DE3902125C1

DE3902125C1 - Apparatus for grinding edges on flat, disc-shaped workpieces

Info

Publication number: DE3902125C1
Application number: DE19893902125
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr. 8500 Nuernberg De Feldmeier
Original assignee: GMN GEORG MUELLER NUERNBERG AG 8500 NUERNBERG DE
Current assignee: GMN GEORG MUELLER NUERNBERG AG 8500 NUERNBERG DE
Priority date: 1989-01-25
Filing date: 1989-01-25
Publication date: 1989-12-28

Abstract

The invention relates to an apparatus for grinding edges on a flat, disc-shaped workpiece, the planar workpiece surfaces of which are themselves bearing surfaces of a gas or hydrostatic, plane bearing which, on the one hand, fixes the workpiece in its axial position but, on the other hand, permits pivoting which allows it to bring any point on the contour of this disc-shaped workpiece into engagement with a tool. In this arrangement, for the radial fixture of the workpiece a number of rollers are provided on the periphery of the workpiece which are situated with their circumferential surface in engagement with the contour of the workpiece. Expediently, for the purpose of a defined pivoting of the workpiece, the rollers provided for radial guidance of the workpiece are in engagement with a common driving disc which, for its part, sets all of the guide rollers in a like rotary motion.

Description

Die Verarbeitung flacher, scheibenförmiger Werkstücke ist ein standard mäßiges Problem der Fertigungstechnik. Unter anderem im Bereich der Halbleiter- und der Photovoltaikfertigung ist die scheibenförmige Be schaffenheit des Halbzeuges eine nach dem heutigen Stand der Technik fast unumgängliche Zwischenstufe. Die Scheiben messen bis zu 200 mm im Durchmesser und sind in der Regel unter 1 mm dick. Außerdem kommt auch in der klassischen Metallverarbeitung häufig die Aufgabe vor, scheibenförmige Werkstücke herzustellen und weiter zu verarbeiten.The processing of flat, disc-shaped workpieces is standard moderate problem of manufacturing technology. Among other things in the area of Semiconductor and photovoltaic manufacturing is the disk-shaped Be The state of the art of the semi-finished product almost inevitable intermediate stage. The discs measure up to 200 mm in diameter and are usually less than 1 mm thick. Furthermore the task often occurs in classic metal processing, to manufacture and process disc-shaped workpieces.

Bei verschärften Qualitätsanforderungen stellt sich das Problem, die Kanten des so gewonnenen Werkstückes vor der weiteren Bearbeitung zu verrunden. Dieser zwischengeschaltete Bearbeitungsschritt kann aus den verschiedensten Gründen nötig werden. Zum Beispiel muß verhindert werden, daß sich im weiteren Verlauf der Fertigung die scheibenförmigen Werkstücke mit den beim Trennen zurückgelassenen Kanten untereinan der verkratzen oder daß es - besonders bei sprödharten Materialien - an den scharfkantigen Ecken zu Ausbrüchen oder Anrissen kommt.The problem arises with stricter quality requirements Edging the workpiece thus obtained before further processing to round off. This intermediate processing step can be done for a variety of reasons. For example, must be prevented be that the disc-shaped in the further course of production Workpieces with the edges left behind during cutting that scratch or that - especially with brittle hard materials - breakouts or tears occur at the sharp-edged corners.

Demgemäß geht die Erfindung von einem Stand der Technik aus, wie er aus dem JP-Patent Abstract 62-1 36 357 bekannt ist. Dort werden die zu bearbeitenden Werkstücke von an ihrem Umfang anliegenden Führungsrollen gehalten, von einer ebenfalls an ihrem Umfang anliegenden Gummirolle drehangetrieben und von einer Schleif scheibe an ihrem Umfang bearbeitet, wobei der erforderliche Schleifdruck durch das Eigengewicht der Werkstücke erzeugt wird, mit dem sie auf der Schleifscheibe lasten. Accordingly, the invention is based on a prior art as he is known from JP Patent Abstract 62-1 36 357. There will be the workpieces to be machined by their circumference Guide rollers held by one also on their circumference adjacent rubber roller driven by a grinding disc machined on its circumference, taking the required grinding pressure is generated by the weight of the workpieces with which they are the grinding wheel.

