit einem Oberflächenschleifer erreicht, der gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes aufweist:
ein Werkstücklagerteil zum Festhalten und Rotierenlassen eines Werkstücks;
eine Schleifscheibe, die in Rotation versetzt wird, um das Werkstück zu schleifen, während die Endfläche der Schleifscheibe in Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks gehalten wird; und
eine Werkstückschleifauflage zum Halten zumindest eines Teils der Werkstückoberflache außerhalb des Bereichs der Werkstückoberfläche, die in Kontakt mit der Endfläche der Schleifscheibe kommt.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Werkstückschleifauflagenteil vorteilhafterweise
eine obere Werkstückschleifauflage zum Halten der oberen Oberfläche des Werkstücks auf sowie
eine untere Werkstückschleifauflage zum Halten der unteren Oberfläche des Werkstücks.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Werkstückschleifauflagenteil vorteilhafterweise
einen hydrostatischen Gleiter zum Halten der Oberfläche des Werkstücks mit Hilfe eines unter Druck stehenden Mediums auf.
Die genannte Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist vorteilhafterweise des Weiteren
eine Vorrichtung auf, um das Werkstückschleifauflagenteil zwischen einer Halteposition, an der das Werkstückschleifauflagenteil die Oberfläche des Werkstücks hält, und einer Rückzugsposition zu bewegen, an der das Werkstückschleifauflagenteil vom Werkstück zurückgezogen ist.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Bewegungsvorrichtung vorteilhafterweise einen Schleifscheibenhalter auf.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Bewegungsvorrichtung vorteilhafterweise einen Arm auf, der von einem Drehzapfen getragen wird, der parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe angeordnet ist, und der mit der Werkstückschleifauflage ausgerüstet ist, die am Ende des Drehzapfens angebracht ist.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Bewegungsvorrichtung vorteilhafterweise einen ringförmigen Tisch auf, der drehbar so gelagert ist, dass er mit der Achse eines Schleifscheibenhalters der Schleifscheibe konzentrisch ist.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Außendurchmesser der Schleifscheibe vorteilhafterweise im wesentlichen halb so groß wie der Außendurchmesser des Werkstücks.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die Schleifscheibe vorteilhafterweise aus einer schalenförmigen Schleifscheibe.
Das genannte Ziel kann jedoch auch mit Hilfe eines Schleifverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden, das die folgenden Schritte umfasst:
Rotierenlassen der Schleifscheibe;
Halten und Rotierenlassen des Werkstücks;
Schleifen des Werkstücks, während die rotierende Schleifscheibe mit der Oberfläche des rotierenden Werkstücks in Kontakt gebracht wird; und
Halten zumindest eines Teils der Werkstückoberfläche, der nicht zu dem Bereich der Werkstückoberfläche gehört, der mit der Endfläche der Schleifscheibe in Kontakt kommt, wenn das Werkstück mit Hilfe der Schleifscheibe geschliffen wird.
Bei dem genannten Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Haltens zumindest eines Teils der Werkstückoberfläche vorteilhafterweise den Schritt des
Haltens der Werkstückoberfläche mit Hilfe eines hydrostatischen Gleiters unter Verwendung eines unter Druck stehenden Mediums.
Bei dem genannten Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Schleifens des Werkstücks vorteilhafterweise die folgenden Schritte:
Schleifen der oberen Oberfläche des Werkstücks mit Hilfe einer oberen Schleifscheibe, und
Schleifen der unteren Oberfläche des Werkstücks mit Hilfe einer unteren Schleifscheibe; und
der Schritt des Haltens der Werkstückoberfläche umfasst vorteilhafterweise die folgenden Schritte:
Halten zumindest entweder der oberen oder der unteren Oberfläche des Werkstücks.
Außerdem umfasst das genannte Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise des weiteren den Schritt der
Vorbereitung der oberen und der unteren Schleifscheibe, deren Schleifvermögen ein unterschiedliches Ausmaß aufweist.
Bei dem genannten Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Schleifens vorteilhafterweise weiterhin die folgenden Schritte:
Vorbereitung eines im wesentlichen kreisrunden Werkstücks und
Vorbereitung einer schalenförmigen Schleifscheibe als Schleifscheibe; und
Schleifen des Werkstücks, wobei die Schleifscheiben mit den entsprechenden Oberflächen des Werkstücks in Kontakt gebracht werden und die Schleifflächen der Schleifscheiben durch den Mittelpunkt des Werkstücks verlaufen.
Weiterhin kann das genannte Ziel der vorliegenden Erfindung auch mit einer Werkstückschleifauflage erreicht werden, die
ein Halteteil für das Werkstück aufweist, das in einem Oberflächenschleifer angebracht ist, der ein Werkstück schleift, während das Werkstück in Rotation versetzt und mit der Endfläche einer Schleifscheibe in Eingriff gebracht wird, zum Halten zumindest eines Teils der Werkstückoberfläche außerhalb des Bereichs der Werkstückoberfläche, die mit der Endfläche der Schleifscheibe in Kontakt kommt.
Bei der genannten Konstruktion der Werkstückschleifauflage gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Halteteil für das Werkstück vorteilhafterweise
ein oberes Werkstück-Halteteil zum Halten der oberen Oberfläche des Werkstücks und
ein unteres Werkstück-Halteteil zum Halten der unteren Oberfläche des Werkstücks.
Bei der genannten Konstruktion der Werkstückschleifauflage gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Halteteil für das Werkstück vorteilhafterweise ein hydrostatischer Gleiter, der die Oberfläche des Werkstücks mit Hilfe eines unter Druck stehenden Mediums festhält.
Die genannte Konstruktion der Werkstückschleifauflage gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst vorteilhafterweise weiterhin
eine Vorrichtung, um das Werkstückschleifauflagenteil zwischen einer Halteposition, an der das Werkstückschleifauflagenteil die Oberfläche des Werkstücks hält, und einer Rückzugsposition zu bewegen, an der das Werkstückschleifauflagenteil vom Werkstück zurückgezogen ist.
Bei der genannten Konstruktion der Werkstückschleifauflage gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Bewegungsvorrichtung vorteilhafterweise einen Schleifscheibenhalter auf.
Bei der genannten Konstruktion der Werkstückschleifauflage gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Bewegungsvorrichtung vorteilhafterweise einen Arm auf, der von einem Drehzapfen getragen wird, der parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe angeordnet und mit der Werkstückschleifauflage ausgerüstet ist, die am Ende des Drehzapfens angebracht ist.
Bei der genannten Konstruktion der Werkstückschleifauflage gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Bewegungsvorrichtung vorteilhafterweise einen ringförmigen Tisch auf, der drehbar so gelagert ist, dass er mit der Achse eines Schleifscheibenhalters der Schleifscheibe konzentrisch ist.
Der genannte Oberflächenschleifer gemäß der vorliegenden Erfindung weist jedoch vorteilhafterweise weiterhin folgendes auf:
einen Schleifscheibenhalter zum Tragen der Schleifscheibe und
eine Vorrichtung zur Erzeugung von dynamischem Druck, die an zumindest entweder dem Schleifscheibenhalter oder der Drehscheibe vorhanden ist, um zwischen dem Schleifscheibenhalter und der Drehscheibe dynamischen Druck zu erzeugen.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zur Erzeugung von dynamischem Druck vorteilhafterweise im Schleifscheibenhalter untergebracht, so dass sie die Schleifscheibe umgibt. Weiterhin läßt sich das genannte Ziel auch mit einem Oberflächenschleifer gemäß der vorliegenden Erfindung erreichen, der folgendes umfasst:
einen Schleifscheibenhalter zum Tragen der Schleifscheibe, der sich an einem Ende einer Spindel befindet, die die Schleifscheibe in Umdrehung versetzt;
eine Werkstücklagerplatte, auf der ein Werkstück drehbar gelagert ist, das mit der Schleifscheibe geschliffen werden soll; und
eine Vorrichtung zu Erzeugung eines dynamischen Drucks, die an zumindest entweder dem Schleifscheibenhalter oder der Werkstücklagerplatte vorhanden ist, um zwischen dem Schleifscheibenhalter und der Werkstücklagerplatte einen dynamischen Druck zu erzeugen.
Bei der genannten Konstruktion des Oberflächenschleifers gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zur Erzeugung von dynamischem Druck vorteilhafterweise im Schleifscheibenhalter untergebracht, so dass sie die Schleifscheibe umgibt.
Bei der genannten Konstruktion des Werkstücklagerteils gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch der Werkstückantriebsabschnitt vorteilhafterweise so angeordnet, dass er in der radialen Richtung der Drehscheibe bewegt werden kann, und er wird vorteilhafterweise von einem Federteil in Richtung auf die Mitte der Drehscheibe vorgespannt.
Bei dem genannten Werkstücklagerteil gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Werkstückantriebsabschnitt vorteilhafterweise folgendes:
ein Eingriffsteil, das sich in der radialen Richtung der Drehscheibe bewegen läßt;
ein Federteil zum Vorspannen des Eingriffsteils in Richtung auf die Mitte der Drehscheibe;
einen Auslöser, der durch ein unter Druck stehendes Fluid betätigt wird, um das Eingriffsteil gegen die Vorspannkraft des Federteils zur Außenseite der Drehscheibe hin zurückzuziehen;
einen Anschlag zum Anhalten der Drehscheibe an einer bestimmten Position; und
einen Fluiddruckzylinder, der sich außerhalb der Drehscheibe befindet, um zwischen einer Vorwärtsposition, an der der Zylinder dem Auslöser das unter Druck stehende Fluid zuführt, und einer Rückzugsposition, an der der Zylinder das unter Druck stehende Fluid aus dem Inneren des Auslösers entweichen lässt, zum Auslöser vorzurücken oder von ihm zurückzusetzen, wenn die Drehscheibe an der bestimmten Position angehalten wird.
Bei dem genannten Werkstücklagerteil gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Auslöser noch vorteilhafter ein Federausgleich-Fluid-Druckzylinder, und das unter Druck stehende Fluid wird dem Auslöser durch einen Kanal zugeführt, der sich in einem Tauchkolben des Fluid-Druckzylinders befindet, welcher außerhalb der Drehscheibe untergebracht ist.
Des weiteren weist das genannte Werkstücklagerteil gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise noch folgendes auf:
eine Meßeinrichtung für Belastungen zum Erfassen einer auf den Werkstückantriebsabschnitt ausgeübten Belastung und
eine Berechnungssteuereinrichtung zur Berechnung der Richtung der von der Messeinrichtung für Belastungen berechneten Belastungsgröße und zur Steuerung zumindest eines der Faktoren, die aus den folgenden ausgewählt werden: der Umlaufgeschwindigkeit der Schleifscheibe, der Umlaufgeschwindigkeit des Werkstücks und der Vorschubgeschwindigkeit, mit der das Werkstück geschliffen wird.
Das genannte Ziel der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch mit einem Oberflächenschleifer erreicht werden, der aus folgendem besteht:
einer Werkstücklagerplatte zur Lagerung eines Werkstücks,
einer Schleifscheibe, die das Werkstück schleift, wobei die Endfläche der Schleifscheibe zum Werkstück hin gerichtet ist, das von der Werkstücklagerplatte gehalten wird,
einer Spindel zum Rotierenlassen der Schleifscheibe und
einer Drehantriebseinrichtung zum Rotierenlassen der Werkstücklagerplatte, wobei
die Werkstücklagerplatte folgendes aulweist:
ein ringförmiges Werkstücklagerteil zur Lagerung des Werkstücks,
ein ringförmiges Drehgestell,
einen Druckring, der in einem Umfangskanal untergebracht ist, welcher sich in der unteren Oberfläche der Werkstücklagerplatte befindet, und
eine Einspannvorrichtung zum Halten der Werkstücklagerplatte zwischen der Werkstücklagerplatte und dem Druckring in sandwichartiger Weise.
Außerdem läßt sich das genannte Ziel der vorliegenden Erfindung auch mit Hilfe einer Werkstücklagereinrichtung erreichen, die in einem Oberflächenschleifer eingesetzt werden kann und folgendes umfasst:
eine ringförmige Werkstücklagerplatte zum Lagern eines Werkstücks,
eine Drehscheibe, die in der Nähe des äußeren Umfangs der Werkstücklagerplatte angebracht ist,
einen Druckring, der in einem Umfangskanal untergebracht ist, welcher sich in der unteren Oberfläche der Drehscheibe befindet, und
eine Einspannvorrichtung zum Halten der Werkstücklagerplatte zwischen der Drehscheibe und dem Druckring in sandwichartiger Weise.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Vorderansicht, die einen Doppelscheiben-Oberflächenschleifer nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Längsschnittzeichnung, die die Hauptelemente eines Untergestells zeigt;
Fig. 3 ist eine Längsschnittzeichnung, die die Hauptelemente eines Obergestells zeigt;
Fig. 4 ist eine Draufsicht, die ein Werkstücklagerteil zeigt;
Fig. 5 ist eine Längsschnittzeichnung, die einen Gleittisch zeigt;
Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung des Gleittischs;
Fig. 7 ist eine Vorderansicht, die ein Schleifwerkzeug zeigt;
Fig. 8 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 7 dargestellte Schleifwerkzeug zeigt;
Fig. 9 ist eine Vorderansicht, die ein weiteres Beispiel des Schleifwerkzeugs zeigt;
Fig. 10 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 9 dargestellte Schleifwerkzeug zeigt;
Fig. 11 ist eine Vorderansicht, die einen Einscheiben-Oberflächenschleifer nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist eine Draufsicht, die die Hauptelemente eines Werkstücklagerteils nach einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 13 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 12 dargestellte Werkstücklagerteil zeigt;
Fig. 14 ist eine Draufsicht, die die Hauptelemente eines Werkstücklagerteils nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 15 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 14 dargestellte Werkstücklagerteil zeigt;
Fig. 16 ist eine Draufsicht, die die Hauptelemente eines Werkstücklagerteils nach einem siebenten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 17 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 16 dargestellte Werkstücklagerteil zeigt;
Fig. 18 ist eine Draufsicht, die eine Modifikation des Werkstücklagerteils nach dem siebenten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 19 ist eine Längsschnittzeichnung, die die in Fig. 18 dargestellte Modifikation zeigt;
Fig. 20 ist eine Draufsicht, die die Hauptelemente des Werkstücklagerteils nach einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 21 ist eine Längsschnittzeichnung, die die in Fig. 18 dargestellte Modifikation zeigt;
Fig. 22 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Werkstückantriebsabschnitt nach einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 23 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 20 dargestellte Werkstücklagerteil zeigt;
Fig. 24 ist eine Draufsicht, die ein Werkstücklagerteil nach einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 25 ist eine Längsschnittzeichnung, die den in Fig. 24 dargestellten Werkstückantriebsabschnitt zeigt;
die Fig. 26A und 26B sind Draufsichten, die jeweils die Arbeitsweise des Werkstückantriebsteils zeigen;
Fig. 27 ist eine Längsschnittzeichnung, die einen Auslöser zeigt, der an dem Werkstückantriebsteil befestigt ist;
Fig. 28 ist eine Teilschnitt- und vergrößerte Seitenansicht, die einen Teil des in Fig. 25 dargestellten Werkstückantriebsabschnitts zeigt;
Fig. 29 ist eine Draufsicht, die ein Werkstücklagerteil nach einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 30 ist eine Längsschnittzeichnung, die den in Fig. 27 dargestellten Auslöser zeigt;
Fig. 31 ist eine perspektivische Darstellung, die das Innere einer Messeinrichtung für Belastungen zum Teil nach dem zehnten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 32 ist eine Draufsicht, die ein Werkstücklagerteil nach einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 33 ist eine Draufsicht, die das Werkstücklagerteil nach dem elften Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 34 ist eine Vorderansicht, die einen Doppelscheiben-Oberflächenschleifer nach einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 35 ist eine Längsschnittzeichnung, die die Hauptelemente eines Untergestells zeigt;
Fig. 36 ist eine Längsschnittzeichnung, die die Hauptelemente eines Obergestells zeigt;
Fig. 37 ist Draufsicht, die ein Werkstücklagerteil zeigt;
Fig. 38 ist eine Längsschnittzeichnung, die einen Gleittisch zeigt;
Fig. 39 ist eine perspektivische Darstellung des Gleittisches;
Fig. 40 ist eine Draufsicht, die die Beziehung zwischen einem Schneidwerkzeug, einem Werkstück und Werkstückschleifauflagen zeigt;
Fig. 41 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 40 dargestellte Schneidwerkzeug zeigt;
Fig. 42 ist eine Vorderansicht, die ein weiteres Beispiel des Schneidwerkzeugs als dreizehntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 43 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 42 dargestellte Schneidwerkzeug zeigt;
Fig. 44 ist eine Vorderansicht, die einen Einscheiben-Oberflächenschleifer nach einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 45 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Verfahren zum Nachweis von Verschleiß an einer Schleifscheibe darstellt;
Fig. 46 ist eine Längsschnittzeichnung, die das Werkstücklagerteil zeigt;
Fig. 47 ist eine Längsschnittzeichnung, die das Werkstücklagerteil zeigt;
Fig. 48 ist eine Längsschnittzeichnung, die das Werkstücklagerteil zeigt;
Fig. 49 ist eine Längsschnittzeichnung, die ein bewegliches Teil der Werkstückschleifauflage nach einem siebzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 50 ist eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 35 dargestellten Untergestells;
Fig. 51 ist eine Draufsicht, die einen hydrostatischen Gleiter nach einem achtzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 52 ist eine Schnittdarstellung längs der Linie A - A in Fig. 51;
Fig. 53 ist eine Vorderansicht, die einen Doppelscheiben-Oberflächenschleifer nach einem neunzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 54 ist eine Schnittdarstellung, die ein Untergestell zeigt;
Fig. 55 ist eine Schnittdarstellung, die ein Obergestell zeigt;
Fig. 56 ist eine Draufsicht, die einen Haltemechanismus für das Werkstück zeigt;
Fig. 57(a) ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die einen Haltemechanismus für das Werkstück zeigt, während ein Werkstück geschliffen wird, dessen Durchmesser größer als der Außendurchmesser der Schleifscheibe ist, und Fig. 57(b) ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die einen Haltemechanismus für das Werkstück zeigt, während ein Werkstück geschliffen wird, dessen Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Schleifscheibe ist;
Fig. 58 ist eine Draufsicht, die einen Ring zeigt;
Fig. 59 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung, die das Ende des Haltemechanismus für das Werkstück zeigt;
Fig. 60A ist eine Draufsicht auf eine Drehscheibe, Fig. 60B ist eine Schnittdarstellung der Drehscheibe längs der Linie α-α in Fig. 60A, und Fig. 60C ist eine Schnittdarstellung der Drehscheibe längs der Linie β-β in Fig. 60A;
Fig. 61 ist eine perspektivische Ansicht eines Druckrings;
Fig. 62 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung, die das Ende des Haltemechanismus für das Werkstück zeigt; und
Fig. 63 ist eine Draufsicht auf einen Ring nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis einschließlich 11 im Einzelnen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt, besteht ein Doppelscheiben-Oberflächenschleifer nach einem ersten Ausführungsbeispiel aus einem Untergestell 11 und einem Obergestell 111, das auf dem Untergestell 11 aufgebaut ist. Das Untergestell 11 weist eine Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 12 und ein Werkstücklagerteil 14 auf, und das Obergestell 111 weist eine Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 13 auf. Die Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 12 hat eine untere Schleifscheibe 15, und die Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 13 hat eine obere Schleifscheibe 16, Eine Schleiffläche 15a, die sich am oberen Ende der untere Schleifscheibe 15 befindet, und eine Schleiffläche 16a, die sich am unteren Ende der obere Schleifscheibe 16 befindet, sind so positioniert, dass sie einander gegenüberliegen und zueinander parallel sind. Während es auf dem Werkstücklagerteil 14 gelagert ist, befindet sich ein Werkstück 17 in Form einer dünnen Platte eingefügt zwischen der unteren und der oberen Schleifscheibe 15 und 16 der Vorschubeinheiten für die untere und die obere Schleifscheibe 12 und 13. Beide Oberflächen des Werkstückes 17 werden gleichzeitig von den Schleifflächen 15a und 16a der Schleifscheiben 15 und 16 geschliffen.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, wird ein Schleifscheibentisch 20 der Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 12 auf dem Untergestell 11 von einer sogenannten V-förmigen und ebenen Führung 21 getragen, so dass er in der Richtung beweglich ist, die rechtwinklig zur Rotationsachse der unteren Schleifscheibe 15 liegt. Ein Motor 22 zum Verfahren der unteren Schleifscheibe ist an der Seite des Untergestells 11 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 22 wird der Schleifscheibentisch 20 durch eine Kugelumlaufspindel 23 horizontal verfahren, die mit einem Gewinde in eine Kugelumlaufmutter 23a eingreift, die im Schleifscheibentisch 20 befestigt ist. Eine untere Spindelführung 24 wird von einer vertikalen Führung 24a getragen, die in einem Stück mit dem Schleifscheibentisch 20 so ausgebildet ist, dass sie in der Richtung der Rotationsachse der untere Schleifscheibe 15 beweglich ist. Ein Motor 25 zum Zustellen einer unteren Schleifscheibe ist an der Seite der vertikalen Führung 24a unter dem Schleifscheibentisch 20 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 25 wird die untere Spindelführung 24, während sie von der vertikalen Führung 24a geführt wird, durch eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung 26, die aus einer Schnecke und einem Schneckenrad besteht, sowie auch durch eine Kugelumlaufspindel 27 hochgefahren oder abgesenkt, die mit einem Gewinde in eine nicht abgebildete Kugelumlaufmutter eingreift, die in einer Halterung 24b befestigt ist, welche wiederum an der untere Spindelführung 24 fest angebracht ist. Dieser Zustellhub ist klein.
Eine Spindel der unteren Schleifscheibe 28 (ein sogenannte untere Spindel) ist drehbar in der unteren Spindelführung 24 (einem sogenannten unteren Gehäuse) gelagert, und die untere Schleifscheibe 15 ist auf einem Schleifscheibenhalter 29 gelagert, der in einem Stück mit dem oberen Ende der Spindel der unteren Schleifscheibe 28 ausgebildet ist.
Ein Antriebsmotor der Schleifscheibe 34 vom Einbautyp ist in der unteren Spindelführung 24 untergebracht, und ein Stator des Antriebsmotors der Schleifscheibe 34 ist fest in der unteren Spindelführung 24 eingebaut. Weiterhin ist ein Rotor des Antriebsmotors der Schleifscheibe 34 fest in der Spindel der unteren Schleifscheibe 28 eingebaut. Während eines Schleifvorgangs rotiert die untere Schleifscheibe 15 mit hoher Geschwindigkeit infolge der Rotation des Motors 34 durch die Spindel der unteren Schleifscheibe 28.
Wie in Fig. 3 gezeigt wird, wird eine obere Spindelführung 38 der Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 13 von einer vertikalen Führung 39 gehalten, die in einem Stück mit dem Obergestell 111 ausgebildet ist, so dass sie in der Richtung der Rotationsachse der oberen Schleifscheibe 16 beweglich ist. Ein Motor zum Hochfahren und Absenken 40 ist an der Seite des Obergestells 111 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 40 wird die obere Spindelführung 38 durch eine Kugelumlaufspindel 41 hochgefahren oder abgesenkt, die mit einem Gewinde in eine Kugelumlaufmutter 41a eingreift, die fest in einer Halterung 38a eingebaut ist, welche wiederum an der oberen Spindelführung 38 befestigt ist.
Eine Spindel der oberen Schleifscheibe 42 (ein sogenannte obere Spindel) ist drehbar in der oberen Spindelführung 38 (einem sogenannten oberen Gehäuse) gelagert, und die obere Schleifscheibe 16 wird von einem Schleifscheibenhalter 43 gehalten, der in einem Stück mit dem unteren Ende der Spindel der oberen Schleifscheibe 42 ausgebildet ist. Ein Antriebsmotor der Schleifscheibe 48 vom Einbautyp ist in der oberen Spindelführung 38 untergebracht, und ein Stator des Antriebsmotors der Schleifscheibe 48 ist fest in der oberen Spindelführung 38 eingebaut. Weiterhin ist ein Rotor des Antriebsmotors der Schleifscheibe 48 fest in der Spindel der oberen Schleifscheibe 42 ein gebaut. Während eines Schleifvorgangs rotiert die obere Schleifscheibe 16 mit hoher Geschwindigkeit infolge der Rotation des Motors 48 durch die Spindel der oberen Schleifscheibe 42.
Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt, wird ein Lagertisch 52 des Werkstücklagerteils 14 auf das Untergestell 11 zwischen die Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 12 und die Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 13 gelegt. Ein Gleittisch 53 wird von einem Paar Führungsschienen 54 getragen, die auf dem Lagertisch 52 und zu beiden Seiten der unteren Schleifscheibe 15 angeordnet sind, so dass er in der gleichen Richtung bewegt werden kann, in der der Schleifscheibentisch 20 der Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 12 bewegt wird. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist ein Motor 55 zum Verfahren eines Gleittisches auf dem Lagertisch 52 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 55 greift eine Kugelumlaufspindel 56, die mit der Motorwelle des Motor 55 verbunden ist, mit einem Gewinde in eine Kugelumlaufmutter 56a ein, die am Gleittisch 53 angebracht ist, und ermöglicht so die Bewegung des Gleittisches 53.
Eine Drehscheibe 57 ist in dem Gleittisch 53 angeordnet und wird drehbar durch drei Führungsrollen 58 gelagert, die ebenfalls drehbar auf dem Gleittisch 53 gelagert sind (siehe Fig. 5). Ein dickwandiger ringförmiger Umfangsrahmen 57a (im Folgenden einfach nur als "Umfangsrahmen" bezeichnet) der Drehscheibe 57 ist mit einer Werkstücklagerplatte 60 ausgerüstet, und ein Zahnkranz 59 verläuft rund um den unteren Umfang des Umfangsrahmens 57a. Die Werkstücklagerplatte 60 ist dünner ausgebildet als das Werkstück 17 und wird horizontal an der unteren Oberfläche des Umfangsrahmens 57a entlang mit Hilfe eines nicht dargestellten Zugmechanismus gestreckt gehalten, so dass sie nicht durch die Schwerkraft (ihre Eigenmasse) verformt wird oder sich verzieht. Eine Aufnahmebohrung 60a zum entfernbaren Aufnehmen und losen Einsetzen des Werkstücks 17 befindet sich in der Mitte der Werkstücklagerplatte 60. Die Aufnahmebohrung 60a hat einen Durchmesser, der es gestattet, das Werkstück 17 mit einem Zwischenraum in die Bohrung einzusetzen. Ein Motor 61 zum Rotieren lassen einer Drehscheibe 57 befindet sich auf dem Gleittisch 53, und ein Zahnkranz 62, der in den Zahnkranz 59 der Drehscheibe 57 eingreift, ist fest an der Welle des Motors 61 angebracht. Die Drehscheibe 57 wird von der Rotation des Motors 61 durch das Ineinandergreifen dieser Zahnkränze 59 und 62 in Umdrehung versetzt. Der Innendurchmesser des Umfangsrahmens 57a ist so bemessen, dass die obere Schleifscheibe 16, die in versetzter Weise in bezug auf die Drehscheibe 57 abgesenkt wird, an die Werkstücklagerplatte 60 herangefahren werden kann.
Wie in Fig. 4 gezeigt wird, ist ein Werkstückantriebsabschnitt 60b an der Aufnahmebohrung 60a der Werkstücklagerplatte 60 in einer Weise angeordnet, dass er radial ins Innere der Bohrung hineinragt, um in eine Kerbe 17a einzugreifen, wie zum Beispiel eine Kerbe oder Orientierungsfläche, die als Bezugspunkt für die Kristallorientierung des Werkstücks 17 dient, bei dem es sich um einen ungeschliffenen Wafer handelt, der vom Rohblock abgetrennt wurde. Was das vorliegende Ausführungsbeispiel betrifft, so hat die Kerbe 17a des Werkstücks 17 die Form einer V-förmigen Kerbe oder einer Orientierungsfläche, die gebildet wird, indem der äußere Umfang des Werkstücks weggeschnitten wird. Eine weitere Kerbe 17a zum Zwecke des Antriebs des Werkstücks 17 kann an einer anderen Position als an der Position angebracht werden, an der die Kerbe ursprünglich zur Definierung der Kristallorientierung des Werkstücks 17 gebildet wird.
Wenn auch die bisher erwähnte Aufnahmebohrung 60a für das Werkstück im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine kreisförmige Gestalt hat, so kann die Bohrung auch jede andere Gestalt als die Kreisform haben, solange das Werkstück 17 durch die Bohrung positioniert wird. Zum Beispiel kann die Bohrung so gestaltet sein, dass sie mit mindestens drei dreigeteilten Segmenten des äußeren Umfangs des Werkstücks 17 in Kontakt kommt.
Die Arbeitsweise des Doppelscheiben-Oberflächenschleifers der bis hierher beschriebenen Konstruktion wird im Folgenden beschrieben.
In einem Fall, in dem ein Schleifvorgang mit Hilfe des Doppelscheiben-Oberflächenschleifers ausgeführt wird, wird das Werkstück 17 zwischen die untere und die obere Schleifscheibe 15 und 16 der Vorschubeinheiten für die untere und die obere Schleifscheibe 12 und 13 eingesetzt und zwischen ihnen positioniert, wobei es lose in die Werkstücklagerplatte 60 des Werkstücklagerteils 14 mit einem Zwischenraum eingesetzt und dort gelagert wird. In diesem Zustand werden die untere und die obere Schleifscheibe 15 und 16 der Vorschubeinheiten für die untere und die obere Schleifscheibe 12 und 13 mit hoher Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt, und der Motor 61 rotiert mit niedriger Geschwindigkeit und versetzt dadurch die Werkstücklagerplatte 60 durch das Ineinandergreifen der Zahnkränze 62 und 59, die als Drehantriebseinrichtung dienen, in Umdrehung. Im Ergebnis dessen wird das Werkstück 17, das in der Aufnahmebohrung 60a gehalten wird, in Umdrehung versetzt. Die obere Schleifscheibe 16 der Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 13 wird dicht an das Werkstück 17 heran abgesenkt. Beide Oberflächen des Werkstücks 17 werden gleichzeitig von den Schleifflächen 15a und 16a der Schleifscheiben 15 und 16 geschliffen.
Fig. 7 ist eine Vorderansicht, die die Schleiffläche eines Schleifwerkzeugs, von vorn gesehen, zeigt, und Fig. 8 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 7 dargestellte Schleifwerkzeug und sein Zentrum zeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden den Schleifscheiben (oder Schleifwerkzeugen) 15 und 16 identische Bezugszahlen zugeordnet, wobei beide Schleifscheiben gemeinsam durch die Bezugszahl 1 repräsentiert werden.
Das Schleifwerkzeug 1 besteht aus einem stählernen Scheibentisch 2, einem Diamant-Schleifkörper 3, der auf der Endfläche des Scheibentisches 2 angebracht ist und als Schleifscheibe dient, und Werkstück-Kontaktteilen 4 und 5, die als Werkstückauflagen dienen. Alle diese Bestandteile sind konzentrisch in Form von ringförmigen Strukturen bestimmter Breite angeordnet. Genauer gesagt, ist das Werkstück-Kontaktteil 4, das einen größeren Durchmesser als der Diamant-Schleifkörper 3 hat, am äußeren Umfang des Scheibentisches 2 entlang angeordnet, und das Werkstück-Kontaktteil 5, dessen Durchmesser kleiner als der des Diamant-Schleifkörpers 3 ist, ist um die Mitte des Scheibentisches 2 herum angeordnet. Es kann sein, dass nur eines der Werkstück- Kontaktteile 4 und 5 verwendet wird.
Der Diamant-Schleifkörper 3 wird hergestellt, indem schleifende Diamantkörner mit Hilfe eines Bindemittels miteinander verkittet und die so entstandenen Diamantkörner auf dem Scheibentisch 2 fest aufgebracht werden. Es ist wünschenswert, die Werkstück- Kontaktteile 4 und 5 aus einem Material zu erzeugen, das vom Werkstück 17 abgerieben wird und Schmiereigenschaften besitzt, z. B. ölimprägnierte Keramik.
Eine Schleiffläche 3a des Diamant-Schleifkörpers 3 und die Kontaktflächen 4a und 5a der Werkstück-Kontaktteile 4 und 5 liegen in derselben Ebene rechtwinklig zur Achse der Schleifscheibe. Ein zylindrisch eingeschnittener Einpassabschnitt 2a ist in der Rückseite des Scheibentisches 2 ausgebildet und nimmt passgenau einen hervorstehenden Einpassabschnitt 6a eines Schleifscheibenhalters 6 (verwendet anstelle der oben genannten Schleifscheibenhalter 29 und 43) auf. Während die Rückseite des Scheibentisches 2 in engem Kontakt mit der Vorderseite des Schleifscheibenhalters 6 gehalten wird, werden der Scheibentisch 2 und der Schleifscheibenhalter miteinander fest verbunden, indem Schraubenbolzen 7 durch im Scheibentisch 2 vorgesehene Schraubenlöcher in den Schleifscheibenhalter 6 geschraubt werden.
Die Arbeitsweise des Schleifwerkzeugs 1 der oben erwähnten Konstruktion wird im Folgenden beschrieben. Während die obere Schleifscheibe 16 in einer angehobenen Position gehalten wird, wird der Mittelpunkt OW der Aufnahmebohrung 60a für das Werkstück so positioniert, dass er durch Verfahren des Gleittisches 53 gegenüber dem Mittelpunkt OG des Schleifwerkzeugs 1 um einen Wert "e" versetzt wird. Die Versetzgröße "e" entspricht dem mittleren Radius des Diamant-Schleifkörpers 3. In diesem Fall besteht die Notwendigkeit, unbedingt den Mittelpunkt OW des Werkstücks auf dem Diamant-Schleifkörper 3 zu positionieren. Die untere Schleifscheibe 15 wird bis dicht an die untere Oberfläche der Werkstücklagerplatte 60 hochgefahren, und die Kerbe 17a des Werkstücks 17 wird mit dem Werkstückantriebsabschnitt 60b in Eingriff gebracht, der in die Aufnahmebohrung 60a für das Werkstück hineinragt, wodurch das Werkstück 17 lose in die Aufnahmebohrung 60a für das Werkstück eingesetzt und auf der unteren Schleifscheibe 15 positioniert wird. Im Ergebnis dessen ragen beide Oberflächen des Werkstücks 17 über die obere bzw. die untere Oberfläche der Werkstücklagerplatte 60 hinaus. Anschließend wird die obere Schleifscheibe 16 bis dicht an das Werkstück heran abgesenkt.
Die Antriebsmotoren der Schleifscheiben, 34 und 48, sowie der Motor 61 zum Antrieb eines Werkstücks werden eingeschaltet und versetzen die Schleifscheiben 15 und 16 und das Werkstück 17 in Rotation. Wenn die obere Schleifscheibe 16 abgesenkt wird und mit dem Werkstück 17 in Kontakt kommt, schleifen die Diamant-Schleifkörper 3 beide Oberflächen des Werkstücks 17. Während des Schleifvorgangs werden beide Seiten in der Nähe des äußeren Umfangs des Werkstücks 17, anders als der Bereich des Werkstücks 17 (d. h. eine kreisbogenförmige Zone, die durch den Mittelpunkt des Werkstücks 17 verläuft), der von der Schleiffläche 3a des Diamant-Schleifkörpers 3 geschliffen wird, von den Werkstück-Kontaktteilen 4 und 5 gestützt. Die Werkstück-Kontaktteile 4 und 5 werden aus einem Material hergestellt, das nicht das Werkstück 17 abnutzt, sondern das vom Werkstück 17 abgenutzt wird, oder aus einem Material, das das Werkstück 17 abnutzt und viel schneller als der Diamant-Schleifkörper 3 abgenutzt wird. Die Werkstück-Kontaktteile 4 und 5 werden hergestellt, indem z. B. abrasive Tonerde- oder Siliziumkarbidkörner unter Verwendung eines weichen Bindemittels miteinander verkittet werden.
Nach dem Schleifen des Werkstücks 17 wird die obere Schleifscheibe 16 hochgefahren, um dadurch eine Fläche 17b des Werkstücks 17 anzuheben, die über den äußeren Umfang der unteren Schleifscheibe 15 hinausragt (siehe Fig. 7), und das Werkstück 17 aus der Aufnahmebohrung 60a zu entfernen.
Während es mit einer Geschwindigkeit von 10 Umdrehungen pro Minute rotierte, wurde das Werkstück 17, ein Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm, durch Rotati on des Diamant-Schleifkörpers 3 mit einem Außendurchmesser von 160 mm und einem Innendurchmesser von 130 mm zusammen mit der unteren Schleifscheibe 15 und der oberen Schleifscheibe 16 bei gleicher Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung geschliffen, d. h. bei einer Geschwindigkeit im Bereich von 2.000 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute. Das Werkstück wurde in zwei Minuten geschliffen, und die gesamte Dickenschwankung (TTV) des Werkstücks betrug 0,3 um.

