EP4046748A1 - Double or single-side machining machine - Google Patents
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- EP4046748A1 EP4046748A1 EP22150764.3A EP22150764A EP4046748A1 EP 4046748 A1 EP4046748 A1 EP 4046748A1 EP 22150764 A EP22150764 A EP 22150764A EP 4046748 A1 EP4046748 A1 EP 4046748A1
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- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/14—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the temperature during grinding
Definitions
- the invention relates to a double-sided or single-sided processing machine with a preferably ring-shaped first working disk, which is attached to a first carrier disk, and with a counter-bearing element, the first working disk and the counter-bearing element being drivable in rotation relative to one another via at least one drive shaft, with between the a working gap is formed between the first working disk and the counter-bearing element for processing flat workpieces on both sides or on one side, and first clamping means are provided for clamping the first working disk with a clamping surface facing away from the working gap against a clamping surface of the first carrier disk facing the first working disk.
- double-sided processing machines flat workpieces such as wafers are processed on both sides at the same time.
- double-sided processing machines have an upper working disk and a lower working disk, between which a working gap is formed, in which the workpieces to be processed are guided during processing.
- the upper work disk is attached to an upper support disk and the lower work disk is attached to a lower support disk.
- a relative rotation between the working discs is brought about by at least one of the working discs being driven in rotation together with its carrier disc.
- Double-sided processing machines are known in which so-called carriers are guided in the working gap.
- the carrier discs generally hold the workpieces to be machined in a floating manner in circular openings.
- Suitable kinematics ensure that the carrier disks also rotate in the working gap during the course of the relative rotation of the working disks. As a result, the workpieces move along cycloid paths in the working gap. This achieves a particularly even surface finish.
- the process heat generated during processing causes a change in the working gap between the working disks.
- cooling channels are formed in a carrier disk carrying a polishing disk or in the carrier disk and in the polishing disk, through which cooling takes place in order to prevent undesired influences on the geometry of the working gap.
- relative radial movement is permitted between a base and the support disk, thereby reducing deformation at different temperatures of the base and support disk.
- a double or single-sided machining center is known with means for local deformation of at least one of the working discs, in particular by introducing a pressure medium, such as water, into a pressure chamber acting on the working disc.
- a pressure medium such as water
- cooling channels are formed in a carrier disk of the working disk for cooling.
- means for generating a global deformation can be provided, such as those in DE 10 2006 037 490 B4 are described.
- a problem with known systems is that the working disk directly delimiting the working gap heats up more during operation than the carrier disk carrying it. This can lead to tension between the working wheel and the carrier wheel and thus an influence on the working gap that can no longer be reliably controlled.
- the carrier wheel and the working wheel can also move in opposite directions. During subsequent cooling after operation, the discs do not fully return to their previous position due to a frictional force counteracting the movement, for example due to a screw connection. A force difference of twice the frictional force can remain between the discs even after they have completely cooled down. This in turn can lead to different local geometries.
- the global geometry of the working wheel can also be changed due to the changed tension between the carrier wheel and the working wheel.
- a heat-induced change in geometry could be counteracted by using a material with a very low coefficient of thermal expansion, such as special iron-nickel alloys, known for example under the name Invar.
- a material with a very low coefficient of thermal expansion such as special iron-nickel alloys, known for example under the name Invar.
- Invar iron-nickel alloys
- such materials are expensive and difficult to process, in particular to cast or to machine. It would be economically justifiable to use such a material only for the comparatively thin working wheel.
- Bracing such a working disk with a carrier disk made of a material with a larger coefficient of thermal expansion would form a bimetal, so that geometry changes and correspondingly large clamping forces would occur even with relatively small temperature changes.
- the object of the invention is to provide a double or single-side processing machine of the type mentioned at the outset that minimizes local or global changes in geometry of the working gap for processing workpieces due to thermal effects.
- the invention solves the problem in that decoupling means are provided for at least partially decoupling the first working wheel from the first carrier wheel.
- the processing machine can be, for example, a polishing machine or a lapping machine or a grinding machine.
- a working gap is formed between the first working disk and a counter-bearing element, for example a simple weight or pressure cylinder in the case of single-sided processing machines or a second working disk in the case of double-sided processing machines, in which workpieces to be processed, for example wafers, are processed on both sides or on one side. It can therefore be a double-sided processing machine or a single-sided processing machine.
- the underside and top of the workpieces can preferably be processed simultaneously in the working gap.
- both working discs can have a working surface for working the workpiece surface.
- the workpieces can be accommodated in a manner known per se in a floating manner in openings in carrier disks arranged in the working gap will.
- the first working disk and the counter-bearing element are driven to rotate relative to one another, for example via a first and/or a second drive shaft and at least one drive motor.
- Both the counter-bearing element and the first working disk can be driven in rotation, for example in opposite directions.
- suitable kinematics can also be used to move carrier discs in rotation through the working gap in the course of this relative rotation, so that workpieces arranged in the carrier discs describe cycloid paths in the working gap.
- the carrier disks can have a toothing on their outer edge and/or on their inner edge, which engages in an associated toothing, for example of the first working disk.
- Such machines with so-called planetary kinematics are known per se.
- the first working disc can be ring-shaped.
- the counter bearing element or the second working disk can also be ring-shaped.
- the first working disk and the counter-bearing element, for example the second working disk then have annular working surfaces lying opposite one another, between which the annular working gap is formed.