Die mit dieser Einrichtung erzielbaren Stückzahlen sind jedoch gering, weil der vom Eigengewicht der Werkstücke bestimmte geringe Schleifdruck höhere Abtragsraten bei der Kanten bearbeitung nicht zuläßt und außerdem die bekannte einfache Führung der Werkstücke auch deshalb keine wesent lich höheren Schleifdrucks zuließe, weil für die axial nur unvollkommen geführten Werkstücke dann Verbiegungs- oder sogar Bruchgefahr bestünde.The numbers that can be achieved with this device are however, low because it is determined by the weight of the workpieces low grinding pressure higher removal rates for the edges editing does not allow and also the known simple guidance of the workpieces is therefore not essential would allow higher grinding pressure, because for the axial only imperfectly guided workpieces then There is a risk of bending or even breaking.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannte Einrichtung so weiterzubilden, daß auch mit höheren Schleifdrücken gearbeitet werden kann, ohne daß dabei die Gefahr der Produktion von Ausschuß besteht.The object of the present invention is therefore that known device so that can be worked with higher grinding pressures, without the risk of producing rejects consists.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 als bekannt vorausgesetzten Einrichtung die in dessen Kennzeichen angegebenen Merkmale vorgesehen. Durch die damit erzielbare beiderseitige vollflächige Abstützung der Werkstücke ist jegliche Verbiegungsgefahr ausgeschlossen und zwar bei beliebig wählbaren Schleifdruck und uneingeschränkter Drehbarkeit des Werkstücks um seine eigene Achse. To solve this problem are known in the preamble of claim 1 provided the facility in its characteristics specified features provided. Through that Achievable full-surface support of the workpieces on both sides there is no risk of bending with freely selectable grinding pressure and unlimited Rotation of the workpiece around its own axis.

Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Einrichtung sei anhand der folgenden Figuren erläutert:An embodiment of such a device will be explained with reference to the following figures:

Fig. 1 zeigt die Draufsicht der Einrichtung und Fig. 1 shows the top view of the device and

Fig. 2 einen Schnitt durch die Einrichtung. Fig. 2 shows a section through the device.

Das scheibenförmige Werkstück 1 ist zwischen den in festem Abstand zu einander angeordneten beiden Axialhaltern 2 und 3 positioniert. Die dem Werkstück 1 zugewandten Flächen der Axialhalter 2, 3 sind als gas- oder flüssig keitsstatische Lagerflächen ausgebildet. Im hier dargestellten Beispiel ist eine Luftlagerung erläutert. Durch die Leitungen 4 wird unter Druck stehende Luft einem Verteilkanal 5 zugeführt. Die Luft tritt über eine Viel zahl von Düsen 6 in die Spalte zwischen den Axialhaltern 2, 3 und dem Werkstück 1 aus. Nach der vollständigen Expansion wird die Luft über Abzugs kanäle 7 in die Umgebung abgeleitet. Durch die Vielfachanordnung der Luftdüsen 6 und durch die beidseitige Luftbeaufschlagung wird das Werk stück 1 so zwischen den beiden Axialhaltern 2 und 3 fixiert, daß es sowohl an axialer Auslenkung als auch an einer Kippbewegung ge hindert wird. Die erläuterte Luftlagerung kann auch mit jedem beliebigen anderen Gas oder mit jeder beliebigen Flüssigkeit aufgebracht werden. Im letzteren Fall werden wegen der Inkompressibilität des Mediums taschenförmige Verteilflächen zur Anwendung kommen, wodurch sich die Tragfähigkeit und Steifigkeit des Flüssigkeitsfilms wesentlich steigern läßt. Die radiale Fixierung des Werkstücks 1 wird durch eine Vielzahl von Rol len 8 und 9 vorgenommen. Die Rollen 9 sind fest im Gestell gelagert, wäh rend die Rollen 8 in einem gemeinsamen Bügel 10 gelagert sind, der zum Austausch des Werkstücks 1 weggeklappt werden kann. The disk-shaped workpiece 1 is positioned between the two axial holders 2 and 3 arranged at a fixed distance from one another. The surfaces of the axial holder 2, 3 facing the workpiece 1 are designed as gas or liquid speed-static bearing surfaces. An air bearing is explained in the example shown here. Air under pressure is supplied to a distribution duct 5 through the lines 4 . The air exits through a large number of nozzles 6 in the gap between the axial holders 2, 3 and the workpiece 1 . After the complete expansion, the air is discharged into the environment via discharge channels 7 . Due to the multiple arrangement of the air nozzles 6 and the bilateral air loading, the work piece 1 is fixed between the two axial holders 2 and 3 that it is prevented from both axial deflection and a tilting movement. The air bearing explained can also be applied with any other gas or with any liquid. In the latter case, pocket-shaped distribution surfaces will be used because of the incompressibility of the medium, as a result of which the load-bearing capacity and rigidity of the liquid film can be significantly increased. The radial fixation of the workpiece 1 is carried out by a plurality of rollers 8 and 9 . The rollers 9 are fixedly mounted in the frame, while the rollers 8 are mounted in a common bracket 10 , which can be folded away for the exchange of the workpiece 1 .

