EP4046748A1

EP4046748A1 - Doppel- oder einseiten-bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: EP4046748A1
Application number: EP22150764.3A
Authority: EP
Inventors: Hans-Peter Boller; Ingo Neuber
Original assignee: Lapmaster Wolters GmbH
Current assignee: Lapmaster Wolters GmbH
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2022-01-10
Publication date: 2022-08-24
Also published as: TWI821857B; CN114986391A; JP7429721B2; DE102021103709A1; JP2022125969A; TW202233352A; KR20220117839A; US20220258300A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine mit einer vorzugsweise ringförmigen ersten Arbeitsscheibe, die an einer ersten Trägerscheibe befestigt ist, und mit einem Gegenlagerelement, wobei die erste Arbeitsscheibe und das Gegenlagerelement über mindestens eine Antriebswelle relativ zueinander drehend antreibbar sind, wobei zwischen der ersten Arbeitsscheibe und dem Gegenlagerelement ein Arbeitsspalt zum beid- oder einseitigen Bearbeiten flacher Werkstücke gebildet ist, und wobei erste Spannmittel vorgesehen sind zum Spannen der ersten Arbeitsscheibe mit einer dem Arbeitsspalt abgewandten Spannfläche gegen eine der ersten Arbeitsscheibe zugewandte Spannfläche der ersten Trägerscheibe, wobei Entkopplungsmittel vorgesehen sind zum zumindest teilweisen Entkoppeln der ersten Arbeitsscheibe von der ersten Trägerscheibe.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine mit einer vorzugsweise ringförmigen ersten Arbeitsscheibe, die an einer ersten Trägerscheibe befestigt ist, und mit einem Gegenlagerelement, wobei die erste Arbeitsscheibe und das Gegenlagerelement über mindestens eine Antriebswelle relativ zueinander drehend antreibbar sind, wobei zwischen der ersten Arbeitsscheibe und dem Gegenlagerelement ein Arbeitsspalt zum beid- oder einseitigen Bearbeiten flacher Werkstücke gebildet ist, und wobei erste Spannmittel vorgesehen sind zum Spannen der ersten Arbeitsscheibe mit einer dem Arbeitsspalt abgewandten Spannfläche gegen eine der ersten Arbeitsscheibe zugewandte Spannfläche der ersten Trägerscheibe.
Beispielsweise in Doppelseiten-Bearbeitungsmaschinen werden flache Werkstücke wie Wafer, gleichzeitig beidseitig bearbeitet. Dazu weisen Doppelseiten-Bearbeitungsmaschinen eine obere Arbeitsscheibe und eine untere Arbeitsscheibe auf, zwischen denen ein Arbeitsspalt gebildet ist, in dem die zu bearbeitenden Werkstücke während der Bearbeitung geführt werden. Die obere Arbeitsscheibe ist an einer oberen Trägerscheibe befestigt und die untere Arbeitsscheibe ist an einer unteren Trägerscheibe befestigt. Für die Bearbeitung wird eine Relativdrehung zwischen den Arbeitsscheiben herbeigeführt, indem mindestens eine der Arbeitsscheiben gemeinsam mit ihrer Trägerscheibe drehend angetrieben wird. Bekannt sind Doppelseiten-Bearbeitungsmaschinen, bei denen im Arbeitsspalt so genannte Läuferscheiben geführt sind. Die Läuferscheiben nehmen in der Regel in kreisrunden Öffnungen zu bearbeitende Werkstücke schwimmend auf. Durch eine geeignete Kinematik wird sichergestellt, dass sich die Läuferscheiben im Zuge der Relativdrehung der Arbeitsscheiben ebenfalls in dem Arbeitsspalt drehen. Dadurch bewegen sich die Werkstücke in dem Arbeitsspalt entlang zykloider Bahnen. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Oberflächenbearbeitung erreicht.
Bei Bearbeitungsmaschinen der hier in Rede stehenden Art tritt durch die während der Bearbeitung entstehende Prozesswärme eine Veränderung des Arbeitsspaltes zwischen den Arbeitsscheiben auf. Insbesondere kommt es zu einer wärmebedingten Verformung der Arbeitsscheiben und damit einer Abweichung der Spaltgeometrie von der vorgegebenen Form. Hierdurch wird das Bearbeitungsergebnis negativ beeinträchtigt. Dies gilt insbesondere für die sehr hohen Bearbeitungsanforderungen sogenannter Prime-Wafer.
Aus DE 100 07 390 B4 ist eine Zweischeibenpoliermaschine bekannt, insbesondere zur Bearbeitung von Halbleiterwafern. Dabei sind in einer eine Polierscheibe tragenden Trägerscheibe oder in der Trägerscheibe und in der Polierscheibe Kühlkanäle ausgebildet, durch die eine Kühlung erfolgt, um unerwünschte Einflüsse auf die Geometrie des Arbeitsspalts zu verhindern. Außerdem ist zwischen einem Grundträger und der Trägerscheibe eine relative radiale Bewegung zugelassen, wodurch eine Verformung bei unterschiedlichen Temperaturen von Grundträger und Trägerscheibe verringert wird.
Aus DE 10 2004 040 429 B4 ist es bekannt, negativen Effekten durch auftretende Prozesswärme mittels einer Temperierung der Arbeitsscheiben entgegenzuwirken. Dabei sind Kanäle in den Trägerscheiben ausgebildet, durch die ein entsprechendes Temperierfluid, beispielsweise Kühlwasser, geleitet wird.
Aus DE 10 2006 037 490 B4 ist darüber hinaus eine Einrichtung zur mechanischen Verformung der oberen Trägerscheibe und mit ihr der an ihr befestigten oberen Arbeitsscheibe bekannt. Mit dieser Einrichtung kann eine zunächst ebene Arbeitsfläche der oberen Arbeitsscheibe in eine leicht konkave Fläche verändert werden. Umgekehrt kann eine zunächst leicht konvexe Arbeitsfläche der oberen Arbeitsscheibe in eine plane bzw. konkave Arbeitsfläche verändert werden.
Aus DE 10 2016 102 223 A1 ist eine Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine bekannt mit Mitteln zur lokalen Verformung zumindest einer der Arbeitsscheiben, insbesondere durch Einleiten eines Druckmittels, wie zum Beispiel Wasser, in einen auf die Arbeitsscheibe wirkenden Druckraum. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine lokale konkave oder komplexe Verformung der Arbeitsscheibe erzeugt werden. Darüber hinaus sind in einer Trägerscheibe der Arbeitsscheibe Kühlkanäle ausgebildet zur Kühlung. Zusätzlich können Mittel zum Erzeugen einer globalen Verformung vorgesehen sein, wie diese in DE 10 2006 037 490 B4 beschrieben sind.