- the work surfaces may be covered with a work covering such as polishing cloths.
- Any carrier disks holding the working disks can also be ring-shaped or at least have ring-shaped support sections to which the working disks are fastened. There can also be more than one carrier disk per working disk.
- the first working disk and/or the counter-bearing element can have a single-layer or multi-layer design. The same applies to a carrier disk carrying the first working disk or the counter-bearing element.
- decoupling means are provided for at least partial, for example complete, decoupling, in particular mechanical decoupling, of the first working disk from the first carrier disk.
- the at least partial decoupling brought about by the decoupling means is such that the first working disk and the first carrier disk can move against one another more easily, i.e. with reduced frictional force, than without the decoupling means.
- a quasi-free expansion of the working wheel and possibly the carrier wheel is thus possible.
- the frictional force caused by the first clamping means is reduced between the mutually facing clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk.
- the decoupling means can act on the first clamping means.
- a subsequent cooling does not result in a complete return movement into the starting position due to the frictional force caused by the first clamping means.
- the decoupling means reduce the through the first clamping means caused frictional force in such a way that, for example, in the course of cooling down after heating, a complete return movement to the starting position takes place.
- Corresponding permanent stresses and the resulting local or global changes in geometry can be minimized in this way.
- a planar bracing between the carrier disk and the working disk is realized, in particular a bracing essentially over the entire surface or the entire radial extent of the first working disk and/or the first carrier disk. The processing result is therefore not impaired, in contrast to the lack of such tension in the prior art discussed above.
- the decoupling means can be arranged between the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk. Accordingly, it is possible that there is no direct contact between the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk, but only indirect contact via the decoupling means. At the same time, the working disk and carrier disk can be braced against one another over their entire surface, in particular over their entire radial extension, for example by means of clamping screws provided in different radial positions.
- the decoupling means can also act on the first clamping means themselves.
- the first working disk with its clamping surface rests directly on the clamping surface of the first carrier disk, but the first clamping means are pretensioned, for example, in such a way that a relative movement between the first working disk and the first carrier disk via the clamping surfaces is possible with reduced frictional force.
- the clamping surface of the first working disk to bear directly against the clamping surface of the first carrier disk, without an intermediate layer or an intermediate element being provided between the clamping surfaces. If the decoupling means between the clamping surfaces of first work disk and the first carrier disk are arranged, it is possible that, apart from the decoupling means, no intermediate layer or no further intermediate element is arranged between the clamping surfaces.
- the decoupling means can comprise at least one bearing arranged between the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk, in particular several such bearings.
- Bearings arranged between the clamping surfaces allow a relative movement between the first working disk and the first carrier disk with a significantly reduced frictional force, in that a mechanical decoupling is realized.
- Particularly suitable bearings are roller bearings, for example roller bearings.
- Such bearings can be arranged, for example, in particular around the clamping means, for example the clamping screws.
- the decoupling means can comprise elastic pretensioning means for elastic pretensioning of the first tensioning means.
- elastic prestressing means can be provided as an alternative or in addition to decoupling means, such as bearings, arranged between the clamping surfaces.
- the elastic pretensioning means elastically pretension the first tensioning means in such a way that they tension the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk against one another. Against this elastic preload, the frictional force between the clamping surfaces is reduced when the clamping surfaces shift against one another in the course of a thermal change in size.
- the elastic prestressing means can be provided in addition to decoupling means between the clamping surfaces, for example at least one bearing between the clamping surfaces.
- the elastic preloading means can preload the at least one bearing, for example the at least one rolling bearing. Under elastic deformation of the elastic biasing means can then increased Freedom of movement between the clamping surfaces of the first working disc and the first carrier disc can be provided.
- the first clamping means can comprise clamping screws with which the clamping surface of the first carrier disk is clamped against the clamping surface of the first working disk.
- Such clamping screws can be inserted into corresponding screw receptacles of the first carrier disk and the first working disk from the side facing away from the working gap.
- the clamping screws can be passed through the first carrier disk and screwed into the first working disk.
- the screw receptacles can have a corresponding screw thread. The screw head of the clamping screws can bear against the side of the first carrier disk facing away from the first working disk.
- clamping screws can be provided for clamping, for example in the case of an annular first working disk, a first group of clamping screws is arranged along a radially outer partial circle of the first working disk or the first carrier disk and a second group of clamping screws is arranged along a radially inner partial circle of the first working disk or the first carrier disc.
- the pitch circles can each be arranged close to the radially outer or radially inner end of the first working disk or the first carrier disk.
- the elastic prestressing means can comprise elastic spring washers which are each arranged between a screw head of the clamping screws and a surface of the first carrier disk which faces away from the first working disk.
- the spring washers can be clamped between the screw head and the side facing the carrier disk and can be elastically compressed and thus prestressed. Against this bias, the frictional force between the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk can be reduced.
- the decoupling means can comprise a decoupling intermediate layer between the first working disk and the first carrier disk.
- This can be, for example, a sliding intermediate layer, for example made of a particularly slippery material such as Teflon.
- it can also be an intermediate layer for thermal decoupling, which accordingly has a low thermal conductivity.
- the decoupling means can also be thermal decoupling means.
- the material of the first working disk can have a lower coefficient of thermal expansion than the material of the first carrier disk.
- the coefficient of thermal expansion of the first working disk can in particular be significantly lower than the coefficient of thermal expansion of the first carrier disk, for example lower by a factor of 5, preferably lower by a factor of 10.