Zweites Ausführungsbeispiel

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein Beispiel des Schleifwerkzeugs 1, bei dem eine diamantbesetzte Schleifscheibe zum Einsatz kommt. Eine Vielzahl von diamantbesetzten Schleifkörpern 8 ist kreisförmig so angeordnet, dass sie in bestimmten Abständen voneinander getrennt angeordnet vorliegen und auf diese Weise eine in Abschnitte unterteilte kreisförmige Struktur bilden. Eine solche kreisförmige Struktur ist in einer Vielzahl konzentrischer Reihen auf der Oberfläche des Scheibentisches 2 auf so eine Art angeordnet, dass der Zwischenraum zwischen den Schleifkörpern in der einen kreisförmigen Struktur gegenüber dem in der (in radialer Richtung des Scheibentisches 2) benachbarten kreisförmigen Struktur versetzt ist. Das Schleifwerkzeug schleift das gesamte Werkstück 17, wobei das Schleifwerkzeug 1 in einer Position gehalten wird, bei der der äußere Umfang des Schleifwerkzeugs durch den Mittelpunkt des Werkstücks 17 verläuft.

Drittes Ausführungsbeispiel

Wenn das grundsätzliche Ziel darin besteht, eine einzige Oberfläche des Werkstücks 17 zu bearbeiten, dann kann das Werkstück 17 mit Hilfe des oben behandelten Doppelscheiben-Oberflächenschleifers geschliffen werden, wobei die untere Schleifscheibe 15 stillsteht oder nur langsam rotiert, oder aber das Werkstück 17 kann geschliffen werden, wahrend die untere Schleifscheibe 15 durch ein Teil ersetzt ist, das das Werkstück 17 nur geringfügig oder gar nicht schleift.