Ein Problem bei bekannten Systemen besteht darin, dass sich die den Arbeitsspalt direkt begrenzende Arbeitsscheibe im Betrieb stärker erwärmt als die diese tragende Trägerscheibe. Dadurch kann es zu Verspannungen zwischen der Arbeitsscheibe und der Trägerscheibe und damit einer nicht mehr zuverlässig kontrollierbaren Beeinflussung des Arbeitsspalts kommen. Je nach Temperaturdifferenz kann es auch zu einer gegenseitigen Verschiebung von Trägerscheibe und Arbeitsscheibe kommen. Bei einer anschließenden Abkühlung nach dem Betrieb kehren die Scheiben aufgrund einer der Bewegung entgegenwirkenden Reibkraft, beispielsweise durch eine Verschraubung, nicht vollständig in ihre vorherige Position zurück. Es kann damit auch nach vollständigem Abkühlen zwischen den Scheiben eine Kraftdifferenz verbleiben in Höhe der doppelten Reibkraft. Hierdurch wiederum kann es zu unterschiedlichen lokalen Geometrien kommen. Außerdem kann durch die veränderte Verspannung zwischen Trägerscheibe und Arbeitsscheibe auch die globale Geometrie der Arbeitsscheibe verändert werden. Auch zwischen einer den Arbeitsspalt begrenzenden Seite der Arbeitsscheibe und einer gegenüberliegenden Seite der Arbeitsscheibe können im Betrieb erhebliche Temperaturdifferenzen auftreten. Diese können zu unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der beiden Seiten führen, wodurch es zu einer Wölbung der Arbeitsscheibe und damit ebenfalls einer Veränderung der lokalen Geometrie kommen kann.
Einer wärmebedingten Geometrieänderung könnte durch Verwendung eines Materials mit sehr geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie spezielle Eisen-Nickel-Legierungen, zum Beispiel bekannt unter dem Namen Invar, entgegengewirkt werden. Solche Materialien sind aber teuer und schwierig zu verarbeiten, insbesondere zu gießen oder zu zerspanen. Wirtschaftlich vertretbar wäre die Verwendung eines solchen Materials lediglich für die vergleichsweise dünne Arbeitsscheibe. Eine Verspannung einer solchen Arbeitsscheibe mit einer Trägerscheibe aus einem Material mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten würde aber ein Bimetall bilden, so dass schon bei relativ kleinen Temperaturänderungen Geometrieänderungen und entsprechend große Verspannkräfte auftreten würden. In WO 2020/208968 A1 wird daher vorgeschlagen, bei Verwendung eines Arbeitsscheibenmaterials mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten die Arbeitsscheibe nicht mit der Trägerscheibe zu verspannen, sondern lediglich über eine Aufhängung an der Trägerscheibe aufzuhängen. Dadurch soll der Kontakt zwischen Arbeitsscheibe und Trägerscheibe minimiert werden. Die dadurch fehlende Verspannung zwischen Trägerscheibe und Arbeitsscheibe beeinträchtigt allerdings das Bearbeitungsergebnis.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, die lokale oder globale Geometrieänderungen des Arbeitsspalts zum Bearbeiten von Werkstücken aufgrund thermischer Effekte minimiert.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Für eine Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass Entkopplungsmittel vorgesehen sind zum zumindest teilweisen Entkoppeln der ersten Arbeitsscheibe von der ersten Trägerscheibe.
Bei der Bearbeitungsmaschine kann es sich beispielsweise um eine Poliermaschine oder eine Läppmaschine oder eine Schleifmaschine handeln. Zwischen der ersten Arbeitsscheibe und einem Gegenlagerelement, beispielsweise bei Einseiten-Bearbeitungsmaschinen einem einfachen Gewicht oder Druckzylinder bzw. bei Doppelseiten-Bearbeitungsmaschinen einer zweiten Arbeitsscheibe, ist ein Arbeitsspalt gebildet, in dem zu bearbeitende Werkstücke, zum Beispiel Wafer, beidseitig oder einseitig bearbeitet werden. Es kann sich also um eine Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine oder eine Einseiten-Bearbeitungsmaschine handeln. Bei einer Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine kann in dem Arbeitsspalt eine vorzugsweise gleichzeitige Bearbeitung von Unterseite und Oberseite der Werkstücke erfolgen. Entsprechend können beide Arbeitsscheiben eine die Werkstückoberfläche bearbeitende Arbeitsfläche aufweisen. Bei einer Einseiten-Bearbeitungsmaschine erfolgt dagegen eine Bearbeitung nur einer Werkstückseite, beispielsweise der Unterseite durch die untere Arbeitsscheibe. In diesem Fall besitzt also nur eine Arbeitsscheibe eine die Werkstückoberfläche bearbeitende Arbeitsfläche. Das Gegenlagerelement dient dann nur dazu, ein entsprechendes Gegenlager für die Bearbeitung durch die Arbeitsscheibe zu bilden.
Die Werkstücke können zur Bearbeitung in an sich bekannter Weise in Öffnungen von in dem Arbeitsspalt angeordneten Läuferscheiben schwimmend aufgenommen werden. Die erste Arbeitsscheibe und das Gegenlagerelement werden im Betrieb relativ zueinander drehend angetrieben, beispielsweise über eine erste und/oder eine zweite Antriebswelle und mindestens einen Antriebsmotor. Es können dabei sowohl das Gegenlagerelement als auch die erste Arbeitsscheibe drehend angetrieben werden, zum Beispiel gegenläufig. Es ist aber auch möglich, nur eines von Gegenlagerelement und erster Arbeitsscheibe drehend anzutreiben. Beispielsweise bei einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine können durch eine geeignete Kinematik Läuferscheiben im Zuge dieser Relativdrehung ebenfalls drehend durch den Arbeitsspalt bewegt, sodass in den Läuferscheiben angeordnete Werkstücke zykloide Bahnen in dem Arbeitsspalt beschreiben. Beispielsweise können die Läuferscheiben an ihrem äußeren Rand und/oder an ihrem inneren Rand eine Verzahnung aufweisen, die in eine zugeordnete Verzahnung zum Beispiel der ersten Arbeitsscheibe eingreift. Solche Maschinen mit einer sogenannten Planetenkinematik sind an sich bekannt.