- the use of materials with very different coefficients of thermal expansion for the first carrier disk and the first working disk leads to a bimetal and the resulting changes in geometry when there is a thermal change in size. Due to the at least partial decoupling according to the invention between the first working disk and the first carrier disk, no significant stresses occur between the first working disk and the first carrier disk, even if the first working disk and the first carrier disk have very different thermal expansion coefficients.
- the counter-bearing element can be formed by a preferably ring-shaped second working disk, the first and second working disks being arranged coaxially to one another, and the working gap for processing flat workpieces on both sides or on one side being formed between the first and second working disks.
- the second work disk can be attached to a second carrier disk, with second clamping means being provided for clamping the second work disk with a clamping surface facing away from the working gap against a clamping surface of the second carrier disk facing the second work disk, and with decoupling means also being provided for at least partially decoupling the second Working disc from the second carrier disc.
- the second clamping means can, for example, be designed like the first clamping means.
- the second working disk and/or the second carrier disk can be designed like the first working disk or the first carrier disk.
- the decoupling means for decoupling the second working disk from the second carrier disk can also be designed like the decoupling means for decoupling the first working disk from the first carrier disk.
- all the exemplary embodiments explained in this context can be transferred to the second working disk and the second carrier disk with the second clamping means and their decoupling means.
- a preferably annular pressure volume can be formed between the first carrier disk and the first working disk.
- the pressure volume is connected to a pressure fluid supply, which is such can be controlled that a pressure is built up in the pressure volume, which generates a predetermined local deformation of the first working disk.
- a pressure fluid can be a liquid, in particular water.
- the working disc can be brought into a locally concave shape by setting a low pressure in the pressure volume, brought into a locally planar shape by setting a medium pressure and brought into a locally convex shape by setting a high pressure.
- the locally convex or concave deformation or shape is present in particular in the radial direction between the inner and outer edge of the annular first working disk.
- Print volume is a variable print volume. The first working disk thus forms a membrane that deforms depending on the volume of the pressure volume caused by the different pressure.
- the pressure fluid supply includes a pressure fluid reservoir to which at least one pressure line connected to the pressure volume is connected.
- a pump and a control valve can be arranged in the pressure line, which can be controlled to build up the desired pressure in the pressure volume, for example by a control and/or regulating device.
- the pressure fluid supply can include a pressure measuring device that measures the pressure in the pressure volume directly or indirectly and whose measurement data can also be present at a control and/or regulating device.
- the pressure required for the desired working gap geometry can be set in the pressure volume by suitably controlling the pressure fluid supply. For example, it is desirable to extend over the entire radial extent as constant a distance as possible between the working discs.
- the desired gap geometry can be set in static operation and/or in dynamic operation, ie while a workpiece is being machined.
- the first working disk can have any desired thickness.
- the working wheel has a suitable thickness so that it can be deformed with the available pressure depending on its surface area, in particular its ring width or its path radius.
- the working wheel can be compensated for by the possibility of adjusting the local geometry of the first working wheel in the radial direction, a change in the gap due to the influence of temperature during processing.
- temperature control channels are provided for temperature control of the first working disk, which are connected to a temperature control fluid supply.
- the temperature control channels are designed to conduct a temperature control fluid.
- a temperature control fluid for example a temperature control liquid such as water, is passed through the temperature control channels for temperature control, in particular cooling, of the working wheel.
- a heat-related deformation of the working disc can be counteracted to a certain extent by the tempering channels.
- the temperature control channels are arranged within the first working disc, so that the temperature control channels are arranged closer to the working gap than the pressure volume, and that the Tempering channels are not connected to the pressure volume. Due to the arrangement of the temperature control channels within the first working disk, in particular exclusively within the first working disk, the temperature control channels can be arranged closer to the working gap than the pressure volume. In particular, only one inlet and outlet line for the tempering fluid, which are connected to the tempering fluid supply, can run through the carrier disk.
- the temperature control channels arranged closer to the working gap result in more effective cooling of the first working disk, so that in particular the above-mentioned problems of greater heating of the working disk than of the carrier disk and stronger heating of a side of the working disk delimiting the working gap can be minimized. Corresponding tensions between the first working disk and the first carrier disk or undesired deformations of the first working disk can also be minimized. Rather, the temperature control channels are located as close as possible to the surface of the working disk delimiting the working gap, so that penetration of the process heat through the working disk into the carrier disk can be reduced. In order to further minimize the heat transfer between the first working disc and the first carrier disc, it is possible to provide the first carrier disc and/or the first working disc with webs or other elevations in the area of their contact, so that the contact area between the discs is minimized.
- the temperature control channels are not connected to the pressure volume in this configuration, also unlike in the prior art, where they are connected to one another and form a common circuit. So separate fluid systems (circuits) are provided for the temperature control channels on the one hand and for the pressure volume on the other hand. As a result, the pressure in the pressure volume can be adjusted more flexibly, independently of the pressure in the temperature control channels. Also used for setting the local geometry usable pressure in the pressure volume, in contrast to the prior art, is not limited by the pressure in the tempering channels.
- the first working disk is formed from two interconnected, preferably ring-shaped disks between which the temperature control channels are formed, with one of the disks delimiting the working gap and the other of the disks defining the clamping surface for clamping against the clamping surface of the having first carrier disk.