Viertes Ausführungsbeispiel

Eine einzige Oberfläche des Werkstücks 17 kann mit Hilfe eines Einscheiben- Oberflächenschleifers bearbeitet werden, der eine Schleifscheibe besitzt, deren Endfläche zu einer Schleiffläche gestaltet ist. Fig. 11 zeigt einen solchen Einscheiben-Oberflächenschleifer, und das Untergestell 11 des Oberflächenschleifers weist keinerlei Teile auf, die zu einem unteren Schleifer gehören. Nur Führungsschienen 52 und das Werkstücklagerteil 14 befinden sich auf dem Untergestell 11. In diesem Fall kann die obere Oberfläche des Untergestells 11 zu einer ebenen Fläche gestaltet werden, und die oben beschriebene Werkstücklagerplatte 60 kann so auf der oberen Oberfläche angeordnet werden, dass sie mit der oberen Oberfläche in Kontakt kommt oder in ihrer Nähe positioniert ist. Die Aufnahmebohrung 60a für das Werkstück kann mit einem Boden versehen werden. In so einem Fall wird selbstverständlich die Tiefe der Aufnahmebohrung 60a für das Werkstück so gewählt, dass sie kleiner als die Dicke des Werkstücks 17 ist.
Wie bereits erwähnt, weist nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Werkstücklagerplatte, die dünner als der Wafer ist, die Aufnahmebohrung für das Werkstück und den Antriebsabschnitt auf, der hervorsteht, um in die Kerbe einzugreifen, die im Wafer erzeugt wurde, um den Wafer in bezug auf die Kristallorientierung auszurichten. Während die Werkstücklagerplatte rotiert, wird der Wafer geschliffen, indem gleichzeitig die Schleifscheiben mit der oberen bzw. der unteren Oberfläche des Wafers in Kontakt gebracht werden. Dadurch ergeben sich die Vorteile, dass das Drehmoment unfehlbar auf den Wafer übertragen wird und dass die gesamten Oberflächen des Wafers gleichmäßig geschliffen werden. Des Weiteren sind die Tatsachen von Vorteil, dass beide Oberflächen des Wafers gleichzeitig geschliffen werden und dass sich in kurzer Zeit eine bessere Oberflächenrauheit erzielen lässt. In einem Fall, bei dem ein Wafer von einem Saugluftspannfutter gehalten wird, wird der Wafer durch ein Ansaugteil des Saugluftspannfutters angezogen und in einem ebenen Zustand gehalten. Falls ein Wafer mit mangelhafter geometrischer Genauigkeit in solch einem Zustand geschliffen wird, dann wird der Wafer seine ursprüngliche Gestalt infolge seiner eigenen Elastizität wieder annehmen, nachdem er von dem Saugluftspannfutter abgenommen worden ist, was zu einer Verringerung der geometrischen Genauigkeit des Wafers führt. Im Gegensatz dazu kann nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine erhöhte geometrische Genauigkeit erreicht werden, da das Werkstück, wenn es gelagert wird, nicht in einem ebenen Zustand gehalten wird.
Wie oben erwähnt, wird der Wafer auch im Falle des Schleifens nur einer einzelnen Seite passgenau innerhalb der Werkstück-Aufnahmebohrung der Werkstücklagerplatte gelagert, und der Antriebsabschnitt greift in die Kerbe ein, die erzeugt wurde, um den Wafer in bezug auf die Kristallorientierung auszurichten. In so einem Zustand werden, da das Drehmoment zwangsläufig auf den Wafer übertragen wird, sowohl bessere Oberflächenrauheit als auch höhere geometrische Genauigkeit erzielt.
Weiterhin weist das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Schleifwerkzeug Diamant-Schleifkörper, die auf der Endfläche des Scheibentisches zu einer ringförmigen Struktur angeordnet sind, sowie die ringförmigen Werkstück-Kontaktabschnitte auf, die am äußeren bzw. am inneren Umfang der Scheibenplatte entlang angeordnet sind. Wenn der Diamant-Schleifkörper in Gestalt einer schalenförmigen Schleifscheibe vorliegt, dann kann die Schleiffläche des Diamant-Schleifkörpers nur auf einen Teil der Schleifscheibe drücken, was das Problem aufwirft, wie der Wafer gelagert werden soll. Das Schleifwerkzeug nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel löst dieses Problem jedoch, ohne dass der Oberflächenschleifer zusätzlich mit einem Werkstücklagerteil ausgerüstet werden muß.
Obwohl der Oberflächenschleifer bei den bisherigen Ausführungsbeispielen für den Fall eines vertikalen Doppelscheiben-Oberflächenschleifers oder eines vertikalen Einscheiben-Oberflächenschleifers beschrieben worden ist, kann auch ein horizontaler Doppelscheiben-Oberflächenschleifer oder ein horizontaler Einscheiben-Oberflächen- Schleifer verwendet werden.
Obwohl in der vorangegangenen Erklärung die Fälle beschrieben worden sind, in denen der vertikale Doppelscheiben-Oberflächenschleifer oder der vertikale Einscheiben-Oberflächenschleifer als Oberflächenschleifer verwendet wird, kann an ihrer Stelle auch ein horizontaler Doppelscheiben-Oberflächenschleifer oder ein horizontaler Einscheiben-Oberflächenschleifer verwendet werden.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Fig. 12 ist eine Draufsicht, die ein Werkstücklagerteil nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 13 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 12 dargestellte Werkstücklagerteil zeigt.
Das fünfte Ausführungsbeispiel ist das gleiche wie die vorhergehenden Ausführungsbeispiele, mit Ausnahme der Konfiguration der Werkstücklagerplatte 60, die an der Drehscheibe 57 anzubringen ist.
Die Werkstücklagerplatte 60 ist an dem Umfangsrahmen 57a der Drehscheibe 57 befestigt. Die Werkstücklagerplatte 60 weist eine ringförmige Metallplatte 60c und eine ringförmige Halteplatte für das Werkstück 60d (ein Halteteil für das Werkstück) auf, die so am inneren Umfang der Metallplatte 60c befestigt ist, dass beide zusammen ein Ganzes bilden.
Wenn die Halteplatte für das Werkstück 60d mit der Metallplatte 60c kombiniert wird, erhält man eine Werkstücklagerplatte, die mit der Werkstücklagerplatte 60 identisch ist, die für die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschrieben wurde. Die Halteplatte für das Werkstück 60d wird mit der Metallplatte 60c in einem Stück hergestellt, oder beide werden durch Verschweißen oder Verkitten aneinander befestigt. Die Metallplatte 60c und die Halteplatte für das Werkstück 60d sind zu jeder Zeit dünner als der Wafer oder das Werkstück 17. Die Metallplatte 60c und die Halteplatte für das Werkstück 60d sind in bezug auf die Dicke miteinander identisch oder voneinander verschieden. Die Halteplatte für das Werkstück 60d besteht aus einem Werkstoff, der weicher als der des Werkstücks 17 ist, wie z. B. aus Kunstharz oder Hartgummi, aus einer Kupferlegierung oder einer Aluminiumlegierung.
Im fünften Ausführungsbeispiel ragt der Werkstückantriebsabschnitt 60b aus der Aufnahmebohrung 60a oder über den inneren Umfang der Halteplatte für das Werkstück 60d hinaus in das Innere der Halteplatte für das Werkstück 60d. Kurz gesagt, der Werkstückantriebsabschnitt 60b ist so gestaltet, dass er aus der Metallplatte 60c herausragt sowie die Halteplatte für das Werkstück 60d radial durchquert.
Da das Werkstück 17 von der Halteplatte für das Werkstück 60d, die aus weicherem Material als das Werkstück 17 besteht, gehalten und in Rotation versetzt wird, bietet das fünfte Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass eine Beschädigung am äußeren Umfang des Werkstücks 17, wie z. B. die Erscheinung des Absplitterns, verhindert wird, eine Beschädigung, die ansonsten durch das Auftreten des Patterns zwischen dem äußeren Umfang des Werkstücks 17 und dem inneren Umfang der Halteplatte für das Werkstück 60d infolge von Schwankungen des Schleifdrehmoments verursacht würde.
Wenn die radiale Breite der oben beschriebenen Halteplatte für das Werkstück verringert wird, wird ein Ergebnis erzielt, das demjenigen ähnlich ist, das erreicht wird, wenn der innere Umfang der Metallplatte 60c mit einer Metallplattierung versehen wird. Des Weiteren kann auf den inneren Umfang der Metallplatte Kunstharz aufgeschweißt werden. Kurz gesagt, eine Halteplatte für das Werkstück, die eine Metallplatte 60c mit beschichtetem innerem Umfang aufweist, gehört ebenfalls zum vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Ein sechstes Ausführungsbeispiel dient dem Zweck, das Risiko zu vermeiden, dass die Kerbe 17a des Werkstücks 17 ausgebrochen wird, wenn die Drehscheibe 57 in Umdrehung versetzt wird, während der Werkstückantriebsabschnitt 60b in die Kerbe 17a des Wafers oder dergleichen eingreift.
Wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt wird, besitzt der Werkstückantriebsabschnitt 60b einen Grundkörper 60e der Werkstücklagerplatte 60, eine Aussparung 60f, die im Grundkörper 60e vom inneren Umfang zum äußeren Umfang des Grundkörpers in radialer Richtung eckig gestaltet ist, sowie einen Fuß 60b1 des Werkstückantriebsabschnitts 60b, der in einem Stück mit dem Grundkörper 60e erzeugt oder mit ihm verkittet wurde. Als Alternative wird der Grundkörper 60e mit dem Werkstückantriebsabschnitt 60b verschweißt. Der Werkstückantriebsabschnitt 60b besteht aus einem Werkstoff, wie z. B. Kunstharz, einer Aluminium- oder einer Kupferlegierung, der weicher ist als der des Werkstücks 17, z. B. eines Wafers.
Der Werkstückantriebsabschnitt 60b und der metallische Grundkörper 60e des Werkstücklagers sind dünner als das Werkstück 17.
Nach dem sechsten Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Beschädigung an der Kerbe des Wafers, wie z. B. die Erscheinung des Absplitterns, die ansonsten durch Schwankungen des Schleifdrehmoments bewirkt würde, zu verhindern.

Siebentes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 16 und 17 zeigen ein siebentes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im siebenten Ausführungsbeispiel weist die Werkstücklagerplatte 60 eine äußere Metallscheibe 60g auf, die in einem Stück mit einer plastischen inneren Lagerplatte für das Werkstück 60h gefertigt wurde. Die äußere Scheibe 60g wird mit der inneren Lagerplatte für das Werkstück 60h in einem Stück gefertigt oder mit ihr verkittet. Im siebenten Ausführungsbeispiel wird der Werkstückantriebsabschnitt 60b in einem Stück mit dem inneren Umfang der Lagerplatte für das Werkstück 60h hergestellt.
Die äußere Metallscheibe 60g besteht z. B. aus Eisen, und die Lagerplatte für das Werkstück 60h wird aus einem Nichteisenmetall hergestellt, das weicher als das Material des Werkstücks 17 ist, z. B. aus einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung oder einem Kunstharz.
Nach dem siebenten Ausführungsbeispiel wird die Steifigkeit der äußeren Scheibe aufrechterhalten, da die äußere Scheibe 60g fest mit dem äußeren Umfang 57a verbunden ist. Außerdem sind die Lagerplatte für das Werkstück 60h und der Werkstückantriebsabschnitt 60b, der aus der Lagerplatte für das Werkstück hervorragt, weicher als das Material des Werkstücks 17, und somit ist es möglich, die Erscheinung des Absplitterns zu verhindern, die sonst durch Veränderungen des Drehmoments beim Schleifen verursacht würde.
Nach dem siebenten Ausführungsbeispiel ist die Lagerplatte für das Werkstück 60h an der Kante der äußeren Scheibe 60g entlang angeordnet, und die Lagerplatte für das Werkstück 60h ist dicker als die äußere Scheibe 60g. Wenn die Lagerplatte für das Werkstück 60h durch Verkitten oder Verschweißen fest mit der äußeren Scheibenplatte 60g verbunden wird, wird an dem äußeren Umfang der Lagerplatte für das Werkstück 60h entlang ein Kanal gebildet. Der so gebildete Kanal wird in den inneren Umfang der äußeren Scheibe 60g eingepasst.
Da jedoch die Lagerplatte für das Werkstück 60h dünn ist, ist es schwierig, einen Kanal zu bilden, der in die äußere Scheibe 60g eingepasst werden kann. Wie in den Fig. 18 und 19 zu sehen ist, wird, wenn die Lagerplatte für das Werkstück 60h und die äußere Scheibe 60g dick sind und wenn es schwierig ist, sie durch Verschweißen oder Verkitten miteinander zu verbinden, die Kante der Lagerplatte für das Werkstück 60h über die Kante der äußeren Scheibe 60g gelegt. Die Lagerplatte für das Werkstück 60h und die äußere Scheibe 60g lassen sich durch Verkitten oder Verschweißen der so einander überlagernden Kanten miteinander verbinden.

Achtes Ausführungsbeispiel

Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen steht, da der Werkstückantriebsabschnitt in einem Stück mit der Werkstücklagerplatte erzeugt oder mit ihr fest verbunden wird, der Werkstückantriebsabschnitt fest.
Im achten Ausführungsbeispiel wird der Werkstückantriebsabschnitt im Verhältnis zur Werkstücklagerplatte elastisch gehalten. Die Fig. 20 bis 23 zeigen das achte Ausführungsbeispiel.
Fig. 20 ist eine Draufsicht, die das Werkstücklagerteil von oben gesehen zeigt. Ein Werkstückantriebsabschnitt 60b, der dem Mittelpunkt der Drehscheibe 57 gegenüberliegt, ist auf der oberen Oberfläche der Werkstücklagerplatte 60 der Drehscheibe 57 angebracht.
Der Werkstückantriebsabschnitt 60b besitzt einen Vorsprung 60b2, der in die Kerbe 17a des Werkstücks 17 eingreift. Ein Körper 60b3, der sich von dem Vorsprung 60b2 aus nach hinten erstreckt, sitzt am Mittelpunkt lose auf einem zylindrischen Zapfen 63, der unter der unteren Oberfläche einer Montagehalterung 66 angebracht ist, so dass der Werkstückantriebsabschnitt 60b am Umfangsrahmen 57a befestigt ist. Ein Abschnitt an der Unterkante des Kragens des Zapfens 63 liegt an einer Position, die um δ/2 höher als die Halterung 66 ist, und der Zapfen 63 greift über ein Gewinde in eine Mutter 64 ein. Dementsprechend kann sich der Werkstückantriebsabschnitt geringfügig bewegen. Außerdem besteht zwischen dem Körper 60b3 und der Halterung 66 ein Abstand von δ/2.
Hierbei beträgt δ 0,1 mm oder weniger. Daher ist das Werkstückantriebsteil 60b4, das den Vorsprung 60b2 und den Körper 60b3 aufweist, so eingestellt, dass es in der vertikalen Richtung im wesentlichen stationär bleibt. Der Körper 60b3 hat eine eckige Gestalt, und an jeder Seite des Körpers 60b3 ist ein Pufferteil 65 angeordnet. Die Mon tagehalterung 66, an die die Pufferteile 65 angeklebt oder angeschweißt sind, ist an der oberen Oberfläche der Werkstücklagerplatte 60 mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt. Das Werkstückantriebsteil 60b4, das den Werkstückantriebsabschnitt 60b bildet, läßt sich in der horizontalen Ebene geringfügig bewegen, wobei es durch die Pufferteile 65 gedämpft wird, so dass der auf den Vorsprung 60b2 einwirkende physikalische Stoß verringert wird. Das Werkstückantriebsteil 60b4, das sich hinter dem Vorsprung 60b2 befindet, ist dünner als das Werkstück 17. Die Breite des Werkstückantriebsteils 60b4 wird so gewählt, dass das Werkstückantriebsteil lose in einen Schlitz 60i eingesetzt werden kann, der radial in der Werkstücklagerplatte 60 gebildet wird.
Wenn die Drehscheibe 57 in Rotation versetzt wird, greift der Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsabschnitts 60b in die Kerbe 17a des Werkstücks 17 ein und versetzt das Werkstück 17 in Umdrehung. Wenn eine Veränderung des Schleifdrehmoments erfolgt, verändert sich auch das zum Antrieb des Werkstücks 17 verwendete Drehmoment, das auf den Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsabschnitts 60b eine Kraft ausübt. Der physikalische Stoß, der zwischen der Kerbe 17a des Werkstücks 17 und dem Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsabschnitts 60b auftritt, wird durch die Pufferteile 65 gedämpft, die zu beiden Seiten des Körpers 60b3 angebracht sind. Das führt dazu, dass selbst in einem Fall, in dem das Werkstück 17 z. B. ein Wafer ist, eine Beschädigung der Kerbe 17a des Werkstücks 17 verhindert und vermieden wird, dass es an dem äußeren Umfang des Werkstücks 17 zu Absplitterung kommt.

Neuntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 24 bis 28 zeigen ein neuntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie in den Fig. 24 und 25 zu erkennen ist, liegt der Werkstückantriebsabschnitt 60b direkt hinter dem Umfangsrahmen 57a der Drehscheibe 57. Die Drehscheibe 57 und der Werkstückantriebsteil 60b4 liegen in einer Ebene, und der Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsteils 60b4 kann in die Kerbe 17a des Werkstück 17 eingreifen. Der Werkstückantriebsabschnitt 60b ist auf einem Auslöser 67 montiert, sowohl um das Werkstückantriebsteil 60b4 in radialer Richtung zu schieben, bis es in die Kerbe 17a eingreift (siehe Fig. 26B), als auch, um das Werkstückantriebsteil 60b4 zurückzuziehen, bis es aus der Kerbe 17a herausgezogen ist (siehe Fig. 26A). Der Auslöser 67 ist auf einem Verteilerstück 68 montiert, das an der unteren Oberfläche des Umfangsrahmens 57a befestigt ist. Der Motor 61 ist ein Servomotor und wird von einem nicht gezeigten Steuergerät eingeschaltet, um so die Drehscheibe 57 in Umdrehung zu versetzen und die Drehscheibe an einer festgelegten Position anzuhalten.
Ein Fluid-Druckzylinder 71 mit einem Tauchkolben 69 ist auf dem Gleittisch 53 montiert. Bei der festgelegten Halteposition der Drehscheibe 57 bewegt sich der Tauchkolben 69 nach vom zu einer Eintrittsöffnung 68a des Verteilerstücks 68, bis ein spitzes Ende 69a des Tauchkolbens 69 in die Eintrittsöffnung 68a hineinfährt, und der Tauchkolben 69 fährt auch wieder zurück, bis sich das spitze Ende 69a von der Eintrittsöffnung 68a getrennt hat. Druckluft wird dem Fluid-Druckzylinder 71 aus einem Fluid-Druckerzeuger, z. B. einem Luftverdichter 72, über ein Schaltventil 73 zugeführt oder aus dem Fluid-Druckzylinder abgelassen.
Fig. 27 zeigt einen Auslöser 67. Der Auslöser 67 besteht aus einem Zylinderkörper 67a, der eine zylindrische Zylinderkammer besitzt, einem Tauchkolben 67b, der dicht in den Zylinderkörper 67a eingepasst ist und sich vor und zurück bewegen kann, einer Spiraldruckfeder 74, die sich in zusammengedrücktem Zustand in einer hinteren Zylinderkammer 67r des Zylinderkörpers 67a befindet, und einer Maschinenschraube 75, die in den Zylinderkörper 67a geschraubt worden ist, bis das spitze Ende der Maschinenschraube in einen Kanal 67b1 ragt, der in der seitlichen Oberfläche des Tauchkolbens 67b in dessen axialer Richtung gebildet wurde. Der Tauchkolben 67b ist im Verhältnis zum Zylinderkörper 67a stationär. Das Werkstückantriebsteil 60b4 wird in einen Schlitz 67b2 eingesetzt, der horizontal im Ende des Tauchkolbens 67b gebildet wurde, und wird von einer Maschinenschraube 76 angedrückt, die in den Tauchkolben 67b eingeschraubt wurde, Ein Durchlas 67c, der mit einer vorderen Zylinderkammer 67f des Auslösers 67 in Verbindung steht, ist mit einem Strömungskanal für Druckluft 68b des Verteilerstücks 68 verbunden.
Wie in Fig. 28 gezeigt, hat die Eintrittsöffnung 68a des Strömungskanals für Druckluft 68b des Verteilerstücks 68 die Form eines Kegelstumpfs. Das spitze Ende 69a des Tauchkolbens 69, der dicht in den Zylinderkörper 71a des Fluid-Druckzylinders 71 eingepasst ist, hat ebenfalls die Form eines Kegelstumpfs und entspricht in der Form der Eintrittsöffnung 68a des Verteilerstücks 68. Ein Druckluftkanal 69c befindet sich im Tauchkolben 69 entlang seiner Mittellinie, so dass er in der Richtung durch den Kolben verläuft, in der sich der Tauchkolben 69 nach vorn oder hinten bewegt. Eine kleine Bohrung oder Öffnung (nicht gezeigt) ist in dem Kanal 69c angebracht, so dass die Vorwärtsbewegung des Tauchkolbens 69b gewährleistet wird. Bei dieser Konstruktion ist eine hintere Zylinderkammer 71r eines Zylinderkörpers 71a des Fluid-Druckzylinders 71 mit dem spitzen Ende 69a des Tauchkolbens 69 verbunden. Eine vordere Zylinderkammer 71f und die hintere Zylinderkammer 71r des Zylinderkörpers 71a sind über die Durchlässe 71b bzw. 71c mit dem Schaltventil 73 verbunden. In einem Fall, in dem Druckluft als Druckmedium verwendet wird, wird das Schaltventil 73 durch ein Dreiwege- Schaltventil gebildet.
Die Funktionsweise des Werkstücklagerteils mit der behandelten Konstruktion nach dem neunten Ausführungsbeispiel wird jetzt beschrieben.
In einer Situation, in der der Doppelscheiben-Oberflächenschleifer sich nach Beendigung eines vorhergehenden Bearbeitungsvorgangs in einem inaktiven Zustand befindet, nimmt der Tauchkolben 69 des Fluid-Druckzylinders 71 eine zurückgezogene Position ein. Des Weiteren befindet sich das spitze Ende 69a des Tauchkolbens 69 in bezug auf die Eintrittsöffnung 68a in einer zurückgezogenen Position, und der mit dem Werkstückantriebsteil 60b4 ausgerüstete Tauchkolben 67b befindet sich am vorderen Ende, an das der Tauchkolben durch die Federkraft der Spiraldruckfeder 74 geschoben worden ist. Wenn sich der Tauchkolben 67b am vorderen Ende befindet, liegt der Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsteils 60b4 in einer Position ganz nahe am Mittelpunkt der Drehscheibe 57 in bezug auf die Kerbe 17a des Werkstücks 17.
Um das Werkstück 17 auf das Werkstücklagerteil zu legen, wird der hinteren Zylinderkammer 71r des Fluid-Druckzylinders 71 Druckluft zugeführt, indem das Schaltventil 73 betätigt wird. Wenn die Druckluft durch den Kanal 69c aus der hinteren Zylinderkammer 71r nach außen entweicht, entwickelt sich im Tauchkolben 69 wegen des Austrittswiderstands des Kanals 69c ein Vorwärtsschub, der den Tauchkolben 69 vorwärts bewegt. Das hat zur Folge, dass das spitze Ende 69a des Tauchkolbens 69 in die Eintrittsöffnung 68a des Verteilerstücks 68 fährt, das an der Drehscheibe 57 befestigt ist, die sich in einer festgesetzten Position im Stillstand befindet. Durch den Kanal 69c des Tauchkolbens 69, den Kanal 69b des Verteilerstücks 68 und den Durchlass 67c strömt die Druckluft in die vordere Zylinderkammer 67f des Auslösers 67 und holt den Tauchkolben 67b gegen die Federkraft der Spiraldruckfeder 74 zurück. Das Ergebnis ist, dass das Werkstückantriebsteil 60b4 zurückgezogen wird. In diesem Zustand wird die Kerbe 17a des Werkstücks 17 auf den Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsteils 60b4 ausgerichtet, und das Werkstück 17 wird in die Aufnahmebohrung 60a eingesetzt. In diesem Fall wird das Werkstück 17 in der gleichen Weise gehalten, wie es in den für die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschriebenen Doppelscheiben-Oberflächenschleifer eingesetzt wird.
Anschließend wird im Ergebnis der Umlenkung der vom Luftverdichter 72 gelieferten Druckluft durch das Schaltventil 73 die Druckluft der vorderen Zylinderkammer 71f des Fluid-Druckzylinders 71 zugeführt, was dazu führt, dass die Druckluft aus der hinteren Zylinderkammer 71r in die Atmosphäre entweicht. Schließlich fährt das spitze Ende 69a des Tauchkolbens 60 aus der Eintrittsöffnung 68a des Verteilerstücks 68 heraus. Zur gleichen Zeit wird die Druckluft aus der vorderenzylinderkammer 67f des Auslösers 67 durch den Durchlaß 67c, den Strömungskanal für Druckluft 68b und die Eintrittsöffnung 68a in die Atmosphäre freigesetzt. Demgemäß wird durch die Federkraft der Spiraldruckfeder 74, die bisher in einem linken Teil des Zylinders unter dem Druck der in der vordere Zylinderkammer 67f eingeschlossenen Druckluft im zusammengedrückten Zustand gehalten worden ist, der Tauchkolben 67b nach vom bewegt, so dass das Werkstückantriebsteil 60b4 zur Kerbe 17a des Werkstücks 17 vorgeschoben wird. Selbst wenn zwischen dem dreieckigen Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsteils 60b4 und der. V-förmigen Kerbe 17a des Werkstücks 17 eine Versetzung α auftritt, wie sie in Fig. 26A dargestellt ist, fährt der Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsteils 60b4 infolge der Federkraft der Spiraldruckfeder 74 in die Kerbe 17a hinein und versetzt das Werkstück 17 in der Aufnahmebohrung 60a in Rotation. Wie in den Fig. 26A und 26B gezeigt wird, greift der Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsteils 60b4 in die Kerbe 17a ein. Auf diese Weise wird, auch wenn das Werkstück 17 ungenau auf das Werkstücklagerteil 14 gesetzt wird, das Werkstück 17 präzise neu eingestellt und in eine richtige Position gebracht.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration rotieren das Verteilerstück 68, der Auslöser 67 und das Werkstückantriebsteil 60b4 zusammen mit der Drehscheibe 57 auf ausgeglichene Weise. In einer Situation, in der die Federkraft der Spiraldruckfeder 74 über den Tauchkolben 67b auf den Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsteils 60b4 einwirkt, existiert zwischen dem Vorsprung 60b2 und der Kerbe 17a kein Zwischenraum. In so einer Situation wird im Falle von Veränderungen des Schleifdrehmoments verhindert, dass der Vorsprung 60b2 mit der Kerbe 17a kollidiert, und dadurch wird eine Beschädigung des Werkstücks 17, wie z. B. Absplitterung am Werkstück 17, vermieden. Außerdem befindet sich die Kerbe 17a des Werkstücks 17, auch wenn das Werkstück 17 auf die Drehscheibe 57 gebracht oder von ihr entnommen wird, an einer Position, die einen gewissen Abstand vom Werkstückantriebsabschnitt 60b hat. Demzufolge kann das Werkstück 17 ungenau in die Aufnahmebohrung 60a eingesetzt werden.
Nachdem ein Schleifvorgang am Werkstück 17 beendet worden ist, kommt die Drehscheibe 57 an einer vorgegebenen Position zum Stillstand. Das Umschalten des Schaltventils 73 führt zu einer Vorwärtsbewegung des Tauchkolbens 69, so dass das spitze Ende 69a des Tauchkolbens in die Eintrittsöffnung 68a des Verteilerstücks 68 einfährt. Im Ergebnis dessen wird der vorderen Zylinderkammer 67f des Auslösers 67 durch den Durchlaß 67c des Auslösers 67 über den Kanal 69b des Verteilerstücks 68 und den Durchlaß 67c des Auslösers 67 Druckluft zugeführt und dadurch der Tauchkolben 67b gegen die Federkraft der Spiraldruckfeder 74 zurückgeholt. Schließlich entsteht ein Zwischenraum zwischen der Kerbe 17a des Werkstücks 17 und dem Vorsprung 60b2 des Werkstückantriebsteils 60b4. Das geschliffene Werkstück 17 wird jetzt aus der Aufnahmebohrung entnommen, und ein weiteres unbearbeitetes Werkstück 17 wird in die Aufnahmebohrung 60a eingelegt.