Die erste Arbeitsscheibe kann ringförmig ausgebildet sein. Auch das Gegenlagerelement bzw. die zweite Arbeitsscheibe kann ringförmig ausgebildet sein. Die erste Arbeitsscheibe und das Gegenlagerelement, beispielsweise die zweite Arbeitsscheibe, besitzen dann einander gegenüberliegende, ringförmige Arbeitsflächen, zwischen denen der ringförmige Arbeitsspalt gebildet ist. Die Arbeitsflächen können mit einem Arbeitsbelag, zum Beispiel Poliertüchern, bedeckt sein. Auch etwaige die Arbeitsscheiben haltenden Trägerscheiben können ringförmig ausgebildet sein oder zumindest ringförmige Trägerabschnitte besitzen, an denen die Arbeitsscheiben befestigt sind. Es können auch mehr als eine Trägerscheibe pro Arbeitsscheibe vorgesehen sein. Die erste Arbeitsscheibe und/oder das Gegenlagerelement können einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein. Gleiches gilt für eine die erste Arbeitsscheibe oder das Gegenlagerelement tragende Trägerscheibe.
Erfindungsgemäß sind Entkopplungsmittel vorgesehen zum zumindest teilweisen, beispielsweise vollständigen, Entkoppeln, insbesondere mechanischen Entkoppeln, der ersten Arbeitsscheibe von der ersten Trägerscheibe. Die durch die Entkopplungsmittel bewirkte zumindest teilweise Entkopplung ist derart, dass sich die erste Arbeitsscheibe und die erste Trägerscheibe leichter, d.h. unter verminderter Reibkraft, gegeneinander bewegen können als ohne die Entkopplungsmittel. Es ist somit eine quasi freie Ausdehnung der Arbeitsscheibe und ggf. der Trägerscheibe möglich. Es wird insbesondere eine Verringerung der durch die ersten Spannmittel bewirkten Reibkraft zwischen den einander zugewandten Spannflächen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe bewirkt. Die Entkopplungsmittel können dazu auf die ersten Spannmittel wirken.
Im Stand der Technik wurde versucht, einer thermischen Ausdehnung durch zusätzliche Maßnahmen, wie eine Kühlung oder eine mechanische Verformung, entgegenzuwirken, insbesondere diese soweit möglich zu unterdrücken. Die vorliegende Erfindung geht einen anderen Weg. So wird eine thermische Größenänderung grundsätzlich zugelassen, durch die Entkopplungsmittel wird aber erreicht, dass diese sich nicht negativ auf den Arbeitsspalt und damit das Bearbeitungsergebnis auswirkt. Durch die Verringerung der Reibkraft zwischen den Spannflächen von erster Arbeits- und Trägerscheibe, führt eine thermische Größenänderung zum Beispiel der Arbeitsscheibe im Betrieb daher nicht zu den eingangs erläuterten Problemen hinsichtlich einer Geometrieänderung des Arbeitsspalts. Wie erläutert, verschieben sich die erste Arbeitsscheibe und die erste Trägerscheibe zum Beispiel bei einem Erwärmen der ersten Arbeitsscheibe im Betrieb entlang ihrer Spannflächen, die entsprechende Fügeflächen bilden, gegeneinander. Wie ebenfalls erläutert, kommt es bei einer nachfolgenden Abkühlung aufgrund der durch die ersten Spannmittel verursachten Reibkraft nicht zu einer vollständigen Rückbewegung in die Ausgangslage. Es liegt also gewissermaßen eine Hysterese vor. Die Entkopplungsmittel verringern die durch die ersten Spannmittel bewirkte Reibkraft derart, dass beispielsweise im Zuge einer nach einer Erwärmung erfolgenden Abkühlung eine vollständige Rückbewegung in die Ausgangsposition erfolgt. Entsprechende bleibende Verspannungen und dadurch verursachte lokale oder globale Geometrieänderungen können so minimiert werden. Gleichzeitig ist eine flächige Verspannung zwischen der Trägerscheibe und der Arbeitsscheibe realisiert, insbesondere eine Verspannung im Wesentlichen über die gesamte Fläche bzw. die gesamte radiale Ausdehnung der ersten Arbeitsscheibe und/oder ersten der Trägerscheibe. Das Bearbeitungsergebnis ist daher im Gegensatz zu der im oben diskutierten Stand der Technik fehlenden solchen Verspannung nicht beeinträchtigt.
Die Entkopplungsmittel können zwischen den Spannflächen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe angeordnet sein. Es ist entsprechend möglich, dass kein direkter Kontakt zwischen den Spannflächen von erster Arbeitsscheibe und erster Trägerscheibe vorliegt, sondern nur ein indirekter Kontakt über die Entkopplungsmittel. Gleichzeitig können Arbeits- und Trägerscheibe beispielsweise über in unterschiedlichen radialen Positionen vorgesehenen Spannschrauben über ihre gesamte Fläche, insbesondere ihre gesamte radiale Ausdehnung, gegeneinander verspannt sein. Die Entkopplungsmittel können auch auf die ersten Spannmittel selbst wirken. Es ist dann möglich, dass die erste Arbeitsscheibe mit ihrer Spannfläche zwar direkt an der Spannfläche der ersten Trägerscheibe anliegt, aber die ersten Spannmittel zum Beispiel derart vorgespannt sind, dass eine Relativbewegung zwischen erster Arbeitsscheibe und erster Trägerscheibe über die Spannflächen unter verringerter Reibkraft möglich ist.
Es ist nach der Erfindung insbesondere möglich, dass die Spannfläche der ersten Arbeitsscheibe direkt an der Spannfläche der ersten Trägerscheibe anliegt, ohne dass zwischen den Spannflächen eine Zwischenschicht oder ein Zwischenelement vorgesehen ist. Sofern die Entkopplungsmittel zwischen den Spannflächen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe angeordnet sind, ist es möglich, dass außer den Entkopplungsmitteln keine Zwischenschicht oder kein weiteres Zwischenelement zwischen den Spannflächen angeordnet ist.
