撓性安裝在平臺上的磨床主軸的製作方法
2023-07-17 14:01:46 1
專利名稱：撓性安裝在平臺上的磨床主軸的製作方法
技術領域：
本發明涉及磨削和拋光工具機以及磨削和拋光圓盤的方法，該圓盤用在半導體裝置結構中的矽圓片以及玻璃或其它脆性材料的圓盤，磁性材料可覆在其上從形成用於計算機磁碟驅動器和類似裝置的存儲磁碟。
本發明的背景當磨削上述任一用途的圓盤時，圓盤外經應加工成高精度的並常常是特殊的橫截面形狀是很重要的。對於存儲磁碟，也要精確控削其盤圓孔的直徑和圓度。對於矽圓片，後面加工工序中的對準需要對準裝置，以完成圓盤周緣的成形例如平周緣和凹口周緣。
傳統的周緣磨削和拋光機體的所有軸線均為直線導軌。當磨削和拋光脆性材料時，無論是裝有循環滾動元件的支承還是空氣支承，所有這樣的軸線共有常見的失效，即這些軸線允許砂輪和零件間較大相對運動。因而需要砂輪的正交運動，其通常由一線性軸線疊在另一軸線上而獲得此運動需要硬的耐磨砂輪以將由於砂輪磨損而造成的成形損失減至最小，但這樣的砂輪會磨削出有深度損傷的劣質表面。
當磨削矽圓片時，磨削時造成的表面下損傷的深度應在後續加工工序中減至最小，圓片交貨時必須是零損傷。當表面下損傷已造成時，就意味著磨削後要進行酸洗及拋光。這兩個工藝均很昂貴，損傷越小所需的拋光時間就越短。
本發明特點的概要工具機結構根據本發明的一個方面，上述磨床包括一個剛性平臺，工件主軸和砂輪主軸安裝在該平臺上。在該磨床上，砂輪主軸裝在部件上，該部件通過撓性件安裝在平臺上，撓性件允許該部件在通常平行於砂輪前移的方向上作有限的運動，砂輪前移以對裝在工件主軸上的工件進行磨削或拋光。撓性件通常禁止該部件在所有其它方向上的運動。
兩個砂輪裝在平臺上，最好有兩個部件，此兩個砂輪分別裝在兩個部件上。每個部件通過上述撓性件安裝在平臺上。
磨削圓盤或圓片周緣時，由於磨削軸在停磨後反向，軸的換向滯後會造成工件的損傷。將部件裝在撓性件上可提供平穩的運動並只允許一個方向的運動，軸的換向滯後比使用傳統的線性軸的情況要小得多。
根據本發明的另一個特徵，選擇將該部件裝在工具機底座上的撓性件的位置，以減少由於使用撓性件安裝該部件造成的工具機內扭轉振動的影響。
撓性件最佳安裝處通常最好是工具機的中央，最好位於工具機中心線的兩側並靠近工具機中心線。
根據本發明的另一個特徵，安裝部件的撓性件本身可裝在一個實體件上，最好實體件含有聚合物混凝土，並且最好該實體件構成工具機底座的一部分。這樣，主軸支該部件的任何運動都是高阻尼的。
根據本發明進一步優選的特徵，在工具機選定件的空腔中可充填或至少部分充填聚合物混凝土以便為提供具有阻尼/加固材料最佳分布的最小質量提高工具機零件的自然振動頻率。
撓性件通常是消除內應力的鋼連接件，其一方面直接連接在平臺上，另一方面直接連接在主軸支承組件上。
主軸安裝砂輪主軸和工件主軸最好裝在空氣軸承上。
工作檯安裝工作檯最好裝在由伺服電機驅動的預緊導軌上，並裝配有高解析度位置編碼器。
支承組件裝在工具機底座的水平延伸部分上，靠近工具機大部分的一端。裝在水平延伸部分和工具機其餘部分之間的剛性支架可提高水平延伸部分的剛度。
兩個支承組件相對於底座中心線對稱安裝，其間隔著支架，支架直接裝在工具機中心線上。
所謂幹摩擦阻尼通過由三件構成並固定在一起的支架而獲得。
平臺的安裝在優選設計中，平臺本身通過減振裝置裝在固定的工具機底座上。
工具機底座可以是單件結構，但為隔振最佳其可由兩件構成，兩件間有減振裝置。
在兩部分的結構中，其中一部分通過隔振(減振)裝置裝在另一部分之上，兩部分中上面一部分是金屬結構，其含有或至少部分地由聚合物混凝土形成，以給驅動主軸的凸輪、支承組件、工作檯主軸導軌的固定件之間提供一個直接的、高阻尼的連接結構。
最好將砂輪及其支承組件安裝在工具機底座的中央位置而減少工具機底座扭轉振動對砂輪穩定性的影響。為此，工具機底座內最好有可給支承組件提供高阻尼的聚合物混凝土的部分。
部件驅動裝置根據本發明的另一特徵，驅動裝置可使支承組件運動以使砂輪主軸向前靠近工件主軸或後退遠離工件主軸。驅動裝置包括凸輪裝置。
最好使用實體凸輪。
凸輪裝置可只在一個方向起作用，在此情況下，使用復位彈簧裝置可以提供相反方向的恢復力。
在另一種方案中，凸輪裝置可在兩個方向起作用，以便提供可靠驅動使支承組件前移靠近工作檯主軸和後退遠離工作檯主軸。
在一種設計中，兩個支承組件被彈簧隔開，磨削進給通過凸輪臂的向內運動提供磨削進給。本發明的這個特點可完成對矽圓盤平周緣的圓角的迅速插補，因為部件的最大加速度力朝著凸輪向外作用。
傳統工具機使用滾珠絲槓進給裝置，當循環滾珠接觸或離開滾珠固定件時有特有的噪音。當磨削過程有缺陷時，噪音就出現。當通過實體凸輪驅動支承組件並將凸輪安裝在兩副高精密角接觸軸承之間時，增加了此部件的剛度。這種結構的工具機，磨削時將不會產生機械噪音。
將凸輪緊靠工作檯主軸支承導軌安裝並直接用聚合物混凝土連接兩者，形成堅固的高阻尼的剛性迴路。
當工具機相對移動件的驅動由滾珠絲槓實現時，如果將位置控制改為力控制，例如，要實現與磨削不同的拋光，就必須斷開上述傳動，才能接通副機構。然而本發明下述特點就具有優越性，通過凸輪驅動支承部件時，因為凸輪可被反驅動，電機驅動可在位置控制和扭矩控制間變換，無需斷開任何傳動。因能允許磨床作為拋光機使用，除了改變凸輪的傳動無需作任何調整，是個顯著的優點。
組合凸輪驅動和撓性件安裝根據本發明，使用凸輪驅動部件，該部件裝在撓性件上，撓性件裝在一個上述普通平臺上，砂輪和工件之間產生了一個剛性短迴路，減少了機加工期間砂輪和工件之間相對運動的危險。
砂輪選擇和修整通常加工圓盤周緣為的是產生一般三角形的或不規則梯形的圓盤周緣輪廓。為達到此目的，砂輪表面成形時採用互補方法以便當砂輪與工件接觸時，在工件周緣產生互補形狀。