Um jeden Punkt der Kontur des Werkstückes 1 mit der Schleifscheibe 11 in Eingriff zu bringen, wird das Werkstück 1 mit Hilfe der Rollen 8 und 9 reibschlüssig in Drehung versetzt. Zu diesem Zweck werden die Wellen der Rollen 8 und 9 über die Lagerung hinausgeführt und mit je einer Reibrolle 13 versehen. Alle Reibrollen 13 stehen mit einer zentral angeordneten Antriebsscheibe 14 in reibschlüssigem Kontakt, so daß sich deren Drehung indirekt auf das Werkstück 1 überträgt. Da beide Kanten gleichzeitig geschliffen werden, muß die Schleifscheibe 11 so profiliert werden, daß sie mit beiden Kanten gleichzeitig in Eingriff kommt. Die dadurch hervorgerufenen Eingriffsverhältnisse führen zu einem relativ hohen Schnittkraftverhältnis, wodurch eine große Anzahl von Stütz rollen 8 und 9 nötig wird, so daß selbst bei Vorhandensein einer sekanten förmigen Abflachung 12 die Gesamtschnittkraft noch sicher auf die im Ein griff befindlichen Rollen 8 und 9 übertragen werden kann. Aus gleichem Grund ist eine Schleifscheibendrehung nur in dem aus der Fig. 1 ersichtlichen Drehsinn sinnvoll.In order to bring every point of the contour of the workpiece 1 into engagement with the grinding wheel 11 , the workpiece 1 is rotatably set in rotation by means of the rollers 8 and 9 . For this purpose, the shafts of the rollers 8 and 9 are guided beyond the bearing and each provided with a friction roller 13 . All friction rollers 13 are in frictional contact with a centrally arranged drive disk 14 , so that their rotation is transmitted indirectly to the workpiece 1 . Since both edges are ground simultaneously, the grinding wheel 11 must be profiled so that it comes into engagement with both edges at the same time. The resulting engagement ratios lead to a relatively high cutting force ratio, whereby a large number of support rolls 8 and 9 is necessary, so that even in the presence of a secant-shaped flattening 12, the total cutting force can still be safely transferred to the rollers 8 and 9 located in a grip can. For the same reason, a grinding wheel rotation is only useful in the direction of rotation shown in FIG. 1.

Die Schleifscheibe 11 muß in der Lage sein, auch die Kanten im Bereich der Abflachung 12 zu schleifen. Aus diesem Grund muß sich die Schleif scheibenachse auf das Werkstück 1 zu- und vom Werkstück 1 wieder wegbe wegen können. Dies kann durch einen translatorischen Schlitten oder durch einen hier dargestellten Schwenkmechanismus 15 bewerkstelligt werden. Die radiale Position der Schleifscheibenachse wird mit einer definierten, von der Schleifscheibenachse auf das Werkstück 1 hin gerichteten Kraft sichergestellt.The grinding wheel 11 must also be able to grind the edges in the area of the flat 12 . For this reason, the grinding wheel axis must be on the workpiece 1 and away from the workpiece 1 because of. This can be accomplished by means of a translational slide or by means of a swivel mechanism 15 shown here. The radial position of the grinding wheel axis is ensured with a defined force directed towards the workpiece 1 from the grinding wheel axis.

Claims

1.Device for edge grinding of a flat, disk-shaped workpiece with a number of guide rollers which bear against the circumference of the workpiece and are in engagement with their outer surface with the contour of the workpiece for its radial guidance, and with a grinding tool acting on the circumference of the workpiece, characterized in that the two flat workpiece surfaces are bearing surfaces of a gas or hydrostatic flat bearing which fixes the workpiece ( 1 ) with respect to its axial position.

2. Device according to claim 1, characterized in that for the purpose of a defined self-rotation of the workpiece (1) provided for the radial guidance of the workpiece (1) rollers (8, 9) are provided with a common drive pulley (14) in engagement, which in turn all guide rollers ( 8, 9 ) set in the same rotary motion.