Nach einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung können die Entkopplungsmittel mindestens ein zwischen den Spannflächen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe angeordnetes Lager umfassen, insbesondere mehrere derartige Lager. Zwischen den Spannflächen angeordnete Lager erlauben eine Relativbewegung zwischen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe unter erheblich verringerter Reibkraft, indem eine mechanische Entkopplung realisiert wird. Besonders geeignete Lager sind Wälzlager, zum Beispiel Rollenlager. Solche Lager können zum Beispiel insbesondere um die Spannmittel, zum Beispiel die Spannschrauben herum angeordnet sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung können die Entkopplungsmittel elastische Vorspannmittel umfassen zum elastischen Vorspannen der ersten Spannmittel. Solche elastischen Vorspannmittel können alternativ oder zusätzlich zu zwischen den Spannflächen angeordneten Entkopplungsmitteln, wie Lager, vorgesehen sein. Die elastischen Vorspannmittel spannen die ersten Spannmittel elastisch so vor, dass diese die Spannflächen von erster Arbeitsscheibe und erster Trägerscheibe gegeneinander spannen. Gegen diese elastische Vorspannung wird die Reibkraft zwischen den Spannflächen verringert, wenn die Spannflächen sich im Zuge einer thermischen Größenänderung gegeneinander verschieben. Die elastischen Vorspannmittel können, wie erläutert, zusätzlich zu Entkopplungsmitteln zwischen den Spannflächen, zum Beispiel mindestens einem Lager zwischen den Spannflächen, vorgesehen sein. In diesem Fall können die elastischen Vorspannmittel das mindestens eine Lager, zum Beispiel das mindestens eine Wälzlager, vorspannen. Unter elastischer Verformung der elastischen Vorspannmittel kann dann eine erhöhte Bewegungsfreiheit zwischen den Spannflächen von erster Arbeitsscheibe und erster Trägerscheibe bereitgestellt werden.
Die ersten Spannmittel können nach einer weiteren besonders praxisgemäßen Ausgestaltung Spannschrauben umfassen, mit denen die erste Trägerscheibe mit ihrer Spannfläche gegen die Spannfläche der ersten Arbeitsscheibe gespannt ist. Derartige Spannschrauben können von der dem Arbeitsspalt abgewandten Seite in entsprechende Schraubenaufnahmen der ersten Trägerscheibe und der ersten Arbeitsscheibe eingesetzt sein. Dazu können die Spannschrauben durch die erste Trägerscheibe hindurchgeführt und in der ersten Arbeitsscheibe verschraubt werden. Zumindest in der ersten Arbeitsscheibe können die Schraubenaufnahmen ein entsprechendes Schraubengewinde aufweisen. Der Schraubenkopf der Spannschrauben kann an der der ersten Arbeitsscheibe abgewandten Seite der ersten Trägerscheibe anliegen. Zur Verspannung können mehrere Spannschrauben vorgesehen sein, zum Beispiel bei einer ringförmigen ersten Arbeitsscheibe eine erste Gruppe von Spannschrauben entlang einem radial außenliegenden Teilkreis der ersten Arbeitsscheibe bzw. der ersten Trägerscheibe angeordnet und eine zweite Gruppe von Spannschrauben entlang einem radial innenliegenden Teilkreis der ersten Arbeitsscheibe bzw. der ersten Trägerscheibe. Die Teilkreise können jeweils nahe am radial äußeren bzw. radial inneren Ende der ersten Arbeitsscheibe bzw. der ersten Trägerscheibe angeordnet sein.
Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung können die elastischen Vorspannmittel elastische Federscheiben umfassen, die jeweils zwischen einem Schraubenkopf der Spannschrauben und einer der ersten Arbeitsscheibe abgewandten Fläche der ersten Trägerscheibe angeordnet sind. Die Federscheiben können zwischen dem Schraubenkopf und der zugewandten Seite der Trägerscheibe eingespannt sein und dabei elastisch komprimiert und damit vorgespannt sein. Gegen diese Vorspannung kann die Reibkraft zwischen den Spannflächen von erster Arbeitsscheibe und erster Trägerscheibe verringert werden.
Die Entkopplungsmittel können nach einer weiteren Ausgestaltung eine Entkopplungs-Zwischenschicht zwischen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe umfassen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Gleit-Zwischenschicht, zum Beispiel aus einem besonders gleitfähigen Material, wie Teflon, handeln. Es kann sich aber auch um eine Zwischenschicht zur thermischen Entkopplung handeln, die entsprechend eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die Entkopplungsmittel können entsprechend auch thermische Entkopplungsmittel sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das Material der ersten Arbeitsscheibe einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen als das Material der ersten Trägerscheibe. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der ersten Arbeitsscheibe kann insbesondere wesentlich geringer sein als der Wärmeausdehnungskoeffizient der ersten Trägerscheibe, zum Beispiel um den Faktor 5 geringer, vorzugsweise um den Faktor 10 geringer. Wie eingangs erläutert, führt die Verwendung von Materialien mit stark unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten für die erste Trägerscheibe und die erste Arbeitsscheibe zu einem Bimetall und dadurch bedingten Geometrieänderungen bei thermischer Größenänderung. Durch die erfindungsgemäße zumindest teilweise Entkopplung zwischen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe treten auch bei stark unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von erster Arbeitsscheibe und erster Trägerscheibe keine erheblichen Verspannungen zwischen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe auf. Dadurch können die eingangs erläuterten Probleme hinsichtlich eines Bimetalls vermieden werden. Es ist somit möglich, insbesondere nur für die erste Arbeitsscheibe ein Material mit einem sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu verwenden, beispielsweise eine Eisen-Nickel-Legierung, wie Invar, während gleichzeitig für die erste Trägerscheibe ein konventionelles Material mit höherem Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet wird, beispielsweise Gusseisen. Es kann dann eine von der Prozesswärme weitgehend unabhängige Geometrie erzeugt werden. Gleichzeitig ist die Verwendung eines Materials mit sehr geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten für die Arbeitsscheibe vorteilhaft hinsichtlich der Geometriestabilität der Arbeitsscheibe und damit des Arbeitsspalts.