只有砂輪的互補形狀保持不變，才能精確地加工出工件周緣輪廓。當砂輪磨損嚴重時，工件周緣輪廓將會改變，這樣的砂輪必須周期地再成形，對於樹脂粘結劑砂輪的再成形，使用適當的成形輪，對於金屬粘結劑砂輪的再成形，使用適當的電火花腐蝕。迄今至少互補砂輪輪廓的最初成形一直是「離開工具機」進行，因為常採用耐磨硬質砂輪。
根據本發明製造的磨床，即使不消除工件和砂輪之間不必要的相對運動，結果還是限制了此類運動，已發現此磨床能使用較軟砂輪。
儘管使用較硬磨削法可獲得最佳效率，例如金屬粘結劑立方氮化硼砂輪或金屬粘結劑金剛石砂輪用於初步粗磨加工，然後使用較軟砂輪進行精磨，還是可使用樹脂粘結劑立方氮化硼砂輪或樹脂粘結劑金剛石砂輪。不同的砂輪片當然能全裝在同一個主軸上。
每個砂輪可有多個砂輪槽，由於每個砂輪槽會依次磨損，可依次使用這些砂輪槽，直至所有的砂輪槽均需再次成形。
已發現樹脂粘結劑砂輪用於磨削周緣形狀，只產生很小的表面下損傷，並可在原位用適當的成形輪進行成形。
所以，根據本發明製造的磨床最好至少安裝一個成形輪，以便能與主砂輪接觸，從而，使後者的砂輪槽成形，並根據需要再成形。
這就避免了砂輪最初成形離開工具機和/或為了再成形必須拆卸砂輪所能造成的問題。
成形輪/修整輪的位置根據本發明的另一個特點，成形輪最好能裝在工作檯主軸上，通常在工件支承的後面。
兩個成形輪裝在工作檯主軸上，一個用於新砂輪砂輪槽的成形，另一個用於現用砂輪砂輪槽的成形。在工具機上進行砂輪槽的成形和再成形並將成形輪裝在工作檯主軸上使砂輪的徑向跳動減至最小，減小了砂輪的顫振，並且即使安裝不當也能保證砂輪所磨出的是真正的圓盤，因為成形輪、再成形輪都象工件一樣裝在同一個軸上。
一個成形輪用於粗磨砂輪成形，一個成形輪用於精磨砂輪成形，以便在粗磨砂輪和精磨砂輪上均加工出形狀相同的砂輪槽，將精磨砂輪形狀的非對稱磨損減至最小。
使用兩個形狀稍有差別的形成輪，以保證精磨時沿工件周緣輪廓的材料去除的深度為常量。
安裝兩個有完全不同形狀的成形輪，允許在一種形狀成形輪和另一種形狀成形輪之間迅速更換，無需更換成形裝置。
為粗磨上述圓盤工件而採用樹脂粘結劑立方氮化硼砂輪代表了本發明一個重要的優點，如果所用的是粗粒金剛石砂輪，那麼使用金剛石砂輪使其成形或再成形實際上是不可能的。
粗粒或中粒立方氮化硼用金剛石成形輪很容易使其成形。可是細粒立方氮化硼，假如要用作精磨砂輪，不能用來磨削矽材料。所以精磨最好用細粒金剛石砂輪進行，其可用金剛石成形輪進行成形和再成形。
因此，本發明還在於砂輪和工件支承的堅固剛性迴路及使用相對柔性的樹脂粘結劑砂輪，以及可裝在工件主軸上，需要時才起作用的成形輪三者的綜合作用。綜合了這些特點，才能在工件上磨削周緣時獲得高的表面精度和低的表面下損傷。
周緣磨削環境的保護根據本發明的另一個方面，砂輪和工件可分別位於兩個護罩內，兩個護罩磨削時封閉，形成一個密封的護罩。
兩個護罩最好用透明的塑料(例如聚碳酸酯)製成，以便觀察磨削過程。
兩個護罩最好用一個可膨脹的密封環密封，密封環位於兩個護罩接合處周圍以形成一個密封體。
兩個護罩封閉及密封后，形成一個密封體，至少磨削時，砂輪和工件位於該密封體之內，兩個護罩最好裝在導軌上，並可在與砂輪旋轉細線平行的方向移動，以便工作檯需一個砂輪槽和另一個砂輪槽之間移動時，或需移動以使成形輪與砂輪接觸時，可以軸向移動，而無需排氣打開護罩及再膨脹以密封護罩。此特點減少了磨削加工的循環時間。
排屑根據本發明的另一個方面，當工件仍在旋轉時，可有裝置使清洗液噴嘴對準工件的外緣。這避免了將工件從支承件上卸下時，磨屑進入工件的背面。
在密封的護罩中磨削時，清潔液的噴嘴最好在護罩內，只有護罩封閉後，清潔液噴嘴才能工作。
本發明進一步優選的特點是，拋光碟也可裝在周緣磨削主軸上。
一臺工具機結合了上述便利條件，無需卸下工件，就可在同一臺工具機上完成三個工步即粗磨，後面是精磨，繼之以拋光。
周緣磨削法本發明另外提供了磨削圓盤周緣的一種方法，包括以下步驟將砂輪和成形輪裝在剛性固定件上，移動砂輪和成形輪使兩者接觸以便在砂輪周緣形成砂輪槽，橫截面上的砂輪槽形與磨削時圓盤周緣應形成的形狀互補，使砂輪與圓盤接觸，該圓盤也相對於砂輪剛性安裝，將砂輪周緣磨削成所要求的形狀；在已磨削過圓盤周緣後(或已磨削過一系列圓盤周緣後)，砂輪和成形輪再次接觸進行砂輪槽的再成形以修整磨損的砂輪。
磨削矽圓片工件周緣的磨削方法可包括兩個工步，第一個工步是金屬或樹脂粘結劑立方氮化硼砂輪前移以粗磨工件周緣，第二個工步是樹脂粘結劑立方氮化硼砂輪或最好是樹脂粘結劑金剛石砂輪前移以精磨工件周緣，不過，本發明不限於此種方法和任何數目的不同磨削工步。這些工步可加入用於磨削任何特殊工件的方法中。
本發明的方法也包括。通過在每個砂輪的周緣切入磨削出要求的形狀，在工具機原位置上成形再成形兩個砂輪的步驟。
內經和外徑均要精磨時，兩工步磨削法可用於內圓磨削和外圓磨削，用預成形的金屬粘結劑砂輪進行粗磨，之後用已成形的樹脂粘結劑立方氮化硼砂輪進行精磨，後者在工具機原位置上進行成形和再成形。
用於周緣磨削的設備本發明還在於實現上述方法的設備，包括砂輪及其驅動裝置；成形輪；限制砂輪和成形輪之間不必要相對運動的剛性支承裝置；用於軸向移動砂輪與成形輪對正的裝置；實現砂輪與成形輪之間相對運動的裝置，該裝置切入磨削砂輪周緣以形成有精確橫截面的砂輪槽；工件主軸，圓形工件能安裝在其上，該主軸也安裝在剛性支承裝置上；用來使砂輪朝著工件主軸運動及遠離工件主軸的驅動裝置，該裝置使砂輪與裝在工件主軸上的圓形工件的周緣接觸以對二件進行周緣磨削；以及用來使工件主軸旋轉的驅動裝置，成形輪也裝在工件主軸上與其一起旋轉。
工件主軸最好有個可將圓形工件安裝其上的真空吸盤。
最好有用於圓形工件定心的裝置，以便工件中心與工件主軸軸線對中。