- the first working disk is thus constructed in two parts, forming the tempering channels similar to a sandwich construction between the two partial disks. This configuration allows the temperature control channels to be formed exclusively within the first working disk in a structurally particularly good manner.
- the two discs can be screwed together. Of course, other fastening options are also conceivable.
- the first working disk is fastened to the first carrier disk only in the region of its outer edge and in the region of its inner edge.
- the working disks can in particular be ring-shaped.
- the preferably annular pressure volume is then formed between the first working disk and the first carrier disk.
- the first working disk is fastened to the first carrier disk only in the region of its radially outer and radially inner edge delimiting the working surface, for example screwed along a pitch circle with clamping screws as clamping means.
- the working disk is not fastened to the carrier disk between these edge regions.
- the pressure volume can be formed in this area in particular.
- the working disc has the necessary mobility to build up a suitable pressure in the pressure volume in the desired manner to be deformed.
- the fastening of the working disk to the carrier disk is selected in such a way that the bearing surface on the inner and outer edge is kept as narrow as possible in order to achieve targeted deformation over the entire surface of the working disk.
- the double-sided processing machine shown merely as an example has an annular, first, lower carrier disk 100 and a likewise annular, second, upper carrier disk 120 .
- An annular, first, lower working disc 140 is attached, and an annular, second, upper working disc 160 is attached to the upper support disc 120 .
- An annular working gap 180 is formed between the annular working discs 140, 160, in which flat workpieces, for example wafers, are machined on both sides during operation.
- the double-sided processing machine can be, for example, a polishing machine, a lapping machine or a grinding machine.
- the upper carrier disk 120 and with it the upper working disk 160 and/or the lower carrier disk 100 and with it the lower working disk 140 can be driven in rotation relative to one another by a suitable drive device, comprising, for example, an upper drive shaft and/or a lower drive shaft and at least one drive motor will.
- the drive device is known per se and is not shown in detail for reasons of clarity.
- workpieces to be machined can be held floating in carriers in the working gap 180 .
- Suitable kinematics for example planetary kinematics, can be used to ensure that the carrier disks also rotate through the working gap 180 in the course of the relative rotation of the carrier disks 100, 120 or working disks 140, 160.
- a control and/or regulating device 200 controls or regulates the operation of the double-sided processing machine.
- the temperature control channels 220 are connected to a temperature control fluid supply via an inlet 240 and an outlet 260, for example via a drive shaft driving the lower carrier disk 100 and the lower working disk 140.
- a control and / or regulating device 200 for example, on a predetermined Temperature value of the tempering fluid at the entrance and/or at the exit of the tempering channels or to a predetermined temperature difference between the temperature present at the entrance and the exit of the tempering channels by adjusting the temperature of the tempering fluid accordingly.
- labyrinth-like temperature control channels 280 are also formed in the upper working disk 160, which are also connected to a temperature control fluid supply via a supply and discharge not shown in detail.
- This tempering fluid supply is also controlled by the control and/or regulating device 200 .
- a temperature control fluid for example a cooling liquid such as water
- heating of the working disks 140, 160 and heat transfer to the carrier disks 100, 120 can be effectively counteracted, so that corresponding changes in geometry are reduced.
- annular pressure volume 300 in the example shown, which is connected to a pressurized fluid supply via a feed 320, for example also via a drive shaft driving the lower carrier disk 100 and the lower working disk 140.
- the pressurized fluid supply is also controlled by the control and/or regulating device 200 .
- the temperature control channels 220 are arranged closer to the working gap 180 than the pressure volume 300.
- the line systems of the pressure volume 300 and the temperature control channels 220 are not connected to one another, but can be controlled or regulated separately.
- a first carrier disk and a first working disk are each shown, which are shown in FIG figure 1 shown double-sided processing machine can be used.
- the temperature control channels 220 and the pressure volume 300 including the relevant inlet and outlet lines are not shown.
- those in the Figures 2 to 4 Working discs and carrier discs shown can have corresponding tempering channels and pressure volumes including the inlet and outlet lines.
- a first carrier disk and a first working disk are shown for purposes of illustration.
- the second carrier disks and second working disks that are also provided can be designed accordingly.
- FIG 2 shows a first exemplary embodiment of a first, lower carrier disk 10 and a first, lower working disk 14, which are shown, for example, in FIG figure 1 shown double-sided processing machine can be used.
- a plurality of clamping screws 20 are provided, which are inserted through the first carrier disk 10 from a side facing away from the working gap 18 and screwed into a corresponding threaded bore in the first working disk 14 .
- the turnbuckles are arranged along two pitch circles across the annular support and work discs 10, 14, namely a radially outer pitch circle and a radially inner pitch circle.
- the clamping screws 20 each have a screw head 22 .
- the first carrier disk 10 has a clamping surface 24 facing the first working disk 14 and the first working disk 14 has a clamping surface 26 facing the first carrier disk 10 .
- the first carrier disk 10 and the first working disk 14 are braced against one another.
- the clamping surfaces 24, 26 in the clamped state directly against each other and are braced against each other.
- FIG 3 shows a further embodiment, which largely according to the embodiment figure 2 is equivalent to.
- the elastic spring washers 30 are in the embodiment figure 3 between the clamping surfaces 24, 26 of the first carrier disk 10 and the first working disk 14 to the clamping screws 20 arranged around rolling bearings 32 are provided.
- the first carrier disk 10 and the first working disk 14, in particular their clamping surfaces 24, 26, are mechanically decoupled from one another by these roller bearings 32.