Zehntes Ausführungsbeispiel

Ein zehntes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom weiter oben beschriebenen achten Ausführungsbeispiel dadurch, dass Veränderungen des Schleifdrehmoments erkannt werden. Die Fig. 29 bis 31 stellen das zehnte Ausführungsbeispiel dar. Ein für das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendetes Werkstücklagerteil weist die gleiche Gesamtstruktur auf wie das für das achte Ausführungsbeispiel verwendete Werkstücklagerteil, das in den Fig. 21 und 22 gezeigt wird.
Wie in Fig. 31 gezeigt, ist der Körper 60b3 des Werkstückantriebsteils 60b4 sandwichartig zwischen den Pufferteilen 65 angeordnet. Ein Druckmeßfühler 77a ist in eine Bohrung eingesetzt, die in dem Pufferteil 65 gebildet worden ist, das zwischen einer Oberfläche des Körpers 60b3 des Werkstückantriebsteils 60b4 und der inneren Wandoberfläche der Montagehalterung 66 auf einer Seite angeordnet ist, und ein weiterer Druckmeßfühler 77b ist in eine Bohrung eingesetzt, die in dem Pufferteil 65 gebildet worden ist, das zwischen der anderen Oberfläche des Körpers 60b3 und der inneren Wandoberfläche der Montagehalterung auf der anderen Seite angeordnet ist. Der Druckmeßfühler 77 (der die Druckmeßfühler 77a und 77b umfasst) ist ein Verschiebungsmesser, der ein piezoelektrisches Element enthält. Ein vom Druckmeßfühler 77 gemessener Druck wird mittels piezoelektrischer Konversion in ein elektrisches Signal umgewandelt, und das so erhaltene elektrische Signal wird durch Operationsverstärker 78a und 78b verstärkt. Ein Steuergerät 79, das einen Differenzverstärker aufweist, berechnet eine Differenz zwischen den von den Druckmeßfühlern 77a und 77b ermittelten Druckwerten und steuert die Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstücks, die der Schleifscheiben sowie das Ausmaß, bis zu dem das Werkstück mit den Schleifscheiben geschliffen wird, mit Hilfe eines numerischen Steuergeräts 81.
Genauer gesagt, wie auch in den Fig. 29 und 30 gezeigt, werden die von den Druckmeßfühlern 77a und 77b ermittelten Druckwerte den Operationsverstärkern 78a und 78b über zwei Bürsten 83 zugeführt, die sich gleitend an zwei Gleitringen 82 entlang bewegen, welche in der unteren Oberfläche der Werkstücklagerplatte 60 so gebildet worden sind, dass sie mit der Drehscheibe 57 konzentrisch sind. Wahlweise können Meßsignale auch aus nicht dargestellten Funksendern der Druckmeßfühler 77a und 77b ausgestrahlt werden, und die Operationsverstärker 78a und 78b können die Signale mit Hilfe nicht dargestellter Funkempfänger empfangen.
Wenn ein Risiko besteht, dass die Kerbe 17a des Werkstücks 17 infolge einer abnormen Erhöhung des Schleifdrehmoments aufgrund der Abnutzung der Schleifscheiben aufgerissen wird, ist es nach dem zehnten Ausführungsbeispiel möglich, diesem Risiko durch Verlangsamung der Schleifscheiben oder des Werkstücks oder durch Verringerung des Ausmaßes zu begegnen, bis zu dem das Werkstück geschliffen wird.

Elftes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 32 und 33 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkstückantriebsabschnitts.
Fig. 32 zeigt einen Werkstückantriebsabschnitt, der so konstruiert ist, dass eine ausbauchende Biegung 60b5 des Werkstückantriebsabschnitts 60b mit der V-förmigen Kerbe 17a des Werkstücks 17 in Kontakt kommt. Die Biegung entspricht einer kreisförmigen Fläche, einer quadratischen Fläche oder einer evolventenförmig gekrümmten Fläche. Mit einer derartigen Geometrie der Biegung kann verhindert werden, dass der Werkstückantriebsabschnitt 60b mit eckigen Abschnitten 17c in Kontakt kommt, die zwischen der Kerbe 17a und dem äußeren Umfang des Werkstückes 17 entstanden sind. Auf diese Weise läßt sich vermeiden, dass an den eckigen Abschnitten 17c des Werkstücks 17, die besonders anfällig für Absplittern sind, Absplitterungen auftreten.
Fig. 33 zeigt das Werkstück 17, dessen Kerbe 17a gebildet wurde, indem ein Teil des äußeren Umfangs des Werkstücks an einer Sehne entlang abgeschnitten wurde (d. h., die Kerbe wurde zu einer sogenannten Orientierungsfläche gestaltet). Ein gerades Stück des Werkstückantriebsabschnitts 60b kommt mit dem geraden Stück der Kerbe 17a über die Länge L in Kontakt, und geglättete ausbauchende Biegungen 60b6 grenzen an den beiden Seiten des ebenen Stücks des Werkstückantriebsabschnitts an. Wahlweise kann der Werkstückantriebsabschnitt 60b auch so gestaltet sein, dass er eine Krümmung aufweist, die mit der Kerbe 17a des Werkstücks 17 in Kontakt kommt. Bei der beschriebenen Geometrie des Werkstückantriebsabschnitts und der Kerbe kommt der Werkstückantriebsabschnitt 60b, auch wenn auf das Werkstück 17 eine Antriebskraft ausgeübt wird, nicht mit eckigen Abschnitten 17d in Kontakt, die zwischen der Kerbe 17a des Werkstücks 17 und dem Werkstückantriebsabschnitt 60b gebildet worden sind. Auf diese Weise wird verhindert, dass an den eckigen Abschnitten 17d des Werkstücks 17 Absplitterungen auftreten.
Mit Hilfe des Oberflächenschleifers und des Schleifverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung können beide Oberflächen eines Werkstücks (wie z. B. eines Wafers) gleichzeitig geschliffen werden, während der Wafer zwangsläufig in Rotation versetzt wird, und somit kann der Wafer in kurzer Zeit mit verbesserter Oberflächenrauheit und geometrischer Genauigkeit geschliffen werden.
Im Hinblick auf das hier beschriebene Verfahren kann, so lange beide Oberflächen des Wafers unter Verwendung von Schleifscheiben mit unterschiedlichen Schleifeigenschaften geschliffen werden, nur eine Oberfläche des Wafers bis zu einer erforderlichen Ebenheit geschliffen werden, und die andere Oberfläche des Wafers, auf der keine geschlossenen Kurven gebildet werden, kann bis zu einem minimal erforderlichen Maß geschliffen werden.
Im Hinblick auf das hier beschriebene Verfahren kann, so lange eine Schleiffläche einer schalenförmigen Schleifscheibe so eingestellt wird, dass sie durch die Mitte des Wafers verläuft, die gesamte Oberfläche des Wafers geschliffen werden.
Ein Doppelscheiben-Oberflächenschleifer besitzt eine Werkstücklagerplatte, die dünner als ein Werkstück ist und mit der Endfläche einer jeden Schleifscheibe in engen Kontakt kommt, einen Werkstückantriebsabschnitt, der am inneren Umfang der Drehscheibe entlang angebracht ist, eine Aufnahmebohrung zur Aufnahme des Werkstücks, ein Lagerteil zur drehbaren Lagerung der Drehscheibe und eine Drehantriebseinrichtung für den Antrieb der Drehscheibe. Mit Hilfe dieses Oberflächenschleifers kann ein dünnes Werkstück effektiv zu einem Erzeugnis geschliffen werden, das eine erhöhte geometrische Genauigkeit aufweist (d. h. in bezug auf Verkrümmung).
Das Werkstücklagerteil nach der vorliegenden Erfindung läßt sich ohne weiteres in einen Doppel- oder Einscheiben-Oberflächenschleifer einbauen, und der Grundkörper des Oberflächenschleifers kann im wesentlichen so verwendet werden, wie er ist. Bei dem Werkstücklagerteil nach der vorliegenden Erfindung besteht ein Abschnitt des Lagerteils, der in das Werkstück paßt, aus Kunstharz oder Gummi. Demge mäß besitzt das Werkstücklagerteil den Vorteil, dass es das Absplittern vom Werkstück verhindert.
Nach der vorliegenden Erfindung wird, da das Werkstücklagerteil einen Werkstückantriebsabschnitt besitzt, der aus weicherem Material als dem des Werkstücks besteht, ein Risiko der Beschädigung der Kerbe des Werkstücks, wie z. B. durch Absplittern der Kerbe, ausgeschaltet.
Im Falle des Werkstücklagerteils nach der vorliegenden Erfindung bietet das Werkstücklagerteil, da der Teil der Scheibenplatte, der mit dem Werkstück in Kontakt kommt, aus Material besteht, das weicher als das des Werkstücks ist, den Vorteil, dass eine Beschädigung des Werkstücks, wie z. B. durch Absplittern am Werkstück oder Risse im Werkstück, verhindert wird.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Drehscheibe aus einer kreisrunden Metallplatte gebildet, und ein Halteteil für das Werkstück besteht aus Material, das weicher ist als der Werkstoff der Metallplatte am inneren Umfang der Metallplatte. Da der Werkstückantriebsabschnitt an der Metallplatte gebildet ist, verleiht der Werkstückantriebsabschnitt der Metallplatte Festigkeit und Haltbarkeit. Dagegen besteht, da der Werkstückantriebsabschnitt an dem Halteteil für das Werkstück gebildet ist, ein verringertes Risiko eines Schadens an der Kerbe des Werkstücks.
Nach der vorliegenden Erfindung kann, da die Oberfläche des Werkstückantriebsabschnitts der Drehscheibe, die mit dem Werkstück in Kontakt kommt, zu einer Krümmung gestaltet ist, das Absplittern am Werkstück verhindert werden, das ansonsten durch die Anwendung von Kraft auf eckige Teile des Werkstücks durch den Werkstückantriebsabschnitt verursacht würde.
Nach der vorliegenden Erfindung wird, da der Werkstückantriebsabschnitt so gelagert ist, dass er im Verhältnis zur Drehscheibe frei beweglich ist, und das Werkstücklagerteil mit Hilfe von Pufferteilen an der Drehscheibe montiert ist, ein Risiko der Beschädigung der Kerbe des Werkstücks, wie z. B. durch Risse in der Kerbe, ausgeschaltet.
Nach der vorliegenden Erfindung ist das Werkstückantriebsteil im Lagerteil der Drehscheibe so angeordnet, dass es durch ein Federteil vorgespannt wird sowie auch zum Mittelpunkt der Drehscheibe hin beweglich ist. Demzufolge bleibt das Werkstückantriebsteil zu jeder Zeit in engem Kontakt mit der Kerbe des Werkstücks. Im Falle von Veränderungen des auf das Werkstück einwirkenden Schleifdrehmoments kann ein physikalischer Stoß, der vom Werkstückantriebsteil auf das Werkstück ausgeübt wird, verringert werden, wodurch es wiederum möglich wird, zu verhindern, dass die Kerbe des Werkstücks beschädigt wird.
Nach der vorliegenden Erfindung ist das Werkstücklagerteil mit einem Auslöser und einem Fluid-Druckzylinder ausgerüstet. Der Auslöser zwingt das Werkstückantriebsteil mit Hilfe eines Federteils zur Mitte der Drehscheibe. Die Drehscheibe wird an einer festgelegten Position mit Hilfe eines Anschlags für die festgelegte Position angehalten, und der Druckzylinder führt dem Auslöser ein unter Druck stehendes Fluid zu, wodurch das Werkstückantriebsteil zurückgezogen wird. Ein derartiges Werkstückantriebsteil ist in der Lage, eine Beschädigung der Kerbe des Werkstücks zu verhindern sowie auch die leichte Entnahme des Werkstücks zu ermöglichen.
Nach der vorliegenden Erfindung ist das Werkstückantriebsteil so konstruiert, dass es durch den Auslöser und das Federteil nach vom bewegt oder zurückgezogen wird, und dem Auslöser wird durch einen Kanal, der sich in einem Tauchkolben befindet, ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt. Der Einsatz des Fluid-Druckzylinders ermöglicht die Anwendung eines einfachen Werkstückantriebsteils mit einer einfachen Struktur, die verhindert, dass die Kerbe des Werkstücks beschädigt wird, und ein einfaches Entfernen oder Einbringen des Werkstücks bewirkt.
Nach der vorliegenden Erfindung ist das Werkstücklagerteil mit einer Belastungserfassungseinrichtung zur Feststellung von Druck oder Verschiebung, die auf den Werkstückantriebsabschnitt ausgeübt werden, ausgerüstet und in der Lage, eine Überlastung zu bewältigen, indem sie das Schleifdrehmoment auf der Grundlage der auf den Werkstückantriebsabschnitt einwirkenden Belastung feststellt. Ein solches Werkstücklagerteil ist in der Lage, abnormen Abrieb an Schleifscheiben sowie Beschädigungen am Werkstück oder am Schleifer festzustellen.
Die Ausführungsbeispiele Nummer zwölf bis neunzehn der vorliegenden Erfindung werden im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 34 bis 52 beschrieben.