工件定心裝置最好遠離工件主軸，其包括對中真空吸盤及有關檢測系統，其能使工件旋轉，通過檢測工件旋轉時由於與該對中真空吸盤不對中導致的偏心，確定工件的真正中心；機器人臂拾取和放置的裝置，它有移動式真空吸盤；機器人驅動裝置，它使移動式真空吸盤靠近對中真空吸盤定位，以便將工件從一個吸盤輸送至另一個吸盤，並且使移動式吸盤和工件沿一個或多個已知軸線移動過已知的精確距離，以便使工件靠近工件主軸上的真空吸盤定位並輸送到其上，移動式吸盤的移動由控制系統控制，控制系統內存有程序的對中吸盤軸線和工件主軸軸線的坐標，以便允許移動式吸盤在兩坐標間進行精確的移動，控制系統計算移動式吸盤移動距離時考慮了由檢測系統檢測出的對中吸盤上工件中心的偏心，在移動式吸盤處於工件主軸吸盤前面的最終位置前，進行校正，從而使工件相對於工件主軸軸線能精確定心。
檢測系統可包括用於從切線方向拍攝圓盤周緣的視頻攝像機；接收視頻攝像機輸出信號的信號處理及計算系統；以及可視顯示器，例如陰極射線管，其用來產生工件周緣輪廓的放大圖像；和/或數據存儲裝置，其內存與要求的工件周緣輪廓有關的數據，將這些數據與從工件周緣實測出的同類數據進行比較後，就產生合格信號或不合格信號或形狀質量信號。
平周緣磨削/凹口周緣磨削本發明也應用於能在圓形工件周緣上磨削對正區域例如平周緣或凹口周緣的磨床。
平周緣是很容易形成的周緣形狀，在計算機控制下，使砂輪主軸在工件旋轉時與其同步移動，則每轉期間，相同的周緣區域受到不同的磨削以便去除更多的餘量成為非圓直線區域。
適於磨削凹口周緣的磨床還要安置一個安裝小直徑可旋轉磨削裝置的砂輪主軸，在數字控制/計算機控制下，當其旋轉時與圓形工件周緣的一部分接觸，在其間磨出凹口。
工件輸送和檢驗最好設置機器人工件輸送裝置，它用待磨削的另一個工件更換下已加工完畢的成品件。
可設置用來檢測砂輪成形槽磨損的裝置，它可中斷工件磨削，以進行砂輪槽的再成形。為此，設置響應磨損檢測結果的驅動裝置，它軸向移動工件主軸，然後使其前移，以便在工件主軸之上並在工件之後的成形輪進行砂輪周緣磨削槽輪廓的再成形。
當砂輪朝工件前移時，根據接地發生的位置，很容易確定砂輪直徑的磨損。電子和/或聲頻傳感器可用於此目的，其與位置傳感器相連接以便當砂輪朝工件前移時，產生與砂輪位置有關的信號，傳感器測出接地時就輸出砂輪的位置信號。
其它類型的磨損可通過磨削後檢測工件周緣來檢測。根據周緣輪廓的尺寸和/或形狀確定是砂輪槽需要再成形還是工作檯需要軸向移動，以便對圓盤周緣橫截面輪廓進行再確定。
因此，在用於磨削矽圓片的工具機上，最好設置能在線檢測圓片周緣橫截面形狀的周緣檢驗裝置。
周緣檢驗可在每個圓盤上進行，或每磨削n個圓盤檢驗一次。
周緣檢驗裝置最好是光電裝置並產生電子信號以供處理和/或在數字顯示器和/或陰極射線管或類似儀器上顯示，以便給操作者顯示加工完畢圓盤周緣輪廓的尺寸和/或形狀。
圓盤周緣輪廓的光學檢驗最好在圓盤裝在一個可旋轉件(通常是真空吸盤)的垂直面上時進行。
通過將光學檢驗裝置靠近工件主軸定位，就可檢驗被磨周緣的周緣輪廓而不必將工件從主軸卸下，從而如果有砂輪槽磨損，和/或不允許的損傷/不正確的周緣輪廓，無需從工件主軸上卸下工件，就可使砂輪槽再成形及再次磨削工件周緣。
周緣數據可與從一個基準工件周緣採集的一系列周緣輪廓數據比較(或先存儲，以後再比較)。
光學檢驗裝置(無論在線或離線)可包括產生待處理視頻信號的視頻攝像機，攝像機被定位以便從大體切線方向拍攝工件周緣處，通常攝像機被定位從使其光軸與圓盤的周緣相切，並使周緣輪廓的橫截面形狀的頂部位於攝像機視野的中部。
如果這導致佔據視野的輪廓太小，可從原位移動攝像機以使輪廓頂部在視野中移動，最後使光軸與圓盤相交。
周緣檢驗可自動處理來自拍攝工件周緣的攝像機的信號，在將其與存儲數據比較後自動產生控制信號，例如產生警告信號和/或開始再成形工步。
參見附圖，現通過實施例描述本發明，其中
圖1是實施本發明磨床的透視圖(未按比例)，是從操作者通常所站位置的視角觀看。
圖2是圖1中所示磨床的側視圖(也未按比例)，也是從操作者通常所站一側的視角觀看。
圖3是圖1和圖2中所示磨床的端視圖。
圖4是從圖3端面的視角觀看的橫截面圖(比例稍大)，所示為通過撓性安裝的部件。
圖5是圖4中可見的兩個撓性件的放大比例圖。
圖6是圖4右上角的放大比例橫截面圖，所示為凸輪主動件、隨動件及部件的承載彈簧。
圖7是圖2中所示磨床部件一端的放大比例側視圖(其中部分是剖面圖)。
圖8是上下料機構的透視圖，其裝在圖3中所示磨床一端的右側，圖3中所示的磨床一端在圖8中部分可見。
圖9是圖8中工件輸送裝置另一側的透視圖，該圖也表示出圓盤檢驗裝置和圖2中所示的磨床右端。
圖10是圖9中所示的圓盤檢驗裝置另一側的透視圖(放大比例)。
圖11是監視器屏幕上顯示的攝像機234所攝凹口周緣。
圖12是監視器屏幕是顯示的攝像機234所攝圓盤上的平周緣。
圖13是圖10中部件後面的側視圖，顯示電機和真空吸盤之間的傳動裝置，也顯示出將圓片輸送到工件主軸之前確定其厚度的測厚測頭的位置。
圖14是複式砂輪部件的兩側視圖，複式砂輪部件可用在圖1及其它各圖中所示的磨床上。
圖15是用在該磨床上的凹口砂輪的側視圖。
圖16是工件真空吸盤和修整輪部件的側視圖。
圖17是清洗工位的側視圖，該工位也可用於圓片的中間存貯。
有關附圖的詳細描述圖1、圖2和圖3顯示了用於矽或類似材料圓盤(圖片)周緣磨削的整臺磨床的一部分。工件輸送檢驗和定心裝置也是整臺磨床的一部分，但將結合後面的圖加以說明。
圖1至圖3所示的磨床包括控制櫃10和床身12。床身12上裝有平臺14。平臺14裝在三個減振支承上。減振支承之一即圖1中可見的件16，第二個減振支承18裝在底座區域22的中心，圖1中用虛線顯示其輪廓，第三個減振支承20可在圖3中見到。
平臺14上裝有整體支承結構或底座22，底座22上裝有工作檯24。工作檯24可沿裝在底座22上面的導軌26軸向滑動。工件主軸24包括主軸驅動電機28和安裝待磨圓片的真空吸盤30。
周緣磨削通過砂輪32完成。砂輪32上有許多環槽例如34，用於與圖2中圓片工件36的周緣接觸。
主軸部件38中的砂輪主軸(圖中未示出)，由電機40帶動旋轉。