- the frictional force between the first carrier disk 10 and the first working disk 14 caused by the clamping screws 20 is further reduced.
- figure 4 shows another example that could be used to try to avoid the effects of thermal size changes discussed at the beginning.
- the example after figure 4 differs from the embodiment according to figure 2 on the one hand, that no decoupling means in the form of the elastic spring washers 30 are provided.
- relief grooves 34, 36 are formed around the clamping screws 20 in the first carrier disk 10' and the first working disk 14'. Attempts were made to use such relief grooves 34, 36 to counteract the disadvantageous effects of the thermal change in size that were explained at the outset. However, it has been found that this measure does not correspond to the decoupling means Figures 2 and 3 associated success.
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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.The invention relates to a double-sided or single-sided processing machine with a preferably ring-shaped first working disk, which is attached to a first carrier disk, and with a counter-bearing element, the first working disk and the counter-bearing element being drivable in rotation relative to one another via at least one drive shaft, with between the between the first working disk and the counter-bearing element, a working gap is formed for processing flat workpieces on both sides or on one side, and first clamping means are provided for clamping the first working disk with a clamping surface facing away from the working gap against a clamping surface of the first carrier disk facing the first working disk, decoupling means being provided for at least partially decoupling the first working disk from the first carrier disk.
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.The invention relates to a double-sided or single-sided processing machine with a preferably ring-shaped first working disk, which is attached to a first carrier disk, and with a counter-bearing element, the first working disk and the counter-bearing element being drivable in rotation relative to one another via at least one drive shaft, with between the a working gap is formed between the first working disk and the counter-bearing element for processing flat workpieces on both sides or on one side, and first clamping means are provided for clamping the first working disk with a clamping surface facing away from the working gap against a clamping surface of the first carrier disk facing the first working disk.
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.For example, in double-sided processing machines, flat workpieces such as wafers are processed on both sides at the same time. For this purpose, double-sided processing machines have an upper working disk and a lower working disk, between which a working gap is formed, in which the workpieces to be processed are guided during processing. The upper work disk is attached to an upper support disk and the lower work disk is attached to a lower support disk. For machining, a relative rotation between the working discs is brought about by at least one of the working discs being driven in rotation together with its carrier disc. Double-sided processing machines are known in which so-called carriers are guided in the working gap. The carrier discs generally hold the workpieces to be machined in a floating manner in circular openings. Suitable kinematics ensure that the carrier disks also rotate in the working gap during the course of the relative rotation of the working disks. As a result, the workpieces move along cycloid paths in the working gap. This achieves a particularly even surface finish.
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.In processing machines of the type in question here, the process heat generated during processing causes a change in the working gap between the working disks. In particular, there is a heat-related deformation of the working disks and thus a deviation of the gap geometry from the specified shape. This adversely affects the processing result. This applies in particular to the very high processing requirements of so-called prime wafers.
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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.A problem with known systems is that the working disk directly delimiting the working gap heats up more during operation than the carrier disk carrying it. This can lead to tension between the working wheel and the carrier wheel and thus an influence on the working gap that can no longer be reliably controlled. Depending on the temperature difference, the carrier wheel and the working wheel can also move in opposite directions. During subsequent cooling after operation, the discs do not fully return to their previous position due to a frictional force counteracting the movement, for example due to a screw connection. A force difference of twice the frictional force can remain between the discs even after they have completely cooled down. This in turn can lead to different local geometries. In addition, the global geometry of the working wheel can also be changed due to the changed tension between the carrier wheel and the working wheel. Significant temperature differences can also occur during operation between a side of the working wheel that delimits the working gap and an opposite side of the working wheel. These can lead to different thermal expansions on both sides, which can lead to a bulging of the working wheel and thus also to a change in the local geometry.
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
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.Proceeding from the explained state of the art, the object of the invention is to provide a double or single-side processing machine of the type mentioned at the outset that minimizes local or global changes in geometry of the working gap for processing workpieces due to thermal effects.
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.The invention solves this problem by means of a double or single-sided processing machine according to claim 1. Advantageous refinements can be found in the dependent claims, the description and the figures.
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.For a double or single-sided processing machine of the type mentioned at the outset, the invention solves the problem in that decoupling means are provided for at least partially decoupling the first working wheel from the first carrier wheel.
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.The processing machine can be, for example, a polishing machine or a lapping machine or a grinding machine. A working gap is formed between the first working disk and a counter-bearing element, for example a simple weight or pressure cylinder in the case of single-sided processing machines or a second working disk in the case of double-sided processing machines, in which workpieces to be processed, for example wafers, are processed on both sides or on one side. It can therefore be a double-sided processing machine or a single-sided processing machine. In the case of a double-sided processing machine, the underside and top of the workpieces can preferably be processed simultaneously in the working gap. Correspondingly, both working discs can have a working surface for working the workpiece surface. On the other hand, in the case of a single-side processing machine, only one side of the workpiece is processed, for example the underside by the lower working wheel. In this case, therefore, only one working disk has a working surface that machines the workpiece surface. The counter-bearing element then only serves to form a corresponding counter-bearing for machining by the working wheel.