Das Gegenlagerelement kann nach einer weiteren Ausgestaltung durch eine vorzugweise ringförmige zweite Arbeitsscheibe gebildet sein, wobei die erste und zweite Arbeitsscheibe koaxial zueinander angeordnet sind, und wobei zwischen der ersten und zweiten Arbeitsscheibe der Arbeitsspalt zum beid- oder einseitigen Bearbeiten flacher Werkstücke gebildet ist. Die zweite Arbeitsscheibe kann an einer zweiten Trägerscheibe befestigt sein, wobei zweite Spannmittel vorgesehen sind zum Spannen der zweiten Arbeitsscheibe mit einer dem Arbeitsspalt abgewandten Spannfläche gegen eine der zweiten Arbeitsscheibe zugewandte Spannfläche der zweiten Trägerscheibe, und wobei weiterhin Entkopplungsmittel vorgesehen sind zum zumindest teilweisen Entkoppeln der zweiten Arbeitsscheibe von der zweiten Trägerscheibe. Die zweiten Spannmittel können zum Beispiel ausgebildet sein wie die ersten Spannmittel. Die zweite Arbeitsscheibe und/oder die zweiten Trägerscheibe können ausgebildet sein wie die erste Arbeitsscheibe bzw. die erste Trägerscheibe. Auch die Entkopplungsmittel zum Entkoppeln der zweiten Arbeitsscheibe von der zweiten Trägerscheibe können ausgebildet sein wie die Entkopplungsmittel zum Entkoppeln der ersten Arbeitsscheibe von der ersten Trägerscheibe. Insoweit können alle in diesem Zusammenhang erläuterten Ausführungsbeispiele auf die zweite Arbeitsscheibe und die zweite Trägerscheibe mit den zweiten Spannmitteln und ihren Entkopplungsmitteln übertragen werden.
Zwischen der ersten Trägerscheibe und der ersten Arbeitsscheibe kann nach einer weiteren Ausgestaltung ein vorzugweise ringförmiges Druckvolumen ausgebildet sein. Das Druckvolumen ist mit einer Druckfluidversorgung verbunden, die derart ansteuerbar ist, dass in dem Druckvolumen ein Druck aufgebaut wird, der eine vorgegebene lokale Verformung der ersten Arbeitsscheibe erzeugt. Soweit in dieser Anmeldung der Begriff Fluid verwendet wird, kann dies sowohl ein Gas als auch eine Flüssigkeit bezeichnen. Bei dem Druckfluid kann es sich um eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, handeln. Durch Einleiten des Druckfluids in das Druckvolumen kann auf die im Vergleich zur Trägerscheibe dünne Arbeitsscheibe ein Druck ausgeübt werden, der zu einer Verformung der Arbeitsscheibe führt. Insbesondere kann auf diese Weise die Arbeitsscheibe durch Einstellen eines niedrigen Drucks in dem Druckvolumen in eine lokal konkave Form gebracht werden, durch Einstellen eines mittleren Drucks in eine lokal plane Form gebracht werden und durch Einstellen eines hohen Drucks in eine lokal konvexe Form gebracht werden. Die lokal konvexe bzw. konkave Verformung bzw. Form liegt dabei insbesondere in radialer Richtung zwischen dem inneren und äußeren Rand der ringförmigen ersten Arbeitsscheibe vor. Das Druckvolumen ist ein veränderliches Druckvolumen. Die erste Arbeitsscheibe bildet mithin eine Membran, die sich abhängig von dem durch unterschiedlichen Druck verursachten Volumen des Druckvolumens verformt.
Die Druckfluidversorgung umfasst ein Druckfluidreservoir, mit dem mindestens eine mit dem Druckvolumen verbundene Druckleitung verbunden ist. In der Druckleitung können eine Pumpe und ein Steuerventil angeordnet sein, die zum Aufbauen des gewünschten Drucks in dem Druckvolumen angesteuert werden können, beispielsweise von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung. Außerdem kann die Druckfluidversorgung eine Druckmesseinrichtung umfassen, die den Druck in dem Druckvolumen direkt oder indirekt misst und deren Messdaten ebenfalls an einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung anliegen können. Auf dieser Grundlage kann durch geeignete Ansteuerung der Druckfluidversorgung in dem Druckvolumen der für die gewünschte Arbeitsspaltgeometrie erforderliche Druck eingestellt werden. Gewünscht ist beispielsweise ein über die gesamte radiale Ausdehnung möglichst gleichbleibender Abstand zwischen den Arbeitsscheiben. Die Einstellung der gewünschten Spaltgeometrie kann im statischen Betrieb und/oder im dynamischen Betrieb, also während der Bearbeitung eines Werkstücks, erfolgen.
Mit dem Druckvolumen ist im westlichen eine stufenlose Einstellung der lokalen Form der ersten Arbeitsscheibe zwischen einer durch die Einbau-, Geometrie-, und Materialrandbedingungen vorgegebenen maximal konkaven und maximal konvexen Form möglich. Die erste Arbeitsscheibe kann grundsätzlich eine beliebige Dicke besitzen. Je nach dem gewünschten Verstellbereich der Scheibengeometrie besitzt die Arbeitsscheibe eine geeignete Dicke, so dass sie abhängig von ihrer Flächenausdehnung, insbesondere ihrer Ringbreite bzw. ihrem Bahnradius, mit dem jeweils verfügbaren Druck verformt werden kann. Wie in der DE 10 2016 102 223 A1 erläutert, kann durch die Möglichkeit, die lokale Geometrie der ersten Arbeitsscheibe in radialer Richtung einzustellen, eine Veränderung des Spaltes durch Temperatureinfluss während der Bearbeitung kompensiert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Temperierkanäle zum Temperieren der ersten Arbeitsscheibe vorgesehen sind, die mit einer Temperierfluidversorgung verbunden sind. Die Temperierkanäle sind zum Durchleiten eines Temperierfluids ausgebildet. Sie können zum Beispiel labyrinthartig ausgebildet sein. Durch die Temperierkanäle wird im Betrieb der Maschine ein Temperierfluid, zum Beispiel eine Temperierflüssigkeit, wie Wasser, zum Temperieren, insbesondere Kühlen, der Arbeitsscheibe geleitet. Durch die Temperierkanäle kann einer wärmebedingten Verformung der Arbeitsscheibe bis zu einem gewissen Grad entgegengewirkt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Temperierkanäle innerhalb der ersten Arbeitsscheibe angeordnet sind, so dass die Temperierkanäle näher an dem Arbeitsspalt angeordnet sind als das Druckvolumen, und dass die Temperierkanäle nicht in Verbindung mit dem Druckvolumen stehen. Durch die Anordnung der Temperierkanäle innerhalb der ersten Arbeitsscheibe, insbesondere ausschließlich innerhalb der ersten Arbeitsscheibe können die Temperierkanäle näher an dem Arbeitsspalt angeordnet sein als das Druckvolumen. Durch die Trägerscheibe kann dabei insbesondere nur eine Zu- und Ableitung für das Temperierfluid verlaufen, die mit der Temperierfluidversorgung verbunden sind. Durch die näher am Arbeitsspalt angeordneten Temperierkanäle erfolgt eine effektivere Kühlung der ersten Arbeitsscheibe, so dass insbesondere die oben erläuterten Probleme einer stärkeren Erwärmung der Arbeitsscheibe als der Trägerscheibe und einer stärkeren Erwärmung einer den Arbeitsspalt begrenzenden Seite der Arbeitsscheibe minimiert werden können. Entsprechende Verspannungen zwischen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe bzw. unerwünschte Verformungen der ersten Arbeitsscheibe können ebenfalls minimiert werden. Vielmehr befinden sich die Temperierkanäle so nah an der den Arbeitsspalt begrenzenden Oberfläche der Arbeitsscheibe wie möglich, so dass ein Eindringen der Prozesswärme durch die Arbeitsscheibe hindurch in die Trägerscheibe verringert werden kann. Um den Wärmeübergang zwischen erster Arbeitsscheibe und erster Trägerscheibe weiter zu minimieren, ist es möglich, die erste Trägerscheibe und/oder die erste Arbeitsscheibe im Bereich ihres Kontakts mit Stegen oder anderen Erhebungen zu versehen, so dass die Kontaktfläche zwischen den Scheiben minimiert wird.