主軸部件38和電機40裝在支承件42上。支承件42靠近平臺14的中心線裝在剛性的加固板44的一側；沿加固板44的底邊通過翼緣用螺栓將其固定在平臺14上；在加固板44的上端通過另一個突出部46用螺栓將其固定在磨床底座22上；加固板44的功能是增加平臺14相對底座22的剛度。並承受其它可能會引起的橫向振動。
與加固板44等距，且在其另一側的是第二個支承件48。支承件48上裝有導軌50，導軌50上裝有第二個主軸部件52，該主軸部件用於凹口磨削。主軸部件52的軸向運動由動力頭54驅動(見圖2)。主軸部件52也可用於環形圓盤內孔的磨削。
工作檯主軸、周緣磨削主軸和凹口磨削主軸均裝在空氣軸承上。工作檯主軸的速度範圍一般為每分鐘2轉至1000轉；周緣磨削主軸的速度範圍一般最高可達每分鐘6000轉；凹口磨削主軸的速度範圍一般最高可達每分鐘70,000轉。
在圖2中可見到的成形輪56和58裝在工作檯主軸上、吸盤的後面。工作檯24在圖2中箭頭60方向上的移動，使得圓盤工件36可與砂輪32的砂輪槽之一(例如34)接觸。工作檯24在箭頭60方向上的進一步移動使圓盤36脫離砂輪部件的端面62，並使成形輪56和58與砂輪32的相應槽接觸。
砂輪或凹口砂輪所作的橫向運動，通過相對於平臺14適當傾斜支承件42和48實現。為此，兩個支承件42和48可樞軸轉動地裝在平臺14的中心線附近，(下文將結合後面的圖，更詳細地描述)。兩個止動件64和66(見圖3)分別防止兩個方向的向外擺動超程。
根據本發明，樞軸轉動由撓性件提供(下文將描述)。撓性件允許圍繞靠近平臺14中心線的兩個平行軸線作擺動運動，使得支承件42的運動軌跡為箭頭68所示的小圓弧；支承件48的運動軌跡為箭頭70所示的小圓弧。
實現擺動運動的驅動裝置將結合後面的圖加以描述。
直線型的聚碳酸酯透明護罩72固定在底座22上，砂輪主軸從護罩72伸出。在護罩72的前端面上，有個通常為橢圓形的大開口74。當工作檯24在上述箭頭60的方向上適當向前運動時，裝在工作檯24上的類似形狀的護罩76可進入並密封開口74。
護罩76周圍的可膨脹的密封環78(或者在開口74的內緣周圍)在護罩76和開口74之間提供密封，防止液體滲漏。
護罩72可相對底座22滑動，因此在護罩76和開口74之間已密封后，由伸縮管80和82分別提供護罩72與主軸部件38和52之間的密封。實際上，護罩72與工作檯部件24一起軸向運動。伸縮管後有足夠的間隙允許護罩72在箭頭60的方向上連續移動，以便於砂輪上磨削槽的成形。伸縮管80和82也允許封閉的護罩72在與箭頭60相反的方向上移動，使得工作檯24也能在與箭頭60相反的方向上移動，因而圓盤36的周緣可與砂輪的磨削槽之一(例如34)接觸。
冷卻液通過噴嘴84和86噴在工件上，需要時，還可通過類似的噴嘴將類似的冷卻液噴在成形輪上。設置互鎖裝置保證護罩72被護罩76封閉和密封后才噴出冷卻液。
完成磨削加工並用液體進行最後清洗後，通過給邊緣密封環78排氣可打開護罩72，工作檯24在與箭頭60相反的方向上退回至圖2中所示位置，然後將成品36卸下並安裝一個待磨削工件。
砂輪的成形/修整砂輪最初成形可在安裝任何工件前完成，在真空吸盤30上沒有先安裝一個工件(例如36)的情況下，護罩72經工作檯24和護罩76的適當運動封閉。砂輪成形由工作檯24的適當軸向運動和支承件42的橫向運動完成，從使適當的成形輪例如56或58依次與每一砂輪槽例如34接觸。在砂輪成形操作期間，使用冷卻液。
在砂輪最初成形後，通過前述的密封環78可分開此部件，安裝工件36後，該部件可再次封閉，並用前述方法進行磨削。
通常砂輪槽的再成形在卸下一個工件後，安裝下一個工件前的工具機停機期間完成，但在該工具機的改進型中，工件36的周緣輪廓檢驗在工作檯的原位上進行，這可有利於在工件適當的情況下進行砂輪的再成形。
凹口磨削如果要對工件進行凹口磨削，橫向移動支承件42使砂輪與工件脫開，並橫向移動支承件48使工件36的周緣與凹口磨削主軸(圖中未示出)接觸。凹口磨削後，支承件48向相反方向移動以便凹口磨削主軸與工件脫開。
拋光在另一種設計中，除了帶槽的砂輪外，拋光輪也可裝在砂輪主軸上，通過軸向移動工件主軸，使拋光輪能與工件36的周緣接觸。
設置使工作檯24沿導軌26移動的驅動裝置88。
如圖3所示，排液管90將液體從護罩72內輸送至貯液箱92中，泵(圖中未示出)用於使液體自貯液箱開始循環。可在貯液箱中或貯液箱和泵之間的管路中提供過濾器。
控制櫃包括電視顯示器94、鍵盤96及經懸空導線100接在插頭102上的手動控制裝置98。操作者可移動手動控制裝置98並手握其走向工具機，通過按下適當的按鈕操縱或中斷工具機的操作。控制櫃10內有計算機控制系統，其發出控制信號，給工具機中的驅動裝置提供動力，從工具機上的轉換器、開關和其它位置/操作/接觸等產生信號的傳感器接受信號。
計算機鍵盤和顯示器可用於為最初確定工具機功能，輸入數據及為確定主軸轉速、進給量、行程和工作順序輸入數據。
因為要求清潔的車間環境，整臺工具機除包括計算機螢光屏和鍵盤的控制裝置一角外，可罩在一個外罩內。外罩未在圖中示出。
工作檯在其上滑動的導軌26是預緊的，工作檯由伺服電機驅動並裝有高解析度的位置編碼器以在軸向插補運動時提供平穩的運動。
如前所述，切入磨削根據要求通過傾斜支承件42或48實現，以使其上的磨削部件與工件36的周緣接觸。雖然運動軌跡並不是真正的真線，而是弧形，但是可由控制櫃10內的控制系統產生的控制信號調整。
磨削時噴嘴例如84和86可用於提供切削液，84、86或其它噴嘴可用作磨削後工件仍旋轉時對準圓片工件外伸邊緣處的清洗液噴嘴。這避免了將工件從真空吸盤上卸下時，磨屑進入工件的背面。
磨削工藝通常用兩工步磨削工藝磨削工件周緣，即先採用切入式磨削粗磨，第二工步採用切入式磨削精磨的加工循環，加工循環包括砂輪快進至接觸式傳感器檢測出與圓盤工件接觸為止。採用砂輪軸位置接地以監測砂輪磨損情況並保證每個精磨工步切除的餘景為常量。為保持砂輪形狀，使用永久地裝在工件主軸吸盤上的金屬粘結劑金剛石成形輪。再成形過程可以全部自動化並可用程序控制以便每磨削幾個圓盤進行一次，或當已磨削的周緣輪廓不合格時(根據圓盤周緣輪廓的光學檢驗確定)或當接地點表示砂輪過度磨損時進行。