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.For machining, the workpieces can be accommodated in a manner known per se in a floating manner in openings in carrier disks arranged in the working gap will. During operation, the first working disk and the counter-bearing element are driven to rotate relative to one another, for example via a first and/or a second drive shaft and at least one drive motor. Both the counter-bearing element and the first working disk can be driven in rotation, for example in opposite directions. However, it is also possible to drive only one of the counter-bearing element and the first working disk in rotation. For example, in the case of a double-sided processing machine, suitable kinematics can also be used to move carrier discs in rotation through the working gap in the course of this relative rotation, so that workpieces arranged in the carrier discs describe cycloid paths in the working gap. For example, the carrier disks can have a toothing on their outer edge and/or on their inner edge, which engages in an associated toothing, for example of the first working disk. Such machines with so-called planetary kinematics are known per se.
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.The first working disc can be ring-shaped. The counter bearing element or the second working disk can also be ring-shaped. The first working disk and the counter-bearing element, for example the second working disk, then have annular working surfaces lying opposite one another, between which the annular working gap is formed. The work surfaces may be covered with a work covering such as polishing cloths. Any carrier disks holding the working disks can also be ring-shaped or at least have ring-shaped support sections to which the working disks are fastened. There can also be more than one carrier disk per working disk. The first working disk and/or the counter-bearing element can have a single-layer or multi-layer design. The same applies to a carrier disk carrying the first working disk or the counter-bearing element.
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.According to the invention, decoupling means are provided for at least partial, for example complete, decoupling, in particular mechanical decoupling, of the first working disk from the first carrier disk. The at least partial decoupling brought about by the decoupling means is such that the first working disk and the first carrier disk can move against one another more easily, i.e. with reduced frictional force, than without the decoupling means. A quasi-free expansion of the working wheel and possibly the carrier wheel is thus possible. In particular, the frictional force caused by the first clamping means is reduced between the mutually facing clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk. For this purpose, the decoupling means can act on the first clamping means.
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.In the prior art, attempts have been made to counteract thermal expansion by means of additional measures, such as cooling or mechanical deformation, in particular to suppress them as far as possible. The present invention takes a different approach. A thermal change in size is thus permitted in principle, but the decoupling means ensure that this does not have a negative effect on the working gap and thus the machining result. Due to the reduction in the frictional force between the clamping surfaces of the first working disk and carrier disk, a thermal change in size, for example of the working disk during operation, does not lead to the problems explained at the beginning with regard to a change in the geometry of the working gap. As explained, the first working disk and the first carrier disk move relative to one another, for example when the first working disk is heated during operation, along their clamping surfaces, which form corresponding joining surfaces. As also explained, a subsequent cooling does not result in a complete return movement into the starting position due to the frictional force caused by the first clamping means. There is a certain amount of hysteresis. The decoupling means reduce the through the first clamping means caused frictional force in such a way that, for example, in the course of cooling down after heating, a complete return movement to the starting position takes place. Corresponding permanent stresses and the resulting local or global changes in geometry can be minimized in this way. At the same time, a planar bracing between the carrier disk and the working disk is realized, in particular a bracing essentially over the entire surface or the entire radial extent of the first working disk and/or the first carrier disk. The processing result is therefore not impaired, in contrast to the lack of such tension in the prior art discussed above.
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.The decoupling means can be arranged between the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk. Accordingly, it is possible that there is no direct contact between the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk, but only indirect contact via the decoupling means. At the same time, the working disk and carrier disk can be braced against one another over their entire surface, in particular over their entire radial extension, for example by means of clamping screws provided in different radial positions. The decoupling means can also act on the first clamping means themselves. It is then possible that the first working disk with its clamping surface rests directly on the clamping surface of the first carrier disk, but the first clamping means are pretensioned, for example, in such a way that a relative movement between the first working disk and the first carrier disk via the clamping surfaces is possible with reduced frictional force.
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.In particular, it is possible according to the invention for the clamping surface of the first working disk to bear directly against the clamping surface of the first carrier disk, without an intermediate layer or an intermediate element being provided between the clamping surfaces. If the decoupling means between the clamping surfaces of first work disk and the first carrier disk are arranged, it is possible that, apart from the decoupling means, no intermediate layer or no further intermediate element is arranged between the clamping surfaces.
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.According to a particularly practical embodiment, the decoupling means can comprise at least one bearing arranged between the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk, in particular several such bearings. Bearings arranged between the clamping surfaces allow a relative movement between the first working disk and the first carrier disk with a significantly reduced frictional force, in that a mechanical decoupling is realized. Particularly suitable bearings are roller bearings, for example roller bearings. Such bearings can be arranged, for example, in particular around the clamping means, for example the clamping screws.
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.According to a further embodiment, the decoupling means can comprise elastic pretensioning means for elastic pretensioning of the first tensioning means. Such elastic prestressing means can be provided as an alternative or in addition to decoupling means, such as bearings, arranged between the clamping surfaces. The elastic pretensioning means elastically pretension the first tensioning means in such a way that they tension the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk against one another. Against this elastic preload, the frictional force between the clamping surfaces is reduced when the clamping surfaces shift against one another in the course of a thermal change in size. As explained, the elastic prestressing means can be provided in addition to decoupling means between the clamping surfaces, for example at least one bearing between the clamping surfaces. In this case, the elastic preloading means can preload the at least one bearing, for example the at least one rolling bearing. Under elastic deformation of the elastic biasing means can then increased Freedom of movement between the clamping surfaces of the first working disc and the first carrier disc can be provided.