Zwölftes Ausführungsbeispiel

Wie in den Fig. 34 bis 37 gezeigt wird, weist ein Doppelscheiben-Oberflächenschleifer nach einem ersten Ausführungsbeispiel ein Untergestell 211 auf, und ein Obergestell 311 ist auf dem Untergestell 211 montiert. Das Untergestell 211 weist eine Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 212 und ein Werkstücklagerteil 214 auf, und das Obergestell 311 besitzt eine Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 213. Die Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 212 hat eine untere Schleifscheibe 215, und die Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 213 hat eine obere Schleif- Scheibe 216. Eine am oberen Ende der unteren Schleifscheibe 215 befindliche Schleiffläche 215a und eine am unteren Ende der oberen Schleifscheibe 216 befindliche Schleiffläche 216a sind so positioniert, dass sie einander gegenüberliegen und zueinander parallel sind. Während es auf dem Werkstücklagerteil 214 gelagert ist, wird ein Werkstück 217 in Form einer dünnen Platte zwischen den Schleifscheiben 215 und 216 der Vorschubeinheiten für die Schleifscheiben 212 und 213 eingelegt. Beide Oberflächen des Werkstücks 217 werden gleichzeitig von den Schleifflächen 215a und 216a der Schleifscheiben 215 und 216 geschliffen.
Wie in den Fig. 35 und 36 gezeigt, wird ein Schleifscheibentisch 220 der Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 212 auf dem Untergestell 211 von einer sogenannten V-förmigen und ebenen Führung 221 getragen, so dass er in der Richtung beweglich ist, die rechtwinklig zur Rotationsachse der unteren Schleifscheibe 215 liegt. Ein Motor 222 zum Verfahren der unteren Schleifscheibe ist an der Seite des Untergestells 211 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 222 wird der Schleifscheibentisch 220 durch eine Kugelumlaufspindel 223 horizontal verfahren, die über ein Gewinde in eine Kugelumlaufmutter 223a eingreift, die im Schleifscheibentisch 220 befestigt ist. Eine untere Spindelführung 224 wird von einer vertikalen Führung 224a getragen, die in einem Stück mit dem Schleifscheibentisch 220 ausgebildet ist, so dass sie in der Richtung der Rotationsachse der unteren Schleifscheibe 215 beweglich ist. Ein Motor 225 zum Zustellen einer unteren Schleifscheibe ist an der Seite der Führung 224a unter dem Schleifscheibentisch 220 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 225 wird die untere Spindelführung 224, während sie von der Führung 224a geführt wird, durch eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung 226, die aus einer Schnecke und einem Schneckenrad besteht, sowie auch durch eine Kugelumlaufspindel 227 hochgefahren oder abgesenkt, die über ein Gewinde in eine nicht abgebildete Kugelumlaufmutter eingreift, die in einer Halterung 224b festgespannt ist, welche wiederum an der unteren Spindelführung 224 fest angebracht ist. Dieser Zustellhub ist klein.
Eine Spindel der unteren Schleifscheibe 228 (ein sogenannte untere Spindel) ist drehbar in der unteren Spindelführung 224 (einem sogenannten unteren Gehäuse) gelagert, und die untere Schleifscheibe 215 ist auf einem Schleifscheibenhalter 229 gelagert, der in einem Stück mit dem oberen Ende der Spindel der unteren Schleifscheibe 228 ausgebildet ist.
Ein Antriebsmotor der Schleifscheibe 234 vom Einbautyp ist in der unteren Spindelführung 224 untergebracht, und ein Stator des Antriebsmotors der Schleifscheibe 234 ist fest in der unteren Spindelführung 224 eingebaut. Weiterhin ist ein Rotor des Antriebsmotors der Schleifscheibe 234 fest in der Spindel der unteren Schleifscheibe 228 eingebaut. Während eines Schleifvorgangs rotiert die untere Schleifscheibe 215 mit hoher Geschwindigkeit infolge der Rotation des Motors 234 über die Spindel der unteren Schleifscheibe 228.
Wie in Fig. 36 gezeigt wird, wird eine obere Spindelführung 238 der Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 213 von einer vertikalen Führung 239 gehalten, die in einem Stück mit dem Obergestell 311 ausgebildet ist, so dass sie in der Richtung der Rotationsachse der oberen Schleifscheibe 216 beweglich ist. Ein Motor zum Hochfahren und Absenken 240 ist an der Seite des Obergestells 311 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 240 wird die obere Spindelführung 238 durch eine Kugelumlaufspindel 241 hochgefahren oder abgesenkt, die über ein Gewinde in eine Kugelumlaufmutter 241a eingreift, die fest in einer Halterung 238a montiert ist, welche wiederum an der oberen Spindelführung 238 befestigt ist.
Eine Spindel der oberen Schleifscheibe 242 (ein sogenannte obere Spindel) ist drehbar in der oberen Spindelführung 238 (einem sogenannten oberen Gehäuse) gelagert, und die obere Schleifscheibe 216 wird von einem Schleifscheibenhalter 243 gehalten, der in einem Stück mit dem unteren Ende der Spindel der oberen Schleifscheibe 242 ausgebildet ist. Ein Antriebsmotor der Schleifscheibe 248 vom Einbautyp ist in der oberen Spindelführung 238 untergebracht, und ein Stator des Antriebsmotors der Schleifscheibe 248 ist fest in der oberen Spindelführung 238 eingebaut. Weiterhin ist ein Rotor des Antriebsmotors der Schleifscheibe 248 fest in der Spindel der oberen Schleifscheibe 242 eingebaut. Während eines Schleifvorgangs rotiert die obere Schleifscheibe 216 mit hoher Geschwindigkeit infolge der Rotation des Motors 248 über die Spindel der oberen Schleifscheibe 242.
Wie in den Fig. 35 und 37 gezeigt, wird ein Lagertisch 252 des Werkstücklagerteils 214 auf das Untergestell 211 zwischen die Vorschubeinheiten für die untere und die obere Schleifscheibe, 212 und 213, gelegt. Ein Gleittisch 253 wird von einem Paar Führungsschienen 254 getragen, die auf dem Lagertisch 252 und zu beiden Seiten der unteren Schleifscheibe 215 angeordnet sind, so dass er in dergleichen Richtung bewegt werden kann, in der der Schleifscheibentisch 220 der Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 212 bewegt wird. Wie in Fig. 37 gezeigt, ist ein Motor 255 zum Verfahren eines Gleittisches auf dem Lagertisch 252 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 255 greift eine Kugelumlaufspindel 256, die mit der Motorwelle des Motors 255 verbunden ist, über ein Gewinde in eine Kugelumlaufmutter 256a ein, die am Gleittisch 253 angebracht ist, und ermöglicht so die Bewegung des Gleittisches 253.
Eine Drehscheibe 257 ist in dem Gleittisch 253 angeordnet und wird durch drei Führungsrollen 258 drehbar gelagert, die ebenfalls drehbar auf dem Gleittisch 253 gelagert sind (siehe Fig. 38). Ein dickwandiger ringförmiger Umfangsrahmen 257a (im Folgenden einfach nur als "Umfangsrahmen" bezeichnet) der Drehscheibe 257 ist mit einer Werkstücklagerplatte 260 ausgerüstet, und ein Zahnkranz 259 verläuft rund um den unteren Umfang des Umfangsrahmens 257a. Die Werkstücklagerplatte 260 ist dünner ausgebildet als das Werkstück 217 und wird horizontal an der unteren Oberfläche des Umfangsrahmens 257a entlang mit Hilfe eines nicht dargestellten Zugmechanismus gestreckt gehalten, so dass sie nicht durch die Schwerkraft (ihre Eigenmasse) verformt wird oder sich verzieht. Eine Aufnahmebohrung 260a zum entfernbaren Aufnehmen und losen Einsetzen des Werkstücks 217 ist in der Mitte der Werkstücklagerplatte 260 angebracht. Die Aufnahmebohrung 260a hat einen Durchmesser, der es gestattet, das Werkstück 217 mit einem genauen Zwischenraum in die Bohrung lose einzusetzen. Ein Motor 261 zum Rotierenlassen einer Drehscheibe 257 befindet sich auf dem Gleittisch 253, und ein Zahnkranz 262, der in den Zahnkranz 259 der Drehscheibe 257 eingreift, ist fest an der Welle des Motors 261 angebracht. Die Drehscheibe 257 wird von der Rotation des Motors 261 durch das Ineinandergreifen der Zahnkränze 259 und 262 in Umdrehung versetzt. Der Innendurchmesser des Umfangsrahmens 257a ist so bemessen, dass die obere Schleifscheibe 216, die in versetzter Weise in bezug auf die Drehscheibe 257 abgesenkt wird, an die Werkstücklagerplatte 260 herangefahren werden kann.
Wie in Fig. 37 gezeigt wird, ist ein Werkstückantriebsabschnitt 260b in der Aufnahmebohrung 260a der Werkstücklagerplatte 260 in einer Weise angeordnet, dass er radial ins Innere der Bohrung hineinragt, um in eine Kerbe 217a einzugreifen, wie zum Beispiel eine Kerbe oder Orientierungsfläche, die als Bezugspunkt für die Kristallorientierung des Werkstücks 217 dient, bei dem es sich um einen ungeschliffenen Wafer handelt, der vom Rohblock abgetrennt wurde. Was das vorliegende Ausführungsbeispiel betrifft, so hat die Kerbe 217a des Werkstücks 217 die Form einer V-förmigen Kerbe oder einer Orientierungsfläche, die gebildet wird, indem der äußere Umfang des Werkstücks weggeschnitten wird. Eine weitere Kerbe 217a zum Zwecke des Antriebs des Werkstücks 217 kann an einer anderen Position als an der Position angebracht werden, an der die Kerbe ursprünglich zur Definierung der Kristallorientierung des Werkstücks 217 vorgesehen wird.
Wenn auch die bisher erwähnte Aufnahmebohrung für das Werkstück 260a im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine kreisförmige Gestalt hat, so kann die Bohrung auch jede andere Gestalt als die Kreisform haben, solange das Werkstück 217 durch die Bohrung positioniert wird. Zum Beispiel kann die Bohrung so gestaltet sein, dass sie mit mindestens drei dreigeteilten Segmenten des äußeren Umfangs des Werkstücks 217 in Kontakt kommt.
Die Arbeitsweise des Doppelscheiben-Oberflächenschleifers der oben beschriebenen Konstruktion wird im Folgenden beschrieben.
In einem Fall, in dem ein Schleifvorgang mit Hilfe des Doppelscheiben-Oberflächenschleifers ausgeführt wird, wird das Werkstück 217 in die untere und obere Schleifscheibe 215 und 216 der Vorschubeinheiten für die untere und die obere Schleifscheibe, 212 und 213, eingesetzt und zwischen ihnen positioniert, wobei es lose in die Werkstücklagerplatte 260 des Werkstücklagerteils 214 mit einem Zwischenraum eingesetzt und dort gelagert wird. In diesem Zustand werden die untere und die obere Schleifscheibe 215 und 216 der Vorschubeinheiten für die untere und die obere Schleifscheibe, 212 und 213, mit hoher Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt, und der Motor 261 rotiert mit niedriger Geschwindigkeit und versetzt dadurch die Werkstücklagerplatte 260 durch das Ineinandergreifen dieser Zahnkränze 262 und 259, die als Drehantriebseinrichtungen dienen, in Umdrehung. Im Ergebnis dessen wird das Werkstück 217, das in der Aufnahmebohrung 260a gehalten wird, in Umdrehung versetzt. Die obere Schleifscheibe 216 der Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 213 wird dicht an das Werkstück 217 heran abgesenkt. Beide Oberflächen des Werkstücks 217 werden gleichzeitig von den Schleifflächen 215a und 216a der Schleifscheiben 215 und 216 geschliffen.
Fig. 41 ist eine Längsschnittzeichnung, die das in Fig. 40 dargestellte Schleifwerkzeug und sein Zentrum zeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden den Schleifscheiben (oder Schleifwerkzeugen) 215 und 216 identische Bezugszahlen zugeordnet, wobei beide Schleifscheiben gemeinsam durch die Bezugszahl 201 repräsentiert werden.
Das Schleifwerkzeug 201 besteht aus einem stählernen Scheibentisch 202 und einem Diamant-Schleifkörper 203. Der Diamant-Schleifkörper ist an der Endfläche des Scheibentisches 202 in Form einer drehbaren Schleifscheibe in so einer Weise angebracht, dass sein Durchmesser geringfügig kleiner als der des Scheibentisches 202 ist und er mit der Achse der Schleifscheibe konzentrisch wird. Der Diamant-Schleifkörper 203 liegt in einer kreisförmigen Struktur bestimmter Breite vor.
Der Diamant-Schleifkörper 203 wird hergestellt, indem schleifende Diamantkörner mit Hilfe eines Bindemittels miteinander verkittet und die so entstandenen Diamantkörner auf dem Scheibentisch 202 fest aufgebracht werden.
Eine Schleiffläche 203a des Diamant-Schleifkörpers 203 liegt in derselben Ebene rechtwinklig zur Achse der Schleifscheibe. Ein zylindrisch eingeschnittener Einpassabschnitt 202a ist in der Rückseite des Scheibentisches 202 gestaltet und nimmt passgenau einen hervorstehenden Einpassabschnitt 206a eines Schleifscheibenhalters 206 auf, der den gleichen Durchmesser wie der Scheibentisch 202 hat (verwendet anstelle der oben genannten Schleifscheibenhalter 229 und 243). Während die Rückseite des Scheibentisches 202 in engem Kontakt mit der Vorderseite des Schleifscheibenhalters 206 gehalten wird, werden der Scheibentisch und der Schleifscheibenhalter miteinander fest verbunden, indem Schraubenbolzen 207 durch im Scheibentisch 202 vorgesehene Schraubenlöcher in den Schleifscheibenhalter 206 geschraubt werden.
Fig. 40 zeigt die Beziehungen zwischen dem Diamant-Schleifkörper 203 und dem Werkstück 217 hinsichtlich der Abmessungen und der Positionen. Wenn das Werkstück 217 in die Aufnahmebohrung 260a eingesetzt wird, werden der Mittelpunkt der Aufnahmebohrung 260a und der Mittelpunkt des Werkstücks 217 aufeinander ausgerichtet. Der Mittelpunkt OG des Diamant-Schleifkörpers 203 ist gegenüber dem Mittelpunkt OW des Werkstücks 217 so versetzt, dass der Diamant-Schleifkörper 203 durch den Mittelpunkt OW des Werkstücks verläuft. Hierbei wird ein mittlerer Durchmesser, der sich von einem Punkt der Halbierung der radialen Breite der Schleiffläche 203a bis zu einem weiteren Punkt der Halbierung der radialen Breite der Schleiffläche 203a über den Mittelpunkt OG des Diamant-Schleifkörpers erstreckt, als mittlerer Schleifscheibendurchmesser angenommen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der mittlere Schleifscheibendurchmesser der Hälfte des Durchmessers des Werkstücks 217. Theoretisch kann die gesamte Oberfläche des Werkstücks 217 unter Verwendung der Schleifscheibe mit dem mittleren Schleifscheibendurchmesser geschliffen werden, wobei sich der mittlere Schleifscheibendurchmesser von dem Wert, der durch Subtraktion der radialen Breite der Schleiffläche 203a vom Radius des Werkstücks 217 ermittelt wird, bis zu dem Wert erstreckt, bei dem der äußere Durchmesser des Diamant-Schleifkörpers 203 dem Radius des Werkstücks 217 gleich ist. Um zu vermeiden, dass in praktischen Fällen die O- berfläche des Werkstücks teilweise ungeschliffen bleibt, ist es wünschenswert, den äu ßeren Durchmesser der Schleifscheibe so zu wählen, dass er größer als der Radius des Werkstückes 217 wird.
Im Gegensatz dazu muß, da die obere Schleifscheibe 216 ins Innere des Umfangsrahmens 257a der Drehscheibe 257 eintreten muß, eine Beziehung erfüllt werden, die durch Dg + Dp < Df wiedergegeben wird, wobei vorausgesetzt wird, dass der mittlere Durchmesser der Schleifscheibe Dg ist, der Durchmesser des Schleifscheibenhalters 206 (oder des Scheibentisches 202) Dp und der innere Durchmesser des Umfangsrahmens 257a Df ist. Dementsprechend ist, um wieviel der Durchmesser der Schleifscheibe Dg auch größer als der Radius des Werkstücks 217 ist, der Diamant-Schleifkörper 203 in der Lage, das Werkstück 217 zu schleifen. Der Durchmesser des Umfangsrahmens 257a wird mit einer Erhöhung des Durchmessers Dp des Schleifscheibenhalters 206 größer, was zu einer Erhöhung des Betrags der Versetzung "e" zwischen dem Mittelpunkt OW des Werkstücks und dem Mittelpunkt OG der Schleifscheibe führt. Wenn demnach für den mittleren Durchmesser Dg der Schleifscheibe ein Wert gewählt wird, der im wesentlichen die Hälfte des Durchmessers des Werkstücks 217 beträgt, so wird das den Vorteil bieten, dass die Vorrichtung in Verbindung mit der Schleifscheibe kompakt gestaltet wird.
Wie in den Fig. 35 und 40 gezeigt wird, sind Werkstückschleifauflagen 271 und 272 vorhanden, um beide Seiten eines Abschnitts des Werkstücks 217 zu unterstützen, der über den äußeren Umfang des Bereichs des Werkstücks 217 hinausragt, welcher im Kontakt mit der unteren und der oberen Schleifscheibe 215 und 216 steht. Die untere Werkstückschleifauflage 271 liegt auf dem Untergestell 211 auf (siehe Fig. 35) oder wird von einem Arm 274 getragen, der am Fuß einer Abtriebswelle 273a der Längswelle eines hydraulischer Drehkolbenantriebs 273 befestigt ist, welcher am Untergestell 211 angebracht ist (siehe Fig. 40).
Wie in Fig. 50 gezeigt wird, bei der es sich um eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 35 dargestellten Untergestells handelt, ist ein unterer hydrostatischer Gleiter 277 für die untere Werkstückschleifauflage 271 vorgesehen. Der untere hydrostatische Gleiter 277 befindet sich auf dem Untergestell 211 oder einer Grundplatte 275, die mit Hilfe eines Abstandshalters 276 an dem Arm 274 befestigt ist. Wie in Fig. 40 gezeigt, sind Gleitflächen 277a des hydrostatischen Gleiters 277 mit einem geringen Zwischenraum voneinander auf solch eine Weise angeordnet, dass sie in bezug auf eine Linie, die den Mittelpunkt OW der Drehscheibe mit dem Mittelpunkt OG der Schleifscheibe verbindet, symmetrisch sind und außerdem in der Ebene eines Abschnitts des Werkstücks 217, der über den Bereich hinausragt, in dem das Werkstück 217 mit dem Schleifwerkzeug 201 im Kontakt steht, einander gegenüberliegen. Eine nicht dargestellte Aussparung wird in jeder Gleitfläche 277a des unteren hydrostatischen Gleiters 277 gebildet, und ein Kanal ist für die Zuführung eines unter Druck stehenden Fluids zu der Aussparung vorgesehen. Da sich jedoch ein hydrostatischer Film ohne Zuhilfenahme der Aussparung bildet, kann die Aussparung weggelassen werden. Präziser ausgedrückt: Ein Eintritt für das unter Druck stehende Fluid 275a und ein Fluid-Kanal 275b der Grundplatte 275, ein Fluid-Kanal 277b des unteren hydrostatischen Gleiters 277, der in die Grundplatte 275 mit Hilfe eines Dichtungsrings 278 eingesetzt ist, und eine Öffnung 277c, die eine Verbindung zwischen dem Fluid-Kanal 277b und der nicht dargestellten Aussparung in der Gleitfläche 277a herstellt, sind miteinander verbunden. Ein unter Druck stehendes Fluid, das aus dem Eintritt für das unter Druck stehende Fluid 275a zugeführt wird, strömt in den Raum, der zwischen der Gleitfläche 277a des unteren hydrostatischen Gleiters 277 und der unteren Oberfläche des Werkstücks 217 gebildet wird. Das unter Druck stehende Fluid, das dem Raum zwischen der Gleitfläche 277a und der unteren Oberfläche des Werkstücks 217 zugeführt wird, wird durch eine Rückflußöffnung (nicht gezeigt) zurückgeführt, die sich in der Gleitfläche 277a befindet, die der unteren Oberfläche des Werkstücks 217 gegenüberliegt. Als Alternative kann der Gleiter auch als hybrider Fluid- Druckgleiter gestaltet sein, der keine Rückflußöffnung besitzt und einen statischen oder dynamischen Druck nutzt, indem er das unter Druck stehende Fluid, das dem Raum zwischen dem Werkstück 217 und der Gleitfläche 277a zugeführt wurde, durch den Zwischenraum nach außen entweichen läßt, der zwischen dem Werkstück 217 und der Gleitfläche 277a gebildet wird.
Die obere Werkstückschleifauflage 272 hat einen oberen hydrostatischen Gleitkörper 281, und ein hydrostatischer Zylinder 279 weist einen Zylinderkörper 279a, eine Zylinderbuchse 279b und einen Zylinderabschluß 279g auf. In dem Fluid-Druckzylinder 279 ist ein Kolben 281e untergebracht, um den oberen hydrostatischen Gleitkörper 281 vertikal betätigen zu können. Ein unter Druck stehendes Fluid wird dem oberen hydrostatischen Gleitkörper 281 durch einen im Zylinderkörper 279a gebildeten Eintritt für das unter Druck stehende Fluid 279c, eine Bohrung 279d der Zylinderbuchse 279b, eine Nut 281a, die sich im äußeren Umfang des oberen hydrostatischen Gleitkörpers 281 befindet, einen im oberen hydrostatischen Gleitkörper 281 gebildeten Fluid-Kanal 281b sowie durch eine Öffnung 281c zugeführt, die eine in einer Gleitfläche 281d des oberen hydrostatischen Gleitkörpers 281 gebildete Aussparung mit dem Fluid-Kanal 281b verbindet.
Als Alternative kann der obere Gleiter auch als hybrider Fluid-Druckgleiter gestaltet werden.
Der obere hydrostatische Gleitkörper 281 wird gesteuert, indem ermöglicht wird, dass ein unter Druck stehendes Fluid selektiv durch den Eintritt und den Austritt für das unter Druck stehende Fluid 279e und 279f von dem Kolben 281e wegströmt oder zu dem Kolben einströmt, oder indem weder dem Eintritt noch dem Austritt ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt wird. Wenn die obere Zylinderkammer in einen drucklosen Zustand versetzt wird, indem der Zufluß eines unter Druck stehenden Fluids in die untere Zylinderkammer ermöglicht wird, wird der obere hydrostatische Gleitkörper 281 angehoben, umgekehrt wird, wenn die untere Zylinderkammer in einen drucklosen Zustand versetzt wird, indem der Zufluß eines unter Druck stehenden Fluids in die obere Zylinderkammer ermöglicht wird, der obere hydrostatische Gleitkörper 281 abgesenkt. Es ist wünschenswert, die Geschwindigkeit der Betätigung des hydrostatischen Gleitkörpers zu steuern, indem das unter Druck stehende Fluid aus der im drucklosen Zustand verbleibenden Zylinderkammer abgelassen wird. Wenn beide Zylinderkammern in einen drucklosen Zustand versetzt werden, wird der obere hydrostatische Gleitkörper 281 versuchen, sich unter seiner Eigenmasse abzusenken.
Die mit dem oberen hydrostatischen Gleiter der beschriebenen Konstruktion versehene Werkstückschleifauflage 272 ruht auf dem Obergestell 311 oder ist an der oberen Spindelführung 238 befestigt. Als Alternative kann die obere Werkstückschleifauflage 272 auch von einer nicht dargestellten Zustellvorrichtung vertikal bewegt werden. Als weitere Alternative kann die obere Werkstückschleifauflage 272 auch so beschaffen sein, dass sie von einem Arm, der dem analog ist, welcher zum Halten der unteren Werkstückschleifauflage 271 eingesetzt wird, am Werkstück 217 entlang zwischen einer Position, an der die Werkstückschleifauflage die Oberfläche des Werkstücks 217 stützt, und einer Position, an der die Werkstückschleifauflage zur Außenseite des Werkstücks 217 zurückgezogen ist, bewegt werden kann.
Als das genannte unter Druck stehende Fluid kann Gas oder eine Flüssigkeit in Frage kommen. Als Gas kann Druckluft verwendet werden. Dagegen läßt sich als Flüssigkeit Öl oder ein Kühlmittel verwenden.
Die Arbeitsweise des Doppelscheiben-Oberflächenschleifers der vorausgehend behandelten Konstruktion wird jetzt beschrieben. Die Gleitfläche 277a des unteren hydrostatischen Gleiters 277 befindet sich an einer Position, an der sie die untere Oberflache des Werkstücks 217 trägt, und der obere hydrostatische Gleitkörper 281 ist vonei ner Position, an der er die obere Oberfläche des Werkstücks 217 hält, zurückgezogen. Die zurückgezogene Position muß zumindest in einer Position gewährleistet sein, in der der obere hydrostatische Gleitkörper 281 sich in einer erhöhten Position im Verhältnis zu dem Zylinder 279 befindet. Wie weiter oben erwähnt, wird in einem Fall, in dem sich der obere hydrostatische Gleitkörper 281 zusammen mit der oberen Spindelführung 238 in einer erhöhten Position befindet, die obere Spindelführung 238 abgesenkt, um dadurch die obere Schleifscheibe 216 abzusenken. Anschließend daran wird der obere hydrostatische Gleitkörper 281 in eine im Verhältnis zu dem Zylinder 279 niedrigere Position gebracht. Während die Schleifscheibe 216 in einer erhöhten Position gehalten wird, wird der Mittelpunkt OW der Aufnahmebohrung für das Werkstück 260a so positioniert, dass er gegenüber dem Mittelpunkt OG des Schleifwerkzeugs 201 durch Bewegung des Gleittisches 253 um den Wert "e" versetzt wird. Der Versetzungswert "e" entspricht dem mittleren Radius der Diamant-Schleifkörper 215 und 216. In diesem Fall macht es sich erforderlich, unbedingt den Mittelpunkt OW des Werkstücks auf den Diamant-Schleifkörpern 215 und 216 zu positionieren. Die untere Schleifscheibe 215 wird bis dicht an die untere Oberfläche der Werkstücklagerplatte 260 hochgefahren, und die Kerbe 217a des Werkstücks 217 wird mit dem Werkstückantriebsabschnitt 260b, der in die Aufnahmebohrung für das Werkstück 260a hineinragt, in Eingriff gebracht, wodurch das Werkstück 217 in die Aufnahmebohrung für das Werkstück 260a eingesetzt und auf der unteren Schleifscheibe 215 positioniert wird. Im Ergebnis dieses Vorgangs ragen beide Oberflächen des Werkstücks 217 über die obere bzw. die untere Oberfläche der Werkstücklagerplatte 260 hinaus. Anschließend wird die obere Schleifscheibe 216 bis dicht an das Werkstück 217 heran abgesenkt. Die Gleitflache 281d des oberen hydrostatischen Gleitkörpers 281 wird aus der zurückgezogenen Position zur oberen Oberfläche des Werkstücks 217 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Gleitfläche 281d über der oberen Oberfläche des Werkstücks 217 positioniert, bevor der obere hydrostatische Gleitkörper 281 auf die niedrigste Position im Verhältnis zu dem Zylinder 279 abgesenkt wird.
Ein unter Druck stehendes Fluid wird einem jeden der oberen und unteren hydrostatischen Gleiter der oberen und der unteren Werkstückschleifauflage 271 und 272 zugeführt, die einen Abschnitt 217b des Werkstücks 217 halten, der über den Bereich hinausragt, in dem die beiden Oberflächen des Werkstücks den Schleifscheiben 215 und 216 gegenüberliegen. Das Werkstück 217 wird gehalten, indem die untere Oberfläche des Werkstücks 217 im Verhältnis zur Gleitfläche 277a des unteren hydrostatischen Gleiters 277 positioniert wird und indem der obere hydrostatische Gleitkörper 281 in eine Position über der oberen Oberfläche des Werkstücks 217 gebracht wird. In diesem Fall wird Druck auf das Werkstück ausgeübt, um einen erwünschten hydrostatischen Fluid Film zwischen der Gleitfläche 281d des oberen hydrostatischen Gleitkörpers 281 und der Oberfläche des Werkstücks 217 allein durch die Eigenmasse des oberen hydrostatischen Gleitkörpers 281 oder durch den Zylinder 279 zu erzeugen. Sowohl eine Gas als auch eine Flüssigkeit können als Medium verwendet werden, um den Zylinder 279 unter Druck zu setzen.
Die Antriebsmotoren der Schleifscheiben, 234 und 248, sowie der Motor 261 zum Antrieb eines Werkstücks werden eingeschaltet und versetzen die Schleifscheiben 215 und 216 und das Werkstück 217 in Umdrehung. Wenn die obere Schleifscheibe 216 abgesenkt wird, so dass sie mit dem Werkstück 217 in Kontakt kommt, schleifen die Diamant-Schleifkörper 215 und 216 beide Oberflächen des Werkstücks 217. Während des Schleifvorgangs werden beide Seiten in der Nähe des äußeren Umfangs des Werkstücks 217, anders als der Bereich des Werkstücks 217 (d. h. eine kreisbogenförmige Zone, die durch den Mittelpunkt des Werkstücks 217 verläuft), der von den Schleifflächen 215a und 216a der Diamant-Schleifkörper 215 und 216 geschliffen wird, von den Werkstückschleifauflagen 271 und 272 gestützt.
Nach dem Schleifen des Werkstücks 217 werden die obere Schleifscheibe 216 und der obere hydrostatische Gleitkörper 281 hochgefahren, so dass eine Fläche 217b des Werkstücks 217, die über den äußeren Umfang der unteren Schleifscheibe 215 hinausragt (siehe Fig. 40), angehoben wird und das Werkstück 217 aus der Aufnahmebohrung 260a entfernt wird. Es wird ein Gleichgewicht zwischen der Eigenmasse des oberen hydrostatischen Gleitkörpers 281 oder dem vom Zylinder 279 ausgeübten Druck und der Belastbarkeit des hydrostatischen Fluidfilms erreicht, der sich zwischen der hydrostatischen Gleitfläche 281d und dem Werkstück 217 gebildet hat, und der Oberflächenschleifer kann seine thermische Verformung bewältigen. Demzufolge kann das Werkstück 217 zu jedem Zeitpunkt genau gehalten werden.
Während es mit einer Geschwindigkeit von 10 Umdrehungen pro Minute rotierte, wurde das Werkstück 217, ein Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm, durch Rotation der Diamant-Schleifkörper 215 und 216 mit einem Außendurchmesser von 160 mm und einem Innendurchmesser von 130 mm zusammen mit der unteren und der oberen Schleifscheibe 215 und 216 mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung geschliffen, d. h. mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 2.000 bis 3.000 Umdre hungen pro Minute. Das Werkstück wurde in zwei Minuten geschliffen, und die gesamte Dickenschwankung (TTV) des Werkstücks betrug 0,3 um.
Obwohl beide Oberflächen des Werkstücks 217 in der vorangegangenen Beschreibung von der oberen und der unteren Werkstückschleifauflage 271 und 272 gehalten werden, kann es auch sein, dass nur eine der Oberflächen des Werkstücks 217 mit Hilfe einer Werkstückschleifauflage gehalten wird. Dementsprechend ist in einem Fall, bei dem nur eine Oberfläche des Werkstücks 217 mit Hilfe einer Werkstückschleifauflage gehalten wird, der Doppelscheiben-Oberflächenschleifer entweder mit der oberen Werkstückschleifauflage 271 oder mit der unteren Werkstückschleifauflage 272 ausgerüstet.

13. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 42 und 43 zeigen ein Beispiel des Schleifwerkzeugs 201, bei dem eine diamantbesetzte Schleifscheibe zum Einsatz kommt. Eine Vielzahl von diamantbesetzten Schleifkörpern 208 sind kreisförmig so angeordnet, dass sie in bestimmten Abständen voneinander getrennt angeordnet vorliegen und auf diese Weise eine in Abschnitte unterteilte kreisförmige Struktur bilden. Eine solche kreisförmige Struktur ist in einer Vielzahl konzentrischer Reihen auf der Oberfläche des Scheibentisches 202 auf so eine Art angeordnet, dass der Zwischenraum zwischen den Schleifkörpern in der einen kreisförmigen Struktur gegenüber dem in der (in radialer Richtung des Scheibentisches 202) benachbarten kreisförmigen Struktur versetzt ist. Das Schleifwerkzeug schleift das gesamte Werkstück 217, wobei das Schleifwerkzeug 201 in einer Position gehalten wird, bei der der äußere Umfang des Schleifwerkzeugs durch den Mittelpunkt des Werkstücks 217 verläuft. Der Durchmesser der Schleifscheibe wird so gewählt, dass er geringfügig größer als die Hälfte des Durchmessers des Werkstücks 217 wird, sowie der Fall einer schalenförmigen Schleifscheibe.

14. Ausführungsbeispiel

Wenn das grundsätzliche Ziel darin besteht, eine einzige Oberfläche des Werkstücks 217 zu bearbeiten, dann kann das Werkstück 217 mit Hilfe des oben behandelten Doppelscheiben-Oberflächenschleifers geschliffen werden, wobei die untere Schleifscheibe 215 stillsteht oder nur langsam rotiert, oder aber das Werkstück 217 kann geschliffen werden, indem die untere Schleifscheibe 215 durch ein Teil ersetzt wird, das das Werkstück 217 nur geringfügig oder gar nicht schleift.

15. Ausführungsbeispiel

Eine einzige Oberfläche des Werkstücks 217 kann mit Hilfe eines Einscheiben- Oberflächenschleifers bearbeitet werden, der eine Schleifscheibe besitzt, deren Endflache zu einer Schleiffläche gestaltet ist. Fig. 44 zeigt einen solchen Einscheiben- Oberflachenschleifer, und das Untergestell 211 des Oberflächenschleifers weist keinerlei Teile auf, die zu einer Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe gehören. Nur Führungsschienen 252 und das Werkstücklagerteil 214 befinden sich auf dem Untergestell 211. In diesem Fall, wie in Fig. 48 gezeigt, befindet sich der obere hydrostatische Gleitkörper 283 über der oberen Oberfläche des Untergestells 211, und die oben beschriebene Werkstücklagerplatte 260 kann in der Nähe der oberen Oberfläche positioniert werden; Wie in Fig. 47 gezeigt wird, kann die Aufnahmebohrung für das Werkstück 260a mit einem Boden 260c versehen werden, so dass eine Aussparung zur Aufnahme des Werkstücks entsteht. In dem in Fig. 47 dargestellten Fad, wird selbstverständlich die Tiefe der Aufnahmebohrung für das Werkstück 260a so gewählt, dass sie kleiner wird als die Dicke des Werkstücks 217.
Der hydrostatische Gleiter 283 ist konzentrisch mit dem Werkstück 217 angeordnet. Dementsprechend wird eine Oberfläche des Werkstücks 217 in einer gegebenen Position in ihrer Gesamtheit getragen, und es gibt keinerlei körperlichen Kontakt zwischen einem Festkörper und dem Werkstück 217. Daher wird verhindert, dass die Oberfläche des Werkstücks 217, die der zu bearbeitenden Oberfläche gegenüberliegt, beschädigt wird. Weiterhin wird, wie in Fig. 48 gezeigt, ein erhöhter Grad an Ebenheit über die gesamte Oberfläche des hydrostatischen Gleitkörpers 283 zum Tragen des Werkstücks 217 gewährleistet, und der hydrostatische Gleitkörper 283 trägt das Werkstück 217 lediglich. Demzufolge verursacht der Oberflachenschleifer keinerlei Verringerung der geometrischen Genauigkeit eines Werkstucks, die ansonsten durch die Wiederherstellung der ursprünglichen Gestalt des Werkstücks nach dem Schleifen des Werkstücks verursacht würde, wie es der Fall ist, wenn ein Werkstück von einem Saugluftspannfutter gehalten wird.
Der hydrostatische Gleiter 283 liegt der oberen Schleifscheibe 216 zum Teil gegenüber, während das Werkstück 217 zwischen ihnen eingeschoben ist, und der andere Teil des hydrostatischen Gleiters 283 liegt der oberen Werkstückschleifauflage 272 gegenüber. Dementsprechend nimmt im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Werkstücks 217 Druck von dem hydrostatischen Gleiter 283 und der oberen Schleifscheibe 216 auf. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich das Werkstück 217 verzieht.
In einem Fall, in dem die Aufnahmebohrung 260a der Drehscheibe 257 mit dem Boden 260c versehen ist, kann die Unterfläche des Werkstücks 217 ohne weiteres gelagert werden. Selbst in diesem Falle nimmt das Werkstück 217 Druck von dem oberen hydrostatischen Gleitkörper 272 und der oberen Schleifscheibe 216 auf, und somit wird verhindert, dass sich das Werkstück 217 verzieht. Die untere Oberfläche des Werkstücks 217 kann von einem Teil (z. B. einem hydrostatischen Lager) getragen werden, das konzentrisch mit der oberen Schleifscheibe 216 ist und den gleichen Durchmesser wie diese hat. Die Werkstückschleifauflagen 271 und 272 können verwendet werden, um denjenigen Teil des Werkstück 217 zu stützen, der über den Bereich des Werkstücks hinausragt, der sandwichartig zwischen der oberen Schleifscheibe 216 und dem Teil angeordnet ist, das konzentrisch mit der oberen Schleifscheibe 216 ist und den gleichen Durchmesser wie diese hat.

16. Ausführungsbeispiel

Fig. 45 zeigt ein 16. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die untere und die obere Schleifscheibe 215 und 216 werden durch einen Schleifvorgang abgerieben. Wenn die untere und die obere Schleifscheibe 215 und 216 bis zu einem vorgegebenen Maße abgerieben sind, muß die Schleifscheibe entsprechend dicht an das Werkstück heran gebracht (oder vorwärtsbewegt) werden, um eine bestimmte Dicke des Werkstücks 217 beizubehalten.
In der Zeichnung ist ein Drehzapfen 284, der parallel zu den Spindeln der Schleifscheiben, 228 und 242, angeordnet ist, mit einer Drehantriebsvorrichtung verbunden und wird von ihr gehalten. Der Fuß eines Arms 285 ist fest mit dem Drehzapfen 284 verbunden. Positionsaufnehmer 286, die an der Spitze des Arms 285 befestigt sind, kommen mit der unteren bzw. der oberen Schleifscheibe 215 und 216 in Kontakt oder ihnen nahe, so dass die Ermittlung der Positionen der Schleifflächen 215a und 216a der Schleifscheiben 215 und 216 möglich wird.
Wie in Fig. 45 gezeigt, wird die untere Schleifscheibe 215 anfänglich hochgefahren, und die Schleifflächen 215a und 216a der nicht verschlissenen Schleifscheiben 215 und 216 kommen mit den Positionsaufnehmem 286 in Kontakt oder ihnen nahe. Positionierungswerte, die den Positionen entsprechen, die von den Positionsaufnehmern 286 ermittelt wurden, werden in einer nicht dargestellten Speichereinrichtung gespeichert. Der Arm 285 wird ausgeschwenkt, so dass die Positionsaufnehmer 286 von den Schleifscheiben 215 und 216 entfernt werden. Nachdem das Werkstück 217 geschliffen worden ist, werden die Schleifscheiben 215 und 216 zu Positionen zurückgefahren, wie sie in Fig. 45 dargestellt sind. Die Positionen der Schleifflächen 215a und 216a werden auf analoge Weise wie vorher beschrieben ermittelt. Zum Zeitpunkt der Ermittlung dieser Positionen wird das Ausmaß, in dem die Schleifscheiben 215 und 216 abgenutzt sind, mit Hilfe von Kodiereinrichtungen bestimmt, die an den Motoren 225 und 240 angebracht sind. Die Schleifflächen 215a und 216a der abgenutzten Schleifscheiben 215 und 216 werden mit Hilfe einer Steuervorrichtung bewegt, so dass das Werkstück 217 bis zu eine vorgegebene Dicke bearbeitet wird. Als Positionsaufnehmer 286 wird ein Luftmikrometer, ein Differentialtransformator, verwendet.

17. Ausführungsbeispiel

Fig. 49 zeigt ein 17. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das 17. Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück 217 mit Hilfe der unteren Werkstückschleifauflage 271 gelagert wird. Im Hinblick auf andere Merkmale gleicht das 17. Ausführungsbeispiel in seiner Struktur dem 12. Ausführungsbeispiel. Eine Scheibe 291, die mit der Spindel der Schleifscheibe 228 konzentrisch ist, ist auf dem unteren Schleifscheibentisch 220 montiert. Ein Radiallager 292 ist auf konzentrische Weise auf der Scheibe 291 befestigt. Ein hydrostatischer Gleiter 293 ist so angebracht, dass er beide Oberflächen am äußeren Umfang der Scheibe 291 hält. Die obere und die untere Oberfläche der Scheibe 291 stützen den hydrostatischen Gleiter 293. Ein ringförmiger oberer Gleiter 293a und ein ringförmiger unterer Gleiter 293b des hydrostatischer Gleiters 293 sind mit Hilfe eines Abstandshalters 293c, der sich zwischen ihnen befindet, miteinander fest verbunden. Der obere Gleiter 293a ist drehbar am Radiallager 292 angebracht.
Der hydrostatische Gleiter 293 ist ein ringförmiger Tisch, und der untere hydrostatische Gleiter, oder die untere Werkstückschleifauflage 271, befindet sich am oberen Gleiter 293a des ringförmigen Tisches. Ein Teil des Kanals, durch den dem unteren hydrostatischen Gleiter ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt wird, befindet sich in dem oberen Gleiter 293a. Obwohl der hydrostatische Gleiter 293 von einer nicht dargestellten Antriebseinheit geschwenkt wird, wird der Gleiter über einen Winkel im Bereich von 0 bis 90º geschwenkt. Ein unter Druck stehendes Fluid wird dem hydrostatischen Gleiter 293 mit Hilfe eines nicht gezeigten flexiblen Schlauchs zugeführt.
In der in Fig. 49 dargestellten Situation liegen die obere und die untere Werkstückschleifauflage 271 und 272 einander gegenüber, und das Werkstück 217 wird mit Hilfe der Schleifscheiben 215 und 216 geschliffen, während es von den Werkstückschleifauflagen gehalten wird. Wenn das Werkstück 217 von oben aus dem Oberflä chenschleifer entnommen oder in ihn eingebracht wird, wird der hydrostatische Gleiter 293 von der in Fig. 49 gezeigten Position um 90º weggeschwenkt. Das hat zur Folge, dass die Fläche, die von der unter dem Werkstück 217 positionierten unteren Werkstückschleifauflage 271 belegt wurde, zur Verfügung steht. Infolgedessen wird das Werkstück 217 ohne weiteres aus dem Oberflächenschleifer entnommen oder in ihn eingebracht, indem der obere hydrostatische Gleitkörper 281 angehoben wird. Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel folgt die untere Werkstückschleifauflage 271 der vertikalen Bewegung des unteren Schleifscheibentisches 220 mit Hilfe der Scheibe 291 und des hydrostatischen Gleiters 293. Die Gleitfläche 277a der unteren Werkstückschleifauflage 271 für die Lagerung des Werkstücks 217 befindet sich in einer Position, in der das Werkstück 217, das gerade geschliffen wird, ständig in einer horizontalen Lage gehalten werden kann. Des Weiteren können die thermische Verformung oder Vibrationskomponenten des Werkstücks abgefangen werden, so dass das Werkstück in einer stabilen Position gehalten werden kann.