阻尼為了減少不必要的振動並將造成的磨削損失減至最小，磨床的支承件至少部分充填聚合物混凝土，特別是底座22和床身12，如果需要也包括平臺14。
部件的撓性安裝圖4和圖5說明如何安裝兩個支承件42和48，以便其鉸鏈轉動並允許砂輪切入。如圖4所示，兩個支承件42和48內側邊緣通過撓性件與平臺14連接，其中兩個撓性件即圖中所示的102和104(有時稱作支板鉸鏈)。與圖4中所示的兩個撓性件處於一條直線上的第二對撓性件位於工具機底座22附近支承件42和48的另一端。
如圖5的放大比例圖所示，每個撓性件是金屬板，其中間部位變窄形成收縮寬度的部分，撓性件102的收縮寬度部分是106，撓性件104的收縮寬度部分是108。
每個撓性件較寬的上端和下端，撓性件102的上、下端分別是110和112，撓性件104的上、下端分別是114和116，通過螺栓，例如撓性件102上的螺栓118和120，上端固定在構成支承件整體一部分的凸緣上，對於撓性件102，上端固定在支承件42的凸緣122上，下端固定在金屬塊124上，金屬塊124用螺栓，例如126和128固定在平臺14上。
撓性件104以同樣方式固定在凸緣126上，它自支承件48延伸置構成支承件48的整體的部分。
金屬塊124垂直隔開凸緣122和126，而兩個撓性件的收縮部分106和108使得支承件42和48可分別繞收縮部分106和108擺動，撓性件支承著平臺14上的結構。
撓性件102和104允許兩個主軸支承件分別在圖5中箭頭130和132的方向上傾斜，其一般不允許支承件42和48相對平臺14圍繞其它任何軸線進行其它任何運動。因此，除了收縮部份106、108等產生的鉸鏈軸線外，支承件42和48與平臺14在所有方向的連接剛度都很高。
驅動部件橫向進磨支承件42和48的運動通過凸輪及隨動件裝置實現，該裝置是在固定於平臺14上和工具機底座22一端的主支承組件和剛性部件之間起作用。一個這樣的驅動裝置如圖4所示裝在支承件42內。凸輪134裝在軸136上，軸136支承在軸承138和140上，電機142通過扭轉剛性聯軸節144驅動凸輪134。隨動件146裝在一根軸上(圖中未示出)，該軸由軸承148和150支承，裝在支承件42上。
包括凸輪134的驅動和軸承部件支承在一個剛性框架部件152內，它與支承件42的其餘部分隔開的獨立部件，所以，後者能在凸輪134和隨動件146的運動控制下相對於部件152運動。
恢復力由彈簧裝置提供，彈簧裝置位於部件152和支承件42之間。
支承件48由裝在部件154內的相似部件用相同方式驅動，如圖4中支承件48的局部剖視圖所示。
為簡便起見，圖中復位彈簧的結構只表示復位彈簧如何與支承件48聯接，而未表示出支承件42中的復位彈簧。圖中，推桿156通過螺紋緊固端件158固定在支承件48的框架160的內側，彈簧162裝在部件154內形成的圓筒形內腔164中。部件154一側的縮徑端166防止彈簧從內腔164中脫出，推桿156外端的止動墊片168保持彈簧在位。支承件在箭頭170方向的運動導致彈簧被壓縮。當凸輪驅動力消失時彈簧恢復力使支承件48復位到其正常的垂直位置。
圖6所示為支承件42上端的放大比例圖，圖中相同數字用來表示同一個零部件。
凸輪驅動圖7是工具機一端的側視圖，其中部分是圖4中的剖面，而比例稍有縮小。與其它圖一樣，其中有局部剖視以便顯示圖4中未示出的支承件48中的凸輪驅動裝置170。在驅動裝置一側可見止動墊片168。
圖7也顯示了裝在支承件48底部的兩個撓性件，外側的一個是撓性件104，內側的一個是撓性件172。
上述兩個凸輪驅動裝置分別裝在剛性框架部件152和154內，後者在圖7中更清晰可見，因為部件154通過水平支架174固定在底座22一側的一個突出板上。
在圖7中還可見驅動卡盤178的電機176，凹口磨削主軸180從該卡盤處伸出。電機176裝在前述主軸部件52內(參見圖1)，主軸部件52如前述可沿導軌50滑動。
圖7顯示裝在主軸部件52上的伸縮管82，其密封護罩72的開口，電機176和主軸從此口伸出。
工件輸送通常直徑為100、200成300mm或更大的矽圓碟片由圖8中所示的機器人輸送裝置輸送。機器人輸送裝置包括底座182和框架184，該樞架向上延伸以對直線導軌186提供支承，滑座188可在箭頭190的方向上沿導軌186滑移。第二個導軌192在與導軌186垂直的方向上從滑座188中伸出，滑座194在箭頭196的方向運動。臂198從滑座194中伸出，驅動裝置200裝在滑座194上，驅動臂198在箭頭202的方向上運動。驅動裝置200和滑座188中驅動裝置的電源經多路電纜204提供，多路電纜204被保持在安全柔性束管206中，後者裝在直線導軌186上。
臂198的下端是真空吸盤208，通過滑座188、194及臂198的適當運動，使真空吸盤208能位於圓片210的前面，圓片210垂直支承在支墊212上。圖中也示出空的支墊214，支墊214準備接收已磨削的圓片。
底座182位於磨床床身旁，在圖8中可見部分床身。加工完畢後，護罩72的兩部分如前所述分開(參見圖1至圖3)，露出完成的工件36，其可由臂198和真空吸盤208拾取。為此目的，操縱圖8中的輸送機構，以便使真空吸盤208與工件主軸上的圓片相對，以便取出完成的圓片36並將其輸送到空的支墊214上。
滑座194進一步向外朝著支墊212移動，使真空吸盤208位於未磨削工件210的前面，將其拾取後，可將其輸送至檢驗工位，之後再輸送至磨床的加工位置，以便裝在真空吸盤30上，在前一個圓碟片的位置上進行磨削。
可理解，軌道216上可有許多個支墊，裝在支墊土的所有工件可依次取走、定心、磨削、檢驗並放回。
如前所述，此磨床有整體外罩，工件輸送裝置及其底座182最好位於此外罩之內，外罩上有個自封門，可打開允許放入或取走清潔的工件。