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.According to a further particularly practical embodiment, the first clamping means can comprise clamping screws with which the clamping surface of the first carrier disk is clamped against the clamping surface of the first working disk. Such clamping screws can be inserted into corresponding screw receptacles of the first carrier disk and the first working disk from the side facing away from the working gap. For this purpose, the clamping screws can be passed through the first carrier disk and screwed into the first working disk. At least in the first working wheel, the screw receptacles can have a corresponding screw thread. The screw head of the clamping screws can bear against the side of the first carrier disk facing away from the first working disk. Several clamping screws can be provided for clamping, for example in the case of an annular first working disk, a first group of clamping screws is arranged along a radially outer partial circle of the first working disk or the first carrier disk and a second group of clamping screws is arranged along a radially inner partial circle of the first working disk or the first carrier disc. The pitch circles can each be arranged close to the radially outer or radially inner end of the first working disk or the first carrier disk.
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.According to a further configuration in this regard, the elastic prestressing means can comprise elastic spring washers which are each arranged between a screw head of the clamping screws and a surface of the first carrier disk which faces away from the first working disk. The spring washers can be clamped between the screw head and the side facing the carrier disk and can be elastically compressed and thus prestressed. Against this bias, the frictional force between the clamping surfaces of the first working disk and the first carrier disk can be reduced.
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.According to a further embodiment, the decoupling means can comprise a decoupling intermediate layer between the first working disk and the first carrier disk. This can be, for example, a sliding intermediate layer, for example made of a particularly slippery material such as Teflon. However, it can also be an intermediate layer for thermal decoupling, which accordingly has a low thermal conductivity. Accordingly, the decoupling means can also be thermal decoupling means.
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.According to a further embodiment, the material of the first working disk can have a lower coefficient of thermal expansion than the material of the first carrier disk. The coefficient of thermal expansion of the first working disk can in particular be significantly lower than the coefficient of thermal expansion of the first carrier disk, for example lower by a factor of 5, preferably lower by a factor of 10. As explained at the outset, the use of materials with very different coefficients of thermal expansion for the first carrier disk and the first working disk leads to a bimetal and the resulting changes in geometry when there is a thermal change in size. Due to the at least partial decoupling according to the invention between the first working disk and the first carrier disk, no significant stresses occur between the first working disk and the first carrier disk, even if the first working disk and the first carrier disk have very different thermal expansion coefficients. As a result, the problems explained at the outset with regard to a bimetal can be avoided. It is thus possible, in particular, to use a material with a very low coefficient of thermal expansion, for example an iron-nickel alloy such as Invar, only for the first working disk, while at the same time using a conventional material for the first carrier disk higher coefficient of thermal expansion is used, such as cast iron. A geometry that is largely independent of the process heat can then be generated. At the same time, the use of a material with a very low coefficient of thermal expansion for the working wheel is advantageous with regard to the geometric stability of the working wheel and thus the working gap.
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.According to a further embodiment, the counter-bearing element can be formed by a preferably ring-shaped second working disk, the first and second working disks being arranged coaxially to one another, and the working gap for processing flat workpieces on both sides or on one side being formed between the first and second working disks. The second work disk can be attached to a second carrier disk, with second clamping means being provided for clamping the second work disk with a clamping surface facing away from the working gap against a clamping surface of the second carrier disk facing the second work disk, and with decoupling means also being provided for at least partially decoupling the second Working disc from the second carrier disc. The second clamping means can, for example, be designed like the first clamping means. The second working disk and/or the second carrier disk can be designed like the first working disk or the first carrier disk. The decoupling means for decoupling the second working disk from the second carrier disk can also be designed like the decoupling means for decoupling the first working disk from the first carrier disk. In this respect, all the exemplary embodiments explained in this context can be transferred to the second working disk and the second carrier disk with the second clamping means and their decoupling means.
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.According to a further embodiment, a preferably annular pressure volume can be formed between the first carrier disk and the first working disk. The pressure volume is connected to a pressure fluid supply, which is such can be controlled that a pressure is built up in the pressure volume, which generates a predetermined local deformation of the first working disk. Insofar as the term fluid is used in this application, this can denote both a gas and a liquid. The pressure fluid can be a liquid, in particular water. By introducing the pressure fluid into the pressure volume, a pressure can be exerted on the working disk, which is thin compared to the carrier disk, which leads to a deformation of the working disk. In particular, in this way the working disc can be brought into a locally concave shape by setting a low pressure in the pressure volume, brought into a locally planar shape by setting a medium pressure and brought into a locally convex shape by setting a high pressure. The locally convex or concave deformation or shape is present in particular in the radial direction between the inner and outer edge of the annular first working disk. Print volume is a variable print volume. The first working disk thus forms a membrane that deforms depending on the volume of the pressure volume caused by the different pressure.
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.The pressure fluid supply includes a pressure fluid reservoir to which at least one pressure line connected to the pressure volume is connected. A pump and a control valve can be arranged in the pressure line, which can be controlled to build up the desired pressure in the pressure volume, for example by a control and/or regulating device. In addition, the pressure fluid supply can include a pressure measuring device that measures the pressure in the pressure volume directly or indirectly and whose measurement data can also be present at a control and/or regulating device. On this basis, the pressure required for the desired working gap geometry can be set in the pressure volume by suitably controlling the pressure fluid supply. For example, it is desirable to extend over the entire radial extent as constant a distance as possible between the working discs. The desired gap geometry can be set in static operation and/or in dynamic operation, ie while a workpiece is being machined.