18. Ausführungsbeispiel

Fig. 51 und 52 zeigen die Gleitfläche des für das 18. Ausführungsbeispiel verwendeten hydrostatischen Gleiters. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Werkstück 217 nur mit Hilfe der unteren Werkstückschleifauflage 271 gehalten, ohne dass die obere Werkstückschleifauflage 272 verwendet wird.
Wie schon zuvor erwähnt, wird eine Oberfläche des Abschnitts 217b des Werkstücks 217, der über die Schleifscheiben hinausragt, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen mit Hilfe zweier hydrostatischer Lager gelagert.
In den Zeichnungen weist der untere hydrostatische Gleiter 277, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, die kreisförmige Gleitfläche 277a auf. Eine Öffnung 277d befindet sich zum Zwecke des Absaugens in der Mitte der Gleitfläche 277a, und eine Öffnung 277c zum Ausstoßen befindet sich in einem von dreigeteilten Segmenten mit der Öffnung 277d als Zentrum.
Das unter Druck stehende Fluid, das aus der Öffnung 277c ausgestoßen wird, tritt in den Raum zwischen der unteren Oberfläche des Werkstücks 217 und der Gleitfläche 277a ein und bildet eine hydrostatische Schicht.
In der hydrostatischen Schicht strömt das unter Druck stehende Fluid zur Öffnung 277d. Der von der Öffnung 277d erzeugte Unterdruck und der Durchmesser der Öffnung 277d werden so gewählt, dass die Dicke der hydrostatischen Schicht verringert wird.
Mit der beschriebenen Konfiguration wird das Werkstück 217 in einem schwimmenden Zustand an der Position gehalten, an der ein Gleichgewicht zwischen dem Werkstück 217 und der Belastbarkeit der hydrostatischen Schicht erreicht wird. Der Rand des Werkstücks 217 wird mit Hilfe der Öffnung 277c, die ein unter Druck stehendes Fluid ausstößt, zum Schwimmen gebracht, und die Mitte desselben wird von der zum Absaugen bestimmten Öffnung 277d angesaugt. Ein Gleichgewicht zwischen dem Werkstück 217 und der Gleitfläche 277a wird erreicht, und dadurch entsteht zwischen ihnen ein sehr kleiner Zwischenraum. Demgemäß läßt sich die Haltesteifigkeit des zu lagernden Werkstücks 217 verbessern.
Da die Kraft, mit der das Werkstück 217 von der Öffnung 277d angesaugt wird, gering ist, kann nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Werkstück 217 in steifem Zustand gehalten werden, ohne Verformung hervorzurufen.
Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Schleifscheibe, deren Durchmesser im wesentlichen die Hälfte des Durchmessers eines Werkstücks beträgt, in einer solchen Weise positioniert, dass eine Schleiffläche der Schleifscheibe durch das Rotationszentrum des Werkstücks sowie auch an dem äußeren Umfang desselben entlang verläuft. Der Umfangsrahmen 257a der Drehscheibe 257, die das Werkstück trägt und in Umdrehung versetzt, hat einen kleinen Innendurchmesser, was die Drehscheibe 257 kompakt werden läßt. Als Folge dieses Umstands wird das Werkstücklagerteil 214 kompakt.
Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Fläche des Werkstücks, die über die Schleiffläche der Schleifscheibe hinausragt, von der Werkstückschleifauflage gehalten. Für einen Fall, in dem eine Schleifscheibe verwendet wird, deren Durchmesser im wesentlichen die Hälfte des Durchmessers des vorhergehend beschriebenen Werkstücks beträgt, ist das Problem, wie die Fläche des Werkstücks, die über die Schleifscheibe hinausragt, zu halten ist, gelöst.
Wie weiter oben erwähnt, ist nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Werkstücklagerplatte dünner als ein Wafer und weist eine Aufnahmebohrung für das Werkstück auf, und ein Werkstückantriebsabschnitt ragt vom Rand der Aufnahmebohrung in eine Kerbe hinein, die in einem Wafer zum Zwecke der Ausrichtung des Wafers in bezug auf die Kristallorientierung gebildet wurde. Während die Werkstücklagerplatte in Rotation versetzt wird, werden die obere und die untere Oberfläche des Wafers gleichzeitig geschliffen, indem Schleifscheiben an die obere bzw. untere Oberfläche herangebracht werden. Daraus ergeben sich die die Vorteile, dass das Drehmoment ganz sicher auf den Wafer übertragen wird und dass die gesamten Oberflächen des Wafers gleichmäßig geschliffen werden. Weiterhin bestehen die Vorteile, dass beide Oberflächen des Wafers gleichzeitig geschliffen werden und dass in kurzer Zeit eine verbesserte Oberflächenrauheit erzielt werden kann. In einem Fall, in dem der Wafer von einem Saugluftspannfutter gehalten wird, wird der Wafer mit Hilfe des Ansaugteils des Saugluftspannfutters in einen ebenen Zustand gezogen und in diesem Zustand gehalten. Wenn ein Wafer mit geringer geometrischer Genauigkeit in einem solchen Zustand geschliffen wird, wird der Wafer infolge der elastischen Eigenschaften wieder seine ursprüngliche Gestalt annehmen, nachdem er aus dem Saugluftspannfutter entnommen worden ist, was zu einer Verringerung der Genauigkeit der Geometrie des Wafers führt. Im Gegensatz dazu kann nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine erhöhte Genauigkeit der Geometrie erzielt werden, da das Werkstück, wenn es gelagert wird, nicht in einem ebenen Zustand gehalten wird.
Wie weiter oben erwähnt, wird der Wafer selbst im Falle des Schleifens nur einer Oberfläche lose in die Werkstückaufnahmebohrung der Werkstücklagerplatte eingesetzt und dort gelagert, und der Antriebsabschnitt greift in die Kerbe ein, die zum Zwecke der Ausrichtung des Wafers in bezug auf die Kristallorientierung gebildet wurde. In einem solchen Zustand werden, da dem Wafer ein Drehmoment zwangsläufig übertragen wird, sowohl eine verbesserte Oberflächenrauheit als auch eine erhöhte geometrische Genauigkeit erreicht.
Obwohl die vorangegangenen Erläuterungen die Fälle beschrieben haben, in denen der vertikale Doppelscheiben-Oberflächenschleifer oder der vertikale Einscheiben- Oberflächenschleifer als Oberflächenschleifer verwendet wird, kann an ihrer Stelle auch ein horizontaler Doppelscheiben-Oberflächenschleifer oder ein horizontaler Einscheiben- Oberflächenschleifer eingesetzt werden.
Gemäß einem Oberflächenschleifer und einem Schleifverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird die Fläche eines Werkstücks, die über eine Schleifscheibe hinausragt, im Hinblick auf die Position mit Hilfe von Werkstückschleifäuflagen stabilisiert. Das hat zur Folge, dass selbst in einem Fall, in dem der Durchmesser der Schleifscheibe im wesentlichen auf die Hälfte des Durchmessers des Werkstücks festgesetzt wurde, das Werkstück stabil geschliffen werden kann. Weiterhin kann das Lagerteil des Werkstücks kompakt gestaltet werden.
In einem Fall, in dem die Werkstückschleifauflage durch einen hydrostatischen Gleiter gebildet wird, wird eine Beschädigung des Werkstücks, die andernfalls durch die Werkstückschleifauflagen hervorgerufen würde, verhindert. Des Weiteren erfolgt, da der hydrostatische Gleiter eine dämpfende Wirkung ausübt, ein stabiler Schleifvorgang.

19. Ausführungsbeispiel

Das 19. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Erfindung in Form eines Doppelscheiben-Oberflächenschleifers dargestellt wird, wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
Wie in den Fig. 53 bis einschließlich 56 gezeigt wird, weist ein Doppelscheiben-Oberflächenschleifer ein Untergestell 411 und ein Mittelgestell 500 auf, das auf dem Untergestell 411 steht, und ein Obergestell 511 ist auf dem Untergestell 411 montiert. Das Untergestell 411 weist eine Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 412 und Werkstücklagerteile 414 auf, und das Obergestell 511 besitzt eine Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 413. Die Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 412 hat eine untere Schleifscheibe 415, und die Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 413 hat eine obere Schleifscheibe 416. Eine Schleiffläche 415a am oberen Ende der unteren Schleifscheibe 415 und eine Schleiffläche 416a am unteren Ende der oberen Schleifscheibe 416 sind so positioniert, dass sie einander gegenüberliegen und zueinander parallel sind. Während es auf den Werkstücklagerteilen 414 gelagert ist, wird ein Werkstück 417 zwischen den Schleifscheiben 415 und 416 der Vorschubeinheiten für die Schleifscheiben, 412 und 413, eingesetzt. Beide Oberflächen des Werkstücks 417 werden gleichzeitig von den Schleifflächen 415a und 416a der Schleifscheiben 415 und 416 geschliffen.
Wie in den Fig. 54 und 55 gezeigt, wird ein Schleifscheibentisch 420 der Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 412 auf dem Untergestell 411 von einer Führung 421 getragen, so dass er in der Richtung beweglich ist, die rechtwinklig zur Rotationsachse der unteren Schleifscheibe 415 liegt. Ein Motor 422 zum Verfahren der unteren Schleifscheibe 415 ist an der Seite des Untergestells 411 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 422 wird der Schleifscheibentisch 420 durch eine Kugelumlaufspindel 423 horizontal verfahren. Eine Spindelführung 424 wird von einer Führung 424a getragen, so dass sie in der Richtung der Rotationsachse der unteren Schleifscheibe 415 beweglich ist. Ein Motor 425 zum Zustellen einer unteren Schleifscheibe ist unter dem Schleifscheibentisch 420 angebracht. Im Ergebnis der Rotation des Motors 425 wird die Spindelführung 424 durch eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung 426, die aus einem Schneckengetriebe und einem Schneckenrad besteht, sowie auch durch eine Kugelumlaufspindel 427 hochgefahren oder abgesenkt. Dieser Zustellhub ist klein.
Eine Rotationswelle 428 (eine sogenannte Spindel) ist drehbar in der Spindelführung 424 gelagert, und die Schleifscheibe 415 ist mit Hilfe eines Schleifscheibenhalters 429 am oberen Ende der Rotationswelle angebracht. Ein Bearbeitungsmotor 434 ist in der Spindelführung 424 untergebracht, und während eines Schleifvorgangs rotiert die Schleifscheibe 415 mit hoher Geschwindigkeit infolge der Rotation des Bearbeitungsmotors 434 über die Rotationswelle 428 und den Schleifscheibenhalter 429.
Wie in den Fig. 55 und 56 gezeigt, wird eine Spindelführung 438 der Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 413 von einer vertikalen Führung 439 so gehalten, dass sie in der Richtung der Rotationsachse der Schleifscheibe 416 beweglich ist. Ein Motor zum Hochfahren und Absenken 440 ist an der Seite des Obergestells 511 angebracht. Als Folge der Rotation des Motors 440 wird die Spindelführung 438 von einer Kugelumlaufspindel 441 hochgefahren oder abgesenkt.
Eine Rotationswelle 442 ist innerhalb der Spindelführung 438 drehbar gelagert, und die Schleifscheibe 416 wird am unteren Ende der Rotationswelle von einem Schleifscheibenhalter 443 gehalten. Ein Bearbeitungsmotor 448 vom Einbautyp ist in der Spindelführung 438 untergebracht, und während eines Schleifvorgangs rotiert die Schleifscheibe 416 mit hoher Geschwindigkeit infolge der Rotation des Motors 448 über die Rotationswelle 442 und den Schleifscheibenhalter 443.
Wie in den Fig. 54, 56, 57 und 59 gezeigt wird, liegt ein Lagertisch 452 des Werkstücklagerteils 414 auf dem Untergestell 411 zwischen den Vorschubeinheiten für die untere und die obere Schleifscheibe 412 und 413. Ein bewegliches Gestell 453 wird von einem Paar Führungsschienen 454 getragen, die auf dem Lagertisch 452 angebracht sind, so dass es in der gleichen Richtung bewegt werden kann, in der der Schleifscheibentisch 420 der Vorschubeinheit für die untere Schleifscheibe 412 bewegt wird. Ein Motor 455 zum Verfahren eines Gleittisches ist auf dem Lagertisch 452 montiert. Infolge der Rotation des Motors 455 wird das bewegliche Gestell 453 durch eine Kugelumlaufspindel 456 bewegt.
Wie in Fig. 56 gezeigt, ist eine kreisrunde Drehscheibe 457 innerhalb des beweglichen Gestells 453 angeordnet und zwischen drei Führungsrollen 458 drehbar gelagert. Ein Zahnkranz 459 verläuft rund um den unteren Umfang der Drehscheibe 457. Wie in Fig. 59 gezeigt wird, liegt ein Druckring 471 in einer Umfangsnut 457a, die in der unteren Oberfläche der Drehscheibe 457 gebildet wurde. Das spitze Ende jeder Schraube 472 ist in den Druckring 471 geschraubt, so dass die Schraube durch die Drehscheibe 457 hindurchgeht. Eine kreisrunde Werkstücklagerplatte 460, die als Werkstücklagerteil dient, liegt sandwichartig zwischen der Drehscheibe 457 und dem Druckring 471. Die gesamte Werkstücklagerplatte 460, die anfällig gegen bleibende Verformung ist, wird durch Anziehen der Schrauben 472 in einem gespannten/gestreckten Zustand gehalten, so dass sie sich nicht unter ihrer eigenen Masse verzieht.
Wie in den Fig. 60A bis 60C gezeigt wird, sind in der Drehscheibe 457 mehrere Kerben 457b angebracht (vier Kerben werden in den Zeichnungen gezeigt). Des Weiteren sind, wie in Fig. 61 gezeigt ist, mehrere Nuten 471a (vier Nuten werden in der Zeichnung gezeigt) im Druckring 471 angebracht. Außerdem ist, wie Fig. 62 zeigt, ein Druckstück 473 in die Kerbe 457b der Drehscheibe 457 in deren radialer Richtung mit Hilfe einer Schraube 474 eingepaßt worden. Ein Zwischenraum ist zwischen der Kerbe 457b der Drehscheibe 457 und dem Druckstück 473 entstanden, und die vorher erwähnten Nuten 471a wurden so im Druckring 471 gebildet, dass sie den Kerben entsprechen. Demzufolge wird, selbst wenn sich die Werkstücklagerplatte 460 nach Aufnahme der Druckkraft vom Druckstück 473 verzieht, die Werkstücklagerplatte 460 weiter verformt und tritt in radialer Richtung nach außen in die Nut 471a ein, so dass die Werkstücklagerplatte 460 zum gespannten/gestreckten Zustand zurückkehrt.
Eine Aufnahmebohrung 460a befindet sich in der Nähe des Mittelpunkts der Werkstücklagerplatte 460, damit die Entnahme des Werkstücks 417 von der Werkstücklagerplatte oder das Auflegen desselben auf die Werkstücklagerplatte möglich wird. Wie in Fig. 56 zu sehen ist, liegt der Mittelpunkt der Aufnahmebohrung 460a in einer Fluchtlinie mit dem Mittelpunkt der Werkstücklagerplatte 460 oder ist ihm gegenüber nur geringfügig versetzt. Des Weiteren befindet sich am inneren Umfang der Aufnahmebohrung 460a ein Eingriffsvorsprung, der als Werkstückantriebsabschnitt 460b dient. Der Werkstückantriebsabschnitt 460b kann in die Kerbe 417a eingreifen, die am Werkstück 417 gebildet wurde. Ein Motor 461 zum Zwecke des Rotationsantriebs ist auf dem bewegliches Gestell 453 montiert, und ein Zahnkranz 462, der in den Zahnkranz 459 der Drehscheibe 457 eingreift, ist an der Welle des Motors angebracht. Als Folge der Rotation des Motors 461 wird die Drehscheibe 457 durch die Zahnkränze 462 und 459 mit niedriger Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt.
Wie in den Fig. 54, 55 und 57(a) oder 57(b) zu sehen ist, ist ein ringförmiger unterer Rotationsring 463 in Fluchtlinie mit der Achse des Schleifscheibenhalters 429 an dem äußeren Umfang des Schleifscheibenhalters 429 entlang angebracht, so dass er der Werkstücklagerplatte 460 gegenüberliegt, und ein ringförmiger oberer Rotationsring 464 ist in Fluchtlinie mit der Achse des Schleifscheibenhalters 443 an dem äußeren Um fang des Schleifscheibenhalters 443 entlang angebracht, so dass er der Werkstücklagerplatte 460 gegenüberliegt. Die Rotationsringe sind mit Schrauben 470 abnehmbar so befestigt, dass sie die Schleifscheiben 415 bzw. 416 umgeben. Der obere und der untere Rotationsring 464 und 463 haben den gleichen Durchmesser und sind im Abstand von der Werkstücklagerplatte 460 angeordnet, so dass ein kleiner Zwischenraum entsteht.
Wie Fig. 58 zeigt, wird auf dem Rotationsring 463 gegenüber dem Rotationsring 464 eine unregelmäßige Oberfläche 463a gebildet, auf der zahlreiche Vorsprünge und zahlreiche Aussparungen vorhanden sind, und auf dem Rotationsring 464 gegenüber dem Rotationsring 463 wird eine unregelmäßige Oberfläche 464a gebildet. In den jeweiligen unregelmäßigen Oberflächen 463a und 464a sind in gleichmäßigen Abständen zahlreiche schraubenförmige Schlitze 465 angeordnet. Die Schlitze 465 sind in der gleichen Umfangslinie in gleichmäßigen Abständen angebracht und weisen Tiefen im Bereich von Mikrometern bis zu mehrmals zehn Mikrometern auf.
Die Arbeitsweise des Doppelscheiben-Oberflächenschleifers mit dem vorangehend beschriebenen Aufbau wird im Folgenden beschrieben.
In einem Fall, in dem ein Schleifvorgang mit Hilfe des Doppelscheiben-Oberflächenschleifers ausgeführt wird, wird das Werkstück 417, während es in der Werkstücklagerplatte 460 des Werkstücklagerteils 414 passend gelagert ist, eingesetzt und zwischen den Schleifscheiben 415 und 416 der Vorschubeinheiten für die untere und die obere Schleifscheibe 412 und 413 untergebracht, so dass es auf der unteren Schleifscheibe 415 liegt. Weiterhin wird infolge der Rotation des Motors 461 die Drehscheibe 457 durch die Zahnkränze 459 und 462 in Rotation versetzt, so dass das Werkstück 417 mit niedriger Geschwindigkeit in der horizontalen Platte rotiert, während es sandwichartig zwischen den Schleifscheiben 415 und 416 liegt. In diesem Zustand rotieren die untere und die obere Schleifscheibe 415 und 416 der Vorschubeinheiten für die untere und die obere Schleifscheibe 412 und 413 mit hoher Geschwindigkeit, und die Schleifscheibe 416 der Vorschubeinheit für die obere Schleifscheibe 413 wird dicht an das Werkstück 417 heran abgesenkt. Somit werden beide Oberflächen des Werkstücks 417 gleichzeitig durch die Schleifflächen 415a und 416a der Schleifscheiben 415 und 416 geschliffen.
Wie schon erwähnt, werden während des Schleifens des Werkstücks 417 die Rotationsringe 463 und 464 mit hoher Geschwindigkeit zusammen mit den Schleifscheiben 415 und 416 in Rotation versetzt. Da zwischen der Werkstücklagerplatte 460 und dem Rotationsring 463 sowie zwischen der Werkstücklagerplatte 460 und dem Rotationsring 464 ein winziger Zwischenraum existiert, baut sich in den Zwischenräumen ein dynamischer Druck auf. Mit Hilfe des so entstandenen dynamischen Drucks wird die Werkstücklagerplatte 460 in einer horizontalen Lage gehalten, wodurch verhindert wird, dass die Schleifflächen 415a und 416a der Schleifscheiben 415 und 416 mit der Werkstücklagerplatte 460 in Kontakt kommen.
Die Dicke der Schleifscheiben 415 und 416 wird infolge ihrer Verwendung für einen Schleif- oder Bearbeitungsvorgang verringert. Demgemäß verändert sich das positionelle Verhältnis zwischen der Werkstücklagerplatte 460 und den Rotationsringen 463 und 464 entsprechend einer Dickenänderung der Schleifscheiben. Aus diesem Grunde wird irgendeine der folgenden Gegenmaßnahmen gegen eine Veränderung des positionellen Verhältnisses ergriffen.
Wenn eine Abnahme der Dicken der Schleifscheiben 415 und 416 eintritt, werden die Rotationsringe 463 und 464 in einem Bearbeitungsvorgang so abgeschliffen, dass die Dicke der Rotationsringe 463 und 464 in entsprechendem Maße verringert wird. Damit eine Beseitigung der Schlitze 465 verhindert wird, werden in einem solchen Fall die Schlitze 465 tief ausgebildet.
Die Rotationsringe 463 und 464 werden so gewählt, dass sie von vornherein eine geringe Dicke aufweisen, so dass eine Verringerung der Dicke der Schleifscheiben 415 und 416 berücksichtigt wird. Da der Zwischenraum zwischen dem Rotationsring 463 und der Werkstücklagerplatte 460 sowie der zwischen dem Rotationsring 464 und der Werkstücklagerplatte groß wird, bis die Rotationsringe 463 und 464 dünner werden, werden in so einem Fall die Tiefe, Anzahl und Geometrie der Schlitze 465 so gewählt, dass ein starker dynamischer Druck erzeugt wird.
Es können Elemente unterschiedlicher Dickentypen, die jeweils Schlitze 465 haben, angefertigt werden, und diese Elemente des einen Typs werden gegen diejenigen des anderen Typs ausgetauscht, um einer Verringerung der Dicke der Rotationsringe 463 und 464 zu entsprechen.
Vorteilhafte Ergebnisse des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden im Folgenden beschrieben.
Mit Hilfe des dynamischen Drucks, der zwischen dem Schleifscheibenhalter 429 und der Werkstücklagerplatte 460 sowie auch zwischen dem Schleifscheibenhalter 443 und der Werkstücklagerplatte 460 auftritt, kann die Werkstücklagerplatte 460 festgehalten werden, wobei der Kontakt zwischen ihr und den Schleifsteinen 415 und 416 vermieden wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Werkstücklagerplatte 460 durch die Schleifsteine 415 und 416 geschliffen wird.
Nur die Rotationsringe 463 und 464 befinden sich auf dem entsprechenden Schleifscheibenhalter 429 bzw. 443, und die Ringe besitzen keine beweglichen Teile. Auf diese Weise läßt sich mit einer einfachen Konfiguration eine Konstruktion schaffen, bei der verhindert wird, dass die Schleifscheiben 415 und 416 durch die Werkstücklagerplatte 460 abgeschliffen werden.
Da die unregelmäßigen Oberflächen 463a und 464a, die eine hervorstehende Oberfläche und eine vertiefte Oberfläche aufweisen, mit schraubenförmigen Schlitzen 465 versehen sind, baut sich ein starker dynamischer Druck auf, wodurch gewährleistet wird, dass ein Kontakt zwischen der Werkstücklagerplatte 460 und den Schleifscheiben 415 und 416 verhindert wird.
Das im Vorhergehenden beschriebene Ausführungsbeispiel kann auf folgende Weise realisiert werden.
Die Geometrie der unregelmäßigen Oberflächen 463a und 464a des oberen und des unteren Rotationsrings 463 und 464 wird so verändert, wie es sich erforderlich macht. Zum Beispiel werden, wie in Fig. 63 gezeigt, die unregelmäßigen Oberflächen 463a und 464a durch die Nuten gebildet, die in den Rotationsringen 463 und 464 in ihrer radialen Richtung erzeugt worden sind.
Eine Mittel zur Druckerzeugung wird für die Werkstücklagerplatte 460 bereitgestellt. Zum Beispiel wird eine unregelmäßige Tafel, deren Oberfläche Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, auf jede Oberfläche der Werkstücklagerplatte 460 aufgeklebt, oder die obere und die untere Oberfläche der Werkstücklagerplatte 460 werden durch grobe maschinelle Bearbeitung unregelmäßig gemacht. In diesem Falle können die Schleifscheibenhalter 429 und 443 mit Mitteln zur Druckerzeugung versehen werden, müssen es aber nicht. Es werden Mittel zur Aufrechterhaltung eines geringen Zwischenraums zwischen der Werkstücklagerplatte 460 und dem Schleifscheibenhalter 429 sowie zwischen der Werkstücklagerplatte 460 und dem Schleifscheibenhalter 443 bereitgestellt.
Die Rotationsringe 463 und 464 werden jeweils mit den Schleifscheiben 415 bzw. 416 in einem Stück hergestellt.
Als nächstes werden jetzt technische Ideen, die sich aus dem im Vorhergehenden behandelten Ausführungsbeispiel herleiten lassen und sich von ihm unterscheiden, zusammen mit ihren vorteilhaften Ergebnissen beschrieben.
Der Oberflächenschleifer nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er die Mittel zur Erzeugung eines dynamischen Drucks aufweist, die zum Zwecke der Erzeugung eines dynamischen Drucks eine unregelmäßige Oberfläche haben, und dass die unreglmäßige Oberfläche zahlreiche Schlitze (465) besitzt. Mit einer derartigen Konfiguration kann ein starker dynamischer Druck erzeugt werden.
Der Oberflächenschleifer nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er die Mittel zur Erzeugung eines dynamischen Drucks aufweist, die eine unregelmäßige Oberfläche haben, und dass die unregelmäßige Oberfläche zahlreiche Schlitze (466) aufweist, die sich in der radialen Richtung einer Schleifscheibe erstrecken. Mit einer solchen Konfiguration kann ohne weiteres eine unregelmäßige Oberfläche hergestellt werden.
Da die vorliegende Erfindung die oben beschriebene Konfiguration aufweist, bietet sie die folgenden vorteilhaften Ergebnisse.
Nach der Erfindung wird mit Hilfe von Mitteln zur Erzeugung dynamischen Drucks dynamischer Druck zwischen einem Schleifscheibenhalter und einem Werkstücklagerteil erzeugt, wodurch es möglich wird, einen Kontakt des Werkstücklagerteils mit der Schleifscheibe zu vermeiden. Demzufolge kann verhindert werden, dass das Werkstücklagerteil durch die Schleifscheibe geschliffen wird. Außerdem kann, da es sich lediglich erforderlich macht, den Schleifer mit bloßen Ringen auszurüsten, der Schleifer in einer einfachen Konstruktion hergestellt werden.
Während die Beschreibung in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt ist, wird es den Fachleuten der Branche klar sein, dass man darin verschiedene Veränderungen und Modifikationen vornehmen kann, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert wird, abzuweichen.