圓片定心作為磨削前和磨削後的中間步驟(最好在另一個圓片磨削期間)，將每個圓片放在圖9和圖10所示的檢驗裝置上，以便確定圓片的圓心，使工件精確地定位在真空吸盤30上進行磨削減，磨削後，在將工件放回支墊前檢驗圓盤的周緣輪廓。
工件檢驗圖9是總體視圖，它顯示檢驗裝置相對於磨床和圖8中的機器人工件輸送裝置的位置。圖中相同的數字用來表示的零部件如前。關於機器人工件輸送裝置，在我們同時申請的共同待審英國專利申請中有更充分的描述，參見我方參考號C403/W。
檢驗裝置包括支架218，由底座220和垂直板222組成的支承架裝在支架218上。三角形加固板224從垂直板222後面伸出，垂直板222和加固板224都焊在底座220及板226上。
與板222的垂直邊228間隔的是支承託架230、燈和投影透鏡裝置232支承在託架230的上端。有鏡頭236的第一攝像機234裝在板222上，以便拍攝圓盤238的邊緣，圓盤238用燈232作背景照明。
在圖9中可見電機240裝在板222的後面。電機驅動真空吸盤(圖中不可見)，被檢驗的圓盤238由機器人臂198和真空吸盤208放置在該真空吸盤上。
電機240的轉動帶動圓片238旋轉，通過定位使圓片周緣與攝像機鏡頭236的視野相交，取自攝像機輸出的電信號經電纜242送給信號分析裝置(圖中未示出)，以對從信號獲得的數據進行處理。
第二個攝像機244裝在支承板邊緣228上，從圓盤238的切線方向拍攝其周緣，以獲得其周緣輪廓的信息。圓盤周緣由燈246進行背景照明，攝像機244的信號由電纜248輸送。燈232和246的電源分別由電纜250和252根據要求輸送。
來自攝像機234和244的信號輸入計算機254，其分別經電纜242和248返回信號控制兩個攝像機，計算機254還分別經電纜250和252返回信號控制攝像機的照明燈232和246。攝像機244的輸入信號根據要求可在監控器256上顯示，圓盤238的周緣輪廓與計算機產生的樣板一起顯示，260、262顯示出圓盤周緣輪廓兩側的理想角度。
工件定心工件定心使用我們同時申請的共同待審專利申請中描述的技術，參見我方參考號C403/W，使用圖8至圖10中的機器人圓片輸送裝置及來自攝像機234中的信號，信號是在圓形工件通過攝像機視野旋轉時得到的。
凹回周緣和平周緣的顯示圖11是監控器256中的圖像，此時顯示的是來自攝像機234的輸出信號，當凹口的圓片在真空吸盤(圖10中未示出)上時，圓片238裝在真空吸盤上隨吸盤旋轉以便凹口位於攝像機的視野中。可見凹口264，同時也顯示了計算機產生的樣板(圖中以虛線266和268表示)，其與凹口的圖像重疊，以表示凹口兩側所要求的角度。兩條附加的樣板線270和272在凹口入口處顯示出所要求的半徑，另一條樣板線274顯示出凹口底部所要求的半徑。
圖12是監控器256中的另一圖像，此時顯示的是攝像機234所攝圓盤平周緣的一端。這裡圓盤圖像用276表示，平周緣用278表示，平周緣端部所要求的半徑用計算機產生的樣板線280表示。
圓片厚度檢測圖13顯示的是圖10中部件的後面，所示為垂直板222和經驅動裝置286驅動真空吸盤284的電機240。
管290與噴嘴292用於輸送一股氣流清潔和乾燥圓盤238的周緣，氣流由閥294控制。
將圓片238裝在工作檯上的真空吸盤30上之前(見圖1和圖2)，確定其厚度是重要的，以便工作檯成工件主軸按要求進行軸向移動，使適當的磨削槽與圓盤周緣精確地接觸，軸向移動距離可由控制系統確定，並產生適當的驅動信號使工件主軸移動所要求的距離。厚度用測頭296確定，測頭裝在主軸298上，主軸298可在導軌300、302上滑動，測頭296在經管304進入的空氣壓力的作用下，移動至與圓盤238的表面接觸。測頭296從固定的原位開始所移動的距離被記錄。
通過無圓盤在位時完成相同距離運動的測量，給出從固定原位至吸盤284端面的距離，因此當圓盤238面對該表面安裝到位時，這兩個距離測量值之間的差值就等於工件的厚度。
測頭移動的距離由一個精確的位置感應編碼器測出，信號經電纜306輸送給計算機254，(如希望的話)工件厚度尺寸可顯示在監控器上。
計算機254可構成控制櫃10(見圖1)中計算機控制系統的一部分和/或計算機254產生的信號可輸送給控制櫃10中的計算機控制系統，所以厚度尺寸可通過控制工件主軸部件的軸向移動而獲得。
複式砂輪部件為了節省工具機停機時間，砂輪可由幾個不同砂輪片複合而成，其中每個砂輪片用於一種特定用途。
圖14所示的部件308，就是這種複式砂輪，如圖所示，其由4個砂輪件夾層複合而成。
主砂輪310是樹脂結合劑立方氮化硼砂輪在其外圓柱表面上有6個磨削槽，其中之一是312，此砂輪件用於在精磨前只要求切除少許餘量的圓片周緣磨削。
砂輪件314是有三個槽(其中之一為316)兩金剛石砂輪件，其用於精磨圓盤周緣。
可以理解，這兩個砂輪件可有任意數目的槽-一般為1至10個槽。
砂輪件318是金屬粘結劑立方氮化硼或金屬粘結劑金剛石砂輪，只有一個槽320，其為備用砂輪，可在使用較軟的樹脂結合劑砂輪片310磨削之前，粗磨圓片周緣。
砂輪件322也是備用砂輪片，通常為氧化鈰砂輪，其可在用砂輪件314精磨後，通過使砂輪主軸以適當轉速旋轉來拋光圓盤周緣。
凹口砂輪圖1 5所示的為以大致相似比例表示的裝在主軸326端部的凹口砂輪。其「凹」環狀磨削表面通常是鍍金剛石的。
砂輪修整步驟如圖16所示，當工件/圓片36裝在真空吸盤30上時，修整輪/成形輪裝在同一個主軸上。
通常修整輪/成形輪是兩部分的部件(a)一個金屬粘結劑金剛石砂輪328，用於圖14中立方氮化硼砂輪片310上砂輪槽的粗磨。
(b)一個金屬粘結劑金剛石砂輪330，其含有很較小直徑的砂粒，用於圖14中立方氮化硼砂輪件310內砂輪槽如312的精磨。
立方氮化硼砂輪如圖14中的砂輪310，通常供貨時是沒有砂輪槽(如312)的，在安裝新的立方氮化硼砂輪片310後，第一步就是加工出砂輪槽(如312)。這是用圖16中的砂輪328，然後用砂輪330實現的。