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
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.According to a further embodiment, it can be provided that temperature control channels are provided for temperature control of the first working disk, which are connected to a temperature control fluid supply. The temperature control channels are designed to conduct a temperature control fluid. For example, they can be designed like a labyrinth. During operation of the machine, a temperature control fluid, for example a temperature control liquid such as water, is passed through the temperature control channels for temperature control, in particular cooling, of the working wheel. A heat-related deformation of the working disc can be counteracted to a certain extent by the tempering channels.
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.According to a further embodiment it can be provided that the temperature control channels are arranged within the first working disc, so that the temperature control channels are arranged closer to the working gap than the pressure volume, and that the Tempering channels are not connected to the pressure volume. Due to the arrangement of the temperature control channels within the first working disk, in particular exclusively within the first working disk, the temperature control channels can be arranged closer to the working gap than the pressure volume. In particular, only one inlet and outlet line for the tempering fluid, which are connected to the tempering fluid supply, can run through the carrier disk. The temperature control channels arranged closer to the working gap result in more effective cooling of the first working disk, so that in particular the above-mentioned problems of greater heating of the working disk than of the carrier disk and stronger heating of a side of the working disk delimiting the working gap can be minimized. Corresponding tensions between the first working disk and the first carrier disk or undesired deformations of the first working disk can also be minimized. Rather, the temperature control channels are located as close as possible to the surface of the working disk delimiting the working gap, so that penetration of the process heat through the working disk into the carrier disk can be reduced. In order to further minimize the heat transfer between the first working disc and the first carrier disc, it is possible to provide the first carrier disc and/or the first working disc with webs or other elevations in the area of their contact, so that the contact area between the discs is minimized.
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.In addition, the temperature control channels are not connected to the pressure volume in this configuration, also unlike in the prior art, where they are connected to one another and form a common circuit. So separate fluid systems (circuits) are provided for the temperature control channels on the one hand and for the pressure volume on the other hand. As a result, the pressure in the pressure volume can be adjusted more flexibly, independently of the pressure in the temperature control channels. Also used for setting the local geometry usable pressure in the pressure volume, in contrast to the prior art, is not limited by the pressure in the tempering channels.
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.According to a further embodiment, it can be provided that the first working disk is formed from two interconnected, preferably ring-shaped disks between which the temperature control channels are formed, with one of the disks delimiting the working gap and the other of the disks defining the clamping surface for clamping against the clamping surface of the having first carrier disk. The first working disk is thus constructed in two parts, forming the tempering channels similar to a sandwich construction between the two partial disks. This configuration allows the temperature control channels to be formed exclusively within the first working disk in a structurally particularly good manner. According to a particularly practical embodiment, the two discs can be screwed together. Of course, other fastening options are also conceivable.
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.According to a further embodiment, it can be provided that the first working disk is fastened to the first carrier disk only in the region of its outer edge and in the region of its inner edge. As already explained, the working disks can in particular be ring-shaped. The preferably annular pressure volume is then formed between the first working disk and the first carrier disk. In the aforementioned configuration, the first working disk is fastened to the first carrier disk only in the region of its radially outer and radially inner edge delimiting the working surface, for example screwed along a pitch circle with clamping screws as clamping means. In contrast, the working disk is not fastened to the carrier disk between these edge regions. The pressure volume can be formed in this area in particular. In this way, the working disc has the necessary mobility to build up a suitable pressure in the pressure volume in the desired manner to be deformed. The fastening of the working disk to the carrier disk is selected in such a way that the bearing surface on the inner and outer edge is kept as narrow as possible in order to achieve targeted deformation over the entire surface of the working disk.
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.
- figure 1
- part of a double-sided processing machine in a sectional view,
- figure 2
- a first working wheel and a first carrier wheel of a double-sided processing machine in a sectional view according to a first exemplary embodiment,
- figure 3
- a first working disk and a first carrier disk of a double-sided processing machine in a sectional view according to a second exemplary embodiment, and
- figure 4
- a first working wheel and a first carrier wheel of a double-sided processing machine in a sectional view according to a further example.
Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.Unless otherwise stated, the same reference symbols designate the same objects in the figures.
Die in
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.The
In dem in
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
Wie in
In den
In dem Ausführungsbeispiel nach
- 10, 10', 10010, 10', 100
- untere Trägerscheibelower carrier disc
- 12, 12012, 120
- obere Trägerscheibeupper carrier disc
- 14, 14', 14014, 14', 140
- untere Arbeitsscheibelower working disc
- 16, 16016, 160
- obere Arbeitsscheibeupper working disc
- 18, 18018, 180
- Arbeitsspaltworking gap
- 2020
- Spannschraubeclamping screw
- 2222
- Schraubenkopfscrew head
- 2424
- Spannflächeclamping surface
- 2626
- Spannflächeclamping surface
- 2828
- FlächeSurface
- 3030
- Federscheibespring washer
- 3232
- Wälzlagerroller bearing
- 3434
- Entlastungsnutenrelief grooves
- 3636
- Entlastungsnutenrelief grooves
- 200200
- Steuer- und/oder RegeleinrichtungControl and/or regulating device
- 220220
- Temperierkanäletempering channels
- 240240
- Zuführungfeeding
- 260260
- Abführungdischarge
- 280280
- Temperierkanäletempering channels
- 300300
- Druckvolumenprint volume
- 320320
- Zuführungfeeding
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