Darüber hinaus stehen die Temperierkanäle bei dieser Ausgestaltung nicht in Verbindung mit dem Druckvolumen, ebenfalls anders als im Stand der Technik, wo diese miteinander in Verbindung stehen und einen gemeinsamen Kreislauf bilden. Es sind also getrennte Fluidsysteme (Kreisläufe) für die Temperierkanäle einerseits und für das Druckvolumen andererseits vorgesehen. Dadurch ist eine flexiblere Einstellung des Drucks in dem Druckvolumen unabhängig von dem Druck in den Temperierkanälen möglich. Auch wird der für das Einstellen der lokalen Geometrie nutzbare Druck in dem Druckvolumen im Gegensatz zum Stand der Technik nicht durch den Druck in den Temperierkanälen begrenzt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die erste Arbeitsscheibe aus zwei miteinander verbundenen, vorzugsweise ringförmigen Scheiben gebildet ist, zwischen denen die Temperierkanäle ausgebildet sind, wobei eine der Scheiben den Arbeitsspalt begrenzt und die andere der Scheiben die Spannfläche zum Spannen gegen die Spannfläche der ersten Trägerscheibe aufweist. Die erste Arbeitsscheibe ist somit zweiteilig aufgebaut, wobei sie ähnlich einer Sandwich-Konstruktion zwischen den beiden Teilscheiben die Temperierkanäle ausbildet. Durch diese Ausgestaltung ist das Ausbilden der Temperierkanäle ausschließlich innerhalb der ersten Arbeitsscheibe konstruktiv besonders gut möglich. Gemäß einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung können die beiden Scheiben miteinander verschraubt sein. Es sind aber natürlich auch andere Befestigungsmöglichkeiten denkbar.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die erste Arbeitsscheibe nur im Bereich ihres äußeren Randes und im Bereich ihres inneren Randes an der ersten Trägerscheibe befestigt ist. Wie bereits erläutert, können die Arbeitsscheiben insbesondere ringförmig sein. Zwischen der ersten Arbeitsscheibe und der ersten Trägerscheibe ist dann das vorzugsweise ringförmige Druckvolumen gebildet. Die erste Arbeitsscheibe ist bei der vorgenannten Ausgestaltung nur im Bereich ihres die Arbeitsfläche begrenzenden radial äußeren und radial inneren Randes an der ersten Trägerscheibe befestigt, beispielsweise jeweils entlang eines Teilkreises mit Spannschrauben als Spannmitteln verschraubt. Zwischen diesen Randbereichen ist die Arbeitsscheibe dagegen nicht an der Trägerscheibe befestigt. Insbesondere in diesem Bereich kann das Druckvolumen gebildet sein. Auf diese Weise besitzt die Arbeitsscheibe die erforderliche Beweglichkeit, um durch Aufbauen eines geeigneten Drucks in dem Druckvolumen in der gewünschten Weise verformt zu werden. Dabei ist die Befestigung der Arbeitsscheibe an der Trägerscheibe so gewählt, dass die Auflagefläche am inneren und äußeren Rand möglichst schmal gehalten ist, um eine gezielte Verformung über möglichst die gesamte Oberfläche der Arbeitsscheibe zu erreichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Figur 1: einen Teil einer Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine in einer Schnittansicht,
Figur 2: eine erste Arbeitsscheibe und eine erste Trägerscheibe einer Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine in einer Schnittansicht nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 3: eine erste Arbeitsscheibe und eine erste Trägerscheibe einer Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine in einer Schnittansicht nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
Figur 4: eine erste Arbeitsscheibe und eine erste Trägerscheibe einer Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine in einer Schnittansicht nach einem weiteren Beispiel.

Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
Die in Figur 1 lediglich beispielhaft dargestellte Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine weist eine ringförmige erste, untere Trägerscheibe 100 und eine ebenfalls ringförmige zweite, obere Trägerscheibe 120 auf. An der unteren Trägerscheibe 100 ist eine ringförmige erste, untere Arbeitsscheibe 140 befestigt und an der oberen Trägerscheibe 120 ist eine ebenfalls ringförmige zweite, obere Arbeitsscheibe 160 befestigt. Zwischen den ringförmigen Arbeitsscheiben 140, 160 ist ein ringförmiger Arbeitsspalt 180 gebildet, in dem im Betrieb flache Werkstücke, beispielsweise Wafer, beidseitig bearbeitet werden. Bei der Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine kann es sich beispielsweise um eine Poliermaschine, eine Läppmaschine oder eine Schleifmaschine handeln.
Die obere Trägerscheibe 120 und mit ihr die obere Arbeitsscheibe 160 und/oder die untere Trägerscheibe 100 und mit ihr die untere Arbeitsscheibe 140 können durch eine geeignete Antriebseinrichtung, umfassend beispielsweise eine obere Antriebswelle und/oder eine untere Antriebswelle sowie mindestens einen Antriebsmotor relativ zueinander drehend angetrieben werden. Die Antriebseinrichtung ist an sich bekannt und aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt. In ebenfalls an sich bekannter Weise können zu bearbeitende Werkstücke schwimmend in Läuferscheiben in dem Arbeitsspalt 180 gehalten werden. Durch eine geeignete Kinematik, beispielsweise eine Planetenkinematik, kann sichergestellt werden, dass sich die Läuferscheiben im Zuge der Relativdrehung der Trägerscheiben 100, 120 bzw. Arbeitsscheiben 140, 160 ebenfalls durch den Arbeitsspalt 180 drehen. Eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 200 steuert bzw. regelt den Betrieb der Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine.