當砂輪310上的砂輪槽磨損後，砂輪330根據要求用於砂輪槽的修整和再次成形。
由兩個成形輪可獲得兩個砂輪。一般，兩個成形輪均用於使粗磨砂輪(立方氮化硼)和精磨砂輪(金剛石)成形。
圓片中間存貯如圖17所示，在圖13中所示測厚測頭位置的下面，有個頂部敞口的直線型箱體332，工件可由機器人臂198向下放入其中。
主軸334和真空吸盤336伸進箱休整，圓片工件可安裝在真空吸盤336上，由其帶動旋轉。對於主軸334的驅動可以電機(例如240)獲得。
噴嘴338伸進箱體332中，其可在壓力下(如水壓或氣壓)提供流體，噴嘴對準裝在吸盤上的圓片工件端面和周緣。一個這樣的圓片340如圖所示。排出管342輸送走任何剩餘流體。
此箱體和真空吸盤為已經過周緣磨削，等待被放置在檢驗裝置的真空吸盤284上，進行周緣輪廓檢驗，或已經過檢驗等待回至圖8中其支墊(如214)上的工件提供一個有用的停放位置。
權利要求
1．磨削或拋光工具機包括一個剛性平臺，工作檯主軸和砂輪主軸安裝在該平臺上，其中，砂輪主軸裝在部件上，該部件通過撓性件安裝在平臺上，撓性件允許該部件在通常平行於砂輪前移的方向上作有限的運動，以便對裝在工作檯主軸上的工件進行磨削或拋光，撓性件通常禁止該部件在所有其它方向上的運動。
2．按權利要求1的工具機，其中，兩個砂輪裝在平臺上。在兩個上述部件的每一部件上裝有一個砂輪，每一部件通過上述撓性件安裝在平臺上。
3．按權利要求2中的工具機，其中，安裝在撓性件上的該部件提供平穩的運動並只允許一個方向的運動以使軸的換向滯後比使用傳統的線性軸的情況要小得多。
4．按權利要求1、2或3的工具機，其中，選擇將該部件裝在工具機底座上的撓性件的位置，以減少由於使用撓性件安裝該部件造成的工具機內扭轉振動的影響。
5．按權利要求4的工具機，其中，撓性件安裝處通常位於工具機的中央，在工具機中心線的兩側並靠近工具機中心線。
6．按權利要求2至5中任一權利要求的工具機，其中，安裝該部件的撓性件本身裝在實體件上，該實體件構成工具機底座的一部分，以使得該部件或架的任何運動都是高阻尼的。
7．按權利要求6的工具機，其中，實體件包含聚合物混凝土。
8．按權利要求1至7中任一權利要求的工具機，其中，選定件的空腔中，至少部分充填聚合物混凝土以便為提供阻尼/加固材料的最小質量和分布提高工具機零部件的自然振動頻率。
9．按權利要求1至8中任一權利要求的工具機，其中，撓性件包括消除內應力的鋼連接件，其一方面直接連接在平臺上，另一面直接連接在主軸支承部件上。
10．按權利要求1至9中任一權利要求的工具機，其中，該部件裝在工具機底座的水平延伸部分上，朝向工具機總體部分的一端，裝在水平延伸部分和工具機其餘部分之間的剛性支架提高了水平延伸部分的剛度。
11．按權利要求10中的工具機，其中，該部件相對於底座中心線對稱安裝並間隔開，該支架在兩部件之間沿工具機中心線延伸。
12．按權利要求10或11中的工具機，其中，該支架由三件構成並螺栓固定在一起從而產生幹摩擦阻尼。
13．按權利要求1至12中任一權利要求的工具機，其中，平臺本身通過減振裝置裝在固定的工具機底座上。
14．按權利要求13中的工具機，其中，工具機底座是單件構件，或有兩部分構成件，該兩部分間有減振裝置。
15．按權利要求14中的工具機，其中，兩部分構件的一個部分裝在另一部分之上，在兩部分間有隔振裝置，兩部分的上面的部分是金屬構件，其包含或至少部分由聚合物混凝土形成，以給在驅動主軸的凸輪、該部件、工件主軸導軌的固定件間提供一個直接的、高阻尼的聯接構件。
16．按權利要求1至15中任一權利要求的工具機，其中，帶該部件的刀具主軸和工作主軸裝在工具機底座的中央位置，從而減少了工具機底座扭轉振動對刀具穩定性的影響。
17．磨削或拋光工具機，具有裝在部件上的工作檯主軸裝置，刀具主軸裝置，該部件允許沿實現刀具和工件接觸的一個方向上作有限的相對運動，並具有凸輪驅動裝置，以便每一部件運動並使每個刀具主軸向前靠近工件主軸或後退遠離工作檯主軸。
18．按權利要求17中的工具機，其中使用實體凸輪。
19．按權利要求18的工具機，其中凸輪裝置只在一個方向動作，在此方向上，設置復位彈簧以提供相反方向的恢復力。
20．按權利要求19中的工具機，其中，凸輪裝置在兩個方向動作，以便提供可靠驅動使該部件向前靠近工件主軸和後退遠離工作檯主軸。
21．按權利要求20中的工具機，其中，兩個部件是彈簧加載隔開的，通過凸輪臂的適當向內的運動提供磨削進給，以便允許對矽圓片平周緣的角迅速插補，因為該部件的最大加速度力朝著凸輪向外作用。
22．按權利要求17至21中任一權利要求的工具機，其中，凸輪靠近工件主軸支承安裝並直接用聚合物混凝土連接兩者以形成堅固的阻尼剛性迴路。
23．按權利要求1至22中任一權利要求的工具機，磨削矽圓盤(圓片)周緣的砂輪是樹脂粘合劑立方氮化硼砂輪，或是金剛石砂輪，或金屬粘合劑立方氮化硼砂輪。
24．按權利要求23中的工具機，其中，不同類型的砂輪裝在同一個主軸上。
25．按權利要求23或24中的工具機，其中每個砂輪有至少一個砂輪槽，通常每個砂輪有多個砂輪槽，當每個砂輪槽磨損時，可依次使用這些砂輪槽，直至所有的砂輪槽均需再次成形。
26．按權利要求23至25中任一權利要求的工具機，還包括裝在砂輪附近的成形輪，並有在砂輪原位置上完成砂輪成形或再成形的相關運動的裝置。
27．按權利要求26中的工具機，其中，成形輪在工件支承的後面裝在工作檯主軸上。
28．按權利要求26中的工具機，其中，兩個成形輪裝在工作檯主軸上。
29．按權利要求28中的工具機，其中，其中之一的成形輪用於新砂輪砂輪槽的成形，另一個成形輪用於現用砂輪砂輪槽的再成形。
30．權利要求28中的工具機，其中，一個成形輪用於粗磨兩個砂輪成形，另一個成形輪用於精磨兩個砂輪成形，以便在粗磨砂輪和精磨兩個砂輪上均加工形狀相同的砂輪槽，減少精磨砂輪形狀的非對稱磨損。
31．按權利要求28中的工具機，其中，兩個成形輪的形狀稍有差別，以便精磨時沿工件周緣輪廓所去除的材料深度為常量。