Claims

1. Oberflächenschleifer mit:

- einer Drehscheibe (57), die entweder eine Ausnehmung oder eine Durchgangsbohrung (60a) hat, in die ein Werkstück (17), das einen Eingriffsabschnitt hat, mit einem feinem Spalt lose eingesetzt werden kann, und die auch einen Werkstückantriebsabschnitt (60b) zum Eingreifen mit dem Eingriffsabschnitt des Werkstückes (17) hat, um rotierend die Drehscheibe (57) und das Werkstück (17) miteinander zu befestigen;

- einer Schleifscheibe (15, 16) zum Schleifen einer Oberfläche des Werkstückes (17), wobei eine Endfläche (15a, 16a) der Schleifscheibe (15, 16) in Richtung auf das Werkstück (17) gerichtet ist;

- einer Spindel (28, 42) zum Drehen der Schleifscheibe (15, 16);

- einem Lagerteil (14) zum drehenden Lagern der Drehscheibe (57); und

- einer Drehantriebseinrichtung (59, 62) zum Drehen der Drehscheibe (57); wobei das Werkstück (17) durch die Drehscheibe (57) zwangsweise angetrieben wird, um zu rotieren, und der Eingriffsabschnitt des Werkstückes (17) entweder eine Kerbe oder eine Orientierungsflachfläche ist, gebildet an einem Außenumfang des Werkstückes (17) ist und eine Kristallausrichtung des Werkstückes (17) definiert.

2. Oberflächenschleifer nach Anspruch 1, wobei die Schleifscheibe (15, 16) eine obere Schleifscheibe (16) ist, die angeordnet ist, um zu einer oberen Oberfläche des Werkstückes (17) in einer vertikalen Richtung des Oberflächenschleifers gegenüberliegend zu sein, und die Ausnehmung in der Drehscheibe (57) gebildet ist.

3. Oberflächenschleifer nach Anspruch 1, wobei die Schleifscheibe (15, 16) eine obere und eine untere Schleifscheibe (15, 16) aufweist, angeordnet, um jeweils beiden Oberflächen des Werkstückes (17) in einer vertikalen Richtung des Oberflächenschleifers zugewandt gegenüberzuliegen, und die Durchgangsbohrung (60a) in der Drehscheibe (57) gebildet ist.

4. Oberflächenschleifer nach Anspruch 3, wobei die obere und die untere Schleifscheibe (15, 16) voneinander in Bezug auf die Größe und Schleifvermögen unterschiedlich sind.

5. Oberflächenschleifer nach Anspruch 1, wobei die Schleifscheibe (15, 16) eine tassenförmige Schleifscheibe ist, das Werkstück (17) im wesentlichen kreisförmig ist und eine Mitte des Werkstückes (17) so angeordnet ist, um eine Überlappung zwischen einer Mitte und einer Schleifoberfläche der tassenförmigen Schleifscheibe zu gestatten.

6. Oberflächenschleifer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Drehantriebseinrichtung (59, 62) einen auf dem Lagerteil (14) gelagerten Motor (55) aufweist und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (26), eingesetzt zwischen den Motor (55) und der Drehscheibe (57).

7. Oberflächenschleifer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Lagerteil (14) einen Gleittisch (53) zum drehbaren Lagern der Drehscheibe (57) aufweist, ein Führungsteil (54), entlang dem der Gleittisch (53) bewegbar ist, das sich in einer Richtung rechtwinklig zu einer Drehachse für die Schleifscheibe (15, 16) erstreckt.

8. Oberflächenschleifer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Werkstückantriebsabschnitt (60b) aus einem Material gebildet ist, das weicher als jenes des Werkstückes (17) ist.

9. Oberflächenschleifer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Drehscheibe (57) einen im wesentlichen ringförmigen Dreh-Metallplattenkörper und ein Einsetzteil für das lose Einsetzen des Werkstückes aufweist, vorgesehen entlang eines Innenumfanges des Dreh-Metallplattenkörpers, und aus einem Material gebildet, das weicher als jenes des Werkstückes (17) ist.

10. Oberflächenschleifer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Werkstückantriebsabschnitt (60b) einstückig mit der Drehscheibe (57) gebildet ist.

11. Oberflächenschleifer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, außerdem mit:

einem Werkstückauflagenteil (271, 272) zum Halten von zumindest einem Teil der Werkstückoberfläche außerhalb eines Bereichs der Werkstückoberfläche, die in Kontakt mit einer Endoberfläche der Schleifscheibe (15, 16) kommt.

12. Oberflächenschleifer nach Anspruch 11, wobei das Werkstückauflagenteil (271, 272) zumindest eine obere Werkstückauflage (272) zum Halten der oberen Oberfläche des Werkstückes (17), und eine untere Werkstückauflage (271) zum Halten der unteren Oberfläche des Werkstückes (17) aufweist.

13. Oberflächenschleifer nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Werkstückschleifauflagenteil (271, 272) einen hydrostatischen Schlitten (277) zum Halten der Oberfläche des Werkstückes (17) durch einen unter Druck stehendes Medium aufweist.

14. Oberflächenschleifer nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, außerdem mit:

einer Einrichtung zum Bewegen des Werkstückauflagenteiles (271, 272) zwischen einer Festhalteposition, wo das Werkstückschleifauflagenteil (271, 272) die Oberfläche des Werkstückes (17) festhält und einer Rückzugsposition, wo das Werkstückschleifauflagenteil (271, 272) von dem Werkstück (17) zurückgezogen ist, aufweist.

15. Oberflächenschleifer nach Anspruch 14, wobei die Bewegungseinrichtung einen Schleifscheibenhalter (29) aufweist.

16. Oberflächenschleifer nach Anspruch 13 oder 15, wobei die Bewegungseinrichtung ein Armteil (274) aufweist, das durch einen Drehpunkt (273a) parallel zu der Drehachse der Schleifscheibe (15, 16) gelagert und mit dem Werkstückauflagenteil (271, 272), angeordnet an einem Drehende, versehen ist.

17. Oberflächenschleifer nach zumindest einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Bewegungseinrichtung einen ringförmigen Tisch aufweist, der drehbar gelagert ist, so dass er mit der Achse des Schleifscheibenhalters (29) der Schleifscheibe (15, 16) konzentrisch ist.

18. Oberflächenschleifer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei ein Außendurchmesser der Schleifscheibe (15, 16) im Wesentlichen die Hälfte eines Außendurchmessers des Werkstückes (17) beträgt.

19. Oberflächenschleifer nach Anspruch 1, außerdem mit:

einem Schleifscheibenhalter (29), zum Lagern der Schleifscheibe (15, 16), und

eine Erzeugungseinrichtung für dynamischen Druck, vorgesehen an zumindest entweder dem Schleifscheibenhalter (29), oder der Drehscheibe (57).

20. Oberflächenschleifer nach Anspruch 19, wobei die Erzeugungseinrichtung für dynamischen Druck in dem Schleifscheibenhalter (29) vorgesehen ist, um die Schleifscheibe (15, 16) zu umgeben.

21. Werkstücklagereinrichtung mit:

- einer Drehscheibe (57), die entweder eine Ausnehmung oder eine Durchgangsbohrung (60a) hat, in die ein Werkstück (17), das einen Eingriffsabschnitt hat, lose mit einem feinen Spalt eingesetzt werden kann, und die auch einen Werkstückantriebsabschnitt (60b) zum Eingreifen mit dem Eingriffsabschnitt des Werkstückes (17) hat, um rotierend die Drehscheibe (57) und das Werkstück (17) miteinander zu befestigen:

- einem Lagerteil (14) zum rotierenden Lagern der Drehscheibe (57); und

- einer Drehantriebseinrichtung (59, 62) zum Drehen der Drehscheibe (57);

wobei das Werkstück (17) durch die Drehscheibe (57) zwangsweise zur Rotation angetrieben wird, und der Eingriffsabschnitt des Werkstückes (17) entweder eine Kerbe oder eine Orientierungsflachfläche ist, gebildet an einem Außenumfang des Werkstückes (17) ist, und eine Kristallausrichtung des Werkstückes (17) definiert, und

wobei die Lagereinrichtung das Werkstück (17) ohne Ziehen eines Vakuums aufnimmt.

22. Werkstücklagereinrichtung nach Anspruch 21, wobei der Werkstückantriebsabschnitt (60b) aus einem Material gebildet ist, das weicher als jenes des Werkstückes (17) ist.

23. Werkstücklagereinrichtung nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Drehscheibe (57) eine im wesentlichen ringförmigen Dreh-Metallplattenkörper aufweist und ein Einsetzteil für das lose Einsetzen des Werkstückes aufweist, vorgesehen entlang eines Innenumfanges des Dreh-Metallplattenkörpers, und aus einem Material gebildet, das weicher als jenes des Werkstückes (17) ist.

24. Werkstücklagereinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei der Werkstückantriebsabschnitt (60b) mit der Drehscheibe (57) einstückig gebildet ist.

25. Werkstücklagereinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei der Werkstückantriebsabschnitt (60b) vorgesehen ist, um in einer radialen Richtung der Drehscheibe (57) bewegbar zu sein und durch ein Federteil in Richtung auf eine Mitte einer Werkstücklagerplatte (60) vorgespannt ist.

26. Werkstücklagereinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei der Werkstückantriebsabschnitt (60b) aufweist:

- ein Eingriffsteil (80b2, 60b4), bewegbar in der radialen Richtung der Drehscheibe (57),

- ein Federteil (74) zum Vorspannen des Eingriffsteiles (80b2, 60b4) in Richtung auf die Mitte der Drehscheibe (57),

- einen Betätiger (67), betätigt durch ein unter druckstehendes Fluid, um das Eingriffsteil (80b2, 60b4) in Richtung einer Außenseite der Drehscheibe (57) entgegen eine Vorspannkraft des Federteiles (74) zurückzuziehen,

- einen Anschlag zum Stoppen der Drehscheibe (57) an einer gegebenen Position, und

- einen Fluiddruckzylinder (71), vorgesehen außerhalb der Drehscheibe (57) zum Vorschieben oder Zurückziehen von dem Betätiger (67) zwischen einer Vorwärtsposition, in der der Zylinder (71) das unter Druck stehende Fluid zu dem Betätiger (67) zuführt und einer Rückzugsposition, in der der Zylinder (71) das unter druckstehende Fluid aus dem Inneren des Betätigers (67) abfließen lässt, wenn die Drehscheibe (57) an einer gegebenen Position gestoppt wird.

27. Werkstücklagereinrichtung nach Anspruch 26, wobei der Betätiger ein federversetzter-Fluid-Druckzylinder ist, und das unter druckstehende Fluid zu dem Betä tiger (67) durch einen Kanal (69c), gebildet in einem Kolben (69) des Fluid- Druckzylinders (71) zugeführt wird.

28. Werkstücklagereinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 21 bis 27, außerdem mit:

- einer Belastungs-Erfassungseinrichtung (77, 77a, 77b) zum Erfassen einer auf den Werkstückantriebsabschnitt (60b) ausgeübten Belastung, und

- einer Berechnungssteuereinrichtung (81) zum Berechnen einer Richtung der Größe der durch die Belastungserfassungseinrichtung (79) berechneten Belastung und zum Steuern zumindest eines der Faktoren, der aus einer Drehzahl der Schleifscheibe (15, 16), einer Drehzahl des Werkstückes (17) und einer Zuführrate, mit der das Werkstück (17) geschliffen wird, ausgewählt wird.

29. Schleifverfahren mit den Schritten:

- loses Einsetzen eines Werkstückes (17) in entweder eine Ausnehmung oder eine in einer Drehscheibe (57) gebildeten Durchgangsbohrung (60a) in solch einer Weise, dass ein an der Drehscheibe (57) gebildeter Werkstückantriebsabschnitt (60b) mit einem in dem Werkstück (17) ausgebildeten Eingriffsabschnitt in Eingriff kommt, um die Drehscheibe (57) und das Werkstück (17) rotierend miteinander zu befestigen, wobei der Eingriffsabschnitt des Werkstückes (17) entweder eine Kerbe oder eine Orientierungsflachfläche ist, gebildet an einem Außenumfang des Werkstückes (17) ist und eine Kristallausrichtung des Werkstückes (17) definiert;

- Gemeinsames Drehen der Drehscheibe (57) und des Werkstückes (17) zusammen, wobei das Werkstück (17) zwangsweise angetrieben wird, um durch die Drehscheibe (57) zu drehen; und

- Schleifen einer Werkstückoberfläche des Werkstückes (17) mit einer Schleifscheibe (15, 16), während das Werkstück (17) gedreht wird.

30. Schleifverfahren nach Anspruch 29, wobei der Einsetzschritt den Schritt des losen Einsetzens des Werkstückes (17) in die Ausnehmung aufweist, und der Werkstückschleifschritt den Schritt des Schleifens einer oberen Oberfläche des Werkstückes (17) durch Verwendung einer Schleifscheibe (15, 16) aufweist, das so lose in die Ausnehmung eingesetzt ist.

31. Schleifverfahren nach Anspruch 29, wobei der Einsetzschritt den Schritt des losen Einsetzens des Werkstückes (17) in die Durchgangsbohrung (60a) auf weist, und der Werkstückschleifschritt weist den Schritt des Schleifens beider Oberflächen des Werkstückes (17), durch Verwendung einer oberen und einer unteren Schleifscheibe (15, 16) auf, das so lose in die Ausnehmung eingesetzt ist.

32. Schleifverfahren nach Anspruch 31, wobei der Schritt des Schleifens der oberen und der unteren Oberflächen des Werkstückes (17) die Schritte aufweist des:

Schleifens der oberen Oberfläche des Werkstückes (17) mit einem bestimmten Maß des Schleifvermögens, und

Schleifen der unteren Oberfläche des Werkstückes (17) mit einem Schleifvermögen, die sich in einer Größe von dem Schleifvermögen, das beim Schritt der oberen Oberfläche angewandt wird, unterscheidet.

33. Schleifverfahren nach Anspruch 29, wobei der Schleifschritt mit einer tassenförmigen Schleifscheibe ausgeführt wird, deren Schleifoberfläche mit einer Mitte des Werkstückes (17) überlappt ist.

34. Schleifverfahren nach zumindest einem der Ansprüche 29 bis 33, außerdem mit dem Schritt des:

Festhaltens zumindest eines Teiles der Werkstückoberfläche, der von einem Bereich der Werkstückoberfläche verschieden ist, der mit einer Endfläche der Schleifscheibe (15, 16) in Kontakt kommt, wenn das Werkstück (17) unter Verwendung der Schleifscheibe (15, 16) geschliffen wird.

35. Schleifverfahren nach Anspruch 34, wobei der Festhalteschritt den Schritt aufweist des:

Festhaltens der Werkstückoberfläche mit einem unter Druck stehendem Medium durch einen hydrostatischen Schlitten (277).

36. Schleifverfahren nach Anspruch 34 oder 35, wobei der Schritt des Schleifens des Werkstückes (17) den Schritt des Schleifens der oberen Oberfläche des Werkstückes durch Verwendung einer oberen Schleifscheibe (16), und Schleifen der unteren Oberfläche des Werkstückes (17) durch Verwendung einer unteren Schleifscheibe (15) aufweist; und der Schritt des Festhaltens der Werk stückoberfläche den Schritt des Festhaltens zumindest entweder der oberen oder der unteren Oberfläche des Werkstückes (17) aufweist.

37. Schleifverfahren nach Anspruch 36, mit außerdem dem Schritt des:

Vorbereitens der oberen und unteren Scheibe (16, 15), die unterschiedliche Größen des Schleifvermögens haben.

38. Schleifverfahren nach Anspruch 36, wobei der Schleifschritt außerdem den Schritt aufweist des:

Vorbereitens eines im Wesentlichen kreisförmigen Werkstückes (17), und Vorbereitens einer tassenförmigen Schleifscheibe als die Schleifscheibe (15, 16), und

Schleifens des Werkstückes (17), während die Schleifscheiben (15, 16) mit den jeweiligen Oberflächen des Werkstückes (17) in Kontakt gebracht werden, und die Schleifoberflächen der Schleifscheiben (15, 16) über die Mitte des Werkstückes (17) gehen.