In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel sind innerhalb der unteren Arbeitsscheibe 140 labyrinthartig ausgebildete Temperierkanäle 220 vorgesehen. Die Temperierkanäle 220 sind über eine Zuführung 240 und eine Abführung 260 beispielsweise über eine die untere Trägerscheibe 100 und die untere Arbeitsscheibe 140 antreibende Antriebswelle mit einer Temperierfluidversorgung verbunden. Durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 200 kann zum Beispiel auf einen vorgegebenen Temperaturwert des Temperierfluids am Eingang und/oder am Ausgang der Temperierkanäle oder auf eine vorgegebene Temperaturdifferenz zwischen der am Eingang und der am Ausgang der Temperierkanäle vorliegenden Temperatur geregelt werden, indem die Temperatur des Temperierfluids entsprechend eingestellt wird. In dem gezeigten Beispiel sind auch in der oberen Arbeitsscheibe 160 labyrinthartige Temperierkanäle 280 ausgebildet, die über eine nicht näher dargestellte Zuführung und Abführung ebenfalls mit einer Temperierfluidversorgung verbunden sind. Auch diese Temperierfluidversorgung wird durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 200 gesteuert. Durch Versorgung der Temperierkanäle 220 bzw. 280 mit einem Temperierfluid, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit, wie Wasser, kann einer Erwärmung der Arbeitsscheiben 140, 160 und einem Wärmeübergang in die Trägerscheiben 100, 120 effektiv entgegengewirkt werden, so dass entsprechende Geometrieänderungen verringert werden.
Außerdem ist zwischen der unteren Trägerscheibe 120 und der unteren Arbeitsscheibe 160 ein in dem gezeigten Beispiel ringförmiges Druckvolumen 300 ausgebildet, das über eine Zuführung 320, beispielsweise ebenfalls über eine die untere Trägerscheibe 100 und die untere Arbeitsscheibe 140 antreibende Antriebswelle mit einer Druckfluidversorgung verbunden ist. Die Druckfluidversorgung wird ebenfalls von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 200 angesteuert. Durch entsprechendes Einleiten von Druckfluid in das Druckvolumen 300 kann eine lokale Verformung der unteren Arbeitsscheibe 140 erzeugt werden, insbesondere eine lokale konkave oder konvexe Verformung, wie dies grundsätzlich in der DE 10 2016 102 223 A1 beschrieben ist.
Wie in Figur 1 zu erkennen, sind die Temperierkanäle 220 näher am Arbeitsspalt 180 angeordnet als das Druckvolumen 300. Außerdem stehen die Leitungssysteme des Druckvolumens 300 und der Temperierkanäle 220 nicht miteinander in Verbindung, sondern sind getrennt steuer- bzw. regelbar.
In den Figuren 2 bis 4 sind jeweils eine erste Trägerscheibe und eine erste Arbeitsscheibe gezeigt, die in der in Figur 1 gezeigten Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine zum Einsatz kommen können. Aus Gründen der Veranschaulichung sind in den Figuren 2 bis 4 die Temperierkanäle 220 und das Druckvolumen 300 einschließlich der diesbezüglichen Zu- und Ableitungen nicht dargestellt. Es versteht sich, dass auch die in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Arbeitsscheiben und Trägerscheiben entsprechende Temperierkanäle und Druckvolumina einschließlich der Zu- und Ableitungen aufweisen können. Darüber hinaus sind in den Figuren 2 bis 4 aus Gründen der Veranschaulichung nur eine erste Trägerscheibe und eine erste Arbeitsscheibe dargestellt. Die darüber hinaus vorgesehenen zweiten Trägerscheiben und zweiten Arbeitsscheiben können entsprechend ausgebildet sein.
Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer ersten, unteren Trägerscheibe 10 und einer ersten, unteren Arbeitsscheibe 14, die zum Beispiel in der in Figur 1 gezeigten Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine zum Einsatz kommen können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine Mehrzahl von Spannschrauben 20 vorgesehen, die von einer dem Arbeitsspalt 18 abgewandten Seite durch die erste Trägerscheibe 10 hindurchgesteckt und in eine entsprechende Gewindebohrung in der ersten Arbeitsscheibe 14 eingeschraubt sind. Die Spannschrauben sind entlang zweier Teilkreise über die ringförmigen Träger- und Arbeitsscheiben 10, 14 angeordnet, nämlich einen radial äußeren Teilkreis und einen radial inneren Teilkreis. Die Spannschrauben 20 besitzen jeweils einen Schraubenkopf 22. Die erste Trägerscheibe 10 weist eine der ersten Arbeitsscheibe 14 zugewandte Spannfläche 24 auf und die erste Arbeitsscheibe 14 weist eine der ersten Trägerscheibe 10 zugewandte Spannfläche 26 auf. Im Zuge des Einschraubens der Spannschrauben 20 werden die erste Trägerscheibe 10 und die erste Arbeitsscheibe 14 gegeneinander verspannt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 liegen die Spannflächen 24, 26 im verspannten Zustand direkt aneinander und sind gegeneinander verspannt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 befinden sich zwischen den Schraubenköpfen 22 der Spannschrauben 20 und einer der ersten Arbeitsscheibe 14 abgewandten Fläche 28 der ersten Trägerscheibe 10 jeweils elastische Federscheiben 30, die im eingeschraubten Zustand der Spannschrauben 20 elastisch komprimiert sind und so die Spannmittel 20 elastisch vorspannen. Dadurch wird bei einer thermisch bedingten Relativbewegung zwischen erster Trägerscheibe 10 und erster Arbeitsscheibe 14 über die Spannflächen 24, 26 die durch die Spannmittel 20 bereitgestellte Reibkraft verringert, so dass zum Beispiel nach einer thermischen Ausdehnung der ersten Arbeitsscheibe 14 und einer dadurch bedingten Relativbewegung zu der ersten Trägerscheibe 10 die erste Arbeitsscheibe 14 sich wieder vollständig in ihre Ursprungsposition zurückbewegt.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 entspricht. Zusätzlich zu den elastischen Federscheiben 30 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 zwischen den Spannflächen 24, 26 der ersten Trägerscheibe 10 und der ersten Arbeitsscheibe 14 um die Spannschrauben 20 herum angeordnete Wälzlager 32 vorgesehen. Durch diese Wälzlager 32 werden die erste Trägerscheibe 10 und die erste Arbeitsscheibe 14, insbesondere ihre Spannflächen 24, 26, mechanisch voneinander entkoppelt. Entsprechend ist die durch die Spannschrauben 20 bewirkte Reibkraft zwischen der ersten Trägerscheibe 10 und der ersten Arbeitsscheibe 14 weitergehend verringert.