32．按權利要求28中的工具機，其中，兩個成形輪有不同的形狀，以便允許在一種形狀成形輪和另一種形狀成形輪之間進行迅速更換。
33．按權利要求26至32中任一權利要求的工具機，其中，其中之一的砂輪為細粒金剛石砂輪，其中之一的成形輪為金剛石砂輪。
34．使用工具機磨削圓盤周緣的一種方法在該工具機中砂輪和成形輪裝在剛性固定件上，該方法包括下列步驟移動砂輪和成形輪使兩者接觸以便在砂輪周緣形成砂輪槽，橫截面上的砂輪槽形與磨削時圓盤周緣待形成的形狀互補，將砂輪與圓盤接觸，該圓盤相對於砂輪被剛性地安裝固定，將砂輪周緣磨削成所要求的形狀，在已磨削過圓盤周緣後(或已磨削過一系列圓盤周緣後)，使砂輪和成形輪重新接觸，以便重新形成砂輪槽並修整磨損的砂輪。
35．磨削矽圓片工件周緣的磨削方法包括兩個工步，第一個工步是金屬或樹脂粘結劑立方氮化硼砂輪前移以粗磨工件周緣，第二個工步是樹脂粘結劑立方氮化硼砂輪或最好是樹脂粘結劑金剛石砂輪前移以精磨工件周緣。
36．按權利要求34中的方法，其中，砂輪成形或砂輪再成形是在工具機上砂輪的原位置上完成的，是用成形輪通過在每個砂輪的周緣切入磨削出要求的形狀。
37．用於圓盤工件周緣磨削或周緣拋光的設備，包括砂輪及其驅動裝置；成形輪；限制砂輪和成形輪之間不必要相對運動的剛性支承裝置；實現砂輪與成形輪之間對正的相對運動的裝置；實現砂輪與成形輪之間切入磨削的相對運動的裝置，以便切入磨削砂輪周緣並形成有精確橫截面的砂輪槽；工件主軸，圓形工件能安裝在其上，該主軸也安裝在剛性支承裝置上；用來使砂輪朝著工件主軸運動及遠離工件主軸的驅動裝置，以便為磨削工件周緣，圓形工件裝在工件主軸上時砂輪與圓形工件的圓周緣接觸；以及旋轉工件主軸的驅動裝置，其中，成形輪也裝在工件主軸上以便與其一起旋轉。
38．按權利要求37中的設備，其中，工件主軸有在其上安裝工件的真空吸盤。
39．按權利要求38中的設備，還包括圓形工件定心的裝置，以便工件中心與工件主軸軸線對中。
40．按權利要求39中的設備，其中，遠離工件主軸的工件定心裝置包括對中真空吸盤及有關檢測系統，通過該系統，能使工件旋轉，通過檢測工件旋轉時由於與該對中真空吸盤不對中導致的偏心，確定工件的真正中心；機器人臂拾取和放置的裝置，它有移動式真空吸盤；機器人驅動裝置，它使移動真空吸盤靠近對中真空吸盤定位，以便將工件從一個吸盤輸送至另一個吸盤，並且使移動式吸盤和工件沿一個或多個已知軸線移動過已知的精確距離，以便使工件靠近工件主軸上的真空吸盤定位並輸送到其上，移動式吸盤的移動由控制系統控制，控制系統內存有程序的對中吸盤軸線和工件主軸軸線的坐標，以便允許移動式吸盤在兩坐標間進行精確的移動，控制系統計算移動式吸盤移動距離時考慮了由檢測系統檢測出的對中吸盤上工件中心的偏心，在移動式吸盤處於工件主軸吸盤前面的最終位置前，進行校正，從而使工件相對於工件主軸軸線能精確定心。
41．按權利要求40中的設備，其中，檢測系統包括用於從切線方向拍攝圓盤周緣的視頻攝像機；接收視頻攝像機輸出信號或數位化信號的信號處理及計算系統；以及可視顯示器，例如陰極射線管，其用來產生工件周緣輪廓的放大圖像；和/或數據存儲裝置，其內存與要求的工件周緣輪廓有關的數據，將這些數據與從工件周緣測出的同類數據進行比較後，就產生合格信號或不合格信號或形狀質量信號。
42．按權利要求36所述邊緣磨削或周緣拋光的設備，還包括機器人工件輸送裝置，以便用待磨削的另一個工件更換下已加工成品件。
43．按權利要求36所述的設備，還包括用來檢測砂輪成形槽磨損的裝置，以便中斷工件磨削並進行砂輪槽的再成形。
44．按權利要求42所述的設備，包括響應磨損檢測的驅動裝置，以便軸向移動工件主軸，並使其前移，從而裝在其上並在工件之後的成形輪被定位，以進行砂輪周緣磨削槽輪廓的再成形。
45．按權利要求43或44中的設備，使用電子和/或聲頻傳感器檢測接地點，其與位置傳感器相連接以便當砂輪朝工件前移時，產生與砂輪位置有關的信號，並測出接地時就輸出砂輪的位置信號。
46．與權利要求37至45權利要求的任一權利要求的設備一起使用的光電檢驗裝置，它檢驗已磨削圓盤工件的周緣(無論在線或離線)，光電檢驗裝置包括產生待處理視頻信號的視頻攝像機，攝像機被定位以便從大體切線方向拍攝工件周緣處，其中，攝像機被定位以使其先軸與圓盤的周緣相切，並使周緣輪廓兩橫截面形狀的頂部位於攝像機視野的中部。
47．按權利要求46中的光電檢驗裝置，其中，攝像機是可調整的，以使其視野中工件周緣輪廓的頂部可在視野中橫向移動，並且光軸可與圓盤周緣相交。
48．按權利要求45或46中的工件周緣光電檢驗裝置，可自動處理來自拍攝工件周緣的攝像機的信號，在將其與存儲數據比較後自動產生控制信號，並根據比較結果信號，產生警告信號和/或開始再成形工步。
49．使用上述權利要求中任一權利要求的工具機或設備或方法磨削或拋光的圓盤工件。
全文摘要
磨削或拋光工具機有剛性平臺,工作檯主軸和砂輪主軸安裝在該平臺上。其中,砂輪主軸裝在部件上,該部件上通過撓性件安裝在平臺上,撓性件允許該部件在通常平行於砂輪前移的方向上作有限的運動,砂輪前移以對裝在工件主軸上的工件進行磨削或拋光。撓性件通常禁止該組件在所有其它方向上的運動。兩個砂輪裝在平臺上,此兩個砂輪分別裝在兩個部件上。每個部件通過上述撓性件安裝在平臺上。撓性件安裝處通常位於工具機的中央,在工具機中心線的兩側並靠近工具機中心線。具有裝在部件上的工件方軸裝置、刀具主軸裝置的磨削或拋光工具機,允許兩個部件在實現刀具和工件接觸的一個方向上作有限的相對運動並通過凸輪驅動裝置使部件運動以使每個刀具主軸向前靠近工件主軸或後退遠離工件主軸。
文檔編號B24B17/06GK1222107SQ9719555
公開日1999年7月7日 申請日期1997年6月11日 優先權日1996年6月15日
發明者M·A·斯託克, D·R·福克納, P·M·H·莫蘭茨, M·G·皮爾塞 申請人:尤諾瓦英國有限公司