Figur 4 zeigt ein weiteres Beispiel, mit dem versucht werden könnte, die eingangs erläuterten Effekte thermischer Größenänderungen zu vermeiden. Das Beispiel nach Figur 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 einerseits darin, dass keine Entkopplungsmittel in Form der elastischen Federscheiben 30 vorgesehen sind. Andererseits unterscheidet es sich dadurch, dass um die Spannschrauben 20 herum in der ersten Trägerscheibe 10' und der ersten Arbeitsscheibe 14' jeweils Entlastungsnuten 34, 36 ausgebildet sind. Es wurde versucht, mittels solcher Entlastungsnuten 34, 36 den eingangs erläuterten nachteiligen Effekten der thermischen Größenänderung entgegenzuwirken. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass diese Maßnahme nicht den mit den Entkopplungsmitteln nach den Figuren 2 und 3 verbundenen Erfolg zeitigt.

Bezugszeichenliste

10, 10', 100: untere Trägerscheibe
12, 120: obere Trägerscheibe
14, 14', 140: untere Arbeitsscheibe
16, 160: obere Arbeitsscheibe
18, 180: Arbeitsspalt
20: Spannschraube
22: Schraubenkopf
24: Spannfläche
26: Spannfläche
28: Fläche
30: Federscheibe
32: Wälzlager
34: Entlastungsnuten
36: Entlastungsnuten
200: Steuer- und/oder Regeleinrichtung
220: Temperierkanäle
240: Zuführung
260: Abführung
280: Temperierkanäle
300: Druckvolumen
320: Zuführung

Claims

Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine mit einer vorzugsweise ringförmigen ersten Arbeitsscheibe (14, 140), die an einer ersten Trägerscheibe (10, 100) befestigt ist, und mit einem Gegenlagerelement, wobei die erste Arbeitsscheibe (14, 140) und das Gegenlagerelement über mindestens eine Antriebswelle relativ zueinander drehend antreibbar sind, wobei zwischen der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) und dem Gegenlagerelement ein Arbeitsspalt (18, 180) zum beid- oder einseitigen Bearbeiten flacher Werkstücke gebildet ist, und wobei erste Spannmittel (20) vorgesehen sind zum Spannen der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) mit einer dem Arbeitsspalt (18, 180) abgewandten Spannfläche (26) gegen eine der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) zugewandte Spannfläche (24) der ersten Trägerscheibe (10, 100), dadurch gekennzeichnet, dass Entkopplungsmittel vorgesehen sind zum zumindest teilweisen Entkoppeln der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) von der ersten Trägerscheibe (10, 100).
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsmittel mindestens ein zwischen den Spannflächen (24, 26) der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) und der ersten Trägerscheibe (10, 100) angeordnetes Lager (32) umfassen.
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Lager (32) mindestens ein Wälzlager (32) umfasst.
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsmittel elastische Vorspannmittel (30) umfassen zum elastischen Vorspannen der ersten Spannmittel (20).
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Spannmittel (20) Spannschrauben (20) umfassen, mit denen die erste Trägerscheibe (10, 100) mit ihrer Spannfläche (24) gegen die Spannfläche (26) der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) gespannt ist.
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Vorspannmittel (30) elastische Federscheiben (30) umfassen, die jeweils zwischen einem Schraubenkopf (22) der Spannschrauben (20) und einer der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) abgewandten Fläche (28) der ersten Trägerscheibe (10, 100) angeordnet sind.
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsmittel eine Entkopplungs-Zwischenschicht zwischen der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) und der ersten Trägerscheibe (10, 100) umfassen, insbesondere eine Gleit-Zwischenschicht oder eine Zwischenschicht zur thermischen Entkopplung.
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt als das Material der ersten Trägerscheibe (10, 100).
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlagerelement durch eine vorzugsweise ringförmige zweite Arbeitsscheibe (16, 160) gebildet ist, wobei die erste und zweite Arbeitsscheibe (16, 160) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen der ersten und zweiten Arbeitsscheibe (14, 140, 16, 160) der Arbeitsspalt (18, 180) zum beid- oder einseitigen Bearbeiten flacher Werkstücke gebildet ist.
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Arbeitsscheibe (16, 160) an einer zweiten Trägerscheibe (12, 120) befestigt ist, dass zweite Spannmittel vorgesehen sind zum Spannen der zweiten Arbeitsscheibe (16, 160) mit einer dem Arbeitsspalt (18, 180) abgewandten Spannfläche gegen eine der zweiten Arbeitsscheibe (16, 160) zugewandte Spannfläche der zweiten Trägerscheibe (12, 120), und dass weiterhin Entkopplungsmittel vorgesehen sind zum zumindest teilweisen Entkoppeln der zweiten Arbeitsscheibe (16, 160) von der zweiten Trägerscheibe (12, 120).
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Trägerscheibe (10, 100) und der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) ein Druckvolumen (300) angeordnet ist, das mit einer Druckfluidversorgung verbunden ist, die derart ansteuerbar ist, dass in dem Druckvolumen (300) ein Druck aufgebaut wird, der eine vorgegebene Verformung der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) erzeugt.
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Temperierkanäle (220, 280) zum Temperieren der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) vorgesehen sind, die mit einer Temperierfluidversorgung verbunden sind.
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierkanäle (220, 280) innerhalb der ersten Arbeitsscheibe (14, 140) angeordnet sind, so dass die Temperierkanäle (220, 280) näher an dem Arbeitsspalt (18, 180) angeordnet sind als das Druckvolumen (300), und dass die Temperierkanäle (220, 280) nicht in Verbindung mit dem Druckvolumen (300) stehen.
Doppel- oder Einseiten-Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Arbeitsscheibe (14, 140) aus zwei miteinander verbundenen, vorzugsweise ringförmigen Scheiben gebildet ist, zwischen denen die Temperierkanäle (220, 280) ausgebildet sind, wobei eine der Scheiben den Arbeitsspalt (18, 180) begrenzt und die andere der Scheiben die Spannfläche zum Spannen gegen die Spannfläche der ersten Trägerscheibe (10, 100) aufweist.